專利名稱：用于利用場總線和網(wǎng)絡(luò)進行通信的通信用戶及通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信用戶及一種通信方法。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，使得連接在第一網(wǎng)絡(luò)上的第一通信用戶與連接在不與第一網(wǎng)絡(luò)直接相連的第二網(wǎng)絡(luò)上的第二通信用戶方便地進行數(shù)據(jù)交換成為可能。
為此首先設(shè)置了一個特定的附加通信用戶，該通信用戶一方面連接在第一網(wǎng)絡(luò)上(以下簡稱網(wǎng)絡(luò))，另一方面可與第二網(wǎng)絡(luò)(以下簡稱場總線)連接。因此該附加通信用戶是網(wǎng)絡(luò)與場總線間的準接口。
上述提供特別方便的數(shù)據(jù)交換可能性的技術(shù)問題是這樣解決的連接在網(wǎng)絡(luò)上的特定通信用戶具有用于表示連接到場總線的終端設(shè)備(潛在的第二通信用戶)的軟件對象。所述場總線同步一個至少對終端設(shè)備和特定通信用戶公用的地址空間，該地址空間至少可映射到一個為此而設(shè)置的該特定通信用戶的存儲器中。該特定通信用戶的軟件對象經(jīng)過該網(wǎng)絡(luò)借助于為網(wǎng)絡(luò)定義的傳輸協(xié)議可以恰如該通信用戶本身或其它通信用戶那樣進行應(yīng)答。在電報通過網(wǎng)絡(luò)到達該特定通信用戶的情況下，經(jīng)過編址的、將一個終端設(shè)備作為第二通信用戶表示的軟件對象實施按照為網(wǎng)絡(luò)定義的傳輸協(xié)議所要求的用于接收電報的步驟。此外，或者作為對電報的響應(yīng)而將數(shù)據(jù)存入上述特定通信用戶的存儲器，其中，在經(jīng)場總線周期性傳輸數(shù)據(jù)時，可將存儲器內(nèi)容的改變發(fā)送給該第二通信用戶；或者將該電報，尤其是在其被轉(zhuǎn)換為適用于場總線傳輸協(xié)議的格式后發(fā)送給由軟件對象表示的第二通信用戶。
該特定通信用戶的軟件對象的數(shù)量優(yōu)選為可自由設(shè)計，但尤其是依據(jù)連接在場總線上的終端設(shè)備的數(shù)量來確定。
對各軟件對象在網(wǎng)絡(luò)中明確地分配給適合于按照為該網(wǎng)絡(luò)所規(guī)定的傳輸協(xié)議有目的地進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂肥蔷哂袃?yōu)點的。
編址的軟件對象優(yōu)選根據(jù)電報傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型實施對接收電報的數(shù)據(jù)的預(yù)處理。
本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點以及應(yīng)用的可能性由從屬權(quán)利要求、下面借助于附圖對實施方式的特征以及對附圖本身的描述給出。由此給出的所有描述和/或圖示的特征本身或其任意組合構(gòu)成了本發(fā)明的保護客體，而與它們在權(quán)利要求中的歸納或引用關(guān)系無關(guān)。
按照

圖1，在網(wǎng)絡(luò)N上連接有多個通信用戶LR、P、S，其中通信用戶LR是一臺主計算機。
特定通信用戶P為網(wǎng)絡(luò)N和場總線BU之間的接口。特定通信用戶P通過場總線BU與終端設(shè)備A、B連接，其中所述終端設(shè)備實現(xiàn)自動化技術(shù)過程所要求的不同的技術(shù)功能(傳動器、傳感器等)。
下面將針對終端設(shè)備A上連接有一個馬達M和終端設(shè)備B上連接有一個閥門V的情況進行說明。馬達M和閥門V是一個待控制技術(shù)過程TP的部件；在圖1中僅用虛線對其進行了示意性的圖示。
