专利名称：在具有冗余网络路径的通信系统中接收数据电报的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在具有冗余网络路径的通信系统中接收数据电报的方法。
背景技术：
数据网络由联网的网络节点构成，并使得有可能在多个用户之间进行通信。这里通信的含义是在用户之间传输数据。在此，待传输的数据作为数据电报发送，即这些数据被按一个或多个分组一同打包并以这种形式通过数据网络送至相应的接收者。因此也被称为数据分组。在此，数据传输的概念完全和上述数据电报或数据分组的传输同义。
为了进行联网，例如在可开关的高性能数据网络(特别是以太网络)中通过耦合节点将用户相互连接。每个耦合节点可以与多于两个的用户相连，并且本身也可以是用户。用户例如有计算机、可存储程序控制器(SPS)或者与其它机器交换电子数据的机器，特别是其数据由其它机器处理的机器。
在分布式自动化系统中，例如在传动技术中，必须使确定的数据在确定的时间到达确定的用户，并由接收者处理。这里人们称之为实时关键(echtzeitkritisch)数据或者实时关键数据交换，因为，数据不及时到达确定的地点会在用户处造成不希望的结果。
同样由现有技术中公开了一种自动化系统中使用的、具有等距特性的同步、定时通信系统(等时通信系统)。这里，被理解为一个由至少两个用户组成的系统，这些用户通过一个数据网络相互连接以实现相互交换数据或者相互传输数据。在此，数据交换周期地按由系统所使用的通信时钟预定的、等距的通信周期(等时周期)进行。用户例如是中央自动化设备，如可存储程序控制器(SPS)或其它控制单元，计算机，或者与其它机器交换电子数据的机器，特别是其数据由其它机器处理的机器，以及外围设备，如输入/输出部件，驱动，执行器，传感器。在下面将控制单元理解为各种类型的调节或控制单元。为了传送数据使用的通信系统例如有现场总线、过程现场总线、以太网络、工业以太网络、带电线(Fire Wire)或者PC内部总线系统(PCI)等。
实时通信涉及一种有计划的通信。在此，将数据电报从一个用户按预先固定的发送时间通过预定的端口传递。接收节点同样在确定的时刻在确定的端口上等待实时数据分组。因此，通过对等时实时通信的计划，精确地确定了实时电报在网络中所采用的路径。在一个通信周期期间，在节点处交换完整的外设图像。该外设图像包括所有的由用户发送、接收和存放在存储器中确定地址区域的实时关键数据。在一个周期期间将所有的地址区域进行了重写。
如今，自动化部件(例如控制器，驱动，......)经常具有用于周期定时通信的接口。这些自动化部件的一个运行层面(快周期)(例如在一控制器中的位置调节，驱动的转速和转矩调节)是与该通信周期同步的。由此确定了通信时钟。对于自动化部件的其他低性能的算法(慢周期)(例如温度调节)，尽管一种较慢的周期已满足要求，同样只能通过该通信时钟与其它部件(例如，对于通风机、泵的逻辑开关，......)通信。由于仅仅使用一种通信时钟来传输系统中的所有信息，这就对传输段的带宽提出了高的要求。
在一种等时实时快速以太网(IRTE)的实时通信中在等时周期中存在一个IRT时间区域(IRT-Z)和一个NRT时间区域(NRT-Z，非实时时间区域)。在IRT时间区域中进行实时数据的周期性交换，而在NRT时间区域中通过标准以太网通信进行通信。NRT时间区域特别适合于传送低性能算法的数据。则这些数据不必在每个等时周期中传送。由此可以降低数据交换量。在德国专利申请DE 100 58 524中公开了这样一种数据网络。
但是，在标准以太网通信中数据网络可以具有冗余的网络路径以及闭合的环路。它们必须在一个位置上例如借助生成树算法(Spanning-TreeAlgorithmus)断开，因为否则可能出现循环数据电报。此时，保留了拓扑结构，但将两个相邻节点的一个发送端口和一个接收端口断开，以消除冗余的网络路径。
在图1中示出了在等时实时快速以太网(IRTE)中实时通信时三个相继出现的等时周期。在德国专利申请DE 100 58 524中公开了一个相应的通信系统。具有周期号0、1和2的等时周期具有同样的长度。在每个等时周期中一个NRT时间区域紧接着一个IRT时间区域。从整个等时周期的长度扣除IRT时间区域就得到了该NRT时间区域的长度。
