DE102011123052B3

DE102011123052B3 - automation system

Info

Publication number: DE102011123052B3
Application number: DE102011123052.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Breitensteiner; Alexander Blumenröther
Original assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Current assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2031-04-05

Abstract

Verfahren zum Übertragen von Daten in einem Automatisierungssystem 1 umfassend eine erste 4 und wenigstens eine zweite 5, 7, 8 Automatisierungs-Netzwerkkomponente, die über zumindest ein Automatisierungsnetzwerk 3b, 3c, 3d zur zyklischen Datenübertragung unter Verwendung eines dem jeweiligen Automatisierungsnetzwerkes 3b, 3c, 3d zwecks Datentransports zugrunde gelegten Kommunikationsprotokolls ausgebildet und miteinander verbunden sind, wobei zu übertragene Daten mittels einer Fragmentierungssteuerung in eine Mehrzahl von Fragmenten F-Funterteilt und die Fragmente F-Fzusammen mit einer Fragmentinformation FI mittels jeweils einer Fragment-Nachricht 9, 10 unter Verwendung des jeweiligen Kommunikationsprotokolls von der ersten 2 an die zweite 5, 7, 8 Automatisierungs-Netzwerkkomponente gesendet werden, und der Empfang eines in der jeweiligen Fragment-Nachricht 9,10 enthaltenen Fragmentes F-Fin der Fragmentinformation FI der Fragment-Nachricht 9, 10 durch die zweite 5, 7, 8 Automatisierungs-Netzwerkkomponente quittiert wird, wobei ein Fragment F-Fmittels einer Fragment-Nachricht 9,10 solange von der ersten 2 Automatisierungs-Netzwerkkomponente zyklisch ausgesendet wird, bis eine Fragment-Nachricht 9, 10 mit einer in der Fragmentinformation FI enthaltenen Empfangsquittierung von der ersten 2 Automatisierungs-Netzwerkkomponente empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfängerfunktionalität der zweiten 5, 7, 8 Automatisierungs-Netzwerkkomponente durch die erste 2 Automatisierungs-Netzwerkkomponente ermittelt wird und Übertragungsparameter in Abhängigkeit von der Empfängerfunktionalität angepasst werden.Method for transmitting data in an automation system 1 comprising a first 4 and at least a second 5, 7, 8 automation network component, which via at least one automation network 3b, 3c, 3d for cyclic data transmission using a respective automation network 3b, 3c, 3d are designed and connected to one another for the purpose of data transport, the data to be transmitted being divided into a plurality of fragments F-Fun by means of a fragmentation controller and the fragments F-F together with fragment information FI using a fragment message 9, 10 in each case using the respective communication protocol from the first 2 to the second 5, 7, 8 automation network component, and the receipt of a fragment F-Fin of the fragment information FI of the fragment message 9, 10 contained in the respective fragment message 9, 10 by the second 5 , 7, 8 automatisi acknowledgment network component, whereby a fragment F-F is sent cyclically by the first 2 automation network component by means of a fragment message 9, 10 until a fragment message 9, 10 with a receipt acknowledgment contained in the fragment information FI from the first 2 automation network component is received, characterized in that a receiver functionality of the second 5, 7, 8 automation network component is determined by the first 2 automation network component and transmission parameters are adapted as a function of the receiver functionality.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einem Automatisierungssystem umfassend eine erste und wenigstens eine zweite Automatisierungs-Netzwerkkomponente, die über ein Automatisierungsnetzwerk zur zyklischen Datenübertragung unter Verwendung eines dem Automatisierungsnetzwerk zwecks Datentransports zugrunde gelegten Kommunikationsprotokolls ausgebildet und miteinander verbunden sind.The invention relates to a method for transmitting data in an automation system comprising a first and at least a second automation network component, which are formed and connected to one another via an automation network for cyclic data transmission using a communication protocol on which the automation network is based for the purpose of data transport.

Die Erfindung betrifft auch ein Automatisierungssystem, ein Computerprogramm sowie eine Automatisierungs-Netzwerkkomponente hierzu.The invention also relates to an automation system, a computer program and an automation network component therefor.

Durch den ökonomischen Druck hat der Grad der Automatisierung in weiten Teilen der industriellen Landschaft stark zugenommen. Dabei ist ein wesentliches Hauptmerkmal der Automatisierungstechnik, dass Maschinen und Anlagen halb- oder vollautomatisch derart gesteuert werden, dass beispielsweise in einem industriellen Herstellungsprozess dieser sicher und größtenteils ohne Eingriff des Menschen ausgeführt wird. Daneben gibt es weitere zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, wie beispielsweise die sichere Überwachung von Arbeitsplätzen oder die Steuerung und Regelung von in Gebäude ablaufenden Anwendungsprozessen, wie beispielsweise eine Fahrstuhl- oder Lichtsteuerung. Schließlich ist auch das Anwendungsgebiet im Kfz-Bereich nicht zu vergessen, bei dem heutzutage über speziell hierfür ausgebildete Feldbussysteme verschiedenste Steuergeräte und Messfühler miteinander verbunden sind.The degree of automation has increased significantly in large parts of the industrial landscape due to economic pressure. A key feature of automation technology is that machines and systems are controlled semi or fully automatically in such a way that, for example, in an industrial manufacturing process it is carried out safely and largely without human intervention. There are also numerous other possible applications, such as the safe monitoring of workplaces or the control and regulation of application processes taking place in buildings, such as elevator or light control. Finally, the field of application in the motor vehicle sector should not be forgotten, in which today various control devices and sensors are connected to one another via fieldbus systems specially designed for this purpose.

Automatisierungssysteme weisen meist eine Mehrzahl von Feldgeräten, wie Sensoren oder Aktoren auf, die über ein I/O-System meist an eine übergeordnete programmierbare Steuerung, einen Feldbuscontroller oder anderweitige Geräte zum Steuern, Regeln, Bedienen oder Beobachten angeschlossen sind. Besonders flexibel einsetzbar sind dabei dezentrale, modulare I/O-Systeme, in denen ein I/O-Knoten aus einem Feldbuskoppler bzw. -controller sowie einer Zusammenstellung verschiedener I/O-Module besteht. Das modulare Konzept erlaubt die Anpassung an Art und Anzahl der vorliegenden Feldgeräte durch geeignete Kombination verschiedener feldbusunabhängiger I/O-Module sowie die Anbindung an den vorliegenden Feldbus durch Kombination dieser mit einem entsprechenden Feldbuskoppler. Um dieses modulare Konzept zu ermöglichen, aber auch aus Gründen der Fehlersicherheit und der begrenzten Rechenkapazitäten eines eingebetteten Systems, erfolgt die Kommunikation zwischen I/O-Modulen und Feldbuskoppler in der Form, dass die Module zyklisch ein Eingangsprozessabbild an den Koppler und dieser zyklisch ein Ausgangsprozessabbild an die Module überträgt, wobei sich der interne Aufbau - d. h. die Anordnung und Länge der Prozessdaten - nach Anlauf des Systems nicht mehr verändert. Zyklisch bedeutet dabei, dass die zu versendenden Daten ähnlich einer Ringbusstruktur kontinuierlich und in zeitdiskreten Abständen ausgesendet werden; im Gegensatz zu ereignisgesteuerten Datenkommunikationsnetzwerken.Automation systems usually have a plurality of field devices, such as sensors or actuators, which are usually connected via an I / O system to a higher-level programmable controller, a fieldbus controller or other devices for controlling, regulating, operating or monitoring. Decentralized, modular I / O systems in which an I / O node consists of a fieldbus coupler or controller and a combination of different I / O modules can be used particularly flexibly. The modular concept allows adaptation to the type and number of existing field devices by a suitable combination of different fieldbus-independent I / O modules as well as the connection to the existing fieldbus by combining these with a corresponding fieldbus coupler. In order to make this modular concept possible, but also for reasons of error security and the limited computing capacity of an embedded system, communication between I / O modules and fieldbus couplers takes place in such a way that the modules cyclically transmit an input process image to the coupler and cyclically an output process image transfers to the modules, whereby the internal structure - d. H. the arrangement and length of the process data - no longer changed after startup of the system. Cyclic means that the data to be sent is sent continuously and at discrete time intervals, similar to a ring bus structure; in contrast to event-driven data communication networks.

