專利名稱：用于控制自動(dòng)化系統(tǒng)，特別是鐵路系統(tǒng)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制具有傳感器和執(zhí)行器的自動(dòng)化系統(tǒng)，特別是鐵路系統(tǒng)的裝置，所述裝置具有用于執(zhí)行用戶程序的可編程的控制單元；本地的輸入/輸出單元，在所述輸入/輸出單元上連接有多個(gè)傳感器和執(zhí)行器；以及通信網(wǎng)絡(luò)，所述通信網(wǎng)絡(luò)連接控制單元和本地的輸入/輸出單元，其中，所述控制單元構(gòu)成為，依據(jù)用戶程序處理來(lái)自傳感器的輸入數(shù)據(jù)，以便生成用于執(zhí)行器的控制指令，并且其中，控制單元和輸入/輸出單元構(gòu)成為，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)電文，以便傳輸輸入數(shù)據(jù)和控制指令。此外，本發(fā)明涉及一種用于控制具有傳感器和執(zhí)行器的自動(dòng)化系統(tǒng)，特別是鐵路系統(tǒng)的方法，所述方法具有下述步驟-提供本地的輸入/輸出單元，在所述輸入/輸出單元上連接有多個(gè)傳感器和執(zhí)行器；-提供用于處理傳感器的輸入數(shù)據(jù)和用于生成用于執(zhí)行器的控制指令的控制單元；-在控制單元和輸入/輸出單元之間通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)電文，所述通信網(wǎng)絡(luò)連接所述控制單元和本地的輸入/輸出單元，其中，所述控制單元依據(jù)傳感器的輸入數(shù)據(jù)借助于數(shù)據(jù)電文控制所述執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
通常從DE102007039154A1中已知一種這樣的裝置和這樣的方法，其中，所述文獻(xiàn)沒(méi)有公開(kāi)所述裝置和方法的所有各個(gè)細(xì)節(jié)。DE102007039154A1說(shuō)明了一種用于鐵路網(wǎng)絡(luò)的所謂的安全系統(tǒng)，所述安全系統(tǒng)具有控制平面和待控制的場(chǎng)元件。作為示例提及電子信號(hào)站。這樣的信號(hào)站在歷史上是極度集中地構(gòu)造的，并且因此任何小的改動(dòng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。這也適用于軟件，在小的改動(dòng)的情況下，所述軟件必須與從控制平面直到場(chǎng)元件，例如道岔、行駛信號(hào)等等相匹配。為了使這樣的安全系統(tǒng)的改造和改進(jìn)變得容易，本文獻(xiàn)提出一種模塊結(jié)構(gòu)，其中，所述控制平面構(gòu)成為主機(jī)，其中，所述場(chǎng)元件構(gòu)成為從機(jī)，并且其中，主機(jī)和從機(jī)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)相互連接。 此外，從機(jī)應(yīng)可通過(guò)控制器控制，所述控制器可通過(guò)對(duì)所有從機(jī)而言統(tǒng)一的通信接口連接到通信系統(tǒng)上。DE102007039154A1對(duì)于所提出的實(shí)現(xiàn)形式假定，所述通信系統(tǒng)確保在主機(jī)和從機(jī)之間的不失真的且不可失真的傳輸。換句話說(shuō)，所提出的解決方案需要在主機(jī)和從機(jī)之間的故障保護(hù)的通信系統(tǒng)。這導(dǎo)致主機(jī)和從機(jī)都具有用于故障保護(hù)的通信系統(tǒng)的特殊的通信接口。相對(duì)于以前的基于DE102007039154A1的安全系統(tǒng)，這樣的實(shí)現(xiàn)形式帶來(lái)在改造和改進(jìn)的情況下靈活性方面的進(jìn)步。但是，當(dāng)想要改建已存在的鐵路系統(tǒng)時(shí)，所提出的實(shí)現(xiàn)形式是不利的，因?yàn)樗鰧?shí)現(xiàn)形式基于特殊的，并且因此通常為專有的通信系統(tǒng)的應(yīng)用。在DE19742716A1中說(shuō)明了一種具有控制單元和多個(gè)輸入/輸出單元的控制和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在所述控制單元和輸入/輸出單元中分別集成有與安全相關(guān)的組件，所述組
4件將待傳輸?shù)妮斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)取反，并且相對(duì)于原始數(shù)據(jù)冗余地傳輸待傳輸?shù)妮斎牒洼敵鰯?shù)據(jù)。冗余的數(shù)據(jù)傳輸需要特別為其構(gòu)成的并且因此專有的通信接口和相應(yīng)地構(gòu)成的輸入 /輸出單元。因此，當(dāng)想要改建已存在的鐵路系統(tǒng)時(shí)，所述控制和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)也是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
在這個(gè)背景下，本發(fā)明的目的是，提出一種開(kāi)始所述類型的裝置和方法，所述裝置和方法能夠以低成本的方式實(shí)現(xiàn)具有與安全相關(guān)的組件的自動(dòng)化系統(tǒng)的靈活的變動(dòng)和改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述目的通過(guò)開(kāi)始所述類型的裝置得以實(shí)現(xiàn)，所述裝置具有本地的斷開(kāi)單元，所述本地的斷開(kāi)單元以與輸入數(shù)據(jù)和控制指令分離的方式與本地的輸入/輸出單元耦聯(lián)，其中，所述控制單元構(gòu)成為，將用于斷開(kāi)單元的特有的校驗(yàn)數(shù)據(jù)集成到用于輸入/輸出單元的數(shù)據(jù)電文中，并且其中，所述斷開(kāi)單元構(gòu)成為，依據(jù)特有的校驗(yàn)數(shù)據(jù)使輸入/輸出單元不起作用。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述目的通過(guò)開(kāi)始所述類型的方法得以實(shí)現(xiàn)，其中，在所述輸入/輸出單元的區(qū)域中提供了本地的斷開(kāi)單元，所述本地的斷開(kāi)單元以與所述輸入數(shù)據(jù)和控制指令分離的方式與本地的輸入/輸出單元耦聯(lián)，其中，所述控制單元將用于斷開(kāi)單元的特有的校驗(yàn)數(shù)據(jù)集成到用于輸入/輸出單元的數(shù)據(jù)電文中，并且其中，所述斷開(kāi)單元依據(jù)特有的校驗(yàn)數(shù)據(jù)使輸入/輸出單元不起作用。根據(jù)另一方面，提供一種用于在開(kāi)始所述類型的裝置中使用的斷開(kāi)單元，所述斷開(kāi)單元具有用于連接在本地的輸入/輸出單元上的數(shù)據(jù)接口 ；用于處理特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理部分，所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠以與輸入數(shù)據(jù)和控制指令分離的方式通過(guò)數(shù)據(jù)接口提供；以及斷開(kāi)部分，所述斷開(kāi)部分構(gòu)成為，依據(jù)特有的校驗(yàn)數(shù)據(jù)使輸入/輸出單元不起作用。新的裝置和新的方法使用附加的、本地的斷開(kāi)單元，所述本地的斷開(kāi)單元與本地的輸入/輸出單元耦聯(lián)。