DE4215380A1

DE4215380A1 - Synchronisation system for local clocks with automation modules - performs synchronisation operation when difference between local unit and central unit is less than transmission and processing time of central unit

Info

Publication number: DE4215380A1
Application number: DE4215380A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Gerdemann; Reinhard Dipl Ing Sauerwein; Gerhard Dipl Ing Schott; Erwin Dipl Ing Teltsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 1993-11-18

Abstract

The synchronisation system includes a bus system (BL) which supports a number of automation modules (A1,A2,A3,B1,B2,B3,H). Some of the modules (A1-A3) are multiple processor modules that access a common memory. The other modules (B1,B2) are also multiple processors, with parallel and hierarchical structures. A further unit (H) is synchronised to the central unit (Z). Drive units (D1,E1,C1,F1,D3,E3,E4) connect with the modules. Each of the modules has a local time generator that is to be synchronised with the central unit clock. The local time clock is synchronised using timing information generated by the main clock when the difference varies by a set amount. USE/ADVANTAGE - Provides accurate synchronisation of local clock generators with central unit.

Description

Aus der Zeitschrift Bull. SEV/VSE 65 (1974) 11, Seite 829 (A 439) ist ein modulares Fernwirksystem bekannt, in dem, ausgehend von einem zentralen Zeitgeber, eine gemeinsame Zeitbasis erzeugt wird, damit eine zeitfolgerichtige Protokollierung der Ereignisse in mehreren Außenstationen möglich ist. Die Übertragungszeiten von den Außenstellen zur Zentralstelle bleiben dann ohne Einfluß, da den über tragenen Informationen neben der Grundinformation auch die Information einer Feinzeit beigegeben wird.From Bull. SEV / VSE 65 (1974) 11, page 829 (A 439) a modular telecontrol system is known in which starting from a central timer, a common one Time base is generated, so a correct chronological Logging of events in several outstations is possible. The transmission times from the branch offices to the central office then remain without influence, since the over carried information in addition to the basic information also the Information is added to a fine time.

Ferner ist in der älteren deutschen Patentanmeldung P 41 27 531.4 vorgeschlagen, die Automatisierungsgeräte eines Automatisierungssystems, die über ein Bussystem mit einander verbunden sind, mit individuellen Zeittaktgebern zu versehen, die über eine vom Bussystem unabhängige Über tragungsstrecke synchronisiert werden. Damit soll auch bei schnell aufeinanderfolgenden Vorgängen eine genaue Ver haltenszuordnung zu den getroffenen Maßnahmen ermöglicht werden. Insbesondere sollen die nicht bevorrechtigt vom Bussystem übermittelten Größen, z. B. solche aus Trace- Puffern, eindeutig zeitlich einander zugeordnet werden können.Furthermore, in the older German patent application P 41 27 531.4 proposed the automation devices of an automation system using a bus system are connected to each other with individual timers to be provided via an over the bus system independent transmission line can be synchronized. This is also supposed to quickly consecutive operations an accurate ver holding allocation to the measures taken will. In particular, they should not be privileged by Bus system transmitted sizes, e.g. B. those from trace Buffer, clearly assigned to each other in time can.

Das Einstellen der lokalen Zeitgeber von Automatisierungs systemen ist so lange kein Problem, wie die Abweichungen der lokalen Zeiten untereinander bzw. von einer Zentral zeit größer als die Verarbeitungs- und Übertragungszeiten der Zeitinformationen vom zentralen Zeitgeber zu den lokalen Zeitgebern sein dürfen. Laufen jedoch schnell auf einanderfolgende Vorgänge ab, die zeitfolgerichtig ein ander zugeordnet werden müssen, z. B. indem sie zusammen mit der jeweiligen lokalen Zeit ihres Eintritts lokal ab gespeichert und später zentral gesammelt werden, so müssen die lokalen Zeiten mit einer Genauigkeit von z. B. weniger als 2 ms angegeben werden, d. h., die lokalen Zeitgeber müssen mit einer Genauigkeit eingestellt werden, die mit einer üblichen Datenübertragung in einem Automatisierungs system nicht eingehalten wird.Setting the local automation timers systems is not a problem as long as the deviations the local times with each other or from a central time greater than the processing and transmission times the time information from the central timer to the local timers. However, they run up quickly successive processes that occur in chronological order must be assigned to others, e.g. B. by putting them together locally with the respective local time of their entry saved and later collected centrally, so must the local times with an accuracy of z. B. less are given as 2 msec. that is, the local timers must be set with an accuracy equal to a common data transfer in an automation system is not adhered to.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zum Synchronisieren der lokalen Zeitgeber von Automatisierungssystemen anzugeben, bei dem die Abweichungen der lokalen Zeitgeber vom zentralen Zeit geber kleiner sind als die Übertragungs- und Verarbei tungszeit der zentralen Zeitinformation zwischen dem zentralen Zeitgeber und den lokalen Zeitgebern.The present invention is therefore based on the object reasons, a method of synchronizing the local Specify automation system timers where the deviations of the local timers from the central time donors are smaller than the transmission and processing time of the central time information between the central timers and local timers.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeich nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.According to the invention, this task is characterized by the resolved specified part of claim 1 measures.

