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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung einer Soll-Adresse in einem Gerät einer Steuerungsanlage gemäß Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine solche Steuerungsanlage gemäß Anspruch 9 sowie ein Gerät erster Art einer derartigen Steuerungsanlage gemäß Anspruch 10, ein Gerät zweiter Art einer derartigen Steuerungsanlage gemäß Anspruch 12 sowie ein Computerprogramm gemäß Anspruch 14.
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Allgemein betrifft die Erfindung das Gebiet der Speicherung von Geräteadressen in einer mehrere Geräte aufweisenden Steuerungsanlage, in der wenigstens ein Gerät erster Art und ein oder mehrere Geräte zweiter Art über ein Kommunikationsmedium miteinander zum Datenaustausch verbunden sind. Als Kommunikationsmedium wird häufig ein Bussystem eingesetzt, insbesondere bei drahtgebundenem Datenaustausch. Das Kommunikationsmedium kann aber auch eine drahtlose Verbindung, z. B. eine Funkverbindung, umfassen. Damit in einer solchen Steuerungsanlage gezielt Daten zwischen Geräten ausgetauscht werden können, werden diese Geräte mittels einer eindeutigen Geräteadresse angesprochen, die eine eindeutige Zuordnung der auszutauschenden Daten zum gewünschten Gerät erlaubt. Bei großen Steuerungsanlagen, z. B. in der Fabrikautomation oder in Gebäuden, ist häufig eine große Anzahl von Geräten über das Kommunikationsmedium miteinander verbunden. Fällt eines der Geräte aus und wird dieses durch ein Austauschgerät ersetzt, ist dafür zu sorgen, dass das Austauschgerät gleichwertig zum ursprünglichen Gerät ist, was in der Regel erfordert, dass das Austauschgerät dieselbe Geräteadresse aufweist wie das ursprüngliche Gerät. Bei großen Steuerungsanlagen wäre es mit Aufwand verbunden, die Systemkonfiguration mittels eines Konfigurationstools auf eine neue Geräteadresse anzupassen.
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Die Druckschrift
EP 2 015 536 A1 offenbart ein Verfahren zum Verwalten eines Gerätenamens für eine E/A-Einheit in einem industriellen Automatisierungsnetzwerk, wobei die E/A-Einheit einen Kommunikationskontroller aufweist und zumindest eine Untereinheit. Der Kommunikationskontroller ist mit der zumindest einen Untereinheit verbunden und eingerichtet, dass er einen Speicher für den aktuellen Gerätenamen für die E/A-Einheit aufweist. Die zumindest eine Untereinheit weist einen Speicher auf, der den Gerätenamen als aktuellen Gerätenamen empfängt und danach speichert. Beim Verfahren wird der Gerätenamen aus dem Speicher der zumindest einen Untereinheit ausgelesen und danach der ausgelesene Gerätename als aktueller Gerätename verwendet.
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Die Druckschrift
EP 1686 767 B1 offenbart ein Profinet-IO kompatibles Teilnehmergerät mit einem Wahlschalter, wobei sich ein Stationsidentifikator unmittelbar aus der jeweiligen Einstellung des Wahlschalters in Kombination mit einem für eine jeweilige bestimmte Gruppe von Teilnehmergeräten spezifischen, fest vorgegebenen Gruppenidentifikator ergibt.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 019 970 A1 beschreibt ein Verfahren mit den Schritten: Versenden einer Adressvergabenachricht von einer an den Feldbus angeschlossenen Steuerungseinheit an den sicheren Busteilnehmer, wobei die Adressvergabenachricht die definierte Teilnehmeradresse umfasst, Abspeichern der definierten Teilnehmeradresse in einem Speicher des sicheren Busteilnehmers und Versenden einer Bestätigungsnachricht von dem sicheren Busteilnehmer zu der Steuerungseinheit, wobei die Bestätigungsnachricht die definierte Teilnehmeradresse umfasst, wobei das Versenden der Adressvergabenachricht in Abhängigkeit von in der Steuerungseinheit hinterlegten Projektierungsdaten des an den Feldbus angeschlossenen sicheren Busteilnehmers erfolgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für den Anwender möglichst einfach auszuführendes Verfahren zur Speicherung einer Geräteadresse anzugeben, das insbesondere auch einen einfachen Austausch eines Geräts einer Steuerungsanlage ermöglicht. Ferner soll eine entsprechende Steuerungsanlage sowie entsprechende Geräte hierfür und ein Computerprogramm angegeben werden.
