-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationsmodul zur Verbindung mit einem Steuerungsmodul, ein Steuerungsmodul sowie ein Verfahren zum Betrieb mindestens eines Abschnitts einer Prozesssteuerungsanlage.
-
Stand der Technik sind drahtlose Gateway-Module und drahtlose Funkmodule für Prozesssteuerungsanlagen in der Automatisierungstechnik in breitem Einsatz. Hierbei werden regelmäßig standardisierte Übertragungsprotokolle für die funkbasierte Übertragung genutzt, wie 3G, 4G, 5G oder BLE.
-
Beispielsweise offenbart die
EP 3 255 906 A1 diverse Varianten, wie eine BLE-Kommunikation für ein Feldinstrument, die in einem industriellen Steuersystem durchführbar ist. Hierzu schlägt diese Anmeldung vor, das Empfangen von Informationen von dem Feldinstrument gemäß einem Protokoll vorzunehmen, das für das Feldinstrument nativ ist, durch einen BLE-Adapter, der mit dem Feldinstrument gekoppelt ist. Hierbei erfolgt ein Umwandeln der Informationen durch den BLE-Adapter in ein BLE-Kommunikationsprotokoll.
-
Weiterhin schlägt die
DE 10 2019 217 769 A1 ein Verfahren zum Übertragen von Daten auf ein Steuergerät vor, wobei das Steuergerät durch ein Netzwerk mit einem PC verbunden ist, wobei über ein vom PC generiertes und an das Steuergerät gesendetes Signal eine drahtlose Serviceschnittstelle des Steuergerätes zur Übertragung von Daten aktiviert wird. Beim Netzwerk kann es sich z.B. um einen Feldbus oder um ein Backbone-Netzwerk (insbesondere um ein Nicht-IP-Netzwerk) handeln.
-
Diese bekannten Lösungen sind noch nicht zufriedenstellend, da sie einen hohen konstruktiven Aufwand erfordern.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Mangel im Stand der Technik zu beheben und eine verbesserte, leichtere Kommunikation in einer Prozesssteuerungsanlage vorzuschlagen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kommunikationsmodul nach den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Steuerungseinheit nach den Merkmalen des Anspruch 8 und durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruches 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen, zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
-
Danach wird die Aufgabe gelöst durch ein Kommunikationsmodul zur ersten Verbindung mit einem Steuerungsmodul einer Steuerungseinheit, insbesondere einer kabelgebundenen Verbindung, wobei das Kommunikationsmodul ausgebildet ist, um
- - mit mindestens einem Netzwerkteilnehmer auf der Feldebene zu kommunizieren,
- - über die erste Verbindung ein Primärprotokoll zu übermitteln. Das Kommunikationsmodul ist dabei als Funkmodul ausgebildet oder umfasst ein Funkmodul.
-
Hierbei ist das Kommunikationsmodul und/oder das Funkmodul weiterhin ausgebildet, um drahtlos mit einem Kommunikationsgerät über die Übertragungsstrecke datenleitend verbunden zu werden. Vorteilhafterweise ist das Kommunikationsgerät über eine Verbindung, insbesondere eine drahtgebundene Verbindung, datenleitend mit einem Datenspeicher verbunden oder verbindbar, und das Kommunikationsgerät ist ausgebildet, um über die Verbindung zum Datenspeicher ein Sekundärprotokoll auszutauschen.
-
Das Kommunikationsmodul ist weiterhin derart ausgebildet und umfasst insbesondere entsprechende elektronische Bauteile, damit
- - das Primärprotokoll in ein proprietäres Protokoll als Übertragungsprotokoll konvertiert werden kann und/oder
- - ein vom Kommunikationsgerät als Sekundärprotokoll gesendetes und vom Kommunikationsmodul empfangenes Übertragungsprotokoll in das Primärprotokoll konvertiert werden kann.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass
- - das proprietäre Protokoll als Übertragungsprotokoll nicht in das Sekundärprotokoll umgewandelt wird und/oder
- - das Sekundärprotokoll nicht in das proprietäre Protokoll umgewandelt wird.
-
Unter einem Übertragungsprotokoll soll vorliegend das Protokoll verstanden werden, dass zwischen dem Kommunikationsmodul und dem Kommunikationsgerät ausgetauscht wird.
