СЕТИ И СПОСОБЫ ДЛЯ НАДЕЖНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ МЕЖДУ ПРОМЫШЛЕННЫМИ СИСТЕМАМИ
NETWORKS AND METHODS FOR RELIABLE TRANSFER OF INFORMATION BETWEEN INDUSTRIAL SYSTEMS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам и системам для надежной передачи информации между промышленными системами с использованием оптической сети.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Промышленная установка может иметь различные системы, такие как управляющие станции, механизмы и другие компоненты, соединенные между собой в сеть. Сеть используется для передачи различной информации между системами, такой как информация, относящаяся к ходу процесса, телеметрическая информация и другая информация мониторинга и управления. Такие системы промышленной установки могут быть расположены на расстоянии до нескольких километров (км) друг от друга.
В примерном сценарии, каналы связи, такие как каналы на основе Ethernet, используются для передачи информации между различными системами промышленной установки посредством физических проводов, таких как медный или любой другой металлический провод. Однако такие каналы имеют определенную степень задержки и недетерминированы, когда трафик информации между системами увеличивается. Кроме того, такие каналы используют дополнительные сетевые компоненты и имеют ограничение с точки зрения скорости, задержки, избыточности и безопасности.
В некоторых других примерных сценариях, также может быть использована беспроводная передача информации. Однако дорогостоящая реализация беспроводных компонентов, шумовые помехи от различных радиоволновых сигналов и внутренние электрические сигналы делают сложным использование беспроводной связи в промышленных системах. В таких сценариях увеличилось использование оптической передачи информации, которая обычно свободна от электромагнитных помех, имеет высокую скорость и малые потери при передаче сигнала. Однако, даже при оптической передаче информации, надежная, безошибочная и детерминированная передача информации остается важной задачей в сети промышленных систем.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Нижеследующее представляет собой упрощенное краткое изложение сущности изобретения для обеспечения базового понимания одного или более аспектов изобретения. Это краткое изложение сущности не является развернутым обзором изобретения. Оно не предназначено ни для определения ключевых или критических элементов изобретения, ни для очерчивания объема настоящего изобретения. Вместо этого, единственной целью данного краткого изложения сущности является представление некоторых концепций изобретения в упрощенной форме в качестве вводной части к более подробному описанию, которое представлено далее.
Задачей изобретения является обеспечение быстрой и надежной передачи информации между системами, развернутыми в промышленных установках и процессах.
Другой задачей изобретения является обеспечение безопасной передачи информации между системами и исключение необходимости изменения протокола связи во время передачи информации. Другой задачей изобретения является обеспечение передачи информации, детерминированной от системы, передающей информацию, до системы, принимающей информацию.
Вышеуказанные и другие задачи могут быть достигнуты с помощью сети связи для передачи информации между промышленными системами, причем сеть связи содержит: множество промышленных систем, причем каждая система из множества промышленных систем содержит: по меньшей мере, одно из оптического излучателя и оптического приемника, плату ввода/вывода (I/O), содержащую, по меньшей мере, один модуль I/O; и модуль обработки, соединенный с платой I/O, причем модуль обработки и плата I/O сконфигурированы с возможностью, по меньшей мере, генерирования оптического сигнала, соответствующего информации и информации контроля циклическим избыточным кодом (CRC), связанной с этой информацией; первую оптическую шину, соединенную, по меньшей мере, с одним из оптического излучателя и оптического приемника одной или более пар систем из множества промышленных систем, для передачи оптического сигнала между одной или более парами систем; и вторую оптическую шину, соединенную, по меньшей мере, с одним из оптического излучателя и оптического приемника одной или более пар систем, для передачи дополнения оптического сигнала между одной или более парами систем.
В одном аспекте, модуль обработки включает в себя генератор CRC, сконфигурированный с возможностью генерирования информации CRC, и модуль информации шины, сконфигурированный с возможностью генерирования информации шины на основе главной оптической шины из первой оптической шины и второй оптической шины. В одном аспекте, модуль обработки также сконфигурирован с возможностью определения надежного приема информации на основе соответствия сигнала, принятого от первой оптической шины, и сигнала, принятого от второй оптической шины, и алгоритма CRC. В примере, первая оптическая шина и вторая оптическая шина являются оптоволоконными кабелями и могут быть последовательными шинами. Первая оптическая шина и вторая оптическая шина находятся в параллельной конфигурации. В одном аспекте, по меньшей мере, одна из множества промышленных систем содержит модуль памяти для хранения информации. В одном аспекте, модули I/O каждого из, по меньшей мере, одного модуля I/O, соединены посредством медного провода.