Unter "Synchronisieren" ist sowohl das Einstellen der lokalen Zeitgeber mit einer vom zentralen Zeitgeber ausge gebenen Zeit verstanden als auch die Vorgabe eines be stimmten Zeitpunktes durch eine Impulsflanke. Im ersten Fall besteht die Zeitinformation aus dem Stand des zentra len Zeitgebers, das sind im allgemeinen mehrere Bit, im zweiten Fall lediglich aus einem einzigen Impuls bzw. einer Impulsflanke. Nach dem Synchronisieren der lokalen Zeitgeber können diese durch Aufsummieren von lokal er zeugten Taktimpulsen, z. B. mit einer Frequenz von 1 kHz, selbständig weiterlaufen und damit den ihnen zugeordneten peripheren Einheiten eine Feinzeit bereitstellen, mit der Daten von aufgetretenen Vorgängen versehen werden können. Es können so die Daten aus dem gesamten Automatisierungs system zeitfolgerichtig einander zugeordnet werden.Under "Synchronize" is both the setting of the local timer with one from the central timer understood time as well as the specification of a be agreed point in time by a pulse edge. In the first In this case, the time information consists of the status of the zentra len timer, that is generally several bits, in second case only from a single impulse or a pulse edge. After synchronizing the local Timers can do this by summing up locally witnessed clock pulses, e.g. B. with a frequency of 1 kHz, continue to run independently and thus the assigned to them provide peripheral units with a fine time with which Data from operations that have occurred can be provided. This enables data from the entire automation system can be assigned to one another in chronological order.

In Automatisierungssystemen werden unterschiedliche Ver fahren der Datenübertragung eingesetzt. Die Daten können parallel oder seriell übertragen werden. Die einzelnen Automatisierungsgeräte können parallel an einen Bus an geschlossen sein; das System kann aber auch hierarchisch aufgebaut sein, so daß die zu übertragenden Zeitinforma tionen jeweils von einer Einheit einer höheren Hierarchie ebene zu einer Einheit der nächstniederen Hierarchieebene weitergegeben werden, wobei die Verbindungen zwischen den Hierarchieebenen Bus- oder Sternleitungen sein können. Solche Übertragungssysteme weisen häufig eine Leitung, z. B. eine Interrupt-Leitung, auf, die alle Einheiten des Systems oder auch nur die zwischen aufeinanderfolgenden Hierarchieebenen verbindet, über welche mit einer Impuls flanke die übermittelten Daten für gültig erklärt werden können. Hierzu gehören Systeme, die nach dem sogenannten Hand-Shake-Verfahren arbeiten.In automation systems, different ver drive the data transmission used. The data can can be transmitted in parallel or in series. The single ones Automation devices can connect to a bus in parallel be closed; the system can also be hierarchical be constructed so that the time information to be transmitted each from a unit of a higher hierarchy level to a unit of the next lower hierarchy level are passed on, the connections between the Hierarchy levels can be bus or star lines. Such transmission systems often have a line, e.g. B. an interrupt line on which all units of the System or even just between successive ones Hierarchy levels connects through which with an impulse the transmitted data are declared valid can. This includes systems based on the so-called Hand shake method work.

Auch die Übertragungsarten können unterschiedlich sein. So können z. B. die Daten nach dem sogenannten CSMA/CD- oder Ethernet-Verfahren übertragen werden, bei dem die Teil nehmer, die Daten zu übertragen haben, eine Sendeanforde rung stellen, unabhängig von den Sendeanforderungen von anderen Teilnehmern. Im Falle einer Kollision werden nach einem stochastischen Verfahren den sendenden Teilnehmern Wartezeiten zugeteilt. Bei der ersten Sendeanforderung wissen die Teilnehmer daher nicht, wann sie ihre Informa tion absenden können.The types of transmission can also be different. So can e.g. B. the data according to the so-called CSMA / CD or Ethernet procedures are transmitted in which the part subscribers who have to transmit data, a transmission request regardless of the send requests from other participants. In the event of a collision, after a stochastic process for the sending participants Allocated waiting times. At the first send request therefore, the participants do not know when to send their informa tion can send.

Ein anderes in Automatisierungssystemen verwendetes Ver fahren ist das sogenannte Token-Passing-Verfahren, bei dem die Berechtigung (Token), über das Übertragungsmedium, im allgemeinen ein Bussystem, zu verfügen, von Teilnehmer zu Teilnehmer weitergegeben wird. Auch bei diesem Verfahren wissen die Teilnehmer nicht im voraus, wann sie die Be rechtigung erhalten, da die Umlaufzeit der Berechtigung abhängig ist von der Anzahl und der Größe der übermittel ten Informationen. Another Ver used in automation systems driving is the so-called token passing process, in which the authorization (token), via the transmission medium, in the general to have a bus system, from subscriber to Participant is passed on. Even with this procedure the participants do not know in advance when they will be able to receive authorization because of the period of the authorization depends on the number and size of the transmitted information.

