WO1995020194A1 - Kommunikationsmodul - Google Patents

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WO1995020194A1
WO1995020194A1 PCT/DE1995/000044 DE9500044W WO9520194A1 WO 1995020194 A1 WO1995020194 A1 WO 1995020194A1 DE 9500044 W DE9500044 W DE 9500044W WO 9520194 A1 WO9520194 A1 WO 9520194A1
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WO
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data
coupling
level
module
communication module
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Application number
PCT/DE1995/000044
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English (en)
French (fr)
Inventor
Antony Griffiths
Hermann Scheil
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40—Bus structure
    • G06F13/4004—Coupling between buses
    • G06F13/4027—Coupling between buses using bus bridges

Definitions

  • the invention relates to a communication module for data exchange between different computer systems.
  • ISO International Standardization Organization
  • H.H. Schulze lexicon and specialist dictionary for data processing and telecommunications
  • H.H. Schulze Rricht, 1998, pages 1557 to 1560.
  • This ISO communication protocol which is divided into seven levels or protocol layers that build on one another, is a model for the development of interfaces for the complicated process of communication of a wide variety of computer systems via a wide variety of networks .
  • the lowest first layer or bit transmission level defines the way in which individual bits are transmitted, from which data, texts, images, speech and messages are built.
  • the second layer or protection level defines the methods for ensuring error-free transmission on the individual lines of the systems to avoid collisions.
  • the third layer or network level ensures that the individual sections of the route between the transmitter and receiver are set up correctly.
  • the fourth layer or transport level defines the functions and the way in which the systems within the network should behave during the data transport.
  • the lower four layers represent the transport protocol and today are largely defined in the systems according to the ISO communication protocol.
  • the fifth layer or connection level specifies the details of the communication between the systems to be used in a connection to be carried out.
  • the agreements to be made on the meanings of the data exchanged are placed in the sixth layer or presentation level.
  • In the top, seventh layer or application level agreements on the permitted applications between the communicating systems are fixed.
  • a network connection computer or "gateway” is therefore usually used, which converts data from the form in which it comes from one computer system into the form that is required in the other computer system.
  • this only relates to the implementation of different data formats with a fixed transport protocol within the four lowest layers of the ISO communication protocol. If computer systems that have different databases and different data buses as well as different data formats on the data buses and different access options to the data buses are to be coupled with one another, this task can no longer be achieved with a gateway. Rather, complex software and program adjustments have to be carried out for each new application.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a universal communication module which enables the connection of two or more computer systems for the purpose of data exchange.
  • each coupling level comprises a number of coupling modules for data transmission, with a management level arranged between the coupling levels, which has a module for converting the data from the first to the second data bus, and with a data level arranged between the coupling levels, which contains a parameterizable description file for the data to be implemented.
  • the two coupling levels only take into account the lowest four protocol layers of the ISO communication protocol, the individual coupling modules receiving or sending the different transport protocols from the data buses of the computer systems to be connected.
  • the top three protocol layers of the ISO communication protocol ie the different application protocols for the communication process between the different computer systems, are taken into account in the parameterizable description file of the data level. Since the modular construction decouples the data conversion from the actual data transmission, the administration level is advantageously universal. This means that in the case of a new application, only the coupling level must be expanded by additional coupling modules and the description file of the data level by entering new parameters, while the administration level remains unchanged.
  • the two coupling levels serve to couple the communication module to the data buses of the computer systems. A distinction is made between data transfer from the outside to the communication module and from the communication module to the outside. Therefore, at least one coupling module for sending and at least one coupling module for receiving data are advantageously provided in each coupling level.
  • the administration level is used for the logical implementation of the data in the data structure of the respective receiving system. This implementation takes place above the first four layers of the ISO communication protocol and ensures communication between the computer systems in the upper layers 5 to 7 of the ISO communication protocol. In order to be able to control the data flow between the two coupling levels, a module for order control connected to the module for data conversion is therefore advantageously provided in the administration level.
  • the communication module therefore has a preprocessing computer connected to the module for data conversion, which is connected to a front-end server.
  • This preprocessing computer is expediently also connected to the module for order control.
  • a ring memory connected to the module for data conversion is provided in the data level.