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Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Verfahren zur Speicherung einer Soll-Adresse in einem Gerät einer Steuerungsanlage, in der wenigstens ein Gerät erster Art und ein oder mehrere Geräte zweiter Art über ein Kommunikationsmedium miteinander zum Datenaustausch verbunden sind, wobei
- a) das Gerät erster Art einen für ein Gerät zweiter Art gültigen Soll-Prüfcode wenigstens anhand von einer Soll-Adresse und einem Soll-Indexwert des Geräts zweiter Art, die in einem Gerätezuordnungsspeicher des Geräts erster Art gespeichert sind, bestimmt,
- b) das Gerät erster Art den Soll-Prüfcode dem Gerät zweiter Art übermittelt,
- c) das Gerät zweiter Art einen Ist-Prüfcode wenigstens anhand von einer in einem Eigenadressspeicher des Geräts zweiter Art abgespeicherten Ist-Adresse und einem an dem Gerät zweiter Art durch ein an diesem Gerät vorhandenes Indexwert-Erzeugungsmittel eingestellten Ist-Indexwert bestimmt,
- d) das Gerät zweiter Art den Ist-Prüfcode mit dem empfangenen Soll-Prüfcode vergleicht,
- e) das Gerät zweiter Art bei einer Abweichung zwischen dem Ist-Prüfcode und dem Soll-Prüfcode eine dem Soll-Prüfcode zugeordnete Soll-Adresse als neue Ist-Adresse in seinem Eigenadressspeicher speichert.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass der Austausch von einzelnen Geräten der Steuerungsanlage auf einfache Weise durchzuführen ist. Insbesondere wird der sonst erforderliche größere Programmier- bzw. Konfigurieraufwand vermieden. Der Austausch eines Geräts erfordert auch keine besondere, spezifische Qualifikation des Monteurs. Durch die Zuordnung und die Speicherung der Zuordnung eines Indexwerts und einer eindeutigen Adresse eines Geräts zweiter Art wird eine Neueinstellung der Adresse des zweiten Geräts nur durch die Einstellung des Indexwerts an dem Austauschgerät ermöglicht. Der Indexwert kann dabei z. B. von außen am Gehäuse des Geräts zweiter Art eingestellt werden, z. B. über Tasten oder Schalter, ggf. mit einem Bedienwerkzeug wie einem Schraubendreher. Vorteilhaft ist, dass der Indexwert vom Wertebereich wesentlich kleiner ausgebildet sein kann als die vollständige, eindeutige Geräteadresse, so dass das Gerät zweiter Art mit einem kompakten, kleinbauenden Indexwert-Erzeugungsmittel ausgestattet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass das Indexwert-Erzeugungsmittel leicht am Gerät zweiter Art untergebracht werden kann, z.B. an der Frontplatte oder der Rückseite. Das Indexwert-Erzeugungsmittel kann z. B. als DIP-Schalter, Drehschalter, Display mit Tastatur oder ähnliches Bedienmittel ausgebildet sein. Nach Einstellung des korrekten Indexwerts des Austauschgeräts muss dieses nur noch in die Steuerungsanlage eingebaut werden. Beim nächsten Anlauf der Steuerungsanlage kann dann automatisch durch die Geräte erster und zweiter Art die neue Ist-Adresse des Austauschgeräts bestimmt und in dessen Eigenadressspeicher gespeichert werden.
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Damit verfügt das Austauschgerät über dieselbe eindeutige Adresse wie das auszutauschende Gerät zweiter Art. Der Soll-Prüfcode kann, ebenso wie der Ist-Prüfcode, als Fehler erkennender oder Fehler korrigierender Code gebildet werden oder einen solchen Code aufweisen. Z. B. kann der Soll-Prüfcode als Prüfziffer ausgebildet sein oder eine solche Prüfziffer aufweisen, z. B. eine nach dem Prinzip des Cyclic-Redundancy-Check (CRC) gebildete Prüfziffer. Durch in dieser Art gebildete Prüfcodes kann die Betriebssicherheit der Steuerungsanlage wesentlich gesteigert werden, so dass die Steueranlage auch in sicherheitskritischen Anwendungen eingesetzt werden kann.
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Das Verfahren eignet sich sowohl für segmentierte als auch für nicht segmentierte Steuerungsanlagen. Mit dem Begriff der „Segmentierung“ wird dabei eine Strukturierung des Kommunikationsmediums in über- und untergeordnete Teilsegmente bezeichnet, die auch als Netzwerksegmente bezeichnet werden. Die Netzwerksegmente können durch einzelne spezifische Module miteinander verbunden sein, z. B. durch Buskoppler oder Gateways. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Soll-Adresse eine eindeutige Adresse der gesamten Steuerungsanlage. Die Soll-Adresse ist damit auch bei einer Segmentierung über alle Teilsegmente des Kommunikationsmediums eindeutig.
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Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens einem Gerät zweiter Art zugeordnete neue Ist-Adresse kann insbesondere für ein Adressieren des Geräts zweiter Art von anderen Geräten der Steuerungsanlage genutzt werden, die nur indirekt mit dem Teil des Kommunikationsmediums verbunden sind, an das das Gerät zweiter Art angeschlossen ist. So kann z. B. eine an einem anderen Bussegment angeschlossene Sicherheits-SPS über ein oder mehrere Buskopplermodule bzw. Gateways die Geräte zweiter Art an deren Bussegment mittels der erfindungsgemäß zugeordneten Ist-Adresse adressieren.
