传输实时相关和非实时相关数据分组分布节点、自动化网络及方法技术

本发明专利技术涉及自动化网络分布，所述自动化网络包括至少两个输入/输出接口以传送及接收实时相关和非实时相关数据分组，以及连接至所述两个输入/输出接口的切换装置。此外，在接收到非实时相关数据分组的情况下，所述切换装置侦测非实时相关数据分组的长度，进以确认从其产生的非实时相关数据分组的传输持续时间。切换装置还至少在非实时相关数据分组的各自输入/输出接口被提供作为传输接口且处于传输空闲状态时，侦测直到输入/输出接口传送下一个实时相关数据分组为止所剩下的传输暂停持续时间，而且所述切换装置检查是否存在有传输持续时间最大地与作为传输接口的输入/输出接口的传输暂停持续时间相当的非实时相关数据分组，以于检查结果为肯定时通过所述输入/输出接口传送所述非实时相关数据分组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种分布节点、具有分布节点的自动化网络、以及用于在自动化网络中传输实时相关和非实时相关数据分组的方法。
技术介绍
区域通讯网络(被称为「局域网络」(LAN))会受地理区域限制，并且是由一个或多个服务器与工作站(被称为「节点」)所组成，其通过通讯线路(例如同轴缆线、光纤或双扭线电缆)互连。LAN是以网络操作系统与网络协议网络来操作。LAN网络协议的目前最广为使用的标准是以太网，利用以太网的数据分组(在下文中也称为「以太网信息」)可在千兆位(gigabit)范围的速率下传送长度高达1500字节的数据。以太网协议首先是用于办公室通讯网络。由于以太网概念的优点(源于使用标准的硬件和软件组件、以及甚至利用简单的连网技术实现高数据传输速率的可能性)，以太网网络通讯现在也用于工业生产，主要是用于数据交换和用于执行控制任务。由于在自动化技术中使用LAN，必须保证特别是网络协议的实时能力。在机械控制中，需要在无时间波动下进行控制任务的循环处理，亦即，仅在数微秒的范围内与期望的循环时间稍微偏离，其中响应是以可预期的响应时间提供给控制请求。为了限制数据分组从传输节点到接收节点的传输时间，并因此能实现具有许多节点(下文中也被称为「参与者」)的LAN中的实时能力，这种类型的LAN通常都利用分布节点(称为切换器)而架构为阶层式。分布节点具有多个输入/输出接口，多个节点或节点串通过这些输入/输出接口并行地并入网络中。分布节点审视于输入/输出接口上接收到的针对寻址参与者的地址的每一个数据分组，然后通过参与者所连接的分配的输入/输出接口将数据分组转发给寻址参与者。分布节点根据FIFO原则正常操作，其中先被接收的数据分组也会先被再传输。然而，这会妨碍数据分组的可靠实时处理。因此，更为最近的分布节点通常都支持「VLAN标记」，利用所述「VLAN标记」，单个数据分组可被优先化以供传输，进以因此保证实时能力。此外，也已知分布节点是基于协议特定识别符而以固定的预定时间转发数据分组，进以因此实现实时处理。接着于所述分布节点中提供具有切换表(称为「路由表」)的切换装置，「路由表」正常地是包含有数据分组识别符、接收与传输接口、以及每一个实时相关数据分组的传输时间。伴随着循环地传输节点的输入/输出数据的实时相关数据分组，进一步的非实时相关数据分组也会在网络中被正常地接收与传输，所述非实时相关数据分组则通常是非循环地传输节点的参数数据或状态数据。接着在分布节点的路由表中并不会预先定义这类非实时相关数据分组的传输时间。伴随着使用分布节点作为切换器以将多个节点或节点串并行地并入网络中，分布节点也可被使用作为主节点的同步化网关。分布节点因此仅具有两个输入/输出接口，以将主节点连接至网络。插置的分布节点则用于使主节点的所有数据分组与网络同步。由于在分布节点中永久预定义了数据分组从一个输入/输出接口至另一输入/输出接口的转发，因此路由表必须仅包含有每一个实时相关数据分组的传输时间。分布节点中的数据分组的数据传送循环正常会细分为三个时段，因此，非实时相关数据分组的传输程序并不会延迟实时相关数据分组的传输程序。US8179923B2中说明了这类程序。在第一时段中(称为循环时段)，仅有实时相关数据分组被接收及转发。在接续的第二时段中(称为非循环时段)，非实时相关数据分组被接着转发。在最后的第三时段中(称为过渡时段)，所有的数据分组都继续被接收，但不再被传输。过渡时段(至少是相当于非实时相关数据分组的最大传输持续时间)避免了在后续的下一个循环时段中因进行中的非实时相关数据分组的传输程序而发生实时相关数据分组的延迟转发。