DE102017108578B4

DE102017108578B4 - Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk

Info

Publication number: DE102017108578B4
Application number: DE102017108578.5A
Authority: DE
Inventors: Uwe Prüßmeier; Dirk Janssen
Original assignee: Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Current assignee: Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-04-22
Also published as: US10496075B2; DE102017108578A1; US20180307204A1

Abstract

Verfahren (300) zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk (210) eines Steuerungssystems (200),wobei das Steuerungssystem (200) eine Steuereinrichtung (222), ein Netzwerkmodul (250), das mit der Steuereinrichtung (222) über einen übergeordneten Datenpfad (212) verbundenen ist, und Signaleinheiten (240), die mit dem Netzwerkmodul (250) über untergeordnete Datenpfade (214, 216, 218) verbunden sind, umfasst, wobei die Summe der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden (214, 216, 218) höchstens der Übertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad (212) entspricht,wobei die untergeordneten Datenpfade (214, 216, 218) wenigstens einen ersten untergeordneten Datenpfad (214) und einen zweiten untergeordneten Datenpfad (216) umfassen,wobei das Verfahren (300) aufeinanderfolgende Steuerzyklen (302) umfasst, die jeweils einen Berechnungszyklus (304) und einen Kommunikationszyklus (306) umfassen,wobei der Berechnungszyklus (304) folgende Schritte umfasst:- Bereitstellen (310) einer Gesamtheit erster Ausgangsdaten (10), die in dem Kommunikationszyklus (306) von der Steuereinrichtung (222) zu den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad (214) verbundenen Signaleinheit (240) übertragen werden, in der Steuereinrichtung (222),- Bereitstellen (310) einer Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten (20), die in dem Kommunikationszyklus (306) von der Steuereinrichtung (222) zu den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad (216) verbundenen Signaleinheiten (240) übertragen werden, in der Steuereinrichtung (222), wobei der Kommunikationszyklus (306) folgende Schritte umfasst:- Aufteilen (320) der ersten Ausgangsdaten (10) in zumindest einen ersten Teil (11) und einen zweiten Teil (12) in der Steuereinrichtung (222),- Aufteilen (320) der zweiten Ausgangsdaten (20) in zumindest einen ersten Teil (21) und einen zweiten Teil (22) in der Steuereinrichtung (222),- Übertragen (325) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250),- Übertragen (325) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) nach dem Übertragen (325) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10),- Übertragen (325) des zweiten Teils (12) der ersten Ausgangsdaten (10) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) nach dem Übertragen (325) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20),- Übertragen (325) des zweiten Teils (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) nach dem Übertragen (325) des zweiten Teils (12) der ersten Ausgangsdaten (10),- Versenden (345) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) durch das Netzwerkmodul (250),- Versenden (345) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) durch das Netzwerkmodul (250),- Versenden (345) des zweiten Teils (12) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) durch das Netzwerkmodul (250),- Versenden (345) des zweiten Teils (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) durch das Netzwerkmodul (250).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk eines Steuerungssystems, ein Steuerungssystem zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk, sowie ein Netzwerkmodul für ein Steuerungssystem zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk.
Steuerungssysteme mit Datennetzwerken werden unter anderem in der Automatisierungstechnik zum Steuern von Automatisierungsprozessen eingesetzt. Das Datennetzwerk verbindet dabei eine Steuereinrichtung der Steuerebene mit Signaleinheiten der Sensor-/Aktorebene bzw. Feldebene. Die Signaleinheiten weisen in der Regel Eingänge zum Anschluss von Sensoren auf, über die Eingangssignale eingelesen werden können, die den Zustand des Automatisierungsprozesses charakterisieren. Derartige Zustandssignale können eine Position oder Geschwindigkeit von Maschinenteilen, eine Stellung eines Schalters, einen Druck oder eine Temperatur repräsentieren. Alternativ oder zusätzlich weisen die Signaleinheiten Ausgänge zum Anschluss von Aktoren auf, über die Ausgangssignale in den Automatisierungsprozess ausgegeben werden können, um den Zustand des Automatisierungsprozesses zu verändern. Derartige Aktoren können beispielsweise Motoren, Ventile oder Heizelemente sein.
In den Signaleinheiten werden die Eingangssignale in Eingangsdaten umgewandelt und die Eingangsdaten werden anschließend über das Datennetzwerk zu der Steuereinrichtung übertragen. Die Steuereinrichtung wertet die Eingangsdaten aus, um den Zustand des zu steuernden Automatisierungsprozesses zu bestimmen, und erzeugt auf Grundlage der Eingangsdaten Ausgangsdaten, um den Automatisierungsprozess in gewünschter Weise zu beeinflussen. Die Ausgangsdaten werden über das Datennetzwerk an die Signaleinheiten übertragen und die Signaleinheiten geben auf Grundlage der Ausgangsdaten die Ausgangssignale an die Aktoren aus.
Das Steuern des Automatisierungsprozesses erfolgt in der Regel in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen. Während eines Steuerzyklus werden in der Steuereinrichtung Ausgangsdaten berechnet und zur Ausgabe in den Automatisierungsprozess bereitgestellt. Anschließend werden die Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung über das Datennetzwerk zu den Signaleinheiten und Eingangsdaten von den Signaleinheiten über das Datennetzwerk zu der Steuereinrichtung übertragen. In einem nachfolgenden Steuerzyklus dienen die Eingangsdaten zur Berechnung neuer Ausgangsdaten in der Steuereinrichtung, während die Signaleinheiten auf Grundlage der Ausgangsdaten die Ausgangssignale ausgeben.
Das Berechnen der Ausgangsdaten in der Steuereinrichtung, sowie das Einlesen der Eingangssignale und das Ausgeben der Ausgangssignale in den Signaleinheiten erfolgt in der Regel während eines Berechnungszyklus des Steuerzyklus, während das Übertragen der Ausgangsdaten und das Übertragen der Eingangsdaten über das Datennetzwerk während eines Kommunikationszyklus des Steuerzyklus erfolgt. Die Dauer des Steuerzyklus bestimmt, wie schnell auf Zustandsänderungen des Automatisierungsprozesses reagiert werden kann. Die Dauer bzw. Zykluszeit des Steuerzyklus wird unter anderem bestimmt durch die Zeit, die für das Ausführen des Kommunikationszyklus, also für die Datenübertragung der Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung zu den Signaleinheiten und für die Datenübertragung der Eingangsdaten von den Signaleinheiten zu der Steuereinrichtung benötigt wird. Bei der Datenübertragung wird die Zeit, die zwischen einem Aussenden von Daten im Sender und einem Empfangen der Daten im vorbestimmten Empfänger vergeht, auch als Latenz der Datenübertragung bezeichnet.
Die Latenz der Datenübertragung bestimmt maßgeblich die Zykluszeit der Automatisierungsprozesssteuerung und damit die Geschwindigkeit, mit der auf Statusänderungen des Automatisierungsprozesses reagiert werden kann. Je kürzer die Zykluszeit bzw. je kleiner die Latenz ist, desto schneller können die Ausgänge des Steuerungssystems aktualisiert werden und desto genauer kann der Automatisierungsprozess gesteuert werden.
Die Latenz der Datenübertragung über das Datennetzwerk hängt unter anderem von der Anzahl der Netzwerkkomponenten ab, die die über das Datennetzwerk versendeten Daten auf ihrem Weg zwischen Sender und Empfänger passieren müssen. Zusätzlich können die Netzwerkkomponenten selbst zur Erhöhung der Latenz beitragen, etwa wenn sie durchgeleitete Daten zunächst verarbeiten, zwischenspeichern oder zwischen unterschiedlichen Daten- oder Protokollformaten umwandeln.
Eine geringe Latenz wird insbesondere beim Steuern von Automatisierungsprozessen benötigt, bei denen Regelkreise über das Datennetzwerk geschlossen werden. Dies ist insbesondere bei Antrieben der Fall, bei denen ein bewegliches Elements des Antriebs, etwa ein Rotor oder ein Läufer eines elektrischen Motors, mittels eines an eine Signaleinheit des Steuerungssystems angeschlossenen Aktors bewegt wird und die Position des beweglichen Elements durch die Steuereinrichtung auf Grundlage von Positionsdaten, die von einer anderen Signaleinheit des Steuerungssystems gewonnen werden, geregelt wird. Bei derartigen Systemen kann die Latenz der Datenübertragung auf dem Datennetzwerk maßgeblich die mögliche Bandbreite des Regelkreises bestimmen.
Druckschrift US 2014/0269255 A1 beschreibt ein Netzwerksystem mit einem Switch/Router, der über ein drahtloses Übertragungssystem mit einem weiteren Switch/Router verbunden ist. Zwischen dem Switch/Router und dem drahtlosen Übertragungssystem werden Daten auf vier Kanälen mittels L2LA Link Aggregation übertragen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk, ein Steuerungssystem zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk, sowie ein Netzwerkmodul für ein Steuerungssystem zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Steuerungssystem und ein Netzwerkmodul gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weiterbildungen sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wird ein Verfahren angegeben zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk eines Steuerungssystems, wobei das Steuerungssystem eine Steuereinrichtung, ein Netzwerkmodul, das mit der Steuereinrichtung über einen übergeordneten Datenpfad verbundenen ist, und Signaleinheiten, die mit dem Netzwerkmodul über untergeordnete Datenpfade verbunden sind, umfasst. Dabei entspricht die Summe der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden höchstens der Übertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad und die untergeordneten Datenpfade umfassen wenigstens einen ersten untergeordneten Datenpfad und einen zweiten untergeordneten Datenpfad. Das Verfahren umfasst aufeinanderfolgende Steuerzyklen, die jeweils einen Berechnungszyklus und einen Kommunikationszyklus umfassen. Der Berechnungszyklus umfasst ein Bereitstellen einer Gesamtheit erster Ausgangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus von der Steuereinrichtung zu den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad verbundenen Signaleinheit übertragen werden, in der Steuereinrichtung, und ein Bereitstellen einer Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus von der Steuereinrichtung zu den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad verbundenen Signaleinheiten übertragen werden, in der Steuereinrichtung. Der Kommunikationszyklus umfasst ein Aufteilen der ersten Ausgangsdaten in zumindest einen ersten Teil und einen zweiten Teil in der Steuereinrichtung, ein Aufteilen der zweiten Ausgangsdaten in zumindest einen ersten Teil und einen zweiten Teil in der Steuereinrichtung, Übertragen des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul, ein Übertragen des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul nach dem Übertragen des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten, ein Übertragen des zweiten Teils der ersten Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul nach dem Übertragen des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten, und ein Übertragen des zweiten Teils der zweiten Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul nach dem Übertragen des zweiten Teils der ersten Ausgangsdaten. Der Kommunikationszyklus umfasst ferner ein Versenden des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten über den ersten untergeordneten Datenpfad durch das Netzwerkmodul, ein Versenden des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad durch das Netzwerkmodul, ein Versenden des zweiten Teils der ersten Ausgangsdaten über den ersten untergeordneten Datenpfad durch das Netzwerkmodul und ein Versenden des zweiten Teils der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad durch das Netzwerkmodul.
Indem zunächst die ersten Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung an das Netzwerkmodul übertragen werden, kann mit dem Versenden der ersten Teile der Ausgangsdaten über die untergeordneten Datenpfade jeweils bereits begonnen wird, während die zweiten Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten noch auf dem übergeordneten Datenpfad von der Steuereinrichtung an das Netzwerkmodul übertragen werden. Im Unterschied zu einem Verfahren, bei dem zunächst die Gesamtheit erster Ausgangsdaten und erst anschließend die Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten über den übergeordneten Datenpfad übertragen werden, muss also nicht gewartet werden, bis die Gesamtheit erster Ausgangsdaten zu dem Netzwerkmodul übertragen wurde, ehe mit dem Versenden der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad begonnen wird. Dies verringert die Zeit, die insgesamt für das Übertragen der ersten und zweiten Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung zu den Signaleinheiten und damit für den Kommunikationszyklus benötigt wird.
Da die Summe der Datenübertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden höchstens der Summe der Übertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad entspricht, kann sichergestellt werden, dass während des Versendens der ersten Teile der Ausgangsdaten auf den untergeordneten Datenpfaden über den übergeordneten Datenpfad eine ausreichende Menge Ausgangsdaten übertragen wird, um mit dem Versenden der zweiten Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten unmittelbar anschließend an das Versenden der ersten Teile fortfahren zu können.
Der erste Teil und der zweite Teil der ersten Ausgangsdaten bzw. der erste Teil und der zweite Teil der zweiten Ausgangsdaten können jeweils gleich groß sein. Auch können jeweils der erste Teil der ersten Ausgangsdaten und der erste Teil der zweiten Ausgangsdaten bzw. der zweite Teil der ersten Ausgangsdaten und der zweite Teil der zweiten Ausgangsdaten gleich groß sein, insbesondere dann, wenn die Datenübertragungsraten auf dem ersten untergeordneten Datenpfad und dem zweiten untergeordneten Datenpfad gleich groß sind. Der erste Teil der ersten Ausgangsdaten und der erste Teil der zweiten Ausgangsdaten bzw. der zweite Teil der ersten Ausgangsdaten und der zweite Teil der zweiten Ausgangsdaten können auch jeweils unterschiedlich groß sein. Allgemein kann das Verhältnis der Größe des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten zur Größe des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten bzw. das Verhältnis der Größe des zweiten Teils der ersten Ausgangsdaten zur Größe des zweiten Teils der zweiten Ausgangsdaten dem Verhältnis der Übertragungsrate auf dem ersten untergeordneten Datenpfad zu der Übertragungsrate auf dem zweiten untergeordneten Datenpfad entsprechen.
Der Berechnungszyklus und der Kommunikationszyklus des Steuerzyklus können nacheinander, insbesondere unmittelbar aneinander anschließend ausgeführt werden. Der Berechnungszyklus und der Kommunikationszyklus können aber auch zeitlich überlappen, insbesondere können Schritte des Kommunikationszyklus bereits ausgeführt werden, bevor alle Schritte des Berechnungszyklus abgeschlossen sind.
Das Bereitstellen der ersten Ausgangsdaten und das Bereitstellen der zweiten Ausgangsdaten kann nacheinander oder zumindest zeitlich überlappend oder gleichzeitig erfolgen. Genauso kann das Aufteilen der ersten Ausgangsdaten und das Aufteilen der zweiten Ausgangsdaten nacheinander oder zumindest zeitlich überlappend oder gleichzeitig erfolgen. Das Versenden des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten und das Versenden des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten bzw. das Versenden des zweiten Teils der ersten Ausgangsdaten und des zweiten Teils der zweiten Ausgangsdaten kann jeweils nacheinander erfolgen. Es kann aber auch das Versenden des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten und das Versenden des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten zumindest zeitlich überlappend, insbesondere gleichzeitig, erfolgen, was eine besonders kurze Dauer des Kommunikationszyklus ermöglicht.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird mit dem Versenden des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad vor dem Ende des Übertragens des zweiten Teils der ersten Ausgangsdaten über den übergeordneten Datenpfad begonnen. Es wird mit dem Versenden der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad also begonnen, während noch Teile der ersten Ausgangsdaten über den übergeordneten Datenpfad übertragen werden. Dadurch kann die Gesamtdauer des Kommunikationszyklus besonders klein gehalten werden.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens werden der erste Teil der ersten Ausgangsdaten und der erste Teil der zweiten Ausgangsdaten in einem ersten Datenpaket des übergeordneten Datenpfades von der Steuereinrichtung zu dem Netzwerkmodul übertragen und der zweite Teil der ersten Ausgangsdaten und der zweite Teil der zweiten Ausgangsdaten werden in einem zweiten Datenpaket des übergeordneten Datenpfades von der Steuereinrichtung zu dem Netzwerkmodul übertragen.
Dadurch kann spätestens nach dem vollständigen Empfang des ersten Datenpakets mit dem Versenden der ersten Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten über die untergeordneten Datenpfade begonnen werden. Insbesondere kann das Übertragen der Ausgangsdaten über den übergeordneten Datenpfad mit einem in den Datenpaketen enthaltenen Prüfwert abgesichert sein und der Prüfwert kann vor dem Versenden der ersten Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten über die untergeordneten Datenpfade überprüft werden, um einen unverfälschten Empfang der ersten Teile der Ausgangsdaten sicherzustellen.
Die Übertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad kann größer sein als die Summe der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden. In solch einem Fall wird für die Übertragung der Datenpakete mit den ersten bzw. zweiten Teilen der Ausgangsdaten auf dem übergeordneten Datenpfad weniger Zeit benötigt, als für das Versenden der ersten bzw. zweiten Teile der Ausgangsdaten auf den untergeordneten Datenpfaden. Damit müssen die auf dem übergeordneten Datenpfad versendeten Datenpakete nicht direkt aneinander anschließen und es verbleibt zwischen dem Übertragen der ersten und zweiten Datenpaket Zeit für einen Datenaustausch von anderen Daten, beispielsweise mit weiteren an den übergeordneten Datenpfad angeschlossenen Einheiten.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Versenden des zweiten Teils der ersten Ausgangsdaten über den ersten untergeordneten Datenpfad unmittelbar anschließend an das Versenden des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten und das Versenden des zweiten Teils der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad erfolgt unmittelbar anschließend an das Versenden des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten. Dadurch wird für das Versenden der Ausgangsdaten über die untergeordneten, langsameren Datenpfade besonders wenig Zeit benötigt und die Dauer des Kommunikationszyklus verringert sich.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Versenden des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten über den ersten untergeordneten Datenpfad als erster Abschnitt eines ersten Datentelegramms für den ersten untergeordneten Datenpfad, und das Versenden des zweiten Teils der ersten Ausgangsdaten über den ersten untergeordneten Datenpfad erfolgt als zweiter Abschnitt des ersten Datentelegramms. Außerdem erfolgt das Versenden des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad als erster Abschnitt eines zweiten Datentelegramms für den zweiten untergeordneten Datenpfad und das Versenden des zweiten Teils der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad erfolgt als zweiter Abschnitt des zweiten Datentelegramms.
Dadurch können die untergeordneten Datenpfade insbesondere als Feldbusse ausgebildet werden, wie sie in der Automatisierungstechnik weit verbreitet sind. Derartige Feldbusse sind beispielsweise EtherCAT, Profibus, AS-Interface oder Interbus. Bei einer Ausgestaltung der untergeordneten Datenpfade als Feldbusse können eine Vielzahl von Signaleinheiten unterschiedlicher Hersteller in das Steuerungssystem eingebunden werden, wodurch das Steuerungssystem besonders flexibel einsetzbar wird.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Kommunikationszyklus ein Übertragen einer ersten Anfangssequenz von der Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul, ein Übertragen einer zweiten Anfangssequenz von der Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul, ein Versenden der ersten Anfangssequenz als Teil des ersten Datentelegramms vor Versenden des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten über den ersten untergeordneten Datenpfad und ein Versenden der zweiten Anfangssequenz als Teil des zweiten Datentelegramms vor Versenden des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad.
Dadurch kann die Anfangssequenz des Datentelegramms, beispielsweise ein „Header“ des Datentelegramms, bereits in der Steuereinrichtung erstellt werden. Die Anfangssequenz kann beispielsweise Informationen über den Sender, den Empfänger oder das Datenformat des Datentelegramms umfassen. Anhand der Anfangssequenz kann unter anderem festgestellt werden, an welche Signaleinheit das Datentelegramm adressiert ist und über welchen untergeordneten Datenpfad das Datentelegramm zu übertragen ist.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird der erste Teil der ersten Ausgangsdaten bei dem Aufteilen der ersten Ausgangsdaten mit einer ersten Adressinformation gekennzeichnet und der erste Teil der zweiten Ausgangsdaten wird bei dem Aufteilen der zweiten Ausgangsdaten mit einer zweiten Adressinformation gekennzeichnet. Außerdem umfasst der Kommunikationszyklus ein Zuordnen des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten für das Versenden über den ersten untergeordneten Datenpfad anhand der ersten Adressinformation in dem Netzwerkmodul und ein Zuordnen des ersten Teils der zweiten Ausgangsdaten für das Versenden über den zweiten untergeordneten Datenpfad anhand der zweiten Adressinformation in dem Netzwerkmodul.
Dies erlaubt es dem Netzwerkmodul auf einfache Weise, nach dem Empfang über den übergeordneten Datenpfad die Teile der ersten Ausgangsdaten dem ersten untergeordneten Datenpfad und die Teile der zweiten Ausgangsdaten dem zweiten untergeordneten Datenpfad zuzuordnen. Die Adressinformation kann beispielsweise als ein bei dem Übertragen über den übergeordneten Datenpfad den jeweiligen Teilen vorangestelltes Datum ausgebildet sein.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird die erste und zweite Adressinformation durch eine Position der ersten Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten innerhalb eines über den übergeordneten Datenpfad übertragenen Datenpakets des übergeordneten Datenpfades gebildet.
