通信网络和转换器模块

1.一种通信网络，具有配属于上位层(1)的自动化设备(6)，所述自动化设备通过第一数据线(3)与转换器模块(5)连接，其中所述转换器模块(5)通过第二数据线(4)与至少一个在下位层(2)中的终端设备(11，12，13)相连接，其特征在于，所述转换器模块(5)具有用于在所述下位层(2)之内运行与安全有关的通信的装置(20)，其中所述装置(20)可通过释放装置(21)激活，其中，所述终端设备(11，12，13)还分别具有描述符元素(22)，并且所述释放装置(21)借助于所述第二数据线(4)从所述描述符元素(22)中读出标识特征，使得在所述释放装置(21)中评估所述标识特征，从而所述转换器模块(5)可以调节为匹配于所述终端设备(11，12，13)的运行的安全条件，其中，所述转换器模块(5)设计为通过转换装置(25)将在所述上位层(1)中使用的第一协议转换为在所述下位层(2)中使用的第二协议。
2.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述第二数据线(4)设计为三绞线。
3.根据权利要求1或2所述的通信网络，其中所述转换器模块(5)设计为IO连接主设备并且所述终端设备(11，12，13)设计为IO连接从设备。
4.一种转换器模块(5)，包括：第一接口(23)，用于连接至与上位层(1)进行通信的第一数据线(3)；第二接口(24)，用于连接至与下位层(2)进行通信的第二数据线(4)；转换装置(25)，用于将在所述上位层(1)中使用的第一协议转换成在所述下位层(2)中使用的第二协议，其特征在于一种通信装置(20)，所述通信装置用于在所述下位层(2)之内运行与安全有关的通信，其中所述通信装置(20)可通过释放装置(21)激活，其中，连接至所述转换器模块的终端设备(11，12，13)还分别具有描述符元素(22)，并且所述释放装置(21)借助于所述第二数据线(4)从所述描述符元素(22)中读出标识特征，使得在所述释放装置(21)中评估所述标识特征，从而所述转换器模块(5)可以调节为匹配于所述终端设备(11，
12，13)的运行的安全条件。
5.根据权利要求4所述的转换器模块(5)，其中，所述通信装置(20)设计具有用于与安全有关的软件的存储件。

通信网络和转换器模块\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种通信网络，其具有配属于上位层的自动化设备，该自动化设备通过第一数据线与转换器模块相连接，其中转换器模块通过第二数据线与至少一个在下位层中的终端设备相连接。\n[0002] 此外本发明涉及一种转换器模块，包括：第一接口，用于连接至用于与上位层进行通信的第一数据线；第二接口，用于连接至用于与下位层进行通信的第二数据线；转换装置用于将上位层的第一协议转换成下位层的第二协议。\n背景技术\n[0003] 在自动化技术中使用工业上的通信系统，例如：现场总线、过程现场总线、用于使现场用仪表与上层的自动化系统进行通信的过程现场总线网络(Profinet)。所以例如存储器可编程的控制装置可以通过现场总线连接至分散式外围设备，该外围设备接收过程参数并且发送至存储器可编程的控制装置。\n[0004] 在从工业化过程的第一通信层过渡到工业化过程的第二通信层时，从一个现场总线系统转换到另一个现场总线系统的必要性自然可以显现。这种转换借助于转换器模块或者通过铺设在其上的通信网络来实现，该通信网络包括不同的现场总线系统。\n[0005] 在自动化技术中也可能会发生的是，与安全有关的过程必须加以自动化并且因此为此必须使用基于安全设计的组件。但现在在不同的现场总线系统的层面上可能会发生的是，例如在第一层中使用与安全有关的仪器并且因此也在第一层中运行基于安全功能设计的通信协议。与之相反，终端设备在第二层中通过转换器模块与第一层相连接。但是该终端设备并不强制性地处于安全区域中并且与此相应地不一定基于安全性来设计。因此在第二层中运行安全协议也不是必要的并且转换器模块与此相应地不为了安全技术而设计。但如果制造条件发生了变化并且因此要求安全技术的话，那么就必须将该转换器模块替换成具有安全技术的转换器模块并且对设备重新配置。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的是提供一种通信网络，该通信网络能够实现利用基于安全设计的终端设备来运行并且使这种通信网络的设计者能够更容易地进行设计。\n[0007] 该用于通信网络的发明的目的由此实现，转换器模块具有用于运行在下位层之内的与安全有关的通信的装置，其中该装置可通过释放装置激活。例如该转换器模块是用于IO连接(IO-Link)的转换器模块，可以将该IO连接看作为与IO从设备(IO-Slaves)连接的IO主设备(IO-Master)。这些IO从设备优选地分为执行器和传感器，也就是说接收输入参数或者发出输出参数的终端设备。此外，该终端设备可以划分为标准终端设备和安全终端设备。在从标准终端设备连接至设计为IO主设备的转换器模块时，为了应用通信网络并不需要其它的步骤。