CN112313586B - 自动化系统、用于自动化系统的运行方法和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化系统、用于自动化系统的运行方法和计算机程序产品。公开一种自动化系统，具有背板总线、第一组件、第二组件，第一组件中的第一网络交换机将第一、第二通信接口和第一控制单元相互连接，第二组件中的第二网络交换机使第三、第四通信接口和第二控制单元相互连接，第一和第二网络交换机建立按照IEEE 802.1Q的一次标记的VLAN并且形成按照IEEE 802.1ad的二次标记的VLAN；列车控制和管理网络形成按照IEEE 802.1Q一次标记的第一VLAN，在其上连接有第一控制单元；在第一与第二控制单元之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN，第一控制单元能够经由该VLAN与第二控制单元通信，在第一与第二网络交换机之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1ad两次标记的第一VLAN。

Description

自动化系统、用于自动化系统的运行方法和计算机程序产品

技术领域

本发明涉及一种自动化系统、一种用于自动化系统的运行方法和一种计算机程序产品，并且特别是涉及一种用于自动化系统的在通过背板总线相互连接的各组件之间进行通信的自动化系统、一种方法和一种计算机程序产品，其中，各组件能够直接相互交换数据，而不通过主机发送数据。

背景技术

在现有技术中已知一种例如用于对轨道车辆组合体的功能进行自动化控制、特别是用于对轨道车辆组合体进行控制和管理的自动化系统（以下称为“TCMS”，Train Control& Mangement System），该自动化系统由多个组件模块式地构成。在这里，多个组件通常安装在一个共同的壳体中。如果这些组件应该相互通信，那么所述壳体通常配备有印刷电路板（也称为“背板，Backplane”），所述印刷电路板配设有接口，该印刷电路板构造为，当将组件插入到壳体中时，所述接口与组件相连接。

通过所述接口可以以不同的形式连接所述组件。在星形布线的情况中，用于多个相同组件的各连接部本身分别引向中心组件的接口。于是，相应的各组件在物理上已经无法直接相互通信，而是只能直接与中心组件通信。通过作为中继器的中心组件进行组件之间的通信。

如果各接口共享一个通信媒介，亦即所有接口经由相同的或者连续的导体电路相连接，那么它们构成一个总线（“背板总线”亦或“底板总线，Backplane Bus”）。因为当多个组件同时以发送的方式访问所述总线时，可能导致传递干扰或者甚至导致相连接的组件损坏，所以在这种情况下在所使用的通信协议中必须设有用于总线访问仲裁的机构，用以当多个通信参与者想要同时访问总线时，对连接在总线上的通信参与者中的哪一个通信参与者获得对通信媒介的访问进行控制。对于通过星形布线或者背板总线的通信，已知不同的通信协议、如按照ISO 11898的CAN总线、按照IEEE 802.3的以太网、按照ANSI/EIA/TIA-232-F/RS-422、按照ANSI/EIA/TIA-422-B-1994/RS-485、按照ANSI/EIA/TIA-485的RS-232、USB、PCI和诸如此类。

备选地，已知如下自动化系统，在所述自动化系统中背板总线功能不是通过一个相应设计的印刷电路板提供、而是在该自动化系统中各组件通过单芯或者多芯的柔性电缆相互连接。特别是在这些自动化系统中无需将所有组件安置在一个共同的壳体中、而是可以设置在轨道车辆的不同的位置上。

在现有技术中，在使用CAN总线通信协议的情况下通常使用具有星形布线或者特别是具有背板总线的自动化系统。在这里，所述自动化系统构建为，使得一个组件作为上级的组件（主机）控制各组件之间的通信。这个自动化系统允许将各个组件之间通信与其他组件分隔，使得具有故障的组件无法未经授权地干涉其他组件之间的通信中。

现有技术中的自动化系统具有如下问题：上级组件参与每一个通信过程，这导致该上级组件过载，并且在未设有冗余的情况下当该上级组件失灵时导致所述自动化系统失灵。

此外，在已知的自动化系统中无法为外部系统设置具有另外的通信接口的组件，从而无法在外部系统之间经由不同组件的接口传递或传送数据。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种方法，所述方法能实现在各组件之间、组件与外部系统之间或者各外部系统之间的直接通信，或者减少主机的负荷。

