DE102012214846A1

DE102012214846A1 - Automation system with decentralized control functions in I / O modules

Info

Publication number: DE102012214846A1
Application number: DE201210214846
Authority: DE
Inventors: Axel Zindler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2014-02-27
Also published as: DE112013004138A5; WO2014029609A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine E-/A-Baugruppe (2) für ein Automatisierungssystem (1) sowie ein Automatisierungssystem (1) mit einem Kommunikationsnetzwerk (10) und zumindest einer an das Kommunikationsnetzwerk (10) angebundenen Steuerungseinheit (8). Die erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe (2) weist eine Prozessoreinheit (3) auf, die zu einer Durchführung einer Verarbeitungsaufgabe (5) durch die E-/A-Baugruppe (2) einrichtbar oder eingerichtet ist. Weiter ist bei der erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppe (2) vorgesehen, dass eine Ablaufumgebung (4) für die eingerichtete Verarbeitungsaufgabe (5) in die Prozessoreinheit (3) implementiert ist. Bei dem erfindungsgemäßen Automatisierungssystem (1) ist an das Kommunikationsnetzwerk (10) zumindest eine erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe (2) angebunden.The invention relates to an I / O assembly (2) for an automation system (1) and an automation system (1) with a communication network (10) and at least one control unit (8) connected to the communication network (10). The I / O assembly (2) according to the invention has a processor unit (3) which can be set up or is set up to carry out a processing task (5) by the I / O assembly (2). The I / O assembly (2) according to the invention also provides that a runtime environment (4) for the processing task (5) set up is implemented in the processor unit (3). In the automation system (1) according to the invention, at least one I / O module (2) according to the invention is connected to the communication network (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine E-/A-Baugruppe für ein Automatisierungssystem sowie ein Automatisierungssystem mit zumindest einer über ein Kommunikationsnetzwerk in das Automatisierungssystem ein- bzw. angebundenen E-/A-Baugruppe. The invention relates to an I / O module for an automation system and to an automation system having at least one I / O module connected or connected to the automation system via a communications network.

Automatisierungssysteme – als Bestandteile einer Prozessleittechnik – werden verwendet zur Steuerung technischer Prozesse, wie beispielsweise chemischer Prozesse, Energieerzeugungsprozesse oder Fertigungsprozesse. Automation systems - as components of a process control system - are used to control technical processes, such as chemical processes, power generation processes or manufacturing processes.

Ein solches Automatisierungssystem, beispielsweise ein Automatisierungssystem „SIMATIC S5“ der Firma Siemens AG, weist als wesentliche Komponenten eine oder – im Falle einer dezentralen bzw. verteilten Steuerung – mehrere programmierbare Steuerungseinheiten, kurz im Folgenden auch nur Steuerung bzw. Steuerungen, eine Mensch-Maschine-Interaktions-Einheit, kurz HMI-System – für beispielsweise eine Anzeige-, Darstellungs-, Alarm- und/oder Kurvenfunktion, und Feldgeräte auf. Such an automation system, for example, an automation system "SIMATIC S5" from Siemens AG, has as essential components one or - in the case of a decentralized or distributed control - several programmable control units, in the following only just control or controls, a man-machine Interactive unit, HMI system for short - for example, a display, display, alarm and / or curve function, and field devices on.

Aufgabe der Feldgeräte ist es, Prozesszustände des zu steuernden Prozesses zu erfassen oder zu überwachen – und prozessrelevante Informationen an eine übergeordnete, in der Regel programmierbare Steuerung weiterzugeben bzw. prozessrelevante Informationen von der Steuerung zu übernehmen. Feldgeräte können zum Beispiel Sensoren, Taster, Bewegungsmelder, aber auch elektrische Aktoren und/oder Antriebe sein. The task of the field devices is to detect or monitor process states of the process to be controlled - and to pass on process-relevant information to a higher-level, generally programmable controller or to transfer process-relevant information from the controller. Field devices may be, for example, sensors, buttons, motion detectors, but also electrical actuators and / or drives.

Eine Verbindung zwischen einem solchen Feldgerät und der (übergeordneten, programmierbaren) Steuerung erfolgt unter Verwendung sogenannter Eingabe-/Ausgabemittel (auch I-/O-Mittel), die im Folgenden kurz als elektronische E-/A-Baugruppen bzw. als E-/A-Baugruppen, bezeichnet werden sollen. A connection between such a field device and the (higher-level, programmable) control takes place using so-called input / output means (also I / O means), which are referred to below as electronic I / O modules or as E- / A-modules, to be designated.

Die E/A-Baugruppen, die in der Regel mit Signalwandlern und gegebenenfalls einfachen Prozessoren auf Mikrocontrollerbasis aufgebaut sind, sind mit der Steuerung wie auch – im Falle von mehreren Steuerungen – die Steuerungen untereinander oder auch die Steuerung bzw. die Steuerungen mit dem HMI-System über ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden und können so über das Kommunikationsnetzwerk miteinander kommunizieren, d.h. Daten austauschen. The I / O modules, which are usually built with signal converters and possibly simple processors on a microcontroller basis, are connected to the controller as well as - in the case of several controllers - the controllers themselves or else the controller or the controllers with the HMI. System interconnected via a communication network and so can communicate with each other via the communication network, ie Exchange data.

E/A-Baugruppen können dabei, beispielsweise hierarchisch gegliedert, als Station zusammengefasst sein und werden – als gruppierte Einheit bzw. Station – in der Regel mittels einer sogenannten Busanschaltbaugruppe über die Steuerung (Steuerung mit (hierarchisch) unterlagerten E-/A-Baugruppen bzw. Station) am Kommunikationsnetzwerk angebunden. In this case, I / O modules can be grouped together as a station, for example, as a grouped unit or station, generally by means of a so-called bus interface module via the controller (control with hierarchically subordinate I / O modules) Station) connected to the communication network.

Wesentliche Aufgabe dieser Busanschaltbaugruppe ist die Aufbereitung der E-/A-Baugruppensignale bzw. -daten der Stations – E-/A-Baugruppen für die Steuerung, wobei alle Signale bzw. Daten dieser E-/A-Baugruppen bzw. der Station gesamthaft im Zyklus der Steuerung an die Steuerung übertragen werden. Auch können die gesamthaft in der Busanschaltbaugruppe aufbereiteten bzw. über diese übertragenen E-/A-Baugruppensignale dort mit einem Zeitstempel versehen werden. The main task of this bus interface module is the processing of the I / O module signals or data of the station I / O modules for the controller, whereby all signals or data of these I / O modules or the station as a whole in the Cycle of the control are transmitted to the controller. Also, the total processed in the bus interface module or transmitted via this E / A module signals can be provided there with a time stamp.

