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Die Erfindung betrifft ein Gateway zum Abrufen von Telemetrie-Daten von einem Feldgerät und zum Übertragen der abgerufenen Telemetrie-Daten an einen Cloud-Server, wobei das Gateway eine Cloud-Kommunikationskomponente umfasst, die ausgebildet ist, periodische Anforderungszeitpunkte vorzugeben, zu denen eine interne Gateway-Anforderung nach einem aktuellen Variablenwert einer Variablen der Telemetrie-Daten gestellt wird, und den in Ansprechen auf die interne Gateway-Anforderung bereitgestellten aktuellen Variablenwert an den Cloud-Server zu übertragen.
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Das Gateway umfasst ferner eine Feldgerät-Kommunikationskomponente, die ausgebildet ist, einen Variablen-Abruf des aktuellen Variablenwert von dem Feldgerät durchzuführen und den bei dem Variablen-Abruf empfangenen aktuellen Variablenwert der Cloud-Kommunikationskomponente bereitzustellen.
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Konventionell wird der Variablen-Abruf durch die interne Gateway-Anforderung ausgelöst, so dass die Feldgerät-Kommunikationskomponente erst nach der jeweiligen Gateway-Anforderung mit dem Variablen-Abruf beginnt. Es kann zu Latenzen bei der Kommunikation zwischen dem Gateway und dem Feldgerät kommen, so dass der Variablen-Abruf eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen kann und der aktuelle Variablenwert der angeforderten Variablen somit nicht sofort auf die Gateway-Anforderung hin bereitgestellt werden kann.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, der Cloud-Kommunikationskomponente den aktuellen Variablenwert schnell zur Verfügung zu stellen. Vorzugsweise soll die Cloud-Kommunikationskomponente hierfür nicht modifiziert werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gateway gemäß Anspruch 1.
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Die Feldgerät-Kommunikationskomponente des Gateways ist ausgebildet, zu periodischen Abrufzeitpunkten einen Variablen-Abruf des aktuellen Variablenwerts von dem Feldgerät durchzuführen und den bei dem Variablen-Abruf empfangenen aktuellen Variablenwert der Cloud-Kommunikationskomponente in Ansprechen auf die Gateway-Anforderung hin bereitzustellen. Zweckmäßigerweise wird also der Variablen-Abruf nicht mehr durch die jeweilige Gateway-Anforderung ausgelöst, sondern wird stattdessen (insbesondere unabhängig von der jeweiligen Gateway-Anforderung) periodisch durchgeführt. Die Gateway-Anforderungen und die Variablen-Abrufe sind also insbesondere derart entkoppelt, dass die Variablen-Abrufe nicht durch die Gateway-Anforderungen ausgelöst werden. Insbesondere finden die Gateway-Anforderungen und die Variablen-Abrufe nebenläufig statt.
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Das Gateway ist ausgebildet, die Phase der periodischen Abrufzeitpunkte relativ zu den periodischen Anforderungszeitpunkten so einzustellen, dass der jeweilige aktuelle Variablenwert, den die Feldgerät-Kommunikationskomponente auf die jeweilige Gateway-Anforderung hin der Cloud-Kommunikationskomponente bereitstellt, zu dem Anforderungszeitpunkt dieser Gateway-Anforderung bereits von dem Feldgerät abgerufen wurde und in der Feldgerät-Kommunikationskomponente vorhanden ist. Die Variablen-Abrufe werden zeitlich vor die jeweiligen Gateway-Anforderungen gelegt. Die Feldgerät-Kommunikationskomponente führt also jeden Variablen-Abruf zeitlich vor der jeweiligen Gateway-Anforderung durch. Zum Zeitpunkt jeder Gateway-Anforderung ist der jeweilige Variablen-Abruf bereits abgeschlossen und der aktuelle Variablenwert bereits in der Feldgerät-Kommunikationskomponente vorhanden, so dass der aktuelle Variablenwert direkt nach der Gateway-Anforderung an die Cloud-Kommunikationskomponente übertragen werden kann. Folglich kann der aktuelle Variablenwert der Cloud-Kommunikationskomponente schnell zur Verfügung gestellt werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung betrifft ferner ein System, umfassend eine Ventilanordnung sowie das Gateway, wobei das Gateway ausgebildet ist, die Telemetrie-Daten von und/oder über die Ventilanordnung abzurufen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Gateways zum Abrufen von Telemetrie-Daten von einem Feldgerät und zum Übertragen der abgerufenen Telemetrie-Daten an einen Cloud-Server, umfassend die Schritte:
- - mittels einer Cloud-Kommunikationskomponente des Gateways, Vorgeben von periodischen Anforderungszeitpunkten, zu denen eine interne Gateway-Anforderung nach einem aktuellen Variablenwert einer Variablen der Telemetrie-Daten gestellt wird, und Übertragen des in Ansprechen auf die interne Gateway-Anforderung bereitgestellten aktuellen Variablenwerts an den Cloud-Server,
- - mittels einer Feldgerät-Kommunikationskomponente, Durchführen eines Variablen-Abrufs des aktuellen Variablenwerts von dem Feldgerät zu periodischen Abrufzeitpunkten und Bereitstellen des bei dem Variablen-Abruf abgerufenen aktuellen Variablenwerts der Cloud-Kommunikationskomponente in Ansprechen auf die Gateway-Anforderung,
- - Einstellen der Phase der periodischen Abrufzeitpunkte relativ zu den periodischen Anforderungszeitpunkten so dass der jeweilige aktuelle Variablenwert, den die Feldgerät-Kommunikationskomponente auf die jeweilige Gateway-Anforderung hin der Cloud-Kommunikationskomponente bereitstellt, zu dem Anforderungszeitpunkt dieser Gateway-Anforderung bereits von dem Feldgerät abgerufen wurde und in der Feldgerät-Kommunikationskomponente vorhanden ist.