  • the data is stored there until the administrative level is ready for further processing.
  • the orders for data conversion can also be buffered.
  • the module for order control connected order memory is provided.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that by dividing the communication module into levels and assigning the functions required for data exchange between the computer systems to the various levels, and by the modular structure of each of the coupling levels and the data level a coupling of different systems with the same data protocols (bridge function) as well as with different data protocols (gateway function) is possible.
  • Data protocol here means the type of identifiers that are transmitted with the data packets or files (files) for their identification and assignment.
  • These data protocols with the identifiers of the data to be transmitted between the different computer systems are stored in the parameterizable description file of the data level for the different bus systems.
  • the figure shows the subdivided communication module 2, which is coupled via interfaces 4, 6 to a first data bus 8 of a first computer system (not shown) and to a second data bus 10 of a second computer system (not shown).
  • the communication module 2 has a first coupling level KE1 or a second coupling level KE2, between which there is a management level VE and a data level DE below it hierarchically.
  • the coupling level KE1 comprises a number of coupling modules Sn- .. S ⁇ n and E ll --- E ln for the data transfer from the data bus 8 into the communication module 2 or from this into the data bus 8. This is shown by the action arrows 12 and 14 indicated.
  • two coupling modules S n and E n for each sending and receiving of such a data protocol are provided for all different data protocols.
  • the coupling level KE2 which is constructed in at least approximately the same way as the coupling level KE1, also comprises a number of coupling modules S21 ... S2n and E21 ... E2 n for the data transfer from the data bus 10 to the communication module 2 or from this to the data bus 10. This is also indicated by arrows 16 and 18. Also in the second coupling level KE2, a number of coupling modules S2 n E 2n corresponding to the number of different data protocols are provided, with a coupling module S2 n for sending and a coupling module E2 n for receiving a specific protocol type being provided for each data protocol.
  • the coupling levels KE1 and KE2 have a modular structure. In the case of a new application, ie if a new data protocol is to be transmitted between the data buses 8 and 10 and to be implemented in the communication module 2, then only the coupling levels KE1 and KE2 have to be replaced by corresponding coupling modules S ⁇ n , E ⁇ n b zw - s 2n » E 2n can be expanded.
  • the management level VE comprises a module 20 for data conversion, which is connected to the coupling modules S n , E ln the first coupling level KE1 and to the coupling modules S2 n E 2n of the second coupling level KE2 via data lines 22 and 24, respectively.
  • the management level VE also includes a module 26 for order control and a preprocessing computer 28 which is connected to a front-end server 30 for access to a relational database (not shown). one of the computer systems is connected.
  • the module 20 for data conversion is connected to the module 26 for order control and to the preprocessing computer 28.
  • the module 26 for order control is - as indicated by the effect arrow 36 - also connected to the preprocessing computer 28.
  • the data level DE comprises a parameterizable description file 38 which, as indicated by the effect arrow 40, is connected to the module 20 for data conversion provided in the administration level VE.
  • the parameters required for the data conversion are stored in this description file 38. These are entered in the description file 38 in the form of parameters characteristic of the different data protocols.
  • the data level DE which is independent of the administration level VE, as well as the two coupling levels KE1 and KE2, can be expanded at any time by entering further parameters relevant for new applications. In contrast, the universal administration level VE remains unchanged for all applications.
  • the data level DE also includes a ring memory 42 connected to module 20 for data conversion and an order memory 44 connected to module 26 for job control. This is indicated by arrows 46 and 48, respectively.
  • data are read into one of the coupling modules E] _ n , for example via the data bus 8, with which a corresponding data protocol is transmitted.
  • the received data reach the module 20 of the management level VE via the first coupling level KE1.
  • the data are converted to the data protocol and the data format of the data bus 10 coupled to the second coupling level KE2 of the communication module 2. follows in accordance with the parameterizable description file 38 and the module 26 for order control. With large amounts of data, orders which have not yet been processed can be stored in the order memory 44.
  • the data From the block 20 for data conversion, the data arrive at a corresponding coupling block S2 n of the second coupling level KE2 and are sent from there to the coupled data bus 10. If data are to be sent in the reverse direction, the data flow takes place via one of the coupling modules E2 n, the module 20 for data conversion and a corresponding coupling module S ⁇ _ n of the first coupling level KE1 and is sent from there to the data bus 8.
