DE102019207220A1 - Procedure for operating a field bus - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (16) zum Betrieb eines Feldbusses (2), insbesondere Ethercat, der einen Master (4) und einen ersten Slave (6) sowie einen zweiten Slave (8) aufweist. Von dem Master (4) wird ein Telegramm (20) erstellt und an den ersten Slave (6) geschickt. Mittels des ersten Slaves (6) wird das Telegramm (20) mit einem ersten Wert (40) befüllt und an den zweiten Slave (8) geschickt. Mittels des zweiten Slaves (8) das Telegramm (20) mit einem zweiten Wert (50) befüllt und an den Master (4) geschickt. Der erste Wert (40) umfasst eine Anfrage an den zweiten Slave (8), und der zweite Wert (50) umfasst eine Antwort auf die Anfrage. Ferner betrifft die Erfindung einen Feldbus (2).The invention relates to a method (16) for operating a field bus (2), in particular an EtherCAT, which has a master (4) and a first slave (6) as well as a second slave (8). A telegram (20) is created by the master (4) and sent to the first slave (6). Using the first slave (6), the telegram (20) is filled with a first value (40) and sent to the second slave (8). Using the second slave (8), the telegram (20) is filled with a second value (50) and sent to the master (4). The first value (40) comprises a request to the second slave (8), and the second value (50) comprises a response to the request. The invention also relates to a field bus (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Feldbusses, der einen Master sowie einen ersten Slave als auch einen zweiten Slave aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Feldbus.The invention relates to a method for operating a field bus which has a master and a first slave as well as a second slave. The invention also relates to a field bus.
Industrieanlagen weisen normalerweise eine Anzahl an Aktoren auf, die mittels einer Prozesssteuerung betätigt werden. Hierbei ist meist jedem Aktor eine separate Steuerung zugeordnet, die mittels einer Kommunikationsanlage mit der Prozesssteuerung verbunden ist, wobei für die Kommunikation üblicherweise ein Feldbus herangezogen wird. Mittels der Prozesssteuerung werden Vorgaben für den Aktor erstellt, die zu diesem übertragen werden, sodass dieser anhand der Vorgaben betätigt wird. Der Zustand des Aktors wird zu der Prozesssteuerung zurück übertragen, sodass mittels dieser eine weitere Anpassung oder Abstimmung auf weitere Aktoren erfolgen kann.Industrial plants usually have a number of actuators that are operated by means of a process control. In this case, each actuator is usually assigned a separate control which is connected to the process control by means of a communication system, a fieldbus usually being used for communication. By means of the process control, specifications are created for the actuator, which are transmitted to it so that it is actuated based on the specifications. The state of the actuator is transmitted back to the process control, so that further adaptation or coordination with further actuators can take place by means of this.
Zusätzlich zu der Prozesssteuerung der Aktoren ist üblicherweise auch eine Sicherheitssteuerung vorhanden. Mittels dieser wird sichergestellt, dass bei einer Fehlfunktion oder einer Situation, in der eine Verletzung einer Person oder eine Beschädigung eines Gegenstands möglich ist, der Aktor stillgesetzt wird oder lediglich in einer bestimmten Art und Weise betätigt werden kann. So wird beispielsweise bei einer Annäherung einer Person an den Aktor dies anhand des Öffnens einer Schranke oder dergleichen festgestellt, und in diesem Fall der Aktor stillgesetzt. Insbesondere wird hierbei die sichere Funktion „STO“ ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, dass der Aktor weiterhin bewegt wird, üblicherweise mit einer verminderten Geschwindigkeit. Hierbei ist sicherzustellen, dass die Geschwindigkeit des Aktors einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet.In addition to the process control of the actuators, there is usually also a safety control. This ensures that in the event of a malfunction or a situation in which injury to a person or damage to an object is possible, the actuator is shut down or can only be actuated in a specific manner. For example, when a person approaches the actuator, this is determined based on the opening of a barrier or the like, and in this case the actuator is shut down. In particular, the safe "STO" function is executed here. However, it is also possible for the actuator to continue to move, usually at a reduced speed. Here it must be ensured that the speed of the actuator does not exceed a certain limit value.
Da bei der Übermittlung der Geschwindigkeit zur Prozesssteuerung keine Sicherheitsstandards üblicherweise vorhanden sind, ist es erforderlich, einen zusätzlichen Feldbus heranzuziehen, mittels dessen die Sicherheitssteuerung mit den Aktoren kommuniziert. Dies erhöht einen Verkabelungsaufwand sowie Herstellungskosten. Eine Alternative hierzu ist, den für die Prozesssteuerung herangezogenen Feldbus zusätzlich um Sicherheitsmerkmale zu erweitern. Eine mögliche Variante hiervon ist beispielsweise FSoE („Fail Safe over Ethercat“). Bei dieser Kommunikationsart basiert jedes Telegramme, die zwischen den Aktoren und der Sicherheitssteuerung ausgetauscht wird, auf dem jeweils vorhergehenden Telegramm. Somit ist es erforderlich, dass der Master des Feldbusses, mittels dessen die ausgetauschten Telegramme erstellt sowie organisiert werden, ebenfalls dem Sicherheitsstandard genügt, da ansonsten ein entsprechendes Erstellen der Telegramme nicht erforderlich ist. So fungiert meist die Sicherheitssteuerung als Master für den Feldbus.Since there are usually no safety standards for the transmission of the speed to the process control, it is necessary to use an additional fieldbus by means of which the safety control communicates with the actuators. This increases cabling expenditure and manufacturing costs. An alternative to this is to add safety features to the fieldbus used for process control. One possible variant of this is, for example, FSoE (“Fail Safe over Ethercat”). With this type of communication, each telegram that is exchanged between the actuators and the safety controller is based on the previous telegram. It is therefore necessary that the master of the field bus, by means of which the exchanged telegrams are created and organized, also meets the safety standard, since otherwise a corresponding creation of the telegrams is not necessary. The safety controller usually acts as the master for the fieldbus.
