AT14531U1 - Device and method for controlling a fieldbus system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Feldbussystems (2), insbesondere einer Heizungsanlage mit mehreren Komponenten, wobei eine erste Schnittstelle (3) zur Kommunikation mit dem Feldbussystem (2) und eine zweite Schnittstelle (4) zur Kommunikation mit einem Server (5) vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung (1) zur bidirektionalen, verschlüsselten Kommunikation zwischen dem Server (5) und dem Feldbussystem (2) ausgeführt ist. Die Erfindung betrifft weiters Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Vorrichtung.The invention relates to a device for controlling a fieldbus system (2), in particular a heating system having a plurality of components, wherein a first interface (3) for communication with the fieldbus system (2) and a second interface (4) for communication with a server (5) is provided, wherein the device (1) for bidirectional, encrypted communication between the server (5) and the field bus system (2) is executed. The invention further relates to a method for controlling such a device.
Description
Beschreibungdescription
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ANSTEUERUNG EINES FELDBUSSYSTEMSDEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING A FIELDBUS SYSTEM
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung eines Feldbussystems, insbesondere einer Heizungsanlage mit mehreren daran angeschlossenen Komponenten.The invention relates to a device and a method for controlling a fieldbus system, in particular a heating system with several components connected thereto.
[0002] Insbesondere auf dem Gebiet der Heizungstechnik ist es üblich, mehrere Geräte über ein Feldbussystem, beispielsweise einen CAN-Bus oder einen Modbus, zu einer großen Anlage zu verbinden. Bei den Geräten handelt es sich beispielsweise um Stückholzkessel, thermische Solaranlagen, Pufferspeicher und ein oder mehrere Heizkreise, die damit versorgt werden. Zur Steuerung der gesamten Anlage werden im Stand der Technik üblicherweise lokale Steuergeräte eingesetzt, die nur vor Ort, und nicht aus der Ferne, insbesondere nicht über das Internet, steuerbar sind. Dies liegt unter anderem daran, dass jede Komponente der Anlage in der Regel proprietäre Protokolle und Steuerbefehle einsetzt.In particular, in the field of heating technology, it is common to connect multiple devices via a fieldbus system, such as a CAN bus or a Modbus, to a large system. The devices are, for example, log wood boilers, thermal solar systems, buffer storage and one or more heating circuits that are supplied with it. To control the entire system usually local control devices are used in the art, which are only on site, and not remotely, in particular not via the Internet, controllable. One of the reasons for this is that each component of the system typically uses proprietary protocols and commands.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, ein Feldbussystem mit mehreren Komponenten aus der Ferne, insbesondere über das Internet, zu steuern. Dabei soll es die Vorrichtung insbesondere ermöglichen, verschiedenste Komponenten mit proprietären und voneinander unabhängigen Protokollen ansteuern zu können, ohne dass der Endbenutzer die dafür jeweils benötigten Protokolle kennen muss.The object of the invention is to overcome this drawback and to provide a device which makes it possible to control a fieldbus system with multiple components from a distance, especially via the Internet. In this case, it should allow the device in particular to be able to control a wide variety of components with proprietary and independent protocols, without the end user having to know the protocols required for each.
[0004] Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Ansteuerung des Feldbussystems gelöst, bei der eine erste Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Feldbussystem und eine zweite Schnittstelle zur Kommunikation mit einem Server vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung zur bidirektionalen, verschlüsselten Kommunikation zwischen dem Server und dem Feldbussystem ausgeführt ist.These and other objects are achieved by a device for controlling the fieldbus system, in which a first interface for communication with the fieldbus system and a second interface for communication with a server is provided, wherein the device for bidirectional, encrypted communication between the Server and the fieldbus system is executed.
[0005] Die Vorrichtung kann insbesondere als Protokollumsetzer oder Gateway ausgeführt sein, der dazu eingerichtet ist, verschlüsselte Nachrichten des Servers über eine Schnittstelle zu empfangen, zu entschlüsseln, in für die Komponenten des Feldbussystems lesbare Nachrichten umzusetzen und über eine weitere Schnittstelle an das Feldbussystem zu senden, sowie in umgekehrter Richtung Nachrichten der Komponenten des Feldbussystems über eine Schnittstelle zu empfangen, in für den Server lesbare Nachrichten umzusetzen, zu verschlüsseln, und über eine weitere Schnittstelle an den Server zu senden.The device can be embodied, in particular, as a protocol converter or gateway, which is set up to receive encrypted messages from the server via an interface, to decrypt them, to convert messages readable for the components of the fieldbus system and to the fieldbus system via a further interface in the reverse direction, receive messages from the components of the fieldbus system via an interface, convert them into server-readable messages, encrypt them, and send them to the server via another interface.
