CN117083573A - 自动化***和自动化***的运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动化***，其包括：至少一个控制设备(10)、***总线(12)、以及至少一个第一现场设备(31)和第二现场设备(32)，控制设备(10)具有用于经由***总线(12)与现场设备(31、32)通信的***总线接口(21)，现场设备(31、32)分别具有用于经由***总线(12)进行通信的数据接口(41)，现场设备(31、32)分别具有用于接收监控信号的监控输入端(45)以及用于输出监控信号的监控输出端(46)，第一现场设备(31)的监控输入端(45)经由***总线(12)与第二现场设备(32)的监控输出端(46)联接，第二现场设备(32)的监控输入端(45)经由***总线(12)与第一现场设备(31)的监控输出端(46)联接。本发明还涉及一种用于运行根据本发明的自动化***的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化***，其包括至少一个控制设备、***总线以及至少一个第一现场设备和第二现场设备。本发明还涉及用于运行根据本发明的自动化***的方法。
背景技术
由DE 10 2017 005 768 A1已知一种自动化部件的***及相关的运行方法。该***具有控制单元，该控制单元包括存储区域，存储区域包含有参数数据集。
由EP 3 215 899 B1已知一种用于运行工业设备的方法，该工业设备包括控制***。控制***具有控制器和与该控制器相连以用于数据交换的变流器。
文献DE 10 2011 086 726 B4公开了一种自动化***，该自动化***包括管理***服务器、控制装置和现场设备。控制装置和现场设备经由现场总线网络通信，管理***服务器和控制装置经由控制网络通信。
由DE 10 2019 207 790 A1已知一种与安全相关的设备，该设备具有多个设备部件。这些设备部件的通信接口利用通信线路相互连接。
由DE 10 2017 123 615 A1已知一种用于可编程控制器的安全模块。该安全模块具有多个模块，这些模块经由内部总线连接。
由EP 3 240 370 A1已知一种用于监视事件的设备。该设备包括用于联接到总线上的网络接口。
由WO 2020/018335 A1已知一种自动化***，该自动化***具有多个现场设备。在此，将一个现场设备选定为主站。
发明内容
因此本发明的目的是，改进自动化***以及改进用于运行自动化***的方法。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1说明的特征的自动化***来实现。本发明的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。根据本发明，该目的也通过具有权利要求11中说明的特征的用于运行根据本发明的自动化***的方法来实现。
根据本发明的自动化***包括至少一个控制设备、***总线以及至少一个第一现场设备和第二现场设备。在此，控制设备具有用于经由***总线与现场设备进行通信的***总线接口，并且现场设备分别具有用于经由***总线进行通信的数据接口。现场设备分别具有用于接收监控信号的监控输入端和用于输出监控信号的监控输出端。在此，第一现场设备的监控输入端经由***总线与第二现场设备的监控输出端联接，并且第二现场设备的监控输入端经由***总线与第一现场设备的监控输出端联接。
因此，在自动化***中通常被配置为从站的现场设备就能够经由现场总线直接彼此通信。而不需要经由通常被配置为主站的控制设备进行间接通信。数据和监控信号能在现场设备之间直接交换。通过根据本发明的自动化***的设计方案，使得现场设备分别模拟成用于另外的现场设备的主站。因此可以实现，现场设备在自动化***中运行，其中，无需主站。
根据本发明的优选的设计方案，现场设备分别被构造成安全组件。因此，根据本发明的自动化***能用于与安全相关的应用中。在此，尤其是必须保证自动化***的功能安全，例如符合EN ISO 13849“机械安全——控制器中与安全相关的部分”标准以及EN/IEC61508“与安全相关的电气/电子/可编程电子***的功能安全”标准。在此，尤其是不需要安全协议主站。安全协议主站的价格相对较高，因此将显著节约成本。在此，数据能根据黑色通道(Black-Channel)原理在使用安全协议的情况下进行传输。
根据本发明的有利的设计方案，控制设备具有用于控制现场设备的控制单元。在此，控制单元被设置成用于经由***总线接口向现场设备发送控制数据。控制单元在此被构造为虚拟的非安全协议主机(VNSPH)，并被设置成用于控制现场设备，尤其是控制现场设备经由***总线的通信。例如状态信号、控制信号和过程数据属于控制数据。
