EP3295266A1 - Bereitstellen von prozesswerten in einer prozessanlage mit echtzeitanforderung - Google Patents

Bereitstellen von prozesswerten in einer prozessanlage mit echtzeitanforderung

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Publication number
EP3295266A1
EP3295266A1 EP15760395.2A EP15760395A EP3295266A1 EP 3295266 A1 EP3295266 A1 EP 3295266A1 EP 15760395 A EP15760395 A EP 15760395A EP 3295266 A1 EP3295266 A1 EP 3295266A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
client
server
server device
group
telegram
Prior art date
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Ceased
Application number
EP15760395.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz-Josef GÖTZ
Christian Hock
Jürgen Schmitt
Frank Volkmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3295266A1 publication Critical patent/EP3295266A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46—Multiprogramming arrangements
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H04L67/125—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks involving control of end-device applications over a network
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33149—Publisher subscriber, publisher, master broadcasts data to slaves, subscriber
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34263—OLE object linking and embedding, OPC ole for process control

Definitions

  • the invention relates to a system for controlling a Prozes ⁇ ses, for example, a manufacturing process in which a server device to at least one process parameter, Example ⁇ example a temperature, determines the current process value to different transmit times and here referred to several other Ge ⁇ councils, client devices distributed.
  • a server device to at least one process parameter, Example ⁇ example a temperature
  • client devices distributed.
  • To the invention also include a corresponding server device and a client device entspre ⁇ and fair and a method for operating the server device.
  • OPC Unified Automation OPC UA
  • OPC - OLE for process control
  • OLE - object linking and embedding OPC - object linking and embedding
  • OPC UA secures this data transport eg by acknowledgment of receipt.
  • OPC UA requires that the client and the server know each other. A concrete peer-to-peer connection between client and server is established, the so-called OPC UA session.
  • UDP User Datagram Protocol
  • UDP is a minimal, connectionless network protocol that belongs to the transport layer of the Internet protocol family.
  • UDP allows applications to send datagrams in IP-based computer networks.
  • UDP addresses the problem of the 1: n relationship, but introduces new problems, such as that of a non-secure Kom ⁇ munication with it.
  • the UDP approach also brings new possibilities of attack to the net, or the productive
  • Communication such as flooding the network with large volumes of data packets.
  • the OPC UA layer has it according to protocol no Einwir ⁇ kung facilities on the network level.
  • Clients are, as mentioned above, used in OPC UA subscriptions (subscriptions): a client creates such a subscription on a server and adds the elements whose value change he wants to be informed. As soon as this subscription has been set up successfully, the client is informed about value changes of the entered elements.
  • a client can create several subscriptions. In addition to the information about what items he wants to be informed, the subscription also contains information in what form or how often he wants to receive this information / updates.
  • the client makes a request / request to the server, which is answered by the server with a response / response as soon as a data change occurs.
  • the server must manage the pending requests / requests and send keep-alive messages to the client if no change in value occurs.
  • each individual client on the server must create their own subscription and add the corresponding elements.
  • the server must then send a notification with the same content to each client. If you do not want to invest the cost of a subscription, the client can also just make a READ request to the server.
  • the server does not have to manage the subscription mechanism, each time a read is accessed, a context must be set up that the server uses to match variable names to actual variable access.
  • Client and server are established a session that is valid as long as the client is interested in value changes.
  • multi-target UDP Subskriptio ⁇ nen for OPC UA.
  • multiple clients can be clustered into multicast clusters to minimize management and transport load.
  • the invention is therefore based on the object to make an off ⁇ exchange of process values between devices in a plant efficiently.
  • a method is provided by means of which a server or server device is operated in a system.
  • a server or server device may be an automation ⁇ technical plant, for example, for the production of a product (for example, the manufacturing of a motor vehicle) or for performing a process (such as the power generation on the basis of nuclear power) or CON ⁇ ren a system (for example, controlling traffic lights in a municipality).
