DE102006019451A1

DE102006019451A1 - Interchangeable communication and control device for the transparent processing of data in the current data exchange

Info

Publication number: DE102006019451A1
Application number: DE200610019451
Authority: DE
Inventors: Hans Jürgen HILSCHER
Original assignee: Hilscher Gesellschaft fur Systemautomation mbH
Current assignee: Hilscher Gesellschaft fur Systemautomation mbH
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2007-10-25
Also published as: WO2007121968A2; EP2010976A2; WO2007121968A3

Abstract

Gerät mit flexibler Kommunikations- und Steuerungsstruktur, welches zur Kopplung mit anderen Geräten oder einer übergeordneten Steuereinrichtung eines Automatisierungssystems über einen seriellen Datenbus (FES) aufweist:
– mindestens zwei oder mehrere Kommunikationsschnittstellen (KS) und
– mindestens eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS),
so dass die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) als austauschbare Einheit ausgestaltet ist und die Daten völlig transparent und/oder über die interne Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) weiterverarbeitet zwischen den Kommunikationsschnittstellen (KS) übertragen werden.Device with flexible communication and control structure, which has for coupling with other devices or a higher-level control device of an automation system via a serial data bus (FES):
- at least two or more communication interfaces (KS) and
At least one programmable logic controller (PLC),
so that the programmable logic controller (PLC) is designed as a replaceable unit and the data is completely transparent and / or via the internal programmable logic controller (PLC) further processed between the communication interfaces (KS) are transmitted.

Description

Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Gerät mit flexibler Kommunikations- und Steuerungsstruktur, insbesondere Automatisierungsgerät, und weiterhin ein Verfahren zu dessen Konfiguration gemäß den Patentansprüchen 1 und 5.The The invention relates primarily to a device with a flexible communication and control structure, in particular automation device, and further a method of its configuration according to claims 1 and 5th

Seit längerem ist es bekannt, in der Steuer- und Automatisierungstechnik Feldbusse und Ethernet, insbesondere die Erweiterung bezüglich Real-Time Ethernet zur Datenkommunikation zwischen einzelnen, an der Steuerung eines Prozesses beteiligten Einheiten zu verwenden. Beispiele für bekannte Feldbusse sind CAN-Bus, Profibus, Modbus, DeviceNet oder Interbus. Die Kommunikation der Einheiten erfolgt auf dem Feldbus/Ethernet anhand von spezifizierten Protokollen. Um der Forderung nach offenen Systemen zur Vernetzung entsprechen zu können, besteht die Notwendigkeit, einfache und kostengünstige Kommunikationsmechanismen zur Verfügung zu stellen, um industrielle Geräte netzwerkfähig zu machen. Diese Forderung besteht vor allem auch im Zusammenhang mit der Kopplung von Antriebskomponenten, wie zwischen Antriebsregelungen, Leistungsteilen und Gebern bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und Robotern, bei denen eine Mehrzahl interpolierender Achsen synchron betrieben werden müssen. Bei der zunehmenden Vernetzung verschiedenster technischer Systeme wächst deshalb die Forderung nach standardisierten Strukturen in der Industrie.since prolonged It is known in the control and automation fieldbuses and Ethernet, in particular the expansion with respect to real-time Ethernet for Data communication between individuals, at the control of a process involved units to use. Examples of known field buses are CAN bus, Profibus, Modbus, DeviceNet or Interbus. The communication of Units are carried out on the fieldbus / Ethernet using specified Protocols. To call for open systems for networking to be able to comply the need for simple and inexpensive communication mechanisms to disposal to put to industrial equipment networkable close. This requirement is mainly related with the coupling of drive components, such as between drive controls, Power units and encoders for numerically controlled machine tools and robots in which a plurality of interpolating axes are synchronous must be operated. In the increasing networking of various technical systems grows therefore the demand for standardized structures in the industry.

Peripheriegeräte in der Automatisierungstechnik beinhalten heute neben den eigentlichen Gerätefunktionen eine Kommunikationsschnittstelle zu einem übergeordneten System. Dieses ist in der Regel eine Speicherprogrammierbare Steuerung SPS, welche den Funktionsablauf auf dem Peripheriegerät und die Interaktionen mit anderen Peripheriegeräten und Ein-/Ausgabeeinheiten, die an der gleichen Schnittstelle angeschlossen sind, steuert.Peripherals in the Automation technology today includes in addition to the actual device functions a communication interface to a higher-level system. This is usually a programmable logic controller PLC, which the functional sequence on the peripheral device and the interactions with other peripherals and Input / output units connected to the same interface are, controls.

Um ein Verfahren und eine Kommunikationsschnittstelle zur Kopplung von Busteilnehmern eines Automatisierungssystems derart auszugestalten, dass der Anschluss beliebiger Busteilnehmer mit individueller, interaktiver Kommunikation ermöglicht wird, ist in der nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2005 029 656.4-53 der Anmelderin ein Verfahren zur Kopplung von untereinander über einen seriellen Datenbus kommunizierenden Busteilnehmern eines Automatisierungssystems mit verteilter Steuerung, welche über einen Kommunikations-Controller mit einer übergeordneten Steuereinrichtung zusammenarbeiten, beschrieben, bei dem:

• der Kommunikations-Controller aus mindestens einer frei programmierbaren Kommunikations-ALU aufgebaut ist,
• in einem Befehlscode der Kommunikations-ALU mehrere Befehle kodiert sind und welcher auf spezielle Kommunikationsfunktionen optimiert ist,
• in der Kommunikations-ALU Logikfunktionsblöcke parallel angeordnet sind, die spezielle Kommunikationsfunktionen ausführen,

wodurch die Kommunikationsfunktionen nicht fest vorgegeben sind, sondern auf Basis des frei programmierbaren und auf Kommunikationsfunktionen optimierten Kommunikations-ALUs ausgebildet sind, wodurch in einem Systemtakt mehrere Befehle ausgeführt werden und wodurch Übergänge zwischen den unterschiedlichsten Netzwerken realisiert werden können.In order to design a method and a communication interface for coupling bus subscribers of an automation system in such a way that the connection of any bus subscribers with individual, interactive communication is enabled, in the unpublished patent application DE 10 2005 029 656.4-53 of the applicant a method for coupling with each other via a distributed data transfer automation system communicating with a serial data bus, which cooperate with a higher-level control device via a communication controller, in which:

The communication controller is made up of at least one freely programmable communication ALU,
In a command code of the communication ALU several commands are coded and which is optimized for special communication functions,
In the communication ALU logic function blocks are arranged in parallel, which perform special communication functions,

whereby the communication functions are not fixed, but are formed on the basis of the freely programmable and optimized communication functions communication ALUs, whereby a plurality of commands are executed in a system clock and thereby transitions between different networks can be realized.

Weiterhin ist in der nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2005 029 656.4-53 der Anmelderin eine Vorrichtung zur Kopplung von untereinander über einen seriellen Datenbus kommunizierenden Busteilnehmern eines Automatisierungssystems mit verteilter Steuerung beschrieben, welche aufweist:

– einen Kommunikations-Controller, welcher mit einer übergeordneten Steuereinrichtung zusammenarbeitet und welcher mindestens eine frei programmierbare Kommunikations-ALU aufweist,
– einen Befehlscode, in welchem mehrere Befehle kodiert sind und welcher auf Kommunikationsfunktionen optimiert ist, und
– eine parallele Anordnung von mindestens zwei Logikfunktionsblöcken in der Kommunikations-ALU, die spezielle Kommunikationsfunktionen ausführen,

wodurch die Kommunikationsfunktionen nicht fest vorgegeben sind, sondern auf Basis von mindestens einem frei programmierbaren und auf Kommunikationsfunktionen optimierten Kommunikations-ALU ausgebildet sind, wodurch in einem Systemtakt mehrere Befehle ausgeführt werden und wodurch Übergänge zwischen den unterschiedlichsten Netzwerken realisiert werden können.Furthermore, in the unpublished patent application DE 10 2005 029 656.4-53 of the applicant, a device for coupling bus subscribers communicating with one another via a serial data bus of a distributed control automation system is described, which comprises:

A communication controller which cooperates with a higher-level control device and which has at least one freely programmable communication ALU,
A command code in which a plurality of commands are coded and which is optimized for communication functions, and
A parallel arrangement of at least two logic function blocks in the communication ALU which perform special communication functions,

whereby the communication functions are not fixed, but are formed on the basis of at least one freely programmable and optimized communication functions communication ALU, whereby a plurality of commands are executed in a system clock and thereby transitions between different networks can be realized.