Die Steuerung weist in der Regel eine Ablaufumgebung für durch sie auszuführende Verarbeitungsaufgaben, wie (Steuerungs-)Funktionen oder Features, – der durch sie zu steuernden bzw. gesteuerten Prozesse/Anlagen – auf sowie auch die Ablaufumgebung selbst andere Funktionen/Funktionalitäten, wie eine Kommunikation der Steuerung mit anderen Steuerungen und/oder dem HMI-System in dem Kommunikationsnetzwerk, zur Verfügung stellt. The controller usually has a runtime environment for processing tasks to be performed by it, such as (control) functions or features, - the processes / systems to be controlled by it, as well as the runtime itself, other functions / functionalities, such as communication the controller with other controllers and / or the HMI system in the communication network.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene standardisierte Kommunikationsnetzwerke und dortige Kommunikations- bzw. Übertragungstechniken, im Allgemeinen Kommunikationssysteme wie auch Bussysteme genannt, zum Datenaustausch zwischen Kommunikationsteilnehmern, wie auch den Komponenten des Automatisierungssystem, d.h. für einen Einsatz in Automatisierungssystemen, bekannt. Various standard communication networks and local communication or transmission techniques, generally known as communication systems as well as bus systems, are used in the prior art for exchanging data between communication participants as well as the components of the automation system, ie. for use in automation systems, known.

Beispiele für solche Kommunikationsnetzwerke/-systeme sind: Feldbussysteme, wie zum Beispiel Modbus, Profibus, Ethernet oder FireWire, Industrial Ethernet oder auch PC-interne Bussysteme (PCI). Examples of such communication networks / systems are: Fieldbus systems, such as Modbus, Profibus, Ethernet or FireWire, Industrial Ethernet or even PC-internal bus systems (PCI).

Ein- und Ausgabesignale bei Steuerungen werden üblicherweise in einem vorgebbaren Bearbeitungszyklus, beispielsweise 100 ms, eingelesen bzw. ausgegeben. Verändern sich Signale innerhalb eines solchen Zyklus – beispielsweise bei einer bestimmten Steuerungsfunktion – derart, dass ein zum Beispiel binäres Signal einmal seinen Zustand von 0 nach 1 und wieder (zurück) von 1 auf 0 wechselt, würde die Steuerung diesen (schnellen) Signalwechsel nicht erkennen. Input and output signals in controllers are usually read in or output in a predefinable processing cycle, for example 100 ms. If signals within such a cycle change - for example in the case of a specific control function - such that, for example, a binary signal changes its state from 0 to 1 and back again from 1 to 0, the controller would not recognize this (fast) signal change ,

Um derartige schnelle, d.h. Zykluszeiten unterschreitende, Signalwechsel erkennen zu können, muss die Zykluszeit der Steuerung bis mindestens auf den schnellsten zu erwarteten Signalwechsel herabgesetzt werden. To avoid such fast, i. Cycle times undershot to detect signal changes, the cycle time of the control must be reduced to at least the fastest expected signal change.

Sind diese Steuerungen mit ihnen unterlagerten E-/A-Baugruppen bzw. Station in das Kommunikationsnetzwerk bzw. Bussystem des Automatisierungssysteme eingebunden, werden deren Eingangs- bzw. Ausgangsignale immer in diesem jeweiligen schnellsten Zyklus der Steuerungen eingelesen. Are these controllers with subordinate I / O modules or station in the communication network or bus system of Integrated automation systems, their input or output signals are always read in this respective fastest cycle of the controllers.

D.h., es werden für – an sich – wenige Signale, die schnell eingelesen bzw. ausgegeben werden müssen, grundsätzlich alle Signale einer Steuerung und ihrer unterlagerten E-/A-Baugruppen nach der schnellen Zykluszeit bearbeitet bzw. übertragen. In other words, in principle, a few signals which must be read in or output quickly are processed or transmitted, in principle, all signals of a controller and its subordinate I / O modules after the fast cycle time.

Dieses erfordert eine hohe Rechenleistung bei den Steuerungen wie auch bei dem Gesamtsystem und mindert dessen Effizienz. This requires a high computing power in the controls as well as in the overall system and reduces its efficiency.

Ferner sind im Stand der Technik sogenannte Laufzeitumgebungen oder Ausführungsumgebungen oder auch seltener Ablaufumgebungen bekannt. Diese sind Computerprogramme, die gemeinsam mit Anwendungsprogrammen, auch Applikationen genannt, die nicht direkt mit einem Betriebssystem kommunizieren können, ausgeführt werden und diese damit auf dem jeweiligen Computer lauffähig, also ausführbar machen, indem sie zwischen Anwendungsprogramm und Betriebssystem vermitteln. Furthermore, in the prior art so-called runtime environments or execution environments or also less frequent drainage environments are known. These are computer programs, which are called together with application programs, also called applications, which can not communicate directly with an operating system, and thus make them executable on the respective computer, ie executable by mediating between application program and operating system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Automatisierungssystem mit verbesserter, effizienterer Signal-/Datenverarbeitung bei geringer Rechenleistung zu schaffen. The invention has for its object to provide an automation system with improved, more efficient signal / data processing at low processing power.

Die Aufgabe wird durch eine E-/A-Baugruppe für ein Automatisierungssystem sowie ein Automatisierungssystem mit zumindest einer solchen über ein Kommunikationsnetzwerk in das Automatisierungssystem ein- bzw. angebundenen E-/A-Baugruppe mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst. The object is achieved by an I / O module for an automation system and an automation system with at least one such via a communication network in the automation system connected or connected I / O module with the features according to the respective independent claim.

Die E-/A-Baugruppe weist eine Prozessoreinheit auf, die zu einer Durchführung einer Verarbeitungsaufgabe, beispielsweise einer bestimmten Funktion oder eines bestimmten Features, durch die E-/A-Baugruppe eingerichtet oder einrichtbar ist. The I / O assembly has a processing unit that is set up or set up to perform a processing task, such as a particular function or feature, by the I / O assembly.

Dabei kann unter „Prozessoreinheit“ ein integrierter Schaltkreis, in dem eine logische Schaltung programmiert ist oder programmiert werden kann, verstanden werden (programmierter/programmierbarer Logikbaustein). In this case, under "processor unit" an integrated circuit in which a logic circuit is programmed or can be programmed to be understood (programmed / programmable logic device).

Unter „einrichtbar“ bzw. „zu einer Durchführung einer Verarbeitungsaufgabe einrichtbare Prozessoreinheit“ kann verstanden werden, dass die Prozessoreinheit bzw. der integrierte Schaltkreis bzw. Logikbaustein für diese Verarbeitungsaufgabe bzw. Funktion/Feature bzw. zur Durchführung/Ausführung dieser Verarbeitungsaufgabe programmierbar ist. „Eingerichtet“ bzw. „zu einer Durchführung einer Verarbeitungsaufgabe eingerichtete Prozessoreinheit“ kann dann als entsprechend (fertig) programmierte Prozessoreinheit bzw. integrierter Schaltkreis bzw. Logikbaustein verstanden werden. The term "set-up" or "processor unit that can be set up to carry out a processing task" can be understood as meaning that the processor unit or the integrated circuit or logic module can be programmed for this processing task or function / feature or for execution / execution of this processing task. "Established" or "processor unit configured to carry out a processing task" can then be understood as a corresponding (ready) programmed processor unit or integrated circuit or logic module.

Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass eine Ablaufumgebung für die eingerichtete Verarbeitungsaufgabe in die Prozessoreinheit der E-/A-Baugruppe implementiert ist. According to the invention, it is further provided that a runtime environment for the configured processing task is implemented in the processor unit of the I / O module.

Das Automatisierungssystem weist ein Kommunikationsnetzwerk sowie zumindest eine an das Kommunikationsnetzwerk angebundene Steuerungseinheit auf. The automation system has a communication network and at least one control unit connected to the communication network.

Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass das Automatisierungssystem eine an das Kommunikationsnetzwerk angebundene erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe aufweist. According to the invention, it is further provided that the automation system has an inventive I / O module connected to the communication network.

Dabei kann unter „angebunden“ verstanden werden, dass die erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe bzw. die erfindungsgemäße Steuereinheit derart mit dem Kommunikationsnetzwerk verbunden ist, dass die erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe bzw. die erfindungsgemäße Steuereinheit Daten in das Kommunikationsnetzwerk bzw. zu anderen an das Kommunikationsnetzwerk angebundenen Kommunikationsteilnehmern, hier die erfindungsgemäße Steuereinheit bzw. die erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe, übertragen bzw. von den anderen Kommunikationsteilnehmern empfangen kann. In this case, "connected" means that the inventive I / O module or the control unit according to the invention is connected to the communications network in such a way that the I / O module or control unit according to the invention transmits data to the communications network or to other communication subscribers connected to the communication network, in this case the control unit according to the invention or the inventive I / O subassembly, can be transmitted or received by the other communication subscribers.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass zunehmend E-/A-Baugruppen nicht nur mit Signalwandlern und einfachen Prozessoren auf Mikrocontrollerbasis ausgestattet werden, sondern mit immer leistungsfähigeren Prozessoren bzw. Schaltkreisen, wie FPGAs, die es erlauben, ganze Rechnerkerne in einen Chip zu integrieren. The invention is based on the consideration that increasingly I / O modules are equipped not only with signal converters and simple processors on a microcontroller basis, but with increasingly powerful processors or circuits, such as FPGAs, which allow to integrate entire computer cores in a chip ,

Hierdurch wird es möglich, nicht nur Verarbeitungsaufgaben, wie Funktionen und/oder Features, sondern auch Ablaufumgebungen für die Funktionen bzw. Features zusammen mit diesen – ähnlich einem „eingebetteten System/embedded system“ – auf die E-/A-Baugruppe auszulagern. This makes it possible to outsource not only processing tasks, such as functions and / or features, but also run-off environments for the functions or features together with them - similar to an "embedded system" - to the I / O module.

Eine solche erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe – mit implementierter Ablaufumgebung und programmierbaren bzw. programmierten (Steuerungs-)Funktionen – kann so prinzipiell dieselben (Steuerungs-)Funktionen, wie eine Steuerung, oder auch nur einen bestimmten Teil der Steuerungsfunktionen, wie die Steuerung, abarbeiten sowie auch andere – über die Ablaufumgebung, insbesondere im Falle einer Ablaufumgebung einer Steuerung, zur Verfügung gestellte – Funktionen einer Steuerung, wie eine Kommunikation mit anderen Systemen, wie dem HMI-System oder anderen Steuerungen, aus-/durchführen. Such an inventive I / O module - with implemented runtime environment and programmable or programmed (control) functions - can in principle the same (control) functions as a controller, or even a specific part of the control functions, such as the controller , execute as well as other - over the runtime environment, especially in the case of a runtime environment of a controller, provided - functions of a controller, such as communication with other systems, such as the HMI system or other controls, perform / carry out.

Solche erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppen – mit implementierter Ablaufumgebung, insbesondere aus einer Steuerung, und programmierbaren bzw. programmierten (Steuerungs-)Funktionen – können so – im gleichen bzw. annähernd selben Umfang und Funktion einer Steuerung – auch am selben Kommunikationsnetzwerk bzw. Bussystem, beispielsweise Ethernet, wie die Steuerungen untereinander, wie auch mit den anderen Systemen, wie Steuerungen und/oder HMI-System, kommunizieren, d.h. Eingangsignale/Signalquellen und/oder Ausgangssignale/Signalsenken wie Steuerungen verarbeiten. Such inventive I / O modules - with implemented runtime environment, in particular from a controller, and programmable or programmed (control) functions - can - in the same or approximately the same scope and function of a controller - on the same communication network or Bus system, such as Ethernet, as the controllers with each other, as well as with the other systems, such as controllers and / or HMI system, communicate, ie input signals / signal sources and / or output signals / signal sinks as controls process.

Durch die Erfindung wird es weiter möglich, Zykluszeiten für einzelne – unmittelbar ans Kommunikationsnetzwerk angebundene – E-/A-Baugruppen nach dortigen Anforderungen individuell festzulegen. E-/A-Baugruppen, bei deren Signalverarbeitungen schnelle Signalwechsel zu erwarten sind (und berücksichtigt/erkannt werden müssen), werden entsprechend schneller „getaktet“; E-/A-Baugruppen, bei deren Signalverarbeitungen langsamere Signalwechsel zu erwarten sind, werden entsprechend langsamer „getaktet“. So wird erreicht, dass nur mehr dort, wo schnelle Zykluszeiten notwendig sind, diese auch realisiert sind. Die Steuereinheit wird entlastet und muss nicht mehr in einem „zu“ schnellen Zyklus, wie sonst bei Steuerungen mit ursprünglichen, unterlagerten E-/A-Baugruppen bzw. Stationen, laufen. The invention further makes it possible to individually set cycle times for individual I / O modules connected directly to the communication network according to local requirements. I / O modules whose signal processing requires fast signal changes (and must be considered / recognized) will be "clocked" faster accordingly; I / O modules whose signal processing requires slower signal changes will be "slowed down" accordingly. This ensures that only where fast cycle times are necessary are they realized. The control unit is relieved and no longer has to run in a "too fast" cycle, as it would with controllers with original subordinate I / O modules or stations.

Auch ermöglicht eine solche erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe, die nun – entsprechend einer Steuerung – mit Ein- und Ausgangssignalen ausgestattet ist, insbesondere Funktionen, Features und/oder Steuerfunktionen, welche eine schnelle Reaktion auf Eingangsignale erfordern, direkt auf der erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppe abzuarbeiten. Die Steuerung wird dadurch entlastet. Such an inventive I / O subassembly, which is now equipped with input and output signals in accordance with a control, in particular also makes it possible to provide functions, features and / or control functions which require a rapid response to input signals, directly on the inventive device. / A module to process. The control is thereby relieved.

