專利名稱：用于自動化連接的多個不同自動化系統(tǒng)的公共通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動化技術設備中具有不同通信協(xié)議的多個標準化控制系統(tǒng)的公共(gemeinsam)通信系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及ー種自動化技術設備本身，其配備有這樣的公共通信系統(tǒng)用于所實現(xiàn)的控制系統(tǒng)。
背景技術：
在本發(fā)明中，自動化技術設備是指由不同的子系統(tǒng)構(gòu)成的エ業(yè)設備，這些不同的子系統(tǒng)不必一定是本地地組合(zusammenfassen)，而是也可以構(gòu)造為跨地域的 (landerubergreifend )結(jié)構(gòu)。因此，例如由不同類型的較小和較大的能量生成単元饋電的供電網(wǎng)絡也可以被認為是這樣ー種設備。其中，不同的能量生成単元可以是與網(wǎng)絡連接的例如用于滿足基本負荷的作為較小単元的風カ渦輪機、中央供曖站 (Blockheizkraftwerk)或者大型發(fā)電廠。所有這些完全不同的能量生成単元由考慮和控制多個系統(tǒng)參數(shù)的不同的標準化控制系統(tǒng)操作。因此在供電網(wǎng)絡的整個設備中使用控制系統(tǒng)，例如對于中小設備尺寸使用AC 500，M控制器，或者還使用Harmony (協(xié)調(diào))控制系統(tǒng)或Melody (旋律)控制系統(tǒng)作為較大的控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)使用各自的通信協(xié)議來實現(xiàn)其控制任務。所有這些控制系統(tǒng)獨立工作，但是僅具有受限的可能(多主地 vielfachproprietar)相互通信。僅僅完全受到限制地才可能實現(xiàn)自動化的協(xié)同工作能力。除了這樣的與能量生成設備連接的網(wǎng)絡之外，本發(fā)明還可以應用于エ業(yè)自動化設備、開關設備、過程技術設備中的樓宇自動化和過程控制技術等。DE19739297A1公開了ー種用于自動化設備的公共通信系統(tǒng)，其用于兩個網(wǎng)絡之間的上級通信的透明性。在這種情況下存在第一物理網(wǎng)絡，在該第一物理網(wǎng)絡中，所有連接的裝置可以基于第一通信協(xié)議通信。此外還設置有至少ー個第二物理網(wǎng)絡，該第二物理網(wǎng)絡經(jīng)由第一控制裝置與第一網(wǎng)絡連接，在該第二物理網(wǎng)絡中所有連接的裝置可以基于第二通信協(xié)議通信。第一和第二網(wǎng)絡以及第一和第二通信協(xié)議是不同的。每個第一控制裝置具有邏輯接ロ，該邏輯接ロ被構(gòu)造為利用第一通信協(xié)議在至少ー個連接到第一網(wǎng)絡的裝置和至少ー 個連接到第二網(wǎng)絡的裝置之間進行基本上透明的通信。換言之，第一物理網(wǎng)絡的第一通信協(xié)議被用干與第二網(wǎng)絡的全局通信。但是如果由此以通信技術匯集的各個作為所連接的標準化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡的數(shù)量增多，則經(jīng)由這些通信協(xié)議之ー進行相互通信并不是在任何情況下都總是可以滿足需求地實現(xiàn)的。該數(shù)量越多，由此相互要結(jié)合的網(wǎng)絡(也就是標準化的控制系統(tǒng))的通信協(xié)議的越不同。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是提供ー種公共通信系統(tǒng)，該公共通信系統(tǒng)能用于自動化技術設備的各個標準化控制系統(tǒng)的完全不同類型的通信協(xié)議。該技術問題是從根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的ー種公共通信系統(tǒng)出發(fā)結(jié)合其特征部分的特征而解決的。此外，該技術任務從根據(jù)權(quán)利要求12前序部分的方法出發(fā)結(jié)合其特征部分的特征而被解決。