Das in der nicht veröffentlichten Patentanmeldung 10 2005 029 656.4-53 der Anmelderin beschriebene Verfahren ermöglicht auf einfache Art und Weise den Aufbau eines „quasi dezidierten" Kommunikations-Controllers, indem dieser als eine bzw. mehrere frei programmierbare Kommunikations-ALUs (Arithmetik and Logic Unit) aufgebaut wird, welche einen auf die Kommunikationsaufgaben optimierten Befehlssatz und Hardwarearchitektur besitzt. Im Vergleich zum Aufbau eines dedizierten Kommunikations-Controller durch Programmierung von FPGAs (Field programmable Gate Array) oder Teile davon nach dem Stand der Technik, welcher ebenfalls eine fest verdrahteten Logik entspricht, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung die oben beschriebenen Vorteile auf. Weiterhin werden im Gegensatz zu herkömmlichen ALUs die Befehle in einem Takt parallel ausgeführt. Dazu sind erfindungsgemäß die zugehörigen Logikfunktionsblöcke in den ALUs parallel angeordnet und können gleichzeitig den Befehlscode verarbeiten, wodurch auch bei hohen Baudraten, z.B. 100 MHz Ethernet, die notwendigen Funktionen realisiert werden können.The method described in Applicant's unpublished patent application 10 2005 029 656.4-53 enables the construction of a "quasi-dedicated" communication controller in a simple manner, by providing it as one or more freely programmable communication ALUs (Arithmetic and Logic Unit Compared to the construction of a dedicated communication controller by programming FPGAs (Field Programmable Gate Array) or parts thereof according to the prior art, which also corresponds to a hard-wired logic , the device according to the invention has the advantages described above Furthermore, unlike conventional ALUs, the instructions are parried in one cycle allel executed. For this purpose, according to the invention, the associated logic function blocks are arranged in parallel in the ALUs and can simultaneously process the instruction code, whereby the necessary functions can be realized even at high baud rates, eg 100 MHz Ethernet.

Weiterhin ist aus der DE 42 04 383 A1 ein dezentral gesteuertes Datentransportsystem für die industrielle Automatisierungstechnik mit einer Verbindungsstruktur bekannt, welches flexibel an lokal unterschiedliche Zuverlässigkeitsanforderungen angepasst werden kann und bei welchem Echtzeiteigenschaften strukturell nur dort erfüllt, wo diese auch tatsächlich gefördert werden. Hierzu wird für die Verbindungsstruktur des Datentransportsystems insgesamt eine teilweise vermaschte Struktur zugelassen und die Teilnehmer dieses Datentransportsystems, ausgeführt als intelligente Funktionseinheiten (Verarbeitungsknoten) mit jeweils bis zu vier unabhängigen Anschlüssen für Übertragungsleitungen, ermöglichen den Aufbau von genau den Anforderungen im Bereich der Zuverlässigkeit und der Übertragungsgeschwindigkeit entsprechenden Teilstrukturen. Sind für den Datenaustausch zwischen zwei Funktionseinheiten hohe Zuverlässigkeitsanforderungen zu erfüllen, werden redundante Strukturen vorgesehen. Echtzeiteigenschaften werden durch direkte Verbindungen oder durch parallele Übertragungswege, auf die das Datenaufkommen verteilt wird, realisiert. Redundante Verbindungen werden im störungsfreien Fall ebenfalls zur Datenübertragung genutzt. Jeder Verarbeitungsknoten wird aus standardisierten Komponenten, die insgesamt eine sich gegenseitig überwachende Mehrrechnerstruktur bilden, aufgebaut. Jeder Rechner ist ein um einen leistungsfähigen Mikrocontrollerbaustein aufgebautes, allein lauffähiges Minimalsystem, das über genau eine Schnittstelle zum Datentransportsystem verfügt. Durch den modularen Aufbau kann jeder Verarbeitungsknoten entsprechend den Anforderungen aus einem (zentralen Modul) bis vier Prozessormodulen aufgebaut werden. Das zentrale Modul enthält neben der den Anforderungen entsprechenden Anzahl von Prozessormodulen alle zur Kommunikation und Steuerung immer wieder benötigten Bauteile auf einer gemeinsamen Trägerkarte. Diese enthält ein von allen Modulen genutztes Netzteil (die Spannungsüberwachung und eine Pufferbatterie gehören zum Prozessormodul), eine Echtzeituhr, sowie die zur Rechnerkopplung notwendigen Bauteile. Der in der Regel zum zentralen Modul zu ergänzende, variable Anteil (Interface) enthält, abgestützt auf die von den Prozessormodulen bereitgestellten Ein-/Ausgabeleitungen, alle zur elektrischen und mechanischen Anpassung notwendigen Komponenten. Im Einzelnen ist dies ein Mikrocontroller mit seriellen und parallelen Ein-/Ausgabeleitungen, eine eigene Spannungsregelung mit Überwachungsbaustein und Pufferbatterie, Bauteile zur internen Adressdecodierung, einen Arbeitsspeicher und Treiberbausteine zur Ankopplung des Prozessormoduls an das Datentransportsystem. Jedes Modul benötigt mindestens einen nichtflüchtigen Speicher für den Urlader und einen weiteren, möglichst großen Bereich für das Betriebsprogramm und zur Zwischenspeicherung von Daten. Ausgehend von einer in jedem Verarbeitungsknoten fest gespeicherten, stardardisierten Urladeroutine wird die jeweils zusätzlich benötigte Software über das Datentransportsystem ferngeladen. Das Interface identifiziert sich über einen Kenndatensatz automatisch gegenüber dem zentralen Modul, in das dann die spezielle Betriebssoftware ferngeladen wird. Jeder neue Verarbeitungsknoten identifiziert sich und sein Interface, sobald er in das schrittweise aufzubauende Datentransportsystem eingebunden wird, gegenüber einer irgendwo im System enthaltenen Leitstation. Die Leitstation initialisiert auf Basis dieser Daten den Verarbeitungsknoten, d. h. die Teilnehmeradresse wird festgelegt und die benötigte Betriebssoftware wird ferngeladen. Abschließend erfolgt eine Rekonfiguration des gesamten, bis zu diesem Zeitpunkt aufgebauten Datentransportsystems, in der jeder Teilnehmer den neue Verarbeitungsknoten und die dazu gehörenden Datenleitungen in seiner Vermittlungssteuerung berücksichtigt.Furthermore, from the DE 42 04 383 A1 a decentralized controlled data transport system for industrial automation technology with a connection structure is known, which can be flexibly adapted to locally different reliability requirements and in which real-time properties structurally fulfilled only where they are actually promoted. For this purpose, a partially meshed structure is admitted as a whole for the connection structure of the data transport system and the subscribers of this data transport system, implemented as intelligent functional units (processing nodes) with up to four independent connections for transmission lines, allow the construction of exactly the requirements in terms of reliability and transmission speed corresponding substructures. If high reliability requirements are to be met for the exchange of data between two functional units, redundant structures are provided. Real-time properties are realized by direct connections or by parallel transmission paths to which the data traffic is distributed. Redundant connections are also used for data transmission in the event of interference. Each processing node is made up of standardized components that together form a mutually-supervising multi-computer structure. Each computer is a self-running minimal system built around a powerful microcontroller module that has exactly one interface to the data transport system. Due to the modular structure, each processing node can be constructed according to the requirements of one (central module) to four processor modules. In addition to the number of processor modules corresponding to the requirements, the central module contains all components required for communication and control on a common carrier card. This contains a power supply used by all modules (the voltage monitoring and a backup battery belong to the processor module), a real-time clock, as well as the components required for computer interconnection. The variable component (interface), which is generally to be supplemented with the central module, contains all the components required for the electrical and mechanical adaptation, based on the input / output lines provided by the processor modules. Specifically, this is a microcontroller with serial and parallel input / output lines, its own voltage control with monitoring module and backup battery, components for internal address decoding, a main memory and driver blocks for coupling the processor module to the data transport system. Each module requires at least one non-volatile memory for the bootloader and another as large as possible for the operating program and for caching data. Starting from a stardardized bootstrap routine that is permanently stored in each processing node, the additionally required software is downloaded via the data transport system. The interface automatically identifies itself to the central module via a characteristic set, into which the special operating software is then downloaded. Each new processing node identifies itself and its interface, as soon as it is integrated into the step-by-step data transport system, to a control station located somewhere in the system. The control station initializes the processing node based on this data, ie the subscriber address is determined and the required operating software is downloaded. Finally, there is a reconfiguration of the entire, up to this time constructed data transport system in which each participant takes into account the new processing node and the associated data lines in its switching control.

