EP4026276A1 - Data transmission method, segment telegram and automation communication network - Google Patents

Data transmission method, segment telegram and automation communication network

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Publication number
EP4026276A1
EP4026276A1 EP20768008.3A EP20768008A EP4026276A1 EP 4026276 A1 EP4026276 A1 EP 4026276A1 EP 20768008 A EP20768008 A EP 20768008A EP 4026276 A1 EP4026276 A1 EP 4026276A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
segment
telegram
priority
network
distribution node
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP20768008.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Holger BÜTTNER
Dirk Janssen
Erik Vonnahme
Guido Beckmann
Thomas Rettig
Thorsten Bunte
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.)
Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Original Assignee
Beckhoff Automation GmbH and Co KG
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 Beckhoff Automation GmbH and Co KG filed Critical Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Publication of EP4026276A1 publication Critical patent/EP4026276A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40143—Bus networks involving priority mechanisms
    • H04L12/40163—Bus networks involving priority mechanisms by assigning priority to messages according to a message field
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/74—Address processing for routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/4026—Bus for use in automation systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for data transmission in an automation communication network.
  • the invention also relates to a segment telegram for use in such a method and an automation communication network.
  • a so-called “local area network” is a spatially limited network in which various network components, also referred to as subscribers in the following, are coupled to one another.
  • the network components can be one or more servers and workstations, so-called nodes, which are connected to one another via communication lines in the form of coaxial, fiber optic or twisted pair cables.
  • the communication between the network components within the LAN takes place on the basis of network protocols.
  • Ethernet protocol is the most widely used LAN network protocol.
  • Ethernet telegrams can contain a user data block with a length of 1500 bytes and enable telegram transmission rates between the individual participants within the LAN of a few gigabytes / second, whereby the telegrams can be transmitted in a package-oriented manner.
  • the Ethernet protocol is also used in automation technology.
  • Field bus systems are bus systems in which decentralized devices of machine peripherals such as input and / or output modules, drives and operator terminals are connected to control units via the field bus system.
  • a common transmission channel is available for data transmission, for example in the form of a cable or a radio link.
  • the exchange of data between participants via the fieldbus usually takes place on the basis of the master-slave principle.
  • the control units on the fieldbus are the active bus participants, hereinafter also referred to as master participants. You are in possession of the bus access authorization and determine the data transfer on the fieldbus.
  • the Passive participants, hereinafter also referred to as slave participants, are usually the machine peripheral devices. You have no bus access authorization and can only acknowledge received data or transmit data on request from a master participant.
  • Master-slave networks are often designed as ring bus systems, the network forming a physical strand as seen from the master participant and the telegrams being run through by all slave participants.
  • the communication networks are often structured hierarchically using distribution nodes, so-called switches.
  • the distribution node has several input / output interfaces via which network segments can be integrated into the communication network in parallel.
  • the distributor node examines every telegram received on an input / output interface for the address of the addressed subscriber and then forwards the telegram to the addressed subscriber via the assigned input / output interface to which the network segment with the subscriber connected, continue.
  • the telegrams assigned to the individual network segments are also referred to below as segment telegrams.
  • the distribution nodes usually work according to the FIFO principle, in which those telegrams that were received first are also sent again first. However, this prevents reliable real-time processing of the telegrams. Newer distribution nodes therefore often support what is known as VLAN tagging, with which individual segment telegrams can be prioritized when sending in order to ensure real-time capability in the automation network.
  • the segment telegrams have a tag field in the header section, also referred to below as the header, in which priority information is contained.
  • the distribution node evaluates the tag field with the priority information and forwards the segment telegram before other segment telegrams if the priority displayed has a higher significance than that of the other segment telegrams.
  • the distribution node can be designed in such a way that the distribution node initiates the transmission of a segment telegram on an input / Output interface aborts or interrupts in order to send a segment telegram with a higher priority instead.
  • At least one distribution node which has a plurality of input / output interfaces which are each connected to a network segment, each network segment having at least one participant.
  • the individual network segments are each assigned segment telegrams for processing by the participants in the network segment, the segment telegrams having priorities.
  • the segment telegrams also each have a data field which is designed to contain telegram sequence information that indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment.
  • the distribution node in the automation communication network is designed to receive the segment telegram on an input / output interface and to send it to another input / output interface in accordance with a routing specification, the distribution node being the input / output interface, on which the segment telegram was sent, blocked for a further transmission process if the telegram sequence information assigned to the segment telegram sent indicates a priority for the following segment telegram from the network segment with the same routing specification whose value is higher than the value of the priority of telegrams that are present in the distribution node and are intended for sending on the input / output interface, so that after receiving the following segment telegram from the network segment with the same routing Specification to send the following segment telegram on the blocked input / output interface.
  • This procedure ensures that high-priority segment telegrams are forwarded preferentially by the distribution node.
  • the telegram sequence information in the segment telegram which indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment, can prevent the distribution node in the time span between successive segment telegrams until the distribution node is based on of the tag field with the priority information in the segment telegram can determine the value of the priority of the segment telegram, the transmission process with a low-priority segment telegram on the input / output interface begins.
  • the distribution node already knows the value of the priority of a subsequent segment telegram from the same network segment during the transmission process of a segment telegram and can thus block a further transmission process on the input / output interface until the following segment telegram is sent can be.
  • the sending process for the following segment telegram can always be started immediately by the distribution node without the sending process for a low-priority segment telegram first having to be aborted or interrupted.
  • the distribution node can unblock the input / output interface for a further transmission process if the one segment telegram with the routing specification for sending is received on the input / output interface whose priority is at least the value of the Priority corresponds to which the distribution node in the segment telegram sent last was displayed as the priority for the following segment telegram from the network segment with the same routing specification.
  • the automation communication network can be a master-slave system, where one participant is a master participant and the participants in the network segments are slave participants.
  • the segment telegrams are transmitted and processed on a closed data transmission path starting from the master participant on a way out via the distributor node to the assigned network segment with the slave participants spoken by the segment telegram, and on a return path they return to the distributor node Master participant back.
  • the master subscriber can determine the telegram sequence information in the sent segment telegram, which indicates the priority for the following segment telegram.
  • the distribution node can specify the telegram sequence information in the sent segment telegram, which indicates the priority for the subsequent segment telegram, on the way there.
  • the telegram sequence information which indicates the priority of the following telegram, can be defined in the sent telegram in a simple manner. This can be done with the help of the master participant when generating the segment telegrams, since the master participant knows the priority information for a segment telegram sequence from the control program running on the mater participant.
  • the distribution node enters the telegram sequence information in the segment telegram during the transmission process on the way there, i.e. when the segment telegram is output on the network segment, if the distribution node has the priority of the knows the following segment telegram.
  • the distribution node generally has a storage unit that is designed centrally or can also be assigned to the individual input / output interfaces, in which the distribution node then temporarily stores segment telegrams when the input / output interface, on which the segment telegram is to be output is blocked by a transmission process.
  • the distribution node can also read the priority of the segment message and store it in the memory unit if the distribution node outputs a segment telegram on the outbound route according to the routing specification via an input / output interface to the assigned network segment.
  • the distribution node thus knows the priorities of the segment telegrams circulating one after the other in a network segment and, after receiving a segment telegram on the way back, can then transfer the priority of the following segment telegram known to the distribution node as telegram sequence information into the received segment information. Enter telegram.
  • the structure of the segment telegram can include a header section, a data area and an end section, the end section having a data field which indicates the priority for the subsequent segment telegram on the network segment.
  • the segment telegram structure with the data field that shows the priority for the following segment telegram on the network segment in the end section of the segment telegram enables the priority information to be entered in the segment telegram at the latest possible time. This is particularly advantageous if the priority of the following telegram is not yet available at the beginning of the transmission process.
  • the sending process for the segment telegram can then already be started.
  • the telegram sequence information which indicates the priority of the following segment telegram and is only determined later, can then be entered during the transmission process in the end section of the segment telegram that has not yet been sent at this point in time.
  • the header section of the segment telegram can have a data field which indicates the priority of the segment telegram.
  • the segment telegram can include a data area with datagrams which are assigned to the individual participants in the network segment and which each have control data and useful data, the control data giving the participant information about the way in which he should process the useful data of the datagram.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a structure of an automation communication network with several distribution nodes and network segments
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a distribution node from FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a time sequence of a data transmission in the automation communication network according to FIG. 1 in the form of telegrams with the EtherCAT telegram structure shown in FIG.
  • Communication networks for use in automation technology are usually implemented as field bus systems in which the sensors and actuators in the communication network exchange data with control units via a field bus.
  • real-time network protocols are generally used in the field bus system.
  • the data exchange between the participants on the fieldbus is often carried out on the basis of the master-slave principle.
  • the active bus participants which are also referred to as master participants, correspond to the control units that determine and coordinate the transmission of data on the fieldbus.
  • the passive bus participants which are called slave participants and do not have their own bus access authorization, are the sensors and actuators of the machine peripherals. This means that a slave participant can only receive messages, acknowledge them and transmit data or telegrams on request from the master participant.
  • the master participant transmits the output data determined by the master participant using a control task from input data in the form of a telegram on the fieldbus.
  • the slave participants then take the output data assigned to them from the circulating telegram.
  • the slave participants add their input data to the circulating telegram in order to transmit the input data to the master participant.
  • the master participant uses the received input data to use the control task to calculate output data for the next cyclical control process.
  • Ethernet protocol is the most widely used network protocol.
  • Ethernet telegrams can contain a useful data block with a length of 1500 bytes and telegram transmission rates of a few gigabytes / second.
  • the real-time capability of the Ethernet protocol must be guaranteed.
  • the EtherCAT protocol is an example of such a protocol, which is based on the Ethernet protocol technology and can be used in real-time capable automation systems.
  • the specialty of the EtherCAT protocol is that the processing of the data in the telegram is carried out by the slave participants during the telegram cycle and thus essentially without delay.
  • the EtherCAT telegram comprises datagrams which are assigned to the individual slave participants and which each have control data and user data.
  • the control data give the slave participant information about the way in which he should process the user data of the datagram, i.e. whether a read, write or a combined read / write process is to be carried out by the slave participant.
  • the invention is described below on the basis of telegram traffic based on the EtherCAT protocol.
  • another network protocol preferably a real-time capable Ethernet protocol, can also be used for the invention.
  • the invention is also described for a communication network with a hierarchical master-slave structure, but is not restricted to such a communication structure.
  • automation communication networks are often divided into network segments, with the individual network segments being connected to one another with the aid of distribution nodes, so-called “switches”.
  • the distribution nodes have several input / output interfaces, which can each be connected to a network segment or to a further distribution node.
  • the distribution node is designed to receive telegrams on a further input / output interface and to send them on a further input / output interface.
  • the telegrams assigned to the individual network segments are also referred to below as segment telegrams.
  • the segment telegrams can also be assigned priorities, on the basis of which the distribution nodes then forward the segment telegrams with priority.
  • the priority information is usually in the segment telegrams in Contains header section of the segment telegram.
  • the distribution node has already started a transmission via the input / output interface with a segment telegram that has a lower value compared to the priority determined before determining the priority of a segment telegram, the high-priority segment will be forwarded Telegram is delayed until the transmission of the low-priority segment telegram has been completed.
  • the distribution node can indeed have the functionality, when a high-priority segment telegram is received, to cancel or interrupt the transmission of a low-priority segment telegram in order to instead start the transmission of the high-priority segment telegram.
  • canceling or interrupting the transmission process with the low-priority segment telegram also leads to a delay in forwarding the high-priority segment telegram.
  • the individual network segments are each assigned segment telegrams for processing by the subscriber in the network segment, the segment telegrams having priorities.
  • the segment telegrams also have a data field which is designed to contain telegram sequence information that indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment.
  • the distribution node in the automation communication network is then designed to receive the segment telegram on an input / output interface and to send it to another input / output interface in accordance with a routing specification, with the distribution node performing the input / output -Interface on which the segment telegram was sent is blocked for a further transmission process if the telegram sequence information assigned to the segment telegram sent has a priority for the following segment telegram from the network segment with the same routing specification indicates the value of which is higher than the value of the priority of telegrams that are present in the distribution node and are intended for sending on the input / output interface so that after receiving the following segment telegram from the network segment with the same routing Specification to send the following segment telegram on the blocked input / output interface.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of an automation communication network 100 with a master-slave architecture, which has subscribers TN, distribution nodes VK and network segments NX.
  • subscriber TN are designed in the exemplary embodiment of FIG. 1 as a master subscriber M, a first slave subscriber S1, a second slave subscriber and a third slave subscriber S3.
  • distribution node VK are designed in the exemplary embodiment of FIG. 1 as a first distribution node V1 and a second distribution node V2.
  • Each distribution node VK has a plurality of input / output interfaces PX via which telegrams can be received and sent.
  • both the first distribution node V1 and the second distribution node V2 each have a first input / output interface PO, a second input / output interface P1 and a third input / output interface P2.
  • network segment NX The element or elements generally referred to as network segment NX are formed in the exemplary embodiment of FIG. 1 as a first network segment N1, a second network segment N2 and a third network segment N3.
  • the topology of the automation communication network 100 provides that a master subscriber M is connected to a first input / output interface PO of the first distribution node V1 via a first data transmission link D1.
  • the first distribution node V1 is connected to a first input / output interface PO of the second distribution node V2 via a third input / output interface P2 of the first distribution node V1 and a second data transmission link D2.
  • a third input / output interface P2 of the second distribution node V2 connects the second distribution node V2 via a third data transmission link D3 to a first network segment N1, comprising a first slave subscriber S1.
  • the first network segment N1 can have further slave subscribers that are not shown.
  • a second input / output interface P1 of the first distribution node V1 connects the first distribution node V1 via a fourth data transmission link D4 to a second network segment N2, which has a second slave subscriber S2.
  • the second network segment N2 can have further slave subscribers that are not shown.
  • the second distribution node V2 is connected to a third network segment N3, comprising a third slave subscriber S3, using a second input / output interface P1 of the second distribution node V2 via a fifth data transmission link D5.
  • the third network segment N3 can have further slave subscribers that are not shown.
  • the automation communication network 100 shown in FIG. 1 with two distribution nodes VK, i.e. the first distribution node V1 and the second distribution node V2, more or fewer distribution nodes VK can of course be provided.
  • the number of input / output interfaces PX of the distribution node VK can also differ from the number of input / output interfaces PX described.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the structure of the distribution node VK, which corresponds to a first distribution node V1 or a second distribution node V1 in FIG. 1.
  • the three first to third input / output interfaces PO, P1, P2 are each connected to a switching device 205 which controls the operation of the distribution node VK.
  • Each of the first to third input / output interfaces PO, P1, P2 has a receiving unit RX and a transmitting unit TX, the respective data transmission direction being indicated by arrows in FIG. 2.
  • the switching device 205 is connected to an assignment table 206, also referred to as a routing list below, and a memory unit 207.
  • the assignment table 206 contains for each segment telegram used in the automation network 100 at least one telegram identifier and the transmission unit TX of an assigned first to third input / output interface PO, P1, P2. Furthermore, the assignment table 206 can, depending on the network protocol used, further information on the individual segment telegrams, such as the time of transmission, the receiving unit RX of a first to third input / output interface PO, P1, P2 and the time of reception grasp.
  • the switching device 205 in the distribution node VK detects the telegram identifier in the received segment telegram and compares the detected telegram identifier with the Entries in the assignment table 206. The switching device 205 then transmits the segment telegram according to the specification in the assignment table 206 via the transmission unit TX noted for the telegram identifier in the assignment table 206 of the assigned first to third input / output interface PO, P1, P2 off.
  • the memory unit 207 can be designed in such a way that each of the first to third input / output interfaces PO, P1, P2 is assigned a separate memory area in which the data on the respective first to third input / output Interface PO, P1, P2 segment telegrams to be sent are temporarily stored in the case of a first to third input / output interface PO, P1, P2 blocked by a transmission process.
  • the segment telegrams also have a data field in which a priority value is coded. This data field is usually contained in the header section of the segment telegram in order to enable the switching device 205 in the distribution node VK to evaluate the priority information at an early stage.
  • the switching device 205 of the distribution node VK can also be designed so that it interrupts the sending of a segment telegram with a lower priority on a first to third input / output interface PO, P1, P2 if a segment telegram has a higher priority Priority is received, which is to be sent according to the routing specification on the same first to third input / output interfaces PO, P1, P2. This can be done in such a way that the distribution node VK then temporarily stores the interrupted segment telegram in the memory unit 207 with assignment to the corresponding first to third input / output interfaces PO, P1, P2 and then restarts the transmission process again after the high-priority segment telegram has been sent.
  • the switching device 205 of the distribution node VK can also be designed to close the interrupted segment telegram, defined as a first fragment, in that first fragmentation information is sent at the end of the fragment.
  • the remaining part of the segment telegram with the lower priority, which has not yet been sent by the distribution node VK, then forms a second fragment that is temporarily stored in the memory unit 207.
  • the switching device 205 of the distribution node VK generates a second fragmentation information for the temporarily stored second fragment.
  • the switching device 205 of the distribution node VK After the segment telegram with the higher priority has been sent on the assigned first to third input / output interfaces PO, P1, P2, the switching device 205 of the distribution node VK then sends the second telegram fragment with the lower priority together men with the second fragmentation information on the assigned first to third input / output interfaces PO, P1, P2.
