ES2243371T3 - Procedimiento de transmision ciclica por bus. - Google Patents

Procedimiento de transmision ciclica por bus.

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ES2243371T3 ES01118626T ES01118626T ES2243371T3 ES 2243371 T3 ES2243371 T3 ES 2243371T3 ES 01118626 T ES01118626 T ES 01118626T ES 01118626 T ES01118626 T ES 01118626T ES 2243371 T3 ES2243371 T3 ES 2243371T3
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Abstract

Procedimiento para la comunicación cíclica entre usuarios de la comunicación (1, 2, 2¿), que están previstos para el control o supervisión de un proceso técnico (10), a través de un bus (3), en el que se desarrollan relaciones de comunicaciones proyectadas durante un ciclo respectivo del bus para los usuarios de la comunicación (1, 2, 2¿), en el que las relaciones de comunicación proyectadas son desarrolladas durante un periodo de tiempo (t20) de una parte de la comunicación normal (20) del ciclo de bus, estando disponible la diferencia de tiempo entre la duración del ciclo del bus y la duración (20) de la parte de la comunicación normal para una parte de la comunicación excepcional (30) y en el que se desarrolla una comunicación excepcional (35) durante el periodo de tiempo de la parte de la comunicación excepcional (30), caracterizado porque la duración (t30) de la parte de la comunicación excepcional (30) se puede predeterminar de una manera constante y se pospone la comunicación excepcional (35) cuando la duración de la parte de la comunicación excepcional (30) excede la duración (t30) predeterminada.

Description

Procedimiento de transmisión cíclica por bus.
La invención se refiere a un procedimiento para la comunicación cíclica entre usuarios de la comunicación, que están previstos para el control o supervisión de un proceso técnico, a través de un bus, en el que se desarrollan relaciones de comunicaciones proyectadas durante un ciclo respectivo del bus para los usuarios de la comunicación.
Se conoce un procedimiento de comunicación de este tipo a partir de la Norma EN 50 170 o de la Norma PROFIBUS. El PROFIBUS es, por decirlo así, llamado bus de campo, que se utiliza para la conexión de comunicación usuarios de la comunicación previstos para la automatización de un proceso técnico. Un usuario de la comunicación en este bus o en un bus similar es, por ejemplo, por decirlo así, un control programable en memoria (SPS). Otro usuario de la comunicación en el bus es, por ejemplo, por decirlo así, un aparato periférico descentralizado, en el que se puede conectar la instalación sensora externa o la instalación de actuación para el control o supervisión del proceso técnico.
El control de un proceso técnico incluye con frecuencia también tareas de regulación. En este caso, la regulación comprende el registro de un valor de medición a partir del proceso técnico y la emisión de una información de control al proceso técnico. Tanto el registro del valor de medición como también la emisión de la información de control se llevan a cabo habitualmente de forma cíclica. De esta manera, puesto que el valor de medición no está disponible de forma continua, sino que solamente está disponible en cada caso en el instante del registro, es decir, en el instante de exploración, se trata de una regulación de la exploración, cuya calidad o estabilidad depende en una medida decisiva de la equidistancia de los instantes de la exploración.
Con frecuencia, el valor de medición que procede del proceso es registrado por un primer usuario de la comunicación y es procesado por un segundo usuario de la comunicación. Este segundo usuario de la comunicación genera también, con la ayuda del valor de medición, la información de control a emitir. La información de control es emitida entonces por un tercer usuario de la comunicación al proceso. De esta manera se determina la frecuencia de exploración a través de la duración de la comunicación entre los usuarios respectivos de la comunicación.
Para garantizar una equidistancia del instante de la exploración, por ejemplo, en el PROFIBUS está previsto un ciclo de tiempo constante del bus. El tiempo del ciclo del bus es aquel intervalo de tiempo, en el que se desarrollan precisamente una vez todas las comunicaciones cíclicas proyectadas para los usuarios de la comunicación conectados en el bus. Un procedimiento de comunicación con tiempo de ciclo constante del bus es objeto de la solicitud de patente alemana 199 39 182 presentada el 20.08.1999.
Una comunicación comprende la transferencia de un telegrama a través del bus desde el usuario de la comunicación emisor hacia el usuario de la comunicación receptor. El tiempo, que es necesario para la transferencia de un telegrama, se determina esencialmente a través de la cantidad de datos transferida. No obstante, la cantidad de datos de las comunicaciones cíclicas es esencialmente constante. De esta manera, con un tiempo de ciclo constante del bus, resulta una equidistancia aproximada entre las comunicaciones individuales. Con una equidistancia aproximada de las comunicaciones individuales va acompañada una equidistancia aproximada de los instantes de la explotación, puesto que el valor de medición registrado a partir del proceso es un dato de un telegrama. Para garantizar una equidistancia real, el tiempo del ciclo del bus es mayor que el tiempo que sería necesario para el desarrollo de todas las comunicaciones proyectadas. El tiempo adicional está disponible como reserva para repeticiones de telegramas y, por decirlo así, para los llamados telegramas acíclicos. Si en un ciclo del bus no son necesarias repeticiones de telegramas o no existen telegramas acíclicos para la transferencia, entonces con el comienzo del siguiente ciclo del bus se espera, sin embargo, hasta que ha transcurrido el tiempo del ciclo del bus predeterminado, dado el caso incluido el tiempo de reserva. De esta manera, se consigue para las comunicaciones proyectadas un retículo de tiempo fijo, con el que se puede garantizar la equidistancia de las exploraciones.