在通信用戶P中設(shè)置了用于與終端設(shè)備通信的軟件對象A’、B’，從網(wǎng)絡(luò)的角度看它們代表不能通過網(wǎng)絡(luò)直接到達的終端設(shè)備A、B。
在第一種優(yōu)選實施方式中規(guī)定，為了考慮各終端設(shè)備A、B的特定功能，軟件對象A’具有與終端設(shè)備A的馬達功能相適應(yīng)的對象類型A”，而軟件對象B’具有與終端設(shè)備B的閥門功能相適應(yīng)的對象類型B”。
各對象類型A”、B”提供適用于實現(xiàn)各功能的輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)以及方法(部件功能、性質(zhì))M11、M12、M13、M14、V11、V12的集合，借助于該集合可以訪問終端設(shè)備的特定功能或代表它們的對象類的特定功能。為了例如關(guān)閉連接在終端設(shè)備A上的馬達M，主計算機LR通過網(wǎng)絡(luò)N向軟件對象A’發(fā)送一個請求軟件對象A’的相應(yīng)部件功能的電報。該相應(yīng)的部件功能可以例如是“關(guān)閉馬達”。對于終端設(shè)備B的閥門功能的情況也類似。
圖2和圖3圖示了在通信用戶P中作為表示連接有馬達M的終端設(shè)備A、以及表示連接有閥門V的終端設(shè)備B的軟件對象A’、B’的對象類型。按照圖2，對象類型A”具有四項輸出數(shù)據(jù)或部件功能M11、M12、M13、M14。作為輸出數(shù)據(jù)M11、M12可以例如是馬達M的額定轉(zhuǎn)數(shù)和實際轉(zhuǎn)數(shù)；作為輸出數(shù)據(jù)M13、M14例如可以是接通及斷開馬達的功能。當然還可以有其它輸出數(shù)據(jù)或部件功能，如用于按照可預(yù)先給定的或規(guī)定的特征曲線開動馬達的部件功能、用于預(yù)先給定制動特性的數(shù)據(jù)等。
圖3示出了用于表示連接有閥門V的終端設(shè)備B的對象類型B”，它具有兩項輸出數(shù)據(jù)或部件功能V11、V12，其中，作為部件功能V11、V12可以例如是用于打開或關(guān)閉閥門的功能。
各軟件對象A’、B’包含程序代碼，這些程序代碼適合于或者直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀隹偩€BU的公共存儲空間M，或者發(fā)出將相應(yīng)數(shù)據(jù)直接發(fā)送到終端設(shè)備A、B的電報。
在向公共存儲空間M寫入數(shù)據(jù)時，在周期性傳輸中被修改的數(shù)據(jù)通過場總線BU被傳送給終端設(shè)備A、B，從而使最初僅在存儲空間M中被修改的數(shù)據(jù)最終被傳送給實際的接收者，如終端設(shè)備A。
在發(fā)送用于通過場總線BU傳輸數(shù)據(jù)的電報時，軟件對象A’、B’實施將通過網(wǎng)絡(luò)接收的電報轉(zhuǎn)換為場總線BU所規(guī)定的數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。對于一種廣泛使用的場總線BU，即所謂的Profi總線(Profibus)BU，這種電報作為非周期性的、即不受周期性數(shù)據(jù)交換影響的電報發(fā)送。
作為一種替換或一種補充，也可以考慮，與上述例子中軟件對象A’、B’的實例是各不相同的對象類型A”、B” 不同，軟件對象A’、B’的實例可以是一個或相同的對象類型AB”，其中對象類型AB”至少提供用于通過網(wǎng)絡(luò)N發(fā)送和接收電報的方法AB11、AB12；參見圖4。
