用于通过IO-Link主站操作多个IO-Link设备的方法和装置与流程

本发明涉及io-link设备之间数据或信息的无线传输，特别是在通过io-link彼此进行无线通信技术连接的工业执行器、传感器或对应执行器/传感器集线器的执行器/传感器布置中，所述执行器/传感器布置例如用于监测工业/技术设备的状态。

背景技术：

1、io-link系统(例如，本技术人的“bic”系统)是已知的，在所述io-link系统中，io-link设备通过有线连接彼此进行通信，其中io-link设备只能以很大的技术努力来动态地交换出或更换。

2、此外，根据新“io-link wireless”标准(例如，根据io-link规范“io-linkwireless system extensions”第1.1版，2018年3月(德国卡尔斯鲁厄io-link社区订单号10.112，可通过http://www.io-link.com/购得))的以无线或无电缆方式工作的io-link系统已为人所知。

3、在所提及的规范中，描述了无线主站(“w-master”)与一个或多个无线设备(“w-device”)(即，无线地集成到io-link系统中或与之无线地连接的一个或多个io-link设备)之间的固定无线电连接，其中在不使用漫游模式的情况下，w-device的交换或更换只能通过“解除配对”和“配对”(参见图1和图2a)进行。

4、因此，对应w主站的整个配置每次必须通过控制系统(例如，可编程逻辑控制器“plc”)来执行。然而，这对于具有多达40个w端口(具有5个轨道)的w主站是非常复杂的，并因此只能非常耗时地执行。

技术实现思路

1、因此，本发明基于以下技术知识和由此产生的问题。

2、一方面，无线“io-link系统”的w主站只能包含至多5个传输信道，其中的每个信道支持多达8个w设备。因此，对应w主站限于仅40个w设备的无线电操作(参见图2b)。

3、另外，这种w主站提供固定配置，单个w设备关于所述固定配置而永久分配。因此，w主站的整个配置每次必须通过控制系统(例如，plc)来执行。然而，对于具有多达40个w端口(具有5个轨道)的w主站，这只能耗费相对大量时间来执行。

4、为了解决这些问题以及在本公开的上下文中所描述的另外的问题，本发明基于以下思想：例如基于对应处理数据或基于非循环服务例如通过控制系统动态地切换无线io-link系统中的io-link设备的所提及配置。

5、因此，与仅具有一个w主站的现有技术相比，出现能够对显著更多数量的w设备进行寻址或控制的可能性。因此，单个w主站理论上可管理多达1160个w设备，并且实际上是根据以下关系：40个w设备×29个配置＝1160个w设备。然后，可以40个w设备为单位依次对这些w设备进行寻址，因为相关联配置例如通过控制系统来加载。

6、所提及的功能为用户在例如以下用例中提供显著改进：

7、-在其中需要定期查询许多货架的库存状态的高架仓库中；

8、-在多个待监测设备的状态监测(所谓的“状况监测”)期间。

9、此外，可利用此功能动态地调整w主站以适应其相应应用。因此，应用可出现在以下用例中：

10、-在改变通过io-link系统来操作的设施的情况下，其中w主站然后可动态地进行调整以适应改变，

11、-在使用工业机器人上的工具的情况下，其中w主站针对机器人的每个工具存储合适配置，然后在相应工具改变期间加载所述配置。

12、如已提及，根据现有技术，所提及的设备或工具的动态交换只能通过所谓的“解除配对”和“配对”来实现，其中“无线配置”的一部分必须以不利的方式改变。

13、因此，根据本发明的方法以及装置或io-link系统使得能够在多个参与者(执行器、传感器、设备、工具等)(例如，大于120的多个参与者)之间进行数据/信息的无线或无电缆传输。另外，因此基于连接到io-link系统的多个w设备使得能够实现新应用。

14、在此处所提出的方法或装置中，提出了此处所涉及的w主站的串行操作模式，其中w设备通过存储在w主站上的不同配置来进行串行处理。根据配置，多达40个w设备可以此通过io-link系统进行连接。这些配置中的每个都具有不同主站id，使得受影响的w设备到w主站的连接总是唯一。

