SE539755C2 - Kommunikationsmodul samt förfarande för att minska latensen för kommunikation av tidskritisk data mellan ett industrinätoch en elektrisk enhet - Google Patents

Abstract

14 SAM MANDRAG 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

Äyfllml I tlnkâkct “Neill1 “Årßlfblïßsótnåtq/ KOMMUNIKATIONSMODUL Teknikområde Föreliggande uppfinningskoncept avser i allmänhet industrinätsystem. Isynnerhet avser föreliggande uppflnningskoncept en kommunikationsmodul som äranordnad att minska latensen för åtminstone vissa tidskritiska data som överförs frånindustrinätet till en elektrisk enhet via kommunikatlonsmodulen.

Bakgrund till uppfinningen Nu för tiden inbegriper de flesta industrianläggningar nätkommunikationmellan olika entiteter i anläggningen för att ställa distribuerad styrning till förfogande.Kommunikationen utförs i regel med hjälp av ett nät, som till exempel ett fältbussnät ellerett industriellt Ethernet-nät. Fältbussnätet eller det industriella Ethernet-nätet länkarsamman styrbara enheteri anläggningen, som till exempel motorer, omkopplare, ventilerm.m., och datainsamlingsenheter, som till exempel givare, med programmerbara logiskastyrenheter (PLC:er) vilka i sin tur är förbundna med ett gränssnitt mellan människa ochmaskin (HMI) där en operatör kan övervaka och styra anläggningen. Exempel på olikafältbusstekniker är CANopen1 DeviceNet1 ControlNet, CC-Link, Modbus, INTERBUS,sercos och PROFIBUS. På liknande sätt finns många olika industriella Ethernet-teknikertillgängliga samtidigt, som till exempel EtherCAT, POWERLINK, EtherNeVlP, ModbusTCP, PROFíNÉT, sercos lll och CC-Link IE Field.

Trots att ovanstående tekniker delar de generiska namnen “fältbuss” eller“industriellt Ethernet” kan skillnaderna mellan dem vara avsevärda på så sätt att de intemed lätthet är utbytbara och kanske inte enkelt kan förbindas med varandra. I detta syftehar patentsökanden utvecklat en generisk två-portars kommunikationsmodul under namnetAnybusW' som underlättar anslutningen av en elektrisk enhet till diverse olika nättypergenom att ställa ett AnybusTM-gränssnitt till förfogande på en av portarna och någotfältbussgränssnitt eller industriellt Ethernet-gränssnitt på den andra porten.Kommunikationsmodulen innefattar elektroniskt kretssystem som översätter data somöverförs mellan enheten och olika industrinätprotokoll på så sätt att enheten kankommunicera med andra nätenheter oberoende av det nät som används.

Hastigheten i ett industrinät kan variera avsevärt. Några nätstandarder, somtill exempel LlN (Local Interconnect Network), tillhandahåller bussar med låg hastighet ochtill en låg kostnad för fordonstillämpningar för att koppla samman smarta givare ochstyrdon. Hastigheten (t.ex. <2O kbit/s för LlN) i sådana nät är inte en avgörande aspekt ochkan därför vara låg. Om högre näthastigheter erfordras kan bland annat Profibus användassom tillhandahåller hastigheter på upp till 12 Mbit/s och i extremt tidskritiskarealtidsstyrningstillämpningar tillhandahålls en mycket större bandbredd av bland annat 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 erforderligaprestanda- och realtidsnivåer.

När en kommunikationsmodul är förbunden med en höghastighets fältbusseller ett industriellt Ethernet-nät samt används tillsammans med en enhet irealtidstillämpningar är det av yttersta vikt att tidsfördröjningen (latensen) ikommunikationsenheten bibehålls på lägsta möjliga nivå. Det vill säga, tiden frånmottagning av data (t.ex. en dataram) i kommunikationsenheten till dess att relevanta data iramen är vidarebefordrade till den enhet med vilken kommunikationsenheten är förbundenmåste vara mycket kort. I vissa tillämpningar får fördröjningen, med avseende påöverföringen av processdata, i kommunikationsenheten inte överstiga 15 us för attsäkerställa att enheten fungerar på ett korrekt sätt.