Beispielsweise können die ersten und zweiten Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten jeweils eine festgelegte Länge bzw. Datenmenge aufweisen, die in dem Netzwerkmodul hinterlegt ist. Der erste Teil der ersten Ausgangsdaten kann dann aus einem ersten Abschnitt festgelegter Länge und der erste Teil der zweiten Ausgangsdaten aus einem zweiten Abschnitt festgelegter Länge innerhalb des Datenpakets bestehen. Dies erlaubt eine besondere einfache Zuordnung der Ausgangsdaten zu den untergeordneten Datenpfaden. Außerdem müssen zur Kennzeichnung der Zuordnung zu den untergeordneten Datenpfaden keine zusätzlichen Daten auf dem übergeordneten Datenpfad übertragen werden, so dass die Auslastung des übergeordneten Datenpfades gering gehalten werden kann.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Berechnungszyklus ein Berechnen einer ersten Prüfinformation auf Basis der Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten in der Steuereinrichtung und ein Berechnen einer zweiten Prüfinformation auf Basis der Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten in der Steuereinrichtung. Außerdem umfasst der Kommunikationszyklus ein Übertragen der ersten Prüfinformation über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul, ein Versenden der ersten Prüfinformation über den ersten untergeordneten Datenpfad zur Überprüfung durch die an den ersten untergeordneten Datenpfad angeschlossenen Signaleinheiten, ein Übertragen der zweiten Prüfinformation über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul und ein Versenden der zweiten Prüfinformation über den zweiten untergeordneten Datenpfad zur Überprüfung durch die an den zweiten untergeordneten Datenpfad angeschlossenen Signaleinheiten.
Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine Verfälschung bzw. ein Verlust der Ausgangsdaten in den Signaleinheiten erkannt werden. Die Prüfinformation kann insbesondere vor dem Aufteilen der Ausgangsdaten in die ersten und zweiten Teile berechnet und den Ausgangsdaten angefügt werden. Mittels der Prüfinformation kann insbesondere eine Verfälschung oder ein Verlust eines der Teile der ersten bzw. zweiten Ausgangsdaten auf dem übergeordneten Datenpfad erkannt werden, so dass geeignete Gegenmaßnahmen wie ein erneutes Übertragen oder ein Abschalten des Automatisierungsprozesses ergriffen werden können. Insbesondere in Fällen, in denen die ersten Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten und die zweiten Teile der ersten und zweiten Ausgangsteile jeweils in separaten Datenpaketen des übergeordneten Datenpfades übertragen werden und diese Datenpakete jeweils nur für sich mit einem Prüfwert abgesichert werden, können durch eine vor dem Aufteilen der Ausgangsdaten berechnete Prüfinformation Störungen auf dem übergeordneten Datenpfad auf einfache Weise erkannt werden.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird mit dem Übertragen des ersten Teils der ersten Ausgangsdaten über den übergeordneten Datenpfad begonnen, bevor das Bereitstellen der Gesamtheit der in dem Kommunikationszyklus zu übertragenden Ausgangsdaten in der Steuereinrichtung beendet wurde. Insbesondere können der Berechnungszyklus und der Kommunikationszyklus zeitlich überlappen. Hierdurch kann die für den Steuerzyklus benötigte Zeit besonders kurz gehalten werden, da ein Teil der Ausgangsdaten bereits versendet wird, während der übrige Teil der Ausgangsdaten noch erzeugt bzw. berechnet wird.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Kommunikationszyklus ein Empfangen eines ersten Teils einer Gesamtheit erster Eingangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus von den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad verbundenen Signaleinheiten zu der Steuereinrichtung übertragen werden, durch das Netzwerkmodul über den ersten untergeordneten Datenpfad, ein Empfangen eines ersten Teils einer Gesamtheit zweiter Eingangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus von den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad verbundenen Signaleinheiten zu der Steuereinrichtung übertragen werden, durch das Netzwerkmodul über den zweiten untergeordneten Datenpfad, ein Übertragen des ersten Teils der ersten Eingangsdaten von dem Netzwerkmodul an die Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad und ein Übertragen des ersten Teils der zweiten Eingangsdaten von dem Netzwerkmodul an die Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad. Außerdem umfasst der Kommunikationszyklus ein Empfangen eines zweiten Teils der ersten Eingangsdaten durch das Netzwerkmodul über den ersten untergeordneten Datenpfad, ein Empfangen eines zweiten Teils der zweiten Eingangsdaten durch das Netzwerkmodul über den zweiten untergeordneten Datenpfad, ein Übertragen des zweiten Teils der ersten Eingangsdaten von dem Netzwerkmodul an die Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad nach dem Übertragen der ersten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten und ein Übertragen des zweiten Teils der zweiten Eingangsdaten von dem Netzwerkmodul an die Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad nach dem Übertragen der ersten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten.
Indem zunächst die ersten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten und erst anschließend die zweiten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten von dem Netzwerkmodul über den übergeordneten Datenpfad an die Steuereinrichtung übertragen werden, kann mit dem Übertragen der ersten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten über den übergeordneten Datenpfad bereits begonnen werden, bevor das Empfangen der zweiten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten bzw. das Empfangen der Gesamtheit der ersten und zweiten Eingangsdaten über die untergeordneten Datenpfade abgeschlossen ist. Hierdurch verringert sich die für den Kommunikationszyklus benötigte Zeit im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem die ersten bzw. zweiten Eingangsdaten erst über den übergeordneten Datenpfad übertragen werden, nachdem diese vollständig über die untergeordneten Datenpfade empfangen wurden.
Das Empfangen der ersten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten kann zumindest teilweise gleichzeitig erfolgen. Das Empfangen der zweiten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten kann ebenfalls zumindest teilweise gleichzeitig, insbesondere gleichzeitig, erfolgen. Das Empfangen der ersten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten erfolgt auf dem jeweiligen untergeordneten Datenpfad nach dem Empfangen der ersten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten auf dem jeweiligen untergeordneten Datenpfad. Das Übertragen der ersten Teile der ersten und/oder zweiten Eingangsdaten über den übergeordneten Datenpfad kann zumindest teilweise gleichzeitig, insbesondere gleichzeitig, mit dem Empfangen der zweiten Teile der ersten und/oder zweiten Eingangsdaten über die untergeordneten Datenpfade erfolgen.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens werden der erste Teil der ersten Eingangsdaten und der erste Teil der zweiten Eingangsdaten in einem Datenpaket des übergeordneten Datenpfades übertragen und der zweite Teil der ersten Eingangsdaten und der zweite Teil der zweiten Eingangsdaten werden in einem weiteren Datenpaket des übergeordneten Datenpfades übertragen. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die ersten Teile der ersten und zweiten Eingangsdaten vor deren zweiten Teilen zu übertragen.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Übertragen der Eingangsdaten begonnen, sobald eine festgelegte Datenmenge an Eingangsdaten durch das Netzwerkmodul über die untergeordneten Datenpfade empfangen wurde. Anhand der festgelegten Datenmenge kann auf einfache Weise die Größe der ersten und zweiten Teile der Eingangsdaten vorgegeben werden. Die festgelegte Größe kann beispielsweise derart bemessen sein, dass der übergeordnete Datenpfad optimal ausgelastet wird. Beispielsweise kann die Größe derart festgelegt sein, dass das Verhältnis von Steuerdaten zu Nutzdaten auf dem übergeordneten Datenpfad optimal ist. Steuerdaten sind dabei diejenigen Daten, die nach dem auf dem übergeordneten Datenpfad verwendeten Übertragungsprotokoll den Nutzdaten, die die eigentlichen Eingangsdaten umfassen, hinzuzufügen sind. Die Steuerdaten können insbesondere eine Adresse, eine Bezeichnung des Formats oder der Art des Datenpakets oder einen Prüfwert umfassen.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Kommunikationszyklus ein Versehen der ersten Ausgangsdaten und der zweiten Ausgangsdaten mit einer Zeitinformation in dem Netzwerkmodul, um die Signaleinheiten des ersten untergeordneten Datenpfades und die Signaleinheiten des zweiten untergeordneten Datenpfades auf eine gemeinsame Zeitbasis zu synchronisieren.
Über die Zeitinformation kann insbesondere Signaleinheiten, die an unterschiedliche untergeordnete Feldbusse angeschlossen sind, der gleiche Zeitpunkt zur Ausgabe der Ausgangsdaten in den Automatisierungsprozess vorgegeben werden. Bei dem übergeordneten Datenpfad kann es sich insbesondere um ein nicht deterministisches Bussystem handeln, bei dem ein Buszugriff einzelner Busteilnehmer zu zeitlich festgelegten Zeitpunkten nicht garantiert werden kann. Bei derartigen nicht deterministischen Bussystemen ist eine Synchronisation der angeschlossenen Signaleinheiten über den übergeordneten Datenpfad in der Regel nicht möglich. Dagegen können die untergeordneten Datenpfade als deterministische, insbesondere als echtzeitfähige deterministische Bussysteme ausgebildet sein, die eine Synchronisation angeschlossener Signaleinheiten über die untergeordneten Datenpfade ermöglichen. Über die in dem Netzwerkmodul angefügte Zeitinformation können auch bei derartigen Datennetzwerken an getrennte untergeordnete Datenpfade angeschlossene Signaleinheiten synchronisiert werden.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Kommunikationszyklus ein Abstimmen der Zeitinformation mit einer weiteren Zeitinformation eines weiteren Netzwerkmoduls des Steuerungssystems. Die Zeitinformationen können beispielsweise derart abgestimmt werden, dass den Signaleinheiten, die mit dem Netzwerkmodul verbunden sind, und den Signaleinheiten, die mit dem weiteren Netzwerkmodul verbunden sind, die gleiche Zeitinformation vorgegeben wird bzw. dass die Signaleinheiten die Ausgangsdaten jeweils gleichzeitig in den Automatisierungsprozess ausgeben. Dies ermöglicht es, in dem Steuerungssystem mehrere Netzwerkmodule einzusetzen und gleichzeitig alle Signaleinheiten miteinander zu synchronisieren. Insbesondere können die Zeitinformation und die weitere Zeitinformation identisch sein.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten während des Kommunikationszyklus in eine Mehrzahl von Teilen aufgeteilt und die Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten wird während des Kommunikationszyklus in eine Mehrzahl von Teilen aufgeteilt. Während des Kommunikationszyklus wird nacheinander jeweils abwechselnd einer der Teile der ersten Ausgangsdaten und einer der Teile der zweiten Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul übertragen. Außerdem werden während des Kommunikationszyklus die Teile der ersten Ausgangsdaten von dem Netzwerkmodul nacheinander über den ersten untergeordneten Datenpfad und die Teile der zweiten Ausgangsdaten von dem Netzwerkmodul nacheinander über den zweiten untergeordneten Datenpfad versendet.
Die ermöglicht es, bereits Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten über die untergeordneten Datenpfade zu versenden, während noch andere Teile sowohl der ersten, als auch der zweiten Ausgangsdaten über den übergeordneten Datenpfad übertragen werden. Dies verringert insgesamt die Latenz der Datenübertragung über das Datennetzwerk.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens sind die Signaleinheiten über eine Mehrzahl von untergeordneten Datenpfaden mit dem Netzwerkmodul verbunden und während des Berechnungszyklus werden für jeden der untergeordneten Datenpfade jeweils alle in dem Steuerzyklus an die Signaleinheiten des betreffenden untergeordneten Datenpfades zu übertragenden Ausgangsdaten in der Steuereinrichtung bereitgestellt . Außerdem werden während des Kommunikationszyklus die für die einzelnen untergeordneten Datenpfade jeweils bereitgestellten Ausgangsdaten jeweils in eine Mehrzahl von Teilen aufgeteilt. Außerdem wird während des Kommunikationszyklus von den für die einzelnen untergeordneten Datenpfade jeweils bereitgestellten Ausgangsdaten jeweils einer der Teile nacheinander von der Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul übertragen und das das Übertragen von jeweils einem der Teile der für die einzelnen untergeordneten Datenpfade jeweils bereitgestellten Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul wird solange wiederholt, bis alle Teile der Ausgangsdaten übertragen sind.
Die ermöglicht es, bereits auf jedem der untergeordneten Datenpfade Teile der für den betreffenden Datenpfad bestimmten Ausgangsdaten zu versenden, während noch für jeden der untergeordneten Datenpfade andere Teile der für den betreffenden untergeordneten Datenpfad bestimmten Ausgangsdaten über den übergeordneten Datenpfad übertragen werden. Dies verringert insgesamt die Latenz der Datenübertragung über das Datennetzwerk.
Ein Steuerungssystem zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk weist eine Steuereinrichtung, ein Netzwerkmodul und Signaleinheiten auf, wobei das Netzwerkmodul mit der Steuereinrichtung über einen übergeordneten Datenpfad des Datennetzwerkes verbindbar ist und das Netzwerkmodul mit den Signaleinheiten über untergeordnete Datenpfade des Datennetzwerkes verbindbar ist. Die Summe der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden entspricht höchstens der Übertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad und die untergeordneten Datenpfade umfassen wenigstens einen ersten untergeordneten Datenpfad und einen zweiten untergeordneten Datenpfad. Die Steuereinrichtung umfasst ein Verarbeitungsmodul, ein Aufspaltungsmodul und ein Übertragungsmodul, wobei das Netzwerkmodul ein Zuordnungsmodul und ein Kommunikationsmodul umfasst. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, den Automatisierungsprozess in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen zu steuern, wobei jeder der Steuerzyklen einen Berechnungszyklus und einen Kommunikationszyklus umfasst. Das Verarbeitungsmodul ist dazu ausgebildet, während des Berechnungszyklus eine Gesamtheit erster Ausgangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus von der Steuereinrichtung zu den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad verbundenen Signaleinheiten übertragen werden, und eine Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus von der Steuereinrichtung zu den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad verbundenen Signaleinheiten übertragen werden, zu berechnen und bereitzustellen. Das Aufspaltungsmodul ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus die ersten Ausgangsdaten in einen ersten Teil und in einen zweiten Teil und die zweiten Ausgangsdaten in einen ersten Teil und in einen zweiten Teil aufzuteilen. Das Übertragungsmodul ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus zunächst den ersten Teil der ersten Ausgangsdaten, nachfolgend den ersten Teil der zweiten Ausgangsdaten, nachfolgend den zweiten Teil der ersten Ausgangsdaten und nachfolgend den zweiten Teil der zweiten Ausgangsdaten über den übergeordneten Datenpfad an das Netzwerkmodul zu übertragen. Das Zuordnungsmodul ist dazu ausgebildet, den ersten Teil der ersten Ausgangsdaten dem ersten untergeordneten Datenpfad und den ersten Teil der zweiten Ausgangsdaten dem zweiten untergeordneten Datenpfad zuzuordnen. Das Kommunikationsmodul ist dazu ausgebildet, den ersten Teil der ersten Ausgangsdaten über den ersten untergeordneten Datenpfad und den ersten Teil der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad zu versenden. Das Zuordnungsmodul ist dazu ausgebildet, den zweiten Teil der ersten Ausgangsdaten dem ersten untergeordneten Datenpfad und den zweiten Teil der zweiten Ausgangsdaten dem zweiten untergeordneten Datenpfad zuzuordnen. Das Kommunikationsmodul ist dazu ausgebildet, den zweiten Teil der ersten Ausgangsdaten über den ersten untergeordneten Datenpfad unmittelbar anschließend an den ersten Teil der ersten Ausgangsdaten und den zweiten Teil der zweiten Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad unmittelbar anschließend an den ersten Teil der zweiten Ausgangsdaten zu versenden.
Bei einer Weiterbildung des Steuerungssystems sind die Steuereinrichtung und das Netzwerkmodul in einem gemeinsamen Gehäuseverbund angeordnet, wobei der übergeordnete Datenpfad als ein interner Datenbus innerhalb des Gehäuseverbundes, insbesondere als ein Peripheral Component Interconnect (PCI)-express-Bus, ausgebildet ist. Dies ermöglicht ein besonders schnelles Übertragen der Ausgangsdaten und der Eingangsdaten über den übergeordneten Datenpfad. Insbesondere können der Gehäuseverbund als ein Computer (PC), etwa als ein Industrie-PC, und das Netzwerkmodul eine in den PC einsteckbare Steckkarte ausgebildet sein.
Bei einer Weiterbildung des Steuerungssystems umfasst das Steuern des Automatisierungsprozesses ein Ansteuern eines Linearmotors, wobei die Signaleinheiten als Spulenansteuereinheiten zum Beaufschlagen von Antriebsspulen des Linearmotors mit einem Antriebssignal ausgebildet sind und wobei die Spulenansteuereinheiten dazu ausgebildet sind, das Antriebssignal auf Grundlage der Ausgangsdaten zu erzeugen.
Das Steuerungssystem ermöglicht es, die Spulenansteuereinheiten in besonders kurzen Zeitabständen über das Datennetzwerk mit Ausgangsdaten zu versorgen und so den Linearmotor besonders präzise anzusteuern.
Es wird ein Netzwerkmodul für ein Steuerungssystem zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk, welches einen übergeordneten Datenpfad und untergeordnete Datenpfade umfasst, angegeben, wobei die Summe der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden höchstens der Übertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad entspricht und wobei die untergeordneten Datenpfade wenigstens einen ersten untergeordneten Datenpfad und einen zweiten untergeordneten Datenpfad umfassen. Das Netzwerkmodul weist eine übergeordnete Schnittstelle zur Verbindung mit einer Steuereinrichtung des Steuerungssystems über den übergeordneten Datenpfad, eine erste untergeordnete Schnittstelle zur Verbindung mit Signaleinheiten des Steuerungssystems über den ersten untergeordneten Datenpfad, eine zweite untergeordnete Schnittstelle zur Verbindung mit Signaleinheiten des Steuerungssystems über den zweiten untergeordneten Datenpfad, ein Empfangsmodul, ein Zuordnungsmodul und ein Kommunikationsmodul auf. Das Empfangsmodul ist dazu ausgebildet, während eines Kommunikationszyklus eines Steuerzyklus des Steuerungssystems über die übergeordnete Schnittstelle einen ersten Teil einer Gesamtheit erster Ausgangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus von der Steuereinrichtung zu den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad verbundenen Signaleinheiten übertragen werden, und einen ersten Teil einer Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus von der Steuereinrichtung zu den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad verbundenen Signaleinheiten übertragen werden, zu empfangen. Das Zuordnungsmodul ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus den ersten Teil der ersten Ausgangsdaten der ersten untergeordneten Schnittstelle und den ersten Teil der zweiten Ausgangsdaten der zweiten untergeordneten Schnittstelle zuzuordnen. Das Kommunikationsmodul ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus den ersten Teil der ersten Ausgangsdaten über die erste untergeordnete Schnittstelle und den ersten Teil der zweiten Ausgangsdaten über die zweite untergeordnete Schnittstelle zu versenden. Das Empfangsmodul ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus und nach dem Empfangen der ersten Teile der ersten und zweiten Ausgangsdaten einen zweiten Teil der ersten Ausgangsdaten und einen zweiten Teil der zweiten Ausgangsdaten zu empfangen. Das Zuordnungsmodul ist dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus den zweiten Teil der ersten Ausgangsdaten der ersten untergeordneten Schnittstelle und den zweiten Teil der zweiten Ausgangsdaten der zweiten untergeordneten Schnittstelle zuzuordnen. Das Kommunikationsmodul ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus den zweiten Teil der ersten Ausgangsdaten über die erste untergeordnete Schnittstelle unmittelbar anschließend an den ersten Teil der ersten Ausgangsdaten und den zweiten Teil der zweiten Ausgangsdaten über die zweite untergeordnete Schnittstelle unmittelbar anschließend an den ersten Teil der zweiten Ausgangsdaten zu versenden.
Bei einer Weiterbildung des Netzwerkmoduls umfasst das Netzwerkmodul ein Zeitgebermodul, welches dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus die ersten Ausgangsdaten und die zweiten Ausgangsdaten mit einer Zeitinformation zu versehen, um die Signaleinheiten des ersten untergeordneten Datenpfades und die Signaleinheiten des zweiten untergeordneten Datenpfades auf eine gemeinsame Zeitbasis zu synchronisieren.
Bei einer Weiterbildung des Netzwerkmoduls umfasst das Netzwerkmodul ein Synchronisationsmodul, welches mit dem Zeitgebermodul verbunden und dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus die Zeitinformation vorzugeben. Das Synchronisationsmodul ist mit einem Synchronisationsmodul eines weiteren Netzwerkmoduls verbindbar und dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus die Zeitinformation mit einer durch das weitere Synchronisationsmodul vorgegebenen weiteren Zeitinformation abzustimmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

1 ein Steuerungssystem zum Steuern eines Automatisierungsprozesses;
2 eine Steuereinrichtung für ein Steuerungssystem zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk;
3 ein Netzwerkmodul und Signaleinheiten für ein Steuerungssystem zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk;
4 das Netzwerkmodul und die Signaleinheiten zusammen mit Anfangssequenzen und Prüfinformationen für untergeordnete Datenpfade des Datennetzwerks;
5 einen zeitlichen Verlauf der Datenübertragung von Ausgangsdaten über das Netzwerkmodul;
6 einen weiteren zeitlichen Verlauf der Datenübertragung von Ausgangsdaten über das Netzwerkmodul;
7 einen weiteren zeitlichen Verlauf der Datenübertragung von Ausgangsdaten über das Netzwerkmodul;
8 eine weitere Ausführungsform des Netzwerkmoduls und Signaleinheiten des Steuerungssystems;
9 einen zeitlichen Ablauf eines Verfahrens zum Steuern eines Automatisierungsprozesses;
10 ein Übertragen von Eingangsdaten durch das Netzwerkmodul;
11 einen zeitlichen Verlauf der Datenübertragung von Eingangsdaten über das Netzwerkmodul.