根据本发明的有利的改进方案，控制设备具有路由单元，该路由单元被设置成用于将第一现场设备的监控输入端与第二现场设备的监控输出端相联接，并将第二现场设备的监控输入端与第一现场设备的监控输出端相联接。路由单元在此被构造为非安全黑色通道路由器(Nonsafe-Black-Channel-Router、NBCR)，并被设置成用于配置***总线并控制经由***总线进行的数据交换。
根据本发明的有利的设计方案，第一现场设备被设置成用于经由数据接口向第二现场设备发送数据，而第二现场设备被设置成用于经由数据接口向第一现场设备发送数据。因此，第一现场设备与第二现场设备之间就能根据黑色通道原理在绕过主站的情况下直接传输数据。
根据本发明的优选的设计方案，现场设备分别具有配置单元，配置单元被设置成用于根据配置数据将相应的现场设备切换到并行运行模式或从站运行模式。切换到并行运行模式的现场设备经由监控输出端输出监控信号，并经由监控输入端接收监控信号。切换到从站运行模式的现场设备经由数据接口输出监控信号，并经由数据接口接收监控信号。经由数据接口输出的监控信号在此经由***总线向控制设备发送，尤其是向控制单元发送。经由数据接口接收的监控信号在此从控制设备、尤其是从控制单元经由***总线向相应的现场设备传输。因此，在根据本发明的自动化***中，现场设备能以并行模式运行。替选地，现场设备也能在具有主站的传统的自动化***中以从站运行模式运行。
根据本发明的有利的改进方案，控制设备被设置成用于经由***总线向现场设备发送配置数据。在此，现场设备的配置单元被设置成用于根据由控制设备发送的配置数据将相应的现场设备切换到并行运行模式或切换到从站运行模式。因此能够实现，将现场设备中央切换到不同的运行模式中。例如，如果自动化***中没有主站，现场设备就能以并行运行模式运行。如果自动化***中添加了主站，则现场设备能在中央转换后以从站运行模式运行。
根据本发明的有利的设计方案，现场设备分别具有输出单元，输出单元被设置成用于产生监控信号并经由监控输出端输出。由于输出监控信号，使得一个现场设备可以模拟出被另外的现场设备接收的主站的监控信号。经由监控输出端输出的监控信号例如还包括连接ID。
根据本发明的有利的设计方案，现场设备分别具有输入单元，输入单元被设置成用于经由监控输入端接收监控信号并进行验证。在此，该现场设备经由监控输入端接收尤其是由另外的现场设备所产生并输出的监控信号。经由监控输入端接收到的监控信号例如还包括连接ID。输入单元在此尤其使对所述连接ID进行验证。
根据本发明的有利的设计方案，现场设备分别具有数据单元，数据单元被设置成用于经由数据接口输出数据并经由数据接口接收数据。
根据本发明的用于运行根据本发明的自动化***运的方法，由第一现场设备输出监控信号，由第二现场设备接收监控信号，由第二现场设备输出监控信号，并由第一现场设备接收监控信号。
根据本发明的用于运行根据本发明的自动化***的方法，从第一现场设备的监控输出端输出监控信号，该监控信号被第二现场设备的监控输入端接收，并且从第二现场设备的监控输出端输出监控信号，该监控信号被第一现场设备的监控输入端接收。因此，现场设备分别模拟成用于另外的现场设备的主站。因此，根据本发明的方法能够实现，使得现场设备在自动化***中运行，其中，无需主站。
根据本发明的有利的改进方案，第一现场设备经由数据接口向第二现场设备发送数据，而第二现场设备经由数据接口向第一现场设备发送数据。因此，在第一现场设备与第二现场设备之间根据黑色通道原理在绕过主站的情况下直接传输数据。
根据本发明的有利的设计方案，现场设备分别根据配置数据切换到并行运行模式或从站运行模式。切换到并行运行模式的现场设备经由监控输出端输出监控信号，并经由监控输入端接收监控信号。切换到从站运行模式的现场设备经由数据接口输出监控信号，并经由数据接口接收监控信号。现场设备被切换到并行运行模式以用于在根据本发明的自动化***中运行。另选地，现场设备被切换到从站运行模式以用于在具有主站的传统的自动化***中运行。
本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员而言，特别是从目的提出和/或通过与现有技术相比较而提出的目的，可得到权利要求和/或单项权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其它合理的组合可能性。
附图说明
下面根据附图详述本发明。本发明并不局限于附图中所示的实施例。这些附图仅示意性地示出了本发明的主题。其中：
图1示出自动化***的示意图。
具体实施方式
图1中示意性地示出了一种自动化***。该自动化***包括控制设备10、***总线12、第一现场设备31和第二现场设备32。例如，***总线12被实施为以太网控制自动化技术(EtherCat)。***总线12能够实现根据黑色通道原理在使用安全协议的情况下传输数据。
控制设备10具有用于经由***总线12与现场设备31、32通信的***总线接口21。控制设备10还具有用于管理***总线12的路由单元25。控制设备10还具有用于控制现场设备31、32的控制单元20。在自动化***的运行中，控制单元20经由***总线接口21和***总线12向现场设备31、32发送控制数据。