所述目的通过自动化系统、用于自动化系统的运行方法以及计算机程序产品得以实现。其他技术方案是本发明的另外的有利的扩展。

公开一种自动化系统，所述自动化系统具有背板总线、第一组件、第二组件，其中，所述第一组件具有：第一控制单元，该第一控制单元设置用于控制和监视第一组件并且对于自动化系统1承担上级的控制单元的功能；第一通信接口，该第一通信接口能与列车控制和管理系统网络的第一区段相连接；第二通信接口，该第二通信接口与背板总线相连接；第一网络交换机，该第一网络交换机将第一通信接口、第二通信接口和控制单元这样相互连接，使得能够根据以太网协议进行数据通信；其中，所述第二组件具有：第二控制单元，该第二控制单元设置用于控制和监视第二组件；第三通信接口，该第三通信接口与列车控制和管理系统网络的列车控制和管理系统网络的第二区段相连接；第四通信接口，该第四通信接口与背板总线相连接；第二网络交换机，该第二网络交换机将第三通信接口、第四通信接口和第二控制单元这样相互连接，使得根据以太网协议进行数据通信，其中，所述第一网络交换机和第二网络交换机设置用于建立和处理按照IEEE 802.1Q的一次标记的VLAN，并且设置用于形成和处理按照IEEE 802.1ad的二次标记的VLAN；所述列车控制和管理网络形成按照IEEE 802.1Q的一次标记的第一VLAN（V1），在该第一VLAN上连接有控制单元作为列车控制和管理网络的终端设备；在所述第一控制单元与第二控制单元之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN（V3），控制单元能够通过该VLAN与控制单元通信并且控制该控制单元，并且在所述第一网络交换机与第二网络交换机之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1ad的两次标记的第一VLAN（T1）。

该公开的自动化系统允许多个组件在背板总线上相互通信，而无须经由一个中心位置（主机）引导数据，由此降低中心位置的工作负荷。

此外，优选地公开一种自动化系统，其中，所述列车控制和管理系统网络的第一区段包括该列车控制和管理系统网络的单个的终端设备或者包括如下子网络，所述列车控制和管理系统网络的多个终端设备经由所述子网络相连接，并且所述列车控制和管理系统网络的第二区段包括该列车控制和管理系统网络的单个的终端设备或者包括如下子网络，所述列车控制和管理系统网络的多个终端设备经由所述子网络相连接。

此外，优选地公开，在所述自动化系统中所述第一组件还具有：第五通信接口，该第五通信接口与通信网络的第一区段相连接，所述通信网络形成按照IEEE 802.1Q一次标记的第二VLAN（V2），在所述第二VLAN上连接有控制单元作为终端设备；并且所述自动化系统具有第三组件，其中，该第三组件具有：第三控制单元，该第三控制单元设置用于控制和监视第三组件；第六通信接口，该第六通信接口与通信网络的第一区段相连接；第七通信接口，该第七通信接口与背板总线相连接；第三网络交换机，该第三网络交换机将第六通信接口、第七通信接口和第三控制单元这样相互连接，使得能够根据以太网协议进行数据通信，其中，在第一控制单元与第三控制单元之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN（V3），第一控制单元能够经由该VLAN与第三控制单元通信并且控制该第三控制单元，并且在第一网络交换机与第三网络交换机之间经由背板总线建立有按照IEEE 802.1ad两次标记的第二VLAN（T2）。

此外，优选地公开一种自动化系统，其中：所述通信网络的第一区段包括所述通信网络的单个的终端设备或者包括如下子网络，所述通信网络的多个终端设备经由所述子网络相连接，并且所述通信网络的第二区段包括该通信网络的单个的终端设备或者包括如下子网络，所述通信网络的多个终端设备经由所述子网络相连接。

此外，优选地公开一种自动化系统，其中，该自动化系统具有第四组件，其中，该第四组件具有：第四控制单元，该控制单元设置用于控制和监视第四组件，并且对于CAN总线用作终端装置；第八通信接口，该第八通信接口与CAN总线的第一区段和所述第四控制单元相连接；第九通信接口，该第九通信接口与背板总线相连接；第四网络交换机，该第四网络交换机将第九通信接口和第四控制单元这样相互连接，使得能够根据以太网协议进行数据通信，其中，在第一控制单元与第四控制单元之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN（V3），第一控制单元能够经由该VLAN与第四控制单元通信并且控制所述第四控制单元。

