专利名称：用于自动化连接的多个不同自动化系统的公共通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动化技术设备中具有不同通信协议的多个标准化控制系统的公共(gemeinsam)通信系统。此外，本发明还涉及ー种自动化技术设备本身，其配备有这样的公共通信系统用于所实现的控制系统。
背景技术：
在本发明中，自动化技术设备是指由不同的子系统构成的エ业设备，这些不同的子系统不必一定是本地地组合(zusammenfassen)，而是也可以构造为跨地域的 (landerubergreifend )结构。因此，例如由不同类型的较小和较大的能量生成単元馈电的供电网络也可以被认为是这样ー种设备。其中，不同的能量生成単元可以是与网络连接的例如用于满足基本负荷的作为较小単元的风カ涡轮机、中央供暧站 (Blockheizkraftwerk)或者大型发电厂。所有这些完全不同的能量生成単元由考虑和控制多个系统參数的不同的标准化控制系统操作。因此在供电网络的整个设备中使用控制系统，例如对于中小设备尺寸使用AC 500，M控制器，或者还使用Harmony (协调)控制系统或Melody (旋律)控制系统作为较大的控制系统，这些控制系统使用各自的通信协议来实现其控制任务。所有这些控制系统独立工作，但是仅具有受限的可能(多主地 vielfachproprietar)相互通信。仅仅完全受到限制地才可能实现自动化的协同工作能力。除了这样的与能量生成设备连接的网络之外，本发明还可以应用于エ业自动化设备、开关设备、过程技术设备中的楼宇自动化和过程控制技术等。DE19739297A1公开了ー种用于自动化设备的公共通信系统，其用于两个网络之间的上级通信的透明性。在这种情况下存在第一物理网络，在该第一物理网络中，所有连接的装置可以基于第一通信协议通信。此外还设置有至少ー个第二物理网络，该第二物理网络经由第一控制装置与第一网络连接，在该第二物理网络中所有连接的装置可以基于第二通信协议通信。第一和第二网络以及第一和第二通信协议是不同的。每个第一控制装置具有逻辑接ロ，该逻辑接ロ被构造为利用第一通信协议在至少ー个连接到第一网络的装置和至少ー 个连接到第二网络的装置之间进行基本上透明的通信。換言之，第一物理网络的第一通信协议被用干与第二网络的全局通信。但是如果由此以通信技术汇集的各个作为所连接的标准化控制系统的网络的数量增多，则经由这些通信协议之ー进行相互通信并不是在任何情况下都总是可以满足需求地实现的。该数量越多，由此相互要结合的网络(也就是标准化的控制系统)的通信协议的越不同。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提供ー种公共通信系统，该公共通信系统能用于自动化技术设备的各个标准化控制系统的完全不同类型的通信协议。该技术问题是从根据权利要求1前序部分的ー种公共通信系统出发结合其特征部分的特征而解决的。此外，该技术任务从根据权利要求12前序部分的方法出发结合其特征部分的特征而被解決。从属权利要求给出了本发明的有利扩展方案。本发明包括以下技术教导不同类型的控制系统中每ー个都具有用干与公共的通信网络连接的基于相同的全局信号传输协议的通信接ロ，该公共的通信网络超出系统边界地在不同类型的标准化控制系统之间进行信息交換。換言之，提供具有清楚限定的工作方式和协议的统ー的上级网络，该上级网络使得能够实现自动化的协作工作能力，因为其能够将例如过程控制技术(Ac 500、AC 700、系统800XA Melody、Harmony、Contronic)等、エ业自动化、开关设备领域、楼宇自动化、网络技术等的多个控制系统相互结合。所有系统由于各自的通信协议而各自工作，并且现在通过根据本发明的方案就还具有无限制的可能来相互通信，以便例如交換信号和测量值或者由系统状态、负荷率等识别全局状况并对其产生影响。