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Zur Bestimmung des Soll-Prüfcodes können entweder nur die Soll-Adresse und der Soll-Index herangezogen werden, oder weitere spezifische Informationen des Geräts zweiter Art, wie z.B. eine entsprechende Typen-Kennzeichnung oder eine Baureihenkennung. In diesem Fall ist es vorteilhaft, in dem Gerätezuordnungsspeicher diese zusätzlichen Daten ebenfalls zu speichern. In entsprechender Weise kann der Ist-Prüfcode in dem Gerät zweiter Art bestimmt werden. Es ist vorteilhaft, dabei die hierfür zu berücksichtigende spezifische Information des Geräts zweiter Art in einem Speicher des Geräts zweiter Art verfügbar zu machen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Indexwert in Bezug auf die gesamte Steuerungsanlage nicht eindeutig, aber in Bezug auf ein Kommunikationssegment, das von dem Gerät erster Art verwaltet wird, eindeutig. Dies erlaubt eine sichere Kommunikation zwischen den Geräten erster und zweiter Art innerhalb des Kommunikationssegments auf Basis des Indexwerts, auch ohne dass die Ist-Adresse bereits der richtigen Soll-Adresse entspricht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Soll-Adresse einen größeren Wertebereich als der Indexwert. Entsprechendes gilt für die Ist-Adresse und den Ist-Indexwert.
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Der Schritt e) des Anspruchs 1 kann in verschiedener Weise realisiert werden. In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung übermittelt das Gerät erster Art zusammen mit dem Soll-Prüfcode bereits die Soll-Adresse, so dass diese Soll-Adresse dem Gerät zweiter Art bereits zur Verfügung steht, wenn diese als neue Ist-Adresse gespeichert werden soll. Beispielsweise kann der Soll-Prüfcode in einer gemeinsamen Datenbotschaft mit der Soll-Adresse übermittelt werden, oder die Soll-Adresse kann direkt in dem Soll-Prüfcode codiert werden und im Gerät zweiter Art dann wieder decodiert werden. Die Soll-Adresse kann auch mit einer separaten Botschaft ohne besondere Aufforderung von dem Gerät erster Art an das Gerät zweiter Art gesandt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gerät zweiter Art bei einer Abweichung zwischen dem Ist-Prüfcode und dem Soll-Prüfcode das Gerät erster Art über die Abweichung informiert. Dies hat den Vorteil, dass durch die Information über die Abweichung das Gerät erster Art in definierter Weise eine Rückmeldung über das Ergebnis des Vergleichs in dem Gerät zweiter Art erhält und sodann gezielt die im Gerätezuordnungsspeicher des Geräts erster Art zum Soll-Indexwert des Geräts zweiter Art zugehörige Soll-Adresse an das Gerät zweiter Art übertragen kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass hierbei die Soll-Adresse zusammen mit dem Soll-Indexwert an das Gerät zweiter Art übertragen wird. Dies hat den Vorteil, dass das Gerät zweiter Art einen anschließenden Vergleich durchführen kann, ob der empfangene Soll-Indexwert mit dem Ist-Indexwert des Geräts zweiter Art übereinstimmt und nur bei Übereinstimmung die von dem Gerät erster Art übertragene Soll-Adresse als neue Ist-Adresse in seinem Eigenadressspeicher speichert. Sollten der Soll-Indexwert und der Ist-Indexwert hierbei nicht übereinstimmen, deutet dies auf einen Fehler hin, und das Gerät zweiter Art kann z. B. in einen sicheren Zustand übergehen bzw. darin verbleiben. Der sichere Zustand kann z. B. dadurch gekennzeichnet sein, dass das Gerät zweiter Art keine Steuerungsfunktion ausführt und inaktiv ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung übermittelt das Gerät erster Art in einem Adressenvergabe-Betriebsmodus den Soll-Prüfcode dem Gerät zweiter Art und ordnet dabei das Gerät zweiter Art mittels des Indexwerts zu. Vorteilhaft ist damit in dem Gerät erster Art ein Adressenvergabe-Betriebsmodus vorgesehen, der z. B. jedes Mal beim Anlauf der Steuerungsanlage zunächst aktiviert sein kann und nach einer gewissen Anlaufphase in einen Normal-Betriebsmodus übergeht. Das Ansprechen des Geräts zweiter Art durch das Gerät erster Art kann in dem Adressenvergabe-Betriebsmodus, dem Normal-Betriebsmodus oder in beiden Betriebsmodi über einen lokalen Ansprechmechanismus desjenigen Segments des Kommunikationsmediums erfolgen, über das das Gerät zweiter Art mit dem Gerät erster Art verbunden ist, z. B. über ein lokales Bussegment. Der lokale Ansprechmechanismus kann insbesondere anders ausgebildet sein als der globale Ansprechmechanismus. Der globale Ansprechmechanismus verwendet, wie erwähnt, zur Adressierung der Geräte die in den Eigenadressspeichern der Geräte abgespeicherten Ist-Adressen, d. h. die vollständige Adressinformation. Als Beispiel für einen solchen lokalen Ansprechmechanismus sei ein Ansprechen eines Geräts zweiter Art über dessen Anschlusspositionsnummer am lokalen Bussegment (Slot-Nummer) genannt. Während in diesem Fall das physikalische Ansprechen eines Geräts zweiter Art über den lokalen Ansprechmechanismus erfolgt, wird zusätzlich der Indexwert, der am Gerät zweiter Art eingestellt ist, vom Gerät erster Art für eine Zuordnung der an das Gerät zweiter Art gesandten Daten genutzt.
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Die Erfindung eignet sich auch für Ausführungsformen von Steuerungsanlagen, bei denen kein lokaler Ansprechmechanismus zur Verfügung steht oder dieser nicht funktionsfähig ist. In diesem Fall kann ein Gerät zweiter Art gezielt durch Verwendung des dort eingestellten Indexwerts vom Gerät erster Art angesprochen werden. Auf diese Weise kann mittels des Indexwerts zumindest während des Adressenvergabe-Betriebsmodus ein alternativer lokaler Ansprechmechanismus realisiert werden.
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In dem Normal-Betriebsmodus kann außerdem vorgesehen sein, dass das Gerät zweiter Art seitens des Geräts erster Art dann mit der im Gerät erster Art gespeicherten Soll-Adresse adressiert wird.
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Entsprechend kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Gerät zweiter Art wenigstens zwei Adressierungsmodi aufweist, nämlich einen Indexwert-Adressierungsmodus, in dem das Gerät zweiter Art über den Indexwert über das Kommunikationsmedium adressierbar ist, und einen Normal-Adressierungsmodus, in dem das Gerät zweiter Art über die in dem Eigenadressspeicher gespeicherte Ist-Adresse über das Kommunikationsmedium adressierbar ist. Grundsätzlich können der Indexwert-Adressierungsmodus und der Normal-Adressierungsmodus nebeneinander, d. h. parallel aktiviert sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Gerät zweiter Art derart ausgebildet, dass der Indexwert-Adressierungsmodus nur während der Dauer des Adressenvergabe-Betriebsmodus aktiviert ist und das Gerät zweiter Art dann selbstständig in den Normal-Adressierungsmodus als ausschließlichen Adressierungsmodus übergeht.
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Sofern in einem Indexwert-Adressierungsmodus das Gerät zweiter Art vom Gerät erster Art über den Indexwert adressiert wird, kann die Speicherung der Soll-Adresse als neue Ist-Adresse in dem Eigenadressspeicher des Geräts zweier Art im Schritt e) ohne weitere Prüfung des Indexwertes erfolgen, da klar ist, dass das passende Gerät zweiter Art angesprochen wurde. Sofern ein Broadcast-Übertragungsmodus vorgesehen ist, in dem das Gerät erster Art Botschaften mit dem Soll-Prüfcode eines bestimmten Geräts zweiter Art pauschal an mehrere oder alle angeschlossenen Geräte zweiter Art sendet, ist es vorteilhaft, wenn in dem Schritt e) vor der Speicherung der Soll-Adresse in dem Eigenadressspeicher des Geräts zweiter Art dort eine Überprüfung erfolgt, ob der Soll-Indexwert mit dem Ist-Indexwert übereinstimmt. Hierzu ist der Soll-Indexwert vom Gerät erster Art an das Gerät zweiter Art zu übertragen, was z. B. durch entsprechende Codierung im Soll-Prüfcode erfolgen kann, oder durch Mitsenden des Soll-Indexwerts mit dem Soll-Prüfcode, oder durch eine spezielle Anforderung des Soll-Prüfcodes durch das Gerät zweiter Art, z.B. dann, wenn eine Abweichung zwischen dem Ist-Prüfcode und dem Soll-Prüfcode im Gerät zweiter Art festgestellt wurde.
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Im Gerät zweiter Art erfolgt dann eine Überprüfung, ob der Soll-Indexwert mit dem Ist-Indexwert übereinstimmt, bevor die Soll-Adresse als neue Ist-Adresse in dem Eigenadressspeicher gespeichert wird. Liegt die Übereinstimmung vor, so erfolgt die Speicherung. Andernfalls kann das Gerät zweiter Art z. B. in einen sicheren Zustand übergehen und einen Fehler signalisieren.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 9 gelöst durch eine Steuerungsanlage mit folgenden Merkmalen:
- a) wenigstens ein Gerät erster Art und ein oder mehrere Geräte zweiter Art, wobei die Geräte erster und zweiter Art über ein Kommunikationsmedium miteinander zum Datenaustausch verbunden sind,
- b) das Gerät erster Art weist einen Gerätezuordnungsspeicher auf, in dem wenigstens die Soll-Adressen von einem oder mehreren Geräten zweiter Art und deren zugeordnete Soll-Indexwerte gespeichert sind,
- c) das Gerät erster Art ist zur Ausführung der vom Gerät erster Art auszuführenden Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet,
- d) das Gerät zweiter Art weist ein Indexwert-Erzeugungsmittel, mit dem ein Indexwert des Geräts zweiter Art an diesem Gerät einstellbar ist, und einen Eigenadressspeicher zur Speicherung der eigenen Ist-Adresse auf,
- e) das Gerät zweiter Art ist zur Ausführung der vom Gerät zweiter Art auszuführenden Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet.