此外，公开一种用于自动化系统的运行方法，该运行方法具有步骤：在第一控制单元与第二控制单元之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN（V3），控制单元能够经由该VLAN与控制单元通信并且控制该控制单元；在所述第一网络交换机与第二网络交换机之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1ad两次标记的第一VLAN（T1）；在所述第一网络交换机与第二网络交换机之间经由背板总线通过两次标记的第一VLAN（T1）传输按照IEEE 802.1Q一次标记的第一VLAN（V1）的数据通讯。

此外，优选地公开用于自动化系统的运行方法，该运行方法此外具有步骤：在所述第一控制单元与第三控制单元之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN（V3），第一控制单元能够经由该VLAN与第三控制单元通信并且控制该第三控制单元；在第一网络交换机与第三网络交换机之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1ad两次标记的第二VLAN（T2）；在所述第一网络交换机与第三网络交换机之间经由背板总线通过两次标记的第二VLAN（T2）传输按照IEEE 802.1Q一次标记的第二VLAN（V2）的数据通讯。

此外，优选地公开用于自动化系统的运行方法，该运行方法此外具有步骤：在所述第一控制单元与第四控制单元之间经由背板总线建立按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN（V3），所述第一控制单元能够经由该VLAN与第四控制单元通信并且控制该第四控制单元。

此外，公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品设置用于这样控制自动化系统，使得执行前述运行方法之一。

附图说明

参照下列各附图阐述按照本发明的方法的实施例。在这里，该实施例作为按照本发明方法的示例性的实现方式，该实现方式不限制本发明技术方案。

图1示出本发明的第一实施例的示意图。

图2示出第一实施例中的虚拟网络V3的示意图。

图3示出第一实施例中的虚拟网络V1的示意图。

图4示出第一实施例中的虚拟网络V2的示意图。

图5a和5b示出按照本发明的方法的流程图的两个变型方案。

图6示出本发明的第二实施例的示意图。

具体实施方式

参照图1对用于按照本发明的方法的自动化系统的第一实施例的结构进行说明。

自动化系统1是用于在受控设备的环境中使技术过程自动化的系统。在当前的情况中，所述自动化系统是用于对轨道车辆组合体的功能（例如打开和关闭列车车门、控制空调设备、照明设备、驱动和延迟设备、发出通知等等）进行自动化控制的系统。

所述自动化系统具有壳体。在该壳体中安置有第一组件2、第二组件4、第三组件6和第四组件8。此外，在该壳体中设有背部印刷电路板60（也称为“底板，Backplane”）。

所述背板60包含背板总线62（也称为“底板总线，Backplane Bus”）。

所述第一组件2具有网络交换机32（也称为“交换机，Switch”）。通过该网络交换机2能够使多个网络参与者相互连接。所述网络交换机2使用按照标准IEEE 802.3.的以太网作为通信协议。此外，所述网络交换机2设置用于传输作为根据IEEE 802.1Q一次标记的虚拟局域网（“VLAN”）（“标记VLAN，tagged VLAN”）的数据通信。此外，网络交换机2设置用于传输作为根据IEEE 802.1ad双重标记的嵌套VLAN（“双重标记VLAN，double tagged VLAN”）的数据通信。

所述第一组件2具有第一通信接口42、第二通信接口44和第三通信接口45，这些通信接口与网络交换机32相连接并且设置用于根据以太网协议传递数据通信。第一通信接口42与多媒体网络12相连接。第二通信接口42与列车控制和管理系统网络14（TCMS网络，“Train Control and Managing System Network”）相连接。第三通信接口与背部印刷电路板60的背板总线62相连接。

第一组件2具有控制单元22。该控制单元22与网络交换机32相连接并且设置用于借助以太网协议与所述网络交换机通信。所述控制单元22控制并监视第一组件2。此外，所述控制单元承担对自动化系统内部的通信网络的控制并且在此用作自动化系统1的上级的控制单元（“主机”）。此外，所述控制单元是列车控制和管理系统中的终端设备。所述控制单元22设置用于传输作为根据IEEE 802.1ad双重标记的VLAN的数据通信。

第二组件4基本上如第一组件2那样构建。下面说明与组件2的不同之处。其余部分参阅对第一组件2的说明。所述第二组件4仅具有两个通信接口46、47，这些通信接口与网络交换机34相连接。第二组件通过通信接口46与列车控制和管理系统网络14的TCMS终端设备18、例如列车车门相连接。第二组件4通过通信接口47与背板总线62相连接。控制单元24控制和监视所述第二组件4。