Fig. 1 visar genom exempel arkitekturen hos en kommunikationsmodul 100enligt känd teknik, för användning i ett industrinät. lndustrinätet 110 är förbundet med ettnätgränssnitt 120 i kommunikationsenheten 100. Nätgränssnittet 120 inbegriper åtminstonedelar av det som omnämns som skikt 1 (fysiskt skikt) av protokollstacken i enlighet medreferensmodellen för sjuskikts OSI (ibland förkortad till tre skikt för fältbussar) samt tar emotsignaler som representerar de dataramar som sänds över lndustrinätet 110. Utformningenav nätgränssnittet (kontaktdon, gränssnittselektronik m.m.) är avhängig av vilket industrinätkommunikationsmodulen 100 är anordnad att vara förbunden med, det vill säga olikaöverföringstekniker finns tillgängliga, som till exempel trådbunden (t.ex. RS-485), optisk(t.ex. fiberkablar) och trådlös. Vid mottagning av de signaler som representerar en dataramutför nätgränssnittet 120 bearbetning för skikt 1 av signalerna och sänder dataramen (elleren del av ramen beroende på tillämpningen) till en databearbetningsenhet 130 som äranordnad i kommunikationsenheten 100. Databearbetningsenheten 130 utför all nödvändigbearbetning för högre skikt (i regel skikt 2) samt sänder nämnda data, vilka skulle kunnahänföra 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 skaöverföras/tas emot till/från enheten 140 och ett enhetsgränssnitt 160 är anordnat ikommunikationsenheten 100 för att förse enheten 140 med de fysiska signalerna.

Med hänvisning till ovanstående, för att bibehålla fördröjningen ikommunikationsenheten 100 och någon kommunikationsutrustning i allmänhet på lägstamöjliga nivå används i regel specialiserade nätprocessorer för implementering avnätgränssnittet 120 och databearbetningsenheten 130.

Sammanfattning av uppfinningenMed anledning av ovanstående är ett mål med uppfinningen att tillhandahållaett förfarande och en kommunikationsenhet med vilka latensen i sändning av data och signaler mellan ett industrinät och en elektrisk enhet bibehålls på lägsta möjliga nivå. l synnerhet är ett mål att tillhandahålla ett förfarande och enkommunikationsenhet i vilka tidskritiska realtidsdata inte sänds till endatabearbetningsenheti kommunikationsenheten utan snarare leds förbi i syfte att minskalatensen i kommunikationsenheten för sådana data.

I enlighet med en första aspekt realiseras föreliggande uppfinning av enkommunikationsmodul för att ställa datakommunikation mellan ett industrinät och enelektrisk enhet till förfogande, varvid nämnda kommunikationsmodul innefattar följande: ettnätgränssnitt för att förbinda kommunikationsmodulen med industrinätet, varvidnätgränssnittet är anordnat att ta emot första data från industrinätet, endatabearbetningsenhet som är förbunden med nätgränssnittet samt anordnad att ta emotandra data, som innefattar åtminstone en del av nämnda första data, från nätgränssnittet,varvid databearbetningsenheten är anordnad att bearbeta nämnda andra data, ettenhetsgränssnitt för att förbinda kommunikationsmodulen med den elektriska enheten,varvid enhetsgränssnittet är förbundet med databearbetningsenheten och anordnat att taemot tredje data, som innefattar åtminstone en del av nämnda andra data, frånbearbetningsenheten, varvid kommunikationsmodulen innefattar kretssystem förkommunikation som kopplar samman nätgränssnittet och enhetsgränssnittet, varvidkretssystemet för kommunikation är anordnat att överföra fjärde data, som innefattaråtminstone en del av nämnda första data som skiljer sig från nämnda andra data, frånnätgränssnittet till enhetsgränssnittet.

En fördel är att data vilka måste levereras snabbt till den elektriska enheteninte kommer att bli väsentligen fördröjda av databearbetningsenheten, eftersomkretssystemet för kommunikation i kommunikationsmodulen kommer att vara i stånd att gåförbi bearbetningsenheten för sådana data vid mottagning av nämnda data inätgränssnittet.