Im Vergleich zu den genannten Verfahren ist ein weiteres Verfahren verhältnismäßig einfach, bei dem ein einziger Teilnehmer stets die Datenübertragung steuert. Trotzdem kennt die steuernde Station nicht im voraus den Zeitpunkt, zu dem eine Information abgesandt werden kann, da spontane Meldungen auftreten können, die mit höherer Priorität be arbeitet werden müssen.In comparison to the mentioned methods is another Relatively simple procedure in which a single Participant always controls the data transmission. Nevertheless the controlling station does not know the time in advance, to which information can be sent because it is spontaneous Messages can appear that are with higher priority have to be worked.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann in den Fällen, in denen das Absenden der zentralen Zeit information über eine einen vorgegebenen Betrag über schreitende Dauer verzögert wird, das Absenden der bereit gestellten Zeitinformation unterbunden und ein neuer Sendeauftrag mit einer aktualisierten Zeitinformation ge stellt werden. Vorhersehbare, konstante Verzögerungen kön nen demgegenüber durch eine konstante additive Größe in der übertragenen Zeitinformation berücksichtigt werden. Entsprechendes gilt für die Laufzeit der Zeitinformationen auf den Übertragungswegen. Diese sind im allgemeinen weit gehend konstant und können, nachdem sie einmal gemessen wurden, ebenfalls additiv sender- oder empfängerseitig berücksichtigt werden. Eine Korrektur auf der Empfänger seite hat den Vorteil, daß die Unterschiede der Laufzeiten zu den einzelnen Empfängern berücksichtigt werden. Die Dauer der Verarbeitung der Zeitinformationen in den Emp fängern vom Empfang bis zum Synchronisieren der lokalen Zeitgeber kann ebenfalls nach einer einmaligen Messung mit einer konstanten additiven Größe ausgeglichen werden. Es kann aber auch vorteilhaft sein, Empfänger einzusetzen, mit denen bei jedem Empfang einer Zeitinformation deren Verarbeitungsdauer gemessen und für die Synchronisation berücksichtigt wird.According to a development of the present invention in cases where the sending of the central time information about a predetermined amount Delayed duration is delayed, sending the ready provided time information prevented and a new one Send job with updated time information be put. Predictable, constant delays can in contrast, by a constant additive quantity in the transmitted time information are taken into account. The same applies to the runtime of the time information on the transmission routes. These are generally wide going constant and can after being measured once were also added on the transmitter or receiver side be taken into account. A correction on the recipient side has the advantage that the differences in terms to the individual recipients. The Duration of processing the time information in the emp catch from reception to synchronization of the local The timer can also be used after a single measurement be balanced with a constant additive quantity. However, it can also be advantageous to use receivers with which each time they receive time information Processing time measured and for synchronization is taken into account.

Umfangreiche Automatisierungssysteme weisen neben einem überlagerten Datenübertragungssystem, an das eine Zentrale mit dem zentralen Zeitgeber und mehrere Teilnehmer ange schlossen sind, Teilsysteme auf, die über je eine Koppel einheit mit dem überlagerten System verbunden sind. Die Teilsysteme können weitere Teilnehmer und Koppeleinheiten enthalten, an die weitere Teilsysteme angeschlossen sind. Die zentralen Zeitinformationen werden in einem solchen System über die Koppeleinheiten und Teilsysteme zu allen Einheiten mit lokalen Zeitgebern weitergeleitet, wobei die Übertragungs- und Verarbeitungszeiten mit den oben be schriebenen Maßnahmen berücksichtigt werden müssen, so daß letztlich alle Zeitgeber innerhalb vorgegebener Grenzen auf die Zeit des zentralen Zeitgebers eingestellt sind.Extensive automation systems have one superimposed data transmission system to which a central office with the central timer and several participants are closed, subsystems that each have a coupling unit are connected to the higher-level system. The Subsystems can include other participants and coupling units included, to which further subsystems are connected. The central time information is in such a System via the coupling units and subsystems to all Units forwarded with local timers, with the Transmission and processing times with the above be measures must be taken into account so that ultimately all timers within predetermined limits are set to the time of the central timer.

Anhand der Zeichnung, in der ein Automatisierungssystem schematisch dargestellt ist, werden im folgenden die Er findung sowie weitere Ausgestaltungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.Using the drawing in which an automation system is shown schematically, in the following the Er invention as well as further refinements and additions described and explained in more detail.

An einen Bus BL sind mehrere Automatisierungseinheiten A1, A2, A3; B1, B2, H angeschlossen. Die Automatisierungs einheiten A1, A2, A3 bestehen im Ausführungsbeispiel aus mehreren Verarbeitungsprozessoren, die alle auf einen ge meinsamen Speicher zugreifen können. Die Automatisierungs einheiten B1, B2 bestehen ebenfalls aus mehreren Verarbei tungsprozessoren, die jedoch parallel und hierarchisch, im Bedarfsfalle über mehrere Hierarchieebenen, baum- oder netzartig verteilt sind. Diese Prozessoren greifen nicht alle auf einen gemeinsamen Speicher zu. An den Bus BL kön nen weitere Geräte, z. B. das Gerät H, angeschlossen sein, die nicht weiter betrachtet werden müssen, da sie keinen lokalen Zeitgeber enthalten, der mit besonderer Genauig keit mit einem in der Zentralen Z enthaltenen zentralen Zeitgeber synchronisiert werden muß.A plurality of automation units A1, A2, A3; B1, B2, H connected. The automation units A1, A2, A3 consist of the exemplary embodiment several processors, all on one ge shared memory. The automation units B1, B2 also consist of several processes processing processors, which are parallel and hierarchical, however Needs trap across multiple hierarchy levels, tree or are distributed in a network. These processors don't work all towards a shared memory. To the BL bus NEN other devices, e.g. B. the device H, be connected, which do not need to be considered further as they do not local timers included, with special accuracy speed with a central contained in the central Z. Timers must be synchronized.

