DE102013226623A1 - Method for the synchronous reading of at least one subordinate field device by a higher-level control unit via an asynchronously operating network segment - Google Patents

Method for the synchronous reading of at least one subordinate field device by a higher-level control unit via an asynchronously operating network segment Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum synchronen Auslesen wenigstens eines Feldgeräts (30, 40, 50) durch eine Steuereinheit (10) über ein asynchron arbeitendes Netzwerksegment (201), wobei von dem wenigstens einen Feldgerät (30, 40, 50) Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) für die Steuereinheit (10) ausgegeben werden, wobei die Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) über das asynchron arbeitende Netzwerksegment (201) an eine Zwischenspeichereinrichtung (20) übertragen und dort zwischengespeichert werden, wobei die Istwerte (T1, T2, T3, T4) aus der Zwischenspeichereinrichtung (20) ausgelesen und über ein synchron mit einem Übertragungstakt arbeitendes Netzwerksegment (101) an die Steuereinheit (10) übertragen werden.The invention relates to a method for synchronously reading out at least one field device (30, 40, 50) by a control unit (10) via an asynchronously operating network segment (201), wherein actual values (D30 (D30) of the at least one field device (30, 40, 50) 1), ..., D50 (3)) are outputted to the control unit (10), the actual values (D30 (1), ..., D50 (3)) being sent via the asynchronously operating network segment (201) to an intermediate storage device (20) are transmitted and stored there temporarily, wherein the actual values (T1, T2, T3, T4) are read out of the intermediate storage device (20) and transmitted to the control unit (10) via a network segment (101) operating synchronously with a transfer clock.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum synchronen Auslesen wenigstens eines untergeordneten Feldgeräts durch eine übergeordnete Steuereinheit über ein asynchron arbeitendes Netzwerksegment. The present invention relates to a method for the synchronous readout of at least one subordinate field device by a higher-level control unit via an asynchronously operating network segment.

Stand der Technik State of the art

In der Automatisierungstechnik werden unterschiedliche Netzwerkprotokolle, üblicherweise Feld- oder Motionbusse bzw. sog. "Industrial Ethernet", eingesetzt, um die einzelnen Komponenten, wie z.B. elektrische Steuerungen, Antriebsregler, E/A-Geräte usw., miteinander zu verbinden. Diese lassen sich in Netzwerkprotokolle mit synchroner (z.B. SERCOS 2, SERCOS III, EtherCAT oder Profinet IRT) und Netzwerkprotokolle mit asynchroner (z.B. Profinet RT, Ethernet/IP, Profibus) Datenübertragung gliedern. In automation technology, different network protocols, usually field or motion buses or so-called "Industrial Ethernet", are used to control the individual components, such as e.g. electrical controls, drive controllers, I / O devices, etc., to be interconnected. These can be divided into network protocols with synchronous (e.g., SERCOS 2, SERCOS III, EtherCAT or Profinet IRT) and network protocols with asynchronous (e.g., Profinet RT, Ethernet / IP, Profibus) data transmission.

Bei der synchronen bzw. taktsynchronen Datenübertragung findet die Übertragung der einzelnen Datenpakete (sog. "Telegramme") getaktet, d.h. in regelmäßigen Abständen statt. Bei der asynchronen bzw. nicht-taktsynchronen Datenübertragung findet die Übertragung der einzelnen Datenpakete zufällig statt. Die synchrone Datenübertragung wird üblicherweise zur Ansteuerung von Aktoren (wie beispielsweise interpolierenden Antrieben) verwendet, wenn diese eine vorbestimmte Aktion zu einer vorbestimmten Zeit durchführen müssen (z.B. bei Bearbeitungsmaschinen wie Werkzeugmaschinen, Druckmaschinen usw.). Hierbei wird in jedem Kommunikationstakt ein Sollwert an jeden Aktor übermittelt. Sollen mehrere Aktoren gemeinsam eine koordinierte Aktion ausführen, wie beispielsweise eine koordinierte mehrdimensionale Bewegung generieren, werden in jedem Kommunikationstakt die entsprechend zusammengehörigen Sollwerte kontextrichtig versandt, so dass die Aktoren ihre Aktion synchron ausführen können. In synchronous or isochronous data transmission, the transmission of the individual data packets (so-called "telegrams") is clocked, i. at regular intervals. In asynchronous or non-isochronous data transmission, the transmission of the individual data packets takes place randomly. Synchronous data transfer is commonly used to drive actuators (such as interpolating drives) when they need to perform a predetermined action at a predetermined time (e.g., in machine tools such as machine tools, presses, etc.). In this case, a setpoint is transmitted to each actuator in each communication cycle. If several actuators jointly carry out a coordinated action, such as generating a coordinated multi-dimensional movement, the correspondingly associated setpoint values are sent in the correct context in each communication cycle, so that the actuators can perform their action synchronously.