Enhetsgränssnittet kan anordnas att ta emot data från den elektriska enhetenoch sända åtminstone en del av dessa mottagna data till bearbetningsenheten, varviddatabearbetningsenheten kan anordnas att bearbeta nämnda data som tas emot frånenhetsgränssnittet och sända åtminstone en del av nämnda bearbetade data tillnätgränssnittet, nätgränssnittet kan anordnas att sända åtminstone en del av nämndabearbetade data till industrinätet, kretssystemet för kommunikation kan anordnas att sändaåtminstone en del av de data som tas emot i enhetsgränssnittet till nätgränssnittet, varvidnämnda data som sänds av kretssystemet för kommunikation skiljer sig från nämnda datasom överförs till bearbetningsenheten.

En fördel med denna utföringsform är att ett dubbelriktat flöde av data kanföreligga i kommunikationsenheten.

Nätgränssnittet kan anordnas att fastställa om de data som tas emot från industrinätet hänför sig till realtidsdata och sända sådana realtidsdata till enhetsgränssnittetvia kretssystemet för kommunikation.

En fördel med denna utföringsform är att realtidsdata kan överföras mellanindustrinätet och den elektriska enheten med en mycket låg latens, varigenom bland annathögre överföringshastigheter i industrinätet möjliggörs. Andra typer av data, som till exempelparameterdata, diagnostikdata eller liknande, kan sändas till bearbetningsenheten för allnödvändig protokollomvandling.

Kretssystemet för kommunikation kan utgöra en del av nätgränssnittet.

En fördel med denna utföringsform är att nätgränssnittet och Kretssystemet förkommunikation kan implementeras i en mycket kompakt utformning.

Nätgränssnittet, kretssystemet för kommunikation, trippelbufferten ochenhetsgränssnittet kan implementeras i en elektriskt programmerbar grindmatris (FPGA).

En fördel med denna utföringsform är att en mycket kompakt utformning avkommunikationsenheten kan ställas till förfogande.

Kommunikationsenheten kan innefatta en trippelbuffert som är förbundenmellan enhetsgränssnittet och kretssystemet för kommunikation.

En fördel med denna utföringsform är att data kan mellanlagras med låg latensså att enhetsgränssnittet och kretssystemet för kommunikation bland annat kan köras i olikahastigheter.

Kommunikationsenheten kan innefatta kretssystem för kommunikationsom är förbundet mellan nätgränssnittet och enhetsgränssnittet för att förseenhetsgränssnittet med en synkroniseringssignal från nätgränssnittet.

En fördel med denna utföringsform är att en synkroniseringssignal som tasemot från industrinätet kan sändas mycket snabbt till den elektriska enheten.

Nätgränssnittet kan anordnas att ta emot nämnda första data i en eller fleradataramar, som till exempel dataramar för Ethernet, dataramar för CAN eller dataramar förControlNet.

En fördel med denna utföringsform är att nätgränssnittet med lätthet kan tolkadata som finns i ramarna, som till exempel ramhuvuden, i syfte att fastställa om de datasom tas emot från industrinätet hänför sig till realtidsdata som måste gå förbibearbetningsenheten.

I enlighet med en andra aspekt av uppfinningskonceptet, som uppvisarsamma fördelar som den första aspekt som beskrivs ovan, realiseras föreliggandeuppfinningskoncept av ett förfarande som implementeras i en kommunikationsmodul för attställa datakommunikation mellan ett industrinät och en elektrisk enhet till förfogande, varvidnämnda förfarande innefattar följande: mottagning av data från industrinätet; fastställandeom dessa mottagna data är av åtminstone en första typ eller en andra typ; Om dessamottagna data tillhör den första typen, sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data till en bearbetningsenhet för utförande av databearbetning av nämnda åtminstone endel av dessa mottagna data samt sändning av dessa bearbetade data till den elektriskaenheten; och om dessa mottagna data tillhör den andra typen, att gå förbibearbetningsenheten och sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data till denelektriska 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; omdessa mottagna data tillhör den första typen, sändning av åtminstone en del av dessamottagna data till en bearbetningsenhet för utförande av databearbetning av nämndaåtminstone en del av dessa mottagna data samt sändning av dessa bearbetade data tillindustrinätet; och om dessa mottagna data tillhör den andra typen, att gå förbibearbetningsenheten och sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data tillindustrinätet.