為了接通連接在終端設(shè)備A上的馬達M，例如從主計算機向軟件對象A’發(fā)出一個電報，并由此激活相應(yīng)的對象類型實例(Instanz)的部件功能“接收”AB11，其中，部件功能“接收”AB11借助于軟件對象A’中設(shè)置的代碼將通過網(wǎng)絡(luò)接收的電報轉(zhuǎn)換為適應(yīng)于場總線BU的格式，并最終將其發(fā)送給終端設(shè)備A。
在第三種實施方式中，對作為表示實例的各個待尋址的終端設(shè)備A、B的不同接口功能也使用同一個軟件對象。
為此在軟件對象中設(shè)置了一個表T，其中單個表目T1、T2至少具有兩個位置S1、S2。表目T1、T2的第一個位置T1S1表示連接在場總線BU上的通信用戶P、A、B在公共地址空間中的一個地址，第二位置T1S2表示數(shù)據(jù)對該特定地址的存儲需求。
例如當需改變連接在終端設(shè)備A上的馬達M的轉(zhuǎn)數(shù)時，可以通過一個相應(yīng)的、基于所屬的通信的命令修改存儲于公共存儲空間M的一個特定位置(例如地址#768)的額定轉(zhuǎn)數(shù)。
此時在該表的第一位置T1S1所給出的地址(在此舉例為#768)中存入通過電報所發(fā)送的新的額定值。在公共存儲空間M中的數(shù)據(jù)改變將通過經(jīng)場總線BU以周期性數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞酵▓蠼o終端設(shè)備A。
為了進一步提高用戶友好性，對各數(shù)據(jù)項T1、T2均擴展一個附加位置S3。該位置S3包含一個至少為表T的相應(yīng)位置的說明關(guān)系提供空間的結(jié)構(gòu)。因此可以例如將表T的第一位置T1作為“額定值”T1S3，而將表T的另一位置T2作為“實際值”T2S3來表示。該關(guān)系符將被輸出，并且是通過例如包含該關(guān)系符和所屬的數(shù)據(jù)的所謂類型庫(如相應(yīng)于廣泛使用的程序設(shè)計語言C++中所公知的所謂“報頭數(shù)據(jù)”)在全局范圍內(nèi)輸出至所有通信用戶。
在關(guān)系符“額定值”T1S3和“實際值”T2S3已在主計算機LR中之后，可以使連接在終端設(shè)備A上的馬達M進行非常明顯的響應(yīng)，其中通過網(wǎng)絡(luò)N的協(xié)議查詢軟件對象A’的輸出數(shù)據(jù)實際值來查詢實際值。在內(nèi)部，在借助于表T通過連接查詢有關(guān)的數(shù)據(jù)實際值時，借助于其所屬的地址T1S1讀出存儲在表示說明實際值的行T1中的數(shù)據(jù)。這種讀出也可以在全局存儲區(qū)M中實現(xiàn)。在存儲區(qū)M中的實際值由于經(jīng)場總線FB的周期性的數(shù)據(jù)交換總保持是當前的。
現(xiàn)在結(jié)合圖6對一種特定的實施方式進行描述一種這種配置的可能的變換采用具有一個DP主機P和一個或多個DP從機A的所謂的Profi總線DP作為場總線BU。
主計算機LR在該轉(zhuǎn)換中對經(jīng)TCP/IP和以太網(wǎng)N上的目標總線DCO至DP主機P的通信進行初始化，并對軟件對象A’尋址。
該軟件對象A’借助于在映射表中存儲的數(shù)據(jù)確定Profi總線DP BU要使用的最佳傳輸路徑。其中，該映射表包含每一項在軟件對象A’的DCOM接口定義的功能、訪問路徑以及訪問所需的訪問參數(shù)。
如果調(diào)用的功能是對局部可用數(shù)據(jù)的所謂DCOM性能訪問，則軟件對象A’使用公共存儲器M。這完全適用于在DP從機A的E/A信號上建立DCOM特性時的情況。DP從機的E/A信號將相應(yīng)于DP準則周期性地傳輸給DP主機P中的公共存儲器M。因此該功能可以完全在DP主機P上進行處理，不需與該DP從機A通信。這樣就減輕了所述總線BU在訪問這些數(shù)據(jù)時的通信負擔。
