專利名稱：用于將電氣設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)上的通信模塊以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將分別具有單獨(dú)物理接口的電氣主設(shè)備連接到不同的外部 網(wǎng)絡(luò)上的通信模塊，其中通信模塊通過(guò)接口與主設(shè)備相連接并提供至少兩個(gè)物理接口，從 這些物理接口中可以選出一個(gè)合適的以用于與電氣主設(shè)備的單獨(dú)的接口連接，并且其中通 信模塊具有與相應(yīng)的外部網(wǎng)絡(luò)匹配的網(wǎng)絡(luò)連接器，以及本發(fā)明涉及一種方法，該方法用于 分別借助單獨(dú)的物理接口通過(guò)通信模塊將電氣設(shè)備連接到不同的外部網(wǎng)絡(luò)上，其中通信模 塊通過(guò)接口與電氣設(shè)備相連接并提供至少兩個(gè)物理接口，從這些物理接口中選出一個(gè)合適 的以用于與設(shè)備的單獨(dú)的接口連接，并且其中由通信模塊通過(guò)接口所傳輸?shù)男盘?hào)與相應(yīng)的 外部網(wǎng)絡(luò)相匹配。
背景技術(shù)：
在W0-A-2005/124569，EP-A-177 9252 以及 EP-A-882800 中說(shuō)明了開(kāi)始時(shí)所述方 式的通信模塊以及方法。特定產(chǎn)品系列內(nèi)的接口的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)有技術(shù)。但是這僅 考慮了特定產(chǎn)品的要求。

發(fā)明內(nèi)容
從此出發(fā)，本發(fā)明所基于的任務(wù)在于，將開(kāi)始時(shí)所述方式的通信模塊以及方法改 進(jìn)為使得可以與各個(gè)主設(shè)備無(wú)關(guān)地開(kāi)發(fā)通信模塊并且所述通信模塊可以重新應(yīng)用于許多 不同的主設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明通過(guò)通信模塊如下來(lái)解決該任務(wù)主設(shè)備具有處理器以用于標(biāo)識(shí)通信 模塊和用于選出至少一個(gè)適用于主設(shè)備的借助串行通信的物理接口。在方法方面根據(jù)本發(fā)明如下來(lái)解決該任務(wù)主設(shè)備通過(guò)應(yīng)用標(biāo)識(shí)和識(shí)別信號(hào)來(lái)標(biāo) 識(shí)通信模塊，并選出至少一個(gè)由通信模塊提供的物理接口。該通信模塊以及該方法在任何必須能夠通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)備中得到應(yīng)用。所述設(shè)備稱為“主設(shè)備”，并可以劃分為其主功能和通信功能(模塊或選項(xiàng))。兩 個(gè)部分應(yīng)通過(guò)設(shè)備主接口相連接。主設(shè)備當(dāng)然只須提供多個(gè)子接口中的一個(gè)，而通信模塊必須提供所有接口、優(yōu)選 四個(gè)接口。由此可以按照應(yīng)用的要求對(duì)接口在主設(shè)備中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化(效率對(duì)成本)，并 且盡管如此仍保留了從大量的通信選項(xiàng)模塊的供應(yīng)中進(jìn)行選擇的可能性，但是這些通信選 項(xiàng)模塊全部與單獨(dú)的接口相匹配。對(duì)于需要連接到一個(gè)或多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)上的主設(shè)備來(lái)說(shuō)，不再存在對(duì)于每一個(gè)單個(gè) 的網(wǎng)絡(luò)重新進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的必要性，而是僅僅一次性地實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的主接口，然后從現(xiàn)有通信 模塊的清單中選出所需要的通信選項(xiàng)模塊。由此可以降低總開(kāi)發(fā)費(fèi)用。也可以在不同產(chǎn)品 的范圍內(nèi)協(xié)調(diào)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的特性。標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)部接口的規(guī)范使得能夠與各個(gè)主設(shè)備無(wú)關(guān)地開(kāi)發(fā)通信模塊并且所述通 信模塊能夠重新應(yīng)用于許多不同的主設(shè)備。只要通向主設(shè)備的接口符合定義，則通信模塊的內(nèi)部硬件架構(gòu)是不重要的。只要通向通信模塊的接口符合定義，則這同樣適用于主設(shè)備。