Auch können, insbesondere bei komplexen Automatisierungssystemen mit mehreren dezentralen Steuereinheiten, Steuerungen eingespart werden, da Funktionen, welche sonst in einer der Steuereinheiten ausgeführt wurden, erfindungsgemäß auf die erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppen ausgelagert werden – und die entsprechenden Belastungen der ursprünglichen Steuereinheit – insbesondere im Fall von schnellen Zyklen – nicht mehr gegeben ist. Also, especially in complex automation systems with multiple decentralized control units, controls can be saved, since functions that were otherwise performed in one of the control units according to the invention are outsourced to the invention I / O modules - and the corresponding loads of the original control unit - in particular in the case of fast cycles - no longer exists.

Werden Signale – bei entsprechender dortiger Funktionalität – auf der E-/A-Baugruppe mit einem Zeitstempel versehen – und müssen nicht mehr in der Steuerung, sondern nur im HMI-System verarbeitet werden, beispielsweise dort (in Kurven, Diagrammen, o.ä.) angezeigt bzw. dargestellt und/oder archiviert werden bzw. dort einen Alarm auslösen, können diese Signale unabhängig von der Steuerung an das HMI-System – über das Kommunikationsnetzwerk – dorthin übertragen werden. If signals are provided with a time stamp on the I / O module - with the corresponding functionality there - they no longer have to be processed in the controller, but only in the HMI system, for example, there (in curves, diagrams, etc.). ) are displayed or displayed and / or archived or trigger an alarm there, these signals can be transmitted independently of the controller to the HMI system - via the communication network - there.

Erfindungsgemäße E-/A-Baugruppen müssen auch nicht mehr explizit einer Steuerung zugeordnet sein (unterlagerte E-/A-Baugruppe). Erfindungsgemäße E-/A-Baugruppen ermöglichen – bei deren unmittelbarer Anbindung an das Kommunikationsnetzwerk – die Übertragung von (Eingangs-)Signalen – direkt oder vor-/bearbeitet – an mehrere, andere, an das Kommunikationsnetzwerk angebundene Steuerungen. Inventive I / O modules no longer have to be explicitly assigned to a controller (subordinate I / O module). Inventive I / O modules allow - in their direct connection to the communication network - the transmission of (input) signals - directly or pre / processed - to several, other, connected to the communication network controls.

Weiterhin ermöglicht die Erfindung, dass nur mehr notwendige Signale bzw. Daten, beispielsweise nur mehr geänderte Signale bzw. Daten, – von der erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppe in das Kommunikationsnetzwerk – übertragen werden müssen – und nicht mehr zyklisch alle Eingangsdaten, obwohl diese sich z.B. gar nicht geändert haben. Werden beispielsweise Grenzwerte aus Analogsignalen gebildet, die Analogsignale selbst aber nicht in der Steuerung benötigt, so müssen – bei erfolgter Grenzwertbildung in der erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppe – nur die Grenzwerte – von der E-/A-Baugruppe über das Kommunikationsnetzwerk an die Steuerung übertragen werden. Furthermore, the invention allows that only more necessary signals or data, for example, only more changed signals or data, - must be transmitted from the I / O module according to the invention in the communication network - and no longer cyclically all input data, although these eg have not changed. If, for example, limit values are formed from analog signals, but the analog signals themselves are not required in the controller, then only the limit values must be output from the I / O module via the communication network to the limit value formation in the I / O module according to the invention Control are transmitted.

Die Kommunikation im Automatisierungssystem kann bei bzw. durch die Erfindung weiter so optimiert werden, dass Binärwerte von der erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppe nur dann neu – in bzw. über das Kommunikationsnetzwerk – übertragen werden, wenn sich diese ändern. The communication in the automation system can be further optimized during or by the invention so that binary values of the inventive I / O module only new - in or via the communication network - are transmitted when they change.

Änderungen an Eingangssignalen kommen beispielsweise in der Kraftwerksindustrie – bezogen auf die Gesamtbetriebszeit einer solchen Kraftwerksanlage – selten vor, sodass im Mittel die gesamte Kommunikationslast bei dortigen erfindungsgemäßen Automatisierungssystemen gesenkt werden kann. Changes to input signals occur, for example, in the power plant industry - based on the total operating time of such a power plant - rarely before, so that on average the entire communication load can be reduced at local automation systems according to the invention.

Auch für Analogsignale ist eine solche Kommunikations-/Übertragungsoptimierung durch die Erfindung entsprechend möglich. Beispielsweise können von der erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppe Analogsignale nur dann – in bzw. über das Kommunikationsnetzwerk – übertragen werden, wenn sich ein solcher um einen vorgebbaren Betrag verändert, bzw. nach einer parametrierbaren Zeit. Such communication / transmission optimization is also possible according to the invention for analog signals. For example, analog signals can only be transmitted by the I / O module according to the invention - into or via the communications network, if such changes by a predefinable amount, or after a parameterizable time.

Werden – aufeinander aufbauende – Funktionen, Features oder andere Funktionalitäten auf verschiedene erfindungsgemäße E-/A-Baugruppen verteilt, können die dazu notwendigen Kommunikationssignale auf einfache Weise zwischen den erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppen – unmittelbar über das Kommunikationsnetzwerk zwischen den E-/A-Baugruppen – ausgetauscht werden, da keine extra E-/A-Baugruppen-Kommunikation notwendig wird bzw. da die Kommunikation nicht erst über die Steuerung ausgetauscht werden muss. If - successive - functions, features or other functionalities distributed to different inventive I / O modules, the necessary communication signals in a simple way between the invention I / O modules - directly via the communication network between the I / O Modules are exchanged because no extra I / O module communication is required or because the communication does not have to be exchanged via the controller.

Wird eine E-/A-Baugruppe im Redundanzbetrieb eingesetzt, sind zur Minimierung einer Umschaltlücke der Ausgangssignale alle Eingangssignale untereinander im Zyklus auszutauschen. Protokolle, wie Profinet, definieren einen sogenannten IRT-Kanal, auf dem der Datenaustausch im 250 us Bereich möglich ist, sodass auch für derartig schnelle Übertragungen der Eingangssignale für die Redundanz und Zykluszeiten im einstelligen Millisekunden-Bereich – durch die Erfindung – nun die Möglichkeit einer Redundanzkommunikation auf demselben Bus besteht. If an I / O module is used in redundant mode, to minimize a switching gap of the output signals, all input signals must be exchanged with each other in the cycle. Protocols such as Profinet define a so-called IRT channel, on which the data exchange in the 250 us range is possible, so that even for such fast transfers of the input signals for redundancy and cycle times in the one-digit millisecond range - by the invention - now the possibility of Redundancy communication on the same bus.