-
Insgesamt kann das Kommunikationsgerät insbesondere eine mobiles Kommunikationsgerät (Handheld) sein.
-
Dabei ist das Übertragungsprotokoll als proprietäre Protokoll insbesondere ein ... optimiertes Protokoll, wie ein Turck debus und ein Truck BLident command Set. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass sie bandbreitenoptimiert und energie-effizient sind.
-
Ein Turck debus und ein Truck BLident command Set sind herstellerspezifische, proprietäre Übertragungsprotokoll zur effizienten Übermittlung von Parametern und Daten für Auto-ID Anwendungen.
-
Vorliegend meint eine proprietäre Verbindung, dass hierüber ein proprietäres, nicht standardisiertes Protokoll kommuniziert wird, das heißt, dass dieses mindestens monodirektional versendet wird. Weiterhin wird vorliegend übertragen, datenleiten und/oder kommunizieren sowie die jeweiligen Substantive in der Regel synonym verwendet und nur zum Zwecke der besseren Lesbarkeit im Text variiert.
-
Das Kommunikationsmodul ist insbesondere als Basismodul mit einem verbundenen und ggf. integriertem Funkmodul ausgebildet, so dass entweder eine Kabelverbindung zwischen dem Basismodul und dem Funkmodul angeordnet sein kann, wie beispielsweise über ein RS 485. Alternativ können das Basismodul und das Funkmodul integrale Elemente eines Kommunikationsmoduls sein. Ein integriertes Funkmodul ist über geeignete innere Leitungsbahnen, kurze Kabel oder Übertragungsstrukturen mit dem Basismodul oder insbesondere einem dortigen Mikroprozessor und/oder Speichermedium verbunden.
-
Bei der Übertragung von Protokollen zwischen einem Funkmodul und einem Kommunikationsgerät kann ein bekannter Übertragungsstandard verwendet werden, wie beispielsweise Wifi (802.11), 4G, 5G oder BLE. Die Steuereinheit kann insbesondere neben dem Kommunikationsmodul und einem ggf. verbundenen Funkmodul eine Mehrzahl von Bauteilen umfassen, hier insbesondere E/A-Karten.
-
Die Steuerungseinheit kann über ein Prozesssteuerungsnetz mit einer PLC verbunden sein, wobei das Prozesssteuerungsnetz insbesondere ein Ethernet oder ein Feldbus ist, wie beispielsweise ein Modbus, HART, Profibus, CANbus, Profinet, Ethernet/IP, EtherCAT, CCLink, OPC-UA.
-
Bei eine Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Kommunikationsmodul mit dem Steuerungsmodul über eine erste proprietäre Verbindung verbunden oder verbindbar ist, worüber ein erstes proprietäres Protokoll als Primärprotokoll übermittelt werden kann.
-
Dabei kann eine verbesserte Ausführungsform darin bestehen, dass das Steuerungsmodul als Feldbusmodul ausgebildet ist, und über einen Feldbus oder eine als Feldbus ausgebildete Verbindung mit dem Kommunikationsmodul und/oder dessen Basismodul verbunden ist oder verbindbar ist und weiterhin über ein als Ethernet oder Feldbus ausgebildetes Prozesssteuerungsnetz mit einem Prozesssteuerungsmodul der Prozesssteuerungsanlage verbunden ist.
-
Eine weiter verbesserte Ausführungsform kann darin bestehen, dass das Basismodul des Kommunikationsmoduls mit dem Funkmodul über eine proprietäre Verbindung verbunden ist, worüber das Übertragungsprotokoll oder das Sekundärprotokoll übermittelt wird, wobei das Übertragungsprotokoll der proprietären Verbindung sich dadurch auszeichnet, dass es hinsichtlich der Bandbreite optimiert ist und energieeffizient ausgestaltet ist. Weiterhin kann ein Vorteil darin bestehen, wenn das Übertragungsprotokoll hinsichtlich der Autoident-Eigenschaften optimiert ist.
