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