但是，斷開(kāi)單元不包括在輸入數(shù)據(jù)和控制指令的處理和傳輸中。 有利的是，斷開(kāi)單元定位在輸入/輸出單元的區(qū)域中。斷開(kāi)單元通過(guò)定址在輸入/輸出單元上的數(shù)據(jù)電文獲得特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)由(優(yōu)選中央的)控制單元嵌入數(shù)據(jù)電文中。因此，斷開(kāi)單元能夠借助于校驗(yàn)數(shù)據(jù)檢查，耦聯(lián)的輸入/輸出單元是否獲得數(shù)據(jù)電文，所述數(shù)據(jù)電文實(shí)際上通過(guò)控制單元指向耦聯(lián)的輸入/輸出單元。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，本地的斷開(kāi)單元與通信網(wǎng)絡(luò)不直接連接，也就是說(shuō)，本地的斷開(kāi)單元不具有用于連接到通信網(wǎng)絡(luò)上的特有的接口。在這種情況下，本地的斷開(kāi)單元僅通過(guò)本地的輸入/輸出單元獲得校驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是，原則上可設(shè)想的是，本地的斷開(kāi)單元也附加地設(shè)有用于直接連接到通信網(wǎng)絡(luò)上的通信接口，以便可實(shí)現(xiàn)在控制單元和本地的斷開(kāi)單元之間的直接通信，例如用于本地的斷開(kāi)單元從任意接入點(diǎn)到通信網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程維護(hù)。但是，與斷開(kāi)單元如此可選地附加連接到通信網(wǎng)絡(luò)上無(wú)關(guān)，斷開(kāi)單元特別是構(gòu)成為，處理集成到數(shù)據(jù)電文中的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)電文被發(fā)送給輸入/輸出單元。只有在相應(yīng)的數(shù)據(jù)電文也實(shí)際到達(dá)耦聯(lián)的輸入/輸出單元時(shí)，斷開(kāi)單元才獲得所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此， 所述斷開(kāi)單元能夠監(jiān)控，耦聯(lián)的輸入/輸出單元是否獲得定址在所述輸入/輸出單元上的數(shù)據(jù)電文。只有當(dāng)斷開(kāi)單元獲得正確的校驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，所述斷開(kāi)單元才準(zhǔn)許所述輸入/輸出單元工作。如果缺少校驗(yàn)數(shù)據(jù)或所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)與在斷開(kāi)單元中的預(yù)期不符，那么斷開(kāi)單元使耦聯(lián)的輸入/輸出單元不起作用。因此，斷開(kāi)單元依據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)阻止控制單元對(duì)本地的輸入/輸出單元的訪問(wèn)。校驗(yàn)數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)和控制指令無(wú)關(guān)，并且特別是確定用于斷開(kāi)單元。輸入/輸出單元不需要校驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)判讀控制指令。相應(yīng)地，在優(yōu)選的實(shí)施例中，校驗(yàn)數(shù)據(jù)不由輸入/ 輸出單元評(píng)估。相反，在優(yōu)選的實(shí)施例中，輸入/輸出單元將校驗(yàn)數(shù)據(jù)“未讀地”，也就是說(shuō)， 不判讀所述數(shù)據(jù)地，轉(zhuǎn)發(fā)給斷開(kāi)單元。反之，在優(yōu)選的實(shí)施例中，例如在不具有斷開(kāi)單元的情況下處理和評(píng)估輸入數(shù)據(jù)和控制指令，也就是說(shuō)，斷開(kāi)單元不包括在輸入數(shù)據(jù)和控制指令的處理和評(píng)估中。因此，斷開(kāi)單元和輸入/輸出單元清楚地分開(kāi)，并且彼此獨(dú)立。但是，斷開(kāi)單元借助于它的特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控耦聯(lián)的輸入/輸出單元僅執(zhí)行實(shí)際確定用于耦聯(lián)的輸入/輸出單元的控制指令。所述監(jiān)控是耦聯(lián)的主要目的。因此，斷開(kāi)單元以與輸入數(shù)據(jù)和控制指令分離的方式耦聯(lián)在輸入/輸出單元上，并且在優(yōu)選的實(shí)施例中，輸入數(shù)據(jù)和控制指令完全地繞過(guò)斷開(kāi)單元。新的斷開(kāi)單元本身不能夠確保輸入/輸出單元無(wú)誤地運(yùn)轉(zhuǎn)，并且分別在正確的時(shí)間點(diǎn)上執(zhí)行由控制單元提供的控制指令。但是，斷開(kāi)單元能夠確保輸入/輸出單元不執(zhí)行錯(cuò)誤地接收的控制指令，例如所述控制指令定址在另一輸入/輸出單元上，并且所述控制指令由于在數(shù)據(jù)電文的地址段中的錯(cuò)誤而被錯(cuò)誤地接收。因此，斷開(kāi)單元負(fù)責(zé)排除錯(cuò)誤，否則所述錯(cuò)誤必須通過(guò)使用故障保護(hù)的通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)排除。換句話說(shuō)，新的斷開(kāi)單元可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)的使用，所述標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)本身不確保數(shù)據(jù)電文的無(wú)誤的傳輸。因此，新的裝置和新的方法具有的優(yōu)點(diǎn)是，它們能夠在不具有專有的、故障保護(hù)的通信網(wǎng)絡(luò)的情況下實(shí)現(xiàn)。因此，新的裝置和新的方法優(yōu)選包括通信網(wǎng)絡(luò)，所述通信網(wǎng)絡(luò)本身在根據(jù)IEC61508的SIL2、根據(jù)EN卯4的類別3或可比的要求的意義上不滿足故障保護(hù)性。因此，本地的輸入/輸出單元能夠構(gòu)成有用于連接到任意的、無(wú)故障保護(hù)的通信網(wǎng)絡(luò)上的標(biāo)準(zhǔn)接口。有利的是，輸入/輸出單元單信道地構(gòu)成，并且所述輸入/輸出單元相應(yīng)地基本上單信道地處理輸入數(shù)據(jù)和控制指令。因此，新的裝置和新的方法能夠比在開(kāi)始所述的 DE102007039154A1中的裝置和方法明顯更低成本地實(shí)現(xiàn)。上述目的得以完全實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，輸入/輸出單元構(gòu)成為，通過(guò)應(yīng)答電文簽收由控制單元接收的數(shù)據(jù)電文中的每一個(gè)，所述數(shù)據(jù)電文包含用于輸入/輸出單元的控制指令，所述應(yīng)答電文用信號(hào)通知控制指令的實(shí)際的執(zhí)行。所述應(yīng)答電文優(yōu)選包含通過(guò)斷開(kāi)單元提供的其它校驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便控制單元可實(shí)現(xiàn)應(yīng)答電文的實(shí)際來(lái)源的冗余檢查。