本发明涉及根据权利要求1前序的用于自动化工程的通信系统，以及根据权利要求6前序的用于这种通信系统的y选择开关单元。
传感器和/或测量装置通常会用于自动化和过程工程中，将测得的变量(例如压力、温度、流量还有距离或振动)转换成以模拟或数字电流或电压信号的形式来表示此测得变量的输出信号并在其电缆或插头连接处提供这个信号，但有时也将所述信号无线地提供到例如sps等上级控制单元，以供进一步处理。
一个典型的测量装置首先包含传感器元件，所述传感器元件也被称作测量变换器，用于记录过程值的物理变量并将其转换成测量信号。所述测量装置还包含评估单元，所述评估单元通常是将传感器元件所产生的测量信号格式化(即放大，通常也会加以处理)的微控制器。在输出端，评估单元与通信接口连接，格式化的测量信号可以通过所述通信接口传输到上文所提到的控制单元。
此外，自动化工程中常见使用对应于io链路标准的标准通信接口驱动程序。io链路标准是工业自动化中用于将智能传感器和致动器(也被称作现场装置)链接到控制单元的特殊通信系统。标准iec61131-9中以名称“用于小型传感器和致动器的单点数字通信接口”(sdci)来指定io-链路标准。标准化包括电连接数据和数字通信协议两者，传感器和致动器通过所述数字通信协议与控制单元交换数据。
在总体上推进数字化的过程中，越来越需要获取传感器的数据以及传感器与控制单元之间交换的通信数据，如此，除了控制之外，还可监视或分析各个数据。这个过程与大量的尝试相关；然而，系统操作者有时甚至会被禁止随后干扰控制与传感器之间的通信系统设置。
本发明的目的是进一步开发用于自动化和过程工程的通信系统，使得用户能够以一种简单的方式从通信系统中的传感器访问数据。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的通信系统以及具有权利要求6的特征的用于这种通信系统的y选择开关单元来实现。本发明的优选实施例提供于附属权利要求中。
根据本发明，供控制(作为数据接收器)和传感器(作为数据源)基于io链路标准以电压信号的形式交换数字数据的通信线被划分成两个线路部分，且在接合部处使用y选择开关单元。术语‘y选择开关单元’的使用是因为传感器侧设有第一连接，且控制器侧设有第二连接和第三连接。y选择开关单元还包括微控制器，其中借助于软件来模拟传感器，使得另一数据接收器可以查询传感器数据，而不必直接访问或接入传感器或不用所述传感器与控制器进行通信。因此，重要的是，从第一连接到第二连接(即从传感器到控制器)的信号直接在y选择开关单元中传输而无任何改变，即所述信号本质上只是经过，而第一连接与第三连接之间的连接的特征是这里在t选择开关单元中经由微控制器传输信号。
因此，最终控制器和另一数据接收器彼此独立地“看见”传感器，从而形成数字化双胞胎。因此有可能在传感器与控制器之间的实际连接之外虚拟地复制或模仿传感器，以允许访问其数据而不会过度地影响与控制器的通信。
不同于可以读写访问传感器的控制器，另一数据接收器仅可读取传感器数据。因此，由于防止了对控制器网络的任何干扰，同时还有可能在控制器网络之外访问传感器数据，实现了防火墙以及因此带来的高度安全性。
本发明的一个有利实施例规定，另一数据接收器包括用于连接公司网络和/或便携式数据处理装置(平板、智能电话、笔记本电脑等)的接口。连接可以是硬接线(例如通过使用lan或usb)，也可以是无线(例如通过使用蓝牙或wlan)。这样有可能从数据接收器读取并进一步处理传感器数据。传感器数据随后在控制器网络中、在传统公司网络中和/或在移动数据处理装置上皆可用(彼此独立)，尽管这两个网络通常需要严格分离。
本发明的另一优选实施例规定，所有三个连接以相同的方式配置，即所有三个连接具有至少一个用于io链路信号的接脚、一个用于模拟信号的接脚和两个分别用于电压供应的接脚，并且可经由相同的插头接触。
下文中，基于示范性实施例并参考附图来更详细地解释本发明。
图1示出用于自动化和过程工程的根据本发明的通信系统，及
图2示出根据本发明的y选择开关单元的框图。
在优选实施例的描述中，相同参考符号指代相同或类似的组件。
图1示出根据本发明的用于自动化和过程工程的通信系统1的图。它聚焦于具有三个连接10a、10b、10c的y选择开关单元10，其中第一连接10a布置于传感器侧，且其它两个连接10b、10c布置于控制器侧。
传感器3连接到第一连接10a。所述传感器可以是自动化和过程工程中惯用的任何种类的传感器或测量装置，具体来说是压力、温度、流量或加注液位传感器。重要的是所述传感器是一种适合于基于io链路标准与例如sps等控制器交换数字数据的智能传感器。具体来说，除了纯测量数据之外，所述数字数据是指表征传感器自身的所有数据，例如序列号、id和诊断或参数数据。
传感器3直接及借助于通信线间接连接到控制器2。然而，当用户出于监测或评估目的想要访问传感器3的数据或在传感器3与控制器2之间交换的通信数据时，所述用户受限于控制器所提供的选项。通过使用传感器3与控制器2之间的y选择开关单元10，所需的直接连接并未受损或中断。然而，它允许用户在不影响这个直接连接的情况下、以允许的方式从另一数据接收器4中访问期望的数据。控制器2连接到第二连接10b，且另一数据接收器4连接到y选择开关单元10的第三连接10c。可以想象，还可以无线地配置y选择开关单元10与另一数据接收器4之间的连接，这样得到高度的灵活性。