其中，根据本发明的方案并不限制各个独立工作的标准化控制系统的功能性。每个控制系统如先前一祥还可以被自动化，但是附加地提供了能规划的开放性，从而信号(如开关指令或測量信号)和消息(如控制命令)可以超越系统边界而全局地供使用并且发生作用。其中，本发明请求保护的公共的通信网络应当包括信号(尤其是測量信号)的实时调度(Echtzeitrangierimg)、用于传输和处理系统的自动的冗余结构、用于信号调度(Signalrangierimg)的连接建立的自动的耦合过程(Koppellauf)以及网络的链式结构(Kettenstruktur)的信号传输的按信道的(kanalweise)活动监视 (Lebenaiiberwachung)。在这种情况下可以规定耦合过程周期性地或者中断控制地或准连续地进行。根据本发明的方案的一个优点还在于其可以通过自动化技术的标准部件来构造。其中，根据本发明的通信网络不限于示例性的局部内联网antranet)，而是也可以包括其他通信単元，例如因特网、安全通信协议(Secure Communication ftOtocol)、其网络结构中的WLAN网络。因此可以超越设备和地域边界将设备组合安全可靠地包括在公共的通信设计方案中。有利地，通信接ロ的全局信号传输协议借助于名称和所附的附加信息来确定信号，以便使得能够对于每个所谓的耦合过程功能性(Koppellauffunktionalitat)在
不同的控制系统之间实现通信。这意味着控制系统的各通信接ロ之间的通信在不借助于包括到公共通信网络中的通过相应信号传输来进行通信的中央计算单元的情况下就能实现。相反，每个通信接ロ都具有借助于信号的名称和所附的附加信息可以从通信网络中滤出对于自己的功能有意义的信号的智能。由此，附加的连接工程不是必须的。如果信号的源和宿(knke)通过耦合过程已经被找到并且相互连接，则由于性能的原因，可以通过由耦合过程得到的明确的简称来进行持续的测量值传输。根据ー种对本发明进行改进的措施，通信网络具有用于对当前从通信接ロ输出的信号传送器(Signalzusteller)进行活动监视的装置。在例如表示传感器(Geber)状态的信号经过的相互不同构造的通信接ロ的链式结构中，可能发生信号发送方和信号接收方之间链环节(Kettenglied)的无法工作(Absterben)仍然未被发现，并且因此导致信号接收方的错误行为。尤其是ニ进制信号即使经过较长的时间也不会改变。在没有这样的活动监视的情况下不能识别所传送的信号状态究竟是否还是有效的。如果用作信号发送方的通信接ロ现在发生故障，则用作该信号的接收方的另一通信接ロ可能对此不知道，即使在网络结构内通信仍然按段是正常工作的。因此建议对信号状态的这样的活动监视优选通过将时间戳添加到当前信号状态来执行。在信号的接收方处，于是可以分析时间戳，从而能够识别信号是否还是活着的。对于这种方式，ー个重要的方面是在信号状态未改变时也将这样的时间戳添加给信号。时间戳应被标记为使得信号改变情况下的时间戳和用于活动监视目的的时间戳是能区分的，以便能够在信号的接收方也能区别对对其进行分析。为了在根据本发明的通信网络中不同系统可以相互通信，为此使用的信号以已知的结构作为全局变量的类型被提供。这例如可以通过以下方式来实现各个通信接ロ通过相应分配的能图形显示的服务器掩码(Servermaske)来描述其功能性，并且通过其还能被配置。附加地，服务器业务(Serverdienste)、如代理(I^oxies)可以用于脱机预配置 (off-line-Vorkonfiguration)，以便降低配置花费。这样的服务器掩码例如可以借助于网络浏览器而作为通信网络的接ロ板的部件而是能调用的。由此可以用不同的工程工具、浏览器等经由公共的通信网络在线地访问已知的和未知的系统单元并且对其信号进行解释， 而对相应预定的工程工具的特定于系统的适配不是必需的。