Configuración a distancia de mantenedor de lugar virtual para módulos de entrada / salida distribuidos.

Un sistema para configurar un sistema de E/S distribuido (218) de una red de automatización industrial (110),

detal manera que dicho sistema comprende:

- un controlador lógico programable PLC maestro (116) de bus de campo;

- un sistema de E/S distribuido (218), que comprende:

- un módulo (226) de interfaz de red;

- una pluralidad de módulos de E/S (230);

- una pluralidad de accesos o puertas, de tal modo que cada una de la pluralidad de puertas es capaz deconexión a un módulo de E/S;

- una computadora anfitriona o principal (114), configurada para ejecutar software de configuración destinadoa configurar dicho sistema de E/S distribuido (218), de tal manera que dicho software de configuración crea unaimagen de procedimiento correspondiente a una configuración de base que contiene todos los módulos de E/Snecesarios para todas las configuraciones deseadas del sistema de E/S distribuido;caracterizado por que:

- dicha computadora anfitriona (114) está configurada para descargar dicha configuración de base almódulo (226) de interfaz de red;

- dicho PLC maestro (116) de bus de campo está configurado para reconfigurar dinámicamente y adistancia el sistema de E/S utilizando mantenedores de lugar virtuales, de tal modo que dichosmantenedores de lugar virtuales indican que un módulo de E/S no está físicamente presente al tiempoque conservan la misma imagen de procedimiento que la configuración de base, al escribir unareconfiguración para un objeto de mantenedor de lugar virtual a distancia en un diccionario de objetosalmacenado en el módulo (226) de interfaz de red.

Configuración a distancia de mantenedor de lugar virtual para módulos de entrada / salida distribuidos.

Referencia cruzada a Solicitudes relacionadas Esta aplicación reivindica el derecho de las Solicitudes Provisionales de los EE.UU. Nos. 60/809.855 y 60/809.856, ambas depositadas el 30 de mayo de 2006. Esta Solicitud está también relacionada con la Publicación de Solicitud de Patente de los EE.UU. Nº US 2006/0268854 A1, publicada el 30 de noviembre de 2006.

Investigación o desarrollo subvencionado federalmente No hay.

Campo técnico

La presente invención se refiere generalmente a la configuración de sistemas de E/S [entrada / salida –“I/O (input / output) ”] distribuidos y modulares en redes de automatización industrial. Más específicamente, la presente invención se refiere a un sistema de E/S distribuido que permite al usuario mantener una representación de imagen de E/S consistente en una red de E/S distribuida para diversas configuraciones de E/S físicas distribuidas que tienen uno o más módulos de E/S físicamente retirados del sistema.

Antecedentes de la invención Se utiliza un controlador lógico programable (PLC –“programmable logic controller”) para supervisar señales de entrada desde una variedad de puntos de entrada (es decir, sensores de entrada) que informan de sucesos y condiciones que se producen dentro de un proceso controlado. Por ejemplo, un PLC puede supervisar condiciones e entrada tales como la velocidad de un motor, su temperatura, presión, flujo volumétrico y valores similares. El PLC tiene un programa de control almacenado dentro de su memoria y destinado a dar instrucciones al PLC sobre qué acciones se han de adoptar al encontrarse con señales o condiciones de entrada particulares. En respuesta a estas señales de entrada proporcionadas por los sensores de entrada, el PLC deduce y genera señales de salida que son transmitidas para controlar el proceso, a través de puntos de salida de PLC, a diversos dispositivos de salida tales como dispositivos de accionamiento y relés. Por ejemplo, puede proporcionarse una señal de salida por parte del PLC para acelerar o ralentizar un transportador, hacer rotar el brazo de un robot, abrir o cerrar un relé, aumentar o reducir la temperatura, así como muchas otras funciones de control posibles.

Los puntos de entrada y de salida anteriormente referidos están, por lo común, asociados con módulos de entrada y con módulos de salida, respectivamente, Se hace referencia en la presente memoria a los módulos de entrada y de salida, en conjunto, como módulos de E/S. Los expertos de la técnica se refieren, alternativamente, a tales módulos de E/S como tarjetas de E/S o placas o cuadros de E/S. Los módulos de E/S están configurados, por lo común, para ser enchufados dentro de respectivas ranuras situadas en un cuadro de placa posterior u otros sistemas de fijación proporcionados por el PLC. Las ranuras se acoplan o conectan una con otra por medio de un bus principal que conecta cualquier módulo de E/S enchufado dentro de las ranuras con una unidad central de procesamiento (CPU – “central processing unit”) . La propia CPU puede estar ubicada en una tarjeta que está configurada para ser enchufada en una ranura dedicada o de uso exclusivo, situada en el cuadro de placa posterior del PLC.