In der DE 10 2011 015 484 A1 wird eine Möglichkeit beschrieben, einen oder mehrere Aktoren von einer Steuereinheit synchron anzusteuern zu lassen, wenn diese über ein asynchron arbeitendes bzw. betriebenes Netzwerksegment angebunden ist. Dies ermöglicht insbesondere auch den Einsatz von koordiniert interpolierenden Achsen in vorhandenen, asynchronen Strukturen. Zur Interpolation von Aktoren ist es nämlich notwendig, dass die Aktoren im Interpolationsverbund zur selben Zeit die Sollwerte kontextrichtig verarbeiten, da es sonst zu einem Versatz zwischen den Aktoren kommt. Dies ist ohne weitere Maßnahmen bei einer asynchron bzw. nicht-taktsynchron arbeitenden bzw. betriebenen Verbindung nicht möglich, da nicht gewährleistet ist, dass allen Geräten zur Verarbeitungszeit die entsprechenden kontextrichtigen Sollwerte zur Verfügung stehen und dass alle Geräte die zusammengehörigen Sollwerte gleichzeitig verarbeiten. In the DE 10 2011 015 484 A1 A possibility is described of having one or more actuators controlled synchronously by a control unit when it is connected via an asynchronously operating or operated network segment. In particular, this allows the use of coordinated interpolating axes in existing, asynchronous structures. For the interpolation of actuators, it is in fact necessary for the actuators in the interpolation network to process the setpoint values at the same time in terms of context, since otherwise there will be an offset between the actuators. This is not possible without further measures in the case of an asynchronously or non-isochronously operating or operated connection, since it is not ensured that the appropriate context-specific setpoints are available to all devices at processing time and that all devices process the associated setpoints simultaneously.

Die vorliegende Erfindung möchte nun die Möglichkeit schaffen, auch Feldgeräte, welche nur Istwerte in synchroner Weise zur Verfügung stellen, aber keine Sollwerte verarbeiten (üblicherweise Sensoren), von einer synchron arbeitenden Steuereinheit auslesen zu lassen, auch wenn sie mit der Steuereinheit zumindest abschnittsweise nur über ein asynchron arbeitendes Netzwerksegment verbunden sind. The present invention now seeks to make it possible to also have field devices which only provide actual values in a synchronous manner, but process no setpoints (usually sensors), to be read by a synchronously operating control unit, even if they only communicate with the control unit at least in sections an asynchronous network segment are connected.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum synchronen Auslesen wenigstens eines Feldgeräts durch eine Steuereinheit über ein asynchron arbeitendes Netzwerksegment mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. According to the invention, a method is proposed for the synchronous readout of at least one field device by a control unit via an asynchronously operating network segment having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Die Erfindung stellt eine Lösung vor, bei der synchron bzw. taktgebunden von einem Feldgerät erzeugte Istwerte von diesem Feldgerät über ein asynchron arbeitendes Netzwerksegment zunächst an eine Übermittlereinheit mit Zwischenspeichereinrichtung ("Puffer") für die Istwerte, die zur Entkopplung dient, übertragen werden. Bei der Übermittlereinheit handelt es sich mit anderen Worten um ein "store and forward"-System. Die Übermittlereinheit ist mit der Steuereinrichtung über ein synchron arbeitendes Netzwerksegment verbunden. Die Übermittlereinheit ist dazu eingerichtet, die asynchron eintreffenden Istwerte zu puffern und gegebenenfalls zu ordnen und synchron an die Steuereinrichtung zu übertragen. The present invention provides a solution in which synchronous or clock-bound actual values generated by a field device are first transmitted from this field device via an asynchronously operating network segment to a transmitter unit with temporary storage device ("buffer") for the actual values used for decoupling. In other words, the transmitter unit is a "store and forward" system. The transmitter unit is connected to the controller via a synchronously operating network segment. The transmitter unit is set up to buffer the asynchronously arriving actual values and if necessary to arrange them and to transmit them synchronously to the control device.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird somit das asynchron arbeitende Netzwerksegment von dem Feldgerät zur Steuereinheit dadurch "überbrückt", dass zwischen dem asynchron arbeitenden Netzwerksegment und dem synchron arbeitenden Netzwerksegment ein Puffer vorgesehen wird, der die unregelmäßig eintreffenden Istwerte von dem wenigstens einen Feldgerät sammelt, zwischenspeichert und ausgleicht. Die Weiterübertragung der Istwerte aus dem Puffer findet dann synchron (taktgebunden) statt. As a result of the solution according to the invention, the asynchronously operating network segment is "bridged" by the field device to the control unit in that a buffer is provided between the asynchronously operating network segment and the synchronously operating network segment which collects, temporarily stores and temporarily stores the irregularly arriving actual values from the at least one field device balances. The retransmission of the actual values from the buffer then takes place synchronously (clock-bound).

