实施现场总线用户的配置和参数化的方法和接口模块

摘要

本发明涉及一种配置和参数化现场总线用户和接口模块的方法，为了简化现场总线用户的配置和参数化，提出在工程系统一侧用转化工具将逻辑地址转化为虚拟地址，其中，在接口模块中借助识别工具识别出在已接收的虚拟配置文件中存在虚拟地址，并且该识别触发信号，该信号在接口模块中造成接收虚拟配置文件，并且其中，虚拟配置文件回存在配置存储器中，在接口模块中借助回转工具将虚拟地址转回至在物理方面存在的地址，即逻辑地址，由此使用其他现场总线用户将过程数据定位在模块插槽中，用于模块插槽的过程数据的数据交换。

说明书

技术领域

本发明一方面涉及一种配置和参数化现场总线用户的的方法，现场总线用户经由接口模块连接到现场总线，并与工程系统连接，其中，工程系统包括配置工具，对于具有至少一个用于连接传感器和/或执行器的模块插槽的现场总线用户，利用所述配置工具在配置文件中给出用于访问传感器和/或执行器的过程数据的逻辑地址，其中，通过配置工具，在工程系统和接口模块之间至少临时创建应用关系。

本发明另一方面涉及一种用于现场总线用户的接口模块，包括用于现场总线的连接、用于连接传感器和/或执行器的至少一个模块插槽、用于存储配置文件的配置存储器、基于Profinet-E/A连接用于建立Profinet连接的固件基础设施，其中，配置文件具有用于访问传感器和/或执行器的过程数据的逻辑地址，

背景技术

本发明的基础是具有现场总线接口的外围系统，电子模块的模块插槽经由用于Profinet通讯的接口模块进行寻址，电子模块的插槽经由Profinet插槽模型寻址，对此例如参见Feldbusse.de对Profinet I/O设备模型的解释。

对于在没有Profinet控制器的环境中使用上述外围系统，例如对于以太网/IP或Modbus TCP/IP，必须以非易失性的方式以相同的方式存储外围系统的配置和参数化，因为此信息不一定是非Profinet控制器连接建立的一部分。

发明内容

本发明的目的在于实现一种用于传递和存储外围系统的配置和参数化的信息的简单灵活有效的方法。

在开头所述方法中该目的由此实现，即在工程系统一侧利用转化工具将逻辑地址转化为在物理方面不存在的虚拟地址，并由此产生传输的虚拟配置文件，经由现场总线借助应用关系将该虚拟配置文件发送至接口模块，其中，在该接口模块中借助识别工具识别到，在已接收的虚拟配置文件中存在虚拟地址，并且该识别触发信号，该信号在接口模块中负责用于接收虚拟配置文件，并且将虚拟配置文件以非易失性的方式存储在配置存储器中，此外，在接口模块中借助回转工具将虚拟地址转回至在物理方面存在的地址，即逻辑地址，由此，对于模块插槽的过程数据的数据交换，在通过其他现场总线用户请求时，在模块插槽中寻址过程数据。

本发明的一个特殊的优点在于，为了识别具有待配置的插槽或插槽号码的配置文件或参数数据的下载连接，现在仅给出虚拟插槽号码，其中，实际地址移位到虚拟插槽号码带中，该虚拟插槽号码远离物理模块插槽，并且能够确定特定于设备。现场总线用户或接口模块的现场总线驱动器现在根据发送给他们的配置文件识别到，在文件中存在虚拟的插槽号码或虚拟地址。这是用于接口模块或现场总线用户的信号，表示接口模块或现场总线用户的数据包已经确定，并且描述了接口模块或现场总线的配置。此外，接口模块能够将这些数据以非易失性的方式存储在配置存储器中。对于用户之间的通信，例如工程系统和接口模块之间的通信，首先存在应用关系(AR-Application Relation)。由于Profinet协议堆栈的原因，这通常是固有的。在AR中能够建立多个通信关系(CR-Communication Relation)。这通过帧ID和以太网用户明确地表示出。通信关系的最重要的类型为：非周期数据通信AC(记录数据)(总是首先建立)、用于I/O数据的周期性传输的I/O-CR、用于结果的非周期性传输的警报-CR。在建立I/O-CR(连接序列)时确定以下协议：帧ID、应该传输的数据元素、帧的顺序、帧的传输周期。

通过在Profinet设备中存在的外围系统中固件基础设施，提供有用于建立Profinet连接的基本机制，经由该机制能够建立Profinet-E/A连接。

然后，有利的是，经由现场总线固有的固件基础设施，从工程系统或配置工具至相应的现场总线用户的项目下载(配置文件的传输)，该固件基础设施具有与现场总线连接的现场总线用户，用于在Profinet-E/A连接的基础上建立Profinet连接。