En un procedimiento de comunicación de este tipo, sin embargo, es un inconveniente que esta equidistancia no se garantiza ya en el caso de una comunicación excepcional durante un ciclo del bus. Para distinción, las comunicaciones proyectadas descritas anteriormente se designan a continuación como comunicación normal. En cambio, una comunicación excepcional o comunicación especial es una comunicación, con la que se transfieren, por ejemplo, datos sobre la funcionalidad de los usuarios individuales de la comunicación. Una comunicación excepcional de este tipo no es necesaria en cada ciclo del bus, sino solamente de vez en cuando. Sin embargo, una comunicación excepcional modifica la duración del ciclo del bus.
Además, según la Norma EN 50 170, la comunicación normal de aquel usuario de la comunicación, que emite un telegrama de una comunicación excepcional, es pospuesta hasta el siguiente ciclo del bus. Esto conduce, por una parte, a que cada comunicación normal de un usuario de la comunicación, desarrollada en el ciclo del bus después de la comunicación excepcional, sea desplazada en el tiempo en comparación con un ciclo del bus "normal" sin comunicación excepcional. El desplazamiento del tiempo resulta a partir de la diferencia de las duraciones de la comunicación normal y de la comunicación excepcional, respectivamente, del usuario de la comunicación, que lleva a cabo una comunicación excepcional. Si la duración de la comunicación excepcional es mayor que la duración de la comunicación normal, se "retrasa" la comunicación normal de otros usuarios de la comunicación, desarrollada después de la comunicación excepcional. En cambio, si la duración de la comunicación excepcional es menor que la duración de la comunicación normal, entonces se "adelanta" de una manera correspondiente la comunicación normal de otros usuarios de la comunicación desarrollada después de la comunicación excepcional. No se garantiza ya una equidistancia de los instantes de exploración. De esta manera, se reduce también la calidad de una regulación. En el caso extremo, incluso se pone en cuestión la estabilidad de la regulación.
El documento DE 197 21 704 A1 describe un procedimiento de control para el acceso a medios en un bus de serie con varios usuarios. Los usuarios individuales se comunican a través de telegramas de datos. Para que los usuarios individuales puedan acceder en determinados instantes al bus, se emiten telegramas de activación desde un primer usuario configurado como maestro en secuencia cíclica. Cada telegrama de activación contiene el comienzo y la duración de la autorización de la emisión al menos para usuarios seleccionados por el primer usuario. A continuación de un telegrama de activación se emiten desde los usuarios seleccionados telegramas de datos en el ciclo de tiempo establecido a través del telegrama de activación. Antes de la emisión del siguiente telegrama de activación está previsto un periodo de tiempo, dentro del cual los usuarios pueden solicitar una autorización de emisión para telegramas de datos o pueden emitir mensajes de estado.
El documento EP 0 715 261 A1 describe un distribuidor. Que organiza la comunicación de datos en un sistema de bus en serie a través de la asignación de los datos a transmitir a una de tres categorías. Se distingue entre la comunicación periódica de datos, que representa una comunicación isocrona en el caso normal, comunicación aperiódica, que representa una comunicación asíncrona en el caso normal y la comunicación de control. El distribuidor trabaja esencialmente sobre una base periódica. Al comienzo de cada periodo, el distribuidor cambia de una manera preferida entre comunicación periódica y comunicación de control. Cuando ha terminado la comunicación periódica, el distribuidor provoca las transmisiones asíncronas previstas alternando con la comunicación de control remanente. El distribuidor trata con prioridad los acontecimientos periódicos y asigna el tiempo eventualmente remanente dentro de un periodo a los mensajes de control y a los mensajes periódicos remanentes, respectivamente, hasta que todos han sido transmitidos de forma completa. El tiempo eventualmente remanente dentro del periodo es utilizado para la transmisión de mensajes aperiódicos. De acuerdo con una configuración ventajosa, el distribuidor calcula el tiempo libre remanente en cada caso dentro de un periodo para poder determinar si se pueden realizar transmisiones de control adicionales o bien transmisiones aperiódicas.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de crear un procedimiento de comunicación, con el que es posible de una manera especialmente efectiva una exploración equidistante del valor de medición de un proceso técnico.
Este cometido se soluciona según la invención a través de las medidas de la reivindicación 1. Las configuraciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Para la comunicación cíclica entre usuarios de la comunicación, que están previstos para el control o supervisión de un proceso técnico, a través de un bus se desarrollan durante un ciclo del bus respectivo, cuya duración está predeterminada, relaciones de comunicaciones, que han sido proyectadas para los usuarios de la comunicación. Las relaciones de comunicación proyectadas son desarrolladas durante el periodo de tiempo de una parte de la comunicación normal del ciclo del bus, estando disponible la diferencia de tiempo entre la duración del ciclo del bus y la duración de la parte de la comunicación normal para una parte de la comunicación excepcional y siendo desarrollada una comunicación excepcional durante el periodo de tiempo de la comunicación excepcional.
