CN110858964B - 用于将机器与无线网络连接的方法 - Google Patents

Abstract

用于将机器与无线网络连接的方法。本发明涉及一种用于将机器（110）与无线网络（120）连接的方法，所述机器具有多个机器组件（111、112、113、114），其中产生配置数据，所述配置数据具有关于所述多个机器组件（111、112、113、114）和所述机器组件应如何彼此联网的信息，其中所述配置数据被传送给所述无线网络（120），其中基于所述配置数据针对所述多个机器组件（111、112、113、114）来设立所述无线网络（120）的子网，而且其中所述机器与所述无线网络（120）的子网连接。

Description

用于将机器与无线网络连接的方法

技术领域

本发明涉及用于将具有多个机器组件的机器与无线网络连接的方法以及用于执行这些方法的计算单元、系统和计算机程序。

背景技术

在自动化技术或工业控制技术中常见的是：使机器或设施的组件、尤其是控制单元和现场设备、诸如电控制装置、驱动调节器、E/A设备等等在网络中彼此连接。在机器、例如在自动化技术领域的机器的联网方面，在此期间术语“工业4.0”流行。“工业4.0”应被理解为机器或设施的联网以及尤其是也包括这些机器或设施连接到因特网或物联网（所谓的loT，“Internet of Things”）上。在此，联网的设备可以是传感器和安全摄像机直至车辆和生产机器。在此，例如存在如下可能性：将一台机器通过因特网例如与其它机器或者也与远处的计算单元系统（所谓的云计算（Cloud Computing）或边缘计算（Edge Computing））连接。

发明内容

在该背景下，提出了具有专利独立权利要求的用于将机器与无线网络连接的方法以及用于执行这些方法的计算单元、系统和计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求以及随后的描述的主题。

该机器具有多个机器组件。这些机器组件例如已经可以通过其它网络、尤其是有线网络来彼此联网。同样可能的是：还不存在这些机器组件彼此间的联网而且该联网应该通过无线网络来建立。该机器应该被连接到无线网络上，尤其应该被连接到移动无线网上，还尤其是应该被连接到因特网上。通过无线网络，机器或机器组件尤其可以与其它组件联网。

在该方法的框架内，产生配置数据，这些配置数据具有关于所述多个机器组件和这些机器组件应如何彼此联网的信息。这些配置数据被传送给无线网络。接着，无线网络的子网基于这些配置数据自动地针对所述多个机器组件来设立而且该机器与该子网连接。

这些配置数据尤其可以包含关于所预期的数据传输的特性的信息，例如所要传输的数据量、对（实时）传输的时间要求、优先级、对同步性的要求、鲁棒性和数据安全性，这些信息对于无线网络的配置来说是重要的。这些配置数据尤其还包括有关各个机器组件的具体的信息，例如特性、比如各个机器组件的具体的、特殊的类型，以及尤其还包括有关各个机器组件彼此间的联网、尤其是哪些机器组件为了机器的运行而彼此进行通信并且这些通信如何分别进行、例如这些通信是否分别实时地进行等等的信息。因此，该机器尤其是带来关于各个机器组件应如何连接到无线网络上的信息。

配置数据尤其可以在该机器的特殊的机器组件中产生，例如在特殊的控制单元中产生，该控制单元被设置用于建立与无线网络的连接而且尤其是还被设置用于控制该机器。这些配置数据尤其可以被传送给无线网络中的特殊的单元或特殊的成员，例如被传送给配置单元，该配置单元被设立用于管理无线网络。在接收到配置数据的情况下，无线网络的该配置单元尤其可以与该机器的控制单元协作，以便设立子网。

因此，基于所接收到的配置数据，在无线网络中公知的是：机器或各个机器组件应如何连接到无线网络上。尤其是，在无线网络中可以提供相对应的对于该配置来说所需的资源，尤其是通过相对应的配置单元来提供相对应的对于该配置来说所需的资源。

无线网络的子网尤其应被理解为如下子网或子网络，该子网或子网络尤其可以与无线网络的其它成员无关地运行，尤其是与可能的其它子网无关地运行。该子网尤其是局域的、空间上受限制的子网，该局域的、空间上受限制的子网专门针对机器和该机器的机器组件来设立。