Hinsichtlich der Vernetzung dezentraler Automatisierungskomponenten haben sich je nach Branche verschiedene Feldbussysteme etabliert. Beispielhaft seien hier CAN-Bus, Profibus oder Modbus genannt. Jedes dieser Feldbussysteme verwendet dabei für den Datenaustausch entsprechende Kommunikationsprotokolle, die den physischen Datentransport von einer Komponente zur nächsten Komponente sicherstellen sollen. Hinsichtlich vieler Protokolleigenschaften, wie beispielsweise der maximalen Datengröße, die pro Nachricht mit Hilfe des Kommunikationsprotokolls übertragen werden kann, oder aber der Häufigkeit des Datenaustauschs, unterscheiden sich die jeweiligen Feldbussysteme und Implementierungen dabei zum Teil sehr stark voneinander.With regard to the networking of decentralized automation components, different fieldbus systems have been established depending on the industry. CAN-Bus, Profibus or Modbus are mentioned here as examples. Each of these fieldbus systems uses appropriate communication protocols for data exchange, which are intended to ensure the physical data transport from one component to the next component. With regard to many protocol properties, such as the maximum data size that can be transmitted per message using the communication protocol, or the frequency of data exchange, the respective fieldbus systems and implementations differ greatly from one another.

Häufig werden daher mit den Feldgeräten auszutauschende Mess- oder Steuerdaten auch auf dem Feldbus dadurch transportiert, dass zyklisch ein konfigurationsspezifisches Prozessabbild zwischen den Teilnehmern und dem bzw. den Mastern des Feldbussystems ausgetauscht wird. Grundlegende Eigenschaft der zyklischen Abarbeitung ist, dass in jeder datenverarbeitenden Station - d. h. in diesem Fall dem I/O-Modul, dem Feldbuskoppler, dem Feldbusmaster und dem Steuerungsprogramm - zu jedem Zeitpunkt genau eine Momentaufnahme des Prozessabbildes vorliegt.Frequently, measurement or control data to be exchanged with the field devices are also transported on the fieldbus by cyclically exchanging a configuration-specific process image between the participants and the master or masters of the fieldbus system. The fundamental property of cyclical processing is that in every data processing station - i.e. H. in this case the I / O module, the fieldbus coupler, the fieldbus master and the control program - there is a snapshot of the process image at all times.

Wenn ein zyklischer Datenaustausch mit einer in der Kommunikationskette benachbarten Station erfolgt ist, wird diese Momentaufnahme von der jeweils nächsten überschrieben. Ist die Zykluszeit, in der Daten von der jeweils vorherigen Station erhalten werden, höher als die Zykluszeit, in der Daten an die jeweils nächste Station weitergegeben werden, so wird die aktuelle Momentaufnahme solange wiederholt, bis sie von der nächsten ersetzt wurde. Ist umgekehrt die Zykluszeit zur vorherigen Station niedriger als die zur nächsten Station, so wird das Prozessabbild unter Umständen mehrmals überschrieben, bevor es an diese nächste Station übertragen wird. Für zyklische Prozessdaten wie Werte eines Analogsensors stellt diese Form eines Kommunikationsprotokolls kein Problem dar.If there is a cyclic data exchange with a neighboring station in the communication chain, this snapshot is overwritten by the next one. If the cycle time in which data is received from the previous station is higher than the cycle time in which data is passed on to the next station, the current snapshot is repeated until it has been replaced by the next one. Conversely, if the cycle time to the previous station is shorter than that to the next station, the process image may be overwritten several times before it reaches the next one Station is transmitted. This form of a communication protocol is no problem for cyclic process data such as values of an analog sensor.

Entscheidend für die Systemperformance eines I/O-Systems ist unter anderem die erreichbare minimale Zykluszeit im I/O-Knoten. Aus diesem Grund ist die Größe der von I/O-Modulen verwendeten Prozessabbilder eng begrenzt und beträgt in der Regel nur selten mehr als zur unmittelbaren Abbildung der Prozesswerte angeschlossener Feldgeräte nötig. Da auch die Hardware traditionell hierdurch geprägt ist, bestehen je nach I/O-System zum Teil eng gesetzte Grenzen für die maximal mögliche Größe eines Prozessabbildes.One of the decisive factors for the system performance of an I / O system is the minimum cycle time that can be achieved in the I / O node. For this reason, the size of the process images used by I / O modules is strictly limited and is rarely more than is necessary to directly map the process values of connected field devices. Since the hardware is also traditionally characterized by this, depending on the I / O system, there are sometimes narrow limits for the maximum possible size of a process image.

Es gibt nicht seltene Anwendungsfälle, in denen Mitarbeiter oder entsprechendes Wartungspersonal Zugriff auf die Feldgeräte haben müssen, um bestimmte Wartungsmaßnahmen oder Umprogrammierungsarbeiten vorzunehmen, oder in denen die Endgeräte neben kontinuierlich aufgefrischten Prozesswerten auch ereignisbezogene Daten wie Diagnosen oder Geräteinformationen wie z. B. ein elektronisches Typenschild zur Verfügung stellen. Wenn die Feldgeräte jedoch in dem eigentlichen Prozess derart verbaut sind, dass ein direkter physischer Zugriff nicht möglich ist, besteht nur noch die Möglichkeit, eine Kommunikation über das ohnehin vorhandene Automatisierungsnetzwerk aufzubauen. Hierbei ist jedoch das Wartungspersonal an das dem Automatisierungsnetzwerk zugrunde gelegte Kommunikationsprotokoll gebunden, dessen maximal zulässige Paketgrößen jedoch oft nicht erlauben, die mit dem Feldgerät auszutauschenden Datenelemente wie beispielsweise Parametrier- oder Diagnosetelegramme konsistent zu übertragen.There are not uncommon applications in which employees or corresponding maintenance personnel must have access to the field devices in order to carry out certain maintenance measures or reprogramming work, or in which the end devices as well as continuously updated process values also event-related data such as diagnostics or device information such as e.g. B. provide an electronic nameplate. However, if the field devices are installed in the actual process in such a way that direct physical access is not possible, there is only the possibility of establishing communication via the automation network, which is already present. In this case, however, the maintenance personnel are bound to the communication protocol on which the automation network is based, the maximum permissible packet sizes of which, however, often do not allow the data elements to be exchanged with the field device, such as, for example, parameterization or diagnostic telegrams, to be transmitted consistently.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 69825882 T2 offenbart ein System und ein Verfahren zum Einkapseln von ATM-Zellen in einen LAN-Rahmen. Dabei werden größere Datenpakete auf den sogenannten ATM-Standard (asynchronous transfer mode) transformiert, der standardmäßig feste Paketgrößen mit einer Länge von 53 Byte unterstützt. Die größeren Datenpakete werden dabei in kleine Datenpakete auf der sogenannten Netzwerk- beziehungsweise Transportschicht segmentiert.The DE 69825882 T2 discloses a system and method for encapsulating ATM cells in a LAN frame. Larger data packets are transformed to the so-called ATM standard (asynchronous transfer mode), which by default supports fixed packet sizes with a length of 53 bytes. The larger data packets are segmented into small data packets on the so-called network or transport layer.

Die US 2010/0166015 A1 beschreibt ein Verfahren zum dynamischen Segmentieren von Datenpaketen, wobei die Segmentgröße in Abhängigkeit der Verbindungsqualität eingestellt und später auch neu angepasst werden kann. Ein ähnliches Verfahren offenbart auch die EP 2 039 075 B1 , wobei ein bereits segmentiertes Paket auch weitersegmentiert werden kann, wenn eine Verringerung der maximalen Paketgröße erkannt wurde.The US 2010/0166015 A1 describes a method for the dynamic segmentation of data packets, whereby the segment size can be set as a function of the connection quality and can also be readjusted later. A similar process is also disclosed in EP 2 039 075 B1 , an already segmented packet can also be further segmented if a reduction in the maximum packet size was detected.

Die Druckschrift US 2011/ 0 069 668 A1 beschreibt Techniken und Systeme zum Bestätigen eines Empfangs einer Verwaltungsnachricht in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Hierbei werden die zu übertragenden Daten mittels einer Fragmentierungssteuerung in eine Mehrzahl von Fragmenten unterteilt und die Fragmente in Paketen übermittelt. Falls der Empfänger keine Empfangsquittung erhält, kann der Sender das Paket erneut übertragen. Hierbei kann ein Wiederholungszähler verwendet werden, der die Anzahl der Übertragungsversuche zählt, so dass die Anzahl der Übertragungsversuche begrenzt werden kann.The publication US 2011/0 069 668 A1 describes techniques and systems for acknowledging receipt of an administrative message in a wireless communication system. In this case, the data to be transmitted are divided into a plurality of fragments by means of a fragmentation control and the fragments are transmitted in packets. If the recipient does not receive a receipt, the sender can retransmit the packet. A retry counter can be used to count the number of transmission attempts, so that the number of transmission attempts can be limited.

