用于自动化技术的命令和通知系统的制作方法

本发明涉及一种用于自动化技术的命令和通知系统。本发明同样涉及一种用于这样的命令和通知系统的主模块。本发明还涉及一种用于在相应的命令和通知系统中将数据从主模块发送给命令和通知系统的方法。同样地，本发明还涉及一种自动化系统，其具有相应的命令和通知系统。

背景技术：

如今，自动化系统的功能范围以及复杂性不断增加。相应地，为使用者显示的参量和状态的数量也在增长。为了手动运行或设置自动化系统，向使用者提供多个参量，为这些参量设置有合适的输入装置。随着自动化系统的功能范围增长，无错误地配置这样的自动化系统的难度同样也在增加。对用于命令和通知装置的系统的要求在于，其能够简单、快速并且故障安全地建立并且配置，其中，该命令和通知装置为使用者显示信息并且接受使用者命令。

文献wo2009/006916a1中披露了一种用于控制经由开放的现场总线进行总线组网的装置的系统，其具有网关，该网关与多个总线参与者连接。在此，该连接经由lin总线实现，在其中每个总线参与者对应于一个识别号。

此外现有技术的解决方案的缺点在于，对识别号的管理需要一定计算能力。此外，已知的系统仅具有相对较窄的使用范围。需要一种简单的、故障安全的、成本低的命令和通知装置系统，其提供了高程度的适用性。

技术实现要素：

所述的目的通过根据本发明的主模块实现，其形成用于自动化技术的相应的命令和通知系统的技术基础。主模块具有控制单元，其设计用于，经由所连接的输入端来接收数据和命令，并且对其进行评估和处理。控制单元也设计用于，在这样处理之后经由所连接的输出端输出数据和命令。与控制单元连接的输入端还具有装置接口，其设计为，将主模块与多个命令和通知装置连接。对此，第一命令和通知装置直接连接在装置接口上。第二命令和通知装置与第一命令和通知装置连接，从而存在与主模块的控制单元的间接连接。第二命令和通知装置同样也能够与另外的命令和通知装置连接。由此实现了线性拓扑结构。控制单元也与总线接口连接，通过其能够建立与上级控制单元、例如可编程逻辑控制器(简写为sps)的连接。主模块也能够设计用于，满足命令和通知装置的功能。

控制单元用于，经由装置接口单独地、即分别地驱控至少两个命令和通知装置。在此，该驱控经由命令信号实现，其经由装置接口从控制单元发送给至少两个命令和通知装置中的至少一个。根据本发明，命令信号具有多个信元，其设计用于，单独地或结合相邻的信元来传送信息。命令信号之中的信元的功能由命令信号的格式限定。根据本发明，命令信号具有目标信元，其能由控制单元利用一个值来描述，该值用作为命令信号的目标说明。目标信元中的值限定了命令和通知装置，在此经由该命令和通知装置在线性拓扑结构中的链位置来为其确定命令信号。这基本上对应从主模块起命令和通知装置的个数。命令信号也包括计数信元，在从装置接口发送命令信号时以初始值填充该计数信元。计数信元设计为，能由命令和通知装置重写其中存储的值。命令和通知装置设计为，在接收命令信号时读取并且比较目标信元和计数信元的值。如果目标信元和计数信元中的值相互不同，命令和通知装置设计用于对目标信元的值进行增量，即提高一个增量。由此，命令信号从主模块出发从一个命令和通知装置传递到下一个直到由规定的接收者识别并接收。这样的目标信元由主模块中的控制单元通过为命令信号设置合适的格式来提供。因此，命令和通知装置不必独立地寻址，从而实现了无装置地址的送达。

