专利名称：数据装载方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使一个辅助自动化系统与一个具有基本自动化系统的自动化总系统相连接的数据装载方法，该总系统不间断地控制一个技术过程。其中各自动化系统各具有对一个自己的主存储区域的存取操作并可通过通信装置彼此交换数据及与技术过程交换数据。
这种冗余型自动化系统广为流传使用。其中大多数自动化系统为一倍或两部冗余，即使用两至三个自动化系统来控制同一个技术过程或技术设备。在这样的结构中可能出现，一个自动化系统-以下称为辅助自动化系统-发生故障，技术设备将通过剩余的自动化系统、即基本自动化系统或剩余的几个自动化系统来控制。
在一个辅助自动化系统与一个由至少一个自动化系统构成的自动化总系统连接的情况下，当譬如在一个自动化系统维修过程中暂时停机并在维修结束后再投入工作时，需要进行数据装载。在暂时停机的自动化系统连接时，首先重要的是，待连接的辅助自动化系统将接管基本自动化系统的数据存储量。这个过程被称之为数据装载。
因此，该数据装载方法的主题是将一个基本自动化系统的主存储区域的内容传送到辅助自动化系统中。EP-A-0636956中描述了一种数据装载方法，其中在基本自动化系统中预先给出时间上不紧要的状态的数据结构和所属持续时间，在该期间中对技术过程状态变化的反应在时间上是不重要的。当时间上不紧要状态的持续时间超过数据装载所需的持续时间时，将起动数据装载。
当没有足够的时间上不紧要状态时，根据在EP-A-0636956中所述的方法在所谓“时间刻度盘”内进行数据装载，该时间刻度盘周期地插在程序执行中。在此情况下实际的数据装载每次是通过逐段地从基本自动化系统的主存储区域读出并写入到辅助自动化系统的主存储区域中来实现的。
并且，数据逐段地读出是很花费时间的，尤其是对于由基本自动化系统控制时间上紧迫的过程且它的数据必须读出的情况，则必须考虑到在读出时作控制的基本自动化系统将不能监控该过程，并由此对过程的状态变化可能不会及时地作出响应。况且这样短时的“监控间隙”在控制技术过程时也是不能容许的。
因此，本发明的目的在于，提供一种用于使一个辅助自动化系统与一个具有基本自动化系统的、不间断地控制一个技术过程的自动化总系统相连接的数据装载方法，执行该数据装载方法不会妨碍对技术过程的控制。
本发明的目的借助于根据权利要求1特征部分表征的一种数据装载方法来实现。由于根据对于待控制技术过程的预定边界条件不可能作到在一个过程中将基本自动化系统的主存储区域的内容传送到与其连接的辅助自动化系统中。因此将数据装载分成两次传送过程。
在第一次传送时，通过从基本自动化系统的主存储区域中逐渐地读出及写入辅助自动化系统的主存储区域中来将基本自动化系统的主存储器中的内容传送到辅助自动化系统中。在其情况下，在一个步骤中每次读出及写入的数据将通过用于此过程所需的时间间隔及相对于待控制技术过程基本自动化系统最大能容许的等待时间来确定。
当在逐段地从基本自动化系统的主存储区域中读出数据时也将该同样的数据写入到一个中间存储区域中，因此就可有利地使基本自动化系统重新执行技术过程的控制，而数据则从中间存储区域传送到辅助自动化系统中。由此使基本自动化系统不监控技术过程的时间通过应用中间存储区域而缩短。
通信装置使数据从基本自动化系统的主存储区域传送到中间存储区域，该通信装置的效率愈高，基本自动化系统不能监控技术过程的时间间隔愈小。通过使用一种高效的对应用情况最优化的存储器-例如静态RAM或作成双端口RAM的静态RAM-来作中间存储区域可以达到类似的积极影响。
通过一定数目的上述读出及读入过程可实现基本自动化系统的“基本数据存储量”向辅助自动化系统的传送。但在该时间期间，在基本自动化系统的主存储区域中的数据由于对技术过程不间断的控制经受了连续的变化，因为例如计数器值和定时器值以及输出信号均发生变化。在数据装载被认为结束前，必须保证这些数据的等同性。