-
Hierbei kann ein skalierbarer Nutzdatenumfang bis zu einer Bit-Größe von 64Bit vorgesehen sein und weiterhin der Anteil der Steuerdaten gleich oder kleiner als 8Bit sein. Im BL-Ident Protokoll können bis zu 64 Byte User Data übertragen werden. Das entspricht einem Verhältnis von maximal 91 % von Nutzdaten zu Telegrammlänge.
-
Damit ist der Vorteil verbunden, dass über die Übertragungsstrecke zwischen Funkmodul und mobilem Kommunikationsgerät anwendungsspezifisch wirklich nur die relevanten Daten und Protokollinhalte übertragen werden. Hierdurch können sehr hohe Übertragungsraten von steuerungsrelevanten Daten übertragen werden. Nichtsteuerungsrelevante Datenübertragung wird weitgehend vermieden.
-
Die erste proprietäre Verbindung und das zugehörige Protokoll kann beispielsweise ein debus oder ein BL ident command Set sein.
-
Eine weiter verbesserte Ausführungsform kann darin bestehen, dass das Kommunikationsmodul beziehungsweise das Funkmodul ausgebildet ist, um mit dem insbesondere mobilen Kommunikationsgerät über einen Übertragungsstandard in mindestens einer Übertragungsrichtung zu kommunizieren, wie beispielsweise
- - einem serverbasierten Standard, beispielsweise Wifi, 3G, 4G, 5G oder
- - einer Direktübertragung, wie eine IR-Schnittstelle, NFC, BLE oder Bluetooth, und Das Kommunikationsmodul ist hierzu weiterhin ausgebildet, um
- - in einer ersten Übertragungsrichtung das proprietäre Protokoll in ein Sekundärprotokoll zu konvertieren und an das Kommunikationsgerät zu übermitteln und/oder
- - in einer zweiten Übertragungsrichtung das vom Kommunikationsgerät übermittelte Sekundärprotokoll in das proprietäre Protokoll zu konvertieren.
-
Anders ausgedrückt kann das drahtlose Netzwerk
- - ein serverbasiertes lokales oder mobiles Netzwerk sein oder
- - ein lokales, direktübertragendes Netzwerk sein, bei dem keine (dritte) funktionale Einheit, wie beispielsweise ein Server, (externe) Sendeantenne etc. in der Datenübertragung eingebunden ist.
-
Vorteilhafterweise sind hierzu das Basismodul und das Funkmodul über eine Verbindung mindestens zweiadrige Verbindung miteinander verbunden.
-
Vorliegend soll unter Kommunikation immer eine bidirektionaler Datenaustausch verstanden werden, wenn nicht etwas Unterschiedliches ausgeführt ist.
-
Weiterhin meint erste Übertragungsrichtung vorliegend vom Steuerungsmodul in Richtung des Kommunikationsgerätes und analog die zweite Übertragungsrichtung die entgegengesetzte Richtung.
-
Eine weiter verbesserte Ausführungsform kann darin bestehen, dass das Kommunikationsmodul ausgebildet ist, um drahtlos mit einem Funkgateway des Prozesssteuerungsnetzes zu kommunizieren, wobei das Funkgateway außerhalb der Steuerungseinheit drahtgebunden mit dem Prozesssteuerungsnetz und/oder einem Prozesssteuerungsmodul verbunden ist.
-
Eine weiter verbesserte Ausführungsform kann darin bestehen, dass das Funkmodul des Kommunikationsmoduls ausgebildet ist, um in der ersten Übertragungsrichtung das proprietäre Protokoll in das Sekundärprotokoll und/oder in der zweiten Übertragungsrichtung das Sekundärprotokoll in das proprietäre Protokoll zu konvertieren.
-
Die jeweilige Konvertierung kann mittels eines PHY oder einer vergleichbaren Struktur erfolgen oder durch einen Mikroprozessor erfolgen. Bedarfsweise kann eine Speicherelement angeschlossen oder integriert sein. Das Übertragungsprotokoll und/oder das Sekundärprotokoll sind insbesondere proprietäre Protokolle.