1 zeigt ein Steuerungssystem 200 zum Steuern eines Automatisierungsprozesses mit einer Steuereinrichtung 222 und mehreren Signaleinheiten 240. Das Steuerungssystem 200 umfasst ein Datennetzwerk 210, über welches die Steuereinrichtung 222 mit den Signaleinheiten 240 verbunden ist und Daten austauschen kann. Außerdem umfasst das Steuerungssystem 200 ein Netzwerkmodul 250, welches ebenfalls mit dem Datennetzwerk 210 verbunden ist und sich zwischen der Steuereinrichtung 222 und den Signaleinheiten 240 befindet. Bei dem Steuerungssystem 200 sind also die Signaleinheiten 240 nicht direkt über einen Datenpfad mit der Steuereinrichtung 222 verbunden. Stattdessen sind die Signaleinheiten 240 über einen ersten untergeordneten Datenpfad 214, einen zweiten untergeordneten Datenpfad 216 oder einen dritten untergeordneten Datenpfad 218 des Datennetzwerks 210 mit dem Netzwerkmodul 250 verbunden und das Netzwerkmodul 250 ist seinerseits über einen übergeordneten Datenpfad 212 des Datennetzwerks 210 mit der Steuereinrichtung 222 verbunden.
Ausgangsdaten, die von der Steuereinrichtung 222 zu den Signaleinheiten 240 gesendet werden, durchlaufen also zunächst den übergeordneten Datenpfad 212 zu dem Netzwerkmodul 250 und anschließend einen der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 von dem Netzwerkmodul 250 zu den Signaleinheiten 240. Das Netzwerkmodul 250 fungiert dabei als Verteilermodul, welches die Ausgangsdaten über den ersten Datenkanal 212 empfängt und auf den ersten, zweiten und dritten untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 aufteilt.
Bei dem in 1 dargestellten Steuerungssystem 200 sind an den ersten untergeordneten Datenpfad 214 und an den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 jeweils neunzehn Signaleinheiten 240 angeschlossen. An den dritten untergeordneten Datenpfad 218 sind achtzehn Signaleinheiten 240 angeschlossen. Die Signaleinheiten 240 sind dazu ausgebildet, über das Datennetzwerk 210 Ausgangsdaten von der Steuereinrichtung 222 zu empfangen und auf Basis der Ausgangsdaten Ausgangssignale in den Automatisierungsprozess auszugeben, beispielsweise an mit dem Automatisierungsprozess verbundene Aktoren. Alternativ oder zusätzlich können die Signaleinheiten 240 dazu ausgebildet sein, Eingangssignale aus dem Automatisierungsprozess, beispielsweise von mit dem Automatisierungsprozess verbundenen Sensoren einzulesen, in Eingangsdaten umzuwandeln und die Eingangsdaten über das Datennetzwerk 210 an die Steuereinrichtung 222 zu übertragen. Dabei kann jede der Signaleinheiten 240 entweder nur zur Ausgabe von Ausgangssignalen, nur zum Einlesen von Eingangssignalen oder aber sowohl zur Ausgabe von Ausgangssignalen, als auch zum Einlesen von Eingangssignalen ausgebildet sein.
Bei alternativen Ausführungsformen des Steuerungssystems 200 können an die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 auch jeweils eine andere Anzahl der Signaleinheiten 240 angeschlossen sein. Insbesondere können an die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 jeweils die gleiche Anzahl Signaleinheiten 240 angeschlossen sein. Es kann aber auch jeweils eine unterschiedliche Anzahl an Signaleinheiten 240 an den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 angeschlossen sein.
Die Steuereinrichtung 222 ist dazu ausgebildet, die von den Signaleinheiten 240 über das Datennetzwerk 210 empfangenen Eingangsdaten auszuwerten, um einen Zustand des gesteuerten Automatisierungsprozesses zu bestimmen, und auf der Grundlage der Eingangsdaten Ausgangsdaten zu erzeugen, um den Zustand des Automatisierungsprozesses gemäß eines in der Steuereinrichtung 222 ablaufenden Steuerprogramms zu beeinflussen. Außerdem ist die Steuereinrichtung 222 dazu ausgebildet, die Ausgangsdaten über das Datennetzwerk 210 an die Signaleinheiten 240 auszugeben.
Das Steuerungssystem 200 kann, wie in 1 dargestellt, einen Antrieb mit einem Elektromotor umfassen. Bei dem dargestellten System ist der Elektromotor als ein Linearmotor mit einem entlang eines Pfades beweglichen Läufer 202 ausgebildet. Der Pfad kann insbesondere, wie dargestellt, als ein geschlossener Pfad ausgebildet sein. Der Pfad umfasst ein erstes Segment 205, ein zweites Segment 206 und ein drittes Segment 207. Der Läufer 202 kann auf dem Pfad nahtlos von einem Segment 205, 206, 207 in ein anderes Segment 205, 206, 207 bewegt werden. Die Signaleinheiten 240 sind jeweils in Statormodulen des Linearmotors angeordnet. Die Statormodule sind aneinander anschließend entlang des Pfades angeordnet.
Die Signaleinheiten 240 sind jeweils als Spulenansteuereinheiten ausgebildet. Jede der Signaleinheiten 240 beaufschlagt jeweils eine oder mehrere Antriebsspulen des Linearmotors mit einem Antriebssignal, welches den Läufer bewegt. Bei dem Antriebssignal kann es sich beispielsweise um einen Spulenstrom für eine Antriebsspule handeln. Die Signaleinheiten 240 sind dazu ausgebildet, das Antriebssignal auf Grundlage der von der Steuereinrichtung 222 empfangenen Ausgangsdaten zu erzeugen. Beispielsweise können die Ausgangsdaten jeweils Stromwerte für Spulenströme umfassen, mit denen die Antriebsspulen zu beaufschlagen sind.
Außerdem können die Signaleinheiten 240 jeweils ein Positionserfassungssystem umfassen, welches mit einem an dem Läufer 202 angeordneten Positionsgeber 204 zusammenwirkt und Positionssignale erzeugt, welche die Position des Läufers 202 entlang des Pfades repräsentiert. Die von den Signaleinheiten 240 zu der Steuereinrichtung 222 übertragenen Eingangsdaten können Positionsdaten umfassen, welche die von dem Positionserfassungssystem erfassten Positionssignale repräsentieren. Die Steuereinrichtung 222 kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die Position des Läufers 202 auf Grundlage der Positionsdaten zu regeln, also eine Momentanposition des Läufers 202 aus den Eingangsdaten zu ermitteln und Ausgangsdaten zu erzeugen, die den Läufer 202 in Richtung einer gewünschten Zielposition bewegen. Bei dem Positionserfassungssystem kann es sich beispielsweise um ein induktives Positionserfassungssystem handeln.
Die Signaleinheiten 240 eines der Segmente 205, 206, 207 sind jeweils über einen der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 mit dem Netzwerkmodul 250 verbunden. So sind die neunzehn Signaleinheiten 240 des ersten Segments 205 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214, die neunzehn Signaleinheiten 240 des zweiten Segments 206 über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und die achtzehn Signaleinheiten 240 des dritten Segments 207 über den dritten untergeordneten Datenpfad 218 mit dem Netzwerkmodul 250 verbunden.
Das Steuern des Automatisierungsprozesses erfolgt bei dem Steuerungssystem 200 in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen, insbesondere in direkt aneinander anschließenden Steuerzyklen. Einer der Steuerzyklen umfasst einen Berechnungszyklus und einen Kommunikationszyklus. Während des Berechnungszyklus berechnet die Steuereinrichtung 222 eine Gesamtheit der Ausgangsdaten, die in dem Steuerzyklus an die Signaleinheiten 240 übertragen werden. Die Steuereinrichtung 222 kann zur Berechnung der Gesamtheit der Ausgangsdaten beispielsweise nach Vorgabe des Steuerprogramms eine Gesamtheit von Eingangsdaten, die in einem vorangegangenen Steuerzyklus zur Steuereinrichtung 222 übertragen wurden, auswerten und die Ausgangsdaten auf Grundlage der Eingangsdaten berechnen. Die Signaleinheiten 240 können während des Berechnungszyklus Ausgangsdaten, die sie in einem vorangegangenen Steuerzyklus erhalten haben, ausgeben und eine Gesamtheit der Eingangsdaten, die in dem aktuellen Steuerzyklus an die Steuereinrichtung 222 zu übertragen sind, einlesen.
Während des Kommunikationszyklus wird die in der Steuereinrichtung 222 erstellte Gesamtheit der Ausgangsdaten über das Datennetzwerk 210 an die Signaleinheiten 240 zur Ausgabe in den Automatisierungsprozess übertragen. Außerdem kann während des Kommunikationszyklus die Gesamtheit aller Eingangsdaten, die in dem Steuerzyklus von den Signaleinheiten 240 über das Datennetzwerk 210 zu der Steuereinrichtung 222 zu übertragen sind, an die Steuereinrichtung 222 zur weiteren Auswertung übertragen werden. Nach Abschluss des Kommunikationszyklus liegt also die Gesamtheit der Ausgangsdaten in den entsprechenden Signaleinheiten 240 und die Gesamtheit der Eingangsdaten in der Steuerungseinrichtung 222 vor.
Umfasst das Steuerungssystem 200 den in 1 dargestellten Linearmotor, kann insbesondere jede der Antriebsspulen in den Signaleinheiten 240 einzeln und individuell angesteuert werden. Die Gesamtheit der Ausgangsdaten kann einen individuellen Stromwert für jede einzelne der entlang des Pfades verteilten Antriebsspulen umfassen. Außerdem können die Positionserfassungssysteme in den Signaleinheiten 240 einzeln und individuell ausgelesen werden. Insbesondere kann die Gesamtheit der Eingangsdaten jeweils Positionsdaten von jedem der Positionserfassungssysteme umfassen.
Die von der Steuereinrichtung 222 während des Berechnungszyklus berechnete Gesamtheit der Ausgangsdaten umfasst eine Gesamtheit erster Ausgangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus des Steuerzyklus zu den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad 214 verbundenen Signaleinheiten 240 übertragen werden, eine Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus des Steuerzyklus zu den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad 216 verbundenen Signaleinheiten 240 übertragen werden, und eine Gesamtheit dritter Ausgangsdaten, die in dem Kommunikationszyklus des Steuerzyklus zu den mit dem dritten untergeordneten Datenpfad 218 verbundenen Signaleinheiten 240 übertragen werden.
Die Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten, die Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten und die Gesamtheit der dritten Ausgangsdaten werden während des Kommunikationszyklus zunächst über den übergeordneten Datenpfad 212 an das Netzwerkmodul 250 übertragen. Das Netzwerkmodul 250 ist dazu ausgebildet, die Gesamtheit erster Ausgangsdaten über den ersten untergeordneten Datenpfad 214, die Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und die Gesamtheit dritter Ausgangsdaten über den dritten untergeordneten Datenpfad 218 an die entsprechenden Signaleinheiten 240 weiterzuleiten. Die ersten Ausgangsdaten durchlaufen anschließend der Reihe nach die an den ersten untergeordneten Datenpfad 214 angeschlossen Signaleinheiten 240. Die zweiten Ausgangsdaten durchlaufen der Reihe nach die an den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 angeschlossen Signaleinheiten 240 und die dritten Ausgangsdaten durchlaufen der Reihe nach die an den dritten untergeordneten Datenpfad 218 angeschlossen Signaleinheiten 240.
Das Übertragen der ersten Ausgangsdaten, das Übertragen der zweiten Ausgangsdaten und das Übertragen der dritten Ausgangsdaten auf den jeweiligen untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 kann jeweils zumindest teilweise gleichzeitig erfolgen. Im Gegensatz zu einem Steuerungssystem, bei dem die Gesamtheit der Ausgangsdaten ausgehend von der Steuereinrichtung 222 alle Signaleinheiten 240 auf einem einzigen Datenpfad des Datennetzwerks 210 der Reihe nach durchläuft, wird bei dem Steuerungssystem 200 weniger Zeit für das Übertragen der Gesamtheit der Ausgangsdaten zu den Signaleinheiten benötigt. Die Datenübertragungsrate auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 ist geringer als die Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212. Insbesondere entspricht die Summe der Datenübertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 höchstens der Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212. Insbesondere kann die Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212 größer sein als die Summe der Datenübertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218. Beispielsweise kann die Datenübertragungsrate auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 jeweils 100 Mbit/s betragen. Die Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212 kann beispielsweise 1 Gbit/s betragen und an das Netzwerkmodul 250 können bis zu zehn untergeordnete Datenpfade angeschlossen sein. Die Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212 kann auch mehr als 20 Gbit/s oder mehr als 50 Gbit/s betragen und an das Netzwerkmodul 250 können bis zu sechzehn untergeordnete Datenpfade angeschlossen sein.
Die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 können beispielsweise als Feldbusse, etwa als Feldbusse mit einem umlaufenden Telegrammverkehr, ausgebildet sein. Insbesondere können sie als Feldbusse nach dem Profibus-, HART-, Foundation-, Interbus- oder EtherCAT-Standard ausgebildet sein.
Der übergeordnete Datenpfad 212 kann als ein interner Datenbus, insbesondere als ein Datenbus nach dem PCI-express-Standard, ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 222 und das Netzwerkmodul 250 können, wie in 1 dargestellt, in einem gemeinsamen Gehäuseverbund 220 angeordnet sein. Beispielsweise können die Steuereinrichtung 222 und das Netzwerkmodul 250 in einem als ein PC, insbesondere als ein Industrie-PC, ausgebildeten Gehäuseverbund 220 angeordnet sein. Die Steuereinrichtung 222 kann einen Mikroprozessor oder einen programmierbaren Mikrocontroller umfassen. Das Netzwerkmodul 250 kann als ein Einsteckmodul oder als eine Steckkarte für den PC ausgebildet sein und einen programmierbaren Mikrocontroller oder ein FPGA umfassen.
Bei anderen Ausführungsformen des Steuerungssystems 200 können die Signaleinheiten 240 auch über mehr als die dargestellten drei untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 mit dem Netzwerkmodul 250 verbunden sein. Beträgt die Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212 beispielsweise 1 Gbit/s und auf den untergeordneten Datenpfaden beispielsweise jeweils 100 Mbit/s, so können unter der Vorgabe, dass die Summe der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden höchstens der Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad entspricht, maximal zehn untergeordnete Datenpfade an das Netzwerkmodul 250 angeschlossen sein. Es sind auch Ausführungsformen des Steuerungssystems 200 möglich, bei denen nur zwei untergeordnete Datenpfade, beispielsweise der erste und der zweite untergeordnete Datenpfad 214, 216 mit dem Netzwerkmodul 250 verbunden sind.
Die Steuereinrichtung 222 ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus zunächst nur jeweils erste Teile der Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten, der Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten und der Gesamtheit der dritten Ausgangsdaten über den übergeordneten Datenpfad 212 an das Netzwerkmodul zu übertragen. Das Netzwerkmodul 250 ist dazu ausgebildet, die ersten Teile der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten bereits über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 zu versenden, während die übrigen Teile der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten noch über den übergeordneten Datenpfad 212 an das Netzwerkmodul 250 übertragen werden. Dies verringert die durch die Aufteilung der Ausgangsdaten auf die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 verursachte Latenz der Datenübertragung im Vergleich zu einem System, bei dem zunächst die Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten für den ersten untergeordneten Datenpfad 214, anschließend die Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten für den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und anschließend die Gesamtheit der dritten Ausgangsdaten für den dritten untergeordneten Datenpfad 218 über den übergeordneten Datenpfad 212 zu dem Netzwerkmodul 250 übertragen wird.
2 zeigt eine schematische Ansicht der Steuereinrichtung 222. Die Steuereinrichtung 222 umfasst ein Verarbeitungsmodul 224, welches dazu ausgebildet ist, gemäß einem Steuerprogramm die Eingangsdaten zu verarbeiten und die Gesamtheit der Ausgangsdaten bereitzustellen. Hierzu kann das Verarbeitungsmodul 224, wie in 2 dargestellt, jeweils ein separates Steuerungsmodul 226 für die einzelnen untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 aufweisen. Jedes der Steuerungsmodule 226 ist dazu ausgebildet, die Eingangsdaten der Signaleinheiten 240, welche an die jeweiligen untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 angeschlossen sind, zu verarbeiten und jeweils die Ausgangsdaten für die an den jeweiligen untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 angeschlossenen Signaleinheiten 240 zu berechnen und bereitzustellen.
Während des Steuerzyklus stellt ein Erstes der Steuermodule 226 eine Gesamtheit erster Ausgangsdaten 10 bereit, die in dem Kommunikationszyklus des Steuerzyklus an die mit dem ersten untergeordneten Datenpfad 214 verbundenen Signaleinheiten 240 übertragen werden. Außerdem stellt ein Zweites der Steuermodule 226 eine Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten 20 bereit, die in dem Kommunikationszyklus an die mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad 216 verbundenen Signaleinheiten 240 übertragen werden, und ein Drittes der Steuermodule 226 stellt eine Gesamtheit dritter Ausgangsdaten 30 bereit, die in dem Kommunikationszyklus an die mit dem dritten untergeordneten Datenpfad 218 verbundenen Signaleinheiten 240 übertragen werden.
Außerdem weist die Steuereinrichtung 222 ein Aufspaltungsmodul 228 auf. Das Verarbeitungsmodul 224 ist mit dem Aufspaltungsmodul 228 verbunden und stellt die Ausgangsdaten 10, 20, 30 dem Aufspaltungsmodul 228 zur Verfügung. Das Aufspaltungsmodul 228 ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus die Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten 10 in einen ersten Teil 11, einen zweiten Teil 12 und einen dritten Teil 13 aufzuteilen. Außerdem ist das Aufspaltungsmodul 228 dazu ausgebildet, die Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten 20 in einen ersten Teil 21, einen zweiten Teil 22 und einen dritten Teil 23 und die Gesamtheit der dritten Ausgangsdaten 30 in einen ersten Teil 31, einen zweiten Teil 32 und einen dritten Teil 33 aufzuteilen.
Das Aufspaltungsmodul 228 ist mit einem Ausgangsspeicher 232 der Steuereinrichtung 222 verbunden. Das Aufspaltungsmodul 228 ist dazu ausgebildet, nach dem Aufteilen die Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 in dem Ausgangsspeicher 232 abzulegen. Ein Übertragungsmodul 230 der Steuereinrichtung 222 ist mit dem Ausgangsspeicher 232 und mit dem übergeordneten Datenpfad 212 verbunden und dazu ausgebildet, die Ausgangsdaten 10, 20, 30 dem Ausgangsspeicher 232 zu entnehmen und über den übergeordneten Datenpfad 212 zu übertragen.
Der Ausgangsspeicher 232 kann beispielsweise als ein interner Speicher eines das Verarbeitungsmodul 224 umfassenden oder ausführenden Prozessors oder Mikrocontrollers ausgebildet sein. Der Ausgangsspeicher 232 kann auch als ein externer Speicherbaustein einer den Prozessor oder Mikrocontroller tragenden Platine, etwa eines Mainboards, ausgebildet sein.
Das Verarbeitungsmodul 224, die Steuerungsmodule 226, das Aufspaltungsmodul 228 und/oder das Übertragungsmodul 230 können jeweils als Softwaremodule ausgebildet sein, welche beispielsweise auf dem Prozessor oder Mikrocontroller der Steuereinrichtung 222 ausgeführt werden können. Die Module 224, 226, 228, 230 der Steuereinrichtung 222 können aber auch als einzelne Bausteine ausgebildet sein. Insbesondere kann das Übertragungsmodul 230 als ein Protokollbaustein für den übergeordneten Datenpfad 212, etwa als ein PCI-express-Protokollbaustein, ausgebildet sein.