如果涉及只能通過DP從機處理的功能，即不在E/A信號中或者是由方法調(diào)用的對數(shù)據(jù)的性能訪問，則該DCOM協(xié)議將被轉(zhuǎn)換為特定的、為Profi總線DP所確定的實時協(xié)議(DCOM PDU的準“短格式”，以便使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)最小)。該實時協(xié)議使用Profi總線DPV1“寫數(shù)組”機制，以向DP從機A傳輸協(xié)議單元。DP從機A接收該協(xié)議并作為對接收到的電報的響應(yīng)而實現(xiàn)各功能。在處理之后響應(yīng)參數(shù)將從DP從機A通過該實時協(xié)議、利用Profi總線DPV1“報警”與“讀數(shù)據(jù)”機制反饋給DP主機P，并在那里傳輸給軟件對象A’。該軟件對象A’將響應(yīng)參數(shù)通過總線N以及所使用的通信機制(DCOM)返回給調(diào)用者LR。
權(quán)利要求
1.一種適合作為網(wǎng)絡(luò)(N)和場總線(BU)之間接口的通信用戶(P)-其中，一方面所述通信用戶(P)可以連接在網(wǎng)絡(luò)(N)上，另一方面場總線(BU)可以與通信用戶(P)相連接，-其中，所述通信用戶(P)具有用于表示連接在場總線(BU)上的終端設(shè)備(A，B)的軟件對象(A’，B’)，-其中，所述軟件對象(A’，B’)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(N)借助于一個為該網(wǎng)絡(luò)(N)規(guī)定的傳輸協(xié)議可以恰如通信用戶(P)本身或其它通信用戶(S)那樣進行應(yīng)答。-其中，所述場總線(BU)對通信用戶(P，A，B)的公共地址空間進行同步，該地址空間至少可映射在所述通信用戶(P)的存儲器(M)中。-其中，在經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(N)到達通信用戶(P)的、對軟件對象(A’，B’)進行尋址的電報的情況下，所述軟件對象(A’，B’)-實施按照為該網(wǎng)絡(luò)(N)定義的傳輸協(xié)議所要求的用于接收電報的步驟，以及-或者作為對該電報的響應(yīng)而將數(shù)據(jù)存入所述存儲器(M)，其中，在經(jīng)場總線(BU)周期性傳輸數(shù)據(jù)時，將該存儲器(M)內(nèi)容的改變發(fā)送給所述終端設(shè)備(A，B)-或者將該電報，尤其是在其被轉(zhuǎn)換為適用于場總線(BU)傳輸協(xié)議的格式后發(fā)送給各個通過所述軟件對象(A’，B’)表示的終端設(shè)備(A，B)。
2.如權(quán)利要求1所述的通信用戶，其中，可以自由設(shè)置軟件對象(A’，B’)的數(shù)量，尤其可以根據(jù)連接在場總線(BU)上的終端設(shè)備(A，B)的數(shù)量來確定軟件對象(A’，B’)的數(shù)量。
3.如權(quán)利要求1所述的通信用戶，其中，對所述軟件對象(A’，B’)在網(wǎng)絡(luò)(N)中可以明確地分配給適合于按照為該網(wǎng)絡(luò)(N)所規(guī)定的傳輸協(xié)議有目的地進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂贰?br> 4.如權(quán)利要求1所述的通信用戶，其中，所述編址的軟件對象(A’，B’)對接收的電報的數(shù)據(jù)作預(yù)處理。
5.如權(quán)利要求1所述的通信用戶，其中，所述軟件對象(A’，B’)具有一個包含至少一個表元素的表，其中，在該表元素中至少可以存儲一個地址(ADR)和一個數(shù)據(jù)(DAT)的維信息(DIM)，其中，作為地址(ADR)可存入的是與場總線(BU)的公共地址空間相關(guān)的、一個由終端設(shè)備(A，B)輸出的輸入值或輸出值的地址，而作為維信息(DIM)可存入的是將該輸入值或輸出值寫入該地址空間對存儲位置的需求。
