DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA LA TRANSMISIÓN COMBINADA DE DATOS DE ENTRADA Y DATOS DE SALIDA EN SISTEMAS DE BUS DE AUTOMATIZACIÓN.

Instalación (1) con varios componentes (5, 7, 9, 11), conectados entre sí a través de una red Ethernet,

en la que al menos uno primero de los componentes (5, 7, 9, 11) presenta una instalación para la lectura de datos, destinados para el componente, a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador, así como una instalación para la lectura del cuadro totalizador a partir de la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet, en la que al menos uno de los componentes (5, 7, 9, 11) de la instalación (1) presenta una instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y una instalación para la transmisión del cuadro MAC de Ethernet a través de la red Ethernet, en la que al menos uno de los componentes (5, 7, 9, 11) presenta una instalación para la inserción de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet, que indica si la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador, y en la que varios primeros componentes (5, 7, 9, 11) están conectados con la red Ethernet, en la que los componentes presentan un conmutador (54), con el que se puede puentear su registro de corredera (52) y una conexión de reconocimiento (55) que se puede conectar en la línea de transmisión, que reconoce una señal de control, caracterizada porque, después de la reacción a la señal de control, se lleva a cabo un aseguramiento simultáneo de los datos de los primeros componentes (5, 7, 9, 11)

La invención se refiere, en general, a sistemas de automatización y, en particular, a la transmisión de datos en sistemas de este tipo.

Se conocen, en general, a partir del estado de la técnica diferentes protocolos de transmisión para sistemas de automatización. Entre ellos se encuentran el sistema ProfiNet y sistemas de bus de campo, como por ejemplo el sistema Interbus. Estos sistemas de bus difundidos suprimen cada vez más soluciones propias en la automatización de procesos. Sin embargo, es deseable poder elevar la compatibilidad entre los diferentes sistemas y poder combinar sus ventajas entre sí. Los sistemas de bus de campo trabajan, en general, con velocidades de transmisión inferiores a 10 Mbit/s. Por otra parte, los protocolos empleados son muy efectivos y aptos en tiempo real. En cambio, los sistemas de Ethernet, entre los que se encuentra el sistema ProfiNet, trabajan muchas veces con velocidades de transmisión más elevadas.

Otros principios se describen en el documento WO 2004/054207.

Se conocen a este respecto a partir del documento DE 198 51 245 A1 un componente de bus de campo, un sistema de comunicaciones y un procedimiento, que permiten combinar componentes de bus de campo con una transmisión de datos de alta velocidad, como por ejemplo Ethernet. A tal fin, está previsto un componente de bus de campo, que presenta una capa de seguridad de los datos, que procesa un protocolo de bus de campo, (que corresponde a la capa 2 del modelo de referencia ISO) y una capa física (que corresponde a la capa 1 del modelo de referencia ISO), en el que la capa física está configurada para una transmisión de datos a alta velocidad. Las dos capas están conectadas con una interfaz. Además, está prevista una capa para la adaptación de la capa de seguridad de los datos, que proceso un protocolo de bus de campo, a la capa física.

En la solución propuesta en el estado de la técnica, solamente la capa física está configurada para la transmisión a alta velocidad. La capa de seguridad de los datos con la capa de control de acceso al medio trabaja en este caso de acuerdo con un protocolo de bus de campo. Solamente la transmisión física de los cuadros de datos se realiza a través de un medio para la transmisión a alta velocidad. Sin embargo, el sistema no permite en esta forma todavía ninguna integración de otros componentes de la red, puesto que los componentes individuales del bus de campo no pueden distinguir y los datos transmitidos son datos de acuerdo con un protocolo de bus de datos.

En cambio, la invención tiene el cometido de mejorar la integración alternativa de componentes, que controlan o son controlados a través de un protocolo de bus de campo, con otros componentes que se pueden conectar con una red Ethernet.

Este cometido se soluciona ya de una manera sencilla muy sorprendente a través del objeto de las reivindicaciones dependientes. Los desarrollos y configuraciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con ello, la invención prevé una instalación con varios componentes, conectados entre sí a través de una red Ethernet, de acuerdo con la reivindicación 1, en la que al menos uno primero de los componentes presenta una instalación para la lectura de datos, destinados para el componente, a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador, así como una instalación para la lectura del cuadro totalizador a partir de la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet, en la que al menos uno de los componentes de la instalación presenta una instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y una instalación para la transmisión del cuadro MAC de Ethernet a través de la red Ethernet, y en la que al menos uno de los componentes presenta una instalación para la inserción de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet, que indica si la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador. Una instalación de este tipo comprende en este caso con preferencia una instalación de fabricación automática, pero no se excluye que la invención se pueda utilizar también para otros procesos de control.