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Vorzugsweise wird das Verfahren mit dem hier beschriebenen Gateway durchgeführt.
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Weitere exemplarische Details sowie beispielhafte Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Gateway, einem Feldgerät und einem Cloud-Server,
- 2 eine exemplarische Ausgestaltung des Systems mit einer Ventilanordnung,
- 3 eine exemplarische Ausgestaltung des Systems, bei der das Gateway auf einem Trägerabschnitt der Ventilanordnung angeordnet ist,
- 4 zwei Zeitdiagramme, in denen Anforderungszeitpunkte und Abrufzeitpunkte eingezeichnet sind,
- 5 ein Zeitdiagramm, in dem ein zeitlicher Abstand zwischen einem Abschluss eines Variablen-Abrufs und einer Gateway-Anforderung eingezeichnet ist, und
- 6 zwei Zeitdiagramme, in denen Anforderungszeitpunkte und Abrufzeitpunkte von Variablen verschiedener Periodizitätsklassen eingezeichnet sind.
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Die 1 zeigt ein System 100, das ein Gateway 1, ein Feldgerät 2 und einen Cloud-Server 3 umfasst. Das System 100 ist eine exemplarische Anwendungsumgebung für das Gateway 1. Das Gateway 1 kann auch für sich genommen - also ohne das Feldgerät 2 und/oder den Cloud-Server 3 - bereitgestellt sein. Das Gateway 1 ist insbesondere zum industriellen Einsatz, beispielsweise zum Einsatz in der Industrieautomatisierung, ausgeführt. Zweckmäßigerweise ist das Gateway 1 ein Internet-of-Things-Gateway. Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird eine industrielle Anlage, insbesondere eine industrielle Fertigungsanlage, bereitgestellt, die das Gateway 1, das Feldgerät 2 und/oder den Cloud-Server 3, umfasst.
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Das Gateway 1 dient zum Abrufen von Telemetrie-Daten von dem Feldgerät 2 und zum Übertragen der abgerufenen Telemetrie-Daten an den Cloud-Server 3. Die Telemetrie-Daten umfassen eine oder mehrere Variablen, die beispielsweise einen Zustand des Feldgeräts 2 abbilden. Die eine oder mehrere Variablen sind insbesondere Zustandsdaten. Beispielsweise bilden die Variablen einen Motorstrom und/oder eine Temperatur ab. Exemplarisch umfassen die Telemetrie-Daten wenigstens 10, wenigstens 20 oder wenigstens 30 Variablen. Das Feldgerät 2 umfasst insbesondere eine Aktoreinheit, beispielsweise eine Ventileinheit, und/oder eine Sensoreinheit.
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Das Gateway 1 umfasst eine Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 und eine Cloud-Kommunikationskomponente 5, die vorzugsweise jeweils als Softwarekomponente ausgeführt sind. Exemplarisch verfügt das Gateway 1 über eine Rechnereinheit 6, beispielsweise einen Microcontroller, und die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 und/oder die Cloud-Kommunikationskomponente 5 wird auf der Rechnereinheit 6 ausgeführt. Die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 steuert die Kommunikation des Gateways 1 mit dem Feldgerät 2. Die Cloud-Kommunikationskomponente 5 steuert die Kommunikation des Gateways 1 mit dem Cloud-Server 3.
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Das Gateway 1 ist insbesondere als Gateway-Modul mit einem Gateway-Modulgehäuse 7 ausgeführt, in dem vorzugsweise die Rechnereinheit 6 angeordnet ist. Das Gateway 1 ist über eine Feldgerät-Kommunikationsverbindung 8, beispielsweise einen Bus, insbesondere einen Feldbus, mit dem Feldgerät 2 kommunikativ verbunden. Das Gateway 1 ist über eine Cloud-Kommunikationsverbindung 9, beispielsweise ein Weitverkehrsnetz, insbesondere das Internet, mit dem Cloud-Server 3 verbunden.
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Beispielsweise ist das Gateway 1 ausgebildet, mit dem Feldgerät 2 eine paket-basierte Kommunikation durchzuführen, insbesondere auf Basis von TCP/IP oder UDP/IP, zweckmäßigerweise über Ethernet oder getunnelt in einem Feldbus, z.B. Ethercat. Ferner kann die Kommunikation zwischen dem Gateway 1 und dem Feldgerät 2 parallel zu Profinet, insbesondere nicht-getunnelt, erfolgen.
