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工业自动化系统的通信系统
申请号	CN201320092973.3	申请日	2013-02-28	公开(公告)号	CN203368765U	公开(公告)日	2013-12-25
申请人	西门子公司;			发明人	桑德尔·罗特门森;
摘要	在工业自动化系统的具有用于实时数据传输的多个无线电基站的通信系统中，在将移动通信设备从第一区域过渡到第二区域中时仅根据在两个区域之间的过渡区域中的网络信息站处所提供的网络接入信息进行到相应的无线电基站的连接切换。在此，借助于移动通信设备的读取单元在网络信息站处记录所述网络接入信息。
权利要求	1.工业自动化系统的通信系统，具有： -用于实时数据传输的至少一个第一无线电基站和第二无线电基站，其中所述第一无线电基站与所述工业自动化系统的第一区域在空间上相关联，其中所述第二无线电基站与所述工业自动化系统的第二区域在空间上相关联； -至少一个移动通信设备，所述至少一个移动通信设备包括能够与无线电基站连接的发送和接收单元，其中所述移动通信设备设计成根据第一网络识别标识在所述第一区域中建立与所述第一无线电基站的无线电连接，所述第一网络识别标识与所述第一无线电基站相关联，并且其中所述移动通信设备设计成根据第二网络识别标识在所述第二区域中建立与所述第二无线电基站的无线电连接，所述第二网络识别标识与所述第二无线电基站相关联，并且其中，所述移动通信设备包括与所述发送和接收单元相关联的连接控制单元，所述连接控制单元构造成在所述移动通信设备从所述第一区域过渡到所述第二区域中和/或相反的情况下启动到相应的无线电基站的连接切换，其特征在于，所述移动通信设备包括用于记录条形码、二维码或无线电应答器的读取单元，并且在两个区域之间的过渡区域中的网络信息站处提供有能够通过所述读取单元记录的网络接入信息，所述网络接入信息至少包括所述第一网络识别标识和/或第二网络识别标识，其中所述连接控制单元设计成仅根据所述网络接入信息启动连接切换，并且为所述工业自动化系统的两个部件之间的数据传输预设根据设备规格确定的最长传输持续时间，所述最长传输持续时间构成数据传输过程的上限。 2.如权利要求1所述的通信系统，其中所述网络接入信息包括无线电基站与所述工业自动化系统的区域的空间关联性以及所述无线电基站的网络识别标识。 3.如权利要求1或2所述的通信系统，其中所述网络接入信息包括有关所述工业自动化系统的区域的定位信息或有关无线电基站的定位信息。 4.如权利要求1或2所述的通信系统，其中所述网络接入信息包括有关相应的网络信息站的定位信息。 5.如权利要求1或2所述的通信系统，其中借助于条形码、二维码或者借助于无线电应答器在所述网络信息站处提供所述网络接入信息。 6.如权利要求1或2所述的通信系统，其中网络接入信息的记录和处理与所述移动通信设备的能够与无线电基站连接的发送和接收单元去耦。 7.如权利要求1或2所述的通信系统，其中所述移动通信设备与可编程逻辑控制器连接或者集成到所述可编程逻辑控制器中，并且其中所述移动通信设备的所述读取单元设计为用于在经过网络信息站时记录网络接入信息。 8.如权利要求1或2所述的通信系统，其中所述无线电基站通过电的漏波导来实现，并且其中所述工业自动化系统的所述第一区域和第二区域是沿着分别构成网络接入点的两个电的漏波导的路段。
说明书全文	工业自动化系统的通信系统技术领域 [0001] 本实用新型涉及一种用于操作工业自动化系统的具有用于实时数据传输的多个无线电基站的通信系统的方法和一种工业自动化系统的通信系统。背景技术 [0002] 在分布式工业自动化系统中，在记录、评估和传输测量和控制数据时确保，完整的和未经更改的数据特别是在对时间要求严格的工业生产过程中实时存在。要避免有意的、无意的或由技术错误引起的改变，因为这在工业自动化系统内能够导致不一致的系统状态以及伴随经济上严重后果的停工时间的系统故障。 [0003] 附加地，在工业自动化系统的计算单元之间的通信连接的中断可能会导致不期望或不必要地重复服务请求的传输。这造成工业自动化系统的通信连接的额外的负荷，这可能会导致进一步的系统干扰或故障。在工业自动化系统中，通常由具有相对多的、但是相对短的消息的讯息交换引起特殊的问题，由此加剧上述问题。 [0004] 从US2008/0293420A1中已知一种用于在无线电基站处记录移动通信设备的方法，在所述方法中移动通信设备包含RFID标签并且将存储在RFID标签中的信息传输给与所述无线电基站相关联的RFID接收器。