Insbesondere verteilte bzw. dezentrale Systeme – mit verteilt im Kommunikationsnetz angebunden erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppen – können durch die Erfindung aufgebaut werden – und ermöglichen so vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Beispielsweise lassen sich die erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppen damit in der Nähe von tatsächlichen Prozessen – unabhängig von der Steuerung bzw. vom Ort der Steuerung – anordnen – und ermöglichen gleichzeitig eine schnelle Kommunikation sowohl zwischen den E-/A-Baugruppen als auch zwischen den E-/A-Baugruppen und Steuerungen. In particular distributed or decentralized systems - with distributed in the communication network tailed invention I / O modules - can be constructed by the invention - and allow so many uses. For example, the I / O modules according to the invention can thus be arranged in the vicinity of actual processes-independently of the controller or of the location of the controller-and at the same time enable rapid communication both between the I / O modules and between the I / O modules and controllers.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen. Preferred developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe sowie auf das erfindungsgemäße Automatisierungssystem. The further developments described relate both to the inventive I / O module and to the automation system according to the invention.

Die Erfindung und/oder die beschriebenen Weiterbildungen können – zumindest teilweise, wie auch im Gesamten – sowohl in Software als auch in Hardware, beispielsweise unter Verwendung einer speziellen elektrischen Schaltung, realisiert werden. The invention and / or the further developments described can be realized-at least in part, as well as in the whole-both in software and in hardware, for example using a special electrical circuit.

Ferner ist eine Realisierung der Erfindung und/oder einer beschriebenen Weiterbildung – zumindest teilweise, wie auch im Gesamten – möglich durch ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches die Erfindung oder die Weiterbildung ausführt. Furthermore, an implementation of the invention and / or a further development described - at least in part, as well as in the whole - possible by a computer-readable storage medium on which a computer program is stored, which performs the invention or training.

Auch können die Erfindung und/oder die beschriebenen Weiterbildungen – zumindest teilweise, wie auch im Gesamten – durch ein Computerprogrammerzeugnis realisiert sein, welches ein Speichermedium aufweist, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches die Erfindung und/oder die Weiterbildungen ausführt. Also, the invention and / or the described developments - at least partially, as well as in the whole - be realized by a computer program product having a storage medium on which a computer program is stored, which carries out the invention and / or the developments.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Prozessoreinheit ein ASIC, ein CPLD oder ein FPGA ist. In a preferred embodiment, it is provided that the processor unit is an ASIC, a CPLD or an FPGA.

Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass die Ablaufumgebung derart eingerichtet ist, dass sie Funktionen, wie beispielsweise eine Kommunikationsfunktion für die Kommunikation der E-/A-Baugruppe mit anderen, in das Kommunikationsnetzwerk an-/einbindbare bzw. an-/eingebunden Komponenten, zur Verfügung stellt. Furthermore, it can also be provided that the execution environment is set up in such a way that it has functions such as, for example, a communication function for the communication of the I / O module with other components that can be connected to / integrated in the communication network Provides.

Zweckmäßigerweise kann die in der E-/A-Baugruppe zu implementierende Ablaufumgebung eine Ablaufumgebung einer Steuerungseinheit des Automatisierungssystems sein. Damit werden – in dieser Ablaufumgebung bereits vorhandene Funktionalitäten der Steuerung – auf die E-/A-Baugruppe transferiert – und stehen dort für die E-/A-Baugruppe – ohne neu oder anders programmiert werden zu müssen – zur Verfügung. Conveniently, the runtime environment to be implemented in the I / O assembly may be a runtime environment of a control unit of the automation system. In this way - in this runtime environment already existing functionalities of the control system - are transferred to the I / O module - and are available there for the I / O module - without having to program new or otherwise.

Besonders bevorzugt können zu projektierende – und auf die E-/A-Baugruppe auszulagernde (Steuer-)Funktionen – als die Verarbeitungsaufgaben – auf der E-/A-Baugruppe bzw. in die dortige Prozessoreinheit programmiert werden, wohingegen alle anderen Funktionen, wie beispielsweise die Kommunikation mit einem HMI-System (Anzeige, Alarm, Archiv, Kurven) oder die Kommunikation mit anderen Ablaufumgebungen in anderen Steuerungen und/oder erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppen des Kommunikationsnetzwerks bzw. des Automatisierungssystems, in der dortigen Ablaufumgebung der E-/A-Baugruppe schon zur Verfügung stehen, „out of the box“ verfügbar sind und nicht neu oder anders programmiert werden müssen. Particularly preferred may be - to be projected - and outsourced to the I / O module (control) functions - as the processing tasks - on the I / O module or in the local processor unit are programmed, whereas all other functions, such as Communication with an HMI system (display, alarm, archive, curves) or communication with other operating environments in other controllers and / or inventive I / O modules of the communication network or the automation system, in the local execution environment of the E- / A-module are already available, "out of the box" are available and do not need to be reprogrammed or otherwise.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsaufgabe eine – zu projektierende – Steuerungs- bzw. Steuerungsteilfunktion oder auch mehrere Steuerungsfunktionen, eine beliebige andere Funktionalität bzw. Teilfunktionalität und/oder eine sonstige Applikation ist. Beispielsweise kann eine solche Funktion eine statische Aufbereitung von Daten bzw. Signalen, wie eine Bildung eines (gleitenden) Durchschnitts oder eine Grenzwertbildung, sein. Furthermore, it can be provided that the processing task is a control or control function or a plurality of control functions, any other functionality or partial functionality and / or another application that is to be configured. For example, such a function may be a static preparation of data or signals, such as formation of a (moving) average or a limit value formation.

Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass mehrere von den E-/A-Baugruppen an das Kommunikationsnetzwerk angebunden sind. Besonders bevorzugt lassen sich so dezentrale bzw. verteilte Systeme realisieren, bei denen E-/A-Baugruppen – unabhängig vom Ort der Steuerung bzw. von den Orten von Steuerungen in dem Kommunikationsnetzwerk bzw. in dem Automatisierungssystem – in der Nähe des tatsächlichen Prozesses angeordnet sind. According to another preferred embodiment it is provided that several of the I / O modules are connected to the communication network. Particularly decentralized or distributed systems can be implemented in which I / O modules are arranged in the vicinity of the actual process, regardless of the location of the controller or of the locations of controllers in the communication network or in the automation system ,

Auch kann vorgesehen sein, dass mehrere von den Steuerungseinheiten an das Kommunikationsnetzwerk angebunden sind, wodurch sich Vorteile dezentraler Systeme realisieren lassen. It can also be provided that several of the control units are connected to the communication network, whereby advantages of decentralized systems can be realized.