Вышеуказанные и другие задачи также достигаются с помощью способа передачи информации между множеством промышленных систем, причем способ содержит: генерирование оптического сигнала, соответствующего информации и информации CRC, соответствующей этой информации; генерирование дополнения оптического сигнала; передачу оптического сигнала по первой оптической шине от первой системы во вторую систему из множества промышленных систем; передачу дополнительного оптического сигнала по второй оптической шине от первой системы во вторую систему, причем вторая оптическая шина параллельна первой оптической шине, и первая оптическая шина и вторая оптическая шина соединены с платой I/O первой системы и платой I/O второй системы.
В одном аспекте, способ дополнительно включает в себя прием сигнала, передаваемого по первой оптической шине, и сигнала, передаваемого по второй оптической шине, во второй системе, и определение надежного приема информации на основе сопоставления сигнала, принятого от первой оптической шины, и сигнала, принятого от второй оптической шины, и алгоритма CRC. В одном аспекте, оптический сигнал содержит информацию шины, основанную на главной оптической шине из первой оптической шины и второй оптической шины.
Преимущественно, техническим результатом различных вариантов осуществления устройств и способов является обеспечение надежной и быстрой передачи информации между промышленными системами. Например, скорость передачи данных может достигать 10 гигабит (Гбит) в секунду при использовании оптических каналов передачи для осуществления связи. Различные варианты осуществления используют две параллельные оптоволоконные шины для передачи информации от первой системы во вторую систему. Первая оптоволоконная шина используется для передачи оптического сигнала для информации (которая должна быть передана), информации CRC, соответствующей этой информации, и информации шины, представляющей главную шину из первой оптической шины и второй оптической шины. Вторая шина из пары используется для передачи дополнения оптического сигнала. В оптическом приемнике во второй системе надежность передачи информации может быть определена путем сопоставления сигналов, принятых от обеих шин, на предмет того, являются ли они дополнением друг друга или нет. Кроме того, за счет использования высокоскоростных оптических каналов передачи, информация детерминирована от оптического излучателя до оптических приемников, соединенных с платами I/O, даже на значительном расстоянии соединения (например, более чем на 10 км). Например, детерминированный параметр может быть приблизительно равен 0,5 наносекунды (нс). Различные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть легко реализованы и могут быть использованы в промышленных приложениях, таких как приложения атомной промышленности. Различные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают соединение первой и второй оптических шин от оптического излучателя первой системы до платы I/O второй системы, а оптические сигналы передаются от оптического излучателя первой системы до платы I/O второй системы в соответствии с одним протоколом. Так как преобразование протокола не требуется, такая передача информации защищена от шпионажа, а также других угроз безопасности.
Другие задачи, преимущества и признаки настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего подробного описания и формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более полного понимания примерных вариантов осуществления настоящего изобретения обратимся к нижеследующему описанию, связанному с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг. 1 иллюстрирует примерное представление блок-схемы сети связи для передачи информации, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 иллюстрирует примерное представление блок-схемы сети связи, представляющей промышленные системы и соединения оптических шин между ними, в соответствии с другим примерным вариантом осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 3 является схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ передачи информации между множеством промышленных систем, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В нижеследующем описании, в целях пояснения, многие конкретные детали изложены для того, чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без этих конкретных деталей. В других случаях, структуры и устройства показаны только в виде блок-схем для того, чтобы избежать затруднений при раскрытии сути изобретения.
Ссылка в данном описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с этим вариантом осуществления, присутствуют, по меньшей мере, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Появление фразы «в одном варианте осуществления» в различных местах в описании не обязательно относится к одному и тому же варианту или к отдельным или альтернативным вариантам, взаимоисключающим другие варианты осуществления. Кроме того, описаны различные особенности, которые могут быть продемонстрированы на некоторых вариантах осуществления, но не на других. Аналогично, описаны различные требования, которые могут быть требованиями в некоторых вариантах осуществления, но не в других вариантах осуществления.