在所述實(shí)施形式中，對(duì)于每個(gè)發(fā)送給輸入/輸出單元的數(shù)據(jù)電文，控制單元從輸入/輸出單元獲得執(zhí)行確認(rèn)，以至于控制單元能夠與所使用的通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)地監(jiān)控輸入/ 輸出單元是否也實(shí)際執(zhí)行了控制指令。此外，由于斷開(kāi)單元的集成在應(yīng)答電文中的其它校驗(yàn)數(shù)據(jù)，控制單元能夠監(jiān)控所述應(yīng)答電文來(lái)自“正確的”輸入/輸出單元，且例如不來(lái)自連接在通信網(wǎng)絡(luò)上的其它輸入/輸出單元。因此，所述實(shí)施形式具有另一錯(cuò)誤識(shí)別機(jī)構(gòu)，所述錯(cuò)誤識(shí)別機(jī)構(gòu)操縱新的斷開(kāi)單元。在另一實(shí)施形式中，輸入/輸出單元具有用于連接到通信網(wǎng)絡(luò)和本地的數(shù)據(jù)接口上的網(wǎng)絡(luò)接口，在所述網(wǎng)絡(luò)接口上連接有斷開(kāi)單元，以便接收校驗(yàn)數(shù)據(jù)。在特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，本地的數(shù)據(jù)接口是標(biāo)準(zhǔn)串行接口，特別是RS485接口、RS422或RS232接口。
所述實(shí)施形式可實(shí)現(xiàn)本地的斷開(kāi)單元和輸入/輸出單元的非常簡(jiǎn)單和低成本的耦聯(lián)。來(lái)自通信網(wǎng)絡(luò)的定址在輸入/輸出單元上的全部數(shù)據(jù)電文必須首先經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口。 只是在經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口后才進(jìn)行包含在數(shù)據(jù)電文中的數(shù)據(jù)的分解，并且特別是將校驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給斷開(kāi)單元。替代于此，在其它實(shí)施形式中，斷開(kāi)單元能夠監(jiān)聽(tīng)在網(wǎng)絡(luò)接口處的數(shù)據(jù)電文，但是這不是在所有通信網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)接口中都毫無(wú)問(wèn)題地是可能的。在另一實(shí)施形式中，輸入/輸出單元具有多個(gè)用于連接執(zhí)行器的端口，其中，斷開(kāi)單元構(gòu)成為，依據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)使端口不起作用。在所述實(shí)施形式的一個(gè)特別優(yōu)選的變形方案中，斷開(kāi)單元構(gòu)成為，將輸入/輸出單元至少部分地不帶電地接通，以便阻止將信號(hào)輸出給執(zhí)行器。在另一變形方案中，斷開(kāi)單元構(gòu)成為，使用于連接傳感器的端口也不起作用，并且特別是不帶電地接通，以便能夠以這種方式阻止在輸入/輸出單元中生成和發(fā)送看上去真實(shí)的應(yīng)答電文或由控制單元期待的應(yīng)答電文。所述實(shí)施形式能夠以非常簡(jiǎn)單和低成本的方式實(shí)現(xiàn)可靠地使輸入/輸出單元不起作用，這導(dǎo)致，當(dāng)在通信中出現(xiàn)不安全的狀態(tài)時(shí)，立即中斷常規(guī)的控制流程。在另一實(shí)施形式中，斷開(kāi)單元與輸入/輸出單元分開(kāi)地設(shè)置。在所述實(shí)施形式中，斷開(kāi)單元具有自己的儀器殼體，所述儀器殼體與輸入/輸出單元分開(kāi)地設(shè)置。在所述實(shí)施形式中，所述斷開(kāi)單元和輸入/輸出單元當(dāng)然也能夠設(shè)置在一個(gè)共同的開(kāi)關(guān)柜中或者類似的裝置中。在所述實(shí)施形式中，斷開(kāi)單元仍然具有單獨(dú)的殼體，所述殼體通過(guò)纜線，例如通過(guò)串行數(shù)據(jù)纜線，與輸入/輸出單元耦聯(lián)，其中，斷開(kāi)單元的殼體和輸入/輸出單元的殼體都具有相應(yīng)的插頭或相應(yīng)的插座。所述實(shí)施形式可實(shí)現(xiàn)非常低成本和通用的實(shí)現(xiàn)形式，因?yàn)樗鰯嚅_(kāi)單元能夠非常簡(jiǎn)單地連接在幾乎任意的輸入/輸出單元上。因此，新的裝置和新的方法不僅在通信網(wǎng)絡(luò)方面，而是也在本地輸入/輸出單元方面很大程度上與制造者和系統(tǒng)有關(guān)。在另一實(shí)施形式中，斷開(kāi)單元多信道地構(gòu)造，以便冗余地處理校驗(yàn)數(shù)據(jù)。所述實(shí)施形式能夠在處理校驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的故障保護(hù)性。因此，能夠更可靠地排除由于錯(cuò)誤地接收的數(shù)據(jù)電文而導(dǎo)致的不安全的控制操作。另一方面，所述實(shí)施形式具有的大的優(yōu)點(diǎn)是，多信道式數(shù)據(jù)處理能夠集中在新的斷開(kāi)單元中，這使得低成本的、無(wú)故障保護(hù)的輸入/輸出單元的使用變得容易。在另一實(shí)施形式中，校驗(yàn)數(shù)據(jù)包含一個(gè)優(yōu)選全球唯一的地址，所述地址明確地識(shí)別所述斷開(kāi)單元。優(yōu)選的全球唯一的地址例如能夠如下實(shí)現(xiàn)，S卩，所述地址包含獨(dú)特的、明確的制造者識(shí)別以及由制造者唯一地分配的儀器識(shí)別碼。因?yàn)閿嚅_(kāi)單元不需要直接連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，并且只要是與使用在通信網(wǎng)絡(luò)中的通信協(xié)議無(wú)關(guān)，制造者就能夠自由選擇明確的地址， 并且例如借助加密方法防止復(fù)制和以其他方式使用。在這里，除了在通信協(xié)議的范圍中識(shí)別所述輸入/輸出單元的地址，優(yōu)選使用斷開(kāi)單元的地址。輸入/輸出單元的地址典型地包含在數(shù)據(jù)電文的協(xié)議部分中，而斷開(kāi)單元的地址在有效載荷數(shù)據(jù)部分中傳輸。斷開(kāi)單元的單獨(dú)的編址能夠獨(dú)立地并且除了輸入/輸出單元的地址外實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的和非常可靠的檢查， 數(shù)據(jù)電文是否從控制單元到達(dá)“正確的”輸入/輸出單元。因此，所述實(shí)施形式可實(shí)現(xiàn)在地址偽造方面特別高的故障保護(hù)性。在另一實(shí)施形式中，控制單元構(gòu)成為，將多個(gè)數(shù)據(jù)電文以限定的時(shí)間間隔發(fā)送給輸入/輸出單元，其中，斷開(kāi)單元構(gòu)成為，監(jiān)控時(shí)間間隔，并且依據(jù)于此使輸入/輸出單元不起作用。優(yōu)選的是，斷開(kāi)單元構(gòu)成為，當(dāng)控制單元超過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間沒(méi)有將數(shù)據(jù)電文發(fā)送給輸入/輸出單元時(shí)，使輸入/輸出單元不起作用。較長(zhǎng)的間期例如能夠通過(guò)超過(guò)限定數(shù)量的時(shí)間間歇還未收到數(shù)據(jù)電文來(lái)辨別。在所述實(shí)施形式中，斷開(kāi)單元不僅承擔(dān)確保在通信網(wǎng)絡(luò)上的正確的地址的任務(wù)。 