Mit dieser Erfindung ist es beispielsweise möglich, taktsynchron arbeitende Feldgeräte, die nur Istwerte erzeugen, wie beispielsweise Geber, über ein nicht taktsynchron arbeitendes Netzwerksegment an eine taktsynchron arbeitende Steuereinheit anzuschließen, ohne dass Istwerte verloren gehen. Bei der Steuereinheit handelt es sich im Rahmen eines Automatisierungssystems beispielsweise um Steuerungen (bspw. SPS), Antriebsregler und/oder synchron arbeitenden E/A-Geräte. Geeignete Feldgeräte sind Sensoren bzw. Geber, wie Drehgeber bzw. Drehwinkelgeber, Lineargeber, Temperaturgeber, Druckgeber uvm. oder auch Melder, wie Bewegungsmelder, Rauchmelder usw. With this invention, it is possible, for example, to connect isochronous field devices that generate only actual values, such as encoders, via a non-isochronous network segment to an isochronous operating control unit, without actual values being lost. The control unit is in the frame an automation system, for example, with controllers (eg PLC), drive controllers and / or synchronously operating I / O devices. Suitable field devices are sensors or encoders, such as encoders or rotary encoders, linear encoders, temperature sensors, pressure transducers and much more. or detectors, such as motion detectors, smoke detectors etc.

Um eine möglicherweise auftretende Langzeitdrift zwischen den taktsynchronen Istwerten aus dem Feldgerät, dem nicht-taktsynchronen arbeitenden Netzwerksegment zur Abholung der Istwerte und dem wiederum taktsynchron arbeitenden Steuergerät auszugleichen, ist das Feldgerät vorzugsweise dazu eingerichtet, den Takt für die Erzeugung der Istwerte zu verändern, beispielsweise mittels einer PLL. In order to compensate for a possibly occurring long-term drift between the isochronous actual values from the field device, the non-isochronous operating network segment for picking up the actual values and the isochronous operating control device, the field device is preferably configured to change the cycle for generating the actual values, for example by means of a PLL.

Vorzugsweise sind mehrere Feldgeräte über ein asynchron arbeitendes Netzwerksegment mit der Übermittlereinheit für die Istwerte verbunden. Die Übermittlereinheit ist dazu eingerichtet, die asynchron eintreffenden Istwerte zu puffern und gegebenenfalls zu ordnen und synchron an die Steuereinrichtung zu übertragen. Insbesondere werden dabei taktgleiche Istwerte unterschiedlicher Feldgeräte in einem synchronen Telegramm zusammen übertragen. Preferably, several field devices are connected to the transmitter unit for the actual values via an asynchronously operating network segment. The transmitter unit is set up to buffer the asynchronously arriving actual values and if necessary to arrange them and to transmit them synchronously to the control device. In particular, clock-like actual values of different field devices are transmitted together in a synchronous telegram.

Vorzugsweise kann der Übertragungstakt (d.h. die Anzahl der Übertragungen pro Zeitspanne) der synchronen Datenübertragung von der Übermittlereinheit zur Steuereinheit angepasst werden, um ein Leerlaufen oder Überlaufen des Puffers zu verhindern. Beispielsweise kann ein Schwellwertvergleich durchgeführt werden, wobei der Übertragungstakt erhöht wird, wenn der Füllstand des Puffers einen oberen Schwellwert überschreitet, und der Übertragungstakt verringert wird, wenn der Füllstand des Puffers einen unteren Schwellwert unterschreitet. Die Erhöhung und Verringerung kann bspw. auch abhängig von einem Verhältnis erfolgen, um das der Füllstand vom Schwellwert abweicht, d.h. je größer die Abweichung desto größer die Veränderung des Taktes. Die Anpassung des Übertragungstaktes sollte sich zweckmäßigerweise im Rahmen der Spezifikationen der synchron arbeitenden Kommunikationsverbindung bewegen. Beispielsweise ist bei SERCOS III eine Abweichung von bis zu 100ppm erlaubt. Preferably, the transmission clock (i.e., the number of transmissions per period of time) of the synchronous data transmission from the transmitter unit to the control unit can be adjusted to prevent the buffer from overrunning or overflowing. For example, a threshold comparison may be performed, wherein the transfer clock is increased when the level of the buffer exceeds an upper threshold, and the transfer clock is reduced when the level of the buffer falls below a lower threshold. The increase and decrease may, for example, also be dependent on a ratio by which the level deviates from the threshold, i. the greater the deviation the greater the change in the tact. The adaptation of the transmission clock should expediently move within the specifications of the synchronously operating communication connection. For example, SERCOS III allows a deviation of up to 100ppm.

