SE1251338A1 - Kommunikationsmodul - Google Patents

Kommunikationsmodul Download PDF

Info

Publication number
SE1251338A1
SE1251338A1 SE1251338A SE1251338A SE1251338A1 SE 1251338 A1 SE1251338 A1 SE 1251338A1 SE 1251338 A SE1251338 A SE 1251338A SE 1251338 A SE1251338 A SE 1251338A SE 1251338 A1 SE1251338 A1 SE 1251338A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
data
interface
communication
network
ieast
Prior art date
Application number
SE1251338A
Other languages
English (en)
Other versions
SE539755C2 (sv
Inventor
Jörgen Palmhager
Timmy Brolin
Leif Malmberg
Original Assignee
Hms Ind Networks Ab
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 Hms Ind Networks Ab filed Critical Hms Ind Networks Ab
Priority to SE1251338A priority Critical patent/SE539755C2/sv
Priority to US14/647,817 priority patent/US9438519B2/en
Priority to EP13858157.4A priority patent/EP2926506B1/en
Priority to PCT/SE2013/051398 priority patent/WO2014084784A1/en
Publication of SE1251338A1 publication Critical patent/SE1251338A1/sv
Publication of SE539755C2 publication Critical patent/SE539755C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10Flow control; Congestion control
    • H04L47/12Avoiding congestion; Recovering from congestion
    • H04L47/122Avoiding congestion; Recovering from congestion by diverting traffic away from congested entities
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L12/40006Architecture of a communication node
    • H04L12/40032Details regarding a bus interface enhancer
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/382Information transfer, e.g. on bus using universal interface adapter
    • G06F13/385Information transfer, e.g. on bus using universal interface adapter for adaptation of a particular data processing system to different peripheral devices
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40Bus structure
    • G06F13/4063Device-to-bus coupling
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L12/40006Architecture of a communication node
    • H04L12/40013Details regarding a bus controller
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10Flow control; Congestion control
    • H04L47/22Traffic shaping
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/10Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H04L67/1095Replication or mirroring of data, e.g. scheduling or transport for data synchronisation between network nodes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08Protocols for interworking; Protocol conversion
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L12/40143Bus networks involving priority mechanisms
    • H04L12/40163Bus networks involving priority mechanisms by assigning priority to messages according to a message field
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L2012/4026Bus for use in automation systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Communication Control (AREA)

Abstract

En kommunikationsmodul för att ställa datakommunikation mellan ettindustrinät och en elektrisk enhet till förfogande, varvid nämnda kommunikationsmodulbeskrivs. Kommunikationsmodulen innefattar ett nätgränssnitt för att förbindakommunikationsmodulen med industrinätet, i vilken nätgränssnittet är anordnat att taemot första data från industrinätet, en databearbetningsenhet som är för bunden mednätgränssnittet samt anordnad att ta emot andra data, som innefattar åtminstone en delav nämnda första data, från nätgränssnittet, i vilken databearbetningsenheten äranordnad att bearbeta nämnda andra data, ett enhetsgränssnitt för att förbindakommunikationsmodulen med den elektriska enheten, i vilken enhetsgränssnittet ärförbundet med databearbetningsenheten samt anordnat att ta emot tredje data, sominnefattar åtmlinstone en del av nämnda andra data, från bearbetningsenheten, varvidkommunikationsmodulen innefattar kretssystem för kommunikation som kopplar sammannätgränssnittet och enhetsgränssnittet, i vilken kretssystemet för kommunikation äranordnat att överföra fjärde data, som innefattar åtminstone en del av nämnda förstadata som skiljer sig från nämnda andra data, från nätgränssnittet till enhetsgränssnittet. Att publiceras med fig. 2

Description

15 20 25 30 35 EtherCAT och Ethernet/IP som nu för tiden tillhandahåller hastigheter på upp till 100 Mbit/s.
System som CC-Link IE Field använder till och med 1 Gbit/s för att nå upp till erforderliga prestanda- och realtidsnivåer.
När en kommunikationsmodul ärförbunden med en höghastighets fältbuss eller ett industriellt Ethernet-nät samt används tillsammans med en enhet i realtidstillämpningar är det av yttersta vikt att tidsfördröjningen (latensen) i kommunikationsenheten bibehålls på lägsta möjliga nivå. Det vill säga, tiden från mottagning av data (t.ex. en dataram) i kommunikationsenheten till dess att relevanta data i ramen är vidarebefordrade till den enhet med vilken kommunikationsenheten är förbunden måste vara mycket kort. I vissa tillämpningarfår fördröjningen, med avseende på överföringen av processdata, i kommunikationsenheten inte överstiga 15 us för att säkerställa att enheten fungerar på ett korrekt sätt.