在接收器侧根据所述信息检查，移动通信设备是否记录用于使用在无线宽带通信系统内的服务。在肯定的检查结果的情况下，准许移动通信设备经由无线电基站的网络访问。 [0005] 在US2010/0061335A1中描述一种用于缩短在无线电通信系统内的漫游过程的方法，在所述方法中能够经由无线电通信系统使多个无线电基站的通信数据对于移动通信设备是可用的。当移动通信设备从一个无线电区切换到另一个时，在漫游过程期间基于所述通信数据进行通信控制。无线电通信系统还包括用于记录移动通信设备的位置和运动的检测站。基于精确的位置确定和运动估计，尤其在无线电区之间的过渡区域中能够经由可用的无线电基站为移动通信设备提供准确的信息。 [0006] 从US2010/0075669A1中已知一种用于在无线电通信系统中实施漫游过程的方法，在所述方法中与第一通信网络连接的移动通信设备接收在第一通信网络外产生和传输的触发器，以用于更新漫游偏好。例如能够借助于条形码、RFID标签或近场通信（near-field communication）使所述触发器对移动通信设备而言是可用的，并且所述触发器包含第二通信网络的运营者的识别标志。借助所述识别标志能够通过例如将第二通信网络调整为优选的漫游通信网络并且建立与所述第二通信网络的连接来改变针对移动通信设备所调整的漫游偏好。 [0007] 在US2010/0254349A1中说明一种用于在无线通信系统中执行切换过程的方法，在所述方法中与基站连接的第一移动通信设备经由近场通信连接将网络接入信息传输给第二移动通信设备。基于所述网络接入信息，第二移动通信设备建立与基站的通信连接并且与第一移动通信设备交换所述数据。实用新型内容 [0008] 本实用新型基于的目的是，提供一种用于操作工业自动化系统的具有多个无线电基站的通信系统的方法，所述方法能够为实时数据传输实现无线电基站之间的连接切换，以及提出一种适当的通信系统。 [0009] 根据本实用新型，所述目的通过一种具有在下文中说明的特征的方法以及通过一种具有在下文中说明的特征的通信系统得以实现。在本文中说明本实用新型的有利的改进方案。 [0010] 在根据本实用新型的用于操作工业自动化系统的包括用于实时数据传输的多个无线电基站的通信系统的方法中，至少一个移动通信设备根据第一网络识别标识建立与通信系统的第一无线电基站的无线电连接，以用于在工业自动化系统的第一区域中的通信系统内进行数据传输。无线电基站与第一区域在空间上相关联，并且第一网络识别标识与第一无线电基站相关联。移动通信设备根据第二网络识别标识建立与通信系统的第二无线电基站的无线电连接，以用于在工业自动化系统的第二区域中的通信系统内进行数据传输。第二无线电基站与第二区域在空间上相关联，并且第二网络识别标识与第二无线电基站相关联。在移动通信设备从第一区域过渡到第二区域或者相反的情况下，启动到相应的无线电基站的连接切换。 [0011] 根据本实用新型，仅根据在两个区域之间的过渡区域中的网络信息站处提供的网络接入信息通过移动通信设备启动连接切换。网络接入信息包括至少第一网络识别标识或第二网络识别标识并且借助于移动通信设备的读取单元在网络信息站处通过移动通信设备记录。此外，根据设备规格为在工业自动化系统的两个部件之间的数据传输确定最长传输持续时间。所确定的最长传输持续时间由工业自动化系统的用于控制或监控任务的部件作为数据传输过程的上限处理。通过使用在网络信息站处所提供的网络接入信息，省去在通信系统内的切换过程或漫游过程中通过移动通信设备对可用的无线电基站进行耗时且资源耗费的搜索。在这样的搜索期间，至今为止不能够相应地保持用于数据传输的其它无线电连接。借助根据本实用新型的方法，为实时通信系统解决该问题。 [0012] 按照根据本实用新型的方法的一个优选的设计方案，在移动通信设备和相应的网络信息站之间的数据交换根据简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol）进行。在此，相应的网络信息站例如能够作为管理站与和移动通信设备相关联的代理进行通信，以用于控制连接切换。这实现无线实时特别可靠地实施通信系统中的切换过程或漫游过程。 [0013] 工业自动化系统的根据本实用新型的通信系统包括用于实时数据传输的至少一个第一无线电基站和第二无线电基站。在此，第一无线电基站与工业自动化系统的第一区域在空间上相关联，而第二无线电基站与工业自动化系统的第二区域在空间上相关联。此外，根据本实用新型的通信系统包括至少一个移动通信设备，所述移动通信设备包括能够与无线电基站连接的发送和接收单元。移动通信设备设计为用于根据第一网络识别标识在第一区域中建立到第一无线电基站的无线电连接，所述第一网络识别标识与第一无线电基站相关联。相应地，移动通信设备设计为用于根据第二网络识别标识在第二区域中建立到第二无线电基站的无线电连接，所述第二网络识别标识与第二无线电基站相关联。此外，移动通信设备包括与发送和接收单元相关联的连接控制单元，所述连接控制单元构造为用于在移动通信设备从第一区域过渡到第二区域中或者相反的情况下启动到相应的无线电基站的连接切换。 [0014] 根据本实用新型的通信系统的移动通信设备包括用于记录条形码、二维码或无线电应答器的读取单元。在两个区域之间的过渡区域中，在网络信息站处提供有可由读取单元记录的网络接入信息，所述网络接入信息至少包括第一网络识别标识或第二网络识别标识。网络接入信息例如能够借助于条形码、二维码或借助于无线应答器在网络信息站处提供。此外，连接控制单元设计为用于仅根据网络接入信息启动连接切换。优选的是，网络接入信息的记录和处理与移动通信设备的能够与无线电基站连接的发送和接收单元去耦。为工业自动化系统的两个部件之间的数据传输预设根据设备规格而确定的最长传输持续时间，所述最长传输持续时间形成数据传输过程的上限。根据本实用新型，仅根据在网络信息站处提供的网络接入信息启动连接切换实现以具有实时能力的方式执行切换或漫游过程，而不会引起严重的连接中断。 [0015] 相应于本实用新型的一个有利的设计方案，网络接入信息包括无线电基站与工业自动化系统的区域的空间关联性以及无线电基站的网络识别标识。附加地，网络接入信息能够包括有关工业自动化系统的区域的或有关无线电基站的定位信息。此外，网络接入信息有利地包括有关相应的网络信息站的定位信息。这实现无线实时在通信系统中特别快速和可靠地实施切换过程或漫游过程。 [0016] 根据本实用新型的一个特别优选的设计方案，移动通信设备与可编程逻辑控制器连接或者集成到所述可编程逻辑控制器中。在此，移动通信设备的读取单元设计为用于在经过网络信息站时记录网络接入信息。因此在无线工业通信系统中的切换过程或漫游过程期间也确保自动化进程的可靠的流程。 [0017] 无线电基站例如能够通过如为RCoax缆线的电的漏波导实现。在这种情况下，工业自动化系统的第一区域和第二区域是沿着分别构成网络接入点的两个电的漏波导的路段。在此，在彼此邻接的路段之间的角偏移也是可能的。以这种方式例如能够沿着生产线实现基于无线电的实时通信系统。附图说明 [0018] 借助于附图以实施例详细阐述本实用新型。附图示出： [0019] 图1示出具有移动通信设备和多个无线电基站的常规的通信系统的示意图； [0020] 图2示出具有移动通信设备和多个无线电基站的根据本实用新型的通信系统的示意图； [0021] 图3示出用于在图2中所示出的通信系统的无线电基站之间执行连接切换的流程图。具体实施方式 [0022] 在图1中所示出的常规的通信系统包括第一无线电基站102和第二无线电基站103，所述第一无线电基站和第二无线电基站与通信网络104连接。第一无线电基站102提供通信系统的第一区域105中的无线电覆盖，而通过第二无线电基站103能够使第二区域 106中的通信服务是可用的。此外，在图1中所示出的通信系统中包括移动通信设备101、 101’、101”，所述移动通信设备在第一区域105中建立与第一无线电基站102的通信连接并且在第二区域106中建立与第二无线电基站103的通信连接。如果通信设备101、101’、101”从第一区域105运动到第二区域106中，那么所述移动通信设备在第一区域105和第二区域106之间的过渡区域107中在到第一无线电基站102的通信连接的信号质量变差的情况下记录其它无线电基站的可用性。在此，还确定与其它无线电基站的通信连接的信号质量。根据所述信号质量，在过渡区域107中进行移动通信设备101’到第二无线电基站103的连接切换。在这种连接切换期间，在常规的通信系统中出现较长的连接中断，以至于在连接切换期间不确保实时通信。 [0023] 在图2中示出工业自动化系统的通信系统，所述通信系统包括用于实时数据传输的第一无线电基站202和第二无线电基站203。两个无线电基站202、203与工业实时通信网络204连接。第一无线电基站202与工业自动化系统的第一区域205在空间上相关联，而第二无线电基站203与工业自动化系统的第二区域206在空间上相关联。在本实施例中，无线电基站202、203通过例如为RCoax缆线的电的漏波导来实现。在此，工业自动化系统的第一区域202和第二区域203是沿着两个电的漏波导的路段，所述电的漏波导构成用于在图2中所示出的通信系统的移动通信设备201、201’、201”的网络接入点。 [0024] 移动通信设备201、201’、201”能够沿着第一区域202和第二区域203移动并且包括能够与无线电基站202、203连接的发送和接收单元211。此外，移动通信设备201集成到可编程逻辑控制器中，所述可编程逻辑控制器在本实施例中包括中央组件214、传感器连接单元215和执行器连接单元216。 [0025] 移动通信设备201设计为用于根据第一网络识别标识在第一区域205中建立到第一无线电基站202的无线电连接，所述第一网络识别标识与第一无线电基站202相关联。以相应的方式，移动通信设备201”设计为用于根据第二网络识别标识在第二区域206中建立到第二无线电基站203的无线电连接，所述第二网络识别标识与第二无线电基站203相关联。 [0026] 移动通信设备201、201’、201”的发送和接收单元211与连接控制单元212连接，所述连接控制单元构造用于在移动通信设备201、201’、201”从第一区域205过渡到第二区域206中并且相反的情况下启动到相应的无线电基站202、203的连接切换。连接控制单元212还与可编程逻辑控制器的中央组件214连接以及与用于记录例如条形码、二维码或无线电应答器的读取单元213连接。 [0027] 在第一区域205和第二区域206之间的过渡区域中的网络信息站207处提供有能够通过读取单元213记录的网络接入信息，所述网络接入信息包括第一和第二网络识别标识。在本实施例中，网络接入信息借助于二维QR码（Quick Response Code快速响应码）271提供。替代于此，网络接入信息能够借助于简单的条形码或借助于无线电应答器提供。在经过网络信息站207时通过移动通信设备201’的读取单元213来记录网络接入信息。 [0028] 在移动通信设备201’和网络信息站207之间的数据交换优选根据简单网络管理协议（SNMP）进行。在此，网络信息站207例如作为SNMP 管理站并且与和移动通信设备201’相关联的SNMP代理进行通信，以用于控制连接切换，所述SNMP代理通过连接控制单元212实施。 [0029] 除了第一和第二网络识别标识以外，网络接入信息优选包括无线电基站与工业自动化系统的区域的空间关联性，有关工业自动化系统的区域的或有关无线电基站的定位信息以及网络信息站207的定位信息。借助所述信息可以尤其快速地执行连接切换。 [0030] 移动通信设备201、201’、201”的连接控制单元212设计为用于仅根据网络接入信息启动连接切换。在此，网络接入信息的记录和处理与移动通信设备201、201’、201”的能够与无线电基站202、203连接的发送和接收单元211完全去耦。为在工业自动化系统的两个部件之间的数据传输预设根据设备规格确定的最长传输持续时间，所述最长传输持续时间构成数据传输过程的上限并且相应地被工业自动化系统的用于控制或监控任务的部件作为数据传输过程的上限处理。 [0031] 首先，在图3中所示出的、用于执行在图2中所示出的通信系统的无线电基站202、203之间的连接切换的流程图的起点是根据步骤301的、相应的移动通信设备201、201’、 201”的开始。随后，根据步骤302进行移动通信设备201、201’、201”的定位以及根据步骤 303请求存储在移动通信设备201、201’、201”中的网络接入信息。然后，根据所请求的网络接入信息，在步骤304中建立到对于工业自动化系统的相应的区域205、206中的移动通信设备201、201’、201”可用的无线电基站202、203的无线电连接。然后，根据步骤305，移动通信设备201、201’、201”连续地监控从工业自动化系统的一个区域到另一区域的过渡。根据上述实施方式，在经过网络信息站207时检测在两个区域之间的过渡。 [0032] 在经过网络信息站207时，根据步骤306，移动通信设备201、201’、201”记录在那里提供的网络接入信息并且存储所述网络接入信息。随后，再次执行引起移动通信设备 201、201’、201”到新的无线电基站的连接切换的步骤302-306。相应于上述实施方式，仅根据在网络信息站207处提供的网络接入信息来进行连接切换。 [0033] 前述实施例的特征既能够单独地也能够以所描述的相互组合的方式实现。

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