在该时间间隔中在基本自动化系统上出现的变化因此必须在至少另一后继的数据装载传送中被传送。
为此在将新的和/或变更的数据写入基本自动化系统的主存储区域中时将这些数据与一位置信息一起附带地写入到中间存储区域中。中间存储区域的内容将被传送到辅助自动化系统中及将所传送的数据通过使用位置信息写入到辅助自动化系统的主存储区域中。
在此情况下，该位置信息包括关于在基本自动化系统的主存储区域中变更的数据的位置数据，及此外至少附带关于数据量的信息。这些位置信息在写入到辅助自动化系统的主存储区域时被求值，由此使被传送的数据在辅助自动化系统的主存储区域中占据与基本自动化系统的主存储区域中原始数据相同的位置。
这些位置信息仅在至少另一次数据装载传送期间传送新的和/或变更的值时才是绝对必要的。在逐段地从基本自动化系统的主存储区域读出数据时及在将这些数据写入到中间存储区域中时在以下前提下是不需要位置信息的即已确定，在中间存储区域中的读出数据总是占据相同区域及将这样占据的中间存储区域中的区域在重新逐段地从基本自动化系统的主存储区域读出数据时的改写这些数据以前传送给辅助自动化系统。在这样的方法中位置信息是伪隐含的。该数据装载方法记录下从基本自动化系统的主存储区域读出区段的数目并借助这些信息分别读入下个区段。此外，辅助自动化系统在将数据写入到它的主存储区域时记录已被写入的区段数目，以便总是使下一区段的数据被装载。
由以下借助附图对实施例的说明并结合另外的从属权利要求将会得到本发明的其它优点和细节，附图中
图1表示一个自动化系统的方框图。
根据图1，(仅是概要地表示出)一个技术过程TP受到一个自动化总系统AGS的控制。该自动化总系统AGS具有至少一个基本自动化系统BAS及至少一个辅助自动化系统ZAS。该基本自动化系统BAS在下面简称为基本系统BAS，该辅助自动化系统ZAS简称为辅助系统ZAS。
为了控制技术过程TP，自动化系统BAS、ZAS具有一个处理器P，该处理器为了控制技术过程TP而执行一个程序，该程序被存储在主存储区域HSB中。另外，在该主存储区域HSB中至少存储了例如代表被控制技术过程实际状态的过程数据。另外，自动化系统BAS、ZAS具有通信装置KM，用于与技术过程TP通信及与自动化总系统AGS中的其它自动化系统BAS、ZAS通信。基本系统BAS和辅助系统ZAS在结构上基本相同。
在本实施例中假定，基本系统BAS仅仅控制技术过程TP，及辅助系统ZAS应当与基本系统BAS连接，以便当基本系统BAS可能出现故障时直接地接管对技术过程TP的控制。对此，不但必需使基本系统BAS的主存储区域HSB中的程序与辅助系统ZAS的主存储区域HSB中的程序相同，而且必须使存储在自动化系统BAS、ZAS主存储区域HSB中的过程数据相一致。
辅助系统ZAS在装入数据期间显然既不能执行程序也不能进行写的外围存取操作。相反地，同时执行读的外围存取操作甚至更为有利，由此将使辅助系统ZAS隐含地修改。
基本系统BAS的主存储区域HSB的内容将通过逐段地读出及写入到辅助系统ZAS的主存储区域HSB中而被传送到辅助系统ZAS。在此情况下，在从基本系统BAS的主存储区域HSB逐段地读出数据时，这些数据将被写入到一个中间存储区域ZSB中。在写入数据，尤其是在将新数据和/或更改后的数据写入基本系统BAS的主存储区域HSB中时，这些数据将与一个位置信息一起也写入到中间存储区域ZSB中。中间存储区域ZSB的内容再传送到辅助系统ZAS中。在此情况下，或是通过辅助系统积极的读或是通过积极的、由检验中间存储区域ZSB的系统BAS、ZAS所激发的写来实现该传送，其中由中间存储区域ZSB传送到辅助系统ZAS的数据被写入到辅助系统ZAS的主存储区域HSB中。对于由中间存储区域ZSB传送到辅助系统ZAS的数据是具有相应的位置信息的数据的情况，将对该待写入到辅助系统ZAS的主存储区域HSB中的数据进行求值。