  • the subscriber TN addressed by the segment telegram with the lower priority then reassembles the first and the second fragment of the segment telegram on receipt on the basis of the first and second fragmentation information.
  • This procedure enables optimized data transmission in which high-priority segment telegrams are transmitted with preference. If fragmentation is provided, it is ensured at the same time that the part of the lower-priority segment telegram that has already been sent is not lost, which improves the bandwidth of the transmission.
  • the segment telegrams also have a data field which is designed to contain telegram sequence information which indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment NX.
  • the switching device 205 of the distribution node VK evaluates the data field with the telegram sequence information when the segment telegram is received. If the displayed priority of the following segment telegram, to which the same routing specification is assigned, indicates a priority that is higher than the priority of the segment telegrams stored in the memory unit 207 in the distribution node VK for the assigned first to third Input / output interface PO, P1, P2 on which the segment telegram is output, the switching device 205 in the distribution node VK blocks another transmission process on the assigned first to third input after the segment telegram has been sent.
  • the distribution node VK can also be designed so that it cancels the blocking of the assigned first to third input / output interfaces PO, P1, P2 for a further Sen devorgang when a segment telegram with the routing specification for sending the assigned first to third input / output interface PO, P1, P2 is received, the priority of which corresponds to at least the priority of the distribution node VK in the segment telegram last sent as priority for the subsequent segment telegram from the network segment NX has been displayed.
  • the distribution node VK can ensure that a telegram sequence consisting of high-priority segment telegrams is forwarded without delay. In this way, in particular in real-time capable automation communication networks 100, it can be ensured that cyclic telegrams which transmit control data are passed through without delay.
  • the data transmission in the automation communication network 100 shown in FIG. 1 takes place on the basis of the EtherCAT protocol. Alternatively, however, another known real-time capable network protocol can also be used.
  • the segment telegrams used for the data transmission circulate in the automation communication network 100 on a closed data transmission path.
  • the representation of the first to fifth data transmission path D1-D5 selected in FIG. 1 with double arrows indicates that bidirectional data transmission is taking place on an outward path and a return path.
  • the segment telegrams are sent via the first and second distribution nodes V1, V2 to the assigned first to third network segments N1, N2, N3 with the first to third slave subscribers S1, S2, S3 addressed by the segment telegram transmitted and processed on the way there.
  • the segment telegrams then run back via the first and second distributor nodes V1, V2 to the master subscriber M on the way back.
  • Fig. 3 shows schematically the structure of a segment telegram designed as an EtherCAT telegram with a tag extension with which the segment telegram can be prioritized when sending.
  • the segment telegram has a data area 34 a length of up to 1500 bytes, which is encapsulated by a header section, which can generally also be referred to as a header 33, and an end section, the so-called trailer 35.
  • the data area 34 comprises datagrams 341 -34n which are assigned to the individual slave subscribers in the network segment and which each have control data and user data.
  • the control data provide the slave participant with information about the way in which the slave participant should process the user data of the datagram, i.e. whether a read, write or a combined read / write process is to be carried out by the slave participant.
  • the header 33 comprises 18 bytes and is composed of a 6-byte long destination address field 331, a 6-byte long sender address field 332, a 2-byte long type field 333 and a 4-byte long first tag field 334.
  • the type field 333 shows the telegram type, i.e. the protocol of the next higher processing layer. Further control information, including the priority value of the segment telegram, is then encoded in the first tag field 334.
  • the priority value can, however, also be displayed at a different location in the header 33 and coded, for example, in the destination address field 331 or in the sender address field 332.
  • the trailer 35 at the end of the segment telegram is 5 bytes long and has a 1 byte long second tag field 351 and a 4 byte long checksum field 352.
  • This additional control information includes, among other things, the priority value of the next segment telegram following the segment telegram from the assigned network segment.
  • a checksum is located in the checksum field 352.
  • the calculation of the checksum carried out by the sending subscriber begins with the destination address field 331 and ends with the second tag field 351.
  • the preamble 31 and the start identifier 32 are not contained in the checksum.
  • the person acting as the recipient can Participants who repeat the calculation can then determine whether the transmission was error-free by comparing the two values.
  • a control symbol 36 a so-called End of Frame EOF, is added, which indicates the end of the telegram.
  • the telegram sequence information that should be entered in the segment telegram are not already present at the beginning of a transmission process of the segment telegram.
  • the telegram sequence information can, if it is only known at a point in time at which the transmission process for the segment telegram is already running, can still be entered subsequently in the second tag field 351 in the trailer 35 of the segment telegram, so as long as the T railer 35 has not yet been forwarded.
  • the fact that the priority of the following segment telegram on the network segment has not yet been determined at the time the segment telegram is sent can be particularly true when the distribution node is to enter the telegram sequence information.
  • An entry of the telegram sequence information by the distribution node is particularly useful when the data transmission in the network segment, such as in a master-slave system, takes place on a closed data transmission path.
  • the segment telegram that the distribution node receives from the master subscriber is output from the distribution node to the assigned network segment via the corresponding input / output interface in accordance with the routing specification.
  • the distribution node After processing by the slave participants in the network segment, the distribution node then receives the segment telegram again on the input / output interface and sends the segment telegram back to the master participant.
  • the distribution node can be designed in such a way that it enters the telegram sequence information on the way there in the second tag field 351 of the segment telegram if the distribution node sends the following before sending the second tag field 351 of the segment telegram Segment telegram already received and whose priority has been determined from the first tag field 343.
  • the distribution node can also determine the priority of the following segment telegram from the memory unit if the storage area assigned to the input / output interface contains another segment telegram to be sent after the segment telegram.
  • the priority of the segment telegram stored in the memory area of the memory unit, which is to be sent as the subsequent segment telegram, is then entered by the distributor node in the second tag field 351 of the segment telegram currently to be sent.
  • the distribution node is designed to buffer the priorities of the segment telegrams sent out one after the other on the outbound route in connection with the respective segment telegram identifier in order to then receive a segment telegram on the return route
  • the priority of the following segment telegram circulating on the network segment and, if necessary, to enter it in the second tag field 351 of the segment telegram if the telegram sequence information could not be entered on the way there.
  • the master subscriber can also determine the telegram sequence information in a master-slave system, which indicates the priority for the subsequent segment telegram. If the segment telegrams sent are cyclical telegrams with control data, the master station knows the sequence of the segment telegrams due to the control task and can thus receive the telegram sequence information when the segment telegram is sent in the second day - Enter field 351.
  • the telegram sequence information which indicates the priority of the following segment telegram, in the segment telegram.
  • segment telegrams Data transmission in the automation communication network 100 shown in FIG. 1 is described below with the aid of segment telegrams, the structure of which is shown in FIG. 3, with reference to FIG.
  • a time axis is indicated by an arrow, the time progressing in the direction of the arrow tip.
  • segment telegrams are also shown from top to bottom, which at a certain point in time at the second distribution node V2 at the second input / output interface P1 and the third input / output interface P2, at the first distribution node V1 at the third input / output interface P2 and the second input / output interface P1 and at the input of the master subscriber M.
  • the individual segment telegrams are each assigned a priority, which is entered as a number in FIG. 4 in the respective telegram block.
  • priority values are provided, with priority value 1 being the highest and priority value 4 being the lowest.
  • the first telegram sequence from the first and third segment telegrams T1, T3 on the second input / output interface P1 of the second distribution node V2 is, as shown in FIG.
  • the first to fourth segment telegrams T1 to T4 of the two telegram sequences each have a second tag field 351 in which the priority of the following telegram is entered.
  • priority 1 of the subsequent third segment telegram T3 is entered as telegram sequence information. Since the third segment telegram T3 does not have a subsequent segment telegram, no telegram sequence information is provided here.
  • priority 3 which the following fourth segment telegram T4 has, is again entered as telegram sequence information in the second tag field 351. Since the fourth segment telegram T4 does not have a subsequent segment telegram, no telegram sequence information is provided here.
  • the first input / output interface PO of the second distribution node V2 for the second distribution node V2 is in the assignment table 206 of the second distribution node V2 as routing information for the first to fourth segment messages T1 to T4 of both message sequences Forwarding of the first to fourth segment telegrams T 1 to T4 provided. Since the first segment telegram T1 of the first telegram sequence was received as the earliest segment telegram on the second input / output interface P1 of the second distribution node V2 and there is no other segment telegram with a higher priority, the first segment telegram T1 the first telegram follows in the second distribution node V2 is forwarded directly to the first input / output interface PO of the second distribution node V2.
  • the third segment telegram T3 of the first telegram sequence is output from the second distribution node V2 to the first input / output interface PO of the second distribution node V2.
  • the third segment telegram T3 of the first telegram sequence was sent on the second input / output interface P1 of the second distribution node V2 after the second segment telegram T2 of the second telegram sequence on the third input / output interface P2 of the second distribution node V2 receive.
  • the second distribution node V2 Due to the telegram sequence information assigned to the first segment telegram T1 of the first telegram sequence and which indicates priority 1 for the subsequent third segment telegram T3 of the first telegram sequence, the second distribution node V2 has the first input / Output interface PO of the second distribution node V2 for the transmission process after forwarding the first segment telegram T 1 of the first telegram sequence blocked because the priority of the following third segment telegram T3 of the first telegram sequence with 1 has a higher priority than the second already received Segment telegram T2 of the second telegram sequence with priority 3.
  • a third telegram sequence is then further shown, which the first distribution node th V1 on the third input / output interface P2 of the first distribution node V1, which is via the second transmission link D2 with the first input / output interface PO des second distribution node V2 is connected receives.
  • the third input / output Interface P2 of the first distribution node V1 is forwarded via the first input / output interface PO of the second distribution node V2 the third telegram sequence with the sequence first segment telegram T1 with priority 2, third segment telegram T3 with priority 1, second segment telegram T2 with priority 3 and the fourth segment telegram T4 with priority 3.
  • the priority of the following segment telegram is entered in the second tag field 351.
  • a fourth telegram sequence consisting of a fifth segment telegram T5 and a subsequent sixth segment telegram T6 is sent from the second network segment N2 to the second input / output interface P1 of the first distributor node V1 received, where priority 4 is assigned to both fifth and sixth segment telegrams T5, T6.
  • priority 4 which has the following sixth segment telegram T6, is entered as telegram sequence information in the second tag field 351.
  • the fourth telegram sequence on the second input / output interface P1 of the first distribution node V1 is received from the first distribution node V1 offset in time from the third telegram sequence on the third input / output interface P2 of the first distribution node V1 that the fifth Segment telegram T5 the fourth telegram sequence with priority 4 is received after the first segment telegram T1 of the third telegram sequence with priority 2, but before the third segment telegram T3 of the third telegram sequence with priority 1.
  • the first input / output interface PO of the first distribution node V1 is sent to the the third telegram sequence and the fourth telegram sequence are routed in accordance with assignment table 206 in the first distribution node V1, therefore the third segment telegram T3 of the third telegram sequence after the first segment telegram T1 of the third telegram sequence is forwarded, although the fifth segment telegram T5 is fourth telegram sequence was received earlier.
  • the other second and fourth segment telegrams T2, T4 of the third telegram sequence are also transmitted from the first distribution node V1 to the first input / output interface PO of the first distribution node V1 before the fifth segment telegram T5
  • the fourth telegram sequence is transmitted because the telegram sequence information in the third segment telegram T3 with priority 3 and in the second segment telegram T2 with priority 3 indicate a higher priority than priority 4, which the fifth segment telegram T5 of the fourth telegram sequence has.
  • FIG. 4 shows the fifth telegram sequence transmitted to master subscriber M via the data transmission link D1 from the first distribution node V1 with the sequence first segment telegram T1, third segment telegram T3, second segment telegram T2, fourth segment telegram T4, fifth Segment telegram T5 and sixth segment telegram T6.
  • high-priority segment telegrams are returned to the master subscriber M with priority.

Abstract

The invention relates to an automation communication network (100) having at least one distribution node (VK) which has a plurality of input/output interfaces (PX), each connected to a network segment (NX), wherein each network segment (NX) has at least one subscriber (TN). Segment telegrams for processing by the subscriber (TN) in the network segment (NX) are assigned to the individual network segments (NX), wherein the segment telegrams have priorities. The segment telegrams additionally have a data field which is designed to contain a piece of telegram sequence information which indicates the priority that a subsequent segment telegram from the network segment (NX) has. The distribution node (VK) in the automation communication network (100) is designed to receive the segment telegram on an input/output interface (PX) and to transmit it on an additional input/output interface (PX) according to a routing specification, wherein the distribution node (VK) blocks the input/output interface (PX) on which the segment telegram was transmitted with respect to a further transmitting process if the telegram sequence information assigned to the transmitted segment telegram indicates a priority of a higher value for the subsequent segment telegram from the network segment (NX) having the same routing specification, than the priority value of telegrams present in the distribution node (VK) and designated for transmission on the input/output interface (PX), in order to send the subsequent segment telegram on the blocked input/output interface (PX) after receiving the subsequent segment telegram from the network segment (NX) having the same routing specification.

Description

DATENÜBERTRAGUNGSVERFAHREN, SEGMENT-TELEGRAMM UND AUTOMATISIERUNGSKOMMUNIKATIONSNETZWERK DATA TRANSFER PROCEDURE, SEGMENT TELEGRAM AND AUTOMATION COMMUNICATION NETWORK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Automati sierungskommunikationsnetzwerk. Die Erfindung betrifft ferner ein Segment-Telegramm zur Verwendung in einem solchen Verfahren und ein Automatisierungskommunikations netzwerk. The present invention relates to a method for data transmission in an automation communication network. The invention also relates to a segment telegram for use in such a method and an automation communication network.
Die Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2019 125 545.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. The patent application claims the priority of German patent application 10 2019 125 545.7, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
Ein sogenanntes „local area network“ (LAN) ist ein räumlich begrenztes Netzwerk, in dem verschiedene Netzwerkkomponenten, im Weiteren auch als Teilnehmer bezeichnet, mitei nander gekoppelt sind. Bei den Netzwerkkomponenten kann es sich um einen oder meh rere Server und Arbeitsstationen, sogenannte Knoten, handeln, die über Kommunikations leitungen in Form von Koaxial-, Glasfaser- oder Twisted-Pair-Kabeln miteinander verbun den sind. Die Kommunikation zwischen den Netzwerkkomponenten innerhalb des LANs erfolgt auf Basis von Netzwerkprotokollen. A so-called “local area network” (LAN) is a spatially limited network in which various network components, also referred to as subscribers in the following, are coupled to one another. The network components can be one or more servers and workstations, so-called nodes, which are connected to one another via communication lines in the form of coaxial, fiber optic or twisted pair cables. The communication between the network components within the LAN takes place on the basis of network protocols.
Das Ethernet-Protokoll stellt dabei das am weitesten verbreiteten LAN-Netzwerkprotokoll dar. Ethernet-Telegramme können einen Nutzdatenblock mit einer Länge von 1500 Bytes umfassen und Telegramm-Übertragungsraten zwischen den einzelnen Teilnehmern inner halb des LANs von einigen Gigabytes/Sekunde ermöglichen, wobei die Telegramme pa ketorientiert übertragen werden. In Form des sogenannten „Industrial Ethernet“ findet das Ethernet-Protokoll auch in der Automatisierungstechnik Anwendung. The Ethernet protocol is the most widely used LAN network protocol. Ethernet telegrams can contain a user data block with a length of 1500 bytes and enable telegram transmission rates between the individual participants within the LAN of a few gigabytes / second, whereby the telegrams can be transmitted in a package-oriented manner. In the form of so-called "Industrial Ethernet", the Ethernet protocol is also used in automation technology.
Die in der Automatisierungstechnik eingesetzten Kommunikationsnetzwerke sind in der Regel sogenannte Feldbussysteme. Feldbussysteme sind Bussysteme, bei denen dezent ral angeordnete Geräte einer Maschinenperipherie wie Eingangs- und/oder Ausgangs- Module, Antriebe und Bedienterminals über das Feldbussystem mit Steuereinheiten ver bunden sind. Für die Datenübertragung steht ein gemeinsamer Übertragungskanal bei spielsweise in Form eines Kabels oder einer Funkstrecke zur Verfügung. The communication networks used in automation technology are usually so-called field bus systems. Field bus systems are bus systems in which decentralized devices of machine peripherals such as input and / or output modules, drives and operator terminals are connected to control units via the field bus system. A common transmission channel is available for data transmission, for example in the form of a cable or a radio link.
Der Datenaustausch zwischen Teilnehmern über den Feldbus erfolgt dabei meistens auf der Grundlage des Master-Slave-Prinzips. Die Steuereinheiten am Feldbus sind die akti ven Busteilnehmer, im Weiteren auch als Master-Teilnehmer bezeichnet. Sie sind im Be sitz der Buszugriffsberechtigung und bestimmen den Datentransfer auf dem Feldbus. Die passiven Teilnehmer, im Weiteren auch als Slave-Teilnehmer bezeichnet, sind in der Re gel die Maschinenperipheriegeräte. Sie haben keine Buszugriffsberechtigung und können empfangene Daten nur quittieren beziehungsweise auf Anfrage eines Master-Teilnehmers Daten übermitteln. The exchange of data between participants via the fieldbus usually takes place on the basis of the master-slave principle. The control units on the fieldbus are the active bus participants, hereinafter also referred to as master participants. You are in possession of the bus access authorization and determine the data transfer on the fieldbus. The Passive participants, hereinafter also referred to as slave participants, are usually the machine peripheral devices. You have no bus access authorization and can only acknowledge received data or transmit data on request from a master participant.