所述斷開(kāi)單元還附加地監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)電文的有規(guī)律的和在時(shí)間上正確的接收。在所述實(shí)施形式的優(yōu)選的變形方案中，也故障保護(hù)地進(jìn)行所述監(jiān)控，這能夠通過(guò)斷開(kāi)單元的多信道式結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。所述實(shí)施形式具有的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)與控制單元的通信連接斷開(kāi)或暫時(shí)中斷時(shí)，輸入 /輸出單元自動(dòng)地不起作用。因此，所述實(shí)施形式可實(shí)現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)的可用性方面更低的要求。所述實(shí)施形式例如使得使用互聯(lián)網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)變得容易。另一方面，所述實(shí)施形式確保，輸入/輸出單元不能夠在不與控制單元發(fā)生通信的“無(wú)控制的”間期內(nèi)導(dǎo)致執(zhí)行器的改變，并且因此系統(tǒng)狀態(tài)不能由控制單元“不被發(fā)覺(jué)”地改變。此外，所述實(shí)施形式具有的優(yōu)點(diǎn)是，控制單元能夠通過(guò)控制單元使數(shù)據(jù)電文發(fā)送給輸入/輸出單元中斷大于限定的時(shí)間間隔的間期導(dǎo)致輸入/輸出單元不起作用。對(duì)于這種情況，控制單元構(gòu)成為，在整個(gè)所述時(shí)間段上中斷數(shù)據(jù)電文的發(fā)送。在另一實(shí)施形式中，校驗(yàn)數(shù)據(jù)包含代表數(shù)據(jù)電文的順序的序號(hào)。在所述實(shí)施形式中，斷開(kāi)單元能夠可靠地識(shí)別數(shù)據(jù)電文的缺少或消失。所述實(shí)施形式有助于確保所接收的數(shù)據(jù)電文是最新的，因?yàn)楫?dāng)在更晚的時(shí)間點(diǎn)上在輸入/輸出單元處接收時(shí)，“卡”在通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)電文能夠被識(shí)別為這樣的數(shù)據(jù)電文。借助于序號(hào)能夠排除與較新的數(shù)據(jù)電文的混淆。新的裝置和新的方法的故障保護(hù)性得以再次提高。在另一實(shí)施形式中，校驗(yàn)數(shù)據(jù)包含校驗(yàn)和，所述校驗(yàn)和基本上表明校驗(yàn)數(shù)據(jù)本身的特征。校驗(yàn)和，特別是具有所謂的CRC (循環(huán)冗余校驗(yàn)和)形式的校驗(yàn)和的使用結(jié)合通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)電文本身是已知的。本實(shí)施形式使用實(shí)際上僅校驗(yàn)所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)本身的校驗(yàn)和。換句話說(shuō)，所述校驗(yàn)和與數(shù)據(jù)電文的其它數(shù)據(jù)內(nèi)容無(wú)關(guān)或至少很大程度上無(wú)關(guān)。所述實(shí)施形式具有的優(yōu)點(diǎn)是，斷開(kāi)單元能夠借助于轉(zhuǎn)發(fā)的校驗(yàn)數(shù)據(jù)獨(dú)立地計(jì)算和檢查所述校驗(yàn)和?？商娲氖?，原則上可設(shè)想使用在整個(gè)數(shù)據(jù)電文上計(jì)算的校驗(yàn)和。但是，所述替代方案具有的缺點(diǎn)是，用于本地檢查校驗(yàn)和的斷開(kāi)單元必須了解數(shù)據(jù)電文的全部數(shù)據(jù)內(nèi)容。具有僅涉及數(shù)據(jù)電文的對(duì)斷開(kāi)單元感興趣的部分的特殊的校驗(yàn)和的優(yōu)選的實(shí)施形式可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)電文的更快和更簡(jiǎn)單的監(jiān)控。在另一實(shí)施形式中，數(shù)據(jù)電文包含協(xié)議部分和有效載荷數(shù)據(jù)部分，其中，協(xié)議部分依據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)說(shuō)明，并且其中，校驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置在有效載荷數(shù)據(jù)部分中。數(shù)據(jù)電文的有效載荷數(shù)據(jù)部分在通信網(wǎng)絡(luò)方面很大程度上未詳細(xì)說(shuō)明。所述有效載荷數(shù)據(jù)部分涉及數(shù)據(jù)電文的很大程度上自由提供給在網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)通信參與者的部分。 根據(jù)所使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議例如能夠在有效載荷數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度方面存在限制。但是，在有效載荷數(shù)據(jù)部分中的內(nèi)容對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的工作或數(shù)據(jù)電文的傳輸沒(méi)有意義。相反，協(xié)議部分包含用于在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)電文所需要的全部信息。這包括發(fā)送者信息和/或地址信息，所述發(fā)送者信息和/或地址信息識(shí)別數(shù)據(jù)電文的發(fā)送者和/或地址；類型信息，所述類型信息詳細(xì)說(shuō)明數(shù)據(jù)電文的類型；關(guān)于數(shù)據(jù)電文
8的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度信息；以及其它信息。在所述實(shí)施形式中，校驗(yàn)信息至少基本上(優(yōu)選完全地)設(shè)置在數(shù)據(jù)電文的有效載荷數(shù)據(jù)部分中。所述實(shí)施形式進(jìn)一步有助于使得新的裝置和新的方法與所使用的通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)。因此，所述實(shí)施形式可實(shí)現(xiàn)更自由地使用已存在的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施形式中，用戶程序具有可變的第一程序部分和不變的第二程序部分， 其中，第一程序部分依據(jù)輸入數(shù)據(jù)確定控制指令，并且其中，第二程序部分將校驗(yàn)數(shù)據(jù)集成到數(shù)據(jù)電文中。在所述實(shí)施形式的優(yōu)選的變形方案中，第一程序部分與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131兼容， 也就是說(shuō)，第一程序部分能夠由用戶借助于在IEC61131中詳細(xì)說(shuō)明的編程語(yǔ)言生成和改變。反之，第二程序部分很大程度上不再容許用戶的訪問(wèn)。第二程序部分至少不能毫無(wú)困難地以與IEC61131兼容的編程語(yǔ)言改變。在一個(gè)特別優(yōu)選的變形方案中，第二程序部分是操作系統(tǒng)的部分或控制單元的運(yùn)行時(shí)間環(huán)境。