JP3050355B2 - データ交換のための伝送システム - Google Patents
データ交換のための伝送システムInfo
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Description
するフィードバックを有するデジタル制御装置の系の中
に分散配置されている装置の間のデータ交換のための伝
送システムに関する。
で、プロセス固有の入力パラメータ(測定値)は、所与
のプロセスパラメータいわゆるフラグと結合される。こ
の結合の結果は、出力パラメータとして調整素子に出力
され、調整素子は、入力パラメータに依存して制御プロ
セスの経過を制御する。
整素子とデジタル制御装置との間の所要伝送線をできる
だけ短く保持するためにプロセスの近辺に配置されてい
る。
ゆる監視領域の中に操作装置及び観察装置さらにデジタ
ル制御を構成する構成装置が設けられている。
いに、そしてデジタル制御装置にシリアルバスを介して
接続されている。このバスを介して構成データがデジタ
ル制御構成装置からデジタル制御装置へ伝送され、測定
値及び制御値がデジタル制御装置から操作装置及び観察
装置へ伝送される。その上、制御命令が操作装置からデ
ジタル制御装置へ伝送される。
空間的に離れていることに起因し、またこのバスのデー
タ転送速度が高いことにも起因して、以降においてシス
テムバスと呼称するこのバスとしてDIN/ISO 8
802 第3部に記載の規格のバスシステム ETHE
RNETが使用される。
スへのそれぞれのためのバス制御器と複数の入力モジュ
ール及び出力モジュールとに接続されている中央演算処
理装置から成る。入力モジュールには測定値発生器が接
続され、出力モジュールには調整素子が接続されてい
る。
固有で制限される。プロセス固有に必要な測定値発生器
及び調整素子の数に依存し、かつそれらの順次の所要出
力又は操作の頻度に依存して、それぞれシステムバスに
接続されている複数の中央演算処理装置を設けることが
必要である。
生器及び調整素子は、プロセス固有の空間的配置に依存
して異なる中央演算処理装置の入力モジュール又は出力
モジュールに接続されている。従って測定値又は出力パ
ラメータは、それぞれ別の当該の中央演算処理装置に伝
送しなければならない。
の場合、このデータ伝送はいわゆる実時間(リアルタイ
ム)で実現しなければならない。すなわち、測定値検出
と、割当られている中央演算処理装置への伝送との間の
時間遅延、又は当該の中央演算処理装置での調整値発生
と、当該の調整素子に対応する出力モジュールが接続さ
れている中央演算処理装置への調整値の伝送との間の時
間遅延は回避しなければならない。
入力モジュール又は出力モジュールと、対応する中央演
算処理装置との間を実時間で伝送しなければならない。
は、その伝送プロトコルに起因して実時間データ伝送に
は適しない。何故ならばETHERNETは、非持続性
アクセス特性(nonpersistentes Zugriffverfahren)を有
するからであるる。
演算処理装置と観察装置及び操作装置及び構成装置との
間のデータ交換を阻止することなしに、複数の中央演算
処理装置間の実時間データ転送及び入力モジュール又は
出力モジュールとそれぞれ対応する中央演算処理装置と
の間の実時間データ転送を可能にする、デジタル制御装
置の中に分散配置されている装置の間のデータ交換のた
めの伝送システムを提供することにある。
央演算処理装置、操作装置、観察装置、構成装置が接続
されている非持続性アクセス特性(nonpersistentes Zug
riffverfahren)を有するシステムバスから出発して、優
先順位持続性アクセス特性(prioritaetspersistentes Z
ugriffsverfahren) を有する伝送プロトコルを有し中央
演算処理装置のみが少なくとも2つ接続されている少な
くとも1つの横方向バスが設けられている。
位持続性アクセス特性を有する伝送プロトコルを有しそ
れぞれ少なくとも1つの入力モジュール又は出力モジュ
ールが接続されている少なくとも1つの別のバスが割当
てられている。
例えば測定値、目標値、中間結果又はフラグ等の伝送す
る情報に、優先順位の形のランクが割当てられる。
にアクセスしようとすると、常に最高優先順位の情報が
伝送される。このようにして、優先順位持続性アクセス
特性を有するバスのうちの1つに接続されている装置の
間で優先順位に依存して実時間でデータ転送することが
可能である。