En muchos sistemas de control, los PLCs están dispuestos en una red de maestro / subordinado que incluye un PLC principal o maestro y una pluralidad de unidades subordinadas distantes o remotas que pueden incluir otros PLCs o dispositivos. En este tipo de red, el PLC maestro controla sus propios puntos de conexión de E/S y también los respectivos puntos de conexión de E/S para la (s) unidad (es) subordinada (s) remota (s) . Las órdenes de control procedentes del PLC maestro son deducidas de datos obtenidos de las unidades subordinadas remotas, los cuales se obtienen del (de los) módulo (s) de E/S conectado (s) a cada unidad subordinada remota.

A fin de satisfacer las necesidades de los fabricantes y usuarios de maquinaria, arquitecturas o estructuras de automatización han sido descentralizadas o distribuidas y, sin embargo, suministran, con todo, un rendimiento comparable con los sistemas centralizados. Por ejemplo, el sistema de E/S distribuido ADVANTIS STB es un sistema de entrada / salida modular y abierto que hace posible diseñar islas, o entornos aislados, de automatización gestionadas por un controlador maestro a través de un bus o red de comunicación. El sistema de E/S distribuido ADVANTYS STB es un producto de la Schneider Automation Inc., de One High Street, North Andover, Massachusetts.

Estos entornos aislados de automatización, típicamente instalados cerca de la máquina, ayudan a reducir el tiempo y el coste de cable para sensores y dispositivos de accionamiento, al tiempo que se incrementa la disponibilidad del sistema. Los componentes del entorno aislado consisten en módulos electrónicos montados en uno o más raíles DIN (es decir, raíles normalizados) . Estos agrupamientos de módulos, conocidos como segmentos, portan un bus desde el principio hasta el final de cada entorno aislado. El bus de entorno aislado proporciona la distribución de potencia, detección de señales y gestión de potencia a módulos compatibles.

Una isla o entorno aislado puede incluir uno o más segmentos que comprenden un módulo de interfaz de red (NIM – “network interface module”) , un módulo de distribución de potencia (PDM –“power distribution module”) y módulos adicionales para diversas arquitecturas, tales como módulos de E/S, módulos de prolongación de bus, terminación de bus de entorno aislado y ampliaciones o prolongaciones de bus de entorno aislado.

El entorno aislado se ha configurado, por lo común, utilizando una interfaz de usuario. El NIM es el responsable de asignar direcciones a los módulos de E/S y de mantener una imagen de procedimiento de los módulos de E/S. Tanto el NIM como los módulos de E/S participan en módulos de E/S obteniendo automáticamente sus direcciones basándose en sus posiciones físicas relativas –utilizando un protocolo de autoencaminamiento. El NIM es el responsable de mantener una imagen de procedimiento de los módulos de E/S, la cual está basada en las direcciones de los módulos de E/S. Semejante esquema de encaminamiento no podría hacerse cargo de la situación en la que un usuario deseara retirar o eliminar físicamente módulos de E/S que se corresponden con opciones no deseadas, sin cambiar el programa para añadir / borrar las opciones.

Cada entorno aislado está compuesto por varios módulos de E/S, divididos en varios grupos. Cada grupo de módulos de E/S representa una opción disponible en una máquina del cliente. Cuando todas las opciones están incluidas en una máquina particular, todos los grupos de módulos de E/S deben estar entonces físicamente presentes; esto forma la configuración “de base”. Máquinas diferentes pueden contener opciones diferentes y, por tanto, grupos diferentes de módulos de E/S.

A la hora de construir una máquina, un técnico utiliza una interfaz hombre-máquina (HMI –“human-machine interface”) conectada al PLC que controla el sistema de automatización y otras partes de la máquina con el fin de seleccionar qué opciones están físicamente presentes en la máquina. Para facilitar la programación del PLC, la imagen de procedimiento del entorno aislado ha de permanecer idéntica con independencia de las opciones de la máquina que se hayan escogido por el cliente (y, subsiguientemente, los módulos de E/S que están físicamente presentes) .

El artículo de Internet titulado “What are the new features introduced with version 2.0 of the Advantys configuration software?” (Cuáles son las nuevas características introducidas con la versión 2.0 del software de configuración de Advantys?) menciona nuevas características de la versión 2.0 del software de configuración de Advantys, en virtud de las cuales, mediante el uso de una capacidad funcional de mantenedor de lugar virtual, un usuario puede construir una configuración máxima posible par su aplicación, reservando espacio dentro de la imagen de procedimiento de E/S. El usuario selecciona qué módulos con origen en esta configuración van a estar presentes en la configuración de hardware real. Como resultado de ello, el usuario puede mantener el mismo programa de PLC y la imagen de E/S es la misma, pero ensambla solo los módulos que son vendidos como una opción.