Master-Slave-Netzwerke sind oft als Ringbussysteme ausgebildet, wobei das Netzwerk vom Master-Teilnehmer aus gesehen einen physikalischen Strang bildet und die Tele gramme von allen Slave-Teilnehmern durchlaufen werden. Um in Kommunikationsnetz werken mit vielen Teilnehmern die Umlaufzeit der Telegramme zu begrenzen und damit die bei Steuerungsaufgaben in der Automatisierungstechnik geforderte Echtzeit-Fähigkeit gewährleisten zu können, sind die Kommunikationsnetzwerke oft hierarchisch unter Ver wendung von Verteilerknoten, sogenannten Switches, aufgebaut. Master-slave networks are often designed as ring bus systems, the network forming a physical strand as seen from the master participant and the telegrams being run through by all slave participants. In order to limit the cycle time of the telegrams in communication networks with many participants and thus to be able to guarantee the real-time capability required for control tasks in automation technology, the communication networks are often structured hierarchically using distribution nodes, so-called switches.
Der Verteilerknoten weist mehrere Ein-/Ausgabe-Schnittstellen auf, über die Netzwerkse gmente parallel in das Kommunikationsnetzwerk eingebunden werden können. Der Ver teilerknoten untersucht dabei jedes auf einer Ein-/Ausgabe-Schnittstelle empfangene Te legramm auf die Adresse des angesprochenen Teilnehmers und leitet dann das Tele gramm an den adressierten Teilnehmer über die zugeordnete Ein-/Ausgabe-Schnittstelle, an die das Netzwerksegment mit dem Teilnehmer angeschlossen ist, weiter. Die den ein zelnen Netzwerksegmenten zugeordneten Telegramme werden im Weiteren auch als Segment-Telegramme bezeichnet. The distribution node has several input / output interfaces via which network segments can be integrated into the communication network in parallel. The distributor node examines every telegram received on an input / output interface for the address of the addressed subscriber and then forwards the telegram to the addressed subscriber via the assigned input / output interface to which the network segment with the subscriber connected, continue. The telegrams assigned to the individual network segments are also referred to below as segment telegrams.
Die Verteilerknoten arbeiten in der Regel nach dem FIFO-Prinzip, bei dem diejenigen Te legramme, die zuerst empfangen wurden, auch zuerst wieder gesendet werden. Dies ver hindert aber eine zuverlässige Echtzeitbearbeitung der Telegramme. Neuere Verteilerkno ten unterstützen deshalb oft das sogenannte VLAN-Tagging, mit dem einzelne Segment- Telegramme beim Senden priorisiert werden können, um so die Echtzeitfähigkeit im Auto matisierungsnetzwerk zu gewährleisten. The distribution nodes usually work according to the FIFO principle, in which those telegrams that were received first are also sent again first. However, this prevents reliable real-time processing of the telegrams. Newer distribution nodes therefore often support what is known as VLAN tagging, with which individual segment telegrams can be prioritized when sending in order to ensure real-time capability in the automation network.
Die Segmenttelegramme weisen beim VLAN-Tagging im Kopfabschnitt, im Weiteren auch als Header bezeichnet, ein Tag-Feld auf, in dem eine Prioritätsinformation enthalten ist. Der Verteilerknoten wertet dann beim Empfang des Segment-Telegramms das Tag-Feld mit der Prioritätsinformation aus und leitet das Segment-Telegramm vor anderen Seg ment-Telegrammen weiter, wenn die angezeigte Priorität eine höhere Wertigkeit hat als die der anderen Segment-Telegramme. Dabei kann der Verteilerknoten so ausgelegt sein, dass der Verteilerknoten den Sendevorgang eines Segment-Telegramms auf einer Ein- /Ausgabe-Schnittstelle abbricht beziehungsweise unterbricht, um stattdessen ein Seg ment-Telegramm mit einer höheren Priorität zu versenden. With VLAN tagging, the segment telegrams have a tag field in the header section, also referred to below as the header, in which priority information is contained. When the segment telegram is received, the distribution node then evaluates the tag field with the priority information and forwards the segment telegram before other segment telegrams if the priority displayed has a higher significance than that of the other segment telegrams. The distribution node can be designed in such a way that the distribution node initiates the transmission of a segment telegram on an input / Output interface aborts or interrupts in order to send a segment telegram with a higher priority instead.
Auch bei dieser Vorgehensweise besteht jedoch weiterhin das Problem, dass hochpriori- sierte Segment-Telegramme verzögert weitergeleitet werden. Das Abbrechen bezie hungsweise Unterbrechen des Sendevorgangs eines niederpriorisierten Segment-Tele gramms führt zu einer Sendeverzögerung, bis das hochpriorisierte Segment-Telegramm dann gesendet werden kann. Weiterhin kann der Verteilerknoten erst nach dem Empfang des Tag-Feldes mit der Prioritätsinformation im Segment-Telegramm die Priorität des Segment-Telegramms bestimmen, um dann gegebenenfalls den Sendevorgang eines nie derpriorisierten Segment-Telegramms auf der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle zu stoppen.Even with this procedure, however, there is still the problem that high-priority segment telegrams are forwarded with a delay. Aborting or interrupting the transmission of a low-priority segment telegram leads to a transmission delay until the high-priority segment telegram can then be sent. Furthermore, the distribution node can only determine the priority of the segment telegram after receiving the tag field with the priority information in the segment telegram, in order to then stop the transmission of a segment telegram that has never been prioritized on the input / output interface.
Auch kommt es zu einer Verzögerung bei der Weiterleitung einer Folge von hochpriori- sierten Segment-Telegrammen. Zwischen den aufeinanderfolgenden hochpriorisierten Segment-Telegrammen besteht immer eine Übertragungspause, die durch das Netzwerk protokoll vorgegeben ist. Es kann dann zu einer Unterbrechung der kontinuierlichen Wei terleitung der aufeinanderfolgenden hochpriorisierten Segment-Telegramme durch den Verteilerknoten kommen, wenn der Verteilerknoten in der Übertragungspause bereits den Sendevorgang für ein im Verteilerknoten zwischengespeichertes niederpriorisiertes Seg ment-Telegramm aufgenommen hat. Der Verteilerknoten muss dann den Sendevorgang des niederpriorisiertes Segment-Telegramms erst wieder abbrechen beziehungsweise un terbrechen, um stattdessen dann den Sendevorgang mit dem nächsten hochpriorisierten Segment-Telegramm aufnehmen zu können. There is also a delay in forwarding a sequence of high-priority segment telegrams. There is always a transmission pause between the successive high-priority segment telegrams, which is specified by the network protocol. There may then be an interruption in the continuous forwarding of the successive high-priority segment telegrams by the distribution node if the distribution node has already started sending a low-priority segment message temporarily stored in the distribution node during the transmission pause. The distribution node must then first abort or interrupt the transmission process of the low-priority segment telegram in order to be able to start the transmission process with the next high-priority segment telegram instead.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Automatisierungskommunikationsnetzwerk mit zumindest einem Verteilerknoten anzugeben, das den Durchsatz von Telegrammen im Verteilerknoten effizient gestaltet und zeitliche Verzögerungen beim Weiterleitungsvorgang der Telegramme reduziert. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Segment-Telegramm zur Verwendung in einem solchen Verfahren und ein verbessertes Automatisierungskommunikationsnetzwerk anzu geben. It is therefore the object of the present invention to specify a method for data transmission in an automation communication network with at least one distribution node, which efficiently designs the throughput of messages in the distribution node and reduces time delays in the forwarding process of the messages. It is a further object of the invention to provide a segment telegram for use in such a method and an improved automation communication network.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ange geben. In einem Automatisierungskommunikationsnetzwerk ist zumindest ein Verteilerknoten vor gesehen, der mehrere Ein-/Ausgabe-Schnittstellen aufweist, die jeweils mit einem Netz werksegment in Verbindung stehen, wobei jedes Netzwerksegment zumindest einen Teil nehmer aufweist. Den einzelnen Netzwerksegmenten sind jeweils Segment-Telegramme zur Verarbeitung durch den Teilnehmer im Netzwerksegment zugeordnet, wobei die Seg ment-Telegramme Prioritäten besitzen. Die Segment-Telegramme weisen außerdem je weils ein Datenfeld auf, das ausgelegt ist, eine Telegrammfolge-Information zu enthalten, die anzeigt, welche Priorität ein nachfolgendes Segment-Telegramm aus dem Netzwerk segment besitzt. Der Verteilerknoten im Automatisierungskommunikationsnetzwerk ist ausgelegt, das Segment-Telegramm auf einer Ein-/Ausgabe-Schnittstelle zu empfangen und entsprechend einer Routing-Vorgabe auf einer weiteren Ein-/Ausgabe-Schnittstelle zu senden, wobei der Verteilerknoten die Ein-/Ausgabe-Schnittstelle, auf der das Segment- Telegramm gesendet wurde, für einen weiteren Sendevorgang blockiert, wenn die Tele- grammfolge-lnformation, die dem gesendeten Segment-Telegramm zugeordnet ist, eine Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm aus dem Netzwerksegment mit der selben Routing-Vorgabe anzeigt, deren Wertigkeit höher ist, als die Wertigkeit der Priorität von Telegrammen, die im Verteilerknoten vorliegen und zum Senden auf der Ein-/Aus- gabe-Schnittstelle vorgesehen sind, um nach Empfang des nachfolgenden Segment-Tele gramms aus dem Netzwerksegment mit derselben Routing-Vorgabe das nachfolgenden Segment-Telegramm auf der blockierten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle zu versenden. This object is achieved by the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are given in the dependent claims. In an automation communication network, at least one distribution node is provided which has a plurality of input / output interfaces which are each connected to a network segment, each network segment having at least one participant. The individual network segments are each assigned segment telegrams for processing by the participants in the network segment, the segment telegrams having priorities. The segment telegrams also each have a data field which is designed to contain telegram sequence information that indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment. The distribution node in the automation communication network is designed to receive the segment telegram on an input / output interface and to send it to another input / output interface in accordance with a routing specification, the distribution node being the input / output interface, on which the segment telegram was sent, blocked for a further transmission process if the telegram sequence information assigned to the segment telegram sent indicates a priority for the following segment telegram from the network segment with the same routing specification whose value is higher than the value of the priority of telegrams that are present in the distribution node and are intended for sending on the input / output interface, so that after receiving the following segment telegram from the network segment with the same routing Specification to send the following segment telegram on the blocked input / output interface.
Mit dieser Vorgehensweise wird gewährleistet, dass hochpriorisierte Segment-Tele gramme vom Verteilerknoten bevorzugt weitergeleitet werden. Durch die Telegrammfolge- Information im Segment-Telegramm, die die Priorität eines nachfolgenden Segment-Tele gramms aus dem Netzwerksegment anzeigt, kann verhindert werden, dass der Verteiler knoten in der Zeitspanne, die sich zwischen aufeinanderfolgenden Segment-Telegram men ergibt, bis der Verteilerknoten anhand des Tag-Feldes mit der Prioritätsinformation im Segment-Telegramm die Wertigkeit der Priorität des Segment-Telegramms feststellen kann, den Sendevorgang mit einem niederpriorisierten Segment-Telegramm auf der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle aufnimmt. Der Verteilerknoten kennt nämlich bereits während des Sendevorgangs eines Segment-Telegramms die Wertigkeit der Priorität eines nach folgenden Segment-Telegramms aus demselben Netzwerksegment und kann so voraus schauend einen weiteren Sendevorgang auf der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle blockieren, bis das nachfolgende Segment-Telegramm gesendet werden kann. Der Sendevorgang für das nachfolgende Segment-Telegramm kann vom Verteilerknoten immer sofort aufge nommen werden, ohne dass der Sendevorgang für ein niederpriorisiertes Segment-Tele gramm dafür erst abgebrochen beziehungsweise unterbrochen werden muss. Der Verteilerknoten kann die Blockierung der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle für einen weiteren Sendevorgang aufheben, wenn das eine Segment-Telegramm mit der Routing-Vorgabe zum Senden auf der der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle empfangen wird, dessen Priorität we nigstens der Wertigkeit der Priorität entspricht, die der Verteilerknoten im zuletzt gesende ten Segment-Telegramm als Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm aus dem Netzwerksegment mit derselben Routing-Vorgabe angezeigt worden ist. This procedure ensures that high-priority segment telegrams are forwarded preferentially by the distribution node. The telegram sequence information in the segment telegram, which indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment, can prevent the distribution node in the time span between successive segment telegrams until the distribution node is based on of the tag field with the priority information in the segment telegram can determine the value of the priority of the segment telegram, the transmission process with a low-priority segment telegram on the input / output interface begins. The distribution node already knows the value of the priority of a subsequent segment telegram from the same network segment during the transmission process of a segment telegram and can thus block a further transmission process on the input / output interface until the following segment telegram is sent can be. The sending process for the following segment telegram can always be started immediately by the distribution node without the sending process for a low-priority segment telegram first having to be aborted or interrupted. The distribution node can unblock the input / output interface for a further transmission process if the one segment telegram with the routing specification for sending is received on the input / output interface whose priority is at least the value of the Priority corresponds to which the distribution node in the segment telegram sent last was displayed as the priority for the following segment telegram from the network segment with the same routing specification.
Mit dieser Vorgehensweise wird eine weitere Optimierung bei der Datenübertragung er reicht, indem eine ungewünschte Blockierung einer Ein-/Ausgabe-Schnittstelle des Vertei lerknotens aufgehoben wird, wenn im Verteilerknoten ein Segment-Telegramm empfan gen wird, dessen Priorität wenigstens dieselbe Wertigkeit hat, wie die Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm, auf dessen Grundlage die Ein-/Ausgabe-Schnittstelle blockiert worden ist. With this approach, a further optimization of the data transmission is achieved by an undesired blocking of an input / output interface of the distributor node is lifted when a segment telegram is received in the distributor node, the priority of which has at least the same value as the Priority for the following segment telegram, on the basis of which the input / output interface was blocked.
Das Automatisierungskommunikationsnetzwerk kann ein Master-Slave-System sein, wo bei ein Teilnehmer ein Master-Teilnehmer und die Teilnehmer in den Netzwerksegmenten Slave-Teilnehmer sind. Die Segment-Telegramme werden auf einem geschlossenen Da tenübertragungsweg ausgehend vom Master-Teilnehmer auf einem Hinweg über den Ver teilerknoten zum zugeordneten Netzwerksegment mit dem vom Segment-Telegramm an gesprochenen Slave-Teilnehmer übertragen und verarbeitet und kehren auf einem Rück weg über die Verteilerknoten zu dem Master-Teilnehmer zurück. The automation communication network can be a master-slave system, where one participant is a master participant and the participants in the network segments are slave participants. The segment telegrams are transmitted and processed on a closed data transmission path starting from the master participant on a way out via the distributor node to the assigned network segment with the slave participants spoken by the segment telegram, and on a return path they return to the distributor node Master participant back.
Dabei kann der Master-Teilnehmer die Telegrammfolge-Information im gesendeten Seg ment-Telegramm, die die Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm anzeigt, be stimmen. Alternativ kann der Verteilerknoten die Telegrammfolge-Information im gesende ten Segment-Telegramm, die die Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm an zeigt, auf dem Hinweg festlegen. The master subscriber can determine the telegram sequence information in the sent segment telegram, which indicates the priority for the following segment telegram. Alternatively, the distribution node can specify the telegram sequence information in the sent segment telegram, which indicates the priority for the subsequent segment telegram, on the way there.