  • the data may be temporarily stored in the ring memory 42. If, for example, one computer system only requires data when requested, while the other computer system continuously supplies all data to data bus 8 or 10, these data must be temporarily stored until a request is made by one computer system.
  • the communication module 2 is constructed in such a way that a large number of coupling options can be implemented without significant program or software changes.
  • Some possible actions within the administration level VE are shown below:
  • Another condition can be that both the data-sending computer system and the data-receiving computer system are telegram-oriented. If, in addition, the logical formats of the telegrams and their lengths are the same, the action follows that the data is sent directly. If, on the other hand, the logical formats and / or the lengths of the telegrams are different, these telegrams are first converted in a first action. The data are only sent in a subsequent, second action.
  • the first step is to convert the telegram to a file.
  • the order is sent to send the data.
  • both the data-sending computer system and the data-receiving computer system are and are file-oriented. If the logical formats are the same, the data is sent directly. If, on the other hand, the logical formats are different, the files are converted in a first action and the job for sending the data is only given in a second action.
  • both the data-sending computer system and the data-receiving computer system are passive, the data request job is created in a first action. In a second action, the order to receive the data is given first. The order for sending the data is then created in a third action. If, on the other hand, both the data-sending computer system and the data-receiving computer system are active, the first action is the order to receive data, the second action is the order to save this data, and the third action is waiting for a second request and only as a fourth action the order to send the data is given.
  • a data request from a database of one of the computer systems is made as another condition, the order to read the data from the database is first given to the database in a first and second action. The order to send the data is only created in a third action.
  • the transmission system is J J j telegram-oriented
  • Transmission system is passive j j N N
  • the above-mentioned conversion of the telegrams and / or files takes place in the block 20 for data conversion.
  • the orders are controlled in module 26.
  • A is used to read data from the databases of the computer systems direct access to their relational databases. This takes place via the front-end server 30, the data first being read into the preprocessing computer 28. There, the data are processed for further processing in module 20 for data conversion.
  • the communication module 2 can be used for simple sub-tasks, e.g. can be used as a gateway or bridge, or for complicated tasks. It is particularly suitable for coupling computer systems within a power plant control room, in particular for coupling the control technology that controls the power plant system with a diagnostic system that monitors the system process.

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Abstract

Um die Verbindung zweier oder mehrerer Rechnersysteme zum Zwecke des Datenaustausches zu ermöglichen, ist ein Kommunikationsmodul (2) vorgesehen, das eine erste und eine zweite Kopplungsebene (KE1, KE2) zur Ankopplung an einen mit dem ersten Rechnersystem verbundenen ersten Datenbus (8) und einen mit dem zweiten Rechnersystem verbundenen zweiten Datenbus (10) aufweist. Dabei umfaßt jede Kopplungsebene (KE1, KE2) eine Anzahl von Kopplungsbausteinen (S1n, E1n; S2n, E2n) zur Datenübertragung. Zwischen den beiden Kopplungsebenen (KE1, KE2) ist eine Verwaltungsebene (VE) vorgesehen, die einen Baustein (20) zum Umsetzen der Daten vom ersten auf den zweiten Datenbus (8, 10) aufweist. Ebenfalls zwischen den Kopplungsebenen (KE1, KE2) ist eine Datenebene (DE) vorgesehen, die eine parametrierbare Beschreibungsdatei (38) für die umzusetzenden Daten umfaßt.

Description

Beschreibung
Kommunikationsmodul
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationsmodul für den Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Rechnersyste¬ men.
Um unterschiedliche Rechnersysteme aneinander anpaßbar zu ma¬ chen, wurde das sogenannte ISO-Kommunikationsprotokoll oder - Schichtmodell als Quasinorm entwickelt. Dabei steht die Ab¬ kürzung ISO für International Standardisation Organisation; vergl. z.B. Computer Enzyklopädie, Lexikon und Fachwörterbuch für Datenverarbeitung und Telekommunikation, H.H. Schulze, Rowohlt, 1998, Seiten 1557 bis 1560. Dieses in sieben aufein¬ ander aufbauende Ebenen oder Protokollschichten gegliederte ISO-Kommunikationsprotokoll ist ein Modell für die Entwick¬ lung von Schnittstellen für den komplizierten Prozeß der Kom- munikation unterschiedlichster Rechnersysteme über unter¬ schiedlichste Netze.
