[发明专利]不依赖于端口的、拓扑结构设计的实时网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种不依赖于端口的、拓扑结构设计的实时网络系统(IRTnet-isochronous real time network)，该实时网络系统可以特别用于工业网络，诸如PROFINET-IRT(Process Field Network isochronous real time)；而另一方面，优选特别在(过程)自动化技术领域中用于基于以太网的通讯网络或数据传递网络(所谓的工业以太网)。 

背景技术

实时或与实时相关的、特别是同步或等时的通讯网络和数据传递网络，对于其建立具有网络系统拓扑结构的完整规范。例如对于等时网络系统，可以采用Profinet IRT、SERCOS III、VARAN或EtherCAT，这些网络系统确保在至少两个网络用户之间实现基于实时或与实时相关的、同步或时间同步的、并由此实现决定性的亦或是等距离的通讯或数据传递。 

因为在工业领域中，网络系统的连接大多数由机器对机器来实现，所以这样的工业以太网网络系统大多数在线形拓扑结构或环形拓扑结构中来实现。 

为了实现通过以太网技术实现决定性的通讯性能，对于通讯介质上的存取要进行额外规定。这里具有不同的方法。一些标准负责完全用于实时电报的介质，另一些标准负责用于实时电报的时间段。对于这样的介质存取时间设计，以及为了实现拓扑结构的地址提供，首要条件是对精确的网络拓扑结构的了解。 

因此，拓扑结构设计的实时以太网(RTE)网络系统首先要具有精确的设计，在拓扑结构设计的实时以太网网络系统的哪个设备上连接该第一设备的哪个预设的以太网接口(所谓的“端口”)上的哪个 与该第一设备相邻的设备。此外，通常预先设定两个设备之间的连接的导线长度。 

首选，精确的设计至少涉及到网络系统的逻辑配置，特别涉及到待传递数据的排列；以及还可能涉及到物理配置，特别涉及到数据传递路径，用以根据网络系统的拓扑结构来优化数据传递。 

利用拓扑结构设计的实时以太网网络系统的时间同步或等时的通讯或数据传递特别用于控制驱动技术(运动控制)中的运动，也就是用在发动机控制或定位过程中。 

在本申请的范围内，通讯网络或数据传递网络、也就是连接系统，也被简化地称为网络，其中，连接系统实现了由该连接系统或经由该连接系统连接的用户之间的数据交换以及相关的通讯。所提及的用户特别是指计算机、可用存储器编程的控制单元或其它机器或设备，特别是(过程)自动化技术领域的机器或设备，诸如传感器或激励器，这些用户经由网络进行相互通讯或彼此数据交换，特别还对数据进行处理。 

控制程序优选模块化组合在一起，并且优选包括对应于设施或设备列表的每个设备类型和每个实时形式的、用于这些控制单元的程序段，其中，每个程序段可以包括一个或多个功能模块。然后在通过控制结构实施控制程序的过程中，执行程序段，这些程序段用于控制实际位于设施中的、并由此与网络连接的且与控制机构连接的设备或用户。 

数据电报中过程数据或IO数据的组合的定义被称为IO配置，组合特别指的是结构、数量和排列。 

对于物理配置涉及到网络的拓扑结构的定义，也就是网络用户和这些网络用户的网络接口之间的连接。 

此外，对于RTE网络系统，根据至少一些上述由逻辑和物理配置得出的信息通过RTE设计算法、附加地用于网络系统的RTE通讯参数实现了：定义出哪些特定的发送和接收时间点，也就是指数据电报由第一网络用户传递到第二网络用户的时间。 

在网络相对于运行的设计和规划范围内，也就是根据(过程) 自动化设施的新构造或改建，为了对实时和等时网络的逻辑和物理配置进行设计和规划，例如对于PROFINET IRT网络系统可知，对此，一个负责对该网络或设施进行规划的操作者使用所谓的工程系统。这样的工程系统通常由在数据处理机构上实施的工程工具构成，与其前后结合，还能够使RTE设计算法用于计算RTE网络系统的RTE通讯参数。在该设计步骤的最后，通过RTE设计算法计算RTE通讯参数。接下来，至少暂时有目的地与网络连接的工程系统将以下信息传递到控制机构上：控制程序、设备列表、IO分配、IO配置、参考拓扑结构(作为网络与其用户设置和连接的规范)以及其它RTE通讯参数。通常，这样的工程系统对于许多网络类型、特别是基于以太网的网络都是公知的且可获得的。