PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA TRANSMISIÓN DE DATOS EN UNA RED.

Procedimiento para la transmisión de datos en una red (29) para comunicación entre otros dispositivos utilizados para el control automatizado de una instalación técnica,

en el que la red (29) tiene una serie de abonados (12-22) que incluye, como mínimo, un emisor de mensajes (50) y, como mínimo, un receptor de mensajes (52) , de manera que el, como mínimo, un emisor de mensajes (50) envía una serie de mensajes (54) , de manera que el, como mínimo, un receptor de mensajes (52) recibe una serie de mensajes (54) , en el que, como mínimo, uno de los abonados (52) envía mensajes de petición (60) a otro abonado (50) dentro de primeros intervalos de tiempo definidos (70, 70') y recibe un mensaje de respuesta (62) , y en el que el tiempo de tránsito (59) de los mensajes en la red (29) es controlado en base a expectativas de tiempo (58) , caracterizado porque durante el funcionamiento de una red (29) , el, como mínimo, un abonado (52) estima repetidamente el tiempo de tránsito de los mensajes (54) al enviar los mensajes de petición (60) al otro abonado (50) y midiendo periodos de tiempo (64) entre el envío de los mensajes de petición (60) y la llegada de los mensajes de respuesta (62) , de manera que el, como mínimo, un abonado (52) compara los periodos de tiempo medidos (64) con valores de umbral definidos (66) , de manera que el, como mínimo, un abonado (52) genera una señal de error (68) si los periodos de tiempo medidos (64) superan el valor de umbral definido (66) , de manera que el, como mínimo, un receptor de mensajes (52) es un dispositivo de accionamiento (20, 22) para accionar los dispositivos de accionamiento (36, 38, 40) , y en el que el dispositivo accionador (20, 22) activa una situación de seguridad dependiendo de la señal de error (68) , mediante cuya situación de seguridad, los accionadores (36, 38, 40) son llevados a un estado de reposo desactivados.

Procedimiento y dispositivo para la transmisión de datos en una red La presente invención se refiere a un procedimiento para la transmisión de datos en una red con múltiples abonados que comprende, como mínimo, un emisor de mensajes y, como mínimo, un receptor de mensajes, de manera que el, como mínimo, un emisor de mensajes envía una serie de mensajes, de manera que el, como mínimo, un receptor de mensajes recibe una serie de mensajes y de manera que el tiempo de tránsito de los mensajes en la red es controlado en base a expectativas de tiempo.

La invención se refiere además a un dispositivo, en especial para el control automatizado de una instalación con una red con múltiples abonados, que, como mínimo, contienen un emisor de mensajes y, como mínimo, un receptor de mensajes, de manera que el, como mínimo, un emisor de mensajes envía una serie de mensajes de manera que el, como mínimo, un receptor de mensajes recibe una serie de mensajes y de manera que, como mínimo, uno de los abonados está constituido además para controlar el tiempo de tránsito de los mensajes en la red en base a expectativas de tiempo.

Un procedimiento de este tipo y el correspondiente dispositivo son conocidos, por ejemplo, por el documento DE 10 2005 032 877 A1.

Dicho documento se refiere a un procedimiento para la sincronización en el tiempo de abonados de una red que de manera típica forma parte de un dispositivo para el control automatizado de una instalación. Los abonados intercambian datos relevantes para la seguridad, de manera que les corresponde la designación “relevantes para la seguridad”, en este caso, en lo que respecta a la seguridad de funcionamiento de la instalación. Un caso de utilización típico es la transmisión de un mensaje que señala el accionamiento de un conmutador de desconexión de emergencia. Para garantizar la seguridad de accionamiento, la instalación debe ser conmutada cuando aparece una transmisión de este tipo dentro de un periodo de tiempo determinado. Para garantizar el mantenimiento de este periodo de tiempo definido, es necesario controlar el tiempo de tránsito de los mensajes en la red. El tiempo de tránsito puede variar a causa de la variación del desarrollo de los mensajes, en base a alteraciones y en base a otras causas. Mientras que el alargamiento de los mensajes en una red de oficinas no tiene ninguna consecuencia gravosa, aparte de un tiempo de espera un poco más largo, el retraso de mensajes en una red que es utilizada para el control con relevancia de seguridad de una instalación, puede tener consecuencias catastróficas cuando, por ejemplo, no se ha desconectado oportunamente un accionamiento peligroso a causa de un retraso.

