DE10160385A1

DE10160385A1 - Automatic configuration of a network

Info

Publication number: DE10160385A1
Application number: DE10160385A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Schmid
Original assignee: Hirschmann Electronics GmbH and Co KG; Hirschmann Electronics GmbH
Current assignee: Hirschmann Electronics GmbH and Co KG; Hirschmann Electronics GmbH
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2002-06-20
Also published as: ATE403300T1; DE50114179D1

Abstract

The invention relates to a method and a device for the configuration of terminals and/or network components within a network. A configuration unit is provided in the network, by which means the terminals connected to the network, and/or the network components, can be automatically configured.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Konfiguration eines Netzwerkes gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method and a device for configuring a Network according to the characteristics of the respective generic term of the independent Claims.

Es ist allgemein bekannt, daß ein Netzwerk aus Endgeräten (netzwerkfähige Geräte wie z. B. PC, Eingabe- oder Ausgabemittel oder dergleichen) Daten über Netzwerk komponenten (wie beispielsweise einen Feldbus) austauschen. Beim Anschluß an solche Netzwerke und zur Inbetriebnahme müssen bei den Endgeräten und auch bei den Netzwerkkomponenten selber Kommunikations- und Betriebsparameter konfigu riert werden, bevor ein Datenaustausch über das Netzwerk und der reguläre Betrieb möglich sind. Die Art der Konfiguration der Parameter ist vom Typ des Netzwerkes abhängig und kann einfach oder aufwendig sein, manuell oder teilautomatisiert durchgeführt werden und stellt demzufolge unterschiedliche Anforderungen an die Qualifizierung des Bedienpersonals.It is generally known that a network of end devices (network-capable devices such as B. PC, input or output means or the like) data via network replace components (such as a fieldbus). When connecting to such networks and for commissioning must be in the end devices and also at the network components themselves configure communication and operating parameters before data exchange over the network and regular operation possible are. The type of configuration of the parameters depends on the type of network dependent and can be simple or complex, manual or partially automated be carried out and therefore places different demands on the Qualification of the operating personnel.

Eine wichtige Anforderung vor allem im Betrieb der Steuerungs- und Automatisie rungstechnik ist der rasche Austausch ausgefallener Geräte oder Netzwerkkompo nenten, um kostenintensive Stillstandszeiten der zu steuernden Anlagen oder Sy steme möglichst gering zu halten. Die ausgetauschten Geräte oder Komponenten müssen vor ihrer Inbetriebnahme in gleicher Weise wie das ausgefallene Teil konfi guriert werden, um nach dem Austausch deren Funktion übernehmen zu können. So beschränkt sich die Konfiguration der Kommunikationsparameter von Feldbus fähi gen Geräten lediglich darauf, das einige wenige Schalter eingestellt werden, was auch von geringer qualifiziertem Personal durchgeführt werden kann. An important requirement especially in the operation of the control and automation tion technology is the rapid exchange of failed devices or network compos to avoid costly downtimes of the systems or systems to be controlled keep systems as low as possible. The replaced devices or components must be configured in the same way as the failed part before it is put into operation guriert in order to take over their function after the exchange. So the configuration of the communication parameters of fieldbus capable is limited gen devices only that a few switches are set, what can also be carried out by less qualified personnel.