但是可設(shè)想的是，用戶能夠在限定的界限內(nèi)配置第二程序部分，例如以便讀入斷開(kāi)單元的全球性唯一的地址。所述實(shí)施形式具有的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)于新的裝置和新的方法的故障保護(hù)性而言意義重大的部分，即校驗(yàn)數(shù)據(jù)集成到數(shù)據(jù)電文中的部分，是不容許用戶訪問(wèn)的。因此十分有效地防止了能夠危害所述裝置的故障保護(hù)性的編程錯(cuò)誤。另一方面，用戶能夠集中精力在邏輯功能的編程上，所述邏輯功能用作生成用于執(zhí)行器的控制指令。顯然，上面提及的和下面還將闡述的特征不僅能夠以分別說(shuō)明的組合應(yīng)用，而是也能夠以其它組合或獨(dú)自地應(yīng)用，而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在下述說(shuō)明中詳細(xì)闡述。附圖中示出圖1示出新的裝置的實(shí)施例的簡(jiǎn)化視圖；圖2示出數(shù)據(jù)電文的簡(jiǎn)化視圖，所述數(shù)據(jù)電文使用在圖1中的裝置中；并且圖3更詳細(xì)地示出圖1中的裝置。
具體實(shí)施例方式在圖1中借助附圖標(biāo)記10示出新的裝置的實(shí)施例的整體視圖。在這里，所述裝置 10用于控制鐵路系統(tǒng)，這是優(yōu)選的應(yīng)用。但是，新的裝置和新的方法原則上也能夠用于控制其它自動(dòng)化系統(tǒng)，特別是實(shí)現(xiàn)安全性相關(guān)的控制功能的系統(tǒng)。裝置10包含控制單元12，在鐵路系統(tǒng)中，所述控制單元通常構(gòu)成為中央控制單元。但是，原則上也可以是分散的控制單元，所述分散的控制單元與其它中央控制單元和/ 或分散的控制單元(這里未示出)相關(guān)聯(lián)地進(jìn)行工作。在優(yōu)選的實(shí)施例中，控制單元12是能夠以編程語(yǔ)言中的一種進(jìn)行編程的可編程邏輯控制器，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131中詳細(xì)說(shuō)明了所述控制單元。在優(yōu)選的實(shí)施例中，控制單元12例如是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN61508的SIL3 的真正安全的(故障保護(hù)的)控制單元或滿足類似的安全要求的控制單元。如下面借助于圖3更詳細(xì)地示出的，在所述優(yōu)選的實(shí)施例中，控制單元12構(gòu)造成是多信道冗余的。這樣的控制單元由申請(qǐng)者例如以品名PSS 提供。此外，裝置10具有一個(gè)或多個(gè)本地的輸入/輸出單元，其中，在圖1中示例地繪出
9具有附圖標(biāo)記14和16的兩個(gè)輸入/輸出單元。控制單元12和輸入/輸出單元14、16通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)18連接，并且所述控制單元和輸入/輸出單元通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)18交換數(shù)據(jù)電文 20、22、24。典型的是，輸入/輸出單元在空間上遠(yuǎn)離控制單元12地設(shè)置。通信網(wǎng)絡(luò)18例如能夠是“標(biāo)準(zhǔn)的”以太網(wǎng)絡(luò)、“標(biāo)準(zhǔn)的”WLAN網(wǎng)絡(luò)(無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò))或互聯(lián)網(wǎng)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，通信網(wǎng)絡(luò)18是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)，所述通信網(wǎng)絡(luò)本身不具有SIL3的要求或在故障保護(hù)性上的類似的要求。在一個(gè)實(shí)施例中，通信網(wǎng)絡(luò)18是所謂 WftOfinet網(wǎng)絡(luò)，所述ftOfinet網(wǎng)絡(luò)對(duì)于本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員而言是已知的。在所述實(shí)施例中，輸入/輸出單元14、16模塊化地構(gòu)造。所述輸入/輸出單元具有帶有用于連接到通信網(wǎng)絡(luò)18上的通信接口(見(jiàn)圖3，附圖標(biāo)記92)的頭模塊沈。所述頭模塊26接收在通信接口處的數(shù)據(jù)電文、提取有效載荷數(shù)據(jù)并且將所述有效載荷數(shù)據(jù)提供給其它模塊。此外，頭模塊沈從輸入/輸出單元的其它模塊接收有效載荷數(shù)據(jù)，并且將所述有效載荷數(shù)據(jù)集成到數(shù)據(jù)電文中，所述數(shù)據(jù)電文作為應(yīng)答電文M發(fā)送給控制單元12。在這里，在頭模塊沈上連接有具有數(shù)據(jù)接口 30的接口模塊觀。在優(yōu)選的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)接口 30是用于串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，例如RS485接口、RS422接口或 RS232接口。在所述數(shù)據(jù)接口 30上連接有本地的斷開(kāi)單元32。在這里示出的實(shí)施例中，分別提供用于連接傳感器和/或執(zhí)行器的端口的其它模塊34、36串聯(lián)在接口模塊觀上。在根據(jù)圖1的實(shí)施例中，在模塊36上連接有繼電器38，所述繼電器能夠通過(guò)輸入/輸出單元14可選地通電。在優(yōu)選的實(shí)施例中，繼電器38用于轉(zhuǎn)換鐵路系統(tǒng)的道岔或行駛信號(hào)。在這里，反饋觸點(diǎn)40連接在模塊34上，所述反饋觸點(diǎn)與繼電器38強(qiáng)制耦聯(lián)。在這里，反饋觸點(diǎn)40用作傳感器，借助所述傳感器能夠回讀繼電器38的最新開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在所述裝置工作時(shí)，控制單元12借助于本地的輸入/輸出單元14、16控制鐵路系統(tǒng)的道岔和行駛信號(hào)。為此，控制單元12以有規(guī)律的時(shí)間間歇生成數(shù)據(jù)電文20、22，輸出數(shù)據(jù)包含在所述數(shù)據(jù)電文中，所述輸出數(shù)據(jù)代表用于繼電器38的控制指令。在圖1中示出兩個(gè)這樣的數(shù)據(jù)電文20、22。時(shí)間間隔以箭頭42表明，借助所述時(shí)間間隔控制單元12將數(shù)據(jù)電文20、22發(fā)送給輸入/輸出單元14。每個(gè)定址的輸入/輸出單元接收所述數(shù)據(jù)電文20、22，并且根據(jù)已收到的輸出數(shù)據(jù)控制已連接的執(zhí)行器/繼電器38。此外，在這里，每個(gè)輸入/輸出單元構(gòu)成為，借助于反饋觸點(diǎn)40回讀受控制的繼電器38的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。相應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)作為具有應(yīng)答電文M的輸入數(shù)據(jù)發(fā)回給控制單元12上。以這種方式，控制單元12獲得關(guān)于受控制的繼電器38的實(shí)際狀態(tài)的直接反饋。