Zweckmäßigerweise werden die Istwerte markiert, wenn sie in dem Feldgerät generiert werden. Eine solche Markierung umfasst insbesondere eine Reihenfolge. Da die Übertragung an den Puffer nämlich über das asynchron arbeitende Netzwerksegment stattfindet, ist nicht auszuschließen, dass einzelne Istwerte nicht, verspätet oder sogar in der falschen Reihenfolge den Puffer erreichen. Aufgrund der Markierung kann dann die richtige zeitliche Reihenfolge der Istwerte bei der Weiterübertragung aus dem Puffer beachtet werden. Ggf. fehlende Werte können durch geeignete Mechanismen wie Interpolation oder Extrapolation rekonstruiert werden. Die Reihenfolge kann besonders einfach mit einem Zähler gekennzeichnet werden. Die Markierung kann alternativ oder zusätzlich dazu dienen, die Istwert dem erzeugenden Feldgerät zuzuordnen. The actual values are expediently marked when they are generated in the field device. Such a marking comprises in particular an order. Since the transfer to the buffer takes place via the asynchronous network segment, it can not be ruled out that individual actual values will not reach the buffer, late or even in the wrong order. Due to the marking, the correct time sequence of the actual values can then be taken into account during the transfer from the buffer. Possibly. missing values can be reconstructed by suitable mechanisms such as interpolation or extrapolation. The order can be marked very easily with a counter. The marking may alternatively or additionally serve to assign the actual value to the generating field device.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Figurenbeschreibung figure description

1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Automatisierungsnetzwerks. 1 schematically shows a preferred embodiment of an automation network according to the invention.

In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Automatisierungsnetzwerks schematisch dargestellt und insgesamt mit 1 bezeichnet. Das Automatisierungsnetzwerk 1 umfasst eine Steuereinheit 10 und eine Anzahl von Feldgeräten 20, 30, 40, 50 als Netzwerkteilnehmer. Bei der Steuereinheit 10 kann es sich beispielsweise um eine elektrische Steuerung (SPS u.ä.) handeln. Bei den Feldgeräten handelt es sich um solche, die taktsynchron Istwerte zur Verfügung stellen, demnach um Sensoren bzw. Geber oder Melder. In 1 a preferred embodiment of an automation network according to the invention is shown schematically and in total with 1 designated. The automation network 1 includes a control unit 10 and a number of field devices 20 . 30 . 40 . 50 as a network participant. At the control unit 10 it may be, for example, an electrical control (PLC, etc.). The field devices are those that provide isochronous actual values, ie sensors or encoders or detectors.

Das Automatisierungsnetzwerk 1 verfügt über einen Bereich 100 mit einem synchron arbeitenden Netzwerkprotokoll bzw. Kommunikationsstandard, wie z. B. Sercos III, und über einen Bereich 200 mit asynchron arbeitendem Netzwerkprotokoll, wie z.B. Profinet RT. Am Übergang von dem Bereich 100 zu dem Bereich 200 ist ein als Übermittlereinheit 20 ausgebildeter Netzwerkteilnehmer vorgesehen, der der Steuereinheit 10 untergeordnet, den übrigen Feldgeräten 30, 40 und 50 jedoch übergeordnet ist. Die Übermittlereinheit 20 verfügt über eine Zwischenspeichereinrichtung zur Aufnahme der von den Feldgeräten 30, 40, 50 ausgegebenen Istwerten bzw. Messwerte. Die Netzwerksegmente selbst sind mit 101 bzw. 201 bezeichnet, die über die Netzwerksegmente übermittelten Istwerte bzw. Datenpakete bzw. Telegramme (Istwerte zusammen mit netzwerkprotokollbasierten Daten) mit DXX(Y), wobei XX die Quelle bezeichnet und Y den Takt. Auf den Aufbau der Datenpakete selbst soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden, da dies für den Fachmann offenkundig ist und im Wesentlichen lediglich von dem verwendeten asynchron bzw. synchron arbeitenden Netzwerkprotokoll abhängt. The automation network 1 has an area 100 with a synchronous network protocol or communication standard, such. Sercos III, and over a range 200 with asynchronous network protocol, such as Profinet RT. At the transition from the area 100 to the area 200 is as a transmitter unit 20 trained network participant provided by the control unit 10 subordinate to the other field devices 30 . 40 and 50 however, is superior. The transmitter unit 20 has a temporary storage device for receiving the field devices 30 . 40 . 50 output actual values or measured values. The network segments themselves are with 101 respectively. 201 denotes the actual values or data packets or telegrams transmitted via the network segments (actual values together with network protocol-based data) with D XX (Y), where XX denotes the source and Y the clock. On the construction of the Data packets themselves should not be discussed in more detail here, since this is obvious to the person skilled in the art and essentially depends only on the asynchronous or synchronously operating network protocol used.