In neuerer Zeit werden die eigentlich für den Bereich der Bürokommunikation ent wickelten Netzwerkstandards (wie beispielsweise Ethernet, lokale Brücken nach IEE802.1 und die TCP/IP-Protokollfamilie) vermehrt für Steuerungs- und Automati sierungsaufgaben eingesetzt. Die Konfiguration der Kommunikations- und Betriebs parameter von Geräten- und Netzwerkkomponenten ist für dieses Netzwerkumfeld wesentlich komplexer und umfangreicher als bei Feldbussen. Dies ist vielleicht noch innerhalb der Bürokommunikation hinnehmbar, da dort qualifiziertes Personal zur Verfügung steht und Stillstandszeiten wenig kritisch sind. Eine umfangreiche Konfi guration kann aber im Bereich der Steuerungs- und Automatisierungstechnik nicht hingenommen werden, da hier einerseits die Stillstandszeiten kostenintensiv sind und im Regelfall qualifiziertes Personal nicht zur Verfügung steht.In more recent times, they are actually used for office communications developed network standards (such as Ethernet, local bridges) IEE802.1 and the TCP / IP protocol family) increasingly for control and automation sation tasks used. The configuration of communication and operation Parameters of device and network components are for this network environment much more complex and extensive than with fieldbuses. Perhaps this is still the case acceptable within the office communication, as there qualified staff for Is available and downtimes are not very critical. An extensive confi However, guration cannot in the field of control and automation technology are accepted, because here the downtimes are costly and, as a rule, qualified personnel are not available.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für dieses Netzwerkumfeld ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Konfiguration von Endgeräten und Netzwerk komponenten anzugeben, mit dem die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden.The invention is therefore based on the object for this network environment Method and device for configuring end devices and network Specify components with which the disadvantages described above avoided become.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is solved by the features of the independent claims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß eine Konfiguration von zumindest einem End gerät und/oder zumindest einer Netzwerkkomponente abhängig von ihrer beliebigen Postion innerhalb des Netzwerkes von einer innerhalb des Netzwerkes angeschlos senen Konfigurationseinheit vorgenommen wird. Dadurch wird es möglich, zentral über die Konfigurationseinheit vor Inbetriebnahme des Netzwerkes die Netzwerk komponenten und die Endgeräte zu konfigurieren. Aber auch für den Fall, daß ein Endgerät und/oder eine Netzwerkkomponente defekt war und ausgetauscht wurde, kann das ausgetauschte Gerät bzw. die ausgetauschte Netzwerkkomponente zentral über die Konfigurationseinheit konfiguriert werden. Damit wird es möglich, daß nach der Inbetriebnahme des Netzwerkes, wenn kein entsprechend geschultes Personal mehr zur Verfügung steht oder nur in nicht ausreichend kurzer Zeit, die bei der Inbe triebnahme der Anlage vorgenommene Konfiguration in diesem Fehlerfall insbeson dere automatisch auf die Ersatzkomponenten zu übertragen. Die Konfigurationsein heit wird also bei der Inbetriebnahme einer Anlage von qualifiziertem Personal einge richtet, d. h. mit allen benötigten Informationen über die Kommunikations- und Be triebsparameter der Netzwerkkomponenten und Endgeräte und die Netzwerktopolo gie, d. h. über die Verkabelungsstruktur des Netzwerkes, Art, Anzahl und Ort der Endgeräte, Art, Anzahl und Ort der Netzwerkkomponenten versorgt und kann da nach ohne manuellen Eingriff Ersatzgeräte bzw. Ersatzkomponenten automatisch konfigurieren. Durch diese Automation können ohne manuellen Eingriff das ausge fallene Endgerät bzw. die ausgefallene Netzwerkkomponente und das Ersatzgerät (-komponente) einander zugeordnet und das Ersatzgerät (-komponente) selbständig, d. h. automatisch mit den Kommunikations- und Betriebsparametern des ausgefalle nen Endgerätes bzw. Netzwerkkomponente konfiguriert werden und kann damit des sen Funktion übernehmen.According to the invention it is provided that a configuration of at least one end device and / or at least one network component depending on its arbitrary Position within the network connected by one within the network configuration unit. This makes it possible to be central the network via the configuration unit before starting up the network components and the end devices to configure. But also in the event that a End device and / or a network component was defective and was replaced, can the exchanged device or the exchanged network component centrally can be configured via the configuration unit. This makes it possible that after the commissioning of the network if there is no appropriately trained personnel more is available or is only available in a short period of time at Inbe Configuration of the system in this error case in particular to be automatically transferred to the replacement components. The configuration unit is therefore trained by qualified personnel when commissioning a system judges, d. H. with all necessary information about the communication and loading drive parameters of the network components and end devices and the network topolo gie, d. H. about the cabling structure of the network, type, number and location of the End devices, type, number and location of the network components are supplied and can be there after replacement devices or replacement components automatically without manual intervention configure. This automation can do this without manual intervention dropped end device or the failed network component and the replacement device (component) assigned to each other and the replacement device (component) independently, d. H. automatically with the communication and operating parameters of the failed NEN end device or network component can be configured and thus the take over this function.

