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Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsgerät zur Datenkommunikation in einem Industrienetzwerk, ein Industrienetzwerk und ein Verfahren zur Steuerung der Datenkommunikation in einem Industrienetzwerk.
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In der Fertigungs- und Prozessautomatisierung spielt Datenkommunikation über dort verwendete Industrienetzwerke eine immer bedeutendere Rolle. Um einen zuverlässigen und planmäßigen Betrieb zu gewährleisten, ist ein deterministisches Durchführen von Kommunikationsaufgaben unerlässlich. Erschwert wird die planmäßige Durchführung von Kommunikationsaufgaben aber durch unerwartete und damit nicht eingeplante Einflüsse, welche die Datenübertragung stören.
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Aus der klassischen Datenkommunikation ist eine Vielzahl von Kommunikationsverfahren bekannt, welche Maßnahmen realisieren, um auf temporäre, wiederkehrende Störungen der Datenübertragung zu reagieren. All diese Maßnahmen haben gemeinsam, dass auch bei gestörter Übertragung eine zuverlässige Datenübertragung gewährleistet ist, das heißt, dass die Daten dennoch vollständig und unverfälscht übertragen werden. Dabei werden jedoch in der Regel verringerte Datenraten und Verzögerungen in der Datenübertragung in Kauf genommen. So ist es beispielsweise bekannt, Daten solange wiederholt auszusenden, bis der korrekte Empfang vom Empfänger bestätigt wird. Auch das dynamische Anpassen von Betriebsparametern, wie zum Beispiel der Fenstergröße bei Verwendung des Transmission Control Protocol (TCP) oder des Backoff-Zeit-Intervalls bei Verwendung von Ethernet, oder auch die Adaption von Übertragungsverfahren, zum Beispiel bei WLAN, stellen übliche Maßnahmen dar. Ebenso bekannt sind Protokolle, die eine Adaption an veränderte Bedingungen unterstützen, wie zum Beispiel RSVP (Resource Reservation Protocol, RFC2205), DIFFSERV (Differentiated Services), INTSERV (Integrated Services) oder MPLS (Multi Protocol Label Switching).
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Diese bekannten Kommunikationsverfahren gehen von zufälligen, nicht deterministischen Störungen aus und folgen dem gemeinsamen Grundprinzip, durch Änderung von Übertragungsparametern, wie Modulation, Datenrate oder Puffergrößen, schnell in robustere, aber langsamere Übertragungsverfahren zu wechseln und erst zeitverzögert wieder zu schnelleren Übertragungsverfahren zurückzukehren. Dadurch haben aber auch kurze oder nur kurzfristige wiederkehrende Störungen eine längerfristige nachteilige Auswirkung auf die Datenübertragung, da erst mit einer merklichen Verzögerung wieder auf die ursprünglichen Übertragungsparameter gewechselt wird, welche eine schnelle Datenübertragung ermöglichen. Dieser Effekt ist im Mobilkommunikationsumfeld zum Beispiel unter dem Stichwort „TCP Slow Start” bekannt. Dadurch wird zum Ausdruck gebracht, dass es nach einer kurzzeitigen Störung der Übertragung eine geraume Zeit dauert, bis die wieder verfügbare Übertragungsbandbreite auch tatsächlich wieder genutzt wird.
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Im Bereich der Fertigungs- und Prozessautomatisierung sind außerdem echtzeitfähige Datenprotokolle, wie zum Beispiel das Ethernet-basierte Profinet, bekannt. Um die Echtzeitfähigkeit zu gewährleisten, wird dabei Echtzeitdatenverkehr priorisiert oder es sind Zeitbereiche vorgesehen, welche für Echtzeitdatenverkehr reserviert sind. Auf temporäre wiederkehrende Störungen wird dabei im Wesentlichen mit denselben Maßnahmen reagiert, wie sie aus der klassischen Datenkommunikation bekannt sind.