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Die Telemetrie-Daten dienen vorzugsweise der reinen Überwachung und umfassen insbesondere keine Steuerungsbefehle. Parallel zu den Telemetrie-Daten überträgt und/oder empfängt das Feldgerät 2 zweckmäßigerweise Prozessdaten, insbesondere Steuerungsbefehle. Die Prozessdaten und die Telemetrie-Daten werden zweckmäßigerweise über die gleiche Feldgerät-Kommunikationsverbindung 8 übertragen.
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Der Cloud-Server 3 ist zweckmäßigerweise an einem anderen geographischen Ort als das Gateway 1 und/oder das Feldgerät 2 angeordnet. Das Feldgerät 2 (und optional das Gateway 1) ist in der Feldebene angeordnet.
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Das Gateway 1 ist insbesondere ausgebildet, mit dem Feldgerät 2 gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren und mit dem Cloud-Server mit einem von dem ersten Kommunikationsprotokoll verschiedenen zweiten Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren. Das Gateway 1 führt vorzugsweise eine Protokollumsetzung zwischen dem ersten Kommunikationsprotokoll und dem zweiten Kommunikationsprotokoll durch. Das erste und/oder das zweite Kommunikationsprotokoll kann beispielsweise ein Internet-of-Things-Kommunikationsprotokoll sein.
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Die 2 zeigt eine exemplarische Weiterbildung des Systems 100 mit einer Ventilanordnung 10. Die auf die 1 bezogenen Erläuterungen gelten zweckmäßigerweise auch für die 2.
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Die Ventilanordnung 10 kann das Feldgerät 2 darstellen. Die Ventilanordnung 10 ist insbesondere als Ventilinsel ausgeführt. Exemplarisch umfasst die Ventilanordnung 10 einen Trägerabschnitt 11 und mehrere auf dem Trägerabschnitt 11 angeordnete Module. Die Module umfassen beispielsweise ein Steuermodul 12 und/oder ein I/O-Modul 13 und/oder ein oder mehrere Ventilmodule 14. Das Gateway 1 erhält die eine oder mehreren Variablen insbesondere von der Ventilanordnung 10, vorzugsweise von dem Steuermodul 12, dem I/O-Modul 13 und/oder einem oder mehreren Ventilmodulen 14. Das Gateway 1 ist ausgebildet, die Telemetrie-Daten von der Ventilanordnung 10 abzurufen.
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Optional kann das System 100 ferner ein Feldgerät 2 umfassen, das über die Ventilanordnung 10, insbesondere über das 1/0-Modul und/oder über das Steuermodul 12, mit dem Gateway 1 kommunikativ verbunden ist. Das Gateway 1 ist ausgebildet, die Telemetrie-Daten über die Ventilanordnung 10 von dem Feldgerät 2 abzurufen.
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Exemplarisch ist das Gateway 1 nicht auf dem Trägerabschnitt 11 angeordnet. Insbesondere ist das Gateway 1 von der Ventilanordnung 10, insbesondere dem Trägerabschnitt 11, beabstandet angeordnet. Das Gateway 1 ist beispielsweise über ein Kabel mit der Ventilanordnung 10 kommunikativ verbunden.
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Die 3 zeigt eine weitere exemplarische Weiterbildung des System 100. In der 3 ist das Gateway 1 auf dem Trägerabschnitt 11 der Ventilanordnung 10 angeordnet. Das Gateway 1 ist insbesondere als Gateway-Modul ausgeführt. Ansonsten ist das in der 3 gezeigte System 100 zweckmäßigerweise wie das vorstehend erläuterte, in der 2 gezeigte System 100 ausgebildet.
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Unter Bezugnahme auf die 4 soll nachstehend näher auf die Cloud-Kommunikationskomponente 5 und die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 eingegangen werden.
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Die Cloud-Kommunikationskomponente 5 ist ausgebildet, periodische Anforderungszeitpunkte vorzugeben, zu denen eine interne Gateway-Anforderung nach einem aktuellen Variablenwert einer Variablen der Telemetrie-Daten gestellt werden soll, und den in Ansprechen auf die interne Gateway-Anforderung bereitgestellten aktuellen Variablenwert an den Cloud-Server zu übertragen. Bevorzugt fordert die Cloud-Kommunikationskomponente 5 aktuelle Variablenwerte mehrerer Variablen an. Exemplarisch werden die aktuellen Variablenwerte von wenigstens zwei Variablen angefordert.