El control de los retrasos de las transmisiones es una condición previa para la certificación de una red que debe ser autorizada para la transmisión de mensajes relevantes para la seguridad en el sentido de las normas EN 954-1, IEC 61508 y EN ISO 13849-1. Se encuentran medidas para el control de retrasos en el documento “Prüfgrundsätze für Bussysteme für die Übertragung sicherheitsrelevanter Nachrichten” (Bases para la comprobación de sistemas de negocios para la transmisión de mensajes relevantes para la seguridad) , que ha sido publicado con la designación GS-ET-26 por Fachausschuss Elektrotechnik des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften in Deutschland (Comité de expertos en electrotecnia de la Federación Principal de la Asociación Profesional para la prevención de accidentes de Alemania) . Según este documento, se precisa básicamente una expectativa de tiempo (Time Out) . La expectativa de tiempo significa que el receptor espera la recepción de mensajes dentro de un intervalo de tiempo definido y que genera una comunicación de fallo cuando el mensaje esperado no llega dentro del intervalo de tiempo. La expectativa de tiempo, o bien la duración del intervalo, de tiempo debe contener, no obstante, una determinada tolerancia de tiempo para que no se genere la señal de fallo, incluso para variaciones reducidas y poco problemáticas del tiempo de tránsito.

No obstante, una expectativa de tiempo en el receptor de mensajes no es en sí misma, no obstante, suficiente para controlar los retrasos de mensajes dentro de una red cuando el receptor de mensajes no puede comprobar, cuando tiene lugar la llegada (a tiempo) de un mensaje, que este mensaje sea actual. Puede ocurrir que el receptor de mensajes dentro de su expectativa de tiempo recibe un mensaje que se ha originado de un ciclo de mensajes mucho más antiguo y, por lo tanto, no debe servir como sustitución de un mensaje actual todavía no recibido. El receptor de mensajes no puede reconocer esta circunstancia solamente en base a su expectativa de tiempo.

En la práctica existen, por lo tanto, dos formas principales de proceder para controlar el retraso de mensajes en una red. La primera forma de proceder utiliza una segunda expectativa de tiempo en el emisor del mensaje, de manera que el emisor del mensaje espera una confirmación de recibo (Acknowledge) dentro de un intervalo de tiempo después del envío de su mensaje. La combinación de confirmación y expectativa de tiempo se realiza, por ejemplo, en las redes de comunicaciones PROFIBUS y PROFINET con el PROFIsafe de la firma Siemens, Alemania, en la red de comunicaciones EtherCAT de la firma Beckhoff, Alemania, o la red de comunicaciones SafetyBUS p de la presente solicitante.

Una forma alternativa de proceder contiene la utilización de las llamadas marcas de tiempo (Time Stamps) como ampliación de la expectativa de tiempo en el lado que corresponde al receptor. En este caso, cada mensaje enviado se dotará de una marca de tiempo en base a la cual el receptor del mensaje puede reconocer cuándo ha enviado el mensaje el emisor del mismo. La utilización de marcas de tiempo prevé, no obstante, de forma previa, que los relojes del emisor del mensaje y del receptor del mensaje funcionan de forma sincronizada. Como consecuencia, todos los abonados deben disponer de relojes que antes de la comunicación y en intervalos de tiempo regulares sean sincronizados.