Weiterhin ist aus der US-A-5,815,678 ein System und ein Verfahren zur Simulation der Implementierung einer in Abhängigkeit von einem Anwendungsprogramm programmierbaren Schnittstellenschaltung in einem seriellen Bussystem, basierend auf dem Standard IEEE-1394, bekannt. Im einzelnen sind hierfür Mittel zur Initialisierung und Konfiguration des Bussystems, Mittel zur Zuweisung von Speicherbereichen zur Speicherung der über den Bus empfangenen und zu sendenden Daten, Mittel zur Steuerung der Übertragung und Mittel zum Zurücksetzen und zur Rekonfiguration des Bussystems nach Maßgabe von Steuerbefehlen des jeweiligen Anwendungsprogramms vorgesehen. Die virtuelle Schnittstellenschaltung enthält hierzu eine Sammlung von Programmaufrufen für Software unabhängig von der Anwendung und anwendungsspezifischer Software, mittels welcher aus einer Anwendung heraus die Datenübertragung auf dem IEEE-1394-Bus gesteuert wird.Farther from US-A-5,815,678 is a system and method for simulation the implementation of a dependent from an application program programmable interface circuit in a serial bus system based on the IEEE 1394 standard, known. In detail, these are Means for initializing and configuring the bus system, means for allocating memory areas for storing the over the Bus received and to be sent data, means for controlling the transmission and means to reset and for the reconfiguration of the bus system in accordance with control commands of intended for each application program. The virtual interface circuit contains This is a collection of program calls for software regardless of the application and application specific software, by means of which from an application the data transfer on the IEEE 1394 bus is controlled.

Um ein Gerät mit flexibler Kommunikationsstruktur und ein Verfahren hierzu derart auszugestalten, dass eine Austauschbarkeit von Teilen des Geräts ermöglicht wird, ist in der nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2005 029 654.8-31 der Anmelderin ein Gerät beschrieben, welche aufweist:

– mindestens einen frei programmierbaren Kommunikations-Controller, welcher mit einer übergeordneten Steuereinrichtung zusammenarbeitet,
– mindestens eine im Kommunikations-Controller integrierte frei programmierbare Kommunikations-ALU und
– eine über Signalleitungen zur Übertragung eines Identifizierungscodes, Steuerdaten, Empfangsdaten und Sendedaten mit dem Kommunikations-Controller verbundene, austauschbare, physikalische Schnittstelle,

wodurch die physikalische Schnittstelle austauschbar ist.In order to design a device with a flexible communication structure and a method for this purpose in such a way that interchangeability of parts of the device is made possible, in the unpublished patent application DE 10 2005 029 654.8-31 of the Applicant a device is described which comprises:

At least one freely programmable communication controller, which cooperates with a higher-level control device,
- At least one integrated in the communication controller freely programmable communication ALU and
An exchangeable physical interface connected via signal lines for transmission of an identification code, control data, reception data and transmission data to the communication controller,

whereby the physical interface is interchangeable.

Weiterhin ist in der nicht veröffentlichten Patentanmeldung 10 2005 029 654.8-31 der Anmelderin ein Verfahren zur Konfiguration eines Gerät mit flexibler Kommunikationsstruktur, insbesondere Automatisierungsgerät, mit mindestens einem Kommunikations-Controller, mindestens einer in diesem integrierte Kommunikations-ALU und mindestens einer physikalischen Schnittstelle beschrieben, bei dem

• die Kommunikationsfunktionen nicht fest vorgegeben sind, sondern auf Basis von frei programmierbaren und auf Kommunikationsfunktionen optimierten ALUs ausgebildet sind,
• in der Startphase die physikalische Schnittstelle über eine Signalleitung einen Identifizierungscode an den Kommunikations-Controller sendet und

der Kommunikations-Controller selbständig die richtige Konfiguration durchführt und die zugehörige Software in die Kommunikations-ALU lädt.Furthermore, the applicant's unpublished patent application 10 2005 029 654.8-31 describes a method for configuring a device with a flexible communication structure, in particular an automation device, with at least one communication controller, at least one integrated communication ALU and at least one physical interface. in which

• the communication functions are not fixed, but are based on freely programmable ALUs optimized for communication functions,
• In the start phase, the physical interface sends an identification code to the communication controller via a signal line and

the communication controller independently performs the correct configuration and loads the associated software into the communication ALU.

Damit ergeben sich für die in der nicht veröffentlichten Patentanmeldung 10 2005 029 654.8-31 beschriebenen Lösung folgende Vorteile:

• Die Entwicklung, Produktion und Vertrieb eines solchen Automatisierungsgeräts mit austauschbarer physikalischen Schnittstellenschaltung kann unabhängig von einem speziellen Feldbussystem erfolgen.
• Erweiterungen innerhalb der Feldbusspezifikation oder Implementierungen komplett neuer Feldbussysteme können per Softwareupdate erfolgen und benötigen keine neue Schnittstellenschaltung.
• Besonders bei zwei oder mehreren Kommunikationsschnittstellen werden die jeweiligen Feldbussysteme durch Laden der Software festgelegt und sind damit völlig flexibel auswählbar.

This results in the following advantages for the solution described in unpublished patent application 10 2005 029 654.8-31:

• The development, production and distribution of such an automation device with exchangeable physical interface circuit can be carried out independently of a special fieldbus system.
• Enhancements within the fieldbus specification or implementations of completely new fieldbus systems can be made by software update and do not require a new interface circuit.
• Particularly with two or more communication interfaces, the respective fieldbus systems are defined by loading the software and can therefore be selected flexibly.

Weiterhin ist aus der DE 101 03 533 A1 ein Programmregler bekannt, der mit einem privaten Betriebssystem versehen ist, welches nicht das TCP/EP-Protokoll unterstützt, sich jedoch für Automatisierungsprogramme eignet, und der einerseits mit mindestens einem intelligenten Modul, in dem ein HTTP-Server installiert ist, und andererseits mit einem Kommunikationsmodul, das über einen Bus mit entfernten Einrichtungen kombiniert werden kann, ausgestattet ist. Um dem intelligenten Modul die Möglichkeit zu geben, eine Clientfunktion oder eine Serverfunktion ablaufen zu lassen, oder Mitglied einer Multicastgruppe zu sein, indem die TCP/IP-Dienste eines Kommunikationsmoduls der Konfiguration des Programmreglers verwendet werden, ist im Einzelnen vorgesehen, dass das intelligente Modul mit einer Anwendungsprogrammierschnittschnelle versehen ist, die es ermöglicht, entfernt die Anschluss- und Kommunikationsfunktionen des TCP/IP-artigen Kommunikationsmoduls zu verwenden. Die Automatisierungsfunktion des intelligenten Moduls wird über eine Schnittstelle mit einer Server-, Client oder Multicast-gruppenfunktion verbunden, indem für die Betriebsarten (Ablauf der Vorgänge, die implementiert werden müssen, um die entsprechenden Informationen für die gesteuerten Prozesse zu liefern oder auf sie einzuwirken) und die Zuordnung der Anschlussnummern (im Falle eines Servers) oder der Furthermore, from the DE 101 03 533 A1 a program controller is known, which is provided with a private operating system that does not support the TCP / EP protocol, but is suitable for automation programs, and on the one hand with at least one intelligent module in which an HTTP server is installed, and on the other with a Communication module, which can be combined via a bus with remote facilities equipped. Specifically, to allow the intelligent module to run a client function or a server function, or to be a member of a multicast group by using the TCP / IP services of a communication module of the programmer configuration, it is provided that the intelligent module is provided with an application programming interface that allows to remotely use the connection and communication functions of the TCP / IP-like communication module. The automation function of the intelligent module is interfaced with a server, client or multicast group function by providing for the modes of operation (sequence of operations that must be implemented to provide or interact with the information for the controlled processes) and the assignment of port numbers (in the case of a server) or the