数据接收器4任选地包括用于连接公司网络5a和/或便携式数据处理装置(平板、智能电话、笔记本电脑等)的接口5，这就是它用虚线表示的原因。连接可以是硬接线(例如通过使用lan、usb)，也可以是无线(例如通过使用蓝牙或wlan)。这样有可能从数据接收器4读取传感器数据并对其进行进一步处理。随后，传感器数据在控制器网络2以及传统公司网络5a中和/或在移动数据处理装置上皆可用(彼此独立)。
图2以框图的形式详细地示出y选择开关单元10。三个连接10a、10b、10c各自包括四个接脚，其中“ ”和“-”表示工作电压的正负。未显式示出这些接脚的布线，且仅指出连接选项，这样不会使图太复杂。此外还有一个分别用于访问记录的测量变量(这里呈模拟信号的示范性形式)的接脚，以及一个基于io链路标准来传输数字信号的接脚。优选地，所有三个连接以相同的方式配置，即所有三个连接可使用相同的插头。
图2示出用于模拟信号的线和用于io链路信号的链路都被划分在第一连接10a后面，且直接被引导到与控制器2连接的第二连接10b，以及与另一数据接收器4连接的第三连接10c。然而，io链路信号首先传输到微控制器11，所述微控制器包括协议分析器以及io链栈。此处，借助于软件(即虚拟地)模拟软件传感器3。
这个虚拟模拟以如下方式进行：到达第一连接10a的传感器数据由协议分析器检查它是否是来自io链路协议的数据。在启动阶段，在控制器2与传感器3之间交换虚拟模拟中最重要的数据。如果启动阶段无法进行记录，那么可以替代地将传感器3的装置描述(也被称作iodd)传递到微控制器11。这一点的特殊之处在于，它不仅仅是装置栈或主栈。因此，定义了诸如写授权之类的主要授权。由于对传感器3进行写访问的能力是专为主栈保留的，这样已经产生了防火墙功能，并且从数据接收器4的角度防止对传感器3的访问。此外，由于协议分析器中的软件也阻止了对传感器3的写访问，防火墙功能会被放大。
参考符号列表
1通信系统
2控制器、sps
3传感器
4数据接收器
5接口
5a公司网络
10y选择开关单元
10a第一连接
10b第二连接
10c第三连接
11微控制器
1.一种用于自动化和过程工程的通信系统，其具有：控制器(2)，作为数据接收器；和传感器(3)，作为数据源，所述控制器和所述传感器使用通信线基于io链路标准以电压信号的形式交换数字数据，
其特征在于
所述通信线被划分成两个线路部分，且在接合部处使用y选择开关单元(10)，其中所述y选择开关单元(10)在传感器侧设有第一连接(10a)，且在控制器侧设有第二和第三连接(10b、10c)，
其中所述第二连接(10b)连接有所述控制器(2)，且所述第三连接(10c)连接有另一数据接收器(4)，且其中所述y选择开关单元(10)包括微控制器(11)，其中通过软件来模拟所述传感器(3)，使得所述另一数据接收器(4)可以查询所述传感器(3)的数据，而不必直接访问或接入所述传感器(3)或不用所述传感器与所述控制器(2)进行通信，
且其中从所述第一连接(10a)到所述第二连接(10b)的信号在所述y选择开关单元(10)中直接传输而无任何改变，而所述第一连接(10a)与所述第三连接(10c)之间的信号在所述y选择开关单元(10)中经由所述微控制器(11)传输。
2.根据权利要求1所述的通信系统，
其特征在于，所述微控制器(11)包括协议分析器以及基于所述io链路标准的协议栈。
3.根据权利要求2所述的通信系统，
其特征在于，所述协议栈被配置成通常不准许任何写访问的装置栈。
4.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述另一数据接收器(4)包括用于连接公司网络(5a)和/或便携式数据处理装置的接口(5)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的通信系统，其特征在于，所有三个连接(10a、10b、10c)以相同的方式配置。
6.一种用于自动化和过程工程的通信系统的y选择开关单元，所述通信系统包括：控制器(2)，作为数据接收器；和传感器(3)，作为数据源，
其中在通信线中，基于io链路标准，在所述控制器(2)与所述传感器(3)之间以电压信号的形式传输数字数据，
其特征在于
第一连接(10a)设置于传感器侧，且第二和第三连接(10b、10c)设置于控制器侧，其中所述第二连接(10b)设置成连接到所述控制器(2)，且所述第三连接(10c)设置成连接到另一数据接收器(4)，
其中所述y选择开关单元(10)包括微控制器(11)，其中通过软件来模拟所述传感器(3)，使得所述另一数据接收器(4)可以查询所述传感器(3)的数据，而不必直接访问或接入所述传感器(3)或不用所述传感器与所述控制器(2)进行通信，
且其中从所述第一连接(10a)到所述第二连接(10b)的信号在所述y选择开关单元(10)中直接传输而无任何改变，而所述第一连接(10a)与所述第三连接(10c)之间的信号在所述y选择开关单元(10)中经由所述微控制器(11)传输。
技术总结