因此，根据本发明的主模块使得命令和通知系统的结构简单，在其中取消了命令和通知装置的高耗费的地址空间管理。线性拓扑结构也能在之后以简单的方式以附加的命令和通知装置进行扩充。这不仅降低了配置自动化系统时的工作耗费、还降低了配置自动化系统时的错误概率。对运行命令和通知装置的计算能力的需求也降低了。相应地，根据本发明的主模块能以成本高效的硬件制造。可替换地或补充地，能够利用在计算能力方面减少的要求，从而将由此变为空闲的计算能力用于运行大部分端口。由于命令和通知装置能够通过根据本发明的主模块而设计为无装置地址的，那么就不存在对装置地址的故障安全的存储要求。同样地，高耗费的重新配置方法也是不必要的，而这种重新配置方法例如在重启或更换已知的命令和通知装置之后是必须的。同样地，所属的命令和通知系统的拆卸或扩展不需要高耗费的更换命令和通知装置或主模块的地址。此外，能够由根据本发明的主模块以更简单的方式来设计命令和通知装置并且成本高效地制造。

在本发明的一个优选的实施方式中，装置接口设计为串行接口。串行接口具有高鲁棒性并且使得命令和通知装置和主模块之间的通信简单。可替换地或补充地，装置接口也设计用于，将数据从至少一个命令和通知装置传输给主模块。

另外，根据本发明的主模块优选地具有至少一个数字输入端。附加地或可替换地，根据本发明的主模块具有至少一个模拟输入端。附加的模拟或数字输入端使得附加的输入装置能够与主模块连接，其具有更高的复杂度。例如，通过四个数字输入端的连接能够将四路开关或操纵杆作为输入装置与主模块耦联，或者在模拟输入端上能够连接模拟输入装置、例如电位计。根据本发明的主模块由于驱控命令和通知装置的简单性而具有空闲的计算能力，其能够用于运行附加的复杂输入装置。因此，能够将这样的输入装置在较低的层级上接入到现有的自动化系统中。因此，不必将配置繁复地匹配于自动化系统的更高层级上，例如匹配于sps的层级。因此，在总体上进一步地提高了根据本发明的主模块的适用范围。

此外，根据本发明的主模块能够具有至少一个数字输出端。可替换或补充地，主模块也能够装配有至少一个模拟输出端。因此，附加的输出装置、例如多级的信号柱能够与相应的主模块连接。由此也进一步提高主模块以及命令和通知系统的适用范围。

此外，根据本发明的主模块能够具有安全信号输入端，经由其能连接安全导向的装置。安全信号输入端理解为一种输入端，其适合并且有能力被用于安全导向的应用、例如紧急停止。根据本发明的主模块中的控制单元适用于，接收并且评估来自安全信号输入端的信号。控制单元设计用于，与其他信号(例如经由装置接口、数字或模拟输出端的通信的信号)分开地处理来自安全信号输入端的信号并且因此在很大程度上保障了安全性。这通过控制单元的模块化结构来实现。

在本发明的另一个优选实施方式中，命令信号设计用于，将至少一个参数单独地传输给命令和通知装置中的至少一个。对此，命令信号具有至少一个参数信元，在该参数信元中能够存储有确定命令和通知装置的行为的参数。当命令和通知装置例如设计为发光元件或发光按钮的时候，参数例如能够是发光强度或闪烁频率，参数经由命令信号传输。当命令和通知装置例如包括led的时候，也能够设置命令和通知装置的发光信号的颜色。能够选择全体的参量作为参数，这些参量适用于命令和通知装置的装置特定的设置。这样的参数化由根据本发明的主模块传输到要配置的自动化系统的相对较低的层级上。因此，这些任务不再占用上级的层级、例如上级的控制单元如sps，这减少了在配置上级的控制单元时的复杂度并且因此阻止了故障出现。同时，在配置具有根据本发明的主模块的自动化系统时提供了很大程度的个性化。

此外，根据本发明的主模块中的控制单元能够与存储器模块的端口连接，该存储器模块是能替换的。存储器模块例如能够设计为usb存储器或eeprom存储器。在此，能替换的存储器模块的端口与控制单元之间的连接设计为，允许将参数从存储器模块传输到故障安全的控制单元。在此，故障能够是传输的参数中的位元的改变。由此进一步简化了装配有根据本发明的主模块的自动化系统的配置。此外，在更换安全导向的装置时能够立刻再次从能替换的存储器模块中读取配置和/或参数表示。由此避免了高耗费的重新配置或重新参数化，并且减小自动化系统的停机时间。这提高了自动化系统的经济性。