在过渡时段中所接收的非实时相关数据分组会被暂时储存在分布节点中，以于下一个非循环时段转发。由于每一个节点也可于循环时段外以非控制方式转发非实时相关数据分组，特别是在过渡时段中，因此在分布节点中会轻易发生非实时相关数据分组的过载情形。特别是，此类过载情形是在数据传送循环中的非循环时段相比于循环时段而实质上减少时发生。由于网络内的传输次数以及为了在数据传输时达到最短可能滞留持续时间，在循环时段中，实时相关数据分组通常不会在彼此之后立即传输，而是散布有时间间隙，因此循环时段会被加长。在这种情况下，若过多的非实时相关数据分组于过渡时段和非循环时段中被接收，则会存在分布节点中非实时相关数据分组的接收缓冲器溢出的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分布节点、一种自动化网络、以及数据传输方法，以简单且可靠传输实时相关数据分组和非实时相关数据分组。这个目的是通过如权利要求1所述的分布节点、如权利要求6所述的自动化网络、以及如权利要求7所述的数据传输方法来实现。从属请求项中提出了较佳的发展内容。根据本专利技术，自动化网络中的分布节点具有用于传输及接收实时相关与非实时相关的数据分组至少两个输入/输出接口，以及连接至这两个输入/输出接口的切换装置。切换装置使用切换表将通过输入/输出接口所接收的数据分组通过另一输入/输出接口而转发，其中所述切换表包含有每一个实时相关数据分组的至少一传输时间。此外，在接收非实时相关数据分组时，切换装置侦测非实时相关数据分组的长度，进以确定所述非实时相关数据分组的从其产生的传输持续时间。此外，至少在输入/输出接口被提供作为非实时相关数据分组的传输接口且处于无传输状态时，切换装置侦测直到各自输入/输出接口的下一个实时相关数据分组的转发为止的剩余的传输暂停持续时间，以及检查非实时相关数据分组是否存在，其传输持续时间至多与作为所述传输接口的所述输入/输出接口的传输暂停持续时间相当，进以于检查结果为肯定时，通过所述输入/输出接口转发所述非实时相关数据分组。利用根据本专利技术的程序，能够实现分布节点的输入/输出接口的可能传输时间的优化使用，其中传输中的滞留持续时间会被降低至最小。特别是，可因此通过最佳数据传输避免非循环地抵达分布节点中的非实时相关数据分组的溢出风险。根据一个较佳具体实施例，自动化网络的分布节点是以单一数据传送循环来操作。因此不再需要将数据传送循环细分成时段及确保在数据传送循环的特定时段中并无非实时相关数据分组被转发。因此非实时相关数据分组可被转发，于整个循环时间上分布，亦即，只要所分配的传输接口的传输暂停持续时间至少对应于非实时相关数据分组的传输持续时间。根据本专利技术的一个较佳具体实施例，当分配传输接口未被释放供转发所述非实时相关数据分组时，暂时地储存非实时相关数据分组。这可通过以下进行：于非实时相关数据分组的接收上检查所分配的传输接口是否空闲，直到所述实时相关数据分组的长度产生的传输持续时间的所述下一个实时相关数据分组的传输为止。在检查结果为肯定时，所述非实时相关数据分组通过所分配的传输接口转发。相反地，在检查结果为否定时，所述非实时相关数据分组被暂时储存。利用这个程序，可实施分布节点中非实时相关数据分组的有效率及节省资源的处理。若传输时间是空闲的，抵达分布节点中的非实时相关数据分组会尽可能快地被转发而无延迟。根据另一具体实施例，空闲可供传输的输入/输出接口的传输暂停持续时间与分配给作为传输接口且存在于所述分布节点中的输入/输出接口的非实时相关数据分组的传输持续时间会被比较，进以根据预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动化网络的分布节点(10)，具有至少两个输入/输出接口(101,102,103,104)，以用于传输及接收实时相关与非实时相关的数据分组，以及切换装置(105)，连接至所述输入/输出接口，其中所述切换装置(105)是被设计以使用切换表(106)将通过输入/输出接口所接收的数据分组通过另一输入/输出接口而转发，其中所述切换表包含至少一个数据分组识别符及每一个实时相关数据分组的数据传送循环中的传输时间，其中所述切换装置(105)是被设计以于实时相关数据分组的接收上侦测数据分组识别符，其中所述切换装置(105)是被设计以通过输入/输出接口作为传输接口