Кроме того, хотя последующее описание содержит много конкретных деталей в целях иллюстрации, любому специалисту в данной области техники будет понятно, что возможны многочисленные варианты и/или изменения указанных деталей, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения. Аналогично, хотя многие из деталей настоящего изобретения описаны по отношению друг к другу или в сочетании друг с другом, специалисту в данной области техники будет понятно, что многие из этих деталей могут быть предоставлены независимо от других деталей. Соответственно, описание настоящего изобретения приведено без потери общности и без введения ограничений на настоящее изобретение.
В целом, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают устройства и способы надежной и быстрой передачи информации между множеством промышленных систем. Различные варианты осуществления используют передачу информации посредством оптической сети связи, чтобы достичь быстрой передачи данных, например, до 10 гигабит (Гбит) в секунду. Различные варианты осуществления используют пару оптоволоконных шин для передачи информации от одной системы в другую систему из множества промышленных систем. Первую шину пары используют для передачи оптического сигнала для информации (которая должна быть передана, также называемой «фактической информацией» в описании), дополнительной информации и информации контроля циклическим избыточным кодом (CRC), соответствующей упомянутой информации.
Вторая шина пары используется для передачи дополнения оптического сигнала. На оптическом приемнике в другой системе может быть определена надежность передачи информации путем сопоставления сигналов, принятых от обеих шин, на предмет того, являются ли сигналы дополнением друг друга или нет. Кроме того, также может использоваться информация CRC, чтобы обнаружить любые ошибки в приеме информации платой I/O системы, принимающей информацию. Различные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают соединение оптических кабелей от оптического излучателя системы до платы I/O другой системы, а оптические сигналы передаются от оптического излучателя до платы I/O в соответствии с одним протоколом. Так как какое-либо преобразование протокола не требуется, такая передача информации защищена от шпионажа и других угроз безопасности.
Обратимся теперь к Фиг. 1, на которой представлена блок-схема сети связи в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Примерная сеть 100 связи проиллюстрирована для описания связи между парой промышленных систем, например, системой 110 и системой 160. Только две системы 110 и 160 показаны для целей описания, в реальной установке таких систем в сети может быть значительно больше. Кроме того, следует понимать, что сеть 100 может включать в себя различные компоненты для осуществления связи, а показаны только те компоненты, которые относятся к описанию различных вариантов осуществления настоящего изобретения. Со ссылкой на Фиг. 1 описана передача информации от системы 110 в систему 160.
Примерами информации (которая должна быть передана из системы 110 в систему 160), могут, в том числе, быть информация о ходе процесса, телеметрическая информация и другая информация мониторинга и управления в промышленных приложениях. Примеры систем 110 и/или 160 включают в себя, но не ограничиваются ими, различные электронные устройства на энергетических установках (для таких типов источников, как гидро, атомные, тепловые, возобновляемые, отходы и тому подобные), в сетях, на транспорте, горнодобывающих предприятиях, предприятиях, связанных с нефтехимической промышленностью, рудой, топливом, бумагой, пищевой промышленностью, машиностроением, авионикой и тому подобным. Например, некоторые примеры систем 110 и 160 могут включать в себя серверы и другие хранилища данных, буферы, ретрансляторы, усилители, распределенные системы управления (DCS), контроллеры, регуляторы, устройства мониторинга и диагностики, устройства силовой электроники, устройства диспетчерского управления и сбора данных (SCADA), контроллеры, электронные реле, защитные устройства, измерительные приборы и устройства связи.
Каждая из систем 110 и 160 может включать в себя платы I/O. Эти платы I/O систем 110 и 160 могут включать в себя модули I/O и компоненты для предоставления и приема информации от передатчика и/или приемника, с тем чтобы выполнять передачу сигнала между системами I10 и 160. Платы I/O могут быть встроены, по меньшей мере, в одну из основных плат систем 110 и 160, программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA), специализированную интегральную схему (ASIC), систему на кристалле (SoC), микроконтроллер (MCU), цифровой сигнальный процессор (DSP), электрически программируемое логическое устройство (EPLC), комплексное программируемое логическое устройство (CPLD), сконфигурированных в системах 110 и 160.