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Aus der
DE 101 08 535 A1 ist ein Verfahren zur Übertragung von Daten bekannt, bei welchem die Übertragungsbedingungen des Übertragungsmediums ständig statistisch überwacht werden. Dabei wird die Datenübertragung jeweils so lange unterbrochen oder mit einer errechneten Anzahl redundanter Informationen versehen, wie aufgrund der Überwachung der Übertragungsbedingungen keine fehlerfreie Datenübertragung zu erwarten ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikationsgerät zur Datenkommunikation in einem Industrienetzwerk, ein Industrienetzwerk und ein Verfahren zur Steuerung der Datenkommunikation in einem Industrienetzwerk anzugeben, bei welchen Störungen in der Datenübertragung weitestgehend vermieden werden und im Fall einer derartigen Störung zumindest eine schnellere Rückkehr zu den ursprünglich verwendeten Übertragungsparametern sichergestellt ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kommunikationsgerät zur Datenkommunikation in einem Industrienetzwerk mit einer Eingabeeinheit, welche eine Information über einen aktuellen Fertigungsschritt empfängt, und einer Steuereinheit, welche eine Datenübertragung über das Industrienetzwerk in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt freigibt oder sperrt und/oder Übertragungsparameter in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt festlegt, wobei die Steuereinheit (32) die Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben, insbesondere sicherheitsrelevanten Verwaltungsaufgaben, nur freigibt, wenn der aktuelle Fertigungsschritt keine echtzeitkritische oder verarbeitungstechnisch kritische Phase darstellt. Die Information über den aktuellen Fertigungsschritt kann dabei sowohl Informationen über den aktuell ablaufenden Fertigungsschritt als auch Informationen über den unmittelbar folgenden Fertigungsschritt umfassen. Außerdem soll der Begriff Fertigungsschritt auch einen Prozessschritt im Rahmen einer Prozesssteuerung einschließen.
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Durch die Freigabe oder das Sperren sowie die Festlegung von Übertragungsparametern in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt werden zumindest vorhersehbare Störungen der Datenübertragung vollständig vermieden und im Fall einer zufälligen nicht deterministischen Störung zumindest sichergestellt, dass nach der Störung sehr zeitnah wieder auf die ursprünglichen schnellen Übertragungsparameter gewechselt wird.
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Führt der aktuelle Fertigungsschritt erwartungsgemäß zu Störungen in der Datenkommunikation, so kann die Datenkommunikation entweder gesperrt werden oder es können Übertragungsparameter eines robusteren Übertragungsverfahrens verwendet werden, welche zumindest eine sichere und zuverlässige Datenübertragung gewährleisten. Die Datenkommunikation kann auch dann gesperrt werden, wenn zu befürchten ist, dass eine Datenkommunikation nachteilige Auswirkungen auf den aktuellen Fertigungsschritt hat. Nach Beendigung des aktuellen Fertigungsschritts kann dann gegebenenfalls unmittelbar eine Datenübertragung freigegeben werden oder zu den ursprünglichen Übertragungsparametern zurückgekehrt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Kommunikationsgerät zusätzlich eine Speichereinheit auf, in welcher mehrere Sätze von Übertragungsparametern gespeichert sind, wobei die Steuereinheit einen zur Datenübertragung zu verwendenden Parametersatz in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt festlegt.
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Durch die Speicherung und Verwendung unterschiedlicher Parametersätze kann auf eine durch den aktuellen Fertigungsschritt vorgegebene Betriebssituation schnell und optimal angepasst reagiert werden. Nach Beendigung des aktuellen Fertigungsschritts kann gegebenenfalls in kürzester Zeit auf einen anderen, insbesondere einen schnelleren, vorzugsweise den ursprünglichen Parametersatz gewechselt werden.
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Die Übertragungsparameter können dabei sowohl statische als auch dynamische Übertragungsparameter und sowohl Konfigurationsdaten als auch Betriebsparameter umfassen. So können beispielsweise ein Modulationsverfahren und/oder eine Datenrate und/oder eine Fenstergröße und/oder Unter- und/oder Obergrenzen von Übertragungsparametern und/oder Informationen über aktuell nicht zugelassenen Datenverkehr, also sogenannte Firewall-Regeln, und/oder Backoff-Zeiten in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt festgelegt werden und in gespeicherten Parametersätzen abgelegt sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ermittelt die Steuereinheit in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt, ob eine Störung einer drahtlosen Datenübertragung zu erwarten ist und/oder welche Qualität einer drahtlosen Datenübertragung zu erwarten ist und steuert die Freigabe oder Sperrung einer drahtlosen Datenübertragung über das Industrienetzwerk in Abhängigkeit von der zu erwartenden Störung und/oder der zu erwartenden Qualität der Datenübertragung.