Aus der DE 10 2009 013 229 A1 ist ein Diagnoseverfahren für Feldbussysteme bekannt, bei dem Diagnosemeldungen derart priorisiert werden können, dass der Anwender gezielt wählen kann, welche Gruppe Diagnosedaten ausgelesen werden sollen.From the DE 10 2009 013 229 A1 A diagnostic method for fieldbus systems is known, in which diagnostic messages can be prioritized in such a way that the user can specifically select which group of diagnostic data should be read out.

Schließlich ist aus der DE 10 2008 025 234 A1 und 10 2006 055 513 A1 ein Verfahren bekannt, mit dem Daten innerhalb eines Netzwerkes, insbesondere eines Feldbus-Netzwerknetzwerkes priorisiert übertragen werden können. Dazu wird in einer Arbitrierungsphase derjenige Teilnehmer ermittelt, welcher von allen Teilnehmern das größte Interesse daran hat, seine Daten zu senden und somit das Medium für sich zu beanspruchen. Hierfür setzen die einzelnen Teilnehmer in einer Nachricht abwechselnd bestimmte Bits, wobei dasjenige Endgerät, welches schlussendlich die höchste Anzahl von Bits gesetzt hat, priorisiert behandelt wird und seine Daten senden darf.After all, is out of DE 10 2008 025 234 A1 and 10 2006 055 513 A1 a method is known with which data can be transmitted within a network, in particular a fieldbus network network with priority. For this purpose, the participant is determined in an arbitration phase who has the greatest interest of all participants in sending his data and thus claiming the medium for himself. For this purpose, the individual participants alternately set certain bits in a message, the terminal device that ultimately set the highest number of bits being given priority and may send its data.

Aufgabetask

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und Automatisierungssystem anzugeben, mit dem auch in einem Automatisierungsnetzwerk mit zyklischer Datenübertragung und unterschiedlichen Datenverarbeitungszyklen große Datenelemente trotz eines schmalbandigen Kommunkationsprotokolls an entsprechende Kommunikationsteilnehmer übertragen werden können.It is an object of the present invention to provide an improved method and automation system with which large data elements can be transmitted to corresponding communication participants even in an automation network with cyclical data transmission and different data processing cycles, despite a narrow-band communication protocol.

Lösung solution

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelost. Die Aufgabe wird ebenfalls erfindungsgemäß durch das Computerprogramm gemäß Anspruch 14, durch ein Automatisierungssystem gemäß Anspruch 15 und einer Automatisierungs-Netzwerkkomponente gemäß Anspruch 16 gelöst.The object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1. The object is also achieved according to the invention by the computer program according to claim 14, by an automation system according to claim 15 and an automation network component according to claim 16.

Demnach sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass jeweils zwei Netzwerkkomponenten, die beispielsweise Endpunkte eines Kommunikationssystem sein können und eine Vollduplexübertragung von Datenelementen ermöglichen, große, zu übertragende Daten mittels einer auf der ersten Automatisierungs-Netzwerkkomponente angeordneten Fragmentierungssteuerung in einzelne Fragmente zergliedert werden, die jede für sich betrachtet mit Hilfe des dem Automatisierungsnetzwerk zugrunde gelegten Kommunikationsprotokolls durch eine einzige Nachricht übertragen werden können. Dem Kommunikationssystem an einem der Endpunkte übergebene Datenelemente werden somit systemintern zum jeweils gegenüberliegenden Endpunkt transferiert und sind dort in unveränderter Form wieder verfügbar.Accordingly, the method according to the invention provides that two network components, which can, for example, be end points of a communication system and enable full-duplex transmission of data elements, are broken down into large fragments of data to be transmitted by means of a fragmentation control arranged on the first automation network component, each for can be viewed with the aid of the communication protocol on which the automation network is based, can be transmitted by a single message. Data elements transferred to the communication system at one of the end points are thus transferred internally to the respective opposite end point and are available there again in unchanged form.

Dabei kann bei zyklischer Datenübertragung über mehrere Schnittstellen potentiell abweichender Zykluszeiten bei Übergang von einer schnelleren auf eine langsamere Zykluszeit der Fall eintreten, dass ein Fragment das vorherige Fragment im Empfangspuffer überschreibt, bevor die gegenseitige langsamere Schnittstelle nächstmalig zur Aufnahme von Daten bereit ist. Um diesem Problem und dem damit verbundenen Datenverlust vorzubeugen, wird vorgeschlagen, dass zusammen mit jedem Daten-Fragment eine Fragmentinformation übertragen wird, die von der Gegenseite als Datum der Nachricht interpretiert werden kann. Erfolgt nun die Weiterverarbeitung des im Empfangspuffer liegenden Fragmentes durch die zweite Komponente, so wird dies in der Fragmentinformation quittiert und an die erste Komponente zurückgesendet. Zu diesem Zweck enthält jede gesendete Fragmentinformation neben dem Datum der gesendeten Nachricht zusätzlich eine Quittierung über ein Datum einer empfangenen Nachricht.In the case of cyclic data transmission over several interfaces, potentially different cycle times when changing from a faster to a slower cycle time can occur if a fragment overwrites the previous fragment in the receive buffer before the mutually slower interface is ready for the next time to accept data. In order to prevent this problem and the associated data loss, it is proposed that fragment information be transmitted with each data fragment, which can be interpreted by the other side as the date of the message. If the second component now processes the fragment located in the receive buffer, this is acknowledged in the fragment information and sent back to the first component. For this purpose, each fragment information sent contains, in addition to the date of the message sent, an acknowledgment of a date of a received message.

Da dem Sender jedoch in der Regel nicht bekannt ist, wann die tatsächliche Datenverarbeitung auf der Gegenseite erfolgt, wird das aktuelle Fragment mittels einer Fragment-Nachricht so lange von der ersten Automatisierungs-Netzwerkkomponente im Sendepuffer vorgehalten und zyklisch ausgesendet, bis eine von der ersten Komponente empfangene Nachricht eine Quittierung innerhalb der Fragmentinformation für das aktuelle Fragment enthält. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Sender durch aussenden des nächsten Fragmentes nicht das vorherige Fragment auf der Gegenseite überschreibt.However, since the sender generally does not know when the actual data processing takes place on the opposite side, the current fragment is kept in the send buffer by the first automation network component and sent out cyclically until one by the first component by means of a fragment message received message contains an acknowledgment within the fragment information for the current fragment. This ensures that the transmitter does not overwrite the previous fragment on the opposite side by sending out the next fragment.

Die Datenübertragung kann somit auch bei zyklischen Datenübertragungssystemen synchron und konsistent gehalten werden.The data transmission can thus be kept synchronous and consistent even with cyclic data transmission systems.

Zwischen der ersten Automatisierungs-Netzwerkkomponente und der zweiten Automatisierungs-Netzwerkkomponente können auch weitere Netzwerkkomponenten angeordnet sein, die zur Strukturierung des gesamten Automatisierungssystems dienen und die Nachrichten entsprechend ihrer Spezifikation weiterleiten.Further network components can also be arranged between the first automation network component and the second automation network component, which serve to structure the entire automation system and forward the messages according to their specification.

Darüber hinaus ermöglicht ein derartiges Verfahren, dass unabhängig von dem Kommunikationsprotokoll des Automatisierungsnetzwerkes beliebig große Datenelemente gesendet werden können, ohne dass auf das Kommunikationsprotokoll des Automatisierungsnetzwerkes und/oder anderer Teilabschnitte des Übertragungsweges, wie beispielsweise das des Feldbusses, Rücksicht genommen werden muss. Insbesondere in heterogenen Netzwerksituationen wird dadurch eine größtmögliche Flexibilität erreicht.In addition, such a method enables data elements of any size to be sent regardless of the communication protocol of the automation network, without having to take into account the communication protocol of the automation network and / or other sections of the transmission path, such as that of the fieldbus. This provides the greatest possible flexibility, especially in heterogeneous network situations.

Vorteilhafterweise ist die zweite Automatisierungs-Netzwerkkomponente (Gegenseite) nach dem Empfang aller Fragmente derart eingerichtet, dass sie mittels einer Defragmentierungssteuerung die empfangenen Fragmente wieder zu einem vollständigen Datenelement zusammensetzen kann.After receiving all fragments, the second automation network component (opposite side) is advantageously set up in such a way that it can use a defragmentation controller to reassemble the received fragments into a complete data element.