Im Rahmen eines Master-Slave-Systems, bei dem die Segment-Telegramme auf einem geschlossenen Datenübertragungsweg umlaufen, lässt sich so auf einfache Weise die Te- legrammfolge-lnformation, die die Priorität des nachfolgenden Telegramms anzeigt, im gesendeten Telegramm festlegen. Dies kann mithilfe des Master-Teilnehmers beim Er zeugen der Segment-Telegramme erfolgen, da dem Master-Teilnehmer die Prioritätsinfor mation für eine Segment-Telegrammfolge durch das auf dem Mater-Teilnehmer laufende Steuerungsprogramm bekannt ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Verteilerknoten die Telegrammfolge-In- formation in das Segment-Telegramm beim Sendevorgang auf dem Hinweg, das heißt beim Ausgeben des Segment-Telegramms auf das Netzwerksegment einträgt, dann, wenn der Verteilerknoten zum Sendezeitpunkt die Priorität des nachfolgenden Segment- Telegramms kennt. Dies kann beispielsweise dann zutreffen, wenn das nachfolgende Segment-Telegramm, das auf dasselbe Netzwerksegment ausgegeben werden soll, zum Zeitpunkt des Sendens des Segment-Telegramms bereits vom Verteilerknoten empfan gen wurde beziehungsweise der Teil des nachfolgenden Segment-Telegramms, in dem die Priorität festgelegt ist. Der Verteilerknoten weist in der Regel hierfür eine Speicherein heit auf, die zentral ausgebildet ist oder auch den einzelnen Ein-/Ausgabe-Schnittstellen zugeordnet sein kann, in der der Verteilerknoten dann Segment-Telegramme zwischen speichert, wenn die Ein-/Ausgabe-Schnittstelle, auf der das Segment-Telegramm ausge geben werden sollen, durch eine Sendevorgang blockiert ist. In the context of a master-slave system, in which the segment telegrams circulate on a closed data transmission path, the telegram sequence information, which indicates the priority of the following telegram, can be defined in the sent telegram in a simple manner. This can be done with the help of the master participant when generating the segment telegrams, since the master participant knows the priority information for a segment telegram sequence from the control program running on the mater participant. However, there is also the possibility that the distribution node enters the telegram sequence information in the segment telegram during the transmission process on the way there, i.e. when the segment telegram is output on the network segment, if the distribution node has the priority of the knows the following segment telegram. This can apply, for example, if the subsequent segment telegram that is to be output on the same network segment was already received by the distribution node at the time the segment telegram was sent, or the part of the subsequent segment telegram in which the priority is specified . For this purpose, the distribution node generally has a storage unit that is designed centrally or can also be assigned to the individual input / output interfaces, in which the distribution node then temporarily stores segment telegrams when the input / output interface, on which the segment telegram is to be output is blocked by a transmission process.
Der Verteilerknoten kann aber auch, wenn der Verteilerknoten ein Segment-Telegramm auf dem Hinweg gemäß der Routing-Vorgabe über eine Ein-/Ausgabe-Schnittstelle auf das zugeordnete Netzwerksegment ausgibt, die Priorität des Segment-Telegramms ausle- sen und in der Speichereinheit abspeichern. Der Verteilerknoten kennt so die Prioritäten der nacheinander in einem Netzwerksegment umlaufenden Segment-Telegramme und kann dann nach Empfang eines Segment-Telegramms auf dem Rückweg, die dem Vertei lerknoten gekannte Priorität des nachfolgenden Segment-Telegramms als Telegramm- folge-lnformation in das empfangene Segment-Telegramm eintragen. The distribution node can also read the priority of the segment message and store it in the memory unit if the distribution node outputs a segment telegram on the outbound route according to the routing specification via an input / output interface to the assigned network segment. The distribution node thus knows the priorities of the segment telegrams circulating one after the other in a network segment and, after receiving a segment telegram on the way back, can then transfer the priority of the following segment telegram known to the distribution node as telegram sequence information into the received segment information. Enter telegram.
Der Aufbau des Segment-Telegramms kann einen Kopfabschnitt, einen Datenbereich und einen Endabschnitt umfassen, wobei der Endabschnitt ein Daten-Feld aufweist, das die Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm auf dem Netzwerksegment anzeigt. The structure of the segment telegram can include a header section, a data area and an end section, the end section having a data field which indicates the priority for the subsequent segment telegram on the network segment.
Der Segment-Telegrammaufbau mit dem Datenfeld, das die Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm auf dem Netzwerksegment anzeigt, im Endabschnitt des Segment- Telegramms, ermöglicht es, die Prioritätsinformation zum spätmöglichsten Zeitpunkt in das Segment-Telegramm einzutragen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Priorität des nachfolgenden Telegramms zu Beginn des Sendevorgangs noch nicht vor liegt. Der Sendevorgang für das Segment-Telegramm kann dann bereits aufgenommen werden. Die Telegrammfolge-Information, die die Priorität des nachfolgenden Segment- Telegramms anzeigt und erst später feststeht, kann dann während des Sendevorgangs in den zu diesem Zeitpunkt noch nicht gesendeten Endabschnitt des Segment-Telegramms eingetragen werden. Ferner kann der Kopfabschnitt des Segment-Telegramms ein Daten-Feld aufweisen, das die Priorität des Segment-Telegramms anzeigt. The segment telegram structure with the data field that shows the priority for the following segment telegram on the network segment in the end section of the segment telegram enables the priority information to be entered in the segment telegram at the latest possible time. This is particularly advantageous if the priority of the following telegram is not yet available at the beginning of the transmission process. The sending process for the segment telegram can then already be started. The telegram sequence information, which indicates the priority of the following segment telegram and is only determined later, can then be entered during the transmission process in the end section of the segment telegram that has not yet been sent at this point in time. Furthermore, the header section of the segment telegram can have a data field which indicates the priority of the segment telegram.
Das Segment-Telegramm kann einen Datenbereich mit Datagrammen umfassen, die den einzelnen Teilnehmern im Netzwerksegment zugeordnet sind und die jeweils Steuerdaten und Nutzdaten aufweisen, wobei die Steuerdaten dem Teilnehmer Auskunft darüber ge ben, auf welche Art er die Nutzdaten des Datagramms verarbeiten soll. The segment telegram can include a data area with datagrams which are assigned to the individual participants in the network segment and which each have control data and useful data, the control data giving the participant information about the way in which he should process the useful data of the datagram.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaf ten Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in Fällen ein deutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in belie biger Kombination miteinander zur Anwendung kommen. The advantageous developments and developments of the invention explained above and / or reproduced in the subclaims can - except for example in cases of clear dependencies or incompatible alternatives - be used individually or in any combination with one another.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zu sammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. The properties, features and advantages of this invention described above, and the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understandable in connection with the following description of exemplary embodiments which are explained in more detail in connection with the schematic drawings.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Aufbau eines Automatisierungskommu nikationsnetzwerks mit mehreren Verteilerknoten und Netzwerksegmenten; 1 shows a schematic representation of a structure of an automation communication network with several distribution nodes and network segments;
Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Verteilerknoten aus Fig. 1 ; FIG. 2 shows a schematic representation of a distribution node from FIG. 1; FIG.
Fig. 3 einen EtherCAT-Telegrammaufbau; und 3 shows an EtherCAT telegram structure; and
Fig. 4 einen zeitlichen Ablauf einer Datenübertragung in dem Automatisierungs kommunikationsnetzwerk nach Fig. 1 in Form von Telegrammen mit dem in Figur 2 gezeigten EtherCAT-Telegrammaufbau. 4 shows a time sequence of a data transmission in the automation communication network according to FIG. 1 in the form of telegrams with the EtherCAT telegram structure shown in FIG.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur und nicht maßstabsgetreu sind. Ferner wird darauf hingewiesen, dass die Bezugszeichen in den Fi guren unverändert gewählt worden sind, wenn es sich um gleich ausgebildete Elemente und/oder Komponenten und/oder Größen handelt. Im Weiteren wird ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Kommunikationsnetzwerk, das beispielsweise im Rahmen der Fertigungs-, Gebäude- und Prozessautomatisierung eingesetzt werden kann, beschrieben. Dabei ist die Verwendungsangabe nicht einschrän kend zu verstehen. Das Verfahren kann in jedem Kommunikationsnetzwerk mit einem Verteilerknoten, der mehrere Netzwerksegmente miteinander verbindet, Anwendung fin den. It should be noted that the figures are only of a schematic nature and are not true to scale. It is also pointed out that the reference symbols in the figures have been chosen unchanged if the elements and / or components and / or sizes are identical. A method for data transmission in a communication network, which can be used, for example, in the context of production, building and process automation, is described below. The indication of use is not to be understood as restrictive. The method can be used in any communication network with a distribution node that connects several network segments with one another.
Kommunikationsnetzwerke für den Einsatz in der Automatisierungstechnik sind üblicher weise als Feldbussysteme verwirklicht, bei denen die Sensoren und Aktoren im Kommuni kationsnetzwerk über einen Feldbus mit Steuerungseinheiten Daten austauschen. Im Feldbussystem werden dazu in der Regel echtzeitfähige Netzwerkprotokolle eingesetzt. Communication networks for use in automation technology are usually implemented as field bus systems in which the sensors and actuators in the communication network exchange data with control units via a field bus. For this purpose, real-time network protocols are generally used in the field bus system.
Häufig wird der Datenaustausch zwischen den Teilnehmern auf dem Feldbus auf der Grundlage des Master-Slave-Prinzips ausgeführt. Die aktiven Busteilnehmer, die auch als Master-Teilnehmer bezeichnet werden, entsprechen den Steuereinheiten, die die Übertra gung von Daten auf dem Feldbus bestimmen und koordinieren. Die passiven Busteilneh mer, die Slave-Teilnehmer genannt werden und keine eigene Buszugriffsberechtigung be sitzen, sind die Sensoren und Aktoren der Maschinenperipherie. Damit kann ein Slave- Teilnehmer lediglich Nachrichten empfangen, diese quittieren und auf Anfrage des Mas ter-Teilnehmers Daten beziehungsweise Telegramme übermitteln. The data exchange between the participants on the fieldbus is often carried out on the basis of the master-slave principle. The active bus participants, which are also referred to as master participants, correspond to the control units that determine and coordinate the transmission of data on the fieldbus. The passive bus participants, which are called slave participants and do not have their own bus access authorization, are the sensors and actuators of the machine peripherals. This means that a slave participant can only receive messages, acknowledge them and transmit data or telegrams on request from the master participant.
Um einen zyklischen Steuerprozess in dem Automatisierungskommunikationsnetzwerk anzustoßen, überträgt der Master-Teilnehmer die vom Master-Teilnehmer mithilfe einer Steuerungsaufgabe aus Eingangsdaten bestimmten Ausgangsdaten in Form eines Tele gramms auf dem Feldbus. Die Slave-Teilnehmer entnehmen dann die ihnen zugeordne ten Ausgangsdaten aus dem umlaufenden Telegramm. Gleichzeitig fügen die Slave-Teil nehmer ihre Eingangsdaten in das umlaufende Telegramm ein, um die Eingangsdaten an den Master-Teilnehmer zu übertragen. Der Master-Teilnehmer nutzt dann die empfange nen Eingangsdaten, um mithilfe der Steuerungsaufgabe Ausgangsdaten für den nächsten zyklischen Steuerprozess zu berechnen. In order to initiate a cyclical control process in the automation communication network, the master participant transmits the output data determined by the master participant using a control task from input data in the form of a telegram on the fieldbus. The slave participants then take the output data assigned to them from the circulating telegram. At the same time, the slave participants add their input data to the circulating telegram in order to transmit the input data to the master participant. The master participant then uses the received input data to use the control task to calculate output data for the next cyclical control process.
Feldbussysteme, die auf dem Master-Slave-Prinzip beruhen, können mit unterschiedli chen Netzwerkprotokollen betrieben werden. Das Ethernet-Protokoll stellt dabei das am weitesten verbreitete Netzwerkprotokoll dar. Ethernet-Telegramme können einen Nutzda tenblock mit einer Länge von 1500 Bytes umfassen und Telegramm-Übertragungsraten von einigen Gigabytes/Sekunde ermöglichen. Beim Einsatz des Ethernet-Protokolls in in dustriellen Fertigungsanlagen oder Maschinen zur Steuerung muss die die Echtzeitfähig keit des Ethernet-Protokolls gewährleistet sein. Field bus systems based on the master-slave principle can be operated with different network protocols. The Ethernet protocol is the most widely used network protocol. Ethernet telegrams can contain a useful data block with a length of 1500 bytes and telegram transmission rates of a few gigabytes / second. When using the Ethernet protocol in industrial production plants or machines for control, the real-time capability of the Ethernet protocol must be guaranteed.
Das EtherCAT-Protokoll stellt ein Beispiel eines solchen Protokolls dar, das auf der Ether- net-Protokoll-Technologie basiert und in echtzeitfähigen Automatisierungssystemen ein gesetzt werden kann. Die Besonderheit am EtherCAT-Protokoll liegt darin, dass die Ver arbeitung der Daten im Telegramm von den Slave-Teilnehmern während des Telegramm- Durchlaufs und somit im Wesentlichen verzögerungsfrei ausgeführt wird. The EtherCAT protocol is an example of such a protocol, which is based on the Ethernet protocol technology and can be used in real-time capable automation systems. The specialty of the EtherCAT protocol is that the processing of the data in the telegram is carried out by the slave participants during the telegram cycle and thus essentially without delay.
Das EtherCAT-Telegramm umfasst Datagramme, die den einzelnen Slave-Teilnehmern zugeordnet sind und welche jeweils Steuerdaten und Nutzdaten aufweisen. Die Steuerda ten geben dem Slave-Teilnehmer Auskunft darüber, auf welche Art er die Nutzdaten des Datagramms verarbeiten soll, also ob ein Lese-, ein Schreibvorgang oder ein kombinierter Lese-/Schreibvorgang vom Slave-Teilnehmer ausgeführt werden soll. The EtherCAT telegram comprises datagrams which are assigned to the individual slave participants and which each have control data and user data. The control data give the slave participant information about the way in which he should process the user data of the datagram, i.e. whether a read, write or a combined read / write process is to be carried out by the slave participant.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Telegrammverkehrs auf der Basis des EtherCAT-Protokolls beschrieben. Für die Erfindung kann jedoch ebenso ein anderes Netzwerk-Protokoll, vorzugsweise ein echtzeitfähiges Ethernet-Protokoll verwendet wer den. Die Erfindung wird ferner für ein Kommunikationsnetzwerk mit einer hierarchischen Master-Slave-Struktur beschrieben, ist jedoch nicht auf eine solche Kommunikationsstruk tur beschränkt. The invention is described below on the basis of telegram traffic based on the EtherCAT protocol. However, another network protocol, preferably a real-time capable Ethernet protocol, can also be used for the invention. The invention is also described for a communication network with a hierarchical master-slave structure, but is not restricted to such a communication structure.
Um die Umlaufzeiten der Telegramme zu verkürzen, sind Automatisierungskommunikati onsnetzwerke oft in Netzwerksegmente unterteilt, wobei die einzelnen Netzwerksegmente mithilfe von Verteilerknoten, sogenannten „Switches“, miteinander verbunden sind. Die Verteilerknoten weisen dabei mehrere Ein-/Ausgabe-Schnittstellen auf, welche jeweils mit einem Netzwerksegment beziehungsweise einem weiteren Verteilerknoten verbunden werden können. Der Verteilerknoten ist ausgelegt, Telegramme auf einer weiteren Ein- /Ausgabe-Schnittstelle zu empfangen und auf einer weiteren Ein-/Ausgabe-Schnittstelle zu versenden. Die den einzelnen Netzwerksegmenten zugeordneten Telegramme werden im Weiteren auch als Segment-Telegramme bezeichnet. In order to shorten the cycle times of the telegrams, automation communication networks are often divided into network segments, with the individual network segments being connected to one another with the aid of distribution nodes, so-called “switches”. The distribution nodes have several input / output interfaces, which can each be connected to a network segment or to a further distribution node. The distribution node is designed to receive telegrams on a further input / output interface and to send them on a further input / output interface. The telegrams assigned to the individual network segments are also referred to below as segment telegrams.
Um insbesondere die Echtzeitfähigkeit des Automatisierungskommunikationsnetzwerkes zu garantieren, können den Segment-Telegrammen auch Prioritäten zugeordnet sein, auf deren Grundlage dann die Verteilerknoten die Segment-Telegramme bevorrechtigt weiter leiten. Die Prioritätsinformation ist dabei in den Segment-Telegrammen in der Regel im Kopfabschnitt des Segment-Telegramms enthalten. Wenn der Verteilerknoten vor dem Er mitteln der Priorität eines Segment-Telegramms jedoch bereits einen Sendevorgang über die Ein-/Ausgabe-Schnittstelle mit einem Segment-Telegramm aufgenommen hat, das ge genüber der ermittelten Priorität eine niedrigere Wertigkeit hat, wird die Weiterleitung des hochpriorisierten Segment-Telegramms verzögert, bis der Sendevorgang des niederpriori- sierten Segment-Telegramms abgeschlossen ist. Der Verteilerknoten kann zwar die Funk tionalität besitzen, dann, wenn ein hochpriorisiertes Segment-Telegramm empfangen wird, den Sendevorgang eines niederpriorisierten Segment-Telegramms abzubrechen be ziehungsweise zu unterbrechen, um stattdessen den Sendevorgangs für das hochpriori- sierte Segment-Telegramm aufzunehmen. Jedoch auch das Abbrechen beziehungsweise Unterbrechen des Sendevorgangs mit dem niederpriorisierten Segment-Telegramm führt zu einer Verzögerung beim Weiterleiten des hochpriorisierten Segment-Telegramms. In order to guarantee, in particular, the real-time capability of the automation communication network, the segment telegrams can also be assigned priorities, on the basis of which the distribution nodes then forward the segment telegrams with priority. The priority information is usually in the segment telegrams in Contains header section of the segment telegram. However, if the distribution node has already started a transmission via the input / output interface with a segment telegram that has a lower value compared to the priority determined before determining the priority of a segment telegram, the high-priority segment will be forwarded Telegram is delayed until the transmission of the low-priority segment telegram has been completed. The distribution node can indeed have the functionality, when a high-priority segment telegram is received, to cancel or interrupt the transmission of a low-priority segment telegram in order to instead start the transmission of the high-priority segment telegram. However, canceling or interrupting the transmission process with the low-priority segment telegram also leads to a delay in forwarding the high-priority segment telegram.