[0006] Dadurch wird ermöglicht, dass für den Benutzer, der lediglich mit dem Server kommuniziert, die proprietären Protokolle der am Feldbus angeschlossenen Komponenten nicht bekannt sein müssen. Der Protokollumsetzer empfängt die von den Komponenten des Feldbussystems gesendeten Datenpakete und setzt sie in ein eigenes Protokoll um, das verwendet wird, um mit dem Server zu kommunizieren. Dies ermöglicht es, sämtliche Daten der angeschlossenen Komponenten einheitlich über den Server und das Internet dem Benutzer zugänglich zu machen. Eine direkte Kommunikation zwischen dem Server oder dem Benutzer und den einzelnen Komponenten des Feldbussystems ist weder vorgesehen noch erforderlich und erfindungsgemäß auch gar nicht möglich.This makes it possible for the user who only communicates with the server, the proprietary protocols of the components connected to the fieldbus need not be known. The protocol converter receives the data packets sent by the components of the fieldbus system and translates them into a separate protocol that is used to communicate with the server. This makes it possible to make all the data of the connected components uniformly accessible to the user via the server and the Internet. A direct communication between the server or the user and the individual components of the fieldbus system is neither provided nor required and according to the invention not even possible.
[0007] Die Vorrichtung ermöglicht es dem Kunden beispielsweise den Ladegrad (die Temperatur) eines am Feldbus angeschlossenen Pufferspeichers anzusehen, die gewünschte Wohn-raumtemperatur eines Heizkreises zu ändern oder die automatische Zündung des Heizkessels freizugeben und somit den Heizkessel zu starten. Im Gegensatz zu Steuerungen aus dem Stand der Technik muss der Benutzer auf den Komponenten des Systems selbst nichts einstellen.The device allows the customer to view, for example, the degree of charge (the temperature) of a buffer connected to the fieldbus to change the desired living room temperature of a heating circuit or to release the automatic ignition of the boiler and thus start the boiler. Unlike prior art controllers, the user does not have to adjust anything on the components of the system itself.
[0008] Auch wird die Sicherheit des Systems erhöht, da die Vorrichtung es verhindert, dass über das Internet direkt auf das Feldbussystem selbst zugegriffen werden kann. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Feldbussystem weitere Komponenten, wie beispielsweise eine Heizkesselsteuerung, einen Solarregler, einen Pufferspeichersensor, einen Temperaturfühler und/oder andere Komponenten umfasst. Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass die erste Schnittstelle des Protokollumsetzers als Feldbusschnittstelle, insbesondere CAN- oder ModBus- Schnittstelle ausgeführt ist, die zweite Schnittstelle als Netzwerkschnittstelle, insbesondere Ethernet-Schnittstelle ausgeführt ist und vorzugsweise weitere Schnittstellen, insbesondere eine USB-Schnittstelle vorgesehen sind.Also, the security of the system is increased, since the device prevents that can be accessed directly via the Internet to the field bus system itself. According to the invention it can be provided that the fieldbus system comprises further components, such as a boiler control, a solar controller, a buffer memory sensor, a temperature sensor and / or other components. According to the invention, it can further be provided that the first interface of the protocol converter is designed as a fieldbus interface, in particular a CAN or ModBus interface, the second interface is designed as a network interface, in particular an Ethernet interface and preferably further interfaces, in particular a USB interface, are provided.
[0009] Die Erfindung erstreckt sich weiters auf einen Server zur Ansteuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend einen Protokollserver zur verschlüsselten Kommunikation mit dem Protokollumsetzer, eine Datenbank-Schnittstelle zur Kommunikation mit einem Datenbank-Server und/oder einer Datenbank, sowie einen Kontrollserver zur Entgegennahme von Befehlen für das Feldbussystem. Der dedizierte Kontrollserver ermöglicht es, proprietäre Nachrichten der Komponenten des Feldbusses entgegenzunehmen. Durch Abfrage der Datenbank können diese Nachrichten in ein einheitliches Format ungewandelt und an den Benutzer weitergeleitet werden.The invention further extends to a server for controlling a device according to the invention, comprising a protocol server for encrypted communication with the protocol converter, a database interface for communication with a database server and / or a database, and a control server for receiving Commands for the fieldbus system. The dedicated control server makes it possible to receive proprietary messages from the components of the fieldbus. By querying the database, these messages can be converted into a uniform format and forwarded to the user.
[0010] Die Erfindung erstreckt sich weiters auf ein System aus einem erfindungsgemäßen Protokollumsetzer und einen erfindungsgemäßen Server.The invention further extends to a system comprising a protocol converter according to the invention and a server according to the invention.
[0011] Die Erfindung erstreckt sich weiters auf ein Verfahren zur Steuerung eines Feldbussystems, insbesondere einer Heizungsanlage mit mehreren Komponenten, durch einen externen Server über einen, mit dem Feldbussystem verbundenen Protokollumsetzer, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: In einem ersten Schritt erfolgt die Authentifizierung und der Aufbau einer verschlüsselten Verbindung zwischen dem Server und dem Protokollumsetzer.The invention further extends to a method for controlling a fieldbus system, in particular a heating system with a plurality of components, by an external server via a protocol converter connected to the fieldbus system, wherein the method comprises the following steps: In a first step, the authentication takes place and the establishment of an encrypted connection between the server and the protocol converter.