Auch kann zumindest eine an das Kommunikationsnetzwerk angebundene Mensch-Maschine-Interaktions-Einheit (HMI-System) vorgesehen sein. Alarm-, Anzeige-, Darstellungs- und/oder Archivierungsfunktionen wie auch andere Bedienfunktionen können durch ein solches HMI-System – zur Kommunikation zwischen Mensch und System – zur Verfügung gestellt werden. Also, at least one connected to the communication network man-machine interaction unit (HMI system) may be provided. Alarm, display, presentation and / or archiving functions as well as other operating functions can be provided by such an HMI system - for communication between human and system.

Besonders bevorzugt ist das Kommunikationsnetzwerk ein standardisierter Feldbus, beispielsweise ein Feldbus, Profibus, Ethernet oder FireWire, ein Industrial Ethernet oder auch ein PC-internes Bussystem (PCI). Auch kann ein proprietäres Protokoll implementiert sein. Particularly preferably, the communication network is a standardized fieldbus, for example a fieldbus, Profibus, Ethernet or FireWire, an Industrial Ethernet or even a PC-internal bus system (PCI). Also, a proprietary protocol can be implemented.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Automatisierungssystem graphisch projektierbar ist. Hier, beispielsweise bei einem „Siemens Power und Prozess Automation T3000 (SPPA-T3000), sind die – zu projektierenden bzw. projektierten – Funktionen dann nur einer anderen Ablaufumgebung als der der Steuerung, nämlich der Ablaufumgebung auf einer erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppe, zuzuordnen. Alle anderen Funktionen, wie Kommunikation mit dem HMI-System (Anzeige, Alarm, Archiv, Kurve) oder Kommunikation mit Ablaufumgebungen in anderen Steuerungen oder erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppen stehen in der Ablaufumgebung dieser E-/A-Baugruppe schon zur Verfügung und sind „out of the box“ verfügbar. D.h., sie müssen nicht neu oder anders projektiert werden. According to a development, it is provided that the automation system can be graphically configured. Here, for example in the case of a "Siemens Power and Process Automation T3000" (SPPA-T3000), the functions to be configured or configured are then only a different runtime environment than the control, namely the runtime environment on an I / O module according to the invention to assign. All other functions, such as communication with the HMI system (display, alarm, archive, curve) or communication with run-off environments in other controllers or I / O modules according to the invention are already available in the execution environment of this I / O module and are available "out of the box". That is, they do not have to be redesigned or otherwise configured.

Ferner kann auch vorgesehen sein, dass an die E-/A-Baugruppe ein oder mehrere Feldgeräte, beispielsweise Sensoren, Taster, Bewegungsmelder, (elektrische) Aktoren oder Antriebe, angebunden ist bzw. sind. Furthermore, it can also be provided that one or more field devices, for example sensors, buttons, motion detectors, (electric) actuators or drives, are or are connected to the I / O module.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die E-/A-Baugruppe mit anderen E-/A- und/oder Steuerungen – alle angebunden an das Kommunikationsnetz – (zeitlich) synchronisiert werden. Besonders bevorzugt kann dies unter Verwendung eines „precision time protocol“ erfolgen. Insbesondere bei Zyklen im zwei- bis dreistelligen Millisekundenbereich kann mit dem „precision time protocol“ eine Synchronisation von Uhren der Steuerung bzw. der Steuerungen und/oder der E-/A-Baugruppen auf Bereiche unter 1 Millisekunde bis 100 Mikrosekunden erreicht werden. According to a preferred embodiment, it is provided that the I / O module with other I / O and / or controllers - all connected to the communication network - (time) are synchronized. Particularly preferably, this can be done using a "precision time protocol". In particular, in cycles in the two- to three-digit millisecond range can be achieved with the "precision time protocol" synchronization of clocks of the controller or the controllers and / or the I / O modules in areas below 1 millisecond to 100 microseconds.

Über die Synchronisation kann erreicht werden, dass dann die Signale von den E-/A-Baugruppen zu Zyklusbeginn der Steuerung in der Steuerung bereitstehen. Synchronization can be used to ensure that the signals from the I / O modules are available to the controller in the controller at the start of the cycle.

Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass Laufzeiten von Signalen in dem Kommunikationsnetz bzw. in dem Bus ermittelt werden. Dieses kann besonders bevorzugt unter Verwendung des „precision time protocol“ erfolgen. Furthermore, it can also be provided that transit times of signals in the communication network or in the bus are determined. This can be carried out particularly preferably using the "precision time protocol".

Über die Laufzeitenermittlung kann erreicht werden, dass die – an das Kommunikationsnetzwerk des erfindungsgemäßen Automatisierungssystems angebundene – erfindungsgemäße E-/A-Baugruppe bzw. – im Falle mehrerer an das Kommunikationsnetz angebundenen – erfindungsgemäßen E-/A-Baugruppen Daten bzw. Datenpakete rechtzeitig vor Zyklusbeginn in dem Automatisierungssystem bzw. in dem Kommunikationsnetzwerk des Automatisierungssystems (ver-)senden, damit zu Zyklusbeginn der Steuerung im Automatisierungssystem die Signale in der Steuerung zur Verfügung stehen. About the maturity determination can be achieved that the - connected to the communication network of the automation system according to the invention - I / O module or - in the case of several connected to the communication network - invention I / O modules data or data packets in good time before cycle start in the automation system or in the communication network of the automation system (ver) send so that at the beginning of the cycle control in the automation system, the signals are available in the controller.

Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden erfindungsgemäße E-/A-Baugruppen bzw. das erfindungsgemäße Automatisierungssystem – insbesondere als Teil eines Prozessleitsystems einer technischen Anlage – im Bereich der Energieerzeugung, d.h. bei Kraftwerken bzw. bei Kraftwerkssteuerungen, eingesetzt. Vor allem im Bereich solcher Kraftwerkssteuerungen und -regelungen, die sehr kurze Zykluszeiten erfordern, wie zum Beispiel an Turbinensteuerungen und -regelungen, wird einer Verteilung der Funktionen auf E-/A-Baugruppenebene von großem Vorteil. According to a further preferred development, inventive I / O modules or the automation system according to the invention - in particular as part of a process control system of a technical system - in the field of power generation, i. used in power plants or in power plant controls. Especially in the area of such power plant controls and controls, which require very short cycle times, such as turbine controls and controls, a distribution of functions at the I / O module level is of great benefit.

Auch im Bereich von Fertigungsprozessen bzw. -anlagen oder auch chemischen Anlagen lässt sich die Erfindung einsetzen. The invention can also be used in the field of production processes or plants or even chemical plants.

Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wird der Fachmann jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. The previously given description of advantageous embodiments of the invention contains numerous features, which are given in the individual subclaims partially summarized in several. However, those skilled in the art will conveniently consider these features individually and summarize them to meaningful further combinations.

In einer Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches im Weiteren näher erläutert wird. In one figure, an embodiment of the invention is shown, which will be explained in more detail below.