Die unterste erste Schicht oder Bitübertragungsebene legt die Art und Weise der Übertragung einzelner Bits fest, aus denen sich Daten, Texte, Bilder, Sprache und Nachrichten aufbauen. Die zweite Schicht oder Sicherungsebene legt die Verfahren zur Sicherung einer fehlerfreien Übertragung auf den einzel¬ nen Strecken der Systeme zur Vermeidung von Kollisionen fest. Die dritte Schicht oder Netzwerkebene gewährleistet den rich- tigen Aufbau der einzelnen Streckenabschnitte zwischen Sender und Empfänger. Die vierte Schicht oder Transportebene legt die Funktionen und die Art und Weise, wie sich die Systeme innerhalb des Netzes während des Datentransportes verhalten sollen, fest. Die unteren vier Schichten stellen das Trans- portprotokoll dar und sind heute weitestgehend in den Syste¬ men nach dem ISO-Kommunikationsprotokoll festgelegt. Die fünfte Schicht oder Verbindungsebene legt die bei einer durchzuführenden Verbindung zu verwendenden Einzelheiten der Kommunikation zwischen den Systemen fest. In die sechste Schicht oder Darstellungsebene werden die zu treffenden Ver- einbarungen über die Bedeutungen ausgetauschter Daten gelegt. In der obersten, siebten Schicht oder Anwendungsebene sind Vereinbarungen über die zulässigen Anwendungen zwischen den kommunizierenden Systemen fixiert. Diese drei oberen Schich¬ ten werden auch als Anwendungsprotokoll bezeichnet, in dem die Vereinbarungen über die möglichen und zulässigen Opera¬ tionen, die der Sender im System des Empfängers veranlaßt, getroffen werden.
Soweit die technische Ebene, d.h. das Transportprotokoll, be- troffen ist, ist eine Fixierung einzelner Vereinbarungen na¬ hezu unproblematisch. Im Hinblick auf die Anwendung, d.h. hinsichtlich des Anwendungsprotokolls, ist eine Festlegung aufgrund der zu berücksichtigenden organisatorischen und in¬ dividuellen Verhältnisse bei den unterschiedlichen Rechnersy- stemen äußerst schwierig.
Für den Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Rechnersy¬ stemen wird daher üblicherweise ein Netzverbindungsrechner oder "Gateway" eingesetzt, der Daten aus der Form, aus der sie aus einem Rechnersystem kommen, in die Form umsetzt, die in dem anderen Rechnersystem benötigt wird. Dies bezieht sich allerdings nur auf die Umsetzung unterschiedlicher Datenfor¬ mate bei festgelegtem Transportprotokoll innerhalb der vier untersten Schichten des ISO-Kommunikationsprotokolls. Sollen darüber hinaus Rechnersysteme miteinander gekoppelt werden, die sowohl unterschiedliche Datenbanken und unterschiedliche Datenbusse als auch verschiedene Datenformate auf den Daten¬ bussen und unterschiedliche Zugriffsmöglichkeiten auf die Da¬ tenbusse aufweisen, so ist diese Aufgabe mit einem Gateway nicht mehr lösbar. Es müssen vielmehr für jede neue Anwendung aufwendige Software- und Programmanpassungen durchgeführt werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein univer¬ selles Kommunikationsmodul anzugeben, das die Verbindung zweier oder mehrerer Rechnersysteme zum Zwecke des Datenaus¬ tausches ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kommuni¬ kationsmodul mit einer ersten und einer zweiten Kopplungsebe¬ ne zur Ankopplung an einen mit dem ersten Rechnerεystem ver¬ bundenen ersten Datenbus und an einen mit dem zweiten Rech- nersystem verbundenen zweiten Datenbus, wobei jede Kopplungs- sebene eine Anzahl von Kopplungsbausteinen zur Datenübertra¬ gung umfaßt, mit einer zwischen den Kopplungsebenen angeord¬ neten Verwaltungsebene, die einen Baustein zum Umsetzen der Daten vom ersten auf den zweiten Datenbus aufweist, und mit einer zwischen den Kopplungsebenen angeordneten Datenebene, die eine parametrierbare Beschreibungsdatei für die umzuset¬ zenden Daten umfaßt.