[0012] In einem zweiten Schritt erfolgt die Identifizierung der am Feldbussystem angeschlossenen Komponenten und Abspeicherung dieser Informationen in einer Datenbank, beispielsweise durch Zuordnung einer eindeutigen Kennung.In a second step, the identification of the components connected to the fieldbus system and storage of this information in a database, for example by assigning a unique identifier.
[0013] In einem dritten Schritt erfolgt die Abfrage der aktuellen Messwerte, Parameter und Zyklen des Feldbussystems und Abspeicherung in der Datenbank. Gegebenenfalls erfolgt eine Änderung eines oder mehrerer Parameter des Feldbussystems. Schließlich erfolgt in periodischen Abständen eine Aktualisierung der Messwerte, Parameter und Zyklen des Feldbussystems in der Datenbank.In a third step, the query of the current measured values, parameters and cycles of the fieldbus system and storage in the database. If necessary, a change of one or more parameters of the fieldbus system takes place. Finally, the measured values, parameters and cycles of the fieldbus system in the database are updated at periodic intervals.
[0014] Messwerten sind Werte, die von den Komponenten des Feldbussystems gemessen werden (z.B. Puffertemperatur, Außentemperatur, Sauerstoffgehalt). Parameter bezeichnen sämtliche Einstellungen auf den Komponenten des Feldbussystems, die vom Benutzer geändert werden können oder anhand von bestimmten Messwerten oder anderen Parametern gesetzt werden (z.B. Betriebsart Holzkessel, verschiedene Soll- Temperaturen). Zyklen sind Zeitprogramme wie z.B. die Heizzeiten oder die Zündzeiten. Durch Festlegung der Zyklen kann beispielsweise definiert werden, welcher Heizkreis wann auf welche Temperatur regeln soll.Measured values are values measured by the components of the fieldbus system (e.g., buffer temperature, outside temperature, oxygen content). Parameters designate all the settings on the components of the fieldbus system that can be changed by the user or set based on specific measurements or other parameters (e.g., wood-fired mode, various setpoint temperatures). Cycles are time programs such as the heating times or the ignition times. By defining the cycles, it can be defined, for example, which heating circuit should regulate when and at what temperature.
[0015] Erfindungsgemäß ist weiters vorgesehen, dass die Messwerte, Parameter und Zyklen periodisch in vorzugsweise jeweils unterschiedlichen Intervallen abgefragt werden, wobei die Intervalle vorzugsweise an Hand des Typs der angeschlossenen Komponenten der Datenbank entnommen werden.According to the invention it is further provided that the measured values, parameters and cycles are interrogated periodically in preferably different intervals, wherein the intervals are preferably taken from the type of connected components of the database.
[0016] Erfindungsgemäß ist weiters vorgesehen, dass gewünschte Abfragen durch den Server gesammelt und in periodischen Abständen über den Protokollumsetzer an das Feldbussystem übermittelt werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass gewisse Messwerte mit hoher Latenzzeit (z.B. die Puffertemperatur) nicht in zu kurzen Intervallen abgefragt werden, sodass jedenfalls aussagekräftige Werte erhalten werden.According to the invention it is further provided that desired queries are collected by the server and transmitted at periodic intervals via the protocol converter to the fieldbus system. This has the particular advantage that certain measured values with high latency (for example the buffer temperature) are not queried in too short intervals, so that meaningful values are obtained in any case.
[0017] Erfindungsgemäß ist weiters vorgesehen, dass die verschlüsselte Kommunikation des Servers mit dem Feldbussystem über den Protokollumsetzer folgende Schritte umfasst: Zunächst erfolgt die Entgegennahme von Befehlen an einem Kontrollserver des Servers. Danach erfolgt die Abfrage der Datenbank zur Ermittlung der entsprechenden, den identifizierten Komponenten des Feldbussystems zugeordneten Steueranweisungen, beispielsweise unter Ver-According to the invention, it is further provided that the encrypted communication of the server with the fieldbus system via the protocol converter comprises the following steps: First, the receipt of commands at a control server of the server takes place. Thereafter, the query of the database to determine the corresponding, the identified components of the fieldbus system associated control instructions, for example, under
Wendung einer eindeutigen Kennung.Turn a unique identifier.