Der Master für den Feldbus ist üblicherweise einer vergleichsweise starken Dauerbeanspruchung ausgesetzt. Auch ist es erforderlich, dass hierbei stets ein aktueller Standard zur Erstellung der Telegramme herangezogen wird, da ansonsten eine Kommunikation mit neu hinzugefügten Aktoren meist nicht möglich ist. Infolgedessen ist es erforderlich, den Master eines Feldbusses in bestimmten Zeitintervallen auszutauschen. Falls dieser nun auch als Sicherheitssteuerung fungiert, muss diese somit auch ausgetauscht werden, obwohl hinsichtlich der Sicherheitsfunktion bezüglich einer Weiterverwendung keine Bedenken bestehen. Infolgedessen sind Betriebskosten des Feldbusses erhöht.The master for the fieldbus is usually exposed to a comparatively high level of continuous stress. It is also necessary that a current standard is always used to create the telegrams, since otherwise communication with newly added actuators is usually not possible. As a result, it is necessary to replace the master of a field bus at certain time intervals. If this now also functions as a safety controller, it must therefore also be replaced, although there are no concerns regarding the continued use of the safety function. As a result, the operating costs of the field bus are increased.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines Feldbusses und einen besonders geeigneten Feldbus anzugeben, wobei insbesondere eine Geschwindigkeit des Datenaustausches und/oder eine Sicherheit erhöht ist, und wobei zweckmäßigerweise Herstellungs- und/oder Betriebskosten reduziert sind.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable method for operating a field bus and a particularly suitable field bus, in which in particular a speed of data exchange and / or security is increased and in which production and / or operating costs are expediently reduced.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 und hinsichtlich des Feldbusses durch die Merkmale des Anspruchs 8 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.With regard to the method, this object is achieved according to the invention by the features of claim 1 and, with regard to the field bus, by the features of claim 8. Advantageous further developments and refinements are the subject of the respective subclaims.
Das Verfahren dient dem Betrieb eines Feldbusses, der ein Master und einen ersten Slave sowie einen zweiten Slave aufweist. Beispielsweise sind der Master, der erste Slave und der zweite Slave zueinander baugleich oder zumindest der erste Slave und der zweite Slave. Die Zuordnung als Master, erste Slave bzw. zweite Slave erfolgt zweckmäßigerweise mittels Programmierung. Somit können Gleichteile verwendet werden, was Herstellungskosten reduziert. Bei Betrieb werden zwischen dem Master und den Slaves Telegramme ausgetauscht, sodass zwischen diesen eine Kommunikation möglich ist. Hierfür sind der Master sowie die beiden Slaves signaltechnisch miteinander gekoppelt, beispielsweise mittels einer Leitung oder kabellos. Insbesondere genügt hierbei der Feldbus einem Standard, bei dem die Telegramme mehr beim Durchleiten beschrieben werden. Mit anderen Worten wird seitens des Masters ein einziges Telegramm an sämtliche Slaves des Feldbusses geschickt und sukzessive von diesen empfangen. Hierbei erfolgt mittels des Slaves, bei dem sich das Telegramm aktuell befindet, eine Bearbeitung des Telegramms, das nachfolgend an einen weiteren Slave geschickt wird. Erst nachdem sämtliche Slaves das Telegramm bearbeitet haben, wird dieses zu dem Master zurückgeleitet.The method is used to operate a field bus that has a master and a first slave as well as a second slave. For example, the master, the first slave and the second slave are structurally identical to one another or at least the first slave and the second slave. The assignment as master, first slave or second slave is expediently carried out by means of programming. This means that identical parts can be used, which reduces manufacturing costs. During operation, telegrams are exchanged between the master and the slaves so that communication is possible between them. For this purpose, the master and the two slaves are coupled to one another for signaling purposes, for example by means of a line or wirelessly. In particular, the fieldbus complies with a standard in which the telegrams are described more when they are passed through. In other words, the master sends a single telegram to all slaves on the fieldbus and receives it successively. The slave in which the telegram is currently located is used to process the telegram, which is then sent to another slave. Only after all slaves have processed the telegram is it sent back to the master.
Der Feldbus ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil einer Anlage, insbesondere einer Industrieanlage. Mittels der Anlage erfolgt vorzugsweise eine Bearbeitung und/oder Erstellung eines Werkstücks. Hierbei sind der erste Slave und der zweite Slave beispielsweise dem gleichen Aktor oder unterschiedlichen Aktoren zugeordnet. Insbesondere ist jedem der Aktoren jeweils ein Elektromotor zugeordnet, beispielsweise einer bestimmten Achse eines Portals oder eines Roboterarms.The fieldbus is expediently part of a system, in particular an industrial system. The system is preferably used to process and / or create a workpiece. The first slave and the second slave are assigned to the same actuator or different actuators, for example. In particular, an electric motor is assigned to each of the actuators, for example a specific axis of a portal or a robot arm.
Der Feldbus selbst erfüllt zweckmäßigerweise einen bestimmten Standard, beispielsweise Sercos, Safetynet, Profibus oder Profinet. Besonders bevorzugt ist der Feldbus Ethercat, sodass eine Übertragungsdauer zwischen dem Mastern und den Slaves und/oder eine Zykluszeit verkürzt ist.The field bus itself expediently meets a certain standard, for example Sercos, Safetynet, Profibus or Profinet. The EtherCAT fieldbus is particularly preferred, so that a transmission time between the master and the slaves and / or a cycle time is shortened.