Den andra typen av data kan hänföra sig till realtidsdata.

Förfarandet kan innefatta sändning av nämnda åtminstone en del av dessamottagna data eller dessa bearbetade data till en trippelbuffert.

Förfarandet kan innefatta mottagning av en synkroniseringssignal frånindustrinätet och att gå förbi bearbetningsenheten samt sändning av synkroniseringssignaltill den elektriska enheten.

Andra mål med, särdrag hos och fördelar med föreliggande uppfinning _kommer att framträda av följande detaljerade beskrivning, av såväl de bifogadepatentkraven som av ritningarna.

På det hela taget ska alla termer som används i patentkraven tolkas ienlighet med deras gängse innebörd inom det tekniska området, om inte annat uttryckligendefinieras häri. Alla hänvisningar till "[ett element/elementet, en enhet/enheten, enkomponent/komponenten, ett organ/organet, ett steg/steget osv.]" ska oförbehållsamttolkas 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 härimåste inte utföras exakt i den ordning som beskrivs, om inte det uttryckligen anges.

Kortfattad beskrivning av ritningarnaOvanstående, så väl som ytterligare syften med, särdrag hos och fördelarmed föreliggande uppfinning, kommer att förstås bättre genom följande illustrativa och ickebegränsande detaljerade beskrivning av föredragna utföringsformer av föreliggandeuppfinning, med hänvisning till de vidhängda ritningarna, där sammahänvisningsbeteckningar kommer att användas för liknande element, i vilka:Fig. 1 är ett schematiskt blockdiagram över en kommunikationsenhet i enlighet med känd teknik; Fig. 2 är ett schematiskt blockdiagram över en kommunikationsenhet ienlighet med en första aspekt av föreliggande uppfinningskoncept; Fig. 3 är ett flödesschema som åskådliggör ett förfarande i enlighet med enandra aspekt av föreliggande uppfinningskoncept.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Fig. 2 beskriver genom exempel arkitekturen hos en kommunikationsmodul200, för användning i ett industrinät i enlighet med en aspekt av föreliggandeuppfinningskoncept. lndustrinätet 210 är förbundet med ett nätgränssnitt 220 ikommunikationsenheten 200. Nätgränssnittet 220 inbegriper åtminstone delar av det somomnämns som skikt 1 (fysiskt skikt) av protokollstacken i enlighet med referensmodellenför sjuskikts OSI (ibland förkortad till tre skikt för fältbussar) samt tar emot signaler somrepresenterar de data (t.ex. dataramar i avhängighet av vilket industrinät nätgränssnittet220 är förbundet med) som sänds över lndustrinätet 210. I det som följer kommer de datasom tas emot från lndustrinätet 210 omnämnas som "första data". Utformningen avnätgränssnittet 220 (kontaktdon, gränssnittselektronik m.m.) är avhängig av vilketindustrinät 210 kommunikationsmodulen 200 är anordnad att vara förbunden med, det villsäga olika överföringstekniker finns tillgängliga, som till exempel trådbunden (t.ex. RS- 485), optisk (t.ex. fiberkablar) och trådlös. l avhängighet av vilket industrinät 210kommunikationsmodulen 200 är förbunden med är nätgränssnittet 220 anordnat att ta emotnämnda 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 elektrisktprogrammerbar grindmatris (FPGA) i syfte att möjliggöra bearbetning för skikt 1 av dedatasignaler som tas emot från nätet. Nätgränssnittet 220 utför även bearbetning för skikt1 av signaler som ska sändas i lndustrinätet 210. Med andra ord innefattarkommunikationsenheten 200 ett nätgränssnitt 220 för att förbindakommunikationsmodulen 200 med lndustrinätet 210, varvid nätgränssnittet 220 äranordnat att ta emot första data från lndustrinätet 210.