第三组件6基本上如第二组件4那样构建。下面说明与组件4的不同之处。其余部分参阅对第二组件4的说明。所述第三组件6具有一个通信接口48，第三组件6通过该通信接口与多媒体网络12的终端设备18、例如用于显示图像和图像序列/影片的屏幕相连接。

第四组件8基本上如第二组件4那样构建。下面说明与组件4的不同之处。其余部分参阅对第二组件4的说明。第四组件8具有通信接口40，该通信接口设置用于连接到CAN总线上并且根据ISO 11898传递数据通信。控制单元28与通信接口40连相接并且作为CAN总线的终端设备运行。此外，所述控制单元28与网络交换机38相连接并且通过该网络交换机和通信接口50与背板总线62相连接。控制单元28控制和监视第四组件8。所述控制单元28能够通过CAN总线15与另外的未示出的控制器或者终端设备通信。

借助图2对自动化系统内部的虚拟通信网络V3进行说明。

在图2中通过实线示出的通信网络V3用于在以作为上级控制单元的功能的控制单元22与控制单元24、26和28之间的通信。为此，在网络交换机32、34、36和38之间建立根据IEEE 802.1ad的双重标记的VLAN T3，通过该VLAN T3创建通信网络V3的通道。为此，在网络交换机之间的以太网协议的数据包配设有对于VLAN的附加的标记和识别码，该识别码使参与数据通信的网络交换机32、34、36和38允许将数据包配置给VLAN并且确保：只有经授权的终端设备（在此是控制单元22、24、26和28）经由VLAN V3参与数据通信。网络交换机不向另外的终端设备、例如多媒体终端设备16或者TCMS终端设备18传输来自VLAN V3或者通道T3的数据通信。

借助图3对自动化系统内部的虚拟通信网络V1进行说明。

在图3中通过实线示出的虚拟通信网络V1用于在列车控制和管理系统网络14的各终端设备之间的通信。因为所述列车控制和管理系统网络14已经设计为VLAN并且因此以太网协议的数据包配设有根据IEEE 802.1Q的标记和VLAN识别码，所以为了在控制单元22、网络交换机32和网络交换机34之间构建VLAN而无法建立根据IEEE 802.1Q的VLAN。为了在多个组件上扩展VLAN V1的数据通讯，需要在控制单元22、网络交换机32和网络交换机34之间建立按照IEEE 802.1ad的双重标记的VLAN。在控制单元22、网络交换机32和网络交换机34之间传输数据包时，在列车控制和管理系统网络14 V1的VLAN标记前放置有第二标记和第二VLAN识别码，能实现将数据包配置给另外的嵌套VLAN并且因此在控制单元22、网络交换机32和网络交换机34之间建立通信通道T1。这允许参与数据通信的控制单元22、网络交换机32和34将数据包配置给VLAN并且确保：只有经授权的终端设备（在此是通信接口44和46以及控制单元22）通过VLAN V1参与数据通信。网络交换机不向另外的终端设备、例如多媒体终端设备16或者多媒体网络12传输来自VLAN V1的数据通信。所述控制单元22同样构成TCMS网络12的终端设备并且承担上级的控制单元的功能。

借助图4对自动化系统内部的虚拟通信网络V2进行说明。

在图4中通过实线示出的虚拟通信网络V2用于在多媒体网络12的各终端设备之间通信。因为多媒体网络12、如TCMS网络12已经设计为VLAN并且因此以太网协议的数据包配设有根据IEEE 802.1Q的标记和VLAN识别码，所以为了在网络交换机32与网络交换机36之间构建VLAN而无法建立根据IEEE 802.1Q的VLAN。为了在多个组件上扩展VLAN V2的数据通讯，需要在控制单元22、网络交换机32和网络交换机36之间建立根据IEEE 802.1ad的双重标记的VLAN。在控制单元22、网络交换机32和网络交换机34之间传输数据包时，在多媒体网络V1的VLAN标记前放置有第二标记和第二VLAN识别码，能实现将数据包配置给另外的嵌套VLAN和因此在控制单元22、网络交换机32和网络交换机36之间建立通信通道T2。这允许参与数据通信的控制单元22、网络交换机32和36将数据包配置给VLAN并且确保：只有经授权的终端设备（在此是通信接口44和48以及控制单元22）通过VLAN V2参与数据通信。网络交换机不向另外的终端设备、例如TCMS终端设备16或者TCMS网络12传输来自VLAN V1的数据通信。在传输多媒体数据通信的情况中，所述控制单元22也承担上级的控制单元的功能。