如果，回讀的開(kāi)關(guān)狀態(tài)不相應(yīng)于所委托的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，那么生成錯(cuò)誤報(bào)告(這里未示出)和/或開(kāi)啟應(yīng)急程序，所述應(yīng)急程序?qū)⒀b置10轉(zhuǎn)到無(wú)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)下。在圖1中的視圖由于清晰度原因被簡(jiǎn)化。在實(shí)踐中，常常使用多個(gè)繼電器38和/ 或其它執(zhí)行器以及多個(gè)傳感器，并且控制單元12構(gòu)成為，借助于多個(gè)傳感器信號(hào)實(shí)施可信度測(cè)試。此外，能夠設(shè)有冗余的執(zhí)行器，以便將裝置10在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)轉(zhuǎn)到無(wú)危險(xiǎn)性的狀態(tài)下。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，控制單元12不僅生成用于控制執(zhí)行器的輸出數(shù)據(jù)或控制數(shù)據(jù)，而且還附加地生成校驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)借助數(shù)據(jù)電文20、22傳遞給輸入/輸出單元14。校驗(yàn)數(shù)據(jù)從輸入/輸出單元14通過(guò)數(shù)據(jù)接口 30傳遞給本地的斷開(kāi)單元32。如下面借助于圖2和3詳細(xì)闡述的，斷開(kāi)單元32借助于校驗(yàn)數(shù)據(jù)特別是檢驗(yàn)已接收的數(shù)據(jù)電文20、22是否也實(shí)際定址在接收的輸入/輸出單元14上。如果這不是這種情況，或者借助于校驗(yàn)數(shù)據(jù)由斷開(kāi)單元32識(shí)別出另一通信錯(cuò)誤，那么斷開(kāi)單元32使輸入/輸出單元14的模塊34、36不起作用，以便以這種方式防止錯(cuò)誤地控制執(zhí)行器38，并且將錯(cuò)誤報(bào)告附加地發(fā)給控制單元12。在優(yōu)選的實(shí)施例中，斷開(kāi)單元32將模塊34、36與供電裝置分開(kāi)，如這在下面借助于圖3進(jìn)一步示出。為了也在不起作用的狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)與控制單元12的通信，在優(yōu)選的實(shí)施例中， 僅模塊34、36不起作用，所述模塊設(shè)置在頭模塊沈和接口模塊觀的下游。圖2更詳細(xì)地示出數(shù)據(jù)電文20的實(shí)施例。所述數(shù)據(jù)電文20同樣如其它數(shù)據(jù)電文 22J4—樣具有協(xié)議部分46，所述協(xié)議部分在這里特別是由在數(shù)據(jù)電文20的開(kāi)始部分處的所謂的頭48和在數(shù)據(jù)電文的結(jié)尾處的校驗(yàn)和50組成。頭48能夠包含地址信息，所述地址信息識(shí)別數(shù)據(jù)電文的發(fā)送者和/或接收者，如這例如從以太網(wǎng)數(shù)據(jù)電文中已知。在這里，有效載荷數(shù)據(jù)部分52設(shè)置在頭48和校驗(yàn)和50之間。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述有效載荷數(shù)據(jù)部分包含校驗(yàn)數(shù)據(jù)M以及輸入數(shù)據(jù)56和控制指令58。根據(jù)數(shù)據(jù)電文是否從控制單元 12發(fā)送給輸入/輸出單元或者相反，輸入數(shù)據(jù)56和控制指令58也能夠在數(shù)據(jù)電文20中交替地發(fā)送。換句話說(shuō)，不強(qiáng)制必須的是，輸入數(shù)據(jù)56和控制指令58同時(shí)包含在數(shù)據(jù)電文中。輸入數(shù)據(jù)56代表傳感器40的實(shí)際狀態(tài)。輸出數(shù)據(jù)58代表用于執(zhí)行器38的控制指令或額定狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，校驗(yàn)數(shù)據(jù)M被集成到數(shù)據(jù)電文20、22、M中， 以至于能夠校驗(yàn)斷開(kāi)單元32和在優(yōu)選的實(shí)施例中校驗(yàn)控制單元12，使得數(shù)據(jù)電文由“正確的”輸入/輸出單元接收。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，校驗(yàn)數(shù)據(jù)M包含全球唯一的地址，所述地址明確地識(shí)別斷開(kāi)單元32。在圖2中，所述地址例如在校驗(yàn)數(shù)據(jù)Vl中描述。此外在這里，校驗(yàn)數(shù)據(jù)討包含在圖2中以V2示出的序號(hào)。對(duì)于數(shù)據(jù)電文序列的每個(gè)數(shù)據(jù)電文而言，序號(hào)V2是增加的，以便能夠校驗(yàn)所接收的電文是最新的。此外在這里，校驗(yàn)數(shù)據(jù)M包含時(shí)間指示，所述時(shí)間指示例如代表數(shù)據(jù)電文的本地發(fā)送時(shí)間。在圖2中借助V3示出本地發(fā)送時(shí)間。借助于時(shí)間指示，接收者能夠檢查所接收的數(shù)據(jù)電文的最新性。最后，在優(yōu)選的實(shí)施例中，校驗(yàn)數(shù)據(jù)M包含除了校驗(yàn)和50以外使用的校驗(yàn)和V4。 校驗(yàn)和V4基本上表明校驗(yàn)數(shù)據(jù)M本身的特征，也就是說(shuō)，所述校驗(yàn)和基本上借助于校驗(yàn)數(shù)據(jù)M計(jì)算。但是，原則上也可能的是，除了原本的校驗(yàn)數(shù)據(jù)M，在校驗(yàn)和V4的計(jì)算中還包括更多的位(Bit)，例如更長(zhǎng)的位序列，并且因此可實(shí)現(xiàn)更高的錯(cuò)誤識(shí)別可能性。在其它實(shí)施例中，校驗(yàn)數(shù)據(jù)M能夠包含代表斷開(kāi)指令的一個(gè)或多個(gè)位，所述斷開(kāi)指令導(dǎo)致輸入/輸出單元有針對(duì)性地不起作用。圖2示出數(shù)據(jù)電文20，所述數(shù)據(jù)電文由控制單元12發(fā)送給輸入/輸出單元14。 所述數(shù)據(jù)電文包含校驗(yàn)數(shù)據(jù)M，所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)從輸入/輸出單元轉(zhuǎn)發(fā)給斷開(kāi)單元。但是， 應(yīng)答電文M原則上完全一樣地構(gòu)造。代替校驗(yàn)數(shù)據(jù)M，所述應(yīng)答電文包含由斷開(kāi)單元32 生成的并且傳輸給輸入/輸出單元的其它校驗(yàn)數(shù)據(jù)M’。在優(yōu)選的實(shí)施例中，其它校驗(yàn)數(shù)據(jù)54’也包含全球唯一的地址VI、序號(hào)V2、時(shí)間指示V3和/或校驗(yàn)和V4。此外，校驗(yàn)數(shù)據(jù) 54’能夠包含代表斷開(kāi)單元的系統(tǒng)狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)位，其中，所述系統(tǒng)狀態(tài)特別是包含關(guān)于斷開(kāi)單元是否使輸入/輸出單元不起作用的信息。圖3更詳細(xì)地示出裝置10。如前面一樣，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)相同的元件。