无线网络能够实现：尤其是设立这种彼此无关的子网，尤其是根据所谓的“网络切片（Network Slicing）”来设立这种彼此无关的子网。该“网络切片”尤其是在开发5G移动无线电系统的框架内被创造，而且能够实现：通过共同的物理网络基础设施来管理和运行多个子网或所谓的“网络切片（Network Slices）”。在此，这些子网可以是真实的子网，这些真实的子网尤其是物理上彼此分开而且被设置用于分别独立的、单独的、彼此无关的硬件元件。同样可能的是：这些子网是虚拟的子网，这些虚拟的子网尤其是使用相同的硬件元件而且适宜地通过适当的软件措施来彼此分开。尤其是，在此能够实现对无线网络及其资源的分区。适宜地，各个子网可具有不同的、与相应的具体应用情况适配的、单独的特性，例如单独的数据传输率、速度、容量等等。

根据本方法，针对该机器尤其是根据“网络切片”来设立子网，该子网具有具体的、单独的、对于该机器的特别的应用情况来说所需的特性，如这些特性在配置数据中所描述的那样。尤其是，针对该机器的全部机器组件设立共同的子网或共同的“网络切片（NetworkSlice）”。如果例如有多个不同的机器被连接到无线网络上，则因此尤其可以针对这些机器中的每台机器设置单独的子网。同样可设想的是：某些机器组件被组合在一个子网或“网络切片”中，例如机器的所有控制装置或者相同类型的机器组件、例如相同类型的所有控制装置被组合在一个子网或“网络切片”中。因此，针对一台机器也可以设立多个子网。

通过本方法，尤其能够实现：在所谓的“工业4.0”的进程中通过无线网络将机器联网而且尤其是将该机器连接到因特网或物联网（所谓的loT，“Internet of Things”）上。该机器可以通过该方法经由因特网或物联网例如与其它机器进行通信或者例如也可以与远处的计算单元、如服务器或所谓的云（Cloud）进行通信。在“工业4.0”的进程中对机器的联网在此期间起到重要作用，机器与物联网的无线通信或机器到物联网的无线连接同样如此，该物联网能够通过该方法以花费少的、有效的方式来实现。

尤其是，根据该方法，对子网的配置或设立能够适宜地根据“网络切片”自动地来实现。配置数据尤其是由机器自动地产生或者也许总归已经存在于该机器中。适宜地，将配置数据传送给无线网络并且基于这些配置数据来设立子网同样自动地、尤其是通过该机器的相对应的控制单元和无线网络的配置单元来实现。

因此，该机器可以与无线网络自动地连接，使得尤其是不需要用户的干预或者至少几乎不需要用户的干预。因此，尤其不需要专家知识而且配置花费保持得尽可能低。该方法尤其能够实现将无线网络自动地划分成针对不同的机器的多个并行的、相互不影响的局域子网或“网络切片”。这些机器中的每台机器都分别自动地带来针对相对应的子网的相对应的配置数据。例如，尤其是在对机器进行调试的情况下，这些配置数据可以由该机器自动地产生。同样可设想的是：这些配置数据已经在机器中预先给定而且例如在制造过程中已经被寄存在该机器中。

按照一个特别优选的实施方式，该无线网络是移动无线网、优选地有实时能力的移动无线网、优选地基于5G标准的有实时能力的移动无线网。在传统的机器中，无线电通信仍应用得少，而且通常基于按照WiFi、蓝牙或IEEE 802.15.4的标准来执行。然而，移动无线网、尤其是根据4G或5G标准的移动无线网相对于这种无线电通信机制具有明显的优点，这些优点对于工业应用来说是非常重要的，尤其是明显被改善的实时特性、更高的鲁棒性以及根据“网络切片”来设立子网的可能性。通过本方法，尤其是在“工业4.0”的进程中能够以花费少的、有效的方式来实现机器通过移动无线网到因特网或物联网的这种连接。因此，通过该方法明显简化了将无线电通信用于工业应用。

在UMTS（3G）和LTE（4G）之后，5G是所谓的“下一代移动网络（Next GenerationMobile Networks）”（简称NGMN）的第五代，是移动无线电公司和移动无线电设备提供商的用于开发移动无线电世代的项目。5G基于其直接的前身4G来建立，然而与4G相比具有显著的改善，尤其是明显被改善的实时特性以及根据“网络切片”来设立子网的可能性。因而，在未来几年，在“工业4.0”和物联网的向前发展的进程中以及在移动无线网从4G标准转换到5G标准的进程中，对于工业应用来说非常重要的是：可以通过5G移动无线网将机器连接到因特网或物联网上。通过本方法，尤其是在“工业4.0”的进程中能够以花费少的、有效的方式来实现机器通过移动无线网、尤其是根据5G标准的移动无线网到因特网或物联网的这种连接。