借助图5a阐明该实施例中的自动化系统的运行方法。

在该实施例中的自动化系统1中，在第一步骤S1中，在第一控制单元22、第一网络交换机32、第二网络交换机34、第三网络交换机36和第四网络交换机38之间经由背板总线62建立按照IEEE 802.1ad两次标记的VLAN T3。

在第二步骤S2中，在第一控制单元22、第二控制单元24、第三控制单元26和第四控制单元28之间通过VLAN T3（通过该VLAN第一控制单元22能够与其余的控制单元通信并且控制这些控制单元）经由背板总线62建立按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN、未加密且配置给VLAN的通信连接或者其它定义的VLAN作为通信连接V3。

在第三步骤S3中，在第一控制单元22、第一网络交换机32和第二网络交换机34之间经由背板总线62建立按照IEEE 802.1ad两次标记的第一VLAN T1。

在第四步骤S4中，在第一网络交换机（32）与第二网络交换机34之间经由背板总线62通过两次标记的第一VLAN T1传输按照IEEE 802.1Q一次标记的第一VLAN V1的数据通讯。

在第五步骤S5中，在第一控制单元22、第一网络交换机32和第三网络交换机36之间经由背板总线62建立按照IEEE 802.1ad两次标记的第二VLAN T2。

在第六步骤S6中，在第一网络交换机（32）与第三网络交换机34之间经由背板总线62通过两次标记的第二VLAN T2传输按照IEEE 802.1Q一次标记的第二VLAN V2的数据通讯。

在该实施例中，各步骤S1、S2、S3、S4和S5以所列出的顺序进行。也可以不同于该顺序。按顺序的相关性仅相应地存在于步骤S1与S2、以及S3与S4、以及S5与S6之间，从而其余部分的步骤可以按照其他的顺序或者甚至是并行地执行。在图5b中示出这样的流程。

参照图6对用于按照本发明方法的自动化系统的第二实施例的结构进行说明。该第二实施例基本上与第一实施例相同。下面说明第二实施例与第一实施例的不同之处。除了这些不同之处之外，第一实施例的所有特征和特性都能够转用到第二实施例上。

与第一实施例不同，第二实施例中的自动化系统1’不具有壳体且不具有背部印刷电路板。所述自动化系统具有第一组件2’、第二组件4’、第三组件6’和第四组件8’。这些组件安置在各自的模块中并且不共享共同的壳体。

代替第一实施例的第一组件2中的第三通信接口45，第一组件2’具有第四通信接口451和第五通信接口452，这些通信接口与网络交换机32这样连接，使得对此能够构建以太网通信连接。第一组件2’在其余部分具有第一实施例的第一组件2的所有特征和功能。

代替第一实施例的第二组件4中的通信接口47，第二组件4’具有通信接口471和通信接口472，这些通信接口与网络交换机34这样连接，使得对此能够构建以太网通信连接。第二组件4’ 在其余部分具有第一实施例的第二组件4的所有特征和功能。

第一组件2’的通信接口452经由第一背板电缆621与第二组件4’的通信接口471相连接。

代替第一实施例的第三组件6中的通信接口49，第三组件6’具有通信接口491和通信接口492，这些通信接口与网络交换机36这样连接，使得对此能够构建以太网通信连接。第三组件6’在其余部分具有第一实施例的第三组件6的所有特征和功能。

第二组件4’的通信接口472经由第二背板电缆622与第三组件4’的通信接口491相连接。

代替第一实施例的第四组件8中的通信接口50，第四组件8’具有通信接口501和通信接口502，这些通信接口与网络交换机38这样连接，使得对此能够构建以太网通信连接。第四组件8’在其余部分具有第一实施例的第四组件4的所有特征和功能。