Von den Feldgeräten 30, 40, 50 werden die Istwerte in synchroner Weise, d.h. gemäß einem Messtakt, erzeugt (also gemessen). Daraus werden Datenpakete DXX(Y) zur Übermittlung erzeugt und dann in asynchroner Weise, d.h. im Wesentlichen zufällig ausgegeben. In der Folge liegen zwischen den Übermittlungszeitpunkten der einzelnen Datenpakete DXX(Y), DXX(Y + 1), DXX(Y + 2) eines Senders, aber auch zwischen den Datenpaketen unterschiedlicher Sender unterschiedliche Zeitabstände. Diese unterschiedlichen Zeitabstände entsprechen nicht den Voraussetzungen für ein synchron arbeitendes Netzwerkprotokoll, d.h. sind nicht taktsynchron. From the field devices 30 . 40 . 50 the actual values are generated in a synchronous manner, ie according to a measuring cycle (ie measured). From this data packets D XX (Y) are generated for transmission and then output in an asynchronous manner, ie substantially random. As a result, there are different time intervals between the transmission times of the individual data packets D XX (Y), D XX (Y + 1), D XX (Y + 2) of a transmitter, but also between the data packets of different transmitters. These different time intervals do not meet the requirements for a synchronously operating network protocol, ie they are not isochronous.

Um für die Steuereinheit 10 die Datenpakte DXX(Y) synchron bereitstellen zu können, ist die Übermittlereinheit 20 vorgesehen, in der die Datenpakte DXX(Y) zwischengespeichert werden. Die Datenpakete DXX(Y) werden zeitrichtig geordnet und gleichzeitige Datenpakte unterschiedlicher Feldgeräte werden für die Weiterübertragung zusammengefasst. Beispielsweise werden die die Datenpakete D30(1), D40(1) und D50(1) in ein Telegramm, D30(2), D40(2) und D50(2) in ein nächstes Telegramm und D30(3), D40(3) und D50(3) in ein drittes Telegramm zusammengefasst und in synchroner Weise an die übergeordnete Steuereinheit 10 übertragen. In der Folge besteht nun zwischen den Übermittlungszeitpunkten der Istwerte jeweils derselbe zeitliche Abstand Tcom,sync. Die Übermittlereinheit verfügt über geeignete Taktmittel (nicht gezeigt), z.B. PLL, um die synchrone Datenübertragung bewerkstelligen zu können. To the control unit 10 To provide the data packets D XX (Y) synchronously, is the transmitter unit 20 provided in which the data packets D XX (Y) are cached. The data packets D XX (Y) are arranged in the correct time and simultaneous data packets of different field devices are combined for further transmission. For example, the data packets D 30 (1), D 40 (1) and D 50 (1) are converted into a telegram, D 30 (2), D 40 (2) and D 50 (2) into a next telegram and D 30 (3), D 40 (3) and D 50 (3) are combined in a third telegram and synchronously to the higher-level control unit 10 transfer. As a result, there is now the same time interval T com, sync between the transmission times of the actual values. The transmitter unit has suitable clocking means (not shown), eg PLL, in order to be able to accomplish the synchronous data transmission.