但是如果安全终端设备连接至转换器模块，那么对于通信网络的通信连接以及转换器模块到终端设备的连接就必须基于安全来设计。因此特别有利的是，该转换器模块通过释放装置激活用于运行与安全有关的通信的装置，其中该用于激活的释放装置动用了现有的相连接的安全终端设备。优选地将上位层设计为基于安全设计的通信层。在这里例如从存储器可编程的控制装置通过设有ProfiSave(安全技术行规)功能的过程现场总线，通过连接至转换器模块的第一数据线与基于安全性设计的第一协议进行通信。由于该转换器模块现在通过用于运行与安全有关的通信的激活的装置而布置用于连续性的与安全有关的通信，因此可以实现从上位层到下位层直至终端设备的与安全有关的通信。\n[0008] 优选地，该终端设备具有可由释放装置读出的描述符元素(Deskriptorelement)。\n在该描述符元素中优选地存储有编码顺序(Codefolge)、检验密码(Prüfziffer)、释放许可(Freigabelizenz)、安全等级或者使用标准。通过由设置在转换器模块之内的释放装置来读出描述符元素，该转换器模块可以自动调整到分别所需要的安全等级。\n[0009] 在一个优选的设计方案中，第二数据线设计为三绞线。在此，用于IO-Link的、通过作为三绞线的数据线的通信显示为最低限度。备选地可以添加另外两条电线。相应的用于IO连接数据线的插接触点因此可能具有五个触点或者说五个插针。\n[0010] 此外，开头所述目的通过开头所述的转换器模块来实现，其中转换器模块的特征在于一种用于在下位层之内运行与安全有关的通信的装置，其中该装置可通过释放装置激活。优选地，该转换器模块被应用为IO主设备，其中，通过释放装置实现安全协议的激活(Freischalten)。\n[0011] 另外的优点在于，该装置设计具有用于与安全有关的软件的存储件。为了确保在转换器模块之内的规定的功能，在转换器模块中运行系统软件，该系统软件控制功能性的过程。该系统软件也称为固件。该转换器模块也就有利地具有存储件，以用于与安全有关的软件，该存储件提供了用于基于安全设计的转换器模块的固件。\n[0012] 另外有利的是，释放装置这样来设计，即可读出连接上的终端设备的描述符元素。\n基于描述符元素的被读出的信息，转换器模块可以通过释放装置相应于其需要实现的功能来转接或者控制。如果安全终端设备代替标准终端设备连接，则因此释放装置确保用于，使得用于在转换器模块与终端设备之间运行与安全有关的通信的装置得以激活。\n附图说明\n[0013] 另外的优点和设计方案的特征可由附图中得出，其中示出了：\n[0014] 图1示出了具有第一和第二通信层的通信网络，以及\n[0015] 图2示出了具有连接上的终端设备的转换器模块。\n具体实施方式\n[0016] 根据图1，控制系统7通过总线系统连接至自动化设备6。自动化设备6设计为以安全功能为目的的可编程控制器(SPS)。自动化设备6通过第一数据线3与转换器模块5相连接。前述的组件描述了第一通信层或者说上位层1，第一通信层1与第二通信层或者说下位层2的区分通过点划线来标明。在第一通信层1中使用第一协议，以用于在第一通信层1中设置的通信参与者之间进行数据交换。在第二通信层2中使用第二协议以用于在第二通信层2中设置的通信参与者的数据交换。在此，转换器模块5优选地展示出接口的功能性并且设计为通过转换装置25将第一协议转换为第二协议，或者反之亦然。通过第二数据线4将第一终端设备11、第二终端设备12和第三终端设备13连接至转换器模块5。第一终端设备11设计为传感器，该传感器测量在化学临界过程之内的温度。第二终端设备12和第三终端设备13设计为致动器，用于激活安全措施。\n[0017] 这种传感器/致动器设计为多样性地用于安全导向的设备。\n[0018] 图2在详细视图中示出了转换器模块5，其带有相连接的终端设备11。为了连接第一数据线3以用于使转换器模块5与上位层1的通信，转换器模块5具有第一接口23。\n为了连接至第二数据线4以用于与下位层2的通信而设置有第二接口24。为了将在第一层\n1中使用的第一协议转换为在第二层3中使用的第二协议，将转换装置25设计为协议和信号转换器。\n[0019] 为了在下位层2之内运行与安全有关的通信，通过用于运行与安全有关的通信的装置20来使得转换器模块5的功能得到匹配。装置20可通过释放装置21激活。此外，该释放装置21设计用于通过第二接口24借助于第二数据线4从第一终端设备11的描述符元素22中读出标识特征。该标识特征在释放装置21中进行评估并且使得转换器模块5匹配于对于与安全有关的终端设备11，12，13的运行是必需的或者所要求的安全条件。\n[0020] 优点在于：\n[0021] -标准终端设备和安全终端设备可以连接至转换器模块。因此在库存管理中仅还执行一个变量即可。\n[0022] -在安全终端设备中的描述符元素可以包含许可密匙并且该许可密匙反过来又释放在转换器模块中存储的锁，从而当终端设备与许可密匙接上时，转换器模块才解开其具有附加价值的功能。\n[0023] -标准终端设备在安全电路中的错误的结合可以通过转换器模块侦测出来并且其可以利用对安全产生影响的信息来对此作出反应。因此避免了在维修的情况下错误地使用不合适的终端设备。