第三组件6’的通信接口472经由第三背板电缆623与第四组件8’的通信接口501相连接。

第二实施例中的自动化系统1’的运行方法除了如下不同之处之外以与第一实施例相同的方式进行，即，在第一实施例中经由背板总线62进行的数据通信在第二实施例中经由第一背板电缆621、第二背板电缆622或者第三背板电缆623进行。因此，例如构建从第一网络交换机32经由背板电缆621至第二网络交换机34的VLAN T1。此外，例如构建从第一网络交换机32经由背板电缆621至第二网络交换机34和从第二网络交换机34经由背板电缆622至第三网络交换机36的VLAN T2。此外，例如构建从第一网络交换机32经由背板电缆621至第二网络交换机34、从第二网络交换机34经由背板电缆622至第三网络交换机36和从第三网络交换机36经由背板电缆623至第四网络交换机38的VLAN T3。

在第二实施例中，组件2’、4’、6’、8’以确定的顺序设置并且相互连接。这个顺序是示例性的，并且任何其他的顺序也是可能的。

因为借助以太网VLAN将组件2、2’、4、4’、6、6’、8、8’、外部系统12、14、16、18和以太网通信接口42、44、46、48划分为网络V1、V2、V3，所以能够有针对性地根据需要显示在组件2、2’、4、4’、6、6’、8、8’与外部系统12、14、16、18之间的直接通信，以便无须所有的通信都经由一个主机进行，并且因此减少主机的负荷。

在上述各实施例中，网络V1和V2是按照IEEE 802.1Q的一次标记的VLAN。上述教导虽然允许经由背板总线借助按照IEEE 802.1ad的两次标记的VLAN传送一次标记的VLAN，但是不以按照IEEE 802.1Q的VLAN为前提条件，从而网络V1或者V2也可以是传统的、非加密的且未标记的以太网数据通讯，所述以太网数据通讯事先未配置给VLAN，或者配置给未通过标记、而是通过连接点定义的VLAN。同样的内容适用于网络V3。

在上述各实施例中对具有四个组件的自动化系统进行说明。然而根据功能需求，该自动化系统可以仅包括两个或者更多个组件、特别是多于四个组件。

在上述各实施例中，对具有一定数量的接口的组件进行说明。然而根据需要，所述组件也可以具有另外的接口。

在上述各实施例中，所述自动化系统是用于对轨道车辆组合体的功能进行自动控制的系统。然而本发明不局限于如用于对轨道车辆组合体的功能进行自动控制的系统那样的自动化系统。所述自动化系统也可以是用于控制加工企业中的加工设备的自动化系统或者其他的自动化系统。

在第二实施例中，所述自动化系统配设有背板电缆621、622、623，所述背板电缆将组件2’、4’、6’和8’相互连接。备选地，通信接口451、452、471、472、491、492、501和502可以这样设置和设计在组件上，使得所述组件经由这些接口通过堆栈（Stapeln）直接与相邻的组件连接并且省去构成在组件之外的背板总线。

在上述各实施例中，所述组件配备有一定的功能性。例如第一组件2、2’连接到多媒体网络12和TCMS网络14上，而第二组件4、4’连接到TCMS网络的终端设备18上，而第三组件6、6’连接到多媒体网络12的终端设备上。此外，将第四组件8、8’连接到CAN总线上。对于本领域技术人员来说显然的是，也能够将所述功能不同地分配到各组件上。例如，将多媒体网络12中的或者列车控制和管理系统网络14中的一个或多个终端设备或者在设有如第四组件8、8’中的控制设备那样的控制设备的情况下将CAN总线例如经由一个或者多个另外的通信接口能够连接在第一组件2、2’、第二组件4、4’或者第三组件6、6’上。

在上述各实施例中，仅第一组件2、2’的控制单元22设置用于传输作为根据IEEE802.1ad双重标记的VLAN的数据通信。这在各实施例中是必要的，因为第一控制单元22经由多个、亦即经由双重标记的VLAN T1、T2和T3来传输数据通信，并且所述控制单元22经由VLAN的标记来区分相应的VLAN。在各实施例中，其余的控制单元24、26、28仅通过VLAN T3传递数据通信，因此不需要通过这些控制单元区分不同的双重标记的VLAN。根据功能范围，特别是当一个组件满足多个功能时，其余的控制单元24、26、28可以设置用于传输作为根据IEEE 802.1ad双重标记的VLAN的数据通信。特别是当一个控制单元经由多于一个双重标记的VLAN传递数据通信时，情况如此。