Bei entsprechender Software und graphischer Darstellung in der Konfigurationsein heit können die erforderlich werdenden Schritte zur Konfiguration graphisch aufbe reitet dargestellt werden, so daß einerseits eine schnellstmögliche Neukonfigurierung vorgenommen werden kann und andererseits diese Arbeit auch von weniger qualifi ziertem Personal ausgeführt werden kann. Der wesentliche Vorteile besteht darin, daß die Topologie des Netzwerkes nicht starr vorgegeben sein muß, sondern daß mit einfachen Schritten eine Konfiguration von Netzwerken mit verschiedenen To pologien, gerade bei lokalen Netzwerken mit variabler Topologie wie dem Ethernet, ermöglicht wird, die auch von nicht speziell für diese Aufgaben geschultem Personal vorgenommen werden kann.With appropriate software and graphical representation in the configuration The necessary configuration steps can be graphically displayed rides are shown, so that on the one hand the fastest possible reconfiguration can be done and on the other hand this work also by less qualifi decorated personnel can be executed. The main advantages are that the topology of the network does not have to be rigid, but that with simple steps a configuration of networks with different To technologies, especially for local networks with variable topology such as Ethernet, is made possible by personnel not specially trained for these tasks can be made.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Konfigurationseinheit eine Ist-Topologie des Netzwerkes mit einer Soll-Topologie vergleicht. Dabei kann dieser Vergleich kontinuierlich oder diskontinuierlich, insbesondere auch manuell beein flußbar von außen, durchgeführt werden. Im laufenden Betrieb überwacht also die Konfigurationseinheit insbesondere kontinuierlich die Ist-Topologie des Netzwerkes und erkennt durch den Vergleich mit der Soll-Topologie Ausfälle von Netzwerkkom ponenten und/oder Endgeräten und ebenfalls danach den Austausch und Anschluß von Ersatzgeräten an das Netzwerk. Abhängig vom Einsatzort des Ersatzgerätes bzw. der Ersatzkomponente konfiguriert die Konfigurationseinheit die Parameter des Ersatzgerätes bzw. der Ersatzkomponente wie z. B. die IP-Adresse, Netzmaske, Gateway-Adresse und dergleichen. Hierbei kann beispielsweise auf standardisierte Verfahren wie BOOTP oder DHCP zurückgegriffen werden. In a development of the invention it is provided that the configuration unit Comparing the actual topology of the network with a target topology. This can Continuously or discontinuously, especially manually flowable from the outside. So monitors the operation Configuration unit in particular continuously the actual topology of the network and detects failures of network comm by comparing it with the target topology components and / or end devices and also afterwards the exchange and connection of replacement devices to the network. Depending on the location of the replacement device or the replacement component, the configuration unit configures the parameters of the Replacement device or the replacement component such. B. the IP address, netmask, Gateway address and the like. For example, standardized Procedures such as BOOTP or DHCP can be used.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Soll-Topologie durch manuelle Eingabe und/oder automatisch bei Inbetriebnahme des Netzwerkes vorgebbar. Durch die Vorgabe der Soll-Topologie, die in der Konfigurationseinheit abgespeichert ist, wer den bei Einrichtung oder Änderung einer Anlage alle Daten zur Topologie des Netz werkes übergeben, d. h. die Verkabelungsstruktur des Netzwerkes, die Art, die An zahl und der Ort der Netzwerkkomponenten sowie die Art, die Anzahl und die Orte der angeschlossenen Endgeräte. Um flexibel bei der Einrichtung der Anlage zu sein, kann in Abhängigkeit dieser Voraussetzungen die Datenübergabe von der Konfigu rationseinheit an die Endgeräte bzw. die Netzwerkkomponenten manuell erfolgen. Alternativ dazu kann die Konfigurationseinheit die Netzwerktopologie bei der Errich tung bzw. Änderung der Anlage auch automatisch erkennen und als Sollwert abspei chern.In a further development of the invention, the target topology is by manual input and / or can be specified automatically when the network is started up. Through the Specification of the target topology, which is stored in the configuration unit, who all data on the topology of the network when a system is set up or changed hand over works, d. H. the cabling structure of the network, the type, the type of connection number and the location of the network components as well as the type, number and locations of the connected devices. To be flexible in setting up the system, Depending on these requirements, the data transfer from the config ration unit to the end devices or the network components manually. Alternatively, the configuration unit can set up the network topology at Errich Detect or change the system automatically and save it as a setpoint manuals.