An die Automatisierungseinheiten Ai, Bi sind Antriebe D1, E1; C1, F1; D3, E3, E4; G angeschlossen. Die Kopplung kann seriell über Punkt zu Punkt- oder Busleitungen oder über Parallelbusse erfolgen. The automation units Ai, Bi are drives D1, E1; C1, F1; D3, E3, E4; G connected. The coupling can serial via point to point or bus lines or via Parallel buses are made.

Die Antriebe C1, F1; C2, F2; C3, F3 bestehen jeweils aus einem Antriebssteuer- und -regelgerät F1, F2, F3 sowie einer Technologieeinheit C1, C2, C3, in der funktions spezifische Zusatzfunktionen realisiert sind. In den Ge räten F1, F2, F3 sind Grundfunktionen, wie Strom- und Drehzahlregelung bei Gleichstromantrieben, Frequenz regelung bei Drehstromantrieben, ein Einschaltsteuerwerk oder weitere parametrierbare Regler realisiert. In den Technologieeinheiten C1, C2, C3 sind die für den Betrieb als technologische Einheit erforderlichen Ergänzungen, wie Betriebsartensteuerung, Handfunktionen, Überwachung und Ansteuerung von Bremse oder Kupplung, Lastausgleichsregler oder Mehrmotorbetriebssteuerung, programmiert.The drives C1, F1; C2, F2; C3, F3 each consist of a drive control and regulating device F1, F2, F3 and a technology unit C1, C2, C3, in the functional specific additional functions are implemented. In the Ge advise F1, F2, F3 are basic functions such as electricity and Speed control for DC drives, frequency regulation for three-phase drives, a switch-on control unit or other parameterizable controllers implemented. In the Technology units C1, C2, C3 are those for operation supplements required as a technological unit, such as Mode control, manual functions, monitoring and Activation of brake or clutch, load balancing controller or multi-engine operation control, programmed.

Die Technologieeinheiten C1, C2, C3 können so programmiert werden, daß auch bei unterschiedlichen Geräten F1, F2, F3 gleiche Systemeigenschaften für die Gesamteinheiten C1, C2 bzw. C2, F2 bzw. C3, F3 erreicht werden.The technology units C1, C2, C3 can be programmed in this way be that even with different devices F1, F2, F3 same system properties for the entire units C1, C2 or C2, F2 or C3, F3 can be achieved.

Die Antriebe D1, E1; D2, E2; D3, E3, E4 bestehen jeweils aus einem oder mehreren Antriebssteuer- und -regelgeräten E1, E2, E3, E4 und einer Technologieeinheit D1, D2, D3, in der ähnlich wie in den Technologieeinheiten Ci funktions spezifische Zusatzfunktionen realisiert sind. Entsprechend sind in den Geräten D1, D2, D3 für den Betrieb als techno logische Einheit erforderliche Ergänzungen programmiert. Der Unterschied der Antriebe Di, Ei zu den Antrieben Ci, Fi liegt darin, daß durch die Verwendung eines einzigen Gerätes, z. B. des Gerätes D3, für mehrere Geräte, z. B. E3, E4, eine Antriebsgruppe der Automatisierungseinheit B2 gegenüber wie ein Einzelantrieb in Erscheinung tritt.The drives D1, E1; D2, E2; D3, E3, E4 exist from one or more drive control and regulating devices E1, E2, E3, E4 and a technology unit D1, D2, D3, in which functions similarly to the Ci technology units specific additional functions are implemented. Corresponding are in the devices D1, D2, D3 for operation as techno logic unit required additions programmed. The difference between the drives Di, Ei and the drives Ci, Fi is that by using a single Device, e.g. B. the device D3, for several devices, for. B. E3, E4, a drive group of the automation unit B2 compared to how a single drive appears.

Ein Antrieb G besteht aus mehreren Verarbeitungsprozesso ren, die verteilte Aufgaben, wie z. B. Stromregelung, Drehzahlregelung, Transvektorregelung, Haspelberechnung, Einschaltsteuerwerk, Datenerfassung, ausführen. A drive G consists of several processing processes ren, the distributed tasks such. B. current control, Speed control, transvector control, reel calculation, Switch-on control unit, data acquisition, execute.

In allen Einheiten und Geräten A1, A2 . . . G soll eine lokale Zeit bereitgestellt werden, die durch Aufsynchroni sieren auf eine vorgegebene Zeitbasis, zweckmäßig die Zeit eines zentralen Zeitgebers, gebildet ist. Die lokalen Zeitgeber sollen auf einen vorgegebenen Zeittakt, wiederum zweckmäßig den des zentralen Zeitgebers, nachsynchroni siert werden können. Zwischen dem Einstellen der lokalen Zeitgeber bzw. dem Nachsynchronisieren sollen die Zeit geber unabhängig arbeiten, so daß sie eine hochaufgelöste Zeitinformation für die Datenverarbeitung bereitstellen können. Diese Anforderungen sollen für das Gesamtsystem mit seinen verteilten Komponenten, die zum Teil nur über serielle Koppelstrecken, in anderen Fällen über mehrere Hierarchieebenen, durch Parallelbusse miteinander ver bunden sind, gelten, unabhängig von Größe und Topologie des Systems. Die Anforderungen an den Gleichlauf aller lokalen Zeitgeber und damit an die Auflösung der Feinzeit sind z. B. 2 ms.In all units and devices A1, A2. . . G should be one local time provided by synchronization based on a predetermined time base, expediently the time of a central timer. The local Timers are supposed to turn on a predetermined timing expediently that of the central timer, post-synchronized can be settled. Between setting the local Timers or the re-synchronization should be the time donors work independently so that they are a high resolution Provide time information for data processing can. These requirements should apply to the overall system with its distributed components, some of which are only over serial links, in other cases over several Hierarchy levels, linked by parallel buses bound, apply regardless of size and topology of the system. The requirements for the synchronism of everyone local timer and thus the resolution of the fine period are z. B. 2 ms.