  • the process can also be arranged within a single apparatus, for example it can be the control of a robot for coordinating individual devices of the robot, for example its sensors and actuators.
  • Another apparatus can be for example a manufacturing station, for example, a Lackiersta ⁇ tion or a bottling station. Even within such stations, a process can provide the desired functionality of the station. Therefore covered by the term "plant” also preferred such an apparatus and such states ⁇ on.
  • the controlled process includes at least one process parameter, which may be changed by the operation of the process, such as a temperature, a pressure, a rotational position of, for example, a rotor or shaft, or a Ge ⁇ speed, for example, an assembly line.
  • the Serverge ⁇ advises determined at different transmission times to the at least one process parameter in each case one current process value, ie for example the current temperature or the current pressure.
  • the server device may have, for example, a temperature sensor or a pressure sensor or a motor control for an electric motor or a control device for a robot.
  • the respective current process value of the at least one Pro ⁇ zessparameters should excluded to multiple client devices of the plant be sent.
  • a client device may also be, for example, a motor controller or another actuator controller or a sensor.
  • each of the client devices can either require the current process value from the server device for each of the at least one process parameters, or even only a subset thereof, that is, one or several.
  • the server device sends to a plurality of client devices of the system depending ⁇ wells to each or a subset of the at least one Pro ⁇ zessparameters the respective transmission time of the respective ER-mediated current process value via a data network, such as an Ethernet or a Profinet bus from.
  • the server device performs the following:
  • the server device constituting a group of at least one Pro ⁇ process parameters, which is for For ⁇ send to at least one of the client devices.
  • the server device holds a transmission time point each ⁇ wells the current process values of the at least one process parameter of the group into a single TSN telegram and sends the TSN telegram in the data network.
  • server device is not restricted to a device that operates exclusively as a data source for process values.
  • the server device for the at least one process parameter may be a client device associated with at least one other process parameters at the same time that current Pro ⁇ zess uncomfortable to receive at least one other process parameters from another server device.
  • the idea is not to transmit requested OPC-UA subscriptions over the conventional OPC-UA session channel, but instead
  • Time-sensitive networking is a set of standards that the Time-Sensitive Networking Task Group (IEEE 802.1) uses.
  • TSN describes advanced Layer 2 mechanisms and protocols for Bridges and terminals to, among other things determinism to guarantee ⁇ ren.
  • There are existing protocols and expand into new protocols established z. B. Protocols for Pfadberech ⁇ planning and booking
  • determinism is a fundamen- tional requirement for Ethernet-based networks in order to be able to be used in the factory floor of automation systems (of course also energy, automotive, etc.).
  • a server device may be a performance-weak device, such as a sensor.
  • the invention also includes a device for a system for controlling a process, which can act as a client device.
  • the device is designed to emit a request telegram to a server device, is indicated in which of which of, process values are to send out at least one process parameter being monitored by the server device to the client device depending ⁇ wells.
  • the client device sends this request diagram over a data network.
  • the device is designed to further sending to a server device a request ⁇ telegram and receive group information via the data network from the server device.
  • An addressed TSN telegram is then received via the data network at different transmission times and at least one process value contained therein is read from the TSN telegram.
  • the invention still includes a system for controlling a process. Which processes it can be ⁇ example, has already been listed.
  • the system includes at least a server device and a plurality of Clientge ⁇ boards according to the invention.
  • FIG. 2 shows an exemplary network with a server and a plurality of client devices
  • FIG. 3 shows a flowchart for an embodiment of the method according to the invention, which can be carried out in the system of FIG.
  • a client requests one or more subscriptions with one or more items (monitored items) and properties (eg publishing rate) from the server.
  • FIG. 1 shows by way of example 5 servers which request information as follows:
  • Entity group 2
  • the server forms (or complements) these groups, El, E2. These groups form the basis for managing subscriptions in the server.