Las ventajas conseguidas con la invención consisten especialmente en que a través de la distribución del ciclo del bus en parte de comunicación normal y parte de comunicación excepcional, se desacoplan las relaciones de comunicación proyectadas desarrolladas en la parte de comunicación normal totalmente de las eventuales comunicaciones excepcionales.
Cuando entre los usuarios de la comunicación existe al menos un maestro y al menos un subordinado, en el que el maestro se dirige por lo menos a un subordinado -o en el caso de varios subordinados a cada uno de ellos- al menos una vez durante un ciclo del bus de acuerdo con las relaciones de comunicación proyectadas y de esta manera se activa una reacción del subordinado respectivo así como se determina la duración de la parte de comunicación normal a través de la duración de las comunicaciones de acuerdo con las relaciones de comunicación proyectadas, la duración de la parte de la comunicación normal es esencialmente fija ya después de una desarrollo una sola vez de todas las relaciones de comunicación proyectadas. Partiendo de la duración mínima de un ciclo del bus, que corresponde con esta duración, se puede predeterminar una duración para el ciclo del bus, dentro del cual se pueden desarrollar todas las relaciones de comunicación proyectadas. De esta manera, la duración del ciclo del bus se puede ajustar de una forma óptima.
Después de que la duración del ciclo del bus es constante, es esencial que, por una parte, se predetermine una duración suficiente del ciclo del bus, de tal forma que se puedan desarrollar todas las relaciones de comunicaciones proyectadas. Pero, por otra parte, la duración debe ser también lo más corta posible, para que pueda tener lugar con una frecuencia suficiente el intercambio de datos entre los usuarios de la comunicación. La duración de la parte de la comunicación normal durante el primer ciclo del bus -o dado el caso el valor medio durante el primer ciclo del bus- además de un valor de tolerancia, por ejemplo entre 5% y 15%, se puede utilizar para la previsión de la duración del ciclo del bus. El tiempo fijo del ciclo del bus se puede ajustar, por lo tanto, también de forma automática sin intervención de un usuario. No obstante, dado el caso, puede ser adaptado manualmente por éste.
De acuerdo con una relación de comunicación proyectada tiene lugar un intercambio de datos entre los usuarios respectivos de la comunicación. El intercambio de datos se lleva a cabo por medio de un telegrama. A continuación se utilizan, por lo tanto, como sinónimos los conceptos de comunicación y telegrama. Cuando el maestro se dirige a un subordinado, esto se lleva a cabo por medio de un telegrama. El subordinado, por su parte, reacciona a este estímulo con un telegrama.
Cuando se inicia la comunicación excepcional en al menos un subordinado a través del maestro, solamente se activa una comunicación excepcional, por decirlo así, desde un "puesto central", a saber, el maestro. El maestro coordina la comunicación a través del bus. Si el maestro inicia la comunicación excepcional, entonces se puede garantizar que solamente se lleve a cabo una comunicación excepcional cuando o bien no se ha iniciado todavía la comunicación normal del ciclo del bus respectivo o ya ha terminado.
Si la comunicación excepcional, es decir, el telegrama transmitido por la vía de la comunicación excepcional, comprende datos de diagnosis del subordinado direccionado, entonces es posible un control de un usuario de la comunicación. Este control se puede referir, por ejemplo, a la funcionalidad del usuario de la comunicación. Es especialmente ventajoso que este control sea posible sin interrupción del funcionamiento en curso de los usuarios de la comunicación que controlan, por ejemplo, el proceso técnico.
Cuando la parte de la comunicación excepcional está prevista a continuación de la parte de la comunicación normal, se garantiza una equidistancia de la comunicación normal de la parte de la comunicación normal, sin que haya que prever fijamente la duración de la parte de la comunicación. Esto se ilustra a continuación con la ayuda de un ejemplo numérico. El tiempo constante del ciclo del bus y, por lo tanto, la duración de un ciclo del bus es, por ejemplo, 100 ms. Cuando la duración de la parte de la comunicación normal está por término medio entre 80 ms y 85 ms, permanece en cada ciclo del bus después de la parte de la comunicación normal un periodo de tiempo entre aproximadamente 15 ms y 20 ms para las comunicaciones excepcionales. No es previsible si se desarrollan comunicaciones excepcionales durante un ciclo del bus. En cambio, si la parte de la comunicación excepcional está prevista delante de la parte de la comunicación normal, puede estar agotada una duración prevista fijamente de la parte de la comunicación excepcional, por ejemplo 20 ms.
Si la duración de la parte de la comunicación normal durante este ciclo del bus está entonces con 85 ms en el extremo superior de las duraciones establecidas, entonces resulta un tiempo del ciclo del bus de 105 ms. El tiempo del ciclo del bus no sería, por lo tanto, ya constante. Esto se puede evitar cuando la parte de la comunicación excepcional está prevista a continuación de la parte de la comunicación normal. El motivo de ello es que entonces después de una parte de la comunicación normal que dura 85 ms, se interrumpe la parte de la comunicación excepcional después de otros 15 ms y se inicia un nuevo ciclo del bus. Como resultado, el tiempo del ciclo del bus se mantiene constante.