优选地，为了产生机器组件的配置数据，分别接收或读出组件特定的信息。这些组件特定的信息尤其涉及各个机器组件和它们相应的用于在无线网络中或在机器中运行的配置。因此，这些机器组件本身带来用于这些机器组件的用于在机器中或在无线网络中运行的配置的信息或数据。各个机器组件尤其可以将它们相应的组件特定的信息自动地传送给机器的控制单元，如果这些机器组件与该控制单元连接，则该控制单元也被设置用于设立子网。同样可设想的是：如果机器组件与控制单元连接，则该控制单元自动地读出或者要求相对应的组件特定的信息。

优选地，这些配置数据根据所接收到的组件特定的信息而且尤其还根据关于要由该机器实施的应用方面的应用特定的信息来产生。这些应用特定的信息尤其描述了应用要求，相对应的应用应该由该机器按照这些应用要求来实施，例如哪些机器组件为了实施应用而以怎样的方式和方法来彼此进行通信。这些应用特定的信息尤其是寄存在该机器中的预先确定的信息，这些预先确定的信息例如可以在制造过程中被存储在该机器中。适宜地，这些应用特定的信息寄存在该机器的控制单元中，该控制单元也被设置用于设立子网。这些应用特定的信息尤其是总归存在于该机器中并且对于该机器的正常运行来说被需要。

例如可以产生配置数据，其方式是各个机器组件的组件特定的信息以及应用特定的信息被翻译成一种格式或被转换为使得这些信息被无线网络或被无线网络的配置单元所理解。例如，这些配置数据还可以根据关于无线网络的特性方面的网络特定的信息来产生。例如，借助于这些网络特定的信息可以以对于无线网络来说能理解的方式相对应地翻译组件特定的信息和应用特定的信息。

有利地，在接收到配置数据之后，检查资源是否按照这些配置数据在无线网络中供支配。因此，尤其是检查：该机器所需要的子网是否也能实现并且可以被设立，或者无线网络的相对应地所需的资源是否例如已经针对其它子网被分配。尤其是，无线网络的配置单元可以执行该检查。

优选地，如果资源是按照这些配置数据在无线网络中供支配，则使用这些供支配的资源，以便按照这些配置数据来设立子网。为了该目的，无线网络的配置单元尤其可以将这些资源提供给该机器的相对应的控制单元，而且例如可以将这些资源的相对应的参数、如网络地址、标志符、加密等等报告给该机器的相对应的控制单元。

如果资源不是按照这些配置数据在无线网络中供支配或者至少不完全按照这些配置数据在无线网络中供支配，则有利地按照供支配的资源来设立受限制的子网。例如，在这种情况下，该机器的控制单元可以要求在无线网络中的资源不那么敏感的子网或资源不那么敏感的“网络切片”。受限制的子网尤其被设立为使得该受限制的子网具有在按照这些配置数据所需要的要求的情况下尽可能精确的覆盖。为了该目的，该机器的控制单元例如可以与无线网络的配置单元就现有的资源进行协商。在此，该控制单元比如可以向配置单元报告哪些资源对于实施机器应用来说特别重要地被需要以及哪些资源又太重要。因此，该控制单元和该配置单元可以适宜地协作地设立相对应的受限制的子网，使得该子网满足最重要的要求而且各个机器应用可以正确地被实施。

优选地，配置数据被传送给无线网络的配置单元。如上文所提及的那样，该配置单元尤其可以与机器的相对应的控制单元进行通信，用于设立子网。

优选地，该配置单元可以是无线网络的控制单元，例如可以是网络管理器，该网络管理器被设置用于管理无线网络以及新的网络成员。例如，在这种情况下，该机器或该机器的控制单元可以使配置数据以文件的形式、例如在XML格式下存在而且将这些配置数据传送给无线网络的网络管理器或控制单元。接着，网络管理器可以提供相对应的子网，该子网具有对所需要的要求的尽可能精确的覆盖。

替选地或附加地，该配置单元优选地可以是配置接口或编程接口（英文“Application Programming Interface（应用编程接口）”，API）。在这种情况下，该机器或该机器的控制单元可以适宜地访问配置接口，而且子网的特性可以基于按照配置数据的要求和在无线网络中的可支配的资源来配置或协商。