Enligt vad som mer i detalj kommer att beskrivas med avseende på Fig. 3, fastställernätgränssnittet 220, vid mottagning av de signaler som representerar data (t.ex. en dataram)som sänds över lndustrinätet 210, om de nyttolastdata som tas emot från nätet 210 skasändas till en databearbetningsenhet 230 eller om dessa data hänför sig till realtidsdata (somtill exempel tidskritiska processdata) och ska gå förbi databearbetningsenheten 230 ochsändas via det kretssystem för kommunikation som anges av pil 270 i fig. 2 till en trippelbuffert240 eller ett enhetsgränssnitt 250 som är anordnat i kommunikationsenheten 200.Inställningen av vilka data som ska gå förbi databearbetningsenheten 230 kan göras när den 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 t.ex.kommandon för "start/stopp", kommandon för "hastighet" och processdata för "körhastighet"ska behandlas som realtidsdata. Denna information kan lagras i kommunikationsenheten200 och även tillhandahållas en PLC som är förbunden med industrinätet 210 och somanvänds för styrning av den elektriska enheten 260. Kommunikationsenheten 200 kanhärav fastställa om data som tas emot från industrinätet 210 eller från den elektriskaenheten 260 hänför sig till realtidsdata. Med andra ord är nätgränssnittet 220 anordnat attfastställa om de data som tas emot från industrinätet 210 hänför sig till realtidsdata ochsända sådana realtidsdata till enhetsgränssnittet 250 via kretssystemet 270 förkommunikation. Enhetsgränssnittet 250 implementeras företrädesvis i samma FPGA somnätgränssnittet 220.

Data som sänds till databearbetningsenheten 230 kommer i det som följer attomnämnas som "andra data" medan däremot data som går förbi databearbetningsenheten230 kommer att omnämnas som " Järde data”. Alternativt, om kommunikationsenheten 200implementeras utan en trippelbuffert 240, kommer nätgränssnittet 220 snarare att sändanämnda data till enhetsgränssnittet 250 än till trippelbufferten 240 enligt vad som angesmed den streckade pilen i fig. 2. Både nätgränssnittet 220 och kretssystemet 270 förkommunikation implementeras företrädesvis i samma FPGA, varvid kretssystemet 270 förkommunikation kan anses utgöra en del av nätgränssnittet 220.

Den trippelbuffert 240 som åskâdliggörs i fig. 1 tillhandahåller ett sätt attförmedla data mellan databearbetningsenheten 230 och enhetsgränssnittet 250 (eller mellannätgränssnittet 220 och enhetsgränssnittet 250 om databearbetningsenheten 230förbipasseras) även om databearbetningsenheten 230 (eller nätgränssnittet 220) ochenhetsgränssnittet 250 körs i olika hastigheter. I jämförelse med en enkelbuffert eller endubbelbuffert tillhandahåller trippelbufferten 240 en hastighetsförbättring med avseende pådataöverföring. Det vill säga, om en enkelbuffert används, kan inte den sändande enheten(t.ex. nätgränssnittet 220) skriva i bufferten medan den mottagande enheten (tex.enhetsgränssnittet 250) läser bufferten och måste följaktligen vänta till dess att bufferten blirtillgänglig för skrivning. Denna väntetid skulle kunna vara flera millisekunder under vilkenbufferten inte kan röras av den sändande enheten. Om en dubbelbuffert används kan densändande enheten skriva i en buffert medan den mottagande enheten läser från den andrabufferten, men buffertarna är fortfarande låsta när innehållet i buffertarna utbyts (eller närpekarna till buffertarna utbyts). l syfte att hitta en våg runt detta innefattarkommunikationsmodulen 200 företrädesvis en trippelbuffert 240. Trippelbufferten 240innefattar en buffert för läsning, en för skrivning och en som temporärt lagringsutrymme förden senast slutförda skrivningen/de senast slutförda skrivningarna. Med denna anordning måste inte den sändande enheten och mottagande enheten vänta på den andra.Skrivningsbufferten kan användas utan låsning, liksom läsningsbufferten. Trippelmellanlagringantyder tre buffertar, men mellanlagringen i kommunikationsmodulen 200 kan utökas till såmånga buffertar som är praktiskt för tillämpningen. Trippelbufferten 240 implementerasföreträdesvis i samma FPGA som nätgränssnittet 220.