示されているプロセス100に個数kの測定値発生器9
0/1〜90/k及び個数mの調整素子95/1〜95
/mが接続されている。
調整素子95/1〜95/mは、近辺に位置する以降に
おいて入出力装置と呼ぶ入出力機器80/11〜80/
31の個数nの接続モジュール80/11−1〜80/
31−nの1つに接続されている。
ータ出力のための接続モジュールとは区別される。接続
モジュール80/11−1には測定値発生器90/1が
接続されている。接続モジュール80/11−1〜80
/31−nは入力接続モジュールである。接続モジュー
ル80/11−2には調整素子95/1が接続されてい
る。接続モジュール80/11−2は出力接続モジュー
ルである。
シーケンスの数及び時間順序に依存して中央演算処理装
置40が割当てられている。図1には例として、中央演
算処理装置40への入出力装置80の割当ての多数の可
能な組合せのうちの3つが示されている。
て入出力バスと呼ぶ平行に走行するシリアルバス50/
1,50/2及び50/3を介して2つの入出力装置8
0/11,80/12及び80/13に接続されてい
る。
データが、異なる接続モジュール80/11−1〜80
/13−nと中央演算処理装置40/1との間を短時間
で伝送され、動作シーケンスが簡単な命令シーケンスす
なわちデータ伝送量がデータ処理量に比して大幅に大き
い場合に非常に好適である。
3のそれぞれは、中央演算処理装置40/1に割当てら
れている各入出力装置80/11,80/12及び80
/13に接続されている。
いるすべての入出力装置80/11,80/12,80
/13はデータを同時に送信又は受信でき、対応する要
求がなされた場合には入出力装置80/11,80/1
2又は80/13のうちの1つがすべての入出力バス5
0/1,50/2及び50/3を介して同時にデータを
送信又は受信できる。
ス50/1,50/2及び50/3のデータ伝送方向
は、入出力装置80/11,80/12及び80/13
のうちの1つとの間のデータ転送のために分割可能であ
り、これにより例えば入出力バス50/1及び50/2
等の2つの入出力バスの上でデータが中央演算処理装置
40/1からこれに対応する例えば入出力装置80/1
2等の入出力装置へ伝送されると同時にデータが入出力
装置80/12から入出力バス50/3を介して中央演
算処理装置40/1へ伝送されるか又は逆に伝送される
ことが可能である。
0を介して2つの入出力装置80/21及び80/22
に接続されている。このように形成されている接続は、
プロセス100の部分を制御するために、中央演算処理
装置40/2でのデータ処理に比して小さいデータ伝送
量を有する一連の測定値発生器90及び調整素子95を
接続する場合に特に好適である。
2の測定値と、入出力装置80/21及び80/22へ
の調整値とは別個に順次に伝送できる。
する2つの入出力バス70/1及び70/2を介してた
だ1つの入出力装置80/31に接続されている。この
構成は、比較的小さい数nの測定値発生器90及び調整
素子95しか接続可能でないにもかかわらずデータ伝送
量とデータ処理量とが、プロセスに起因して和としては
どちらも同様に大きい場合に特に有利である。
介して同時に測定値を入出力装置80/31から中央演
算処理装置40/3へ伝送できるか、又は調整値を中央
演算処理装置40/3から入出力装置80/31へ伝送
できる。
バスのうちの1つを介して測定値を中央演算処理装置4
0/3へ伝送し、他方の中央演算処理装置70/2を介
して調整値を入出力装置80/31へ伝送できる。
の接続送信装置の優先順位持続性アクセスを可能にする
伝送プロトコルを有するバスシステムである。ただし送
信装置とは、各入出力バス50,60又は70に接続さ
れている中央演算処理装置40及び入出力装置80のこ
とである。
ために、規格草案ISO/DIS11898に記載のC
AN標準によるバスシステムを使用する。
それぞれ複数の接続モジュール80/11−1〜80/
31−nが割当てられている。この場合、明瞭のために
図1にはこの入出力装置80/11〜80/31に正確
に個数nの接続モジュール80/11−1〜80/11
−n...80/11−n〜80/31−nが割当てら
れている。
80/11等の1つの接続モジュールに割当られている
接続モジュールの個数nは、この場合には80/11−
1〜80/11−nであるが、構造的プリセット値及び
境界条件に依存し、また入出力装置ごとに異なることも
ある。
/3は、図1の監視領域内でそれぞれ1つの構成装置1