Некоторые примерные платы I/O (например, платы 120 и 170 I/O), показаны в системах 110 и 160 в целях описания изобретения. Система 110 включает в себя передатчик (например, оптический излучатель 125), который может генерировать оптические сигналы, соответствующие электрическим сигналам. Оптический излучатель 125 сконфигурирован с возможностью генерировать оптические сигналы, соответствующие информации, которая должна быть передана от системы 110 в систему 160. Система 160 включает в себя оптический приемник 175, который сконфигурирован с возможностью приема оптических сигналов. Платы 120 и 170 I/O включают в себя модули 130 и 180 I/O соответственно. Следует отметить, что система 110 может также включать в себя оптический приемник, сходный с оптическим приемником 175, а система 160 может также включать в себя оптический излучатель, сходный с оптическим излучателем 125, для передачи информации от системы 160 в систему 110, но эти компоненты не показаны ради краткости этого описания. Модули 130 и 180 I/O являются общими и позволяют различным типам модулей I/O быть установленными на одной и той же основе/площадке, и сконфигурированы с возможностью отправлять информацию (например, электрические сигналы) посредством оптического излучателя 125, или принимать информацию (например, электрические сигналы, соответствующие информации) от оптического приемника, такого как оптический приемник 175.
В примере, сеть 100 включает в себя пару оптических шин (150, 155) для передачи оптических сигналов, соответствующих информации, между системами 110 и 160. В примере, оптические шины 150 и 155 являются последовательными шинами и сконфигурированы параллельно друг другу. Примеры оптических кабелей 150 и 155 могут включать в себя, но не обязательно, оптоволоконный кабель (OFC). Оптические кабели 150 и 155 могут быть соединены с системами 110 и 160 для передачи информации между системами 110 и 160. Например, оптические кабели 150 и 155 могут быть соединены с системами 110 и 160 таким образом, что оптические сигналы от оптического излучателя 125 могут быть переданы оптическому приемнику 175. Так как модули 140 и 190 обработки соединены с платами 110 и 170 I/O, информация передается от платы 120 I/O (излучатель 125) на оптический приемник 175 платы 170 I/O в соответствии с одним протоколом.
В различных примерах, оптическая шина 150 (первая оптическая шина) используется для передачи оптического сигнала, соответствующего информации (например, фактической информации, которая должна быть передана), дополнительной информации и информации CRC. В таких примерах, оптическая шина 155 используется для передачи дополнения оптического сигнала, соответствующего информации, дополнительной информации и информации CRC. Так, например, оптический сигнал, передаваемый по шине 155, является дополнением оптического сигнала, передаваемого по оптической шине 150. Таким образом, оптические сигналы, передаваемые по шинам 150 и 155, дополняют друг друга, что позволяет проводить перекрестную проверку того, что оптические сигналы правильно приняты оптическим приемником 175. В одном варианте осуществления, информация шины может также быть передана совместно с информацией CRC, причем информация шины представляет собой информацию о главной шине из шин 150 и 155. Например, шина 150 может быть главной шиной, которая используется для передачи информации, соответствующей фактической информации, а фактическая информация может быть принята из сигналов, принятых по шине 150 на оптическом приемнике 175. Фактическая информация принимается после проверки CRC и проверки дополнительной информации, принятой от главной шины 150, посредством модуля 190 обработки.
Каждая из систем 110 и 160 может включать в себя модули обработки для управления генерированием и/или передачей оптических сигналов, которые могут быть переданы и/или приняты по шинам 150 и 155. Например, модуль 140 обработки в системе 110 включает в себя компоненты для управления генерированием и/или передачей оптических сигналов, передаваемых по шинам 150 и 155. Примеры модуля 140 обработки могут включать в себя сопроцессор, микропроцессор, дискретные компоненты, микроконтроллер, цифровой сигнальный процессор (DSP), схему обработки с или без сопровождающего DSP и другие устройства обработки, включая интегральные схемы, такие как, ASIC, FPGA, EPLD, CPLD, MCU, SoC и тому подобные.