Um solche Verzögerungen zu vermeiden, wird die folgende Vorgehensweise gewählt:To avoid such delays, the following procedure is chosen:
Den einzelnen Netzwerksegmenten sind jeweils Segment-Telegramme zur Verarbeitung durch den Teilnehmer im Netzwerksegment zugeordnet, wobei die Segment-Telegramme Prioritäten besitzen. Die Segment-Telegramme weisen außerdem ein Datenfeld auf, das ausgelegt ist, eine Telegrammfolge-Information zu enthalten, die anzeigt, welche Priorität ein nachfolgendes Segment-Telegramm aus dem Netzwerksegment besitzt. Der Verteiler knoten im Automatisierungskommunikationsnetzwerk ist dann ausgelegt, das Segment- Telegramm auf einer Ein-/Ausgabe-Schnittstelle zu empfangen und entsprechend einer Routing-Vorgabe auf einer weiteren Ein-/Ausgabe-Schnittstelle zu senden, wobei der Ver teilerknoten die Ein-/Ausgabe-Schnittstelle, auf der das Segment-Telegramm gesendet wurde, für einen weiteren Sendevorgang blockiert, wenn die Telegrammfolge-Information, die dem gesendeten Segment-Telegramm zugeordnet ist, eine Priorität für das nachfol gende Segment-Telegramm aus dem Netzwerksegment mit derselben Routing-Vorgabe anzeigt, deren Wertigkeit höher ist, als die Wertigkeit der Priorität von Telegrammen, die im Verteilerknoten vorliegen und zum Senden auf der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle vorgese hen sind, um nach Empfang des nachfolgenden Segment-Telegramms aus dem Netz werksegment mit derselben Routing-Vorgabe das nachfolgende Segment-Telegramm auf der blockierten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle zu versenden. The individual network segments are each assigned segment telegrams for processing by the subscriber in the network segment, the segment telegrams having priorities. The segment telegrams also have a data field which is designed to contain telegram sequence information that indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment. The distribution node in the automation communication network is then designed to receive the segment telegram on an input / output interface and to send it to another input / output interface in accordance with a routing specification, with the distribution node performing the input / output -Interface on which the segment telegram was sent is blocked for a further transmission process if the telegram sequence information assigned to the segment telegram sent has a priority for the following segment telegram from the network segment with the same routing specification indicates the value of which is higher than the value of the priority of telegrams that are present in the distribution node and are intended for sending on the input / output interface so that after receiving the following segment telegram from the network segment with the same routing Specification to send the following segment telegram on the blocked input / output interface.
Mithilfe dieser Vorgehensweise kann der Telegrammverkehr über die Verteilerknoten im Automatisierungskommunikationsnetzwerk optimiert werden, indem höherpriorisierte Seg ment-Telegramme von dem Verteilerknoten vorrangig weitergeleitet werden. Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Automatisierungskommunikationsnetz werks 100 mit einer Master-Slave-Architektur, das Teilnehmer TN, Verteilerknoten VK und Netzwerksegmente NX aufweist. Der oder die allgemein als Teilnehmer TN bezeichneten Elemente sind in der beispielhaften Ausführungsform der Fig. 1 als ein Master-Teilnehmer M, ein erster Slave-Teilnehmer S1 , ein zweiter Slave-Teilnehmer und ein dritter Slave- Teilnehmer S3 ausgebildet. Der oder die allgemein als Verteilerknoten VK bezeichneten Elemente sind in der beispielhaften Ausführungsform der Fig. 1 als ein erster Verteilerkno ten V1 und ein zweiter Verteilerknoten V2 ausgebildet. With the aid of this procedure, the telegram traffic via the distribution nodes in the automation communication network can be optimized in that segment telegrams with a higher priority are forwarded by the distribution node with priority. Fig. 1 shows a schematic structure of an automation communication network 100 with a master-slave architecture, which has subscribers TN, distribution nodes VK and network segments NX. The element or elements generally referred to as subscriber TN are designed in the exemplary embodiment of FIG. 1 as a master subscriber M, a first slave subscriber S1, a second slave subscriber and a third slave subscriber S3. The element or elements generally referred to as distribution node VK are designed in the exemplary embodiment of FIG. 1 as a first distribution node V1 and a second distribution node V2.
Jeder Verteilerknoten VK weist eine Mehrzahl an Ein-/Ausgabeschnittstellen PX auf, über die Telegramme empfangen und gesendet werden können. In der beispielhaften Ausfüh rungsform der Fig. 1 weist sowohl der erste Verteilerknoten V1 als auch der zweite Vertei lerknoten V2 jeweils eine erste Ein-/Ausgabeschnittstelle PO, eine zweite Ein-/Ausgabe- schnittstelle P1 und eine dritte Ein-/Ausgabeschnittstelle P2 auf. Each distribution node VK has a plurality of input / output interfaces PX via which telegrams can be received and sent. In the exemplary embodiment of FIG. 1, both the first distribution node V1 and the second distribution node V2 each have a first input / output interface PO, a second input / output interface P1 and a third input / output interface P2.
Der oder die allgemein als Netzwerksegment NX bezeichneten Elemente sind in der bei spielhaften Ausführungsform der Fig. 1 als ein erstes Netzwerksegment N1 , ein zweites Netzwerksegment N2 und ein drittes Netzwerksegment N3 ausgebildet. The element or elements generally referred to as network segment NX are formed in the exemplary embodiment of FIG. 1 as a first network segment N1, a second network segment N2 and a third network segment N3.
Die Topologie des Automatisierungskommunikationsnetzwerks 100 sieht vor, dass ein Master-Teilnehmer M über eine erste Datenübertragungsstrecke D1 an eine erste Ein- /Ausgabe-Schnittstelle PO des ersten Verteilerknotens V1 angeschlossen ist. Über eine dritte Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P2 des ersten Verteilerknotens V1 sowie eine zweite Da tenübertragungsstrecke D2 ist der erste Verteilerknoten V1 mit einer ersten Ein-/Ausgabe- Schnittstelle PO des zweiten Verteilerknotens V2 verbunden. The topology of the automation communication network 100 provides that a master subscriber M is connected to a first input / output interface PO of the first distribution node V1 via a first data transmission link D1. The first distribution node V1 is connected to a first input / output interface PO of the second distribution node V2 via a third input / output interface P2 of the first distribution node V1 and a second data transmission link D2.
Eine dritte Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P2 des zweiten Verteilerknotens V2 verbindet den zweiten Verteilerknoten V2 über eine dritte Datenübertragungsstrecke D3 mit einem ers ten Netzwerksegment N1 , umfassend einen ersten Slave-Teilnehmer S1. Neben dem ge zeigten ersten Slave-Teilnehmer S1 im ersten Netzwerksegment N1 kann das erste Netz werksegment N1 weitere Slave-Teilnehmer aufweisen, die nicht dargestellt sind. A third input / output interface P2 of the second distribution node V2 connects the second distribution node V2 via a third data transmission link D3 to a first network segment N1, comprising a first slave subscriber S1. In addition to the first slave subscriber S1 shown in the first network segment N1, the first network segment N1 can have further slave subscribers that are not shown.
Eine zweite Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P1 des ersten Verteilerknotens V1 verbindet den ersten Verteilerknoten V1 über eine vierte Datenübertragungsstrecke D4 mit einem zwei ten Netzwerksegment N2, das einen zweiten Slave-Teilnehmer S2 aufweist. Neben dem gezeigten zweiten Slave-Teilnehmer S2 im zweiten Netzwerksegment N2, kann das zwei ten Netzwerksegment N2 weitere Slave-Teilnehmer aufweisen, die nicht dargestellt sind. Der zweite Verteilerknoten V2 ist mithilfe einer zweiten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P1 des zweiten Verteilerknotens V2 über eine fünfte Datenübertragungsstrecke D5 mit einem drit ten Netzwerksegment N3, umfassend einen dritten Slave-Teilnehmer S3, verbunden. Ne ben dem gezeigten dritten Slave-Teilnehmer S3 im dritten Netzwerksegment N3, kann das dritte Netzwerksegment N3 weitere Slave-Teilnehmer aufweisen, die nicht dargestellt sind. A second input / output interface P1 of the first distribution node V1 connects the first distribution node V1 via a fourth data transmission link D4 to a second network segment N2, which has a second slave subscriber S2. In addition to the shown second slave subscriber S2 in the second network segment N2, the second network segment N2 can have further slave subscribers that are not shown. The second distribution node V2 is connected to a third network segment N3, comprising a third slave subscriber S3, using a second input / output interface P1 of the second distribution node V2 via a fifth data transmission link D5. In addition to the third slave subscriber S3 shown in the third network segment N3, the third network segment N3 can have further slave subscribers that are not shown.
Statt dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau des Automatisierungskommunikationsnetzwerks 100 mit zwei Verteilerknoten VK, sprich dem ersten Verteilerknoten V1 und dem zweiten Ver teilerknoten V2, können natürlich mehr oder weniger Verteilerknoten VK vorgesehen sein. Auch die Zahl der Ein-/Ausgabe-Schnittstellen PX der Verteilerknoten VK kann von der beschriebenen Zahl von Ein-/Ausgabe-Schnittstellen PX abweichen. Ferner ist es denk bar, das Automatisierungskommunikationsnetzwerk 100 mit einer größeren oder kleineren Anzahl an Netzwerksegmenten NX und/oder Master-Teilnehmern M beziehungsweise Slave-Teilnehmern zu verwirklichen. Instead of the structure of the automation communication network 100 shown in FIG. 1 with two distribution nodes VK, i.e. the first distribution node V1 and the second distribution node V2, more or fewer distribution nodes VK can of course be provided. The number of input / output interfaces PX of the distribution node VK can also differ from the number of input / output interfaces PX described. Furthermore, it is conceivable to implement the automation communication network 100 with a larger or smaller number of network segments NX and / or master subscribers M or slave subscribers.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau der Verteilerknoten VK, der einem ersten Verteilerknoten V1 oder einem zweiten Verteilerknoten V1 in Fig. 1 entspricht. Die drei ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstellen PO, P1 , P2 sind jeweils mit einer Ver mittlungseinrichtung 205 verbunden, die den Betrieb des Verteilerknotens VK steuert.FIG. 2 shows a schematic representation of the structure of the distribution node VK, which corresponds to a first distribution node V1 or a second distribution node V1 in FIG. 1. The three first to third input / output interfaces PO, P1, P2 are each connected to a switching device 205 which controls the operation of the distribution node VK.
Jede der ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstellen PO, P1, P2 weist dabei eine Emp fangseinheit RX und eine Sendeeinheit TX auf, wobei durch Pfeile in Fig. 2 die jeweilige Datenübertragungsrichtung angezeigt wird. Each of the first to third input / output interfaces PO, P1, P2 has a receiving unit RX and a transmitting unit TX, the respective data transmission direction being indicated by arrows in FIG. 2.
Zur Steuerung des Telegrammverkehrs durch den Verteilerknoten VK ist die Vermittlungs einrichtung 205 mit einer Zuordnungstabelle 206, im Weiteren auch als Routingliste be zeichnet, und einer Speichereinheit 207 verbunden. Die Zuordnungstabelle 206 enthält für jedes im Automatisierungsnetzwerk 100 verwendete Segment-Telegramm wenigstens eine Telegramm-Kennung und die Sendeeinheit TX einer zugeordneten ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2. Ferner kann die Zuordnungstabelle 206 abhängig vom eingesetzten Netzwerk- Protokoll noch weitere Informationen zu den einzelnen Seg ment-Telegrammen, wie zum Beispiel den Sendezeitpunkt, die Empfangseinheit RX einer ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1 , P2 und den Empfangszeitpunkt um fassen. Beim Empfang eines Telegramms über die Empfangseinheit RX einer ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2 erfasst die Vermittlungseinrichtung 205 im Vertei lerknoten VK die Telegramm-Kennung im empfangenen Segment-Telegramm und ver gleicht die erfasste Telegramm-Kennung mit den Einträgen in der Zuordnungstabelle 206. Die Vermittlungseinrichtung 205 gibt dann das Segment-Telegramm entsprechend der Vorgabe in der Zuordnungstabelle 206 über die für die Telegramm-Kennung in der Zuord nungstabelle 206 vermerkte Sendeeinheit TX der zugeordneten ersten bis dritten Ein- /Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2 aus. To control the telegram traffic through the distribution node VK, the switching device 205 is connected to an assignment table 206, also referred to as a routing list below, and a memory unit 207. The assignment table 206 contains for each segment telegram used in the automation network 100 at least one telegram identifier and the transmission unit TX of an assigned first to third input / output interface PO, P1, P2. Furthermore, the assignment table 206 can, depending on the network protocol used, further information on the individual segment telegrams, such as the time of transmission, the receiving unit RX of a first to third input / output interface PO, P1, P2 and the time of reception grasp. When a telegram is received via the receiving unit RX of a first to third input / output interface PO, P1, P2, the switching device 205 in the distribution node VK detects the telegram identifier in the received segment telegram and compares the detected telegram identifier with the Entries in the assignment table 206. The switching device 205 then transmits the segment telegram according to the specification in the assignment table 206 via the transmission unit TX noted for the telegram identifier in the assignment table 206 of the assigned first to third input / output interface PO, P1, P2 off.
Wenn die ersten bis dritte Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2, auf der ein Segment-Te legramm ausgegeben werden soll, durch einen Sendevorgang eines vorausgehenden Segment-Telegramms blockiert ist, wird das Segment-Telegramm in der Speichereinheit 207 zwischengespeichert. Die Speichereinheit 207 kann dabei so ausgelegt sein, dass je der der ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstellen PO, P1 , P2 jeweils ein separater Speicherbereich zugeordnet ist, in dem die auf der jeweiligen ersten bis dritten Ein-/Aus- gabe-Schnittstelle PO, P1 , P2 zu sendenden Segment-Telegramme bei einer durch einen Sendevorgang blockierten ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2 zwi schengespeichert werden. If the first to third input / output interfaces PO, P1, P2, on which a segment telegram is to be output, is blocked by sending a preceding segment telegram, the segment telegram is temporarily stored in the memory unit 207. The memory unit 207 can be designed in such a way that each of the first to third input / output interfaces PO, P1, P2 is assigned a separate memory area in which the data on the respective first to third input / output Interface PO, P1, P2 segment telegrams to be sent are temporarily stored in the case of a first to third input / output interface PO, P1, P2 blocked by a transmission process.
Die Segment-Telegramme weisen ferner ein Datenfeld auf, in dem ein Prioritätswert ko diert ist. Dieses Datenfeld ist in der Regel im Kopfabschnitt des Segment-Telegramms enthalten, um der Vermittlungseinrichtung 205 im Verteilerknoten VK eine frühzeitige Aus wertung der Prioritätsinformation zu ermöglichen. The segment telegrams also have a data field in which a priority value is coded. This data field is usually contained in the header section of the segment telegram in order to enable the switching device 205 in the distribution node VK to evaluate the priority information at an early stage.
Die Vermittlungseinrichtung 205 des Verteilerknotens VK kann ferner so ausgelegt sein, dass sie das Senden eines Segment-Telegramms mit einer niederwertigen Priorität auf einer ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2 unterbricht, wenn ein Seg ment-Telegramm einer höherwertigen Priorität empfangen wird, welches gemäß der Rou ting-Vorgabe auf derselben ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2 ge sendet werden soll. Dies kann dabei so erfolgen, dass der Verteilerknoten VK das unter brochene Segment-Telegramm dann in der Speichereinheit 207 mit Zuordnung zur ent sprechenden ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2 zwischenspeichert und den Sendevorgang dann nochmals neu startet, nachdem das hochpriorisierte Seg ment-Telegramm gesendet worden ist. Alternativ kann die Vermittlungseinrichtung 205 des Verteilerknotens VK auch ausgelegt sein, das unterbrochene Segment-Telegramm definiert als ein erstes Fragment abzu schließen, indem eine erste Fragmentierinformation am Ende des Fragments gesendet wird. Der verbleibende Teil des Segment-Telegramms mit der niederwertigen Priorität, der vom Verteilerknoten VK noch nicht gesendet worden ist, bildet dann ein zweites Frag ment, das in der Speichereinheit 207 zwischengespeichert wird. Die Vermittlungseinrich tung 205 des Verteilerknotens VK erzeugt dabei für das zwischengespeicherte zweite Fragment eine zweite Fragmentierinformation. Nach dem Senden des Segment-Tele gramms mit der höherwertigen Priorität auf der zugeordneten ersten bis dritten Ein-/Aus- gabe-Schnittstelle PO, P1 , P2 versendet dann die Vermittlungseinrichtung 205 des Vertei lerknotens VK das zweite Telegramm-Fragment mit der niederwertigen Priorität zusam men mit der zweiten Fragmentierinformation auf der zugeordneten ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2. Der vom Segment-Telegramm mit der niederwerti gen Priorität angesprochene Teilnehmer TN setzt dann bei Empfang das erste und das zweite Fragment des Segment-Telegramms auf der Grundlage der ersten und zweiten Fragmentierinformation wieder zusammen. The switching device 205 of the distribution node VK can also be designed so that it interrupts the sending of a segment telegram with a lower priority on a first to third input / output interface PO, P1, P2 if a segment telegram has a higher priority Priority is received, which is to be sent according to the routing specification on the same first to third input / output interfaces PO, P1, P2. This can be done in such a way that the distribution node VK then temporarily stores the interrupted segment telegram in the memory unit 207 with assignment to the corresponding first to third input / output interfaces PO, P1, P2 and then restarts the transmission process again after the high-priority segment telegram has been sent. Alternatively, the switching device 205 of the distribution node VK can also be designed to close the interrupted segment telegram, defined as a first fragment, in that first fragmentation information is sent at the end of the fragment. The remaining part of the segment telegram with the lower priority, which has not yet been sent by the distribution node VK, then forms a second fragment that is temporarily stored in the memory unit 207. The switching device 205 of the distribution node VK generates a second fragmentation information for the temporarily stored second fragment. After the segment telegram with the higher priority has been sent on the assigned first to third input / output interfaces PO, P1, P2, the switching device 205 of the distribution node VK then sends the second telegram fragment with the lower priority together men with the second fragmentation information on the assigned first to third input / output interfaces PO, P1, P2. The subscriber TN addressed by the segment telegram with the lower priority then reassembles the first and the second fragment of the segment telegram on receipt on the basis of the first and second fragmentation information.