Die beiden Kopplungsebenen berücksichtigen lediglich die un- tersten vier Protokollschichten des ISO-Kommunikationsproto¬ kolls, wobei die einzelnen Kopplungsbausteine die unter¬ schiedlichen Transportprotokolle von den Datenbussen der zu verbindenden Rechnersysteme empfangen oder an diese absenden. Die obersten drei Protokollschichten des ISO-Kommunikations- Protokolls, d.h. die unterschiedlichen Anwendungsprotokolle für den Kommunikationsprozeß zwischen den unterschiedlichen Rechnersystemen, sind in der parametrierbaren Beschreibungs- datei der Datenebene berücksichtigt. Da durch den modularen Aufbau die Datenumsetzung von der eigentlichen Datenübertra- gung entkoppelt ist, ist vorteilhafterweise die Verwaltungs¬ ebene universell. Das heißt, daß bei einer Neuanwendung le¬ diglich die Kopplungsebene um zusätzliche Kopplungsbausteine und die Beschreibungsdatei der Datenebene durch Eingabe neuer Parameter erweitert werden müssen, während die Verwaltungs- ebene unverändert bleibt. Die beiden Kopplungsebenen dienen zur Ankopplung des Kommuni¬ kationsmoduls an die Datenbusse der Rechnersysteme. Dabei wird unterschieden zwischen dem Datentransfer von außen in das Kommunikationsmodul und vom Kommunikationsmodul nach au- ßen. Daher sind vorteilhafterweise in jeder Kopplungsebene mindestens ein Kopplungsbaustein zum Senden und mindestens ein Kopplungsbaustein zum Empfangen von Daten vorgesehen.
Die Verwaltungsebene dient zur logischen Umsetzung der Daten in die Datenstruktur des jeweiligen Empfangssystems. Diese Umsetzung erfolgt oberhalb der ersten vier Schichten des ISO- Kommunikationsprotokolls und gewährleistet die Kommunikation zwischen den Rechnersystemen in den oberen Schichten 5 bis 7 des ISO-Kommunikationsprotokolls. Um den Datenfluß zwischen den beiden Kopplungsebenen steuern zu können, ist daher vor¬ teilhafterweise in der Verwaltungsebene ein mit dem Baustein zur Datenumsetzung verbundener Baustein zur Auftragssteuerung vorgesehen.
Die meisten relationalen Datenbanken bieten die Möglichkeit, über sogenannte Front- und Back-End-Server einen direkten Zu¬ griff auf dort abgelegte Daten zu tätigen. Daher weist der Kommunikationsmodul in vorteilhafter Weiterbildung in der Verwaltungsebene ein mit dem Baustein zur Datenumsetzung ver- bundenen Vorverarbeitungsrechner auf, der mit einem Front- End-Server verbunden ist. Dieser Vorverarbeitungsrechner ist zweckmäßigerweise außerdem mit dem Baustein zur Auftrags- Steuerung verbunden.
Um von einem Datenbus eines Rechnersystems gesendete und vom Kommunikationsmodul empfangene Daten, die nicht sofort wei¬ terverarbeitet werden können, zwischenzuspeichern, ist in der Datenebene ein mit dem Baustein zur Datenumsetzung verbunde¬ ner Ringspeicher vorgesehen. Dort werden die Daten so lange gespeichert, bis die Verwaltungsebene zur Weiterverarbeitung bereit ist. Auch können die Aufträge zur Datenumsetzung zwi¬ schengespeichert werden. Dazu ist in der Datenebene ein mit dem Baustein zur Auftragssteuerung verbundener Auftragsspei¬ cher vorgesehen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, daß durch eine Aufteilung des Kommunikationsmo¬ duls in Ebenen und eine Zuordnung der zum Datenaustausch zwi¬ schen den Rechnersystemen erforderlichen Funktionen zu den verschiedenen Ebenen sowie durch den modularen Aufbau jeder der Kopplungsebenen und der Datenebene eine Kopplung unter- schiedlicher Systeme sowohl mit gleichen Datenprotokollen (Bridge-Funktion) als auch mit unterschiedlichen Datenproto¬ kollen (Gateway-Funktion) möglich ist.