有利地，这些配置数据包括对周期性的数据传输的要求和/或对非周期性的数据传输的要求，作为信息。在周期性的数据传输的情况下，在通信周期内进行数据的传输，其中通常在一个周期之内传输多个单独的数据包（所谓的“Telegramme（报文）”）。在相邻的周期的开始之间的时间被称作周期时间而且大多恒定。周期性的数据传输通常被用于传输时间关键的数据、也就是说必须在某段时间内可靠地被传输的数据。例如，如果执行器必须在预先确定的时间执行预先确定的动作（例如在加工机、如机床、印刷机等等的情况下），则周期性的数据传输可以被用于操控这些执行器。相比之下，在非周期性的数据传输的情况下，时间上自由地进行对各个数据包的传输。非周期性的数据传输通常被用于传输时间不关键的数据。配置数据例如可包括周期时间以及在各个周期内所要传输的数据的数据量，作为对周期性的数据传输的要求。

替选地或附加地，这些配置数据优选地包括数据传输的所需的鲁棒性和/或关键程度，作为信息。例如，数据传输或所要传输的数据包可以不一样地按优先级排列，使得在负载提高的情况下可以保证关键的或实时关键的、优先级更高的数据包优先。

替选地或附加地，这些配置数据优选地包括对机器与外部的数据或信息接口的详细说明。通过该数据或信息接口，尤其可以将数据从机器经由无线网络传输给无线网络的其它成员，例如传输给远处的计算单元，例如传输给服务器或云，或者传输给其它机器。

替选地或附加地，这些配置数据可以有利地包括安全性（Security）要求和/或安全（Safety）要求，作为信息。在此，安全性要求尤其涉及机器的信息安全性或攻击安全性。安全要求尤其涉及机器的功能安全或运行安全。

替选地或附加地，这些配置数据可以包括对一个或多个数据流的详细说明作为信息，诸如包大小、数据传输率需求、相对优先级或绝对优先级或者所需的同步性或相关性，所述一个或多个数据流应该通过无线网络来传送。替选地或附加地，这些配置数据还可以包括无线网络的特性或参数或者属性作为信息，例如数据传输率、频率范围、发送功率、保护间隔、漫游（Roaming）、传输间隔、同步信息、错误率等等。

有利地，这些机器组件附加地通过有线的尤其是有实时能力的网络来彼此联网，该有线的尤其是有实时能力的网络优选地基于以太网和/或基于IEEE 802标准和/或基于TSN标准。在此，这些机器组件尤其是根据自动化技术或工业控制技术通过该有线网络来彼此联网。为了例如该机器的不同的设备的运转可以同步地并且彼此协调地进行，重要的是：在各个彼此联网的机器组件之间的数据传输可以实时地进行。在此，有实时能力意味着：所传输的数据在可限定的时间点到达或已经到达所希望的成员。适宜地，该有线的、有实时能力的网络是基于以太网的有实时能力的现场总线，例如Sercos III、EtherCAT、PROFINET、EtherNET/IP等等。IEEE 802包含在局域的、尤其是有线的网络、尤其是以太网网络的范围内的一系列规格或标准。“时间敏感性网络（Time Sensitive Networking）”（TSN）是一系列如下标准或规格，所述标准或规格尤其是致力于在网络中的网络成员的同步，尤其是以便满足实时性要求，尤其是在经由以太网来进行数据传输的情况下满足实时性要求。TSN标准在工业4.0的进程中越来越重要。

通过本发明，能够实现：尤其是在“工业4.0”的进程中，借助于有线的、有实时能力的网络、尤其是借助于现场总线、经由无线网络、尤其是移动无线网将这种机器、该机器的机器组件连接到因特网或物联网上。因此，在有实时能力的移动无线网、优选地根据4G或5G标准的有实时能力的移动无线网的情况下，尤其能够实现：执行在机器或各个机器组件与无线网络中的其它成员之间的有实时能力的数据传输，例如与其它机器或远处的计算单元的有实时能力的数据传输。