  • a group contains several process parameters v, w, x, y, z (monitored items) to be monitored potentially different Clients Client A, Client B, ... based on properties together. Properties can z. B. the publishing rate or a requested quality (Garan ⁇ tie) the transmission, etc. be.
  • Groups are not a 1: 1 mapping of the subscription request of a single client, but rather an optimized summary / split of different subscription requirements of different clients.
  • it can not be determined that new groups will be needed for the new subscription. In this case, the client is only informed which
  • Calculated paths and reservations ensure that the communication of the network does not interfere with the network. This requires no additional administrative ⁇ maintenance effort in the OPC UA client or server.
  • the communication between the client and the server is shown as an example, after the subscription of the client at the server, the server receives it at regular intervals

Abstract

In automatisierungstechnischen Anlagen besteht die Notwendigkeit, zwischen unterschiedlichen Geräten Prozessinformationen auszutauschen. Hierfür hat sich ein Standardprotokoll OPC Unified Automation (OPC UA) der OPC Foundation etabliert. Idee ist es, angeforderte OPC-UA Subskriptionen nicht über den herkömmlichen OPC-UA Session Kanal zu übertragen, sondern eine separate TSN Datenkommunikation aufzubauen, über die die Subskriptions-Informationen übertragen werden.

Description

Beschreibung
Bereitstellen von Prozesswerten in einer Prozessanlage mit Echtzeitanforderung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Steuern eines Prozes¬ ses, beispielsweise eines Fertigungsprozesses, in welcher ein Servergerät zu zumindest einem Prozessparameter, beispiels¬ weise einer Temperatur, zu unterschiedlichen Sendezeitpunkten den aktuellen Prozesswert ermittelt und an mehrere andere Ge¬ räte, hier Clientgeräte genannt, verteilt. Zu der Erfindung gehören auch ein entsprechendes Servergerät und ein entspre¬ chendes Clientgerät sowie ein Verfahren zum Betreiben des Servergeräts .
In automatisierungstechnischen Anlagen, oder kurz Anlagen, besteht die Notwendigkeit, zwischen unterschiedlichen Geräten Prozessinformationen auszutauschen. Hierfür hat sich ein Standardprotokoll OPC Unified Automation (OPC UA) der OPC Foundation etabliert. (OPC - OLE for process control, OLE - object linking and embedding) .
In solchen Szenarien ist es sehr häufig der Fall, dass mehre¬ re Konsumenten der Prozessinformation (Clients) an denselben Prozessinformationen interessiert sind, die somit von dem OPC UA Server mehrfach an die verschiedenen Clients gesendet werden. Dazu kommt , dass OPC UA diesen Datentransport z.B. durch Empfangsbestätigungen absichert. Hierfür setzt OPC UA voraus, dass Client und Server sich kennen Es wird eine konkrete Peer-to-Peer Verbindung zwischen Client und Server aufgebaut, die sogenannte OPC UA Session,
Bei einem Betrieb einer Anlage kann es vorkommen, dass ein Servergerät durch das Verwalten der Verbindungen oder Sitzun- gen und das mehrfache Aussenden von aktuellen Prozesswerten überlastet wird. Hier ist es dann nötig, ein schaltungstech¬ nisch aufwändigeres und damit in der Herstellung kostspieli¬ geres Servergerät bereitzustellen. Zudem kann das vielfache Aussenden von Prozesswerten das Kommunikationsverhalten der Anlage beeinträchtigen, da das vielfache Übertragen der Prozesswerte die Kommunikation anderer Geräte blockiert. Heute sind OPC-UA Subskriptionen gesicherte (TCP) 1 : 1 Kommu¬ nikationsbeziehungen, die der Server verwalten muss. Eine mögliche Lösung ist eine Erweiterung über das UDP Protokoll. Das User Datagram Protocol, kurz UDP, ist ein minimales, verbindungsloses Netzwerkprotokoll, das zur Transportschicht der Internetprotokollfamilie gehört. UDP ermöglicht Anwendungen den Versand von Datagrammen in IP-basierten Rechnernetzen. UDP adressiert das Problem der 1 : n Beziehung, bringt aber neue Probleme, beispielsweise das einer nicht gesicherte Kom¬ munikation mit sich. Der UDP Ansatz bringt auch neue An- griffsmöglichkeiten auf das Netz, bzw. die Produktiv-
Kommunikation, beispielsweise das Fluten des Netzes durch große Mengen von Datenpaketen.