6.一種用于在第一通信用戶(LR)和第二通信用戶(A，B)之間通信的通信方法，-其中，所述第一通信用戶(LR)連接在網(wǎng)絡(luò)(N)上，-其中，所述第二通信用戶(A，B)-不連接在網(wǎng)絡(luò)(N)上，而是-通過一個與通信用戶(P，A，B)的公共地址空間同步的、至少可以映射在通信用戶(P)的存儲器(M)中的場總線(BU)與一個連接在網(wǎng)絡(luò)(N)上的通信用戶(P)相連接，-其中，所述連接在網(wǎng)絡(luò)(N)上的通信用戶(P)具有一個用于表示第二通信用戶(A，B)的相應(yīng)的軟件對象(A’，B’)，-其中，所述軟件對象(A’，B’)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(N)借助于一個為該網(wǎng)絡(luò)(N)定義的傳輸協(xié)議可以恰如通信用戶(P)本身或其它通信用戶(S)那樣進行應(yīng)答。-其中，在經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(N)到達通信用戶(P)的、對第二通信用戶(A，B)進行尋址的電報的情況下，所述軟件對象(A’，B’)-實施按照為該網(wǎng)絡(luò)(N)定義的傳輸協(xié)議所要求的用于接收電報的步驟，以及-或者作為對該電報的響應(yīng)而將數(shù)據(jù)存入所述存儲器(M)，其中，在經(jīng)場總線(BU)周期性傳輸數(shù)據(jù)時，將該存儲器(M)內(nèi)容的改變發(fā)送給第二通信用戶(A，B)-或者將該電報，尤其是在其被轉(zhuǎn)換為適用于場總線(BU)傳輸協(xié)議的格式后發(fā)送給通過所述軟件對象(A’，B’)表示的第二通信用戶(A，B)。
7.如權(quán)利要求6所述的通信方法，其中，可以自由設(shè)置軟件對象(A’，B’)的數(shù)量，尤其可以根據(jù)連接在子網(wǎng)(T)上的終端設(shè)備(A，B)的數(shù)量來確定軟件對象(A’，B’)的數(shù)量。
8.如權(quán)利要求6所述的通信方法，其中，對所述軟件對象(A’，B’)在場總線(B)中可以明確地分配給適合于按照為該場總線(B)所規(guī)定的傳輸協(xié)議有目的地進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂贰?br> 9.如權(quán)利要求6所述的通信方法，其中，表示第二通信用戶(A，B)的編址的軟件對象(A’，B’)對接收的電報的數(shù)據(jù)作預(yù)處理。
10.如權(quán)利要求6所述的通信方法，其中，所述軟件對象(A’，B’)具有一個包含至少一個表元素的表，其中，在該表元素中至少可以存儲一個地址(ADR)和一個數(shù)據(jù)(DAT)的維信息(DIM)，其中，作為地址(ADR)可寫入的是與場總線(BU)的公共地址空間相關(guān)的、一個由終端設(shè)備(A，B)輸出的輸入值或輸出值的地址，而作為維信息(DIM)可寫入的是將該輸入值或輸出值寫入該地址空間對存儲位置的需求。
全文摘要
一種適合作為網(wǎng)絡(luò)(N)和場總線(BU)之間接口的通信用戶(P)，其具有用于表示可通過場總線連接的裝置(A，B)的軟件對象(A’，B’)，這些軟件對象(A’，B’)通過網(wǎng)絡(luò)(N)可以象裝置(A，B)那樣自響應(yīng)，從而使裝置與唯一的場總線的透明連接也能用于“功能強大的”網(wǎng)絡(luò)中。
文檔編號G06F13/00GK1391748SQ00815857
公開日2003年1月15日 申請日期2000年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月17日
發(fā)明者喬格·比勒, 休伯特·格林, 羅納德·蘭格, 雷納·普勞姆, 托馬斯·塔拉尼斯 申請人:西門子公司