EP4038865A1 - Verfahren zur übertragung von abonnementdaten, sowie datenbereitstellungskomponente, datenkonsumkomponente, netzwerk und anlage - Google Patents

Verfahren zur übertragung von abonnementdaten, sowie datenbereitstellungskomponente, datenkonsumkomponente, netzwerk und anlage

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Publication number
EP4038865A1
EP4038865A1 EP20816103.4A EP20816103A EP4038865A1 EP 4038865 A1 EP4038865 A1 EP 4038865A1 EP 20816103 A EP20816103 A EP 20816103A EP 4038865 A1 EP4038865 A1 EP 4038865A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data
component
protocol
subscription
data provision
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
EP20816103.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubertus Hohl
Johannes Rohwer
Markus Sauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP4038865A1 publication Critical patent/EP4038865A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/24—Negotiation of communication capabilities
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
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    • H04L67/141—Setup of application sessions
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/55—Push-based network services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/18—Multiprotocol handlers, e.g. single devices capable of handling multiple protocols

Definitions

  • the invention relates to a method for transmitting subscription data in an agentless publication / subscription service from at least one data provision component to at least one data consumption component.
  • the invention also relates to a data provision component, a data consumption component, a network and a system.
  • Brokerless publication / subscription services also known as brokerless publish / subscribe services, are used in particular in industrial automation, for example in the area of the Industrial Internet of Things.
  • Such publication / subscription services provide a uniform protocol for data transmission so that all connected functional components can communicate with one another despite their possibly great heterogeneity.
  • Such functional components are, for example, data provision components, which provide subscription data, as well as data consumption components, which receive this subscription data.
  • the individual functional components are not necessarily optimized for this uniform protocol precisely because of a possibly existing large heterogeneity of the functional components, so that a reduced performance and a high configuration effort of such a publication / subscription service result.
  • a further object of the invention is to create improved data provision components and improved data consumption components by means of which the improved method can be carried out.
  • the task of the invention is to create an improved network of such data consumption components and data provision components and an improved system with such a network.
  • This object of the invention is achieved with a method for transmitting subscription data with the features specified in claim 1 and with a data provision component with the features specified in claim 9 and with a data consumption component with the features specified in claim 10 and also with a network the features specified in claim 11 and with a system with the features specified in claim 12 solved.
  • Preferred developments of the invention are given in the associated subclaims, the following description and the drawing.
  • the inventive method for transmitting subscription data in an agentless publication / subscription service from at least one data provision component to at least one data consumption component is used to transmit subscription data.
  • the subscription data are preferably process data, in particular of a manufacturing and / or working method.
  • the at least one data consumption component and the at least one data provision component agree on at least one protocol and the data provision component transmits the subscription data in at least one of the agreed protocols.
  • subscription data preferably means process data.
  • a working method in the context of this invention is preferably to be understood as a method which acts on at least one material and / or at least one object without changing this at least one material and / or this at least one object as such (see the BGH decisions "handling device” and “drug use model"), in particular a control and / or regulation method and / or a measurement method.
  • a working method is particularly preferably to be understood as a working method as defined in Schulte "Patent Law with EPC", 9th edition, ⁇ 1, paragraph 239, first sentence.
  • a data provision component within the meaning of this invention preferably denotes a data publication component of the publication / subscription service.
  • the data provision component is expediently a component of the brokerless publication / subscription service which publishes the subscription data, ie it provides it.
  • the terms data provision component and data publication component can preferably be used synonymously.
  • Brokerless publication / Subscription services are also known as brokerless publish / subscribe services.
  • the protocol can be used with regard to a latency, ie a signal propagation time, as well as a data throughput of the subscription data and a bandwidth available for the transmission of the subscription data and / or a reliability and / or security and / or a Select a suitable quality of service (QoS) and preferably optimize it.
  • a latency ie a signal propagation time
  • QoS quality of service
  • Subscription data for example, which are formed with measured values that are generated at time intervals of, in particular less than 10, milliseconds and for which the loss of individual measured values is acceptable, can expediently be transmitted using UDP with low latency.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • QoS quality of service
  • subscription data such as in particular multimedia data streams comprising audio and / or video and / or text data
  • subscription data preferably contain augmented reality Data and / or virtual reality data and are particularly preferred be transmitted in real time, ie with the lowest possible latency.
  • the development and configuration effort for the integration of field devices and / or edge devices in an intermediary-free publication / subscription service is advantageously significantly reduced.
  • the administration effort of a publication / subscription service is significantly reduced according to the invention.
  • subscription data of an individual subscription can consequently be transmitted via a protocol negotiated by the data consumption component and data provision component, suitable for data consumption component and data provision component and tailored as far as possible to an intended use.
  • the fixed transmission method ie the fixed protocol
  • the fixed protocol is advantageously replaced by a flexibly agreed protocol, so that data provision components and data consumption components each have one for the respective purpose of Transfer of subscription data can agree on a suitable protocol.
  • the protocol can advantageously be set dynamically for each individual subscription, particularly at runtime.
  • a suitable protocol can be determined, for example, with regard to the highest possible utilization of data consumption component (s) and / or data supply component (s) and / or transmission capacity of a data transmission channel connecting a data supply component and a data consumption component.
  • a suitable protocol can depend on the desired transmission rate and / or security and / or reliability of the transmission of the subscription data can be selected.
  • the data consumption component preferably transmits at least one protocol identifier which can be assigned to the subscription data and which identifies at least one protocol that can be processed by the data consumption component to the at least one data provision component.
  • the data consumption component and the data provision component can easily agree on the protocol in that the respective data consumption component transmits the protocol identifier and the respective data provision component transmits the subscription data when it can transmit subscription data in a protocol marked with the protocol identifier.
  • the at least one data provision component transmits at least one protocol identifier which can be assigned to the subscription data and which identifies at least one protocol that can be processed by the data provision component to the at least one data communication component.
  • the data consumption component and the data provision component can easily agree on the protocol.
  • the respective data provision component transmits the protocol identifier and the respective data provision component transmits the subscription data to the data consumption component when the data consumption component can receive subscription data in a protocol marked with the protocol identifier and this preferably signals that a subscription has been made to the data provision component.
  • a protocol that can be processed by the data provision component is to be understood as a protocol in which a data provision component can provide subscription data.
  • the at least one data consumption component preferably embeds the protocol identifier in a communication between the data provision component and the data communication component that establishes a subscription.
  • the communication to be undertaken to justify a subscription can also be used to transmit the protocol identifier.
  • This communication is expediently expanded to include the protocol identifier.
  • a protocol can be agreed without additional communication processes or additional data channels. Consequently, by means of the method according to the invention, an existing publication / subscription service can be expanded particularly easily with additional applications or protocols at runtime, since no fundamental changes to the system architecture or the configuration are required.
  • a communication establishing a subscription is understood to mean communication by means of which the subscription is agreed between the data provision component and the data communication component.
  • protocols are identified by means of the protocol identifier.
  • the protocols can be given a weighting by means of the protocol identifier so that, for example, in the event that both the data provision component and the data consumption component can process two or more protocols marked with the protocol identifier, a specific protocol from the set of marked protocols is preferred.
  • a preference can include a preference for a connectionless and / or packet-oriented or a connection-oriented protocol.
  • the at least one or more data consumption components and the at least one or more data provision components are expediently designed to be able to process at least one fallback or standard protocol, ie to be able to transmit subscription data in this fallback or standard protocol and / or to be able to receive subscription data.