Si se pospone la comunicación excepcional para el caso de que la suma de la duración de la parte de la comunicación normal y de la duración de la parte de la comunicación excepcional exceda el tiempo máximo predeterminado del ciclo del bus, entonces se conoce precozmente que no se ha desarrollado la comunicación excepcional. Para posponer una comunicación excepcional, cuando a través de su duración se ha puesto en cuestión la constancia del tiempo del ciclo del bus, entonces hay que supervisar en un puesto central en el bus, por ejemplo a través del maestro, el tiempo del ciclo del bus y/o las duraciones de la parte de comunicación normal y de la parte de la comunicación excepcional así como el número de las comunicaciones excepcionales.
Cuando en el puesto central, poco antes del final del tiempo del ciclo del bus, se conocen todavía comunicaciones excepcionales, que no se desarrollan ya en el ciclo del bus actual, entonces se conoce también inmediatamente o al menos se puede determinar qué comunicaciones excepcionales han sido pospuestas. Las comunicaciones excepcionales pospuestas se pueden prever para un desarrollo posterior. Si no se conociesen o determinasen de esta manera las comunicaciones excepcionales pospuestas, deberían identificarse las comunicaciones excepcionales pospuestas con la ayuda de las respuestas o reconocimientos ausentes después de la expiración de un tiempo de espera. Esto significaría, por una parte, un sobregasto considerable. Por otra parte, solamente después de la terminación del tiempo de espera se puede prever de nuevo una comunicación excepcional para un desarrollo posterior.
En virtud de la posibilidad de previsión de la duración de la parte de comunicación excepcional, está disponible un periodo de tiempo fijo para el desarrollo de la comunicación excepcional. De las relaciones de comunicación proyectadas entre los usuarios individuales de la comunicación se prevén lo más tempranamente posible en el ciclo del bus aquéllas que suministran, por ejemplo, valores de exploración para una regulación. Cuanto más sensiblemente reacciona una regulación a las oscilaciones de la velocidad de exploración, tanto más pronto se planifica esta relación de comunicaciones dentro del grupo de datos para relaciones de comunicación que suministran una regulación.
Teniendo en cuenta este concepto, las comunicaciones al final de la parte de la comunicación normal no influyen ya sobre la equidistancia de los instantes de exploración individuales. Esto se aplica también cuando al final de la parte de la comunicación normal se desarrollan relaciones de comunicaciones, cuya duración no es previsible u oscila. Tales comunicaciones pueden durar hasta el final del ciclo del bus. Cuando es previsible la duración de la parte de la comunicación excepcional -y, por lo tanto, explícitamente también la duración de la parte de la comunicación normal-, entonces tales comunicaciones pueden durar como máximo hasta el final de la parte de la comunicación normal. De esta manera, se garantiza que en cada ciclo del bus permanezca un periodo de tiempo para el desarrollo de la comunicación excepcional. Para que se garantice la constancia del tiempo del ciclo del bus, en general, para el caso de que la duración de la parte de la comunicación excepcional exceda la duración predeterminada, se termina la comunicación excepcional y se pospone ésta así como cada comunicación excepcional que está todavía pendiente.
Cuando se ha pospuesto una comunicación excepcional en un ciclo del bus, debe planificarse de nuevo la comunicación excepcional en un instante posterior. De una manera ventajosa, se planifica una comunicación excepcional, pospuesta en un ciclo del bus, para el siguiente ciclo del bus con el fin de mantener lo más reducida posible la diferencia de tiempo entre el inicio de la comunicación excepcional y el desarrollo de la comunicación excepcional.
Una parte de la comunicación especial posibilita de una manera ventajosa el desarrollo de la comunicación especial de una manera independiente de la comunicación normal y de la comunicación excepcional. Un ejemplo de comunicación especial es una repetición de un telegrama en el caso de problemas de transmisión durante la comunicación normal. Otro ejemplo de comunicación especial es, por decirlo así, un llamado telegrama acíclico, con el que -de una manera independiente de un retículo de tiempo proyectado- se emiten dados de una manera controlada por acontecimientos a un usuario de la comunicación. El desarrollo de la comunicación especial de una manera independiente del desarrollo de la comunicación normal posibilita la garantía de la equidistancia de los instantes de exploración también en el caso de problemas de transmisión.
Sin comunicación especial, en el caso de un problema de la transmisión, se repite la transmisión perturbada. Todas las relaciones de comunicación proyectadas, que están previstas en el ciclo del bus en cuento al tiempo después de la relación de comunicación, durante cuyo desarrollo se ha planteado el problema de transmisión, son desplazadas. No se podría garantizar ya una equidistancia del instante de exploración. En cambio, la equidistancia se puede garantizar de nuevo cuando la comunicación especial se desarrolla de una manera independiente de la comunicación normal en una parte de comunicación especial propia. Si la parte de comunicación especial está prevista a continuación de la parte de comunicación excepcional, entonces se garantiza la equidistancia de la comunicación normal de una manera independiente de la duración de la parte de la comunicación especial.