從屬權(quán)利要求給出了本發(fā)明的有利擴展方案。本發(fā)明包括以下技術教導不同類型的控制系統(tǒng)中每ー個都具有用干與公共的通信網(wǎng)絡連接的基于相同的全局信號傳輸協(xié)議的通信接ロ，該公共的通信網(wǎng)絡超出系統(tǒng)邊界地在不同類型的標準化控制系統(tǒng)之間進行信息交換。換言之，提供具有清楚限定的工作方式和協(xié)議的統(tǒng)ー的上級網(wǎng)絡，該上級網(wǎng)絡使得能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的協(xié)作工作能力，因為其能夠?qū)⒗邕^程控制技術(Ac 500、AC 700、系統(tǒng)800XA Melody、Harmony、Contronic)等、エ業(yè)自動化、開關設備領域、樓宇自動化、網(wǎng)絡技術等的多個控制系統(tǒng)相互結(jié)合。所有系統(tǒng)由于各自的通信協(xié)議而各自工作，并且現(xiàn)在通過根據(jù)本發(fā)明的方案就還具有無限制的可能來相互通信，以便例如交換信號和測量值或者由系統(tǒng)狀態(tài)、負荷率等識別全局狀況并對其產(chǎn)生影響。其中，根據(jù)本發(fā)明的方案并不限制各個獨立工作的標準化控制系統(tǒng)的功能性。每個控制系統(tǒng)如先前一祥還可以被自動化，但是附加地提供了能規(guī)劃的開放性，從而信號(如開關指令或測量信號)和消息(如控制命令)可以超越系統(tǒng)邊界而全局地供使用并且發(fā)生作用。其中，本發(fā)明請求保護的公共的通信網(wǎng)絡應當包括信號(尤其是測量信號)的實時調(diào)度(Echtzeitrangierimg)、用于傳輸和處理系統(tǒng)的自動的冗余結(jié)構(gòu)、用于信號調(diào)度(Signalrangierimg)的連接建立的自動的耦合過程(Koppellauf)以及網(wǎng)絡的鏈式結(jié)構(gòu)(Kettenstruktur)的信號傳輸?shù)陌葱诺赖?kanalweise)活動監(jiān)視 (Lebenaiiberwachung)。在這種情況下可以規(guī)定耦合過程周期性地或者中斷控制地或準連續(xù)地進行。根據(jù)本發(fā)明的方案的一個優(yōu)點還在于其可以通過自動化技術的標準部件來構(gòu)造。其中，根據(jù)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡不限于示例性的局部內(nèi)聯(lián)網(wǎng)antranet)，而是也可以包括其他通信単元，例如因特網(wǎng)、安全通信協(xié)議(Secure Communication ftOtocol)、其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的WLAN網(wǎng)絡。因此可以超越設備和地域邊界將設備組合安全可靠地包括在公共的通信設計方案中。有利地，通信接ロ的全局信號傳輸協(xié)議借助于名稱和所附的附加信息來確定信號，以便使得能夠?qū)τ诿總€所謂的耦合過程功能性(Koppellauffunktionalitat)在
不同的控制系統(tǒng)之間實現(xiàn)通信。這意味著控制系統(tǒng)的各通信接ロ之間的通信在不借助于包括到公共通信網(wǎng)絡中的通過相應信號傳輸來進行通信的中央計算單元的情況下就能實現(xiàn)。相反，每個通信接ロ都具有借助于信號的名稱和所附的附加信息可以從通信網(wǎng)絡中濾出對于自己的功能有意義的信號的智能。由此，附加的連接工程不是必須的。如果信號的源和宿(knke)通過耦合過程已經(jīng)被找到并且相互連接，則由于性能的原因，可以通過由耦合過程得到的明確的簡稱來進行持續(xù)的測量值傳輸。根據(jù)ー種對本發(fā)明進行改進的措施，通信網(wǎng)絡具有用于對當前從通信接ロ輸出的信號傳送器(Signalzusteller)進行活動監(jiān)視的裝置。在例如表示傳感器(Geber)狀態(tài)的信號經(jīng)過的相互不同構(gòu)造的通信接ロ的鏈式結(jié)構(gòu)中，可能發(fā)生信號發(fā)送方和信號接收方之間鏈環(huán)節(jié)(Kettenglied)的無法工作(Absterben)仍然未被發(fā)現(xiàn)，并且因此導致信號接收方的錯誤行為。尤其是ニ進制信號即使經(jīng)過較長的時間也不會改變。在沒有這樣的活動監(jiān)視的情況下不能識別所傳送的信號狀態(tài)究竟是否還是有效的。如果用作信號發(fā)送方的通信接ロ現(xiàn)在發(fā)生故障，則用作該信號的接收方的另一通信接ロ可能對此不知道，即使在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)內(nèi)通信仍然按段是正常工作的。因此建議對信號狀態(tài)的這樣的活動監(jiān)視優(yōu)選通過將時間戳添加到當前信號狀態(tài)來執(zhí)行。在信號的接收方處，于是可以分析時間戳，從而能夠識別信號是否還是活著的。對于這種方式，ー個重要的方面是在信號狀態(tài)未改變時也將這樣的時間戳添加給信號。時間戳應被標記為使得信號改變情況下的時間戳和用于活動監(jiān)視目的的時間戳是能區(qū)分的，以便能夠在信號的接收方也能區(qū)別對對其進行分析。為了在根據(jù)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡中不同系統(tǒng)可以相互通信，為此使用的信號以已知的結(jié)構(gòu)作為全局變量的類型被提供。這例如可以通過以下方式來實現(xiàn)各個通信接ロ通過相應分配的能圖形顯示的服務器掩碼(Servermaske)來描述其功能性，并且通過其還能被配置。附加地，服務器業(yè)務(Serverdienste)、如代理(I^oxies)可以用于脫機預配置 (off-line-Vorkonfiguration)，以便降低配置花費。這樣的服務器掩碼例如可以借助于網(wǎng)絡瀏覽器而作為通信網(wǎng)絡的接ロ板的部件而是能調(diào)用的。由此可以用不同的工程工具、瀏覽器等經(jīng)由公共的通信網(wǎng)絡在線地訪問已知的和未知的系統(tǒng)單元并且對其信號進行解釋， 而對相應預定的工程工具的特定于系統(tǒng)的適配不是必需的。除了其功能性之外，通信接ロ 還攜帶有其配置掩碼和調(diào)節(jié)(Konfiguraionsmasken und-regeln)本身。因為配置掩碼和調(diào)節(jié)如前面所述也可以脫機地用作為代理，所以脫機工程(off-line-Engineering)在沒有相應單元的情況下同樣是可能的。在通信接ロ在線地連接到網(wǎng)絡的情況下，脫機設置的配置數(shù)據(jù)簡單地僅僅被傳輸?shù)酵ㄐ沤鹰?。此外，上面提到的通信網(wǎng)絡的接ロ板還可以包括至少ー個盡可能大面積的顯示器，用于借助于合適的圖形布局來進行設備顯示(Anlagenvisualisierimg)。此外，在接ロ 板的范圍中還可以借助于測量信號、開關指令等進行設備遠程控制，并且還可能的是在接 ロ板上通過利用規(guī)劃根據(jù)對硬件部件、其操作軟件以及相互連接的轉(zhuǎn)換⑴msetzen)進行設備建摸。由此，自動化技術設備的使用者從全局獲得關于整個設備的當前狀態(tài)、生產(chǎn)能力等的概況。根據(jù)本發(fā)明的方案的轉(zhuǎn)換的前提是在不同控制系統(tǒng)(例如AC500、M控制器、 Harmony)中每ー個的控制單元處設置有根據(jù)本發(fā)明的通信接ロ，該通信接ロ優(yōu)選被構(gòu)造為以太網(wǎng)接ロ，用于以數(shù)據(jù)包實現(xiàn)的標準化的數(shù)據(jù)交換。但是，此外也可以使用其他適當?shù)慕?br>

以下結(jié)合借助于附圖對優(yōu)選實施例的描述來更詳細地介紹對本發(fā)明進行改進的其他措施。圖1示出了具有多個不同的標準化的自動化系統(tǒng)的自動化技術設備的示意性框圖，這些自動化系統(tǒng)與公共的通信網(wǎng)絡連接。
具體實施方式
根據(jù)圖1，自動化技術設備由三個不同的控制系統(tǒng)Ia至Ic以及網(wǎng)關Id構(gòu)成。第 ー控制系統(tǒng)Ia是AC 500,而第二控制系統(tǒng)Ib基于M控制器來構(gòu)造，第三控制系統(tǒng)Ic基于 Harmony橋構(gòu)造，網(wǎng)關用作為與外部自動化系統(tǒng)和/或與現(xiàn)場總線單元、輸入/輸出單元、過程控制計算機等的接ロ。不同控制系統(tǒng)Ia至Ic中每ー個和網(wǎng)關都具有基于相同的全局信號傳輸協(xié)議的通信接ロ加至2d，這些通信接ロ用干與公共的通信網(wǎng)絡3連接。在該實施例中，通信接ロ加至2d被構(gòu)造為用于以數(shù)據(jù)包進行的標準化數(shù)據(jù)交換的以太網(wǎng)接ロ。根據(jù)本發(fā)明的公共的通信網(wǎng)絡3在沒有用于管理通信的中央計算單元的情況下就能實現(xiàn)，相反，中央計算單元對于每個耦合過程功能性是通過通信接ロ加至2d的相應智能而實現(xiàn)的，通信接ロ為此分別具有軟件控制的微處理器。在公共的通信網(wǎng)絡3的范圍中設置有服務器掩碼4，服務器掩碼4能通過網(wǎng)絡瀏覽器5而顯示在計算機上并且描述通信接ロ加至2d的功能性，并且還允許由此對通信接ロ 加至2d進行配置。具有服務器掩碼4的網(wǎng)絡瀏覽器5是通信網(wǎng)絡3的設置在全局位置的接ロ板6的部件，接ロ板6此外還包括用于借助于圖形布局進行設備顯示的顯示器7、設備遠程控制裝置8以及規(guī)劃工具9。設備遠程控制裝置8使得能夠借助于測量信號和開關指令來操作控制系統(tǒng)Ia至 Ic和網(wǎng)關Id。利用規(guī)劃工具9可以借助于模塊設計原理來進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設備建摸，設備建模優(yōu)選用于顯示器7中的設備顯示。本發(fā)明并不局限于前面所介紹的實施例。相反還可以想到其變形方案，這些變形方案也包括在權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。例如可以為了根據(jù)本發(fā)明的目的而將自動化技術的不同類的控制系統(tǒng)(例如過程控制系統(tǒng)、ェ業(yè)自動化、開關設備技術、樓宇自動化等)通過公共的通信系統(tǒng)相互連接。附圖標記列表
1控制系統(tǒng)
2通信接ロ
3通信網(wǎng)絡
4服務器掩碼
5網(wǎng)絡瀏覽器
6接ロ板
i顯不器
8設備遠程控制裝置
9規(guī)劃工具
權(quán)利要求
1.一種自動化技術設備的具有不同通信協(xié)議的多個標準化的控制系統(tǒng)(la至Ic)和網(wǎng)關(Id)的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，不同的控制系統(tǒng)(la至Ic)中每ー個和網(wǎng)關(Id) 都具有用干與公共的通信網(wǎng)絡(3)連接的基于相同的全局信號傳輸協(xié)議的通信接ロ( 至 2d)，所述公共的通信網(wǎng)絡超過系統(tǒng)邊界地在不同的標準化的控制系統(tǒng)(la至Ic)和網(wǎng)關 (Id)之間進行信息交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，所述通信接ロ( 至2d)的全局信號傳輸協(xié)議借助于名稱和所附的附加信息以能辨識的方式確定信號，以便使得能夠?qū)τ诿總€耦合過程功能性在不同的控制系統(tǒng)(la至Ic)和網(wǎng)關(Id)之間進行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，一旦信號的源和宿通過耦合過程已經(jīng)被找到并且相互連接，就通過由耦合過程得到的明確的簡稱來進行持續(xù)的測量值傳 fei。