Die OPC-UA Schicht hat dabei protokollgemäß keine Einwir¬ kungsmöglichkeiten auf die Netzwerkebene.
Zur Übertragung von Datenänderungen zwischen Server und
Client werden, wie bereits weiter oben erwähnt, bei OPC UA Subskriptionen ( Subscription) verwendet: ein Client legt auf einem Server eine solche Subskription an und fügt die Elemen- te hinzu, über deren Werteänderung er informiert werden will. Sobald diese Subskription erfolgreich eingerichtet ist, wird der Client über Werteänderungen der eingetragenen Elemente informiert , Ein Client kann mehrere Subskriptionen anlegen. Neben der Information, über welche Elemente er informiert werden möchte , enthält die Subskription auch Information in welcher Form oder auch wie häufig er diese Informationen/Updates erhalten möchte .
Um Updates zu erhalten, stellt der Client eine Anfrage / Re- quest an den Server, der vom Server mit einer Antwort / Response beantwortet wird, sobald eine Datenänderung auftritt . Der Server muss die anstehenden Anfragen / Requests verwalten und dem Client Keep-Alive-Nachrichten senden, wenn keine Werteänderung auftritt.
Wenn mehrere Clients über Werteänderungen derselben Elemente unterrichtet werden wollen, so muss jeder einzelne Client auf dem Server eine eigene Subskription anlegen und die entsprechenden Elemente hinzufügen. Der Server muss dann an jeden Client eine Benachrichtigung mit demselben Inhalt senden. Wenn man den Aufwand für eine Subskription nicht investieren möchte, kann der Client auch einfach einen READ-Request an den Server stellen. Hierbei muss der Server zwar nicht den Subskriptions-Mechanismus verwalten, es muss jedoch bei jedem Lesezugriff ein Kontext aufgebaut werden, den der Server ver- wendet, um eine Zuordnung von Variablennamen zum eigentlichen Variablenzugriff herzustellen.
Für beide Varianten (Read oder Subscribe) muss zwischen
Client und Server eine Session etabliert werden, die solange gültig ist, wie der Client an Werteänderungen interessiert ist .
Bereits bekannt sind sogenannte "UDP Multitarget Subskriptio¬ nen für OPC UA" . Bei dieser Lösung können mehrere Clients zu Multicast Clustern zusammengefasst werden, um die Verwaltung und Transportlast zu minimieren.
Dieser UDP Mechanismus kann aber explizit keine Dienst- Qualität zusichern und kann somit nur in Umgebungen eingesetzt werden, in der Datenverlust (zumindest kurzzeitig) ak¬ zeptabel ist. Weiterhin funktioniert das UDP Protokoll nur unidirektional .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Aus¬ tausch von Prozesswerten zwischen Geräten einer Anlage effizient zu gestalten.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Pa¬ tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin- dung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben .
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren bereitgestellt, mittels welchem ein Server oder Servergerät in einer Anlage betrieben wird. Bei der Anlage kann es sich um eine automatisierungs¬ technische Anlage handeln, die beispielsweise zur Fertigung eines Produkts (z.B. dem Herstellen eines Kraftfahrzeugs) oder zum Durchführen eines Prozesses (wie beispielsweise der Energieerzeugung auf Grundlage von Kernkraft) oder zum Steu¬ ern eines Systems (beispielsweise das Steuern von Ampeln in einem Stadtbezirk) handelt. Der Prozess kann auch innerhalb eines einzelnen Apparates angeordnet sein, beispielsweise kann es sich um die Steuerung eines Roboters zur Koordination einzelner Geräte des Roboters, beispielsweise seiner Sensoren und Aktoren, handeln. Ein anderer Apparat kann beispielsweise eine Fertigungsstation sein, beispielsweise eine Lackiersta¬ tion oder eine Flaschenabfüllstation . Auch innerhalb solcher Stationen kann ein Prozess die gewünschte Funktionalität der Station bereitstellen. Somit fallen unter den Begriff „Anlage" bevorzugt auch ein solcher Apparat und eine solche Stati¬ on .
Der gesteuerte Prozess weist zumindest einen Prozessparameter auf, der sich durch den Ablauf des Prozesses verändern kann, beispielsweise eine Temperatur, einen Druck, eine Drehlage beispielsweise eines Rotors oder einer Welle, oder eine Ge¬ schwindigkeit beispielsweise eines Fließbandes. Das Serverge¬ rät ermittelt zu unterschiedlichen Sendezeitpunkten zu dem zumindest einen Prozessparameter jeweils einen aktuellen Prozesswert, also beispielsweise die aktuelle Temperatur oder den aktuellen Druck. Das Servergerät kann dazu beispielsweise einen Temperatursensor oder einen Drucksensor oder eine Motorsteuerung für einen Elektromotor oder ein Steuergerät für einen Roboter aufweisen.
Der jeweilige aktuelle Prozesswert des zumindest einen Pro¬ zessparameters soll an mehrere Clientgeräte der Anlage ausge- sendet werden. Ein Clientgerät kann ebenfalls beispielsweise eine Motorsteuerung oder eine andere Aktorsteuerung oder ein Sensor sein. Jedes der Clientgeräte kann dabei von dem Servergerät entweder zu jedem des zumindest einen Prozessparame- ters den aktuellen Prozesswert benötigen oder auch nur zu einer Untermenge davon, also einem oder einigen. Entsprechend sendet das Servergerät an mehrere Clientgeräte der Anlage je¬ weils zu jedem oder einer Untermenge des zumindest einen Pro¬ zessparameters zum jeweiligen Sendezeitpunkt den jeweils er- mittelten aktuellen Prozesswert über ein Datennetzwerk, beispielsweise ein Ethernet oder einen Profinet-Bus, aus.
Um hierbei den erzeugten Datenverkehr auf dem Datennetzwerk effizient zu gestalten, führt das Servergerät folgende
Schritte aus.
Das Servergerät bildet eine Gruppe aus zumindest einem Pro¬ zessparameter, der an zumindest eines der Clientgeräte auszu¬ senden ist. Das Servergerät fasst zu einem Sendezeitpunkt je¬ weils die aktuellen Prozesswerte des zumindest einen Prozess- parameters der Gruppe zu einem einzigen TSN-Telegramm zusammen und sendet das TSN-Telegramm in das Datennetzwerk.
Nun wird nicht an jedes der Geräte jeweils eine Kopie dieses Telegramms ausgesendet, sondern das Servergerät sendet das Telegramm adressiert an alle Clients die zu der betroffenen- Gruppe gehören in das Datennetzwerk aus.
Der Begriff Servergerät ist nicht auf ein Gerät beschränkt, das ausschließlich als Datenquelle für Prozesswerte betrieben wird. Das Servergerät für den zumindest einen Prozessparame- ter kann zugleich im Zusammenhang mit zumindest einem anderen Prozessparameter ein Clientgerät sein, welches aktuelle Pro¬ zesswerte zu dem zumindest einen anderen Prozessparameter von einem anderen Servergerät empfängt. Idee ist es, angeforderte OPC-UA Subskriptionen nicht über den herkömmlichen OPC-UA Session Kanal zu übertragen, sondern
Subskriptions Informationen übertragen werden. Time-Sensitive Networking (TSN) bezeichnet eine Reihe von Standards, an denen die Time-Sensitive Networking Task Group (IEEE 802.1) arbeitet.
