[发明专利]用于在自动化系统中使用动态帧封装进行数据传输的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在自动化系统中使用动态帧封装进行自动化数据传输的方法，用于在自动化系统中进行数据传输的一种计算机程序产品和一种现场设备。 

背景技术

为了在自动化系统中提高从现场设备到控制器的数据传输速率，引入了动态帧封装(Dynamic Frame Packing(DFP))的概念。此外在使用容器帧的情况下实现数据传输。在此过程中，被分配给封装组的终端装置在上述的容器帧的内部传输其数据。由此得到的优点是，所使用以太网帧的开销在进行规定传输时只产生一次作用，这是因为由于使用容器帧而只使用例如前同步码 帧首定界符和帧头。这种方法允许增加封装厚度，以便可以在一个时钟周期内通过多个现场设备进行数据传输，其中，和未使用DFP的数据传输相比，在传输方面的更新率得到显著提升。 

图1示出了典型的实时帧的结构，其中为了进行以太网传输而将该帧本身在使用目的地址、源地址、以太网类型字段值和CRC等元素的情况下相应于RFC894封装。在使用优先级标识(Priority Tagging)的情况下，相应于具有被设置为0×8100的IEEE 802.1Q进行封装，接下来是优先级栏/VLAN栏，然后是被设置为0×8892并显示实时帧的以太网类型。 

帧标识符用于标记帧本身，其中C_SDU被用于传输现场设备的IO数据，并且APDU状态说明了帧的状态。 

在此，C_SDU可以构造为携带单个现场设备的IO数据，或者携带多个现场设备的IO数据。在第二种情况下，一部分C_SDU(即所谓的“子帧”)携带特定的现场设备的内容-在这种情况下，帧被划分为多个子帧。 

使用帧划分的原因在于：最小化所需带宽，并以一致的方式优化效率。如图1所示，帧的开销、即除C_SDU之外的待传输的字节数为28字节。然而，因为还有12字节的帧间隙(InterFrameGap)、7字节的前同步码、和1字节的帧首定界符、还必须要考虑到这些方面，帧的开销总量可累计达到48字节(或者如果前同步码被缩减到1字节，则为42字节)。如果C_SDU附加地小于40字节，则必须另外添加该差值。 

由此可见，使用划分的帧通过组合子帧110和112减小了所需带宽，这是因为如图2所示，子帧的开销仅为6字节。通过将多个子帧组合到一个单个的帧中，所使用帧的开销因此只计算一次。 

上述的每一个子帧110和112都分配有位置、校验位、描述C_SDU长度的数据长度、循环计数器(Cycle Counter)、数据状态和CRC。所谓位置，指的是对于给定的子帧的明确的标识符，其中子帧的列表以一个具有位置号0的特定子帧结束。 

校验位用于说明是否应忽略子帧的CRC和循环计数器。 

子帧的数据状态说明子帧的数据状态。帧的APDU状态内的数据状态说明帧的数据状态。如果帧由子帧构成，则可忽略帧的数据状态。此外，将帧的数据状态分配给一个静态值是有益的。 

发明内容

本发明的目的在于，推荐一种用于在自动化系统中进行数据传输的方法，以及用于在自动化系统中进行数据传输的一种计算机程序产品和一种现场设备。 

通过独立权利要求的特征可以实现本发明的目的。本发明优选的实施方式在从属权利要求中说明。 

在此完成了一种在自动化系统中，从第二现场设备通过第一现场设备将数据传输到接收器的方法，该方法包括在第一现场设备上的下列步骤： 

-生成第一数据子帧，其中该第一数据子帧具有第一现场设备的过程数据； 

-从第二现场设备接收第二数据帧，其中该第二数据帧具有带有第二现场设备的过程数据的第二数据子帧； 

-通过动态帧封装(DFP)将第一数据帧准时发送给接收器，该第一数据帧包括第一和第二数据子帧。 

在第二数据子帧最迟在发送第一数据子帧后可以直接附加到第一数据子帧上的情况下，通过准时发送的方式，使第一数据帧的发送推迟一个时间值，这样计算该时间值，即在发送第一数据子帧后，第二数据子帧可以立刻直接附加到第一数据子帧上。 

上述接收器例如可以是自动化系统的控制器，即一个所谓的IO控制器(IOC)。然而，接收器也可以是连接到第一现场设备下游的另一个现场设备。 

本发明实施方式的优点为：由于借助第一和第二数据子帧的无间隙连接来计算第一数据帧的最佳发送时间，可以保证自动化系统中的实时传输。