在该装载数据方法的一个有利构型中，将对在逐段从基本系统BAS的主存储区域HSB中读出时写入到中间区域ZSB中的数据也分配位置信息。以此方式可以实现从基本系统BAS的主存储区域HSB到中间存储区域ZSB的数据传输与从中间存储区域ZSB到辅助系统ZAS的主存储区域HSB的数据传输完全地分离。
当数据从基本系统BAS的主存储区域HSB传送到中间存储区域ZSB时，数据写入到中间存储区域ZSB中是在预定时间点上进行的。以此方式可以作到，每次数据的写入可在特别适合数据传送的时间点上进行，由此使对有待控制的技术过程TP的监控很少受到影响。这些特别合适的时间点可以是譬如等间隔的时间点或是由为控制技术过程TP所运行的程序的特定状态(一个明显作为可中断的有标记的区域/区段，在一定区域/区段内重要操作发生故障，等等)得到的时间点。
当那些在将数据写入到基本系统BAS的主存储器HSB中时也附带地被写入到中间存储区域ZSB中的数据每次无拖延地传送到辅助系统ZAS中时，数据的装载可特别快及可靠地实现。即便在毫不迟延地传送时，也要保持从基本系统BAS的主存储区域HSB到中间存储区域ZSB的传送过程与从中间存储区域ZSB到辅助系统ZAS的主存储区域HSB的传送过程的分离。
由于通过基本系统BAS对技术过程TP无中断的控制，使基本系统BAS的数据存储量经受了连续的变化。在此情况下该变化也可完全出现在这样的数据区域中，这些区域是通过逐段地读出及写入到辅助系统ZAS中被传送的。由于该原因，对于新数据和/或变更的数据的传送必须附加地使用一种对它特别合适的数据装载方法。为此，基本系统BAS及辅助系统ZAS的主存储区域HSB和中间存储区域ZSB被分成段。
在写入数据到基本系统BAS的主存储区域HSB中时将读出在写入时要进行写操作的那个段的内容。于是，该整个段的内容将与一个位置信息一起被写入到中间区域ZSB中。该位置信息如以前那样包括关于在基本系统BAS的主存储区域HSB中位置的数据，及另外至少关于数据量的信息，在此情况下即关于段大小的信息。
整个段的内容将由中间存储区域ZSB传送到辅助系统ZAS中，并在对位置信息求值的情况下写入到辅助系统ZAS的主存储区域HSB中。以此方式，在逐段装载数据期间产生的数据变化能够被快速及可靠地传送到辅助系统ZAS中。对于在基本系统BAS的主存储区域HSB的同一段中得到新的和/或变更的数据的情况下，该段的全部变更的数据可以在一个单独的传送过程中被传送到中间存储区域ZSB中。由此可保证，不是每个变更的数据、如一单个字节单独地传送的，而是可取代它传送在此段中能完全找到位置的完整数据结构。
为了能监测在装载数据期间产生的基本系统BAS的主存储区域HSB的变化，对于至少基本系统BAS的主存储区域的每段分配一个状态信息。在数据装载方法开始时，每个状态信息被置成一个值，它指示相关段的数据至今还未传送到辅助系统ZAS。一旦一个段的数据被传送到辅助系统ZAS，该相关段的状态信息将被置成一个值，它指示相关段的数据已被传送到辅助系统ZAS。如果在一个段中要写入新的和/或更换的数据，则相关段的状态信息被置成一个值，它指示相关段的数据还未被传送到辅助系统ZAS。该状态信息将被求值，以使得仅是其状态信息指示的相关段的数据未传送到辅助系统ZAS的这个段的数据被传送到辅助系统ZAS。因而也可以作到，在新数据和/或更换数据的情况下有选择地将变更部分传送到基本系统BAS的主存储区域HSB中。
在第一次数据装载传送时，首先将基本系统BAS的主存储区域HSB所有段的数据以一定顺序传送给辅助系统ZAS。在至少另一次数据装载传送时，总是仅将基本系统BAS的主存储区域HSB的这些段的数据传送给辅助系统ZAS，这些段的状态信息指示相关段的数据至今未被传送到辅助系统ZAS。
为了控制技术过程TP，基本系统BAS执行在主存储区域HSB中存储的控制程序。该程序如通常在技术过程TP的控制时那样，被分成个别的任务(即所谓Tasks)，每个任务被分配一定的优先权。对于监控重要的和/或时间上关键的功能的任务给予高优先权，对于另外一些任务它们对技术过程TP控制的执行具较次意义、如指示时钟时间，则给予较低的优先权。当一定任务的执行暂时被放弃时，则以前执行过该任务所需的时间可供执行另外任务使用、例如装载数据。