entfernten Adressen für Clientfunktionen mit dem Auto matenanwendungsprogramm Konventionen übernommen werden, die zum Bereich der Systemanalyse gehören. Die Anwendungsprogrammierschnittschnelle kann in einer Zentraleinheit des Programmreglers, der ein spezifisches intelligentes Modul ist, implementiert werden, wobei die unterstützte Automatisierungsfunktion Automatenanwendungsprogramm heißt. Das Anwendungsprogramm des Programmreglers verwendet eine Ergänzung des Systembefehlsvorrats in der Automatisierungssprache, die den delegierten Server-, Client- oder Multicastdiensten entspricht, um die Server-, Client- oder Multicastfunktionen auszuführen. Eine derartige Anwendung erlaubt es dem Automaten, der Client oder Server einer beliebigen, entfernten Server- oder Clientanwendung zu sein. Ein im intelligenten Modul MM implementierter HTTP-Server kann z.B. die Konfiguration dieses Moduls einer mit einem Webnavigator ausgestatteten Client-Station über direkt erzeugte HTML-Seiten freistellen. Somit ist es möglich, dieses intelligente Modul MM online oder nicht online zu konfigurieren. Beim Start des Automaten startet das intelligente Modul seinen HTTP-Server. Zur Zuordnung der Anschlüsse des jeweiligen Servers gehört z.B. die geografische Nummer des intelligenten Moduls, um eine einzigartige und einfache Identifizierung für die Person zu ermöglichen, welche die Anwendung des Programmreglers programmiert, aktualisiert oder verwendet. Gegebenenfalls können Java-Applets die Funktionen der dynamischen Auffrischung übernehmen. Ergänzend zum Online-Modus kann ein virtuelles Modul während der Konfiguration des Automaten installiert werden, das auf der Programmierstation einen Simulationsserver startet, wodurch Funktionen wie die des im Modul integrierten Servers erbracht werden. Beim Gegenstand der DE 101 03 533 A1 wird somit auf einer SPS ein Internet-Zugang geschaffen und über diesen können auch Daten in der SPS verarbeitet werden.Remote addresses for client functions are inherited from the auto-mappings conventions that are part of the system analysis scope. The application programming interface may be implemented in a central processing unit of the programmer, which is a specific intelligent module, the supported automation function being called the machine application program. The application program of the programmer uses a supplement to the system command set in the automation language that corresponds to the delegated server, client, or multicast services to perform the server, client, or multicast functions. Such an application allows the machine to be the client or server of any remote server or client application. An HTTP server implemented in the intelligent module MM can for example free the configuration of this module of a client station equipped with a web navigator via directly generated HTML pages. Thus, it is possible to configure this intelligent module MM online or not online. When the machine starts, the intelligent module starts its HTTP server. For example, the assignment of the ports of the respective server includes the geographic number of the intelligent module to allow a unique and simple identification for the person programming, updating or using the application of the programmer. If necessary, Java applets can take on the functions of dynamic refreshing. In addition to the online mode, a virtual module can be installed during the configuration of the machine, which launches a simulation server on the programming station, providing functions such as the integrated server in the module. At the subject of DE 101 03 533 A1 Thus, an Internet access is created on a PLC and via this data can also be processed in the PLC.

Weiterhin aus der US 2003/0074489 A1 ein Messsystem mit modularen Messmodulen bekannt, umfassend ein Trägergestell als Aufnahmeeinheit für einsteckbare Messeinsätze und einen zentralen Messplatz mit einem PC, welcher einen Remotezugang für Fernwartung, -konfiguration und Download aufweist, so dass eine Überwachung, Management und Konfiguration über Fernwartung durchgeführt werden kann.Furthermore, from US 2003/0074489 A1 a measuring system with modular measuring modules is known, comprising a support frame as a receiving unit for plug-in measuring inserts and a central measuring station with a PC, which has a remote access for remote maintenance, configuration and download, so that monitoring, management and configuration can be performed via remote maintenance.

Weiterhin ist in der nicht veröffentlichten Patentanmeldung 10 2005 029 655.6-42 der Anmelderin ein Verfahren zur Synchronisation von untereinander über einen seriellen Datenbus kommunizierenden Busteilnehmern eines Automatisierungssystems mit verteilter Steuerung, welche einen „quasi dezidierten" Kommunikations-Controller, der über mindestens eine frei programmierbare Kommunikations-ALU mit einer nachgeschalteten Steuereinrichtung zusammenarbeitet, beschrieben, bei dem:

• der Kommunikations-Controller das Auftreten eines bestimmten Date oder Ereignisses detektiert,
• die Kommunikations-ALU die synchronen Steuerungsfunktionen ausführen und
• zwischen den Synchronisationszeitpunkten die Mess- und Stellwerte mit der nachgeschalteten Steuereinrichtung ausgetauscht werden, wodurch die Interruptlatenzzeiten der nachgeschalteten Steuereinrichtung nicht in die direkte Synchronisation der Steuerungsfunktionen eingehen.Alternativ ist ein Verfahren beschrieben, bei dem:
• zum Startzeitpunkt von zyklisch ablaufenden Steuerungsfunktionen die synchronisierte lokale Zeit abspeichert wird,
• durch Differenzbildung mit der gespeicherten Zeit im letzten Startpunkt die Zykluszeit auf Basis der lokalen Zeit gemessen wird und
• durch Vergrößern oder Verkleinern der aktuellen Zykluszeit, diese in Bezug auf die lokale Zeit konstant und in einer festen Phasenbeziehung gehalten wird, wodurch der gesamte Zyklus sowohl in seiner Zykluszeit als auch in seiner Phasenlage auf die lokale Zeit synchronisiert ist.

Furthermore, in the unpublished patent application 10 2005 029 655.6-42 of the Applicant a method for synchronizing with each other via a serial data bus communicating bus participants of a distributed control automation system, which is a "quasi-dedicated" communication controller, the at least one freely programmable communication ALU cooperates with a downstream control device, described in which:

The communication controller detects the occurrence of a specific date or event,
• the communication ALU execute the synchronous control functions and
• between the synchronization times the measured and control values are exchanged with the downstream control device, whereby the interrupt latencies of the downstream control device are not included in the direct synchronization of the control functions. Alternatively, a method is described in which:
The synchronized local time is stored at the start time of cyclically executing control functions,
• by calculating the difference with the stored time in the last starting point, the cycle time is measured on the basis of the local time and
• By increasing or decreasing the current cycle time, it is kept constant with respect to the local time and in a fixed phase relationship, whereby the entire cycle is synchronized to the local time both in its cycle time and in its phase position.

Die in der nicht veröffentlichten Patentanmeldung 10 2005 029 655.6-42 der Anmelderin beschriebenen Verfahren ermöglichen auf einfache Art und Weise unter Beibehaltung des modularen Aufbaus die Kommunikation über einen taktsynchronen und äquidistanten Bus zur Steuerung hoch präziser Abläufe bei kürzesten Zykluszeiten. Bei beiden Verfahren gehen die Interruptlatenzzeiten der nachgeschalteten Steuereinrichtung nicht in die Synchronisation der Steuerungsfunktionen ein, wobei das zweite Verfahren einen etwas höheren Hardewareaufwand für das Führen einer lokalen Zeit erfordert.The in the unpublished Patent application 10 2005 029 655.6-42 described by the applicant Allow procedure in a simple way while maintaining the modular structure the Communication over an isochronous and equidistant Bus for control more precise procedures at shortest Cycle times. In both methods, the interrupt latencies go the downstream control device is not in the synchronization of Control functions, the second method a something higher Hardware expense for that To lead requires a local time.

Weiterhin ist in der nicht veröffentlichten Patentanmeldung 10 2005 029 655.6-42 der Anmelderin eine Vorrichtung zur Synchronisation von untereinander über einen seriellen Datenbus kommunizierenden Busteilnehmern eines Automatisierungssystems mit verteilter Steuerung beschrieben, welche aufweist:

– einen „quasi dezidierten" Kommunikations-Controller, welcher mindestens eine frei programmierbare Kommunikations-ALU aufweist,
– eine dem Kommunikations-Controller nachgeschaltete Steuereinrichtung und
– mindestens einen Logikfunktionsblock mit Mitteln zur Messung und Speicherung von Zeiten in der Kommunikations-ALU,

wodurch mittels des Kommunikationscontrollers eine direkte Synchronisation der Steuerungsfunktionen ohne die nachgeschaltete Steuereinrichtung oder die Synchronisation nach Maßgabe einer gespeicherten lokalen Zeit mit jedem Start einer Steuerungsfunktion erfolgt.Furthermore, in the unpublished patent application 10 2005 029 655.6-42 of the Applicant a device for synchronization of communicating with each other via a serial data bus bus subscribers of a distributed control automation system is described which comprises:

A "quasi-dedicated" communication controller having at least one freely programmable communication ALU,
- A controller downstream of the communication controller and
At least one logic function block with means for measuring and storing times in the communication ALU,

whereby a direct synchronization of the control functions without the downstream control device or the synchronization in accordance with a stored local time with each start of a control function by means of the communication controller.

Diese Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass zwei leistungsstarke Verfahren genutzt werden können, ohne dass damit eine grundlegende Hardwareanpassung erforderlich ist.These Device has the advantage of having two powerful methods can be used without requiring a basic hardware adaptation is.

Weiterhin ist aus der DE 102 60 807 A1 ein Sendeverfahren für eine Zeitreferenz über ein Übertragungsmedium bekannt, wobei beim Zuführen eines Synchronisationssignals zu einem Zeitgeberblock in ein Register des Zeitgeberblocks ein Anfangswert eingespeichert wird und das Register danach getaktet inkrementiert wird, wobei der Wert des Registers aus dem Register ausgelesen wird, anhand des Wertes eine Zeitreferenz ermittelt wird und die ermittelte Zeitreferenz von der Sendeschaltung über das Übertragungsmedium gesendet wird. Um ein Sendeverfahren für eine Zeitreferenz sowie den korrespondierenden Zeitgeberblock zur Verfügung zu stellen, mittels derer auf einfache Weise eine hochgenaue Synchronisation der Endgeräte möglich ist, ist im Einzelnen vorgesehen, dass von einer Sendeschaltung überwacht wird, ob das Übertragungsmedium belegt ist, dass im Falle der Nichtbelegung an den Zeitgeberblock ein Freigabesignal übermittelt wird, dass der Wert des Registers erst nach dem Übermitteln des Freigabesignals aus dem Register ausgelesen wird und dass zwischen dem Auslesen des Registers und dem Senden der Zeitreferenz über das Übertragungsmedium eine vorbestimmte Sendezeitverzögerung liegt. Demgemäß wird dafür gesorgt, dass die Verzögerung bekannt ist, wodurch es dann möglich ist, die bekannte Verzögerung sende- und/oder empfangsseitig zu berücksichtigen. Dies gilt sogar dann, wenn die Sendezeitverzögerung erheblich größer als die minimal erreichbare Verzögerung ist. Entscheidend ist nur, dass die Sendezeitverzögerung bekannt ist. Alternativ ist es möglich, dass das Synchronisationssignal einem Zeitgeberblock über das Übertragungsmedium zugeführt wird, das Synchronisationssignal selbst bereits eine Zeitreferenz erhält und der Furthermore, from the DE 102 60 807 A1 a transmission method for a time reference over a transmission medium is known, wherein when supplying a synchronization signal to a timer block in a register of the timer block, an initial value is stored and the register is then clocked incremented, the value of the register is read from the register, based on the value one Time reference is determined and the determined time reference is sent from the transmission circuit via the transmission medium. To provide a transmission method for a time reference and the corresponding timer block, by means of which a high-precision synchronization of the terminals is possible in a simple manner, it is provided in detail that is monitored by a transmission circuit, whether the transmission medium is occupied, that in the case of Not assigned to the timer block an enable signal is transmitted, that the value of the register is read out only after the transmission of the enable signal from the register and that between the reading of the register and the transmission of the time reference over the transmission medium is a predetermined transmission time delay. Accordingly, it is ensured that the delay is known, whereby it is then possible to take into account the known delay transmission and / or reception. This is true even if the transmission time delay is significantly greater than the minimum achievable delay. The decisive factor is that the transmission time delay is known. Alternatively, it is possible that the synchronization signal is supplied to a timer block via the transmission medium, the synchronization signal itself already a Zeitrefe receives and the

Anfangswert anhand der im Synchronisationssignal enthaltenen Zeitreferenz ermittelt wird. Diese Vorgehensweise bietet insbesondere den Vorteil, dass eine Synchronisation zu beliebigen Zeitpunkten möglich ist. Zum Ermitteln der korrekten Zeit sollte vorzugsweise die im Synchronisationssignal enthaltene Zeitreferenz in einer Korrekturschaltung des Zeitgeberblocks um einen vorbestimmten Korrekturwert korrigiert und die korrigierte Zeitreferenz als Anfangswert herangezogen werden. Die Korrektur ist dabei insbesondere dann möglich, wenn zwischen dem Zuführen des Synchronisationssignals und dem Einspeichern des Anfangswertes eine vorbestimmte Empfangszeitverzögerung liegt. Der Korrekturwert kann dabei derart bestimmt sein, dass durch ihn die Empfangszeitverzögerung kompensiert wird. Alternativ kann der Korrekturwert auch derart bestimmt sein, dass durch ihn die Summe von Sendezeitverzögerung und Empfangszeitverzögerung kompensiert wird. Wenn das Synchronisationssignal zusätzlich zur Zeitreferenz eine Quell- und/oder Zieladresse enthält, ist es möglich, dass der Anfangswert nur dann in das Register eingespeichert wird, wenn die Quelladresse mit einer Sollquelladresse und/oder die Zieladresse mit einer Sollzieladresse übereinstimmt. Dadurch ist eine selektive Synchronisierung nur bezüglich einer bestimmten Synchronisationssignalquelle bzw. nur bezüglich eines bestimmten Synchronisationsziels erreichbar. Die Sollquelladresse und/oder die Sollzieladresse können dabei beispielsweise der Empfangsschaltung vorgegeben werden, so dass diese die Selektion ausführt. Wenn das Synchronisationssignal zusätzlich zur Zeitreferenz ferner eine Prüfinformation für die Zeitreferenz enthält, ist es möglich, dass der Anfangswert nur dann in das Register eingespeichert wird, wenn die Zeitreferenz anhand der Prüfinformation als ordnungsgemäß ermittelt wird. Ein Einspeichern unkorrekter Zeitreferenzen kann somit vermieden werden. Wenn im Rahmen des Sendeverfahrens von einer weiteren Sendeschaltung überwacht wird, ob ein weiteres Übertragungsmedium belegt ist, im Falle der Nichtbelegung an den Zeitgeberblock ein weiteres Freigabesignal übermittelt wird und der Wert des Registers erst nach dem Ermitteln auch des weiteren Freigabesignals aus dem Register ausgelesen und von den Sendeschaltungen die Zeitreferenz über die Übertragungsmedien gesendet wird, ist bei mehreren – prinzipiell voneinander unabhängigen – Übertragungsmedien auf einfache Weise eine gleichzeitige Versendung der Zeitreferenz über die Übertragungsmedien gewährleistet. Die einzige bei der aus der DE 102 60 807 A1 bekannten Vorgehensweise nicht berücksichtigte Verzögerung ist die durch die Sende- und Empfangstreiber und das Übertragungsmedium selbst hervorgerufene Zeitverzögerung. Diese liegt in der Regel unterhalb von 10 μs, oftmals sogar unter 1 μs.Initial value is determined based on the time reference contained in the synchronization signal. This procedure offers the particular advantage that a synchronization at any time is possible. In order to determine the correct time, preferably the time reference contained in the synchronization signal should be corrected by a predetermined correction value in a correction circuit of the timer block and the corrected time reference should be used as an initial value. The correction is possible in particular if there is a predetermined reception time delay between the supply of the synchronization signal and the storage of the initial value. The correction value can be determined in such a way that the reception time delay is compensated by it. Alternatively, the correction value may also be determined in such a way that the sum of the transmission time delay and the reception time delay is compensated by it. If the synchronization signal contains a source and / or destination address in addition to the time reference, it is possible that the initial value is stored in the register only if the source address matches a target source address and / or the destination address matches a target destination address. As a result, selective synchronization can only be achieved with respect to a specific synchronization signal source or only with respect to a specific synchronization target. The desired source address and / or the desired target address can be specified, for example, the receiving circuit, so that it performs the selection. Further, if the synchronization signal includes a check information for the time reference in addition to the time reference, it is possible that the initial value is stored in the register only if the time reference is determined to be correct based on the check information. Storing incorrect time references can thus be avoided. If it is monitored in the context of the transmission method of another transmitting circuit, if another transmission medium is occupied, in the case of non-assignment to the timer block another enable signal is transmitted and the value of the register read only after the determination of the further enable signal from the register and the transmission circuits, the time reference is sent via the transmission media, a simultaneous transmission of the time reference over the transmission media is ensured in a plurality of - in principle independent of each other - transmission media. The only one from the DE 102 60 807 A1 known delay is the time delay caused by the transmit and receive drivers and the transmission medium itself. This is usually below 10 μs, often even below 1 μs.

Um einen Teilnehmer für ein Netzwerk zu schaffen, durch welchen Zugriffsverletzungen während des Betriebs erkannt und angezeigt werden, damit geeignete Maßnahmen zur Fehlerbehandlung eingeleitet werden können, ist schließlich aus der DE 101 38 066 A1 ein Teilnehmer für ein Netzwerk mit einer Datenübertragung in äquidistanten Zyklen, insbesondere für ein Netzwerk nach der PROFIBUS-DP-Spezifikation bekannt, der einen Kommunikationsprozessor aufweist, welcher die zyklische Datenübertragung durchführt, indem er in einem zyklischen Teil des Zyklus Daten aus einem Speicher ausliest und an andere Teilnehmer sendet und/oder Daten von anderen Teilnehmern empfängt und in einen Speicher einschreibt. Der Teilnehmer weist weiterhin eine Recheneinheit auf, die auf den Speicher zugreifen kann, wobei der Kommunikationsprozessor zumindest ein erstes Synchronisationssignal jeweils zu einem festen Zeitpunkt eines Zyklus an die Recheneinheit sendet. Im Kommunikationsprozessor ist eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Zugriffe der Recheneinheit auf den Speicher angeordnet, und die Überwachungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie anhand des Beginns und des Endes eines Zugriffs der Recheneinheit auf den Speicher und anhand deren zeitlicher Lage innerhalb der Zyklen einen Zugriff ohne Zugriffsberechtigung oder einen Zugriffsfehler erkennt und zumindest ein Signal zu deren Anzeige erzeugt. Zugriffsverletzungen können somit durch die Überwachungseinrichtung sicher und in Echtzeit erkannt werden. Als Möglichkeiten zur Anzeige eines Zugriffs ohne Zugriffsberechtigung seien eine entsprechende Ausgabe einer Meldung auf einem Bediengerät oder die Erzeugung einer Meldung an eine Fehlerbehandlungsroutine in der Recheneinheit oder dem Kommunikationsprozessor genannt, damit ein gesteuerter Prozess in einen Sicherheitszustand gefahren werden kann. Insbesondere während eines Probelaufs in der Entwicklungsphase können nach Erkennen einer derartigen Zugriffsverletzung geeignete Maßnahmen getroffen werden. Beispielsweise kann eine schnellere CPU im PC eingesetzt, eine Optimierung im BIOS des Betriebssystems oder eine Erhöhung der projektierten Äquidistanzzeit vorgenommen werden.Finally, in order to provide a subscriber to a network by which access violations are detected and displayed during operation in order to initiate appropriate error handling measures, the DE 101 38 066 A1 a subscriber to a network with a data transmission in equidistant cycles, in particular for a network according to the PROFIBUS-DP specification known, having a communication processor which performs the cyclic data transmission by reading data from a memory in a cyclic part of the cycle and sends to other participants and / or receives data from other participants and writes to a memory. The subscriber also has an arithmetic unit which can access the memory, wherein the communication processor sends at least a first synchronization signal to the arithmetic unit at a fixed point in time of a cycle. In the communication processor, a monitoring device for monitoring the accesses of the arithmetic unit is arranged on the memory, and the monitoring device is designed such that it based on the beginning and end of access of the arithmetic unit to the memory and based on their temporal location within the cycles access without access authorization or detects an access error and generates at least one signal for its display. Access violations can thus be detected safely and in real time by the monitoring device. As possibilities for displaying an access without access authorization, a corresponding output of a message on an operating device or the generation of a message to an error handling routine in the arithmetic unit or the communication processor may be mentioned, so that a controlled process can be moved to a safety state. In particular, during a trial run in the development phase, appropriate measures can be taken after detection of such an access violation. For example, a faster CPU can be used in the PC, an optimization in the BIOS of the operating system or an increase in the configured equidistance time can be made.

Wie die vorstehende Würdigung des Standes der Technik aufzeigt, werden in der Automatisierungstechnik zur Kommunikation zwischen den einzelnen Geräten verschiedene Schnittstellen mit ihren physikalischen Eigenschaften und Übertragungsprotokolle definiert und in internationale Normen eingebracht oder etablieren sich als Industriestandards. Diese Systeme werden allgemein als Feldbussystem bezeichnet, wobei auch die Ethernet-basierten Technologien dazu zu zählen sind. Die Schnittstellen sind in Form von dedizierten Kommunikations-Controllern, zum Teil mit CPU als integrierte Schaltkreise (Kommunikations-Prozessor) aufgebaut. Die Anmelderin geht von der Überlegung aus, dass immer mehr Intelligenz auf dem Peripheriegerät implementiert wird, so dass dieses neben den eigentlichen Gerätefunktionen auch komplette, frei programmierbare Abläufe und lokale Ein- und Ausgaben selbständig ausführt. Damit wird faktisch die Funktion einer SPS in das Gerät implementiert, welches zur übergeordneten Einheit nur noch Steuer- und Statusinformationen austauscht. Dies erfolgt in der Regel über unterschiedliche serielle Kommunikations-Schnittstellen basierend auf Feldbus- oder Ethernet-Standards (FES). Typisches Beispiel solcher Geräte sind Maschinenterminals, Barcodelesegeräte oder Antriebe, die ein Geschwindigkeitsprofil abfahren und dabei auf lokale Positionssensoren reagieren und zusätzliche Hilfsmotore schalten. Die Steuer- und Kommunikationselektronik ist in der Regel fester Bestandteil des Geräts. Bezüglich der Kommunikation gibt es Lösungen diese als austauschbare Einheit, entsprechend der verschiedenen Kommunikationsstandards auszulegen. Dies kann als eigenständiges Steckmodul zur Montage innerhalb des Geräts, von außen zum Einstecken in das Gerät oder als Aufsteckmodul auf eine nach außen geführter Geräteschnittstelle realisiert sein. Allen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist die Wirkungskette: Gerätefunktion – SPS – Kommunikation – übergeordnetes System gemeinsam. Damit ist die SPS sowohl von Seiten der Hardware als auch von Seiten der internen Daten- und Funktionsstrukturen komplett in das Gerät integriert. Dabei sind in der Regel spezielle Hard- und Softwarekomponenenten mit einer Reihe von teueren, für die Kommunikation speziell ausgelegten Komponenten erforderlich.As the above assessment of the state of the art shows, in automation technology for communication between the individual devices, various interfaces with their physical properties and transmission protocols are defined and introduced into international standards or establish themselves as industry standards. These systems are commonly referred to as a fieldbus system, with Ethernet-based technologies as well. The interfaces are built in the form of dedicated communication controllers, partly with CPU as integrated circuits (communication processor). The notifying party starts from the consideration that more and more Intelligence is implemented on the peripheral device, so that this performs in addition to the actual device functions and complete, freely programmable processes and local inputs and outputs independently. This effectively implements the function of a PLC in the device, which only exchanges control and status information with the higher-level unit. This is usually done via different serial communication interfaces based on Fieldbus or Ethernet standards (FES). Typical examples of such devices are machine terminals, bar code readers or drives, which run a speed profile and thereby react to local position sensors and switch additional auxiliary motors. The control and communication electronics are usually an integral part of the device. With regard to communication, there are solutions to interpret them as a replaceable unit, according to the different communication standards. This can be realized as an independent plug-in module for mounting inside the device, from the outside for plugging into the device or as a plug-in module on an outwardly led device interface. All known from the prior art solutions is the impact chain: device function - PLC - communication - higher-level system in common. This means that the PLC is completely integrated into the device from the hardware as well as from the internal data and function structures. As a rule, special hardware and software components with a number of expensive components specially designed for communication are required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät mit flexibler Kommunikations- und Steuerungsstruktur und ein Verfahren hierzu derart auszugestalten, dass eine Austauschbarkeit von Teilen des Geräts ermöglicht wird.Of the The invention is based on the object of providing a device with flexible communication and control structure and a method of designing such that interchangeability of parts of the device is made possible.

Diese Aufgabe wird, gemäß Patentanspruch 1, durch ein Gerät mit flexibler Kommunikations- und Steuerungsstruktur, welches zur Kopplung mit anderen Geräten oder einer übergeordneten Steuereinrichtung eines Automatisierungssystems über einen seriellen Datenbus aufweist:

– mindestens zwei oder mehrere Kommunikationsschnittstellen und
– mindestens eine Speicherprogrammierbare Steuerung,

so dass die Speicherprogrammierbare Steuerung als austauschbare Einheit ausgestaltet ist und die Daten völlig transparent und/oder über die interne Speicherprogrammierbare Steuerung weiterverarbeitet zwischen den Kommunikationsschnittstellen übertragen werden.This object is achieved, according to claim 1, by a device with a flexible communication and control structure, which has for coupling to other devices or a higher-level control device of an automation system via a serial data bus:

At least two or more communication interfaces and
At least one programmable logic controller,

so that the programmable logic controller is designed as an exchangeable unit and the data is transmitted completely transparently and / or processed via the internal programmable logic controller between the communication interfaces.

Die Erfindung besteht darin, die austauschbare Kommunikationseinheit um eine SPS-Funktion zu erweitern, die in den Kommunikationspfad eingebunden ist und völlig transparent, sowohl für das Gerät, als auch für das übergeordnete System arbeitet. Dadurch erscheinen dem Peripheriegerät die Steuerinformationen wie die von einem übergeordneten System bzw. dem übergeordnetem System (Steuereinrichtung) die Statusinformationen wie die des Peripheriegeräts. Damit ergibt sich eine Wirkungskette: Gerätefunktion-Kommunikation – SPS – Kommunikation – übergeordnete Steuereinrichtung bzw. anderes Gerät.The Invention is the replaceable communication unit to extend a PLC function in the communication path is involved and totally transparent, both for the device, as well as for the parent System works. This causes the peripheral device to display the control information like that of a parent system or the parent System (controller) the status information as the peripheral device. In order to results in an effect chain: device function communication - PLC - communication - superordinate Control device or other device.

Damit ergeben sich folgende Vorteile:

• die individuelle und sehr aufwendige Geräteintegration der SPS entfällt,
• die für die SPS-Funktionalitäten benötigte Rechenleistung wird separat zur Verfügung gestellt und spart den Wechsel des Geräteprozessors und damit in der Regel die komplette Neukonstruktion eines Peripheriegerätes sowie die damit verbundene Neuentwicklung der Firmware.

This results in the following advantages:

• The individual and very complex device integration of the PLC is eliminated,
• The computing power required for the PLC functionalities is provided separately and saves the change of the device processor and thus usually the complete redesign of a peripheral device as well as the associated new development of the firmware.

Weiterhin wird diese Aufgabe, erfindungsgemäß nach Patentanspruch 5, bei einem Verfahren zur Konfiguration eines Geräts mit zwei oder mehreren Kommunikationsschnittstellen und einer Speicherprogrammierbaren Steuerung gelöst, bei dem

– zur Kopplung von untereinander über einen seriellen Datenbus kommunizierenden Geräten eines Automatisierungssystems, die austauschbare Kommunikationsschnittstelle um eine SPS-Funktion erweitert wird und
– diese in den Kommunikationspfad eingebunden ist und völlig transparent, sowohl für das Gerät als auch für eine übergeordnete Steuereinrichtung arbeitet.

Furthermore, this object is achieved according to the invention according to claim 5, in a method for configuring a device with two or more communication interfaces and a programmable logic controller in which

For the coupling of devices of an automation system communicating with each other via a serial data bus, the exchangeable communication interface is extended by a PLC function, and
- This is involved in the communication path and works completely transparent, both for the device as well as for a higher-level control device.

Damit ergeben sich für die erfindungsgemäße Lösung folgende Vorteile:

• Die Entwicklung, Produktion und Vertrieb eines solchen Automatisierungsgeräts mit austauschbarer Kommunikationsschnittstelle kann unabhängig von einem speziellen Feldbussystem erfolgen.
• Erweiterungen innerhalb der Feldbusspezifikation oder Implementierungen komplett neuer Feldbussysteme können per Softwareupdate erfolgen und benötigen keine neue Kommunikationsschnittstelle.
• Besonders bei zwei oder mehreren Kommunikationsschnittstellen werden die jeweiligen Feldbussysteme durch Laden der Software festgelegt und sind damit völlig flexibel auswählbar.
• Die Integration der Speicherprogrammierbaren Steuerung SPS ist in bereits vorhandenen Geräten möglich und somit sofort für das gesamte Produktspektrum einer Firma verfügbar.
• Der Funktionsumfang und der Preis des Peripheriegeräts ist skalierbar zwischen mit oder ohne SPS-Funktion.

This results in the following advantages for the solution according to the invention:

• The development, production and distribution of such an automation device with exchangeable communication interface can be carried out independently of a special fieldbus system.
• Enhancements within the fieldbus specification or implementations of completely new fieldbus systems can be made by software update and do not require a new communication interface.
• Particularly with two or more communication interfaces, the respective fieldbus systems are defined by loading the software and can therefore be selected flexibly.
• The integration of programmable logic controller PLC is possible in already existing devices and thus immediately available for the entire product range of a company.
• The functionality and price of the peripheral device is scalable between with or without PLC function.

In Weiterbildung der Erfindung ist, gemäß Patentanspruch 2, die Speicherprogrammierbare Steuerung als Stecker ausgestaltet, welcher auf die Kommunikationsschnittstelle aufgesteckt wird.In Further development of the invention is, according to claim 2, the programmable logic controller configured as a plug, which on the communication interface is plugged.

Diese Weiterbildung der Erfindung weist den Vorteil auf, dass die austauschbare Kommunikationseinheit sich identisch für eine Vielzahl an unterschiedlichen Geräten verwenden läst und ist damit in großen Stückzahlen preiswert herzustellen.These Development of the invention has the advantage that the interchangeable Communication unit to use identical for a variety of different devices lets and is thus in big numbers inexpensive to produce.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist, gemäß Patentanspruch 3, das Gerät als Geräteanschlussstecker ausgestaltet und dieser verfügt über eine oder mehrere als Stecker ausgeprägte Kommunikationsschnittstelle und führt Kommunikationsfunktionen aus.at a preferred embodiment of the invention is, according to claim 3, the device as device connection plug designed and this has one or more than one connector pronounced communication interface and leads Communication functions off.

Diese Ausgestaltung der Erfindung weist den Vorteil auf, dass die Verfügbarkeit einer lokalen Intelligenz direkt am Peripheriegerät, die durch Vorverarbeiten und Verdichten der Daten die Transfers zum übergeordneten System wesentlich reduziert und eine schnelle, lokale Reaktion durch Vermeidung der Übertragungs- und Verarbeitungszeit zum bzw. im übergeordneten System ermöglicht wird.These Embodiment of the invention has the advantage that the availability a local intelligence directly on the peripheral device, through Preprocessing and compressing the data transfers to the parent System significantly reduced and a quick, local reaction through Avoidance of transmission and processing time to / in the parent system.

Vorzugsweise wird, gemäß Patentanspruch 4, eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle benutzt.Preferably is, according to claim 4, uses a standardized communication interface.

Dies ermöglicht den Aufbau von verteilten, intelligenten Steuerungsarchitekturen mit konventionellen Automatisierungsgeräten, sofern diese nur über eine Standardkommunikationsschnittstelle verfügen.This allows the construction of distributed, intelligent control architectures with conventional automation devices, provided they only have one Standard communication interface.

Weitere Vorteile und Einzelheiten lassen sich der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmen. In der Zeichnung zeigt:Further Advantages and details can be found in the following description a preferred embodiment of the invention with reference to the drawing. In the Drawing shows:

1 das Prinzipschaltbild für ein Automatisierungssystem mit flexibler Kommunikations- und Steuerungsstruktur auf der Basis eines austauschbaren Kommunikations- und Steuerungsgerät gemäß der Erfindung, 1 the block diagram for an automation system with flexible communication and control structure based on a replaceable communication and control device according to the invention,

2 eine Ausführungsform für das Gerät nach 1 mit einer standardisierten Kommunikationsschnittstelle und 2 an embodiment of the device according to 1 with a standardized communication interface and

3 eine Ausführungsform für das Gerät nach 1 mit Integration der Kommunikations- und Steuereinheit innerhalb eines Feldbusanschlusssteckers. 3 an embodiment of the device according to 1 with integration of the communication and control unit within a fieldbus connector.

In der Automatisierungstechnik sind seit Jahren verschiedene Kommunikationssysteme mit standardisierten Kommunikationsdiensten und Protokollen, mit denen man zwischen heterogenen und homogenen Netzwerken kommunizieren kann, im Einsatz. In der untersten Ebene sind beispielsweise einfache Sensor-Aktuator-Bussysteme oder Rückwandbussysteme (z.B. auf handelsüblichen Norm-Tragschienen anbringbare modulare Ein-/Ausgabe-Geräte), in der mittleren Ebene „eingebettete" Netzwerke zur Steuerung der Maschinen (welche programmierbare Steuerungen, komplexe elektrische und hydraulische Antriebsgeräte, Ein-/Ausgabe-Geräte. Datenerfassungsgeräte oder Mensch/Maschine-Schnittstellen verbinden) und in der obersten Ebene die Netzwerke zur Fabrikautomation angeordnet. Bei der erfindungsgemäßen Lösung liegt in Hinblick auf die Kommunikations- und Steuerungsbeziehungen ein einheitliches logisches Netzwerk vor, so dass eine scharfe Trennlinie zwischen der Technik in herkömmlichen Telekommunikationsnetzen, welche nachfolgend beschrieben wird, und (Computer)-Datennetzen bzw. Geräten der Automatisierungstechnik nicht mehr gezogen werden kann.In In automation technology, communication systems have been different for years with standardized communication services and protocols, with to communicate between heterogeneous and homogeneous networks can, in use. At the lowest level, for example, are simple Sensor-actuator bus systems or backplane bus systems (e.g. commercial Standard mounting rails attachable modular I / O devices), in the middle level "embedded" networks for control of the machines (which programmable controls, complex electrical and hydraulic drive units, I / O devices. Data acquisition devices or human / machine interfaces) and in the top one Level the networks arranged for factory automation. In the solution according to the invention in terms of communication and control relationships, a unified logical network before, leaving a sharp dividing line between the technique in conventional Telecommunication networks, which will be described below, and (Computer) data networks or devices Automation technology can no longer be pulled.

Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Lösung eines Automatisierungssystems mit flexibler Kommunikations- und Steuerungsstruktur beruht auf der Basis eines austauschbaren. Kommunikations- und Steuerungsgeräts. Dieses weist mindestens zwei oder mehrere Kommunikationsschnittstellen KS und mindestens eine Speicherprogrammierbare Steuerung SPS auf, so dass die Speicherprogrammierbare Steuerung SPS als austauschbare Einheit ausgestaltet ist und die Daten völlig transparent und/oder über die interne Speicherprogrammierbare Steuerung SPS weiterverarbeitet zwischen den Kommunikationsschnittstellen KS übertragen werden. Vorzugsweise ist die Speicherprogrammierbare Steuerung SPS als Stecker ausgestaltet, welcher auf die Kommunikationsschnittstelle KS aufgesteckt wird oder das Gerät ist als Geräteanschlussstecker ausgestaltet, welcher über eine oder mehrere als Stecker ausgeprägte Kommunikationsschnittstelle KS verfügt und Kommunikationsfunktionen ausführt. Das erfindungsgemäße Integrationskonzept in vorhandene Peripheriegeräte ermöglicht somit den Aufbau von verteilten, intelligenten Steuerungsarchitekturen mit konventionellen Automatisierungsgeräten und durch die Verfügbarkeit einer lokalen Intelligenz direkt am Peripheriegerät die Realisierung einer Bypass-Funktion (siehe 1, Ziffer 4 und 2). Dabei kann dieses flexibel, effizient und komfortabel ausgestaltet werden, wobei der Aufbau nicht starr vorgegeben ist, sondern nach Bedarf anpassbar/konfigurierbar ist.In the 1 illustrated inventive solution of an automation system with flexible communication and control structure is based on an interchangeable. Communication and control device. This has at least two or more communication interfaces KS and at least one programmable logic controller PLC, so that the programmable logic controller PLC is designed as a replaceable unit and the data completely transparent and / or further processed via the internal programmable logic controller PLC between the communication interfaces KS. Preferably, the programmable logic controller PLC is designed as a plug, which is plugged onto the communication interface KS or the device is designed as a device connector, which has one or more pronounced as a connector communication interface KS and performs communication functions. The inventive integration concept in existing peripherals thus allows the construction of distributed, intelligent control architectures with conventional automation devices and the availability of a local intelligence directly on the peripheral device, the implementation of a bypass function (see 1 , Paragraph 4 and 2 ). This can be made flexible, efficient and convenient, the structure is not rigidly predetermined, but is customizable / configurable as needed.

2 und 3 zeigen bevorzugte Ausführungsform für das Gerät nach 1. Die in 2 dargestellte Ausführungsform ist gekennzeichnet durch die Benutzung einer standardisierten Kommunikationsschnittstelle SKS. Diese Konstellation wird durch die standardisierten Kommunikationsschnittstelle SKS besonders interessant, da die Implementierung der Speicherprogrammierbaren Steuerung SPS unabhängig vom jeweiligen Gerät erfolgen kann. Nutzt man die ebenfalls standardisierten elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Kommunikationsschnittstelle KS aus, kann man die gesamte Kommunikation- und SPS-Einheit KSE so konstruieren, dass sie auf vorhandene standardisierte Kommunikationsschnittstelle SKS aufgesetzt werden kann. 2 and 3 show preferred embodiment of the device according to 1 , In the 2 illustrated embodiment is characterized by the use of a standardized communication interface SKS. This constellation is determined by the standardized communication interface make SKS particularly interesting, since the implementation of the programmable logic controller PLC can be independent of the respective device. If one also uses the likewise standardized electrical and mechanical properties of the communication interface KS, one can design the entire communication and PLC unit KSE in such a way that it can be set up on existing standardized communication interface SKS.

Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist innerhalb eines Feldbusanschlusssteckers die gesamte Kommunikation- und SPS-Einheit KSE integriert. Von Vorteil ist hierbei die Verfügbarkeit einer lokalen Intelligenz zum Aufbau einer direkten Kommunikation zwischen den Peripheriegeräten unter Ausschluss des übergeordneten Systems/Steuereinrichtung ST. Dabei ist mit dem großen äußeren Rechteck das Peripheriegerät PG, dem helleren, inneren Rechteck die Kommunikationsschnittstelle SKS dargestellt, um zu verdeutlichen, dass die gesamte Kommunikation- und SPS-Einheit KSE über die Kommunikationsschnittstelle SKS auf das Peripheriegerät PG aufgesteckt wird. Im Gegensatz zu reinen SPS-Module, die vielleicht noch eine Kommunikationsschnittstelle SKS haben, aber dann als eigenständige Geräte arbeiten, entsprechend einer SPS nur ohne Gehäuse, oder reinen Kommunikationsmodulen mit allgemeinen Schnittstellen, wird beim Gegenstand der Erfindung die Speicherprogrammierbare Steuerung SPS integriert.At the in 3 illustrated embodiment, the entire communication and PLC unit KSE is integrated within a field bus connector. The advantage here is the availability of a local intelligence to establish a direct communication between the peripherals, excluding the parent system / controller ST. In this case, the peripheral device PG is shown with the large outer rectangle, the brighter, inner rectangle, the communication interface SKS to make it clear that the entire communication and PLC unit KSE is plugged via the communication interface SKS on the peripheral device PG. In contrast to pure PLC modules, which may still have a communication interface SKS, but then work as standalone devices, according to a PLC only without housing, or pure communication modules with general interfaces, the programmable logic controller PLC is integrated in the subject matter of the invention.

Im Rahmen der Erfindung, welches ein Integrationskonzept in vorhandene Peripheriegeräte PG beschreibt, kann die

• Einheit KSE, die über eine Geräte- und eine oder mehrere Kommunikationsschnittstelle verfügt, innerhalb oder außerhalb von Automatisierungsgeräten in geeigneter Form mit diesen mechanisch und elektrisch verbunden werden und deren eigentliche Aufgabe um Kommunikations- und Steuerungsfunktionen ergänzen.
• Einheit KSE auf standardisierte Geräteschnittstellen aufgesetzt werden und über eine oder mehrere weitere Kommunikationsschnittstelle verfügen und Kommunikationsfunktionen ausführen.
• diese Einheit KSE zusätzlich auch Steuerungsfunktionen ausführen.
• Einheit als Geräteanschlussstecker ausgestaltet werden, welcher auf standardisierte Geräteschnittstellen aufgesteckt wird und über eine oder mehrere als Stecker ausgeprägte Kommunikationsschnittstelle verfügt und Kommunikationsfunktionen ausführt.
• diese Einheit KSE zusätzlich auch Steuerungsfunktionen ausführen.

In the context of the invention, which describes an integration concept in existing peripherals PG, the

• Unit KSE, which has a device interface and one or more communication interfaces, which are mechanically and electrically connected in or out of automation devices in a suitable form and complement their actual task with communication and control functions.
• Unit KSE can be set up on standardized device interfaces and have one or more additional communication interfaces and perform communication functions.
• This unit KSE also perform control functions.
• Unit designed as a device connection plug which is plugged onto standardized device interfaces and has one or more plug-in communication interfaces and performs communication functions.
• This unit KSE also perform control functions.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Patentanspruch 1 oder 5 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Patentanspruchs 1 oder 5 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.The Invention is not limited to the illustrated and described embodiments limited, but also includes all the same in the context of the invention Versions. Furthermore, the invention is not yet on the in claim 1 or 5 defined feature combination limited, but can also by any other combination of certain features of all to be defined as a whole. This means, that basically virtually any feature of the patent claim 1 or 5 omitted or by at least one elsewhere disclosed in the application Single feature can be replaced.

Claims

device with flexible communication and control structure, which is used for Coupling with other devices or a parent Control device of an automation system via a serial data bus (FES) has: - at least two or more communication interfaces (KS) and - at least a programmable logic controller (PLC), so that the programmable logic Control (PLC) is designed as a replaceable unit and the Data completely transparent and / or over the internal programmable logic controller (PLC) further processed be transmitted between the communication interfaces (KS).

device according to claim 1, characterized in that the programmable memory Control (PLC) is designed as a plug, which on the communication interface (KS) is plugged.

device according to claim 1, characterized in that the device as a device connection plug is designed and that this one or more as a plug pronounced Communication interface (KS) and communication features performs.

device according to claim 1, characterized by the use of a standardized Communication interface (SKS).

Method for configuring a device with two or more communication interfaces (KS) and a programmable logic controller (PLC), in which - devices of an automation system communicating with one another via a serial data bus (FES), the replaceable communication interface (KS) with a PLC Function is extended and - this is integrated into the communication path and completely transparent, both for the device and for a higher-level control device (ST) work tet.

Method according to claim 5, characterized in that that the communication interface (KS) an internal control function which acts on the communication data as if it were the control function in the other device realized.