Модуль 140 обработки может включать в себя генератор 142 CRC и модуль 144 информации шины. Генератор 142 CRC сконфигурирован с возможностью генерирования информации CRC (например, контрольных сумм), которая добавляется к фактической информации в соответствии с протоколом оптической связи. В примере, оптический сигнал, соответствующий одному или более битам CRC, фактическая информация, дополнительная информация и бит информации главной шины могут быть переданы в соответствии с протоколом оптической связи. В примере, модуль 144 информации шины сконфигурирован с возможностью генерирования бита информации шины, например бита информации, определяющего главную шину среди шин 150 и 155. Модуль 140 обработки сконфигурирован с возможностью предоставлять фактическую информацию совместно с дополнительной информацией, информацией CRC и информацией шины плате 120 I/O. В примере, оптический излучатель 125 может генерировать оптический сигнал, соответствующий информации, дополнительной информации, информации CRC и информации шины. Оптический сигнал предоставляется шине 150 для передачи оптического сигнала плате 170 I/O системы 160. В примере, дополнение оптического сигнала также генерируется оптическим излучателем 125, и дополнительный оптический сигнал поступает на шину 155 для передачи дополнительного оптического сигнала на плату 170 I/O.
Следует отметить, что в любой момент времени оптический сигнал (который принимается платой 170 I/O) может представлять собой набор фактической информации, дополнительной информации, информации CRC и информации шины для главной шины. Аналогично, в любой момент времени, дополнительный оптический сигнал (который принимается платой 170 I/O) представляет собой набор дополнений к каждой из фактической информации, дополнительной информации, информации CRC и информации главной шины.
В примерном варианте осуществления, система 160 содержит модуль 190 обработки, который сконфигурирован с возможностью определения надежности приема информации посредством оптического приемника 175. Например, надежная передача информации может быть определена путем сопоставления сигналов, принятых от шин (150 и 155), таким образом, чтобы определить, являются ли принятые сигналы дополнением друг к другу или нет. В качестве примера, оптический приемник 175 преобразует оптический сигнал, принятый по шине 150, в первый принимаемый сигнал (в электрической форме), и преобразует дополнительный оптический сигнал, принятый по шине 155, во второй принимаемый сигнал (в электрической форме). Модуль 190 обработки сконфигурирован с возможностью определять, является ли первый принятый сигнал и второй принятый сигнал дополняющими друг друга, чтобы определить надежность приема фактической информации в системе 160. Кроме того, модуль 190 обработки сконфигурирован с возможностью использования информации CRC для обнаружения любой ошибки в приеме информации в системе 160, использующей алгоритм CRC. Примеры модуля 190 обработки могут также включать в себя сопроцессор, микропроцессор, дискретные компоненты, микроконтроллер, цифровой сигнальный процессор (DSP), схему обработки с или без сопровождающего DSP, или другие различные устройства обработки, включая интегральные схемы, такие как ASIC, FPGA, EPLD, CPLD, MCU, SoC и тому подобные.
Следует отметить, что система 110 также может включать в себя оптический приемник, такой как оптический приемник 175, а система 160 может также включать в себя оптический излучатель, такой как оптический излучатель 125, таким образом, чтобы выполнять передачу информации от системы 160 в систему 110. Модуль 140 обработки также сконфигурирован с возможностью определения надежности приема информации посредством оптического приемника. Кроме того, модуль 190 обработки в системе 160 включает в себя компоненты для управления генерированием и/или передачей оптических сигналов, передаваемых по шинам 150 и 155. Например, модуль 190 обработки может включать в себя генератор CRC, такой как генератор 142 CRC и модуль информации шины, такой как модуль 144 информации шины, таким образом, чтобы выполнять передачу информации от системы 160 в систему 110.