所述目的也通过根据本发明的用于发送命令信号的方法实现。命令信号由主模块的控制单元生成，其与至少两个命令和通知装置连接。在此，主模块经由装置接口直接与第一命令和通知装置连接。第一命令和通知装置又与第二命令和通知装置耦联。因此形成线性拓扑结构。在根据本发明的方法中，命令信号被发送给单个的目标装置，其是所选出的命令和通知装置。在第一方法步骤中命令信号由主模块的控制单元提供以进行发送。对此，命令信号由控制单元生成和/或由上级的控制单元生成并且被发送到主模块。由上级的控制单元生成的命令信号也能由主模块修改。命令信号包括目标信元，在其中存储有能够确定目标装置的值。目标信元中的值在发送期间是无法改变的。目标信元中的值对应于目标装置在线性拓扑结构中的链位置、即基本上是从主模块起的发命令和通知装置的计数结果。命令信号还包括计数信元，其能由线性拓扑结构中的命令和通知装置改变。

在另一个方法步骤中为目标信元设置有与所期望的目标装置相对应的值。目标装置的选择例如通过使用者输入或上级的控制单元、特别是sps的信息或命令来实现。此外，在计数信元中写入初始值。初始值被选择为，使其对应于命令和通知装置的链位置，该命令和通知装置直接经由装置接口与主模块连接。

在另一个方法步骤期间，将命令信号发送给直接与主模块连接的命令和通知装置。在随后的方法步骤中，接收命令信号并且由命令和通知装置检验，目标信元中的值是否与计数值一致。如果目标信元和计数信元的值相互不同，则增加计数值、即提高一个确定的增量。增量例如是自然数、尤其是一。随后将命令信号转发给相邻的命令和通知装置。转发是沿着离开主模块的方向上的线性拓扑结构进行的。

如果在检验时通过命令和通知装置识别了计数信元的值与目标信元的值一致，则识别到，执行检验步骤的命令和通知装置自身是目标装置。在该情况下，命令信号由目标装置接收并且作为命令处理、也就是实施。

该方法允许快速并且可靠地将命令信号有针对性地送达至单个命令和通知装置，而不需要在命令和通知装置中存储地址。因此，能够简单和成本高效地构成命令和通知装置。根据本发明的方法在计算能力方面提出了较小的要求。在主模块中因此所节省的计算能力能够用于执行附加的功能。由此整体提高了使用根据本发明的方法的自动化系统的适用范围。

所述目的也通过计算机程序产品实现，其能在根据本发明的主模块的控制单元中实施。在主模块中，计算机程序产品能够存储在相应设计的存储器中。主模块与线性拓扑结构中的多个命令和通知装置连接。根据本发明，计算机产品设计用于执行上述方法中的至少一个以用于将命令信号从主模块发送到单独的命令和通知装置。可替换地，计算机程序产品能够以固定布线的方式例如在asic中存储。

此外，该目的通过根据本发明的命令和通知系统实现，其具有命令和通知装置，它们在线性拓扑结构中相互连接。命令和通知系统还包括主模块，其在线性拓扑结构的终端与多个命令和通知装置耦联。在此，主模块根据上述实施方式中的一种来设计。

该目的还通过自动化系统实现，其具有上级的控制单元。上级的控制单元例如设计为sps。上级的控制单元与命令和通知系统耦联，其包括与主模块连接的多个命令和通知装置。在此，命令和通知系统根据上述描绘的实施方式中的一种来设计。