Das Verfahren sieht vor, dass von dem Master ein Telegramm erstellt wird. Das Telegramm weist insbesondere bestimmte Abschnitte auf, beispielsweise eine Überschrift (Header), mittels derer der Beginn des Telegramms signalisiert wird. Insbesondere ist in der Überschrift ein bestimmter Zeitstempel hinterlegt oder sonstige Daten. Ferner weist das Telegramm zweckmäßigerweise einen Abschluss auf, sodass bei Empfang des Telegramms feststeht, wann dieses beendet ist. Zwischen der Überschrift und dem Abschluss (Ende) sind zweckmäßigerweise mehrere Platzhalter vorhanden, insbesondere Frames oder Schichten. Mittels dieser oder anderweitig sind zweckmäßigerweise die Platzhalter bereitgestellt, die mit bestimmten Werten und/oder Anfragen gefüllt werden können. Insbesondere ist einer der Platzhalter mit einer Anfrage des Masters an den ersten und/oder an den zweiten Slave befüllt.The procedure provides that a telegram is created by the master. The telegram has in particular certain sections, for example a heading (header) by means of which the beginning of the telegram is signaled. In particular, a certain time stamp or other data is stored in the heading. Furthermore, the telegram expediently has a termination so that when the telegram is received it is clear when it has ended. It is advisable to have several placeholders between the heading and the conclusion (end), in particular frames or layers. By means of this or otherwise, the placeholders are expediently provided that can be filled with specific values and / or queries. In particular, one of the placeholders is filled with a request from the master to the first and / or to the second slave.
Das Telegramm wird an den ersten Slave geschickt, sodass dieses von dem ersten Slave bearbeitet werden kann. Mittels des ersten Slaves wird das Telegramm empfangen und mit einem ersten Werts befüllt. Beispielsweise umfasst der erste Wert eine Antwort an die etwaige Anfrage des Masters, beispielsweise eine Mitteilung eines Status des ersten Slaves. Zudem umfasst der erste Wert eine Anfrage an den zweiten Slave. Beispielsweise wird die Anfrage an den zweiten Slave in dem gleichen Frame oder sonstigen Platzhalter des Telegramms hinterlegt, in dem auch eine Antwort an den Master hinterlegt ist. Besonders bevorzugt jedoch erfolgt ein Hinterlegen in einem davon verschiedenen Bereich des Telegramms, insbesondere einem weiteren Platzhalter. Vorzugsweise wird mittels des Masters ein entsprechender Bereich des Telegramms für derartige Anfragen des ersten Slaves bereit gestellt.The telegram is sent to the first slave so that it can be processed by the first slave. The telegram is received by the first slave and filled with a first value. For example, the first value includes a response to any request from the master, for example a notification of the status of the first slave. The first value also includes a request to the second slave. For example, the request to the second slave is stored in the same frame or other placeholder of the telegram in which a response to the master is also stored. However, it is particularly preferred to store them in a different area of the telegram, in particular in a further placeholder. A corresponding area of the telegram for such requests from the first slave is preferably made available by means of the master.
Das auf diese Weise veränderte Telegramm wird von dem ersten Slave zu dem zweiten Slave geschickt. Mittels des zweiten Slaves wird somit des Telegramm empfangen und mit einem zweiten Werts befüllt. Der zweite Wert umfasst eine Antwort auf die Anfrage des ersten Slaves. Mit anderen Worten wird mittels des zweiten Slaves die Anfrage des ersten Slaves beantwortet, ohne dass diese zunächst über den Master geschickt wurde. Beispielsweise weist der zweite Wert zudem eine Antwort an eine etwaige Anfrage des Masters auf. Nachfolgend wird das auf diese Weise bearbeitete Telegramm zu dem Master geschickt.The telegram changed in this way is sent from the first slave to the second slave. The telegram is thus received by means of the second slave and filled with a second value. The second value comprises a response to the request from the first slave. In other words, the request of the first slave is answered by means of the second slave, without this being first sent via the master. For example, the second value also has a response to any request from the master. The telegram processed in this way is then sent to the master.
Aufgrund des Verfahrens ist es somit möglich, dass mittels des zweiten Slaves die Antwort bereits in dem gleichen Taktzyklus, also in dem gleichen Telegramm, beantwortet wird, in dem diese mittels des ersten Slaves erstellt wird. Somit ist ein Leiten der Anfrage des ersten Slaves über den Master zu dem zweiten Slave nicht erforderlich, weswegen eine Geschwindigkeit des Datenaustausches erhöht ist.Due to the method, it is thus possible that the answer is already answered in the same clock cycle, that is in the same telegram, by means of the second slave, in which it is created by means of the first slave. It is therefore not necessary to route the request from the first slave via the master to the second slave, which is why the speed of the data exchange is increased.
Der erste Slave fungiert hierbei insbesondere als Master in einem weiteren Kommunikationskanal des Feldbusses, der zweckmäßigerweise einem weiteren Standard genügt. Somit wird der Feldbus mit zwei Kommunikationskanälen betrieben, wobei der eine Kommunikationskanal, nämlich die Kommunikation zwischen dem ersten und zweiten Slaves direkt, in den anderen Kommunikationskanal integriert ist, der mittels des Masters bereitgestellt wird. Somit fungiert der erste Slave als Master des einen Kommunikationskanals. Mittels des Masters des Feldbusses werden bei dem Telegramm beispielsweise zwei unterschiedliche Bereiche (Abschnitte) bereitgestellt, wobei der eine Bereich dem mittels des Masters des Feldbusses organisierten Kommunikationskanal zugeordnet ist. Der weitere Kanal ist insbesondere für den weiteren Kommunikationskanal reserviert, der mittels des ersten Slaves organisiert wird. Somit ist eine Überschneidung nicht vorhanden, was eine Funktionssicherheit erhöht. Da für die beiden Kommunikationskanäle zudem die gleiche Hardware verwendet wird, sind Herstellungskosten reduziert. Auch ist bei einem Austausch des Masters kein Austausch des ersten Slaves und umgekehrt erforderlich, weswegen die Master der beiden Kommunikationskanäle zueinander unabhängig ausgetauscht werden können. Somit sind auch Betriebskosten reduziert.The first slave functions in particular as a master in a further communication channel of the field bus, which expediently complies with a further standard. The fieldbus is thus operated with two communication channels, one communication channel, namely the communication between the first and second slaves directly, being integrated into the other communication channel that is provided by the master. The first slave thus acts as the master of one communication channel. By means of the master of the field bus, for example two different areas (sections) are provided in the telegram, one area being assigned to the communication channel organized by means of the master of the field bus. The other channel is reserved in particular for the other communication channel that is organized by means of the first slave. There is therefore no overlap, which increases functional reliability. Since the same hardware is also used for the two communication channels, manufacturing costs are reduced. If the master is exchanged, the first slave does not have to be exchanged, and vice versa, which is why the masters of the two communication channels can be exchanged independently of one another. This also reduces operating costs.