在传递数据电报期间出现的传送命令可能导致无效或者收不到的数据电报。这样，数据电报不能随时用于补充外设图像。于是，该在一个节点处的外设图像是不连续的，不可使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进的实时通信系统，特别是用于等时实时快速以太网的系统。
本发明的上述技术问题是通过一种包含有独立权利要求1技术特征的方法来解决的。优选的实施方式在从属权利要求2至7中给出。
在本发明的方法中，在所计划的实时通信期间将可以按其标识识别的、同一个实时关键数据电报通过分离的网络路径发送到一个节点。即至少一个网络路径是冗余的，且该网络具有至少一个闭合的环路。这样，所有待接收的外设图像的数据可以被一个节点二次或者多次接收。如果在一条网络路径上的传送被干扰，则有效的数据电报总可以在一个备选的网络路径上被接收。
由此，通信系统对于干扰和运行来说是可靠的。它可以优选用于包装机械、印刷机、注塑机、纺织机械、压力机、机床、机器人、处理系统(Handlingssystemen)、木材加工机械、玻璃加工机械、陶瓷加工机械以及升降机械中。
接收第一实时关键数据电报时，在带有一个应用的节点中按一个计时值将该数据电报的有效数据存储到存储器的、分配给所述标识的地址区域中。接着，在该节点第二接收端口上接收一个带有第一数据电报标识的第二实时关键数据电报。这里，第一和第二接收端口也可以是同一个。
在本发明的一个改进方案中，将接收一数据电报的周期的周期号作为计时值。
在本发明的一个优选实施方式中，如果第一计时值和第二计时值不相同，则用所述第二数据电报的有效数据和第二计时值来覆盖第一数据电报的有效数据和所存储的计时值。
在本发明的另一个优选实施方式中，仅仅在第二数据电报有效时，才覆盖第一数据电报的有效数据和计时值。
在本发明的一个特别的实施方式中，第一数据电报可能是无效的。如果两个数据电报具有同样的计时值，则也用有效的第二数据电报的有效数据和第二计时值来覆盖无效的第一数据电报的有效数据和计时值。
下面对照附图对本发明的优选实施方式作进一步的说明图1示出了一种在IRTE中实时通信的时间图；图2示出了一种用于实时通信的、具有冗余网络路径的数据网络的机构图；图3示出了一种本发明节点的方框图，图4示出了一种本发明用于接收数据电报的方法的流程图。
具体实施例方式
图2示出了一种用于实时通信的、具有冗余网络路径的数据网络。节点3例如可以通过节点5，通过节点6或者通过节点6、7和8从节点4接收数据电报。即，这些网络路径中的两个是冗余的。这些冗余网络路径集成在数据网络中是为了可以进行本发明的用于接收数据电报的方法。为了不出现循环数据电报，优选对一个周期的NRT部分借助于生成树算法将由冗余的网络路径构成的环断开。
图3示出了本发明的一个节点。本发明的节点具有接收端口10和11。先前在接收端口10接收的数据电报DT A的有效数据被存储在存储器12的一个确定地址区域。该地址区域是通过数据电报DT A的标识确定，或者说，为该标识分配了一个这样的地址区域。该节点的应用13可以访问存储器12中的数据。该节点具有与该数据网络其它节点的计时器同步的计时器14。通过接收端口11接收了另一个数据电报DT B，其具有与数据电报DT A相同的标识。
本发明节点的工作方式在图4中的流程图进行了说明。
首先，接收有效的数据电报DT A(步骤15)。然后，存储其有效数据和分配给该数据电报的计时值(步骤16)。
随后，接收另一个有效的数据电报DT B(步骤17)。
如果分配给数据电报DT A和DT B的计时值不相同(步骤18)，则置换该数据电报DT A的有效数据以及分配给该数据电报DT A的计时值(步骤19)。
计时值优选由一个周期计数构成，即，计时值等于当前周期号。如果因为在对应的传送路径中出现了干扰，使在当前周期中数据电报DT A还没有被接收，则执行步骤19。如果接收了数据电报DT B，且先前周期的有效数据还存在于存储器中，则用当前的有效数据来置换该先前周期的有效数据。
如果数据电报DT A和DT B的计时值相同，则不必用数据电报DT B的有效数据来置换数据电报DT A的有效数据(步骤20)。
总之，本发明涉及一种在具有冗余网络路径的通信系统中接收数据电报的方法。外设图像的接收数据以至少两个不同的网络路径导送到一个节点。这样一来，即使在一个网络路径上的数据传送受到干扰，仍可以在所述节点自身的一个存储器12中存储一连续的外设图像。
权利要求