按照一个优选的实施方式，该机器通过无线网络与远处的计算单元和/或与一台或多台其它机器连接。因此，尤其是在“工业4.0”的进程中，该机器尤其可以通过无线网络与其它机器或与其它机器的机器组件联网，例如以便不同的机器的控制设备可以彼此进行通信。在此，其它机器例如也可以分别通过单独的子网与无线网络连接。还能够实现：将该机器与远处的计算单元或者与远处的计算单元系统（所谓的云计算或边缘计算）连接。因此，例如可以经由无线网络使通过云计算或边缘计算的控制或调节回路闭合。在此，远处的计算单元可以通过同一子网与无线网络连接或者尤其是也可以通过自己的单独的子网与无线网络连接。

有利地，本发明适合于各种机器和应用，例如适合于隧道掘进机、液压冲压/压制、一般的自动化、半导体处理、机器人技术等等。有利地，本发明适合于机床、诸如焊接系统、螺纹系统、线锯或铣床，适合于轨道加工机、诸如印刷机、报纸印刷机、凹版印刷机、丝网印刷机、在线柔版印刷机或包装机，或者也适合于用于制造汽车或用于制造汽车的组件（例如内燃机或控制设备）的（传送带）设施。

有利地，本发明还适合于不同的机器，这些不同的机器可以被连接到因特网或物联网上，例如适合于私人家用电器（例如冰箱、洗衣机、电视机或家庭自动化的组件），适合于所谓的“智能设备（Smart Devices）”（例如便携式手提设备、如智能手机或者作为平板PC）或者也适合于车辆，这些车辆可通过物联网来彼此进行通信，比如以便及早地识别在道路交通中的危险并且将这些信息实时地与其它车辆进行交换。

这些机器组件例如可以是操纵器、E/A设备、马达、传感器、执行器和/或控制单元。控制单元例如可以构造为CNC控制器（Computerized Numerical Control（计算机数控））、NC控制器（Numerical Control（数控））、存储可编程控制器（SPS）和/或运动-逻辑（Motion-Logic）控制器（MC – Motion Control（运动控制））。

按照本发明的计算单元、例如印刷机的控制单元尤其是以程序技术方式被设立用于执行按照本发明的机器侧的或网络侧的方法。

本发明还涉及一种系统，该系统具有机器和无线网络。类似地，按照本发明的方法以及按照本发明的计算单元和按照本发明的系统的优点和有利的设计方案从本说明书中得到。该机器包括多个机器组件和按照本发明的计算单元的优选的设计方案。该无线网络包括：至少一个网络成员，该至少一个网络成员尤其构造为远处的计算单元和/或构造为至少一台第二机器；和按照本发明的计算单元的优选的设计方案。特别优选地，无线网络构造为移动无线网，尤其是构造为有实时能力的移动无线网，优选地基于5G标准的有实时能力的移动无线网。因此，该系统尤其涉及机器，该机器通过移动无线网被连接到因特网或物联网上而且可以与网络成员、如其它机器或远处的计算单元进行通信。

尤其是当进行实施的控制设备还被用于其它任务并且因而总归存在时，该方法的以计算机程序的形式的实现方案也是有利的，因为这造成了特别低的成本。尤其是，适合于提供该计算机程序的数据载体是磁存储器、光存储器和电存储器，诸如硬盘、闪速存储器、EEPROM、DVD以及其它等等。通过计算机网络（因特网、内联网等等）来下载程序也是可能的。

本发明的其它优点和设计方案从描述以及随附的附图中得到。

易于理解的是，上面所提到的并且随后还要阐述的特征不仅能以分别被说明的组合，而且能以其它组合或者单独地来应用，而不脱离本发明的保护范围。

附图说明

本发明依据实施例在附图中示意性地示出并且在下文参考附图详细地予以描述。

图1示意性地示出了具有如下机器的系统，该机器被设立为执行按照本发明的方法的优选的实施方式。

图2作为框图示意性地示出了按照本发明的方法的优选的实施方式。

图3示意性地示出了具有如下机器的系统，该机器被设立为执行按照本发明的方法的优选的实施方式。

具体实施方式

在图1中，示意性地示出了由机器110和无线网络120构成的系统100。

机器110具有多个机器组件，例如控制单元111、路由器112、执行器113和传感器114。易于理解的是：机器110还可具有其它机器组件，所述其它机器组件为了清楚起见而未示出。

这些机器组件111、112、113、114通过有线的、有实时能力的网络115来彼此联网，该有线的、有实时能力的网络基于以太网、IEEE标准而且还优选地基于TSN标准。例如，有线网络115是基于以太网的有实时能力的现场总线，例如Sercos III、EtherCAT、PROFINET、EtherNET/IP等等。