Der erste Slave ist insbesondere einer Sicherheitssteuerung zugeordnet und vorzugsweise ein Bestandteil hiervon. Mittels dieser wird somit das mittels des Masters bereitgestellten Telegramme des Feldbusses genutzt, um auf diese Weise eine Überwachung der etwaigen Anlage oder sonstiger Komponenten durchzuführen.The first slave is assigned, in particular, to a safety controller and is preferably part of it. By means of this, the telegrams of the field bus provided by means of the master are used in order to carry out a monitoring of the possible system or other components in this way.
Beispielsweise genügen die beiden Kommunikationskanäle, also die Anfragen des Masters sowie des erste Slaves, den gleichen Standard oder unterschiedlichen Standards. Insbesondere erfolgt eine Verifizierung der Anfrage des ersten Slaves mittels des zweiten Slaves. Wenn der erste Slave die Antwort des zweiten Slaves empfängt, wird mittels dessen zweckmäßigerweise ebenfalls die Antwort verifiziert. Somit erfolgt eine sichere Kommunikation zwischen den beiden Slaves. Folglich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur sicheren Kommunikation, wobei ein Feldbus verwendet wird. Vorzugsweise genügt der Kommunikationskanal zwischen dem ersten und dem zweiten Slave einem Sicherheitsstandard, beispielsweise Fail Safe over Ethercat (FSoE). Zum Beispiel ist der vollständige Feldbus gemäß einem derartigen Sicherheitsstandard betrieben. Besonders bevorzugt jedoch ist der Feldbus nicht gemäß einem derartigen Sicherheitsstandard betrieben, sodass insbesondere eine Verifizierung entfällt. Infolgedessen ist bei der Kommunikation, bei der der Master eingebunden ist, eine benötigte Bandbreite reduziert. Mittels des zwischen den beiden Slaves gebildeten Kommunikationskanals ist hierbei dennoch eine sichere Kommunikation möglich, wenn auch lediglich in einem bestimmten Teil des Feldbusses.For example, the two communication channels, that is, the requests from the master and the first slave, satisfy the same standard or different standards. In particular, the request from the first slave is verified by means of of the second slave. When the first slave receives the response from the second slave, the response is expediently also verified by means of this. This ensures secure communication between the two slaves. Consequently, the invention also relates to a method for secure communication using a field bus. The communication channel between the first and the second slave preferably complies with a safety standard, for example Fail Safe over Ethercat (FSoE). For example, the complete field bus is operated according to such a safety standard. Particularly preferably, however, the fieldbus is not operated in accordance with such a security standard, so that in particular verification is not required. As a result, a required bandwidth is reduced in the communication in which the master is involved. By means of the communication channel formed between the two slaves, secure communication is nevertheless possible, even if only in a certain part of the fieldbus.
Beispielsweise erfolgt die Verifizierung, indem ein charakterisierender Wert der Anfrage überprüft wird. Vorzugsweise basiert bei diesem Kommunikationskanal jede Botschaft, also Antwort und Anfrage, auf der jeweils vorhergehenden Botschaft. Da hierbei die jeweiligen charakterisierenden Werte durch die beiden Slaves jeweils selbst berechnet werden können, ist eine Verifizierung möglich.For example, the verification takes place in that a characterizing value of the request is checked. In this communication channel, each message, that is, response and request, is preferably based on the respective preceding message. Since the respective characterizing values can be calculated by the two slaves themselves, verification is possible.
Der charakterisierende Wert ist beispielsweise eine Quersumme der Anfrage oder des vollständigen Telegramms, das die Anfrage umfasst. Beispielsweise wird hierzu ein zusätzlicher Wert hinzuaddiert, beispielsweise ein bestimmter Zählerstand. Zweckmäßigerweise wird dieser charakterisierende Wert in der Antwort hinterlegt, sodass mittels des ersten Slaves verifiziert werden kann, ob die Anfrage fehlerfrei durch den zweiten Slave empfangen wurde. Falls nun mittels des ersten Slaves in einem weiteren, nachfolgenden Arbeitsschritt erneut eine Anfrage an den zweiten Slave gesandt wird, wird insbesondere der charakterisierende Wert der vorhergehenden Antwort des zweiten Slaves integriert. Somit ist auch für den zweiten Slave verifizierbar, ob die Antwort fehlerfrei durch den ersten Slave empfangen wurde.The characterizing value is, for example, a checksum of the request or of the complete telegram that includes the request. For example, an additional value is added to this, for example a specific counter reading. This characterizing value is expediently stored in the response, so that the first slave can be used to verify whether the request was received by the second slave without errors. If a request is now sent again to the second slave by means of the first slave in a further, subsequent work step, in particular the characterizing value of the previous response from the second slave is integrated. This means that the second slave can also verify whether the response was received by the first slave without errors.