，于所述切换表(106)中被分配给所述所侦测数据分组识别符的所述传输时间输出所述实时相关数据分组，其中所述切换装置(105)是被设计以于非实时相关数据分组的接收上侦测所述非实时相关数据分组的所述长度，进以确定用于所述非实时相关数据分组的从其产生的所述传输持续时间，及其中所述切换装置(105)是被设计为，至少在输入/输出接口被提供作为非实时相关数据分组的传输接口且处于所述无传输状态时，用以侦测直到所述各自输入/输出接口的所述下一个实时相关数据分组的所述转发为止的剩余的所述传输暂停持续时间，以及用以检查非实时相关数据分组是否存在，其传输持续时间至多与作为所述传输接口的所述输入/输出接口的所述传输暂停持续时间相当，进以于肯定检查结果为时，通过所述输入/输出接口转发所述非实时相关数据分组。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.22 DE 102014112082.51.一种用于自动化网络的分布节点(10)，具有至少两个输入/输出接口(101,102,103,104)，以用于传输及接收实时相关与非实时相关的数据分组，以及切换装置(105)，连接至所述输入/输出接口，其中所述切换装置(105)是被设计以使用切换表(106)将通过输入/输出接口所接收的数据分组通过另一输入/输出接口而转发，其中所述切换表包含至少一个数据分组识别符及每一个实时相关数据分组的数据传送循环中的传输时间，其中所述切换装置(105)是被设计以于实时相关数据分组的接收上侦测数据分组识别符，其中所述切换装置(105)是被设计以通过输入/输出接口作为传输接口，于所述切换表(106)中被分配给所述所侦测数据分组识别符的所述传输时间输出所述实时相关数据分组，其中所述切换装置(105)是被设计以于非实时相关数据分组的接收上侦测所述非实时相关数据分组的所述长度，进以确定用于所述非实时相关数据分组的从其产生的所述传输持续时间，及其中所述切换装置(105)是被设计为，至少在输入/输出接口被提供作为非实时相关数据分组的传输接口且处于所述无传输状态时，用以侦测直到所述各自输入/输出接口的所述下一个实时相关数据分组的所述转发为止的剩余的所述传输暂停持续时间，以及用以检查非实时相关数据分组是否存在，其传输持续时间至多与作为所述传输接口的所述输入/输出接口的所述传输暂停持续时间相当，进以于肯定检查结果为时，通过所述输入/输出接口转发所述非实时相关数据分组。2.如权利要求1所述的分布节点，其中所述切换装置(105)是被设计以于非实时相关数据分组的所述分配传输接口未被释放供转发时暂时地储存所述非实时相关数据分组。3.如权利要求2所述的分布节点，其中所述切换装置(105)是被设计以于非实时相关数据分组的接收上检查所述分配传输接口是否空闲，直到所述实时相关数据分组的所述长度产生的所述传输持续时间的所述下一个实时相关数据分组的所述传输为止，其中，在肯定检查结果时，所述非实时相关数据分组通过所述分配传输接口转发，以及，在否定检查结果时，所述非实时相关数据分组被暂时储存。4.如权利要求2所述的分布节点，其中所述切换装置(105)是被设计以比较空闲可供传输的输入/输出接口的所述传输暂停持续时间与分配给作为传输接口且存在于所述分布节点中的所述输入/输出接口的非实时相关数据分组的所述传输持续时间，并根据预定义条件从所述传输持续时间至多与所述传输暂停持续时间相当的所述非实时相关数据分组中选择出要被转发的非实时相关数据分组。5.如权利要求4所述的分布节点，其中选择条件为所述分布节点中的所述传输持续时间及/或滞留持续时间。6.一种具有如权利要求1至5中任一所述的分布节点(10)的自动化网络，其中每一个输入/输出接口(101,102,103,104)都是连接至至少一个节点(11,12,13,14)，且其中所述实时相关与非实时相关数据分组的所述数据传送是以各自的数据传送循环进行。7.一种用于在具有多个节点(11,12,13,14)与分布节点(10)的自动化网络中传输实时相关与非实时相关数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：索尔斯登·邦特，豪格·伯特纳，艾利克·冯纳美，汉斯·贝克霍夫，汤玛斯·雷帝格，德克·詹森，
申请(专利权)人：德商倍福自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE