配置网络节点的方法和设备 |
|||||||
| 申请号 | CN201180050273.1 | 申请日 | 2011-10-12 | 公开(公告)号 | CN103168446B | 公开(公告)日 | 2016-09-21 |
| 申请人 | 菲尼克斯电气公司; | 发明人 | 贡纳尔·莱斯曼; 约尔格·耶施因; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及配置网络 节点 的方法和设备，该网络节点的配置作为网络节点之间的、特别是实时连接的并且等时的数据传输的规划和建立的一部分，其中节点通过网络与设备相连接，该设备这样编程，其响应至少一个由操作员给出的与配置相关的信息，生成大量对至少一个节点的配置所需的配置数据并且通过网络将该生成的大量配置数据的部分数据传输到节点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种通过额定状态下网络的数据交换用于配置网络的至少一个节点的方法，其中所述额定状态包括设计布局，所述至少一个节点通过网络与设备相连接，所述设备这样编程，即所述设备响应至少一个由操作员给出的与配置相关的信息时，生成大量对所述至少一个节点的配置所需的配置数据并且通过网络将该生成的大量配置数据的部分数据传输到所述至少一个节点，所述设备生成大量的、对于所述至少一个节点的鉴于物理方面的配置所需的配置数据，其包括网络的设计布局，并且所述设备针对当前的实际布局进行对于所生成的设计布局的验证。 |
||||||
| 说明书全文 | 配置网络节点的方法和设备技术领域[0001] 本发明特别能够应用于工业网络，例如Profinet RT（real time）和Profinet IRT（isochronous real time），然而原则上也可以用于任意其它（例如过程现场总线Profibus或者联络母线Interbus），优选基于以太网的通讯网络和数据传输网络，特别是（过程）自动化技术（工业以太网）的领域内，本发明涉及配置网络节点的方法和装置，该网络节点作为特别是基于实时的或者实时连接的、以及必要时同步的或者等时的（isochronen）并且优选循环的、在节点之间的通讯或者数据传输的规划设计和安装建立的一部分。 背景技术[0002] 首先，实时和实时连接以及特别是等时的（isochrone）的通讯网络和数据传输网络例如Profinet RT或者Profinet IRT（这种网络能够保证在其至少两个节点之间进行基于实时的或者实时连接的以及必要时同步的或者等时的并由此确定的以及必要时等距离的通讯和数据传输）需要在其安装建立的过程中预先进行规划或设计。这至少涉及逻辑配置（例如关于在Profinet RT和Profinet IRT下传输的数据的顺序）和必要时的物理配置（例如关于在Profinet IRT下的、根据网络布局优化数据传输的数据传输通道）。 [0004] 在本发明申请的范围内将通讯网络或者数据传输网络简单记为网络，该通讯网络或者数据传输网络实现了在经过网络或者通过网络连接的节点之间进行数据交换从而实现通讯。上面提到的节点例如是计算机、可编程存储控制器或者其它的机器或者仪器，特别是（过程）自动化技术领域内的例如传感器或者制动器，其通过网络彼此通讯和进行数据交换并且特别进行数据处理。 [0005] 逻辑配置特别包含所谓的IO映射、待发送或者待接收的IO数据的定义和IO配置。 [0006] IO映射或者映像在仪器的过程数据连接或者IO数据连接中指的是从控制程序的变量到各个过程数据对象和IO数据对象和仪器的网络接口（端口和必要时的下级端口）的映射。该仪器首先只以列表（所谓的仪器列表）中的数据块形式存在，或者在该列表中注册，其中注册的仪器是可能的网络节点，这些仪器优选能够由运行控制程序的控制设备，特别是可编程存储的控制器（SPS）（其同样是网络节点，特别用于驱动自动化过程）控制，或者被运行控制程序的控制设备，特别是可编程存储的控制器（SPS）（其同样是网络节点，特别用于驱动自动化过程）控制。 [0007] 此处仪器列表优选包括装置或者机器的不同的变体的所有可能的仪器的数据记录，该装置或者机器能够借助控制程序进行控制。仪器数据记录含有一些描述各个仪器部分的信息，例如仪器名称、产品标记、功能描述，可用接口的个数和每个唯一的标记以及标记和/或由仪器提供的和为仪器提供的过程数据对象或IO数据对象的定义。 [0008] 控制程序优选由模块组成并且以优选方式包含与每个可能的仪器或者每个仪器类型，和装置或仪器列表的每个仪器类型，其中各个程序区段可以包含一个或者若干个功能模块。在通过控制设备运行控制程序时，运行对在装置中确实存在的、并由此连接到网络的、并且与控制设备连接的仪器或者组成部分进行控制所必需的程序块。 [0009] IO配置表示在数据电报中的过程数据或者IO数据，特别是鉴于其结构、数量和顺序的组合的定义。 [0010] 物理配置包含网络的布局的定义，也就是说网络节点和节点之间的连接以及节点的接口。 [0011] 此外基于至少几个这类由逻辑或者物理配置得出的信息，对于一个Profinet IRT网络还可以通过IRT规划算法算出网络的IRT通讯参数，这些参数定义发送或者接收的时间点，即数据电报从一个节点传递到另一个节点的时间。 [0012] 为了规划和设计一个实时以及必要时等时的网络的逻辑和物理配置，该规划和设计作为为了在新建或改建（过程）自动化装置之后使该网络运行而进行的网络设计和建立的一部分，对于Profinet IRT网络已知，信赖该网络或者装置的设计的人使用所谓的设计系统，该系统通常通过由数据处理设备实施的设计装置形成，在该设备中还运行用于计算IRT网络的IRT通讯参数的IRT规划算法。