Mit dieser Vorgehensweise wird eine optimierte Datenübertragung, bei der hochpriori- sierte Segment-Telegramme bevorzugt übertragen werden, ermöglicht. Bei Vorsehen ei ner Fragmentierung wird zugleich gewährleistet, dass der bereits gesendete Teil des nie- derpriorisierten Segment-Telegramms nicht verloren geht, wodurch die Bandbreite der Übertragung verbessert wird. This procedure enables optimized data transmission in which high-priority segment telegrams are transmitted with preference. If fragmentation is provided, it is ensured at the same time that the part of the lower-priority segment telegram that has already been sent is not lost, which improves the bandwidth of the transmission.
Die Segment-Telegramme weisen weiter ein Datenfeld auf, das ausgelegt ist, eine Tele- grammfolge-lnformation zu enthalten, die anzeigt, welche Priorität ein nachfolgendes Seg ment-Telegramm aus dem Netzwerksegment NX besitzt. Die Vermittlungseinrichtung 205 des Verteilerknotens VK wertet bei Empfang des Segment-Telegramms das Datenfeld mit der Telegrammfolge-Information aus. Wenn die angezeigte Priorität des nachfolgenden Segment-Telegramms, dem dieselbe Routing-Vorgabe zugeordnet ist, eine Wertigkeit an zeigt, die höher ist als die Wertigkeit der Priorität von Segment-Telegrammen, die in der Speichereinheit 207 im Verteilerknoten VK für die zugeordnete erste bis dritte Ein-/Aus- gabe-Schnittstelle PO, P1, P2, auf der das Segment-Telegramm ausgegeben wird, blo ckiert die Vermittlungseinrichtung 205 im Verteilerknoten VK nach dem Senden des Seg ment-Telegramms einen weiteren Sendevorgang auf der zugeordneten ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1, P2. Die Blockierung der zugeordneten ersten bis drit ten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1 , P2 für einen weiteren Sendevorgang wird aufgeho- ben, wenn dann das nachfolgende Segment-Telegramm empfangen worden ist, um die ses Segment-Telegramm dann auf der zugeordneten ersten bis dritten Ein-/Ausgabe- Schnittstelle PO, P1, P2 weiterzuleiten. The segment telegrams also have a data field which is designed to contain telegram sequence information which indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment NX. The switching device 205 of the distribution node VK evaluates the data field with the telegram sequence information when the segment telegram is received. If the displayed priority of the following segment telegram, to which the same routing specification is assigned, indicates a priority that is higher than the priority of the segment telegrams stored in the memory unit 207 in the distribution node VK for the assigned first to third Input / output interface PO, P1, P2 on which the segment telegram is output, the switching device 205 in the distribution node VK blocks another transmission process on the assigned first to third input after the segment telegram has been sent. / Output interface PO, P1, P2. The blocking of the assigned first to third input / output interfaces PO, P1, P2 for a further transmission process is canceled. ben, when the following segment telegram has been received in order to then forward this segment telegram on the assigned first to third input / output interfaces PO, P1, P2.
Der Verteilerknoten VK kann auch so ausgelegt sein, dass er die Blockierung der zuge ordneten ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1 , P2 für einen weiteren Sen devorgang aufhebt, wenn ein Segment-Telegramm mit der Routing-Vorgabe zum Senden auf der zugeordneten ersten bis dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO, P1 , P2 empfangen wird, dessen Priorität wenigstens der Wertigkeit der Priorität entspricht, die der Verteiler knoten VK im zuletzt gesendeten Segment-Telegramm als Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm aus dem Netzwerksegment NX angezeigt worden ist. The distribution node VK can also be designed so that it cancels the blocking of the assigned first to third input / output interfaces PO, P1, P2 for a further Sen devorgang when a segment telegram with the routing specification for sending the assigned first to third input / output interface PO, P1, P2 is received, the priority of which corresponds to at least the priority of the distribution node VK in the segment telegram last sent as priority for the subsequent segment telegram from the network segment NX has been displayed.
Durch die Möglichkeit, anhand der Telegrammfolge-Information im Segment-Telegramm die Priorität eines nachfolgenden Segment-Telegramms festzustellen, kann der Verteiler knoten VK dafür sorgen, dass eine Telegrammfolge aus hochpriorisierten Segment-Tele grammen unverzögert weitergeleitet wird. Damit kann insbesondere in echtzeitfähigen Au tomatisierungskommunikationsnetzwerken 100 gewährleistet werden, dass zyklische Te legramme, die Steuerungsdaten übermitteln, unverzögert durchgeschleust werden. With the option of using the telegram sequence information in the segment telegram to determine the priority of a subsequent segment telegram, the distribution node VK can ensure that a telegram sequence consisting of high-priority segment telegrams is forwarded without delay. In this way, in particular in real-time capable automation communication networks 100, it can be ensured that cyclic telegrams which transmit control data are passed through without delay.
Die Datenübertragung in dem in Fig. 1 dargestellten Automatisierungskommunikations netzwerk 100 erfolgt auf der Grundlage des EtherCAT-Protokolls. Alternativ kann aber auch ein anderes bekanntes echtzeitfähiges Netzwerkprotokoll eingesetzt werden. Die für die Datenübertragung eingesetzten Segment-Telegramme laufen im Automatisierungs kommunikationsnetzwerk 100 auf einem geschlossenen Datenübertragungsweg um. Die in Fig. 1 gewählte Darstellung der ersten bis fünften Datenübertragungsstrecke D1-D5 mit Doppelpfeilen zeigt an, dass eine bidirektionale Datenübertragung auf einem Hinweg und einem Rückweg erfolgt. Ausgehend vom Master-Teilnehmer M werden die Segment-Tele gramme über die ersten und zweiten Verteilerknoten V1, V2 zum zugeordneten ersten bis dritten Netzwerksegment N1, N2, N3 mit dem vom Segment-Telegramm angesprochenen ersten bis dritten Slave-Teilnehmer S1, S2, S3 auf dem Hinweg übertragen und verarbei tet. Anschließend laufen die Segment-Telegramme dann über die ersten und zweiten Ver teilerknoten V1, V2 zu dem Master-Teilnehmer M auf dem Rückweg zurück. The data transmission in the automation communication network 100 shown in FIG. 1 takes place on the basis of the EtherCAT protocol. Alternatively, however, another known real-time capable network protocol can also be used. The segment telegrams used for the data transmission circulate in the automation communication network 100 on a closed data transmission path. The representation of the first to fifth data transmission path D1-D5 selected in FIG. 1 with double arrows indicates that bidirectional data transmission is taking place on an outward path and a return path. Starting from the master subscriber M, the segment telegrams are sent via the first and second distribution nodes V1, V2 to the assigned first to third network segments N1, N2, N3 with the first to third slave subscribers S1, S2, S3 addressed by the segment telegram transmitted and processed on the way there. The segment telegrams then run back via the first and second distributor nodes V1, V2 to the master subscriber M on the way back.
Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau eines als EtherCAT-Telegramm ausgebildeten Seg ment-Telegramms mit einer Tag-Erweiterung, mit der das Segment-Telegramm beim Sen den priorisiert werden kann. Das Segment-Telegramm weist einen Datenbereich 34 mit einer Länge von bis zu 1500 Byte auf, der von einem Kopfabschnitt, welcher im Allgemei nen auch als Header 33 bezeichnet werden kann, und einem Endabschnitt, dem soge nannten Trailer 35, eingekapselt ist. Fig. 3 shows schematically the structure of a segment telegram designed as an EtherCAT telegram with a tag extension with which the segment telegram can be prioritized when sending. The segment telegram has a data area 34 a length of up to 1500 bytes, which is encapsulated by a header section, which can generally also be referred to as a header 33, and an end section, the so-called trailer 35.
Der Datenbereich 34 umfasst Datagramme 341 -34n, die den einzelnen Slave-Teilneh mern im Netzwerksegment zugeordnet sind und welche jeweils Steuerdaten und Nutzda ten aufweisen. Die Steuerdaten geben dem Slave-Teilnehmer Auskunft darüber, auf wel che Art der Slave-Teilnehmer die Nutzdaten des Datagramms verarbeiten soll, also ob ein Lese-, ein Schreibvorgang oder ein kombinierter Lese-/Schreibvorgang vom Slave-Teil nehmer ausgeführt werden soll. The data area 34 comprises datagrams 341 -34n which are assigned to the individual slave subscribers in the network segment and which each have control data and user data. The control data provide the slave participant with information about the way in which the slave participant should process the user data of the datagram, i.e. whether a read, write or a combined read / write process is to be carried out by the slave participant.
Dem Header 33 ist eine 7 Byte lange Präambel 31 , die zur Synchronisation dient, und eine 1 Byte lange Startkennung 32 für das eigentliche Telegramm, ein sogenannter Start of Frame Delimiter, SOF vorgeschaltet. Der Header 33 umfasst 18 Byte und setzt sich aus einem 6 Byte langen Zieladress-Feld 331 , einem 6 Byte langen Absenderadress-Feld 332, einem 2 Byte langen Typ-Feld 333 und einem 4 Byte langen ersten Tag-Feld 334 zu sammen. Das Typ-Feld 333 zeigt den Telegrammtyp, also das Protokoll der nächst höhe ren Verarbeitungsschicht an. Im ersten Tag-Feld 334 sind dann weitere Steuerinformatio nen, unter anderem der Prioritätswert des Segment-Telegramms, kodiert. A 7-byte long preamble 31, which is used for synchronization, and a 1-byte long start identifier 32 for the actual telegram, a so-called start of frame delimiter, SOF, are connected upstream of the header 33. The header 33 comprises 18 bytes and is composed of a 6-byte long destination address field 331, a 6-byte long sender address field 332, a 2-byte long type field 333 and a 4-byte long first tag field 334. The type field 333 shows the telegram type, i.e. the protocol of the next higher processing layer. Further control information, including the priority value of the segment telegram, is then encoded in the first tag field 334.
Alternativ zum ersten Tag-Feld 334, das den Prioritätswert des Segment-Telegramms ent hält, kann der Prioritätswert jedoch auch an einer anderen Stelle im Header 33 angezeigt sein und beispielsweise im Zieladress-Feld 331 beziehungsweise im Absenderadress- Feld 332 mit kodiert werden. As an alternative to the first tag field 334, which contains the priority value of the segment telegram, the priority value can, however, also be displayed at a different location in the header 33 and coded, for example, in the destination address field 331 or in the sender address field 332.
Der Trailer 35 am Ende des Segment-Telegramms ist 5 Bytes lang und weist ein 1 Byte langes zweites Tag-Feld 351 und ein 4 Byte langes Prüfsumme-Feld 352 auf. Im zweiten Tag-Feld 351 sind nochmals weitere Steuerinformationen kodiert. Diese weiteren Steuer informationen umfassen unter anderem den Prioritätswert des auf das Segment-Tele gramm folgenden nächsten Segment-Telegramms aus dem zugeordneten Netzwerkseg ment. The trailer 35 at the end of the segment telegram is 5 bytes long and has a 1 byte long second tag field 351 and a 4 byte long checksum field 352. In the second tag field 351, further control information is encoded again. This additional control information includes, among other things, the priority value of the next segment telegram following the segment telegram from the assigned network segment.
Im Prüfsumme-Feld 352 befindet sich eine Prüfsumme. Die Berechnung der Prüfsumme, die der sendende Teilnehmer ausführt, beginnt mit dem Zieladress-Feld 331 und endet mit dem zweiten Tag-Feld 351. Die Präambel 31 und die Startkennung 32 sind in der Prüfsumme nicht enthalten. Anhand der Prüfsumme kann der als Empfänger fungierende Teilnehmer, der die Berechnung wiederholt, durch Vergleich der beiden Werte dann fest stellen, ob die Übertragung fehlerfrei war. An das Ende des Segment-Telegramms wird noch ein Steuersymbol 36, ein sogenanntes End of Frame EOF angefügt, das den Ab schluss des Telegramms anzeigt. A checksum is located in the checksum field 352. The calculation of the checksum carried out by the sending subscriber begins with the destination address field 331 and ends with the second tag field 351. The preamble 31 and the start identifier 32 are not contained in the checksum. Using the checksum, the person acting as the recipient can Participants who repeat the calculation can then determine whether the transmission was error-free by comparing the two values. At the end of the segment telegram, a control symbol 36, a so-called End of Frame EOF, is added, which indicates the end of the telegram.
Durch den Segment-Telegrammaufbau, bei dem das zweite Tag-Feld 351 am Ende des Segment-Telegramms vorgesehen ist, um die Telegrammfolge-Information, die anzeigt, welche Priorität das nachfolgende Segment-Telegramm besitzt, aufzunehmen, muss die Telegrammfolge-Information, die in das Segment-Telegramm eingetragen werden soll, nicht bereits zu Beginn eines Sendevorgangs des Segment-Telegramms vorliegen. Die Telegrammfolge-Information kann, wenn sie beispielsweise erst zu einem Zeitpunkt be kannt wird, bei dem der Sendevorgang für das Segment-Telegramm bereits läuft, noch nachträglich in das zweite Tag-Feld 351 im Trailer 35 des Segment-Telegramms eingetra gen werden, so lange der T railer 35 noch nicht weitergeleitet ist. Das zum Zeitpunkt des Sendens des Segment-Telegramms die Priorität des nachfolgenden Segment-Tele gramms auf dem Netzwerksegment noch nicht feststeht, kann insbesondere dann zutref fen, wenn der Verteilerknoten die Eintragung der Telegrammfolge-Information vornehmen soll. Due to the segment telegram structure in which the second tag field 351 is provided at the end of the segment telegram in order to receive the telegram sequence information, which indicates the priority of the following segment telegram, the telegram sequence information that should be entered in the segment telegram, are not already present at the beginning of a transmission process of the segment telegram. The telegram sequence information can, if it is only known at a point in time at which the transmission process for the segment telegram is already running, can still be entered subsequently in the second tag field 351 in the trailer 35 of the segment telegram, so as long as the T railer 35 has not yet been forwarded. The fact that the priority of the following segment telegram on the network segment has not yet been determined at the time the segment telegram is sent can be particularly true when the distribution node is to enter the telegram sequence information.
Eine Eintragung der Telegrammfolge-Information durch den Verteilerknoten bietet sich insbesondere dann an, wenn die Datenübertragung im Netzwerksegment wie beispiels weise bei einem Master-Slave-System auf einem geschlossenen Datenübertragungsweg erfolgt. Das Segment-Telegramm, das der Verteilerknoten vom Master-Teilnehmer erhält, wird dabei vom Verteilerknoten gemäß der Routing-Vorgabe über die entsprechende Ein- /Ausgabe-Schnittstelle auf das zugeordnete Netzwerksegment ausgegeben. Nach Verar beitung durch die Slave-Teilnehmer in Netzwerksegment empfängt der Verteilerknoten dann das Segment-Telegramm wieder auf der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle und sendet das Segment-Telegramm an den Master-Teilnehmer zurück. An entry of the telegram sequence information by the distribution node is particularly useful when the data transmission in the network segment, such as in a master-slave system, takes place on a closed data transmission path. The segment telegram that the distribution node receives from the master subscriber is output from the distribution node to the assigned network segment via the corresponding input / output interface in accordance with the routing specification. After processing by the slave participants in the network segment, the distribution node then receives the segment telegram again on the input / output interface and sends the segment telegram back to the master participant.