Das Aufspaltungsmodul 228 und das Übertragungsmodul 230 sind dazu ausgebildet, zunächst die ersten Teile 11, 21, 31 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30, anschließend die zweiten Teile 12, 22, 32 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 und anschließend die dritten Teile 13, 23, 33 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 an das Netzwerkmodul 250 zu übertragen. Insbesondere können das Aufspaltungsmodul 228 und das Übertragungsmodul 230 dazu ausgebildet sein, zunächst den ersten Teil 11 der ersten Ausgangsdaten 10, danach den ersten Teil 21 der zweiten Ausgangsdaten 20, danach den ersten Teil 31 der dritten Ausgangsdaten 30, danach den zweiten Teil 12 der ersten Ausgangsdaten 10, danach den zweiten Teil 22 der zweiten Ausgangsdaten 20, danach den zweiten Teil 32 der dritten Ausgangsdaten 30, danach den dritten Teil 13 der ersten Ausgangsdaten 10, danach den dritten Teil 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 und danach den dritten Teil 33 der dritten Ausgangsdaten 30 zu übertragen.
Das Übertragungsmodul 230 ist dazu ausgebildet, die Ausgangsdaten 10, 20, 30 gemäß einem durch den Übertragungsstandard des übergeordneten Datenpfades 212 vorgegebenen Protokoll zu versenden. Beispielsweise kann das Übertragungsmodul 230 dazu ausgebildet sein, die Ausgangsdaten 10, 20, 30 in Datenpaketen 70 auf dem übergeordneten Datenpfad 212 zu übertragen. Hierzu kann das Übertragungsmodul 230 die Ausgangsdaten 10, 20, 30 in einem Datenabschnitt 76 des Datenpakets 70 übertragen und dem Datenabschnitt 76 einen Kopfabschnitt 75 des Datenpakets 70 voranstellen und einen Endabschnitt 77 des Datenpakets 70 anfügen. Der Kopfabschnitt 75 kann Adressinformationen umfassen, die das Netzwerkmodul 250 als Empfänger des Datenpakets 70 auf dem übergeordneten Datenpfad 212 ausweisen. Der Kopfabschnitt 75 kann insbesondere als ein PCI-express-Header ausgebildet sein. Der Endabschnitt 77 kann einen Prüfwert umfassen, welcher auf Grundlage der in dem Datenpaket 70 enthaltenen Teile der Ausgangsdaten 10, 20, 30 berechnet wurde und anhand dessen das Netzwerkmodul 250 eine Verfälschung des Datenpakets 70 während der Übertragung auf dem übergeordneten Datenpfad 212 erkennen kann.
Insbesondere können das Aufspaltungsmodul 228 und das Übertragungsmodul 230 dazu ausgebildet sein, zunächst die ersten Teile 11, 21, 31 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 in einem ersten Datenpaket 71, anschließend die zweiten Teile 12, 22, 32 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 in einem zweiten Datenpaket 72 und anschließend die dritten Teile 13, 23, 33 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 in einem dritten Datenpaket 73 über den übergeordneten Datenpfad 212 zu übertragen. Dabei können die ersten, zweiten und dritten Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 in den Datenpaketen 70 derart angeordnet sein, dass sie jeweils vor den ersten, zweiten und dritten Teilen 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 übertragen werden. Ebenso können die ersten, zweiten und dritten Teile 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 in den Datenpaketen 70 derart angeordnet sein, dass sie jeweils vor den ersten, zweiten und dritten Teilen 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 übertragen werden.
Bei alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsformen können auch mehrere Teile der ersten Ausgangdaten 10, der zweiten Ausgangsdaten 20 und/oder der dritten Ausgangsdaten 30 in einem der Datenpakete 70 übertragen werden. Dabei kann insbesondere die Reihenfolge des Übertragens der Teile der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 die Gleiche bleiben, wie bei dem in 1 dargestellten Übertragen. Beispielsweise kann der Datenabschnitt 76 des ersten Datenpakets 71 nacheinander den ersten Teil 11 der ersten Ausgangsdaten 10, den ersten Teil 21 der zweiten Ausgangsdaten 20, den ersten Teil 31 der dritten Ausgangsdaten 30, den zweiten Teil 12 der ersten Ausgangsdaten 10, den zweiten Teil 22 der zweiten Ausgangsdaten 20 und den zweiten Teil 32 der dritten Ausgangsdaten 30 umfassen. In diesem Fall kann das zweite Datenpaket 72 entfallen und nach dem ersten Datenpaket 71 ein Datenpaket 70 mit dem Inhalt des dritten Datenpakets 73 übertragen werden.
Es ist auch möglich, dass das erste Datenpaket 71 bereits über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen wird, sobald sich die ersten Teile 11, 21, 31 im Ausgangsspeicher 232 und bevor sich die übrigen Teile 12, 13, 22, 23, 32, 33 im Ausgangsspeicher 232 befinden. Darüber hinaus kann es möglich sein, dass das Verarbeitungsmodul 226 und das Aufspaltungsmodul 228 die ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 bereits zum Ausgangsspeicher 232 übertragen, bevor der Berechnungszyklus vollständig abgeschlossen ist. Beispielsweise können die ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 zu einem bestimmten Zeitpunkt bei der weiteren Berechnung der Ausgangsdaten 10, 20, 30 nicht mehr verändert und/oder verwendet werden, so dass diese Teile 11, 21, 31 ab diesem Zeitpunkt an den Ausgangsspeicher 232 übertragen werden können.
3 zeigt das Netzwerkmodul 250 und die Signaleinheiten 240 in schematischer Darstellung. Das Netzwerkmodul 250 umfasst ein Empfangsmodul 254, welches mit einer übergeordneten Schnittstelle 255 des Netzwerkmoduls 250 verbunden ist. Über die übergeordnete Schnittstelle 255 ist das Netzwerkmodul 250 mit dem übergeordneten Datenpfad 212 und der Steuereinrichtung 222 verbunden. Das Empfangsmodul 254 ist dazu ausgebildet, die Ausgangsdaten 10, 20, 30 gemäß dem Protokoll zur Datenübertragung auf dem übergeordneten Datenpfad 212 zu empfangen. Insbesondere ist das Empfangsmodul 254 dazu ausgebildet die Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 in der gleichen Reihenfolge zu empfangen, in der sie durch die Steuereinrichtung 222 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen wurden. Außerdem kann das Empfangsmodul 254 dazu ausgebildet sein, den Prüfwert im Endabschnitt 77 der Datenpakete 70 zu überprüfen und gegebenenfalls eine während des Übertragens erfolgte Verfälschung der Ausgangdaten 10, 20, 30 zu erkennen.
Das Empfangsmodul 254 ist mit einem Zuordnungsmodul 259 verbunden und dazu ausgebildet, die ersten Teile 11, 21, 31, die zweiten Teile 12, 22, 32 und die dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 an das Zuordnungsmodul 259 weiterzuleiten. Das Zuordnungsmodul 259 ist über jeweils einen Ausgangsspeicher 264 und ein Kommunikationsmodul 260 mit einer ersten untergeordneten Schnittstelle 256, einer zweiten untergeordneten Schnittstelle 257 und einer dritten untergeordneten Schnittstelle 258 verbunden. Die erste untergeordnete Schnittstelle 256ist mit dem ersten untergeordneten Datenpfad 214, die zweite untergeordnete Schnittstelle 257 mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und die dritte untergeordnete Schnittstelle 258 mit dem dritten untergeordneten Datenpfad 218 verbunden.
Das Zuordnungsmodul 259 ist dazu ausgebildet, die ersten, zweiten und dritten Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 der ersten untergeordneten Schnittstelle 256, die ersten, zweiten und dritten Teile 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 der zweiten untergeordneten Schnittstelle 257 und die ersten, zweiten und dritten Teile 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 der dritten untergeordneten Schnittstelle 258 zuzuordnen. Hierzu kann das Zuordnungsmodul 259 dazu ausgebildet sein, die ersten, zweiten und dritten Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 jeweils dem mit der ersten untergeordneten Schnittstelle 256 verbundenen Ausgangsspeicher 264, die ersten, zweiten und dritten Teile 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 jeweils dem mit der zweiten untergeordneten Schnittstelle 257 verbundenen Ausgangsspeicher 264 und die ersten, zweiten und dritten Teile 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 dem mit der dritten untergeordneten Schnittstelle 258 verbundenen Ausgangsspeicher 264 zu übermitteln.
Das Kommunikationsmodul 260 ist dazu ausgebildet, zunächst den ersten den Teil 11 der ersten Ausgangsdaten 11 gemäß dem Datenübertragungsprotokoll des ersten untergeordneten Datenpfads 214 über die erste untergeordnete Schnittstelle 256, den ersten Teil 21 der zweiten Ausgangsdaten 20 gemäß dem Datenübertragungsprotokoll des zweiten untergeordneten Datenpfads 216 über die zweite untergeordnete Schnittstelle 257 und den ersten Teil 31 der dritten Ausgangsdaten 30 gemäß dem Datenübertragungsprotokoll des dritten untergeordneten Datenpfads 218 über die dritte untergeordnete Schnittstelle 258 an die Signaleinheiten 240 zu versenden. Anschließend werden der zweite Teil 12 der ersten Ausgangsdaten 10 über die erste untergeordnete Schnittstelle 256, der zweite Teil 22 der zweiten Ausgangsdaten 20 über die zweite untergeordnete Schnittstelle 257 und der zweite Teil 32 der dritten Ausgangsdaten 30 über die dritte untergeordnete Schnittstelle 258 gemäß den jeweiligen Datenübertragungsprotokollen zu den Signaleinheiten 240 übertragen. Schließlich werden der dritte Teil 13 der ersten Ausgangsdaten 10 über die erste untergeordnete Schnittstelle 256, der dritte Teil 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 über die zweite untergeordnete Schnittstelle 257 und der dritte Teil 33 der dritten Ausgangsdaten 30 über die dritte untergeordnete Schnittstelle 258 gemäß den jeweiligen Datenübertragungsprotokollen zu den Signaleinheiten 240 übertragen.
Das Versenden der ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 kann insbesondere bereits erfolgen, während die zweiten Teile 12, 22, 23 und/oder dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 noch über den übergeordneten Datenpfad 212 an das Netzwerkmodul 250 übertragen werden. Insbesondere kann bereits mit dem Versenden des ersten Teils 21 der zweiten Ausgangsdaten 20 über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 begonnen werden, ehe das Übertragen des zweiten Teils 12 der ersten Ausgangsdaten 10 über den übergeordneten Datenpfad 212 beendet ist. Ebenso kann bereits mit dem Übertragen des ersten Teils 31 der dritten Ausgangsdaten 30 begonnen werden, ehe das Übertragen des zweiten Teils 12 der ersten Ausgangsdaten 10 über den übergeordneten Datenpfad 212 beendet ist.
Auch kann bereits mit dem Versenden des zweiten Teils 22 der zweiten Ausgangsdaten 20 über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 begonnen werden, ehe das Übertragen des dritten Teils 12 der ersten Ausgangsdaten 10 über den übergeordneten Datenpfad 212 beendet ist. Ebenso kann bereits mit dem Übertragen des zweiten Teils 32 der dritten Ausgangsdaten 30 begonnen werden, ehe das Übertragen des dritten Teils 33 der ersten Ausgangsdaten 10 über den übergeordneten Datenpfad 212 beendet ist.
Das Kommunikationsmodul 260 kann dazu ausgebildet sein, die zweiten Teile 12, 22, 23 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils unmittelbar anschließend an die ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die jeweiligen untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 zu versenden. Analog kann das Kommunikationsmodul 260 dazu ausgebildet sein, die dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils unmittelbar anschließend an die zweiten Teile 12, 22, 32 über die jeweiligen untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 zu versenden.
Da die Summe der Datenübertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 höchstens der Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212 entspricht, kann, bei Vernachlässigung von auf dem übergeordneten Datenpfad 212 verwendeten Steuerdaten, sichergestellt werden, dass während dem Versenden der ersten oder zweiten Teile 11, 21, 31, 12, 22, 32 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 die zweiten bzw. dritten Teile 12, 22, 32, 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 für alle untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 übertragen werden können und so die Ausgangsspeicher 264 des Netzwerkmoduls 250 nicht leerlaufen. Werden zusätzlich zu den Ausgangsdaten 10, 20, 30 noch Steuerdaten, beispielsweise die Kopfabschnitte 75 und die Endabschnitte 76 der Datenpakete 70, über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen, so ist das Datennetzwerk 210 derart ausgebildet, dass die Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212 mindestens um denjenigen Faktor größer als die Summe der Datenübertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 ist, der dem Verhältnis der für das Übertragen der Gesamtheit der Ausgangsdaten 10, 20, 30 benötigten Steuerdaten zur Gesamtheit der Ausgangsdaten 10, 20, 30 entspricht. Ebenso können mögliche Wiederholungen von fehlerhaft übertragenden Datenpaketen 70 über den übergeordneten Datenpfad 212 bei der Dimensionierung der Datenübertragungsraten berücksichtigt werden. Die Datenübertragungsrate des übergeordneten Datenpfades 212 ist dann so groß, dass eine fehlerhafte Übertragung eines Datenpakets 70 nicht dazu führt, dass die Ausgangsspeicher 264 des Netzwerkmoduls 250 leerlaufen.
Allgemein entspricht die Übertragungsdauer, die für das Übertragen von jeweils einem Teil 11, 21, 31, 12, 22, 32, 13, 23, 33 der für die einzelnen untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 bereitgestellten Ausgangsdaten 10, 20, 30, beispielsweise für das Übertragen der zweiten Teile 12, 22, 32 oder für das Übertragen der dritten Teile 13, 23, 33, insgesamt benötigt wird, jeweils höchstens der Übertragungsdauer, die für das Versenden der den betreffenden Teilen 11, 21, 31, 12, 22, 32, 13, 23, 33 auf den jeweiligen untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 vorangegangenen Teilen 11, 21, 31, 12, 22, 32, 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30, beispielsweise für das Versenden der ersten Teile 11, 21, 31 bzw. das Versenden der zweiten Teile 12, 22, 32, benötigt wird.
Das Steuerungssystem 200 kann dazu ausgebildet sein, die Ausgangsdaten 10, 20, 30 auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 jeweils mittels Datentelegrammen zu übertragen. Insbesondere können die Ausgangsdaten 10, 20, 30 mittels umlaufender Datentelegrammen, etwa mittels EtherCAT-Telegrammen, übertragen werden. Bei umlaufenden Telegrammen können die Datentelegramme ausgehend von dem Netzwerkmodul 250 zunächst mit den Ausgangsdaten 10, 20, 30 alle Signaleinheiten 240 eines untergeordneten Datenpfades 214, 216, 218 der Reihe nach durchlaufen und anschließend auf dem jeweiligen untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 wieder zu dem Netzwerkmodul 250 zurücklaufen. Die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 können in Ring- oder Linientopologie ausgeführt sein. Die Signaleinheiten 240 entnehmen die Ausgangsdaten 10, 20, 30 aus den umlaufenden Datentelegrammen und fügen ihrerseits Eingangsdaten in die umlaufenden Datentelegramme ein, um die Ausgangsdaten an das Netzwerkmodul 250 und die Steuereinrichtung 222 zu senden.
Das Übertragen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 kann beispielsweise nach dem allgemein bekannten Master-Slave-Prinzip erfolgen. Beispielsweise kann für jeden der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 eine Master-Einheit in dem Netzwerkmodul 250, beispielsweise in dessen Kommunikationsmodul 260, angeordnet sein, welche die Datentelegramme erstellt und den Datenverkehr auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 koordiniert. Die Signaleinheiten 240 können dann jeweils eine Slave-Einheit umfassen.
Es können auf den einzelnen untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 grundsätzlich auch Datentelegramme nach unterschiedlichen Protokollen eingesetzt werden.
Die ersten, zweiten und dritten Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 können jeweils als unmittelbar aneinander anschließende Abschnitte eines Datenfeldes 45 eines ersten Datentelegramms 41 auf dem ersten untergeordneten Datenpfad 214, die ersten, zweiten und dritten Teile 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 können jeweils als unmittelbar aneinander anschließende Abschnitte eines Datenfeldes 45 eines zweiten Datentelegramms 42 auf dem zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und die ersten, zweiten und dritten Teile 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 können jeweils als unmittelbar aneinander anschließende Abschnitte eines Datenfeldes 45 eines dritten Datentelegramms 43 auf dem dritten untergeordneten Datenpfad 218 von dem Netzwerkmodul 250 versendet werden.
Die ersten Teile 11, 21, 31 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 bilden jeweils einen ersten Abschnitt 46 der Datenfelder 45 der Datentelegramme 41, 42, 43. Die zweiten Teile 21, 22, 32 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 bilden jeweils einen an den entsprechenden ersten Abschnitt 46 unmittelbar anschließenden zweiten Abschnitt 47 der Datenfelder 45 der Datentelegramme 41, 42, 43. Die dritten Teile 31, 32, 33 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 bilden jeweils einen an den entsprechenden zweiten Abschnitt 47 unmittelbar anschließenden dritten Abschnitt 48 der Datenfelder 45 der Datentelegramme 41, 42, 43.
Neben den Datenfeldern 45 können die Datentelegramme 41, 42, 43 auch, wie die Datenpakete 70 des übergeordneten Datenpfades 212, jeweils eine Anfangssequenz mit Adressinformationen und/oder eine Schlusssequenz mit Prüfinformationen aufweisen. Die Anfangssequenz und/oder die Prüfinformation können Teil von Steuerdaten der Datentelegramme 41, 42, 43 sein, die die Verteilung der Datentelegramme 41, 42, 43 auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 steuern. Die Adressinformation und/oder die Prüfinformation bzw. die Steuerdaten können beispielsweise in der Steuereinrichtung 222 erstellt werden und zusammen mit den Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 an das Netzwerkmodul 250 übertragen werden.
In 4 zeigt eine Darstellung des Netzwerkmoduls 250 und der Signaleinheiten 240 zusammen mit Anfangssequenzen 51, 52, 53 und Prüfinformationen 61, 62, 63 für die Datentelegramme 41, 42, 43 der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218. In der Steuereinrichtung 222 wurden eine erste Anfangssequenz 51 für das erste Datentelegramm 41 des ersten untergeordneten Datenpfades 214, eine zweite Anfangssequenz 52 für das zweite Datentelegramm 42 des zweiten untergeordneten Datenpfads 216 und eine dritte Anfangssequenz 53 für das dritte Datentelegramm 43 des dritten untergeordneten Datenpfads 218 erstellt.
Die Anfangssequenzen 51, 52, 53 können analog zu den Kopfabschnitten 75 der Datenpakete 70 des übergeordneten Datenpfads 70 ausgebildet sein und beispielsweise Adressinformationen umfassen, die die Empfänger der in den Datentelegrammen 41, 42, 43 enthaltenen Ausgangsdaten festlegen. Die Anfangssequenzen 51, 52, 53 können auch Kennungen enthalten, die Art der Datentelegramme 41, 42, 43 oder das für die Datentelegramme 41, 42, 43 jeweils verwendete Übertragungsprotokoll festlegen. Die Anfangssequenzen 51, 52, 53 können insbesondere jeweils einen Header der Datentelegramme 41, 42, 43 umfassen.
Die Prüfinformationen 61, 62, 63 können auf Grundlage der in den Datentelegrammen 41, 42, 43 übertragenen Ausgangsdaten 10, 20, 30 berechnet worden sein. Bei den Prüfinformationen 61, 62, 63 kann es sich um eine Prüfsumme, insbesondere um eine Cyclic Redundancy Check (CRC)-Prüfsumme handeln. Mittels eines Vergleichs der in einem der Datentelegramme 41, 42, 43 übertragenen Ausgangsdaten 10, 20, 30 mit den Prüfinformationen 61, 62, 63 kann beispielsweise jeweils ermittelt werden, ob die Ausgangsdaten 10, 20, 30 bei der Datenübertragung über das Datennetzwerk 210 verfälscht wurden.
Die Prüfinformationen 61, 62, 63 für die Datentelegramme 41, 42, 43 der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 werden jeweils auf Grundlage der Gesamtheit derjenigen Ausgangsdaten 10, 20, 30 berechnet, die in dem entsprechenden Datentelegramm 41, 42, 43 des jeweiligen untergeordneten Datenpfades 214, 216 218 übertragen werden. Beispielsweise wird auf Grundlage der Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten 10 eine erste Prüfinformation 61 berechnet, auf Grundlage der Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten 20 eine zweite Prüfinformation 62 und auf Grundlage der Gesamtheit der dritten Ausgangsdaten 30 eine dritte Prüfinformation 63. Die erste Prüfinformation 61 ist damit den ersten Ausgangsdaten 10, die zweite Prüfinformation 62 den zweiten Ausgangsdaten 20 und die dritte Prüfinformation 63 den dritten Ausgangsdaten 30 zugeordnet.
Die Prüfinformationen 61, 62, 63 und/oder die Anfangssequenzen 51, 52, 53 können beispielsweise von dem Verarbeitungsmodul 224, insbesondere jeweils von den Steuerungsmodulen 226, der Steuereinrichtung 222 erstellt werden. Beispielsweise können die Anfangssequenzen 51, 52, 53 den Ausgangsdaten 10, 20, 30 von der Steuereinrichtung 222 bzw. den Steuerungsmodulen 226 jeweils vorangestellt und an das Aufspaltungsmodul 228 übermittelt werden. Beispielsweise können die Prüfinformationen 61, 62, 63 den Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils angefügt werden und an das Aufspaltungsmodul 228 übermittelt werden.