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Vorzugsweise gibt die Cloud-Kommunikationskomponente 5 mehrere Anforderungs-Sequenzen vor, wobei jede Anforderungs-Sequenz einer jeweiligen Variablen zugeordnet ist. Jede Anforderungs-Sequenz umfasst jeweilige periodische Anforderungszeitpunkte, zu denen eine interne Gateway-Anforderung nach einem aktuellen Variablenwert der zugeordneten Variablen gestellt wird. Exemplarisch gibt die Cloud-Kommunikationskomponente 5 eine erste Anforderungs-Sequenz vor, die einer ersten Variablen zugeordnet ist und erste periodische Anforderungszeitpunkte AZ1 umfasst, zu denen jeweils eine erste interne Gateway-Anforderung GA1 nach einem aktuellen Variablenwert der ersten Variablen gestellt wird. Ferner gibt die Cloud-Kommunikationskomponente 5 exemplarisch eine zweite Anforderungs-Sequenz vor, die einer zweiten Variablen zugeordnet ist und zweite periodische Anforderungszeitpunkte AZ2 umfasst, zu denen jeweils eine zweite interne Gateway-Anforderung GA2 nach einem aktuellen Variablenwert der zweiten Variablen gestellt wird.
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Bevorzugt kann die Cloud-Kommunikationskomponente 5 eine oder mehrere weitere Anforderungs-Sequenzen vorgeben, die einer jeweiligen Variablen zugeordnet sind und jeweilige periodische Anforderungszeitpunkte definieren, zu denen eine jeweilige Gateway-Anforderung nach einem aktuellen Wert der zugeordneten Variablen gestellt wird. Beispielsweise gibt die Cloud-Kommunikationskomponente 5 wenigstens 10, wenigstens 20 oder wenigstens 30 Anforderungs-Sequenzen vor.
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Exemplarisch werden die Gateway-Anforderungen sequentiell gestellt, insbesondere derart, dass direkt aufeinanderfolgende Gateway-Anforderungen verschiedene Variablen betreffen.
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Die Gateway-Anforderungen werden bevorzugt von der Cloud-Kommunikationskomponente 5 an die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 gestellt. Alternativ oder zusätzlich kann die Cloud-Kommunikationskomponente 5 der Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 eine Zeitpunkte-Information bereitstellen, in der die Anforderungszeitpunkte vorgegeben sind. Auf Basis der Zeitpunkte-Information kann die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die Gateway-Anforderungen selber stellen.
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Die Anforderungszeitpunkte weisen eine jeweilige Anforderungs-Periode auf. Exemplarisch weisen die ersten Anforderungszeitpunkte AZ1 eine erste Anforderungs-Periode AP1 auf und/oder die zweiten Anforderungszeitpunkte AZ2 weisen eine zweite Anforderungs-Periode AP2 auf. Exemplarisch ist die erste Anforderungs-Periode AP1 gleich der zweiten Anforderungs-Periode AP2. Alternativ kann die erste Anforderungs-Periode AP1 von der zweiten Anforderungs-Periode AP2 verschieden sein. Exemplarisch ist die zweite Anforderungs-Sequenz zu der ersten Anforderungs-Sequenz phasenverschoben.
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Die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ist ausgebildet, in Ansprechen auf jede interne Gateway-Anforderung GA1, GA2, der Cloud-Kommunikationskomponente 5 den jeweiligen aktuellen Variablenwerte der jeweiligen Variablen bereitzustellen.
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Die Cloud-Kommunikationskomponente 5 ist ausgebildet, den in Ansprechen auf jede interne Gateway-Anforderung GA1, GA2 bereitgestellten jeweiligen aktuellen Variablenwert an den Cloud-Server 3 zu übertragen.
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Die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ist ausgebildet, zu periodischen Abrufzeitpunkten ABZ1 einen Variablen-Abruf VA1 eines oder mehrerer aktueller Variablenwerte von dem Feldgerät 2, durchzuführen. Jeder Variablen-Abruf VA1 umfasst eine Feldgerät-Anfrage von dem Gateway 1 an das Feldgerät 2. Die Feldgerät-Anfrage zeigt eine oder mehrere Variablen an, zu denen das Feldgerät 2 einen oder mehrere aktuelle Variablenwerte bereitstellen soll. Jeder Variablen-Abruf VA1 umfasst ferner eine Feldgerät-Antwort von dem Feldgerät 2 an das Gateway 1. Die Feldgerät-Antwort umfasst einen oder mehrere aktuelle Variablenwerte. Die periodischen Abrufzeitpunkte ABZ1 weisen eine Abrufperiode VAP1 auf.
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Die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ist ausgebildet, einen bei dem Variablen-Abruf VA1 empfangenen jeweiligen aktuellen Variablenwert in Ansprechen auf die jeweilige Gateway-Anforderung an die Cloud-Kommunikationskomponente 5 bereitzustellen. Exemplarisch ist die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ausgebildet, einen bei dem Variablen-Abruf VA1 empfangenen ersten aktuellen Variablenwert der ersten Variable in Ansprechen auf die erste Gateway-Anforderung GA1 an die Cloud-Kommunikationskomponente 5 bereitzustellen. Ferner ist die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 exemplarisch ausgebildet, einen bei dem Variablen-Abruf VA empfangenen zweiten aktuellen Variablenwert der zweiten Variable in Ansprechen auf die zweite Gateway-Anforderung GA2 an die Cloud-Kommunikationskomponente 5 bereitzustellen.