15、根据此io-link无线标准，另外提供29个不同主站id，因此利用所述主站id总共可对40×29＝1160个w设备进行寻址。现在，特别的优点是配置可在不停止操作的情况下通过控制系统进行热交换或更换。

16、然而，应当注意，根据所提出的方法，也总是必须改变相应配置，这需要一些时间。对于每个配置，切换可持续若干秒。在此处受影响的io-link系统的完整配置中，切换配置需要约3s。因此，在所有40个w设备彼此同步之前，在w主站在这种重配置后再次准备就绪之前，可持续长达5s。如果存在应当依次激活的29个可用配置，则理论上需要29×5s＝145s(大约3分钟)。然而，这些配置时间非常依赖于硬件，因此这些时间可能变化很大，既可更低也可更高。

17、通过所提出的方法和装置，与现有技术相比，显著更多的w设备可用于无线io-link系统的无线电小区中。这是因为，根据底层无线电标准，不允许在单个小区中使用超过3个w主站。由此可见，对于根据现有技术的可能w设备的最大数量，存在40(w设备)×3(w主站)＝120个w设备。然而，对于非时间关键型用途，原则上可将40(w设备)×29(配置)×1(w主站)＝1160个w设备集成(即，寻址或使用)到具有所提出的w主站的串行操作模式的io-link系统中，因为这种串行操作模式仅与w主站一起运行，因为在使用同一端口、轨道和主站id的两个不同w主站的情况下，w设备不能知道其与哪个主站连接。替代地，然而，也可提供40(w设备)×(10(配置)×2(w主站)+9(配置)×1(w主站))＝1160个w设备。

18、随着io-link系统的架构的改变，w主站可另外进行动态调整以适应相应的用途。通常，w主站具有固定配置并且已针对此配置永久地分配w设备。

19、由于所提出的方法仅代表可用于w主站中的一个新颖功能或功能性，因此w主站还可在不切换配置的情况下在时间关键型用途中进行操作。

20、然而，如果配置要动态地改变，则会出现已提及的限制。因此，配置之间的切换可持续若干秒，其中在此时间跨度内，到w设备的连接也中断。

21、还应提及，“数据存储”功能不能在所提出的方法中充分使用。此外，在分配给单个无线电小区若干w主站的情况下，必须确保每个w主站始终具有唯一主站id。这是因为，如果两个w主站依次使用同一主站id，则这将导致w设备自动地与另一w主站连接，因为w设备不能区分所涉及的是哪个w主站。

22、根据依照本发明的用于通过控制系统来操作具有至少一个无线连接的io-link主站和多个无线连接的io-link设备的io-link系统的方法的第一方面，其中所述多个io-link设备被分成至少两个io-link设备组，并且其中所述至少一个io-link主站可配置有至少两个不同配置，提供以下处理步骤：

23、-利用第一配置配置所述至少一个io-link主站以操作第一io-link设备组；

24、-通过第一处理循环：在所述至少一个io-link主站与所述第一io-link设备组中的io-link设备之间产生连接，以及检查所述第一io-link设备组中以所述方式连接的所述io-link设备的通信状态；

25、-通过至少第二处理循环：读出所述第一组中的所述io-link设备，并且设定所述第一组中的所述io-link设备的操作所需的配置值；

26、-利用至少第二配置配置所述至少一个io-link主站以操作至少第二io-link设备组；

27、-通过至少第三处理循环：在所述至少一个io-link主站与所述至少第二io-link设备组中的io-link设备之间产生连接，以及检查所述至少第二io-link设备组中以所述方式连接的所述io-link设备的通信状态；以及

28、-通过至少第四处理循环：读出所述至少第二io-link设备组中的所述io-link设备，并且设定所述至少第二组中的所述io-link设备的操作所需的配置值。