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Drahtlose Kommunikation wird in zunehmendem Maße auch in der Automatisierung eingesetzt. Dabei ist eine zuverlässige, deterministische Kommunikation unerlässlich. Manche Fertigungsprozesse weisen aber Fertigungsschritte auf, wie zum Beispiel Elektroschweißen, Einschaltvorgänge mit hohen Strömen oder auch Bewegen eines metallischen Gegenstandes in eine Datenübertragungsstrecke, welche insbesondere eine drahtlose Datenübertragung stören. Eine derartige Störung kann aber bereits im Vorfeld prognostiziert werden und ist insofern erwartungsgemäß. Wird eine drahtlose Datenübertragung nur dann freigegeben, wenn der aktuelle Fertigungsschritt erwartungsgemäß zu keiner Störung der Datenübertragung führt, können zumindest vorhersehbare Kommunikationsstörungen von vorne herein vermieden werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform bestimmt die Steuereinheit nicht nur ob eine Störung zu erwarten ist, sondern alternativ oder zusätzlich auch die zu erwartende Qualität einer drahtlosen Übertragung. Das Steuergerät kann dann ggf. eine Datenübertragung auch freigeben, für die Datenübertragung jedoch robustere Übertragungsparameter festlegen, so dass eine zuverlässige und sichere Datenübertragung sichergestellt ist.
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Alternativ zur Ermittlung durch die Steuereinheit selbst ist es auch denkbar, dass die Eingabeeinheit eine Information über eine zu erwartende Störung und/oder eine zu erwartende Übertragungsqualität einer drahtlosen Datenübertragung zum Beispiel von einem Status-Server empfängt. Schließlich kann alternativ oder zusätzlich auch eine Überwachungs- oder Monitoring-Einheit vorgesehen sein, welche aktuelle Störungen einer drahtlosen Datenübertragung erfasst und an das Kommunikationsgerät übermittelt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Industrienetzwerk, welches mindestens ein erfindungsgemäßes Kommunikationsgerät aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in dem Industrienetzwerk eine Überwachungs- oder Monitoring-Einheit vorgesehen, welche eine aktuelle Übertragungsqualität einer drahtlosen Datenübertragung überwacht und bei Erkennen einer Störung eine Störungsinformation an das mindestens eine Kommunikationsgerät übermittelt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung beinhaltet diese Störungsinformation eine Information über die aktuelle Übertragungsqualität. Dies kann beispielsweise durch einen Qualitätsindikator realisiert sein, der zum Beispiel in Form eines ganzzahligen Wertes zwischen 0 und n wiedergibt, wie hoch die Qualität der Datenübertragung über den Übertragungskanal im aktuellen Fertigungsschritt ist. Dabei kann Null zum Beispiel 0 stehen für „keine Übertragung möglich” und n für „bestmögliche Übertragungsbedingungen”.
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Durch die Überwachung der Übertragungsqualität ist es auch möglich, aktuell auftretende nicht erwartete Störungen der drahtlosen Datenübertragung bei der Freigabe oder dem Sperren sowie bei der Festlegung der Übertragungsparameter zur Datenübertragung zu berücksichtigen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird schließlich auch gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung der Datenkommunikation in einem Industrienetzwerk, bei dem eine Information über den aktuellen Fertigungsschritt empfangen wird, eine Datenübertragung über das Industrienetzwerk in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt freigegeben oder gesperrt wird und/oder Übertragungsparameter in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt festgelegt werden, wobei die Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben, insbesondere sicherheitsrelevanten Verwaltungsaufgaben, nur freigeben wird, wenn der aktuelle Fertigungsschritt keine echtzeitkritische oder verarbeitungstechnisch kritische Phase darstellt.