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Das Gateway 1 ist ausgebildet, die Phase der periodischen Abrufzeitpunkte ABZ1 relativ zu den periodischen Anforderungszeitpunkten AZ1, AZ2 so einzustellen, dass der jeweilige aktuelle Variablenwert, den die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 auf die jeweilige Gateway-Anforderung GA1, GA2 hin der Cloud-Kommunikationskomponente 5 bereitstellt, zu dem Gateway-Anforderungszeitpunkt dieser Gateway-Anforderung GA1, GA2 bereits von dem Feldgerät 2 abgerufen wurde und in der Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 vorhanden ist. Mit dem Begriff Phase ist insbesondere der zeitliche Abstand oder die zeitliche Verschiebung zwischen den Abrufzeitpunkten ABZ1 und den ersten Anforderungszeitpunkten AZ1 gemeint.
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Es findet also zuerst der Variablen-Abruf VA1 statt, bei dem die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die aktuellen Variablenwerte der Variablen von dem Feldgerät 2 abruft, und erst danach stellt die Cloud-Kommunikationskomponente 5 die internen Gateway-Anforderungen GA1, GA2, an die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4, die bewirken, dass die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die bereits abgerufenen aktuellen Variablenwerte der Cloud-Kommunikationskomponente 5 bereitstellt. Exemplarisch werden nach jedem Variablen-Abruf VA1 sequentiell eine Mehrzahl von Gateway-Anforderungen GA1, GA2 nach den mit dem Variablen-Abruf abgerufenen aktuellen Variablenwerten gestellt. Es ergibt sich eine Gesamtsequenz, bei der die Variablen-Abrufe VA1 und die sequentiellen Gateway-Anforderungen GA1, GA2 abwechselnd erfolgen.
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Die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ist also ausgebildet ein „Prefetching“ der aktuellen Variablenwerte durchzuführen.
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Das Gateway 1 ist vorzugsweise ausgebildet, die abgerufenen aktuellen Variablenwerte zweckmäßigerweise zwischen dem Variablen-Abruf und den Gateway-Anforderungen in einem Speicher, insbesondere einem Arbeitsspeicher, des Gateways 1 zwischenzuspeichern. Insbesondere ist das Gateway 1 ausgebildet, ein Caching der abgerufenen aktuellen Variablenwerte durchzuführen.
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Durch die Verwendung eines Caching-Verfahrens bei der Datenakquise über die latenzbehaftete Feldgerät-Kommunikationsverbindung 8 (beispielsweise ein Feldnetzwerk) kann das Bereithalten der aktuellen Variablenwerte vor der Stellung der jeweiligen Gateway-Anforderungen ermöglicht werden.
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Zweckmäßigerweise ist die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ausgebildet, für den Fall, dass ein Variablen-Abruf zum Anforderungszeitpunkt der zugehörigen Gateway-Anforderung noch nicht abgeschlossen ist (beispielsweise aufgrund von Latenzen der Feldgerät-Kommunikationsverbindung 8), auf die Gateway-Anforderung hin einen älteren Variablenwert der Cloud-Kommunikationskomponente 5 bereitzustellen. Der ältere Variablenwert stammt beispielsweise von einem vorherigen Variablen-Abruf.
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Bevorzugt ist die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ausgebildet, eine Anforderungs-Periode der Anforderungszeitpunkte zu ermitteln und die Phase und/oder die Abruf-Periode der Abrufzeitpunkte auf Basis der ermittelten Anforderungs-Periode zu bestimmen. Exemplarisch ist die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ausgebildet, die Anforderungs-Periode durch eine Zeitmessung zu ermitteln, beispielsweise durch Messung des zeitlichen Abstands zwischen aufeinanderfolgenden Anforderungszeitpunkten einer Anforderungs-Sequenz. Insbesondere ist das Gateway 1 ausgebildet, die Anforderungs-Periode jeder Variablen zur Laufzeit messtechnisch zu ermitteln.
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Ferner kann die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ausgebildet sein, die Anforderungs-Periode auf Basis einer Periodeninformation zu ermitteln. Die Periodeninformation umfasst vorzugsweise die Anforderungs-Periode und wird beispielsweise von der Cloud-Kommunikationskomponente bereitgestellt.
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Bevorzugt stellt die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die Abruf-Periode VAP1 auf die ermittelte erste Anforderungs-Periode AP1 ein.
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Bevorzugt ermittelt die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die erste Anforderungs-Periode AP1 ständig und passt die Phase und/oder Abruf-Periode VAP1 auf Basis der ermittelten ersten Anforderungs-Periode AP1 ständig an.
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Bevorzugt ist das Gateway 1 ausgebildet, eine Phasenregelung der Phase der periodischen Abrufzeitpunkte ABZ1 durchzuführen. Insbesondere ist das Gateway 1 ausgebildet, die Phase zu regeln, um den zeitlichen Abstand ZA zwischen dem Abschluss des jeweiligen Variablen-Abrufs VA und der darauf folgenden Gateway-Anforderung GA1, auf die hin der bei dem Variablen-Abruf VA abgerufene aktuelle Variablenwert für die Übertragung an den Cloud-Server bereitgestellt wird, zu minimieren.