自动化***包括第一驱动单元61和第二驱动单元62。驱动单元61和62例如可以是变频器或输入/输出单元。第一驱动单元61在此包括第一现场设备31，而第二驱动单元62包括第二现场设备32。现场设备31和32分别具有用于经由***总线12进行通信的数据接口41。现场设备31和32还分别具有用于接收监控信号的监控输入端45和用于输出监控信号的监控输出端46。
现场设备31、32分别能在并行运行模式和从站运行模式下运行。为此，现场设备31和32分别具有配置单元53。根据配置数据，相应的现场设备31、32被配置单元53切换到并行运行模式或从站运行模式。
切换到从站运行模式的现场设备31、32经由***总线12仅与控制设备10、尤其是与控制单元20进行通信。切换到从站运行模式的现场设备31、32经由数据接口41和***总线12向控制设备10、尤其是控制单元20传输数据。切换到从站运行模式的现场设备31、32还经由数据接口41接收由控制设备10、尤其是控制单元20经由***总线12向相应的现场设备31、32传输的数据。
切换到从站运行模式的现场设备31、32经由数据接口41输出监控信号。在此经由***总线12向控制设备10传输、尤其是向控制单元20传输所述监控信号。切换到从站运行模式的现场设备31、32也经由数据接口41接收监控信号。在此从控制设备10、尤其是从控制单元20经由***总线12向相应的现场设备31、32传输所述监控信号。
切换到并行运行模式的现场设备31、32经由***总线12与相应另外的现场设备31、32通信。在当前，两个现场设备31、32都被切换到并行运行模式中。因此，第一现场设备31与第二现场设备32通信。
切换到并行运行模式的第一现场设备31在此经由数据接口41和***总线12向第二现场设备32传输数据。第二现场设备31经由数据接口41接收从第一现场设备31经由***总线12向第二现场设备32传输的数据。
切换到并行运行模式的第二现场设备32在此经由数据接口41和***总线12向第一现场设备31传输数据。第一现场设备31经由数据接口41接收从第二现场设备32经由***总线12向第一现场设备31传输的数据。
切换到并行运行模式的第一现场设备31经由监控输出端46和***总线12输出监控信号，该监控信号被第二现场设备32的监控输入端45接收。切换到并行运行模式的第二现场设备32经由监控输出端46和***总线12输出监控信号，该监控信号被第一现场设备31的监控输入端45接收。
为此，第一现场设备31的监控输入端45与第二现场设备32的监控输出端46经由***总线12联接。在此，由路由单元25将第一现场设备31的监控输入端45与第二现场设备32的监控输出端46联接。
同样，第二现场设备32的监控输入端45经由***总线12与第一现场设备31的监控输出端46联接。同样通过路由单元25将第二现场设备32的监控输入端45与第一现场设备31的监控输出端46联接。
现场设备31和32分别具有输出单元56和输入单元55。当相应的现场设备31、32被配置单元53切换到并行运行模式时，输出单元56与监控输出端46连接，并且输入单元55与监控输入端45连接。这一点通过被配置单元53驱动的开关来象征性地表示。
在现场设备31、32被切换到并行运行模式时，输出单元56产生所描述的监控信号并经由监控输出端46将所述监控信号输出。所述监控信号在此还包括连接ID。在现场设备31、32被切换到并行运行模式时，输入单元55经由监控输入端45接收所述监控信号并对该监控信号进行验证。尤其地，输入单元55在此对所述连接ID进行验证。
当由配置单元53将相应的现场设备31、32切换到从站运行模式时，输出单元56与监控输出端46断开，并且输入单元55与监控输入端45断开。如上所述，这通过由配置单元53驱动的开关象征性地表示。
现场设备31和32还分别具有数据单元51。所述数据单元51在此经由数据接口41输出数据，并经由数据接口41接收数据。
切换到从站运行模式的现场设备31、32在此经由数据接口41向控制设备10传输数据，并经由数据接口41从控制设备10接收数据。切换到并行运行模式的现场设备31、32在此经由数据接口41向相应另外的现场设备31、32传输数据，并经由数据接口41从相应另外的现场设备31、32接收数据。
附图标记列表：
10 控制设备
12 ***总线
20 控制单元
21 ***总线接口
25 路由单元
31 第一现场设备
32 第二现场设备
41 数据接口
45 监控输入端
46 监控输出端
51 数据单元
53 配置单元
55 输入单元
56 输出单元
61 第一驱动单元
62 第二驱动单元
Claims (14)
1.一种自动化***，其包括：
至少一个控制设备(10)、***总线(12)、以及
至少一个第一现场设备(31)和第二现场设备(32)，其中，