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Verwaltungsaufgaben, also Aufgaben, welche keinen unmittelbaren Zusammenhang mit dem Fertigungsprozess haben, sondern im weitesten Sinne der Verwaltung der übertragenen Daten oder auch der am Datenverkehr beteiligten Netzwerkteilnehmer dienen, sind in aller Regel nicht echtzeitkritisch und müssen daher auch nicht in Echtzeit übertragen werden. Umgekehrt kann aber die Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben zu einer Beeinträchtigung eines aktuellen echtzeitkritischen Fertigungsschrittes, wie zum Beispiel der Drehung eines Roboterarms, oder eines verarbeitungstechnisch kritischen Fertigungsschrittes, wie zum Beispiel dem Rühren von Kleber, führen. Störungen bei derartigen Fertigungsschritten können den Fertigungsprozess erheblich beeinträchtigen oder sogar unterbrechen. So kann zum Beispiel eine nicht vollendete, unterbrochene oder zeitverzögerte Bewegung eines Roboterarms ebenso zur Unterbrechung eines Fertigungsprozesses führen wie das Aushärten eines Klebers, welches durch einen abgebrochenen, unterbrochenen oder zeitlich verzögerten Rührvorgang verursacht wurde.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine drahtlose Datenübertragung nur dann freigegeben, wenn der aktuelle Fertigungsschritt erwartungsgemäß zu keiner Störung der Datenübertragung führt.
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Wie bereits erwähnt weisen manche Fertigungsprozesse Fertigungsschritte auf, welche insbesondere eine drahtlose Datenübertragung stören. Wird eine drahtlose Datenübertragung nur dann freigegeben, wenn der aktuelle Fertigungsschritt erwartungsgemäß zu keiner Störung der Datenübertragung führt, können zumindest vorhersehbare Kommunikationsstörungen von vorne herein vermieden werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden Timer von Übertragungsprotokollen der drahtlosen Datenübertragung während Fertigungsschritten, welche die Datenübertragung erwartungsgemäß stören, angehalten. Aus Sicht des Funkübertragungsprotokolls existiert damit diese Störung nicht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden echtzeitkritische oder verarbeitungstechnisch kritische Fertigungsschritte erst begonnen, wenn eine laufende Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben, insbesondere sicherheitsrelevanter Verwaltungsaufgaben, abgeschlossen ist.
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Ebenso wie die Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben verzögert ausgeführt werden kann, können umgekehrt echtzeitkritische oder verarbeitungstechnisch kritische Fertigungsschritte erst begonnen werden, wenn eine laufende Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben abgeschlossen ist. Auch auf diese Weise kann die Störung eines kritischen Fertigungsprozesses durch Verwaltungsaufgaben vermieden werden.
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Schließlich kann ein Fertigungsschritt, welcher erwartungsgemäß eine drahtlose Datenübertragung stört, auch erst dann begonnen werden, wenn eine laufende drahtlose Datenübertragung abgeschlossen ist. Auch auf diese Weise lässt sich eine Störung der drahtlosen Datenübertragung durch das Ausführen eines Fertigungsschritts vermeiden.
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Voraussetzung für die beiden letztgenannten Maßnahmen ist selbstverständlich, dass der Fertigungsprozess eine zeitliche Verzögerung eines Fertigungsschrittes zulässt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus Ausführungsbeispielen, welche in folgenden anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Industrienetzwerkes,
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Industrienetzwerkes,
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3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kommunikationsgeräts,
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4 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Datenkommunikation in einem Industrienetzwerk und
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5 eine schematische Darstellung eines Fertigungsprozesses unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Industrienetzwerks. Das Industrienetzwerk 1 ist über eine Firewall 2 an ein externes Büro- oder Office-Netzwerk 3 angeschlossen. Das Industrienetzwerk 1 verbindet eine Vielzahl von Fertigungszellen 4, die jeweils ein Sicherheitsmodul 5, zum Beispiel in Form einer Firewall, zum Schutz der Fertigungszelle 4 aufweisen. Beispielhaft sind in 1 zwei Fertigungszellen 4a und 4b mit jeweils einem Sicherheitsmodul 5a bzw. 5b dargestellt. Innerhalb der Fertigungszellen 4 sind jeweils ein oder mehrere Handhabungsgeräte 6 sowie gegebenenfalls weitere Geräte oder Einheiten 7, wie zum Beispiel Steuergeräte oder Überwachungseinheiten. Beispielhaft sind in 1 in der ersten Fertigungszelle 4a ein als Roboterarm dargestelltes erstes Handhabungsgerät 6a sowie zwei weitere nicht spezifizierte Geräte oder Einheiten 7a und 7b dargestellt. In der zweiten Fertigungszelle 4b ist beispielhaft ein als Schweißautomat ausgestaltetes zweites Handhabungsgerät 6b sowie als weiteres Gerät 7c ein PC darstellt, der beispielsweise als Steuerrechner zur direkten Ansteuerung des Schweißautomaten dienen kann. Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Geräte und Einheiten 6 und 7 in beiden Fertigungszellen 4a und 4b jeweils drahtgebunden vernetzt. Hierzu ist in beiden Fertigungszellen 4a und 4b jeweils ein Kommunikationsbus 8a bzw. 8b vorgesehen, welcher jeweils das Sicherheitsmodul 5 mit den Geräten und Einheiten 6 und 7 verbindet. Im Sinne der Erfindung stellt ein innerhalb einer Fertigungszelle 4 vorgesehener Kommunikationsbus 8 einen Teil des Industrienetzwerks 1 dar. Außerdem ist ein mobiles Endgerät 9 in Form eines PCs dargestellt, welches über einen Access-Point 10 drahtlos mit dem Industrienetzwerk 1 verbunden ist. Dabei kann jedes beliebige drahtlose Übertragungsverfahren, wie zum Beispiel WLAN, ZigBee, Bluetooth oder W-HART, verwendet werden. Das mobile Endgerät 9 kann zum Beispiel als sogenannte Engineering Station genutzt werden, welche ohne Einfluss auf die Erfindung aber auch drahtgebunden an das Industrienetzwerk 9 angekoppelt sein kann.
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Die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform eines Industrienetzwerks unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 lediglich darin, dass die zweite Fertigungszelle 4b drahtlos vernetzt ist. Dazu ist innerhalb der Fertigungszelle ein Access-Point 20 vorgesehen, über welchen das Handhabungsgerät 6b sowie das Gerät 7c drahtlos mit dem Kommunikationsbus 8b und damit mit dem Industrienetzwerk 1 verbunden sind. Auch dabei können alle im Zusammenhang mit dem mobilen Endgerät 10 erwähnten drahtlosen Übertragungsverfahren verwendet werden.
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In 3 ist ein erfindungsgemäßes Kommunikationsgerät 30 dargestellt. unter dem Begriff „Kommunikationsgerät” sind dabei alle Geräte oder Einheiten zu verstehen, welche Daten über das Industrienetzwerk 1 oder einen der Kommunikationsbusse 8 übertragen. Konkret kann es sich dabei beispielsweise um einen sogenannten Kommunikationsprozessor oder um eine Netzwerkkomponente, wie einen PC, ein Bediengerät, eine Firewall, einen Access-Point oder auch einen Switch handeln. Sind in die Handhabungsgeräte zum Beispiel Steuergeräte integriert, so stellen auch diese Kommunikationsgeräte im Sinne der Erfindung dar.
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Über eine kombinierte Eingabeeinheit 31, welche im dargestellten Beispiel als kombinierte Ein-/Ausgabeeinheit ausgeführt ist, empfängt das Kommunikationsgerät 30 beispielsweise Messdaten von Sensoren und übermittelt beispielsweise Steuerkommandos an Aktoren. Außerdem werden Informationen über den Fertigungsablauf mit einem Hintergrundsystem zur Auftragssteuerung ausgetauscht. Dabei empfängt das Kommunikationsgerät 30 auch ein Signal, welches eine Information über einen aktuellen Fertigungsschritt enthält. Diese Information über den aktuellen Fertigungsschritt kann dabei sowohl Informationen über den aktuell ablaufenden Fertigungsschritt als auch Informationen über den unmittelbar folgenden Fertigungsschritt umfassen. In Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt steuert eine Steuereinheit 32 die Freigabe oder Sperrung einer Datenübertragung und/oder legt Übertragungsparameter fest. Hierzu sind in einer Speichereinheit 33, die beispielsweise als RAM ausgeführt ist, Parametersätze 34 abgelegt. In 3 sind beispielhaft drei Parametersätze 34a bis 34c dargestellt. Diese werden in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt durch die Steuereinheit 32 ausgewählt und aktiviert. Die Anzahl der Parametersätze ist dabei frei wählbar und kann an die jeweiligen Anforderungen des zu steuernden Fertigungsprozesses und die Ausgestaltung des Industrienetzwerks angepasst werden. Die Übertragungsparameter können dabei sowohl statische als auch dynamische Übertragungsparameter umfassen. Lediglich beispielhaft seien als Übertragungsparameter das verwendete Modulationsverfahren, die eingesetzte Datenrate, die Fenstergröße, unter und/oder Obergrenzen von Übertragungsparametern oder auch Informationen über aktuell nicht zugelassenen Datenverkehr, also Firewall-Regeln, genannt. Diese Parameter beeinflussen die Software-Behandlung von Kommunikationsprotokollen, welche von der Steuereinheit 32 entsprechend der Anweisungen in einem Programmspeicher (Flash) 34 ausgeführt werden, und/oder ein Netzwerk-Interface 35, welches entsprechend der Parameter konfiguriert wird. An das Netzwerk-Interface 35 ist das Industrienetzwerk 1 angeschlossen.
