ES2252194T3 - Aparato electrico. - Google Patents
Aparato electrico.Info
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Abstract
Aparato eléctrico (LNK) con una primera interfaz de comunicaciones (K¿) y con un primer usuario de la comunicación (DP-S) para la conexión de comunicación con un primer bus (DP) y con una segunda interfaz de comunicaciones (K) y con otros usuarios de la comunicación (PA-M, FF-M) para la conexión de comunicación con otro bus (PAFF), caracterizado porque el primero y el otro bus son buses de campo, y porque el aparato eléctrico (LNK) está adaptado tanto para la reacción de un primer aparato (PA-G) conectado en el otro bus de campo (PAFF) y que puede ser activado por medio de un primer protocolo (PA-P, como también para la reacción de un segundo aparato (F-G) conectado de la misma manera en el otro bus de campo (PAFF) y que puede ser activado por medio de un segundo protocolo (FF-P), en el que la reacción del primer aparato (PA-G), que puede ser activado por el primer protocolo (PA-P) y la reacción del segundo aparato (FF-G), que puede ser activado por medio del segundo protocolo (FF-P), se lleva a cabo de una manera alterna en un procedimiento de divisiones de tiempo y en el que la segunda interfaz de comunicación (K) está adaptada para el acceso común por los otros usuarios de la comunicación (PA-M, FF-M) al otro bus de campo (PAFF) y por los aparatos (PA-G, FF-G) asociados en cada caso al protocolo del usuario de la comunicación y conectados en el otro bus de campo (PAFF).
Description
Aparato eléctrico.
La presente invención se refiere a un aparato
eléctrico para el acoplamiento eléctrico y de comunicación de dos
sistemas de bus.
Ya se conocen, en general, tales aparatos
eléctricos, por ejemplo, por decirlo así, como puertos de
acceso.
Se conoce a partir del documento US 5.191.653 A1
un adaptador de bus bidireccional, que acopla un bus del sistema
con un bus IO, en el que el bus del sistema utiliza un primer
protocolo y el bus IO utilizan un segundo protocolo, en el que es
posible una transferencia de datos entre aparatos sobre los dos
lados del adaptador de bus.
Se conoce a partir del documento US 5.177.737 un
sistema eléctrico, en el que se emplea un bus de usos múltiples,
que conecta entre sí diferentes tarjetas de enchufe, a partir de las
cuales está constituido el sistema eléctrico. La comunicación de
las tarjetas de enchufe entre sí se realiza en este caso a través
del bus, estando dividido el acceso al bus con este fin en
diferentes intervalos de tiempo. En este caso, se pueden emplear
diferentes protocolos.
El cometido del aparato eléctrico según la
invención consiste en acoplar un primer sistema de bus físicamente
con un segundo sistema de bus, en el que se pueden utilizar al menos
dos protocolos de bus diferentes, de tal manera que es posible una
comunicación a partir de un usuario de la comunicación conectado en
el primer sistema de bus con cualquier usuario de la comunicación
conectado en el segundo sistema de bus, de una manera independiente
del protocolo del bus con el que puede reaccionar en respuesta el
usuario de la comunicación que está conectado en el segundo sistema
de bus.
Este cometido se soluciona con un aparato
eléctrico según la reivindicación 1.
El ejemplo de realización describe de forma
abreviada una posibilidad para la coexistencia de aparatos
Profi-
bus-PA PA = automatización del proceso) y aparatos FF (FF = fundación del bus de campo) sobre una línea.
bus-PA PA = automatización del proceso) y aparatos FF (FF = fundación del bus de campo) sobre una línea.
La introducción de los buses de campo en la
industria de procesos ha sido acelerada a través de la
disponibilidad de componentes para PROFIBUS.
PROFIBUS-PA se basa en la tecnología
PROFIBUS-DP muy difundida ya en la industria de
fabricación, con la diferencia de que en PA se emplea una técnica de
transmisión especial de funcionamiento intrínsecamente seguro de
acuerdo con IEC 1158-2.
Además del PROFIBUS-PA, que
domina sobre todo en el ámbito europeo, adquiere gran importancia
en los US la tecnología de la fundación del bus de campo (FF).
Los proveedores de sistemas de control de la
técnica de procedimientos quieren / deben ofrecer tanto en el
mercado europeo como también en el mercado americano. En este caso,
se plantea ahora el problema de que los proveedores deben ocuparse
de ambas tecnologías, para poder conectar en sus sistemas de mando o
de control tanto componentes PA como también componentes FF.