Die Prüfinformationen 61, 62, 63 können auch jeweils ein Teil einer Endsequenz der jeweiligen über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 übertragenen Datentelegramme 41, 42, 43 sein. Die Endsequenzen können auf die gleiche Weise erstellt, über das Datennetzwerk 210 übertragen und den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 zugeordnet werden, wie es für die Prüfinformationen 61, 62, 63 beschrieben wird. Werden die Ausgangsdaten 10, 20, 30 auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 mittels EtherCAT-Datentelegrammen 41, 42, 43 übertragen, kann die Endsequenz beispielsweise als eine Frame Check Sequence (FCS)-Sequenz ausgebildet sein.
Das Aufspaltungsmodul 228 kann die Prüfinformationen 61, 62, 63 und/oder die Anfangssequenzen 51, 52, 53 bei dem Aufteilen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils zusammen mit den Ausgangsdaten 10, 20, 30 aufteilen und für das Übertragen auf dem übergeordneten Datenpfad 212 bereitstellen. Beispielsweise kann die erste Anfangssequenz 51 vor dem ersten Teil 11 der ersten Ausgangsdaten 10, die zweite Anfangssequenz 52 vor dem ersten Teil 21 der zweiten Ausgangsdaten 20 und die dritte Anfangssequenz 53 vor dem ersten Teil 31 der dritten Ausgangsdaten 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen werden, etwa innerhalb des ersten Datenpakets 71. Diese Ausführungsform ist in 4 abgebildet. Die erste, zweite und dritte Anfangssequenz 51, 52, 53 kann jedoch alternativ auch innerhalb eines separaten Datenpaket 70 des übergeordneten Datenpfades 212 übertragen werden, etwa vor dem ersten Datenpaket 71 mit den ersten Teilen 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30.
Die erste, zweite und dritte Prüfinformation 61, 62, 63 kann beispielsweise jeweils nach den letzten Teilen der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen werden. Beispielsweise kann die erste Prüfinformation 61 nach dem dritten Teil 13 der ersten Ausgangsdaten 10, die zweite Prüfinformation 62 nach dem dritten Teil 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 und die dritte Prüfinformation 63 nach dem dritten Teil 33 der dritten Ausgangsdaten 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen werden, beispielsweise innerhalb des dritten Datenpakets 73 des übergeordneten Datenpfades 212, wie es in 4 dargestellt ist. Alternativ können die erste, zweite und dritte Prüfinformation 61, 62, 63 auch hintereinander in einem separaten zusätzlichen Datenpaket 70 des übergeordneten Datenpfades 212 nach dem dritten Datenpaket 73 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen werden.
Das Zuordnungsmodul 259 ordnet die erste Anfangssequenz 51 zusammen mit dem ersten, zweiten und dritten Teil 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 und der ersten Prüfsumme 61 dem ersten untergeordneten Datenpfad 214 zu und überträgt die erste Anfangssequenz 51, die ersten Ausgangsdaten 10 und die erste Prüfinformation 61 in den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad 214 verbundenen Ausgangsspeicher 264. Das Zuordnungsmodul 259 ordnet die zweite Anfangssequenz 52 zusammen mit dem ersten, zweiten und dritten Teil 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 und der zweiten Prüfsumme 62 dem zweiten untergeordneten Datenpfad 216 zu und überträgt die zweite Anfangssequenz 52, die zweiten Ausgangsdaten 20 und die zweite Prüfinformation 62 in den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad 216 verbundenen Ausgangsspeicher 264. Das Zuordnungsmodul 259 ordnet die dritte Anfangssequenz 53 zusammen mit dem ersten, zweiten und dritten Teil 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 und der dritten Prüfsumme 63 dem dritten untergeordneten Datenpfad 216 zu und überträgt die dritte Anfangssequenz 53, die dritten Ausgangsdaten 30 und die dritte Prüfinformation 63 in den mit dem dritten untergeordneten Datenpfad 216 verbundenen Ausgangsspeicher 264.
Damit werden vollständige Datentelegramme 41, 42, 43 für den Versand über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 in die Ausgangsspeicher 264 übertragen. Das Kommunikationsmodul 260 versendet die Anfangssequenzen 51, 52, 53 vor dem Versenden der ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 260 die erste, zweite und dritte Anfangssequenz 51, 52, 53 jeweils als Abschnitt innerhalb der Datenfelder 45 des ersten, zweiten und dritten Datentelegramms 41, 42, 43 über den ersten, zweiten und dritten untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 versenden.
Das Kommunikationsmodul 260 versendet die Prüfinformationen 61, 62, 63 nach dem Versenden der letzten Teile der jeweiligen Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 260 die erste Prüfinformation 61 nach dem dritten Teil 13 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214, die zweite Prüfinformation 62 nach dem dritten Teil 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und die dritte Prüfinformation 63 nach dem dritten Teil 33 der dritten Ausgangsdaten 30 über den dritten untergeordneten Datenpfad 218 versenden. Die erste Prüfinformation 61, die zweite Prüfinformation 62 und die dritte Prüfinformation 63 können beispielsweise jeweils unmittelbar anschließend an die dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30, etwa als Teil des ersten Datentelegramms 41, des zweiten Datentelegramms 42 bzw. des dritten Datentelegramms 43, versendet werden.
Alternativ können die Prüfinformationen 61, 62, 63 auch nicht nach den letzten Teilen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 bzw. als letzte Teile der Datentelegramme 71, 72, 73, sondern an anderer Stelle innerhalb des Datenstroms auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 bzw. an anderer Stelle innerhalb der Datentelegramme 41, 42, 43 versendet werden.
Die Signaleinheiten 240 sind dazu ausgebildet, die empfangenen ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils anhand der ersten, zweiten oder dritten Prüfinformation 61, 62, 63 auf Verfälschungen oder Datenverlust während der Übertragung über das Datennetzwerk 210 zu überprüfen.
Bei alternativen Ausführungsformen des Steuerungssystems 200 kann das Netzwerkmodul 250 auch dazu ausgebildet sein, die Anfangssequenzen 51, 52, 53 den Ausgangsdaten 10, 20, 30 hinzuzufügen. In diesem Fall müssen die Anfangssequenzen 51, 52, 53 nicht mit den Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen werden, was die Auslastung des übergeordneten Datenpfades 212 verringert. Beispielsweise können die Anfangssequenzen 51, 52, 53, jeweils vorkonfiguriert und in dem Netzwerkmodul 250 hinterlegt sein. Das Netzwerkmodul 250 ist in diesem Fall dazu ausgebildet, die Anfangssequenzen 51, 52, 53 den jeweiligen Ausgangsdaten 10, 20, 30 voranzustellen.
Das Zuordnungsmodul 259 kann dazu ausgebildet sein, die Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10, die Teile 12, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 und die Teile 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 jeweils anhand von Adressinformationen dem ersten, zweiten bzw. dritten untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 zuzuordnen. Beispielsweise können der erste Teil 11, der zweite Teil 12 und der dritte Teil 13 der ersten Ausgangsdaten 10 jeweils mit einer ersten Adressinformation, der erste Teil 21, der zweite Teil 22 und der dritte Teil 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 jeweils mit einer zweiten Adressinformation und der erste Teil 31, der zweite Teil 32 und der dritte Teil 33 der dritten Ausgangsdaten 30 jeweils mit einer dritten Adressinformation gekennzeichnet sein. Beispielsweise kann das Aufspaltungsmodul 228 dazu ausgebildet sein, die Teile der Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils mit den Adressinformationen zu versehen.
Bei den Adressinformationen kann es sich um Adressdaten handeln, die den Teilen 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils hinzugefügt, beispielsweise vorangestellt, werden. Alternativ kann die Adressinformation auch durch die Position der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 innerhalb des auf dem übergeordneten Datenpfad 212 übertragenen Datenstroms, beispielsweise durch die Position der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 innerhalb der Datenpakete 70 des übergeordneten Datenpfades 212, gebildet werden.
Beispielsweise kann der erste, zweite und dritte Teil 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 jeweils an erster Position innerhalb des ersten, zweiten bzw. dritten Datenpakets 71, 72, 73, der erste, zweite und dritte Teil 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 jeweils an zweiter Position innerhalb des ersten, zweiten bzw. dritten Datenpakets 71, 72, 73 und der erste, zweite und dritte Teil 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 jeweils an dritter Position innerhalb des ersten, zweiten bzw. dritten Datenpakets 71, 72, 73 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen werden. Die Länge der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 kann in dem Netzwerkmodul 250 hinterlegt sein und das Aufspaltungsmodul 229 kann anhand der hinterlegten Längen die Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 in den über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragenen Daten identifizieren. Beispielsweise können die Längen der Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 jeweils gleich sein, ebenso die Längen der Teile 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 bzw. die Längen der Teile 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30. Es können auch die Längen aller Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 gleich lang sein, insbesondere dann, wenn die Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 gleich groß sind.
Insbesondere dann, wenn die Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 nicht gleich groß sind, kann das Verhältnis der Längen der Teile der Ausgangsdaten 10, 20, 30 dem Verhältnis der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 entsprechen. Beispielsweise kann das Verhältnis der Länge der Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 zur Länge der Teile 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 dem Verhältnis der Übertragungsrate auf dem ersten untergeordneten Datenpfad 214 zur Übertragungsrate auf dem zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und das Verhältnis der Länge der Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 zur Länge der Teile 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 dem Verhältnis der Übertragungsrate auf dem ersten untergeordneten Datenpfad 214 zur Übertragungsrate auf dem dritten untergeordneten Datenpfad 218 entsprechen. Dadurch werden auch bei unterschiedlichen Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 während des Versendens der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 jeweils für jeden untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 ausreichend Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 empfangen, um die einzelnen Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils unmittelbar aneinander anschließend über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 versenden zu können.
Werden zusätzlich zu den Ausgangsdaten 10, 20, 30 Steuerdaten, wie die Anfangssequenzen 51, 52, 53 und/oder die Prüfinformationen 61, 62, 63 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen, können die Teile der Ausgangsdaten 10, 20, 30, vor denen die Anfangssequenzen 51, 52, 53 übertragen werden, etwa die ersten Teile 11, 21, 31, oder die Teile der Ausgangsdaten 10, 20, 30, nach denen die Prüfinformationen 61, 62, 63 übertragen werden, etwa die dritten Teile 13, 23, 33, jeweils um die Länge der Anfangssequenzen 51, 52, 53 bzw. die Länge der Prüfinformationen 61, 62, 63 verkleinert werden, so dass die Länge der betreffenden Teile 11, 21, 31, 13, 23, 33 inklusive der Anfangssequenzen 51, 52, 53 bzw. inklusive der Prüfinformationen 61, 62, 63 jeweils der Länge der übrigen Teile, etwa der zweiten Teile 12, 22, 32 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 entspricht.
Die absolute Länge der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 kann beispielsweise derart gewählt werden, dass der übergeordnete Datenpfad 212 bei der Übertragung optimal ausgelastet wird. Insbesondere kann die absolute Länge der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 derart gewählt werden, dass das Verhältnis aus der Länge der Datenabschnitte 76 der Datenpakete 70 des übergeordneten Datenpfades 212 zur Länge der Steuerdaten der Datenpakete 70, insbesondere zur Summe der Längen der Kopfabschnitte 75 und Endabschnitte 77, optimal ist. Außerdem kann die Länge von zusätzlich benötigten Steuerpaketen, etwa von sogenannten Acknowledgement (ACK)-Paketen oder flow-control-Paketen, berücksichtigt werden. Wird auf dem übergeordneten Datenpfad 212 das PCI-express-Protokoll verwendet, kann die absolute Länge der Datenpakete 70 beispielsweise derart bemessen sein, dass die Datenpakete 70 jeweils 512 Byte Nutzdaten umfassen. Bei drei untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 mit gleichen Übertragungsraten können die Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 beispielsweise jeweils 170 Byte groß bzw. lang sein.
Die Länge der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 kann auch vor Beginn der Datenübertragung über das Datennetzwerk 210 mittels eines Informationsaustauschs zwischen der Steuereinrichtung 222 und dem Netzwerkmodul 250 festgelegt werden. Dabei können insbesondere die Datenübertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 und die Anzahl der an die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 angeschlossenen Signaleinheiten 240 bestimmt und berücksichtigt werden. Der Informationsaustausch kann insbesondere mittels eines Handshake-Verfahrens erfolgen. Beispielsweise kann der Informationsaustausch während einer Initialisierung des Steuerungssystems 200 bzw. des Datennetzwerks 210 erfolgen.
5 zeigt eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Datenübertragung der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über das Netzwerkmodul 250. Auf einer ersten Zeitachse 80 ist der zeitliche Verlauf des Empfangens der Ausgangsdaten 10, 20, 30 durch das Netzwerkmodul 250 über den übergeordneten Datenpfad 212 dargestellt. Auf einer zweiten Zeitachse 81, einer dritten Zeitachse 82 und einer vierten Zeitachse 83 ist jeweils der zeitliche Verlauf des Versendens der Ausgangsdaten 10, 20, 30 auf dem ersten untergeordneten Datenpfad 214, dem zweiten untergeordneten Datenpfad 216 bzw. dem dritten untergeordneten Datenpfad 218 durch das Netzwerkmodul 250 aufgetragen. In der Darstellung von 5 sind der Einfachheit halber Steuerdaten, die für die Datenübertragung auf den Datenpfaden 212, 214, 216, 218 benötigt werden, nicht dargestellt. Insbesondere sind der Kopfabschnitt 75 und der Endabschnitt 77 der Datenpakete 70 und die Anfangssequenzen 51, 52, 53 und die Prüfinformationen 61, 62, 63 der Datentelegramme 41, 42, 43 der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 nicht dargestellt.
Zu einem Zeitpunkt t₀ während des Kommunikationszyklus wird mit dem Empfangen des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den übergeordneten Datenpfad 212 begonnen. Sobald der erste Teil 11 der ersten Ausgangsdaten 10 empfangen wurde kann das Netzwerkmodul 250 mit dem Versenden des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 beginnen. Während des Versendens des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 empfängt das Netzwerkmodul 250 die ersten Teile 21, 31 der zweiten und dritten Ausgangsdaten 20, 30. Sobald der erste Teil 21 der zweiten Ausgangsdaten 20 empfangen wurde, beginnt das Netzwerkmodul 250 mit dem Versenden des ersten Teils 21 der zweiten Ausgangsdaten 20 über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216. Sobald der erste Teil 31 der dritten Ausgangsdaten 30 empfangen wurde, beginnt das Netzwerkmodul 250 mit dem Versenden des ersten Teils 31 der dritten Ausgangsdaten 30 über den dritten untergeordneten Datenpfad 218.
Der zweite Teil 12 der ersten Ausgangsdaten 10 wird durch das Netzwerkmodul 250 über den übergeordneten Datenpfad 212 während des Versendens des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214, während des Versendens des ersten Teils 21 der zweiten Ausgangsdaten 20 über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und während des Versendens des ersten Teils 31 der dritten Ausgangsdaten 30 über den dritten untergeordneten Datenpfad 216 empfangen. Der zweite Teil 12 der ersten Ausgangsdaten 10 wird empfangen, ehe das Versenden des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 abgeschlossen ist. Insbesondere ist das Empfangen des zweiten Teils 12 der ersten Ausgangsdaten 10 über den übergeordneten Datenpfad 212 beendet, ehe das Versenden des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 beendet ist. Das Empfangen des zweiten Teils 12 der ersten Ausgangsdaten 10 kann beispielsweise gleichzeitig mit dem Versenden des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 beendet sein.
Analog zum Empfangen des zweiten Teils 12 der ersten Ausgangsdaten 10 werden die zweiten Teile 22, 32 der zweiten und dritten Ausgangsdaten 20, 30 durch das Netzwerkmodul 250 über den übergeordneten Datenpfad 212 jeweils während des Versendens der ersten Teile 21, 31 der zweiten bzw. dritten Ausgangsdaten 20, 30 über den zweiten bzw. dritten untergeordneten Datenpfad 216, 218 empfangen. Insbesondere werden die zweiten Teile 22, 32 der zweiten und dritten Ausgangsdaten 20, 30 empfangen, ehe das Versenden der ersten Teile 21, 31 der zweiten bzw. dritten Ausgangsdaten 20, 30 abgeschlossen ist. Insbesondere ist das Empfangen der zweiten Teile 22, 32 der zweiten und dritten Ausgangsdaten 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 jeweils beendet, ehe das Versenden der ersten Teile 21, 31 der zweiten bzw. dritten Ausgangsdaten 20, 30 über den zweiten bzw. dritten untergeordneten Datenpfad 216, 218 beendet ist. Das Empfangen der zweiten Teile 22, 32 der zweiten und dritten Ausgangsdaten 20, 30 kann beispielsweise jeweils gleichzeitig mit dem Versenden der ersten Teile 21, 31 der zweiten bzw. dritten Ausgangsdaten 20, 30 beendet sein.
Das Netzwerkmodul 250 kann den zweiten Teil 12 der ersten Ausgangsdaten 10 unmittelbar anschließend an den ersten Teil 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 und die zweiten Teile 22, 32 der zweiten und dritten Ausgangsdaten 20, 30 jeweils unmittelbar anschließend an die ersten Teile 21, 31 der zweiten bzw. dritten Ausgangsdaten 20, 30 versenden.
Allgemein empfängt das Netzwerkmodul 250 jeweils während des Versendens eines Teils 11, 12, 21, 22, 31, 32 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 den als nächstes über den jeweiligen untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 zu versendenden Teil 12, 13, 22, 23, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30. Das Empfangen des als nächstes zu versendenden Teils 12, 13, 22, 23, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 ist dabei jeweils abgeschlossen, ehe das Versenden des jeweils vorigen Teils 11, 12, 21, 22, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 beendet wurde. Außerdem empfängt allgemein das Netzwerkmodul 250 während des Versendens eines der Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 die entsprechenden ersten Teile 21, 22, 23, 31, 32, 33 der restlichen Ausgangsdaten 20, 30 für die übrigen untergeordneten Datenpfade 216, 218. Insbesondere empfängt das Netzwerkmodul 250 während des Versendens des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 die ersten Teile 21, 31 der restlichen Ausgangsdaten 20, 30.
Dieser allgemeine zeitliche Verlauf kann auch bei anderen Ausführungsformen des Steuerungssystems 200 realisiert werden, bei denen das Datennetzwerk 210 mehr als drei oder nur zwei mit dem Netzwerkmodul 250 verbundene untergeordnete Datenpfade umfasst. Der zeitliche Verlauf kann auch realisiert werden, wenn die Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils nur in zwei Teile oder in mehr als drei Teile aufgeteilt werden.
6 zeigt einen weiteren zeitlichen Verlauf der Datenübertragung über das Netzwerkmodul 250. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, entspricht der dargestellte Verlauf dem in 5 dargestellten Verlauf.
Anders als bei dem in 5 dargestellten Verlauf ist das Netzwerkmodul 250 bei dem in 6 dargestellten Verlauf dazu ausgebildet, die Ausgangsdaten 10, 20, 30 bereits während des Empfangens über den übergeordneten Datenpfad 212 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 zu versenden. Dementsprechend beginnt das Netzwerkmodul 250 mit dem Versenden des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 bereits beim Beginn des Empfangens des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den übergeordneten Datenpfad 212. Nicht berücksichtigt ist bei der Darstellung in 6, wie auch bei der Darstellung in 5, eine Verzögerung, die zwischen dem Beginn des Empfangens der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 und dem Beginn des Versendens der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 auftreten kann, beispielsweise verursacht durch eine nicht zu vernachlässigende Arbeitsgeschwindigkeit beim Aufteilen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 auf die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218.
Ebenso beginnt das Netzwerkmodul 250 mit dem Versenden der ersten Teile 21, 31 der zweiten und dritten Ausgangsdaten 20, 30 über den ersten bzw. zweiten untergeordneten Datenpfad 216, 218 bereits beim Beginn des Empfangens der ersten Teile 21, 31 der zweiten bzw. dritten Ausgangsdaten 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212. Ebenso wird mit dem Versenden der übrigen Teile 12, 22, 32, 13, 23, 33 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 jeweils begonnen, sobald mit dem Empfangen der betreffenden Teile 12, 22, 32, 13, 23, 33 über den übergeordneten Datenpfad 212 begonnen wird.
Auch bei dem in 6 dargestellten zeitlichen Verlauf der Datenübertragung ist das Empfangen aller ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 abgeschlossen, ehe das Versenden des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 abgeschlossen ist. Auch ist das Empfangen aller ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 abgeschlossen, ehe das Versenden der ersten Teile 21, 31 der zweiten und dritten Ausgangsdaten 20, 30 über die zweiten und dritten untergeordneten Datenpfad 216, 218 jeweils abgeschlossen ist. Ebenso ist das Übertragen aller zweiten Teile 12, 22, 32 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 abgeschlossen, ehe das Versenden der zweiten Teile 12, 22, 32 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 insgesamt abgeschlossen ist. Ebenso ist das Übertragen aller dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 jeweils abgeschlossen, ehe das Versenden der dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 insgesamt abgeschlossen ist.