Fig. 1 visar genom exempel arkitekturen hos en kommunikationsmodul 100 enligt känd teknik, för användning i ett industrinät. lndustrinätet 110 är förbundet med ett nätgränssnitt 120 i kommunikationsenheten 100. Nätgränssnittet 120 inbegriper åtminstone delar av det som omnämns som skikt 1 (fysiskt skikt) av protokollstacken i enlighet med referensmodellen för sjuskikts OSl (ibland förkortad till tre skikt för fältbussar) samt tar emot signaler som representerar de dataramar som sänds över industrinätet 110. Utformningen av nätgränssnittet (kontaktdon, gränssnittselektronik m.m.) är avhängig av vilket industrinät kommunikationsmodulen 100 är anordnad att vara förbunden med, det vill säga olika överföringstekniker finns tillgängliga, som till exempel trådbunden (t.ex. RS-485), optisk (t.ex. fiberkablar) och trådlös. Vid mottagning av de signaler som representerar en dataram utför nätgränssnittet 120 bearbetning för skikt 1 av signalerna och sänder dataramen (eller en del av ramen beroende på tillämpningen) till en databearbetningsenhet 130 som är anordnad i kommunikationsenheten 100. Databearbetningsenheten 130 utför all nödvändig bearbetning för högre skikt (i regel skikt 2) samt sänder nämnda data, vilka skulle kunna hänföra sig till processdata, parameterdata, diagnostikdata eller liknande, till enheten 140 (t.ex. ett motorskåp). l regel används en buffert 150 för mellanlagring av data som ska överföras/tas emot till/från enheten 140 och ett enhetsgränssnitt 160 är anordnat l kommunikationsenheten 100 för att förse enheten 140 med de fysiska signalerna.
Med hänvisning till ovanstående, för att bibehålla fördröjningen i kommunikationsenheten 100 och någon kommunikationsutrustning i allmänhet på lägsta möjliga nivå används i regel specialiserade nätprocessorer för implementering av nätgränssnittet 120 och databearbetningsenheten 130.
Sammanfattning av uppfinningen Med anledning av ovanstående är ett mål med uppfinningen att tillhandahålla ett förfarande och en kommunikationsenhet med vilka latensen i sändning av data och 10 15 20 25 30 35 signaler mellan ett industrinät och en elektrisk enhet bibehålls på lägsta möjliga nivå.
I synnerhet är ett mål att tillhandahålla ett förfarande och en kommunikationsenhet i vilka tidskritiska realtidsdata inte sänds till en databearbetningsenhet i kommunikationsenheten utan snarare leds förbi i syfte att minska latensen i kommunikationsenheten för sådana data.
I enlighet med en första aspekt realiseras föreliggande uppfinning av en kommunikationsmodul för att ställa datakommunikation mellan ett industrinät och en elektrisk enhet till förfogande, varvid nämnda kommunikationsmodul innefattar följande: ett nätgränssnitt för att förbinda kommunikationsmodulen med industrinätet, varvid nätgränssnittet är anordnat att ta emot första data från industrinätet, en databearbetningsenhet som är förbunden med nätgränssnittet samt anordnad att ta emot andra data, som innefattar åtminstone en del av nämnda första data, från nätgränssnittet, varvid databearbetningsenheten är anordnad att bearbeta nämnda andra data, ett enhetsgränssnitt för att förbinda kommunikationsmodulen med den elektriska enheten, varvid enhetsgränssnittet år förbundet med databearbetningsenheten och anordnat att ta emot tredje data, som innefattar åtminstone en del av nämnda andra data, från bearbetningsenheten, varvid kommunikationsmodulen innefattar kretssystem för kommunikation som kopplar samman nätgränssnittet och enhetsgränssnittet, varvid kretssystemet för kommunikation är anordnat att överföra fjärde data, som innefattar åtminstone en del av nämnda första data som skiljer sig från nämnda andra data, från nätgränssnittet till enhetsgränssnittet.
En fördel är att data vilka måste levereras snabbt till den elektriska enheten inte kommer att bli väsentligen fördröjda av databearbetningsenheten, eftersom kretssystemet för kommunikation i kommunikationsmodulen kommer att vara i stånd att gå förbi bearbetningsenheten för sådana data vid mottagning av nämnda data i nätgränssnittet.
Enhetsgränssnittet kan anordnas att ta emot data från den elektriska enheten och sända åtminstone en del av dessa mottagna data till bearbetningsenheten, varvid databearbetningsenheten kan anordnas att bearbeta nämnda data som tas emot från enhetsgränssnittet och sända åtminstone en del av nämnda bearbetade data till nätgränssnittet, nätgränssnittet kan anordnas att sända åtminstone en del av nämnda bearbetade data till industrinätet, kretssystemet för kommunikation kan anordnas att sända åtminstone en del av de data som tas emot i enhetsgränssnittet till nätgränssnittet, varvid nämnda data som sänds av kretssystemet för kommunikation skiljer sig från nämnda data som överförs till bearbetningsenheten.
En fördel med denna utföringsform är att ett dubbelriktat flöde av data kan föreligga i kommunikationsenheten.
Nätgränssnittet kan anordnas att fastställa om de data som tas emot från 10 15 20 25 30 35 industrinätet hänför sig till realtidsdata och sända sådana realtidsdata till enhetsgränssnittet via kretssystemet för kommunikation.
En fördel med denna utföringsform är att realtidsdata kan överföras mellan industrinätet och den elektriska enheten med en mycket låg latens, varigenom bland annat högre överföringshastigheter i industrinätet möjliggörs. Andra typer av data, som till exempel parameterdata, diagnostikdata eller liknande, kan sändas till bearbetningsenheten för all nödvändig protokollomvandling.