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Vorzugsweise verfügt das Gateway 1 über einen Phasenregelkreis, der beispielsweise in Software implementiert ist. Das Gateway 1 ist insbesondere ausgebildet, unter Einsatz des Phasenregelkreises die periodischen Abrufzeitpunkte ABZ1 dynamisch zur Laufzeit so zu verschieben, dass der zeitliche Abstand ZA1 minimiert ist. Der zeitliche Abstand ZA1 ist in der 5 gezeigt. Der zeitliche Abstand ZA1 kann auch als Datenalter der abgerufenen Variablenwerte zum Anforderungszeitpunkt AZ1 bezeichnet werden. Zweckmäßigerweise wird der zeitliche Abstand ZA1 auf einen Minimalwert minimiert, der insbesondere größer als null ist, beispielsweise 50 ms.
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Die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ist insbesondere ausgebildet, die Phase so einzustellen, dass der Abrufzeitpunkt ABZ1 um wenigstens eine Abruflatenz - also die Zeitdauer des Variablen-Abrufs VA1 - vor dem ersten zugehörigen Anforderungszeitpunkt AZ1 erfolgt. Der Abrufzeitpunkt ABZ1 ist insbesondere der Startzeitpunkt des Variablen-Abrufs VA1.
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Unter Bezugnahme auf die 6 soll nachstehend auf eine Ausgestaltung eingegangen werden, bei der die Cloud-Kommunikationskomponente 5 Anforderungs-Sequenzen mit verschiedenen Anforderungs-Perioden vorgibt. Die vorstehenden, auf die Variablen-Abrufe und die Gateway-Anforderungen der ersten und zweiten Variablen bezogenen Erläuterungen gelten zweckmäßigerweise in Entsprechung für die nachstehend erläuterte Ausgestaltung, insbesondere für die dort diskutierte erste und zweite Variable, und/oder die dritte und vierte Variable.
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Die Telemetriedaten umfassen mehrere verschiedene Variablen, exemplarisch vier verschiedene Variablen. Jeder der mehreren verschiedenen Variablen ist eine jeweilige Anforderungs-Sequenz mit jeweiligen periodischen Anforderungszeitpunkten zugeordnet. Exemplarisch ist einer ersten Variablen eine erste Anforderungs-Sequenz mit ersten periodischen Anforderungszeitpunkten AZ1 zugeordnet, einer zweiten Variablen ist eine zweite Anforderungs-Sequenz mit zweiten periodischen Anforderungszeitpunkten AZ2 zugeordnet, einer dritten Variablen ist eine dritte Anforderungs-Sequenz mit dritten periodischen Anforderungszeitpunkten AZ3 zugeordnet und einer vierten Variablen ist eine vierte Anforderungs-Sequenz mit vierten periodischen Anforderungszeitpunkten AZ4 zugeordnet.
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Die Cloud-Kommunikationskomponente 5 ist ausgebildet, für jede der mehreren verschiedenen Variablen zu den jeweils zugeordneten Anforderungszeitpunkten eine jeweilige Gateway-Anforderung nach einem jeweiligen aktuellen Variablenwert zu stellen. Exemplarisch stellt die Cloud-Kommunikationskomponente 5 für die erste Variable zu den ersten Anforderungszeitpunkten AZ1 jeweils eine erste Gateway-Anforderung GA1 nach einem ersten aktuellen Variablenwert, für die zweite Variable zu den zweiten Anforderungszeitpunkten AZ2 jeweils eine zweite Gateway-Anforderung GA2 nach einem zweiten aktuellen Variablenwert, für die dritte Variable zu den dritten Anforderungszeitpunkten AZ3 jeweils eine dritte Gateway-Anforderung GA3 nach einem dritten aktuellen Variablenwert und für die vierte Variable zu den vierten Anforderungszeitpunkten AZ4 jeweils eine vierte Gateway-Anforderung GA4 nach einem vierten aktuellen Variablenwert.
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Die Anforderungs-Sequenzen umfassen Anforderungs-Sequenzen, die sich ihren Anforderungs-Perioden unterscheiden. Exemplarisch unterscheidet sich die erste Anforderungs-Sequenz in ihrer Anforderungs-Periode von der dritten Anforderungs-Sequenz und von der vierten Anforderungs-Sequenz. Ferner unterscheidet sich die zweite Anforderungs-Sequenz in ihrer Anforderungs-Periode von der dritten Anforderungs-Sequenz und von der vierten Anforderungs-Sequenz. Exemplarisch weist die erste Anforderungs-Sequenz und/oder die zweite Anforderungs-Sequenz eine erste Anforderungs-Periode AP1 auf und die dritte Anforderungs-Sequenz und/oder die vierte Anforderungs-Sequenz weist eine dritte Anforderungs-Periode AP3 auf. Die dritte Anforderungs-Periode AP3 ist von der ersten Anforderungs-Periode AP1 verschieden, insbesondere wenigstens doppelt so groß wie die erste Anforderungs-Periode AP1.