TSN beschreibt erweiterte Layer 2 Mechanismen und Protokolle für Bridges und Endgeräte um u. a. Determinismus zu garantie¬ ren. Es werden bereits bestehende Protokolle erweitert und neue Protokolle etabliert (z. B. Protokolle zur Pfadberech¬ nung und zur Reservierung) , Determinismus ist eine fundamen- tale Anforderung an ethernetbasierte Netzwerke, um im Factory Floor von automatisierungstechnischen Anlagen eingesetzt werden zu können (natürlich auch Energy, Automotive, ... ) .
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass im Server- gerät Rechenleistung eingespart wird, da die Prozesswerte nicht mehrfach gesendet werden müssen und das Servergerät entsprechend die Prozesswerte nur einmal für mehrere Client¬ geräte aufbereiten muss. Dies ist insbesondere in der Feld¬ ebene einer Anlage vorteilhaft, wo ein Servergerät ein leis- tungsschwaches Gerät, beispielsweise ein Sensor, sein kann.
Zu der Erfindung gehört auch entsprechend ein Gerät für eine Anlage zur Steuerung eines Prozesses, welches als Clientgerät fungieren kann. Das Gerät ist dazu ausgelegt, an ein Server- gerät ein Anfragetelegramm auszusenden, in welchem angegeben ist, von welchem von zumindest einem Prozessparameter, der durch das Servergerät überwacht wird, an das Clientgerät je¬ weils Prozesswerte auszusenden sind. Das Clientgerät sendet dieses Anfragediagramm über ein Datennetzwerk. Das Gerät ist des Weiteren dazu ausgelegt, an ein Servergerät ein Anfrage¬ telegramm zu senden und von dem Servergerät eine Gruppeninformation über das Datennetzwerk zu empfangen. Über das Datennetzwerk wird dann zu unterschiedlichen Sendezeitpunkten jeweils ein adressiertes TSN-Telegramm empfangen und aus dem TSN-Telegramm zumindest einen darin enthaltenen Prozesswert ausgelesen . Wie bereits ausgeführt, kann ein und dasselbe Gerät sowohl als Servergerät als auch als Clientgerät ausgestaltet sein oder als solches betrieben werden. Schließlich gehört zu der Erfindung noch eine Anlage zum Steuern eines Prozesses. Um welche Prozesse es sich bei¬ spielsweise handeln kann, ist bereits aufgeführt worden. Die Anlage weist zumindest ein Servergerät und mehrere Clientge¬ räte gemäß der Erfindung auf.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
FIG 1 eine schematische Darstellung der auf dem Server abgelegten Informationen bezüglich Subskription
FIG 2 ein beispielhaftes Netzwerk mit einem Server und mehreren Client-Geräten, und FIG 3 ein Ablaufdiagramm zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in der Anlage von FIG 1 durchgeführt werden kann.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Kompo¬ nenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbil- den und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. Ein Client fordert eine oder mehrere Subskriptionen mit einem oder mehreren Elementen (monitored items) und Eigenschaften (z.B. Publishing rate), beim Server an.