Die Zeitinformationen können vom zentralen Zeitgeber zu den lokalen Zeitgebern mit den in Automatisierungssystemen gebräuchlichen Übertragungsverfahren übertragen werden. So ist z. B. eine serielle Übertragung möglich, bei der das Telegramm gleichzeitig zur Synchronisierung der lokalen Zeitgeber dient. Eine parallele Übertragung der Zeit information kann dadurch erfolgen, daß zunächst eine Zeit information übertragen wird, die auf einen späteren Syn chronisierzeitpunkt bezogen ist, und daß dann zu diesem Zeitpunkt die Synchronisierung über eine spezielle Leitung praktisch verzugsfrei erfolgt. Entsprechend kann die Zeit information auch seriell übertragen werden, wobei die Zeitinformation wiederum auf einen späteren Synchronisier zeitpunkt bezogen ist, zu dem Synchronisierimpulse über eine spezielle Leitung, die zu den einzelnen Geräten ver legt ist, übertragen wird. Der Synchronisierimpuls kann auch leitungslos, z. B. über eine Infrarotstrecke, über tragen werden. The time information can be from the central timer too the local timers with those in automation systems usual transmission methods are transmitted. So is z. B. a serial transmission possible, in which the Telegram simultaneously for the synchronization of the local Serves timer. A parallel transfer of time information can be done by first a time information is transferred, which is later syn chronization time is related, and then to this Time of synchronization via a special line done practically without delay. The time can accordingly information can also be transmitted serially, with the Time information in turn on a later synchronization is related to the time at which synchronizing pulses a special line that ver to the individual devices is transferred. The synchronization pulse can also wireless, e.g. B. over an infrared path will wear.

Entscheidend ist, daß Übertragungsprinzipien und die Kombination der Übertragungskomponenten so gewählt sind, daß die Ungenauigkeit der Synchronisation der lokalen Zeitgeber kleiner als ein vorgegebener Betrag, z. B. 2 ms, ist.It is crucial that transfer principles and the Combination of transmission components are selected so that the inaccuracy of the synchronization of the local Timer less than a predetermined amount, e.g. B. 2 ms, is.

Die an die Busleitung BL angeschlossenen Einheiten Z, Ai, Bi sollen im Ausführungsbeispiel nach dem sogenannten Ethernet-Übertragungsverfahren arbeiten, das ein stocha stisches Verhalten zeigt, bei dem der Zugriff zum Bus durch andere laufende Übertragungen gesperrt sein kann. Der zentrale Zeitgeber in der Einheit Z übergibt entspre chend der eingestellten Zeitbasis von z. B. 60 s ein Telegramm mit der aktuellen Zeitinformation an die zuge hörige Übertragungssteuerung. Diese versucht nun, die Zeitinformation über den Bus mittels eines sogenannten Broadcast-Telegramms an alle anderen an den Bus ange schlossenen Einheiten zu senden. Der Ethernet-Bus kann jedoch wegen anderer laufender Übertragungen gesperrt sein, so daß die Information so lange in der Übertragungs steuerung zurückgehalten wird, daß die Abweichung von der Echtzeit größer als der zulässige Betrag von z. B. 2 ms wird. Nach einer definierten Zeit von z. B. 1 ms wird daher ein nicht ausgeführter Sendeauftrag wieder zurück gezogen und gleichzeitig ein neuer Sendeauftrag erteilt, in dessen Telegramm die Zeit aktualisiert ist. Damit wird erreicht, daß die Zeitinformation zu dem Zeitpunkt, zu dem sie physikalisch auf dem Bus als Pegel gemessen werden könnte, nicht älter als 1 ms ist.The units Z, Ai, connected to the bus line BL Bi should in the embodiment according to the so-called Ethernet transmission method work that a stocha shows behavior in which access to the bus may be blocked by other ongoing transmissions. The central timer in unit Z transfers accordingly chend the set time base of z. B. 60 s Telegram with the current time information to the assigned proper transmission control. This is now trying to Time information about the bus using a so-called Broadcast telegram to all others on the bus to send closed units. The Ethernet bus can however blocked due to other ongoing transmissions be so that the information so long in the transmission control is held back that the deviation from the Real time greater than the allowable amount of e.g. B. 2 ms becomes. After a defined time of e.g. B. 1 ms therefore a send order that has not been executed is returned drawn and at the same time issued a new send order, the time is updated in the telegram. So that will achieves that the time information at the time when they are measured physically on the bus as a level could be no older than 1 ms.