1,操作装置12及び観察装置13に接続されているシ
ステムバス20に接続されている。これらの装置11,
12及び13のためには通常はパーソナルコンピュータ
が使用される。
の装置11,12及び13の機能的割当てを組合せると
好適である。例えば、操作と観察とを機器側で機能的に
統合し、これにより、組合せられた1つ又は複数の操作
/観察組合せ装置12,13をシステムバス20に接続
することが可能である。
ば、デジタル制御装置の構成も操作/観察組合せ装置1
2,13から行うことが可能である。
して高い要求が課せられる。この場合、バスにデータ伝
送を要求する事象と、実際のデータ伝送との間の制約関
係は2次的な重要性である。従って、例えばDIN/I
SOの第3部として規格のETHERNET等の非持続
性アクセス特性を有するバスシステムがシステムバス2
0として適する。
置40/1〜40/3が接続されている第1の横方向バ
ス30/1と、中央演算処理装置40/1及び40/2
が接続されている第2の横方向バス30/2が接続され
ている。
は、優先順位持続性アクセス特性を有する伝送プロトコ
ルを有し、個々の中央演算処理装置40/1〜40/3
の間の実時間のデータ伝送に用いられる。
タの量に依存して1つ又は複数の横方向バス30が設け
られている。
めに、プロセス固有に中央演算処理装置40/1と40
/2との間には高いデータ転送量が予測される。従って
中央演算処理装置40/1及び40/2は2つの横方向
バス30/1及び30/2を介して互いに接続されてい
る。
と中央演算処理装置40/1及び40/2との間にはプ
ロセス固有に比較的小さいデータ転送量が予測され、従
って中央演算処理装置40/3を横方向バス30/1及
び30/2のうちの1つに接続するだけで十分要求に答
えられる。
向バス30/1に接続されている。
の時間的に定められたデータ伝送の必要性を示すために
情報の流れを次に例に基づいて説明する。
40/1で行われる。この制御シーケンスにより応動可
能な調整素子は調整素子95/1であり、この制御シー
ケンスのためのデータ源は測定値発生器90/kであ
る。
/1及び70/2を介して中央演算処理装置40/3に
接続されている入力接続モジュール80/31−nに接
続されている。
〜50/3を介して中央演算処理装置40/1に接続さ
れている出力接続モジュール80/11−2に接続され
ている。
kから入出力装置80/31の入力接続モジュール80
/31−nと、入出力バス70/1又は70/2と、中
央演算処理装置40/3と、横方向バス30/1を介し
て中央演算処理装置40/1に伝送され、しかも、測定
値情報に割当てられている優先順位に依存してできるだ
け遅延なしに伝送されることを意味する。
値情報は処理され、目標値情報が発生される。
優先順位に応じて、入出力バス50/1〜50/3のう
ちの1つを介して、出力接続モジュール80/11−2
を有する入出力装置80/11に伝送される。
ら作用せず、同時に監視領域10の中の装置の入力又は
出力データパケットの伝送は可能である。
に中央演算処理装置40のブロック回路図が示されてい
る。この中央演算処理装置40/1の主構成部分は、そ
れぞれ1つのシステムバス制御器が接続されているプロ
セッサ41である。
0に接続されている。さらにプロセッサ41には横方向
バス43及び入出力バス制御器44が接続されている。
/1のために、それぞれ横方向バス30/1及び30/
2のうちの1つに接続されている同一の2つの横方向バ
ス制御器43と、それぞれ入出力バス50/1〜50/
3のうちの1つに接続されている同一の3つの入出力バ
ス制御器44とが設けられている。
は、横方向バス30/1及び30/2への接続のために
2つの横方向バス制御器43を有する。しかし入出力バ
ス60への接続のためには1つの入出力バス制御器44
しか必要でない。
は、横方向バス30/1への接続のための1つの横方向
バス制御器43と、それぞれ入出力バス70/1及び7
0/2のうちの1つに接続されている2つの入出力バス
制御器44とを有する。
装置80のブロック回路図の第1の変形例が示されてい
る。入出力装置80/11は、図示されていない測定値
発生器及び調整素子の接続のためのn個の接続モジュー
ル80/11−1〜80/11−nを有し、3つの入出
力バス50/1〜50/3に接続されている。
80/11−1〜80/11−nは入出力バス50/1
〜50/3の中の1つに接続されている。
1−1〜80/11−nは均等に入出力バス50/1〜
50/3に分配されている。例えば3番目毎の接続モジ
ュールを同一の入出力バスに接続することも可能であ
る。
して接続モジュール80/11−1〜80/11−nを
非均等に入出力バス50/1〜50/3に分配すると有
利なこともある。
〜80/11−nに入出力バス50/1〜50/3のう
ちのそれぞれ1つが固定して割当られている。
ブロック回路図の第2の変形例が、図4に入出力装置8
0/11を例にとって示されている。
い測定値発生器及び調整素子への接続のためのn個の接
続モジュール80/11−1〜80/11−nをこの場
合も有し、3つの入出力バス50/1〜50/3に接続
されている。
べての入出力バス50/1〜50/3及びすべての接続
モジュール80/11−1〜80/11−nに接続され
ているスイッチフレームを有する。このスイッチフレー
ムを介して各入出力バス50/1〜50/3は各接続モ
ジュール80/11−1〜80/11−nに接続可能で
ある。
3を介して各接続モジュール80/11−1〜80/1
1−nでのデータの入出力が可能である。
の伝送のために特に有利である。何故ならば接続モジュ
ール80/11−1〜80/11−nによる高い優先順
位でのバスへのデータ伝送要求が、複数の接続入出力バ
ス50/1〜50/3に分配可能であるからである。
論理機能要素は、物的にモジュールに統合されて容器シ
ステムの中に配置される。有利には、デジタル制御装置
のために、一連の物的構造部材を備えるモジュール担体
が設けられている。
る論理機能に依存して異なる物的構造部材を備える複数
の差し込み場所を有する。
込み場所を有する19Zoll組込み技術(DIN 4
1494,第1部)が設けられている。
造部材として制御モジュール35及び入出力装置80が
設けられている。
の構成装置11と2つの操作/観察組合せ装置12,1
3とに接続されている5つの制御モジュール35/1〜
35/5から成るデジタル制御装置が示されている。
5は2つの入出力バス30/1及び30/2を介して互
いに接続されている。
して制御モジュール35/4に2つの入出力装置80/
1及び80/2が接続されている。
ル35/1〜35/5は、配線モジュール36、中央演
算処理装置40及び8つの接続モジュールを有する。
は、例えば3つのアナログ出力接続モジュール82、2
つのデジタル出力接続モジュール83及び3つのデジタ
ル入力接続モジュール84を有し、これらにはそれぞれ
調整素子又は測定値発生器が接続可能である。
ル35はエネルギーを供給される。さらに、入出力装置
80への接続のための入出力バス50/1〜50/3は
配線モジュール36を介して中央演算処理装置40に接
続されている。
いる接続モジュール82,83及び84は、図1の入出
力論理機器80であり、入出力バス50/1〜50/3
を介して中央演算処理装置40に接続されている。
続モジュール82,83及び84に固定割当てし、中央
演算処理装置40での入出力データの転送が一様である
場合、例えば入出力バス50/1に3つのアナログ入力
接続モジュール82が割当てられ、入出力バス50/2
に3つのデジタル入力接続モジュール84が割当てられ
る等のように、2つの入出力バス50/1及び50/2
がそれぞれ3つの接続モジュールに割当てられ、第3の
入出力バス50/3には例えば2つのデジタル出力接続
モジュール83等の残りの2つの接続モジュールが割当
てられる。
を接続モジュール82,83及び84に割当てることは
自由に選択可能である。
めに、空間的に離れ物質的に別個のモジュールを形成す
る入出力装置80/1及び80/2が設けられている。
及び80/2のそれぞれは、1つの配線モジュール36
及び9つの接続モジュールを有する。
ュール82、1つのデジタル出力接続モジュール63、
3つのデジタル入力接続モジュール84及び3つのアナ
ログ入力接続モジュール85が示されている。
ジュール36に案内されている。配線モジュール36か
ら入出力バス50/1〜50/3は接続モジュール82
〜85に分配される。
けられており、中央演算処理装置40での入出力データ
の転送が一様である場合、それぞれ3つの接続モジュー
ルが入出力バスに割当て可能である。
入出力バス50/1に接続し、デジタル入力接続モジュ
ール84は入出力バス50/2に接続し、アナログ入力
接続モジュール85は第3の入出力バス50/3に接続
する。
ている。5つの制御モジュール35/1〜35/5が設
けられ、それぞれの制御モジュールは、システムバス2
0にも、2つの横方向バス30/1及び30/2にも3
つの入出力バス50/1〜50/3を介して接続されて
いる。
1つである制御モジュール35/4に2つの入出力装置
80/1と80/2が入出力バス50/1〜50/3を
介して接続されている。
35/3及び35/5も、プロセスの必要に応じて場所
的に離れている入出力装置80により拡張することが可
能である。
規格草案ISO/DIS 11898に記載のCAN標
準のバスシステムが設けられ、従って制御モジュール3
5/1〜35/5は局所的に分離されて、横方向バス3
0/1及び30/2のそれぞれ40mのケーブル全長ま
で配置可能である。
ステムバス20に接続されている制御モジュール35/
1〜35/5を群に分配する。
いる横方向バスを介して別個に接続されている。
3及び30/4に接続されている制御モジュール35/
1〜35/5から形成されている。
/2に接続されている制御モジュール35/4及び35
/5により形成されている。
AN標準のバスシステムを使用する場合、それぞれの横
方向バスに群毎に接続されている制御モジュール35/
1〜35/3さらに35/4及び35/5は、それぞれ
40mのケーブル長まで互いに分離可能である。
制御モジュール35/4の例で示されているように、入
出力バス50/1〜50/3を介してそれぞれの制御モ
ジュール35/1〜35/5に接続されている外部の入
出力装置80/1及び80/2により拡張可能である。
35/4及び35/5の間の付加的間隔は、システムバ
ス20の使用バスシステムにより決まる。
方向バス30/1及び30/2に接続されている制御モ
ジュール35/4が示されている。制御モジュール35
/4は、平行に配置されている3つの入出力バス50/
1〜50/3を介して、離れて配置されている入出力装
置80/1及び80/2に接続されている。
位持続性アクセス特性(prioritaetspersistentes Zugri
ffsverfahren) を有するバスシステムである。有利には
CAN標準のバスシステムが使用される。
られている入出力装置80/1及び80/2は、それぞ
れの入出力バス50/1〜50/3のための40mのケ
ーブル全長まで制御モジュール35/4から離れて配置
可能である。
置及び結合の原理図である。
ロック回路図である。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 少なくとも2つの中央演算処理装置(4
0)と、システムバス(20)を介して前記中央演算処
理装置に接続され監視領域内に配置されている構成装置
及び操作装置及び観察装置と、入出力装置とを備えるデ
ジタル制御装置の系の中に分散配置されている装置の間
のデータ交換のための伝送システムにおいて、 前記システムバス(20)が非持続性アクセス特性を有
し、 前記中央演算処理装置(40)の中の少なくとも2つの
中央演算処理装置が、優先順位持続性アクセス特性を有
する少なくとも1つの横方向バス(30)で互いに接続
され、 各前記中央演算処理装置(40)が、それぞれ固有の入
出力バス(50,60,70)を備え、各前記入出力装
置(80)がいずれかの入出力バスを介して1つの中央
演算処理装置(40)に接続され、 前記入出力バスが優先順位持続性アクセス特性を有し、 各入出力装置(80)が、入出力バスに接続可能なn個
の接続モジュール(80/11−1〜80/31−n)
を有することを特徴とする、 データ交換のための伝送システム。 - 【請求項2】 中央演算処理装置(40)が群に分配可
能であり、各前記群には、それぞれの前記群の中央演算
処理装置が接続されているそれぞれ1つの別個の横方向
バス(30)が割当てられていることを特徴とする請求
項1に記載のデータ交換のための伝送システム。 - 【請求項3】 各接続モジュール(80/11−1〜8
0/31−n)が1つの入出力バス(50/1〜70/
2)に固定割当てされていることを特徴とする請求項1
記載のデータ交換のための伝送システム。 - 【請求項4】 入出力装置(80/11−1〜80/3
1)の各接続モジュール(80/11−1〜80/31
−n)が、前記入出力装置(80/11−1〜80/3
1)に接続されている各入出力バス(50/1〜70/
2)に接続可能であることを特徴とする請求項1に記載
のデータ交換のための伝送システム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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