В одном примере, системы 110 и 160 включают в себя модули памяти для хранения информации, которая должна быть передана и/или принята. Например, система 110 включает в себя модуль 115 памяти для хранения информации. Информация, хранящаяся в модуле 115 памяти, может быть передана модулю 130 I/O на основе инструкций, принятых от модуля 140 обработки. Кроме того, система 160 включает в себя модуль 165 памяти для хранения фактической информации, принятой в системе 160. Модули 115 и/или 165 памяти могут быть энергонезависимыми модулями памяти. Некоторые образцы энергонезависимой памяти могут включать в себя, но не обязательно, программируемую память, стираемую программируемую память, электрически стираемую программируемую память, флэш-память, жесткий диск, магнитную память, любой новый тип энергонезависимой памяти и тому подобное. В некоторых случаях, модули 115 и/или 165 памяти могут быть также энергозависимой памятью, такой как оперативное запоминающее устройство (RAM), динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM), статическое оперативное запоминающее устройство (SRAM) и тому подобное. Информация CRC и информация шины могут храниться в дополнительных буферах/хранилищах или в модуле 115 памяти.
Фиг. 2 иллюстрирует представление блок-схемы сети 200 связи, показывающей связь между различными системами (210, 220, 250 и 280). Оптические сигналы передаются между системами 210, 220, 250 и 280 посредством пары оптических шин, таких как шины 150 и 155. В примерах, представленных на Фиг. 2, передача оптических сигналов описана от системы 210 в систему 220, от системы 220 в систему 250, а затем от системы 250 в систему 280, и такое описание должно быть истолковано только в иллюстративных целях, при этом не следует рассматривать его ограничивающим рамки настоящего изобретения. Каждая из систем 210, 220, 250 и 280 включает в себя модуль 245 обработки. Модуль 245 обработки может быть примером модулей 140 и/или 190 обработки. Модуль 245 обработки включает в себя компоненты для управления генерированием и/или передачей оптических сигналов, подлежащих передаче по шинам 150 и 155 между одной или более парами систем 210, 220, 250 и 280. Модуль 245 обработки также сконфигурирован с возможностью определять надежность приема информации посредством оптического приемника соответствующей системы.
Как показано в примерном варианте осуществления на Фиг. 2, система 210 включает в себя плату 212 I/O. Плата 212 I/O сконфигурирована с возможностью предоставления информации (которая должна быть передана от системы 210) и дополнительной информации (например, информации CRC и информации главной шины) оптическому излучателю 215. Оптический излучатель 215 сконфигурирован с возможностью генерировать оптические сигналы для передачи по шинам 150 и 155. Оптический излучатель 215 может быть примером оптического излучателя 125. Оптический излучатель 215 сконфигурирован с возможностью генерировать оптический сигнал, соответствующий информации, дополнительной информации, информации CRC и информации шины для главной шины среди шин 150 и 155. Как поясняется со ссылкой на Фиг. 1, одна из пары оптических шин 150 и 155, например шина 155, может быть дублирующей шиной. В некоторых вариантах осуществления, оптический сигнал передается по шине 150, а дополнительный оптический сигнал передается по шине 155. В данном случае, оптический сигнал, соответствующий информации, дополнительной информации, информации CRC и информации шины называется «первый оптический сигнал», а дополнительный оптический сигнал, соответствующий информации и дополнительной информации, называется «второй оптический сигнал». В примере, если информационный бит равен «1», первый оптический сигнал, соответствующий биту «1», передается по шине 150, а второй оптический сигнал, соответствующий биту «0» передается по шине 155. Такие дополняющие передачи информации по шинам 150 и 155 могут позволить проводить перекрестную проверку того, принята ли информация правильно принимающей системой (например, системой 220, 250 и 280), так как биты, принятые от обеих шин 150 и 155, должны дополнять друг друга, чтобы определить правильный прием информации. Следует понимать, что в принимающей системе фактическая информация может быть извлечена на основе оптических сигналов, принимаемых по любой из шин 150 и 155 на основе информации шины главной шины среди шин 150 и 155.
Шины 150 и 155 соединены с оптическими излучателями/оптическими приемниками (т.е. соединены с платами I/O) пары систем для того, чтобы передавать/принимать первый и второй оптические сигналы. Например, шины 150 и 155 соединены между платой 212 I/O системы 210 и платой 225 I/O системы 220 для передачи информации между системами 210 и 220. Как показано на Фиг. 2, система 220 включает в себя оптический приемник 230, сконфигурированный с возможностью приема первого и второго оптических сигналов (соответствующих информации, предоставленной плате 212 I/O) от шин 150 и 155 соответственно.