Un procedimiento conocido para la sincronización en tiempo está descrito en la norma IEE-1588. De acuerdo con este procedimiento, un abonado maestro envía múltiples mensajes de sincronización en los que están contenidas marcas de tiempo que ha determinado el abonado maestro en base a su propio reloj. Un abonado esclavo puede determinar, en base a las marcas de tiempo, la diferencia de tiempo entre su propio reloj y el reloj del abonado maestro. Esta diferencia no contiene, no obstante, el tiempo de tránsito de los mensajes de sincronización. Por esta razón, el abonado esclavo envía, a continuación, un mensaje de pregunta al abonado maestro y mide con ayuda de su propio reloj el periodo de tiempo hasta que consigue un mensaje de contestación del abonado maestro. El abonado maestro determina el tiempo de tránsito del mensaje, de manera que divide en dos el periodo de tiempo medido. A continuación, corrige el abonado esclavo su tiempo de reloj por la diferencia de tiempo y por el tiempo de tránsito de los mensajes. Por ejemplo, la red de comunicaciones Devicenet de la firma Rockwell, USA utiliza marcas de tiempo y sincronización de tiempo.

La sincronización de los relojes es engorrosa puesto que requiere comunicación múltiple entre el abonado maestro y los abonados esclavos. Para utilizaciones relevantes, en cuanto a seguridad, la sincronización debe ser controlada además, lo que representa una complicación adicional. Además, una parte de la capacidad de transmisión de la red se requerirá continuamente para la transmisión de marcas de tiempo.

La utilización de expectativas de tiempo en el lado del emisor, carga la red con múltiples mensajes de confirmación. También, en este caso, la capacidad de transmisión de la red quedará perjudicada. Además, este procedimiento requiere que todo emisor de mensajes conozca a su receptor de mensajes para poder esperar los mensajes de confirmación. Como consecuencia, se produce una elevada complicación de configuración en la disposición de la red y en el cambio, ampliación o retirada de participantes.

El documento antes indicado DE 10 2005 032 877 A1 describe un procedimiento para la sincronización en el tiempo de abonados de una red, de manera que los receptores de mensajes preguntan la información de tiempo de todos los emisores de mensajes conectados periódicamente. A diferencia de la norma IEE-1588, la sincronización en el tiempo es iniciada en este caso, por lo tanto, por los receptores de mensajes individuales. Incluso en el... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la transmisión de datos en una red (29) para comunicación entre otros dispositivos utilizados para el control automatizado de una instalación técnica, en el que la red (29) tiene una serie de abonados (12-22) que incluye, como mínimo, un emisor de mensajes (50) y, como mínimo, un receptor de mensajes (52) , de manera que el, como mínimo, un emisor de mensajes (50) envía una serie de mensajes (54) , de manera que el, como mínimo, un receptor de mensajes (52) recibe una serie de mensajes (54) , en el que, como mínimo, uno de los abonados (52) envía mensajes de petición (60) a otro abonado (50) dentro de primeros intervalos de tiempo definidos (70, 70') y recibe un mensaje de respuesta (62) , y en el que el tiempo de tránsito (59) de los mensajes en la red (29) es controlado en base a expectativas de tiempo (58) , caracterizado porque durante el funcionamiento de una red (29) , el, como mínimo, un abonado (52) estima repetidamente el tiempo de tránsito de los mensajes (54) al enviar los mensajes de petición (60) al otro abonado (50) y midiendo periodos de tiempo (64) entre el envío de los mensajes de petición (60) y la llegada de los mensajes de respuesta (62) , de manera que el, como mínimo, un abonado (52) compara los periodos de tiempo medidos (64) con valores de umbral definidos (66) , de manera que el, como mínimo, un abonado (52) genera una señal de error (68) si los periodos de tiempo medidos (64) superan el valor de umbral definido (66) , de manera que el, como mínimo, un receptor de mensajes (52) es un dispositivo de accionamiento (20, 22) para accionar los dispositivos de accionamiento (36, 38, 40) , y en el que el dispositivo accionador (20, 22) activa una situación de seguridad dependiendo de la señal de error (68) , mediante cuya situación de seguridad, los accionadores (36, 38, 40) son llevados a un estado de reposo desactivados.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el emisor de mensajes (50) envía los mensajes

(54) a segundos intervalos de tiempo definidos (56) , de manera que los primeros intervalos de tiempo (70, 70') son mayores que los segundos intervalos de tiempo (56) .

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la duración de los primeros intervalos de tiempo (70, 70') varía con dependencia del tiempo de tránsito medido (64) .