Es zeigt: It shows:

1 eine Skizze einer Konfiguration eines Prozessleitsystems mit einem graphisch projektierbaren Automatisierungssystem. 1 a sketch of a configuration of a process control system with a graphically configurable automation system.

Ausführungsbeispiel: Verteilte Steuerungen mittels Integration des Ablaufsystems (Ablaufumgebung) einer Steuerung auf E-/A-Baugruppen Exemplary Embodiment: Distributed Controls by Integration of the Execution System (Execution Environment) of a Controller onto I / O Modules

1 zeigt eine Konfiguration eines Prozessleitsystems 12 mit einem graphisch projektierbaren Automatisierungssystem 1, kurz im Folgenden nur Automatisierungssystem 1 bzw. System 1, für eine Kraftwerkssteuerung. 1 shows a configuration of a process control system 12 with a graphically configurable automation system 1 , briefly below only automation system 1 or system 1 , for a power plant control.

Alle Komponenten dieses Prozessleit- 12 bzw. Automatisierungssystems 1 sind via einem Standard-Ethernet-Netzwerk 10, 6 mit TCP/IP vernetzt. Der Zugriff auf den Prozess und die Anbindung an die Komponenten bzw. die Kommunikation 6 erfolgen über den PROFIBUS-DP-Feldbus 10 oder über Ethernet mit Real Time „Komponente“. All components of this process control 12 or automation system 1 are via a standard ethernet network 10 , 6 networked with TCP / IP. Access to the process and connection to the components or communication 6 via the PROFIBUS-DP fieldbus 10 or via Ethernet with Real Time "component".

Dieses graphisch projektierbare Automatisierungssystem 1 (kurz nur Automatisierungssystem 1) weist mehrere – dezentrale bzw. verteilte – programmierbare Steuerungseinheiten 8, kurz Steuerungen 8, auf. This graphically configurable automation system 1 (short only automation system 1 ) has several - decentralized or distributed - programmable control units 8th , short controls 8th , on.

Jede Steuerung 8 ist für – zu projektierende – Steuerungsfunktionen 14 programmierbar und besitzt eine – dort implementierte – Ablaufumgebung 13 für die projektierten Funktionen 14. Weiterhin stellen die Ablaufumgebungen 13 der Steuerungen 8 zusätzliche Funktionen/Funktionalitäten 15, wie die Kommunikation 6 mit anderen Systemkomponenten des Automatisierungssystems 1, zur Verfügung. Every control 8th is for - control functions to be configured 14 programmable and has a - there implemented - runtime environment 13 for the configured functions 14 , Continue to set the drain environments 13 of the controls 8th additional functions / functionalities 15 how the communication 6 with other system components of the automation system 1 , to disposal.

Die Bedienung des Automatisierungssystem 1 erfolgt über HMI-Systeme 9, deren eines 1 zeigt und welche jeweils die Funktionen Bedienen, Diagnose, Archiv, Alarm und Engineering zur Verfügung stellen. Operation of the automation system 1 takes place via HMI systems 9 one of which 1 shows and which each provide the functions operator, diagnostics, archive, alarm and engineering.

Die „Schnittstelle“ des Systems 1 zum Prozess stellen Feldgeräte 11, wie Antriebe, Stellelemente und/oder Sensoren, dar, welche Prozesszustände des zu steuernden Prozesses erfassen und/oder überwachen, auf den Prozess einwirken – und prozessrelevante Informationen an das Automatisierungssystem 1 weitergeben. The "interface" of the system 1 to the process provide field devices 11 , Actuators, actuators and / or sensors, which detect and / or monitor process conditions of the process to be controlled, act on the process - and process-relevant information to the automation system 1 pass on.

Die Anbindung 16 der Feldgeräte 11 an das Automatisierungssystem 1 erfolgt mittels/über E-/A-Baugruppen 2. The connection 16 the field devices 11 to the automation system 1 via / via I / O modules 2 ,

Die E-/A-Baugruppen 2 sind jeweils mit FPGAs 3 bestückt, welche es ermöglichen, auf den E-/A-Baugruppen 2 – zu projektierende – Funktionen, Funktionalitäten und/oder Features 5 zu installieren und so (Steuerungs-)Funktionen, welche sonst von den Steuerungen 8 ausgeführt werden würden, auf die E-/A-Baugruppen 2 auszulagern. The I / O modules 2 are each with FPGAs 3 equipped, which make it possible on the I / O modules 2 - Functions, functionalities and / or features to be configured 5 to install and so (control) functions, which otherwise from the controllers 8th would be executed on the I / O modules 2 outsource.

Auch werden auf den E-/A-Baugruppen 2 bzw. in die dortigen FPGAs 3 die – entsprechenden – Ablaufumgebungen 4 für die (ausgelagerten) Funktionen 5, welche entsprechenden Ablaufumgebungen 13 aus den Steuerungen 8 zur Verfügung stehen, implementiert. Also be on the I / O boards 2 or in the local FPGAs 3 the - corresponding - drain environments 4 for the (outsourced) functions 5 which corresponding drainage environments 13 from the controls 8th available, implemented.

Da das Automatisierungssystem 1 graphisch projektierbar ist, sind – bei der Projektierung des Systems 1 – so nur die zu projektierenden Funktionen 5 – anstelle der Ablaufumgebungen 13 der Steuerungen 8 – der Ablaufumgebungen 4 entsprechender Ziel – E-/A-Baugruppen 2 zuzuordnen, welche dann die ausgelagerten Funktionen 5 durchführen können. Because the automation system 1 Graphically configurable, are - at designing of system 1 - so only the functions to be configured 5 - instead of drainage environments 13 of the controls 8th - the drainage environments 4 corresponding target - I / O modules 2 then assign the outsourced functions 5 can perform.

Alle anderen Funktionen 7, wie die Kommunikation mit dem HMI-System 9 oder die Kommunikation mit den Ablaufumgebungen 13, 4 der Steuerungen 8 oder der anderen E-/A-Baugruppen 2 stehen in der Ablaufumgebung 4 der jeweiligen E-/A-Baugruppe 2 dann schon zur Verfügung, sind „out of the box“ verfügbar – und brauchen so nicht mehr neu oder anders programmiert werden. All other functions 7 how to communicate with the HMI system 9 or communication with the drainage environments 13 . 4 of the controls 8th or the other I / O modules 2 are in the runtime environment 4 the respective I / O module 2 then already available, are "out of the box" available - and do not need to be re-programmed or different.

Auch werden die Signale auf der jeweiligen E-/A-Baugruppe 2 mit einem Zeitstempel versehen. Also, the signals are on the respective I / O board 2 provided with a timestamp.