Die Übermittlereinheit 20 verfügt vorzugsweise weiterhin über eine Füllstandsüberwachung (nicht gezeigt) für die Zwischenspeichereinrichtung. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird nun (durch Beeinflussung der Taktmittel) der Übertragungstakt in Abhängigkeit vom Füllstand angepasst, um ein Leer- und Überlaufen der Zwischenspeichereinrichtung zu verhindern. Insbesondere wird der Übertragungsakt erhöht, d.h. der zeitliche Abstand Tcom,sync verringert, wenn die Zwischenspeichereinrichtung droht überzulaufen. Umgekehrt wird der Übertragungstakt verringert, d.h. der zeitliche Abstand Tcom,sync erhöht, wenn die Zwischenspeichereinrichtung droht leerzulaufen. Die Entscheidung kann insbesondere anhand eines Schwellwertvergleichs erfolgen, wobei beispielsweise ein oberer Schwellwert vorgesehen wird, bei dessen Überschreiten ein Überlaufen droht, und ein unterer Schwellwert vorgesehen wird, bei dessen Unterschreiten ein Leerlaufen droht. Die Anpassung des Übertragungstaktes sollte sich zweckmäßigerweise im Rahmen der Spezifikationen der synchron arbeitenden Kommunikationsverbindung bewegen. Beispielsweise ist bei SERCOS III eine Abweichung von bis zu 100ppm erlaubt. The transmitter unit 20 preferably also has a filling level monitoring (not shown) for the temporary storage device. In an advantageous embodiment of the invention, the transmission clock is now adjusted (by influencing the timing means) as a function of the fill level, in order to prevent the buffer memory from overflowing and overflowing. In particular, the transmission clock is increased, ie, the time interval T com, sync is reduced when the buffer device threatens to overflow. Conversely, the transmission clock is reduced, ie the time interval T com, sync increases if the buffer device threatens to run empty. The decision can be made, in particular, by means of a threshold value comparison, wherein, for example, an upper threshold value is provided which, when exceeded, threatens overflow, and a lower threshold value is provided, below which an idling is imminent. The adaptation of the transmission clock should expediently move within the specifications of the synchronously operating communication connection. For example, SERCOS III allows a deviation of up to 100ppm.

Weiter vorzugsweise oder alternativ kann vorgesehen sein, dass in den Feldgeräten 30 bis 50 der Takt für die Erzeugung der Istwerte (insbesondere Messtakt) veränderbar ist. Hierfür kann eine Kommunikation zwischen der Übermittlereinheit 20 und den Feldgeräten 30, 40, 50 stattfinden, wobei von der Übermittlereinheit Informationen bezüglich des Füllstands an die Feldgeräte übertragen werden, welche daraufhin den Takt eigenständig verändern, oder der Takt kann von der Übermittlereinheit verändert werden. Further preferably or alternatively it can be provided that in the field devices 30 to 50 the clock for generating the actual values (in particular measuring cycle) is changeable. For this purpose, a communication between the transmitter unit 20 and the field devices 30 . 40 . 50 take place, wherein the transmitter unit information about the level are transmitted to the field devices, which then change the clock independently, or the clock can be changed by the transmitter unit.

Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Übermittlereinheit 20 bei einem (ggf. trotz der Taktanpassung erfolgenden) Leer- oder Überlaufen der Zwischenspeichereinrichtung in vorbestimmter Weise reagiert, um den Betrieb des Automatisierungsnetzwerkes nicht zu gefährden. It can preferably be provided that the transmitter unit 20 in the event of an empty or overflow of the temporary storage device (possibly taking place despite the clock adaptation) reacting in a predetermined manner so as not to jeopardize the operation of the automation network.

Insbesondere ist nämlich eine Markierung für die Istwerte vorgesehen, welche die Reihenfolge der Istwerte anzeigt und zweckmäßigerweise von dem erzeugenden Feldgerät vorgesehen wird. Bei einem Überlaufen der Zwischenspeichereinrichtung 20 werden keine neuen Istwerte angenommen, bis wieder freier Speicherplatz zur Verfügung steht. In der Folge würde sich eine Lücke in den Istwerten ergeben, welche jedoch aufgrund der Markierung von der Übermittlereinheit 20 erkannt würde. Dies entspricht im Wesentlichen auch der Situation, wenn Istwerte auf dem Weg von dem Feldgerät zur Übermittlereinheit 20 verloren gehen. Um in einem solchen Fall den Betrieb des Automatisierungsnetzwerkes möglichst unbeeinflusst weiterzuführen, ist die Übermittlereinheit 20 zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, fehlende Istwerte aus den vorhandenen Istwerte zu bestimmen, insbesondere zu interpolieren. In particular, a marking is provided for the actual values, which indicates the order of the actual values and is expediently provided by the generating field device. In the event of an overflow of the temporary storage device 20 No new actual values are accepted until free memory is available again. As a result, there would be a gap in the actual values, which, however, due to the marking from the transmitter unit 20 would be recognized. This also essentially corresponds to the situation when actual values are on their way from the field device to the transmitter unit 20 get lost. In order to continue the operation of the automation network as uninfluenced as possible in such a case, the transmitter unit 20 suitably arranged to determine missing actual values from the existing actual values, in particular to interpolate.