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Die Steuerungsanlage weist damit die zuvor genannten Vorteile auf.
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Die Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 10 durch ein Gerät erster Art einer Steuerungsanlage der zuvor genannten Art gelöst.
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Das Gerät erster Art kann als nicht-fehlersicheres oder als fehlersicheres Gerät ausgebildet sein, insbesondere als Gerät eines industriellen Automatisierungssystems. Für eine kostengünstige Realisierung ist ein nicht-fehlersicheres Gerät zu bevorzugen. Sofern ohnehin ein fehlersicheres Gerät vorhanden ist, kann dieses zusätzlich die Funktionen des Geräts erster Art übernehmen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Gerät erster Art als Buskopplermodul einer sicheren Steuerungsanlage oder als sonstiges Speichermodul ausgebildet. Das Gerät erster Art kann grundsätzlich durch ein externes Gerät unterschiedlichster Bauart gebildet werden, wobei auch Geräte in Frage kommen, die an sich andere Hauptfunktionen haben und die Funktion des zuvor beschriebenen Geräts erster Art für die Adressenvergabe als zusätzliche Funktion übernehmen. So kann das Gerät erster Art z. B. ein Konfigurationstool für die Konfiguration der Steuerungsanlage sein, ein mit dem Kommunikationsmedium verbundenes Speichermodul der Steuerungsanlage oder ein anderes Gerät zweiter Art, in dem zusätzlich die Funktionen des Geräts erster Art implementiert sind.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 12 gelöst durch ein Gerät zweiter Art einer Steuerungsanlage der zuvor beschriebenen Art.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Gerät zweiter Art als fehlersicheres Gerät einer sicheren Steuerungsanlage, insbesondere als fehlersicheres Gerät eines industriellen Automatisierungssystems, ausgebildet.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird gemäß Anspruch 14 ferner gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, eingerichtet zur Ausführung der vom Gerät erster Art oder vom Gerät zweiter Art auszuführenden Schritte des Verfahrens der zuvor beschriebenen Art, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner des jeweiligen Geräts erster bzw. zweiter Art ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann insbesondere auf einem maschinenlesbaren Speichermittel gespeichert sein, z. B. in einem Halbleiterspeicher, z. B. einem ROM oder Flash-ROM, oder auf einem Memory Stick, einer CD oder DVD oder einem anderen portablen Datenträger.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Verwendung von Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 - ein Blockdiagramm eines Teils einer Steuerungsanlage und
- 2 u. 3 - Ablaufdiagramme von Adressenzuordnungsverfahren.
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In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
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Die 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Steuerungsanlage 9 bzw. einen Teil einer Steuerungsanlage. Erkennbar ist eine Vielzahl von Geräten 1a, 1b, 1c, ..., in, die über ein Kommunikationsmedium 2, z. B. einen Datenbus, miteinander verbunden sind. Die Geräte 1a, 1b, 1c, ..., 1n, werden auch als Busteilnehmer bezeichnet. Das Kommunikationsmedium 2 ermöglicht beispielsweise eine Kommunikation nach dem PROFIsafe-Protokoll, dem PROFInet-Protokoll, dem Ethernet-IP-Protokoll, dem Sercos-Protokoll, dem DeviceNet-Protokoll oder dem CIP Safety Protokoll. Dabei werden die Busteilnehmer 1a, 1b, 1c, ..., 1n mit einem eindeutigen Identifikator, der üblicherweise als Geräteadresse bezeichnet wird, angesprochen. Die Geräteadresse ist je nach verwendetem Protokoll unterschiedlich definiert.
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Beim PROFIsafe-Protokoll werden Slave-Busteilnehmer, wie im vorliegenden Beispiel die Busteilnehmer 1b, 1c,..., 1n, mittels einer PROFIsafe-Slaveadresse angesprochen. Das sichere Protokoll PROFIsafe verwendet zur eindeutigen Adressierung eine F-Source/Destination_Address. Diese Adresse besteht aus zwei 16-Bit-Werten, von denen zumindest der Teil F-Destination Address im Slave-Busteilnehmer für die Überprüfung beim Verbindungsaufbau vorliegen muss.