Die E-/A-Baugruppen 2 sind damit – wie die Steuerungen 8 und das HMI-System 9 jeweils unmittelbar ans Netzwerk 10 angebunden – in der Lage, in Umfang und Funktion, wie die Steuerungen 8 zu agieren bzw. Funktionen 5 abzuarbeiten und im System 1 am selben Bussystem 10, wie die Steuerungen und das HMI-System, untereinander – wie auch mit dem HMI-System 9 und den Steuerungen 8 – zu kommunizieren 6. The I / O modules 2 are with it - like the controls 8th and the HMI system 9 each directly to the network 10 Tied - able, in scope and function, as the controls 8th to act or functions 5 work off and in the system 1 on the same bus system 10 like the controllers and the HMI system, among each other - as well as with the HMI system 9 and the controls 8th - to communicate 6 ,

Die Steuerungen 8 werden so in weiten Teilen entlastet, müssen die Signale nicht mehr in den Steuerungen 8 verarbeitet werden, sondern werden unmittelbar in den E-/A-Baugruppen 2 und weiter dann im HMI-System 9 verarbeitet. The controls 8th are thus relieved in large parts, the signals no longer need in the controls 8th but are processed directly in the I / O assemblies 2 and then in the HMI system 9 processed.

Der Bearbeitungszyklus in den Steuerungen 8 und den E-/A-Baugruppen 2 werden – individuell für die jeweilige Komponente nach dortig erforderlichem schnellstem zu erwartendem Signalwechsel – festgelegt. E-/A-Baugruppen 2 für Turbinensteuerungen und -regelungen erfordern beispielsweise – aufgrund dortiger schnellen Signaländerungen – schnellere Zykluszeiten als – „nachgelagerte“ – Steuerungen 8, welche beispielsweise nur mehr auf Signaländerungen reagieren müssen. The machining cycle in the controls 8th and the I / O modules 2 are determined individually for the respective component according to the fastest expected signal change required there. I / O modules 2 For example, turbine controls and controls require faster cycle times than "downstream" controls due to rapid signal changes there 8th which, for example, only have to respond to signal changes.

Somit brauchen nicht mehr – wie sonst üblich – ganze Komponentenkomplexe, wie eine Steuerung und deren unterlagerte E-/A-Baugruppen, nach dem schnellstem Zyklus einer Komponente/E-/A-Baugruppe gefahren werden, sondern jede Komponente, d.h. Steuerung 8 und E-/A-Baugruppe 2, kann nach ihrem eigenen bzw. individuellen Zyklus fahren. Thus, it is no longer necessary - as is usual - to drive entire component complexes, such as a controller and its subordinate I / O modules, after the fastest cycle of a component / I / O module, but every component, ie controller 8th and I / O board 2 , can drive according to their own or individual cycle.

Auch hierdurch werden die Steuerungen 8 entlastet, brauchen sie nicht mehr in einem „für sie zu schnellen“ Zyklus einer E-/A-Baugruppe 2 laufen. This also makes the controls 8th unloaded, they no longer need in a "too fast" cycle of an I / O module 2 to run.

Damit die Signale von den E-/A-Baugruppen 2 zu Zyklusbeginn der Steuerungen 8 in den Steuerungen 8 bereitstehen, werden die E-/A-Baugruppen 2 und Steuerungen 8 zeitlich aufeinander synchronisiert. Dies erfolgt mittels des „precision time protocol“. So the signals from the I / O modules 2 at the beginning of the cycle of the controls 8th in the controls 8th stand by the I / O modules 2 and controls 8th synchronized in time. This is done by means of the "precision time protocol".

Mittels dieses „precision time protocol“ werden auch die Laufzeiten der Signale auf dem Bus 10 ermittelt, sodass die E-/A-Baugruppen 2 ihre Datenpakete rechtzeitig vor Zyklusbeginn senden können, damit so zu Zyklusbeginn der Steuerungen 8, die Signale zur Verfügung stehen. By means of this "precision time protocol" also the transit times of the signals on the bus become 10 determined so that the I / O modules 2 Their data packets can be sent in time before the start of the cycle, thus at the beginning of the cycle of the controls 8th that signals are available.

Vor allem im Bereich einer solchen Kraftwerkssteuerung und -regelung, die sehr kurze Zykluszeiten erfordern, wie zum Beispiel an Turbinensteuerungen und -regelungen, ist die Verteilung der Funktionen auf die E-/A-Baugruppenebene bzw. auf die E-/A-Baugruppen 2 von großem Vorteil. Particularly in the area of such power plant control and regulation, which requires very short cycle times, such as turbine controls and controls, the distribution of functions is at the I / O assembly level or I / O assemblies 2 of great advantage.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed example, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

I / O module ( 2 ) for an automation system ( 1 ) with a processor unit ( 3 ) leading to a processing task ( 5 ) through the I / O assembly ( 2 ) is set up or set up, characterized by a in the processor unit ( 3 ) implemented runtime environment ( 4 ) for the established processing task ( 5 ).

I / O module ( 2 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the processor unit ( 3 ) is an ASIC, a CPLD or an FPGA.

I / O module ( 2 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the runtime environment ( 4 ) is set up to perform functions ( 7 ), in particular a communication function ( 7 ) for communication ( 6 ) of the I / O module ( 2 ) with others, in a communication network ( 10 ) attachable components ( 2 . 8th . 9 ).

I / O module ( 2 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the processing task ( 5 ) is a control function.

Automation system ( 1 ) with a communication network ( 10 ) and at least one to the communications network ( 10 ) connected control unit ( 8th ) characterized by at least one to the communication network ( 10 ) connected I / O module ( 2 ) according to at least one of the preceding claims.

Automation system ( 1 ) according to at least the preceding claim, with several such, each to the communication network ( 10 ) connected I / O modules ( 2 ).

Automation system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 5 or 6, with several such, each to the communication network ( 10 ) connected control units ( 8th ).

Automation system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 5-7, with at least one to the communication network ( 10 ) connected human-machine interaction unit (HMI system) ( 9 ).

Automation system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 5-8, characterized in that the communication network ( 10 ) is a bus, in particular a standardized fieldbus.

Automation system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 5-9, characterized in that the automation system ( 1 ) is graphically configurable.

Automation system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 5-10, with at least one field device ( 11 ) which is connected to the I / O module ( 2 ) is attached

Automation system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 5-11, characterized in that to the communication network ( 10 ) connected components ( 2 . 8th . 9 ), in particular I / O modules ( 2 ), Control units ( 8th ) and / or an HMI system ( 9 ), in particular using a "precision time protocol", are synchronized in time.

Automation system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 5-12, characterized in that transit times of data in the communication network ( 10 ), in particular below use of a "precision time protocol", are determined.

Automation system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 5-13, characterized in that in the processor unit ( 3 ) implemented runtime environment ( 4 ) a runtime environment ( 13 ) of the control unit ( 8th ).

Automation system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 5-14, in particular in a process control system ( 12 ), to a process control, in particular a power generation process or manufacturing process.