El proceso de acuerdo con la invención según la reivindicación 19 para la transmisión de datos en una instalación con varios componentes conectados entre sí a través de una red Ethernet, especialmente en una instalación de acuerdo con la invención, en particular también para el control de un proceso de fabricación automático se basa entonces en que se genera un cuadro totalizador, se incrusta el cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y se inserta una identificación, en el sentido de que el cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador para el procesamiento de acuerdo con un protocolo de bus de campo, en el que el cuadro MAC de Ethernet se transmite entonces como telegrama a través de la red Ethernet y desde al menos un primer componente, que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, en reacción a la determinación de si está presente la identificación, lee datos destinados para el mismo a partir de un cuadro totalizador de acuerdo con un protocolo de cuadro totalizador desde el cuadro totalizador en el cuadro MAC de Ethernet.

Por medio de la invención se puede combinar de esta manera una comunicación rápida entre sensor / actuador, como es típica para muchos protocolos de bus de campo, con la red Ethernet estándar sobre un medio de transmisión. Esto permite, por lo tanto, también en el caso de utilización de Ethernet como medio de transmisión, el control de procesos críticos de tiempo. Además, se puede utilizar un concepto de instalación común para sistemas de bus de campo y sistemas de Ethernet.

En un desarrollo preferido de la invención, uno de los componentes comprende una estación de cabeza con una unidad maestra para el control del tráfico de bus con al menos un componente con la instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador. A través del control del tráfico de bus con al menos un componente, que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de datos, a través de la unidad maestra de la estación de cabeza se puede implementar de forma ventajosa un ciclo de la comunicación típico para muchos tipos de bus de campo. En particular, en este caso, en la estación de cabeza con la unidad maestra se puede generar también un cuadro totalizador con datos de control, se puede incrustar en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y el cuadro MAC de Ethernet se puede transmitir al menos a un componente, que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, a través de la red Ethernet.

En particular, de acuerdo con la invención, varios, con preferencias todos los componentes se pueden controlar con una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador a través de datos de un cuadro totalizador común. De acuerdo con ello, para la realización de este desarrollo de la invención, la instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet está configurada para la incrustación de un cuadro totalizador común para varios, en particular para todos los componentes con una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador.

Además, también pueden estar presentes uno o varios componentes para la inserción de datos en el cuadro totalizador, por ejemplo componentes de detección. Estos componentes, que están configurados entonces igualmente para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, a la recepción de un cuadro MAC de Ethernet, como reacción a la determinación de que está presente la identificación, pueden insertar datos destinados para otro componente en el cuadro totalizador en el cuadro MAC de Ethernet.

La identificación se inserta de manera especialmente preferida en la cabecera por medio de una instalación configurada de manera correspondiente para ello. Por lo tanto, de manera especialmente ventajosa, la parte de datos del cuadro no tiene que ser leída en absoluto en primer lugar para poder determinar si el cuadro contiene datos del...

1. Instalación (1) con varios componentes (5, 7, 9, 11), conectados entre sí a través de una red Ethernet, en la que al menos uno primero de los componentes (5, 7, 9, 11) presenta una instalación para la lectura de datos, destinados para el componente, a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador, así como una instalación para la lectura del cuadro totalizador a partir de la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet, en la que al menos uno de los componentes (5, 7, 9, 11) de la instalación (1) presenta una instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y una instalación para la transmisión del cuadro MAC de Ethernet a través de la red Ethernet, en la que al menos uno de los componentes (5, 7, 9, 11) presenta una instalación para la inserción de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet, que indica si la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador, y en la que varios primeros componentes (5, 7, 9, 11) están conectados con la red Ethernet, en la que los componentes presentan un conmutador (54), con el que se puede puentear su registro de corredera (52) y una conexión de reconocimiento (55) que se puede conectar en la línea de transmisión, que reconoce una señal de control, caracterizada porque, después de la reacción a la señal de control, se lleva a cabo un aseguramiento simultáneo de los datos de los primeros componentes (5, 7, 9, 11).

2. Instalación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por una estación de cabeza (5) con una unidad maestra (20) para el control del tráfico del bus con al menos un componente (6), que presenta una instalación para la lectura de datos destinados para el componente (6) desde un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadros totalizadores.

3. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet está configurada para la incrustación de un cuadro totalizador común para varios, especialmente para todos los componentes (5, 7, 9, 11), con una instalación para la lectura de datos destinados para el componente desde un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador.

4. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por al menos un componente instalado para la inserción de datos en el cuadro totalizador, en reacción a la determinación de que está presente la identificación.

5. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación para la inserción de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet está configurada para la inserción de la identificación en la cabecera del cuadro MAC de Ethernet.

6. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos un primer componente presenta una instalación de conmutación (44) que, como reacción a que la identificación indica la presencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, conduce los datos de cuadros totalizadores de la instalación para la lectura de datos destinados para el componente (5, 7, 9, 11) desde el cuadro totalizador.

7. Instalación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque la instalación de conmutación (44), como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, conduce los datos por delante de la instalación para la lectura de datos destinados para el componente (5, 7, 9, 11) desde el cuadro totalizador.

8. Instalación de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque ka instalación de conmutación (44) esta configurada para conducir los datos de otra instalación de procesamiento interna hacia el primer componente (5, 7, 9, 11) como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, pero indica el destino de los datos de cuadros para estos componentes (5, 7, 9, 11).

9. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por al menos un segundo componente (11, 15, 16) conectado a través de la red Ethernet, que está configurado para el procesamiento de datos destinados para el componente a partir de un cuadro MAC de Ethernet por medio de un protocolo diferente de un protocolo de cuadros totalizadores.

10. Instalación de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por al menos un segundo componente (11) instalado para el procesamiento de datos de acuerdo con el protocolo de ProfiNet.

11. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos un primer componente (5, 7, 9, 11) está configurado como repetidor para telegramas, que no contienen datos de cuadros totalizadores.

12. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la fijación de los parámetros de los componentes se realiza de tal forma que la transmisión de telegramas con cuadros totalizadores contenidos en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas se realiza en divisiones de tiempo sucesivas de longitud predeterminada.

13. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la fijación de los parámetros de los componentes se realiza de tal forma que se mantiene una secuencia predeterminada de telegramas con cuadros totalizadores incrustados en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas.

14. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación comprende una instalación de fabricación automatizada.

15. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos un primer componente (5, 7, 9, 11) presenta una memoria intermedia (25), que acumula datos a enviar, en la que el componente está instalado para transmitir los datos acumulados después de la transmisión del telegrama con el cuadro totalizador.

16. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque varios primeros componentes (5, 7, 9, 11) están conectados en red entre sí en forma de anillo.

17. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación comprende al menos una estación E/A (2) con varios primeros componentes (5, 7, 9, 11), en la que los datos para los primeros componentes (5, 7, 9, 11) de la estación E/A (2) son transmitidos en telegramas con un cuadro totalizador, respectivamente, que contiene los datos de un ciclo de bus para los primeros componentes (5, 7, 9, 11).

18. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque varios primeros componentes (5, 7, 9, 11) están agrupados en una estación E/A (2), que es controlada por un control programable con memoria.

19. Procedimiento para la transmisión de datos en una instalación (1) con varios componentes (5, 7, 9, 11) conectados entre sí a través de una red Ethernet, especialmente en una instalación (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en particular para el control de un proceso de fabricación automático, en el que se genera un cuadro totalizador, se incrusta el cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y se inserta una identificación, en el que el cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador para el procesamiento de acuerdo con un protocolo de bus de campo, en el que el cuadro MAC de Ethernet se transmite entonces como telegrama a través de la red Ethernet y desde al menos un primer componente (5, 7, 9, 11), que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, en reacción a la determinación de si está presente la identificación, lee datos destinados para el mismo a partir de un cuadro totalizador de acuerdo con un protocolo de cuadro totalizador desde el cuadro totalizador en el cuadro MAC de Ethernet, en el que varios primeros componentes (6) están conectados con la red Ethernet, y en el que los componentes (6) presentan un conmutador (54), con el que se puentea su registro de corredera (52) y una conexión de reconocimiento (55) que se conecta en la línea de transmisión, caracterizado porque, después de la reacción a una señal de control reconocida por el circuito de reconocimiento (52), después de la transmisión de un telegrama con cuadros totalizadores contenidos en el cuadro MAC de Ethernet, se lleva a cabo un aseguramiento simultáneo de los datos de varios primeros componentes (5, 7, 9, 11).

20. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el tráfico de bus con al menos un componente, que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, es controlado por medio de una unidad maestra (20) de una estación de cabeza (5).

21. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque en la estación de cabeza se genera con la unidad maestra un cuadro totalizador con datos de control, se incrusta en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y el cuadro MAC de Ethernet se transmite al menos a un componente (5, 7, 9, 11), que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, a través de la red Ethernet.

22. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 21, caracterizado porque varios, con preferencia todos los componentes (5, 7, 9, 11) con controlados con una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador a través de datos de un cuadro totalizador común.

23. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 22, caracterizado porque desde al menos un componente (5, 7, 9, 11), que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, como reacción a la determinación de que está presente la identificación, se insertan datos destinados para otro componente en el cuadro totalizador en el cuadro MAC de Ethernet.

24. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 23, caracterizado porque la identificación es insertada en la cabecera del cuadro MAC de Ethernet.

25. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 24, caracterizado porque una instalación de conmutación (44) del primer componente, como reacción a que la identificación indica la presencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, conduce los datos de cuadros totalizadores a una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir del cuadro totalizador.

26. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque la instalación de conmutación (44), como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, conduce los datos por delante de la instalación para la lectura de datos destinados para el componente (5, 7, 9, 11) a partir del cuadro totalizador.

27. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 25 ó 26, caracterizado porque la instalación de conmutación (44), como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, pero indica la determinación de los cuadros de cuadros para este componente, conduce los datos a otra instalación de procesamiento interna del primer componente (5, 7, 9, 11).

28. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 27, caracterizado porque la transmisión de telegramas con cuadros totalizadores contenidos en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas se realiza en divisiones de tiempo sucesivas de longitud predeterminada.

29. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 28, caracterizado porque se mantiene una secuencia predeterminada de telegramas con cuadros totalizadores incrustados en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas.

30. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 29, caracterizado porque los datos a emitir desde un primer componente son acumulados en una memoria intermedia (25) y son transmitidos, después de la transmisión del telegrama, con el cuadro totalizador.