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，所述通信網(wǎng)絡(3)具有用于對當前從通信接ロ( 至2d)輸出的信號狀態(tài)進行活動監(jiān)視的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，所述用于對當前從通信接ロ( 至2d)輸出的信號狀態(tài)進行活動監(jiān)視的裝置包括將時間戳附加到當前的信號狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，所述公共的通信網(wǎng)絡(3)的通信接ロ( 至2d)通過各自分配的能圖形顯示的服務器掩碼(4)來描述其功能性并且能由其進行配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，所述服務器掩碼(4)借助于網(wǎng)絡瀏覽器(5)作為所述通信網(wǎng)絡(3)的接ロ板(6)的部件而是能調(diào)用的。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，所述接ロ板(6)至少包括用于借助于圖形布局進行設備顯示的顯示器(7)、借助于測量信號和開關指令的設備遠程控制裝置(8)和/或用于設備建模的規(guī)劃工具(9)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，所述通信接ロ( 至2d) 被構(gòu)造為用于利用數(shù)據(jù)包進行標準化的數(shù)據(jù)交換的以太網(wǎng)接ロ。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的公共通信系統(tǒng)，其特征在干，自動化技術的多個不同類型的所述控制系統(tǒng)(la至Ic)和網(wǎng)關(Id)選自包括以下內(nèi)容的組中過程控制技術、エ 業(yè)自動化、開關設備技術、樓宇自動化和網(wǎng)絡控制技木。
11.ー種具有多個不同的標準化的控制系統(tǒng)(la至Ic)和網(wǎng)關(Id)的自動化技術設備，這些不同的標準化的控制系統(tǒng)(la至Ic)和網(wǎng)關(Id)與根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的公共通信系統(tǒng)連接。
12.一種自動化技術設備的具有不同通信協(xié)議的多個標準化的控制系統(tǒng)(la至Ic)和網(wǎng)關(Id)的通信系統(tǒng)的運行方法，其特征在干，不同的控制系統(tǒng)(la至Ic)和網(wǎng)關(Id)經(jīng)由基于相同的全局信號傳輸協(xié)議的通信接ロ( 至2d)與公共的通信網(wǎng)絡C3)通信，所述公共的通信網(wǎng)絡超過系統(tǒng)邊界地在不同的標準化的控制系統(tǒng)(la至Ic)和網(wǎng)關(Id)之間進行信息交換。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在干，一旦信號的源和宿通過耦合過程已經(jīng)被找到并且相互連接，就通過由耦合過程得到的明確的簡稱來持續(xù)地傳輸測量值。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在干，所述耦合過程周期性地進行。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在干，所述耦合過程以中斷控制的方式進行。
16.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在干，所述耦合過程準連續(xù)地進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動化技術設備的具有不同通信協(xié)議的多個標準化的控制系統(tǒng)(1a至1c)和網(wǎng)關(1d)的公共通信系統(tǒng)，其中不同的控制系統(tǒng)(1a至1c)中每一個和網(wǎng)關(1d)都具有用于與公共的通信網(wǎng)絡(3)連接的基于相同的全局信號傳輸協(xié)議的通信接口(2a至2d)，公共的通信網(wǎng)絡超過系統(tǒng)邊界地在不同的標準化的控制系統(tǒng)(1a至1c)和網(wǎng)關(1d)之間進行信息交換。
文檔編號H04L12/66GK102571641SQ20111043674
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者A·多茨施卡爾, K·吉爾德納爾 申請人:Abb技術股份公司