Um den Overhead bei der Übertragung der Fragmente möglichst gering zu halten, ist als Datum einer ausgehenden Nachricht sowie für die Quittierung einer erhaltenen Nachricht lediglich jeweils ein einziges Bit innerhalb der Fragmentinformation vorgesehen. Die Fragmentinformation ist dabei eine Bitfolge von Informationen bezüglich des entsprechenden Fragmentes. Die Bitfolge, umgangssprachlich oft Header genannt, wird den eigentlichen Nutzdaten meist vorangestellt, kann aber auch am Ende der Nutzdaten angeordnet werden. Innerhalb dieser Fragmentinformation beziehungsweise des Fragmentheaders befindet sich nun an einer bestimmten Stelle ein Bit, dessen Wert als Quittierung gilt. Die Quittierung erfolgt beispielsweise durch invertieren des Bits.In order to keep the overhead in the transmission of the fragments as low as possible, only a single bit within the fragment information is provided as the date of an outgoing message and for the acknowledgment of a received message. The fragment information is a bit sequence of information relating to the corresponding fragment. The bit sequence, often colloquially called header, is usually placed in front of the actual user data, but can also be arranged at the end of the user data. Within this fragment information or the fragment header there is now a bit at a certain point, the value of which is considered an acknowledgment. The acknowledgment takes place, for example, by inverting the bit.

Die Gegenseite ist dabei vorteilhafterweise derart eingerichtet, dass sie einen entsprechenden Status einer Fragmenterkennung erwartet. Hat sie ein entsprechendes Fragment mit einer erwarteten Fragmenterkennung verarbeitet, so invertiert die Gegenseite ebenfalls ihre Fragmenterkennungsbit, um so auf das nächste zu erwartende Fragmenterkennungsbit eingestellt zu sein. Entspricht das erwartete Fragmenterkennungsbit nicht dem tatsächlich empfangenen Fragmenterkennungsbit, so wird die Nachricht als Wiederholung bereits bekannter Daten gewertet und ignoriert. Somit kann immer die korrekte Sende- und Empfangsreihenfolge der einzelnen Fragmente, die für den letztendlichen fehlerfreien Zusammenbau der gesamten Daten auf der Gegenseite notwendig ist, sichergestellt werden. The opposite side is advantageously set up in such a way that it expects a corresponding status of a fragment detection. If it has processed a corresponding fragment with an expected fragment detection, the opposite side also inverts its fragment detection bit in order to be set to the next fragment detection bit to be expected. If the expected fragment detection bit does not correspond to the fragment detection bit actually received, the message is interpreted as a repetition of already known data and ignored. In this way, the correct sending and receiving sequence of the individual fragments, which is necessary for the ultimately error-free assembly of the entire data on the opposite side, can always be ensured.

Besonders vorteilhaft ist es nun, wenn die Fragmentinformation sowohl zum ausgehenden als auch zum eingehenden Datenstrom entsprechende Informationen enthält. Somit kann beispielsweise der Empfang eines Fragmentes an die Gegenseite mit der aktuellen Nachricht quittiert werden, während diese aktuelle Nachricht ein neues Fragment und zugehörige Fragmentinformationen enthält.It is particularly advantageous if the fragment information contains information corresponding to both the outgoing and the incoming data stream. Thus, for example, the receipt of a fragment on the opposite side can be acknowledged with the current message, while this current message contains a new fragment and associated fragment information.

Potentiell nachteilig an der Notwendigkeit der Quittierung jeder Nachricht ist, dass der Sender erst dann eine neue Nachricht generieren kann, wenn die Quittierung vorliegt. Es ist daher ganz besonders vorteilhaft, wenn jedem Fragment eine Übertragungskanalnummer zugeordnet wird und die Fragmente dann in Abhängigkeit von der jeweiligen Übertragungskanalnummer von der ersten an die zweite Automatisierungs-Netzwerkkomponente gesendet werden. Die Übertragungskanalnummer kann beispielsweise in die Fragmentinformation beziehungsweise in den Fragmentheader eingetragen werden und ermöglicht dadurch eine Differenzierung auf der Gegenseite.A potential disadvantage of the need to acknowledge each message is that the sender can only generate a new message when the acknowledgment has been received. It is therefore particularly advantageous if a transmission channel number is assigned to each fragment and the fragments are then sent depending on the respective transmission channel number from the first to the second automation network component. The transmission channel number can be entered in the fragment information or in the fragment header, for example, and thereby enables differentiation on the opposite side.

So ist es beispielsweise in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform denkbar, dass jedem Fragment eine Übertragungskanalnummer einer begrenzten Anzahl von möglichen Übertragungskanalnummern zugeordnet wird. Fragmente, denen jeweils die gleiche Übertragungskanalnummer zugeordnet wurde, werden dabei sequenziell gesendet, das heißt es wird erst dann das nächste Fragment mit der gleichen Übertragungskanalnummer gesendet, wenn der entsprechend korrekte Empfang des vorherigen Fragmentes mit dieser Übertragungskanalnummer entsprechend quittiert wurde. Fragmente mit unterschiedlichen Übertragungskanalnummern jedoch können parallel übertragen werden, das heißt, dass beispielsweise zwei Fragmente mit unterschiedlichen Übertragungskanalnummern nacheinander auf das Übertragungsmedium geschrieben werden, ohne dass der Empfang des ersten Fragmentes von der Gegenseite bereits quittiert wurde. Somit lassen sich trotz der zeitlichen Verzögerung durch die Verarbeitung der Gegenseite die Fragmente unter Ausnutzung der gesamten Kanalbandbreite effektiv übertragen.For example, in a particularly advantageous embodiment, it is conceivable that each fragment is assigned a transmission channel number of a limited number of possible transmission channel numbers. Fragments to which the same transmission channel number has been assigned are sent sequentially, that is, the next fragment with the same transmission channel number is only sent when the corresponding correct receipt of the previous fragment has been acknowledged with this transmission channel number. However, fragments with different transmission channel numbers can be transmitted in parallel, which means that, for example, two fragments with different transmission channel numbers are written to the transmission medium one after the other without the receipt of the first fragment having already been acknowledged by the opposite side. Thus, despite the time delay due to the processing of the opposite side, the fragments can be effectively transmitted using the entire channel bandwidth.

Somit lässt sich insbesondere im Falle, dass die lokale Zykluszeit von der Round-Trip-Time einer Nachricht zum Empfänger stark abweicht, eine besonders hohe Ausnutzung der verfügbaren Ressourcen feststellen.In this way, particularly in the event that the local cycle time deviates significantly from the round trip time of a message to the recipient, a particularly high utilization of the available resources can be determined.

Um auch bei großen Datenmengen, die mit Hilfe von einer Vielzahl von Fragmenten übertragen werden sollen, sicherheitskritische Aspekte des Automatisierungssystems nicht in den Hintergrund treten zu lassen, ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn den zu sendenden Daten eine Priorisierung beziehungsweise eine Priorität zugeordnet wird und die Reihenfolge der Übertragung in Abhängigkeit von den zugeordneten Prioritäten gewählt wird. Dadurch lassen sich zeitkritische Daten, die beispielsweise in Form dringlicher Diagnosenachrichten vorliegen können, ohne Verzögerung an die Gegenseite übertragen.In order not to allow security-critical aspects of the automation system to take a back seat even with large amounts of data that are to be transmitted with the aid of a large number of fragments, it is particularly advantageous if a prioritization or priority is assigned to the data to be sent and that Sequence of transmission is selected depending on the assigned priorities. As a result, time-critical data, which may be in the form of urgent diagnostic messages, for example, can be transmitted to the other side without delay.