Bei einem Leerlaufen der Zwischenspeichereinrichtung können zum nächsten Übermittlungszeitpunkt keine neuen Istwerte aus der Zwischenspeichereinrichtung ausgelesen werden. Die Übermittlereinheit 20 kann dazu eingerichtet sein, in einem solchen Fall neue Istwerte aus den früheren Istwerten zu bestimmen, insbesondere zu extrapolieren. When the intermediate storage device is idling, no new actual values can be read from the temporary storage device at the next delivery time. The transmitter unit 20 may be adapted to determine new actual values from the previous actual values in such a case, in particular to extrapolate.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102011015484 A1 [0004] DE 102011015484 A1 [0004]

Claims (16)

Verfahren zum synchronen Auslesen wenigstens eines Feldgeräts (30, 40, 50) durch eine Steuereinheit (10) über ein asynchron arbeitendes Netzwerksegment (201), wobei von dem wenigstens einen Feldgerät (30, 40, 50) Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) für die Steuereinheit (10) ausgegeben werden, wobei die Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) über das asynchron arbeitende Netzwerksegment (201) an eine Zwischenspeichereinrichtung (20) übertragen und dort zwischengespeichert werden, wobei die Istwerte (T1, T2, T3, T4) aus der Zwischenspeichereinrichtung (20) ausgelesen und über ein synchron mit einem Übertragungstakt arbeitendes Netzwerksegment (101) an die Steuereinheit (10) übertragen werden. Method for the synchronous reading of at least one field device ( 30 . 40 . 50 ) by a control unit ( 10 ) over an asynchronously operating network segment ( 201 ), wherein of the at least one field device ( 30 . 40 . 50 ) Actual values (D 30 (1), ..., D 50 (3)) for the control unit ( 10 ), the actual values (D 30 (1), ..., D 50 (3)) being output via the asynchronously operating network segment ( 201 ) to a temporary storage device ( 20 ) and stored there temporarily, wherein the actual values (T1, T2, T3, T4) from the intermediate storage device ( 20 ) and via a synchronous with a transmission clock network segment ( 101 ) to the control unit ( 10 ) be transmitted. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Übertragungstakt in Abhängigkeit von der Menge der in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherten Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) verändert wird. Method according to Claim 1, wherein the transmission clock is varied as a function of the quantity of actual values (D 30 (1), ..., D 50 (3)) buffered in the temporary storage device. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Übertragungstakt erhöht wird, wenn die Menge der in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherten Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) einen oberen Schwellwert überschreitet.  The method of claim 2, wherein the transfer clock is increased when the amount of actual values latched in the latch device (D30 (1), ..., D50 (3)) exceeds an upper threshold. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Übertragungstakt verringert wird, wenn die Menge der in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherten Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) einen unteren Schwellwert unterschreitet.  The method of claim 2 or 3, wherein the transmission clock is reduced when the amount of latched in the latch means actual values (D30 (1), ..., D50 (3)) falls below a lower threshold. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei der Übertragungstakt proportional zu einer Abweichung der Menge der in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherten Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) von dem Schwellwert verändert wird.  The method of claim 2, 3 or 4, wherein the transmission clock is changed in proportion to a deviation of the amount of the latched in the latch means actual values (D30 (1), ..., D50 (3)) of the threshold. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Istwerte markiert werden, bevor sie an die Zwischenspeichereinrichtung übertragen werden, wobei die Markierung eine Reihenfolge der Istwerte kennzeichnet.  Method according to one of the preceding claims, wherein the actual values are marked before they are transmitted to the temporary storage device, wherein the marking indicates an order of the actual values. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei fehlende Istwerte aus vorhanden Istwerte bestimmt werden, insbesondere extra- oder interpoliert werden.  Method according to one of the preceding claims, wherein missing actual values are determined from existing actual values, in particular extrapolated or interpolated. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei von dem wenigstens einen Feldgerät (30, 40, 50) die Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) synchron mit einem Messtakt erzeugt werden. Method according to one of the preceding claims, wherein of the at least one field device ( 30 . 40 . 50 ) the actual values (D 30 (1), ..., D 50 (3)) are generated synchronously with a measuring cycle. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Messtakt in Abhängigkeit von der Menge der in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherten Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) verändert wird.  