Kretssystemet för kommunikation kan utgöra en del av nätgränssnittet.
En fördel med denna utföringsform är att nätgränssnittet och kretssystemet för kommunikation kan implementeras i en mycket kompakt utformning.
Nätgränssnittet, kretssystemet för kommunikation, trippelbufferten och enhetsgränssnittet kan implementeras i en elektriskt programmerbar grindmatris (FPGA).
En fördel med denna utföringsform är att en mycket kompakt utformning av kommunikationsenheten kan ställas till förfogande.
Kommunikationsenheten kan innefatta en trippelbuffert som är förbunden mellan enhetsgränssnittet och kretssystemet för kommunikation.
En fördel med denna utföringsform är att data kan mellanlagras med låg latens så att enhetsgränssnittet och kretssystemet för kommunikation bland annat kan köras i olika hastigheter.
Kommunikationsenheten kan innefatta kretssystem för kommunikation som är förbundet mellan nätgränssnittet och enhetsgränssnittet för att förse enhetsgränssnittet med en synkroniseringssignal från nätgränssnittet.
En fördel med denna utföringsform är att en synkroniseringssignal som tas emot från industrinätet kan sändas mycket snabbt till den elektriska enheten.
Nätgränssnittet kan anordnas att ta emot nämnda första data i en eller flera dataramar, som till exempel dataramar för Ethernet, dataramar för CAN eller dataramar för ControlNet.
En fördel med denna utföringsform är att nätgränssnittet med lätthet kan tolka data som finns i ramarna, som till exempel ramhuvuden, i syfte att fastställa om de data som tas emot från industrinätet hänför sig till realtidsdata som måste gå förbi bearbetningsenheten.
I enlighet med en andra aspekt av uppfinningskonceptet, som uppvisar samma fördelar som den första aspekt som beskrivs ovan, realiseras föreliggande uppfinningskoncept av ett förfarande som implementeras i en kommunikationsmodul för att ställa datakommunikation mellan ett industrinät och en elektrisk enhet till förfogande, varvid nämnda förfarande innefattar följande: mottagning av data från industrinätet; fastställande om dessa mottagna data är av åtminstone en första typ eller en andra typ; om dessa mottagna data tillhör den första typen, sändning av åtminstone en del av dessa mottagna 10 15 20 25 30 35 data till en bearbetningsenhet för utförande av databearbetning av nämnda åtminstone en del av dessa mottagna data samt sändning av dessa bearbetade data till den elektriska enheten; och om dessa mottagna data tillhör den andra typen, att gå förbi bearbetningsenheten och sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data till den elektriska enheten.
Förfarandet kan innefatta mottagning av data från den elektriska enheten; fastställande om dessa mottagna data är av åtminstone en första typ eller en andra typ; om dessa mottagna data tillhör den första typen, sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data till en bearbetningsenhet för utförande av databearbetning av nämnda åtminstone en del av dessa mottagna data samt sändning av dessa bearbetade data till industrinätet; och om dessa mottagna data tillhör den andra typen, att gå förbi bearbetningsenheten och sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data till industrinätet.
Den andra typen av data kan hänföra sig till realtidsdata.
Förfarandet kan innefatta sändning av nämnda åtminstone en del av dessa mottagna data eller dessa bearbetade data till en trippelbuffert.
Förfarandet kan innefatta mottagning av en synkroniseringssignal från industrinätet och att gå förbi bearbetningsenheten samt sändning av synkroniseringssignal till den elektriska enheten.
Andra mål med, särdrag hos och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framträda av följande detaljerade beskrivning, av såväl de bifogade patentkraven som av ritningarna.
På det hela taget ska alla termer som används i patentkraven tolkas i enlighet med deras gängse innebörd inom det tekniska området, om inte annat uttryckligen definieras häri. Alla hänvisningar till "[ett element/elementet, en enhet/enheten, en komponent/komponenten, ett organ/organet, ett steg/steget osv.]" ska oförbehållsamt tolkas som hänvisande till minst en instans av nämnda element, enhet, komponent, organ, steg osv., om inte annat uttryckligen anges. Stegen i något förfarande som beskrivs häri måste inte utföras exakt i den ordning som beskrivs, om inte det uttryckligen anges.
Kortfattad beskrivning av ritningarna Ovanstående, så väl som ytterligare syften med, särdrag hos och fördelar med föreliggande uppfinning, kommer att förstås bättre genom följande illustrativa och icke begränsande detaljerade beskrivning av föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning, med hänvisning till de vidhängda ritningarna, där samma hänvisningsbeteckningar kommer att användas för liknande element, i vilka: Fig. 1 är ett schematiskt blockdiagram över en kommunikationsenheti enlighet med känd teknik; 10 15 20 25 30 35 Fig. 2 är ett schematiskt blockdiagram över en kommunikationsenhet i enlighet med en första aspekt av föreliggande uppfinningskoncept; Fig. 3 är ett flödesschema som åskådliggör ett förfarande i enlighet med en andra aspekt av föreliggande uppfinningskoncept.
Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Fig. 2 beskriver genom exempel arkitekturen hos en kommunikationsmodul 200, för användning i ett industrinät i enlighet med en aspekt av föreliggande uppfinningskoncept. industrinätet 210 är förbundet med ett nätgränssnitt 220 i kommunikationsenheten 200. Nätgränssnittet 220 inbegriper åtminstone delar av det som omnämns som skikt 1 (fysiskt skikt) av protokollstacken i enlighet med referensmodellen för sjuskikts OSl (ibland förkortad till tre skikt för fältbussar) samt tar emot signaler som representerar de data (t.ex. dataramar i avhängighet av vilket industrinät nätgränssnittet 220 är förbundet med) som sänds över industrinätet 210. I det som följer kommer de data som tas emot från industrinätet 210 omnämnas som "första data”. Utformningen av nätgränssnittet 220 (kontaktdon, gränssnittselektronik m.m.) är avhängig av vilket industrinät 210 kommunikationsmodulen 200 är anordnad att vara förbunden med, det vill säga olika överföringstekniker finns tillgängliga, som till exempel trådbunden (t.ex. RS- 485), optisk (t.ex. fiberkablar) och trådlös. l avhängighet av vilket industrinät 210 kommunikationsmodulen 200 är förbunden med är nätgränssnittet 220 anordnat att ta emot nämnda första data i en eller flera dataramar, som till exempel dataramar för Ethernet, dataramar för CAN eller dataramar för ControlNet.
Nätgränssnittet 220 kan implementeras med hjälp av en elektriskt programmerbar grindmatris (FPGA) i syfte att möjliggöra bearbetning för skikt 1 av de datasignaler som tas emot från nätet. Nätgränssnittet 220 utför även bearbetning för skikt 1 av signaler som ska sändas i industrinätet 210. Med andra ord innefattar kommunikationsenheten 200 ett nätgränssnitt 220 för att förbinda kommunikationsmodulen 200 med industrinätet 210, varvid nätgränssnittet 220 är anordnat att ta emot första data frän industrinätet 210.
Enligt vad som meri detalj kommer att beskrivas med avseende på Fig. 3, fastställer nätgränssnittet 220, vid mottagning av de signaler som representerar data (t.ex. en dataram) som sänds över industrinätet 210, om de nyttolastdata som tas emot från nätet 210 ska sändas till en databearbetningsenhet 230 eller om dessa data hänför sig till realtidsdata (som till exempel tidskritiska processdata) och ska gà förbi databearbetningsenheten 230 och sändas via det kretssystem för kommunikation som anges av pil 270 i fig. 2 till en trippelbuffert 240 eller ett enhetsgränssnitt 250 som är anordnat i kommunikationsenheten 200.
Inställningen av vilka data som ska gå förbi databearbetningsenheten 230 kan göras när den 10 15 20 25 30 35 elektriska enheten 260 sätter igång och initialt kommunicerar med kommunikationsenhet 200.
Inställningen kan även göras dynamiskt när den elektriska enheten 260 är igång.
Den elektriska enheten 260 kan informera kommunikationsenheten 200 att tex. kommandon för "start/stopp", kommandon för ”hastighet” och processdata för "körhastighet" ska behandlas som realtidsdata. Denna information kan lagras i kommunikationsenheten 200 och även tillhandahållas en PLC som är förbunden med industrinätet 210 och som används för styrning av den elektriska enheten 260. Kommunikationsenheten 200 kan härav fastställa om data som tas emot från industrinätet 210 eller från den elektriska enheten 260 hänför sig till realtidsdata. Med andra ord är nätgränssnittet 220 anordnat att fastställa om de data som tas emot från industrinätet 210 hänför sig till realtidsdata och sända sådana realtidsdata till enhetsgränssnittet 250 via kretssystemet 270 för kommunikation. Enhetsgränssnittet 250 implementeras företrädesvis i samma FPGA som nätgränssnittet 220.
Data som sänds till databearbetningsenheten 230 kommer i det som följer att omnämnas som ”andra data" medan däremot data som går förbi databearbetningsenheten 230 kommer att omnämnas som “fjärde data". Alternativt, om kommunikationsenheten 200 implementeras utan en trippelbuffert 240, kommer nätgränssnittet 220 snarare att sända nämnda data till enhetsgränssnittet 250 än till trippelbufferten 240 enligt vad som anges med den streckade pilen i fig. 2. Både nätgränssnittet 220 och kretssystemet 270 för kommunikation implementeras företrädesvis i samma FPGA, varvid kretssystemet 270 för kommunikation kan anses utgöra en del av nätgränssnittet 220.