  • different data consumption components can particularly preferably offer different protocols for the same subscription, i.e. for the same subscription data, by means of a protocol identifier.
  • Each data provision component decides independently which of the protocols offered it uses to transmit subscription data.
  • Different data provision components can expediently select different protocols for otherwise identical subscriptions, that is to say for otherwise identical subscription data.
  • a data format of the subscription data is preferably optimized with regard to the agreed protocol:
  • subscription data are transmitted in the form of raw data of a single measured variable and / or in the form of binary data blocks and / or complex data structures.
  • the agreed protocol preferably forms a protocol that can be processed by the data provision component and / or a protocol that can be processed by the data consumption component.
  • the at least one data provision component is preferably a field device, in particular with at least one sensor for at least one process parameter of a manufacturing method and / or working method.
  • data regularly accumulate, which are expediently transmitted as subscription data from field devices to data consumption components.
  • the data provision component also forms a data consumption component, for example a gateway Component that forms an edge device in the area of an industrial Internet of Things.
  • a field device can form a data provision component in a first use case and a data consumption component in a second use case.
  • the at least one field device for detecting at least one physical variable of a machine preferably an industrial robot and / or motor
  • the at least one physical variable is a variable occurring in an industrial working process and / or industrial manufacturing process.
  • the at least one marked protocol comprises an Internet protocol and / or a user datagram protocol and / or a real-time transport protocol and / or one or more specialized networks -Protocol / s, in particular Profibus and / or OPC UA and / or BACnet and / or Modbus and / or ZigBee.
  • M2M (English) " Machine-to-machine ").
  • Such protocols advantageously support high-performance transmission of subscription data, in particular process data, in particular from field devices to edge devices.
  • field devices and edge devices can communicate via their respective specialized protocols customary in the industry a uniform protocol specified by the publication / subscription service for the transmission of subscription data, such as process data in particular, is not required
  • the capabilities of individual data provision components and / or data consumption components of a publication / subscription service can be fully exploited.
  • a publication / subscription service can easily be adapted to new applications using the method according to the invention, even during operation, since it is not necessary to use a uniform, predefined protocol for the transmission of subscription data with previously defined advantages and disadvantages of the specific protocol.
  • the method according to the invention therefore allows a particularly flexible establishment of a publication / subscription service without the need for complex reconfigurations.
  • the method according to the invention is expediently divided into two process steps. Different protocols for the transmission of data can be used for these two process steps:
  • a subscription is set up, i.e. justified.
  • a broadcast and / or multicast message which in particular can understand all data provision components, can be used.
  • a protocol for transferring the subscription data is expediently agreed at the same time.
  • the subscription data associated with the subscription are then transmitted in the agreed protocol.
  • the data provision component according to the invention is preferably designed to participate in a method according to the invention as described above and set up to receive at least one protocol identifier from the data consumption component and to use this protocol identifier to determine whether the data provision component can transmit the subscription data in a protocol of the protocol identifier, and if necessary to transmit the subscription data in one of the protocols marked with the protocol identifier.
  • the data readiness according to the invention is Position component designed to transmit at least one protocol identifier to the data consumption component.
  • the data provision component according to the invention can consequently take on the role of a data provision component of the method according to the invention, as described above.
  • the data provision component according to the invention is particularly preferably set up for communication with at least one data consumption component, which is the basis for a subscription.
  • the data consumption component according to the invention is designed to participate in a method according to the invention as described above and is set up to transmit at least one protocol identifier to the data provision component or to receive at least one protocol identifier from the data provision component and to use this protocol identifier to determine whether the data consumption component is subscription data can receive in one of the protocols marked with the protocol identifier and, if necessary, receive subscription data in a protocol marked with the protocol identifier.
  • the data consumption component according to the invention is set up for subscription-based communication with at least one data provision component.
  • the data consumption component according to the invention can consequently additionally take on the role of a data consumption component of the method according to the invention, as described above.
  • the network according to the invention has at least one or more data provision components according to the invention and at least one or more data consumption components according to the invention, designed to participate in a method according to the invention as described above.
  • the system according to the invention has one or more machines and a network according to the invention as described above, preferably at least partially arranged on the one or more machines.
  • FIG. 1 schematically shows a local network of data provision components and data consumption components of an agentless publication / subscription service in a schematic diagram as well
  • FIG. 2 shows a diagrammatic representation of a transmission of process data from a data provision component to a data consumption component of the network according to FIG. 1 in a schematic outline.
  • the local network 10 shown in FIG. 1 comprises a plurality of field devices 20 in an automated manufacturing plant FA.
  • a local network 10 in the sense of this invention it denotes a network 10 which is spatially limited to the manufacturing plant FA.
  • the manufacturing plant FA has, on the one hand, stationary industrial motors IM and, on the other hand, industrial robots IR, which each implement steps of a manufacturing process implemented with the manufacturing plant FA.
  • the industrial robots IR can also carry out steps in a work process.
  • the field devices 20 include sensors which are arranged on the stationary industrial motors IM and which are each designed as temperature sensors for detecting a temperature of the respective industrial motor IM on which they are arranged and / or as a tachometer for detecting a speed of the respective industrial engine IM on which they are arranged are formed.
  • the field devices 20 also include charge state sensors, which are connected to the industrial botern IR of the manufacturing plant FA are arranged and which are designed to detect a state of charge of an electrical energy storage device of the industrial robot IR.
  • the field devices 20 in further exemplary embodiments not shown separately can also have or be other sensors arranged on a system or machine.
  • the field devices 20 are signal-connected for communication with edge devices 30.
  • Edge devices 30 in the sense of the present invention refer to gateways which mediate between Feldgerä th 20 and a non-local network C and to avoid latencies and to save data transmission resources process part of the data of the field devices 20 independently and only the remaining part of this data forward to the non-local network C.
  • edge devices 30 are arranged on the industrial motors IM and on the industrial robots IR.
  • edge devices 30 can alternatively or additionally be arranged in other areas within the production plant FA, for example stationary in part of the production plant.
  • the non-local network C in the context of this invention is formed, for example, with a cloud network.
  • the non-local network C can alternatively or additionally be formed with one or more servers.
  • the non-local network C can be replaced by a completely or partially local network.
  • the field devices 20 consequently represent data provision components DP of the local network 10, while the edge devices 30 form data consumers DC of the local network 10.
  • the local network 10 optionally forms an industrial Internet of Things in the exemplary embodiment shown.
  • the local network 10 in particular forms a non-hierarchical and self-configuring network in which there is no predefined assignment of a field device 20 to an edge device 30, but a field device 20 can be added to the local network 10 and field device 20 and Edge devices 30 independently establish a signal connection, preferably a wireless connection and / or Internet connection, with one another.
  • the signal connection between field device 20 and edge device 30 is data-specific, i.e. different assignments of field device 20 and edge device 30 can be established and basically exist in parallel with one another with regard to different technical data to be transmitted.
  • a field device 20 it is conceivable for a field device 20 to have both a tachometer and a temperature sensor, with data from the tachometer being transmitted to a first edge device 30 and temperature data being transmitted to a second edge device 30.
  • a data-specific transmission takes place by means of an intermediary publication / subscription service.
  • edge devices 30 set up, as data consumption components DC, subscriptions to specific subscription data DAT from the field devices 20, for example subscriptions to speed data, from the data supply components DP. This is done by means of the method according to the invention for the transmission of subscription data DAT:
  • the data consumption components DC make their subscriptions known to all data provision components DP by means of broadcast and / or multicast messages MCMCN.