In Weiterbildung der Erfindung erfaßt und überprüft die Konfigurationseinheit den Austausch eines Endgerätes und/oder einer Netzwerkkomponente. Dadurch kann die Konfigurationseinheit durch Erfassung einer aktuellen Ist-Topologie und dem Vergleich einer zeitlich darauf folgenden und erfaßten Ist-Topologie erkennen, das ein Austausch des Endgerätes und/oder einer Netzwerkkomponente stattgefunden hat. Nach dem Austausch werden in dem Endgerät oder der Netzwerkkomponente die Kommunikationsparameter (wie IP-Adresse, Gateway-Adresse, Netzmaske) kon figuriert, woraufhin dann die Konfigurationseinheit mit dem Endgerät oder der Netz werkkomponente kommunizieren kann und das Ersatzgerät bzw. die Ersatzkompo nente daraufhin überprüft, ob es die ausgefallene Komponente bzw. Gerät funktional ersetzen kann. Ist dies möglich, werden danach die Betriebsparameter des Ersatzge rätes bzw. der Ersatzkomponente konfiguriert, was z. B. durch Senden und Laden ei ner Konfigurationsdatei innerhalb der ausgetauschten Komponente folgen kann. Kann jedoch das ausgetauschte Gerät bzw. die ausgetauschte Komponente das ausgefallene Gerät bzw. die ausgefallene Komponente funktional nicht ersetzen, wird eine Fehlermeldung generiert (z. B. in der Konfigurationseinheit), um zu signali sieren, daß das neu installierte Gerät bzw. die entsprechende Komponente für den weiteren Betrieb nicht geeignet ist. In a development of the invention, the configuration unit detects and checks the Exchange of a terminal and / or a network component. This can the configuration unit by recording a current actual topology and the Comparing a temporally subsequent and recorded actual topology recognize that an exchange of the terminal and / or a network component has taken place Has. After the exchange will be in the terminal or the network component the communication parameters (such as IP address, gateway address, net mask) con figured, whereupon the configuration unit with the terminal or the network work component can communicate and the replacement device or the replacement compo nente then checks whether the failed component or device is functional can replace. If this is possible, then the operating parameters of the replacement advises or the replacement component configured what z. B. by sending and loading egg can follow a configuration file within the replaced component. However, the replaced device or the replaced component can do not functionally replace the failed device or the failed component, an error message is generated (e.g. in the configuration unit) to signal sieren that the newly installed device or the corresponding component for the further operation is not suitable.

Im folgenden ist das Verfahren sowie eine beispielhafte Vorrichtung (Netzwerk) be schrieben und anhand der einzigen Figur erläutert.The following is the method and an exemplary device (network) wrote and explained using the single figure.

In der Figur ist ein Netzwerk 1 gezeigt, das in beliebiger Anzahl und an beliebigen Orten ein oder mehrere Endgeräte 2 (wie z. B. PC) aufweist. Unter den Begriff Endge rät fallen auch Eingabeeinheiten 3, Ausgabeeinheiten 4, Sensoren 5 sowie Aktuato ren 6 und weitere vergleichbare entsprechende Mittel. Die Anzahl und der Ort der genannten Endgeräte hängt von der Topologie des Netzwerkes ab. In Betracht kommen beispielsweise als Einsatzfelder die Steuerung oder Regelung von verfah renstechnischen Anlagen oder sonstige Anwendungen in der Steuerungs- und Au tomatisierungstechnik sowie innerhalb der Bürokommunikation. Dies stellt jedoch keine Beschränkung des Einsatzgebietes der vorliegenden Erfindung dar.In the figure, a network 1 is shown, which has one or more terminals 2 (such as a PC) in any number and at any locations. The term end device also includes input units 3 , output units 4 , sensors 5 and actuators 6 and other comparable means. The number and location of the devices mentioned depends on the topology of the network. Possible fields of application include the control or regulation of process engineering systems or other applications in control and automation technology as well as within office communication. However, this does not limit the field of application of the present invention.