机器110还应该被连接到无线网络120上，该无线网络特别优选地是移动无线网、尤其是根据5G标准的移动无线网。无线网络120例如可包括多个发射天线或基站123、124。机器110的路由器112尤其可以被设置用于通过这种基站123与移动无线网120连接。

无线网络或移动无线网120还包括控制单元或网络管理器121以及配置接口或编程接口122（英文“Applikation Programming Interface（应用编程接口）”，API）。

在“工业4.0”的进程中，机器110应该通过移动无线网120被连接到因特网或物联网（所谓的loT，“Internet of Things”）上，而且例如可以与远处的计算单元130连接，用于所谓的云计算。

远处的计算单元130（例如在制造商、维修公司、控制中心等等处）是移动无线网120中的网络成员。易于理解的是：移动无线网120还可具有其它网络成员，所述其它网络成员为了清楚起见而未示出。

为了将机器110与移动无线网120连接并且为了因此能够实现与远处的计算单元130的通信，机器100的控制单元111尤其是以程序技术方式被设立为执行按照本发明的方法的优选的实施方式，该方法在图2中作为框图示意性地示出而且随后关于图1和2予以阐述。

在步骤201中，产生应用特定的信息，这些应用特定的信息尤其描述了应用要求，应用应该由机器110按照所述应用要求来实施，例如机器组件111、112、113、114为了机器110的运行而如何彼此进行通信。例如，这些应用特定的信息可以在制造过程中已经被寄存在控制单元111中。

在步骤202中，控制单元111从其余的机器组件112、113、114分别接收组件特定的信息，这些组件特定的信息涉及各个机器组件112、113、114和它们相应的用于在无线网络120中或在机器110中运行的配置。例如，如果机器组件112、113、114与控制单元111连接，则各个机器组件112、113、114可以将它们相应的组件特定的信息自动地传送给控制单元111。

在步骤203中，控制单元111产生配置数据，尤其是根据所接收到的组件特定的信息和应用特定的信息来产生配置数据。这些配置数据尤其包括有关各个机器组件111、112、113、114的具体的信息，尤其是特性，比如各个机器组件111、112、113、114的具体的、特殊的类型，而且尤其包括有关各个机器组件111、112、113、114彼此间的联网的信息，尤其是哪些机器组件为了机器110的运行而彼此进行通信以及所述通信分别如何进行。例如，这些配置数据可包括对在各个机器组件111、112、113、114之间的周期性的数据传输的要求以及这种数据传输的所需的鲁棒性和关键程度。

例如，这些配置数据由控制单元111产生，其方式是组件特定的信息和应用特定的信息被翻译成一种格式或被转换为使得这些信息被移动无线网120的网络管理器121和编程接口122所理解。例如，控制单元111可以产生以文件的形式的配置数据，例如在XML格式下的配置数据。

例如，控制单元111可以借助于网络特定的信息来翻译组件特定的信息和应用特定的信息，所述网络特定的信息描述了移动无线网120的特性。这种网络特定的信息例如同样可以在制造过程中被寄存在控制单元111中。

网络的这种特性例如可以是5G移动无线网120的数据传输率、频率范围、发送功率、保护间隔、漫游、传输间隔、同步信息和错误率。

例如，针对每个机器组件111、112、113、114，所产生的配置数据都可以包括关于进入到5G网络120中的数据流和从5G网络120中出来的其它数据流的详细说明，作为信息。这些数据流例如可以分别通过参数 数据传输率、包大小、周期性/非周期性的通信、（周期性的数据的）周期时间和优先级来描述。

在步骤204中，配置数据由控制单元111通过路由器112传送给移动无线网120或配置单元，例如传送给网络管理器121或者传送给编程接口122。

在步骤205中，例如由网络管理器121或编程接口122来检查在移动无线网120中是否存在如按照配置数据所要求的那样的资源。

如果情况如此，则在步骤206中提供这些资源，而且根据所谓的“网络切片（Network Slicing）”针对机器110或针对机器组件111、112、113、114设立子网或“网络切片（Network Slice）”。

但是，如果在移动无线网120中不存在按照配置数据所要求的资源，则在步骤207中，控制单元111例如与编程接口122进行通信，以便就现有的资源进行协商。控制单元111例如向编程接口122报告哪些资源对于实施机器应用来说特别重要地被需要。因此，在步骤207中判断：针对机器110提供哪些资源，以便能够实现在按照这些配置数据所需要的要求的情况下尽可能精确的覆盖。