Оптический приемник 230 преобразует первый и второй оптические сигналы в первый и второй электрические сигналы. Оптический приемник 230 соединен с множеством модулей 235 I/O через проводное соединение, такое как медные провода 205 или любые другие металлические провода. Следует отметить, что фактическая информация может быть принята как из первого электрического сигнала, так и из второго электрического сигнала посредством модуля 235 I/O. Как описано со ссылкой на Фиг. 1, надежность приема информации может быть проверена путем определения того, дополняют ли друг друга первый электрический сигнал и второй электрический сигнал. Система 220 включает в себя модуль 245 обработки, чтобы проверить, является ли фактическая информация принятой правильно посредством платы 225 I/O с помощью алгоритма CRC.
Система 220 может дополнительно включать в себя оптический излучатель 240 (соединенный с платой 225 I/O) для генерирования первого и второго оптических сигналов (из первого и второго электрических сигналов) и передавать эти сигналы на оптический приемник 260 системы 250 по шинам 150 и 155. Оптический приемник 260 соединен с платой 255 I/O системы 250, и, после приема первого и второго оптических сигналов, оптический приемник 260 передает соответствующие электрические сигналы модулю 265 I/O платы 255 I/O. Далее показана система 250, включающая в себя оптический излучатель 270 (соединенный с платой 255 I/O) для передачи первого и второго оптических сигналов плате 285 I/O системы 280. Оптический приемник 290 (соединенный с платой 285 I/O) системы 280 принимает первый и второй оптические сигналы, и соответствующие электрические сигналы передаются модулю 295 I/O. Система 280 включает в себя модуль 245 обработки, чтобы проверять, принята ли фактическая информация правильно модулем 295 I/O, и фактическая информация может быть извлечена из электрических сигналов в модулях 295 I/O. Как показано на Фиг. 2, система 280 дополнительно включает в себя оптический излучатель 298 для передачи оптических сигналов следующей системе по шинам 150 и 155.
Следует понимать, что модули (235, 265 и 295) I/O систем 220, 230 и 240 соединены оптическими линиями передачи или без них. Так, например, каждый из таких модулей I/O может осуществлять связь друг с другом через пару медных линий связи (например, проводов) и тому подобное. На Фиг. 2 показано примерное представление медного провода 205.
Фиг. 3 является схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ 300 связи между множеством промышленных систем, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 300, изображенный на этой схеме последовательности операций, может быть применен в сети связи, такой как сети 100 и/или 200 связи на Фиг. 1 и Фиг. 2. Операции схемы последовательности операций и комбинации операций на схеме последовательности операций, могут быть реализованы различными средствами, такими как аппаратные средства, программное обеспечение, вычислительное устройство, схема и/или другие устройства, связанные с исполнением программного обеспечения, включающего в себя одну или более инструкций компьютерной программы. Для облегчения обсуждения способа 300 на Фиг. 3, определенные операции описаны здесь в качестве составляющих различных этапов, выполняемых в определенном порядке. Такой способ используется только для примера и не ограничивает сферу применения. Определенная операция может быть сгруппирована вместе и выполнена за одну операцию, а некоторые операции могут быть выполнены в порядке, который отличается от порядка, используемого в примерах, приведенных в данном документе. Кроме того, некоторые операции способа 300 могут быть необязательными. Кроме того, некоторые операции способа 300 выполняются в автоматическом режиме. Эти операции не требуют практически никакого взаимодействия с пользователем. Другие операции способа 300 могут быть выполнены в ручном режиме или в полуавтоматическом режиме. Эти операции включают взаимодействие с пользователем посредством одного или более пользовательских интерфейсов.
Как показано на Фиг. 3, операции 305-335 выполняются между парой промышленных систем. В частности, операции 305-320 выполняются в системе, которая передает информацию, а операции 325-335 выполняются в системе, которая принимает информацию.
На этапе 305, способ 300 включает в себя генерирование оптического сигнала, содержащего информацию (например, фактическую информацию, которая должна быть передана) и информацию CRC, связанную с этой информацией. В одном варианте осуществления, оптический сигнал может также содержать сигнал, соответствующий информации шины. Информация шины связана с главной шиной из пары шин и статусом шин. На этапе 310, способ 300 включает в себя генерирование дополнительного оптического сигнала.