La parte de la comunicación excepcional y la parte de la comunicación especial se pueden intercambia en principio, estando prevista o bien la parte de la comunicación excepcional o la parte de la comunicación especial al final del ciclo del bus. Cuando la parte de la comunicación excepcional está prevista al final del ciclo del bus, la comunicación especial tiene lugar en la parte de la comunicación especial entre la parte de la comunicación normal y la parte de la comunicación excepcional. Entonces se predetermina la duración de la parte de comunicación especial prevista después de la parte de comunicación especial y la duración de la parte de la comunicación excepcional prevista al final del ciclo del bus es libre, pero está limitada por el tiempo predeterminado del ciclo del bus.
Se pospone de una manera ventajosa la comunicación especial cuando la suma de la duración de la parte de la comunicación normal y de la duración de la parte de la comunicación excepcional así como de la duración de la parte de la comunicación especial excede el tiempo máximo predeterminado el ciclo del bus. De esta manera, se garantiza que a través de la comunicación especial que se desarrolla en caso necesario, no se pone en cuestión la constancia del tiempo del ciclo del bis. Si se planifica una comunicación especial pospuesta para un ciclo del bus siguiente, se mantiene, además, lo más reducida posible la diferencia de tiempo entre el desarrollo previsto y el desarrollo real durante la comunicación especial.
A continuación se explica en detalle un ejemplo de realización de la invención con la ayuda del dibujo. En éste:
La figura 1 muestra de forma esquemática los usuarios de la comunicación, que están conectados para la comunicación a través de un bus, para el control de un proceso técnico.
La figura 2 muestra un diagrama de flujo para una automatización del proceso técnico.
Las figuras 3a y 3b muestran relaciones de comunicación entre usuarios individuales de la comunicación.
La figura 4 muestra instantes de comunicaciones individuales durante un ciclo del bus sobre un intervalo de tiempo.
La figura 5 muestra la prolongación de un ciclo del bus en virtud de una comunicación excepcional.
La figura 6 muestra la división del ciclo del bus en una parte de la comunicación normal y una parte de la comunicación excepcional.
La figura 7 muestra la división del ciclo del bus en una parte de la comunicación normal y una parte de la comunicación excepcional así como una parte de la comunicación especial.
La figura 1 muestra usuarios de la comunicación 1, 2 y 2', donde el usuario de la comunicación 1 es, por decirlo así, un llamado maestro y los usuarios de la comunicación 2, 2' son los llamados subordinados. Los usuarios 1, 2, 2' están conectados entre sí para la comunicación a través de un bus 3. Los usuarios de la comunicación 1, 2, 2' están previstos para el control o supervisión de un proceso técnico representado de forma esquemática.
Un maestro 1 es un usuario de la comunicación, que tiene una autorización de emisión activa en el bus 3. Un subordinado 2, 2', en cambio, solamente emite cuando ha sido direccionado con anterioridad por el maestro 1. Por lo tanto, a los subordinados les falta precisamente la autorización de emisión activa, puesto que éstos solamente reaccionan a una solicitud, es decir, al direccionamiento a través del maestro 1.
El proceso técnico 10 comprende un reactor 11 con una entrada 12 y una salida 13. El reactor 11 es alimentado a través de la entrada 12. Un reactivo 14 abandona el reactor 11 a través de la salida 13. La entrada 12 es controlada por medio de una válvula 15. Por medio de un medidor del nivel de llenado 16 se determina el nivel de llenado F del reactor 11.
Un control y/o supervisión sencillos (automatización) del proceso técnico 10 puede consistir en que la válvula 15 es controlada con respecto a un nivel de llenado F constante del reactor 11. La figura 2 muestra para esta automatización un diagrama de flujo, que se inicia en la etapa 1001.
En la etapa 1010, el maestro 1 emite al subordinado 2 valores digitales o valores analógicos, como por ejemplo un valor máximo para el nivel de llenado F. El subordinado 2 contesta con sus datos de entrada en forma de un valor que representa el nivel de llenado F del reactor 11, y que ha sido registrado por medio del medidor del nivel de llenado 16.
En la etapa 1020, el maestro emite al otro subordinado 2' valores digitales o analógicos como datos de salida en forma de un valor que determina la posición de la válvula 15. El subordinado 2' contesta con sus datos de entrada, por ejemplo con un valor que representa la cantidad de flujo real a través de la entrada 12.
En la etapa 1030 se lleva a cabo una copia de los datos recibidos por el maestro 1, por decirlo así, en una llamada reproducción del proceso, es decir, en un área especial de la memoria, en la que se contienen los estados individuales del proceso técnico 10, en particular también el nivel de llenado F del reactor 11 y la posición de la válvula 15. En la etapa 1040 se determinan por el programa de automatización, en virtud de la reproducción del proceso las informaciones de control actuales para el proceso técnico 10. La información de control es en este caso la previsión de una nueva posición de la válvula 15 en virtud de un nivel de llenado elevado o reducido F en el reactor 11.