Der Verteilerknoten kann dabei so ausgelegt sein, dass er die Telegrammfolge-Informa- tion auf dem Hinweg in das zweite Tag-Feld 351 des Segment-Telegramms einträgt, wenn der Verteilerknoten vor Aussenden des zweiten Tag-Feldes 351 des Segment-Tele gramms das nachfolgende Segment-Telegramm bereits erhalten und dessen Priorität aus dem ersten Tag-Feld 343 ermittelt hat. Auch kann der Verteilerknoten die Priorität des nachfolgenden Segment-Telegramms aus der Speichereinheit ermitteln, wenn der der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle zugeordnete Spei cherbereich ein weiteres, nach dem Segment-Telegramm zu sendendes Segment-Tele gramm enthält. Die Priorität des im Speicherbereich der Speichereinheit abgelegten Seg ment-Telegramms, das als nachfolgendes Segment-Telegramm verschickt werden soll, wird dann vom Verteilerknoten in das zweite Tag-Feld 351 des aktuell zu sendenden Seg ment-Telegramms eingetragen. The distribution node can be designed in such a way that it enters the telegram sequence information on the way there in the second tag field 351 of the segment telegram if the distribution node sends the following before sending the second tag field 351 of the segment telegram Segment telegram already received and whose priority has been determined from the first tag field 343. The distribution node can also determine the priority of the following segment telegram from the memory unit if the storage area assigned to the input / output interface contains another segment telegram to be sent after the segment telegram. The priority of the segment telegram stored in the memory area of the memory unit, which is to be sent as the subsequent segment telegram, is then entered by the distributor node in the second tag field 351 of the segment telegram currently to be sent.
Zusätzlich oder alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass der Verteilerknoten ausge legt ist, die Prioritäten der nacheinander auf dem Hinweg ausgesendeten Segment-Tele gramme in Verbindung mit der jeweiligen Segment-Telegrammkennung zwischenzuspei chern, um dann beim Empfang eines Segment-Telegramms auf dem Rückweg dem Seg ment-Telegramm als Telegrammfolge-Information die Priorität des nachfolgenden, auf dem Netzwerksegment umlaufenden Segment-Telegramms zuzuordnen und in das zweite Tag-Feld 351 des Segment-Telegramms gegebenenfalls einzutragen, wenn die Telegrammfolge-Information auf dem Hinweg noch nicht eingetragen werden konnte. Additionally or alternatively, there is also the possibility that the distribution node is designed to buffer the priorities of the segment telegrams sent out one after the other on the outbound route in connection with the respective segment telegram identifier in order to then receive a segment telegram on the return route To assign the segment telegram as telegram sequence information the priority of the following segment telegram circulating on the network segment and, if necessary, to enter it in the second tag field 351 of the segment telegram if the telegram sequence information could not be entered on the way there.
Alternativ zu einer Festlegung der Telegrammfolge-Information im Segment-Telegramm durch den Verteilerknoten kann in einem Master-Slave-System auch der Master-Teilneh mer die Telegrammfolge-Information, die die Priorität für das nachfolgende Segment-Tele gramm angezeigt, bestimmen. Wenn es sich bei den gesendeten Segment-Telegrammen um zyklische Telegramme mit Steuerdaten handelt, kennt der Master-Teilnehmer auf grund der Steuerungsaufgabe die Abfolge der Segment-Telegramme und kann so die Te- legrammfolge-lnformation beim Abschicken des Segment-Telegramms in das zweite Tag- Feld 351 eintragen. As an alternative to defining the telegram sequence information in the segment telegram by the distribution node, the master subscriber can also determine the telegram sequence information in a master-slave system, which indicates the priority for the subsequent segment telegram. If the segment telegrams sent are cyclical telegrams with control data, the master station knows the sequence of the segment telegrams due to the control task and can thus receive the telegram sequence information when the segment telegram is sent in the second day - Enter field 351.
Abhängig von der Auslegung des Automatisierungskommunikationsnetzwerkes und des dabei verwendeten Netzwerkprotokolls besteht auch die Möglichkeit, dass ein anderer Teilnehmer, dem die Telegrammfolge-Informationen für die Segment-Telegramme be kannt sind, die Telegrammfolge-Information, die die Priorität des nachfolgenden Segment- Telegramms anzeigt, in das Segment-Telegramm einträgt. Depending on the design of the automation communication network and the network protocol used, there is also the possibility that another subscriber who knows the telegram sequence information for the segment telegrams, the telegram sequence information, which indicates the priority of the following segment telegram, in the segment telegram.
Nachfolgend wird eine Datenübertragung im in Fig. 1 gezeigten Automatisierungskommu nikationsnetzwerk 100 mithilfe von Segment-Telegrammen, deren Aufbau in Fig. 3 gezeigt ist, anhand von Fig. 4 beschrieben. In Fig. 4 ist mit einem Pfeil eine Zeitachse angezeigt, wobei die Zeit in Richtung der Pfeil spitze voranschreitet. In Fig. 4 sind weiterhin von oben nach unten Segment-Telegramm folgen dargestellt, die zu einem bestimmten Zeitpunkt am zweiten Verteilerknoten V2 an der zweiten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P1 und der dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P2, am ersten Verteilerknoten V1 an der dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P2 und der zwei ten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P1 und am Eingang des Master-Teilnehmers M anliegen. Data transmission in the automation communication network 100 shown in FIG. 1 is described below with the aid of segment telegrams, the structure of which is shown in FIG. 3, with reference to FIG. In Fig. 4, a time axis is indicated by an arrow, the time progressing in the direction of the arrow tip. In Fig. 4, segment telegrams are also shown from top to bottom, which at a certain point in time at the second distribution node V2 at the second input / output interface P1 and the third input / output interface P2, at the first distribution node V1 at the third input / output interface P2 and the second input / output interface P1 and at the input of the master subscriber M.
Den einzelnen Segment-Telegrammen ist dabei jeweils eine Priorität zugewiesen, die als Zahl in Fig. 4 in den jeweiligen Telegrammblock eingetragen ist. Es sind dabei vier Priori tätswertigkeiten vorgesehen, wobei der Prioritätswert 1 die höchste und der Prioritätswert 4 die niedrigste Priorität darstellt. The individual segment telegrams are each assigned a priority, which is entered as a number in FIG. 4 in the respective telegram block. Four priority values are provided, with priority value 1 being the highest and priority value 4 being the lowest.
Es wird angenommen, dass von der zweiten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P1 des zweiten Verteilerknoten V2 vom dritten Netzwerksegment N3 eine erste Telegrammfolge mit ei nem ersten Segment-Telegramm T1, das die Priorität 2 besitzt, und einem nachfolgenden dritten Segment-Telegramm T3, das die Priorität 1 besitzt, empfangen wird. Ferner liegt an der dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P2 vom ersten Netzwerksegment N1 eine zweite Telegrammfolge aus einem zweiten Segment-Telegramm T2 und einem nachfolgenden vierten Segment-Telegramm T4 an. Beiden zweiten und vierten Segment-Telegrammen T2, T4 der zweiten Telegrammfolge ist dabei die Priorität 3 zugeordnet. It is assumed that from the second input / output interface P1 of the second distribution node V2 from the third network segment N3 a first telegram sequence with a first segment telegram T1, which has priority 2, and a subsequent third segment telegram T3, that has priority 1 is received. Furthermore, a second telegram sequence consisting of a second segment telegram T2 and a subsequent fourth segment telegram T4 is present at the third input / output interface P2 from the first network segment N1. Priority 3 is assigned to the second and fourth segment telegrams T2, T4 of the second telegram sequence.
Die erste Telegrammfolge aus den ersten und dritten Segment-Telegrammen T1, T3 auf der zweiten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P1 des zweiten Verteilerknotens V2 wird, wie Fig. The first telegram sequence from the first and third segment telegrams T1, T3 on the second input / output interface P1 of the second distribution node V2 is, as shown in FIG.
4 zeigt, zeitlich vor der zweiten Telegrammfolge aus den zweiten und vierten Segment- Telegrammen T2, T4 auf der dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P2 des zweiten Verteiler knotens V2 empfangen, wobei das zweite Segment-Telegramm T2 der zweiten Tele grammfolge mit der Priorität 3 zeitlich vor dem nachfolgenden dritten Segment-Tele gramm T3 der ersten Telegrammfolge mit der Priorität 1 anliegt. 4 shows, in time before the second telegram sequence from the second and fourth segment telegrams T2, T4 received on the third input / output interface P2 of the second distribution node V2, the second segment telegram T2 of the second telegram sequence having the priority 3 occurs before the following third segment telegram T3 of the first telegram sequence with priority 1.
Die ersten bis vierten Segment-Telegramme T1 bis T4 der beiden Telegrammfolgen besit zen jeweils ein zweites Tag-Feld 351, in dem die Priorität des nachfolgenden Telegramms eingetragen ist. So ist im ersten Segment-Telegramm T1 der ersten Telegrammfolge, das die Priorität 2 besitzt, als Telegrammfolge-Information die Priorität 1 des nachfolgenden dritten Segment-Telegramms T3 eingetragen. Da das dritte Segment-Telegramm T3 kein nachfolgendes Segment-Telegramm besitzt, ist hier keine Telegrammfolge-Information vorgesehen. Im zweiten Segment-Telegramm T2 der zweiten Telegrammfolge, das die Priorität 3 besitzt, ist als Telegrammfolge-Information in das zweite Tag-Feld 351 wiede rum die Priorität 3, die das nachfolgende vierte Segment-Telegramm T4 besitzt, eingetra gen. Da das vierte Segment-Telegramm T4 kein nachfolgendes Segment-Telegramm be sitzt, ist hier keine Telegrammfolge-Information vorgesehen. The first to fourth segment telegrams T1 to T4 of the two telegram sequences each have a second tag field 351 in which the priority of the following telegram is entered. In the first segment telegram T1 of the first telegram sequence, which has priority 2, priority 1 of the subsequent third segment telegram T3 is entered as telegram sequence information. Since the third segment telegram T3 does not have a subsequent segment telegram, no telegram sequence information is provided here. In the second segment telegram T2 of the second telegram sequence that the Has priority 3, priority 3, which the following fourth segment telegram T4 has, is again entered as telegram sequence information in the second tag field 351. Since the fourth segment telegram T4 does not have a subsequent segment telegram, no telegram sequence information is provided here.
Aufgrund der Master-Slave-Struktur ist in der Zuordnungstabelle 206 des zweiten Vertei lerknotens V2 als Routing-Information für die ersten bis vierten Segment-Telegramme T1 bis T4 beider Telegrammfolgen die erste Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO des zweiten Ver teilerknotens V2 für die Weiterleitung der ersten bis vierten Segment-Telegramme T 1 bis T4 vorgesehen. Da als frühestes Segment-Telegramm das erste Segment-Telegramm T1 der ersten Telegrammfolge auf der zweiten Ein-/Ausgangs-Schnittstelle P1 des zweiten Verteilerknotens V2 empfangen wurde und kein anderes Segment-Telegramm mit einer höheren Priorität vorliegt, wird das erste Segment-Telegramm T1 der ersten Telegramm folge im zweiten Verteilerknoten V2 direkt auf die erste Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO des zweiten Verteilerknotens V2 weitergeleitet. Due to the master-slave structure, the first input / output interface PO of the second distribution node V2 for the second distribution node V2 is in the assignment table 206 of the second distribution node V2 as routing information for the first to fourth segment messages T1 to T4 of both message sequences Forwarding of the first to fourth segment telegrams T 1 to T4 provided. Since the first segment telegram T1 of the first telegram sequence was received as the earliest segment telegram on the second input / output interface P1 of the second distribution node V2 and there is no other segment telegram with a higher priority, the first segment telegram T1 the first telegram follows in the second distribution node V2 is forwarded directly to the first input / output interface PO of the second distribution node V2.
Als nächstes Segment-Telegramm wird vom zweiten Verteilerknoten V2 auf die erste Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO des zweiten Verteilerknotens V2 das dritte Segment-Tele gramm T3 der ersten Telegrammfolge, das die Priorität 1 besitzt, ausgegeben. Das dritte Segment-Telegramms T3 der ersten Telegrammfolge wurde zwar auf der zweiten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P1 des zweiten Verteilerknotens V2 zeitlich nach dem zweiten Segment-Telegramm T2 der zweiten Telegrammfolge auf der dritten Ein-/Ausgabe- Schnittstelle P2 des zweiten Verteilerknotens V2 empfangen. Aufgrund der Telegramm- folge-lnformation, die dem ersten Segment-Telegramm T1 der ersten Telegrammfolge zu geordnet ist und die die Priorität 1 für das nachfolgende dritte Segment-Telegramm T3 der ersten Telegrammfolge anzeigt, hat der zweite Verteilerknoten V2 jedoch die erste Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO des zweiten Verteilerknotens V2 für den Sendevorgang nach dem Weiterleiten des ersten Segment-Telegramms T 1 der ersten Telegrammfolge blockiert, da die Priorität des nachfolgenden dritten Segment-Telegramms T3 der ersten Telegrammfolge mit 1 eine höhere Wertigkeit besitzt als das bereits empfangene zweite Segment-Telegramm T2 der zweiten Telegrammfolge mit der Priorität 3. As the next segment telegram, the third segment telegram T3 of the first telegram sequence, which has priority 1, is output from the second distribution node V2 to the first input / output interface PO of the second distribution node V2. The third segment telegram T3 of the first telegram sequence was sent on the second input / output interface P1 of the second distribution node V2 after the second segment telegram T2 of the second telegram sequence on the third input / output interface P2 of the second distribution node V2 receive. Due to the telegram sequence information assigned to the first segment telegram T1 of the first telegram sequence and which indicates priority 1 for the subsequent third segment telegram T3 of the first telegram sequence, the second distribution node V2 has the first input / Output interface PO of the second distribution node V2 for the transmission process after forwarding the first segment telegram T 1 of the first telegram sequence blocked because the priority of the following third segment telegram T3 of the first telegram sequence with 1 has a higher priority than the second already received Segment telegram T2 of the second telegram sequence with priority 3.
In Fig. 4 ist dann weiter eine dritte Telegrammfolge dargestellt, die der erste Verteilerkno ten V1 auf der dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P2 des ersten Verteilerknotens V1 , die über die zweite Übertragungsstrecke D2 mit der ersten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO des zweiten Verteilerknotens V2 verbunden ist, empfängt. Auf der dritten Ein-/Ausgabe- Schnittstelle P2 des ersten Verteilerknotens V1 liegt weitergeleitet über die erste Ein-/Aus- gabe-Schnittstelle PO des zweiten Verteilerknotens V2 die dritte Telegrammfolge mit der Reihung erstes Segment-Telegramm T1 mit der Priorität 2, drittes Segment-Telegramm T3 mit der Priorität 1, zweites Segment-Telegramm T2 mit der Priorität 3 und dem vierten Segment-Telegramm T4 mit der Priorität 3 an. In den Segment-Telegrammen ist dabei im zweite Tag-Feld 351 jeweils die Priorität des nachfolgenden Segment-Telegramms einge tragen. In Fig. 4 a third telegram sequence is then further shown, which the first distribution node th V1 on the third input / output interface P2 of the first distribution node V1, which is via the second transmission link D2 with the first input / output interface PO des second distribution node V2 is connected receives. On the third input / output Interface P2 of the first distribution node V1 is forwarded via the first input / output interface PO of the second distribution node V2 the third telegram sequence with the sequence first segment telegram T1 with priority 2, third segment telegram T3 with priority 1, second segment telegram T2 with priority 3 and the fourth segment telegram T4 with priority 3. In the segment telegrams, the priority of the following segment telegram is entered in the second tag field 351.
Zeitlich nach der dritten Telegrammfolge wird vom ersten Verteilerknoten V1 auf der zwei ten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P1 des ersten Verteilerknotens V1 vom zweiten Netzwerk segment N2 eine vierte Telegrammfolge bestehend aus einem fünften Segment-Tele gramm T5 und einem nachfolgenden sechsten Segment-Telegramm T6 empfangen, wo bei beiden fünften und sechsten Segment-Telegrammen T5, T6 die Priorität 4 zugewiesen ist. Im fünften Segment-Telegramm T5 der vierten Telegrammfolge ist als Telegramm- folge-lnformation in das zweite Tag-Feld 351 die Priorität 4, die das nachfolgende sechste Segment-Telegramm T6 besitzt, eingetragen. After the third telegram sequence, a fourth telegram sequence consisting of a fifth segment telegram T5 and a subsequent sixth segment telegram T6 is sent from the second network segment N2 to the second input / output interface P1 of the first distributor node V1 received, where priority 4 is assigned to both fifth and sixth segment telegrams T5, T6. In the fifth segment telegram T5 of the fourth telegram sequence, priority 4, which has the following sixth segment telegram T6, is entered as telegram sequence information in the second tag field 351.
Die vierte Telegrammfolge auf der zweiten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P1 des ersten Ver teilerknotens V1 wird vom ersten Verteilerknoten V1 zeitlich so versetzt von der dritten Te legrammfolge auf der dritten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle P2 des ersten Verteilerknotens V1 empfangen, dass das fünfte Segment-Telegramm T5 der vierte Telegrammfolge mit der Priorität 4 nach dem ersten Segment-Telegramm T1 der dritten Telegrammfolge mit der Priorität 2, aber vor dem dritten Segment-Telegramm T3 der dritten Telegrammfolge mit der Priorität 1 empfangen wird. The fourth telegram sequence on the second input / output interface P1 of the first distribution node V1 is received from the first distribution node V1 offset in time from the third telegram sequence on the third input / output interface P2 of the first distribution node V1 that the fifth Segment telegram T5 the fourth telegram sequence with priority 4 is received after the first segment telegram T1 of the third telegram sequence with priority 2, but before the third segment telegram T3 of the third telegram sequence with priority 1.