在步骤208中，根据“网络切片（Network Slicing）”针对机器110或针对机器组件111、112、113、114设立受限制的子网或受限制的“网络切片（Network Slice）”。

在步骤209中，配置结束而且机器110与移动无线网120的子网连接。该子网应被理解为如下子网或子网络，该子网或子网络尤其可以与移动无线网120的其它成员、如远处的计算单元130无关地运行。在此，该子网可以是虚拟的子网或者也可以是真实的子网。该子网尤其是局域的、空间上受限制的子网，该局域的、空间上受限制的子网专门针对机器110及其机器组件111、112、113、114来设立。例如，远处的计算单元130同样可以通过根据“网络切片”的单独的网络被连接到移动无线网120上。

基于5G标准的移动无线网120尤其能够实现有实时能力的数据传输。因此，在机器110、尤其是控制设备111与远处的计算单元130之间的数据传输可以实时地被执行，使得例如在“工业4.0”的进程中可以经由远处的计算单元130使机器110的控制或调节回路闭合。

在图3中，按照本发明的一个优选的设计方案示意性地示出了系统100'，类似于在图1中示出的系统，该系统100'包括机器110和以5G移动无线网的形式的无线网络120。在图1和3中，相同的附图标记表示相同的要素。

该系统还具有其它机器110'，作为移动无线网120中的其它网络成员。在图3中示出的示例呈现了一种尤其是在“工业4.0”的进程中将来自图1的机器110通过移动无线网120而且尤其是通过物联网替选于远处的计算单元130地或者除了远处的计算单元130之外还与第二机器110'联网的可能性。

例如，类似于机器100，第二机器110'可具有控制单元111'、路由器112'、执行器113'和传感器114'以及必要时还可具有其它机器组件。这些机器组件111'、112'、113'、114'也通过有线的、有实时能力的网络115'来联网，例如通过基于以太网的有实时能力的现场总线、例如Sercos III、EtherCAT、PROFINET、EtherNET/IP等等来联网。

机器110'类似于机器110地通过根据“网络切片”的单独的子网来与移动无线网120连接，其中机器110'的该子网尤其是与机器110的子网无关。

该系统100'能够实现从机器110经由移动无线网120到机器110'并且反过来从机器110'经由移动无线网120到机器110的数据传输、尤其是实时的数据传输。例如，控制设备111和111'可以彼此进行通信，尤其是实时地彼此进行通信。

Claims (34)

1.一种用于将机器与无线网络连接的方法，所述机器具有多个机器组件，

其中产生配置数据，所述配置数据具有关于所述多个机器组件的信息和关于所述机器组件应如何彼此联网的信息，

其中所述配置数据被传送给所述无线网络，而且

其中所述机器与所述无线网络的子网连接，所述子网是基于所述配置数据针对所述多个机器组件来设立的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线网络是移动无线网。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述无线网络是有实时能力的移动无线网。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述无线网络是基于5G标准的有实时能力的移动无线网。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中根据从所述机器组件中的一个或多个机器组件接收到的组件特定的信息来产生所述配置数据。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中根据关于要由所述机器实施的应用方面的应用特定的信息来产生所述配置数据。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述配置数据被传送给所述无线网络的配置单元。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述配置数据被传送给控制单元和/或被传送给配置接口。

9.一种用于将机器与无线网络连接的方法，所述机器具有多个机器组件，

其中接收配置数据，所述配置数据具有关于所述多个机器组件的信息和关于所述机器组件应如何彼此联网的信息，

其中基于所述配置数据针对所述多个机器组件来设立所述无线网络的子网，

其中所述机器与所述无线网络的子网连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在接收到所述配置数据之后，检查资源是否按照所述配置数据在所述无线网络中供支配。

11.根据权利要求10所述的方法，其中如果资源是按照所述配置数据在所述无线网络中供支配，则使用这些供支配的资源，以便按照所述配置数据来设立所述子网。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中如果资源不是按照所述配置数据在所述无线网络中供支配，则按照供支配的资源来设立受限制的子网。