[0018] Danach erfolgt die Verschlüsselung der nunmehr komponentenspezifischen Steueranweisungen durch einen Protokollserver. Schließlich erfolgt die Weiterleitung der verschlüsselten Steueranweisungen an den Protokollumsetzer, gegebenenfalls über das Internet. Weiters erfolgt eine Entgegennahme der Steueranweisungen am Protokollumsetzer, eine Entschlüsselung und Weiterleitung der komponentenspezifischen Anweisungen an das Feldbussystem, gegebenenfalls wiederum unter Verwendung einer eindeutigen Kennung der angesprochenen Komponente.After that, the encryption of the now component-specific control instructions by a protocol server. Finally, the encrypted control instructions are forwarded to the protocol converter, possibly via the Internet. Furthermore, a receipt of the control instructions at the protocol converter, a decryption and forwarding of the component-specific instructions to the fieldbus system, if necessary in turn using a unique identifier of the addressed component.
[0019] Die verschlüsselte Kommunikation des Servers mit dem Feldbussystem über den Protokollumsetzer kann erfindungsgemäß folgende Schritte umfassen: Zunächst erfolgt die Entgegennahme und Verschlüsselung von Daten der Komponenten des Feldbussystems am Protokollumsetzer. Danach erfolgt die Weiterleitung der verschlüsselten Daten an den Server, gegebenenfalls über das Internet. Danach erfolgt die Entschlüsselung der Daten durch einen Protokollserver am Server. Danach erfolgt die Abfrage der Datenbank zur Ermittlung der Bedeutung der entschlüsselten Daten. Schließlich erfolgt die Ablage der entschlüsselten Daten in der Datenbank. Gegebenenfalls erfolgt danach eine Abfrage der Datenbank durch ein beliebiges, mit dem Server oder dem Internet verbundenes Endgerät.The encrypted communication of the server with the fieldbus system via the protocol converter can according to the invention comprise the following steps: First, the receipt and encryption of data of the components of the fieldbus system takes place at the protocol converter. Thereafter, the encrypted data is forwarded to the server, possibly via the Internet. After that, the data is decrypted by a protocol server on the server. Thereafter, the query of the database to determine the meaning of the decrypted data. Finally, the decrypted data is stored in the database. If appropriate, then a query of the database by any, connected to the server or the Internet terminal.
[0020] Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass der Protokollumsetzer nicht als dediziertes Gerät ausgeführt ist, sondern in eine der am Feldbus angeschlossenen Komponenten integriert ist.According to the invention may further be provided that the protocol converter is not designed as a dedicated device, but is integrated into one of the components connected to the fieldbus.
[0021] Die Erfindung erstreckt sich weiters auf ein Computerprogramm zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention further extends to a computer program for carrying out the method according to the invention.
[0022] Weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Im folgenden wird die Erfindung an Hand nicht einschränkender Ausführungsbeispiele näher erläutert.Further embodiments of the invention will become apparent from the description, the claims and the drawings. In the following the invention will be explained in more detail with reference to non-limiting embodiments.
[0023] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Proto kollumsetzers, das mit einem Feldbussystem verbunden ist; [0024] Fig. 2a - 2e zeigen Sequenzdiagramme verschiedener Anwendungsfälle eines Aus führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; [0025] Fig. 3a - 3e zeigen Ausführungsbeispiele der vom Protokollumsetzer eingesetzten Übertragungspakete.Fig. 1 shows a schematic representation of a Proto kollumsetzers invention, which is connected to a field bus system; 2a-2e show sequence diagrams of various applications of an exemplary embodiment of the method according to the invention; FIGS. 3a-3e show exemplary embodiments of the transmission packets used by the protocol converter.
[0026] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Protokollumsetzers 1, der mit einem Feldbussystem 2, das im konkreten Ausführungsbeispiel als CAN-Bus oder Modbus ausgeführt ist, verbunden ist. In anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können andere Feldbussysteme vorgesehen sein.Fig. 1 shows a schematic representation of a protocol converter 1 according to the invention, which is connected to a fieldbus system 2, which is designed in the specific embodiment as a CAN bus or Modbus. In other embodiments, not shown, other fieldbus systems may be provided.
[0027] Auf dem Feldbussystem 2 befinden sich eine Heizkesselsteuerung 6, die mit einem Pufferspeichersensor 8, einem Sensor 17 und einem Aktuator 18 verbunden ist, ein Temperaturfühler 10 und eine Solarregelung 7 mit einem Pufferspeichersensor 8 und einem weiteren Sensor 17. Sämtliche Komponenten sind über das Feldbussystem ansteuerbar, wobei jedoch jede Komponente ein proprietäres Protokoll benutzt.On the field bus system 2 are a boiler control 6, which is connected to a buffer memory sensor 8, a sensor 17 and an actuator 18, a temperature sensor 10 and a solar control 7 with a buffer memory sensor 8 and another sensor 17. All components are over the fieldbus system controllable, but each component uses a proprietary protocol.