在该规划步骤的最后，通过IRT规划算法计算出IRT通讯参数。紧接着从设计系统（该系统至少短暂为该目的与网络相连）将下列信息传递到控制设备：控制或者管理程序；仪器列表；IO映射；IO配置；作为网络和网络节点以及连接的建立的预先规定的设计布局还有其它IRT通讯参数。一般这类设计系统对于许多网络类型，除了Profinet、Profinet RT和Profinet IRT以外还有过程现场总线、联络母线或者其它的特别是基于以太网的总线是已知并且可得到的。 [0013] 从这些位于控制设备的信息，特别是从设计布局和IRT通讯参数中传递出各个相关的部分到网络的每个节点。然后网络节点自动验证，直接相邻的节点是否与设计布局的规划的节点和网络接口相符。一旦每个节点识别出对应相符，可以将设计布局作为实际布局激活并且开始运行含有节点的网络，或者含有仪器的装置。然而当节点在验证中识别到相邻节点的实际状态偏离设计布局时，该节点向控制设备发送诊断报告，该控制设备阻止网络的运行，直至故障排除。 [0014] 图1中以图表示出了该已知的实现方法，其中通过设计布局实现物理配置，而通过IO映射实现逻辑配置，其中IO映射通过仪器列表和控制程序之间的箭头示出。 [0015] 在图1中以图表示出的根据现有技术的方法的缺点是，虽然控制程序这样构成，通过相应的程序模块塑造各个仪器、装置的部分或者机器的部分和功能，由此可以通过控制程序控制一个装置或者机器的多个变体，但是在网络的实际布局或者说实际状态通过改变装置、减少和/或增加仪器而产生每一次改变时，实际布局必须借助设计系统进行相应的匹配并且与基于此而重新计算出的IRT通讯参数共同重新传递到控制设备，特别是涉及到改变的节点和相邻节点从控制设备获取新的信息，特别是设计布局和IRT参数，然后处于改变状态的网络或者装置可以重新开始运行。 [0016] 根据实时和必要时等时的网络的设计和规划的另一个已知方法设置，在控制装备上同时提供若干个替代性的配置，并且特别是各个设计布局和必要时的IRT参数对应于一个装置或者机器的所有可能的变体，这些变体不需要通常的设计系统，而对应于网络的每一个实际布局或者实际状态，需要通过从属于控制设备的人机界面，特别是直接与控制设备相连的显示和操作单元进行选择。 [0017] 该实现方法的问题是，对于变体较多的机器（例如模块化的机械制造，其中机器的变体种类接近无穷种）不可能实现，对于每一种可能的变体，在控制设备上已经存在所需要的配置包括设计布局和IRT通讯参数。 [0018] 根据德国专利申请DE 102006042949.4的另外一个已知的实现方法基于网络的实际布局并且在一定程度上放弃了设计布局。在通讯网络中的所谓的布局服务器与其它主节点这样编程，该服务器验证是否在网络内部有事件发生，如果在网络内部有事件发生，就自动判定当前实际布局，根据从主节点映射的通讯关系自动判定依赖于布局的通讯数据，并且自动将依赖于布局的通讯数据的与各个主节点相关的部分传输到各个主节点。 [0019] 该实现方法与前述方法相比提供了更高的灵活性。然而缺点是由于放弃了不依赖于实际布局或者说网络的实际状态的设计布局而存在安全风险。因为没有将设计和实际进行比较，所以不可能可靠地识别出错误，例如接线失败或者至少一个相应设置在机器或者装置的某个变体中的仪器出错。此外，虽然这个实现方法设置了，操作员可以从外面启动自动配置过程，但是没有设置影响配置的其它方法。 [0020] 另外一个问题是，由于虽然可以实现至少部分地将物理配置与变化的网络布局进行动态匹配的实现方法是已知的，但是原则上没有将逻辑配置与IO映射和/或IO配置的变化进行动态匹配。而已经通过设计系统定义了IO映射和/或IO配置始终不变，因此IO映射和/或IO配置需要再次借助设计系统来进行匹配。当装置或者机器的一个仪器由于故障需要更换并且新的仪器虽然具有与旧的机器同样的功能但是需要其它的过程数据连接或者IO数据连接和/或在数据电报中需要其它的过程数据或者IO数据时，该再次匹配是特别不可行的，因为新的仪器是另外一个类型和/或来自与旧的仪器不同的制造商。 [0021] 然而只有相应的专业人员能够掌握使用设计系统，因此对于普通的操作工程师和装置使用者来说要求就过高了。 发明内容[0022] 本发明的目的在于，提供一种替代性的、灵活的并且可靠的作为节点之间的数据传输的规划和建立的一部分的节点配置的方法，该方法至少使上述提到的现有技术的几个缺点的其中一点得到改善。 [0023] 该方法特别应该适用于具有节点之间的实时的和必要时同步的或者等时的数据传输的网络。 [0024] 特别应该使设计系统成为多余的。 [0025] 特别应该鉴于网络布局能够将设计和实际进行比较。 [0026] 特别应该避免提供和提前准备大量的设计布局。 [0027] 特别应该能够进行通讯和网络的逻辑配置和/或物理配置。 [0028] 特别应该适用于具有多种变体的装置和机器。 [0029] 本发明的目的的实现方法为根据独立权利要求的、通过额定状态下网络的数据交换对网络的至少一个节点进行配置的方法，至少一个节点通过网络与设备相连，该设备这样进行编程，响应至少一个由操作员给出的与配置相关的信息，生成大量的对于至少一个节点的配置所必需的配置数据，并且通过网络将该生成的大量的配置数据的至少部分数据传输到至少一个节点。 [0030] 本发明的目的的实现方法为根据另一个独立权利要求的、适用于实施前述方法的、具有进行数据处理和实施编码的装置和与至少一个其它节点进行数据交换的装置的设备，该设备（可以说其本身示出了第一节点）能够通过网络与至少一个其它节点连接，其中该设备编程为，对通过额定状态下网络进行数据交换的至少一个其它节点进行配置。