Beispielsweise wird das Telegramm von dem zweiten Slave direkt an Master geschickt, oder dieses wird insbesondere über den ersten Slave zu dem Master geschickt. Hierbei erfolgt jedoch kein weiteres Auslesen des Telegramms, sondern mittels des ersten Slaves erfolgt vielmehr ein Durchleiten zu dem Master. Mittels des Masters wird in einem nachfolgenden Arbeitsschritt ein zweites Telegramm erstellt, welches insbesondere gleichartig zu dem Telegramm aufgebaut ist. In dem zweiten Telegramm sind beispielsweise weitere Anfragen des Masters an die beiden Slaves integriert. Zudem wird die Antwort des zweiten Slaves in das zweite Telegramm integriert und somit das zweite Telegramm mit der Antwort, beispielsweise dem vollständigen zweiten Wert, befüllt. Das zweite Telegramm wird an den ersten Slave geschickt, sodass mittels dessen die Antwort des zweiten Slaves ausgelesen werden kann. Folglich steht bereits im nachfolgenden Arbeitsschritt dem ersten Slave die Antwort des zweiten Slaves zur Verfügung, weswegen eine Geschwindigkeit des Datenaustausches erhöht ist. Auch ist es nicht erforderlich, bereits bestehende Hardware zu modifizieren, weswegen Herstellungskosten reduziert sind.For example, the telegram is sent directly from the second slave to the master, or it is sent to the master in particular via the first slave. In this case, however, there is no further reading of the telegram, but rather it is passed through to the master by means of the first slave. In a subsequent work step, the master creates a second telegram which, in particular, is structured in the same way as the telegram. In the second telegram, for example, further requests from the master to the two slaves are integrated. In addition, the response from the second slave is integrated into the second telegram and the second telegram is thus filled with the response, for example the complete second value. The second telegram is sent to the first slave so that the response from the second slave can be read out by means of it. Consequently, the response of the second slave is already available to the first slave in the subsequent work step, which is why the speed of the data exchange is increased. It is also not necessary to modify existing hardware, which is why manufacturing costs are reduced.
In einer Alternative hierzu wird das Telegramm von dem zweiten Slave über den ersten Slave an den Master geschickt, wobei von dem ersten Slave die Antwort ausgelesen wird. Somit steht die Antwort dem ersten Slave bereits vor Ablauf der Zykluszeit zur Verfügung, was eine Geschwindigkeit des Datenaustausches weiter erhöht. Auch ist auf diese Weise ein Eingriff des Masters in den Kommunikationskanal des ersten und zweiten Slaves nicht erforderlich, sodass die beiden Kommunikationskanäle zueinander gekapselt aufgebaut werden können. Hierbei ist es lediglich erforderlich, dass mittels des Masters ein entsprechender Abschnitt oder Bereich in dem Telegramm für die Kommunikation beiden Slaves untereinander, also diesem Kommunikationskanal, bereitgestellt wird. Ein Wissen hinsichtlich der Organisation der Kommunikation innerhalb dieses Bereichs ist somit für den Master nicht erforderlich. Insbesondere ist dieser Bereich zudem für den Master oder sonstige Teilnehmer des Feldbusses außer für den ersten und zweiten Slaves oder sonstige Teilnehmer dieses Kombinationskanals gesperrt, was eine Sicherheit weiter erhöht.In an alternative to this, the telegram is sent from the second slave to the master via the first slave, the response being read out by the first slave. The response is thus available to the first slave before the cycle time has expired, which further increases the speed of data exchange. In this way, the master does not have to intervene in the communication channel of the first and second slave, so that the two communication channels can be set up encapsulated with respect to one another. All that is required here is that the master provides a corresponding section or area in the telegram for communication between the two slaves, that is to say this communication channel. Knowledge of the organization of communication within this area is therefore not required for the master. In particular, this area is also blocked for the master or other participants in the field bus except for the first and second slaves or other participants in this combination channel, which further increases security.
Beispielsweise erfolgt das Empfangen des mittels des zweiten Slaves bearbeiteten Telegramms durch den erste Slave mittels einer geeigneten Schnittstelle, beispielsweise eines FPGA („Field Programmable Gate Array“). Somit ist es möglich, mittels des ersten Slaves in das bereits bearbeitete und mit dem ersten Wert gefüllte Telegramm eine weitere Anfrage an den zweiten Slave oder sonstige Teilnehmer des Feldbusses zu integrieren, bevor dieses zu dem Master geschickt wird. Alternativ oder in Kombination hierzu wird mittels des ersten Slaves beispielsweise in das Telegramm eine Anfrage an einen weiteren Teilnehmer des Feldbusses integriert, über den das auf diese Weise bearbeitete Telegramm zu dem Master geschickt wird. Somit weist der Slave insgesamt zwei Schnittstellen auf, nämlich eine für den Empfang des mittels des Masters geschickten Telegramms und eine für den Empfang des mittels des zweiten Slaves geschickten und bereits bearbeiteten Telegramms. Vorzugsweise sind die beiden Schnittstellen zueinander baugleich und beispielsweise jeweils ein FPGA. Aufgrund der beiden Schnittstellen wirkt hierbei der erste Slave insbesondere als zwei Teilnehmer des Feldbusses für den Master, sodass dem ersten Slave beispielsweise zwei unterschiedliche Adressen oder dergleichen zugewiesen sind. Zumindest wirkt der erste Slave für den Master als zwei zueinander unabhängige Slaves.For example, the telegram processed by the second slave is received by the first slave using a suitable interface, for example an FPGA (“Field Programmable Gate Array”). It is thus possible, by means of the first slave, to integrate a further request to the second slave or other participants of the fieldbus into the telegram already processed and filled with the first value, before it is sent to the master. Alternatively or in combination with this, a request to a further subscriber of the fieldbus is integrated into the telegram by means of the first slave, for example, via which the telegram processed in this way is sent to the master. The slave therefore has a total of two interfaces, namely one for receiving the telegram sent by the master and one for receiving the telegram that has already been processed by the second slave. The two interfaces are preferably structurally identical to one another and, for example, are each an FPGA. Because of the two interfaces, the first slave acts in particular as two Participants of the field bus for the master, so that two different addresses or the like are assigned to the first slave, for example. At least the first slave acts as two independent slaves for the master.