Damit eine maximale Ungenauigkeit von 2 ms nicht über schritten wird, müssen in den Empfängern besondere Maß nahmen getroffen werden. In den Automatisierungseinheiten A1, A2, A3 bestehen diese darin, daß diese eine Bus anschaltung enthalten, die speziell auf das Broadcast- Telegramm des zentralen Zeitgebers eingestellt ist und die alle anderen Telegramme verwirft, die als Broadcast- oder Einzeltelegramm einlaufen. Für die Kommunikation von Prozeßdaten ist in den Automatisierungseinheiten A1, A2, A3 eine zweite Busanschaltung parallel angeschlossen. Mit einer solchen speziellen Busanschaltung wird erreicht, daß die Zeitinformation zu dem Zeitpunkt, zu dem sie über tragen wird, ohne weitere Wartezeit ausgewertet wird. Die Auswertung beinhaltet dabei eine Korrektur um die einmalig ermittelte Laufzeit der Auswertung, so daß für die weitere Verarbeitung eine wiederum aktuelle Uhrzeit zur Verfügung steht. Nach der Auswertung wird ein lokaler Zeitgeber auf die ermittelte Zeitinformation gestellt. Diese Uhrzeit wird dann zyklisch hoch aufgelöst in einem definierten Speicherbereich bereitgestellt. Durch Zugriff auf diesen Speicher kann jederzeit die aktuelle Zeit aus dem lokalen Zeitgeber gelesen werden. Dies gilt für alle auf diesen Speicher zugreifenden Prozessoren.So that a maximum inaccuracy of 2 ms does not exceed steps must be special in the recipients were taken. In the automation units A1, A2, A3 these consist in that this is a bus connection included, which is specific to the broadcast Telegram of the central timer is set and the discards all other telegrams that are broadcast or Receive a single telegram. For the communication of Process data is in the automation units A1, A2, A3 a second bus connection connected in parallel. With Such a special bus connection ensures that the time information at the time they are about will be evaluated without waiting. The Evaluation includes a one-off correction determined duration of the evaluation, so that for the further Processing a current time available stands. After the evaluation, a local timer is opened the determined time information is provided. This time is then cyclically high-resolution in a defined Storage area provided. By accessing this The current time can be saved from the local memory at any time Timers can be read. This applies to everyone on this Processors accessing memory.

Während in den Automatisierungseinheiten A1, A2, A3 für den Empfang der Zeitinformation ein gesonderter Empfänger vorhanden ist, enthalten die Einheiten B1, B2 jeweils nur eine einzige Anschaltung, die alle Telegramme, also sowohl die mit Prozeßdaten als auch die mit der Zeitinformation, empfängt. Diese Anschaltung ist so ausgebildet, daß die Verzugszeit zwischen dem Eintreffen eines Interrupts und dessen Verarbeitung gemessen werden kann. Diese gemessene Zeit wird für die Korrektur der Zeitinformation ausge nutzt. Nach Empfang des Telegramms wird dieses in einen Abarbeitungspuffer eingetragen und ein Interrupt an das Auswerteprogramm gegeben. Die Busanschaltung kann jedoch noch mit der Auswertung anderer Telegramme beschäftigt sein, so daß die Auswertung des Zeittelegramms erst mit Verzögerung gestartet wird. Im Auswerteprogramm wird nun die seit dem Interrupt abgelaufene Zeit gelesen und die empfangene Zeit um diese variable Totzeit korrigiert. Mit einer weiteren Korrektur wird die konstante Verarbeitungs zeit des Auswertungsprogramms kompensiert. While in the automation units A1, A2, A3 for a separate receiver receives the time information units B1, B2 each contain only a single interface that receives all telegrams, both those with process data as well as those with time information, receives. This connection is designed so that the Delay between the arrival of an interrupt and whose processing can be measured. This measured Time is spent on correcting the time information uses. After receiving the telegram, it is converted into one Processing buffer entered and an interrupt to the Evaluation program given. However, the bus connection can still busy evaluating other telegrams be so that the evaluation of the time telegram only with Delay is started. Now in the evaluation program read the elapsed time since the interrupt and the received time corrected by this variable dead time. With Another correction is the constant processing time of the evaluation program compensated.