当在第一次数据装载传送后推迟具有在第一优先权限下面一个优先权的任务及在数据装载传送结束后以各自优先权执行各任务时，在一个有利的实施构型中该数据装载方法可以特别快及有效地被实施。在第一次数据装载传送后，通过逐段地从基本系统BAS的主存储区域中读出及写入到辅助系统ZAS的主存储区域HSB中，基本系统BAS的基本数据存储量便传送到辅助系统ZAS中。在执行该数据装载方法的过程中，因此仅是在第一次数据装载传送期间产生的变更需要再传送。如果将这时具有低于第一优先权限的优先权的任务推迟执行，则对于传送变更数据可以提供一个时间，该时间是以前用来执行具有低于第一优先权限的优先权的任务所需的时间。
因此现在可以在另一个单个数据装载传送中传送非常多的变更的段。当在每个单独数据装载传送时传送段的数目小于新到来的更改段的数目时，该数据装载总是很快地结束。为了能保证每次传送的可靠性，可预先给出优先权限，从而例如也可由终端用户来确定第一优先权限。
当在每另一次数据装载传送和/或在确定数目的另外数据装载传送后将具有低于次高优先权限的优先权的任务推迟，则可使该数据装载方法更快地进行到结束。由此在另外的数据装载传送时，供装载数据用的时间增加，由此可传送更大数目的段。通过连续地推迟一些任务，最后在基本系统BAS的主存储区域HSB中仅产生很少新的和/或变更的数据，从而使得不仅传送段的数目增大，而且使由于间隔时间出现的变更数据所引起的待传送段数目减少。
当不仅第一次数据装载传送而且至少另一次数据装载传送结束时，该数据装载才认为是完成了，在第一次数据装载传送时，首先将基本系统BAS的主存储器区域HSB的所有段的数据以一定顺序传送到辅助系统ZAS，在另一次数据装载传送时，将那些其状态信息指示相关段的数据还应传送到辅助系统ZAS的、基本系统BAS的主存储区域HSB的段的数据传送到辅助系统ZAS。
当基本系统BAS的主存储区域HSB的段的所有状态信息指示相关段的数据均已传送到辅助系统ZAS时，该至少另一次数据装载传送其本身才告以结束。
当认为数据装载完成时，为提高可靠性，可在两个自动化系统BAS、ZAS中逐个附加地求得一个关于待装载或已装载数据的检验量。该检验量譬如可为检查和或一标记。所求得的各检验量将通过通信装置KM交换，并彼此相比较。如果这些检验量相同，则数据装载被认为无误差地结束，否则该装载数据的方法将全部或部分地重复进行。为了在误差情况下能够作到部分地重复数据装载，检验量可这样地构成，即能通过适当的“解译”(Interpretation)来求得对于哪些数据需要部分地重复进行该数据装载方法。
通过一个具有中间存储区域ZSB的及执行所述数据装载方法的自动化总系统AGS可以实现这种数据装载。在一个有利的构型(不同于图1中的表示)中这种自动化总系统AS的自动化系统BAS、ZAS中的一个具有中间存储区域ZSB。自动化系统BAS、ZAS可或为基本自动化系统BAS或为辅助自动化系统ZAS。
权利要求
1．一种用于使一个辅助自动化系统(ZAS)与一个具有一基本自动化系统(BAS)的自动化总系统(AGS)相连接的数据装载方法，该总系统不间断地控制一个技术过程(TP)，其中自动化系统(BAS、ZAS)各具有对一个自己的主存储区域(HSB)的存取操作及通过通信装置(KM)交换数据；其中基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)的内容由于对技术过程(TP)的不间断控制而经受连续的变化，并通过逐段地读出及写入辅助自动化系统(ZAS)的主存储区域(HSB)中而传送到该辅助自动化系统，其特征在于-在从基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)逐段地读出数据时，即将这些数据写入到一个中间存储区域(ZSB)中；-在将数据写入到基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)时，将该数据与一个位置信息一起也附带地写入到中间存储区域(ZSB)中；-将中间存储区域(ZSB)的内容传送到辅助自动化系统(ZAS)；及-从中间存储区域(ZSB)传送到辅助自动化系统(ZAS)的数据在必要时通过使用位置信息被写入到辅助自动化系统(ZAS)的主存储区域(HSB)中。