Se ofrece ya por Siemens AG para el "mundo
PA" una línea de productos, que conectan, por una parte, el
mundo de funcionamiento intrínsecamente seguro DE
PROFIBUS-PA con la variante estándar de
PROFIBUS-DP y, por lo tanto, realiza con un sistema
de bus la conexión en red dentro de una instalación técnica de
procedimientos. A tal fin sirve un acoplador de segmentos PA, que
acopla los segmentos del bus de funcionamiento intrínsecamente
seguro en la física estándar (física RS485) de PROFIBUS.
Otro componente desarrollado especialmente, el
enlace PROFIBUS-PA, puede acoplar como concentrador
de datos o bien como representante varias series PA de
funcionamiento intrínsecamente seguro, que están equipadas con
componentes PA como convertidores de medición de la temperatura o de
la presión, a la red PROFUBIS estándar de orden superior. La
ganancia consiste en que a través del enlace PA se pueden desacoplar
los diferentes segmentos, lo que afecta a la velocidad de
transmisión, puesto que PROFIBUS-PA está
especificado con una velocidad de baudios de 31,25 Kbaudios, en
cambio PROFIBUS-DP soporta velocidades de baudios en
un intervalo entre 9,6 Kbaudios y 12 Mbaudios.
El bus de la fundación del bus de campo (FF), en
lo que se refiere a la física del bus (capa 1), se basa también en
la Norma IEC 1158-2. Esto significa que los aparatos
de campo de ambos mundos (PA y FF) se pueden acoplar a la misma
técnica de transmisión. Los dos buses de campo solamente se
diferencian a partir de la capa 2 de acuerdo con el modelo de capas
ISO/OSI.
Pero esto significa que en instalaciones, en las
que deben utilizarse componentes de ambos lados, son necesarias
líneas de bus y unidades de acoplamiento "separadas".
Por lo tanto, un enlace inteligente debe crear la
posibilidad de acoplar tanto subordinados PA como también
subordinados FF al sistema de mando de orden superior por medio de
PROFIBUS-DP a través de una línea común.
La presente invención se basa en no desarrollar
al mismo tiempo los dos protocolos diferentes de la capa 2, sino en
procesar en un procedimiento de divisiones de tiempo de una manera
intermitente (alterna), sin infringir en este caso los
requerimientos dinámicos de los subordinados con respecto a sus
supervisiones de tiempo.
Por lo tanto, en un instante determinado el
protocolo PROFIBUS está activo y se procesan los subordinados
PROFIBUS, a continuación se lleva a cabo el procesamiento de los
subordinados FF en una división de tiempo del protocolo FF
correspondiente.
Otras características, ventajas y posibilidades
de aplicación de la invención se deducen a partir de las
reivindicaciones dependientes, de la descripción siguiente de un
ejemplo de realización, con la ayuda de las figuras propiamente
dichas. En este caso, todas las características descritas y/o
representadas en el dibujo forman por sí o en combinación
discrecional el objeto de la presente invención, independientemente
de su resumen en las reivindicaciones o su interrelación.
La figura 1 muestra las divisiones de tiempo de
los dos protocolos diferentes (Profibus y FF) y la figura 2 muestra
un resumen esquemático de una instalación con enlace PA/FF.
La realización del enlace según la invención LNK
presupone la compatibilidad de los diferentes protocolos
PA-P, FF-P, es decir, los telegramas
sobre la línea PAFF común.
Por medio de una consideración en primer lugar
teórica se ha investigado esta compatibilidad, con el resultado de
que los resultados de los dos protocolos se pueden distinguir con
seguridad con la ayuda de las secuencias de caracteres
específicas.
También se asegura que los aparatos de campo del
protocolo no "activo" respectivo no sean perturbados por
telegramas del protocolo "activo", o bien no pasen a un estado
de error.
Cada norma de comunicación establece que los
telegramas, que no corresponden al protocolo respectivo, sean
declarados como erróneos y, por lo tanto, sean desechados.
La secuencia temporal de los dos protocolos sobre
el bus se deduce a partir de la figura 1.
En un primero y en un segundo macrociclo MZ
representado en la figura 1 reaccionan en primer lugar en cada
caso, por medio del protocolo Profibus PA-P, todos
los usuarios del Profibus PA-G y a continuación por
medio del protocolo FF FF-P todos los usuarios FF
FF-G.
De acuerdo con la figura 2, el enlace LNK
comprende al menos un subordinado DP DP-S, un
maestro PA PA-M y un maestro FF
FF-M. Observación: el enlace LNK y el aparato
eléctrico LNK se utilizan como sinónimos.