不僅從權(quán)利要求、從這些權(quán)利要求中獲悉的單獨(dú)的和/或組合的特征中，而且也 從附圖中獲悉的優(yōu)選實(shí)施例中，得出本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征。圖1示出主設(shè)備到不同網(wǎng)絡(luò)上的連接。圖2示出具有通向主設(shè)備的接口的通信模塊的示意圖。圖3示出50極緊湊型面積插頭的信號(hào)的物理視圖。圖4示出30極插頭的信號(hào)的物理視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出電氣主設(shè)備HG，該電氣主設(shè)備HG可以通過(guò)通信模塊KomMl，KomM2，KomM3 連接到諸如以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線的不同的外部網(wǎng)絡(luò)N1，N2上。通信模塊KomMl通過(guò)可稱為設(shè) 備主接口的接口 DHI與主設(shè)備相連接，以便利用該主設(shè)備的設(shè)備功能并使這些設(shè)備功能可 供網(wǎng)絡(luò)Ni，N2使用。例如PLC，DCS和/或CET的中央控制同樣可以與網(wǎng)絡(luò)Ni，N2相連接。主設(shè)備接口 DHI由例如在圖1和2中所示出的多個(gè)部分所組成。該主設(shè)備接口 DHI包括優(yōu)選構(gòu)成為50管腳緊湊型快速插頭或30管腳插頭的插接連接DHI-SVl ,DHI-SV2。 從圖3和4中可獲悉插頭分配。通過(guò)接口進(jìn)行模塊標(biāo)識(shí)和基本的硬件配置。信號(hào)本身可以如下來(lái)分組_DPM，16位數(shù)據(jù)并行接口-在具有附加的交換信號(hào)和數(shù)據(jù)流控制信號(hào)的物理(位)層面上的UART-在具有附加的交換信號(hào)的物理(位)層面上的SPI-在物理層面上的CAN-識(shí)別信號(hào)-電源(PffR)。在此，若干信號(hào)共享同一個(gè)物理插頭管腳，這只是因?yàn)椴煌瑫r(shí)使用這些信號(hào)才有 可能。尤其是多重使用并行接口的信號(hào)D8至D15。主設(shè)備接口 DHI還包括沒(méi)有詳細(xì)示出的機(jī)械元件，例如殼體、印制電路板。該部分確保了不同通信模塊KomMl，KomM2, KomM3的可交換性，即在多個(gè)不同的主 設(shè)備HG中針對(duì)網(wǎng)絡(luò)m應(yīng)用一個(gè)模塊。此外，將協(xié)議DHI分配給接口 DHI，以便通過(guò)該接口進(jìn)行通信。該協(xié)議運(yùn)行在物理 (位)層面的驅(qū)動(dòng)器之上。不同于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的接口的定義或模塊KomM預(yù)先給定不僅兩個(gè)物理 層面或接口，而是優(yōu)選四個(gè)物理層面或接口(16位并行數(shù)據(jù)，UART，SPT和CAN)，其中每一個(gè) 都可以由主設(shè)備HG選出。根據(jù)本發(fā)明的定義附加地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)使用并行的接口、UART接口和簡(jiǎn)單的CAN接□。此外，插頭DHI-SVl,DHI-SV2的定義即實(shí)現(xiàn)了根據(jù)圖3的50極插頭的使用也實(shí)現(xiàn) 了根據(jù)圖4的30極插頭的使用，并且以兩者可交換的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