На этапе 315, способ 300 включает в себя передачу оптического сигнала по первой оптической шине от первой системы во вторую систему из множества промышленных систем. Примером первой системы может быть система 110, а примером второй системы может быть система 160. Примерами первой системы могут также быть любая из систем 210, 220, 250 и 280, а примерами второй системы могут также быть любая из систем 220, 250 и 280. На этапе 320 способ 300 включает в себя передачу дополнительного оптического сигнала по второй оптической шине от первой системы во вторую систему. Вторая оптическая шина параллельна первой оптической шине, и обе шины являются последовательными шинами. Примерами первой и второй оптических шин могут быть шины 150 и 155, как описано со ссылкой на Фиг. 1 и Фиг. 2. Первая оптическая шина и вторая оптическая шина связаны с платами I/O первой системы и второй системы через оптические приемники и/или оптические излучатели в соответствующих системах.
В некоторых примерах, способ 300 включает в себя передачу информации шины совместно с информацией и информацией CRC. Информация шины может быть сгенерирована на основе информации главной шины из первой оптической шины и второй оптической шины. В примере, шина, информация о которой используется оптическим приемником, может рассматриваться в качестве главной шины.
В некоторых примерах, способ 300 дополнительно включает в себя прием сигнала, передаваемого по первой оптической шине, и сигнала, передаваемого по второй оптической шине, во второй системе, на этапе 325. Например, способ 300 включает в себя прием оптического сигнала по первой оптической шине и прием дополнительного оптического сигнала по второй оптической шине. Кроме того, на этапе 330, способ 300 включает в себя определение надежного приема информации на основе сопоставления сигнала, принятого от первой оптической шины, и сигнала, принятого от второй оптической шины, а также на основе алгоритма CRC. Например, надежность приема информации может быть проверена путем определения комплементарности сигналов, принятых по обеим шинам. Кроме того, информация CRC может быть использована для обнаружения ошибки в принятых сигналах. Кроме того, на этапе 335, с использованием информации шины, информация может быть извлечена во второй системе из главной шины среди обеих шин.
Предшествующие описания конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения были представлены в целях иллюстрации и описания. Они не предназначены для того, чтобы быть исчерпывающими или ограничивать настоящее изобретение точными формами описания, и, очевидно, многие модификации и вариации являются возможными в свете вышеизложенного. Варианты осуществления были выбраны и описаны для наилучшего объяснения принципов настоящего изобретения и его практического применения, чтобы тем самым дать возможность другим специалистам в данной области наилучшим образом использовать настоящее изобретение и различные варианты его осуществления с различными модификациями, которые подходят для конкретного применения. Понятно, что различные исключения и замены эквивалентов могут рассматриваться, так как обстоятельства могут сделать это целесообразным, но при этом должен сохраняться охват применения или осуществления изобретения без отступления от сущности или объема формулы настоящего изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ
100 Сеть связи
110, 160 Системы сети 100 связи
115 Модуль памяти системы 110
120 Плата I/O системы 110
125 Оптический излучатель системы 110
130 Модули I/O системы 110
140 Модуль обработки системы 110
142 Генератор CRC
144 Модуль информации шины
150 Первая оптическая шина
155 Вторая оптическая шина
165 Модуль памяти системы 160
170 Плата I/O системы 160
175 Оптический приемник системы 160
180 Модуль I/O системы 160
190 Модуль обработки системы 160
200 Сеть связи
210, 220, 250, 280 Системы сети 200 связи
205 Медный провод
212 Плата I/O системы 210
215 Оптический излучатель системы 210
225 Плата I/O системы 220
230 Оптический приемник системы 220
235 Модули I/O системы 220
240 Оптический излучатель системы 220
245 Модуль обработки
255 Плата I/O системы 250
260 Оптический приемник системы 250
265 Модули I/O системы 250
270 Оптический излучатель системы 250
285 Плата I/O системы 280
290 Оптический приемник системы 280
295 Модули I/O системы 280
298 Оптический излучатель системы 280.