Om nätgränssnittet 220 bestämmer sig för att sända nämnda data tilldatabearbetningsenheten 230 kommer databearbetningsenheten 230 att utföra allnödvändig bearbetning för högre skikt (i regel skikt 2) och därefter sända dessabearbetade data, som skulle kunna hänföra sig till parameterdata, diagnostikdata ellerliknande, till trippelbufferten 240 eller enhetsgränssnittet 250 om kommunikationsenhetenimplementeras utan en trippelbuffert 240. Databearbetningsenheten 230 utför även allnödvändig protokollomvandling för t.ex. acykliska parameterdata eller diagnosdata.Bearbetade data som sänds från databearbetningsenheten 230 till trippelbufferten 240eller 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. ettmotorskåp). Med andra ord är databearbetningsenheten 230 förbunden mednätgränssnittet 220 och anordnad att ta emot andra data, som innefattar åtminstone en delav nämnda första data, från nätgränssnittet 220, varvid databearbetningsenheten 230 äranordnad att bearbeta nämnda andra data; kommunikationsmodulen 200 även innefattarett enhetsgränssnitt 250 för att förbinda kommunikationsmodulen 200 med den elektriskaenheten 260, varvid enhetsgränssnittet 250 är förbundet med databearbetningsenheten230 och anordnat att ta emot tredje data, som innefattar åtminstone en del av nämndaandra data, från bearbetningsenheten 230.

På liknande sätt sänds data som tas emot i enhetsgränssnittet 250 från denelektriska enheten 260 till trippelbufferten 240 och vidarebefordras sedan tilldatabearbetningsenheten 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 implementerareffektiv datakommunikation mellan ett industrinät och en elektrisk enhet som ärförbunden med industrinätet via en kommunikationsmodul.

Med hänvisning till både fig. 2 och fig. 3 inleds förfarandet i block 300 därnätgränssnittet 220 tar emot första data från industrinätet 210. Dessa första data föreligger iregel i form av signaler som representerar dataramar, som till exempel dataramarförEthernet, dataramar för CAN eller dataramar för ControlNet. Den exakta representationenav dessa data är dock avhängig av vilket industrinät 210 nätgränssnittet 220 är förbundetmed. l 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 typ av data som tas emot från industrinätet 210. Beslutet om den typ av data som tas emotkan baseras på olika kriterier i avhängighet av den typ av industrinät 210 som används förkommunikation. Exempelvis kan en masterstation i industrinätet 210 använda ett förfarandeför massutsänd avfrågning för att kommunicera med varje enhet i nätet, det vill säga nämndamaster sänder en massutsänd meddelanderam till hela nätet, varpå alla enheter i nätet taremot meddelandet men enbart den första enheten svarar med sina data (vilka data kan vararealtidsdata). När nämnda master har tagit emot svaret från den första enheten sänder den ettmeddelande till den andra stationen som svarar med sina data (vilka data kan vararealtidsdata). Denna procedur fortsätter till dess att alla enheter har avfrågats. Som en del av,eller förutom, meddelandehanteringen ovan, kan nämnda master sända cykliska data (vilkadata kan vara realtidsdata) eller olika typer av meddelanden till enheterna i nätet. Dessacykliska data och meddelandena är i regel anordnade i ett ramformat som innefattar adressentill den sändande enheten, adressen till mottagaren, den mängd data som ska sändas, typ avdata i ramen osv. Beslutet om vilken typ av data som tas emot kan således t.ex. baseras påtimingen för mottagningen av dessa data (med hänvisning till ett initialt meddelande) eller påinformation som finns i de dataramar (t.ex. i huvudet av ramen) som tas emot i enheten. Idetta sammanhang förstås det att, eftersom föreliggande uppfinningskoncept avser enkommunikationsmodul 200 som ska förbindas mellan industrinätet 210 och den elektriskaenheten 260, nätgränssnittet 220 kan använda denna information i syfte att fastställa vilkentyp av data som tas emot.

Om det bestäms att nämnda mottagna data tillhör en första typ av datavilka inte hänför sig till tidskritiska data, som till exempel parameterdata, diagnostikdataeller liknande, fortsätter förfarandet till block 320, varvid nätgränssnittet 220 sändernämnda data till databearbetningsenheten 230 för utförande av all nödvändigbearbetning, som till exempel protokollomvandling, av dessa data.