除了其功能性之外，通信接ロ 还携带有其配置掩码和调节(Konfiguraionsmasken und-regeln)本身。因为配置掩码和调节如前面所述也可以脱机地用作为代理，所以脱机工程(off-line-Engineering)在没有相应单元的情况下同样是可能的。在通信接ロ在线地连接到网络的情况下，脱机设置的配置数据简单地仅仅被传输到通信接ロ。此外，上面提到的通信网络的接ロ板还可以包括至少ー个尽可能大面积的显示器，用于借助于合适的图形布局来进行设备显示(Anlagenvisualisierimg)。此外，在接ロ 板的范围中还可以借助于测量信号、开关指令等进行设备远程控制，并且还可能的是在接 ロ板上通过利用规划根据对硬件部件、其操作软件以及相互连接的转换⑴msetzen)进行设备建摸。由此，自动化技术设备的使用者从全局获得关于整个设备的当前状态、生产能力等的概況。根据本发明的方案的转换的前提是在不同控制系统(例如AC500、M控制器、 Harmony)中每ー个的控制单元处设置有根据本发明的通信接ロ，该通信接ロ优选被构造为以太网接ロ，用于以数据包实现的标准化的数据交換。但是，此外也可以使用其他适当的接
以下结合借助于附图对优选实施例的描述来更详细地介绍对本发明进行改进的其他措施。图1示出了具有多个不同的标准化的自动化系统的自动化技术设备的示意性框图，这些自动化系统与公共的通信网络连接。
具体实施方式
根据图1，自动化技术设备由三个不同的控制系统Ia至Ic以及网关Id构成。第 ー控制系统Ia是AC 500,而第二控制系统Ib基于M控制器来构造，第三控制系统Ic基于 Harmony桥构造，网关用作为与外部自动化系统和/或与现场总线单元、输入/输出单元、过程控制计算机等的接ロ。不同控制系统Ia至Ic中每ー个和网关都具有基于相同的全局信号传输协议的通信接ロ加至2d，这些通信接ロ用干与公共的通信网络3连接。在该实施例中，通信接ロ加至2d被构造为用于以数据包进行的标准化数据交換的以太网接ロ。根据本发明的公共的通信网络3在没有用于管理通信的中央计算单元的情况下就能实现，相反，中央计算单元对于每个耦合过程功能性是通过通信接ロ加至2d的相应智能而实现的，通信接ロ为此分別具有软件控制的微处理器。在公共的通信网络3的范围中设置有服务器掩码4，服务器掩码4能通过网络浏览器5而显示在计算机上并且描述通信接ロ加至2d的功能性，并且还允许由此对通信接ロ 加至2d进行配置。具有服务器掩码4的网络浏览器5是通信网络3的设置在全局位置的接ロ板6的部件，接ロ板6此外还包括用于借助于图形布局进行设备显示的显示器7、设备远程控制装置8以及规划工具9。设备远程控制装置8使得能够借助于测量信号和开关指令来操作控制系统Ia至 Ic和网关Id。利用规划工具9可以借助于模块设计原理来进行系统结构的设备建摸，设备建模优选用于显示器7中的设备显示。本发明并不局限于前面所介绍的实施例。相反还可以想到其变形方案，这些变形方案也包括在权利要求的保护范围内。例如可以为了根据本发明的目的而将自动化技术的不同类的控制系统(例如过程控制系统、ェ业自动化、开关设备技术、楼宇自动化等)通过公共的通信系统相互连接。附图标记列表
1控制系统
2通信接ロ
3通信网络
4服务器掩码
5网络浏览器
6接ロ板
i显不器
8设备远程控制装置
9规划工具
权利要求
1.一种自动化技术设备的具有不同通信协议的多个标准化的控制系统(la至Ic)和网关(Id)的公共通信系统，其特征在干，不同的控制系统(la至Ic)中每ー个和网关(Id) 都具有用干与公共的通信网络(3)连接的基于相同的全局信号传输协议的通信接ロ( 至 2d)，所述公共的通信网络超过系统边界地在不同的标准化的控制系统(la至Ic)和网关 (Id)之间进行信息交換。