Nach der Auswertung der Zeitinformation wird ein auf der Anschaltung geführter lokaler Zeitgeber auf die ermit telte korrigierte Zeitinformation gestellt. Diese Zeit dient dann als Zeitbasis für das Stellen der Zeitgeber in den anderen Prozessoren. Anders als bei den Automatisie rungseinheiten A1, A2, A3 wird die lokale Zeit also nicht allen Prozessoren zum Auslesen zur Verfügung gestellt. Dies ist nicht möglich, da das System über Hierarchie ebenen verzweigt ist, so daß nicht alle Prozessoren auf eine derartige Information zugreifen können. Innerhalb der Systeme mit den Einheiten B1, B2 können die Prozessoren über mehrere Baugruppenträger verteilt sein. Jeweils ein Prozessor eines Systems ist mit dem nächsten Baugruppen träger verbunden. Da jeder Prozessor mehrere Baugruppen träger anschalten kann und die Schachtelungstiefe groß, ja sogar unbegrenzt sein kann, entsteht ein System mit Baum struktur. In einem solchen Teilsystem wird die Anschaltung an den Bus BL, welche die Zeitinformation vom Bus BL emp fängt, als lokaler Master-Zeitgeber in der höchsten Ebene eingesetzt. Er kann auf alle Prozessoren der nächstniede ren Ebene zugreifen. Jeder Prozessor dieser Ebene wiederum kann auf die Prozessoren zugreifen, die in eigenen Sub systemen enthalten sind. Jeder dieser Prozessoren wiederum hat Zugriff auf alle Prozessoren der folgenden Ebene usf. Die Verbindungen innerhalb einer Ebene sowie von einem Prozessor zu den Prozessoren eines Subsystems sind vor teilhaft als Parallelbusse realisiert, die neben den Adreß- und Datenleitungen auch Interrupt-Leitungen ent halten, von denen eine durch das gesamte System geschleift ist, über die Synchronisierimpulse für die lokalen Zeit geber übertragen werden.After the evaluation of the time information, an on the connection of guided local timers to the ermit corrected time information provided. This time then serves as a time base for setting the timer in the other processors. Unlike the automation The local time does not become A1, A2, A3 made available to all processors for reading. This is not possible because the system has a hierarchy level is branched so that not all processors can access such information. Within the Systems with units B1, B2 can processors be distributed over several subracks. One each Processor of one system is with the next assembly carrier connected. Because each processor has multiple assemblies can switch on the carrier and the nesting depth is large, yes can even be unlimited, a system with a tree is created structure. In such a subsystem, the interface to the bus BL, which emp the time information from the bus BL starts as a local master timer at the highest level used. It can be used on all processors of the next lowest access their level. Every processor of this level in turn can access the processors that are in their own sub systems are included. Each of these processors in turn has access to all processors of the following level etc. The connections within a level as well as from one Processor to the processors of a subsystem are in front partially realized as parallel buses, which in addition to the Address and data lines also include interrupt lines hold, one of which is looped through the entire system is about the synchronization pulses for the local time be transferred.

Die lokalen Zeitgeber werden dadurch eingestellt, daß zu nächst der in den Einheiten B1, B2 enthaltene Zeitgeber die Zeitinformation für den nächsten Synchronisierzeit punkt an alle anderen Prozessoren mit Zeitgebern sendet. Dies geschieht mit einem Vorlauf, da die Übertragung der Zeitinformation Verzögerungen unterworfen sein kann, z. B. wenn das Übertragungsverfahren ein stochastisches Verhal ten hat. Der Vorlauf sollte aber kleiner als der Zyklus der Synchronisation durch den zentralen Zeitgeber sein, damit auch die Versorgung der Antriebseinheiten C3, F3; D2, E2; . . . bis zum nächsten Synchronisierzeitpunkt er folgen kann. Zu dem Zeitpunkt, welcher der übertragenen Zeitinformation an die Prozessoren entspricht, senden die Einheiten B1, B2 über die durchgeschleifte Interrupt- Leitung einen Synchronisierimpuls. Da diese Leitung hardware-mäßig alle Prozessoren erreicht und auf einer sehr hohen Interrupt-Ebene liegt, wird die Synchronisie rung aller lokalen Zeitgeber ohne weitere Zeitverzögerung zeitgleich vorgenommen. Die lokalen Zeitgeber in den nied rigeren Hierarchieebenen des Systems werden im gleichen Zeitraster wie die lokalen Zeitgeber in den an die Bus leitung BL angeschlossenen Automatisierungseinheiten B1, B2 synchronisiert.The local timers are set to next the timer contained in units B1, B2 the time information for the next synchronization time point to all other processors with timers. This is done with a lead, as the transfer of the Time information may be subject to delays, e.g. B. if the transmission process has a stochastic behavior ten. However, the lead should be smaller than the cycle synchronization by the central timer, thus also the supply of the drive units C3, F3; D2, E2; . . . until the next synchronization time can follow. At the time which of the transferred Corresponds time information to the processors, send the Units B1, B2 via the looped interrupt Line a synchronization pulse. Because this line in terms of hardware all processors reached and on one very high interrupt level, the synchronization All local timers without further time delay made at the same time. The local timers in the nied rigorous hierarchical levels of the system are in the same Time grid like the local timers in the to the bus line BL connected automation units B1, B2 synchronized.

Es gibt Antriebssteuer- und -regelgeräte, z. B. die in der Figur mit F1, F2, F3 bezeichneten, die nicht direkt syn chronisiert werden können. Diesen Geräten sind daher die Technologieeinheiten C1, C2, C3 vorgeschaltet, welche, da sie frei projektierbar sind, die Synchronisierung der nachgeschalteten Geräte übernehmen. Von den Automatisie rungseinheiten A2, B1 wird dazu über eine z. B. serielle Schnittstelle für Sollwerte, Kommandos, Istwerte, Status informationen und Parameter ein Telegramm an alle ange schlossenen Technologieeinheiten gesendet, das die Zeit information für den nächsten Synchronisierzeitpunkt ent hält. Die Synchronisation selbst erfolgt dann über ein Interrupt-Signal, das den Technologieeinheiten C1, C2, C3 separat zugeführt wird. Dieses Signal wird dem zentralen Zeitgeber entnommen, der dazu eine Hardware-Auskopplung aufweist. Das Signal wird über stern- oder schleifen förmige Verdrahtung oder auch eine leitungslose Über tragung, z. B. Infrarotstrecken, den Technologieeinheiten zugeführt.There are drive control and regulating devices, e.g. B. in the Figure labeled F1, F2, F3, which are not directly syn can be chronized. These devices are therefore the Technology units C1, C2, C3 upstream, which, because they are freely configurable, the synchronization of the take over downstream devices. From the automation approximately A2, B1 is z. B. serial Interface for setpoints, commands, actual values, status information and parameters a telegram to all closed technology units that sent the time information for the next synchronization time holds. The synchronization itself then takes place via a Interrupt signal that the technology units C1, C2, C3 is fed separately. This signal becomes the central one Timers taken, which is a hardware decoupling having. The signal will loop over or star shaped wiring or a wire-free over wearing, e.g. B. infrared lines, the technology units fed.