En la etapa 1050 se deriva delante de la etapa 1010, de manera que se obtiene un llamado bucle. La duración de tiempo, que resulta para el desarrollo del bucle completo desde la etapa 1010 hasta la etapa 1050, se designa como tiempo del ciclo. Si están presentes en un sistema de comunicación más que los subordinados 2, 2' indicados a modo de ejemplo, entonces se introducen otras etapas 1010, 1020 correspondientes en el bucle, con lo que se eleva el tiempo del ciclo.
Si se lleva a cabo ahora de nuevo la etapa 1020, entonces los datos de salida emitidos al subordinado 2' contienen de nuevo un valor analógico que determina la posición de la válvula 15. La cantidad del material que afluye a través de la entrada 12 ha sido adaptado de esta manera para que se mantenga constante en el resultado el nivel de llenado F.
Las figuras 3a y 3b muestran el intercambio de datos entre los usuarios de la comunicación 1, 2, 2' durante la ejecución de las etapas 1010 y 1050. En este caso, la figura 3aa muestra el intercambio de datos entre el maestro 1 y el subordinado 2 en la etapa 1010, mientras que en la figura 3b se muestra el intercambio de datos entre el maestro 1 y el subordinado 2 en la etapa 1020.
La figura 3a muestra un telegrama 21, con el que el maestro 1 en la etapa 1010 emite al subordinado 2 los datos de salida respectivos. El telegrama 21 induce al subordinado 2 a emitir sus datos de entrada en un telegrama 21' al maestro 1. El telegrama 21' contiene de esta manera especialmente el valor que representa el nivel de llenado F del reactor 11, que ha sido registrado por medio del medidor del nivel de llenado 16. El telegrama 21 asigna de forma implícita al subordinado 2 que no está autorizado activamente para la emisión una autorización para la transferencia de los datos 21' solicitados por el maestro 1. De una manera similar, la figura 3b muestra un telegrama 22, con el que el maestro 1 emite en la etapa 1020 al subordinado 2' los datos de salida respectivos. El telegrama 22 contiene de esta manera en particular también el valor que predetermina la nueva posición de la válvula 15. El telegrama 22 induce al subordinado 20 a emitir sus datos de entrada en un telegrama 22' al maestro 1.
La automatización del proceso técnico 10 requiere de esta manera una regulación para mantener constante el nivel de llenado F del reactor 11. Después de que el valor de medición del nivel de llenado F solamente ha sido explorado en la etapa 1010, se trata de una regulación de exploración. La calidad y/o la estabilidad de una regulación de exploración se determina de una manera decisiva a través del intervalo de tiempo entre dos exploraciones de un parámetro del proceso, aquí del nivel de llenado F. Para conseguir una regulación estable, los modelos matemáticos de regulación que sirven de base requieren una exploración a intervalos de tiempo equidistantes.
La figura 4 muestra de forma esquemática los intervalos de tiempo t1_{n}, t2_{n}, t1_{n+1}, t2_{n+1}, en los que se transmiten los telegramas 21', 22 hacia bien desde el subordinado 2, 2' correspondiente. El telegrama 21' contiene el nivel de llenado F actual del reactor 11, transmitido desde el subordinado 2 hacia el maestro 1. En los instantes t1_{n}, t1_{n+1}, t1_{n+2} se lleva a cabo de esta manera la exploración del parámetro del proceso "nivel de llenado F". El telegrama 22 contiene la previsión del maestro 1 para el subordinado 2' con respecto a la nueva posición de la válvula 15.
Para una regulación estable del nivel de llenado F es decisivo que se mantenga constante el periodo de tiempo entre dos intervalos de tiempo consecutivos t1_{n}, t1_{n+1}, en los que se explora el nivel de llenado F. La diferencia de tiempo entre los instantes t1_{n} y t2_{n+1}, a saber, el registro del nivel de llenado F o bien de la emisión del valor de ajuste que resulta de ello para el proceso 10, representa un tiempo muerto que se puede tener en cuenta sin más y se puede compensar con medios matemáticos.
En el caso de una comunicación "normal", se puede garantizar la equidistancia entre dos instantes consecutivos t1_{n}, t1_{n+1} porque la duración de previsiones individuales de la comunicación (21, 22, 21', 22') se determina esencialmente a través del volumen de datos transmitido. No obstante, este volumen de datos es constante, de manera que se obtienen también tiempos constantes para la comunicación propiamente dicha y, por lo tanto, tiempos constantes para las etapas individuales 1010 a 1050 (figura 2). En la figura 4 esto se ilustra por medio de la distancia constante entre los instantes t1_{n} y t1_{n+1}, o bien t1_{n+1} y t1_{n+2}, que corresponde al intervalo de tiempo constante \Deltat.
El intervalo de tiempo \Deltat designa la duración del ciclo del bus y corresponde al tiempo del ciclo. Durante el periodo de tiempo de un ciclo del bus se llevan a cabo las etapas 1010 a 1050 (figura 2). Aunque el instante t1_{n}, t1_{n+1} está realmente ya dentro del ciclo del bus en virtud de la fijación del instante de la realización de la etapa 1010, la distancia desde este instante t1_{n}, t1_{n+1} hasta el instante t_{n+1} o bien t1_{n+2}, que se encuentra en cada caso ya en el ciclo del bus siguiente, corresponde exactamente a la duración de un ciclo del bus \Deltat.