Den trippelbuffert 240 som àskådliggörs i fig. 1 tillhandahåller ett sätt att förmedla data mellan databearbetningsenheten 230 och enhetsgränssnittet 250 (eller mellan nätgränssnittet 220 och enhetsgränssnittet 250 om databearbetningsenheten 230 förbipasseras) även om databearbetningsenheten 230 (eller nätgränssnittet 220) och enhetsgränssnittet 250 körs i olika hastigheter. ljämförelse med en enkelbuffert eller en dubbelbuffert tillhandahåller trippelbufferten 240 en hastighetsförbättring med avseende på dataöverföring. Det vill säga, om en enkelbuffert används, kan inte den sändande enheten (t.ex. nätgränssnittet 220) skriva i bufferten medan den mottagande enheten (t.ex. enhetsgränssnittet 250) läser bufferten och måste följaktligen vänta till dess att bufferten blir tillgänglig för skrivning. Denna väntetid skulle kunna vara flera millisekunder under vilken bufferten inte kan röras av den sändande enheten. Om en dubbelbuffert används kan den sändande enheten skriva i en buffert medan den mottagande enheten läser från den andra bufferten, men buffertarna är fortfarande låsta när innehàlleti buffertarna utbyts (eller när pekarna till buffertarna utbyts). l syfte att hitta en väg runt detta innefattar kommunikationsmodulen 200 företrädesvis en trippelbuffert 240. Trippelbufferten 240 innefattar en buffert för läsning, en för skrivning och en som temporärt lagringsutrymme för den senast slutförda skrivningen/de senast slutförda skrivningarna. Med denna anordning 10 15 20 25 30 35 måste inte den sändande enheten och mottagande enheten vänta på den andra.
Skrivningsbufferten kan användas utan låsning, liksom läsningsbufferten. Trippelmellanlagring antyder tre buffertar, men mellanlagringen i kommunikationsmodulen 200 kan utökas till så många buffertar som är praktiskt för tillämpningen. Trippelbufferten 240 implementeras företrädesvis i samma FPGA som nätgränssnittet 220.
Om nätgränssnittet 220 bestämmer sig för att sända nämnda data till databearbetningsenheten 230 kommer databearbetningsenheten 230 att utföra all nödvändig bearbetning för högre skikt (i regel skikt 2) och därefter sända dessa bearbetade data, som skulle kunna hänföra sig till parameterdata, diagnostikdata eller liknande, till trippelbufferten 240 eller enhetsgränssnittet 250 om kommunikationsenheten implementeras utan en trippelbuffert 240. Databearbetningsenheten 230 utför även all nödvändig protokollomvandling för t.ex. acykliska parameterdata eller diagnosdata.
Bearbetade data som sänds från databearbetningsenheten 230 till trippelbufferten 240 eller till enhetsgränssnittet 250 kommer i det följande att omnämnas som “tredje data”.
Enhetsgränssnittet 250 sänder sedan nämnda data till en elektrisk enhet 260 (t.ex. ett motorskåp). Med andra ord är databearbetningsenheten 230 förbunden med nätgränssnittet 220 och anordnad att ta emot andra data, som innefattar åtminstone en del av nämnda första data, från nätgränssnittet 220, varvid databearbetningsenheten 230 är anordnad att bearbeta nämnda andra data; kommunikationsmodulen 200 även innefattar ett enhetsgränssnitt 250 för att förbinda kommunikationsmodulen 200 med den elektriska enheten 260, varvid enhetsgränssnittet 250 är förbundet med databearbetningsenheten 230 och anordnat att ta emot tredje data, som innefattar åtminstone en del av nämnda andra data, från bearbetningsenheten 230.
På liknande sätt sänds data som tas emot i enhetsgränssnittet 250 från den elektriska enheten 260 till trippelbufferten 240 och vidarebefordras sedan till databearbetningsenheten 230 eller alternativt, om dessa data hänför sig till realtidsdata, sänds till nätgränssnittet 220 varigenom databearbetningsenheten 230 gås förbi.
Fig. 3 åskådliggör ett flödesschema för ett förfarande som implementerar effektiv datakommunikation mellan ett industrinät och en elektrisk enhet som är förbunden med industrinätet via en kommunikationsmodul.
Med hänvisning till både fig. 2 och fig. 3 inleds förfarandet i block 300 där nätgränssnittet 220 tar emot första data från industrinätet 210. Dessa första data föreligger i regel i form av signaler som representerar dataramar, som till exempel dataramar för Ethernet, dataramar för CAN eller dataramar för ControlNet. Den exakta representationen av dessa data är dock avhängig av vilket industrinät 210 nätgränssnittet 220 är förbundet med.
I block 310 bestämmer nätgränssnittet 220 eller annan ytterligare styrlogik 280 (åskådliggjord av det streckade blocket i fig. 2) som är förbunden med nätgränssnittet 220 den 10 15 20 25 30 35 typ av data som tas emot från industrinätet 210. Beslutet om den typ av data som tas emot kan baseras på olika kriterier i avhängighet av den typ av industrinät 210 som används för kommunikation. Exempelvis kan en masterstation i industrinätet 210 använda ett förfarande för massutsänd avfràgning för att kommunicera med varje enhet i nätet, det vill säga nämnda master sänder en massutsänd meddelanderam till hela nätet, varpå alla enheteri nätet tar emot meddelandet men enbart den första enheten svarar med sina data (vilka data kan vara realtidsdata). När nämnda master har tagit emot svaret från den första enheten sänder den ett meddelande till den andra stationen som svarar med sina data (vilka data kan vara realtidsdata). Denna procedur fortsätter till dess att alla enheter har avfrågats. Som en del av, eller förutom, meddelandehanteringen ovan, kan nämnda master sända cykliska data (vilka data kan vara realtidsdata) eller olika typer av meddelanden till enheterna i nätet. Dessa cykliska data och meddelandena är i regel anordnade i ett ramformat som innefattar adressen till den sändande enheten, adressen till mottagaren, den mängd data som ska sändas, typ av data i ramen osv. Beslutet om vilken typ av data som tas emot kan således tex. baseras på timingen för mottagningen av dessa data (med hänvisning till ett initialt meddelande) eller på information som finns i de dataramar (t.ex. i huvudet av ramen) som tas emot i enheten. I detta sammanhang förstås det att, eftersom föreliggande uppfinningskoncept avser en kommunikationsmodul 200 som ska förbindas mellan industrinätet 210 och den elektriska enheten 260, nätgränssnittet 220 kan använda denna information i syfte att fastställa vilken typ av data som tas emot.