外围系统或者在下面的情况中，接口模块对于其的计划数据包括非易失性存储器，即配置存储器。该存储器能够固定构造或设计为可交换的存储卡。然后，能够交换已经经由存储卡配置的设备，并且在错误情况下能够将存储卡插入替代设备中。这些数据接下来由新的替代设备自动接收，从而在交换情况下，编程不需要PG/PC。

此外，有利的是，如果固件基础设施使用以下部件中的至少一个：用于网络硬件的抽象化的以太网设施驱动器、作为针对IP和适用于连接的协议的基础的TCP/IP堆栈、在其中实施标准化协议和数据结构的Profinet堆栈、作为Profinet堆栈的适配器的Profinet设备驱动、用于连接不同现场总线的现场总线接口管理器。

根据本方法，并且在现场总线用户或接口模块的方面，有利的是，如果配置和参数化现场总线用户操作为，使得在电压下降或在重新运行后，现场总线用户或接口模块访问已存储的配置文件，转化该配置文件，并且利用获得的真实逻辑地址运行经过初始化阶段，并且随后重新准备好通信。

开头所述目的同样由接口模块实现。用于现场总线用户的接口模块包括用于现场总线的连接、用于连接传感器和/或执行器的至少一个模块插槽、用于存储具有配置文件的配置存储器、基于Profinet-E/A连接用于建立Profinet连接的固件基础设施，其中，配置文件具有用于访问传感器和/或执行器的过程数据的逻辑地址。

在此，以下特征有助于解决问题。存在一种识别工具，其设计用于检查经由至少暂时设置的应用关系获得的配置文件是否具有数据在物理方面不存在的虚拟地址，此外，针对这种情况，即已经识别到虚拟地址，识别设计用于触发信号，并将已接收的配置文件作为虚拟配置文件进一步处理，在此，识别工具还设计用于将虚拟配置文件以非易失性的方式存储在配置存储器中，存在回转工具，回转工具设计用于将虚拟地址回转到在物理方面存在的地址，即逻辑地址，由此，对于在通过其他现场总线用户请求时模块插槽的过程数据的数据交换，在模块插槽中寻址处理数据。

接口模块中的现场总线驱动器识别发送给它的目标配置中虚拟号码带内的插槽号码处的模块插槽的配置，并以非易失性方式将配置文件放置在配置存储中。附加地，将虚拟号码带中的配置文件输入到实际配置中。基于Profinet或现场总线用户之间简单的现有通信类型，参数化数据集、即用于任意的现场总线用户或接口模块的配置文件能够被寻址，并且接口模块能够截住这些参数化数据集，因为接口模块根据虚拟号码识别到这些参数化数据集必须是其参数化数据集。

此外，有利的是，接口模块具有包括固件基础设施，该固件基础设施包括以下部件中的至少一个：用于网络硬件的抽象化的以太网设备驱动器、作为用于针对IP和适用于连接的协议的基础的TCP/IP堆栈、在其中实现标准化协议和数据架构的Profinet堆栈、用作Profinet堆栈的适配器的Profinet设备驱动器、用于连接不同现场总线的现场总线接口管理器。

对于在电压下降之后接口模块的运行，如果接口模块设计为还设计有初始化工具，则是有利的，该初始化工具设计用于在电压下降或重新运行后访问已存储的具有虚拟地址的配置文件，并且将这些虚拟地址转化为真实的逻辑地址，并且运行经过初始化阶段，以便随后再次准备好通信。。

附图说明

附图阐述了本发明的实施例，在此示出

图1是工程系统与具有接口模块的外围系统之间的耦合的概览，

图2是借助应用关系经由现场总线发送配置文件，

图3是从接口模块读取配置文件，

图4是接口模块的自启动，以及

图5是驱动器、Profinet机制、协议和通信堆栈的组合。

具体实施方式

根据图1，工程系统ES经由现场总线F与接口模块20连接。工程系统ES具有配置工具CT，该工具设计为允许配置和参数化现场总线用户、特别是多现场总线设备。这种工程系统ES或包含在其中的配置工具CT设计成使得其支持例如多个符合Profinet的设备，而与这些设备的制造商无关。这种多功能配置工具的优点在于，其形成高效的小软件包，并且允许以简单的方式进行Profinet或外围用户的配置，而使用者不必安装全面的大型软件包。