In einer weiteren Alternative wird von dem ersten Slave das mittels des zweiten Slaves bearbeitete Telegramm in einen Speicher kopiert. Hierbei wird das mittels des zweiten Slaves bearbeitete und zu dem Master gerichtete Telegramm über den erste Slave geleitet, wobei mittels des ersten Slaves das Telegramm dupliziert wird. Hierbei wird eines der Telegramme in den Speicher des ersten Slaves kopiert, und das weitere Telegramm wird direkt an den Master weitergeleitet. Somit erfolgt keine zeitliche Unterbrechung bei dem Weiterleiten des Telegramms zu dem Master durch den ersten Slave. Die Antwort des zweiten Slaves wird von dem ersten Slave aus dem kopierten Telegramm ausgelesen. Infolgedessen ist eine Hardwareanforderung des ersten Slaves reduziert, es sind nämlich keine zwei Schnittstellen erforderlich, und das Auslesen der Antwort aus dem Telegramm ist nicht zeitkritisch für den Betrieb des Feldbusses.In a further alternative, the telegram processed by the second slave is copied from the first slave into a memory. Here, the telegram processed by the second slave and directed to the master is routed via the first slave, the telegram being duplicated by means of the first slave. Here one of the telegrams is copied into the memory of the first slave and the other telegram is forwarded directly to the master. Thus there is no time interruption when the telegram is forwarded to the master by the first slave. The response of the second slave is read from the copied telegram by the first slave. As a result, the hardware requirements of the first slave are reduced, namely no two interfaces are required, and reading out the response from the telegram is not time-critical for the operation of the fieldbus.
Beispielsweise wird das Telegramm von dem ersten Slaves über einen dritten Slave an den zweiten Slave geschickt. Mit anderen Worten wird das Telegramm über den dritten Slave an den zweiten Slave geleitet. Somit wird das Telegramm mittels des dritten Slaves empfangen und insbesondere bearbeitet. Mittels des dritten Slaves wird das Telegramm zweckmäßigerweise mit einem dritten Wert befüllt. Der dritte Wert umfasst insbesondere eine Antwort auf eine etwaige Anfrage des Masters an den dritten Slave. Zweckmäßigerweise weist der erste Wert zudem eine Anfrage an den dritten Slave auf, und der dritte Wert umfasst eine Antwort auf die Anfrage des Masters an den dritten Slave. Somit wird mittels des ersten Slaves sowohl mit dem zweiten als auch dem dritten Slave kommuniziert, die sich zweckmäßigerweise lediglich in deren Anordnung bezüglich des ersten Slaves unterscheiden. Insbesondere erfolgt hierbei die Kommunikation zwischen dem ersten Slave und dem zweiten Slave in gleicher Weise wie zwischen dem ersten Slave und dem dritten Slave. Aufgrund des dritten Slaves umfasst der eine Kommunikationskanal somit mehrere Teilnehmer. Auch der mittels des Masters gesteuerte Kommunikationskanal umfasst einen zusätzlichen Kommunikationsteilnehmer, sodass zusätzliche Daten über den Feldbus ausgetauscht werden können. Vorzugsweise sind der zweite und dritte Slave unterschiedlichen etwaigen Aktoren der etwaigen Anlage zugeordnet. Zum Beispiel sind der dritte Slave und der zweite Slave jeweils unterschiedlichen Elektromotoren der etwaigen Anlage zugeordnet.For example, the telegram is sent from the first slave to the second slave via a third slave. In other words, the telegram is sent to the second slave via the third slave. The telegram is thus received and, in particular, processed by the third slave. The telegram is expediently filled with a third value by means of the third slave. The third value includes, in particular, a response to a possible request from the master to the third slave. The first value also expediently has a request to the third slave, and the third value includes a response to the request from the master to the third slave. The first slave thus communicates with both the second and the third slave, which expediently only differ in their arrangement with respect to the first slave. In particular, the communication between the first slave and the second slave takes place in the same way as between the first slave and the third slave. Because of the third slave, the one communication channel thus comprises several participants. The communication channel controlled by the master also includes an additional communication participant so that additional data can be exchanged via the fieldbus. The second and third slaves are preferably assigned to different possible actuators of the possible system. For example, the third slave and the second slave are each assigned to different electric motors of the possible system.
Beispielsweise sind ein vierter, fünfter, oder zusätzliche Slaves vorhanden, wobei das Telegramm über diese von dem ersten Slave zu dem zweiten Slave geschickt wird. Hierbei umfasst der erste Wert jeweils Anfragen an den vierten, fünften und/oder die zusätzlichen Slaves, sodass diese Slaves ebenfalls dem mittels des ersten Slaves organisierten Kommunikationskanal zugeordnet sind. For example, there is a fourth, fifth or additional slave, the telegram being sent from the first slave to the second slave via these. The first value here includes requests to the fourth, fifth and / or the additional slaves, so that these slaves are also assigned to the communication channel organized by means of the first slave.