2．根据权利要求1所述的数据装载方法，其特征在于在逐段地从基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)读出数据时，将该数据与一个位置信息一起写入到中间存储区域(ZSB)中。
3．根据权利要求1或2所述的数据装载方法，其特征在于数据每次写入到中间存储区域(ZSB)中是在预定时间点上进行的。
4．根据权利要求1、2或3所述的数据装载方法，其特征在于在数据写入到基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)中时，那些附带地也写入到中间存储区域(ZSB)的数据每次无拖延地被传送到辅助自动化系统(ZAS)。
5．根据权利要求1至4中任一项所述的数据装载方法，其特征在于-将主存储区域(HSB)划分成段；-在将数据写入到基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)中时，读出已进行写操作的这段的内容；-将该整个段的内容传送给辅助自动化系统(ZAS)，并写入到它的主存储区域(HSB)中。
6．根据权利要求1至4中任一项所述的数据装载方法，其特征在于-将主存储区域(HSB)及中间存储区域(ZSB)划分成段；-在将数据写入到基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB.)中时，读出已进行写操作的这段的内容；-由此将该整个段的内容与一位置信息一起写入到中间存储区域(ZSB)中；及-将整个段的内容从中间存储区域(ZSB)传送到辅助自动化系统(ZAS)，并在使用位置信息情况下将其写入到它的主存储区域(HSB)中。
7．根据权利要求5或6所述的数据装载方法，其特征在于-对于至少基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)的每段分配一个状态信息；-在该数据装载方法开始时，将每个状态信息置成一个值，它指示相关段的数据至今还未传送给辅助自动化系统(ZAS)；-当相关段的数据传送给辅助自动化系统(ZAS)时，将这个段的状态信息置成一个值，它指示相关段的数据已传送给辅助自动化系统(ZAS)；-只要在该段中写入新的或变更的数据，将这个段的状态信息置成一个值，它指示相关段的数据还将传送到辅助自动化系统(ZAS)；-对状态信息求值，以使得仅是这样段的数据被传送给辅助自动化系统(ZAS)，这样段的状态信息指示相关段的数据有待传送给辅助自动化系统(ZAS)。
8．根据权利要求7所述的数据装载方法，其特征在于-在第一次数据装载传送时首先将基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)所有段的数据以一定顺序传送到辅助自动化系统(ZAS)中；-在至少另一次数据装载传送中，然后将基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)的仅那些段的数据传送给辅助自动化系统(ZAS)，那些段的状态信息指示相关段的数据至今仍有待传送给辅助自动化系统(ZAS)。
9．根据权利要求8所述的数据装载方法，其特征在于-为了控制技术过程(TP)，所述基本自动化系统(BAS)执行各被分配了一定优先权的任务；-在第一次数据装载传送后将具有低于第一优先权限的优先权的任务推迟；及-在数据装载过程结束后再执行具有各优先权的任务。