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Beim PROFInet-Protokoll werden die Busteilnehmer 1a, 1b, 1c, ..., in über einen dem Busteilnehmer zugeordneten Gerätenamen angesprochen. Eine numerische IP-Adresse zur Adressierung der Busteilnehmer wird anhand dieser fest zugeordneten alphanumerischen Gerätenamen zugewiesen. Hierzu erfolgt eine Auflösung des Gerätenamens anhand einer Auflösungstabelle.
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Das sichere Protokoll CIP Safety verwendet zur eindeutigen Adressierung einen sog. UNID (Unique Network Identifier). Der UNID besteht aus einer Safety Network Number (SNN) und einer NodeID. Die SNN umfasst 6 Byte, die NodeID 4 Byte. Somit sind zur Festlegung einer vollständigen UNID 80 Bit einzustellen. Es ist leicht erkennbar, dass dies über einen am Busteilnehmer 1a, 1b, 1c, ..., 1n angeordneten DIP Schalter ausgesprochen unpraktisch wäre. Daher werden zur Einstellung üblicherweise gesonderte Software-Hilfsmittel zusammen mit einem Programmier-PC oder -Laptop eingesetzt. Diese zusätzlichen Hilfsmittel müssen dann auch beim Austausch defekter Geräte jedes Mal eingesetzt werden, was ein besonders geschultes Personal erfordert. Dies entfällt bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist als ein Busteilnehmer 1a ein zentrales Bussteuerungsmodul vorgesehen, das eine Anbindung der über das Kommunikationsmedium 2 mit dem zentralen Bussteuerungsmodul 1a verbunden Busteilnehmer 1b, 1c, ..., 1n an einen Feldbus 3 ermöglicht. An dem Feldbus 3 können weitere Module der Steuerungsanlage angeschlossen sein, wie ein zentrales Automatisierungssteuerungsgerät 32, z. B. eine Sicherheits-SPS, und weitere Busteilnehmer. Das Automatisierungssteuergerät 32 kann dabei direkt an den Feldbus 3 angeschlossen sein oder über ein oder mehrere weitere Buskopplermodule. Das Automatisierungssteuergerät 32 adressiert dabei die Busteilnehmer 1a, 1b, ..., 1n mittels einer systemweit eindeutigen Adresse. Diese Adresse ist als Ist-Adresse im Eigenadressspeicher 5 der Busteilnehmer 1a, 1b, 1c, ..., 1n gespeichert bzw. durch das erfindungsgemäße Verfahren zu speichern.
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Die Busteilnehmer 1b, 1c, ..., 1n können z. B. als fehlersichere Geräte einer Automatisierungsanlage ausgebildet sein, z. B. als Eingabemodule, Ausgabemodule oder kombinierte Eingabe-/Ausgabemodule. Auch das zentrale Bussteuerungsmodul 1a kann ergänzend zu seiner Funktion zur Bussteuerung solche Eingabe- bzw. Ausgabefunktionen aufweisen.
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Die Busteilnehmer 1a, 1b, 1c, ..., 1n haben jeweils mindestens einen Steuerungsprozessor 4, der neben anderen Aufgaben die Steuerung der Datenkommunikation und insbesondere der Adressierung und Adresserkennung von über das Kommunikationsmedium 2 übertragenen Datenpaketen übernimmt. Der Steuerungsprozessor 4 kann zusätzlich Steuerungs- oder Eingabe-/Ausgabefunktionen ausführen.
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Die als Ein-/Ausgabemodule ausgeführten Busteilnehmer 1b, 1c, ..., 1n weisen außerdem Anschlussklemmen 7 auf. An die Anschlussklemmen 7 können Feldanwendungen 8a, 8b, 8c, wie beispielsweise Sensoren und Aktoren, durch freie Verdrahtung angeschlossen werden. Die an einen Busteilnehmer 1b, 1c, ..., in adressierten Daten werden von dem Steuerungsprozessor 4 dann in Steuerungssignale umgewandelt, beispielsweise durch Extraktion von Datenpaketen, um diese Steuerungssignale an die Anschlussklemmen 7 und die daran angeschlossenen Aktoren auszugeben. Es können auch Messsignale, z. B. von einem Sensor 8b, über die Anschlussklemmen 7 an den Steuerungsprozessor 4 weitergegeben werden, um diese Sensorsignale als Daten über das Kommunikationsmedium 2 an mindestens einen weiteren Busteilnehmer zu übertragen, insbesondere an das zentrale Bussteuerungsmodul 1a. Das zentrale Bussteuerungsmodul 1a fungiert hierbei als Gateway zwischen dem Feldbus 3 und dem internen Kommunikationsmedium 2, d. h. das Bussteuerungsmodul 1a leitet Datenpakete von dem Feldbus 3 auf das Kommunikationsmedium 2 weiter und umgekehrt.