Estas circunstancias, condicionadas por las cantidades de datos constantes, no se dan ya cuando se desarrolla solamente una comunicación excepcional durante un ciclo del bus. La duración de una comunicación excepcional no es esencialmente previsible. Al menos la duración de una comunicación excepcional con un subordinado 2, 2' se desvía de la duración de la comunicación normal -como se ha descrito anteriormente- con este subordinado 2, 2'.
La figura 5 muestra la repercusión de una comunicación excepcional 35 sobre la duración de un ciclo del bus. La comunicación excepcional tiene lugar en el instante t1_{n+1}. Una comunicación excepcional 35 es en este caso, por ejemplo, un mensaje de diagnosis, que el subordinado 2 transmite al maestro después del inicio correspondiente (no se representa) a través del maestro 1. En el caso de un mensaje de diagnosis 35 desde el subordinado 2 al maestro 1, se pospone el telegrama 21' (figura 4) a transmitir propiamente en este instante t1_{n+1}, desde el subordinado 2 hasta el maestro 1 en el ciclo actual. En su lugar, se transmite como comunicación excepcional 35 un telegrama de diagnosis con los datos de diagnosis al maestro 1. La cantidad de datos del telegrama de diagnosis 35 se diferencia de la cantidad de datos del telegrama pospuesto 21'. De esta manera, se prolonga la duración del ciclo del bus. Ello va acompañado porque el intervalo de tiempo desde el instante t1_{n+1} hasta el instante t2_{n+2} (\Deltat_{A}) es mayor que el periodo de tiempo desde el instante t_{n} hasta el instante t1_{n+1} (\Deltat). No se garantiza ya una equidistancia entre los instantes t_{n}, t_{n+1}, t_{n+2}, en los que es explorado el nivel de llenado F del reactor 11. El ciclo del bus prolongado en virtud de la comunicación excepcional 35 tiene la duración \Deltat_{A}.
La figura 6 muestra la garantía de la equidistancia también en el caso de una comunicación excepcional 35 según la invención. Cada ciclo del bus \Deltat, \Deltat_{A} comprende una parte de la comunicación normal 20 y una parte de la comunicación excepcional 30. La parte de la comunicación excepcional 30 está prevista a continuación de la parte de la comunicación normal. La duración del ciclo del bus \Deltat, \Deltat_{A} (tiempo del ciclo del bus) está predeterminada y es constante. La duración de la parte de la comunicación normal 20 está designada con t20 y la duración de la parte de la comunicación excepcional está designada con t30.
La duración t30 de la parte de la comunicación excepcional 30 se obtiene a partir de la diferencia entre el tiempo del ciclo del bus y la duración de la parte de la comunicación normal t20. La duración t30 de la parte de la comunicación excepcional 30 es de esta manera variable. De acuerdo con una alternativa, está predeterminada la duración t30 de la parte de la comunicación excepcional 30. La duración t30 de la parte de la comunicación excepcional 30 es constante en este caso.
Solamente cuando está prevista una comunicación excepcional 35, tiene lugar durante el periodo de tiempo t30 de la parte de la comunicación excepcional 30 un tráfico de datos sobre el bus 3. Si no está prevista ninguna comunicación excepcional 35 durante un ciclo del bus, entonces se "consume" sin actuación el tiempo t30, que está disponible para la parte de la comunicación excepcional 30. La duración \Deltat del ciclo del bus, en el que no está prevista ninguna comunicación excepcional 35, corresponde de esta manera a la duración \Deltat_{A} del ciclo del bus, en el que se lleva a cabo una comunicación excepciona 35. La equidistancia entre los instantes t_{n}, t_{n+1}, t_{n+2} se garantiza en virtud del desarrollo de la comunicación excepcional 35 durante la parte de la comunicación excepcional 30.
La figura 7 muestra el ciclo del bus con parte de la comunicación normal 20 y parte de la comunicación excepcional 30, estando prevista, a continuación de las los partes de la comunicación 20, 30 una parte de la comunicación especial 40, cuya duración está designada con t40. En la parte de la comunicación especial 40 se desarrollan, en caso necesario, comunicaciones especiales 45, que se requieren en una medida no previsible durante un ciclo del bus. Un ejemplo de una comunicación especial 45 es, por decirlo así, un llamado telegrama acíclico 45, con el que se emiten dados a un subordinado 2, 2' controlados por los acontecimientos. Otro ejemplo de una comunicación especial 45 son las repeticiones de telegramas 45 en el caso de problemas de transmisión durante la comunicación normal 20.