29、根据依照本发明的方法的第二方面，可规定，当在所述至少一个io-link主站与所述第一组和所述至少第二组中的所述io-link设备之间产生连接时，设置相应等待循环。由此，所述等待循环可优选地执行至少1s。

30、根据依照本发明的方法的另外方面，可进一步规定，当设定所述第一组和所述至少第二组中的所述io-link装置的操作所需的配置值时，对应处理顺序最初从所述控制系统发送到所述io-link主站，并且从所述io-link主站转发到所述至少两个组中目前受影响的io-link设备。

31、根据依照本发明的方法的另外方面，可规定，所述至少一个io-link主站可配置有至少29个不同配置。

32、根据依照本发明的方法的另外方面，可进一步规定，所述多个io-link设备对应于多个至少1160个设备，其中针对另外io-link设备组可再次执行如权利要求1所述的最后三个处理步骤。

33、本发明还涉及一种被配置用于执行根据本发明的方法的控制系统，特别地，一种可编程逻辑控制器。

34、根据依照本发明的装置的第一方面，所述装置具有至少一个无线连接的io-link主站和多个无线连接的io-link装置以及控制系统，其中所述多个io-link装置被分成至少个两io-link设备组，并且其中所述至少一个io-link主站可配置有至少两种不同配置，特别规定，所述控制系统被配置来执行以下处理步骤：

35、-利用第一配置配置所述至少一个io-link主站以操作第一io-link设备组；

36、-通过第一处理循环：在所述至少一个io-link主站与所述第一io-link设备组中的io-link设备之间产生连接，以及检查所述第一io-link设备组中以所述方式连接的所述io-link设备的通信状态；

37、-通过至少第二处理循环：读出所述第一组中的所述io-link设备，并且设定所述第一组中的所述io-link设备的操作所需的配置值；

38、-利用至少第二配置配置所述至少一个io-link主站以操作至少第二io-link设备组；

39、-通过至少第三处理循环：在所述至少一个io-link主站与所述至少第二io-link设备组中的io-link设备之间产生连接，以及检查所述至少第二io-link设备组中以所述方式连接的所述io-link设备的通信状态；以及

40、-通过至少第四处理循环：读出所述至少第二io-link设备组中的所述io-link设备，并且设定所述至少第二组中的所述io-link设备的操作所需的配置值。

41、根据依照本发明的方法的另外方面，可进一步规定，所述至少一个io-link主站可配置有至少29个不同配置。

42、所提出的方法或装置一方面实现与现有执行器系统/传感器系统或其他装备的应用有关的更大灵活性，并且另一方面实现所提及的执行器/传感器配置的显著更简单控制。由此，可另外收集显著更多的执行器/传感器数据或者可执行显著更多的动作。另外，实现具有多个w设备的非时间关键型应用，在没有所提出的方法的情况下，所述非时间关键型应用只能在用户付出相对多努力的情况下来实现。

43、利用所提出的此处所涉及的io-link系统的附加功能，此处所涉及的w主站可用于另外应用领域。此外，显著更多的执行器或传感器或对应io-link传感器/执行器集线器可与单个w主站一起使用。

44、因此，所提出的附加功能有利地实现或支持例如以下应用：

45、-使用显著更多的w设备；

46、-随着架构的改变，w主站可动态地适应其用途。通常，w主站具有固定配置并且已针对此配置永久分配w设备；

47、-更多的灵活性、配置的简单控制、可收集显著更多的数据或者可执行显著更多的动作；

48、-利用若干w设备实现非时间关键型应用，在没有此解决方案的情况下，所述非时间关键型应用在客户的控制系统不增加努力的情况下可能无法实现；

49、-通过(例如，工具上的)rfid标签和配置的自动加载进行的扩展。

50、在附加功能中，仅在要动态地改变io-link配置的情况下才存在限制，因为配置之间的切换可持续若干秒，其中在此时间跨度内，到w设备的连接也中断。io-link数据存储功能也不能够充分使用。

51、另外，在小区中存在若干w主站的情况下，必须确保每个w主站始终具有唯一主站id。