该设备响应至少一个由操作员给出的与配置相关的信息，生成大量的对于至少一个其它节点的配置所必需的配置数据，并且通过网络将该生成的大量配置数据的至少部分数据传输到至少一个其它节点。 [0031] 为了对设备进行编程原则上只需要一次设计系统或者类似的系统。然后与网络相连并且通过网络与设备相连的节点无需再次借助设计系统就可以通过额定状态下网络的数据交换进行配置，其中操作员由于必须要给出至少一个与配置相关的信息，所以可以参与到配置过程中。由此一方面存在操作员对原本自动运行的配置过程产生影响的可能，另一方面得到比DE 102006042949.4中描述的实现方法更高的安全性能（稍后将结合附图更详细地阐明）。此外还有优点，操作员不用面对非常复杂的设计系统，就能鉴于通过网络的数据交换来配置节点。 [0032] 至少一个与配置相关的信息有利地借助从属于设备的人机界面，特别是借助于设备相连的具有输入和输出装置的操作单元由操作员给出。 [0033] 设备优选这样编程，通过网络配置至少一个其它节点的数据交换的逻辑和/或物理方面。 [0034] 逻辑方面例如，开头处已经提到的待发送和待接收的IO数据、IO映射和IO配置。物理方面特别是同样已经提到过的网络的布局。 [0035] 由此设备和方法以有利的方式一方面能够应用于例如Profinet RT网络（其只需要逻辑配置）中的节点的配置，也能应用于Profinet IRT网络（其还需要物理配置）中的节点的配置。 [0036] 接下来还将借助附图详细地阐明：当需要对装置或者机器的一个仪器进行更换并且新的仪器虽然与旧的仪器功能相同但是需要其它的过程数据连接或者IO数据连接和/或在数据电报中需要其它的过程数据或者IO数据时，通过本发明的不用借助设计系统就能实现的逻辑配置特别具有优势，因为新的仪器是另外一个类型和/或来自与旧的仪器不同的制造商。 [0037] 需要提示一点，如果当前网络需要，可以这样实施设备和方法，借助设备只实现逻辑配置或者只实现物理配置，而另一个配置继续借助设计系统实现。 [0038] 大量生成的并且对于至少一个其它节点的配置鉴于物理方面所必需的配置数据特别优选地包含网络的设计布局。 [0039] 由设备生成涉及由使用者给出的大量与模块化构造的装置或者机器的当前的变体与配置相关的信息的设计布局。由此一方面不再需要为多个可能的变体预先提供多个设计布局，然后再从中选择合适的。另一方面，给出实际的设计布局作为设计的预先规定，进行设计与实际的比较，并且识别出故障例如接线错误或者至少一个仪器的故障（该故障在机器或者装置的某个变体中），并由此保证可靠性。 [0040] 根据网络以及网络的其它节点的种类和规格，设备有利地包含用于数据交换的装置，该装置设计为用于通过网络进行循环的、实时连接的和/或等时的数据交换。其中该优选包含用于实时连接的数据交换的装置的设备特别优选地这样编程，通过网络对至少一个其它节点鉴于实时连接的数据交换进行配置。替代性地或者补充性地，该优选包含用于等时的数据交换的装置的设备特别优选地这样编程，通过网络对至少一个其它节点鉴于等时的数据交换进行配置。 [0041] 该设备为了通过网络进行数据交换而优选包含用于数据交换的装置，该网络根据Profinet规格、Profinet RT规格或者Profinet IRT规格设计。 [0042] 大量生成的并且对于至少一个其它节点的配置所必需的配置数据优选包含大量由设备计算出的IRT的特定参数。由此该设备优选设计为，计算对于Profinet IRT网络的配置所需要IRT通讯参数，由此既不需要为了模块化构成的装置或者机器的多个可能的变体预先提供多个IRT参数块，然后再从中挑选合适的；也不需要为了重新计算这些参数的设计系统。 [0043] 根据特别优选的实施变体，设备由网络和/或至少一个其它节点读取大量的与配置相关的信息，基于此信息生成大量的对于至少一个其它节点的配置所必需的配置数据并且响应至少一个由操作员给出的与配置相关的信息，特别是生成的大量的配置数据的解锁，通过网络将生成的大量配置数据的至少部分数据发送到至少一个其它节点。 [0044] 根据优选的实施变体，设备首先验证大量生成的并且对于至少一个其它节点的配置所必需的配置数据本身的真实性，然后通过网络将生成的大量配置数据的至少部分数据发送到至少一个其它节点。 [0045] 根据特别优选的实施变体，设备首先验证大量生成的并且对于至少一个其它节点的配置所必需的配置数据鉴于网络和至少一个其它节点的实际状态的真实性，然后通过网络将生成的大量配置数据的至少部分数据发送到至少一个其它节点。 [0046] 设备优选这样编程，其本身借助生成的大量配置数据的部分数据鉴于通过网络的数据交换进行配置。 [0047] 根据特别优选的实施变体，设备这样编程，在配置之后控制至少一个其它节点，其中设备特别是可编程存储的控制器。由此根据本发明优选设置，这样对可编程存储的控制器进行编程，该控制器不仅仅控制网络的节点（该节点特别是装置和机器的仪器），而是在运行阶段的准备阶段中鉴于通过网络的数据交换可以配置这些节点，为了实施控制程序的程序编码和配置程序的程序编码。 [0048] 此外本发明根据另一个独立权利要求设置有数据处理系统和数据传输系统，根据前述实施形式的设备包含至少一个其它节点，该节点通过网络彼此相连并且能够彼此交换数据。 [0049] 此外本发明根据另一个独立权利要求设置有具有存储程序编码的数据载体，其中程序编码这样设计，当该设备以这些程序编码进行编程时，将构成根据前述实施形式的设备。 附图说明[0050] 接下来根据附图阐明本发明的该实施变体和其它优选的实施变体以及优点。 [0051] 附图中示出： [0052] 图1：现有技术中已知的对网络节点进行配置的实现方法的图示； [0053] 图2a：根据本发明的对网络节点进行配置的实施变体的图示； [0055] 图3a：对网络节点进行配置的根据本发明的另一个实施变体的图示； [0056] 图3b和3c：应用了根据图3a中的本发明的实施变体的仪器的配置的示例性图示，之后用第二类型的仪器（图3c）替代第一类型的仪器（图3b）。 具体实施方式[0057] 图1示出了现有技术中已知的对网络节点进行配置的实现方法的图示，大体上已经在开头处进行了描述。 [0058] 为了对仪器A、B、C、D和E以及控制器S（这些仪器和控制器属于一个在图1中没有详细示出的工业装置的某个变体并同时是网络的节点，这些仪器和控制器按照实际布局300通过该网络相连并且能够传输和彼此交换数据）进行逻辑配置和物理配置，在图1中给出了，由现有技术已知的实现方法始终需要一个设计系统100，该系统通常设计为在数据处理设备上（通常为PC或者工作站）运行的设计装置。 [0059] 这样设计实际布局300，首先控制器S通过网络接口1与仪器A的网络接口1相连。仪器A除了网络接口1以外还有两个网络接口，稍后也记作端口，其中仪器A通过端口2与仪器B的端口1相连并且通过端口3与仪器C的端口1相连。仪器B通过其另外一个端口2与仪器D的端口1相连，并且仪器C通过其另一个端口3与仪器E的端口1相连。此外还有一个在仪器D的端口3和仪器E的端口4之间的连接。 [0060] 作为具有至少一个控制器S和多个仪器A至E（该控制器和多个仪器作为网络的节点，在通讯中交换数据）的装置的规划和建立的一部分，设计系统用于多个程序子基元。通常这类设计系统对于大量不同的网络类型都是已知的并且可获得的。 [0061] 一方面，设计系统用于设计控制程序或者控制器程序10，控制设备例如控制器S能够以该程序进行编程，在装置运行过程中控制仪器例如仪器A至E，仪器A至E特别为传感器或者制动器。控制程序10包括与至少每个仪器A至E的相应的程序编码。另一方面，借助设计系统100生成一个节点列表或者仪器列表20，该列表特别含有控制器S和仪器A至E的数据块，其中每个仪器数据块含有大量信息，这些信息详细描述了各个仪器。需要注意的是，虽然图1中的仪器列表显示为仪器A至E是控制器S的下属的分级，但是在布局中不是必须要这样设计。 [0062] 通过将仪器列表20和控制程序10结合，以设计系统100实现了鉴于通过网络进行的数据交换的网络节点S和A至E的逻辑配置和物理配置，在这里实施为Profinet IRT，因此网络节点之间的通讯是或者应该是循环的、实时连接的和等时的。 [0063] 逻辑配置包括例如IO映射30，该映射在图1中借助仪器列表20中的仪器数据块和控制程序10之间的箭头表示。在IO映射（也称映像）中，控制程序10的各个过程变量或者地址11映射到仪器A至E的在仪器列表20的各个仪器数据块中定义的过程对象或者IO数据对象上。在图1中没有示出的IO配置同样属于逻辑配置，IO配置涉及在数据电报中的各个节点的过程数据或者IO数据特别是鉴于其构成的组成的定义。 [0064] 物理配置在图1中通过设计布局40表现，借助该设计布局计划出节点之间的通讯连接，即仪器A至E和控制器S之间的通讯连接。在此与在仪器列表20的仪器数据块中含有的信息和鉴于各个仪器A至E和控制器S和它们的网络接口的标记有关。 [0065] 需要再次提醒，逻辑配置的规划原则上可以不依赖于物理配置，特别是不依赖于布局。此外只要存在至少一个仪器列表（其至少包含各个节点和节点的各个端口的标记），物理配置的规划特别是设计布局的规划原则上不依赖于逻辑配置。 [0066] 此外根据图1，设计系统100还包含IRT规划算法170用于为基于Profinet IRT的网络计算IRT通讯参数，这些参数定义了例如发送时间点和接收时间点，即数据电报从一个节点传输到另一个节点的时间，特别是基于设计布局40和节点列表或者仪器列表20以及IO配置的信息。 [0067] 在逻辑配置和物理配置的最后，借助设计系统100将整个配置信息包括仪器列表20和控制程序10仪器传输到控制器S（图中表示为下载），设计系统100至少短暂与控制器S相连。 [0068] 由这个当前位于控制器S的配置数据可以接着向网络的其它节点，即仪器A至E传输与各个节点相关的信息部分（图中表示为下载）。网络的节点自动验证，其直接相邻的节点是否与设计布局中规划的节点和网络接口相符。 [0069] 一旦各个节点都识别出彼此相符，可以激活含有仪器的装置并且激活含有节点的网络并且开始运行。然而如果当一个节点在验证过程中识别出实际状态偏离额定状态，该节点发送一个诊断报告给控制器S，控制器S阻止装置和网络的运行，直至故障被排除。 [0070] 以这种方式和方法，一旦有鉴于实际布局的节点的改变时（可能由于按照另一个变体进行的装置的设计的改变），该改变表现为添加或者减少至少一个节点或者节点之间的连接改变，根据图1所示的由现有技术已知的实现方法必须采取措施。 [0071] 该已知实现方法的缺点是明显的并且在开头处已经阐述。 [0072] 为了保证可追溯性，在下述鉴于图2a、2b和2c以及3a、3b和3c的根据本发明的实施变体中，对于能够对比的特征使用在图1的已知实现方法中使用的附图标记。 [0073] 图2a示出了用于网络节点配置的、根据本发明的实施变体的示图。 [0074] 待配置的节点是仪器A、B、C、D和E以及控制器S，这些仪器和控制器属于一个在图2a中没有详细示出的工业装置的某个变体并通过网络根据实际布局300相连接，且能够通过网络传输和彼此交换数据。实际布局300这样设计，首先控制器S通过网络接口1与仪器A的网络接口1相连。仪器A除了网络接口1以外还有两个网络接口，稍后也记作端口，其中仪器A通过端口2与仪器B的端口1相连并且通过端口3与仪器C的端口1相连。仪器B通过其另外一个端口2与仪器D的端口1相连，并且仪器C通过其另一个端口3与仪器E的端口1相连。此外还有一个在仪器D的端口3和仪器E的端口4之间的连接。控制器S和仪器A至E除了图2a中示出的网络接口或者端口以外还可以具有其它网络接口或者端口，然而在图中没有示出，因为未示出的网络接口或者端口在实际布局300中没有网络连接。 [0075] 作为具有至少一个控制器和一定量的仪器（该控制器和仪器作为网络的节点，在通讯中交换数据）的装置的规划和建立的一部分，根据本发明的设计系统100用于多个程序子基元。下面详细阐述根据本发明的实施变体与现有技术的区别，特别是根据图1的现有技术，并且唯一由此导致的优点。 [0076] 一方面，设计系统100用于设计控制程序或者控制器程序10，控制设备例如控制器S能够以该程序进行编程，在装置运行过程中控制仪器例如仪器A至E，仪器A至E特别为传感器或者制动器。控制程序10包含与至少每个仪器A至E的相应的程序编码，特别是与在根据图2a中的装置不同的变体中使用的其它仪器的程序编码。另一方面，借助设计系统100生成一个节点列表或者仪器列表20，该列表特别含有控制器S和仪器A至E的数据块，优选还含有装置的其它变体中使用的其它仪器的数据块，其中每个仪器数据块含有大量信息，这些信息详细描述了各个仪器，特别是唯一的仪器名称或者其它标记（这些信息能够唯一地对各个仪器进行识别）、仪器种类的信息、仪器类型的信息、仪器制造商的信息、功能描述、仪器的过程数据的定义、仪器的各个网络接口的唯一标记和各个网络接口的类型（例如鉴于所需的传输媒介，如铜或者玻璃纤维）。然而在该例中的仪器列表没有描述出布局。 [0077] 通过将仪器列表20和控制程序10结合，以设计系统100实现了鉴于通过网络进行的数据交换的网络节点S和A至E的逻辑配置，在这里实施为Profinet IRT，因此网络节点之间的通讯是或者应该是循环的、实时连接的和等时的。逻辑配置包含例如IO映射30，该映射在图2a中借助仪器列表20中的仪器数据块和控制程序10之间的箭头表示；以及在图2a中没有示出的IO配置。 [0078] 在图2a中示出的根据本发明的实施变体中的物理配置不再借助设计系统100。而是设置成，设计并生成配置程序，该配置程序优选借助设计系统100，该配置程序包含程序编码，设备200能够以该编码进行编程，从而对网络节点例如仪器A至E鉴于通过网络的数据交换进行配置，并且响应至少一个由操作员给出的与配置相关的信息，生成大量的需要的配置数据并且将生成的配置数据的至少一部分数据通过网络传输到待配置的节点，其中为了鉴于物理方面的配置，由设备200生成的大量配置数据优选包含设计布局。 [0079] 由图2a可以看出，在该例中的设备200是控制器，因此此处的设备200同时也是控制器S。因此借助设计系统100生成的控制程序10除了大量用于仪器控制的含有相应的过程变量和/或地址11的程序编码以外，还具有额外的程序段13，该程序段包含程序编码，优选集成了至少一个功能模块，用来对仪器或者网络节点进行物理配置。设备200设计为与控制器S分离时（根据本发明对特定的应用同样可能这样设置），这种功能模块或者相似的其它结构可以合并到独立存在的配置程序中。 [0080] 用来补充和合并节点的功能模块鉴于用来生成设计布局的各个确定的仪器标记和端口标记如下： [0081] [0082] 根据本发明，在该实施变体中的配置数据包括仪器列表20和控制程序10连同程序段13传输到设备200的传输已经完成（图中表示为下载），该设备200在这里同时是控制器S，其中设计系统100至少短暂地与设备200相连接。 [0083] 由此根据本发明优选设置，对可编程存储的控制器这样编程，该控制器不仅仅控制网络的节点（该节点特别是装置和机器的仪器），而是在运行阶段的准备阶段中鉴于通过网络的数据交换可以配置这些节点，为了运行控制程序的程序编码和配置程序的程序编码。 [0084] 在运行控制程序时，优选首先运行程序段13并由此运行用于配置网络节点的程序编码。通过在图中没有示出的操作单元，操作员可以以简单的方式给出与配置相关的信息，以及特别是对于所希望的网络布局，哪个仪器通过哪个端口与其它仪器相连接。由此操作员可以查看仪器列表20的数据块的信息，因此优选只需要选择相应的仪器和网络接口。 [0085] 作为对这些信息的响应，设备200或者控制器S生成补充配置数据（鉴于网络节点之间的数据交换的逻辑方面，已经由设计系统100传输的配置数据）的其它的配置信息（鉴于网络节点之间的数据交换的物理方面）特别是设计布局40。为此以有利的方式应用仪器列表20的数据块的信息鉴于各个仪器A至E和控制器S以及其网络接口。 [0086] 在运行阶段，用于连接节点S和A至E并生成设计布局40的程序段如下，其中多次使用上述功能模块： [0087] [0088] [0089] 在故障状态下，产生相应的诊断报告，该信息可以通过人机界面，例如与设备200相连的操作单元（未示出）显示出。以有利的方式，设备200以额外的程序编码这样编程，该编码验证设计布局40本身的真实性。其中特别要验证，至少由仪器列表得出的仪器描述的仪器的待连接的端口是否存在并且是否是同样的接口类型，以及布局是否没有冲突。