In einer besonderen Ausführungsform der Priorisierung werden an die Gegenseite zu sendende sowie von dieser erhaltene Fragmente nieder-priorisierter Daten zwischengespeichert, so dass später eingegangene, aber höher-priorisierte Daten von der ersten Automatisierungs-Netzwerkkomponente sofort an die Gegenseite gesendet und von dieser auch verarbeitet werden können. Sind alle höher-priorisierten Daten übertragen, so kann mit den hinsichtlich der zwischengespeicherten Daten noch ausstehenden Fragmenten fortgefahren werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass sowohl dem Sender als auch dem Empfänger jeweils entsprechende Prioritätskanäle zugeordnet werden, in denen dann die Fragmente entsprechend ihrer Priorität, die sie von der Priorität ihrer Daten erhalten haben, zugeordnet werden. Stellt der Sender nun fest, dass in einem Prioritätskanal neue höher priorisierte Daten vorhanden sind, so wird eine entsprechende kurze Nachricht an die Gegenseite gesendet, um den dortigen Empfangs-Prioritätskanal umzuschalten, so dass die nun gesendeten höher-priorisierten Daten auch in den entsprechend höher-priorisierten Empfangskanal eingeschrieben werden. Bereits gesendete Fragmente nieder-priorisierter Daten in den anderen Empfangs-Prioritätskanälen werden dabei so lange zwischengespeichert. Nach Übertragung aller höher-priorisierten Fragmente kann wieder auf den nächstniedrigeren Prioritätskanal umgeschaltet werden. Für die Datenübertragung niedrigerer Prioritäten stellt sich die Umschaltung und temporäre Übertragung in anderen Prioritätskanälen lediglich als Übertragungspause dar, nach Rückwechsel zur betreffenden Priorität müssen weder bereits erfolgreich übertragene Fragmente wiederholt werden, noch tritt ein Datenverlust ein.In a special embodiment of the prioritization, fragments of low-priority data to be sent to and received from the opposite side are temporarily stored, so that data which have been received but which have a higher priority later, however, are immediately sent to the opposite side by the first automation network component and are also processed by the latter can. Once all the data with higher priority has been transmitted, the fragments still outstanding with regard to the temporarily stored data can be continued. For example, it is conceivable that both the transmitter and the receiver are assigned corresponding priority channels, in which the fragments are then assigned according to their priority, which they have received from the priority of their data. If the sender now determines that there is new, higher-priority data in a priority channel, a corresponding short message is sent to the opposite side in order to switch over the reception priority channel there, so that the now higher-priority data is also sent in the correspondingly higher data -prioritized receive channel. Fragments of low-priority data that have already been sent are temporarily stored in the other receive priority channels. After all fragments with higher priority have been transmitted, it is possible to switch back to the next lower priority channel. For the data transmission of lower priorities, the switchover and temporary transmission in other priority channels only present themselves as Transmission pause, after switching back to the relevant priority, fragments that have already been successfully transmitted do not have to be repeated, and there is no data loss.

In dieser obig beschriebenen ersten Ausführungsform ist es somit möglich, dass höher priorisierte Daten sofort an die Gegenseiten ausgesendet werden können, und zwar unabhängig von dem Übertragungsstatus der jeweils nieder priorisierten Daten beziehungsweise Fragmente. Auf der anderen Seite muss die Gegenseite in dieser Ausführungsform entsprechend eingerichtet sein, damit sie die bereits gesendeten Fragmente zwischenspeichern und die höher priorisierten Daten empfangen kann. Um unabhängig von dem technischen Ausrüstungszustand der Gegenseite eine Priorisierung durchführen zu können, ist es in einer zweiten Ausführungsform ganz besonders vorteilhaft, wenn Daten höherer Priorität innerhalb der Sendeliste weiter vorne eingefügt werden, so dass eine schnellere Bearbeitung sichergestellt werden kann. Wurden jedoch bereits Fragmente eines Datenelementes gesendet, so müssen zunächst alle Fragmente dieses Datenelementes übertragen werden, ehe die höher priorisierten Daten übertragen werden können. Der Vorteil hierbei ist jedoch, dass die Prioritäts-Intelligenz lediglich auf Seiten des Senders notwendig ist. Der Empfänger ist hierbei nicht betroffen.In this first embodiment described above, it is thus possible for data with higher priority to be sent immediately to the opposite sides, regardless of the transmission status of the data or fragments with lower priority. On the other hand, the opposite side in this embodiment must be set up accordingly so that it can buffer the fragments that have already been sent and receive the data with higher priority. In order to be able to carry out a prioritization regardless of the technical equipment status of the opposite side, it is particularly advantageous in a second embodiment if data of higher priority are inserted further ahead in the transmission list, so that faster processing can be ensured. However, if fragments of a data element have already been sent, all fragments of this data element must first be transmitted before the higher-priority data can be transmitted. The advantage here, however, is that priority intelligence is only necessary on the transmitter side. The recipient is not affected.

Des Weiteren wird vor oder während der Datenübertragung die Empfängerfunktionalität, die dem Empfänger zugrunde gelegt ist, ermittelt und verifiziert. Insbesondere wenn sich der technischen Ausrüstungszustand der kommunizierenden Netzwerkkomponenten voneinander unterscheidet, ermöglicht dies, einen dem technischen Ausrüstungsstand der schwächeren Komponente angepassten Übertragungskanal zu etablieren, der hinsichtlich der Übertragungsparameter wie beispielsweise der Fragmentgröße, Anzahl der Übertragungskanäle sowie Anzahl der Prioritäten dennoch eine möglichst effiziente Ausnutzung des zugrunde gelegten Kommunikationsprotokolls realisiert.Furthermore, the receiver functionality on which the receiver is based is determined and verified before or during the data transmission. In particular, if the technical equipment status of the communicating network components differs from one another, this makes it possible to establish a transmission channel that is adapted to the technical equipment status of the weaker component, but which uses the transmission parameters such as fragment size, number of transmission channels and number of priorities as efficiently as possible communication protocol implemented.

Im Übrigen ist es auch ganz besonders vorteilhaft, wenn die Fragmentierungssteuerung und/oder Defragmentierungssteuerung jeweils ein Bestandteil eines auf der jeweiligen Automatisierungs-Netzwerkkomponente ablaufenden Steuerprogramms zur Steuerung des Automatisierungsprozesses darstellt. Durch die Anordnung der Fragmentsteuerung in der Applikationsebene ist die Fragmentierungs- und/oder Defragmentierungssteuerung vollständig unabhängig von dazwischenliegenden Kommunikationsprotokollen wie beispielsweise dem internen Systembus des I/O-Systems oder dem Feldbus zwischen Feldbuskoppler und Feldbusmaster. Es können daher beliebige Datenmengen beziehungsweise Datengrößen über jedes beliebige Automatisierungsnetzwerk übertragen werden, da eine Änderung des Kommunikationsprotokolls hierfür nicht notwendig ist.In addition, it is also particularly advantageous if the fragmentation control and / or defragmentation control each form part of a control program running on the respective automation network component for controlling the automation process. The arrangement of the fragment control in the application level means that the fragmentation and / or defragmentation control is completely independent of communication protocols in between, such as the internal system bus of the I / O system or the fieldbus between the fieldbus coupler and the fieldbus master. Any amount of data or data sizes can therefore be transmitted via any automation network, since a change in the communication protocol is not necessary for this.

Im Übrigen wird die Aufgabe auch mit einem Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die insbesondere auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sind, eingerichtet zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird, gelöst.Otherwise, the object is also achieved with a computer program with program code means, which are in particular stored on a machine-readable carrier, for carrying out the above method when the computer program is executed on a computer.

Darüber hinaus wird die Aufgabe auch mit einem Automatisierungssystem, eingerichtet zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens, umfassend eine erste Automatisierungs-Netzwerkkomponente und wenigstens eine zweite Automatisierungs-Netzwerkkomponente, die über ein Automatisierungsnetzwerk zur zyklischen Datenübertragung unter Verwendung eines dem Automatisierungsnetzwerkes zwecks Datentransports zugrunde gelegten Kommunikationsprotokoll ausgebildet und miteinander verbunden sind, gelöst. Im Übrigen wird die Aufgabe auch mit einer Automatisierungs-Netzwerkkomponente mit einer Fragmentierungssteuerung und/oder Defragmentierungssteuerung gelöst.In addition, the task is also set up with an automation system designed to carry out the above method, comprising a first automation network component and at least a second automation network component, which is formed via an automation network for cyclic data transmission using a communication protocol on which the automation network is based for the purpose of data transport and are interconnected, solved. The task is also solved with an automation network component with a fragmentation control and / or defragmentation control.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 - schematische Darstellung eines Automatisierungssystems mit mehreren Ebenen;
2 - schematische Darstellung einer Fragmentierung eines Datenelementes;
3 - schematische Darstellung des Kanal-Multiplexing;
4a, 4b, 4c - Abbildung von Nachrichtenprioritäten.

The invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 - Schematic representation of an automation system with several levels;
2 - schematic representation of a fragmentation of a data element;
3 - Schematic representation of channel multiplexing;
4a . 4b . 4c - Mapping of message priorities.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Automatisierungssystems 1 mit mehreren Ebenen. Das Automatisierungssystem 1 umfasst dabei Feldgeräte 2, die beispielsweise Sensoren oder Aktoren sein können. Über ein Automatisierungsnetzwerk 3a sind die Feldgeräte 2 mit je einem I/O-Modul 4 verbunden. Das I/O-Modul 4 ist darüber hinaus über ein weiteres Automatisierungsnetzwerk 3b mit dem Feldbuskoppler 5 verbunden. Dieser ist Teilnehmer eines weiteren Automatisierungsnetzwerks 3c, in welchem als Feldbusmaster 7 eine Komponente einer übergeordneten Steuerung 6 aktiv ist, welche die Steuerung und Regelung des zu automatisierenden Prozesses im Rahmen eines zyklisch abgearbeiteten Programms 8 ausführt. 1 shows a schematic representation of an automation system 1 with multiple levels. The automation system 1 includes field devices 2 which can be sensors or actuators, for example. Via an automation network 3a are the field devices 2 each connected to an I / O module 4. The I / O module 4 is also via a further automation network 3b with the fieldbus coupler 5 connected. This is a participant in another automation network 3c , in which as fieldbus 7 a component of a higher-level controller 6 is active, which is the control and regulation of the process to be automated as part of a cyclically executed program 8th performs.

Das Automatisierungsnetzwerk 3b ist dabei zur zyklischen Datenübertragung vorgesehen, was auch für die Automatisierungsnetzwerke 3a und 3c gelten kann. Dies bedeutet, dass die I/O-Module 4 entsprechend der vom Feldbuskoppler 5 festgelegten zyklischen Verarbeitungszeit Nachrichten 9 und 10 mit diesem austauschen. Die Nachrichten können dabei sogenannte Prozessabbilder enthalten, die jeweils zu dem Sendezeitpunkt der Nachricht 9 den entsprechenden Status des jeweiligen Feldgerätes 2, wie beispielsweise Sensordaten oder Aktorstellungen, enthält. Dieses Prozessabbild, welches in der Nachricht 9 enthalten ist, wird in den Empfangspuffer der Gegenseite 5 geschrieben, während die Nachricht 10 anschließend über den Rückkanal wieder zurück an das I/O-Modul 4 gesendet wird. Die zurückgesendete Nachricht 10 kann beispielsweise Prozessausgangsbilder enthalten, welche dazu geeignet sind, die Feldgeräte entsprechend anzusteuern. Weisen Feldbuskoppler 5 sowie die Feldbusmaster 7 und Automatisierungsprogramm 8 die gleiche zyklische Verarbeitungszeit auf, so werden die Daten in derselben Abfolge in der sie in den Empfangspuffer von 5 eingeschrieben werden, auch von 7 und 8 entsprechend verarbeitet.The automation network 3b is intended for cyclical data transmission, which also applies to automation networks 3a and 3c can apply. This means that the I / O modules 4 correspond to those of the fieldbus coupler 5 set cyclic processing time messages 9 and 10 exchange with this. The messages can contain so-called process images, each at the time the message is sent 9 the corresponding status of the respective field device 2 , such as sensor data or actuator positions. This process image, which is in the message 9 is contained in the receiving buffer of the opposite side 5 written while the message 10 then back to the I / O module via the return channel 4 is sent. The message returned 10 can contain process output images, for example, which are suitable for controlling the field devices accordingly. Assign fieldbus couplers 5 as well as the fieldbus master 7 and automation program 8th have the same cyclic processing time, the data is written in the same order in which it is written into the receive buffer of FIG 7 and 8th processed accordingly.

Unterscheiden sich jedoch die zyklischen Verarbeitungszeiten, beispielsweise derart, dass das I/O-System (bestehend aus 4, 5 ) intern alle 2 Millisekunden Nachrichten austauscht, während der vom Busmaster 7 vorgegebene Austauschzyklus in Automatisierungsnetz 3c beispielsweise 4 Millisekunden beträgt, so werden zwei Nachrichten im Empfangspuffer von 5 aufgenommen bevor eine Nachricht im Empfangspuffer von 7 aufgenommen wird. Umgekehrt gilt, dass jede von 8 über 7 an 5 geleitete Nachricht dort zweimal an 4 geschickt wird, bevor eine neue Nachricht vorliegen kann.However, the cyclic processing times differ, for example in such a way that the I / O system (consisting of 4 . 5 ) internally all 2 Milliseconds exchanges messages while from the bus master 7 specified exchange cycle in the automation network 3c for example 4 Is milliseconds, two messages in the receive buffer of 5 recorded before a message in the receive buffer of 7 is recorded. Conversely, each of 8th about 7 on 5 forwarded message there twice 4 is sent before there can be a new message.

Würden nun nacheinander im I/O-Modul 4 fragmentierte Daten, so wie es beispielsweise in 2 dargestellt ist, mit der zyklischen Verarbeitungszeit des Feldbuskopplers 5 erzeugt, so würde jede zweite Nachricht, welche das zweite Fragment enthält, das mit der ersten Nachricht in den Empfangspuffer geschriebene erste Fragment überschreiben, ohne dass die Gegenseite 7 dieses mitbekommen würde, da die zyklische Verarbeitungszeit der Gegenseite 7 größer ist als die von 5. Ohne Verwendung einer Flusskontrolle würden in diesem Falle schlichtweg Fragmente fehlen.Would now one after the other in the I / O module 4 fragmented data, such as in 2 is shown with the cyclic processing time of the fieldbus coupler 5 every second message containing the second fragment would overwrite the first fragment written with the first message in the receive buffer without the opposite side 7 would notice this because the cyclical processing time of the opposite side 7 is larger than that of 5 , Without using a flow control, fragments would simply be missing in this case.

2 zeigt ein Datenelement 11, das mittels einer aus der 1 bekannten Nachricht 9 von I/O-Modul 4 mittels mehrerer Automatisierungsnetzwerke an das Steuerungsprogramm 8 übertragen werden soll. Allerdings ist das Datenelement 11 derart groß, dass es in einem oder mehreren der Automatisierungsnetzwerke 3b, 3c nicht mit Hilfe einer normalen Datennachricht des Kommunikationsprotokolls übertragen werden kann. Daher wird das Datenelement 11 in eine Vielzahl von Fragmente F1 bis Fn zergliedert. Jedes dieser einzelnen Datenfragmente F1 bis Fn weist dabei eine derartige Größe auf, dass sie mit Hilfe einer Datennachricht 9, 10 des Kommunikationsprotokolls des Automatisierungsnetzwerkes 3 übertragbar sind. 2 shows a data element 11 , which by means of a from the 1 known message 9 of I / O module 4 to the control program by means of several automation networks 8th to be transferred. However, the data element is 11 so big that it's in one or more of the automation networks 3b . 3c cannot be transmitted using a normal communication protocol data message. Hence the data element 11 into a variety of fragments F1 dissected to Fn. Each of these individual fragments of data F1 to Fn is of such a size that it can be accessed using a data message 9 . 10 the communication protocol of the automation network 3 are transferable.

Daher werden die einzelnen Datenfragmente F1 bis Fn nacheinander gesendet, wobei jedem Datenfragment F1 bis Fn eine Fragmentinformation F1 vorangestellt wird, die bereits entsprechende Informationen zum Zweck einer bestätigten und somit verlustfreien Fragmentübertragung enthalten, einschließlich eines Quittierungsbereiches, mit dem die Gegenseite den Empfang des Fragmentes und die Weiterverarbeitung entsprechend quittieren kann.Therefore, the individual data fragments F1 to Fn sent sequentially, with each data fragment F1 to Fn a fragment information F1 is preceded, which already contain corresponding information for the purpose of a confirmed and thus loss-free fragment transmission, including an acknowledgment area with which the opposite side can acknowledge receipt of the fragment and further processing accordingly.

Das Fragment F1 mit dem vorangestellten Header FI wird nun der Netzwerkschicht des Kommunikationsprotokolls übergeben, so dass das Fragment F1 zusammen mit der Fragmentinformation FI als Nutzdaten in die Netzwerk-Nachricht 9 integriert wird. Je nach Kommunikationsprotokoll weist die Nachricht beziehungsweise das Übertragungsfenster 9 entsprechende Kontrollnachrichten auf, so wie sie üblicherweise bei Kommunikationsprotokollen verwendet werden.The fragment F1 with the preceding header FI is now passed to the network layer of the communication protocol, so that the fragment F1 along with the fragment information FI as user data in the network message 9 is integrated. Depending on the communication protocol, the message or the transmission window points 9 appropriate control messages, such as are usually used in communication protocols.