在這里，控制單元12多信道冗余地構(gòu)造。在一些實(shí)施例中，所述控制單元具有多個(gè)處理器62a、62b，所述處理器相互冗余地工作并且通過(guò)相互對(duì)比它們的處理結(jié)果相互檢查。此外，所述控制單元12具有程序存儲(chǔ)器64和用于連接到通信網(wǎng)絡(luò)18上的網(wǎng)絡(luò)接口 66。在程序存儲(chǔ)器64中存儲(chǔ)有用戶程序，所述用戶程序在優(yōu)選的實(shí)施例中包含第一程序部分68和第二程序部分70。在這里，第一程序部分68是可變的程序部分，其能夠由用戶借助于編程工具72改變。用戶優(yōu)選能夠在編程工具72上以與IEC61131兼容的編程語(yǔ)言生成可變的程序部分68，并且將所述可變的程序部分加載到程序存儲(chǔ)器64中。編程工具72能夠是傳統(tǒng)的PC，在所述PC上運(yùn)行適宜的程序，以用于根據(jù)IEC61131生成用戶程序。在優(yōu)選的實(shí)施例中，第二程序部分70是不變的程序部分，所述不變的程序部分不能或者至少不能毫無(wú)問(wèn)題地由用戶改變。在所述實(shí)施例中，第一可變的程序部分確定邏輯連接，借助所述邏輯連接處理傳感器的輸入數(shù)據(jù)，以便生成用于執(zhí)行器的輸出數(shù)據(jù)。與之相反，第二程序部分70將校驗(yàn)數(shù)據(jù)M集成到數(shù)據(jù)電文20、22中，而用戶/程序員不必對(duì)在他的程序部分68中生成校驗(yàn)數(shù)據(jù)特別注意。程序部分70可以是控制單元12的操作系統(tǒng)的部分。但是也可能的是，程序部分70作為封裝模塊由用戶加載到程序存儲(chǔ)器64中。在優(yōu)選的實(shí)施例中，用戶雖然不能夠改變不可變的程序部分70的功能，但是，用戶能夠設(shè)置各個(gè)參數(shù)，例如輸入/輸出單元14、16的全球唯一的地址VI。在優(yōu)選的實(shí)施例中，斷開(kāi)單元32同樣多信道冗余地構(gòu)成，如這借助于兩個(gè)處理器74a、74b示出。此外，斷開(kāi)單元32具有存儲(chǔ)器76，在這里，全球唯一的地址78以及操作程序(固件)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中。優(yōu)選的是，存儲(chǔ)器76是非易失性存儲(chǔ)器，例如內(nèi)部的 EEPROM(電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)或可更換的只讀存儲(chǔ)器，如芯片卡、SD卡、CF卡或類似的卡，所述卡能夠可拆卸地插入適宜的保持件中，并且能夠可選地取出。此外，斷開(kāi)單元32具有接口 82，所述接口在這里一方面包含用于與輸入/輸出單元耦聯(lián)的數(shù)據(jù)接口。此外在這里，所述接口 82包含用于控制兩個(gè)繼電器84、86的兩個(gè)輸出端，借助于所述兩個(gè)輸出端，斷開(kāi)單元32能夠?qū)⒛K34、36與供電裝置88分開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，用于驅(qū)動(dòng)輸入模塊34和輸出模塊36的電流經(jīng)由特殊的饋電模塊90饋入輸入/輸出單元中，并且斷開(kāi)單元32將饋電模塊90與供電裝置88斷開(kāi)。此外，輸入/輸出單元14具有帶有網(wǎng)絡(luò)接口的已述及的頭模塊沈，所述網(wǎng)絡(luò)接口在圖3中以附圖標(biāo)記92標(biāo)出。繼電器84、86與接口 82共同形成斷開(kāi)單元32的斷開(kāi)部件，借助于所述斷開(kāi)部件， 斷開(kāi)單元32能夠使輸入/輸出單元14至少部分地不起作用。代替繼電器84、86，也能夠使用其它開(kāi)關(guān)元件，例如接觸器、晶體管和類似的器件。此外，開(kāi)關(guān)元件84、86能夠集成到斷開(kāi)單元32的殼體94中。在優(yōu)選的實(shí)施例中，斷開(kāi)單元32是封裝的“獨(dú)立”的儀器，其借助自己的儀器殼體 94與輸入/輸出單元14分開(kāi)地設(shè)置，并且通過(guò)接口纜線96與輸入/輸出單元耦聯(lián)。在另一實(shí)施例中，斷開(kāi)單元32能夠?qū)崿F(xiàn)為無(wú)殼體的插入卡和/或輸入/輸出單元14的模塊。
12在一些實(shí)施例中，斷開(kāi)單元32能夠具有一個(gè)或多個(gè)其它輸入端，以便連接故障保護(hù)的信號(hào)儀，例如緊急停機(jī)鍵。在這些情況下，斷開(kāi)單元32構(gòu)成為，也依據(jù)操作故障保護(hù)的信號(hào)儀使所述已耦聯(lián)的輸入/輸出單元14不起作用。
權(quán)利要求
1.用于控制具有傳感器(40)和執(zhí)行器(38)的自動(dòng)化系統(tǒng)，特別是鐵路系統(tǒng)的裝置，具有用于執(zhí)行用戶程序(68、70)的能夠編程的控制單元(12)；本地的輸入/輸出單元(14)， 多個(gè)所述傳感器(40)和執(zhí)行器(38)連接在所述本地的輸入/輸出單元上；以及通信網(wǎng)絡(luò) (18)，所述通信網(wǎng)絡(luò)連接所述控制單元(12)和所述本地的輸入/輸出單元(14)，其中，所述控制單元(12)構(gòu)成為，依據(jù)所述用戶程序(68、70)處理來(lái)自所述傳感器(40)的輸入數(shù)據(jù)，以便生成用于所述執(zhí)行器(38)的控制指令，并且其中，所述控制單元(12)和所述輸入 /輸出單元(14)構(gòu)成為，通過(guò)所述通信網(wǎng)絡(luò)(18)交換數(shù)據(jù)電文(20、22、24)，以便傳輸所述輸入數(shù)據(jù)和所述控制指令，其特征在于本地的斷開(kāi)單元(32)，所述本地的斷開(kāi)單元以與所述輸入數(shù)據(jù)和控制指令分離的方式與所述本地的輸入/輸出單元(14)耦聯(lián)，其中，所述控制單元(12)構(gòu)成為，將用于所述斷開(kāi)單元(32)的特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)集成到用于所述輸入/輸出單元(14)的所述數(shù)據(jù)電文(20、22)中，并且其中，所述斷開(kāi)單元(32)構(gòu)成為，依據(jù)所述特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)使所述輸入/輸出單元不起作用。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輸入/輸出單元(14)構(gòu)成為，通過(guò)應(yīng)答電文(24)簽收由所述控制單元(12)接收的數(shù)據(jù)電文(20、22)中的每一個(gè)，所述數(shù)據(jù)電文包含用于所述輸入/輸出單元(14)的控制指令，所述應(yīng)答電文用信號(hào)通知控制指令的實(shí)際的執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述輸入/輸出單元(14)具有用于連接到所述通信網(wǎng)絡(luò)(18)上的網(wǎng)絡(luò)接口(92)和本地的數(shù)據(jù)接口(30)，所述斷開(kāi)單元(32)連接在所述本地的數(shù)據(jù)接口上，以便接收所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述本地的數(shù)據(jù)接口(30)是標(biāo)準(zhǔn)串行接口。
5.如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述輸入/輸出單元(14)具有用于連接所述執(zhí)行器(38)的多個(gè)端口(36)，其中，所述斷開(kāi)單元(32)構(gòu)成為，依據(jù)所述校驗(yàn)數(shù)據(jù) (54)使所述端口(36)不起作用。