附图说明

接下来根据图1至4中的实施方式来详细阐述本发明。在此，各个实施方式的特征能相互组合。在此分别示出：

图1是根据本发明的一个实施方式的命令和通知系统的示意图；

图2是根据本发明的一个实施方式的命令信号的示意性结构；

图3是命令和通知系统中的根据本发明的方法的流程的示意图；

图4是根据本发明的方法的一种实施方式的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的命令和通知系统50。命令和通知系统50包括主模块10，其具有控制单元16。控制单元16进而主模块10与多个命令和通知装置12、12.1、12.2、12.3、12.n连接，它们形成了线性拓扑结构。在此，第一命令和通知装置12.1具有线性端口19，其经由装置线路14与主模块10的装置接口18耦联。经由另外的线性端口19，第一命令和通知装置12.1经由线性端口19和装置线路14与相邻的第二通知装置12.2连接。类似地，这样实现的联结一直继续到最后的命令和通知装置12.n。主模块10的控制单元16设计用于生成命令信号20，经由装置接口18输出该命令信号。命令信号20能经由装置线路14传送直到线性拓扑结构中的最后的命令和通知装置12.n。主模块10也具有总线端口13，在其上连接有总线线路15。总线线路15在主模块10和上级控制单元11之间建立了双向通信连接。在图1中，上级的控制单元11设计为可编程逻辑控制器、简称sps。通过总线线路15和总线端口13，主模块10适用于接收上级控制单元11的命令和/或将数据从命令和通知装置12、12.1、12.2、12.3、12.n发送给上级的控制单元。

主模块10还具有安全信号输入端38，其设计用于，接收至少一个(未详细示出的)安全导向的装置40的针对相关的信号39。在此，安全导向的装置理解为如紧急停止装置的装置。安全信号输入端38也设计用于，将参数28发送给至少一个安全导向的装置。主模块10也具有数字输入端30，经由其能连接(未详细示出的)数字附加装置36。数字附加装置36发送数字输入信号31给主模块10。以相同的方式，主模块10具有模拟端口32，其设计用于接收模拟输入信号33，其来自(未详细示出的)模拟附加装置41。同样地，主模块10具有数字输出端34和模拟输出端36。经由数字输出端34和模拟输出端36，数字或模拟输出信号31、33分别被发送给至少一个(未详细示出的)数字或模拟附加装置36、41。

此外，主模块10具有存储端口42，其设计用于能拆卸地接驳能替换的存储器模块45。存储器模块45设计用于，存储用于主模块10和与其耦联的装置12、36、40、41的配置和参数化数据并且将他们传输给控制单元16。在存储端口42和控制单元16之间存在通信连接，其可靠地防止数据丢失并和不正常的数据改变。不正常的数据改变例如理解为所谓的位元的“突变”、即其值反转或未许可的写入访问。根据图1的命令和通知系统50属于未详细示出的自动化系统60。

图2示意性示出了命令信号20的结构，其由图1的主模块10的控制单元16生成并且发送。命令信号20包括多个数据信元26，在其中数据能够由控制单元16和/或命令和通知装置12写入。数据信元26通过其在命令信号20之中的顺序来限定其格式。此外，特定的数据信元26用于将参数28传送给约定的命令和通知装置12。数据信元26中的一个设计为目标信元22。目标信元22中的值由主模块10的控制单元16在生成相应的命令信号20时确定。目标信元22中的值在根据本发明的方法100期间是不变的，如示例性地在图3和4中详细示出的那样。目标信元22中的值设计为，其与线性拓扑结构中的目标装置35的链位置相对应。在此，目标装置35是待送达命令信号20的命令和通知装置12。命令信号20还包括计数信元24，在生成命令信号20时以初始值27来描述该计数信元。在根据本发明的方法100期间，计数信元26中的值能通过增加一个增量25来改变。在此，计数信元26的增量由命令和通知装置12实现。

在图3中示例性地示出了根据本发明的、用于将命令信号20从主模块10发送到特定的命令和通知装置12、12.1、12.2、12.3、12.n的方法100的实施方式。图3的结构基本上对应于图1的结构。在此，相同的标号具有相同的技术含义。待送达命令信号20的命令和通知装置12.3形成目标装置35。命令和通知装置12、12.1、12.2、12.3、12.n和从主模块10作为命令和通知系统50共同作用，它们属于自动化系统60。在方法100中，第一方法步骤110中由主模块10的控制单元16提供待送达至目标装置35的命令信号20。命令信号20能由主模块10、即其控制单元16生成，和/或从(未详细示出的)上级控制单元11发送到主模块10。在第二方法步骤120中，目标装置35的链位置在命令信号20的目标信元22中存储。在第一步骤110中生成的命令信号20还包括计数信元24，在第二方法步骤120中由控制单元在该计数信元中16写入初始值27。