Aufgrund der Telegrammfolge-Informationen im ersten Segment-Telegramm T1 der drit ten Telegrammfolge, die die Priorität 1 des nachfolgenden dritten Segment-Telegramms T3 der dritten Telegrammfolge angezeigt, wird auf der ersten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle PO des ersten Verteilerknotens V1 , auf die die dritten Telegrammfolge und die vierte Tele grammfolge gemäß Zuordnungstabelle 206 im ersten Verteilerknoten V1 geroutet werden, deshalb nach dem ersten Segment-Telegramm T1 der dritten Telegrammfolge das nach folgende dritte Segment-Telegramm T3 der dritten Telegrammfolge weitergeleitet, obwohl das fünfte Segment-Telegramm T5 der vierte Telegrammfolge früher empfangen wurde. Due to the telegram sequence information in the first segment telegram T1 of the third telegram sequence, which indicates priority 1 of the subsequent third segment telegram T3 of the third telegram sequence, the first input / output interface PO of the first distribution node V1 is sent to the the third telegram sequence and the fourth telegram sequence are routed in accordance with assignment table 206 in the first distribution node V1, therefore the third segment telegram T3 of the third telegram sequence after the first segment telegram T1 of the third telegram sequence is forwarded, although the fifth segment telegram T5 is fourth telegram sequence was received earlier.
Auch die weiteren zweiten und vierten Segment-Telegramme T2, T4 der dritten Tele grammfolge werden vom ersten Verteilerknotens V1 auf der ersten Ein-/Ausgabe-Schnitt- stelle PO des ersten Verteilerknotens V1 vor dem fünften Segment-Telegramm T5 der vierte Telegrammfolge übertragen, da die Telegrammfolge-Informationen im dritten Seg ment-Telegramm T3 mit der Priorität 3 und im zweiten Segment-Telegramm T2 mit der Priorität 3 eine höhere Priorität anzeigen, als die Priorität 4, die das fünfte Segment-Tele gramm T5 der vierte Telegrammfolge besitzt. The other second and fourth segment telegrams T2, T4 of the third telegram sequence are also transmitted from the first distribution node V1 to the first input / output interface PO of the first distribution node V1 before the fifth segment telegram T5 The fourth telegram sequence is transmitted because the telegram sequence information in the third segment telegram T3 with priority 3 and in the second segment telegram T2 with priority 3 indicate a higher priority than priority 4, which the fifth segment telegram T5 of the fourth telegram sequence has.
Fig. 4 zeigt dann die an Master-Teilnehmer M über die Datenübertragungsstrecke D1 vom ersten Verteilerknoten V1 übertragene fünfte Telegrammfolge mit der Reihung erstes Segment-Telegramm T1, drittes Segment-Telegramm T3, zweites Segment-Telegramm T2, viertes Segment-Telegramm T4, fünftes Segment-Telegramm T5 und sechstes Seg- ment-Telegramm T6. Wie Fig. 4 zeigt, werden hochpriorisierte Segment-Telegramme vor rangig an den Master-Teilnehmer M zurückgeführt. 4 then shows the fifth telegram sequence transmitted to master subscriber M via the data transmission link D1 from the first distribution node V1 with the sequence first segment telegram T1, third segment telegram T3, second segment telegram T2, fourth segment telegram T4, fifth Segment telegram T5 and sixth segment telegram T6. As FIG. 4 shows, high-priority segment telegrams are returned to the master subscriber M with priority.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Datenübertragung in Form von Telegrammen in einem Automatisie rungskommunikationsnetzwerk (100), das zumindest einen Verteilerknoten (VK) umfasst, der mehrere Ein-/Ausgabe-Schnittstellen (PX) aufweist, die jeweils mit einem Netzwerkse gment (NX) in Verbindung stehen, wobei jedes Netzwerksegment (NX) zumindest einen Teilnehmer (TN) aufweist, wobei den einzelnen Netzwerksegmenten (NX) jeweils Segment-Telegramme zur Verar beitung durch den Teilnehmer (TN) im Netzwerksegment (NX) zugeordnet sind, wobei den Segment-Telegrammen Prioritäten zugeordnet sind, wobei die Segment-Telegramme jeweils ein Datenfeld aufweisen, das ausgelegt ist, eine Telegrammfolge-Information zu enthalten, die anzeigt, welche Priorität ein nachfolgendes Segment-Telegramm aus dem Netzwerksegment (NX) besitzt, wobei der Verteilerknoten (VK) ausgelegt ist, das Segment-Telegramm auf einer Ein-/Aus- gabe-Schnittstelle (PX) zu empfangen und entsprechend einer Routing-Vorgabe auf einer weiteren Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (PX) zu senden, wobei der Verteilerknoten (VK) die Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (PX), auf der das Segment- Telegramm gesendet wurde, für einen weiteren Sendevorgang blockiert, wenn die Tele- grammfolge-lnformation, die dem gesendeten Segment-Telegramm zugeordnet ist, eine Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm aus dem Netzwerksegment (NX) mit derselben Routing-Vorgabe anzeigt, deren Wertigkeit höher ist, als die Wertigkeit der Prio rität von Telegrammen, die im Verteilerknoten (VK) vorliegen und zum Senden auf der Ein- /Ausgabe-Schnittstelle (PX) vorgesehen sind, um nach Empfang des nachfolgenden Seg ment-Telegramms aus dem Netzwerksegment (NX) mit derselben Routing-Vorgabe das nachfolgende Segment-Telegramm auf der blockierten Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (PX) zu versenden. 1. A method for data transmission in the form of telegrams in a automation communication network (100) which comprises at least one distribution node (VK) which has several input / output interfaces (PX), each of which is connected to a network segment (NX) each network segment (NX) has at least one participant (TN), the individual network segments (NX) being assigned segment telegrams for processing by the participant (TN) in the network segment (NX), the segment telegrams having priorities are assigned, the segment telegrams each having a data field which is designed to contain telegram sequence information that indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment (NX), the distribution node (VK) being designed to receive the segment telegram on an input / output interface (PX) and, according to a routing specification, on a further input / output Interface (PX), whereby the distribution node (VK) blocks the input / output interface (PX) on which the segment telegram was sent for a further transmission process, if the telegram sequence information corresponds to the is assigned to the segment telegram sent, indicates a priority for the following segment telegram from the network segment (NX) with the same routing specification, the significance of which is higher than the priority of telegrams that are present in the distribution node (VK) and for sending on the input / output interface (PX) to send the following segment telegram to the blocked input / output interface after receiving the following segment telegram from the network segment (NX) with the same routing specification (PX).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Verteilerknoten (VK) die Blockierung der Ein- /Ausgabe-Schnittstelle (PX) für einen weiteren Sendevorgang aufhebt, wenn ein Segment- Telegramm mit der Routing-Vorgabe zum Senden auf der der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (PX) empfangen wird, dessen Priorität wenigstens der Wertigkeit der Priorität entspricht, die der Verteilerknoten (VK) im zuletzt gesendeten Segment-Telegramm als Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm aus dem Netzwerksegment (NX) mit derselben Routing-Vorgabe angezeigt worden ist. 2. The method according to claim 1, wherein the distribution node (VK) cancels the blocking of the input / output interface (PX) for a further transmission process when a segment telegram with the routing specification for sending on the input / output -Interface (PX) is received, the priority of which corresponds at least to the value of the priority that the distribution node (VK) in the segment telegram sent last was displayed as the priority for the following segment telegram from the network segment (NX) with the same routing specification is.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Automatisierungskommunikations netzwerk (100) ein Master-Slave-System ist, wobei ein Teilnehmer (TN) ein Master-Teil nehmer (M) und die Teilnehmer (TN) in den Netzwerksegmenten (NX) Slave-Teilnehmer (S1, S2, S3) sind, wobei die Segment-Telegramme auf einem geschlossenen Datenüber tragungsweg ausgehend vom Master-Teilnehmer (M) auf einem Hinweg über den Vertei lerknoten (VK) zum zugeordneten Netzwerksegment (NX) mit dem vom Segment-Tele gramm angesprochenen Slave-Teilnehmer (S1, S2, S3) übertragen und verarbeitet wer den und auf einem Rückweg über die Verteilerknoten (VK) zu dem Master-Teilnehmer (M) zurückkehren. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the automation communication network (100) is a master-slave system, wherein a participant (TN), a master participant (M) and the participants (TN) in the network segments (NX) Slave subscribers (S1, S2, S3) are, the segment telegrams on a closed data transmission path starting from the master subscriber (M) on an outward path via the distribution node (VK) to the assigned network segment (NX) with that of the segment -Telegram addressed slave participants (S1, S2, S3) are transmitted and processed who and return on a return path via the distribution node (VK) to the master participant (M).
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Master-Teilnehmer (M) die Telegramm- folge-lnformation im gesendeten Segment-Telegramm, die die Priorität für das nachfol gende Segment-Telegramm anzeigt, bestimmt. 4. The method according to claim 3, wherein the master subscriber (M) determines the telegram sequence information in the transmitted segment telegram which indicates the priority for the subsequent segment telegram.
5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Verteilerknoten (VK) die Telegrammfolge- Information im gesendeten Segment-Telegramm, die die Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm anzeigt, auf dem Hinweg festlegt. 5. The method according to claim 3, wherein the distribution node (VK) defines the telegram sequence information in the sent segment telegram, which indicates the priority for the subsequent segment telegram, on the way there.
6. Segment-Telegramm zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprü che 1 bis 5, mit einem Kopfabschnitt (33), einem Datenbereich (34) und einem Endab schnitt (35), wobei der Endabschnitt (35) ein Daten-Feld (351) aufweist, das die Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm auf dem Netzwerksegment (NX) anzeigt. 6. Segment telegram for use in a method according to one of claims 1 to 5, with a header section (33), a data area (34) and an end section (35), the end section (35) having a data field ( 351), which indicates the priority for the following segment telegram on the network segment (NX).
7. Segment-Telegramm nach Anspruch 6, wobei der Kopfabschnitt (33) ein Daten- Feld (334) aufweist, das Priorität des Segment-Telegramms anzeigt. 7. Segment telegram according to claim 6, wherein the header section (33) has a data field (334) which indicates the priority of the segment telegram.
8. Segment-Telegramm nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Datenbereich (34) Data gramme (341-34n) umfasst, die den einzelnen Teilnehmern (TN) im Netzwerksegment (NX) zugeordnet sind und die jeweils Steuerdaten und Nutzdaten aufweisen, wobei die Steuerdaten dem Teilnehmer (TN) Auskunft darüber geben, auf welche Art er die Nutzda ten des Datagramms verarbeiten soll. 8. Segment telegram according to claim 6 or 7, wherein the data area (34) comprises data grams (341-34n) which are assigned to the individual subscribers (TN) in the network segment (NX) and which each have control data and user data, the Control data provide the subscriber (TN) with information about the way in which he should process the useful data of the datagram.
9. Automatisierungskommunikationsnetzwerk (100) mit einer Mehrzahl von Netzwerksegmenten (NX), die jeweils zumindest einen Teilnehmer (TN) aufweisen, wobei den einzelnen Netzwerksegmenten (NX) jeweils Segment-Telegramme zur Verar beitung durch den Teilnehmer (TN) im Netzwerksegment (NX) zugeordnet sind, wobei den Segment-Telegrammen Prioritäten zugeordnet sind, wobei die Segment-Telegramme ein Datenfeld aufweisen, das ausgelegt ist, eine Tele- grammfolge-lnformation zu enthalten, die anzeigt, welche Priorität ein nachfolgendes Seg ment-Telegramm aus dem Netzwerksegment (NX) besitzt, und mit zumindest einem Verteilerknoten (VK), der mehrere Ein-/Ausgabe-Schnittstellen (PX) aufweist, die jeweils mit einem Netzwerksegment (NX) in Verbindung stehen, wobei der Verteilerknoten (VK) ausgelegt ist, das Segment-Telegramm auf einer Ein-/Ausgabe- Schnittstelle (PX) zu empfangen und entsprechend einer Routing-Vorgabe auf einer wei teren Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (PX) zu senden, und wobei der Verteilerknoten (VK) weiter ausgelegt ist, die Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (PX), auf der das Segment-Telegramm gesendet wurde, für einen weiteren Sendevorgang zu blockieren, wenn die Telegrammfolge-Information, die dem gesendeten Segment-Tele gramm zugeordnet ist, eine Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm aus dem Netzwerksegment (NX) mit derselben Routing-Vorgabe anzeigt, deren Wertigkeit höher ist als die Wertigkeit der Priorität von Telegrammen, die im Verteilerknoten (VK) vorliegen und zum Senden auf der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (PX) vorgesehen sind, um nach Empfang des nachfolgenden Segment-Telegramms aus dem Netzwerksegment (VK) mit derselben Routing-Vorgabe das nachfolgende Segment-Telegramm auf der blockierten Ein-/Aus- gabe-Schnittstelle (PX) zu versenden. 9. Automation communication network (100) with a plurality of network segments (NX), each of which has at least one subscriber (TN), the individual network segments (NX) each having segment telegrams for processing by the subscriber (TN) in the network segment (NX) assigned, The segment telegrams are assigned priorities, the segment telegrams having a data field which is designed to contain telegram sequence information which indicates the priority of a subsequent segment telegram from the network segment (NX), and with at least one distribution node (VK) which has a plurality of input / output interfaces (PX), each of which is connected to a network segment (NX), the distribution node (VK) being designed to send the segment telegram to an input - To receive / output interface (PX) and to send according to a routing specification on a further input / output interface (PX), and wherein the distribution node (VK) is further designed, the input / output interface (PX), on which the segment telegram was sent, to be blocked for a further transmission process if the telegram sequence information assigned to the segment telegram sent has a priority for the following segment T telegram from the network segment (NX) with the same routing specification, the weight of which is higher than the weight of the priority of telegrams that are present in the distribution node (VK) and are intended for sending on the input / output interface (PX), in order to send the following segment telegram on the blocked input / output interface (PX) after receiving the following segment telegram from the network segment (VK) with the same routing specification.
10. Automatisierungskommunikationsnetzwerk (100) nach Anspruch 9, wobei der Ver teilerknoten (VK) ausgelegt ist, die Blockierung der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (PX) für ei nen weiteren Sendevorgang aufzuheben, wenn das eine Segment-Telegramm mit der Rou ting-Vorgabe zum Senden auf der der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (PX) empfangen wird, dessen Priorität wenigstens der Wertigkeit der Priorität entspricht, die der Verteilerknoten (VK) im zuletzt gesendeten Segment-Telegramm als Priorität für das nachfolgende Seg ment-Telegramm aus dem Netzwerksegment (NX) mit derselben Routing-Vorgabe ange zeigt worden ist. 10. Automation communication network (100) according to claim 9, wherein the distribution node (VK) is designed to unblock the input / output interface (PX) for a further transmission process when the one segment telegram with the routing Specification for sending on which the input / output interface (PX) is received, the priority of which corresponds at least to the priority that the distribution node (VK) in the segment telegram sent last as the priority for the subsequent segment telegram from the Network segment (NX) has been displayed with the same routing specification.
11. Automatisierungskommunikationsnetzwerk (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Automatisierungskommunikationsnetzwerk (100) ein Master-Slave-System ist, wobei ein Teilnehmer (TN) ein Master-Teilnehmer (M) und die Teilnehmer (TN) in den Netzwerk segmenten (NX) Slave-Teilnehmer (S1, S2, S3) sind, wobei die Segment-Telegramme auf einem geschlossenen Datenübertragungsweg ausgehend vom Master-Teilnehmer (M) auf einem Hinweg über den Verteilerknoten (VK) zum zugeordneten Netzwerksegment (NX) mit dem vom Segment-Telegramm angesprochenen Slave-Teilnehmer (S1, S2, S3) über tragen und verarbeitet und auf einem Rückweg über die Verteilerknoten (VK) zu dem Master-Teilnehmer (M) zurückkehren. 11. Automation communication network (100) according to claim 9 or 10, wherein the automation communication network (100) is a master-slave system, wherein a participant (TN), a master participant (M) and the participants (TN) in the network segments ( NX) are slave participants (S1, S2, S3), the segment telegrams on a closed data transmission path starting from the master participant (M) on an outward path via the distribution node (VK) to the assigned network segment (NX) with the slave subscriber (S1, S2, S3) addressed by the segment telegram and processed and return to the master subscriber (M) on a return path via the distribution node (VK).
12. Automatisierungskommunikationsnetzwerk (100) nach Anspruch 11, wobei der12. Automation communication network (100) according to claim 11, wherein the
Master-Teilnehmer (M) ausgelegt ist, die Telegrammfolge-Information im gesendeten Segment-Telegramm, die die Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm anzeigt, zu bestimmen. Master subscriber (M) is designed to determine the telegram sequence information in the segment telegram sent, which indicates the priority for the subsequent segment telegram.
13. Automatisierungskommunikationsnetzwerk (100) nach Anspruch 11, wobei der13. Automation communication network (100) according to claim 11, wherein the
Verteilerknoten (VK) ausgelegt ist, die Telegrammfolge-Information im gesendeten Seg ment-Telegramm, die die Priorität für das nachfolgende Segment-Telegramm anzeigt, auf dem Hinweg festzulegen. Distribution node (VK) is designed to define the telegram sequence information in the sent segment telegram, which indicates the priority for the subsequent segment telegram, on the way there.
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