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Das Kommunikationsgerät 30 kann über die Eingabeeinheit 31 auch eine Information über eine zu erwartende oder aktuelle Störung einer drahtlosen Datenübertragung und/oder über eine zu erwartende oder aktuelle Qualität der drahtlosen Datenübertragung empfangen und die Steuereinheit 32 eine Datenübertragung über das Industrienetzwerk in Abhängigkeit von den empfangenen Informationen freigeben oder sperren und im Falle der Freigabe die Übertragungsparameter in Abhängigkeit von der zu erwartenden oder aktuellen Qualität der drahtlosen Datenübertragung festlegen.
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Ein schematischer Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 4 in Form eines Flussdiagramms dargestellt. In einem Schritt S1 werden durch das Kommunikationsgerät 30 Sendedaten ermittelt. In einem Schritt S2 wird über die Ein-/Ausgabeeinheit 31 eine Information über den aktuellen Fertigungsschritt empfangen. Daraufhin wird in einem Schritt S3 durch die Steuereinheit entschieden, ob der aktuelle Fertigungsschritt geeignet ist, um die ermittelten Sendedaten über das Industrienetzwerk zu übertragen. Dabei wird einerseits geprüft, ob die ermittelten Sendedaten echtzeitrelevant sind und damit unmittelbar übertragen werden müssen und andererseits, ob bei dem aktuellen Fertigungsschritt eine Störung der Datenübertragung zu erwarten ist. Im Einzelnen kann beispielsweise die Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben verzögert werden, wenn der aktuelle Fertigungsschritt eine echtzeitkritische oder verarbeitungstechnisch kritische Phase darstellt. Verwaltungsaufgaben, zu denen insbesondere auch sicherheitsrelevante Verwaltungsaufgaben, wie ein Rekeying, eine Reauthentication, ein Revocation Check oder auch ein Übertragen von Logging-Daten, zählen, sind nicht echtzeitrelevant. Die Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben kann jedoch einen aktuellen Fertigungsschritt stören. Aus diesem Grund kann die Steuereinheit 32 eine Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben solange sperren, solange der aktuelle Fertigungsschritt echtzeitkritisch ist oder auch aus verarbeitungstechnischer Sicht als kritisch einzustufen ist. Insbesondere bei drahtloser Datenübertragung ist es bekannt, dass einzelne Fertigungsschritte, wie zum Beispiel ein Schweißvorgang, ein Schaltvorgang mit hohen Strömen oder auch ein Bewegen eines metallischen Teils in die Übertragungsstrecke, die Datenübertragung stören oder sogar verhindern. Umfasst der aktuelle Fertigungsschritt einen derartigen Vorgang, so kann die Steuereinheit 32 die Datenübertragung, soweit nicht echtzeitkritisch, sperren, bis ein neuer Fertigungsschritt begonnen wird, welcher die Datenübertragung erwartungsgemäß nicht stört.
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Wird der aktuelle Fertigungsschritt als zur Datenübertragung geeignet erachtet, wählt und aktiviert die Steuereinheit 32 in einem Schritt S4 in Abhängigkeit von der erwarteten Störung einen abgespeicherten Parametersatz, welcher angepasst an den aktuellen Fertigungsschritt eine sichere und zuverlässige sowie möglichst schnelle Datenübertragung gewährleistet. So kann zum Beispiel während eines Fertigungsschritts, bei dem Störungen der Kommunikation zu erwarten sind, auf eine robustere Übertragungsvariante gewechselt werden. Beispielsweise kann dabei die Datenrate der Übertragung reduziert werden. Insbesondere bei einer drahtlosen Datenübertragung ist es vorteilhaft, einen Qualitätsindikator vorzusehen, der nicht nur ein zweiwertiges Signal in Form von „ungestörte Übertragung” und „gestörte Übertragung” liefert, sondern eine detailliertere Information, zum Beispiel in Form eines ganzzahligen Wertes zwischen 0 und n, wobei 0 beispielsweise die Information „keine Übertragung möglich” und n die Information „bestmögliche Übertragungsbedingungen” repräsentieren. Auf diese Weise ist es möglich, die Wahl der Übertragungsparameter oder des Parametersatzes in Abhängigkeit von der aktuell zu erwartenden Störung der Übertragung vorzunehmen.