En anteriores versiones de sistemas de automatización, el cliente ha de construir y mantener diferentes archivos de configuración de entorno aislado o isla para... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para configurar un sistema de E/S distribuido (218) de una red de automatización industrial (110) , de tal manera que dicho sistema comprende:

-un controlador lógico programable PLC maestro (116) de bus de campo;

-un sistema de E/S distribuido (218) , que comprende:

-un módulo (226) de interfaz de red;

-una pluralidad de módulos de E/S (230) ;

-una pluralidad de accesos o puertas, de tal modo que cada una de la pluralidad de puertas es capaz de conexión a un módulo de E/S;

-una computadora anfitriona o principal (114) , configurada para ejecutar software de configuración destinado a configurar dicho sistema de E/S distribuido (218) , de tal manera que dicho software de configuración crea una imagen de procedimiento correspondiente a una configuración de base que contiene todos los módulos de E/S necesarios para todas las configuraciones deseadas del sistema de E/S distribuido;

caracterizado por que:

-dicha computadora anfitriona (114) está configurada para descargar dicha configuración de base al módulo (226) de interfaz de red;

-dicho PLC maestro (116) de bus de campo está configurado para reconfigurar dinámicamente y a distancia el sistema de E/S utilizando mantenedores de lugar virtuales, de tal modo que dichos mantenedores de lugar virtuales indican que un módulo de E/S no está físicamente presente al tiempo que conservan la misma imagen de procedimiento que la configuración de base, al escribir una reconfiguración para un objeto de mantenedor de lugar virtual a distancia en un diccionario de objetos almacenado en el módulo (226) de interfaz de red.

2. El sistema de E/S de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el software de configuración hace posible la presentación visual de módulos de E/S seleccionados por un usuario como físicamente no presentes en el sistema de E/S, de manera que sean presentados visualmente con indicaciones de mantenedor de lugar virtual particulares que indican una ausencia, de tal modo que los módulos de E/S indicados como físicamente no presentes son distinguibles de los módulos de E/S indicados como físicamente presentes.

3. El sistema de E/S de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el diccionario de objetos incluye un objeto de lectura de configuración de mantenedor de lugar virtual.

4. El sistema de E/s de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual el diccionario de objetos incluye adicionalmente un objeto de control de funcionamiento de entorno aislado o isla y un objeto de estado de funcionamiento de entorno aislado.

5. El sistema de E/S de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el PLC maestro de bus de campo se comunica a través de un protocolo de CANopen.

6. Un método para configurar un sistema de E/S distribuido (218) de una red de automatización industrial (110) que tiene un controlador lógico programable PLC maestro (116) de bus de campo para indicar módulos de E/S opcionalmente no instalados, el cual comprende las etapas de:

- proporcionar el sistema de E/S distribuido (218) que tiene un módulo (226) de interfaz de red y una pluralidad de accesos o puertas, de tal manera que cada una de la pluralidad de puertas es capaz de conexión a un módulo de E/S;

- conectar una pluralidad de módulos de E/S (230) a puertas seleccionadas de la pluralidad de puertas;

- crear una imagen de procedimiento de dicho sistema de E/S distribuido (218) , de tal manera que dicha imagen de procedimiento se corresponde con una configuración de base que contiene todos los módulos de E/S necesarios para todas las configuraciones deseadas de dicho sistema de E/S distribuido;

estando dicho método caracterizado por que comprende las etapas de:

- descargar dicha configuración de base al módulo (226) de interfaz de red;

- reconfigurar dinámicamente y a distancia el sistema de E/S desde dicho PLC maestro (116) de bus de campo utilizando mantenedores de lugar virtuales, de tal manera que dichos mantenedores de lugar virtuales indican

que un módulo de E/S no está físicamente presente al tiempo que conservan la misma imagen de procedimiento que la configuración de base, al escribir una reconfiguración para un objeto de mantenedor de lugar virtual a distancia en un diccionario de objetos almacenado en el módulo (226) de interfaz de red.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende adicionalmente la etapa de presentar visualmente módulos de E/S seleccionados por un usuario como físicamente no presentes en el sistema de E/S distribuido, de manera que sean presentados visualmente con unas indicaciones de mantenedor de lugar virtual particulares que indican una ausencia, de tal manera que dichos módulos de E/S indicados como físicamente no presentes son distinguibles de los módulos de E/S indicados como físicamente presentes.

FIGURA 3

FIGURA 4