此外，不通過(guò)靜態(tài)信號(hào)而是借助串行通信來(lái)進(jìn)行通信模塊KomM的標(biāo)識(shí)以及具有 所有必要參數(shù)的物理接口 DPM，CAN, UART, SPI的選出。所應(yīng)用的通信模塊KomM既可以配備在其上執(zhí)行接口協(xié)議的自己的通信處理器 KomP,也可以是“愚鈍(dummer)，，方式的，也就是使得只存在用于轉(zhuǎn)換到另一種物理媒體上 的裝置UMS以及用于電勢(shì)分離的裝置POT。只將優(yōu)選四個(gè)物理接口 DPM，CAN, UART, SPI中的一個(gè)以及標(biāo)識(shí)和探測(cè)接口實(shí)現(xiàn)到 主設(shè)備HG中，其中或者應(yīng)用50極插頭或者應(yīng)用30極插頭。通信模塊KomM必須提供所有必要的東西，以便通過(guò)為所意旨的外部網(wǎng)絡(luò)附，N2進(jìn) 行通信。在主設(shè)備接口 DHI上必須實(shí)現(xiàn)所有確定的物理子接口 DPM，CAN, UART，SPI或僅實(shí) 現(xiàn)一個(gè)子集。具有30極插頭的通信模塊KomM可以由具有30極插頭以及50極插頭的主設(shè)備HG使用。具有50極插頭的通信模塊KomM只能由具有50極插頭的主設(shè)備HG使用。在接通電壓EV之后，主設(shè)備HG通過(guò)應(yīng)用標(biāo)識(shí)和識(shí)別信號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)通信模塊KomM。 在此，通信模塊KomM傳輸其特征標(biāo)記，該特征標(biāo)記含有關(guān)于所實(shí)現(xiàn)的(通向主設(shè)備的)物 理子接口的信息以及所支持的通信參數(shù)并且同樣給出關(guān)于以下情況的消息是否涉及(具 有DHI-P協(xié)議的)智能模塊，還是涉及具有媒體轉(zhuǎn)換器UMS和與外部網(wǎng)絡(luò)的電勢(shì)分離POT 的愚鈍模塊。然后主設(shè)備HG根據(jù)通信模塊的特征標(biāo)記進(jìn)行基礎(chǔ)硬件配置。隨后主設(shè)備HG或者 接通到高級(jí)協(xié)議DHI-P上，或者承擔(dān)愚鈍模塊的控制。智能通信模塊KomM必須提供為了通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)Ni，N2進(jìn)行通信所需要的任何裝 置，而且也必須提供例如微處理器KomP的裝置，以便可以借助高級(jí)協(xié)議DHI-P在外部網(wǎng)絡(luò) Ni, N2和主設(shè)備HG之間交換任何形式的信息。 愚鈍通信模塊KomM必須提供電勢(shì)分離和到外部網(wǎng)絡(luò)附，N2的媒體上的轉(zhuǎn)換，也必 須提供所有使得主設(shè)備可以通過(guò)主接口讀取通信模塊的特征標(biāo)記的裝置。此外，必須提供 使得主設(shè)備可以在通信模塊上控制分配給外部網(wǎng)絡(luò)的例如LED的光學(xué)顯示器的裝置。主設(shè)備接口 DHI定義在某個(gè)主設(shè)備HG和對(duì)任何外部網(wǎng)絡(luò)附，N2實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)的模塊 化選項(xiàng)之間的接口。接口 DHl優(yōu)選是設(shè)備內(nèi)部的接口。對(duì)于處理器之間的直接的通信連定義所有的信 號(hào)，所以不必使用收發(fā)信機(jī)。接口 DHl 允許-主設(shè)備HG和通信模塊KomM使用微處理器KomP，HGP,以便運(yùn)行用于數(shù)據(jù)交換的 高級(jí)協(xié)議DHI-P。在此情況下將通信模塊KomM稱為“智能模塊”；-只有主設(shè)備HG具有如下微處理器(HGP)，該微處理器(HGP)具有不用于數(shù)據(jù)交 換但是用于控制通信模塊的高級(jí)協(xié)議。在此情況下將通信模塊稱為“愚鈍模塊”。-對(duì)于并行的和串行的子接口定義接口信號(hào)。串行的子接口是UART，SPI和CAN。-對(duì)于50極插頭和一在沒(méi)有物理的并行接口情況下一也對(duì)于30極插頭將接口信 號(hào)定義為使得具有30極插頭的模塊和具有50極插頭的設(shè)備可以互操作并且相反。-用于提供所有或單個(gè)子接口的通信模塊KomM。