Om det bestäms att nämnda mottagna data tillhör en första typ av data vilka inte hänför sig till tidskritiska data, som till exempel parameterdata, diagnostikdata eller liknande, fortsätter förfarandet till block 320, varvid nätgränssnittet 220 sänder nämnda data till databearbetningsenheten 230 för utförande av all nödvändig bearbetning, som till exempel protokollomvandling, av dessa data.
Efter bearbetning av nämnda data fortsätter förfarandet till block 330, där databearbetningsenheten 230 sänder dessa bearbetade data till enhetsgränssnittet 250 för vidare överföring till den elektriska enheten 260. Så som nämns ovan kan nämnda data snarare sändas till en trippelbuffert 240 än direkt till enhetsgränssnittet 250 i syfte att göra det möjligt för databearbetningsenheten 230 och enhetsgränssnittet 250 att bland annat köra i olika hastigheter.
Om det bestäms att nämnda mottagna data tillhör en andra typ av data vilka hänför sig till tidskritiska data, som till exempel realtidsprocessdata, fortsätter förfarandet från block 310 direkt till block 330, där nätgränssnittet 220 går förbi databearbetningsenheten 230 och sänder nämnda data direkt till nätgränssnittet 250. Förbigåendet möjliggörs av kretssystem 270 för kommunikation som är anordnat i kommunikationsmodulen 200. Sà som nämns ovan kan nämnda data snarare sändas från nätgränssnittet 210 till en trippelbuffert 240 än direkt till enhetsgränssnittet 250 i syfte att göra det möjligt för nätgränssnittet 210 och 10 15 20 25 10 enhetsgränssnittet 250 att bland annat köra i olika hastigheter.
Oavsett huruvida de data som tas emot i enhetsgränssnittet 250 kommer fràn databearbetningsenheten 230 eller nätgränssnittet 210 alstrar enhetsgränssnittet företrädesvis en avbrottssignal till den elektriska enheten 260 som anger att nya data finns tillgängliga i kommunikationsmodulen 200.
Med hänvisning på nytt till fig. 2 kan kommunikationsenheten 200 utrustas med elektroniskt kretssystem, som anges av linjen 290 i fig. 2, genom vilket nätgränssnittet 220 kan tillhandahålla en synkroniseringssignal direkt till enhetsgränssnittet 250.
Synkroniseringen kan behövas t.ex. när elektriska enheter är rumsligt utspridda men erfordrar samtidiga åtgärder på mottagna data. Synkroniseringssignalen kan t.ex. vara baserad på synkroniseringssignaler som periodiskt sänds i nätet (som med CANopen) som kan ge ett synkroniserat beteende i ett i själva verket asynkront nät. Det vill säga enheterna i nätet hanterar inte några mottagna processdata förrän ett synkroniseringsmeddelande tas emot. Alternativt kan en distribuerad klocka enligt vad som beskrivs i standarden IEEE 1588 användas, med vilken enheterna synkroniseras genom sampling av tidstämplar på inkommande och utgående ramar. Utan hänsyn till det förfarande som används av industrinätet för att ställa synkroniseringssignalerna 290 till förfogande går nätgränssnittet 220, efter mottagning av synkroniseringssignalen från industrinätet 210, förbi databearbetningsenheten 230 och ställer synkroniseringssignalen 290 till förfogande direkt till enhetsgränssnittet 250. Genom denna anordning kommer latensen i kommunikationsmodulen 200 att bibehållas på lägsta möjliga nivå, varvid jittret på timingen i nätet kommer att minimeras. Patentsökanden har mätt upp latenser ned till <1 ps med denna anordning.
Uppfinningen har i huvudsak beskrivits ovan med hänvisning till ett fåtal utföringsformer. Emellertid är, vilket med lätthet inses av fackmannen, andra utföringsformer än de som beskrivs ovan lika möjliga inom uppfinningens omfång, vilket definieras av de vidhängda patentkraven.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 11 PATENTKRAV
1. Kommunikationsmodul för att ställa datakommunikation mellan ett industrinät och en elektrisk enhet till förfogande, varvid nämnda kommunikationsmodul innefattar följande: ett nätgränssnitt för att förbinda kommunikationsmodulen med industrinätet, varvid nätgränssnittet är anordnat att ta emot första data från industrinätet, en databearbetningsenhet som är förbunden med nätgränssnittet samt anordnad att ta emot andra data, som innefattar åtminstone en del av nämnda första data, från nätgränssnittet, varvid databearbetningsenheten är anordnad att bearbeta nämnda andra data, ett enhetsgränssnitt för att förbinda kommunikationsmodulen med den elektriska enheten, varvid enhetsgränssnittet är förbundet med databearbetningsenheten samt anordnat att ta emot tredje data, som innefattar åtminstone en del av nämnda andra data, från bearbetningsenheten, varvid kommunikationsmodulen innefattar kretssystem för kommunikation som kopplar samman nätgränssnittet och enhetsgränssnittet, varvid kretssystemet för kommunikation är anordnat att överföra fjärde data, som innefattar åtminstone en del av nämnda första data som skiljer sig från nämnda andra data, från nätgränssnittet till enhetsgränssnittet.