2.根据权利要求1所述的公共通信系统，其特征在干，所述通信接ロ( 至2d)的全局信号传输协议借助于名称和所附的附加信息以能辨识的方式确定信号，以便使得能够对于每个耦合过程功能性在不同的控制系统(la至Ic)和网关(Id)之间进行通信。
3.根据权利要求2所述的公共通信系统，其特征在干，一旦信号的源和宿通过耦合过程已经被找到并且相互连接，就通过由耦合过程得到的明确的简称来进行持续的测量值传 fei。
4.根据权利要求2或3所述的公共通信系统，其特征在干，所述通信网络(3)具有用于对当前从通信接ロ( 至2d)输出的信号状态进行活动监视的装置。
5.根据权利要求4所述的公共通信系统，其特征在干，所述用于对当前从通信接ロ( 至2d)输出的信号状态进行活动监视的装置包括将时间戳附加到当前的信号状态。
6.根据权利要求1所述的公共通信系统，其特征在干，所述公共的通信网络(3)的通信接ロ( 至2d)通过各自分配的能图形显示的服务器掩码(4)来描述其功能性并且能由其进行配置。
7.根据权利要求6所述的公共通信系统，其特征在干，所述服务器掩码(4)借助于网络浏览器(5)作为所述通信网络(3)的接ロ板(6)的部件而是能调用的。
8.根据前述权利要求之一所述的公共通信系统，其特征在干，所述接ロ板(6)至少包括用于借助于图形布局进行设备显示的显示器(7)、借助于测量信号和开关指令的设备远程控制装置(8)和/或用于设备建模的规划工具(9)。
9.根据前述权利要求之一所述的公共通信系统，其特征在干，所述通信接ロ( 至2d) 被构造为用于利用数据包进行标准化的数据交換的以太网接ロ。
10.根据前述权利要求之一所述的公共通信系统，其特征在干，自动化技术的多个不同类型的所述控制系统(la至Ic)和网关(Id)选自包括以下内容的组中过程控制技术、エ 业自动化、开关设备技术、楼宇自动化和网络控制技木。
11.ー种具有多个不同的标准化的控制系统(la至Ic)和网关(Id)的自动化技术设备，这些不同的标准化的控制系统(la至Ic)和网关(Id)与根据前述权利要求之一所述的公共通信系统连接。
12.一种自动化技术设备的具有不同通信协议的多个标准化的控制系统(la至Ic)和网关(Id)的通信系统的运行方法，其特征在干，不同的控制系统(la至Ic)和网关(Id)经由基于相同的全局信号传输协议的通信接ロ( 至2d)与公共的通信网络C3)通信，所述公共的通信网络超过系统边界地在不同的标准化的控制系统(la至Ic)和网关(Id)之间进行信息交換。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在干，一旦信号的源和宿通过耦合过程已经被找到并且相互连接，就通过由耦合过程得到的明确的简称来持续地传输测量值。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在干，所述耦合过程周期性地进行。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在干，所述耦合过程以中断控制的方式进行。
16.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在干，所述耦合过程准连续地进行。
全文摘要
本发明涉及自动化技术设备的具有不同通信协议的多个标准化的控制系统(1a至1c)和网关(1d)的公共通信系统，其中不同的控制系统(1a至1c)中每一个和网关(1d)都具有用于与公共的通信网络(3)连接的基于相同的全局信号传输协议的通信接口(2a至2d)，公共的通信网络超过系统边界地在不同的标准化的控制系统(1a至1c)和网关(1d)之间进行信息交换。
文档编号H04L12/66GK102571641SQ20111043674
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者A·多茨施卡尔, K·吉尔德纳尔 申请人:Abb技术股份公司