[0028] Der Protokollumsetzer 1 umfasst eine erste Schnittstelle 3, die als CAN- oder Modbus-Schnittstelle ausgeführt ist, und ist über diese mit dem Feldbussystem 2 verbunden. Die Kommunikation über diese Schnittstelle 3 erfolgt jeweils unter Verwendung der von den Komponenten benötigten Steuerbefehle.The protocol converter 1 comprises a first interface 3, which is designed as a CAN or Modbus interface, and is connected via this with the fieldbus system 2. The communication via this interface 3 takes place in each case using the control commands required by the components.
[0029] Weiters verfügt der Protokollumsetzer 1 über eine USB-Schnittstelle 9, die beispielsweise zum Einspielen von Updates oder für andere Wartungsaufgaben benutzt werden kann. In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Protokollumsetzer ohne USB- Schnittstelle ausgeführt, da diese für die Funktion nicht zwingend erforderlich ist.Furthermore, the protocol converter 1 has a USB interface 9, which can be used for example for importing updates or for other maintenance tasks. In non-illustrated embodiments of the protocol converter is performed without a USB interface, as this is not mandatory for the function.
[0030] Außerdem ist der Protokollumsetzer 1 über eine zweite Schnittstelle 4, die als Ethernet- oder WLAN-Schnittstelle ausgeführt ist, mit dem Internet verbunden. Protokollumsetzer 1 und Feldbussystem 2 befinden sich in der Regel am selben Ort.In addition, the protocol converter 1 via a second interface 4, which is designed as an Ethernet or WLAN interface, connected to the Internet. Protocol converter 1 and fieldbus system 2 are usually located in the same place.
[0031] An einem anderen Ort befindet sich ein Server 5, der mehrere dedizierte Komponenten umfasst: einen Protokollserver 11, eine Datenbank-Schnittstelle 12 und einen Kontrollserver 13. Der Protokollserver 11 dient zur Kommunikation mit dem Internet und dem zugeordneten Protokollumsetzer 1. Die Kommunikation mit dem Protokollumsetzer 1 erfolgt verschlüsselt. Die Datenbank-Schnittstelle 12 dient zur Kommunikation mit einem eigenen Datenbank-Server 14, der auf eine Datenbank 15 zugreift. Schließlich dient der Kontrollserver 13 zur Entgegennahme von Befehlen für die Komponenten des Feldbussystems 2 aus dem Internet.In another location is a server 5, which includes several dedicated components: a protocol server 11, a database interface 12 and a control server 13. The protocol server 11 is used for communication with the Internet and the associated protocol converter 1. The communication with the protocol converter 1 is encrypted. The database interface 12 is used for communication with its own database server 14, which accesses a database 15. Finally, the control server 13 serves to receive commands for the components of the fieldbus system 2 from the Internet.
[0032] Der Kontrollserver 13 sorgt für die Weiterleitung von Nachrichten der Komponenten des Feldbussystems 2 an das Internet. Jeweilige Endgeräte 16 sind ebenfalls mit dem Internet verbunden.The control server 13 provides for the forwarding of messages of the components of the fieldbus system 2 to the Internet. Respective terminals 16 are also connected to the Internet.
[0033] Fig. 2a zeigt ein Sequenzdiagramm des Ablaufs der Authentifizierungsgenehmigung des Protokollumsetzers 1 am Server 5. Sobald der Prokollumsetzer 1 mit dem Netzwerk verbunden ist, versucht sich der Protokollumsetzer mit dem Server zu verbinden.Fig. 2a shows a sequence diagram of the process of authentication of the protocol converter 1 on the server 5. Once the Prokollumsetzer 1 is connected to the network, the protocol converter tries to connect to the server.
[0034] Andere Feldbusteilnehmer sind daran nicht beteiligt. Der Server 5 bestimmt, ob sich ein Protokollumsetzer verbinden darf oder nicht. Dies wird anhand verschiedener Kriterien (wie z.B. die verwendete Protokollversion) entschieden. Ist die Protokollversion des Protokollumsetzers veraltet und unterstützt nicht den aktuell verwendeten Verschlüsselungsalgorithmus, so kann der Server eine Anmeldung dieses Protokollumsetzers verweigern - oder er genehmigt die Verbindung trotzt der veralteten Protokollversion und die Kommunikation mit diesem Protokollumsetzer verläuft dann anhand dieser Protokollversion. Welche Protokollversionen unterstützt werden kann in einem Konfigurationsfile eingestellt werden.Other fieldbus participants are not involved. The server 5 determines whether or not a protocol converter is allowed to connect. This is decided on the basis of various criteria (such as the protocol version used). If the protocol version of the protocol converter is deprecated and does not support the encryption algorithm currently in use, the server can deny logon of this protocol converter - or it will approve the connection despite the outdated protocol version, and then communicate with this protocol converter using this protocol version. Which protocol versions are supported can be set in a configuration file.