Efter bearbetning av nämnda data fortsätter förfarandet till block 330, därdatabearbetningsenheten 230 sänder dessa bearbetade data till enhetsgränssnittet 250 förvidare överföring till den elektriska enheten 260. Så som nämns ovan kan nämnda datasnarare sändas till en trippelbuffert 240 än direkt till enhetsgränssnittet 250 i syfte att göradet möjligt för databearbetningsenheten 230 och enhetsgränssnittet 250 att bland annatköra i olika hastigheter.

Om det bestäms att nämnda mottagna data tillhör en andra typ av data vilkahänför sig till tidskritiska data, som till exempel realtidsprocessdata, fortsätter förfarandet frånblock 310 direkt till block 330, där nätgränssnittet 220 går förbi databearbetningsenheten 230och sänder nämnda data direkt till nätgränssnittet 250. Förbigåendet möjliggörs avkretssystem 270 för kommunikation som är anordnat i kommunikationsmodulen 200. Så somnämns ovan kan nämnda data snarare sändas från nätgränssnittet 210 till en trippelbuffert240 än direkt till enhetsgränssnittet 250 i syfte att göra det möjligt för nätgränssnittet 210 och enhetsgränssnittet 250 att bland annat köra i olika hastigheter.

Oavsett huruvida de data som tas emot i enhetsgränssnittet 250 kommer fråndatabearbetningsenheten 230 eller nätgränssnittet 210 alstrar enhetsgränssnittetföreträdesvis en avbrottssignal till den elektriska enheten 260 som anger att nya data finnstillgängliga i kommunikationsmodulen 200.

Med hänvisning på nytt till fig. 2 kan kommunikationsenheten 200 utrustas medelektroniskt kretssystem, som anges av linjen 290 i fig. 2, genom vilket nätgränssnittet 220kan tillhandahålla en synkroniseringssignal direkt till enhetsgränssnittet 250.Synkroniseringen kan behövas t.ex. när elektriska enheter är rumsligt utspridda menerfordrar samtidiga åtgärder på mottagna data. Synkroniseringssignalen kan t.ex. varabaserad på synkroniseringssignaler som periodiskt sänds i nätet (som med CANopen) somkan ge ett synkroniserat beteende i ett i själva verket asynkront nät. Det vill säga enheterna inätet hanterar inte några mottagna processdata förrän ett synkroniseringsmeddelande tasemot. Alternativt kan en distribuerad klocka enligt vad som beskrivs i standarden IEEE 1588användas, med vilken enheterna synkroniseras genom sampling av tidstämplar påinkommande och utgående ramar. Utan hänsyn till det förfarande som används avindustrinätet för att ställa synkroniseringssignalerna 290 till förfogande går nätgränssnittet220, efter mottagning av synkroniseringssignalen från industrinätet 210, förbidatabearbetningsenheten 230 och ställer synkroniseringssignalen 290 till förfogande direkt tillenhetsgränssnittet 250. Genom denna anordning kommer latensen ikommunikationsmodulen 200 att bibehållas på lägsta möjliga nivå, varvid jittret på timingen inätet kommer att minimeras. Patentsökanden har mätt upp latenser ned till <1 us med dennaanordning.

Uppfinningen har i huvudsak beskrivits ovan med hänvisning till ett fåtalutföringsformer. Emellertid är, vilket med lätthet inses av fackmannen, andra utföringsformerän de som beskrivs ovan lika möjliga inom uppfinningens omfång, vilket definieras av devidhängda patentkraven.

Claims (13)

1. Kommunikationsmodul för att ställa datakommunikation mellan ettindustrinät och en elektrisk enhet till förfogande, varvid nämnda kommunikationsmodulinnefattar följande: ett nätgränssnitt för att förbinda kommunikationsmodulen med industrinätet, varvidnätgränssnittet är anordnat att ta emot första data från industrinätet, en databearbetningsenhet som är förbunden med nätgränssnittet samtanordnad att ta emot andra data, som innefattar åtminstone en del av nämnda förstadata, från nätgränssnittet, varvid databearbetningsenheten är anordnad att bearbetanämnda andra data, ett enhetsgränssnitt för att förbinda kommunikationsmodulen med den elektriskaenheten, varvid enhetsgränssnittet är förbundet med databearbetningsenheten samtanordnat att ta emot tredje data, som innefattar åtminstone en del av nämnda andra data,från bearbetningsenheten, varvid kommunikationsmodulen innefattar kretssystem för kommunikation somkopplar samman nätgränssnittet och enhetsgränssnittet, varvid kretssystemet förkommunikation är anordnat att överföra fjärde data, som innefattar åtminstone en del avnämnda första data som skiljer sig från nämnda andra data, från nätgränssnittet tillenhetsgränssnittet.

2. Kommunikationsmodulen enligt patentkrav 1, i vilken enhetsgränssnittet äranordnat att ta emot data från den elektriska enheten och sända åtminstone en del avdessa mottagna data till bearbetningsenheten, varvid databearbetningsenheten äranordnad att bearbeta nämnda data som tas emot från enhetsgränssnittet och sändaåtminstone en del av nämnda bearbetade data till nätgränssnittet, nätgränssnittet äranordnat att sända åtminstone en del av nämnda bearbetade data till industrinätet,kretssystemet för kommunikation är anordnat att sända åtminstone en del av de data somtas emot i enhetsgränssnittet till nätgränssnittet, varvid nämnda data som sänds avkretssystemet för kommunikation skiljer sig fràn nämnda data som överförs tillbearbetningsenheten.

3. Kommunikationsenheten enligt något av patentkraven 1 eller 92, i vilkennätgränssnittet är anordnat att fastställa om de data som tas emot från industrinätet hänförsig till realtidsdata och sända sådana realtidsdata till enhetsgränssnittet via kretssystemetför kommunikation.

4. Kommunikationsenheten enligt något av föregående patentkrav, i vilkenkretssystemet för kommunikation är en del av nätgränssnittet. 12

5. Kommunikationsenheten enliqt nåqot av föreqåendepatentkrav, innefattande en trippelbuffert som är förbunden mellan enhetsgränssnittet och kretssvstemet för kommunikation.

6. " .Kommunikationsenheten enliqt nåqot av föregåendepatentkrav, i vilken nätqränssnittet, kretssvstemet för kommunikation, trippelbufferten och enhetsgränssnittet är implementerade i en FPGA.

7. Kommunikationsenheten enligt något av föregående patentkrav,innefattande kretssystem för kommunikation som är förbundet mellan nätgränssnittet ochenhetsgränssnittet för att förse enhetsgränssnittet med en synkroniseringssignal frånnätgränssnittet.

8. Kommunikationsmodulen enligt något av föregående patentkrav, i vilkennätgränssnittet är anordnat att ta emot nämnda första data i en eller flera dataramar, somtill exempel dataramar för Ethernet, dataramar för CAN eller dataramar för ControlNet.

9. Förfarande implementerat i en kommunikationsmodul för att ställadatakommunikation mellan ett industrinät och en elektrisk enhet till förfogande, varvidnämnda förfarande innefattar följande: mottagning av data från industrinätet, fastställande om dessa mottagna data är av åtminstone en första typ eller en andratyp, om dessa mottagna data tillhör den första typen, sändning av åtminstone en delav dessa mottagna data till en bearbetningsenhet för utförande av databearbetning avnämnda åtminstone en del av dessa mottagna data samt sändning av dessa bearbetadedata till den elektriska enheten, och om dessa mottagna data tillhör den andra typen, att gå förbibearbetningsenheten och sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data tillden 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 andratyp. om dessa mottagna data tillhör den första typen, sändning av åtminstone en delav dessa mottagna data till en bearbetningsenhet för utförande av databearbetning avnämnda åtminstone en del av dessa mottagna data samt sändning av dessa bearbetade 13 data till industrinätet, och om dessa mottagna data tillhör den andra typen, att gå förbibearbetningsenheten och sändning av åtminstone en del av dessa mottagna data tillindustrinätet.

11. Förfarandet enligt något av patentkraven 9 eller 10, varvid den andra typenav data hänför sig till realtidsdata.

12. Förfarandet enligt något av patentkraven 9 till 11, innefattande sändning avnämnda åtminstone en del av nämnda mottagna data eller nämnda bearbetade data till entrippelbuffert.

13. Förfarandet enligt något av patentkraven 9 till 12, innefattande mottagningav en synkroniseringssignal från industrinätet och att gå förbi bearbetningsenheten samtsändning av synkroniseringssignal till den elektriska enheten.