7 zeigt einen weiteren zeitlichen Verlauf der Datenübertragung der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über das Netzwerkmodul 250. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, erfolgt das Empfangen und Versenden der Ausgangsdaten 10, 20, 30 durch das Netzwerkmodul 250, wie es im Zusammenhang mit 5 beschrieben wurde.
Anders als bei dem Verlauf nach 5 wird bei dem in 7 dargestellten Verlauf der erste Teil 11 der ersten Ausgangsdaten 10 von dem Netzwerkmodul 250 erst über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 versendet, wenn sowohl der erste Teil 11 der ersten Ausgangsdaten 10, als auch der erste Teil 21 der zweiten Ausgangsdaten 20 und der erste Teil 31 der dritten Ausgangsdaten 30 von dem Netzwerkmodul 250 über den übergeordneten Datenpfad 212 empfangen wurden. Mit dem Versenden der ersten Teile 11, 21, 31 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 kann dann gleichzeitig begonnen werden. Genauso werden die zweiten Teile 12, 22, 32 bzw. die dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 erst über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 versendet, nachdem alle zweiten Teile 12, 22, 32 bzw. alle dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 vollständig über den übergeordneten Datenpfad 212 empfangen wurden. Das Versenden der zweiten Teile 12, 22, 32 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 bzw. das Versenden der dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 kann dann ebenfalls jeweils gleichzeitig begonnen werden.
Auch bei dem in 7 dargestellten Verlauf der Datenübertragung ist das Empfangen aller ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 abgeschlossen, ehe das Versenden des ersten Teils 11 der ersten Ausgangsdaten 10 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 abgeschlossen ist. Auch ist das Empfangen aller ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 abgeschlossen, ehe das Versenden der ersten Teile 21, 31 der zweiten und dritten Ausgangsdaten 20, 30 über die zweiten und dritten untergeordneten Datenpfade 216, 218 abgeschlossen ist. Ebenso ist das Übertragen aller zweiten Teile 12, 22, 32 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 abgeschlossen, ehe das Versenden der zweiten Teile 12, 22, 32 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 insgesamt abgeschlossen ist. Ebenso ist das Übertragen aller dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 jeweils abgeschlossen, ehe das Versenden der dritten Teile 13, 23, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 insgesamt abgeschlossen ist.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Netzwerkmoduls 250 mit den Signaleinheiten 240. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind, ist die in 8 dargestellte Ausführungsform genauso ausgebildet, wie die in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen des Netzwerkmoduls 250.
Das dargestellte Netzwerkmodul 250 weist ein Zeitgebermodul 268 auf. Bei dem dargestellten Netzwerkmodul 250 ist das Zuordnungsmodul 259 mit dem Zeitgebermodul 268 verbunden und das Zeitgebermodul 268 ist mit den Ausgangsspeichern 264 verbunden, so dass das Zeitgebermodul 268 zwischen dem Zuordnungsmodul 259 und den Ausgangsspeichern 264 bzw. dem Kommunikationsmodul 260 angeordnet ist.
Das Zeitgerbermodul 268 ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationszyklus die Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils mit einer Zeitinformation 65 zu versehen. Anhand der Zeitinformation 65 können die Signaleinheiten 240 des ersten, zweiten und dritten Datenpfades 214, 216, 218 auf eine gemeinsame Zeitbasis, insbesondere auf eine durch das Zeitgerbermodul 268 vorgegebene Referenzzeit, synchronisiert werden. Die Synchronisation der Signaleinheiten 240 kann es beispielsweise ermöglichen, die Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die an den ersten untergeordneten Datenpfad 214, die an den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und die an den dritten untergeordneten Datenpfad 218 angeschlossenen Signaleinheiten 240 zeitlich aufeinander abgestimmt, insbesondere gleichzeitig, auszugeben. Auch kann mittels der Synchronisation erreicht werden, dass die Signaleinheiten 240 aller untergeordneter Datenpfade 214, 216, 218 jeweils Eingangsdaten zeitlich aufeinander abgestimmt, insbesondere gleichzeitig, einlesen. Mittels der Synchronisation kann auch erreicht werden, eingelesene Eingangsdaten mit einer einheitlichen Systemzeit zu versehen, die im gesamten Steuerungssystem 200 identisch ist.
Beispielsweise können mittels der Zeitinformation 65 lokale Zeitgeber der Signaleinheiten 240 auf die gemeinsame Zeitbasis synchronisiert werden. Die Zeitinformation 65 kann beispielsweise genutzt werden, um Gangunterschiede der lokalen Zeitgeber in den Signaleinheiten 240 zu erkennen und auszugleichen. Die gemeinsame Zeitbasis kann beispielsweise durch einen lokalen Zeitgeber des Netzwerkmoduls 240 vorgegeben werden. Insbesondere kann der Zeitgeber des Netzwerkmoduls 240 die Systemzeit des Steuerungssystems 200 vorgeben. Die Synchronisation kann insbesondere nach dem Distributed-Clocks-Prinzip erfolgen, etwa bei untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218, welche nach dem EtherCAT-Protokoll betrieben werden.
Die Zeitinformationen 65 können beispielsweise derart gewählt sein, dass die ersten Ausgangsdaten 10 von den Signaleinheiten 240 des ersten untergeordneten Datenpfades 214, die zweiten Ausgangsdaten 20 von den Signaleinheiten 240 des zweiten untergeordneten Datenpfades 216 und die dritten Ausgangsdaten 30 von den Signaleinheiten 240 des dritten untergeordneten Datenpfades 218 gleichzeitig in den Automatisierungsprozess ausgegeben werden.
Das Zeitgebermodul 268 kann die Zeitinformation 65 beispielsweise jeweils den ersten Ausgangsdaten 10, den zweiten Ausgangsdaten 20 und den dritten Ausgangsdaten 30 hinzufügen. Insbesondere kann das Zeitgebermodul 268 jeweils die ersten Teile 11, 21, 31 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 mit der Zeitinformation 65 versehen.
Das Zeitgebermodul 268 kann die Zeitinformation 65 auch in die ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 einfügen, etwa indem es die ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 jeweils zumindest teilweise überschreibt. Beispielsweise kann das Zeitgebermodul 268 die Zeitinformation 65 jeweils in die ersten Teile 11, 21, 31 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 einfügen. Das Zeitgebermodul 268 kann die Zeitinformation 65 aber auch in andere der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 einfügen.
Das Zeitgebermodul 268 kann die Zeitinformation 65 insbesondere dann in die Ausgangsdaten 10, 20, 30 einfügen, wenn zusammen mit den Ausgangsdaten auch die Anfangssequenzen 51, 52, 53 und/oder die Prüfinformationen 61, 62, 63 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen werden, insbesondere wenn die Datentelegramme 41, 42, 43 für die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 bereits vollständig über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen werden.
Das Zeitgerbermodul 268 kann beispielsweise durch eine Information in den Ausgangsdaten 10, 20, 30 oder aber durch eine Information in den Anfangssequenzen 51, 52, 53 dazu veranlasst werden, die Ausgangsdaten 10, 20, 30 mit der Zeitinformation 65 zu versehen. Das Zeitgerbermodul 268 kann beispielsweise den Inhalt der Ausgangsdaten 10, 20, 30 und/oder den Inhalt der Anfangssequenzen 51, 52, 53 auswerten.
Das Netzwerkmodul 250 kann ein Synchronisationsmodul 269 aufweisen, welches mit dem Zeitgebermodul 268 verbunden ist. Das Synchronisationsmodul 269 kann mit einem weiteren Synchronisationsmodul eines weiteren Netzwerkmoduls 250 verbindbar sein. Das weitere Netzwerkmodul 250 ist in 8 oben rechts schematisch abgebildet. Das Netzwerkmodul 250 und das weitere Netzwerkmodul 250 können identisch ausgebildet sein. Das Netzwerkmodul 250 und das weitere Netzwerkmodul 250 können beide mit der Steuereinrichtung 222 über jeweils einen der übergeordneten Datenpfade 212 verbunden sein. Insbesondere kann das weitere Netzwerkmodul 250 Ausgangsdaten mit der Steuereinrichtung 222 und mit Signaleinheiten, mit denen es über untergeordnete Datenpfade verbunden ist, auf die gleiche Weise austauschen, wie es im Zusammenhang mit dem Netzwerkmodul 250 beschrieben ist.
Das Synchronisationsmodul 269 ist dazu ausgebildet, die Zeitinformation 65 vorzugeben oder die durch das Zeitgebermodul 268 ausgegebene Zeitinformation 65 zu beeinflussen. Außerdem ist das Synchronisationsmodul 269 dazu ausgebildet, die vorzugebende Zeitinformation 65 mit der durch das weitere Synchronisationsmodul 269 des weiteren Netzwerkmoduls 250 vorzugebenden Zeitinformation 65 abzustimmen. Die von dem Synchronisationsmodul 269 und dem weiteren Synchronisationsmodul 269 vorgegebenen Zeitinformationen 65 können beispielsweise derart abgestimmt werden, dass sie auf einer gemeinsamen Zeitbasis basieren, insbesondere dass sowohl die mit dem Netzwerkmodul 250, als auch die mit dem weiteren Netzwerkmodul 250 verbundenen Signaleinheiten 240 jeweils eine einheitliche Zeitbasis bzw. Systemzeit erhalten.
Das Kommunikationsmodul 260 kann dazu ausgebildet sein, mit dem Versenden der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die einzelnen untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218, insbesondere mit dem Versenden der ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30, jeweils gleichzeitig zu beginnen. Ein gleichzeitiges Versenden der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den ersten, den zweiten und den dritten untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 kann insbesondere auf Basis der durch das Zeitgebermodul 268 vorgegebenen Zeitinformation 65 erfolgen.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines zeitlichen Ablaufs eines Verfahrens 300 zum Steuern eines Automatisierungsprozesses mittels des beschriebenen Steuerungssystems 200, wie es bereits im Zusammenhang mit den 1 bis 8 beschrieben wurde.
Das Verfahren 300 umfasst aufeinanderfolgende Steuerzyklen 302, welche zyklisch wiederholt werden und jeweils den Berechnungszyklus 304 und den Kommunikationszyklus 306 umfassen. Während des Berechnungszyklus 304 werden insbesondere von der Steuereinrichtung 222 die Ausgangsdaten 10, 20, 30 berechnet. Außerdem umfasst der Berechnungszyklus 304 ein Bereitstellen 310 in der Steuereinrichtung 222 der Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten 10, der Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten 20 und der Gesamtheit der dritten Ausgangsdaten 30, welche in dem nachfolgenden Kommunikationszyklus 306 über das Datennetzwerk 210 zu den mit den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 verbundenen Signaleinheiten 240 zu übertragen sind. Der Berechnungszyklus 304 kann auch ein Berechnen 315 der Prüfinformationen 61, 62, 63 zur Absicherung der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 in der Steuereinrichtung 222 umfassen.
Der Kommunikationszyklus 306 umfasst ein Aufteilen 320 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 in die ersten Teile 11, 21, 31, die zweiten Teile 12, 22, 33 und die dritten Teile 13, 23, 33 in der Steuereinrichtung 222. Je nach Umfang der Ausgangsdaten 10, 20, 30 und Größe bzw. Länge der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 können die Ausgangsdaten 10, 20, 30 auch nur in jeweils zwei Teile oder aber in mehr als drei Teile aufgeteilt werden. Insbesondere dann, wenn die Datenübertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 nicht gleich groß sind oder wenn die Gesamtheit der ersten zweiten und dritten Ausgangsdaten 10, 20, 30 unterschiedlich groß sind, können die ersten Ausgangsdaten 10, die zweiten Ausgangsdaten 20 und die dritten Ausgangsdaten 30 auch in unterschiedlich viele Teile aufgespaltet werden.
Der Kommunikationszyklus 306 umfasst ein an das Aufteilen 320 anschließendes Übertragen 325 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 an das Netzwerkmodul 250, ein Zuordnen 330 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 zu den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 in dem Netzwerkmodul 250 und ein Versenden 345 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 durch das Netzwerkmodul 250. Das Übertragen 325 über den übergeordneten Datenpfad 212, Zuordnen 330 und Versenden 345 wird jeweils für jeden Teil 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 durchgeführt, wie es im Zusammenhang mit den 5 bis 7 beschrieben wird. Wie dort ebenfalls erläutert ist, kann sich das Versenden 345 der einzelnen Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 insbesondere mit dem Übertragen 325 und dem Zuordnen 330 der übrigen Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 zeitlich überschneiden, so dass die Darstellung in 9 jeweils nur den Beginn des Versendens 345 über die untergeordneten Datenpfade 314, 316, 318 darstellt.
Der Bearbeitungszyklus 304 und der Kommunikationszyklus 306 können nacheinander durchlaufen werden. Sie können aber auch zeitlich überlappend durchlaufen werden. Beispielsweise können die ersten Schritte des Kommunikationszyklus 306, etwa das Aufteilen 320 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 und das Übertragen 345 von Teilen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über den übergeordneten Datenpfad 212, bereits während der letzten Schritte des Bearbeitungszyklus 304, etwa während des Bereitstellens 310 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 ausgeführt werden. Insbesondere können von dem Verarbeitungsmodul 224 noch Ausgangsdaten 10, 20, 30 an das Aufspaltungsmodul 228 übertragen werden, während bereits die ersten Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 durch das Aufspaltungsmodul 228 aufgeteilt werden und/oder von dem Übertragungsmodul 230 über den übergeordneten Datenpfad 212 an das Netzwerkmodul 250 übertragen werden.
Gegebenenfalls kann das Zuordnen 330 zu den und das Versenden 345 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 auch für die Anfangssequenzen 51, 52, 53 und/oder die Prüfinformationen 61, 62, 63 für die Datentelegramme 41, 42, 43 der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 durchgeführt werden. Auch kann das Übertragen 325 über den übergeordneten Datenpfad 212 gegebenenfalls für die Anfangssequenzen 51, 52, 53 und/oder die Prüfinformationen 61, 62, 63 durchgeführt werden.
Der Kommunikationszyklus 306 kann auch ein Abstimmen 335 der Zeitinformation 65 durch das Synchronisationsmodul 269 mit dem weiteren Synchronisationsmodul 269 des weiteren Netzwerkmoduls 250 und ein Versehen 340 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 mit der Zeitinformation 65 umfassen. Das Abstimmen 335 und das Versehen 340 mit der Zeitinformation 65 kann zwischen dem Zuordnen 330 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 zu den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 und dem Versenden 345 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 erfolgen. Es kann aber auch an anderen Stellen des Verfahrens 300 in dem Netzwerkmodul 250 erfolgen, sobald die Ausgangsdaten 10, 20, 30 bzw. deren Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 in dem Netzwerkmodul 250 vorliegen.
Die Signaleinheiten 240 können dazu ausgebildet sein, Eingangsdaten über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218, das Netzwerkmodul 250 und den übergeordneten Datenpfad 212 an die Steuereinrichtung 222 zu übertragen.
10 zeigt eine schematische Darstellung des Übertragens von Eingangsdaten von den Signaleinheiten 240 über das Netzwerkmodul 250 zu der Steuereinrichtung 222. Von den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad 214 verbundenen Signaleinheiten 240 wird eine Gesamtheit erster Eingangsdaten 110, von den an den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 angeschlossenen Signaleinheiten 240 wird eine Gesamtheit zweiter Eingangsdaten 120 und von den an den dritten untergeordneten Datenpfad 218 angeschlossenen Signaleinheiten 240 wird eine Gesamtheit dritter Eingangsdaten 130 an die Steuereinrichtung 222 übertragen. Die Gesamtheit erster Eingangsdaten 110, die Gesamtheit zweiter Eingangsdaten 120, und die Gesamtheit dritter Eingangsdaten 130 umfasst jeweils alle Eingangsdaten, die während des Kommunikationszyklus über den betreffenden untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 zu der Steuereinrichtung 222 übertragen werden.
Das Kommunikationsmodul 260 des Netzwerkmoduls 250 empfängt die ersten Eingangsdaten 110 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214, die zweiten Eingangsdaten 120 über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 und die dritten Eingangsdaten 130 über den dritten untergeordneten Datenpfad 218. Die Eingangsdaten 110, 120, 130 können über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 jeweils in einem Datentelegramm mit einer Anfangssequenz und einer Prüfinformation empfangen werden. Insbesondere können die Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils in den zuvor mit den Ausgangsdaten 10, 20, 30 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216 218 versendeten und an das Netzwerkmodul 250 zurücklaufenden ersten, zweiten und dritten Datentelegrammen 41, 42, 43 empfangen werden. Dabei können die Datentelegramme 41, 42, 43 weiterhin die erste, zweite bzw. dritte Anfangssequenz 51, 52, 53 umfassen.
Die Signaleinheiten 240 können dazu ausgebildet sein, den ersten, zweiten und dritten Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils eine erste Prüfinformation 61, eine zweite Prüfinformation 62 und eine dritte Prüfinformation 63 hinzuzufügen. Die erste, zweite und dritte Prüfinformation 61, 62, 63 können jeweils auf Grundlage der ersten, zweiten bzw. dritten Eingangsdaten 110, 120, 130 berechnet werden. Analog zum Überprüfen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 anhand der mit den Ausgangsdaten 10, 20, 30 übertragenen Prüfinformationen, kann die Steuereinrichtung 222 anhand der Prüfinformationen 61, 62, 63 eine Verfälschung bzw. einen Verlust von Eingangsdaten 110, 120,130 bei der Übertragung über das Datennetzwerk 210 und das Netzwerkmodul 250 erkennen.
Das Kommunikationsmodul 260 ist mit einem Zerlegungsmodul 261 verbunden, beispielsweise über ein Speichermodul, etwa ein first-in-first-out-Speichermodul (FIFO-Speichermodul). Das Zerlegungsmodul 261 ist dazu ausgebildet, die über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 empfangenen Eingangsdaten 110, 120, 130 in einzelne Teile zu zerlegen, die jeweils separat über den übergeordneten Datenpfad 212 an die Steuereinrichtung 222 übertragen werden. Beispielsweise kann das Zerlegungsmodul 261 dazu ausgebildet sein, die ersten Eingangsdaten 110 in einen ersten Teil 111, einen zweiten Teil 112 und einen dritten Teil 113, die zweiten Eingangsdaten 120 in einen ersten Teil 121, einen zweiten Teil 122 und einen dritten Teil 123 und die dritten Eingangsdaten 130 in einen ersten Teil 131, einen zweiten Teil 132 und einen dritten Teil 133 zu zerlegen.
Die Eingangsdaten 110, 120, 130 werden dabei in der Reihenfolge ihres Empfangs auf den einzelnen untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 in die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 zerlegt. Über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 wurden also nacheinander der erste Teil 111, der zweite Teil 112 und der dritte Teil 113 der ersten Eingangsdaten 110, über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216 nacheinander der erste Teil 121, der zweite Teil 122 und der dritte Teil 123 der zweiten Eingangsdaten 120 und über den dritten untergeordneten Datenpfad 218 nacheinander der erste Teil 131, der zweite Teil 132 und der dritte Teil 133 der dritten Eingangsdaten 130 empfangen.
Das Zerlegungsmodul 261 kann dazu ausgebildet sein, die ersten Teile 111, 121, 131 der Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils zu erstellen, sobald jeweils eine festgelegte Menge der Eingangsdaten 110, 120, 130 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 empfangen worden sind. Insbesondere kann das Zerlegungsmodul 261 dazu ausgebildet sein, die ersten Teile 111, 121, 131 zu erstellen, während noch andere Teile der Eingangsdaten 110, 120, 130 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 empfangen werden. Analog kann das Zerlegungsmodul 261 dazu ausgebildet sein, die zweiten Teile 112, 122, 132 und die dritten Teile 113, 123, 133 jeweils zu erstellen, soweit jeweils eine für diese Teile 112, 122, 132, 113, 123, 133 festgelegte Menge an Eingangsdaten 110, 120, 130 empfangen worden ist und während noch andere Teile der Eingangsdaten 110, 120, 130 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 empfangen werden.
Für die einzelnen Teile 111, 112, 113 der ersten Eingangsdaten 110 kann jeweils die gleiche Datenmenge festgelegt sein. Ebenso kann für die einzelnen Teile 121, 122, 123 der zweiten Eingangsdaten 120 jeweils die gleiche Datenmenge festgelegt sein, genauso für die einzelnen Teile 131, 132, 133 der dritten Eingangsdaten 130. Es kann auch für die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 aller Eingangsdaten 110, 120, 130 die gleiche Datenmenge festgelegt sein, insbesondere dann, wenn die Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 gleich groß sind. Das Verhältnis der Datenmenge, die für die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 eines der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 festgelegt ist, zur Datenmenge, die für die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 eines anderen der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 festgelegt ist, kann auch dem Verhältnis der Datenübertragungsrate auf dem einen der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 zur Datenübertragungsrate auf dem anderen der Datenpfade 214, 216, 218 entsprechen, insbesondere dann, wenn die Datenübertragungsraten nicht gleich sind.