-
Eine weitere Verbesserung kann darin bestehen, dass das Kommunikationsmodul ausgebildet ist, um drahtlos mit mindestens einem Feldgerät auf der Feldebene zu kommunizieren. Die Kommunikation mit einem Feldgerät, wie einem einfachen Aktor oder einem einfachen Sensor, kann über das drahtlose Netzwerk erfolgen und analog zu der Kommunikation mit einem mobilen Kommunikationsgerät erfolgen. Das hierin zur Kommunikation mit einem mobilen Kommunikationsgerät Gesagte findet analog Anwendung für die Kommunikation des Kommunikationsmoduls mit einem Feldgerät über das drahtlose Netzwerk bzw. die jeweilige drahtlose Übertragungsstrecke.
-
Von der Erfindung ist weiterhin eine Steuerungseinheit zur Implementierung in eine Prozesssteuerungsanlage umfasst, die insbesondere zur Steuerung mindestens eines Abschnitts einer Behandlungsanlage verwendet werden kann. Diese umfasst mindestens ein Steuerungsmodul und ein direkt verbundenes Kommunikationsmodul, wobei das Steuerungsmodul mit einem Prozesssteuerungsnetz verbunden ist oder verbindbar ist. Hierbei ist das Kommunikationsmodul nach den vorstehend genannten Ausführungsformen und - varianten ausgebildet.
-
Ein verbesserte Ausführungsform der Steuerungseinheit kann darin bestehen, dass diese mindestens ein weiteres Sub-Modul aufweist, welches direkt oder in Reihe über andere Sub-Module oder das Kommunikationsmodul mit dem Steuerungsmodul verbunden ist und von diesem gesteuert wird.
-
Die Steuerungseinheit kann vorteilhafterweise als eine blockartige Baugruppe ausgebildet sein. Die Sub-Module können E/A-Karten sein, wobei insbesondere an mindestens eine E/A-Karte ein Feldgerät über ein Verbindungskabel angeschlossen ist.
-
Von der Erfindung ist zudem ein Verfahren zum Betrieb mindestens eines Abschnitts einer Prozesssteuerungsanlage, insbesondere zur Steuerung mindestens eines Abschnitts einer Behandlungsanlage umfasst. Hierbei wird erfindungsgemäß eine Steuerungseinheit und/oder ein Kommunikationsmodul nach einem der jeweiligen, vorstehenden Ausführungsformen und -varianten verwendet.
-
Alle zum Kommunikationsmodul und/oder zur Steuerungseinheit genannten Vorteile und Hinweise gelten in analoger Weise für das Verfahren und umgekehrt.
-
Eine Verfahrensverbesserung kann darin bestehen, dass im Kommunikationsmodul entweder
- - in einer ersten Übertragungsrichtung das proprietäre Protokoll in ein Sekundärprotokoll konvertiert und an das Kommunikationsgerät übermittelt wird, insbesondere als Übertragungsprotokoll, und/oder
- - in einer zweiten Übertragungsrichtung das vom Kommunikationsgerät übermittelte Sekundärprotokoll in das proprietäre Protokoll konvertiert wird.
-
Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass das Kommunikationsmodul, dessen Basismodul oder das Funkmodul derart ausgebildet sind, dass eine Vielzahl von insbesondere proprietären Protokollen empfangen, übermittelt und/oder unmittelbar in ein unterschiedliches Protokoll gewandelt werden kann, so dass der nachfolgende Feldbus und/oder das nachfolgende Prozesssteuerungsnetz sowie die zugehörigen Prozessoreinheiten entlastet werden.
-
Bezüglich der Funktionsweise des Kommunikationsmoduls kann eine weitere Verbesserung darin bestehen, dass im Kommunikationsmodul
ein vom Kommunikationsgerät an das Kommunikationsmodul als Sekundärprotokoll gesendetes Protokoll, im Kommunikationsmodul erst in das proprietäre Protokoll, konvertiert wird, und anschließend das proprietäre Protokoll in das Primärprotokoll konvertiert wird. Hierbei sind das proprietäre Protokoll, das Sekundärprotokoll und das Primärprotokoll jeweils unterschiedliche Protokolle.
-
Bei einer weiteren Verfahrensverbesserung kann vorgesehen sein, dass im Funkmodul des Kommunikationsmoduls
- - ein in der ersten Übertragungsrichtung empfangenes Protokoll in das Sekundärprotokoll konvertiert und
- - ein in der zweiten Übertragungsrichtung empfangenes Protokoll in das proprietäre Protokoll konvertiert und in der jeweils selben Übertragungsrichtung weitergeleitet wird.