控制设备(10)具有用于经由***总线(12)与现场设备(31、32)通信的***总线接口(21)，
现场设备(31、32)分别具有用于经由***总线(12)进行通信的数据接口(41)，
其特征在于，
现场设备(31、32)分别具有用于接收监控信号的监控输入端(45)以及用于输出监控信号的监控输出端(46)，
第一现场设备(31)的监控输入端(45)经由***总线(12)与第二现场设备(32)的监控输出端(46)联接，
第二现场设备(32)的监控输入端(45)经由***总线(12)与第一现场设备(31)的监控输出端(46)联接。
2.根据权利要求1所述的自动化***，其特征在于，现场设备(31、32)分别被构造为安全组件。
3.根据前述权利要求中任一项所述的自动化***，
其特征在于，
控制设备(10)具有用于控制现场设备(31、32)的控制单元(20)，
控制单元(20)被设置成用于经由***总线接口(21)向现场设备(31、32)发送控制数据。
4.根据前述权利要求中任一项所述的自动化***，
其特征在于，
控制设备(10)包括路由单元(25)，
路由单元被设置成用于，
将第一现场设备(31)的监控输入端(45)与第二现场设备(32)的监控输出端(46)联接，以及
将第二现场设备(32)的监控输入端(45)与第一现场设备(31)的监控输出端(46)联接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的自动化***，
其特征在于，
第一现场设备(31)被设置成用于经由数据接口(41)向第二现场设备(32)发送数据，
第二现场设备(32)被设置成用于经由数据接口(41)向第一现场设备(31)发送数据。
6.根据前述权利要求中任一项所述的自动化***，
其特征在于，
现场设备(31、32)分别具有配置单元(53)，所述配置单元被设置成用于根据配置数据将相应的现场设备(31、32)切换到并行运行模式或从站运行模式，其中，
切换到并行运行模式的现场设备(31、32)经由监控输出端(46)输出监控信号，并经由监控输入端(45)接收监控信号，
切换到从站运行模式的现场设备(31、32)经由数据接口(41)输出监控信号，并经由数据接口(41)接收监控信号。
7.根据权利要求6所述的自动化***，
其特征在于，
控制设备(10)被设置成用于经由***总线(12)向现场设备(31、32)发送配置数据，
现场设备(31、32)的配置单元(53)被设置成用于根据由控制设备(10)发送的配置数据将相应的现场设备(31、32)切换到并行运行模式或从站运行模式。
8.根据前述权利要求中任一项所述的自动化***，其特征在于，现场设备(31、32)分别具有输出单元(56)，所述输出单元被设置成用于产生监控信号并经由监控输出端(46)输出监控信号。
9.根据前述权利要求中任一项所述的自动化***，其特征在于，现场设备(31、32)分别具有输入单元(55)，所述输入单元被设置成用于经由监控输入端(45)接收监控信号并对监控信号进行验证。
10.根据前述权利要求中任一项所述的自动化***，其特征在于，现场设备(31、32)分别具有数据单元(51)，所述数据单元被设置成用于经由数据接口(41)输出数据，并经由数据接口(41)接收数据。
11.一种用于运行根据前述权利要求中任一项所述的自动化***的方法，
其特征在于，
由第一现场设备(31)输出监控信号，
由第二现场设备(32)接收监控信号，
由第二现场设备(32)输出监控信号，
由第一现场设备(31)接收监控信号。
12.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，
从第一现场设备(31)的监控输出端(46)输出监控信号，该监控信号被第二现场设备(32)的监控输入端(45)接收，
从第二现场设备(32)的监控输出端(46)输出监控信号，该监控信号被第一现场设备(31)的监控输入端(45)接收。
13.根据权利要求11或12所述的方法，
其特征在于，
第一现场设备(31)经由数据接口(41)将数据向第二现场设备(32)传送，
第二现场设备(32)经由数据接口(41)将数据向第一现场设备(31)发送。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，
其特征在于，
根据配置数据将相应的现场设备(31、32)切换到并行运行模式或从站运行模式，
切换到并行运行模式的现场设备(31、32)经由监控输出端(46)输出监控信号，并且经由监控输入端(45)接收监控信号，
切换到从站运行模式的现场设备(31、32)经由数据接口(41)输出监控信号，并且经由数据接口(41)接收监控信号。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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