Das Einstellen der lokalen Zeitgeber der Technologie einheiten erfolgt im gleichen Zeitraster wie das Nach führen der lokalen Zeitgeber in den Automatisierungs einheiten A2, B1 durch den zentralen Zeitgeber. Während die Automatisierungseinheiten mit dem ersten Synchroni siertelegramm des zentralen Zeitgebers gestellt werden, ist dies bei den Zeitgebern der Technologieeinheiten erst mit der zweiten Synchronisation durch den zentralen Zeit geber möglich. Dies liegt an dem Verfahren, bei dem zu nächst die Automatisierungseinheiten synchronisiert wer den, die dann den Technologieeinheiten der Antriebe die Stellinformation für den nächsten Synchronisierzeitpunkt übergeben.Setting the local technology timers units takes place in the same time grid as the night lead the local timer into the automation units A2, B1 by the central timer. While the automation units with the first synchronization quarterly telegram of the central timer, this is only the case with the timers of the technology units with the second synchronization through the central time donor possible. This is due to the process at which next the automation units are synchronized the one that then drives the technology units of the Setting information for the next synchronization time to hand over.

Die synchronisierten Zeitgeber ermöglichen, Daten, insbe sondere Prozeßdaten, mit einer Feinzeit zu versehen und in sogenannten Trace-Puffern zu hinterlegen. Auf Anforderung, z. B. ereignisgesteuert nach einem Fehlerfall oder bei Auftreten bestimmter Prozeßbedingungen, aber auch zyklisch können die Inhalte aus den verschiedenen Trace-Puffern zu einer zentralen Einheit übertragen und dort gesammelt werden. Wegen der genauen Synchronisierung der Zeitgeber können die Daten entsprechend dem Zeitpunkt ihrer Erfas sung miteinander korreliert werden und wegen der genauen Synchronisierung der lokalen Taktgeber auch dann, wenn die Daten kurz nacheinander, z. B. in einem Abstand von 2 ms, erfaßt wurden.The synchronized timers allow data, esp special process data, with a fine time and in so-called trace buffers. On request, e.g. B. event-driven after an error or at Occurrence of certain process conditions, but also cyclically can transfer the content from the different trace buffers transferred to a central unit and collected there will. Because of the exact synchronization of the timers the data can be recorded according to the time of their acquisition be correlated with each other and because of the exact Synchronization of the local clock even when the Data in quick succession, e.g. B. at a distance of 2 ms, were recorded.

Aufgrund der genauen Uhrzeit können auch Aufträge zwischen Einheiten eines Automatisierungssystems transferiert wer den, welche die Information darüber enthalten, zu welchem Zeitpunkt Daten verarbeitet oder bestimmte Maßnahmen durchgeführt werden.Due to the exact time, orders can be placed between Units of an automation system are transferred those that contain information about which Time processed data or certain measures be performed.

Claims

1. A method for synchronizing local timers of an automation system with time information from a central timer, characterized in that the local timers are synchronized with time information formed from the time information of the central timer and a correction corresponding to the transmission and processing time the time information is only transmitted from the transmission unit associated with the central timer if it differs from the current time by less than a predetermined amount.

2. The method according to claim 1, characterized ge indicates that in the case of a data transfer transfer procedure in which the one send order unit in the formation of the transmission telegram At the time of the transmission is not known a broadcast order with the current time of the central timer is provided as time information to be transmitted and that the send order if this is within the smallest too allowed timing deviation is not executed, too withdrawn and a new send order with a new one current time is set until a send order within half the smallest permitted time deviation becomes.

3. The method according to claim 2, characterized ge indicates that the time information transferred using a method in which several Units equal access to transmission medium and in the event of a collision, one transmission requesting units the transmission authorizations one after the other, preferably after a stocha table procedures.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, because characterized in that the zen central time information from a separate receiver emp catch and processed.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, because characterized by that the over entry and processing time of the time information measured times and added to the received time information becomes.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, there characterized in that the ver working time of each incoming time information acc sen and added to the received time information.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, there characterized by that time information and an associated interrupt signal About will be wearing and that the time between arrival of the interrupt signal and the processing of the time information measured and received time information is added.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, there characterized by that time information is transmitted in advance and if the current time is equal to the time information with advance is a synchronization pulse is transmitted.

9. The method according to claim 8, characterized ge indicates that the synchronization pulse is transmitted via a separate line.

10. The method according to claim 8, characterized ge indicates that the synchronization pulse line-free, preferably via an infrared path, is transmitted.