在故障状态下，产生相应的诊断报告，例如可以通过人机界面显示出该信息。这类程序编码14可以如下： [0090] [0091] 优选以额外的程序编码15将设备200这样编程，验证与当前的实际布局300相关的设计布局，特别是，根据设计布局40的待连接的仪器是否在实际布局300中完全存在，以及设计布局和实际布局的仪器种类和仪器类型是否一致。优选还验证，各个唯一的仪器标记（根据仪器列表20和设计布局40设置的）是否和实际布局300中的仪器A至E一致。在故障情况下生成诊断报告，该信息例如可以通过人机界面显示出。 [0092] 因为按照实际布局300的网络实施为Profinet IRT，所以以有利的方式用额外的程序编码17这样对设备200进行编程，该设备提供用于计算IRT通讯参数的IRT规划算法的功能，特别是关于相应的预留的用于数据传输的时隙的大小、基于仪器列表20的在图2a中没有示出的IO配置和生成的设计布局40。 [0093] 这类程序编码17例如如下： [0094] [0095] 在图2a中示出作为独立的配置程序的程序编码14、15和17，或者程序编码14、15和17也可以是同一个配置程序或者控制程序10的三个程序段，这特别取决于，设备200是控制器还是与控制器分离的设备。 [0096] 最后将规划好的并且生成或者计算出的配置数据根据实际布局300从设备200或者控制器S传输到网络的其它节点，即传输到仪器A至E（图中示为下载），其中各个节点接收到与其相关的配置数据的部分。例如通过如下程序编码实现： [0097] [0098] 节点在接收到配置数据后自动检验，其根据实际布局300的直接相邻的节点是否符合根据设计布局规划的节点和网络接口。 [0099] 替代性地或者补充性地，操作员在给出至少一个与配置相关的信息时，根据本发明操作员能够实现作为设计布局的网络布局，该网络布局至少部分自动由设备200计算出、优选在操作单元上示出、作为装置的所谓的在线可视管理。在该情况下，设备200编程为用于生成基于连接信息的设计布局，该连接信息由网络和按照实际布局连接的节点读出，其中读出的连接信息优选包含仪器和仪器的接口的唯一的标记。 [0100] 因为根据本发明的操作员这样介入到配置过程中，操作员给出至少一个与配置相关的信息，而操作员根据所需的网络布局直接通过操作单元给出，哪个仪器通过哪个端口与其它仪器相连；或者操作员给出一个由设备200自动计算出的网络布局作为设计布局，之后由设备200生成的大量配置数据传输到网络节点并且激活，保证了设计布局和实际布局的比较的可靠性，而不需要在装置每次发生变化时就重新施用设计系统，其中原则上设备200能够生成任意的设计布局。 [0101] 图2b和2c示出了应用了根据图2a中的本发明实施变体的、由装置的第一基础变体（图2b）变形得到的第二扩展装置变体（图2c）的仪器的配置的示例性图示。 [0102] 根据基础变体（如图2b所示），该装置包含控制器200和仪器A、B和C，这些仪器彼此相连并且形成整个通讯网络的节点。在节点旁的小数字表示各个网络接口的唯一的标记。 [0103] 除了该基础变体，还有另一个变体，根据该变体该装置包含作为可选的补充元件的其它仪器，这些仪器同样作为节点连接在网络中，由此这些仪器至少可以与控制器200进行数据交换，控制器200从而可以控制这些仪器。例如有一个变体，其中该装置还包含一个用于供料的仪器，该仪器可能连接到网络中的不同的点。 [0104] 在该装置的构造中，根据客户的指示和现场的环境装配各个仪器。为此在图2c的例子中，添加了用于供料的仪器（仪器X）并且仪器X的端口1和仪器B的端口3相连。通过仪器X和仪器B之间的直线表示该连接，和在仪器X和仪器A或者C之间的虚线表示出其它的连接可能。 [0105] 根据上述描述和在图2a中示出的实施变体，图2b和图2c中的控制器（SPS）200编程为，一方面该控制器可以对装置的所有可能的变体的仪器进行控制，另一方面该控制器还可以生成配置数据，鉴于各个仪器和控制器之间的数据交换的物理方面，各个仪器的配置需要该配置信息。 [0106] 所以在控制器200上除了程序代码还有（在图2b和2c中没有详细示出）仪器列表和鉴于数据交换的逻辑方面对于仪器的配置必需的配置数据和特别是IO映射以及IO配置，如在关于图2a的描述中所述。 [0107] 为了能够对在图2c中所示的装置变体中的仪器鉴于数据交换的物理方面进行配置，控制器200还需要由操作员给出的至少一个与配置相关的信息。操作员可以使用与仪器200相连接的可视管理终端作为操作单元，用来指示，作为基础变体的补充，将仪器X通过其端口1与仪器B的端口3相连。其中操作员可以查看到仪器列表的数据块中的信息并且需要以优选的方式选择相应的仪器和网络接口。 [0108] 在运行过程中的由操作员给出的与配置相关的信息的接下来的处理和相应的设计布局的生成的相应程序代码可以如下： [0109] [0110] 此外，在控制器200上进行生成的设计布局的真实性验证。然后针对当前的实际布局进行对于设计布局的验证。在故障情况下生成诊断报告，该信息例如可以通过与控制器200相连的可视管理终端400显示出。 [0111] 此外还要计算出必不可少的IRT通讯参数，例如数据电报的发送时间点和接收时间点。 [0112] 最后控制器200将规划好的和生成或者计算出的配置数据传输到网络的其它节点，即传输到仪器A、B、C和X，其中各个节点接收到与其相关的配置数据的部分。 [0113] 然后根据图2c的另一个变体的装置可以开始运行。 [0114] 图3a是用于网络的节点配置的另一个根据本发明的实施变体的图示，这些节点特别是工业自动化装置的仪器。 [0115] 待配置的网络节点是仪器A、B、C、D和E以及控制器S，这些仪器和控制器属于在图3a中没有详细示出的工业装置的某个变体并且根据实际布局300通过网络连接，在该例中的网络再次实施为Profinet IRT，因此在网络节点之间的通讯是或者应该是循环的、实时连接的和等时的。在节点旁边的小数字表示各个节点的接口的唯一的标记。 [0116] 作为具有至少一个控制器和一定量的仪器（该控制器和仪器作为网络的节点在通讯中进行数据交换）的装置的规划或者建立的一部分，根据本实施变体使用设计系统100基本上只用于设计和生成控制程序或者控制器程序10，控制设备例如控制器S能够以该程序编程，从而在装置的运行过程中控制仪器A至E。控制程序10包含用于各个仪器A至E的相应的程序编码，特别是对于与图3a不同的装置的变体使用的其它仪器或者其它仪器种类或者仪器类型。 [0117] 由接下来对于根据本发明的该实施变体的详细阐述可以明确相对于之前根据图2a至2c描述的实施变体的区别以及由此产生的额外的优点。 [0118] 根据该另一个根据本发明的实施变体，除了物理配置，逻辑配置也不再借助设计系统100进行。而是设置一个配置程序，该配置程序优选借助设计系统100设计或者建立，该程序包含程序代码，设备200能够以该代码进行编程，从而对节点例如仪器A至E鉴于通过网络的数据交换的逻辑方面和物理方面进行配置并且响应至少一个由操作员给出的与配置相关的信息，生成大量的配置数据，并且将该生成的配置数据的至少部分数据通过网络传输到待配置的节点。其中设备200既能生成仪器列表20，也能生成与鉴于逻辑方面的配置相应的配置数据，该配置数据特别定义了IO映射和IO配置。 [0119] 如在图3a中可以看出，在该例中的设备200也是控制器，因此此处的控制器200同时也是控制器S。因此借助设计系统100生成的控制程序10除了大量用于仪器控制的、具有相应的过程变量和/或地址11的程序编码以外还包含额外的程序段13，该程序段包含程序编码，优选集成了至少一个用于仪器和网络节点的物理配置的功能模块；还有另外一个额外的程序段12，该程序段包含程序编码，优选集成了至少一个用于仪器和网络节点的逻辑配置的功能模块。当与控制器S分离地实施设备200，这类功能模块或者相似的其它结构可以合并到一个独立的配置程序中，然而也可以根据本发明的特定应用设置。 [0120] 根据本发明，在该实施变体中控制程序10连同程序段12和13传输到设备200（图中示为下载），设备200在该例中同时也是控制器S，其中设计系统100至少短暂与设备200相连。 [0121] 如在图3a中可以看出，在设备200上有登记了仪器类型的仪器目录50（存储库），该目录根据仪器种类（例如Switch、IO或者Drive）划分，其中对于每一种仪器类型已经存在大量描述数据例如制造商名称。这类仪器目录50同样可以优选借助设计系统100生成并传输到设备200。 [0122] 使用描述数据（该数据存储在仪器目录中用于该仪器的仪器类型）将某个仪器的数据块添加到仪器列表的功能模块可以如下： [0123] [0124] 用于生成控制程序10的变量11和在仪器列表20中的仪器的过程数据地址之间的IO映射的功能模块可以如下： [0125] [0126] 在运行控制程序时，优选首先运行程序段12，从而运行网络节点的逻辑配置的程序编码。 [0127] 操作员可以通过在图中没有示出的操作单元以简单的方式给出与配置相关的信息，以及所需的网络布局，特别是出现了哪些仪器，由此能够以相应的仪器数据块生成仪器列表20。其中操作员可以查看在仪器目录50的记录中的信息并且需要以优选的方式选择相应的仪器类型并且给出唯一的仪器名称。 [0128] 响应该信息，设备200或者控制器S生成相应的仪器列表20。可以以有利的方式使用在仪器目录50中含有的信息，这些信息关于各个仪器A至E以及控制器S的仪器类型和其它数据，还有仪器和控制器的网络接口。 [0129] 使用仪器目录50的、用于生成仪器列表20的程序段用于为仪器类型“Typs 1”和制造商“H1”的仪器种类“Switch”的仪器“A”添加数据块，并且为仪器类型“Typs 11”和制造商“H2”的仪器种类“IO”的仪器“B”添加数据块的程序段如下，其中多次使用上述功能模块： [0130] [0131] 相应地对于实际布局300的其他仪器C至E的程序编码类似。 [0132] 操作员可以通过在图中没有示出的操作单元，鉴于IO映射给出跟与配置相关的信息。 [0133] 用于生成控制程序10的变量11和仪器（在仪器列表20中含有该仪器）的过程数据地址之间的连接的程序段如下，其中多次使用上述功能模块： [0134] [0135] 相应地对于实际布局300的其他仪器C至E的程序编码类似。 [0136] 同样可以设置用于生成其它配置数据，特别是鉴于IO配置的、响应操作员关于参数（例如更新时间或者各个仪器的超时设定）的相应的指令的程序段。 [0137] 当一个仪器在仪器目录中没有适当的记录，操作员还可能借助操作单元给出所有需要的数据和参数，其中对于分离的应用，这些信息也能够存储在仪器目录50中，或者可以下载扩展的仪器目录50到设备200中。 [0138] 此外，一旦仪器列表50中找不到某个仪器的说明，可以考虑由设备200从各个仪器读出该仪器的说明（只要仪器与设备200相连）。 [0139] 以优选的方式，在逻辑部分或者方面的配置之后进行鉴于物理方面的配置，其中运行程序段13和用于对各个网络节点进行物理配置的程序编码。 [0140] 在生成物理配置数据（该生成方式大体上已经在前文对于第一个实施变体的描述中阐述过了）时可以查看当前的仪器列表20。 [0141] 如由图3a还可以看出的，设备200可以以有利的方式用程序编码14编程以验证生成的设计布局40的真实性；可以用程序编码15编程以针对当前的实际布局300验证设计布局40；还可以用程序编码17编程以计算IRT通讯参数，此处同样可以参考关于第一个实施变体的阐述。 [0142] 根据该实施变体如图3a所示，最后将规划好的并且生成或者计算出的配置数据根据实际布局300从设备200或者控制器S传输到网络的其它节点，即传输到仪器A至E（图中示为下载），其中各个节点接收到与其相关的配置数据的部分。 [0143] 设备200优选以其它额外的程序编码（图中没有示出）这样编程，该设备提供功能性，将仪器名称和/或其它仪器验证信息（该信息根据设计布局40和仪器列表20设置）分配到实际布局300的仪器A至E（所谓的仪器命名），由此在稍后的装置和网络的运行中保证了仪器的唯一的识别验证，其中设备200或者控制器S首先根据与仪器相连接的相邻仪器和必要时根据各个仪器种类和/或仪器类型对实际布局中的“待命名”的仪器进行确定。对于故障状态，例如在实际布局中的一个仪器不能确定，生成相应的诊断报告，稍后会响应该信息。 [0144] 图3b和3c示出了应用了根据图3a中的本发明的实施变体的仪器的配置的示例性图示，之后用第二类型的仪器（图3c）替代第一类型的仪器（图3b）。 [0145] 一个机器或者装置可以包含多个彼此连接的仪器。该例基于风力发电机组，其中除了控制器200（SPS）和仪器A和B还使用了类型1的变频器，该变频器在图3b中示为仪器X1，其中仪器A、B、X1和控制器200彼此相连并且是一个共同的通讯网络的节点。在节点旁的小数字表示各个节点的网络接口的唯一的标记。 [0146] 如果一个组件出了故障，不可能始终以相同的组件进行替换。因为机器和装置通常都能使用几十年，而在生产装置的时候人们并不知道，将来可能需要使用到哪个替换组件。所以在类型1的变频器出了故障之后应该以类型2的变频器进行替换，如图3c所示，类型2的变频器基本上具有同样的功能，但是具有不同的验证信息，特别是不同的仪器名称、仪器类型和仪器制造商，并且具有不同的过程数据的顺序。该其它类型的替换组件的配置和集成可以根据本发明非常简单并且可靠地进行。 [0147] 按照图3b和3c的控制器（SPS）200根据上述在图3a中示出的实施变体编程，一方面可以控制装置的所有可能的变体的仪器，另一方面可以生成配置数据，该配置数据鉴于仪器和控制器之间的数据交换的逻辑方面和物理方面用于各个仪器的配置。 [0148] 因此在控制器200上除了相应的程序编码还有仪器目录，如上述根据图3a的描述所述，在图3b和3c中没有详细示出。 [0149] 为了能够对在图3c中示出的装置的仪器特别是仪器X2鉴于数据交换的逻辑方面进行配置，控制器200需要由操作员给出的与配置相关的信息。操作员可以使用与控制器200相连的可视管理终端400作为操作单元，用来指示，从现在开始仪器X2存在于装置中，其中可以查看在仪器目录中的、关于仪器X2的仪器类型的描述数据，并且优选只需要给出仪器名称，由此可以将响应该信息的、由控制器200生成的仪器X2的仪器数据块嵌入到仪器列表中。 [0150] 在运行过程中，用于生成和嵌入仪器种类“Frequenzumrichter（变频器）”、仪器类型“Typ 2”和制造商“HS 23”的、具有更新时间为“1ms”的仪器“X2”的仪器数据块的相应程序段例如如下： [0151] [0152] 操作员还可以使用与控制器200相连接的可视管理终端400，用来给出鉴于IO映射的信息，因为仪器X2具有另外的过程数据或者IO数据的布线。 [0153] 在运行过程中，生成控制程序10的变量“SollDrehzahl（设计转数）”和仪器X2（该仪器现在含有在仪器列表中）的过程数据地址之间相应的连接的程序段可以如下： [0154] [0155] 为了能够对在图3c中示出的装置的仪器鉴于数据交换的物理方面进行配置，还应该指示控制器200，从现在开始用仪器X2替代仪器X1通过端口2与仪器B的端口1相连接。为此可以使用可视管理终端400和仪器列表的数据块的信息，从而操作员以优选的方式只需要选择相应的仪器和网络接口。 [0156] 在运行过程中，接下来对于操作员给出的与配置相关的细的处理和声场相应的设计布局的相应的程序段可以服下： [0157] [0158] 此外在控制器200上进行生成的设计布局的真实性验证。然后进行针对当前的实际布局的对设计布局的验证。在故障情况下生成诊断报告，该信息例如可以通过与控制器200相连接的可视管理终端400显示。 [0159] 此外，通过控制器200计算出必需的IRT通讯参数，例如数据电报的发送时间点和接收时间点。 [0160] 最后将规划好的并且生成或者计算出的配置数据从设备200传输到网络的其它节点，即传输到仪器A、B和X2，其中各个节点接收到与其相关的配置数据的部分。 [0161] 然后开始运行根据图3c的具有多个仪器的装置。 [0162] 最后需要再次指出，根据所述实施变体的方法和设备200以及所述的例子不局限于Prfinet IRT网络。例如对于Profinet RT网络有时候也有必要在控制器上通过控制程序生成逻辑配置。对于Profinet RT网络，通过控制器和对设计布局的验证对设计布局进行预先规定也是有意义的，即使接下来需要计算IRT通讯参数。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