[0035] Fig. 2b zeigt ein Sequenzdiagramm des Ablaufs der Abfrage der Identität der Heizkesselsteuerung 6 und der Solarregelung 7 am Feldbussystem 2. Der Server 5 schickt einen „Identify Request“ an den Protokollumsetzer 1. Dieser wird dann auf den Feldbus 2 gelegt, worauf sich alle Komponenten durch Zurücksenden einer "Identify Response" identifizieren. Diese Informationen werden vom Protokollumsetzer 1 an den Server 5 zurückgesendet. Der Server trägt die Informationen anschließend in die Datenbank 15 ein. Der Server 5 führt bei jeder Anmeldung eines Protokollumsetzers 1 einen „Identify Request“ aus, um zu erfahren welche Komponenten am Feldbussystem 2 sind, sodass der Server später entsprechende Messwerte und Parameter abfragen kann.2b shows a sequence diagram of the sequence of polling the identity of the boiler controller 6 and the solar control 7 on the fieldbus system 2. The server 5 sends an "Identify Request" to the protocol converter 1. This is then placed on the field bus 2, whereupon all components by sending back an " Identify Response " identify. This information is sent back to the server 5 by the protocol converter 1. The server then enters the information in the database 15. The server 5 executes an "Identify Request" every time a protocol converter 1 is logged on in order to find out which components are on the fieldbus system 2, so that the server can later inquire corresponding measured values and parameters.
[0036] Fig. 2c zeigt ein Sequenzdiagramm der Abfrage von Messwerten, Parametern und Zyklen. Sobald der Server ein „Indentify Request“ erhalten hat, fragt er alle Messwerte, Parameter und Zyklen dieser Komponente ab.Fig. 2c shows a sequence diagram of the interrogation of measured values, parameters and cycles. As soon as the server has received an "Indentify Request", it queries all measured values, parameters and cycles of this component.
[0037] So wird sichergestellt, dass bei jeder neuen Verbindung alle Messwerte, Parameter und Zyklen mit den aktuellen Werten in der Datenbank gespeichert sind. Der Server 5 kann jeden beliebigen Messwert (z.B. Wohnraumtemperatur, Kesselstatus,...), Parameter (z.B. Wohnraum-temperatur Soll, Betriebsart,...) sowie Zyklus (z.B. Heizzeiten, Zündzeiten,...) abfragen. Dies erfolgt durch Aussenden einer "Messwert Request" Nachricht durch den Server 5 an den Protokollumsetzer 1. Der Protokollumsetzer 1 leitet die Anfrage an die jeweilige Komponente des Feldbussystems 2 weiter, die dann mit einer "Messwert Response" antwortet. Welche Messwer-te/Parameter/Zyklen von welcher Komponente wie oft abgefragt werden sollen, kann am Server in einer Datenbank eingestellt werden. Hier können sowohl globale Einstellungen als auch spezifische Einstellungen vorgenommen werden (es kann z.B. sein das bei einer bestimmten Anlage ein Problem vorliegt und deswegen die Kesseltemperatur öfter abgefragt werden muss). Es wird beispielsweise alle 17 Sekunden abgefragt ob der Warmwasserspeicher gerade aktiv ist, jedoch seine Temperatur wird nur alle 61 Sekunden abgefragt (da dieser Messwert viel träger ist).This ensures that with every new connection all measured values, parameters and cycles with the current values are stored in the database. The server 5 can interrogate any measured value (e.g., living room temperature, boiler status, ...), parameters (e.g., room temperature setpoint, mode, ...), as well as cycle (e.g., heating times, firing times, ...). This is done by sending out a " Measured Request " Message sent by the server 5 to the protocol converter 1. The protocol converter 1 forwards the request to the respective component of the fieldbus system 2, which then uses a " measured value response " responds. Which measured values / parameters / cycles of which component should be queried and how many times can be set on the server in a database. Here, both global settings and specific settings can be made (for example, there may be a problem with a particular installation and therefore the boiler temperature must be queried more often). For example, every 17 seconds it is queried whether the hot water tank is currently active, but its temperature is only polled every 61 seconds (since this measured value is much sluggish).
[0038] Fig. 2d zeigt ein Sequenzdiagramm der gesammelten Abfrage von Messwerten. Gleichzeitig mit der Initialisierung beginnen die Timer für die Messwerte, Parameter und Zyklen zu laufen, sobald der Server eine „Identify Response“ erhalten hat. Das bedeutet, dass verschiedenste Messwerte, Parameter und Zyklen periodisch in unterschiedlichen Intervallen abgefragt werden. Der Server kann jeden beliebigen Parameter (z.B. Öl-Brenner EIN, Wohn-raumtemperatur Soll,...) und jeden Zyklus (z.B. Heizzeiten,...) ändern. Dazu sendet er einen „Parameter setzen Request“ an den Protokollumsetzer 2, welcher auf das spezifische Protokoll übersetzt und auf den Bus gelegt und von der entsprechenden Komponente interpretiert und ausgeführt wird.Fig. 2d shows a sequence diagram of the collected query of measured values. Simultaneously with the initialization, the timers for the measured values, parameters and cycles start to run as soon as the server has received an "Identify Response". This means that a wide variety of measured values, parameters and cycles are polled periodically at different intervals. The server can change any parameter (e.g., oil burner ON, room temperature setpoint, ...) and each cycle (e.g., heating times, ...). For this purpose, it sends a "set parameter request" to the protocol converter 2, which is translated to the specific protocol and placed on the bus and interpreted and executed by the corresponding component.