Die beschriebenen Endgeräte mit den Bezugsziffern 2 bis 6 sind entweder einzeln oder in Gruppen an Netzwerkkomponenten 7 angeschlossen. Je nach Art und Ort des Endgerätes erfolgt ein Datenaustausch zwischen dem jeweiligen Endgerät und dem zugehörigen Netzwerk 7 über eine Datenleitung 8, wobei innerhalb des Netz werkes 1 gleichartige oder unterschiedliche Datenleitungen 8 zum Einsatz kommen können. Mit der Bezugsziffer 9 ist die innerhalb des Netzwerkes 1 angeschlossene Konfigurationseinheit 9 bezeichnet, über die eine Konfiguration von zumindest einem Endgerät 2 bis 6 und/oder zumindest einer Netzwerkkomponte 7 vorgenommen wird. Um eine Soll-Topologie des Netzwerkes 1 vorgeben zu können, weist die Konfigura tionseinheit 9 entweder Speichermittel (nicht dargestellt) auf, in denen die Soll- Topologie des Netzwerkes 1 abgelegt ist. Soll die Soll-Topologie von außen vorge geben werden, kann dies über eine Eingabeeinheit 10, die an der Konfigurationsein heit 9 angeschlossen ist oder Bestandteil der Konfigurationseinheit 9 ist, erfolgen. Ebenso ist es denkbar, daß die Konfigurationseinheit 9 Mittel zur Erfassung der To pologie des Netzwerkes 1 aufweist, mit der sich die Endgeräte 2 bis 6 bzw. die Netzwerkkomponenten 7 erkennen und lokalisieren lassen. Sowohl die Soll- Topologie als auch die Ist-Topologie können auf einer Ausgabeeinheit 11 der Konfi gurationseinheit dargestellt werden. Zu diesem Zweck weist die Konfigurationseinheit 9 Mittel auf, mit denen die Konfigurationseinheit 9 insbesondere kontinuierlich die Ist- Topologie des Netzwerkes überwacht und erkennt. Wird bei dieser Erfassung bzw. Überwachung festgestellt, daß ein Endgerät und/oder eine Netzwerkkomponente 7 fehlerhaft arbeitet, ausgefallen ist oder vom Netzwerk 1 entfernt wurde, kann eine entsprechende Fehlermeldung auf der Ausgabeeinheit 11 der Konfiguration 9 er zeugt werden. Dadurch kann umgehend auf die Art des Fehlers, die von der Fehler meldung repräsentiert wird, reagiert werden, so daß Stillstandszeit in der Anlage weitestgehend vermieden werden. Somit kann also diese insbesondere kontinuierli che Überwachung der Topologie des Netzwerkes zur Netzwerkdiagnose (insbeson dere Fehlererkennung und -lokalisierung) benutzt werden. The terminal devices described with the reference numbers 2 to 6 are connected to network components 7 either individually or in groups. Depending on the type and location of the terminal, data is exchanged between the respective terminal and the associated network 7 via a data line 8 , it being possible for identical or different data lines 8 to be used within the network 1 . Reference number 9 denotes the configuration unit 9 connected within the network 1 , via which a configuration of at least one terminal 2 to 6 and / or at least one network component 7 is carried out. In order to be able to specify a target topology of the network 1 , the configuration unit 9 either has storage means (not shown) in which the target topology of the network 1 is stored. If the target topology is to be given from the outside, this can be done via an input unit 10 , which is connected to the configuration unit 9 or is part of the configuration unit 9 . It is also conceivable that the configuration unit 9 has means for detecting the topology of the network 1 , with which the terminals 2 to 6 or the network components 7 can be recognized and localized. Both the target topology and the actual topology can be displayed on an output unit 11 of the configuration unit. For this purpose, the configuration unit 9 has means with which the configuration unit 9 continuously monitors and recognizes the actual topology of the network. If it is determined during this detection or monitoring that a terminal and / or a network component 7 is working incorrectly, has failed or has been removed from the network 1 , a corresponding error message can be generated on the output unit 11 of the configuration 9 . This allows immediate reaction to the type of error represented by the error message, so that downtimes in the system are largely avoided. Thus, this in particular continuous monitoring of the topology of the network can be used for network diagnosis (in particular error detection and localization).

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Netzwerk
network

22

Endgerät
terminal

33

Eingabeeinheit
input unit

44

Ausgabeeinheit
output unit

55

Sensor
sensor

66

Aktuator
actuator

77

Netzwerkkomponente
Network component

88th

Datenleitung
data line

99

Konfigurationseinheit
configuration unit

1010

Eingabeeinheit
input unit

1111

Ausgabeeinheit
output unit

Claims

1. A method for configuring end devices and network components within a network, data exchange taking place between the end devices via the network components, characterized in that a configuration of at least one end device and / or at least one network component from a configuration unit connected within the network depending on your position within the network.

2. The method according to claim 1, characterized in that the configuration unit compares an actual topology of the network with a target topology.

3. The method according to claim 2, characterized in that the comparison is continuous is carried out.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the target Topology through manual entry and / or automatically when commissioning of the network can be specified.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized net that the configuration unit the exchange of a terminal and / or egg ner network component detected and checked.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in net that the configuration unit, the replaced terminal and / or replaced network component in the same way as the failed one End device and / or the failed network component configured.

7. An apparatus for configuration of terminals (2 to 6) and Netzwerkkompo components (7) within a network (1), takes place between the terminal equipment (2 to 6), a data exchange via the network components (7), as characterized by that, within the network ( 1 ) is connected to a configuration unit ( 9 ) with which a configuration of at least one terminal ( 2 to 6 ) and / or at least one network component ( 7 ) can be carried out automatically depending on its position within the network.

8. The device according to claim 7, characterized in that the configuration unit ( 9 ) has means for comparing an actual topology of the network ( 1 ) with a target topology.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the configuration unit ( 9 ) has means, in particular an input unit ( 10 ), with which the target topology can be predetermined by manual input and / or automatically when the network is started up.

10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the configuration unit ( 9 ) has means for detecting and checking the exchange of a terminal ( 2 to 6 ) and / or a network component ( 7 ).

11. Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the configuration unit ( 9 ) has means for detecting the topology of the network ( 1 ).