4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el, como mínimo, un abonado es un receptor de mensajes (52) .

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, caracterizado porque los múltiples abonados (12-22) comprenden una serie de emisores de mensajes (50) cuyos mensajes son recibidos por el receptor de mensajes (52) , de manera que el receptor de mensajes (52) mide los tiempo de tránsito de los mensajes (54) de la serie de emisores de mensajes

(52) y los compara con valores umbral asociados (66) .

6. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque cada receptor de mensajes (52) mide el tiempo de tránsito de los mensajes (54) que recibe.

7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los múltiples abonados (12-22) incluyen una serie de dispositivos sensores (14, 16, 18) , dispositivo de accionamiento (20, 22) y aparato de control (12) , cada uno de los cuales adopta la forma de receptores de mensajes (52) .

8. Procedimiento, según la reivindicación 7, caracterizado porque los dispositivos sensores dispositivos accionadores y controladores (12-22) presentan cada uno de ellos una situación definida como situación segura, que es activada dependiendo de la señal de fallo (68) .

9. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque solamente los receptores de mensajes (52) controlan el tiempo de tránsito de los mensajes (54) en base a las expectativas de tiempo (58) .

10. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque, como mínimo, un emisor de mensajes (50) envía la serie de mensajes (54) sin marcas de tiempo.

11. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el, como mínimo, un receptor de mensajes envía repetidamente mensajes de latido cardíaco (60) a efectos de señalar a los otros abonados de la red

(29) que el, como mínimo, un receptor de mensajes (52) se encuentra todavía preparado para recibir, de manera que los mensajes de latido (60) comprenden una petición de respuesta, y en el que el tiempo de tránsito (64) es medido utilizando los mensajes de latido (60) y los mensajes de respuesta (62) .

12. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la red (29) es una red conmutada Ethernet, de manera que los abonados (12-22) envían y reciben mensajes (54) utilizando protocolos Ethernet.

13. Dispositivo para el control automatizado de una instalación que comprende una red (29) que tiene múltiples abonados (12-22) que incluye, como mínimo, un emisor de mensajes (50) y, como mínimo, un receptor de mensajes (52) , de manera que el, como mínimo, un emisor de mensajes (50) envía una serie de mensajes (54) , de manera que el, como mínimo, un receptor de mensajes (52) recibe una serie de mensajes (54) , en el que, como mínimo, un emisor está destinado a controlar un tiempo de tránsito (59) de los mensajes (54) en la red (29) en base a las

expectativas de tiempo (58) , y en el que, como mínimo, un abonado (52) está destinado a enviar un mensaje de petición (60) a otro abonado (50) y a recibir un mensaje de respuesta (62) dentro de primeros intervalos de tiempo definidos (70, 70') , caracterizado porque el, como mínimo, un abonado (52) está destinado a estimar repetidamente el tiempo de tránsito de los mensajes (54) durante el funcionamiento de la red (29) enviando los mensajes de 5 petición (60) al otro abonado (50) y midiendo periodos de tiempo (64) entre el envío de los mensajes de petición (60) y la llegada de los mensajes de respuesta (62) y a comparar los tiempos de tránsito medidos (64) con un valor umbral definido (66) , de manera que el, como mínimo, un abonado (52) genera una señal de fallo (68) si los periodos de tiempo de tránsito medido (64) superan el valor de umbral definido (66) , de manera que el, como mínimo, un receptor de mensajes (52) es un dispositivo de accionamiento (20, 22) para accionar los dispositivos de accionamiento (36, 38, 40) , y en el que el dispositivo accionador (20, 22) activa una situación de seguridad dependiendo de la señal de fallo (68) , mediante cuya situación de seguridad los accionadores (36, 38, 40) son llevados a un estado de reposo desactivados.

14. Aparato para el envío de comunicaciones para la transmisión de datos en una red (29) que tiene múltiples abonados (12-22) , comprendiendo el aparato de comunicación un soporte de memoria (82) en el que se almacena un código de programa, cuyo código de programa está diseñado para llevar a cabo un procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 12 cuando el terminal de comunicación (80) está acoplado a uno de los abonados (12-22) .