1.一种用于在实时通信的数据网络中接收由标识所标志的数据电报的方法，在该数据网络中，一个节点至少具有一个第一接收端口(10)和一个第二接收端口(11)，且该数据网络具有至少一条冗余的网络路径；所述方法具有如下步骤-按一个第一计时值在所述第一接收端口上接收一个具有一个标识的第一数据电报(15)；-将所述第一数据电报的有效数据存储在该节点存储器中的、分配给所述标识的地址区域中(16)，并存储所述第一计时值；-按一个第二计时值在所述第二接收端口上接收一个具有所述标识的第二数据电报(17)。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，如果所述第一计时值和第二计时值相同，所述第一数据电报的有效数据无效而所述第二数据电报的有效数据有效，则所述方法还包括下列另一步骤用所述第二数据电报的有效数据覆盖所述分配给该标识的地址区域(19)。
3.按照权利要求1所述的方法，其中，如果所述第一计时值和第二计时值不相同，则所述方法还包括下列另一步骤用所述第二数据电报的有效数据和第二计时值覆盖所述分配给该标识的地址区域和由第一数据电报存储的计时值(18)。
4.按照权利要求1或3所述的方法，其中，所述将数据电报按一个标识分配的地址区域，仅仅在具有该标识的数据电报有效时，才用该数据电报的有效数据进行改写。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，除了实时关键数据外还可以接收非实时关键的数据。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述按其接收一数据电报的计时值对应于接收该数据电报的周期的周期号。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，仅仅将有效的数据电报的有效数据存储在节点存储器(12)中的、分配给所述标识的地址区域中。
8.一种节点，位于一具有至少一条冗余网络路径的、用于实时通信的数据网络中，所述节点具有一应用(13)以及-用于按一个第一计时值在第一接收端口上接收一个具有一个标识的第一数据电报的装置(10)；-用于将所述第一数据电报的有效数据存储在该节点存储器中的、分配给所述标识的地址区域中和用于存储所述第一计时值的装置(12)；-用于按一个第二计时值在第二接收端口上接收一个具有所述标识的第二数据电报的装置(11)。
9.按照权利要求8所述的节点，该节点还具有用于将所述第二数据电报的有效数据和第二计时值覆盖所述分配给该标识的地址区域和由第一数据电报存储的计时值的装置。
10.一种用于实时通信的数据网络，其具有至少一条冗余的网络路径和多个节点，其中，至少一个具有一应用(13)的节点包括下列装置-用于按一个第一计时值在第一接收端口上接收一个具有一个标识的第一数据电报的装置(10)；-用于将所述第一数据电报的有效数据存储在该节点存储器中的、分配给所述标识的地址区域中和用于存储所述第一计时值的装置(12)；-用于按一个第二计时值在第二接收端口上接收一个具有所述标识的第二数据电报的装置(11)。
11.按照权利要求10所述的数据网络，其中，所述至少一个节点具有用于将所述第二数据电报的有效数据和第二计时值覆盖所述分配给该标识的地址区域和由第一数据电报存储的计时值的装置。
12.一种用于实时通信数据网络节点的计算机程序产品，借助于由标识所标志的数据电报、按如下步骤进行实时通信-按一个第一计时值在所述第一接收端口上接收一个具有一个标识的第一数据电报(15)；-将所述第一数据电报的有效数据存储在该节点存储器中的、分配给所述标识的地址区域中(16)，并存储所述第一计时值(16)；-按一个第二计时值在所述第二接收端口上接收一个具有所述标识的第二数据电报(17)。
全文摘要
本发明涉及一种在具有冗余网络路径的通信系统中接收数据电报的方法。外设图像的接收数据经至少两个不同的网络路径导送到一个节点。这样一来，即使在一个网络路径上的数据传送受到干扰，仍可以在该节点自身的一个存储器(12)中存储一连续的外设图像。
文档编号H04L12/56GK1559132SQ02818796
公开日2004年12月29日 申请日期2002年9月13日 优先权日2001年9月26日
发明者约翰·阿诺得, 约翰 阿诺得, 布吕克纳, 迪特尔·布吕克纳, 弗朗兹-约瑟夫·戈茨, -约瑟夫 戈茨, 克洛茨, 迪特尔·克洛茨, 希梅尔, 于尔根·希梅尔 申请人:西门子公司