2. Kommunikationsmodulen enligt patentkrav 1, i vilken enhetsgränssnittet är anordnat att ta emot data från den elektriska enheten och sända åtminstone en del av dessa mottagna data till bearbetningsenheten, varvid databearbetningsenheten är anordnad att bearbeta nämnda data som tas emot från enhetsgränssnittet och sända åtminstone en del av nämnda bearbetade data till nätgränssnittet, nätgränssnittet är anordnat att sända åtminstone en del av nämnda bearbetade data till industrinätet, kretssystemet för kommunikation är anordnat att sända åtminstone en del av de data som tas emot i enhetsgränssnittet till nätgränssnittet, varvid nämnda data som sänds av kretssystemet för kommunikation skiljer sig från nämnda data som överförs till bearbetningsenheten.
3. Kommunikationsenheten enligt något av patentkraven 1 eller O, i vilken nätgränssnittet är anordnat att fastställa om de data som tas emot från industrinätet hänför sig till realtidsdata och sända sådana realtidsdata till enhetsgränssnittet via kretssystemet för kommunikation.
4. Kommunikationsenheten enligt något av föregående patentkrav, i vilken kretssystemet för kommunikation är en del av nätgränssnittet. 10 15 20 25 30 35 12
5. Kommunikationsenheten enligt något av föregående patentkrav, i vilken nätgränssnittet, kretssystemet för kommunikation, trippelbufferten och enhetsgränssnittet är implementerade i en FPGA.
6. Kommunikationsenheten enligt något av föregående patentkrav, innefattande en trippelbuffert som är förbunden mellan enhetsgränssnittet och kretssystemet för kommunikation.
7. Kommunikationsenheten enligt något av föregående patentkrav, innefattande kretssystem för kommunikation som är förbundet mellan nätgränssnittet och enhetsgränssnittet för att förse enhetsgränssnittet med en synkroniseringssignal från nätgränssnittet.
8. Kommunikationsmodulen enligt något av föregående patentkrav, i vilken nätgränssnittet är anordnat att ta emot nämnda första data i en eller flera dataramar, som till exempel dataramar för Ethernet, dataramar för CAN eller dataramar för ControlNet.
9. Förfarande implementerat i en kommunikationsmodul för att ställa datakommunikation mellan ett industrinät och en elektrisk enhet till förfogande, varvid nämnda förfarande innefattar följande: mottagning av data från industrinätet, fastställande om dessa mottagna data är av åtminstone en första typ eller en andra typ. om dessa mottagna data tillhör den första typen, sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data till en bearbetningsenhet för utförande av databearbetning av nämnda åtminstone en del av dessa mottagna data samt sändning av dessa bearbetade data till den elektriska enheten, och om dessa mottagna data tillhör den andra typen, att gå förbi bearbetningsenheten och sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data till den elektriska enheten.
10. Förfarandet enligt patentkrav 9, innefattande följande: mottagning av data från den elektriska enheten, fastställande om dessa mottagna data är av åtminstone en första typ eller en andra tvn, om dessa mottagna data tillhör den första typen, sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data till en bearbetningsenhet för utförande av databearbetning av nämnda åtminstone en del av dessa mottagna data samt sändning av dessa bearbetade data till industrinätet, och om dessa mottagna data tillhör den andra typen, att gå förbi bearbetningsenheten och sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data till industrinätet. 13
11. Förfarandet enligt något av patentkraven 9 eller 10, varvid den andra typen av data hänför sig till realtidsdata.
12. Förfarandet enligt något av patentkraven 9 till 11, innefattande sändning av nämnda åtminstone en del av nämnda mottagna data eller nämnda bearbetade data till en trippelbuffert.
13. Förfarandet enligt något av patentkraven 9 till 12, innefattande mottagning av en synkroniseringssignal från industrinätet och att gå förbi bearbetningsenheten samt sändning av synkroniseringssignal till den elektriska enheten.