在随后的第三方法步骤130中，借助于装置接口18输出命令信号20。命令信号20经由装置线路14到达第一命令和通知装置12.1，其直接与主模块10连接。装置线路14连接在线性端口19上。在第一命令和通知装置12.1中对命令信号20进行评估。检验目标信元22中的值是否与计数信元24中的值一致，即第一命令和通知装置12.1是否是目标装置35。在根据图3的方法流程中，是“否”的情况。在第四方法步骤140中，将计数信元24中的值提高一个增量25。在第四方法步骤140中，将命令信号20经由相应的装置线路14沿传送方向43转发给第二命令和通知装置12.2。在第二命令和通知装置12.2中也检验，计数信元24中的值是否对应于目标信元22中的值。重复第四方法步骤140将计数信元24中的值提高一个增量25并且继续沿传送方向43发送命令信息20。

在第三命令和通知装置12.3中识别了这就是目标装置25。这是通过检测到计数信元24中的值与目标信元22中的值一致而识别出的。由此实现了命令信号20到目标装置35的装置特定的送达。在此，命令和通知装置12、12.1、12.2、12.3、12.n不具有存储在它们中的地址。由此保障了在命令和通知装置12、12.1、12.2、12.3、12.n侧的无地址送达，这简化和降低了在计算能力方面的要求。在作为目标装置35的第三命令和通知装置12.3中，进行第五方法步骤150，在其中接收并实施命令信号20。因此，根据本发明的方法100完成并且进入结束状态200。在主模块10的控制单元16中可执行地存储有计算机程序产品80，其设计用于，在主模块10中实施相应的方法100。此外，命令和通知装置12装配有子程序81，其在各个命令和通知装置12、12.、12.2、12.3、12.n中实施方法步骤140、150，并且如此地与主模块10中的计算机程序产品80共同作用。

图3中的方法100是示例性的。在不限制一般性的情况下，基于图3的描述适用于任何另外的作为线性拓扑结构中的目标装置35的命令和通知装置12、12.1、12.2、12.n，该线性拓扑结构具有n个命令和通知装置12。

图4示意性示出了根据本发明的方法100的实施方式的流程，由命令和通知系统50的主模块10中的控制单元16中的计算机程序产品80来实施该方法。在第一方法步骤110中生成命令信号20，其包括目标信元22和计数信元24。命令信号20由主模块10的控制单元16生成。

在第二方法步骤120中，由控制单元16以初始值27描述计数信元22的值。此外，在第二方法步骤120中确定目标装置35并且相应地描述目标信元22。在随后的第三方法步骤130中，命令信号20从主模块10发送到直接连接的第一命令和通知装置12.1。其连接有分支135，在该分支中检验，在第三步骤130之后直接接收命令信号20的第一命令和通知装置12.1是否是目标装置35。这通过在目标信元22中的值与计数信元24中的值之间进行的比较实现。当计数信元24的值与目标信元22中的值不同的时候，进行第四方法步骤140。在第四方法步骤140中，将计数信元24的值提高一个增量25。命令信号20与不变的目标信元22中的值和改变的计数信元24一同被转发给相邻的命令和通知装置12.2。根据需求重复该流程、即执行第四步骤140并且在分支135处进行判定，并且将命令信号传递给另外的命令和通知装置12.3、12.n并且对计数信元24增量。

当在分支135中识别计数信元24中的值与目标信元22中的值一致的时候，进行第五方法步骤150。在其中接收命令信号20并且由目标装置35、即线性拓扑结构中的命令和通知装置12中的一个进行处理。之后进入结束状态200，在其中命令和通知系统50准备重新执行方法100。