In der FIG 1 sind beispielhaft 5 Server angegeben, welche wie folgt Informationen anfordern:
Client A
Items: z, y
Proxy: Redundant
Client B
Items : z , , v
Client C
Items : y, w
Client D
Items: v, u, s, t Client E
Items: s, t
Daraus werden zwei Gruppen gebildet, wie folgt: Entitätsgruppe 1:
Client: A, B, C
Items: v, x, y, z
Proxy: Redundant
Entitätsgruppe 2 :
Client: D, E
Items: v, u, s, t
Der Server bildet (bzw. ergänzt) bei sich diese Gruppen, El, E2. Diese Gruppen bilden die Grundlage für die Verwaltung von Subskriptionen im Server. Eine Gruppe fasst mehrere zu überwachende Prozeßparameter v, w, x, y, z (monitored Items) von potentiell unterschiedlichen Clients Client A, Client B, ... anhand von Eigenschaften zusammen. Eigenschaften können z. B. die Publishing rate oder eine angeforderte Qualität (Garan¬ tie) der Übertragung etc. sein.
Gruppen sind dabei keine 1 :1 Abbildung der Subskriptionsanforderung eines einzelnen Clients, sondern vielmehr eine optimierte Zusammenfassung / Aufsplittung von unterschiedlichen Subskriptionsanforderungen unterschiedlicher Clients. Bei der Bildung von Gruppen kann festgestellt werdem tl s für die neue Subskription keine neuen Gruppen benötigt werden. In diesem Fall wird dem Client nur mitgeteilt, welche
C "LA^^ Z- ~| "†Z
Netz über die neue Kommunikationsanforderung (TSN Pfaderwei- terung und Reservierung) .
HU. RsnH l -S— Ol Ή P "FP H 211 HP Client adressiert. Dies (die neuen Gruppen) wird dem Client
welches aus einem Server-Gerät Server und fünf Client-Geräten Client A, usw. b e beiden Gruppen
jeweils Datenpfade El-Data und E2-Data reserviert.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von TSN um OPC-UA Subskription abzubilden wird d ion voll erreicht (l:n Kommunikation), aber ohne die oben erwähn-
Darüber hinaus gewinnt OPC-UA neue Eigenschaften durch TSN hinzu, die heute wedeL m 1? *
UDP Mechanismus hinzugefügt werden können:
Es wird jetzt z. B, möglich, ohne weitere Komplexität in OPC- UA Medienredundanz zu nutzen, was zu einer deutlichen Erhö- hung der Verfügbarkeit führt. Durch den ^garan11erten Dieinstc^ua11 ät ( Qu3-111y of Service ) von TSN ist jetzt auch für OPC-UA Determinismus (garantierte
T, Frh†" -i H ΤΡτΙ †"f pi TΤΉ 'Ι
Πί η c pcnn jprp /π pn
5 expli it ciurch das eventbasierte Konmuni zieren auf Det rmi— nismus verzichtet, und damit ein Einsatz in bestimmten Echt™ zeit Umgebungen ausgeschlossen ist.
I!. "t H Ί 1m-3 -t.2 d-^- i l 3-m-3 ι*uz^Int- m - ciIn n_rens wird es OPC-UA also 10 ermöglicht, in Bereichen eingesetzt zu werden, wo der Einsatz bis1ang ausgeschlossen war .
Durch die Nutzung der TSN Mechanismen zur Abbildung von OPC- ΠΤ Ρ^Τ c ph Ρ Ί νΠΠ QM Ί fh Μ ^Ή ΐΤΊ Ί n
Abwehr von Angriffen auf die OPC-UA Kommunikation zur Verfü- 15 gung:
Durch berechnete Pfade und Reservierung wird sichergestellt, d.3.s d.3.s F1uten des Netzwer° ζ5s cii^5 ]oj_rodu.J.tive Kommunikation nicht stören kann. Dies erfordert keinen weiteren Verwal¬ tungsaufwand im OPC-UA Client oder Server.