10．根据权利要求9所述的数据装载方法，其特征在于在每另一次数据装载传送后将具有低于次高优先权限的优先权的任务推迟。
11．一种用于不间断地控制一个技术过程的自动化总系统，它具有一个基本自动化系统(BAS)，-其中在该自动化总系统(AGS)上可连接一个辅助自动化系统(ZAS)；-其中在这两个自动化系统(BAS、ZAS)中至少具有-一个主存储区域(HSB)，其中至少存储数据和/或机器指令；-一个处理机(P)，它通过执行机器指令来控制技术过程(TP)；--通信装置(KM)，它用于与技术过程(TP)通信及用于与自动化总系统(AGS)中另一自动化系统(BAS、ZAS)通信；及--一根母线，它将至少通信装置(KM)、处理机(P)及主存储区域(HSB)彼此相连接；-其中基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)的内容，--由于对技术过程(TP)的不间断控制经受连续的改变；及--通过逐段地读出及写入到辅助自动化系统(ZAS)的主存储区域(HSB)中可被传送到该辅助自动化系统(ZAS)中；其特征在于-所述自动化总系统(AGS)具有一个中间存储区域(ZSB)；-在将数据逐段地从基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)读出时，可将该数据写入到中间存储区域(ZSB)中；-在将数据写入到基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)中时，可将该数据与一位置信息一起附加地也写入到中间存储区域(ZSB)中；-可将中间存储区域(ZSB)的内容传送到辅助自动化系统中(ZAS)；及-由第一自动化系统(ZAS)从中间存储区域(ZSB)读出的数据在必要时通过使用位置信息可被写入到辅助自动化系统(ZAS)的主存储区域(HSB)中。
12．根据权利要求11所述的自动化系统，其特征在于在逐段地从基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)中读出数据时，可将该数据与一位置信息一起写入到中间存储区域(ZSB)中。
13．根据权利要求11或12所示的自动化系统，其特征在于-将自动化系统(ZAS、BAS)的主存储区域(HSB)和中间存储区域(ZSB)划分成段；-在将数据写入到基本自动化系统(BAS)的主存储区域(HSB)中时，可读出已进行写操作的这段的内容；-由此可将该整段的内容与一位置信息一起写入到中间存储区域(ZSB)中；及-可将整个段的内容从中间存储区域(ZSB)传送到辅助自动化系统(ZAS)，并在使用位置信息的情况下可将其写入到它的主存储区域(HSB)中。
14．根据权利要求11至13中任一项所述的一个自动化总系统的自动化系统，其特征在于该自动化系统(BAS、ZAS)具有中间存储区域(ZSB)。
15．根据权利要求11至14中任一项所述的一个自动化总系统的自动化系统，其特征在于对主存储区域(HSB)的每个段分配一个状态信息，利用该状态信息来实施根据权利要求7至10中任一项所述的数据装载方法。
全文摘要
一种用于使一个辅助系统(ZAS)与具有基本系统(BAS)的自动化总系统(AGS)相连接的数据装载方法,该方法通过将基本系统(BAS)的主存储器(HSB)中的内容逐段地读出并写入到辅助系统(ZAS)的主存储器(HSB)中来实现数据传送,其中无论是从基本系统(BAS)的主存储器(HSB)逐段地读出数据或是将数据写入其中,总是将该同一数据写入到一个中间存储器(ZSB)中,并且从该中间存储器(ZSB)将数据传送到辅助系统(ZAS)的主存储器(HSB)中。
文档编号G06F11/14GK1222238SQ97195505
公开日1999年7月7日 申请日期1997年6月3日 优先权日1997年6月3日
发明者赫伯特·巴塞尔, 海纳·富克斯, 阿方斯·戈贝尔 申请人:西门子公司