Insbesondere wird das Telegramm über weitere Slaves zu dem zweiten Slave geschickt. Mittels jedes der weiteren Slaves erfolgt zweckmäßigerweise eine Bearbeitung des Telegramms, und mittels dieser wird somit das Telegramm mit einem jeweiligen weiteren Wert befüllt, welcher insbesondere eine Antwort auf eine etwaige Anfrage des Masters umfasst. Beispielsweise befindet sich einer oder mehrere weitere Slaves zwischen dem Master und dem ersten Slave, sodass durch den ersten Slave bereits ein zumindest teilweise bearbeitetes Telegramm empfangen wird. Somit erhält der erste Slave ein bereits zumindest teilweise bearbeitetes Telegramm. Alternativ oder in Kombination hierzu befindet sich zumindest einer der weiteren Slaves zwischen dem ersten Slave und dem zweiten Slave bzw. dem etwaigen dritten Slave oder zwischen dritten Slave und dem zweiten Slave. Infolgedessen erfolgt eine zusätzliche Bearbeitung durch die weiteren Slaves, wohingegen der erste Wert oder dritte Wert nicht beeinflusst werden.In particular, the telegram is sent to the second slave via further slaves. The telegram is expediently processed by means of each of the further slaves, and by means of this the telegram is thus filled with a respective further value, which in particular includes a response to any request from the master. For example, there is one or more further slaves between the master and the first slave, so that an at least partially processed telegram is already received by the first slave. The first slave thus receives a telegram that has already been at least partially processed. Alternatively or in combination with this, at least one of the further slaves is located between the first slave and the second slave or any third slave or between the third slave and the second slave. As a result, additional processing is carried out by the other slaves, whereas the first value or the third value are not influenced.
Der erste Wert selbst ist frei von Anfragen an die weiteren Slaves. Mit anderen Worten nehmen diese weiteren Slaves nicht an den Kommunikationskanal teil, der mittels des ersten Slaves organisiert wird. Beispielsweise werden die weiteren Slaves nicht für den Kommunikationskanal, der mittels des erste Slaves gesteuert ist, benötigt, oder die mittels der weiteren Slaves generierten Daten sind insbesondere nicht für die etwaige Sicherheitssteuerung erforderlich, die den erste Slave umfasst. Da der erste Wert keine Anfragen an die weiteren Slaves umfasst, wenn dies nicht erforderlich ist, ist eine Bandbereite reduziert.The first value itself is free from queries to the other slaves. In other words, these further slaves do not participate in the communication channel that is organized by means of the first slave. For example, the further slaves are not required for the communication channel that is controlled by means of the first slave, or the data generated by means of the further slaves are in particular not required for any safety control that includes the first slave. Since the first value does not include any requests to the other slaves if this is not required, the bandwidth is reduced.
Der Feldbus weist einen Master und einen ersten Slave sowie einen zweiten Slave auf. Der Master und die Slaves sind signaltechnisch miteinander gekoppelt, beispielsweise mit einer Leitung, die eine Anzahl an Kabeln umfasst oder zumindest ein Kabel, also zumindest eine Ader. Alternativ hierzu erfolgt die Kopplung beispielsweise kabellos, vorzugsweise mittels Funk. Mittels des Masters erfolgt eine Organisation des Feldbusses, sodass mittels dessen Telegramme erstellt werden, die bei Betrieb zu dem ersten und zweite Slave gesandt und von diesen bearbeitet und im Anschluss hieran an den Master zurückgesandt werden. Somit erfolgt ein Bearbeiten der Telegramme im Durchlauf ein anschließendes Zurücksenden an den Master. Insbesondere erfüllt der Feldbus einen geeigneten Standard hierfür, vorzugsweise Ethercat.The fieldbus has a master and a first slave as well as a second slave. The master and the slaves are coupled to one another in terms of signaling, for example with a line which comprises a number of cables or at least one cable, that is to say at least one wire. As an alternative to this, the coupling takes place, for example, wirelessly, preferably by radio. The field bus is organized by means of the master, so that telegrams are created by means of it, which are sent to the first and second slave during operation and processed by them and then sent back to the master. This means that the telegrams are processed in transit and then sent back to the master. In particular, the Fieldbus a suitable standard for this, preferably Ethercat.
Der Feldbus ist gemäß einem Verfahren betrieben, bei dem von dem Master ein Telegramm erstellt und an den erste Slave geschickt wird. Mittels des ersten Slaves wird das Telegramm mit einem ersten Wert befüllt und an einen zweiten Slave geschickt. Mittels des zweiten Slaves wird das Telegramm mit einem zweiten Wert befüllt und an den Master geschickt. Hierbei umfasst der erste Wert eine Anfrage an den zweiten Slave, und der zweite Wert weist eine Antwort auf die Anfrage des ersten Slaves auf. Der Master und/oder die Slaves weisen zur Durchführung des Verfahrens zweckmäßigerweise eine Steuereinheit auf, die geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, ist, das Verfahren durchzuführen. Die Steuereinheit ist beispielsweise mittels eines Mikroprozessors gebildet oder umfasst diesen. Der Mikroprozessor ist zweckmäßigerweise programmierbar ausgestaltet. Alternativ oder in Kombination hierzu umfasst die Steuereinheit einen anwendungspezifischen Schaltkreis (ASIC).The fieldbus is operated according to a method in which a telegram is created by the master and sent to the first slave. Using the first slave, the telegram is filled with a first value and sent to a second slave. Using the second slave, the telegram is filled with a second value and sent to the master. The first value here includes a request to the second slave, and the second value has a response to the request from the first slave. To carry out the method, the master and / or the slaves expediently have a control unit which is suitable, in particular provided and set up, to carry out the method. The control unit is formed, for example, by means of a microprocessor or includes this. The microprocessor is expediently designed to be programmable. Alternatively or in combination with this, the control unit comprises an application-specific circuit (ASIC).