6.如權(quán)利要求1到5之一所述的裝置，其特征在于，所述斷開(kāi)單元(32)與所述輸入/ 輸出單元(14)分開(kāi)地設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1到6之一所述的裝置，其特征在于，所述斷開(kāi)單元(32)多信道地構(gòu)造， 以便冗余地處理所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)。
8.如權(quán)利要求1到7之一所述的裝置，其特征在于，所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)包含優(yōu)選為全球唯一的地址(VI)，所述地址明確地識(shí)別所述斷開(kāi)單元(32)。
9.如權(quán)利要求1到8之一所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(12)構(gòu)成為，以限定的時(shí)間間隔(42)將多個(gè)數(shù)據(jù)電文(20、22)發(fā)送給所述輸入/輸出單元(14)，其中，所述斷開(kāi)單元(32)構(gòu)成為，監(jiān)控所述時(shí)間間隔(42)，并且依據(jù)于此使所述輸入/輸出單元不起作用。
10.如權(quán)利要求1到9之一所述的裝置，其特征在于，所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)包含序號(hào) (V3)，所述序號(hào)代表所述數(shù)據(jù)電文(20、22)的順序。
11.如權(quán)利要求1到10之一所述的裝置，其特征在于，所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)包含校驗(yàn)和 (V4)，所述校驗(yàn)和基本上表明所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)本身的特征。
12.如權(quán)利要求1到11之一所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)電文(20、22、24)包含協(xié)議部分(46)和有效載荷數(shù)據(jù)部分(52)，其中，所述協(xié)議部分(46)依據(jù)所述通信網(wǎng)絡(luò)(18)詳細(xì)說(shuō)明，并且其中，所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)設(shè)置在所述有效載荷數(shù)據(jù)部分(52)中。
13.如權(quán)利要求1到12之一所述的裝置，其特征在于，所述用戶程序(68、70)具有可變的第一程序部分(68)和不變的第二程序部分(70)，其中，所述第一程序部分(68)依據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)確定所述控制指令，并且其中，所述第二程序部分(70)將所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)集成到所述數(shù)據(jù)電文(20、22)中。
14.用于在如權(quán)利要求1到13之一所述的裝置中使用的斷開(kāi)單元，具有用于連接到本地的輸入/輸出單元(14)上的數(shù)據(jù)接口(30)；用于處理特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)的數(shù)據(jù)處理部件(74)，所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠以與所述輸入數(shù)據(jù)和控制指令分離的方式通過(guò)所述數(shù)據(jù)接口(30)提供；以及斷開(kāi)單元(84、86)，所述斷開(kāi)單元構(gòu)成為，依據(jù)所述特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54) 使所述輸入/輸出單元(14)不起作用。
15.用于控制具有所述傳感器(40)和執(zhí)行器(38)的自動(dòng)化系統(tǒng)，特別是鐵路系統(tǒng)的方法，具有下述步驟-提供本地的輸入/輸出單元(14)，多個(gè)所述傳感器(40)和執(zhí)行器(38)連接在所述本地的輸入/輸出單元(14)上；-提供控制單元(12)，所述控制單元用于處理來(lái)自所述傳感器(40)的輸入數(shù)據(jù)和用于生成用于所述執(zhí)行器(38)的控制指令；-通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)(18)在所述控制單元(12)和所述輸入/輸出單元(14)之間交換數(shù)據(jù)電文(20、22、24)，所述通信網(wǎng)絡(luò)連接所述控制單元(12)和所述本地的輸入/輸出單元 (14)，其中，所述數(shù)據(jù)電文(20、22、24)包含所述輸入數(shù)據(jù)和/或控制指令，其中，所述控制單元(12)依據(jù)來(lái)自所述傳感器(40)的所述輸入數(shù)據(jù)借助于所述控制指令控制所述執(zhí)行器(38)，其特征在于，在所述輸入/輸出單元(14)的區(qū)域中提供本地的斷開(kāi)單元(32)，所述本地的斷開(kāi)單元以與所述輸入數(shù)據(jù)和控制指令分離的方式與所述本地的輸入/輸出單元(14)耦聯(lián)，其中，所述控制單元(12)將用于所述斷開(kāi)單元(32)的特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)集成到用于所述輸入/輸出單元(14)的所述數(shù)據(jù)電文(20、22)中，并且其中，所述斷開(kāi)單元(32)依據(jù)所述特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)使所述輸入/輸出單元(14)不起作用。
全文摘要
一種用于控制自動(dòng)化系統(tǒng)、特別是鐵路系統(tǒng)的裝置，具有多個(gè)傳感器(40)和執(zhí)行器(38)。可編程的控制單元(12)執(zhí)行用戶程序，以便處理來(lái)自傳感器(40)的輸入數(shù)據(jù)，并且以便生成用于執(zhí)行器(38)的控制指令。傳感器(40)和執(zhí)行器(38)連接在所述本地的輸入/輸出單元(14、16)上，所述本地的輸入/輸出單元與控制單元(12)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)(18)連接?？刂茊卧?12)和輸入/輸出單元(14、16)交換數(shù)據(jù)電文(20、22、24)，以便傳輸輸入數(shù)據(jù)和/或控制指令。所述裝置具有本地的斷開(kāi)單元(32)，所述本地的斷開(kāi)單元以與輸入數(shù)據(jù)和控制指令分離的方式與本地的輸入/輸出單元(14、16)耦聯(lián)?？刂茊卧?12)構(gòu)成為將用于斷開(kāi)單元(32)的特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)集成到用于輸入/輸出單元(14)的數(shù)據(jù)電文(20、22)中。斷開(kāi)單元(32)構(gòu)成為，依據(jù)特殊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)(54)使輸入/輸出單元(14)不起作用。
文檔編號(hào)G05B19/05GK102483620SQ201080040507
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者克里斯托夫·魏斯哈爾, 漢斯·施文克爾 申請(qǐng)人:皮爾茨公司