13.根据权利要求1至4和9至11中任一项所述的方法，其中所述配置数据包括如下信息中的一个或多个信息：

对周期性的数据传输的要求；

对非周期性的数据传输的要求；

数据传输的所需的鲁棒性；

数据传输的关键程度；

对所述机器与外部的数据接口的详细说明；

安全性要求；

安全要求；

对一个或多个数据流的详细说明；

所述无线网络的特性。

14.根据权利要求1至4和9至11中任一项所述的方法，其中所述机器通过所述无线网络与远处的计算单元和/或与一台或多台其它机器连接。

15.一种用于将机器与无线网络连接的计算单元，所述机器具有多个机器组件，所述计算单元具有：

产生模块，用于产生配置数据，所述配置数据具有关于所述多个机器组件的信息和关于所述机器组件应如何彼此联网的信息；

传送模块，用于将所述配置数据传送给所述无线网络；和

连接模块，用于使所述机器与所述无线网络的子网连接，所述子网是基于所述配置数据针对所述多个机器组件来设立的。

16.根据权利要求15所述的计算单元，其中所述无线网络是移动无线网。

17.根据权利要求16所述的计算单元，其中所述无线网络是有实时能力的移动无线网。

18.根据权利要求17所述的计算单元，其中所述无线网络是基于5G标准的有实时能力的移动无线网。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的计算单元，其中根据从所述机器组件中的一个或多个机器组件接收到的组件特定的信息来产生所述配置数据。

20.根据权利要求15至18中任一项所述的计算单元，其中根据关于要由所述机器实施的应用方面的应用特定的信息来产生所述配置数据。

21.根据权利要求15至18中任一项所述的计算单元，其中所述配置数据被传送给所述无线网络的配置单元。

22.根据权利要求21所述的计算单元，其中所述配置数据被传送给控制单元和/或被传送给配置接口。

23.根据权利要求15至18中任一项所述的计算单元，其中所述配置数据包括如下信息中的一个或多个信息：

对周期性的数据传输的要求；

对非周期性的数据传输的要求；

数据传输的所需的鲁棒性；

数据传输的关键程度；

对所述机器与外部的数据接口的详细说明；

安全性要求；

安全要求；

对一个或多个数据流的详细说明；

所述无线网络的特性。

24.根据权利要求15至18中任一项所述的计算单元，其中所述机器通过所述无线网络与远处的计算单元和/或与一台或多台其它机器连接。

25.一种用于将机器与无线网络连接的计算单元，所述机器具有多个机器组件，所述计算单元具有：

接收模块，用于接收配置数据，所述配置数据具有关于所述多个机器组件的信息和关于所述机器组件应如何彼此联网的信息；

设立模块，用于基于所述配置数据针对所述多个机器组件来设立所述无线网络的子网；和

连接模块，用于使所述机器与所述无线网络的子网连接。

26.根据权利要求25所述的计算单元，其中在接收到所述配置数据之后，检查资源是否按照所述配置数据在所述无线网络中供支配。

27.根据权利要求26所述的计算单元，其中如果资源是按照所述配置数据在所述无线网络中供支配，则使用这些供支配的资源，以便按照所述配置数据来设立所述子网。

28.根据权利要求26或27所述的计算单元，其中如果资源不是按照所述配置数据在所述无线网络中供支配，则按照供支配的资源来设立受限制的子网。

29.根据权利要求25至27中任一项所述的计算单元，其中所述配置数据包括如下信息中的一个或多个信息：

对周期性的数据传输的要求；

对非周期性的数据传输的要求；

数据传输的所需的鲁棒性；

数据传输的关键程度；

对所述机器与外部的数据接口的详细说明；

安全性要求；

安全要求；

对一个或多个数据流的详细说明；

所述无线网络的特性。

30.根据权利要求25至27中任一项所述的计算单元，其中所述机器通过所述无线网络与远处的计算单元和/或与一台或多台其它机器连接。

31.一种系统，其具有：

机器，所述机器具有多个机器组件而且具有根据权利要求15至24中任一项所述的计算单元；

无线网络，所述无线网络具有至少一个网络成员，所述至少一个网络成员构造为远处的计算单元和/或构造为至少一台第二机器，而且所述无线网络具有根据权利要求25至30中任一项所述的计算单元。

32.根据权利要求31所述的系统，其中所述机器组件附加地通过有线网络来彼此联网，所述有线网络基于以太网和/或基于IEEE 802标准和/或基于TSN标准。

33.根据权利要求32所述的系统，其中所述有线网络是有实时能力的网络。

34.一种机器可读存储介质，其具有被存储在其上的计算机程序，当所述计算机程序在计算单元上被执行时，所述计算机程序促使所述计算单元执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。