因此，多媒体网络12中的或者列车控制和管理系统网络14中的一个或者多个终端设备例如能够经由一个或者多个另外的通信接口连接在第一组件2上。

因为该实施例中的自动化系统构建为模块化的，所以可以将各个组件、特别是第二组件4、第三组件6或者第四组件8在不发挥其功能性和特征的情况下从自动化系统中移除，并且这样运行所述自动化系统1。

本发明的另外的改型是可能的。

连词……“和”、“或者”以及“要么……要么”是根据表示逻辑上的并列、逻辑上的附加（常常是“和/或”）或者逻辑上的对立的意义来使用。

附图标记列表

1 自动化系统

2、2’ 第一组件

4、4’ 第二组件

6、6’ 第三组件

8、8’ 第四组件

12 多媒体网络

14 TCMS网络

15 CAN总线网络

16 多媒体终端装置（外部系统）

18 TCMS终端装置（外部系统）

22、24、26、28 控制单元

32、34、36、38 网络交换机

V1、V2、V3 虚拟网络

T1、T2 通信通道

40 通信接口（CAN总线）

42、44、45、46、47、48、48、50、451、452、471、472、491、492、501、502 通信接口（以太网）

60 背部印刷电路板

62 背板总线（以太网）

621、622、623 背板电缆

Claims (10)

1.自动化系统（1），其具有：

背板总线（62），

第一组件（2），

其中，所述第一组件（2）具有：

第一控制单元（22），所述第一控制单元设置用于控制和监视第一组件（2）并且对于自动化系统（1）承担上级的控制单元的功能，

第一通信接口（42），所述第一通信接口能与列车控制和管理系统网络（14）的第一区段相连接，

第二通信接口（45），所述第二通信接口与背板总线（62）相连接，

第一网络交换机（32），所述第一网络交换机将第一通信接口（42）、第二通信接口（45）和第一控制单元（22）相互连接，使得能够根据以太网协议进行数据通信，

第二组件（4），

其中，所述第二组件（4）具有：

第二控制单元（24），所述第二控制单元设置用于控制和监视第二组件（4），

第三通信接口（46），所述第三通信接口与列车控制和管理系统网络（14）的第二区段相连接，

第四通信接口（47），所述第四通信接口与背板总线（62）相连接，

第二网络交换机（34），所述第二网络交换机将第三通信接口（46）、第四通信接口（47）和第二控制单元（24）相互连接，

使得根据以太网协议进行数据通信，

其中，所述第一网络交换机（32）和第二网络交换机（34）设置用于建立和处理按照IEEE802.1Q的一次标记的VLAN，并且设置用于形成和处理按照IEEE 802.1ad的两次标记的VLAN，

所述列车控制和管理网络（14）形成按照IEEE 802.1Q一次标记的第一VLAN（V1），在所述第一VLAN上连接有所述第一控制单元（22）作为所述列车控制和管理网络（14）的终端设备，

在所述第一控制单元（22）与第二控制单元（24）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE802.1Q一次标记的VLAN（V3），第一控制单元（22）能够通过所述按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN与第二控制单元（24）通信并且控制所述第二控制单元，并且

在所述第一网络交换机（32）与第二网络交换机（34）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE 802.1ad两次标记的第一VLAN（T1）。

2.按照权利要求1所述的自动化系统（1），其中，

所述列车控制和管理系统网络（14）的第一区段包括该列车控制和管理系统网络（14）的单个的终端设备（18）或者包括如下子网络，所述列车控制和管理系统网络（14）的多个终端设备（18）经由所述子网络相连接，并且

所述列车控制和管理系统网络（14）的第二区段包括该列车控制和管理系统网络（14）的单个的终端设备（18）或者包括如下子网络，所述列车控制和管理系统网络（14）的多个终端设备（18）经由所述子网络相连接。

3.按照权利要求1或2所述的自动化系统（1），其中，所述第一组件还具有：

第五通信接口（44），所述第五通信接口与通信网络（12）的第一区段相连接，所述通信网络形成按照IEEE 802.1Q一次标记的第二VLAN（V2），在所述第二VLAN上连接有第一控制单元（22）作为终端设备，