  • the broadcast and / or multicast messages MCMCN are sent by means of a uniform protocol specified by the publication / subscription service transmitted from the data consumption components DC to the data consumption components DP.
  • the broadcast and / or multicast messages MCMCN contain, on the one hand, in a manner known per se, the respective subscription information ABO, which specifies the data to be transmitted, here for example speed data.
  • the broadcast and / or multicast messages MCMCN also contain a protocol identifier PKE which identifies the protocols for the transmission of the subscription data DAT that can be processed, i.e. received, by the data consumption component DC.
  • the protocol identifier PKE identifies at least one protocol.
  • the protocol identifier PKE identifies at least two protocols by means of which the data consumption component can receive the subscription data DAT.
  • such protocols can be connectionless protocols which have low latency but do not necessarily require complete data transmission, such as a real-time transport protocol (RTP), and / or connection-oriented protocols in which complete data transmission is carried out is ensured.
  • RTP real-time transport protocol
  • one or more of the at least two protocols are a Profibus and / or OPC-UA and / or BACnet and / or Modbus and / or ZigBee protocol.
  • the protocol identifier PKE also contains an optional weighting, which contains a preference of a protocol flagged by the protocol identifier, for example with regard to a connection-oriented or connectionless protocol or, for example, with regard to one or more preferred special protocols.
  • the charge status data in the present case should be recorded as completely as possible in terms of time in order to be able to predict the operating time of an energy store of the industrial robots IR and thus a required charge of the energy store as precisely as possible and, accordingly, an adjustment that is as smooth as possible planning the production process of the FA production facility in advance.
  • connection-oriented, real-time-capable protocol is preferred, since time-synchronous monitoring of the speed of the industrial motor IM and the temperature of the industrial motor IM for possible anomalies in the operation of the industrial motor IM can point out. Consequently, a connection-oriented protocol makes it possible, if necessary, to be able to make necessary adjustments to the operation of the industrial motor IM in a timely manner and, if necessary, to avoid a failure of the industrial motor IM.
  • other weightings can also be included in the protocol identifiers PKE as an alternative or in addition.
  • the data provision component DP now selects one of the protocols identified in the protocol identifier PKE, which is available for the data provision component DP, for the transmission of the subscription data DAT. That protocol is selected which is available for the data provision component DP and which has the highest weighting for the given subscription.
  • the connection information required in addition to the transmission of the subscription data DAT for example IP address and port, are contained in the illustrated embodiment in the protocol identifier PKE. This connection information can, however, also be contained in the subscription information ABO in further exemplary embodiments that are not specifically shown. In FIG. 2, only a single pair of a data consumption component DC and a data provision component DP is shown.
  • the local network 10 forms an inventive network according to the invention.
  • the data consumption components DC and the data provision components DP each form data consumption components DC according to the invention and data provision components DP according to the invention.
  • the production system FA described above and shown in the drawing represents a system according to the invention.
  • a production plant FA there can only be a single machine, for example a single industrial robot IR, on which the local network includes one or more edge devices 30 and several field devices 20 on this single industrial robot IR.
  • the data provision components DP do not transmit any subscription data DAT if the data consumption components DC do not identify any protocols that the data provision components DP can use for transmission.
  • a fallback or standard protocol which supports all functional components of the local network, ie all edge devices 30 and all field devices 20. If no protocol can therefore be agreed between the data provision component DP and the data consumption component DC from the protocol identifier PKE, the fallback or standard protocol is selected instead for communication. In exemplary embodiments which do not provide for a fallback or standard protocol, if certain pairings of edge device 30 and field device 20 do not support a common protocol, subscription data DAT cannot be transmitted from field device 20 to edge device 30.
  • field devices 20 and edge devices 30 are not necessarily strictly separate functional components of the subscription / subscription service, but an edge device 30 takes on the function of an edge device 30 with regard to a certain subscription, for others Subscriptions, on the other hand, assumes the function of a field device 20.

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Abstract

Bei dem Verfahren zur Übertragung von Abonnementdaten in einem vermittlerlosen Publikations-/Abonnement-Dienstes in Gestalt von Prozessdaten eines Fertigungs- oder Arbeitsverfahrens von mindestens einer Datenbereitstellungskomponente zu mindestens einer Datenkonsumkomponente vereinbaren die mindestens eine Datenkonsumkomponente und die mindestens eine Datenbereitstellungskomponente mindestens ein Protokoll und die Datenbereitstellungskomponente überträgt die Abonnementdaten in mindestens einem der vereinbarten Protokolle.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Übertragung von Abonnementdaten, sowie Datenbe reitstellungskomponente, Datenkonsumkomponente, Netzwerk und Anlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Abonnementdaten in einem vermittlerlosen Publikations-/Abon- nement-Dienst von mindestens einer Datenbereitstellungskompo nente zu mindestens einer Datenkonsumkomponente. Die Erfin dung betrifft zudem eine Datenbereitstellungskomponente, eine Datenkonsumkomponente, ein Netzwerk und eine Anlage.
Insbesondere in der industriellen Automatisierung, etwa im Bereich des Industrial Internet-of-Things, werden vermittler lose Publikations-/Abonnementdienste, auch als brokerless Publish/Subscribe Services bekannt, eingesetzt. Solche Publi- kations-/Abonnementdienste geben ein einheitliches Protokoll zur Datenübertragung vor, damit sämtliche angebundenen Funk tionskomponenten trotz ihrer ggf. großen Heterogenität mitei nander kommunizieren können. Solche Funktionskomponenten sind etwa Datenbereitstellungskomponenten, welche Abonnementdaten bereitstellen, sowie Datenkonsumkomponenten, welche diese Abonnementdaten erhalten.
Die einzelnen Funktionskomponenten sind jedoch gerade auf grund einer ggf. bestehenden großen Heterogenität der Funkti onskomponenten nicht notwendig auf dieses einheitliche Proto koll optimiert, sodass eine verringerte Leistungsfähigkeit und ein hoher Konfigurationsaufwand eines solchen Publikati- ons-/Abonnementdienstes resultieren.
Ferner gestaltet sich eine dynamische Anpassung an neue Ap plikationen im laufenden Betrieb eines solchen Publikations- /Abonnementdienstes regelmäßig schwierig.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbes sertes Verfahren zur Übertragung von Abonnementdaten in einem vermittlerlosen Publikations-/Abonnement-Dienst in Gestalt von Prozessdaten eines Fertigungs- und/oder Arbeitsverfahrens von mindestens einer Datenbereitstellungskomponente zu min destens einer Datenkonsumkomponente bereitzustellen. Insbe sondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzu stellen, mittels welchem der Publikations-/Abonnementdienst an neue Anwendungen mit geringem Aufwand angepasst werden kann und welches es erlaubt, die Leistungsfähigkeit von Da tenkonsumkomponenten und/oder Datenbereitstellungskomponenten deutlich zu erhöhen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, verbesserte Datenbereitstellungskomponenten und verbesserte Datenkonsumkomponenten zu schaffen, mittels welchen das ver besserte Verfahren ausgeführt werden kann. Zudem ist es Auf gabe der Erfindung, ein verbessertes Netzwerk solcher Daten konsumkomponenten und Datenbereitstellungskomponenten und ei ne verbesserte Anlage mit einem solchen Netzwerk zu schaffen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zur Übertragung von Abonnementdaten mit den in Anspruch 1 angege benen Merkmalen sowie mit einer Datenbereitstellungskomponen te mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen sowie mit ei ner Datenkonsumkomponente mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen und zudem mit einem Netzwerk mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen sowie mit einer Anlage mit den in An spruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbil dungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung von Abonne mentdaten in einem vermittlerlosen Publikations-/Abonnement- Dienst von mindestens einer Datenbereitstellungskomponente zu mindestens einer Datenkonsumkomponente dient zur Übertragung von Abonnementdaten. Vorzugsweise sind die Abonnementdaten Prozessdaten insbesondere eines Fertigungs- und/oder Arbeits verfahrens. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vereinbaren die mindestens eine Datenkonsumkomponente und die mindestens eine Datenbereitstellungskomponente mindestens ein Protokoll und die Datenbereitstellungskomponente überträgt die Abonne mentdaten in mindestens einem der vereinbarten Protokolle.
Im Rahmen dieser Anmeldung sind mit dem Begriff Abonnementda ten vorzugsweise Prozessdaten gemeint. Unter einem Arbeits verfahren im Sinne dieser Erfindung ist vorzugsweise ein Ver fahren zu verstehen, welches auf mindestens ein Material und/oder mindestens einen Gegenstand einwirkt, ohne dieses mindestens eine Material und/oder diesen mindestens einen Ge genstand als solchen zu verändern (s. die BGH-Entscheidungen „Handhabungsgerät" und „Arzneimittelgebrauchsmuster"), insbe sondere ein Steuer- und/oder Regelverfahren und/oder ein Messverfahren. Besonders bevorzugt ist unter einem Arbeits verfahren ein Arbeitsverfahren wie in Schulte „Patentgesetz mit EPÜ", 9. Auflage, § 1, Randnummer 239, erster Satz defi niert zu verstehen.
Es versteht sich, dass die Wendung, gemäß welcher Datenkon sumkomponente und Datenbereitstellungskomponente „mindestens ein Protokoll vereinbaren" meint, dass das Protokoll tatsäch lich erst nach einem Informationsaustausch von Datenbereit stellungskomponente und Datenkonsumkomponente festgelegt wird. Ein vorab festgelegtes Protokoll für die Datenbereit stellungskomponente und die Datenkonsumkomponente zur Über tragung der Abonnementdaten soll von dieser Wendung gerade nicht umfasst sein. Es besteht also in Vorhinein seitens Da tenbereitstellungskomponente und Datenkonsumkomponente stets ein nichtverschwindender Vereinbarungsspielraum.
Eine Datenbereitstellungskomponente im Sinne dieser Erfindung bezeichnet bevorzugt eine Datenpublikationskomponente des Publikations-/Abonnementdienstes . Zweckmäßig ist die Datenbe reitstellungskomponente eine die Abonnementdaten publizieren de, also bereitstellende, Komponente des vermittlerlosen Pub- likations-/Abonnementdienstes . Vorzugsweise lassen sich die Begriffe Datenbereitstellungskomponente und Datenpublikati onskomponente synonym verwenden. Vermittlerlose Publikations- /Abonnementdienste sind auch als brokerless Publish/Subscribe Services bekannt.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft möglich, unterschiedliche Anforderungen an die Übertragung der Abonnementdaten einzelner Abonnements zu berücksichtigen und so das gewählte Protokoll für das jeweilige Abonnement zu optimieren. Insbesondere lässt sich das Protokoll im Hinblick auf eine Latenz, d.h. auf eine Signallaufzeit, sowie im Hin blick auf einen Datendurchsatz der Abonnementdaten und auf eine für die Übertragung der Abonnementdaten verfügbare Band breite und/oder auf eine Zuverlässigkeit und/oder Sicherheit und/oder eine sogenannte Quality-of-Service (QoS) geeignet wählen und vorzugsweise optimieren.
So können etwa Abonnementdaten, welche mit Messwerten gebil det sind, die in zeitlichen Abständen von, insbesondere weni ger als 10, Millisekunden generiert werden und bei welchen der Verlust einzelner Messwerte hinnehmbar ist, mit geringer Latenz zweckmäßig mittels UDP übertragen werden. Abonnement daten hingegen, welche im Vergleich dazu niederfrequente und gegen Verlust zu sichernde Telemetriedaten enthalten, können insbesondere mittels eines TCP-Protokolls (TCP = (engl.) „Transmission Control Protocol") mit höherer Latenz, aber mit einer vergleichsweise hohen Quality of Service (QoS) übertra gen werden, sodass Paketverluste vollständig kompensierbar sind. Abonnementdaten, welche etwa bei einer kontinuierlichen Übertragung insbesondere audiovisueller Daten zu übermitteln sind, können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere mittels eines Real-Time-Transport-Protokoll (RTP = (engl.) „Real time transport protocol ") übertragen werden.
Vorteilhaft können bei den erfindungsgemäßen Verfahren nicht allein statische Daten, sondern - insbesondere zusätzlich o- der alternativ - kontinuierliche Abonnementdaten wie insbe sondere Multimedia-Datenströme umfassend Audio- und/oder Vi deo- und/oder Textdaten übertragen werden. Zweckmäßig enthal ten solche Abonnementdaten vorzugweise Augmented-Reality- Daten und/oder Virtual-Reality-Daten und werden besonders be vorzugt in Echtzeit übertragen, d.h. mit möglichst geringer Latenz.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Ent- wicklungs- und Konfigurationsaufwand für die Einbindung von Feldgeräten und/oder Edgegeräten in einen vermittlerlosen Publikations-/Abonnementsdienst deutlich verringert. Der Ad ministrationsaufwand eines Publikations-/Abonnementdienstes sind erfindungsgemäß wesentlich reduziert.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können folglich vor teilhaft Abonnementdaten eines individuellen Abonnements über ein von Datenkonsumkomponente und Datenbereitstellungskompo nente ausgehandeltes, für Datenkonsumkomponente und Datenbe reitstellungskomponente passendes und auf einen vorgesehenen Einsatzzweck möglichst zugeschnittenes Protokoll übertragen werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in einem vermittler losen Publikations-/Abonnementsdienst zur Übertragung von Abonnementdaten vorteilhaft das fest vorgegebene Übertra gungsverfahren, d.h. das fest vorgegebene Protokoll, durch eine flexibel vereinbartes Protokoll ersetzt, so dass Daten bereitstellungskomponenten und Datenkonsumkomponenten jeweils ein für den jeweiligen Zweck der Übertragung der Abonnement daten geeignetes Protokoll vereinbaren können. Im Gegensatz zu bekannten Publikations-/Abonnementdiensten kann das Proto koll vorteilhaft insbesondere zur Laufzeit dynamisch für je des einzelne Abonnement geeignet festgelegt werden. Ein sol ches geeignetes Protokoll kann etwa hinsichtlich einer mög lichst hohen Auslastung von Datenkonsumkomponente/n und/oder Datenbereitstellungskomponente/n und/oder Übertragungskapazi tät eines jeweils eine Datenbereitstellungskomponente und ei ne Datenkonsumkomponente verbindenden Datenübertragungskanals bestimmt werden. Ferner kann ein geeignetes Protokoll abhän gig von der gewünschten Übertragungsrate und/oder Sicherheit und/oder Zuverlässigkeit der Übertragung der Abonnementdaten gewählt werden.
Bevorzugt übermittelt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Datenkonsumkomponente mindestens eine den Abonnementdaten zu- ordbare Protokollkennung, welche mindestens ein von der Da tenkonsumkomponente verarbeitbares Protokoll kennzeichnet, an die mindestens eine Datenbereitstellungskomponente. In dieser Weiterbildung der Erfindung können Datenkonsumkomponente und Datenbereitstellungskomponente auf einfache Weise das Proto koll vereinbaren, indem die jeweilige Datenkonsumkomponente die Protokollkennung übermittelt und die jeweilige Datenbe reitstellungskomponente dann, wenn sie Abonnementdaten in ei nem mit der Protokollkennung gekennzeichneten Protokoll über tragen kann, die Abonnementdaten überträgt.
In einer zur vorgenannten Weiterbildung alternativen oder zu sätzlichen und ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung des er findungsgemäßen Verfahrens übermittelt die mindestens eine Datenbereitstellungkomponente mindestens eine den Abonnement daten zuordbare Protokollkennung, welche mindestens ein von der Datenbereitstellungskomponente verarbeitbares Protokoll kennzeichnet, an die mindestens eine Datenkomsumkomponente.
In dieser Weiterbildung der Erfindung können Datenkonsumkom ponente und Datenbereitstellungskomponente auf einfache Weise das Protokoll vereinbaren. Dazu übermittelt die jeweilige Da tenbereitstellungskomponente die Protokollkennung und die je weilige Datenbereitstellungskomponente überträgt dann, wenn die Datenkonsumkomponente Abonnementdaten in einem ein mit der Protokollkennung gekennzeichneten Protokoll entgegenneh men kann und vorzugsweise diese ein Zustandekommen eines Abonnements der Datenbereitstellungskomponente signalisiert, die Abonnementdaten an die Datenkonsumkomponente.
Unter einem von der Datenbereitstellungskomponente verarbeit baren Protokoll ist vorliegend ein Protokoll zu verstehen, in welchem eine Datenbereitstellungskomponente Abonnementdaten bereitstellen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bettet die mindestens ei ne Datenkonsumkomponente die Protokollkennung vorzugsweise in eine ein Abonnement begründende Kommunikation zwischen Daten bereitstellungskomponente und Datenkomsumkomponente ein. Auf diese Weise kann die für eine Begründung eines Abonnements ohnehin zu unternehmende Kommunikation zugleich zur Übertra gung der Protokollkennung genutzt werden. Zweckmäßig wird diese Kommunikation um die Protokollkennung erweitert. Demge mäß kann eine Vereinbarung eines Protokolls ohne zusätzliche Kommunikationsvorgänge oder zusätzliche Datenkanäle erfolgen. Folglich ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein be stehender Publikations-/Subskriptionsdienst besonders einfach um zusätzliche Applikationen oder Protokolle zur Laufzeit er weiterbar, da keine grundlegenden Änderungen der Systemarchi tektur oder der Konfiguration erforderlich sind. Unter einer ein Abonnement begründenden Kommunikation eine Kommunikation verstanden, mittels welcher das Abonnement zwischen Datenbe reitstellungskomponente und Datenkomsumkomponente vereinbart wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver fahrens werden mittels der Protokollkennung mehrere Protokol le gekennzeichnet. Dabei können die Protokolle mittels der Protokollkennung mit einer Gewichtung versehen sein, sodass etwa in dem Falle, dass sowohl die Datenbereitstellungskompo nente als auch die Datenkonsumkomponente zwei oder mehr mit der Protokollkennzeichnung gekennzeichnete Protokolle verar beiten können, ein bestimmtes Protokoll aus der Menge der ge kennzeichneten Protokolle bevorzugt zum Einsatz kommt. Eine solche Präferenz kann etwa eine Bevorzugung eines verbin dungslosen und/oder paketorientierten oder eines verbindungs orientierten Protokolls beinhalten.
Zweckmäßig ist die zumindest eine oder sind die mehreren Da tenkonsumkomponenten sowie die zumindest eine oder die mehre ren Datenbereitstellungskomponenten ausgebildet, zumindest ein Rückfall- oder Standard-Protokoll verarbeiten zu können, d.h. in diesem Rückfall- oder Standard-Protokoll Abonnement daten übermitteln zu können und/oder Abonnementdaten entge gennehmen zu können.
Besonders bevorzugt können bei dem erfindungsgemäßen Verfah ren verschiedene Datenkonsumkomponenten verschiedene Proto kolle für dasselbe Abonnement, d.h. für dieselben Abonnement daten, mittels Protokollkennung anbieten. Jede Datenbereit stellungskomponente entscheidet zweckmäßig selbständig, wel chen der angebotenen Protokolle sie heranzieht, um Abonne mentdaten zu übermitteln. Unterschiedliche Datenbereitstel lungskomponenten können zweckmäßig unterschiedliche Protokol le für im Übrigen gleiche Abonnements, also für ansonsten gleiche Abonnementdaten, auswählen.
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Daten format der Abonnementdaten hinsichtlich des vereinbarten Pro tokolls optimiert: Insbesondere werden Abonnementdaten in Form von Rohdaten einer einzelnen Messgröße und/oder in Form von binären Datenblöcken und/oder komplexen Datenstrukturen übertragen.
Bevorzugt bildet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das ver einbarte Protokoll ein von der Datenbereitstellungskomponente verarbeitbares Protokoll und/oder ein von der Datenkonsumkom ponente verarbeitbares Protokoll.
Bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die mindes tens eine Datenbereitstellungskomponente ein Feldgerät, ins besondere mit mindestens einem Sensor für mindestens einen Prozessparameter eines Fertigungsverfahrens und/oder Arbeits verfahrens. Gerade bei industriellen Arbeitsverfahren und/oder industriellen Fertigungsverfahren fallen regelmäßig Daten an, welche zweckmäßig als Abonnementdaten von Feldgerä ten an Datenkonsumkomponenten übermittelt werden.
Besonders bevorzugt bildet die Datenbereitstellungskomponente zugleich eine Datenkonsumkomponente, etwa eine Gateway- Komponente, welche ein Edgegerät im Bereich eines industriel len Internet-of-Things bildet. Mit anderen Worten, ein Feld gerät kann in einem ersten Anwendungsfall eine Datenbereit stellungskomponente bilden und in einem zweiten Anwendungs fall eine Datenkonsumkomponente bilden.
Vorzugsweise ist oder wird bei dem erfindungsgemäßen Verfah ren das mindestens eine Feldgerät zur Erfassung zumindest ei ner physikalischen Größe einer Maschine, vorzugsweise eines Industrieroboters und/oder Motors, angeordnet und eingerich tet. In vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist die zumindest eine physikalische Größe eine in einem industriel len Arbeitsverfahren und/oder industriellen Fertigungsverfah ren auftretende Größe.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst in einer zweckmä ßigen Weiterbildung das mindestens eine gekennzeichnete Pro tokoll ein Internet-Protokoll und/oder ein User-Datagram- Protokoll und/oder ein Real-Time-Transport-Protokoll und/oder ein oder mehrere spezialisierte/s Netzwerk-Protokoll/e, ins besondere Profibus und/oder OPC UA und/oder BACnet und/oder Modbus und/oder ZigBee.
Die vorgenannten Protokolle sind insbesondere in der indust riellen Automatisierung, insbesondere im Bereich des indust riellen Internet-of-Things (Industrial IoT), etabliert und kommen routinemäßig bei der Übertragung von Daten im Rahmen der M2M-Kommunikation (M2M = (engl.) „Machine-to-Machine ") zum Einsatz. Vorteilhaft unterstützen solche Protokolle eine hochperformante Übertragung von Abonnementdaten, insbesondere Prozessdaten, inbesondere von Feldgeräten zu Edgegeräten. Mittels dieser Weiterbildung der Erfindung können Feldgeräte und Edgegeräte über ihre jeweiligen spezialisierten und in dustrieüblichen Protokolle kommunizieren. Ein Rückgriff auf ein einheitliches, vom Publikations-/Abonnementsdienst vorge gebenes, Protokoll zur Übertragung von Abonnementdaten wie insbesondere Prozessdaten ist nicht erforderlich. In dieser Weiterbildung der Erfindung kann daher die technisch mögliche Leistungsfähigkeit einzelner Datenbereitstellungskomponenten und/oder Datenkonsumkomponenten eines Publikations- /Abonnementdienstes voll ausgeschöpft werden.
Insbesondere lässt sich ein Publikations-/Abonnementdienst mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch im laufenden Betrieb an neue Applikationen leicht anpassen, da eine Fest legung auf ein einheitliches, vorgegebenes Protokoll zur Übertragung von Abonnementdaten mit vorab festgelegten Vor- und Nachteilen des bestimmten Protokolls nicht erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt daher eine beson ders flexible Einrichtung eines Publikations- /Abonnementdienstes, ohne dass aufwändige Neukonfigurationen erforderlich sind.
Zweckmäßig wird das erfindungsgemäße Verfahren in zwei Pro zessschritte aufgeteilt. Dabei können für diese beiden Pro zessschritte unterschiedliche Protokolle zur Übertragung von Daten herangezogen werden: In einem ersten Prozessschritt wird ein Abonnement eingerichtet, d.h. begründet. Dabei kann eine Broadcast- und/oder Multicast-Nachricht, welche insbe sondere sämtliche Datenbereitstellungskomponenten verstehen können, verwendet werden. Zweckmäßig wird beim Einrichten des Abonnements zugleich ein Protokoll zur Übertragung der Abon nementdaten vereinbart. In einem zweiten Schritt werden nach folgend die zum Abonnement zugehörigen Abonnementdaten in dem vereinbarten Protokoll übertragen.
Die erfindungsgemäße Datenbereitstellungskomponente ist be vorzugt ausgebildet zur Teilnahme an einem erfindungsgemäßen Verfahren wie zuvor beschreiben und eingerichtet, mindestens eine Protokollkennung von der Datenkonsumkomponente entgegen zunehmen und mittels dieser Protokollkennung zu ermitteln, ob die Datenbereitstellungskomponente die Abonnementdaten in ei nem Protokoll der Protokollkennung übertragen kann und gege benenfalls die Abonnementdaten in einem der mit der Proto kollkennung gekennzeichneten Protokolle zu übertragen. Alter nativ oder zusätzlich ist die erfindungsgemäße Datenbereit- Stellungskomponente ausgebildet, mindestens eine Protokoll kennung an die Datenkonsumkomponente zu übertragen.
Die erfindungsgemäße Datenbereitstellungskomponente kann folglich die Rolle einer Datenbereitstellungskomponente des erfindungsgemäßen Verfahrens wie zuvor beschreiben überneh men.
Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Datenbereitstel lungskomponente zur Abonnement begründenden Kommunikation mit mindestens einer Datenkonsumkomponente eingerichtet.
Die erfindungsgemäße Datenkonsumkomponente ist ausgebildet zur Teilnahme an einem erfindungsgemäßen Verfahren wie zuvor beschrieben und eingerichtet, mindestens eine Protokollken nung an die Datenbereitstellungskomponente zu übermitteln o- der mindestens eine Protokollkennung von der Datenbereitstel lungskomponente entgegenzunehmen und mittels dieser Proto kollkennung zu ermitteln, ob die Datenkonsumkomponente Abon nementdaten in einem der mit der Protokollkennung gekenn zeichneten Protokolle entgegennehmen kann und gegebenenfalls Abonnementdaten in einem von der Protokollkennung gekenn zeichneten Protokoll entgegenzunehmen.
Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Datenkonsumkom ponente zur Abonnement begründenden Kommunikation mit mindes tens einer Datenbereitstellungskomponente eingerichtet.
Die erfindungsgemäße Datenkonsumkomponente kann folglich zu sätzlich die Rolle einer Datenkonsumkomponente des erfin dungsgemäßen Verfahrens wie zuvor beschreiben übernehmen.
Das erfindungsgemäße Netzwerk weist mindestens eine oder meh rere erfindungsgemäße Datenbereitstellungskomponenten sowie mindestens eine oder mehrere erfindungsgemäße Datenkonsumkom ponenten, ausgebildet zur Teilnahme in einem erfindungsgemä ßen Verfahren wie zuvor beschrieben, auf. Die erfindungsgemäße Anlage weist eine oder mehrere Maschinen sowie ein erfindungsgemäßes Netzwerk wie zuvor beschrieben, vorzugsweise zumindest zum Teil angeordnet an der einen oder den mehreren Maschinen, auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein lokales Netzwerk von Datenbereit stellungskomponenten und Datenkonsumkomponenten ei nes vermittlerlosen Publikations-/Abonnement- Dienstes in einer Prinzipskizze sowie
Fig. 2 eine diagrammatische Darstellung einer Übertragung von Prozessdaten von einer Datenbereitstellungskom ponente zu einer Datenkonsumkomponente des Netz werks gemäß Fig. 1 schematisch in einer Prinzips kizze.
Das in Fig. 1 dargestellte lokale Netzwerk 10 umfasst eine Mehrzahl von Feldgeräten 20 in einer automatisierten Ferti gungsanlage FA. Ein lokales Netzwerk 10 im Sinne dieser Er findung bezeichnet ein Netzwerk 10, welches räumlich auf die Fertigungsanlage FA begrenzt ist. Die Fertigungsanlage FA weist zum einen stationäre Industriemotoren IM und zum ande ren Industrieroboter IR auf, welche jeweils Schritte eines mit der Fertigungsanlage FA realisierten Fertigungsverfahrens umsetzen. Optional können die Industrieroboter IR zusätzlich auch Schritte eines Arbeitsverfahrens ausführen.
Die Feldgeräte 20 umfassen Sensoren, welche an den stationä ren Industriemotoren IM angeordnet sind und welche jeweils als Temperatursensoren zur Erfassung einer Temperatur des je weiligen Industriemotors IM, an welchem sie angeordnet sind, ausgebildet sind und/oder als Drehzahlmesser zur Erfassung einer Drehzahl des jeweiligen Industriemotors IM, an welchen sie angeordnet sind, ausgebildet sind. Die Feldgeräte 20 um fassen zudem Ladezustandssensoren, welche an den Industriero- botern IR der Fertigungsanlage FA angeordnet sind und welche ausgebildet sind, einen Ladezustand eines elektrischen Ener giespeichers des Industrieroboters IR zu erfassen.
Grundsätzlich können die Feldgeräte 20 in weiteren, nicht ei gens dargestellten Ausführungsbeispielen auch sonstige an ei ner Anlage oder Maschine angeordneten Sensoren aufweisen oder sein. Die Feldgeräte 20 sind zur Kommunikation mit Edgegerä- ten 30 signalverbunden. Edgegeräte 30 im Sinne der vorliegen den Erfindung bezeichnen Gateways, welche zwischen Feldgerä ten 20 und einem nichtlokalen Netzwerk C vermitteln und zur Vermeidung von Latenzen und zur Schonung von Datenübertra gungsressourcen einen Teil der Daten der Feldgeräte 20 selb ständig verarbeiten und lediglich einen übrigen Teil dieser Daten an das nicht-lokale Netzwerk C weiterleiten.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Edgegeräte 30 an den Industriemotoren IM sowie an den Industrierobotern IR angeordnet. Grundsätzlich können Edgegeräte 30 alternativ o- der zusätzlich an sonstigen Bereichen innerhalb der Ferti gungsanlage FA angeordnet sein, beispielsweise stationär in einem Teil der Fertigungsanlage.
Das nichtlokale Netzwerk C im Sinne dieser Erfindung ist bei spielsweise mit einem Cloud-Netzwerk gebildet. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen kann das nicht-lokale Netzwerk C alternativ oder zusätzlich mit einem oder mehreren Servern gebildet sein. Grundsätzlich kann an die Stelle des nicht-lokalen Netzwerk C ein vollständig oder teilweise lokales weiteres Netzwerk treten. Wesentlich ist vorliegend, dass Edgegeräte 30 und vorzugsweise nur die Edge geräte 30 zwischen dem lokalen Netzwerk 10 und dem weiteren Netzwerk vermitteln.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel stellen die Feldgeräte 20 folglich Datenbereitstellungskomponenten DP des lokalen Netzwerks 10 dar, während die Edgegeräte 30 Datenkonsumenten DC des lokalen Netzwerks 10 bilden. Das lokale Netzwerk 10 bildet im gezeigten Ausführungsbeispiel optional ein Indust rial Internet-of-Things aus.
Dabei bildet das lokale Netzwerk 10 insbesondere ein nicht hierarchisches und sich selbst konfigurierendes Netzwerk aus, bei welchem keine im Voraus festgelegte Zuordnung eines Feld geräts 20 zu einem Edgegerät 30 besteht, sondern ein Feldge rät 20 kann zum lokalen Netzwerk 10 hinzugefügt werden und Feldgerät 20 und Edgegerät 30 stellen selbständig eine Sig nalverbindung, vorzugsweise eine Drahtlosverbindung und/oder Internetverbindung, miteinander her.
Die Signalverbindung zwischen Feldgerät 20 und Edgegerät 30 erfolgt datenspezifisch, d.h. es können sich hinsichtlich verschiedener zu übertragender technischer Daten unterschied liche Zuordnungen von Feldgerät 20 und Edgegerät 30 etablie ren und grundsätzlich parallel zueinander bestehen. Bei spielsweise ist es denkbar, dass ein Feldgerät 20 sowohl ei nen Drehzahlmesser als auch einen Temperatursensor aufweisen, wobei Daten des Drehzahlmessers an ein erstes Edgegerät 30 zu übertragen sind und Temperaturdaten an ein zweites Edgegerät 30 zu übertragen sind.
Eine datenspezifische Übertragung erfolgt mittels eines ver mittlerlosen Publikations-/Abonnementdienstes. In diesem Pub- likations-/Abonnementdienst richten Edgegeräte 30 als Daten konsumkomponenten DC Abonnements spezifischer Abonnementdaten DAT von den als Datenbereitstellungskomponenten DP fungieren den Feldgeräten 20, beispielsweise Abonnements von Drehzahl daten, ein. Dies erfolgt mittels des erfindungsgemäßen Ver fahrens Verfahren zur Übertragung von Abonnementdaten DAT:
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren machen die Datenkonsum komponenten DC mittels Broadcast- und/oder Multicast- Nachrichten MCMCN ihre Abonnements allen Datenbereitstel lungskomponenten DP bekannt. Die Broadcast- und/oder Multi- cast-Nachrichten MCMCN werden mittels eines einheitlichen, vom Publikations-/Abonnementdienst vorgegebenen, Protokolls von den Datenkonsumkomponenten DC an die Datenkonsumkomponen- ten DP übermittelt.
Die Broadcast- und/oder Multicast-Nachrichten MCMCN enthalten zum einen in an sich bekannter Weise die jeweiligen Abonne ment-Informationen ABO, welche die zu übertragenden Daten, hier beispielsweise Drehzahldaten, spezifizieren. Die Broadcast- und/oder Multicast-Nachrichten MCMCN enthalten zu dem eine Protokollkennung PKE, welche die von der Datenkon sumkomponente DC verarbeitbare, d.h. empfangbare, Protokolle zur Übertragung der Abonnementdaten DAT kennzeichnet. Dabei kennzeichnet die Protokollkennung PKE mindestens ein Proto koll.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel kennzeichnet die Proto kollkennung PKE jeweils mindestens zwei Protokolle, mittels welchen die Datenkonsumkomponente die Abonnementdaten DAT empfangen kann. Solche Protokolle können im dargestellten Ausführungsbeispiel verbindungslose Protokolle sein, welche eine geringe Latenz aufweisen, aber nicht notwendigerweise eine vollständige Datenübertragung erfordern, etwa ein Real- Time-Transport-Protokoll (RTP), und/oder verbindungsorien tierte Protokolle, bei welchem eine vollständige Datenüber tragung sichergestellt ist. Beispielsweise sind eines oder mehrere der zumindest zwei Protokolle ein Profibus- und/oder OPC-UA- und/oder BACnet- und/oder Modbus- und/oder ZigBee- Protokoll.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Protokoll kennung PKE darüber hinaus eine optionale Gewichtung, welches eine Präferenz eines von der Protokollkennung gekennzeichne ten Protokolls enthält, etwa hinsichtlich eines verbindungs orientierten oder verbindungslosen Protokolls oder beispiels weise hinsichtlich eines oder mehrerer bevorzugter spezieller Protokolle .
Beispielsweise wird im dargestellten Ausführungsbeispiel für die Übertragung von Abonnementdaten DAT in Gestalt von Lade- zustandsdaten der Industrieroboter IR ein verbindungsloses und paketorientiertes Protokoll bevorzugt, da die Ladezu standsdaten vorliegend möglichst vollständig zeitlich erfasst werden sollen, um möglichst präzise eine Betriebsdauer eines Energiespeichers der Industrieroboter IR und somit eine er forderliche Aufladung des Energiespeichers Vorhersagen zu können und entsprechend eine möglichst reibungsfreie Anpas sung des Fertigungsprozesses der Fertigungsanlage FA voraus planen zu können.
Beispielsweise wird hinsichtlich Abonnementdaten DAT in Ge stalt von Drehzahldaten und der Temperaturdaten eines Indust riemotors IM ein verbindungsorientiertes, echtzeit-fähiges Protokoll präferiert, da eine zeitsynchrone Überwachung der Drehzahl des Industriemotors IM sowie der Temperatur des In dustriemotors IM auf mögliche Anomalien des Betriebs des In dustriemotors IM hinweisen kann. Folglich ermöglicht es ein verbindungsorientiertes Protokoll im Bedarfsfall, zeitnah er forderliche Anpassungen des Betriebs des Industriemotors IM vornehmen zu können und gegebenenfalls einen Ausfall des In dustriemotors IM zu vermeiden. Grundsätzlich können in weite ren Ausführungsbeispielen alternativ oder zusätzlich auch sonstige Gewichtungen in die Protokollkennungen PKE eingehen.