0
In FIG 3 ist die Kommunikation zwischen Client und Server noch exemplarisch dargestellt, nach der Subskription des Client beim Server erhält dieser in regelmäßigen zeitlichen
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Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Servergeräts (Server) in einer Anlage, in welcher das Servergerät zu unterschiedlichen Sendezeitpunkten von zumindest einem Prozessparameter (z, x, v, w, y, u, s, t) eines von der Anlage gesteuerten Prozesses jeweils einen aktuellen Prozesswert ermittelt und an mehrere Clientgeräte (Client A... Client E, Cx) der Anlage jeweils zu jedem des zumindest einen Prozessparameters (z, x, v, w, y, u, s, t) die ermittelten aktuellen Prozesswerte über ein Datennetzwerk aussendet,
gekennzeichnet durch die Schritte:
- das Servergerät bildet eine Gruppe (El, E2) aus zumindest einem Prozessparameter, der an zumindest eines der Clientge- räte auszusenden ist,
- das Servergerät (Server) fasst zu einem Sendezeitpunkt je¬ weils die aktuellen Prozesswerte (z, x, v, w, y, u, s, t) des zumindest einen Prozessparameters der Gruppe zu einem einzi¬ gen TSN-Telegramm (Sendl, Send2, Send3) zusammen und sendet das TSN-Telegramm in das Datennetzwerk.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- das Servergerät (Server) empfängt von dem zumindest einen Clientgerät (Client A... Client E, Cx) das jeweilige Anfragete¬ legramm ( Subscription) in einer Konfigurationsphase über eine Netzwerkverbindung während einer OPC-UA-Sitzung nach dem Standard OPC-UA.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anfragetelegramm (Subscription) Informationen enthält in welcher Form oder wie oft eine aktualisierte Information über die angefragten Prozesswerte (z, x, v, w, y, u, s, t) durch den Server erfolgen soll.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Servergerät (Server) zu einem Sendezeitpunkt eine Keep- Alive-Nachricht schickt, wenn sich die aktuellen Prozesswerte (z, x, v, w, y, u, s, t) des zumindest einen Prozessparame¬ ters der Gruppe im Vergleich zur letzten Nachricht nicht ver- ändert haben.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Servergerät die Gruppe (El, E2) aus zumindest einem Pro- zessparameter, der an zumindest eines der Clientgeräte auszu¬ senden ist bildet anhand von Eigenschaften der Anforderung, insbesondere die Versendehäufigkeit oder die angestrebte Dienstqualität .
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Servergerät (Server) empfängt von einem weiteren Client¬ gerät (Client A ... Client E, Cx) ein weiteres Anfragetelegramm (Subscription) und prüft daraufhin ob die Anfrage in eine be- stehende Gruppe (El, E2) fällt oder eine neue Gruppe gebildet werden muss.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
für jede Gruppe (El, E2) ein geeigneter Pfad im Datennetzwerk per TSN reserviert (El-Data, E2-Data) ist.
8. Gerät (Server) für eine Anlage zum Steuern eines Prozes¬ ses, wobei das Gerät dazu ausgelegt ist, als Servergerät ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen .
9. Gerät (Cx, Client A, ... Client E) für eine Anlage zum Steu¬ ern eines Prozesses, wobei das Gerät dazu ausgelegt ist, - an ein Servergerät (Server) ein Anfragetelegramm
(Subscription) , in welchem angegeben ist, von welchem von zumindest einem Prozessparameter an das Gerät (Cx, Client A, ... Client E) jeweils Prozesswerte (z, x, v, w, y, u, s, t) aus¬ zusenden sind, über ein Datennetzwerk auszusenden,
- von dem Servergerät (Server) eine Gruppeninformation (El, E2) über das Datennetzwerk zu empfangen und
- über das Datennetzwerk zu unterschiedlichen Sendezeitpunkten jeweils ein adressiertes TSN-Telegramm (El-Data, E2-Data) zu empfangen und aus dem TSN-Telegramm zumindest einen darin enthaltenen Prozesswert (z, x, v, w, y, u, s, t) auszulesen.
10. Anlage zum Steuern eines Prozesses, wobei die Anlage zu¬ mindest ein Gerät (Server) nach Anspruch 8 und mehrere Geräte (Cx, Client A, ... Client E) nach Anspruch 9 aufweist.
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