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In einem Schritt S5 werden schließlich die ermittelten Sendedaten entsprechend dem aktiven Übertragungs-Parametersatz über das Industrienetzwerk 1 übertragen.
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Wird in dem Schritt S3 der aktuelle Fertigungsschritt als zur Datenübertragung nicht geeignet erachtet, wird auf den Empfang der nächsten Information über einen aktuellen Fertigungsschritt gewartet, um dann den Prüfungsschritt S3 erneut zu durchlaufen.
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Alternativ zu dem in Figur dargestellten Verfahrensablauf ist es selbstverständlich auch möglich, dass eine Datenübertragung zwar in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt freigegeben oder gesperrt wird, jedoch keine zu verwendenden Übertragungsparameter festlegt werden oder auch, dass zwar in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsschritt Übertragungsparameter festlegt werden, aber keine Entscheidung über die Freigabe oder die Sperrung der Datenübertragung getroffen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, echtzeitkritische oder verarbeitungstechnisch kritische Fertigungsschritte erst dann zu beginnen, wenn eine laufende Übertragung von Daten im Rahmen von Verwaltungsaufgaben abgeschlossen ist. Ebenso können Fertigungsschritte, welche erwartungsgemäß eine drahtlose Datenübertragung stören, erst dann begonnen werden, wenn eine laufende drahtlose Datenübertragung abgeschlossen ist.
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In 5 ist schematisch ein zeitlicher Ablauf eines beispielhaften Fertigungsprozesses dargestellt, bei welchem Parametersätze erfindungsgemäß ausgewählt und aktiviert werden. Der beispielhaft dargestellte Fertigungsprozess umfasst insgesamt 4 Fertigungsschritte FS1 bis FS4. Der Übergang zwischen zwei Fertigungsschritten ist schematisiert durch einen Block PÜ (Phasenübergang) dargestellt. Updates des verwendeten Parametersatzes sind durch eine senkrechte Linie mit der Beschriftung UP gekennzeichnet. Informationen über den aktuellen Fertigungsschritt werden bevorzugt während oder unmittelbar vor den Phasenübergängen an das Kommunikationsgerät übermittelt. Dementsprechend werden auch Updates der Parametersätze bevorzugt während der Phasenübergänge vorgenommen. Beispielhaft sei angenommen, dass der Fertigungsschritt FS1 als für die Datenübertragung kritisch eingestuft wurde und daher ein robuster Parametersatz A, welcher zum Beispiel spezifische Sicherheitsmaßnahmen für diese Phase definiert, zur Datenübertragung verwendet wurde. Während des Phasenübergangs zu Fertigungsschritt 2, welcher als unkritisch eingestuft wird, wird auf einen weniger robusten, aber schnelleren Parametersatz B gewechselt. Innerhalb des Fertigungsschrittes FS2 wird dann, zum Beispiel policy-bedingt auf einen weiteren Parametersatz C gewechselt. Da Fertigungsschritt FS4 wieder als kritisch eingestuft wird, kommunizieren die beteiligten Kommunikationsgeräte während dieses Fertigungsschrittes wieder mit dem robusten Parametersatz A.
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Der beispielhafte Ablauf zeigt, dass eine Umstellung auf robustere und damit langsamere Übertragungsparameter eines Kommunikationsprotokolls lediglich während einer als störanfällig erkannten Phase des Fertigungsprozesses Auswirkungen hat. Die Übertragungsparameter für andere Phasen, welche zum Beispiel für eine effiziente Übertragung mit hohem Durchsatz über eine wenig fehleranfällige Übertragungsstrecke ausgelegt sind, sind davon nicht beeinflusst.