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Bevorzugt ist das Gateway 1 ausgebildet, jede Variable gemäß der Anforderungs-Periode der jeweils zugeordneten Anforderungs-Sequenz in eine von mehreren verschiedenen Periodizitätsklassen zu klassifizieren, so dass Variablen mit der gleichen Anforderungs-Periode derselben Periodizitätsklasse zugehörig sind. Zweckmäßigerweise erfolgt die Klassifizierung derart, dass jede Periode nur einer Periodizitätsklasse zugehörig ist.
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Exemplarisch klassifiziert das Gateway 1 die erste Variable und/oder die zweite Variable gemäß der ersten Anforderungs-Periode AP1 in eine erste Periodizitätsklasse. Insbesondere ermittelt das Gateway 1, dass die erste Variable und die zweite Variable die gleiche Anforderungs-Periode AP1 aufweisen, und klassifiziert die erste Variable und die zweite Variable auf Basis dieser Ermittlung in die erste Periodizitätsklasse.
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Exemplarisch klassifiziert das Gateway 1 die dritte Variable und/oder die vierte Variable gemäß der dritten Anforderungs-Periode AP3 in eine zweite Periodizitätsklasse. Insbesondere ermittelt das Gateway 1, dass die dritte Variable und die vierte Variable die gleiche Anforderungs-Periode AP1 aufweisen, und klassifiziert die dritte Variable und die vierte Variable auf Basis dieser Ermittlung in die zweite Periodizitätsklasse.
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Variablen mit unterschiedlichen Anforderungs-Perioden klassifiziert das Gateway 1 in unterschiedliche Periodizitätsklassen. So klassifiziert das Gateway 1 die erste Variable und/oder die zweite Variable in eine andere Periodizitätsklasse als die dritte Variable und/oder die vierte Variable.
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Bevorzugt ist das Gateway 1 ausgebildet, die Anforderungsperioden ständig zu überwachen, insbesondere zur Laufzeit, und bei einer Änderung einer Anforderungsperiode eine Umklassifizierung der zugehörigen Variablen durchzuführen. Wenn sich die Anforderungsperiode einer Variablen ändert, wird die Variable in eine andere Periodizitätsklasse klassifiziert.
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Bevorzugt ist die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ausgebildet, die aktuellen Variablenwerte der Variablen derselben Periodizitätsklasse mittels eines gemeinsamen Variablen-Abrufs von dem Feldgerät 2 abzurufen. Vorzugsweise erfolgt der gemeinsame Variablen-Abruf im Rahmen eines Blocktransfers. Hierdurch kann eine Latenzreduktion im Vergleich zur Summe der Latenzen von Einzelabrufen erzielt werden. Ein gemeinsamer Variablen-Abruf erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Feldgerät-Kommunikationskomponente eine Feldgerät-Anfrage an das Feldgerät 2 ausgibt, wobei die Feldgerät-Anfrage mehrere Variablen derselben Periodizitätsklasse anzeigt. Die gemeinsame Feldgerät-Anfrage ist beispielsweise ein Datentelegramm und/oder ein Datenpaket. Exemplarisch überträgt das Feldgerät 2 in Ansprechen auf die gemeinsame Feldgerät-Anfrage eine gemeinsame Feldgerät-Antwort, in der aktuelle Variablenwerte mehrerer Variablen derselben Periodizitätsklasse enthalten sind. Die gemeinsame Feldgerät-Antwort ist beispielsweise ein Datentelegramm und/oder ein Datenpaket. Das vorstehend genannte Datenpaket der Feldgerät-Anfrage und/oder der Feldgerät-Antwort ist insbesondere ein Paket der Schicht 5-7 des OSI-Modells. Beispielsweise ist das Datenpaket ein Unterpaket eines TCP/IP-Pakets.
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Bevorzugt führt die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 für jede Periodizitätsklasse jeweils einen eigenen Variablen-Abruf durch. Insbesondere erfolgt für jede Periodizitätsklasse jeweils eine eigene gemeinsame Feldgerät-Anfrage und/oder eine eigene gemeinsame Feldgerät-Antwort.
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Exemplarisch führt die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die Variablen-Abrufe jeder Periodizitätsklasse mit einer eigenen Abruf-Periode durch. Die Abruf-Periode ist zweckmäßigerweise gleich der Anforderungs-Periode der jeweiligen Periodizitätsklasse.
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Die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ist insbesondere ausgebildet, für jede Periodizitätsklasse eigene Variablen-Abrufe durchzuführen, so dass die aktuellen Variablenwerte von Variablen verschiedener Periodizitätsklassen mittels verschiedener Variablen-Abrufe von dem Feldgerät 2 abgerufen werden. Bevorzugt führt die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die Variablen-Abrufe für jede Periodizitätsklasse zu jeweiligen Abrufzeitpunkten durch. Jeder Periodizitätsklasse sind eigene Abrufzeitpunkte zugeordnet.