接口模块20具有现场总线用户Dev，除了接口模块20外，现场总线用户具有多个模块插槽，即第一模块插槽11、第二模块插槽12、第三模块插槽13、第四模块插槽14。模块插槽11、12、13、14同样形成插槽0、插槽1、插槽2、插槽3。插槽0至3能够通过实际的逻辑地址1Adr映射。为了访问过程数据I/O，能够借助于用于连接传感器和/或执行器的配置工具CT连接到模块插槽的逻辑地址1Adr，用于访问传感器和/或执行器的过程数据。同样通过配置工具CT将应用关系AR至少暂时设置在工程系统ES与接口模块20之间。现在为了以简单的方式实现下载项目或将配置文件Konf

为了给现场总线用户Dev或接口模块20识别到传递的数据包是确定用于他的可能性，在工程系统ES一侧利用转化工具TR将逻辑地址1Adr转化为在物理方面不存在的虚拟地址vAdr，从而产生传输的虚拟配置文件vKonfig，经由现场总线F借助应用关系AR将该数据发送至接口模块20。

在接口模块20中，借助识别工具EM识别到，在已接收的虚拟配置文件vKonfig中存在虚拟地址vAdr，其中，该识别触发信号SI，该信号在接口模块20中负责接收虚拟配置文件vKonfig，并且将该数据以非易失性地方式存储在配置存储器KS中。

同样在图2中示出该传输，其中，在工程系统ES中，已经实现从实际地址插槽0至插槽999到虚拟插槽1000至1999的传输。在接口模块20中借助识别工具EM识别虚拟配置文件vKonfig，并且借助回转工具RTr回转到实际地址中。这经由信号SI触发。传输并且存储的步骤30示出，它以非易失性地方式存储在项目存储器，并且最终在配置存储器中。

根据图3，示出了反向的路径，并且经由从“设备视角”转化的步骤31，从接口模块20创建具有虚拟地址vAdr的配置文件，该配置文件由工程系统ES经由读取步骤32被读取。

图4示出，接口模块20如何借助初始化工具Init在电压下降或在重新运行后借助已存储的虚拟配置文件vKonf重新自我参数化，以便在初始化阶段后重新准备好通信。

图5示出具有多个驱动器、Profinet堆栈、硬件平台、以太网堆栈和背板总线耦合的软件架构，在此，这里总体上将已提到的固件基础设施FWI作为基本件57使用。使用的固件基础设施FWI包括位于虚线内的部件，这些部件为现场总线管理器53FBIM、Profinet堆栈51、TCP/IP堆栈50、用于Profinet I/O 54a的以太网ASIC的以太网设备驱动器EDD，这里具体为ERTEC200+。此外，在以太网设备驱动器EDD中能够存在用于任意SOC(芯片上的系统)的第一芯片54、用于另一任意SOC的第二芯片54c和/或例如用于TSN驱动器的第三芯片54d。所述芯片用矩形交织线标识为硬件平台60。连接到硬件平台60的现场总线F能够设计为Profinet、以太网/IP、Modbus TCP/IP或TSN现场总线。

此外，所示架构具有以太网/IP设备驱动器56、具有Modbus堆栈55a的Modbus驱动器55。对于一般的设备应用，存在用于接口模块20的设备应用59。背板总线接口58a允许经由特殊的耦合器58b访问背板总线58、例如Simatic ET200组的分散式外围设备。为了进一步解释，下面参考接I/O数据的寻址。

I/O数据的寻址

插槽标明模块化I/O现场设备中，外围组件的物理插入位置，其中，在GSD文件中描述的模块放置在该插槽中。根据不同的插槽，将包含用于数据交换的一个或多个子插槽(实际I/O数据)的项目化的模块寻址。

在插槽中，子插槽形成至过程(入口/出口)的实际接口。子插槽的间隔尺寸(字节、比特、I/O数据的逐字分布)由制造商确定。子插槽的数据内容总是由状态信息伴随，从状态信息能够推导出数据的有效性。

目录针对插槽/子插槽内的数据，这些数据能够经由读/写服务非周期性读出或写出。根据目录，例如能够将参数写入组件或读出专用于制造商的组件数据。

IO设备能够处理多少插槽/子插槽，由制造商在GSD文件中限定时确定。周期性I/O数据的寻址通过插槽/子插槽的组合的说明来实现。这能够由制造商自由限定。

在经由读写服务的非周期性数据交流的情况下，应用能够准确指定利用插槽、子插槽要寻址的数据。对于面向需求的数据交换，还添加了第三寻址级别、目录。在此，目录限定了应该经由插槽/子插槽的组合触发的功能(例如读取子插槽的输入数据、读取I&M功能、读取实际/目标配置)。