-只提供一個(gè)或多個(gè)子接口的主設(shè)備HG。-通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口(串行的特征標(biāo)記)來(lái)標(biāo)識(shí)通信模塊KomM。-通過(guò)簡(jiǎn)單的串行的接口進(jìn)行基礎(chǔ)硬件配置，即選出物理子接口和傳輸參數(shù)。-在進(jìn)行了基礎(chǔ)硬件配置之后，激活高級(jí)協(xié)議DHI-P。
權(quán)利要求
1.一種用于將分別具有單獨(dú)的物理接口(IPS)的電氣主設(shè)備(HG)連接到不同外部網(wǎng) 絡(luò)(m，N2)上的通信模塊(KomM)，其中通信模塊(KomM)通過(guò)接口(DHI)與主設(shè)備(HG)相連 接并提供至少兩個(gè)物理接口(DPM，UART, SPI，CAN)，從這些物理接口(DPM，UART, SPI，CAN) 中能夠選出一個(gè)合適的物理接口以與電氣主設(shè)備(HG)的單獨(dú)的物理接口(IPS)連接，并且 其中通信模塊(KomM)具有與相應(yīng)的外部網(wǎng)絡(luò)(N1，N2)匹配的網(wǎng)絡(luò)連接器(NV)，其特征在于，主設(shè)備(HG)具有處理器(HGP)，該處理器(HGP)用于標(biāo)識(shí)通信模塊(KomM)以及用于選 出至少一個(gè)適合于主設(shè)備(HG)的借助串行通信的物理接口(DPM，UART，SPI，CAN)。
2.按照權(quán)利要求1的通信模塊， 其特征在于，通信模塊(KomM)構(gòu)成為智能通信模塊，包括例如通信處理器(KomP)的裝置，通過(guò)該通 信處理器(KomP)借助接口協(xié)議能夠在外部的網(wǎng)絡(luò)(N)和主設(shè)備(HG)之間交換任何形式的fn息ο
3.按照權(quán)利要求1的通信模塊， 其特征在于，通信模塊(KomM)構(gòu)成為“愚鈍的”通信模塊，包括用于電勢(shì)分離和/或?qū)⑿盘?hào)轉(zhuǎn)換到外 部網(wǎng)絡(luò)(N)的媒體上的裝置和/或用于由主設(shè)備(HG)通過(guò)接口(DHI)讀取通信模塊(KomM) 的特征標(biāo)記的裝置。
4.按照以上權(quán)利要求至少之一的通信模塊， 其特征在于，將通信模塊(KomM)實(shí)現(xiàn)為主設(shè)備(HG)的集成的組成部分。
5.按照以上權(quán)利要求至少之一的通信模塊， 其特征在于，通信模塊(KomM)通過(guò)用于實(shí)現(xiàn)接口(DHI)的50極插接連接器(SVl)與主設(shè)備(HG) 相連接。
6.按照以上權(quán)利要求至少之一的通信模塊， 其特征在于，通信模塊(KomM)通過(guò)用于實(shí)現(xiàn)接口的30極插接連接器(SM)與主設(shè)備相連接。
7.按照以上權(quán)利要求至少之一的通信模塊， 其特征在于，通信模塊(KomM)具有能由主設(shè)備(HG)操縱的裝置以用于控制通信模塊(KomM)的分 配給外部網(wǎng)絡(luò)的光學(xué)顯示器。
8.按照以上權(quán)利要求至少之一的通信模塊， 其特征在于，接口(DHI)能夠作為例如UART，SPI或CAN的串行接口和/或例如DPM的并行接口進(jìn) 行切換。
9.按照以上權(quán)利要求至少之一的通信模塊， 其特征在于，主設(shè)備(HG)提供一個(gè)或多個(gè)物理接口(IPS1，IPS2)。
10.一種用于分別借助單獨(dú)的物理接口(IPS1，IPS2)通過(guò)通信模塊(KomM)將電氣設(shè) 備(DH)連接到不同外部網(wǎng)絡(luò)(Ni，N2)上的方法，其中通信模塊(KomM)通過(guò)接口(DHI)與 電氣設(shè)備(DH)相連接并提供至少兩個(gè)物理接口(DPM，UART, SPI, CAN)，從中選出一個(gè)合適 的物理接口以與設(shè)備的單獨(dú)的接口(IPS1，IPS》連接，并且其中由通信模塊(KomM)將通過(guò) 接口(DHI)所傳輸?shù)男盘?hào)與相應(yīng)的外部網(wǎng)絡(luò)(N)相匹配，其特征在于，主設(shè)備(HG)通過(guò)應(yīng)用標(biāo)識(shí)和識(shí)別信號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)通信模塊(KomM)，并選出由通信模塊 (KomM)所提供的物理接口(DPM，UART，SPI，CAN)中的至少一個(gè)。
