[发明专利]用于确定输入输出设备中事件的发生时间的方法和通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信系统以及一种用于在这样一种通信系统中确定一个由输入输出设备记录的事件发生的时间的方法，该通信系统包括一个与系统时钟上级控制单元和至少一个与上级控制单元连接的输入输出连接单元，连接单元总是与一个第一输入输出设备连接。

背景技术

熟悉的自动化系统通常包括一个上级控制单元，例如，可编程序控制器(简称SPS)，这种控制单元可通过一个现场总线系统与输入输出设备，也被称作IO设备，进行通信。优选，输入输出设备为传感器或执行器。为了能够以智能的方式把输入输出设备与一个自动化系统连在一起，近一段时期以来一直使用一种特殊的连接系统，输入输出连接通信系统。这种标准化的输入输出连接通信系统包含一个输入输出连接主机，多个在输入输出连接标准中所述的输入输出连接设备按星形拓扑结构与这个主机连接。因此，输入输出连接通信系统也被叫做点-对-点-通信系统。在这样一种输入输出连接通信系统中，输入输出连接设备可以由输入输出连接主机同步或同时动作。优选，只根据输入输出连接主机的要求在输入输出连接主机和与其相连的输入输出连接设备之间进行通信。这里有周期性与非周期性数据通信之分。过程数据在数据帧中被周期性传输。服务数据应输入输出连接主机的询问非周期性地从输入输出连接单元被传输到输入输出连接主机。通过输入输出连接主机，输入输出连接单元最终与自动化系统的上级控制单元通信。

为了能够准确无误地控制和监控流程，要求上级控制单元准确地知道，一个输入输出连接传感器什麽时候记录测量数据或一个输入输出连接执行器什麽时侯执行一个动作。

发明内容

本发明的任务是，准备一种方法以及一种通信系统，能够低成本并且简单地在一个上级控制单元确定由输入输出设备记录的事件发生的时间。

本发明的核心思想是，输入输出设备通过一个输入输出连接系统，优选，标准化的输入输出连接通信系统与上级控制单元连接。在此，多个输入输出设备按星形拓扑结构与输入输出连接单元连接。这些输入输出设备优选是传感器和执行器。无论是输入输出设备还是输入输出连接单元都没有本地时钟。取而代之的是，有一个时钟作为另一个输入输出设备与输入输出连接单元连接，该时钟与上级控制单元的一个系统时钟同步。因为由时钟提供的时间数据和由其余的输入输出设备记录的测量数据或状态数据被同时读取并且被传送给输入输出连接单元，因此可以给由输入输出设备记录的测量数据或事件配置一个精确的时间戳。

上述的技术问题一部分将通过权利要求1的特征来解决。

据此，通信系统包括一个带系统时钟的上级控制单元。此外，通信系统还包含至少一个与上级控制单元连接的输入输出连接单元，该连接单元有多个也被叫做端口的连接设备，可各连接一个第一输入输出设备。第一输入输出设备以及输入输出连接单元没有本地时钟。一个含有时钟的第二输入输出设备与输入输出连接单元的其中一个端口连接。此外，还规定有一个同步设备，负责使与输入输出连接单元连接的时钟和上级控制单元的系统时钟同步。由至少一个第一输入输出设备准备的状态数据，和由第二输入输出设备提供的最新的时间数据被同时传输给输入输出连接单元。输入输出连接单元把由至少一个第一输入输出设备所接收的状态数据分配给接收到的最新的时间数据并且把这些数据传输给上级控制单元。

优选的结构形式属于从属权利要求的内容。

第一输入输出设备优选是传感器和/或执行器，从而使准备的状态数据主要是一个传感器的测量事件或一个执行器的动作事件。一个执行器动作事件可以是一个切换事件，例如，开关一个继电器或阀门。

输入输出连接单元，第一输入输出设备以及第二输入输出设备都是按照输入输出连接标准形成。这样一种输入输出连接通信系统的特点是，输入输出设备按星形拓扑结构与输入输出连接单元连接。触发一个要求指令，输入输出设备得数据被同步传输给输入输出连接单元。由第一输入输出设备准备的数据和由第二输入输出设备提供的时间数据此时可以周期性地或非周期性地被传输。

但是，需要说明的是，输入输出连接单元也可能是一种其它的，为人所熟悉的或者还有待开发的传感器执行器连接系统。

为了能够精确地确定记录在第一输入输出设备中的状态数据的时间，即，所记录的测量事件和/或动作事件发生的时间，在每个第一输入输出设备中确定一个时间矫正值并且在必要时存储起来。时间矫正值说明的是在一个第一输入输出设备内部进行的传输周期期间，记录状态数据和状态数据传输时间之间的内部时间偏差。在通信周期期间，可以把时间矫正值作为参数从任一第一输入输出设备读取。