[0039] Welche Messwerte, Parameter und Zyklen abgefragt werden und in welchen Perioden abgefragt wird kann anhand des Reglertyps in einer Datenbank eingestellt werden. Insbesondere kann es sich um die Kesseltemperatur, die Warmwassertemperatur, die Abgastemperatur, oder eine Störungsmeldung handeln.Which measured values, parameters and cycles are queried and in which periods are queried can be adjusted by means of the controller type in a database. In particular, it may be the boiler temperature, the hot water temperature, the exhaust gas temperature, or a fault message.
[0040] Diese Anfragen werden vom Server gesammelt zum Protokollumsetzer gesendet, es wird also ein Paket gesendet welches einen oder mehrere „Messwert Request“ beinhalten kann (bzw. „Parameter Request“,...). Somit werden z.B. alle 17 Sekunden Timer zusammengefasst.These requests are sent from the server to the protocol converter, so it is sent a packet which may include one or more "measured value request" (or "Parameter Request", ...). Thus, e.g. summarized every 17 seconds timer.
[0041] Fig. 2e zeigt ein Sequenzdiagramm des Ablaufs der Änderung eines Parameters. Will der Benutzer einen Parameter ändern, so wird ein Befehl in der Datenbank gespeichert (z.B. Bus Nr 1 soll den Parameter mit der Nummer 0x9102 (Wohnraumtemperatur Soll) auf 22°C ändern). Danach wird dem Kontrollserver 13 mitgeteilt, dass ein neuer Befehl vorhanden ist („SET PARAM“). Dieser veranlasst nun die Datenbank-Schnittstelle 12 den Befehl aus der Datenbank zu nehmen und über den Protokollserver 11 an den Protokollumsetzer 1 zu senden. Ist das geschehen, so wird der Befehl wieder aus der Datenbank gelöscht.Fig. 2e shows a sequence diagram of the process of changing a parameter. If the user wants to change a parameter, a command is stored in the database (e.g., Bus No. 1 should change parameter number 0x9102 (Housing temperature setpoint) to 22 ° C). Thereafter, the control server 13 is informed that a new command exists ("SET PARAM"). This now causes the database interface 12 to take the command from the database and to send via the protocol server 11 to the protocol converter 1. Once this has been done, the command is deleted from the database again.
[0042] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das vom Protokollumsetzer 1 verwendete Protokoll zwei Komponenten: ein Crypto Protokoll, welches zur Verschlüsselung und Authen-tifizierung verwendet wird, und ein Data Protokoll, welches zum Datenaustausch verwendet wird. Jedes Datenpaket (19) ist in ein bestimmtes Kryptopaket (20) eingebettet. Außerdem wird bei jedem gesendeten Paket die Protokollversion mitübertragen.In a preferred embodiment, the protocol used by the protocol converter 1 comprises two components: a crypto protocol, which is used for encryption and authentication, and a data protocol, which is used for data exchange. Each data packet (19) is embedded in a specific crypto packet (20). In addition, the protocol version is transmitted with every package sent.
[0043] Fig. 3a zeigt ein typisches Übertragungspaket, das zur Kommunikation des Servers 5 mit dem Protokollumsetzer 1 verwendet wird. Es umfasst einen Crypto-Header und einen Cryp-to-Tail als Kryptopaket 19, welche das eigentliche Datenpaket (20) einschließen. Das dargestellte Übertragungspaket gibt dem Protokollumsetzer den Befehl, den Parameter mit der Nummer 0x9102 (Wohnraumtemperatur Soll) des Reglers mit der Bus Nummer 0x01 auf den Wert 22 zu setzen.Fig. 3a shows a typical transmission packet used for communication of the server 5 with the protocol converter 1. It comprises a crypto header and a cryp-to-tail as crypto packet 19, which include the actual data packet (20). The transmission packet shown instructs the protocol converter to set the parameter with the number 0x9102 (housing temperature setpoint) of the controller with the bus number 0x01 to the value 22.
[0044] Fig. 3b zeigt in seinem oberen Teil ein Beispiel eines Identify Request Pakets, das an den Protokollumsetzer gesendet wird. Der Identify Request dient dazu, alle Regler am Bus zu identifizieren. Der Protokollumsetzer übersetzt den Identify Request für die Komponenten am Bus und gibt ihn, wie im unteren Teil der Fig. 3b dargestellt ist, in einer anderen, proprietären Form an das Feldbussystem 2 weiter.3b shows in its upper part an example of an Identify Request packet which is sent to the protocol converter. The Identify Request is used to identify all controllers on the bus. The protocol converter translates the identification request for the components on the bus and, as shown in the lower part of FIG. 3b, forwards it to the fieldbus system 2 in a different, proprietary form.
[0045] Danach melden sich alle Komponenten mit einem Identify Response in ihrem jeweiligen proprietären Protokoll. Sobald ein Identify Response am Bus empfangen wird, wird dieser vom Protokollumsetzer empfangen, übersetzt und verschlüsselt an den Server weitergeleitet.After that, all components report with an Identify Response in their respective proprietary protocol. As soon as an Identify Response is received on the bus, it is received by the protocol converter, translated and encrypted forwarded to the server.
[0046] Fig. 3c zeigt ein Beispiel einer vom Protokollumsetzer übersetzten "Identify Response". Der Identify Response kommt vom Protokollumsetzer als Antwort auf einen Identify Request. Der dargestellte Identify Response meldet einen Regler mit der BusNr 1 vom Reglertyp OxOBOO (LambdaControl 2 Werk) mit der Seriennummer 01234567 und der Softwareversion 17.17 (HEX 0x10 . 0x10). Indem der Server für jede Komponenten einen Identify Request aussendet, kann in der Datenbank abgespeichert werden, welche Komponenten vorhanden sind. Danach wird mit der Initialisierung bzw. der periodischen Abfrage begonnen.Fig. 3c shows an example of an "Identify Response" translated by the protocol translator. The Identify Response comes from the protocol converter in response to an Identify Request. The Identify Response shown reports a controller with the BusNr 1 of the controller type OxOBOO (LambdaControl 2 Plant) with the serial number 01234567 and the software version 17.17 (HEX 0x10. 0x10). As the server sends out an Identify Request for each component, it is possible to save in the database which components are present. Thereafter, the initialization or the periodic query is started.
[0047] Fig. 3d zeigt ein Beispiel eines Messwert Request. Mithilfe eines Messwert Request kann der Server Messwerte einzelner Regler am Bus abfragen. Dieses Packet veranlasst den Protokollumsetzer 1 dazu, drei Messwert Requests am Bus abzusetzen. Und zwar immer für dieFig. 3d shows an example of a measured value request. With the aid of a measured value request, the server can query measured values of individual controllers on the bus. This packet causes the protocol converter 1 to send three measured value requests on the bus. And always for the
BusNr 1: 0x0001 Kesselstatus, 0x0003 Ist-Temperatur Kessel, 0x0607 Lambda.BusNr 1: 0x0001 Boiler status, 0x0003 Actual temperature boiler, 0x0607 Lambda.
[0048] Fig. 3e zeigt ein Beispiel einer Messwert Response. Für jeden Messwert Response wird vom Protokollumsetzer ein eigener Messwert Response an den Server gesendet. Das dargestellte Paket antwortet dem Server das der Messert 0x0001 (Kesselstatus) des Reglers mit der BusNr 1 den Wert 1 (Kessel EIN) hat. Werden wie oben z.B. drei Messwerte vom Server abgefragt, so bekommt der Server auch 3 Messwert Responses vom Protokollumsetzer. Diese werden nicht wie die Messwert Requests vom Server zusammengefasst.Fig. 3e shows an example of a measured value response. For each measured value Response, the protocol converter sends its own measured value Response to the server. The presented packet responds to the server that Knife 0x0001 (Boiler status) of the controller with BusNr 1 has the value 1 (Boiler ON). As described above, e.g. three measured values requested by the server, the server also gets 3 measured value responses from the protocol converter. These are not summarized like the measured value requests from the server.
[0049] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern umfasst sämtliche Vorrichtungen und Verfahren im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche.The invention is not limited to the illustrated embodiments, but includes all devices and methods within the scope of the following claims.
BEZUGSZEICHEN 1 Protokollumsetzer 2 Feldbussystem 3 Erste Schnittstelle 4 Zweite Schnittstelle 5 Server 6 Heizkesselsteuerung 7 Solarregelung 8 Pufferspeichersensor 9 USB-Schnittstelle 10 Temperaturfühler 11 Protokollserver 12 Datenbank-Schnittstelle 13 Konstrollserver 14 Datenbank-Server 15 Datenbank 16 Endgerät 17 Sensor 18 Aktuator 19 Datenpaket 20 KryptopaketREFERENCE SYMBOLS 1 Protocol converter 2 Fieldbus system 3 First interface 4 Second interface 5 Server 6 Boiler controller 7 Solar controller 8 Buffer sensor 9 USB interface 10 Temperature sensor 11 Log server 12 Database interface 13 Constroll server 14 Database server 15 Database 16 Terminal 17 Sensor 18 Actuator 19 Data packet 20 Crypto packet
Claims (14)
Priority Applications (1)
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