Aufgrund der Integration von Status- und Kontrollnachrichten in dem Datenbereich einer Nachricht mit Hilfe der Fragmentinformation FI (Header) wird somit anstelle einer Empfangsquittierung der Nachricht selber, die normalerweise auf der Protokollebene erfolgt, die Quittierung des Fragmentes in der Nachricht durch die Gegenseite 8 erreicht, so dass auch bei zyklischer Datenübertragung bzw. Datenverarbeitung große Datenelemente mittels einzelner Fragmente sicher übertragen werden können.Due to the integration of status and control messages in the data area of a message using the fragment information FI (Header) instead of an acknowledgment of receipt of the message itself, which normally takes place at the protocol level, the acknowledgment of the fragment in the message by the other side 8th achieved so that even with cyclic data transmission or data processing large data elements can be safely transmitted using individual fragments.

3 zeigt schematisch ein Kanalmultiplexing mit vier Kanälen. Dazu weist der Sendepuffer 21 der ersten Komponente 2 vier logische Kanäle auf, in denen zu sendende Fragmente einsortiert werden können. Die Gegenseite 4 weist darüber einen Empfangspuffer 22 auf, der ebenfalls korrespondierende logische Empfangskanäle hat. Im Beispiel der 3 werden die Fragmente Fi bis Fn auf die einzelnen Kanäle K1 bis K4 aufgeteilt, so dass sich im Kanal K1 die Fragmente F1, F5, F9, etc. befinden, im Kanal K2 die Fragmente F2, F6, F10, etc. im Kanal K3 die Fragmente F3, F7, F11, etc. und in Kanal K4 die Fragmente F4, F8, F12, etc. 3 shows schematically a channel multiplexing with four channels. The send buffer points to this 21 the first component 2 four logical channels in which fragments to be sent can be sorted. The opposite side 4 has a receive buffer above it 22 which also has corresponding logical reception channels. In the example of 3 the fragments Fi to Fn on the individual channels K1 to K4 split up so that in the channel K1 the fragments F1 . F5 . F9 , etc. are in the channel K2 the fragments F2 . F6 . F10 , etc. in the channel K3 the fragments F3 . F7 . F11 , etc. and in channel K4 the fragments F4 . F8 . F12 , Etc.

Jeder Übertragungskanal für sich verwendet die Quittierungsfunktionalität der sequenziellen Betriebsart, das heißt, dass erst dann ein weiteres Fragment des jeweiligen Kanals gesendet wird, wenn das zuvor gesendete Fragment von der Gegenseite quittiert wurde. Im Ausführungsbeispiel bedeutet dies, das Fragment F5 des Kanals K1 erst dann gesendet wird, wenn das Fragment F1 von der Gegenseite quittiert wurde. In der Zwischenzeit können selbstverständlich die anderen Fragmente der anderen Kanäle ausgesendet werden.Each transmission channel uses the acknowledgment functionality of the sequential operating mode on its own, which means that a further fragment of the respective channel is only sent when the previously sent fragment has been acknowledged by the opposite side. In the exemplary embodiment, this means the fragment F5 of the channel K1 is only sent when the fragment F1 was acknowledged by the opposite side. In the meantime, the other fragments of the other channels can of course be sent out.

Dies soll anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels kurz erläutert werden. Zu Beginn wird das Fragment F1 des Kanals K1 ausgesendet. Unabhängig davon, ob bei der nächsten zyklischen Verarbeitung dieses Fragment quittiert wurde oder nicht, wird das Fragment F2 des Kanals K2 ausgesendet. Danach folgt Fragment F3 des Kanals K3 und das Fragment F4 des Kanals K4. Danach wird die Sequenz bei Kanal 1 neu gestartet, das heißt, Fragment F1 wird erneut gesendet, wenn hierüber noch keine Quittierung vorliegt. Sollte zwischenzeitlich eine entsprechende Quittierung jedoch bei der Sendeeinheit eintreffen, so wird das entsprechend nächste Fragment des Kanals, zu dem das quittierte Fragment gehört, ausgesendet. Auf der gegenüberliegenden Seite werden die einzelnen Fragmente in den entsprechenden Übertragungskanal des Empfangspuffers 22 einsortiert. Dabei ist es denkbar, dass die Übertragungskanalnummer in der Headerinformation der Fragmentinformation FI steht. Denkbar ist auch, dass Sender und Empfänger zuvor aushandeln, wieviele Multiplex-Kanäle beziehungsweise Übertragungskanäle K1 bis Kn sie verwenden möchten, um die Übertragung den Eigenschaften des aus der Verkettung mehrerer Automatisierungsnetzwerke gebildeten Übertragungsweges anzupassen.This will be briefly explained using a specific exemplary embodiment. To begin with, the fragment F1 of the channel K1 sent out. Regardless of whether this fragment was acknowledged during the next cyclical processing or not, the fragment becomes F2 of the channel K2 sent out. Then comes the fragment F3 of the channel K3 and the fragment F4 of the channel K4 , Then the sequence at channel 1 restarted, that is, fragment F1 is sent again if there is no acknowledgment yet. However, if a corresponding acknowledgment arrives at the sending unit in the meantime, the corresponding next fragment of the channel to which the acknowledged fragment belongs is transmitted. On the opposite side, the individual fragments are in the corresponding transmission channel of the receive buffer 22 sorted. It is conceivable that the transmission channel number is in the header information of the fragment information FI. It is also conceivable that the transmitter and receiver negotiate beforehand how many multiplex channels or transmission channels K1 to Kn want to use them to adapt the transmission to the properties of the transmission path formed by the chaining of several automation networks.

Mit Hilfe der Übertragungskanäle kann damit erreicht werden, dass nicht für jedes Fragment die Quittierung abgewartet werden muss, sondern dass innerhalb der zyklischen Verarbeitungszeit der Gegenseite bereits weitere Fragmente gesendet werden können, ohne dass die vorher gesendeten Fragmente quittiert werden müssen. Somit kann auch bei schmaler Bandbreite und hoher Diskrepanz der zyklischen Verarbeitungszeiten ein hoher Datendurchsatz erreicht werden.With the help of the transmission channels it can be achieved that the acknowledgment does not have to be awaited for each fragment, but that further fragments can be sent within the cyclic processing time of the opposite side without the fragments previously sent having to be acknowledged. This means that high data throughput can be achieved even with a narrow bandwidth and high discrepancy in the cyclic processing times.

4a, 4b und 4c zeigen jeweils unterschiedliche Modelle der Kombination der beiden Priorisierungsverfahren, nämlich einmal des Zwischenspeicherns von bereits gesendeten Fragmenten und einmal das senderseitige Neusortieren der Sendeliste. 4a . 4b and 4c each show different models of the combination of the two prioritization methods, namely once the buffering of fragments that have already been sent and once the re-sorting of the transmission list on the transmitter side.

4a zeigt das erste Modell, bei dem zunächst versucht wird, die Priorisierung mittels Zwischenspeicherung auf der Gegenseite zu nutzen, da diese die stärkste Abgrenzung bildet. Erst wenn diese Methode ausgeschöpft ist, wird für Nachrichten der höchsten Priorität das Verfahren der Neusortierung der Sendelisten angewendet, bis auch diese Methode ausgeschöpft ist. Nachrichten noch höherer Priorität werden über die maximale Priorität innerhalb des Senders abgewickelt. 4a shows the first model, in which an attempt is first made to use the prioritization by means of temporary storage on the opposite side, since this forms the strongest delimitation. Only when this method has been exhausted, the procedure of re-sorting the transmission lists is used for messages of the highest priority until this method is also exhausted. Messages of even higher priority are processed via the maximum priority within the sender.

Die maximale Priorität ergibt sich dabei aus: $\begin{array}{l} m a x i m a l e P r i o = (A n z a h l F r a g m e n t i e r e r; A n z a h l D e f r a g m e n t i e r e r) + A n z a h l \\ l o k a l e r S u b p r i o r i t ä t e n . \end{array}$

The maximum priority results from:

\begin{array}{l} m a x i m a l e P r i O = (A n z a H l F r a G m e n t i e r e r; A n z a H l D e f r a G m e n t i e r e r) + A n z a H l \\ l O k a l e r S u b p r i O r i t ä t e n, \end{array}

Die Subprioritäten spiegeln dabei diejenigen Prioritäten wieder, mit denen die Sendeliste neu sortiert werden kann. Die Anzahl der Fragmentierer ist dabei die Anzahl derjenigen Prioritäten, mit denen eine Zwischenspeicherung durchgeführt werden kann.The sub-priorities reflect those priorities with which the transmission list can be re-sorted. The number of fragmenters is the number of those priorities with which buffering can be carried out.