并且所述自动化系统（1）具有第三组件（6），

其中，所述第三组件（6）具有：

第三控制单元（26），所述第三控制单元设置用于控制和监视第三组件（6），

第六通信接口（48），所述第六通信接口与通信网络（12）的第一区段相连接，

第七通信接口（49），所述第七通信接口与背板总线（62）相连接，

第三网络交换机（36），所述第三网络交换机将第六通信接口（48）、第七通信接口（49）和第三控制单元（26）相互连接，

使得能够根据以太网协议进行数据通信，

其中，在第一控制单元（22）与第三控制单元（26）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE802.1Q一次标记的VLAN（V3），第一控制单元（22）能够经由所述按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN与第三控制单元（26）通信并且控制所述第三控制单元，并且

在第一网络交换机（32）与第三网络交换机（36）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE802.1ad两次标记的第二VLAN（T2）。

4.按照权利要求3所述的自动化系统（1），其中，

所述通信网络（12）的第一区段包括所述通信网络（12）的单个的终端设备（16）或者包括如下子网络，所述通信网络（12）的多个终端设备（16）经由所述子网络相连接，并且

所述通信网络（12）的第二区段包括所述通信网络（12）的单个的终端设备（16）或者包括如下子网络，所述通信网络（12）的多个终端设备（16）经由所述子网络相连接。

5.按照权利要求3所述的自动化系统（1），其中，所述自动化系统（1）具有第四组件（8），

其中，所述第四组件（8）具有：

第四控制单元（28），所述第四控制单元设置用于控制和监视第四组件（8），并且对于CAN总线用作终端装置，

第八通信接口（40），所述第八通信接口与CAN总线的第一区段和所述第四控制单元（28）相连接，

第九通信接口（50），所述第九通信接口与背板总线（62）相连接，

第四网络交换机（36），所述第四网络交换机将第九通信接口（50）和第四控制单元（28）相互连接，使得能够根据以太网协议进行数据通信，

其中，在第一控制单元（22）与第四控制单元（28）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN（V3），第一控制单元（22）能够经由所述按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN与第四控制单元（28）通信并且控制所述第四控制单元。

6.按照权利要求1或2所述的自动化系统（1），其中，所述第一控制单元（22）或者所述第二控制单元（24）设置用于建立按照IEEE 802.1ad两次标记的第二VLAN。

7.用于自动化系统的运行方法，所述自动化系统为按照权利要求1或2所述的自动化系统，所述运行方法具有步骤：

在所述第一控制单元（22）与第二控制单元（24）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE802.1Q一次标记的VLAN（V3），第一控制单元（22）能够经由所述VLAN与第二控制单元（24）通信并且控制该第二控制单元，

在所述第一网络交换机（32）与第二网络交换机（34）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE 802.1ad两次标记的第一VLAN（T1），

在所述第一网络交换机（32）与第二网络交换机（34）之间经由背板总线（62）通过所述两次标记的第一VLAN（T1）传输按照IEEE 802.1Q一次标记的第一VLAN（V1）的数据通讯。

8.按照权利要求7所述的用于自动化系统的运行方法，其中，所述自动化系统为按照权利要求3至4中任一项所述的自动化系统，所述运行方法还具有步骤：

在所述第一控制单元（22）与第三控制单元（26）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE802.1Q一次标记的VLAN（V3），第一控制单元（22）能够经由所述按照IEEE 802.1Q一次标记的VLAN与第三控制单元（26）通信并且控制所述第三控制单元，

在所述第一网络交换机（32）与第三网络交换机（36）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE 802.1ad两次标记的第二VLAN（T2），

在所述第一网络交换机（32）与第三网络交换机（36）之间经由背板总线（62）通过所述两次标记的第二VLAN（T2）传输按照IEEE 802.1Q一次标记的第二VLAN（V2）的数据通讯。

9.按照权利要求8所述的用于自动化系统的运行方法，其中，所述自动化系统为按照权利要求5所述的自动化系统，所述运行方法还具有步骤：

在所述第一控制单元（22）与第四控制单元（28）之间经由背板总线（62）建立按照IEEE802.1Q的一次标记的VLAN（V3），所述第一控制单元（22）能够经由所述按照IEEE 802.1Q的一次标记的VLAN与第四控制单元（28）通信并且控制所述第四控制单元。

10.计算机程序产品，所述计算机程序产品设置用于控制按照权利要求1至6中任一项所述的自动化系统（1），使得执行按照权利要求7至9中任一项所述的用于自动化系统的运行方法之一。