SE1251338A 2012-11-27 2012-11-27 Kommunikationsmodul samt förfarande för att minska latensen för kommunikation av tidskritisk data mellan ett industrinätoch en elektrisk enhet SE539755C2 (sv)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1251338A SE539755C2 (sv) 2012-11-27 2012-11-27 Kommunikationsmodul samt förfarande för att minska latensen för kommunikation av tidskritisk data mellan ett industrinätoch en elektrisk enhet
US14/647,817 US9438519B2 (en) 2012-11-27 2013-11-27 Bypass-RTA
EP13858157.4A EP2926506B1 (en) 2012-11-27 2013-11-27 Communication module in an industrial network for reducing latency
PCT/SE2013/051398 WO2014084784A1 (en) 2012-11-27 2013-11-27 Communication module in an industrial network for reducing latency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1251338A SE539755C2 (sv) 2012-11-27 2012-11-27 Kommunikationsmodul samt förfarande för att minska latensen för kommunikation av tidskritisk data mellan ett industrinätoch en elektrisk enhet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1251338A1 true SE1251338A1 (sv) 2014-05-28
SE539755C2 SE539755C2 (sv) 2017-11-21

Family

ID=50828276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1251338A SE539755C2 (sv) 2012-11-27 2012-11-27 Kommunikationsmodul samt förfarande för att minska latensen för kommunikation av tidskritisk data mellan ett industrinätoch en elektrisk enhet

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9438519B2 (sv)
EP (1) EP2926506B1 (sv)
SE (1) SE539755C2 (sv)
WO (1) WO2014084784A1 (sv)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6404975B2 (ja) * 2017-03-21 2018-10-17 ファナック株式会社 スレーブ、シリアル通信システム、および、シリアル通信システムの通信方法
US10979368B2 (en) * 2017-08-02 2021-04-13 Nebbiolo Technologies, Inc. Architecture for converged industrial control and real time applications
US10571880B2 (en) * 2017-09-20 2020-02-25 General Electric Company System and method for synchronization of device communication
EP3694166B1 (en) * 2019-02-06 2022-09-21 Hitachi Energy Switzerland AG Cyclic time-slotted operation in a wireless industrial network
CN114174953B (zh) 2019-06-28 2024-06-25 亚德诺半导体国际无限责任公司 低复杂度以太网节点(len)一个端口

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6574272B1 (en) * 1999-10-12 2003-06-03 Conexant Systems, Inc. Method and apparatus for passing interactive data over a modem link with low latency
SE0401531D0 (sv) 2004-06-15 2004-06-15 Hms Ind Networks Ab Communications module interface
US20060191008A1 (en) * 2004-11-30 2006-08-24 Sensory Networks Inc. Apparatus and method for accelerating intrusion detection and prevention systems using pre-filtering
US20070039051A1 (en) * 2004-11-30 2007-02-15 Sensory Networks, Inc. Apparatus And Method For Acceleration of Security Applications Through Pre-Filtering
US20080031279A1 (en) 2006-08-03 2008-02-07 Takeshi Hatakeyama Network chip and network transmission/reception device
FR2931969B1 (fr) 2008-06-03 2010-08-20 Univ Poitiers Carte electronique et systeme comportant une pluralite de telles cartes
JP5143191B2 (ja) * 2010-06-30 2013-02-13 株式会社バッファロー 周辺装置を利用するためのシステム、サーバ装置、方法
CN202551083U (zh) 2012-04-24 2012-11-21 山东电力研究院 实时数据和管理数据分离型现场总线智能网关

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014084784A1 (en) 2014-06-05
US20150295829A1 (en) 2015-10-15
SE539755C2 (sv) 2017-11-21
EP2926506A1 (en) 2015-10-07
EP2926506B1 (en) 2018-01-03
EP2926506A4 (en) 2016-07-27
US9438519B2 (en) 2016-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101867511B (zh) 流控帧发送方法、相关设备及系统
SE1251338A1 (sv) Kommunikationsmodul
EP3073688B1 (en) Data transmission method, core forwarding device and end point forwarding device
US20080005428A1 (en) Event signaling between peripheral modules and a processing unit
JP5811140B2 (ja) 通信システム
CN102611620A (zh) 拥塞控制方法和报文处理设备
US20120327950A1 (en) Method for Transmitting Data Packets
US10419355B2 (en) Flow control of network device
Jia et al. Research on the technology of RS485 over Ethernet
US10848419B2 (en) Data transmission method, communication network and master participant
WO2017052975A1 (en) Technologies for receive side message inspection and filtering
CN113268446B (zh) 用于多种机载总线接入的信息处理方法及装置
CN105807886A (zh) 一种芯片唤醒系统及方法以及移动终端
KR20130016809A (ko) 차량 네트워크 시스템의 게이트웨이의 데이터 처리 방법
CN101464844B (zh) 一种ram使用权的控制方法及总线接口
EP1971923B1 (en) Method for managing under-runs and a device having under-run management capabilities
CN112583838B (zh) Autbus总线与Can总线的协议转换装置及方法、设备及介质
WO2014047900A1 (zh) 报文发送控制方法、处理方法、设备及系统
KR101506301B1 (ko) 캔 통신을 이용한 교통신호 제어시스템
KR102429410B1 (ko) 라우팅 방법 및 장치
CN115378921B (zh) 基于raw的网络构架及数据传输方法
CN109901447B (zh) 一种can总线扩展装置
KR101916469B1 (ko) 이더넷 기반의 게이트웨이 장치
Ha et al. Fieldbus network system using dynamic precedence queue (dpq) algorithm in can network
Niu et al. Application and Analysis of GOOSE Protocol in Industrial Process Controller