-
Auf diese Weise wird die drahtlose Verbindung zwischen einem Funkmodul und einem Kommunikationsgerät beziehungsweise zwischen zwei Funkmodulen hergestellt. Weiterhin werden aufwändige Konvertierungsschritte und gegebenenfalls erforderliche Speicherschritte, in den größeren Modulen und in der Regel geschützteren Modulen vorgenommen.
-
Es wird also seitens des Kommunikationsmoduls beziehungsweise durch das Basismodul oder das Funkmodul eine ständige, unmittelbare Optimierung des jeweiligen Protokolls vorgenommen. Vorteilhafterweise wird hierzu auf eine verbundene Programmbibliothek zugegriffen, in der eine Vielzahl von Protokollen hinterlegt sind.
-
Dabei kann es vorteilhaft sein, dass vor der Übermittlung eines Übertragungsprotokolls oder eines Protokolleintrages
- - vom Kommunikationsmodul eine Identifikationsanfrage an das mobile Kommunikationsgerät gesendet wird, die die vorlaufende Auswahl des Konvertierungsalgorithmus ermöglicht und/oder
- - beim erstmaligen Empfang eines Protokolls vom mobilen Kommunikationsgerät durch das Kommunikationsmodul, im Kommunikationsmodul ein Verifikations- und Vergleichsschritt auf Basis von hinterlegten Protokolltypen/-arten erfolgt.
-
Basierend hierauf erfolgt nachfolgend die Datenübertragung und Konvertierung mittels eines jeweiligen Algorithmus`.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Steuerungseinheit in einer Prozesssteuerungsanlage,
- 2 eine zweite Ausführungsform der Steuerungseinheit,
- 3 eine weitere Ausführungsform einer Steuerungseinheit und
- 4 eine weitere Ausführungsform einer Steuerungseinheit.
-
1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Steuereinheit 100, die über ein Prozesssteuerungsnetz 510, wie ein serielles Ethernet oder ein Feldbus mit der Prozesssteuerungsanlage 500 und weiteren Prozessteuerungsmodulen 502 verbunden ist, wovon nur eines dargestellt ist.
-
Das Kommunikationsmodul 300 ist Teil einer Steuerungseinheit 100, die weiterhin ein Steuerungsmodul 200 und drei Sub-Module 202, 204 und 206 umfasst. Das Steuerungsmodul 200 ist in dem gezeigten Beispiel über einen Feldbus 210 mit dem Kommunikationsmodul 300 verbunden. Das Kommunikationsmodul 300 umfasst ein Basismodul 304 und ein Funkmodul 302 oder ist im Wesentlichen hieraus gebildet. An die Sub-Module 202, 204, 206 ist auf der Feldebene 314 als Netzwerkteilnehmer 312 jeweils ein Feldgerät 406, 408, 410 angeschlossen. Die Verbindungen der Sub-Module 202, 204, 206 mit den Feldgeräten 406, 408, 410 ist mittels drahtgebundener Verbindungen 222 vorgenommen, die nach dem IO-Link Standard ausgebildet sind, aber auch nach einem anderen Standard, wie beispielsweise SPE gebildet sein können.
-
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Steuerungsmodul 200 ein PLC (programmable logic controller) und der Feldbus 210 als eine standardisierte Feldbusverbindung ausgeprägt. Diese standardisierte Feldbusverbindung kann ein Profinet, Ethernet/IP, Modbus etc. sein.
-
Weiterhin kann es insgesamt bei allen Ausführungsformen vorteilhaft sein, wenn das Kommunikationsmodul 300 einen Steckplatz (Interfaceeinheit) umfasst (nicht dargestellt), der entweder zur Verbindung für das Funkmodul 302 und zusätzlich oder alternativ für eine drahtgebundene Verbindung an einen stationären Schreib-/ Lesekopf verwendet werden kann.
-
Der große Vorteil, wenn das Kommunikationsmodul 300 einen Steckplatz umfasst, besteht drin, dass ein Anwender beide der genannten Optionen wählen kann, nämlich
- - einen stationären Schreib-/ Lesekopf als beispielsweise stationären Reader oder
- - über ein Funkmodul 302 ein mobiles Endgerät, beispielsweise als Handheld, Smartphone, Tablet-Computer etc. betreiben kann. Bei beiden Optionen bleibt das Mapping der Daten und/oder Protokollinhalte in die Steuerung sowie das Kommunikationsmodul 300 identisch.
-
Das Funkmodul 302 steht innerhalb des drahtlosen Netzwerkes 400 über die Übertragungsstrecke 212 mit dem Kommunikationsgerät 320 in Verbindung, das über die drahtgebundene Verbindung 220 zur Kommunikation mit einem Datenspeicher 322 verbunden ist. Über die Übertragungsstrecke wird ein Übertragungsprotokoll 212.1 übermittelt und wird auch nur hierdurch definiert. Form, Umfang und/oder Übertragungsarten des Übertragungsprotokolls sind abhängig von der Kommunikationsrichtung und der jeweils beschriebenen Ausführungsform.
-
Bei einer nicht gezeigten Alternative ist die Verbindung alternativ oder zusätzlich als drahtlose Verbindung ausgebildet sein, wie beispielsweise als Wifi, RFID, BLE etc. und/oder eine optische Kommunikationsschnittstelle. Die Kommunikation zwischen dem Kommunikationsgerät 320 und dem Datenspeicher 322 kann insgesamt drahtlos ausgebildet sein.
-
Hierbei sendet das Funkmodul 302 in einer ersten Übertragungsrichtung 216 an das Kommunikationsgerät 320 und das Kommunikationsgerät 320 sendet an das Funkmodul 302 beziehungsweise das Kommunikationsmodul 300 in einer zweiten Übertragungsrichtung 218.
-
Das Steuerungsmodul 200 zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass es die Zwischenkomponente zwischen der Prozesssteuerungsnetz 510 und dem Kommunikationsmodul 300 beziehungsweise dessen Basismodul 304 ist. Das Steuerungsmodul 200 kann also auch ein Prozesssteuerungsmodul darstellen und ist direkt mit dem Prozessteuerungsnetz 510 verbunden. Das Steuerungsmodul 200 kommuniziert mit dem Kommunikationsmodul 300 über ein Primärprotokoll. Das Basismodul 304 ist als Feldbusmodul ausgebildet.
-
In dem in der 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sendet das Kommunikationsgerät 320 als Übertragungsprotokoll an das Funkmodul 302 Daten in einem Sekundärprotokoll 220.1, das für das mobile Kommunikationsgerät 320 proprietär ist. Dieses Sekundärprotokoll 220.1 wird im Funkmodul 302 in ein proprietäres Protokoll 214.1 gewandelt, und auf der Verbindung 214 an das Basismodul 304 gesendet. Das proprietäre Protokoll kann insbesondere ein Turck debus und ein Truck BL ident command Set sein.
-
Das mobile Kommunikationsgerät 320, das als eine blockartige Baueinheit oder eine Übertragungsstrecke ausgebildet ist, ist über die drahtlose Verbindung 220 mit einem Datenspeicher 322 verbunden und kommuniziert hierüber drahtlos mit einem beispielsweise nach ISO 18000-6C, ISO 15693 oder ISO 14443 standardisierten Protokoll. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine optische Erfassung erfolgen und/oder ein proprietäres BLE-Protokoll verwendet werden.
-
Die Ausführungsform nach 2 entspricht im Grundaufbau dem der 1 und zeigt eine zweite Ausführungsform, in der das mobile Kommunikationsgerät 320 bereits Daten als Übertragungsprotoll in der zweiten Übertragungsrichtung 218 in dem proprietären Protokoll 214.1 des Kommunikationsmoduls 300 sendet und hierzu entsprechende Programmdatenbanken und mindestens eine Konvertierungseinheit aufweist. Mit dem Prozesssteuerungsnetz 510 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein zusätzliches Funkgateway 330 verbunden, mit dem das Kommunikationsmodul 300 beziehungsweise dessen Funkmodul 302 drahtlos über das Netz 400 kommunizieren kann und somit mit weiteren Prozesssteuerungsmodulen 502 unter Umgehung des Kommunikationsmoduls 300 und des Steuerungsmoduls 200 verbindbar ist.
-
Somit können eingehende Daten und Protokolleinträge unmittelbar an das Basismodul 304 des Kommunikationsmoduls 300 weitergeleitet und dort bearbeitet werden. Der Vorteil besteht darin, dass in dem Kommunikationsgerät 320 gegebenenfalls sehr große Datenmengen für eine besonders vorteilhafte und insbesondere schnelle Übermittlung vorbereitet werden kann. Weiterhin kann eine große Datenmenge vom Kommunikationsmodul 300 zur Entlastung des Prozesssteuerungsnetzes 510 einfach abgenommen werden, ohne eine vorherige Konvertierung zu fordern.
-
In der dritte Ausführungsform, die eine Abwandlung der vorherigen zweiten Ausführungsform darstellt, erfolgt die Wandlung des als Übertragungsprotokoll 212.1 empfangenen Sekundärprotokoll 220.1 im Funkmodul 302, wobei das Funkmodul 302 mit dem Basismodul 304 verbunden ist, das als Feldbusmodul ausgebildet ist. Die Verbindung 214 zwischen dem Basismodul 304 und dem Funkmodul 302 ist drahtgebunden und erfolgt auf Basis des proprietären Protokolls 214.1, das wie vorstehen beschrieben, insbesondere ein proprietäres Protokoll wie ein Turck debus und ein Truck BLident command Set sein kann. Das Funkmodul 302 übersetzt umgekehrt ein das proprietäre Protokoll 214.1 in das (proprietäre) Sekundärprotokoll 220.1, das vom Kommunikationsgerät 320 empfangen und verstanden werden kann.
-
In der vierten Ausführungsform nach 2, die auch für die 3 vorgesehen werden kann, findet im Basismodul 304 des Kommunikationsmoduls 300 die Konvertierung in das Sekundärprotokoll 220.1 statt, das für das Kommunikationsgerät 320 proprietär ist. Das Funkmodul 302 überträgt somit über die drahtlose Übertragungsstecke im Wesentlichen Daten ohne eigenen Konvertierungsschritt, so dass das Funkmodul 302 und/oder das Funkmodul 316 konstruktiv einfach aufgebaut sein kann.
-
Die 3 zeigt schließlich ein fünftes Aufführungsbeispiel, bei dem das Kommunikationsgerät 320 nicht mobil, sondern stationär ist, wobei ein hiermit verbundenes Funkmodul 316 vorgesehen ist. Dieses Funkmodul 316 kann dem mit dem Basismodul 304 verbundenen Funkmodul 302 entsprechen. Das Funkmodul 316 ist drahtgebunden mit dem Kommunikationsgerät 320 verbunden. Vorteilhafterweise findet eine Konvertierung in das proprietäre Protokoll 214.1 und/oder das (proprietäre) Sekundärprotokoll 220.1, das insbesondere ein proprietäres Protokoll wie ein Turck debus und ein Truck BLident command Set sein kann, sowohl im Basismodul 304 und im Kommunikationsgerät 320 statt. Auf diesem Wege wird die stets störanfällige Funkverbindung entlastet, da beide Funkmodule 302, 316 die Daten in der jeweiligen Übertragungsrichtung 216, 218 nur durchleiten, ohne diese zu konvertieren. Hierbei wird bei einer Ausführungsvariante immer in das proprietäre Protokoll 214.1 oder 220.1 gewandelt, welches sich für eine stabile drahtlose Übertragung besser eignet, insbesondere sich durch einen geringer Framegröße und/oder geringere Anzahl an Bytes bzw. Bits auszeichnet.
-
Vorliegend soll unter Konvertierung jegliche Umwandlung, Ergänzung und Einfügung in ein von oder von einem Protokoll in ein hierzu unterschiedliches und/oder geändertes Protokoll verstanden werden. Vorliegend soll nicht als Konvertierung verstanden werden, wenn Daten aufgenommen und gegebenenfalls partiell angepasst und/oder fragmentiert werden, um diese gemäß einem funkbasierten Übertragungsstandard, insbesondere in einer standardisierten Transportschicht, zwischen dem Funkmodul und dem Kommunikationsgerät oder zwischen zwei Funkmodulen weiterzuleiten, wie in einer standardisierten Wifi-, 3G, 4G, 5G, BLE- oder Bluetooth-Übertragung, IR-Schnittstelle oder NFC.
-
In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Steuerungseinheit 100 ein Steuerungsmodule 200 und drei Sub-Module 202, 204, 206 aufweist. Das Steuerungsmodul 200 und das Kommunikationsmodul 300 sind analog den vorherigen Ausführungsbeispielen ausgebildet, wobei es im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen zusätzlich zu Verdingung 214 zum Funkmodul 302 eine weitere Verbindung 222 zu einem Feldgerät 404 aufweist, welches beispielsweise als RFID Lesekopf oder als Sensor ausgebildet sein kann.
-
Das Funkmodul 302 ist als Dongle oder Funk-Dongle ausgebildet, der beispielsweise direkt im dem Basismodul 304 eingesteckt ist und das Basismodul 304 ist ein Turck-Modul, wie ein TBEN.
-
Die drei Sub-Module 202, 204, 206 sind über eine Feldbusverbindung 210 mit jeweils einem Kommunikationsmodul 306, 308, 310 verbunden, das wiederum über jeweils eine eigene Verbindung 222 mit einem Feldgerät 406, 408, 410 verbunden ist.
-
Die Sub-Module 202, 204, 206 sind in dem gezeigten Beispiel als Erweiterungskarten für gängige Steuerungsmodule 200 einer PLC ausgelegt, wie beispielsweise eine IO-Link-Master oder ein Gateway. Die Verbindung 222 zwischen dem Kommunikationsmodul 306, 308, 310 kann eine proprietäre Verbindung sein oder eine standardisierte Verbindung mit einem entsprechenden Protokoll, wie beispielsweise eine IO-Link-Standard.
-
Dieses Ausführungsform nach der 4 weist den besonderen Vorteil auf, dass das Basismodul 304 über dasselbe proprietäre Protokoll 214.1 mit dem Funkmodul 302 und einem Feldgerät 404 kommunizieren kann. Das mit dem Basismodul 304 verbunden Feldgerät 404 ist vorteilhafterweise über ein Kabel verbunden. Alternativ kann das Basismodul 304 auch ausgebildet sein, um mit dem Funkmodul 302 und dem Feldgerät 404 über jeweils unterschiedliche Protokolle kommunizieren zu können.
-
Weiterhin wird häufig eine Übertragungsrichtung sowie eine Konvertierung(srichtung) bevorzugt beschrieben, wobei immer auch die Invertierung analog zu verstehen ist, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes aufgeführt wird oder sich eine Invertierung der Konvertierung(-srichtung) technisch ausschließt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Steuerungseinheit
- 200
- Steuerungsmodul
- 202
- Sub-Modul
- 204
- Sub-Modul
- 206
- Sub-Modul
- 210
- Feldbus
- 210.1
- Primärprotokoll
- 212
- Übertragungsstrecke
- 212.1
- Übertragungsprotokoll
- 214
- Verbindung
- 214.1
- Protokoll
- 216
- Übermittlungsrichtung, erste
- 218
- Übermittlungsrichtung, zweite
- 220
- Verbindung
- 220.1
- Sekundärprotokoll
- 222
- Verbindung
- 300
- Kommunikationsmodul
- 302
- Funkmodul
- 304
- Basismodul
- 306
- Kommunikationsmodul
- 308
- Kommunikationsmodul
- 310
- Kommunikationsmodul
- 312
- Netzwerkteilnehmer
- 314
- Feldebene
- 316
- Funkmodul
- 320
- Kommunikationsgerät
- 322
- Datenspeicher
- 330
- Funkgateway
- 400
- Netzwerk
- 404
- Feldgerät
- 406
- Feldgerät
- 408
- Feldgerät
- 410
- Feldgerät
- 500
- Prozesssteuerungsanlage
- 502
- Prozesssteuerungsmodul
- 510
- Prozesssteuerungsnetz
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 3255906 A1 [0003]
- DE 102019217769 A1 [0004]