Unter Datenprotokoll wird hier die Art der Kennungen verstan- den, die mit den Datenpaketen oder Dateien (files) zu dessen Identifizierung und Zuordnung übertragen werden. Diese Daten¬ protokolle mit den Kennungen der zwischen den unterschiedli¬ chen Rechnersystemen zu übertragenden Daten werden in der pa- rametrierbaren Beschreibungsdatei der Datenebene für die un- terschiedlichen Bussysteme hinterlegt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich¬ nung näher erläutert. Sie zeigt ein an zwei Datenbusse gekop¬ peltes Kommunikationsmodul mit dessen Bausteinen und Kompo- nenten.
Die Figur zeigt das in Ebenen unterteilte Kommunikationsmodul 2, das über Schnittstellen 4, 6 an einen ersten Datenbus 8 eines ersten Rechnersystems (nicht dargestellt) und an einen zweiten Datenbus 10 eines zweiten Rechnersystems (nicht dar- gestelt) angekoppelt ist. Zur Ankopplung an den ersten Daten¬ bus 8 μnd an den zweiten Datenbus 10 weist der Kommunikati¬ onsmodul 2 eine erste Kopplungsebene KEl bzw. eine zweite Kopplungsebene KE2 auf, zwischen denen eine Verwaltungsebene VE und hierarchisch darunter eine Datenebene DE liegen. Die Kopplungsebene KEl umfaßt eine Anzahl von Kopplungsbau¬ steinen Sn-.. Sιn und Ell--- Eln fur den Datentransfer von dem Datenbus 8 in das Kommunikationsmodul 2 bzw. aus diesem in den Datenbus 8. Dies ist durch die Wirkungspfeile 12 und 14 angedeutet. Dabei sind für alle unterschiedlichen Daten¬ protokolle jeweils zwei Kopplungsbausteine Sιn und Eη_n zum Senden bzw. Empfangen eines solchen Datenprotokolls vorgese¬ hen.
Die Kopplungsebene KE2, die in zumindest annähernd gleicher Art und Weise wie die Kopplungsebene KEl aufgebaut ist, um¬ faßt ebenfalls eine Anzahl von Kopplungsbausteinen S21 ... S2n und E21... E2n für den Datentransfer vom Datenbus 10 in das Kommunikationsmodul 2 bzw. aus diesem an den Datenbus 10. Dies ist ebenfalls durch Wirkungspfeile 16 und 18 angedeutet. Auch in der zweiten Kopplungsebene KE2 sind eine der Anzahl unterschiedlicher Datenprotokolle entsprechende Anzahl von Kopplungsbausteinen S2n E2n vorgesehen, wobei für jedes Da¬ tenprotokoll ein Kopplungsbaustein S2n zuιn Senden und ein Kopplungsbaustein E2n zum Empfangen eines bestimmten Proto¬ kolltyps vorgesehen sind.
Die Kopplungsebenen KEl und KE2 sind modular aufgebaut. Bei einer neuen Anwendung, d.h. wenn ein neues Datenprotokoll zwischen den Datenbussen 8 und 10 übertragen und dazu im Kom¬ munikationsmodul 2 umgesetzt werden soll, müssen dann ledig¬ lich die Kopplungsebenen KEl und KE2 um entsprechende Kopp¬ lungsbausteine Sιn, Eιn bzw- s2n» E2n erweitert werden.