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Exemplarisch ruft die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die aktuellen Variablenwerte der Variablen der ersten Periodizitätsklasse mittels erster gemeinsamer Variablen-Abrufe VA1 ab, die jeweils zu ersten Abrufzeitpunkten ABZ1 erfolgen. Mit jedem ersten gemeinsamen Variablen-Abruf VA1 werden die aktuellen Variablenwerte sämtlicher Variablen der ersten Periodizitätsklasse abgerufen. Die ersten gemeinsamen Variablen-Abrufe VA1 erfolgen mit einer ersten Abruf-Periode VAP1, die insbesondere gleich der ersten Anforderungs-Periode AP1 ist. Vorzugsweise werden bei jedem ersten gemeinsamen Variablen-Abruf VA1 keine Variablenwerte von Variablen abgerufen, die nicht zur ersten Periodizitätsklasse gehören.
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Exemplarisch ruft die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die aktuellen Variablenwerte der Variablen der zweiten Periodizitätsklasse mittels zweiter gemeinsamer Variablen-Abrufe VA2 ab, die jeweils zu ersten Abrufzeitpunkten ABZ2 erfolgen. Mit jedem ersten gemeinsamen Variablen-Abruf VA2 werden die aktuellen Variablenwerte sämtlicher Variablen der zweiten Periodizitätsklasse abgerufen. Die ersten gemeinsamen Variablen-Abrufe VA2 erfolgen mit einer zweiten Abruf-Periode VAP2, die insbesondere gleich der dritten Anforderungs-Periode AP3 ist. Die zweite Abruf-Periode VAP2 ist von der ersten Abruf-Periode VAP1 verschieden, insbesondere wenigstens doppelt so groß wie die erste Abruf-Periode. Vorzugsweise werden bei jedem zweiten gemeinsamen Variablen-Abruf VA2 keine Variablenwerte von Variablen abgerufen, die nicht zur zweiten Periodizitätsklasse gehören.
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In Entsprechung zu der vorstehend diskutierten ersten und zweiten Periodizitätsklasse kann es noch eine oder mehrere weitere Periodizitätsklassen und dementsprechend weitere gemeinsame Variablen-Abrufe mit jeweiligen Abruf-Perioden geben.
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Exemplarisch werden nach jedem Variablen-Abruf sequentiell eine Mehrzahl von Gateway-Anforderungen nach den mit dem Variablen-Abruf abgerufenen aktuellen Variablenwerten gestellt. Nach jedem ersten Variablen-Abruf VA1 wird sequentiell die erste und zweite Gateway-Anforderung GA1, GA2 gestellt. Nach jedem zweiten Variablen-Abruf VA2 wird sequentiell die dritte und vierte Gateway-Anforderung GA3, G4 gestellt.
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Vorzugsweise ist die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ausgebildet, für jede Periodizitätsklasse die jeweilige Abruf-Periode einzustellen, insbesondere auf die Anforderungsperiode der zugeordneten Anforderungs-Sequenz.
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Zweckmäßigerweise ist die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 ausgebildet, für jede Periodizitätsklasse die jeweilige Phase der Abrufzeitpunkte relativ zu den Anforderungszeitpunkten einzustellen.
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Bevorzugt ermittelt die Feldgerät-Kommunikationskomponente 4 die Anforderungs-Perioden ständig und passt die Phasen und/oder die Abruf-Perioden auf Basis der ermittelten Anforderungs-Perioden ständig an.
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Bevorzugt ist das Gateway 1 ausgebildet, für jede Periodizitätsklasse eine Phasenregelung der Phase der periodischen Abrufzeitpunkte durchzuführen. Insbesondere ist das Gateway 1 ausgebildet, für jede Periodizitätsklasse die Phase zu regeln, um den zeitlichen Abstand zwischen dem Abschluss des jeweiligen Variablen-Abrufs und der darauf folgenden Gateway-Anforderung, auf die hin der bei dem Variablen-Abruf abgerufene aktuelle Variablenwert für die Übertragung an den Cloud-Server bereitgestellt wird, zu minimieren. Exemplarisch regelt das Gateway die Phase der ersten periodischen Abrufzeitpunkte ABZ1 so, dass ein erster zeitlicher Abstand ZA1 zwischen dem Abschluss des jeweiligen ersten Variablen-Abrufs VA1 und der darauf folgenden ersten Gateway-Anforderung GA1 minimiert wird. Exemplarisch regelt das Gateway die Phase der zweiten periodischen Abrufzeitpunkte ABZ2 so, dass ein zweiter zeitlicher Abstand ZA2 zwischen dem Abschluss des jeweiligen zweiten Variablen-Abrufs VA1 und der darauf folgenden dritten Gateway-Anforderung GA3 minimiert wird.
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Bevorzugt sind die Anforderungs-Perioden und/oder die Abruf-Perioden der Periodizitätsklassen ganzzahlige Vielfache einer insbesondere im Gateway 1 konfigurierten Mindestperiode. Die Mindestperiode kann auch als Periodizitätsauflösung bezeichnet werden. Die Mindestperiode beträgt beispielsweise 50 ms.
