SISTEMA DE COMUNICACIONES SINCRONIZADO POR IMPULSOS DE RELOJ CON RELOJ RELATIVO Y PROCEDIMIENTO PARA LA FORMACION DE UN SISTEMA DE ESTE TIPO.

Procedimiento para la formación de un sistema de comunicaciones sincronizado por impulsos de reloj con propiedades de equidistancia en el campo de instalaciones industriales entre al menos dos estaciones,

especialmente componentes de automatización, y al menos una red de datos (1), caracterizado porque especialmente durante la aceleración del sistema se pone en marcha un reloj relativo (9) unívoco, válido para todo el sistema y todas las estaciones conectadas en la red de datos (1) son sincronizadas al menos una vez al tiempo relativo (16) determinado a través del reloj relativo, en el que el tiempo relativo (16) es transmitido a través de la red de datos (1) a todas las estaciones

Sistema de comunicaciones sincronizado por impulsos de reloj con reloj relativo y procedimiento para la formación de un sistema de este tipo.

La invención se refiere a un sistema de comunicaciones sincronizado por impulsos de reloj con reloj relativo y a un procedimiento para la formación de un sistema de este tipo.

Por un sistema sincronizado por impulsos de reloj con propiedades de equidistancia se entiende un sistema formado por al menos dos estaciones, que están conectadas entre sí a través de una red de datos con la finalidad del intercambio mutuo de datos o bien para la transmisión mutua de datos. En este caos, el intercambio de datos se realiza de forma cíclica en ciclos de comunicación equidistantes que son predeterminados a través del pulso de reloj de comunicaciones utilizado por el sistema. Las estaciones son, por ejemplo, aparatos de automatización centrales, aparatos de programación, aparatos de proyección o aparatos de mando, aparatos periféricos, como por ejemplo módulos de entrada y salida, accionamientos, actuadores, sensores, controles programables con memoria (SPS) y otras unidades de control, ordenadores o máquinas, que intercambian datos electrónicos con otras máquinas, especialmente que procesan datos de otras máquinas. Por unidades de control se entienden a continuación unidades de regulación o unidades de control de cualquier tipo. Como redes de datos se utilizan, por ejemplo, sistemas de bus, como por ejemplo bus de campo, Profibus, Ethernet, Ethernet Industrial, FireWire y también sistemas de bus internos de PC (PCI), etc.

En sistemas de automatización distribuidos, por ejemplo en el campo de la técnica de accionamiento, se emplean, entre otras, redes de datos sincronizadas por impulsos de reloj o bien sistemas de bus. En este caso, varias estaciones conectadas se utilizan como aparatos maestros, por ejemplo unidades de control como controles numéricos o controles programables con memoria o aparatos de proyección y otras estaciones se utilizan como aparatos subordinados, como por ejemplo accionamientos o aparatos periféricos. Los componentes de automatización de ambas categorías pueden trabajar de forma sincronizada por impulso de reloj, es decir, que estas estaciones se pueden sincronizar a un pulso de reloj de comunicaciones utilizado de la red de datos. Esto significa que el pulso de reloj de comunicaciones es recibido por las estaciones a través de la red de datos utilizada y se puede controlar de forma sincronizada por procesos destinados para este pulso de reloj de comunicaciones. De acuerdo con IEC 61491, EN61491 SERCOS Interface- Breve Descripción Técnica (underbar{http://www.sercos.de/deutsch/doku_freier_bereich.htm}), éste se aplica y se realiza actualmente en sistemas de automatización distribuidos. Sin embargo, actualmente no es posible que se introduzca un reloj relativo válido para un sistema de este tipo, sobre cuyo tiempo relativo válido en cada caso se pueden sincronizar todas las estaciones conectadas en el sistema de comunicaciones. De esta manera, por ejemplo, secuencias de eventos aplicativas no se pueden establecer y realizar o al menos no se pueden realizar con una exactitud de tiempo suficientemente grande.

El cometido de la invención es indicar un sistema de comunicaciones sincronizado por impulso de reloj con propiedades de equidistancia y reloj relativo entre al menos dos estaciones y una red de datos y un procedimiento para la introducción de un reloj relativo en un sistema de comunicaciones de este tipo, en el que todas las estaciones conectadas en el sistema de comunicaciones se pueden sincronizar a este reloj relativo.

Este cometido se soluciona a través de un procedimiento para la formación de un sistema de comunicaciones por impulsos de reloj con propiedades de equidistancia en el campo de instalaciones industriales entre al menos dos estaciones, especialmente componentes de automatización, y al menos una red de datos, porque especialmente durante la aceleración del sistema se pone en marcha un reloj relativo unívoco, válido para todo el sistema y una cantidad determinada o todas las estaciones conectadas en la red de datos son sincronizadas al menos una vez al tiempo relativo determinado a través del reloj relativo, en el que el tiempo relativo es transmitido a través de la red de datos a todas las estaciones.

Este cometido se soluciona a través de un procedimiento para la formación de un sistema de comunicaciones por impulsos de reloj con propiedades de equidistancia en el campo de instalaciones industriales entre al menos dos estaciones, especialmente componentes de automatización, y al menos una red de datos, porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que pone en marcha especialmente durante la aceleración del sistema un reloj relativo unívoco, válido para todo el sistema y sincroniza todas o una parte de las estaciones conectadas al menos una vez al tiempo relativo determinado a través del reloj relativo, en el que el tiempo relativo es transmitido a través de la red de datos a todas las estaciones.

La invención se basa en el reconocimiento de que en el caso de aplicación de un sistema de bus sincronizado por impulso de reloj o bien de una red de datos en sistemas de automatización distribuidos, se indican a todas las estaciones del sistema de comunicaciones el comienzo de cada nuevo ciclo de comunicaciones, por ejemplo a través de la transmisión de un paquete especial de datos, por ejemplo un llamado paquete de datos de control global. Además de este procedimiento, existen también otros procedimientos, que posibilitan una sincronización por impulso de reloj entre las estaciones, a la que se puede aplicar evidentemente de la misma manera la invención publicada. Junto con la información sobre la longitud de un pulso de reloj de comunicaciones, que se establece al menos durante la aceleración del sistema y se distribuye a todas las estaciones, se pueden sincronizar todas las estaciones al pulso de reloj utilizado. Estas informaciones son transmitidas en este caso por una estación maestra característica, el llamado generador de pulso de reloj, a todas las estaciones del sistema de comunicaciones. Si este generador de pulsos de reloj presenta adicionalmente un reloj relativo, se puede distribuir el tiempo relativo actual respectivo sobre la misma vía de transmisión a todas las estaciones conectadas, con lo que se aplica el mismo tiempo relativo para todas las estaciones conectadas.

Una configuración especialmente ventajosa de la invención se caracteriza porque como estaciones del sistema de comunicaciones están conectadas en la red de datos al menos una unidad de control, al menos una unidad a controlar, y al menos un módulo de entrada y salida descentralizado, que lleva a cabo, como interfaz entre la red de datos y la unidad a controlar bidirecionalmente, el intercambio de señales entre la unidad a controlar y la unidad de control por medio de la red de datos, de manera que, por ejemplo, la unidad de control se emplea como generador de pulsos de reloj. Por unidad se entienden especialmente también componentes de automatización, máquinas accionamientos, etc. El concepto de aparato utilizado también a continuación se utiliza como sinónimo del concepto de unidad.

Una configuración extraordinariamente ventajosa de la invención se caracteriza porque el tiempo relativo unívoco, introducido en todo el sistema a través del reloj relativo. se compone de dos partes, en el que la primera parte caracteriza el ciclo de comunicación actual y la segunda parte determina el instante dentro del ciclo de comunicación actual del sistema de comunicaciones. La ventaja de esta configuración es que de esta manera cada ciclo discrecional de la comunicación y, además, cada instante dentro de un ciclo discrecional de la comunicación se puede determinar con exactitud, con lo que se mejora en una medida extraordinaria la exactitud temporal durante la detección y el registro o bien durante la conmutación de eventos o en procesos discrecionales de control y de regulación.

Otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza porque el ciclo de comunicaciones se representa a través de un número digitalizado o una unidad de tiempo absoluto, que se deriva a partir de la duración del ciclo de comunicación, en el que la exactitud del reloj relativo se puede ajustar en un intervalo entre la duración de un pulso de reloj de comunicaciones y 1 µs. De esta manera, es posible seleccionar la forma de la representación óptima para la situación respectiva, tal como es favorable, por ejemplo, en la ordenación temporal de eventos, porque se puede seleccionar una representación del tiempo absoluto...

1. Procedimiento para la formación de un sistema de comunicaciones sincronizado por impulsos de reloj con propiedades de equidistancia en el campo de instalaciones industriales entre al menos dos estaciones, especialmente componentes de automatización, y al menos una red de datos (1), caracterizado porque especialmente durante la aceleración del sistema se pone en marcha un reloj relativo (9) unívoco, válido para todo el sistema y todas las estaciones conectadas en la red de datos (1) son sincronizadas al menos una vez al tiempo relativo (16) determinado a través del reloj relativo, en el que el tiempo relativo (16) es transmitido a través de la red de datos (1) a todas las estaciones.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como estaciones del sistema de comunicaciones están conectadas en la red de datos (1) una unidad de control (8), al menos una unidad a controlar, y al menos un módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado, que lleva a cabo, como interfaz entre la red de datos (1) y la unidad a controlar bidirecionalmente, el intercambio de señales entre la unidad a controlar y la unidad de control (8) por medio de la red de datos (1).

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el tiempo relativo (16) unívoco, introducido en todo el sistema a través del reloj relativo (9) se compone de dos partes, en el que la primera parte caracteriza el ciclo de comunicación actual y la segunda parte determina el instante dentro del ciclo de comunicación actual del sistema de comunicaciones.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ciclo de comunicaciones se representa a través de un número digitalizado o una unidad de tiempo absoluto, que se deriva a partir de la duración del ciclo de comunicación.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la exactitud del reloj relativo (9) se puede ajustar en un intervalo entre la duración de un pulso de reloj de comunicaciones y 1 µs.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reloj relativo (9) unívoco válido para todo el sistema y, por lo tanto, el tiempo relativo (16) se mantiene válido para todas las estaciones hasta la caída del sistema.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque todas las estaciones hasta la caída del sistema permanecen sincronizadas al reloj relativo (9) unívoco válido para todo el sistema y, por lo tanto, al tiempo relativo (16).

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración del pulso de reloj de la comunicación es regulable.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la duración de un pulso de reloj de comunicación está entre 10 µs y 10 ms.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración de un pulso de reloj de comunicación se establece al menos una vez durante la aceleración del sistema.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las señales de un aparato a controlar son provistas durante su registro y detección en la entrada de un módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado por el módulo de entrada y salida (2, 3) con un sello (20), que se compone del tiempo relativo (16) actual en este instante y el evento de conmutación de la detección, se transforman en un formato de datos compatible para la red de datos (1), se transmiten los datos con este sello (20) a través de la red de datos (1) a la unidad de control (8), se evalúan y se procesan allí, en el que el tiempo relativo (16) como parte del sello (20) está constituido por dos partes, en el que una de las partes determina el ciclo de comunicación del sistema de comunicaciones, en el que se realizan el registro y la detección de las señales y la otra parte determina el instante con relación al comienzo o al final del ciclo de comunicación del sistema de comunicaciones, en el que se realiza el registro y la detección de las señales.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos, que están destinados para el aparato a controlar, son provistos antes de la transmisión al módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado por la unidad de control (8) con un sello (27), que se compone por un tiempo relativo (16), con relación al instante de la salida planificada de la señal, y por un evento de conmutación de salida, y los datos son transmitidos con este sello (27) a través de la red de datos (1) al módulo de entrada y salida (2, 3), en el que el tiempo relativo (16) como parte del sello (27) está constituido por dos partes, en el que una de las partes determina el ciclo de comunicación del sistema de comunicaciones, en el que debe realizarse la salida de datos, y la otra parte determina el instante con relación al comienzo o al final del ciclo de comunicación del sistema de comunicaciones, en el que debe realizarse la salida de señales.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos que están provistos con un sello (27), que se refiere a la salida planificada de las señales, y que están destinados para el aparato a controlar, son convertidos por el módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado en señales que pueden ser interpretadas por el aparato a controlar y en el instante, que está predeterminado por el sello transmitido, son conmutadas en la salida del módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado, de acuerdo con el evento de conmutación predeterminado y son emitidos al aparato a controlar.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la conmutación y la transmisión de señales a un aparato a controlar se realizan en la salida de un módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado como una función definida, regulable en el tiempo, con respecto al registro y detección de señales de un aparato a controlar en la entrada de un módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos, que son memorizados por una o varias estaciones del sistema de comunicaciones hasta la caída del sistema, junto con el tiempo relativo (16) actual respectivo del sistema y la evaluación común y/o la representación de los datos registrados de esta manera se realizan sobre la base de tiempo relativo (16) del sistema memorizado en cada caso.

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una o varias estaciones del sistema de comunicaciones, especialmente componentes de automatización, que soportan el reloj relativo (9), proporcionan datos característicos, que pueden ser llamados y evaluados por al menos una unidad de control (8) a través de la red de datos (1), en el que los datos característicos contienen al menos el soporte del reloj relativo (9), y/o la exactitud posible regulable y/o al menos una posibilidad de ajuste del reloj relativo (9) y/o el soporte de al menos un mecanismo, que se deriva del empleo de un reloj relativo (9) en un sistema de comunicaciones.

17. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una o varias estaciones del sistema de comunicaciones, especialmente componentes de automatización, pueden realizar la detección de eventos sobre la base del reloj relativo (9) solamente en determinadas fases de trabajo y/o en instantes determinados.

18. Sistema de comunicaciones sincronizado por impulsos de reloj con propiedades de equidistancia en el sector de las instalaciones industriales entre al menos dos estaciones, especialmente componentes de automoción y al menos una red de datos (1), caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que pone en marcha especialmente durante la aceleración del sistema un reloj relativo (9) unívoco, válido para todo el sistema y sincroniza todas o una parte de las estaciones conectadas al menos una vez al tiempo relativo (16) determinado a través del reloj relativo (9), en el que el tiempo relativo (16) es transmitido a través de la red de datos (1) a todas las estaciones.

19. Sistema de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta como estaciones al menos una unidad de control (8), al menos un aparato a controlar y al menos un módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado, que lleva a cabo, como interfaz entre la red de datos (1) y el aparato a controlar, bidireccionalmente el intercambio de señales entre el aparato a controlar y la unidad de control (8) por medio de la red de datos (1).

20. Sistema de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que se ocupa de que el tiempo relativo (16) unívoco, introducido en todo el sistema a través del reloj relativo (9) se componga de dos partes, en el que la primera parte caracteriza el ciclo actual de la comunicación y la segunda parte determina el instante dentro del ciclo actual de la comunicación del sistema de comunicaciones.

21. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que se ocupa de que el ciclo de la comunicación sea representado a través de un número digital o una unidad de tiempo absoluto, que se deriva de la duración del ciclo de la comunicación.

22. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 21, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que se ocupa de que la exactitud del reloj relativo (9) sea ajustada en un intervalo entre la duración de un pulso de reloj de la comunicación y 1 µs.

23. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 22, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que se ocupa de que el reloj relativo (9) unívoco válido para todo el sistema y, por lo tanto, el tiempo relativo (16) se mantiene válido para todas las estaciones hasta la caída del sistema.

24. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 23, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que mantiene la sincronización de todas las estaciones al reloj relativo (9) unívoco válido para todo el sistema y, por lo tanto, el tiempo relativo (16) hasta la caída del sistema.

25. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 24, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio que ajusta la duración del pulso de reloj de comunicación.

26. Sistema de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio que ajusta la duración del pulso de reloj de comunicaciones.

27. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 26, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que establece la duración de un pulso de reloj de comunicaciones al menos una vez durante la aceleración.

28. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 27, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado, que provee las señales de un aparato a controlar durante su registro y detección en la entrada del módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado con un sello (20), que se compone del tiempo relativo (16) actual en este instante y del evento de conmutación de la detección, lo transforma en un formato de datos compatible para la red de datos (1) y transmite los datos con este sello (20) a través de la red de datos (1) a la unidad de control (8) para la evaluación y para el procesamiento posterior, en el que el tiempo relativo (16) como parte del sello (20) está constituido por dos partes, en el que la primera parte determina el ciclo de la comunicación, en el que se realizan el registro y la detección de las señales y la otra parte determina el instante con relación al comienzo o al final del ciclo de comunicación del sistema de comunicaciones, en el que se realizan el registro y la detección de la señal.

29. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 28, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos una unidad de control (8), que provee a los datos, que están destinados para el aparato a controlar, antes de la transmisión al módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado con un sello (27), que se compone de un tiempo relativo (16), con relación al instante de la salida planificada de la salida, y de un evento de conmutación de salida, y los datos con transmitidos con este sello (27) a través de la red de datos (1) al módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado, en el que el tiempo relativo (16) como parte del sello (27), está constituido por dos partes, en el que una de las partes determina el ciclo de comunicación del sistema de comunicaciones, en el que se realiza la emisión de la señal y la otra parte determina el instante con relación al comienzo o al final del ciclo de comunicación del sistema de comunicaciones en el que debe realizarse la emisión de la señal.

30. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 29, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado, que convierte los datos, que están provistos con un sello (27), que se refiere a la salida planificada de la señal, y que están destinados para el aparato a controlar, en señales que pueden ser interpretadas por el aparato a controlar y las conmuta en el instante, que está predeterminado a través del sello transmitido, en la salida del módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado de acuerdo con el evento de conmutación predeterminado y las emite al aparato a controlar.

31. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 30, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que se ocupa de que la conmutación y transmisión de señales a un aparato a controlar se realicen en la salida de un módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado como una función definida, regulable en el tiempo, con respecto al instante del registro y detección de señales de un aparato a controlar en la entrada de un módulo de entrada y salida (2, 3) descentralizado.

32. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 31, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos un medio, que se ocupa de que datos, que son memorizados por una o varias estaciones del sistema de comunicaciones hasta la caída del sistema, sean memorizados junto con el tiempo relativo (16) actual, respectivamente, del sistema y se lleve a cabo toda la evaluación y/o representación de los datos registrados de esta manera sobre la base del tiempo relativo (16) memorizado en cada caso en el sistema.

33. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 32, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos una estación, especialmente un componente de automatización, que soporta el reloj relativo (9) y que proporciona datos característicos, que pueden ser llamados y evaluados por al menos una unidad de control (8) a través de la red de datos (1), en el que los datos característicos contienen al menos el soporte del reloj relativo (9) y/o la exactitud regulable posible y/o al menos una posibilidad de ajuste del reloj relativo (9) y/o el soporte de al menos un mecanismo que se deriva a partir del empleo de un reloj relativo (9) en un sistema de comunicaciones.

34. Sistema de comunicaciones de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 33, caracterizado porque el sistema de comunicaciones presenta al menos una estación, especialmente un componente de automatización, que puede realizar la detección de eventos sobre la base del reloj relativo (9) solamente en fases de trabajo determinadas y/o en instantes determinados.