Der Feldbus ist insbesondere ein Bestandteil einer Anlage, die mehrere Komponenten umfasst. Hierbei ist beispielsweise einer der Komponenten der zweite Slave und einer etwaigen Sicherheitssteuerung der erste Slave zugeordnet. Der Feldbus ist besonders bevorzugt ein Bestandteil einer Industrieanlage und dient insbesondere der Kommunikation eines Aktors mit einer Sicherheitssteuerung. Insbesondere umfasst die Sicherheitssteuerung den ersten Slave, und der Aktor den zweiten Slave. In der Antwort ist vorzugsweise eine Geschwindigkeit, sonstige Betriebsdaten oder Prozessparameter des Aktors integriert. Mittels der Industrieanlage erfolgt vorzugsweise ein Herstellen und/oder Bearbeiten eines Werkstücks. Zum Beispiel wird der Aktor mit einer vergleichsweise hohen Leistung betrieben, die insbesondere größer als 100 W, 500 W, 1 kW, 5 kW, 10 kW oder 20 kW ist.The fieldbus is, in particular, part of a system that includes several components. Here, for example, one of the components is assigned to the second slave and a possible safety controller is assigned to the first slave. The field bus is particularly preferably a component of an industrial plant and is used in particular for communication between an actuator and a safety controller. In particular, the safety controller includes the first slave and the actuator the second slave. A speed, other operating data or process parameters of the actuator are preferably integrated in the response. A workpiece is preferably manufactured and / or processed by means of the industrial system. For example, the actuator is operated with a comparatively high power, which is in particular greater than 100 W, 500 W, 1 kW, 5 kW, 10 kW or 20 kW.
Sofern eine Komponente als erste, zweite, dritte,... Komponente bezeichnet wird, ist insbesondere lediglich darunter eine bestimmte Komponente zu verstehen. If a component is referred to as a first, second, third,... Component, it is in particular only to be understood as a specific component.
Insbesondere bedeutet dies nicht, dass eine bestimmte Anzahl an derartigen Komponenten vorhanden ist.In particular, this does not mean that a specific number of such components is present.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren genannten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf den Feldbus zu übertragen und umgekehrt.The developments and advantages mentioned in connection with the method can also be transferred to the fieldbus and vice versa.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 einen Feldbus mit einem Master, einem ersten Slave, einem zweiten Slave, einem dritten Slave und weiteren Slaves, -
2 schematisch ein Verfahren zum Betrieb des Feldbusses, -
3 schematisch einen Aufbau eines Telegramms, das bei dem Verfahren übermittelt wird, -
4 ,5 schematisch jeweils unterschiedliche Ausgestaltungen des ersten Slaves, -
6 schematisch eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb des Feldbusses, und -
7 schematisch eine weitere Ausgestaltungen des ersten Slaves.
-
1 a fieldbus with a master, a first slave, a second slave, a third slave and further slaves, -
2 a schematic of a method for operating the fieldbus, -
3 schematically the structure of a telegram that is transmitted during the process, -
4th ,5 schematically different configurations of the first slave, -
6th schematically an alternative embodiment of the method for operating the field bus, and -
7th schematically a further embodiment of the first slave.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
In
Der Master
In
Mittels des Masters
Der erste Slave
Das auf diese Weise bearbeitete Telegramm
Wenn die Anfrage verifiziert, also bereits ausgelesen, wurde, wird die Anfrage des ersten Slaves
Das auf diese Weise bearbeitete Telegramm wird an den verbleibenden weiteren Slaves
In einem sich anschließenden sechsten Arbeitsschritt
Nachfolgend wird das Telegramm
Somit ist in dem ersten Slave
Mittels des Masters
In
In
Nachfolgend wird in einem zehnten Arbeitsschritt
In einem sich anschließenden elften Arbeitsschritt
Das zweite Telegramm
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassenThe invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the individual exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- FeldbusFieldbus
- 44th
- Mastermaster
- 66
- erster Slavefirst slave
- 88th
- zweiter Slavesecond slave
- 1010
- dritter Slavethird slave
- 1212
- weiterer Slaveanother slave
- 1414th
- Leitungmanagement
- 1616
- VerfahrenProcedure
- 1818th
- erster Arbeitsschrittfirst step
- 2020th
- Telegrammtelegram
- 2222nd
- Überschriftheading
- 2424
- Abschlussgraduation
- 2626th
- erster Bereichfirst area
- 2828
- zweiter Bereichsecond area
- 3030th
- Platzhalterplaceholder
- 3232
- zweiter Arbeitsschrittsecond step
- 3333
- dritter Arbeitsschrittthird step
- 3434
- SteuereinheitControl unit
- 3636
- Schnittstelleinterface
- 3838
- Anschlussconnection
- 4040
- erster Wertfirst value
- 4242
- vierter Arbeitsschrittfourth step
- 4444
- dritter Wertthird value
- 4646
- fünfter Arbeitsschrittfifth step
- 4848
- sechster Arbeitsschrittsixth step
- 5050
- zweiter Wertsecond value
- 5252
- siebter Arbeitsschrittseventh step
- 5454
- achter Arbeitsschritteighth step
- 5656
- neunter Arbeitsschrittninth step
- 5858
- SpeicherStorage
- 6060
- zehnter Arbeitsschritttenth work step
- 6262
- elfter Arbeitsschritteleventh work step
- 6464
- zweites Telegrammsecond telegram
- 6666
- zwölfter Arbeitsschritttwelfth work step
- 6868
- dreizehnter Arbeitsschrittthirteenth step
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019207220.8A DE102019207220A1 (en) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | Procedure for operating a field bus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019207220.8A DE102019207220A1 (en) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | Procedure for operating a field bus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019207220A1 true DE102019207220A1 (en) | 2020-11-19 |
Family
ID=73018980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019207220.8A Withdrawn DE102019207220A1 (en) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | Procedure for operating a field bus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019207220A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102020111017A1 (en) | 2020-04-22 | 2021-10-28 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Method for communication between at least two field devices in automation technology |
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-
2019
- 2019-05-17 DE DE102019207220.8A patent/DE102019207220A1/en not_active Withdrawn
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---|---|---|---|
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R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |