JP6655118B2

JP6655118B2 - 自動化システムおよび動作方法

Info

Publication number: JP6655118B2
Application number: JP2018079367A
Authority: JP
Inventors: ディルク　シュナイダー; シュナイダーディルク; ヴェーバートビアス; チョッペクラウディア
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2038-04-17
Also published as: EP3401742B1; KR102080078B1; CN108873769A; KR20180123627A; JP2018190403A; US20180331848A1; US10554441B2; EP3401742A1; CN108873769B

Description

本発明は、第１フィールドバス接続部を有する第１制御装置と、第２フィールドバス接続部を有する第２制御装置と、フィールドバスと、センサおよび／又はアクチュエータを接続するための少なくとも１つの入力／出力周辺機器モジュールを有する周辺機器アセンブリとからなり、前記周辺機器アセンブリが、前記制御装置への通信および／又は前記制御装置からの通信のための第３フィールドバス接続部を有するインターフェースモジュールを有し、前記インターフェースモジュールが、相互接続情報を格納した少なくとも１つの入力／出力モジュールを有し、前記相互接続情報が、前記制御装置に前記入力／出力周辺機器モジュールの１つ又は複数を割り当てる情報を含んでいる、自動化システムに関する。

本発明の出発点は、複数の通信加入者機器の間で、典型的にはプログラマブルコントローラと周辺機器システムとの間で、入力データおよび出力データの周期的な交換を行う自動化システムもしくはフィールドバスシステムにある。

この種のシステムは、例えば生産ラインの機械連結に必要な複数のプログラマブルコントローラ間で直接に周期的なデータ交換を行う機能をサポートしていない。というのは、通信関係が、プログラマブルコントローラと周辺機器システムとの間でしか構築されないからである。

本発明の課題は、複数のプログラマブルコントローラの如き制御装置間において簡単でフレキシブルで効率の良いフィールドバス通信を実現することにある。

冒頭に述べた如き自動化システムに関して、その課題は次によって解決される。すなわち、前記インターフェースモジュールが付加的に仮想データセットモジュールを有し、前記仮想データセットモジュールにおいて第１制御装置にデータセット受信モジュールが割り当てられており、前記データセット受信モジュールに第１制御装置がデータセットを書き込むことができ、さらに前記仮想データセットモジュールにおいて第２制御装置にデータセット送信モジュールが割り当てられており、前記データセット送信モジュールから第２制御装置が前記データセットを受け取ることができ、前記仮想データセットモジュールは、前記データセットが前記データセット受信モジュールから前記データセット送信モジュールへコピーされるように構成されており、それによって前記制御装置間の通信路が実現されている。入力／出力モジュールは、制御装置への接続時にインターフェースモジュールに相応の設定データが伝送される設定可能なメモリ領域と考えることができる。仮想データセットモジュールは、制御装置への接続時にインターフェースモジュールに相応の設定データが伝送されて記憶される設定可能なメモリ領域と考えることができる。それゆえに、インターフェースモジュールは、本発明にしたがって、２種類のモジュール、すなわち、本来の周辺機器用の入力／出力モジュールと、制御装置相互の通信用の１つ又は複数の仮想データセットモジュールとを有する。

例えばプロフィネットシェアドデバイス（Profinet Shared Device）の場合のように、１つの周辺機器システムの複数のデータセットチャネルへの多重アクセスを利用し、かつその周辺機器システム内、特にインターフェースモジュール内の仮想データセットモジュールを使用することによって、ＰＬＣ間通信（Inter-PLC-Communication）が実現される。このことは、複数の制御装置が互いに仮想データセットモジュールを介してデータセット（レコード）の交換が可能であることを意味する。その場合に、書き込みアクセスをする制御装置のデータセットが、インターフェースモジュールの仮想データセット受信モジュールに書き込まれて、データセット送信モジュールを介して１つ又は複数の他の制御装置に割り当てられる。

初めに述べた如き課題は、同様に自動化システムの動作方法によって解決される。その自動化システムの動作方法では、第１制御装置および第２制御装置がフィールドバスを介して周辺機器アセンブリとデータを交換し、そのデータ交換が、一方では周辺機器モジュールへの出力データの送信に関係し、前記周辺機器アセンブリのインターフェースモジュール内の入力／出力モジュールを介して入力／出力周辺機器モジュールに出力データが伝送され、他方では周辺機器モジュールからの入力データの受信に関係し、前記周辺機器アセンブリの前記インターフェースモジュール内の前記入力／出力モジュールを介して前記入力／出力周辺機器モジュールからの入力データが受け取られる。

本発明によれば、前記インターフェースモジュールにおいて仮想データセットモジュールが動作させられ、その仮想データセットモジュールにおいて第１制御装置にデータセット受信モジュールが割り当てられ、そのデータセット受信モジュールに第１制御装置がデータセットを書き込むことができ、さらに第２制御装置にデータセット送信モジュールが割り当てられ、そのデータセット送信モジュールから第２制御装置が前記データセットを受け取ることができ、前記仮想データセットモジュールにおいて前記データセット受信モジュールからの第１制御装置の前記データセットが、第２制御装置のためのデータセットとして前記データセット送信モジュールにコピーされる。

この方法の有利な発展形態では、第１制御装置への前記データセット受信モジュールの割り当てによって第１制御装置のために第１チャネルが形成され、第２制御装置への前記データセット送信モジュールの割り当てによって第２制御装置のために第２チャネルが形成され、第１制御装置が、第１チャネルおよび第２チャネルを有するデータ伝送区間を介して、周辺機器モジュール経由で第２制御装置と通信する。

例えばプロフィネットシェアデバイス（PROFINET Share Device）において行われるような周辺機器モジュールの入力／出力チャネルへの多重アクセスの利用と、周辺機器アセンブリもしくは周辺機器モジュールにおける仮想データセットモジュールの使用により、１つの制御装置から他の１つの制御装置への直接的な通信（Inter-PLC-Communication、ＰＬＣ間通信）が実現される。

データにアクセスする制御装置の視点からは、それは常に２つのフィールドバス加入者間の２地点間通信である。仮想データセットモジュールによって提供されるデータセットのための付加的な通信チャネルの使用および区分は、制御アプリケーションの役目である。例えば、他の制御装置への制御アプリケーションのデータセット、パラメータ情報およびステータス情報の伝送が可能にされる。

この方法は、周辺機器アセンブリのインターフェースモジュールにおけるソフトウェア解決法として実現でき、例えばプロフィネット間カプラ（Profinet-Profinet-Coupler）のような付加的なフィールドバスアセンブリも、ＰＬＣ間通信（PLC-PLC-Communication）のための付加的な配線も必要としないという利点を有する。これは、使用される制御装置がＣ２Ｃ（“Controller to Controller Communication”、コントローラ間通信）もＣＣ−ＤＸ（I/O Controller Multicast Communication、Ｉ／Ｏコントローラマルチキャスト通信）もサポートしない場合に、コスト面の利点であるとみなされる。このような制御装置間の通信は、構築されたフィールドバス通信機構を介して行われ、既存の技術およびアクセスするコンポーネントに対して新たな要求をしない。

図面により本発明の実施例を説明する。

図１は自動化システムを示す図である。図２は２つの制御装置によってアクセスするための仮想データセットを示す図である。図３はＮ−制御装置によってアクセスするための仮想データセットを示す図である。

図１には、第１制御装置１および第２制御装置２を有する自動化システム５０が示されている。第１制御装置１は、第１フィールドバス３１を介してフィールドバス３に接続されている。第２制御装置２は、第２フィールドバス接続部３２を介してフィールドバス３に接続されている。周辺機器アセンブリ１０が、第３フィールドバス接続部３３を介してフィールドバス３に接続されている。周辺機器アセンブリ１０は、インターフェースモジュール２０を有し、このインターフェースモジュール２０には、第１入力／出力周辺機器モジュール１１、第２入力／出力周辺機器モジュール１２、第３入力／出力周辺機器モジュール１３、第４入力／出力周辺機器モジュール１４が連なっている。入力／出力周辺機器モジュール１１，１２，１３，１４は、バックプレーンバスを介してインターフェースモジュール２０に接続されている。この内部のバックプレーンバスを介して、入力／出力周辺機器モジュール１１，１２，１３，１４は、データ、特にセンサからの入力データ又はアクチュエータへの出力データをインターフェースモジュール２０と交換する。

インターフェースモジュール２０内には、少なくとも１つの入力／出力モジュール２１が存在し、その入力／出力モジュール２１内には相互接続情報が格納されており、相互接続情報は、制御装置１，２への１つ又は複数の入力／出力周辺機器モジュール１１，１２，１３，１４の入力／出力の割り当てを有する。

ここで第１制御装置１から第２制御装置２への直接的な通信を可能にするために、インターフェースモジュール２０は仮想データセットモジュール２２を有し、その仮想データセットモジュール２２内では第１制御装置１にデータセット受信モジュール４０（図２参照）が割り当てられており、そのデータセット受信モジュール４０に第１制御装置１がデータセット６０を書き込むことができる。さらに、第２制御装置２にデータセット送信モジュール４２が割り当てられており、そのデータセット送信モジュール４２から第２制御装置２はデータセット６０’を受け取ることができる。その際に仮想データセットモジュール２２内では第１制御装置１のデータセット６０が、データセット受信モジュール４０から、第２制御装置２のためのデータセット６０’として、データセット送信モジュール４２へコピーされる。

図２により、第１制御装置１と第２制御装置２との間の通信のための実施例における仮想データセットモジュール２２が示されている。データセット受信モジュール４０を第１制御装置１に割り当てることによって、第１制御装置１のための第１チャネル５１が形成される。データセット受信モジュール４２を第２制御装置２に割り当てることによって、第２制御装置２のための第２チャネル５２が形成される。その際に、第１制御装置１は、第１チャネル５１および第２チャネル５２を有するデータ伝送区間を介して周辺機器モジュール２０経由で直接的に第２制御装置２と通信する。

図３に示すように、同様にＮ−制御装置のための通信が可能である。図３に応じた例によれば、第１制御装置１は、第１チャネル５１を介してデータセット６０を提供する。そのデータセット６０はデータセット送信モジュール４２にコピーされ、さらに２番目のデータセット送信モジュール４３，・・・にコピーされ、ｎ番目のデータセット送信モジュール４ｎまでコピーされる。その際に、データセット送信モジュール４２が第２チャネル５２を介して制御装置２に割り当てられており、ｎ番目のデータセットモジュール４ｎがｎ番目のチャネル５ｎを介してｎ番目の制御装置（第ｎ制御装置）ｎに割り当てられている。従って、第１制御装置１は、データセットのための送信器として利用することができ、残りの制御装置２，・・・，ｎは、そのデータセットのために対応するチャネル５２，・・・，５ｎを介して、そのデータセットのための受信器として利用することができる。

１第１制御装置
２第２制御装置
ｎ第ｎ制御装置
１０周辺機器アセンブリ
１１入力／出力周辺機器モジュール
１２入力／出力周辺機器モジュール
１３入力／出力周辺機器モジュール
１４入力／出力周辺機器モジュール
２０インターフェースモジュール
２１入力／出力モジュール
２２仮想データセットモジュール
３フィールドバス
３１フィールドバス接続部
３２フィールドバス接続部
３３フィールドバス接続部
４０データセット受信モジュール
４２〜４ｎデータセット送信モジュール
５０自動化システム
５１〜５ｎチャネル
６０データセット
６０’ データセット

Claims

第１フィールドバス接続部（３１）を有する第１制御装置（１）と、
第２フィールドバス接続部（３２）を有する第２制御装置（２）と、
フィールドバス（３）と、
センサおよびアクチュエータの少なくとも一方を接続するための少なくとも１つの入力／出力周辺機器モジュール（１１）を有する周辺機器アセンブリ（１０）であって、前記第１及び第２制御装置（１，２）への通信および前記第１及び第２制御装置（１，２）からの通信の少なくとも一方のための第３フィールドバス接続部（３３）を有するインターフェースモジュール（２０）を有する周辺機器アセンブリ（１０）とを備え、
前記インターフェースモジュール（２０）が、相互接続情報を格納した少なくとも１つの入力／出力モジュール（２１）を有し、前記相互接続情報が、前記第１及び第２制御装置（１，２）に前記入力／出力周辺機器モジュール（１１）の１つ又は複数を割り当てる情報を含んでいる、自動化システム（５０）において、
前記インターフェースモジュール（２０）が付加的に仮想データセットモジュール（２２）を有し、前記仮想データセットモジュール（２２）において前記第１制御装置（１）にデータセット受信モジュール（４０）が割り当てられており、前記データセット受信モジュール（４０）に前記第１制御装置（１）がデータセット（６０）を書き込むことができ、さらに前記仮想データセットモジュール（２２）において前記第２制御装置（２）にデータセット送信モジュール（４２）が割り当てられており、前記データセット送信モジュール（４２）から前記第２制御装置（２）が前記データセット（６０）を受け取ることができ、前記仮想データセットモジュール（２２）は、前記データセット（６０）が前記データセット受信モジュール（４０）から前記データセット送信モジュール（４２）へコピーされるように構成されており、それによって前記第１及び第２制御装置（１，２）間の通信路が形成されていることを特徴とする自動化システム（５０）。
第１制御装置（１）および第２制御装置（２）がフィールドバス（３）を介して周辺機器アセンブリ（１０）とデータを交換し、そのデータ交換が、一方ではインターフェースモジュール（２０）への出力データの送信に関係し、前記周辺機器アセンブリ（１０）の前記インターフェースモジュール（２０）内の入力／出力モジュール（２１）を介して入力／出力周辺機器モジュール（１１）に前記出力データが伝送され、他方では前記インターフェースモジュール（２０）からの入力データの受信に関係し、前記周辺機器アセンブリ（１０）のインターフェースモジュール（２０）内の入力／出力モジュール（２１）を介して前記入力／出力周辺機器モジュール（１１）からの入力データが受け取られる、自動化システムの動作方法であって、
前記インターフェースモジュール（２０）において仮想データセットモジュール（２２）が動作させられ、前記仮想データセットモジュール（２２）において前記第１制御装置（１）にデータセット受信モジュール（４０）が割り当てられ、前記データセット受信モジュール（４０）に前記第１制御装置（１）がデータセット（６０）を書き込むことができ、さらに第２制御装置（２）にデータセット送信モジュール（４２）が割り当てられ、前記データセット送信モジュール（４２）から前記第２制御装置（２）が前記第２制御装置（２）のためのデータセット（６０’）を受け取ることができ、前記仮想データセットモジュール（２２）において、前記第１制御装置（１）の前記データセット（６０）が、前記第２制御装置（２）のためのデータセット（６０’）として、前記データセット受信モジュール（４０）から前記データセット送信モジュール（４２）へコピーされることを特徴とする方法。
前記第１制御装置（１）への前記データセット受信モジュール（４０）の割り当てによって前記第１制御装置（１）のために第１チャネル（５１）が形成され、前記第２制御装置（２）への前記データセット送信モジュール（４２）の割り当てによって前記第２制御装置（２）のために第２チャネル（５２）が形成され、前記第１制御装置（１）が、前記第１チャネル（５１）および前記第２チャネル（５２）を有するデータ伝送区間を介して、前記インターフェースモジュール（２０）経由で前記第２制御装置（２）と通信することを特徴とする請求項２記載の方法。