4a zeigt dabei ein Beispiel für einen Sender mit zwei Fragmentierern und fünf Subprioritäten und einen Empfänger mit drei Fragmentierern. In diesem Beispiel liegt auf der Empfängerseite ein Defragmentierer brach, da der Sender weniger Fragmentierer als der Empfänger Defragmentierer zur Verfügung hat. 4a shows an example of a transmitter with two fragmenters and five sub-priorities and a receiver with three fragmenters. In this example, a defragmenter is unused on the receiver side, since the transmitter has fewer fragmenters than the receiver defragmenter.

Bei der Priorisierung werden dabei je nach Priorität die Fragmente in den Fragmentierer eingeordnet, der mit der entsprechenden Priorität assoziiert ist. Erst wenn die Priorität die Anzahl der möglichen Fragmentierer überschreitet, werden die Daten in den Fragmentierer der höchst möglichen Priorität einsortiert und dort wird dann die Sendeliste entsprechend umsortiert.When prioritizing, depending on the priority, the fragments are classified in the fragmenter that is associated with the corresponding priority. Only when the priority exceeds the number of possible fragmenters will the data be sorted into the fragmenter of the highest possible priority and the send list will be re-sorted there accordingly.

Auf der Gegenseite befindet sich dazu ein entsprechendes Empfängerpendant, das heißt auch dort werden entsprechende Defragmentierer mit unterschiedlichen Prioritäten assoziiert. Welche Priorität gerade verwendet wird, wird zuvor zwischen Sender und Empfänger mittels einer Nachricht festgelegt. Ist der Sendepuffer eines Fragmentierers mit hoher Priorität leer gelaufen, so wird der Sendepuffer der nächst höheren Priorität zur weiteren Verarbeitung herangezogen, wobei zuvor die Priorität auch auf der Empfängerseite umgeschaltet werden muss.On the opposite side there is a corresponding recipient counterpart, which means that there too, corresponding defragmenters are associated with different priorities. The priority that is currently being used is determined beforehand between the sender and receiver by means of a message. If the send buffer of a fragmenter with high priority has run empty, the send buffer of the next higher priority is used for further processing, the priority also having to be switched over on the receiver side beforehand.

4b zeigt eine Tabelle, bei der zunächst die Subpriorisierung voll ausgeschöpft werden soll, bis eine neue Priorisierung mit Zwischenspeicherung genutzt wird. Dies erlaubt deutlich feinere Abbildungen der Aufrufpriorität, wobei die Abstufungen jedoch nicht gleichmäßig sind, da der Wechsel auf die nächste Priorität stärkere Auswirkungen hat als diejenige auf die nächste Subpriorität. 4b shows a table in which the sub-prioritization is to be fully exhausted until a new prioritization with intermediate storage is used. This allows much finer mapping of the call priority, but the gradations are not even, since the change to the next priority has a greater impact than that to the next subpriority.

4b zeigt dabei ein Beispiel für einen Sender mit vier Fragmentierern und zwei Subprioritäten und einen Empfänger mit drei Fragmentierern. 4b shows an example of a transmitter with four fragmenters and two sub-priorities and a receiver with three fragmenters.

Die höchste, vom Kanal unterstützte Priorität entspricht in diesem Modell $\begin{array}{l} m a x i m a l e P r i o = m i n (m i n (A n z a h l F r a g m e n t i e r e r; A n z a h l D e f r a g m e n t i e r e r) \cdot A n z a h l \\ l o k a l e r S u b p r i o r i t ä t e n); 255) \end{array}$

The highest priority supported by the channel corresponds in this model

\begin{array}{l} m a x i m a l e P r i O = m i n (m i n (A n z a H l F r a G m e n t i e r e r; A n z a H l D e f r a G m e n t i e r e r) \cdot A n z a H l \\ l O k a l e r S u b p r i O r i t ä t e n); 255) \end{array}

In diesem Beispiel liegt auf der Senderseite ein Fragmentierer brach, da der Empfänger weniger Defragmentierer als der Sender Fragmentierer zur Verfügung hat.In this example, a fragmenter is unused on the transmitter side because the receiver has fewer defragmenters than the transmitter fragmenter.

4c zeigt eine Tabelle, bei der Subpriorisierung ausschließlich für die niedrigste von Sender und Empfänger gemeinsam unterstützte Priorität verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass speziell für die höheren Prioritäten mit wichtigeren Daten besonders klar voneinander abgegrenzt sind, während dennoch durch Subpriorisierung für niederpriore Daten eine Möglichkeit zur feineren Differenzierung bleibt. 4c shows a table in which sub-prioritization is used only for the lowest priority supported jointly by the sender and receiver. This has the advantage that, especially for the higher priorities with more important data, they are particularly clearly delimited from one another, while sub-prioritization for low-priority data still leaves an opportunity for more subtle differentiation.

Die höchste, vom Kanal unterstützte Priorität entspricht in diesem Modell derer von Modell 4a.In this model, the highest priority supported by the channel corresponds to that of model 4a ,

Claims

Method for transmitting data in an automation system (1) comprising a first (4) and at least a second (5, 7, 8) automation network component, which via at least one automation network (3b, 3c, 3d) for cyclic data transmission using a the respective automation network (3b, 3c, 3d) are designed and connected to one another for the purpose of data transport, the data protocol to be transmitted is divided into a plurality of fragments (F ₁ -F _n ) by means of a fragmentation control and the fragments (F ₁ -F _n ) together with a fragment information (FI) by means of a fragment message (9,10) using the respective communication protocol from the first (2) to the second (5, 7, 8) automation network component, and - the Receiving a fragment (F ₁ -F _n ) contained in the respective fragment message (9, 10) in the fragment information (FI) of the fragment N message (9, 10) is acknowledged by the second (5, 7, 8) automation network component, a fragment (F ₁ -F _n ) using a fragment message (9, 10) from the first (2) automation Network component is sent out cyclically until a fragment message (9, 10) with a receipt acknowledgment contained in the fragment information (FI) is received by the first (2) automation network component, characterized in that a receiver functionality of the second (5, 7 , 8) Automation network component is determined by the first (2) automation network component and transmission parameters are adapted as a function of the receiver functionality.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the transmission parameters have a fragment size and / or a number of transmission channels and / or a number of priorities.

Procedure according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the first (2) and the second (5, 7, 8) automation network components negotiate with one another how many transmission channels they use before the data transmission.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after receipt of all fragments of a data element by the second automation network component, the data to be transmitted are reassembled by means of a defragmentation control.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the receipt of a fragment is acknowledged by the second automation network component by inverting an acknowledgment bit contained in the fragment information.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after each acknowledged receipt of a fragment before sending the subsequent fragment, a fragment detection bit is inverted and the fragment information is sent to the second automation network component.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fragment information of a message contains information relating to the fragment contained in the message and information relating to a fragment previously received by the transmitter.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fragmentation control and / or defragmentation control are each part of a control program running on the respective automation network component for controlling the automation process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a transmission channel number is assigned to each fragment and the fragments are then sent depending on the respective transmission channel number from the first to the second automation network component.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the fragments are sent depending on their respective transmission channel number in such a way that fragments with the same transmission channel number are only sent sequentially by the first automation network component when the receipt of the fragment message of the previous fragment has been received with this transmission channel number.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a priority is assigned to the data to be transmitted, the sequence of the transmission of the data taking place as a function of the priorities assigned to the data.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that fragments of low-priority data to be sent from the first automation network component and fragments of previously prioritized data that have already been received from the second automation network component are buffered before sending higher-priority data until all fragments of the higher-priority data Data were received from the second automation network component.

Procedure according to Claim 11 or 12 , characterized in that fragments of data to be sent are inserted in a fragment transmission bar of the first automation network component depending on the priority of the data to be sent.

Computer program with program code means, which are in particular stored on a machine-readable carrier, set up to carry out the method according to one of the preceding claims when the computer program is executed on a computer.

Automation system set up to carry out the method according to one of the Claims 1 - 13 , comprising a first automation network component and at least a second automation network component, which are formed and connected to one another via an automation network for cyclic data transmission using a communications protocol on which the automation network is based for the purpose of data transport.

Automation network component, set up to carry out the method according to one of the preceding Claims 1 - 13 , with a fragmentation controller, which is set up to divide the data to be transmitted into a plurality of fragments, the automation network component for sending the fragments together with fragment information using a fragment message using a communication protocol that can be connected to the automation network component Automation network is designed such that a fragment message as long as it is sent out cyclically by the automation network component until a fragment message with an acknowledgment of receipt contained in the fragment information is received.

Automation network component after Claim 16 , characterized in that the automation network component has a defragmentation control which, after receipt of all fragments, is set up to compile the data to be transmitted.