Die Prüfinformationen 61, 62, 63 können jeweils an einen der Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 angehängt werden, beispielsweise jeweils an den dritten Teil 113, 123, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130. Die Datenmenge der betreffenden Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130, beispielsweise jeweils der dritten Teile 113, 123, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130, kann dann derart verkleinert festgelegt sein, dass die Datenmengen der betreffenden Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 und der Prüfinformationen 61, 62, 63 zusammen den für die übrigen Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der ersten, zweiten bzw. dritten Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils festgelegten Datenmengen entsprechen.
Ein Sendemodul 253 des Netzwerkmoduls 250 ist mit dem übergeordneten Datenpfad 212 verbunden und dazu ausgebildet, die Eingangsdaten 110, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 an die Steuereinrichtung 222 zu übertragen. Das Sendemodul 253 ist dabei dazu ausgebildet, die ersten Teile 111, 121, 131 der Eingangsdaten 110, 120, 130 bereits über den übergeordneten Datenpfad 212 zu übertragen, während restliche Teile 112, 113, 121, 122, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130, beispielsweise die zweiten Teile 112, 122, 132 und/oder die dritten Teile 113, 123, 133, noch über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 empfangen werden.
Das Sendemodul 253 kann dazu ausgebildet sein, die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils mittels Datenpaketen 70 des übergeordneten Datenpfades 212 an die Steuereinrichtung 222 zu übertragen. Beispielsweise kann das Sendemodul 253 dazu ausgebildet sein, die ersten Teile 111, 121, 131 der ersten, zweiten und dritten Ausgangsdaten 110, 120, 130 zusammen in einem ersten Datenpaket 71, die zweiten Teile 112, 122, 132 der Ausgangsdaten 110, 120, 130 zusammen in einem zweiten Datenpaket 72 und die dritten Teile 113, 123, 133 der Ausgangsdaten 110, 120, 130 zusammen in einem dritten Datenpaket 73 zu übertragen. Die Datenpakete 70 können ausgebildet sein wie die zum Übertragen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 verwendeten Datenpakete 70 und insbesondere auch jeweils einen Kopfabschnitt 75, einen Endabschnitt 77 und einen Datenabschnitt 76 mit den Eingangsdaten 110, 120, 130 und den Prüfinformationen 61, 62, 63 umfassen.
Alternativ kann das Sendemodul 253 auch dazu ausgebildet sein, die einzelnen Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils in einem separaten Datenpaket 70 über den übergeordneten Datenpfad 212 zu übertragen oder aber die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 auf andere Weise auf die Datenpakete 70 zu verteilen.
Die für die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 festgelegten Datenmengen können derart gewählt sein, dass der übergeordnete Datenpfad 212 bei der Übertragung auf die gleiche Weise optimal ausgelastet ist, wie es im Zusammenhang mit dem Übertragen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 beschrieben ist. Insbesondere können bei einem übergeordneten Datenpfad 212 nach dem PCI-express-Protokoll die Datenmengen derart gewählt sein, dass die Datenabschnitte 76 der Datenpakete 70 jeweils eine Länge von 512 Byte aufweisen. Bei drei untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 können die Datenmengen insbesondere jeweils 170 Byte betragen.
Auf die gleiche Weise wie bei der Länge der Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 kann auch die Länge der Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils in dem Netzwerkmodul 250 und der Steuereinrichtung 222 hinterlegt sein und/oder anhand von zwischen der Steuereinrichtung 222 und dem Netzwerkmodul 250 ausgetauschten Informationen festgelegt werden.
Das Sendemodul 253 kann dazu ausgebildet sein, die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 nach dem first-come-first-serve-Prinzip in der Reihenfolge ihres Empfangens über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 zu übertragen. Das Sendemodul 253 kann zusätzlich oder alternativ dazu ausgebildet sein, zunächst einen der Teile 111, 112, 113 der ersten Eingangsdaten 110, beispielsweise den ersten Teil 111, anschließend einen entsprechenden der Teile 121, 122, 123 der zweiten Eingangsdaten 120, beispielsweise den ersten Teil 121, und anschließend einen entsprechenden der Teile 131, 132, 133 der dritten Eingangsdaten 130, beispielsweise den ersten Teil 131, zu übertragen. Dies kann insbesondere auch dann erfolgen, wenn Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 über zwei verschiedene untergeordnete Datenpfade 214, 216, 218 gleichzeitig empfangen werden.
Insbesondere kann das Sendemodul 253 nacheinander den ersten Teil 111 der ersten Eingangsdaten 110, den ersten Teil 121 der zweiten Eingangsdaten 120, den ersten Teil 131 der dritten Eingangsdaten 130, den zweiten Teil 112 der ersten Eingangsdaten 110, den zweiten Teil 122 der zweiten Eingangsdaten 120, den zweiten Teil 132 der dritten Eingangsdaten 130, den dritten Teil 113 der ersten Eingangsdaten 110, gegebenenfalls zusammen mit der ersten Prüfinformation 61, den dritten Teil 123 der zweiten Eingangsdaten 120, gegebenenfalls zusammen mit der zweiten Prüfinformation 62 und den dritten Teil 133 der dritten Eingangsdaten 130, gegebenenfalls zusammen mit der dritten Prüfinformation 63, übertragen.
Das Sendemodul 253 kann auch dazu ausgebildet sein, die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils mit einer Kennung bzw. Herkunftsinformation zu kennzeichnen, die anzeigt, über welchen der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 der betreffende Teil 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils empfangen worden ist. In diesem Fall kann das Sendemodul insbesondere dazu ausgebildet sein, die Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 ohne festgelegte Reihenfolge über den übergeordneten Datenpfad 212 zu übertragen. Ein solches Übertragen der Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 in freier Reihenfolge kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Übertragung der Datentelegramme 41, 42, 43 auf den einzelnen untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 jeweils unterschiedliche lange dauert, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Übertragungsraten und/oder einer unterschiedlichen Anzahl angeschlossener Signaleinheiten 240.
Das Sendemodul 253, das Empfangsmodul 254, das Zuordnungsmodul 259, das Kommunikationsmodul 259, das Zerlegungsmodul 261, das Zeitgebermodul 268 oder das Synchronisationsmodul 269 können jeweils als Softwaremodule bzw. als Programmmodule ausgebildet sein, die auf einer Recheneinheit des Netzwerkmoduls 250, beispielsweise auf einem FPGA oder einem Mikroprozessor, ausgeführt werden. Sie können aber auch als Hardware-Bausteine des Netzwerkmoduls 250 ausgebildet sein. Insbesondere können das Sendemodul 253 und/oder das Empfangsmodul 254 in einem Protokollbaustein des Netzwerkmoduls 250 angeordnet sein. Analog kann das Kommunikationsmodul 260 in einem Protokollbaustein bzw. in Protokollbausteinen der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 angeordnet sein.
In 11 ist ein zeitlicher Verlauf des Empfangens der Eingangsdaten 110, 120, 130 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 und des Übertragens der Eingangsdaten 110, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 durch das Netzwerkmodul 250 dargestellt. Auf einer ersten Zeitachse 90 ist der zeitliche Verlauf des Empfanges der ersten Eingangsdaten 110 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214, auf einer zweiten Zeitachse 91 der zeitliche Verlauf des Empfangens der zweiten Eingangsdaten 120 über den zweiten untergeordneten Datenpfad 216, auf einer dritten Zeitachse 92 der zeitliche Verlauf des Empfangens der dritten Eingangsdaten 130 über den dritten untergeordneten Datenpfad 218 und auf einer vierten Zeitachse 93 der zeitliche Verlauf des Übertragens der ersten, zweiten und dritten Eingangsdaten 110, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 dargestellt.
In 11 ist der Einfachheit halber das Empfangen und Senden der Steuerinformationen, insbesondere der Anfangssequenzen 51, 52, 53, der Kopfabschnitte 75 und der Endabschnitte 77, sowie das Empfangen und Senden der Prüfinformationen 61, 62, 63 nicht dargestellt.
Über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 werden zunächst jeweils die ersten Teile 111, 121, 131 der Eingangsdaten 110, 120, 130 empfangen. Unmittelbar anschließend an die ersten Teile 111, 121, 131 werden jeweils die zweiten Teile 112, 122, 132 und unmittelbar anschließend an die zweiten Teile 112, 122, 132 werden jeweils die dritten Teile 113, 123, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 empfangen. Das Empfangen kann dabei auf den einzelnen untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 zeitlich versetzt erfolgen, wie es in 11 dargestellt ist. Es kann aber auch auf einem Teil der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 oder auf allen untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 gleichzeitig erfolgen.
Sobald der erste Teil 111 der ersten Eingangsdaten 110 empfangen worden ist, wird damit begonnen, diesen über den übergeordneten Datenpfad 212 zu übertragen. Während der erste Teil 111 der ersten Eingangsdaten 110 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen wird, wird über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 der zweite Teil 112 der ersten Eingangsdaten 110 empfangen. Da die Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212 größer ist als die Datenübertragungsrate auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218, wird für das Übertragen des ersten Teils 111 der ersten Eingangsdaten 110 über den übergeordneten Datenpfad 212 weniger Zeit benötigt, als für das Empfangen des zweiten Teils 112 der ersten Eingangsdaten 110. Daher kann mit dem Übertragen des ersten Teils 121 der zweiten Eingangsdaten 120 begonnen werden, nachdem der erste Teil 121 der zweiten Eingangsdaten 120 vollständig empfangen wurde und während noch der zweite Teil 112 der ersten Eingangsdaten 110 empfangen wird.
Nachdem die Datenübertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad 212 größer ist als die Summe der Datenübertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218, wird für das Übertragen der ersten Teile 111, 121 der ersten und zweiten Eingangsdaten 110, 120 über den übergeordneten Datenpfad 212 weniger Zeit, als für das Empfangen des zweiten Teils 112 der ersten Eingangsdaten 110 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 benötigt. Daher kann mit dem Übertragen des ersten Teils 131 der dritten Eingangsdaten 130 begonnen werden, nachdem der erste Teil 131 der dritten Eingangsdaten 130 vollständig empfangen wurde und während noch der zweite Teil 112 der ersten Eingangsdaten 110 empfangen wird.
Analog zum Übertragen der ersten Teile 111, 121, 131 der Eingangsdaten 110, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 erfolgt das Übertragen der zweiten Teile 112, 122, 132 der Eingangsdaten 110, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 während des Empfangens des dritten Teils 113 der ersten Eingangsdaten 110 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214.
Mit dem Übertragen der Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 kann auch jeweils begonnen werden, während der betreffende Teil 111, 112, 113, 121, 122, 123 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 noch über den jeweiligen untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 empfangen wird. Insbesondere kann mit dem Übertragen der Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils gleichzeitig mit dem Beginn des Empfangens des betreffenden Teils 111, 112, 113, 121, 122, 123 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 über den jeweiligen untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 begonnen werden.
Mit dem Übertragen aller ersten Teile 111, 121, 131 der Eingangsdaten 100, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 kann auch begonnen werden, während der erste Teil 111 der ersten Ausgangsdaten 110 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 noch empfangen wird.
Mit dem Übertragen aller ersten Teile 111, 121, 131 der Eingangsdaten 100, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 kann insbesondere begonnen werden, ehe das Empfangen des zweiten Teils 112 der ersten Eingangsdaten 110 über den ersten untergeordneten Datenpfad 214 beendet wurde.
Bei dem Steuerungssystem 200 ist die Latenz der Datenübertragung sowohl bei der Übertragung der Ausgangsdaten 10, 20, 30 von der Steuereinrichtung 222 zu den Signaleinheiten 240, als auch bei der Übertragung der Eingangsdaten 110, 120, 130 von den Signaleinheiten 240 zu der Steuereinrichtung 222 verringert gegenüber einem System, bei dem zunächst die Gesamtheit erster Ausgangsdaten 10, anschließend die Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten 20 und danach die Gesamtheit dritter Ausgangsdaten 30 bzw. zunächst die Gesamtheit erster Eingangsdaten 110, anschließend die Gesamtheit zweiter Eingangsdaten 120 und anschließend die Gesamtheit dritter Eingangsdaten 130 jeweils am Stück über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen wird.
Bei dem Steuerungssystem 200 wird eine Verringerung der Latenz beim Übertragen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 dadurch erreicht, dass die Ausgangsdaten 10, 20, 30 vor dem Übertragen über den übergeordneten Datenpfad 212 jeweils in einzelne Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 aufgeteilt werden und zunächst jeweils einer der Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10, einer der Teile 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 und einer der Teile 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 zu dem Netzwerkmodul 250 übertragen wird. Das Netzwerkmodul 250 kann bereits mit dem Versenden der übertragenen Teile 11, 21, 31 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 beginnen, während jeweils der Nächste der Teile 11, 12, 13 der ersten Ausgangsdaten 10, der Nächste der Teile 21, 22, 23 der zweiten Ausgangsdaten 20 und der Nächste der Teile 31, 32, 33 der dritten Ausgangsdaten 30 über den übergeordneten Datenpfad 212 zu dem Netzwerkmodul 250 übertragen wird. Unmittelbar anschließend an das Versenden der Ersten der Teile 11, 21, 31 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 kann das Netzwerkmodul 250 mit dem Versenden der Nächsten der Teile 12, 22, 32 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 beginnen. Dies wird solange wiederholt, bis alle Teile 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über das Datennetzwerk 210 zu den Signaleinheiten 240 übertragen wurden.
Bei dem Steuerungssystem 200 können insbesondere während des Versendens der Ausgangsdaten 10, 20, 30 auf jedem der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 gleichzeitig Ausgangsdaten 10, 20, 30 für alle der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 über den übergeordneten Datenpfad 212 übertragen werden. Das Übertragen der Ausgangsdaten 10, 20, 30 auf dem übergeordneten Datenpfad 212 und das Versenden der Ausgangsdaten 10, 20, 30 über alle untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 kann quasi simultan erfolgen.
Analog wird eine Verringerung der Latenz beim Übertragen der Eingangsdaten 110, 120, 130 über das Datennetzwerk 210 dadurch erreicht, dass die Eingangsdaten 110, 120, 130 nach dem Empfangen über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 jeweils in einzelne Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 aufgeteilt werden und zunächst jeweils einer der Teile 111, 112, 113 der ersten Eingangsdaten 110, einer der Teile 121, 122, 123 der zweiten Eingangsdaten 120 und einer der Teile 131, 132, 133 der dritten Eingangsdaten 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 zu der Steuereinrichtung 222 übertragen wird. Das Netzwerkmodul 250 kann bereits mit dem Übertragen der Ersten der Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 über den übergeordneten Datenpfad 212 beginnen, während es unmittelbar anschließend an die Ersten der Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 jeweils einen Nächsten der Teile 111, 112, 113 der ersten Eingangsdaten 110, einen Nächsten der Teile 121, 122, 123 der zweiten Eingangsdaten 120 und einen Nächsten der Teile 131, 132, 133 der dritten Eingangsdaten 130 über die untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 von den Signaleinheiten 240 empfängt.
Nach dem Übertragen jeweils eines der Teile 111, 121, 131 der Eingangsdaten 110, 120, 130 von jedem untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 kann das Netzwerkmodul 250 mit dem Übertragen jeweils eines Nächsten der Teile 112, 122, 132 der Eingangsdaten 110, 120, 130 130 von jedem untergeordneten Datenpfad 214, 216, 218 beginnen. Dies wird solange wiederholt, bis alle Teile 111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133 der Eingangsdaten 110, 120, 130 über das Datennetzwerk 210 zu der Steuereinrichtung 222 übertragen wurden.
Bei dem Steuerungssystem 200 können insbesondere während des gleichzeitigen Empfangens von Eingangsdaten 110, 120, 130 auf allen untergeordneten Datenpfaden 214, 216, 218 auf dem übergeordneten Datenpfad 212 Teile 111, 112, 113, 212, 122, 123, 131, 132, 133 von Eingangsdaten 110, 120, 130 von jedem der untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 übertragen werden. Das Übertragen der Eingangsdaten 110, 120, 130 auf dem übergeordneten Datenpfad 212 und das Empfangen der Eingangsdaten 110, 120, 130 über alle untergeordneten Datenpfade 214, 216, 218 kann damit quasi simultan erfolgen.
Bezugszeichenliste

10: erste Ausgangsdaten
11: erster Teil der ersten Ausgangsdaten
12: zweiter Teil der ersten Ausgangsdaten
31: dritter Teil der ersten Ausgangsdaten
20: zweite Ausgangsdaten
21: erster Teil der zweiten Ausgangsdaten
22: zweiter Teil der zweiten Ausgangsdaten
23: dritter Teil der zweiten Ausgangsdaten
30: dritte Ausgangsdaten
31: erster Teil der dritten Ausgangsdaten
32: zweiter Teil der dritten Ausgangsdaten
33: dritter Teil der dritten Ausgangsdaten
41: erstes Datentelegramm
42: zweites Datentelegramm
43: drittes Datentelegramm
45: Datenfeld
46: erster Abschnitt
47: zweiter Abschnitt
48: dritter Abschnitt
51: erste Anfangssequenz
52: zweite Anfangssequenz
53: dritte Anfangssequenz
61: erste Prüfinformation
62: zweite Prüfinformation
63: dritte Prüfinformation
65: Zeitinformation
70: Datenpaket des übergeordneten Datenpfades
71: erstes Datenpaket des übergeordneten Datenpfades
72: zweites Datenpaket des übergeordneten Datenpfades
73: drittes Datenpaket des übergeordneten Datenpfades
75: Kopfabschnitt
76: Datenabschnitt
77: Endabschnitt
80: erste Zeitachse
81: zweite Zeitachse
82: dritte Zeitachse
83: vierte Zeitachse
90: erste Zeitachse
91: zweite Zeitachse
92: dritte Zeitachse
93: vierte Zeitachse
110: erste Eingangsdaten
111: erster Teil erster Eingangsdaten
112: zweiter Teil erster Eingangsdaten
113: dritter Teil erster Eingangsdaten
120: zweite Eingangsdaten
121: erster Teil zweiter Eingangsdaten
122: zweiter Teil zweiter Eingangsdaten
123: dritter Teil zweiter Eingangsdaten
130: dritte Eingangsdaten
131: erster Teil dritter Eingangsdaten
132: zweiter Teil dritter Eingangsdaten
133: dritter Teil dritter Eingangsdaten
141: erste Herkunftsinformation
142: zweite Herkunftsinformation
143: dritte Herkunftsinformation
200: Steuersystem
202: Läufer
204: Positionsgeber
205: erstes Segment
206: zweites Segment
207: drittes Segment
210: Datennetzwerk
212: übergeordneter Datenpfad
214: erster untergeordneter Datenpfad
216: zweiter untergeordneter Datenpfad
218: dritter untergeordneter Datenpfad
220: Gehäuseverbund
222: Steuereinrichtung
224: Verarbeitungsmodul
226: Steuerungsmodul
228: Aufspaltungsmodul
230: Übertragungsmodul
232: Ausgangsspeicher
240: Signaleinheiten
250: Netzwerkmodul
253: Sendemodul
254: Empfangsmodul
255: übergeordnete Schnittstelle
256: erste untergeordnete Schnittstelle
257: zweite untergeordnete Schnittstelle
258: dritte untergeordnete Schnittstelle
259: Zuordnungsmodul
260: Kommunikationsmodul
261: Zerlegungsmodul
264: Ausgangsspeicher
266: Eingangsspeicher
268: Zeitgebermodul
269: Synchronisationsmodul
300: Verfahren zum Steuern eines Prozesses
302: Steuerzyklus
304: Berechnungszyklus
306: Kommunikationszyklus
310: Bereitstellen von Gesamtheiten von Ausgangsdaten
315: Berechnen von Prüfinformationen
320: Aufteilen Ausgangsdaten
325: Übertragen über übergeordneten Datenpfad
330: Zuordnen zu einem untergeordneten Datenpfad
335: Abstimmen einer Zeitinformation
340: Versehen mit einer Zeitinformation
345: Versenden über untergeordnete Datenpfade

Claims

Verfahren (300) zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk (210) eines Steuerungssystems (200), wobei das Steuerungssystem (200) eine Steuereinrichtung (222), ein Netzwerkmodul (250), das mit der Steuereinrichtung (222) über einen übergeordneten Datenpfad (212) verbundenen ist, und Signaleinheiten (240), die mit dem Netzwerkmodul (250) über untergeordnete Datenpfade (214, 216, 218) verbunden sind, umfasst, wobei die Summe der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden (214, 216, 218) höchstens der Übertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad (212) entspricht, wobei die untergeordneten Datenpfade (214, 216, 218) wenigstens einen ersten untergeordneten Datenpfad (214) und einen zweiten untergeordneten Datenpfad (216) umfassen, wobei das Verfahren (300) aufeinanderfolgende Steuerzyklen (302) umfasst, die jeweils einen Berechnungszyklus (304) und einen Kommunikationszyklus (306) umfassen, wobei der Berechnungszyklus (304) folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen (310) einer Gesamtheit erster Ausgangsdaten (10), die in dem Kommunikationszyklus (306) von der Steuereinrichtung (222) zu den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad (214) verbundenen Signaleinheit (240) übertragen werden, in der Steuereinrichtung (222), - Bereitstellen (310) einer Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten (20), die in dem Kommunikationszyklus (306) von der Steuereinrichtung (222) zu den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad (216) verbundenen Signaleinheiten (240) übertragen werden, in der Steuereinrichtung (222), wobei der Kommunikationszyklus (306) folgende Schritte umfasst: - Aufteilen (320) der ersten Ausgangsdaten (10) in zumindest einen ersten Teil (11) und einen zweiten Teil (12) in der Steuereinrichtung (222), - Aufteilen (320) der zweiten Ausgangsdaten (20) in zumindest einen ersten Teil (21) und einen zweiten Teil (22) in der Steuereinrichtung (222), - Übertragen (325) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250), - Übertragen (325) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) nach dem Übertragen (325) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10), - Übertragen (325) des zweiten Teils (12) der ersten Ausgangsdaten (10) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) nach dem Übertragen (325) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20), - Übertragen (325) des zweiten Teils (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) nach dem Übertragen (325) des zweiten Teils (12) der ersten Ausgangsdaten (10), - Versenden (345) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) durch das Netzwerkmodul (250), - Versenden (345) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) durch das Netzwerkmodul (250), - Versenden (345) des zweiten Teils (12) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) durch das Netzwerkmodul (250), - Versenden (345) des zweiten Teils (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) durch das Netzwerkmodul (250).
Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei mit dem Versenden (345) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) vor dem Ende des Übertragens (325) des zweiten Teils (12) der ersten Ausgangsdaten (10) über den übergeordneten Datenpfad (212) begonnen wird.
Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Teil (11) der ersten Ausgangsdaten (10) und der erste Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) in einem ersten Datenpaket (71) des übergeordneten Datenpfades (212) von der Steuereinrichtung (222) zu dem Netzwerkmodul (250) übertragen werden, wobei der zweite Teil (12) der ersten Ausgangsdaten (10) und der zweite Teil (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) in einem zweiten Datenpaket (72) des übergeordneten Datenpfades (212) von der Steuereinrichtung (222) zu dem Netzwerkmodul (250) übertragen werden.
Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Versenden (345) des zweiten Teils (12) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) unmittelbar anschließend an das Versenden (345) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10) erfolgt und wobei das Versenden (345) des zweiten Teils (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) unmittelbar anschließend an das Versenden (345) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) erfolgt.
Verfahren (300) nach Anspruch 4, wobei das Versenden (345) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) als erster Abschnitt (46) eines ersten Datentelegramms (41) für den ersten untergeordneten Datenpfad (214) erfolgt, wobei das Versenden (345) des zweiten Teils (12) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) als zweiter Abschnitt (47) des ersten Datentelegramms (41) erfolgt, wobei das Versenden (345) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) als erster Abschnitt (46) eines zweiten Datentelegramms (42) für den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) erfolgt, wobei das Versenden (345) des zweiten Teils (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) als zweiter Abschnitt (47) des zweiten Datentelegramms (42) erfolgt.
Verfahren (300) nach Anspruch 5, wobei der Kommunikationszyklus (306) als weitere Schritte umfasst: - Übertragen (325) einer ersten Anfangssequenz (51) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250), - Übertragen (325) einer zweiten Anfangssequenz (52) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250), - Versenden (345) der ersten Anfangssequenz (51) als Teil des ersten Datentelegramms (41) vor Versenden (345) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) und - Versenden (345) der zweiten Anfangssequenz (52) als Teil des zweiten Datentelegramms (42) vor Versenden (345) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) .
Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Teil (11) der ersten Ausgangsdaten (10) bei dem Aufteilen (320) der ersten Ausgangsdaten (10) mit einer ersten Adressinformation gekennzeichnet wird und wobei der erste Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) bei dem Aufteilen (320) der zweiten Ausgangsdaten (20) mit einer zweiten Adressinformation gekennzeichnet wird, wobei der Kommunikationszyklus (306) als weitere Schritte umfasst: - Zuordnen (330) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10) für das Versenden (345) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) anhand der ersten Adressinformation in dem Netzwerkmodul (250), - Zuordnen (330) des ersten Teils (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) für das Versenden (345) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) anhand der zweiten Adressinformation in dem Netzwerkmodul (250).
Verfahren (300) nach Anspruch 7, wobei die erste und zweite Adressinformation durch eine Position der ersten Teile (11, 21) der ersten und zweiten Ausgangsdaten (10, 20) innerhalb eines über den übergeordneten Datenpfad (212) übertragenen Datenpakets (71, 72) des übergeordneten Datenpfades (212) gebildet wird.
Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Berechnungszyklus (304) als weitere Schritte umfasst: - Berechnen (315) einer ersten Prüfinformation (61) auf Basis der Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten (10) in der Steuereinrichtung (222), - Berechnen (315) einer zweiten Prüfinformation (62) auf Basis der Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten (20) in der Steuereinrichtung (222), wobei der Kommunikationszyklus (306) als weitere Schritte umfasst: - Übertragen (325) der ersten Prüfinformation (61) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250), - Versenden (345) der ersten Prüfinformation (61) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) zur Überprüfung durch die an den ersten untergeordneten Datenpfad (214) angeschlossenen Signaleinheiten (240), - Übertragen (325) der zweiten Prüfinformation (62) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250), - Versenden (345) der zweiten Prüfinformation (62) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) zur Überprüfung durch die an den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) angeschlossenen Signaleinheiten (240).
Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem Übertragen (325) des ersten Teils (11) der ersten Ausgangsdaten (10) über den übergeordneten Datenpfad (212) begonnen wird, bevor das Bereitstellen (310) der Gesamtheit der in dem Kommunikationszyklus (306) zu übertragenden Ausgangsdaten (10, 20, 30) in der Steuereinrichtung (222) beendet wurde.
Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kommunikationszyklus (306) als weitere Schritte umfasst: - Empfangen (400) eines ersten Teils (111) einer Gesamtheit erster Eingangsdaten (110), die in dem Kommunikationszyklus (306) von den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad (214) verbundenen Signaleinheiten (240) zu der Steuereinrichtung (222) übertragen werden, durch das Netzwerkmodul (250) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214), - Empfangen (402) eines ersten Teils (121) einer Gesamtheit zweiter Eingangsdaten (120), die in dem Kommunikationszyklus (306) von den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad (216) verbundenen Signaleinheiten (240) zu der Steuereinrichtung (222) übertragen werden, durch das Netzwerkmodul (250) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216), - Übertragen (412) des ersten Teils (111) der ersten Eingangsdaten (110) von dem Netzwerkmodul (250) an die Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212), - Übertragen (414) des ersten Teils (121) der zweiten Eingangsdaten (120) von dem Netzwerkmodul (250) an die Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212), - Empfangen (418) eines zweiten Teils (112) der ersten Eingangsdaten (110) durch das Netzwerkmodul (250) nach dem Empfangen (400) des ersten Teils (111) der ersten Eingangsdaten (110) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214), - Empfangen (420) eines zweiten Teils (122) der zweiten Eingangsdaten (120) durch das Netzwerkmodul (250) nach dem Empfangen (402) des ersten Teils (121) der zweiten Eingangsdaten (120) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214), - Übertragen (430) des zweiten Teils (112) der ersten Eingangsdaten (110) von dem Netzwerkmodul (250) an die Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) nach dem Übertragen (412, 414) der ersten Teile (111, 121) der ersten und zweiten Eingangsdaten (110, 120), - Übertragen (432) des zweiten Teils (122) der zweiten Eingangsdaten (120) von dem Netzwerkmodul (250) an die Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) nach dem Übertragen (412, 414) der ersten Teile (111, 121) der ersten und zweiten Eingangsdaten (110, 120).
Verfahren (300) nach Anspruch 11, wobei der erste Teil (111) der ersten Eingangsdaten (110) und der erste Teil (121) der zweiten Eingangsdaten in einem Datenpaket (70) des übergeordneten Datenpfades (212) übertragen werden, wobei der zweite Teil (112) der ersten Eingangsdaten (110) und der zweite Teil (121) der zweiten Eingangsdaten (120) in einem weiteren Datenpaket (70) des übergeordneten Datenpfades (212) übertragen werden.
Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei das Übertragen (412, 414, 430, 432) der Eingangsdaten (110, 120) begonnen wird, sobald eine festgelegte Datenmenge an Eingangsdaten (110, 120) durch das Netzwerkmodul (250) über die untergeordneten Datenpfade (214, 216, 218) empfangen wurde.
Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kommunikationszyklus (306) als weiteren Schritt umfasst: - Versehen (340) der ersten Ausgangsdaten (10) und der zweiten Ausgangsdaten (20) mit einer Zeitinformation (65) in dem Netzwerkmodul (250), um die Signaleinheiten (240) des ersten untergeordneten Datenpfades (214) und die Signaleinheiten (240) des zweiten untergeordneten Datenpfades (216) auf eine gemeinsame Zeitbasis zu synchronisieren.
Verfahren (300) nach Anspruch 14, wobei das Verfahren (300) als weiteren Schritt umfasst: - Abstimmen (335) der Zeitinformation (65) mit einer weiteren Zeitinformation (65) eines weiteren Netzwerkmoduls (250) des Steuerungssystems (200).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtheit der ersten Ausgangsdaten (10) während des Kommunikationszyklus (306) in eine Mehrzahl von Teilen (11, 12, 13) aufgeteilt wird, wobei die Gesamtheit der zweiten Ausgangsdaten (20) während des Kommunikationszyklus (306) in eine Mehrzahl von Teilen (21, 22, 23) aufgeteilt wird, wobei während des Kommunikationszyklus (306) nacheinander jeweils abwechselnd einer der Teile (11, 12, 13) der ersten Ausgangsdaten (10) und einer der Teile (21, 22, 23) der zweiten Ausgangsdaten (20) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) übertragen wird, wobei während des Kommunikationszyklus (306) die Teile (11, 12, 13) der ersten Ausgangsdaten (10) von dem Netzwerkmodul (250) nacheinander über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) und die Teile (21, 22, 23) der zweiten Ausgangsdaten (20) von dem Netzwerkmodul (250) nacheinander über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) versendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signaleinheiten (240) über eine Mehrzahl von untergeordneten Datenpfaden (214, 216, 218) mit dem Netzwerkmodul (250) verbunden sind, wobei während des Berechnungszyklus (304) für jeden der untergeordneten Datenpfade (214, 216, 218) jeweils alle in dem Steuerzyklus (302) an die Signaleinheiten (240) des betreffenden untergeordneten Datenpfades (214, 216, 218) zu übertragenden Ausgangsdaten (10, 20, 30) in der Steuereinrichtung (222) bereitgestellt werden, wobei während des Kommunikationszyklus (306) die für die einzelnen untergeordneten Datenpfade (214, 216, 218) jeweils bereitgestellten Ausgangsdaten (10, 20, 30) jeweils in eine Mehrzahl von Teilen (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) aufgeteilt werden, wobei während des Kommunikationszyklus (306) von den für die einzelnen untergeordneten Datenpfade (214, 216, 218) jeweils bereitgestellten Ausgangsdaten (10, 20, 30) jeweils einer der Teile (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) nacheinander von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) übertragen wird, wobei das Übertragen (325) von jeweils einem der Teile (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) der für die einzelnen untergeordneten Datenpfade (214, 216, 218) jeweils bereitgestellten Ausgangsdaten (10, 20, 30) von der Steuereinrichtung (222) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) solange wiederholt wird, bis alle Teile (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) der Ausgangsdaten (10, 20, 30) übertragen sind.
Steuerungssystem (200) zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk (210) mit einer Steuereinrichtung (222), einem Netzwerkmodul (250) und Signaleinheiten (240), wobei das Netzwerkmodul (250) mit der Steuereinrichtung (222) über einen übergeordneten Datenpfad (212) des Datennetzwerkes (210) verbindbar ist, wobei das Netzwerkmodul (250) mit den Signaleinheiten (240) über untergeordnete Datenpfade (214, 216, 218) des Datennetzwerkes (210) verbindbar ist, wobei die Summe der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden (214, 216, 218) höchstens der Übertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad (212) entspricht, wobei die untergeordneten Datenpfade (214, 216, 218) wenigstens einen ersten untergeordneten Datenpfad (214) und einen zweiten untergeordneten Datenpfad (216) umfassen, wobei die Steuereinrichtung (222) ein Verarbeitungsmodul (226), ein Aufspaltungsmodul (228) und ein Übertragungsmodul (230) umfasst, wobei das Netzwerkmodul (250) ein Zuordnungsmodul (259) und ein Kommunikationsmodul (260) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (222) dazu ausgebildet ist, den Automatisierungsprozess in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen (302) zu steuern, wobei jeder der Steuerzyklen (302) einen Berechnungszyklus (304) und einen Kommunikationszyklus (306) umfasst, wobei das Verarbeitungsmodul (226) dazu ausgebildet ist, während des Berechnungszyklus (304) eine Gesamtheit erster Ausgangsdaten (10), die in dem Kommunikationszyklus (306) von der Steuereinrichtung (222) zu den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad (214) verbundenen Signaleinheiten (240) übertragen werden, und eine Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten (20), die in dem Kommunikationszyklus (306) von der Steuereinrichtung (222) zu den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad (216) verbundenen Signaleinheiten (240) übertragen werden, zu berechnen und bereitzustellen, wobei das Aufspaltungsmodul (228) dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus (306) die ersten Ausgangsdaten (10) in einen ersten Teil (11) und in einen zweiten Teil (12) und die zweiten Ausgangsdaten (20) in einen ersten Teil (21) und in einen zweiten Teil (22) aufzuteilen, wobei das Aufspaltungsmodul (228) und das Übertragungsmodul (230) dazu ausgebildet sind, während des Kommunikationszyklus (306) zunächst den ersten Teil (11) der ersten Ausgangsdaten (10), nachfolgend den ersten Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20), nachfolgend den zweiten Teil (12) der ersten Ausgangsdaten (10) und nachfolgend den zweiten Teil (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den übergeordneten Datenpfad (212) an das Netzwerkmodul (250) zu übertragen, wobei das Zuordnungsmodul (259) dazu ausgebildet ist, den ersten Teil (11) der ersten Ausgangsdaten (10) dem ersten untergeordneten Datenpfad (214) und den ersten Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) dem zweiten untergeordneten Datenpfad (216) zuzuordnen, wobei das Kommunikationsmodul (260) dazu ausgebildet ist, den ersten Teil (11) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) und den ersten Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) zu versenden, wobei das Zuordnungsmodul (259) dazu ausgebildet ist, den zweiten Teil (12) der ersten Ausgangsdaten (10) dem ersten untergeordneten Datenpfad (214) und den zweiten Teil (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) dem zweiten untergeordneten Datenpfad (216) zuzuordnen, wobei das Kommunikationsmodul (260) dazu ausgebildet ist, den zweiten Teil (12) der ersten Ausgangsdaten (10) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214) unmittelbar anschließend an den ersten Teil (11) der ersten Ausgangsdaten (10) und den zweiten Teil (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216) unmittelbar anschließend an den ersten Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) zu versenden.
Steuerungssystem (200) nach Anspruch 18, wobei die Steuereinrichtung (222) und das Netzwerkmodul (250) in einem gemeinsamen Gehäuseverbund (220) angeordnet sind, wobei der übergeordnete Datenpfad (212) als ein interner Datenbus innerhalb des Gehäuseverbundes (220), insbesondere als ein PCI-express-Bus, ausgebildet ist.
Steuerungssystem (200) nach einem der Ansprüche 18 bis 19, wobei das Steuern des Automatisierungsprozesses ein Ansteuern eines Linearmotors umfasst, wobei die Signaleinheiten (240) als Spulenansteuereinheiten zum Beaufschlagen von Antriebsspulen des Linearmotors mit einem Antriebssignal ausgebildet sind, wobei die Spulenansteuereinheiten dazu ausgebildet sind, das Antriebssignal auf Grundlage der Ausgangsdaten (10, 20, 30) zu erzeugen.
Netzwerkmodul (250) für ein Steuerungssystem (200) zum Steuern eines Automatisierungsprozesses über ein Datennetzwerk (210), welches einen übergeordneten Datenpfad (212) und untergeordnete Datenpfade (214, 216, 218) umfasst, wobei die Summe der Übertragungsraten auf den untergeordneten Datenpfaden (214, 216, 218) höchstens der Übertragungsrate auf dem übergeordneten Datenpfad (212) entspricht, wobei die untergeordneten Datenpfade (214, 216, 218) wenigstens einen ersten untergeordneten Datenpfad (214) und einen zweiten untergeordneten Datenpfad (216) umfassen, wobei das Netzwerkmodul (250) eine übergeordnete Schnittstelle (255) zur Verbindung mit einer Steuereinrichtung (222) des Steuerungssystems (200) über den übergeordneten Datenpfad (212), eine erste untergeordnete Schnittstelle (256) zur Verbindung mit Signaleinheiten (240) des Steuerungssystems (200) über den ersten untergeordneten Datenpfad (214), eine zweite untergeordnete Schnittstelle (257) zur Verbindung mit Signaleinheiten (240) des Steuerungssystems (200) über den zweiten untergeordneten Datenpfad (216), und ein Empfangsmodul (254), ein Zuordnungsmodul (259) und ein Kommunikationsmodul (260) aufweist, wobei das Empfangsmodul (254) dazu ausgebildet ist, während eines Kommunikationszyklus (306) eines Steuerzyklus (302) des Steuerungssystems (200) über die übergeordnete Schnittstelle (255) einen ersten Teil (11) einer Gesamtheit erster Ausgangsdaten (10), die in dem Kommunikationszyklus (306) von der Steuereinrichtung (222) zu den mit dem ersten untergeordneten Datenpfad (214) verbundenen Signaleinheiten (240) übertragen werden, und einen ersten Teil (21) einer Gesamtheit zweiter Ausgangsdaten (20), die in dem Kommunikationszyklus (306) von der Steuereinrichtung (222) zu den mit dem zweiten untergeordneten Datenpfad (216) verbundenen Signaleinheiten (240) übertragen werden, zu empfangen, wobei das Zuordnungsmodul (259) dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus (306) den ersten Teil (11) der ersten Ausgangsdaten (10) der ersten untergeordneten Schnittstelle (256) und den ersten Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) der zweiten untergeordneten Schnittstelle (256) zuzuordnen, wobei das Kommunikationsmodul (260) dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus (306) den ersten Teil (11) der ersten Ausgangsdaten (10) über die erste untergeordnete Schnittstelle (256) und den ersten Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) über die zweite untergeordnete Schnittstelle (257) zu versenden, wobei das Empfangsmodul (254) dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus (306) und nach dem Empfangen der ersten Teile (11, 21) der ersten und zweiten Ausgangsdaten (10, 20) einen zweiten Teil (12) der ersten Ausgangsdaten (10) und einen zweiten Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) zu empfangen, wobei das Zuordnungsmodul (259) dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus (306) den zweiten Teil (12) der ersten Ausgangsdaten (10) der ersten untergeordneten Schnittstelle (256) und den zweiten Teil (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) der zweiten untergeordneten Schnittstelle (257) zuzuordnen, wobei das Kommunikationsmodul (260) dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus (306) den zweiten Teil (12) der ersten Ausgangsdaten (10) über die erste untergeordnete Schnittstelle (256) unmittelbar anschließend an den ersten Teil (11) der ersten Ausgangsdaten (10) und den zweiten Teil (22) der zweiten Ausgangsdaten (20) über die zweite untergeordnete Schnittstelle (257) unmittelbar anschließend an den ersten Teil (21) der zweiten Ausgangsdaten (20) zu versenden.
Netzwerkmodul (250) nach Anspruch 21, wobei das Netzwerkmodul (250) ein Zeitgebermodul (268) umfasst, wobei das Zeitgebermodul (268) dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus (306) die ersten Ausgangsdaten (10) und die zweiten Ausgangsdaten (20) mit einer Zeitinformation (65) zu versehen, um die Signaleinheiten (240) des ersten untergeordneten Datenpfades (214) und die Signaleinheiten (240) des zweiten untergeordneten Datenpfades (216) auf eine gemeinsame Zeitbasis zu synchronisieren.
Netzwerkmodul (250) nach Anspruch 22, wobei das Netzwerkmodul (250) ein Synchronisationsmodul (269) umfasst, wobei das Synchronisationsmodul (269) mit dem Zeitgebermodul (268) verbunden und dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus (306) die Zeitinformation (65) vorzugeben, wobei das Synchronisationsmodul (269) mit einem Synchronisationsmodul (269) eines weiteren Netzwerkmoduls (250) verbindbar und dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationszyklus (306) die Zeitinformation (65) mit einer durch das weitere Synchronisationsmodul (269) vorgegebenen weiteren Zeitinformation (65) abzustimmen.