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Die Busteilnehmer 1a, 1b, 1c, ..., 1n können jeweils einen Eigenadressspeicher 5 haben, der mit dem Steuerungsprozessor 4 verbunden ist. In dem Eigenadressspeicher 5 ist die eigene Adresse des Busteilnehmers, unter der er über das Kommunikationsmedium 2 bzw. den Feldbus 3 angesprochen werden kann, gespeichert.
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Die Busteilnehmer 1a, 1b, 1c, ..., 1n können außerdem als Indexwert-Erzeugungsmittel jeweils einen Codierschalter 6 haben, der mit dem Steuerungsprozessor 4 verbunden ist. Der Codierschalter 6 ist in einer vorteilhaften Weiterbildung an einer von außen am jeweiligen Busteilnehmer 1 zugänglichen Stelle angeordnet, z. B. an der Frontplatte oder der Rückseite des Gehäuses. Über den Codierschalter 6 wird ein jeweiliger Ist-Indexwert des Busteilnehmers 1 eingestellt bzw. vom Anwender einstellbar.
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Das zentrale Bussteuerungsmodul 1a führt im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Funktionen des Geräts erster Art aus. Die übrigen Busteilnehmer 1b, 1c, in seien Geräte zweiter Art. Das Gerät erster Art, d. h. der Busteilnehmer 1a, weist daher zusätzlich einen Gerätezuordnungsspeicher 31 auf. Der Gerätezuordnungsspeicher 31 kann als fester Speicher des Busteilnehmers 1a oder als Wechselspeicher ausgebildet sein, z. B. als SD-Speicherkarte. Der Gerätezuordnungsspeicher 31 ist ebenfalls mit dem Steuerungsprozessor 4 verbunden. In dem Gerätezuordnungsspeicher 31 ist für alle Busteilnehmer 1b, 1c, ..., in eine Zuordnung zwischen deren jeweiligen Soll-Adressen und Soll-Indexwerten gespeichert.
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Die 1 zeigt außerdem, dass an das zentrale Bussteuerungsmodul 1a ein Konfigurationstool 30, z. B. in Form eines Personal Computers oder Laptops mit entsprechender Konfigurationssoftware, angeschlossen werden kann. Über das Konfigurationstool 30 kann der Gerätezuordnungsspeicher 31 mit der Liste der Zuordnungen der Soll-Adressen und Soll-Indexwerte der vorhandenen Geräte zweiter Art belegt werden. Sofern der Gerätezuordnungsspeicher 31 als Wechselspeicher ausgebildet ist, kann dieser auch zur anfänglichen Belegung mit Daten aus dem zentralen Bussteuerungsmodul 1a entnommen werden und in ein entsprechendes Konfigurationstool eingesteckt werden, und anschließend wieder am zentralen Bussteuerungsmodul 1a angeschlossen werden.
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Die 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Speicherung einer Soll-Adresse in einem der Busteilnehmer 1b, 1c, ..., 1n. Die in 2 links dargestellten Schritte 10, 11, 12 werden in dem Gerät erster Art, d. h. in dem zentralen Bussteuerungsmodul 1a, ausgeführt. Die in 2 rechts dargestellten Schritte 20 bis 27 werden in dem angesprochenen Gerät zweiter Art ausgeführt, z. B. in dem Busteilnehmer ib.
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Vor Beginn des in 2 automatisch durch die Geräte erster und zweiter Art ausgeführten Ablaufs wird ein neues Gerät zweiter Art, d. h. ein Austauschgerät für den Busteilnehmer 1b, bereitgestellt und zum Einbau in die Steuerungsanlage vorbereitet. Dazu wird der am auszutauschenden Gerät eingestellte Indexwert abgelesen und am Austauschgerät über das Indexwert-Erzeugungsmittel 6 des Austauschgeräts eingestellt. Das auszutauschende Gerät wird aus der Steuerungsanlage entfernt, sodann wird das Austauschgerät in die Steuerungsanlage eingebaut und die Steuerungsanlage wieder eingeschaltet.
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Beim Anlauf der Steuerungsanlage führt das Gerät erster Art 1a zunächst den Schritt 10 aus. Es wird ein Soll-Prüfcode bestimmt, z. B. ein CRC. Der Soll-Prüfcode wird aus der im Gerätezuordnungsspeicher 31 für ein Gerät zweiter Art gespeicherten Soll-Indexwert und der zugeordneten Soll-Adresse bestimmt. Anschließend wird in einem Block 11 der bestimmte Soll-Prüfcode CRC über das Kommunikationsmedium 2 an das Gerät zweiter Art 1b gesandt. Im Gerät zweiter Art wurde in analoger Weise im Schritt 20 ein Ist-Prüfcode bestimmt, z. B. als CRC. Der Ist-Prüfcode wird aus dem durch das Indexwert-Erzeugungsmittel 6 eingestellten Ist-Indexwert und die im Eigenadressspeicher 5 des Geräts zweiter Art gespeicherten Ist-Adresse nach der gleichen Bestimmungsmethode bestimmt, wie im Schritt 10 im Gerät erster Art der Soll-Prüfcode. Anschließend erfolgt im Schritt 21 ein Vergleich zwischen den beiden CRCs, d. h. ein Vergleich zwischen dem Soll-Prüfcode und dem Ist-Prüfcode. Sofern eine Übereinstimmung vorliegt, wird nach dem Schritt 21 das Gerät zweiter Art in einen Aktiv-Zustand 27 versetzt, in dem es seine bestimmungsgemäße Funktion in der Steuerungsanlage ausführt.