Die Datenbereitstellungskomponente DP wählt nun eines der in der Protokollkennung PKE gekennzeichneten Protokolle, welches für die Datenbereitstellungskomponente DP zur Verfügung steht, zur Übertragung der Abonnementdaten DAT aus. Es wird dasjenige Protokoll ausgewählt, welches für die Datenbereit stellungskomponente DP zur Verfügung steht und welches die höchste Gewichtung für das gegebene Abonnement aufweist. Die zusätzlich zur Übertragung der Abonnementdaten DAT erforder lichen Verbindungsinformationen, beispielsweise IP-Adresse und Port, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Protokollkennung PKE enthalten. Diese Verbindungsinformatio nen können in weiteren, nicht eigens dargestellten Ausfüh rungsbeispielen jedoch auch in den Abonnement-Informationen ABO enthalten sein. In Fig. 2 ist lediglich ein einziges Paar einer Datenkonsum- komponente DC und einer Datenbereitstellungskomponente DP dargestellt. Es versteht sich, dass mehrere Datenkonsumkompo nenten DC unterschiedliche Protokolle mit ihrer Protokollken nung PKE für dieselben Abonnementdaten DAT kennzeichnen kön nen. Zusätzlich können mehrere Datenbereitstellungskomponen ten DP unterschiedliche Protokolle aus den mit der Protokoll kennung PKE gekennzeichneten Protokollen zur Übertragung der Abonnementdaten DAT auswählen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das lokale Netz werk 10 ein erfindungsgemäßes Netzwerk gemäß der Erfindung.
Die Datenkonsumkomponenten DC sowie die Datenbereitstellungs komponenten DP bilden im in der Zeichnung gezeigten Ausfüh rungsbeispiel jeweils erfindungsgemäße Datenkonsumkomponenten DC sowie erfindungsgemäße Datenbereitstellungskomponenten DP.
Ferner stellt die oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellte Fertigungsanlage FA eine erfindungsgemäße Anlage dar.
Grundsätzlich kann in weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen anstelle einer Fertigungsanlage FA le diglich eine einzelne Maschine, etwa ein einziger Industrie roboter IR vorhanden sein, an welchem das lokale Netzwerk ei nes oder mehrere Edgegeräte 30 sowie mehrere Feldgeräte 20 an diesem einzigen Industrieroboter IR umfasst.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden von den Datenbe reitstellungskomponenten DP keine Abonnementdaten DAT über tragen, wenn die Datenkonsumkomponenten DC keine Protokolle kennzeichnen, die die Datenbereitstellungskomponenten DP zur Übertragung verwenden können.
In weiteren, nicht eigens beschriebenen Ausführungsbeispie len, welche im Übrigen dem dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechen, ist zudem ein Rückfall- oder Standard-Protokoll vorgesehen, welches sämtliche Funktionskomponenten des loka len Netzwerks, d.h. sämtliche Edgegeräte 30 sowie sämtliche Feldgeräte 20, unterstützen. Kann also kein Protokoll zwi- sehen Datenbereitstellungskomponente DP und Datenkonsumkompo nente DC aus der Protokollkennung PKE vereinbart werden, so wird stattdessen zur Kommunikation das Rückfall- oder Stan dard-Protokoll ausgewählt. In Ausführungsbeispielen, welche kein Rückfall- oder Standard-Protokoll vorsehen, kann in dem Falle, dass bestimmte Paarungen von Edgegerät 30 und Feldge rät 20 kein gemeinsames Protokoll unterstützen, keine Über tragung von Abonnementdaten DAT vom Feldgerät 20 zum Edgege rät 30 erfolgen. Es versteht sich, dass in weiteren, nicht eigens dargestell ten Ausführungsbeispielen Feldgeräte 20 und Edgegeräte 30 nicht notwendigerweise strikt getrennte Funktionskomponenten des Abonnement-/Subskriptionsdienstes sind, sondern ein Edge gerät 30 hinsichtlich eines bestimmten Abonnements die Funk- tion eines Edgegerätes 30 übernimmt, für andere Abonnements hingegen die Funktion eines Feldgeräts 20 übernimmt.

Claims

Patentansprüche
1.Verfahren zur Übertragung von Abonnementdaten (DAT) in einem ermittlerlosen Publikations-/Abonnement-Dienst, vorzugsweise in Gestalt von Prozessdaten insbesondere eines Fertigungs- und/oder Arbeitsverfahrens, von min destens einer Datenbereitstellungskomponente (DP) zu mindestens einer Datenkonsumkomponente (DC), bei welchem die mindestens eine Datenkonsumkomponente (DC) und die mindestens eine Datenbereitstellungskomponente (DP) min destens ein Protokoll vereinbaren und bei welcher die Datenbereitstellungskomponente (DP) die Abonnementdaten (DAT) in mindestens einem der vereinbarten Protokolle überträgt.
2.Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die Datenkonsumkomponente (DC) mindestens eine den Abon nementdaten (DAT) zuordbare Protokollkennung (PKE), kennzeichnend mindestens ein von der Datenkonsumkompo nente (DC) verarbeitbares Protokoll, an die mindestens eine Datenbereitstellungskomponente (DP) übermittelt.
3.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die mindestens eine Datenbereitstellungkomponen te (DP) mindestens eine den Abonnementdaten zuordbare Protokollkennung (PKE), kennzeichnend mindestens ein von der Datenbereitstellungskomponente (DP) bereitstellbares Protokoll, an die mindestens eine Datenkonsumkomponente (DC) übermittelt.
4.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die mindestens eine Datenkonsumkomponente (DC) die Protokollkennung (PKE) in eine ein Abonnement be gründende Kommunikation (MCMCN) zwischen Datenbereit stellungskomponente (DP) und Datenkomsumkomponente (DC) einbettet.
5.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das vereinbarte Protokoll ein von der Datenbe reitstellungskomponente (DP) verarbeitbares Protokoll und/oder von der Datenkonsumkomponente (DC) verarbeitba res Protokoll bildet.
6.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die mindestens eine Datenbereitstellungskompo nente (DP) ein Feldgerät (20), insbesondere mit mindes tens einem Sensor für mindestens einen Prozessparameter eines Fertigungsverfahrens und/oder Arbeitsverfahrens, und/oder eine Datenkonsumkomponente (DC) ist.
7.Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem das Feldgerät (20) zur Erfassung einer physikalischen Größe einer Maschine, vorzugsweise eines Industrierobo ters und/oder Motors, angeordnet und eingerichtet ist oder wird.
8.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das mindestens eine gekennzeichnete Protokoll ein oder das Internet-Protokoll und/oder ein oder das User-Datagram-Protokoll und/oder ein oder das Real-Time- Transport-Protokoll und/oder ein oder mehrere speziali- sierte/s Netzwerk-Protokoll/e, insbesondere Profibus und/oder OPC UA und/oder BACnet und/oder Modbus und/oder ZigBee, umfasst.
9.Datenbereitstellungskomponente, ausgebildet zur Teilnah me an einem Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, welche eingerichtet ist, mindestens eine Proto kollkennung (PKE) von der Datenkonsumkomponente (DC) entgegenzunehmen und Abonnementdaten (DAT) in einem mit der Protokollkennung (PKE) gekennzeichneten Protokoll zu übertragen und/oder mindestens eine Protokollkennung (PKE) an die Datenkonsumkomponente (DC) zu übertragen.
10. Datenkonsumkomponente, ausgebildet zur Teilnahme an einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eingerichtet ist, mindestens eine Protokollken nung (PKE) an die Datenbereitstellungskomponente (DP) zu übermitteln und/oder mindestens eine Protokollkennung
(PKE) von der Datenbereitstellungskomponente (DP) entge genzunehmen .
11. Netzwerk mit mindestens einer oder mehreren Daten- bereitstellungskomponenten (DP) nach Anspruch 9 und/oder mit mindestens einer oder mehreren Datenkonsumkomponen ten (DC) nach Anspruch 10, ausgebildet zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
12. Anlage, insbesondere mit mindestens einer oder meh reren Maschinen (IM, IR), mit einem Netzwerk (10) nach dem vorhergehenden Anspruch.
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