Aunque en la figura 7 solamente se representa un ciclo del bus, también en el caso de la comunicación especial 40 y de la comunicación excepcional 30, la duración del ciclo del bus (tiempo del ciclo del bus), es decir, la suma de la duración de la parte de la comunicación normal t20, de la parte de la comunicación especial t40 y de la parte de la comunicación excepcional t30, es constante. La duración de la parte de la comunicación normal t20 se fija esencialmente con la extensión de los datos a transmitir. La duración de la parte de la comunicación excepcional t30 está predeterminada y está medida de tal forma que puede tener lugar al menos una comunicación excepcional 35 por cada ciclo del bus, siendo planificada una cierta "reserva de tiempo". La duración de la parte de la comunicación especial t30 no está predeterminada. El intervalo de tiempo dentro del ciclo del bus, que no ha sido consumido para la comunicación normal 20 y la comunicación excepcional 30, está disponible para la comunicación especial 45. Si en el tiempo que está disponible no se puede desarrollar la comunicación especial 45, entonces se repone al siguiente ciclo del bus respectivo hasta que está disponible tiempo suficiente para el desarrollo de la comunicación especial 45.
De esta manera se acondiciona un procedimiento de comunicación, en el que se intercambian dados cíclicamente entre usuarios individuales de la comunicación. El intercambio de datos se lleva a cabo de acuerdo con las relaciones de comunicación proyectadas entre los usuarios de la comunicación. Durante un llamado ciclo del bus de duración constante se desarrollan una vez todas las relaciones de comunicación proyectadas. Con algunas relaciones de comunicación se transmiten valores de exploración, que se utilizan, por ejemplo, para una regulación.
Para garantizar la equidistancia de las exploraciones se desarrollan las relaciones de comunicación proyectadas durante una parte de la comunicación normal del ciclo del bus. Las comunicaciones excepcionales y las comunicaciones especiales, respectivamente son desarrollaras de una manera independiente de la parte de la comunicación normal en una parte separada de la comunicación excepcional y de la comunicación especial, respectivamente. La duración del ciclo del bus está dimensionada de tal forma que, adicionalmente a la parte de la comunicación normal, permanece todavía tiempo para la parte de la comunicación excepcional y para la parte de la comunicación especial, respectivamente. La comunicación excepcional y la comunicación especial, respectivamente, que no se desarrollan durante el periodo de tiempo del ciclo del bus, se pospone y se prevé para el desarrollo en un instante posterior.

Claims (11)

1. Procedimiento para la comunicación cíclica entre usuarios de la comunicación (1, 2, 2'), que están previstos para el control o supervisión de un proceso técnico (10), a través de un bus (3), en el que se desarrollan relaciones de comunicaciones proyectadas durante un ciclo respectivo del bus para los usuarios de la comunicación (1, 2, 2'), en el que las relaciones de comunicación proyectadas son desarrolladas durante un periodo de tiempo (t20) de una parte de la comunicación normal (20) del ciclo de bus, estando disponible la diferencia de tiempo entre la duración del ciclo del bus y la duración (20) de la parte de la comunicación normal para una parte de la comunicación excepcional (30) y en el que se desarrolla una comunicación excepcional (35) durante el periodo de tiempo de la parte de la comunicación excepcional (30), caracterizado porque la duración (t30) de la parte de la comunicación excepcional (30) se puede predeterminar de una manera constante y se pospone la comunicación excepcional (35) cuando la duración de la parte de la comunicación excepcional (30) excede la duración (t30) predeterminada.
2. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 1, en el que se pospone la comunicación excepcional cuando la suma de la duración (t20) de la parte de la comunicación normal (20) y de la duración (t30) de la parte de la comunicación excepcional (30) excede el tiempo máximo predeterminado del ciclo del bus.
3. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 1 ó 2, en el que se planifica la comunicación excepcional pospuesta para el siguiente ciclo del bus.
4. Procedimiento de comunicación según una de las reivindicaciones anteriores, con al menos un maestro (1) y al menos un subordinado (2, 2') entre los usuarios de la comunicación (1, 2, 2'), en el que el maestro (1) se dirige por lo menos a un subordinado (2, 2') al menos una vez durante un ciclo del bus de acuerdo con las relaciones de comunicación proyectadas y de esta manera se activa una reacción del subordinado (2, 2'), siendo determinada la duración (t20) de la parte de comunicación normal (20) a través de la duración de las comunicaciones de acuerdo con las relaciones de comunicación proyectadas.
5. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 4, en el que la comunicación excepcional (35) es iniciada a través del maestro (1) con al menos un subordinado (2, 2').
6. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 4 ó 5, en el que la comunicación excepcional (35) comprende datos de diagnosis del subordinado (2, 2') direccionado.
7. Procedimiento de comunicación según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte de la comunicación excepcional (30) está prevista a continuación de la parte de la comunicación normal.
8. Procedimiento de comunicación según una de las reivindicaciones anteriores, en el que está prevista una parte de la comunicación especial (40) para el desarrollo de comunicaciones especiales (45).
9. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 8, en el que la parte de la comunicación especial (40) está prevista a continuación de la parte de la comunicación excepcional (30).
10. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 8 ó 9, en el que se pospone la comunicación especial (45), cuando la suma de la duración (t20) de la parte de la comunicación normal (20) y de la duración (t30) de la parte de la comunicación excepcional (30) y de la duración (t40) de la parte de la comunicación especial (40) excede el tiempo máximo predeterminado del ciclo del bus.
11. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 10, en el que se planifica una comunicación especial (25) pospuesta para el siguiente ciclo del bus.
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