[發明專利]用于自動化和過程工程的通信系統以及用于這種通信系統的Y選擇開關單元

有效

• 申請號: 201880069058.8
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN111263935B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: A·瓦格納
• 申請（專利權）人: 德國愛福門公司
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 魏利娜

本發明涉及一種用于自動化和過程工程的通信系統，其具有：控制器(2)，作為數據接收器；和傳感器(3)，作為數據源，所述控制器和所述傳感器使用通信線基于IO鏈路標準以電壓信號的形式交換數字數據。為了使用戶能夠以一種簡單的方式訪問所述通信系統中的傳感器的數據，所述通信線被劃分成兩個線路部分，且在接合部處使用Y選擇開關單元(10)，其中所述Y選擇開關單元(10)在傳感器側設有第一連接(10a)，且在控制器側設有第二和第三連接(10b、10c)，其中所述第二連接(10b)連接有所述控制器(2)，且所述第三連接(10c)連接有另一數據接收器(4)，且其中所述Y選擇開關單元(10)包括微控制器(11)，其中通過軟件來模擬所述傳感器(3)，使得所述另一數據接收器(4)可以查詢所述傳感器(3)的數據，而不必直接訪問或接入所述傳感器(3)或不用所述傳感器與所述控制器(2)進行通信。

本發明涉及根據權利要求1前序的用于自動化工程的通信系統，以及根據權利要求6前序的用于這種通信系統的Y選擇開關單元。

傳感器和/或測量裝置通常會用于自動化和過程工程中，將測得的變量(例如壓力、溫度、流量還有距離或振動)轉換成以模擬或數字電流或電壓信號的形式來表示此測得變量的輸出信號并在其電纜或插頭連接處提供這個信號，但有時也將所述信號無線地提供到例如SPS等上級控制單元，以供進一步處理。

一個典型的測量裝置首先包含傳感器元件，所述傳感器元件也被稱作測量變換器，用于記錄過程值的物理變量并將其轉換成測量信號。所述測量裝置還包含評估單元，所述評估單元通常是將傳感器元件所產生的測量信號格式化(即放大，通常也會加以處理)的微控制器。在輸出端，評估單元與通信接口連接，格式化的測量信號可以通過所述通信接口傳輸到上文所提到的控制單元。

此外，自動化工程中常見使用對應于IO鏈路標準的標準通信接口驅動程序。IO鏈路標準是工業自動化中用于將智能傳感器和致動器(也被稱作現場裝置)鏈接到控制單元的特殊通信系統。標準IEC?61131-9中以名稱“用于小型傳感器和致動器的單點數字通信接口”(SDCI)來指定IO-鏈路標準。標準化包括電連接數據和數字通信協議兩者，傳感器和致動器通過所述數字通信協議與控制單元交換數據。

在總體上推進數字化的過程中，越來越需要獲取傳感器的數據以及傳感器與控制單元之間交換的通信數據，如此，除了控制之外，還可監視或分析各個數據。這個過程與大量的嘗試相關；然而，系統操作者有時甚至會被禁止隨后干擾控制與傳感器之間的通信系統設置。

本發明的目的是進一步開發用于自動化和過程工程的通信系統，使得用戶能夠以一種簡單的方式從通信系統中的傳感器訪問數據。

根據本發明，該目的通過具有權利要求1的特征的通信系統以及具有權利要求6的特征的用于這種通信系統的Y選擇開關單元來實現。本發明的優選實施例提供于附屬權利要求中。

根據本發明，供控制(作為數據接收器)和傳感器(作為數據源)基于IO鏈路標準以電壓信號的形式交換數字數據的通信線被劃分成兩個線路部分，且在接合部處使用Y選擇開關單元。術語‘Y選擇開關單元’的使用是因為傳感器側設有第一連接，且控制器側設有第二連接和第三連接。Y選擇開關單元還包括微控制器，其中借助于軟件來模擬傳感器，使得另一數據接收器可以查詢傳感器數據，而不必直接訪問或接入傳感器或不用所述傳感器與控制器進行通信。因此，重要的是，從第一連接到第二連接(即從傳感器到控制器)的信號直接在Y選擇開關單元中傳輸而無任何改變，即所述信號本質上只是經過，而第一連接與第三連接之間的連接的特征是這里在T選擇開關單元中經由微控制器傳輸信號。

因此，最終控制器和另一數據接收器彼此獨立地“看見”傳感器，從而形成數字化雙胞胎。因此有可能在傳感器與控制器之間的實際連接之外虛擬地復制或模仿傳感器，以允許訪問其數據而不會過度地影響與控制器的通信。

不同于可以讀寫訪問傳感器的控制器，另一數據接收器僅可讀取傳感器數據。因此，由于防止了對控制器網絡的任何干擾，同時還有可能在控制器網絡之外訪問傳感器數據，實現了防火墻以及因此帶來的高度安全性。