En configuraciones alternativas, puede estar
previsto evidentemente también que el enlace LNK no sólo presente
dos maestros PA-M, FF-M, sino una
pluralidad de maestros, que tienen en cada caso un protocolo de
comunicación común.
El maestro PA PA-M y el maestros
FF FF-M acceden a través de una interfaz de
comunicación común K al bus PA/FF PAFF, en el que están conectados
aparatos PA PA-G y aparatos FF. Los aparatos PA
PA-G y los aparatos FF ofrecen posibilidades para
la conexión de componentes de un proceso técnico no representado que
deben controlarse y/o supervisarse.
El subordinado DP DP-S accede a
través de una interfaz de comunicación K' propia al
bus-DP DP o bien puede ser activado a través de
esta interfaz de comunicación K' desde un maestro M. En el
bus-DP DP está conectado un aparato BUB para el
manejo y observación del proceso técnico. Además, en el
bus-DP DP está conectado el maestro DP M, que
presenta una memoria, en la que está memorizado un programa de
usuario APP, la aplicación APP, de acuerdo con la cual se lleva a
cabo el control y/o la supervisión del proceso técnico.
Los aparatos FF-G,
PA-G, BUB, M representados en la figura 2 presentan
en cada caso interfaces propias no representadas, que posibilitan
la conexión física en el bus PAFF, DP respectivo; evidentemente,
una interfaz de este tipo contiene en cada caso medios para el
reconocimiento e interpretación de los telegramas transmitidos,
respectivamente, a través del bus PAFF, DP.
Después de un macrociclo MZ, todos los usuarios
FF-G, PA-G que se encuentran en el
bus PAFF han sido activados al menos una vez. Los datos de uso
recopilados son concentrados por el enlace LNK y son transmitidos
en un telegrama colectivo común al maestros DP M.
A través del enlace PA/FF LNK se consigue,
además, un desacoplamiento de los segmentos del bus lentos de
funcionamiento intrínsecamente seguro y el
PROFIBUS-DP rápido de hasta 12 Mbaudios.
El usuario en la técnica de procedimientos tiene,
por lo tanto, con este enlace LNK, la posibilidad de conectar
convertidores de medición de ambos mundos de protocolos en su
instalación.
Esto es especialmente importante en el caso de
que para determinados procedimientos de medición, para los que no
existen convertidores de medición con una interfaz
PROFIBUS-PA, esté disponible y se pueda utilizar un
convertidor de medición correspondiente con una interfaz FF.
Por lo tanto, la presente invención se puede
representar también de la siguiente manera:
Se indica un aparato eléctrico LNK, que presenta
medios DP-S, K' para la conexión de comunicación
con el bus de campo DP y otros medios PA-M,
FF-M, K para la conexión de comunicación con otro
bus de campo PAFF. Estos medios son en este caso, por una parte,
las interfaces K, K' propiamente dichas, como también los llamados
usuarios de la comunicación DP-S,
PA-M, FF-M respectivos.
El aparato eléctrico según la invención se
representa, por lo tanto, también como combinación de (al menos)
tres usuarios de la comunicación DP-S,
PA-M, FF-M para la conexión
respectiva en un bus de campo DP, PA, FF, en el que un usuario de
la comunicación DP-S, PA-M,
FF-M en un bus de campo DP, PA, FF se convierte en
este caso en el usuario de la comunicación DP-S,
PA-M, FF-M, porque, por una parte,
está en condiciones de reconocer el protocolo de transmisión
DP-P, PA-P, FF-P
definido para el bus de campo DP, PA, F, para recibir de esta
manera mensajes (datos) a través del bus de campo DP, PA, FF y, por
otra parte, está en condiciones de depositar mensajes (datos) en el
protocolo DP-P, PA-P,
FF-P, definido para el bus de campo DP, PA, FF, a
través del bus de campo DP, PA, FF para la emisión a un
receptor.
El manejo del otro bus de campo PA, FF o bien de
los aparatos PA-G, FF-G conectados
en éste, para el que están previstos al menos dos protocolos de
transmisión PA-P, FF-P (diferentes),
se lleva a cabo a través del aparato eléctrico LNK según la
invención porque es adecuado para la activación tanto de un aparato
(PA-G) conectado en el otro bus de campo (PAFF) y
que puede ser activado por medio de un primer protocolo
(PA-P) como de un aparato (FF-G)
conectado en el otro bus de campo (PAFF) y que puede ser activado
por medio de un segundo protocolo (FF-P). Esta
idoneidad especial se consigue para el aparato eléctrico LNK según
la invención porque presenta al menos los usuarios de la
comunicación PA-M, FF-M, que son en
cada caso usuarios adecuados de la comunicación en un bus PA o bien
en un bus FF.
Cuando tanto los usuarios de la comunicación
PA-M, PA-G, que se comunican por
medio del primer protocolo
PA-P, como también los usuarios de la comunicación FF-M, FF-G, que se comunican por medio del segundo protocolo FF-P, están en una relación de maestro - subordinado / editor - abonado / productos -consumidor entre sí, en la que en cada caso el usuario de la comunicación PA-M, FF-M, previsto en el aparato eléctrico, asume el papel del
maestro / editor / productor, se obtienen constelaciones favorables con respecto al volumen de datos desde el primer bus de campo DP hacia el segundo bus de campo PAFF.
PA-P, como también los usuarios de la comunicación FF-M, FF-G, que se comunican por medio del segundo protocolo FF-P, están en una relación de maestro - subordinado / editor - abonado / productos -consumidor entre sí, en la que en cada caso el usuario de la comunicación PA-M, FF-M, previsto en el aparato eléctrico, asume el papel del
maestro / editor / productor, se obtienen constelaciones favorables con respecto al volumen de datos desde el primer bus de campo DP hacia el segundo bus de campo PAFF.
Cuando, por ejemplo, en el programa de aplicación
APP está prevista una representación de una pluralidad de valores
de medición de un proceso técnico externo controlado y/o
supervisado, en la que al menos algunos de los sensores para el
registro de tales valores de medición son aparatos
FF-G, PA-G, a los que el maestro
Profibus DP M solamente puede acceder a través del aparato eléctrico
LNK según la invención, la comunicación necesaria se desarrolla
como se representa de una manera muy esquemática a continuación:
El maestro M deposita para el inicio de la
consulta de los valores de medición respectivos un telegrama que,
formulado en lenguaje natural, se puede expresar de la siguiente
manera:
- A [receptor1, receptor2,...]:
- trasmitir valores de medición a [emisor],
a través del
Profibus.
En este caso, [receptor1, receptor2,...] designa
aparatos que son accesibles a través de un bus de campo DP, PAFF. A
modo de ejemplo se parte de que los aparatos FF-G,
FF-G' y PA-G, PA-G'
son direccionados en cada caso como al menos dos aparatos
conectados en el bus de campo PAFF, que pueden ser activados o bien
por medio del primero o del segundo protocolo de transmisión
PA-P, FF-P.
Además, [emisor] designa el maestro M, que
deposita el telegrama y que espera los valores de medición
respectivos como respuesta al telegrama.
A partir de datos de configuración especiales se
conoce la topología de la red de comunicación y, por lo tanto, se
conoce especialmente el hecho de que los aparatos
FF-G, FF-G' y PA-G,
PA-G' direccionados están conectados en el bus de
campo PAFF. De esta manera, está ya también claro que los aparatos
direccionados FF-G, FF-G' y
PA-G, PA-G' no son accesibles
directamente sino sólo indirectamente a través del aparato eléctrico
LNK. El telegrama depositado por el maestro M se puede enviar, por
lo tanto, en primer lugar al aparato eléctrico y, en concreto,
especialmente al subordinado DP DP-S.
Aquí es evaluado el telegrama recibido, en lo que
se refiere a los aparatos PA-G,
PA-G' accesibles por medio del primer protocolo de
transmisión, se transmite de una manera adecuada al usuario de la
comunicación PA-M contenido en el aparato eléctrico
LNK y en lo que se refiere a los aparatos FF-G,
FF-G' accesibles por medio del segundo protocolo de
transmisión (FF-P), se transmite de una manera
adecuada al usuario de la comunicación FF-M
contenido en el aparato eléctrico LNK.
Ni el usuario de la comunicación
PA-M ni el usuario de la comunicación
FF-M, al que ha llegado entretanto el telegrama,
son los receptores propiamente dichos del telegrama. Por lo tanto,
los telegramas introducidos son analizados ahora de nuevo y son
enviados a los receptores (finales) PA-G,
PA-G', o bien FF-G,
FF-G' respectivos, siendo realizada ahora, con la
finalidad de la emisión siguiente, una transferencia al protocolo
de transmisión FF-P, PA-P definido
para el otro bus de campo PAFF.
De esta manera, el telegrama depositado
originalmente por el maestro M llega finalmente a los destinatarios
PA-G, PA-G', FF-G,
FF-G' propiamente dichos.
Éstos depositan a continuación un telegrama de
respuesta que- formulado en lenguaje natural- se expresa, por
ejemplo, de la siguiente manera:
- A [receptor]:
- [valor de medición].
Aquí [receptor] designa el
Profibus-DP Maestro M y [valor de medición] designa
el valor de medición registrado en cada caso.
De nuevo, a partir de los datos de configuración
se deduce claramente que el mensaje, para acceder al maestro M,
debe conducirse a través del aparato eléctrico LNK.
Las constelaciones favorables con respecto al
volumen de datos resultan ahora a partir de que los usuarios de la
comunicación PA-M, FF-M del aparato
eléctrico, en virtud de su propiedad de ser maestro / editor /
productor -siendo utilizados estos conceptos con frecuencia como
sinónimos en la literatura técnica- pueden "acumular" los
datos solicitados, por decirlo así, en los aparatos
PA-G, PA-G', FF-G,
FF-G' direccionados propiamente dichos y entonces
los pueden preparar, por decirlo así, "en bloque" para el
maestro M, puesto que el maestro M accede al tercer usuario de la
comunicación DP-S en su propiedad de maestro y
recibe desde éste los datos preparados.
Claims (3)
1. Aparato eléctrico (LNK) con una primera
interfaz de comunicaciones (K') y con un primer usuario de la
comunicación (DP-S) para la conexión de comunicación
con un primer bus (DP) y con una segunda interfaz de comunicaciones
(K) y con otros usuarios de la comunicación (PA-M,
FF-M) para la conexión de comunicación con otro bus
(PAFF), caracterizado porque el primero y el otro bus son
buses de campo, y porque el aparato eléctrico (LNK) está adaptado
tanto para la reacción de un primer aparato (PA-G)
conectado en el otro bus de campo (PAFF) y que puede ser activado
por medio de un primer protocolo (PA-P, como también
para la reacción de un segundo aparato (F-G)
conectado de la misma manera en el otro bus de campo (PAFF) y que
puede ser activado por medio de un segundo protocolo
(FF-P), en el que la reacción del primer aparato
(PA-G), que puede ser activado por el primer
protocolo (PA-P) y la reacción del segundo aparato
(FF-G), que puede ser activado por medio del
segundo protocolo (FF-P), se lleva a cabo de una
manera alterna en un procedimiento de divisiones de tiempo y en el
que la segunda interfaz de comunicación (K) está adaptada para el
acceso común por los otros usuarios de la comunicación
(PA-M, FF-M) al otro bus de campo
(PAFF) y por los aparatos (PA-G,
FF-G) asociados en cada caso al protocolo del
usuario de la comunicación y conectados en el otro bus de campo
(PAFF).
2. Aparato eléctrico según la reivindicación 1,
caracterizado porque tanto el otro usuario de la
comunicación
(PA-M), que se comunica por medio del primer protocolo (PA-P) con el primer aparato (PA-G), como también el otro usuario de la comunicación (EF-M), que se comunica por medio del segundo protocolo (FF-P) con el segundo aparato (FF-G), están en una relación de maestro - subordinado / editor - abonado / productor - consumidor con el aparato
(PA-G, FF-G) correspondiente, respectivamente, en el que en cada caso uno de los otros usuarios de la comunicación (PA-M, FF-M) previstos en el aparato eléctrico (LNK) asume el papel del maestro / editor / productor y, en esta propiedad, solicita los datos requeridos por el maestro (M) desde los aparatos (PA-G, FF-G) conectados en el otro bus de campo (PAFF).
(PA-M), que se comunica por medio del primer protocolo (PA-P) con el primer aparato (PA-G), como también el otro usuario de la comunicación (EF-M), que se comunica por medio del segundo protocolo (FF-P) con el segundo aparato (FF-G), están en una relación de maestro - subordinado / editor - abonado / productor - consumidor con el aparato
(PA-G, FF-G) correspondiente, respectivamente, en el que en cada caso uno de los otros usuarios de la comunicación (PA-M, FF-M) previstos en el aparato eléctrico (LNK) asume el papel del maestro / editor / productor y, en esta propiedad, solicita los datos requeridos por el maestro (M) desde los aparatos (PA-G, FF-G) conectados en el otro bus de campo (PAFF).
3. Aparato eléctrico según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque el aparato eléctrico (LNK) está
previsto para la comunicación común con aparatos Profibus y aparatos
de fundación de bus de campo.
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