11.按照權(quán)利要求10的方法， 其特征在于，通信模塊(KomM)向主設(shè)備(HG)傳輸特征標(biāo)記，其中特征標(biāo)記含有關(guān)于實(shí)現(xiàn)在通信模 塊中的物理子接口(DPM，CAN，UART，SPI，cfg&pwr)的信息以及所支持的通信參數(shù)。
12.按照權(quán)利要求10或11的方法， 其特征在于，主設(shè)備(HG)根據(jù)所接收的通信模塊的特征標(biāo)記實(shí)施基礎(chǔ)硬件配置。
13.按照權(quán)利要求10至12至少之一的方法， 其特征在于，通過(guò)優(yōu)選在通信模塊的通信處理器中所執(zhí)行的接口協(xié)議來(lái)實(shí)施在主設(shè)備(HG)和外部 網(wǎng)絡(luò)(N)之間的數(shù)據(jù)交換。
14.按照權(quán)利要求10至13至少之一的方法， 其特征在于，主設(shè)備(HG)承擔(dān)“愚鈍的”通信模塊的控制，其中執(zhí)行所傳輸?shù)男盘?hào)到外部網(wǎng)絡(luò)(N)的 物理媒體上的轉(zhuǎn)換和/或在通信模塊(KomM)中的電勢(shì)分離。
15.按照權(quán)利要求10至14至少之一的方法， 其特征在于，由通信模塊(KomM)向主設(shè)備(HG)所傳輸?shù)奶卣鳂?biāo)記含有關(guān)于以下情況的消息通信 模塊(KomM)是否是具有通信協(xié)議的智能通信模塊，還是具有媒體轉(zhuǎn)換器和/或與外部網(wǎng)絡(luò) 的電勢(shì)分離的“愚鈍的”通信模塊。
16.按照權(quán)利要求10至15至少之一的方法， 其特征在于，主設(shè)備(HG)按照特征標(biāo)記轉(zhuǎn)換到通信協(xié)議上，或承擔(dān)“愚鈍的”通信模塊的控制。
17.按照權(quán)利要求10至16至少之一的方法， 其特征在于，對(duì)于在處理器之間的直接的通信連接，定義在主設(shè)備(HG)和通信模塊(KomM)之間交 換的信號(hào)。
18.按照權(quán)利要求10至17至少之一的方法， 其特征在于，對(duì)于并行的和/或串行的接口定義接口信號(hào)，其中傳輸按照UART標(biāo)準(zhǔn)、SPI標(biāo)準(zhǔn)和CAN 標(biāo)準(zhǔn)的串行信號(hào)。
19.按照權(quán)利要求10至18至少之一的方法， 其特征在于，對(duì)于50極插頭(SVl)或30極插頭(SM)將接口信號(hào)定義為使得具有30極插頭的通 信模塊和具有50極插頭的主設(shè)備能夠互操作并且相反。
20.按照以上權(quán)利要求至少之一的方法， 其特征在于，由主設(shè)備(HG)通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口(串行的特征標(biāo)記)進(jìn)行通信模塊(KomM)的標(biāo)識(shí)。
21.按照以上權(quán)利要求至少之一的方法， 其特征在于，通過(guò)串行接口進(jìn)行基礎(chǔ)硬件配置，即選出物理子接口和傳輸參數(shù)。
22.按照以上權(quán)利要求至少之一的方法， 其特征在于，在進(jìn)行基礎(chǔ)硬件配置之后必要時(shí)激活高級(jí)協(xié)議。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將分別具有單獨(dú)的物理接口的電氣主設(shè)備連接到不同外部網(wǎng)絡(luò)上的通信模塊，其中通信模塊通過(guò)接口與主設(shè)備相連接并提供至少兩個(gè)物理接口，從中可以選出一個(gè)合適的物理接口用于與電氣主設(shè)備的單獨(dú)的接口連接，并且其中通信模塊具有與相應(yīng)的外部網(wǎng)絡(luò)匹配的網(wǎng)絡(luò)連接器。為了可以與各個(gè)主設(shè)備無(wú)關(guān)地開(kāi)發(fā)通信模塊和將這些通信模塊重新應(yīng)用于許多不同的主設(shè)備而規(guī)定主設(shè)備具有處理器，該處理器用于標(biāo)識(shí)通信模塊和用于選出至少一個(gè)適合于主設(shè)備的借助串行通信的物理接口。
文檔編號(hào)G06F13/38GK102084625SQ200980119330
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者A·齊默曼, G·米克施, P·昂皮基安 申請(qǐng)人:施奈德電氣自動(dòng)控制有限責(zé)任公司