Method according to claim 8, wherein the measuring clock is varied as a function of the quantity of actual values (D30 (1), ..., D50 (3)) buffered in the intermediate storage device. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Messtakt erhöht wird, wenn die Menge der in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherten Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) einen oberen Schwellwert überschreitet.  The method of claim 9, wherein the measurement clock is increased when the amount of the latched in the latch means actual values (D30 (1), ..., D50 (3)) exceeds an upper threshold. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Messtakt verringert wird, wenn die Menge der in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherten Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) einen unteren Schwellwert unterschreitet.  The method of claim 9 or 10, wherein the measuring clock is reduced when the amount of latched in the latch means actual values (D30 (1), ..., D50 (3)) falls below a lower threshold. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei der Messtakt proportional zu einer Abweichung der Menge der in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherten Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) von dem Schwellwert verändert wird.  The method of claim 9, 10 or 11, wherein the measuring clock is changed in proportion to a deviation of the amount of buffered in the latch means actual values (D30 (1), ..., D50 (3)) of the threshold value. Automatisierungsnetzwerk (1) umfassend wenigstens ein Feldgerät (30, 40, 50), das dazu eingerichtet ist, Istwerte () synchron mit einem Messtakt zu erzeugen, ein asynchron arbeitendes Netzwerksegment (201), an das das wenigstens eine Feldgerät (30, 40, 50) datenübertragend angeschlossen ist, wenigstens eine Steuereinheit (10), ein synchron arbeitendes Netzwerksegment (101), an das die wenigstens eine Steuereinheit (10) datenübertragend angeschlossen ist, wenigstens eine Übermittlereinheit (20) mit einer Zwischenspeichereinrichtung, wobei die Übermittlereinheit (20) mit dem synchron arbeitenden Netzwerksegment (101) und mit dem asynchron arbeitenden Netzwerksegment (201) datenübertragend verbunden und dazu eingerichtet ist, Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) für die wenigstens ein Steuereinheit (10) über das asynchron arbeitende Netzwerksegment (201) zu empfangen, in der Zwischenspeichereinrichtung zwischenzuspeichern, die in der Zwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherten Istwerte (D30(1), ..., D50(3)) auszulesen und in synchroner Weise über das synchron arbeitende Netzwerksegment (101) an die Steuereinheit (10) zu übertragen. Automation network ( 1 ) comprising at least one field device ( 30 . 40 . 50 ), which is set up to generate actual values () in synchronism with a measuring cycle, an asynchronously operating network segment ( 201 ) to which the at least one field device ( 30 . 40 . 50 ) is connected to transmit data, at least one control unit ( 10 ), a synchronous network segment ( 101 ) to which the at least one control unit ( 10 ) is connected to transmit data, at least one transmitter unit ( 20 ) with a buffer device, wherein the transmitter unit ( 20 ) with the synchronous network segment ( 101 ) and with the asynchronous network segment ( 201 ) and is adapted to set actual values (D30 (1), ..., D50 (3)) for the at least one control unit ( 10 ) over the asynchronous network segment ( 201 ), to buffer in the temporary storage device, to read out the actual values buffered in the temporary storage device (D30 (1),..., D50 (3)) and in a synchronous manner via the synchronously operating network segment ( 101 ) to the control unit ( 10 ) transferred to. Automatisierungsnetzwerk nach Anspruch 13, wobei die Steuereinheit (10) als elektrische Steuerungen, SPS, Antriebsregler und/oder E/A-Geräte ausgebildet ist. An automation network according to claim 13, wherein the control unit ( 10 ) is designed as electrical controls, PLC, drive controller and / or I / O devices. Automatisierungsnetzwerk nach Anspruch 13 oder 14, wobei das wenigstens eine Feldgerät (30, 40, 50) als Sensor, Geber oder Melder ausgebildet ist. Automation network according to claim 13 or 14, wherein the at least one field device ( 30 . 40 . 50 ) is designed as a sensor, encoder or detector. Automatisierungsnetzwerk nach Anspruch 13, 14 oder 15, das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen. An automation network according to claim 13, 14 or 15 arranged to perform a method according to any one of claims 1 to 12.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102011015484A1 (en) 2011-03-29 2012-10-04 Robert Bosch Gmbh Method for synchronously controlling at least one subordinate network subscriber by a higher-level control unit via an asynchronously operating network segment

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DE102011015484A1 (en) 2011-03-29 2012-10-04 Robert Bosch Gmbh Method for synchronously controlling at least one subordinate network subscriber by a higher-level control unit via an asynchronously operating network segment

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