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Wird im Schritt 21 festgestellt, dass eine Abweichung zwischen dem Ist-Prüfcode und dem empfangenen Soll-Prüfcode vorliegt, wird diese Abweichung im Schritt 22 über ein Abweichungssignal, das über das Kommunikationsmedium 2 übertragen wird, dem Gerät erster Art signalisiert. Das Gerät erster Art führt dann einen Schritt 12 aus, in dem die Soll-Adresse und der Soll-Index, der zuvor im Schritt 10 für die Bestimmung des CRC verwendet wurde, über das Kommunikationsmedium 2 an das Gerät zweiter Art sendet. Im Gerät zweiter Art wird der Ist-Indexwert von dem Indexwert-Erzeugungsmittel 6 gelesen. In einem darauffolgenden Schritt 24 erfolgt ein Vergleich zwischen dem Ist-Indexwert und dem vom Gerät erster Art gesendeten Soll-Indexwert. Sofern hierbei eine Abweichung festgestellt wird, geht das Gerät zweiter Art in einen sicheren Zustand 25 über. In diesem Zustand werden keine Steuerungsfunktionen ausgeführt.
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Sofern der Vergleich im Schritt 24 eine Übereinstimmung ergibt, wird in einem darauf folgenden Schritt 26 die Soll-Adresse im Eigenadressspeicher 5 als neue Ist-Adresse gespeichert. Sodann geht das Gerät zweiter Art in den Aktiv-Zustand 27 über.
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Die 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zur Zuordnung einer Soll-Adresse. Im Unterschied zur 2 wird in einem Schritt 13, der auf den Schritt 10 folgt, die Soll-Adresse, der Soll-Index und der Prüfcode CRC vom Gerät erster Art an das Gerät zweiter Art über das Kommunikationsmedium 2 übertragen. Die Übertragung kann in einer einzigen Datenbotschaft oder verteilt in mehreren Datenbotschaften erfolgen. Im Unterschied zum Verfahren gemäß 2 wird jedoch zu Beginn gleich die volle Information übertragen, die das Gerät zweiter Art für eine letztendliche Beurteilung benötigt, ob die Soll-Adresse im Eigenadressspeicher gespeichert werden soll. Hierdurch kann der zusätzliche Schritt mit der Übertragung des Abweichungssignals entfallen. Die Funktionen gemäß den Schritten 10, 20, 21, 23, 24, 25, 26, 27 entsprechen denjenigen der Ausführungsform gemäß 2.
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Sofern ein Austauschbedarf des Geräts erster Art, d. h. desjenigen Geräts, das den zentralen Gerätezuordnungsspeicher aufweist, auftritt, sind verschiedene vorteilhafte Möglichkeiten vorhanden, um den Austausch dieses Geräts vergleichbar einfach zu halten bzw. zumindest den Aufwand gering zu halten. In einer ersten Variante kann vorgesehen sein, dass an dem Feldbus 3 ein übergeordnetes Gerät erster Art vorhanden ist, das in einem zentralen Gerätezuordnungsspeicher die Speicherinhalte von Gerätezuordnungsspeichern aller vorhandenen untergeordneten Geräte erster Art der gesamten Steuerungsanlage aufweist, oder zumindest von einem oder mehreren untergeordneten Geräten erster Art. Bei einem Austausch des untergeordneten Geräts erster Art kann dann die Adresszuordnung zu diesem Gerät in gleicher Weise erfolgen wie zuvor für die Geräte zweiter Art beschrieben. Zudem kann die Information des Gerätezuordnungsspeichers aus dem zentralen Gerätezuordnungsspeicher des übergeordneten Geräts erster Art durchgeführt werden. Auf diese Weise kann eine vollständige Datenwiederherstellung automatisch erfolgen, ohne dass besondere Bedienschritte erforderlich sind oder besonders geschultes Personal notwendig ist.
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Sofern der Gerätezuordnungsspeicher als Wechselspeicher ausgebildet ist, kann dieser beim Austausch des Geräts erster Art einfach entnommen werden und in ein Austauschgerät erster Art eingesetzt werden. Sofern das Gerät erster Art nicht mit einem Wechselspeicher ausgestattet ist oder der Wechselspeicher den Defekt aufweist, kann alternativ eine Neuzuordnung der Daten in dem Gerätezuordnungsspeicher über das Konfigurationstool 30 erfolgen, ähnlich wie bei der Erstinbetriebnahme der Steuerungsanlage 9.