Die Verwaltungsebene VE umfaßt einen Baustein 20 zur Datenum¬ setzung, der mit den Kopplungsbausteinen Sιn, Eln der ersten Kopplungsebene KEl und mit den Kopplungsbausteinen S2n E2n der zweiten Kopplungsebene KE2 über Datenleitungen 22 bzw. 24 verbunden ist. Die Verwaltungsebene VE umfaßt außerdem einen Baustein 26 zur Auftragssteuerung sowie einen Vorverarbei¬ tungsrechner 28, der mit einem Front-End-Server 30 für den Zugriff auf eine relationale Datenbank (nicht dargestellt) eines der Rechnersysteme verbunden ist. Wie durch die Wir¬ kungspfeile 32 und 34 dargestellt ist, steht der Baustein 20 zur Datenumsetzung mit dem Baustein 26 zur Auftragssteuerung sowie mit dem Vorverarbeitungsrechner 28 in Verbindung. Der Baustein 26 zur Auftragssteuerung steht - wie durch den Wir¬ kungspfeil 36 angedeutet - ebenfalls mit dem Vorverarbei¬ tungsrechner 28 in Verbindung.
Die Datenebene DE umfaßt eine parametrierbare Beschreibungs- datei 38, die - wie durch den Wirkungspfeil 40 angedeutet - mit dem in der Verwaltungsebene VE vorgesehenen Baustein 20 zur Datenumsetzung verbunden ist. In dieser Beschreibungsda¬ tei 38 sind die für die Datenumsetzung benötigten Kenngrößen abgelegt. Diese sind in Form von für die unterschiedlichen Datenprotokolle charakteristischen Parametern in die Be¬ schreibungsdatei 38 eingegeben. Die von der Verwaltungsebene VE unabhängige Datenebene DE ist, ebenso wie die beiden Kopp¬ lungsebenen KEl und KE2, jederzeit durch Eingabe weiterer, für neue Anwendungen relevanter Parameter erweiterbar. Dage- gen bleibt die universelle Verwaltungsebene VE für alle An¬ wendungen unverändert.
Die Datenebene DE umfaßt außerdem einen mit dem Baustein 20 zur Datenumsetzung verbundenen Ringspeicher 42 und einen mit dem Baustein 26 zur Auftragssteuerung verbundenen Auftrags- Speicher 44. Dies ist durch Wirkungspfeile 46 bzw. 48 ange¬ deutet.
Soll nun zwischen den Rechnersystemen ein Datenaustausch stattfinden, so werden Daten beispielsweise über den Datenbus 8, mit dem ein entsprechendes Datenprotokoll übertragen wird, in einen der Kopplungsbausteine E]_n eingelesen. Die empfange¬ nen Daten gelangen über die erste Kopplungsebene KEl in den Baustein 20 der Verwaltungsebene VE. Dort werden die Daten umgesetzt auf das Datenprotokoll und das Datenformat des an die zweite Kopplungsebene KE2 des Kommunikationsmoduls 2 an¬ gekoppelten Datenbusses 10. Die Steuerung der Umsetzung er- folgt nach Maßgabe der parametrierbaren Beschreibungsdatei 38 und dem Baustein 26 zur AuftragsSteuerung. Bei großen Daten¬ mengen können noch nicht abgearbeitete Aufträge im Auftrags- Speicher 44 abgelegt werden.
Vom Baustein 20 zur Datenumsetzung gelangen die Daten zu ei¬ nem entsprechenden Kopplungsbaustein S2n der zweiten Kopp¬ lungsebene KE2 und werden von dort an den angekoppelten Da¬ tenbus 10 gesendet. Wenn Daten in umgekehrter Richtung ge- schickt werden sollen, geschieht der Datenfluß über einen der Kopplungsbausteine E2n» den Baustein 20 zur Datenumsetzunng und einen entsprechenden Kopplungsbaustein Sη_n der ersten Kopplungsebene KEl und werden von dort an den Datenbus 8 ge¬ sendet.
Je nach dem, wie die Daten auf den Datenbussen 8, 10 zur Ver¬ fügung stehen, und wie sie in dem jeweiligen Rechnersystem verarbeitet werden sollen, kann es notwendig sein, daß die Daten in dem Ringspeicher 42 zwischengelagert werden müssen. Benötigt beispielsweise ein Rechnersystem Daten nur auf An¬ forderung, während das andere Rechnersystem aber ständig alle Daten an den Datenbus 8 oder 10 liefert, so müssen diese Da¬ ten so lange zwischengespeichert werden, bis von dem einen Rechnersystem eine Anforderung erfolgt.
Ferner kann der Wunsch bestehen, daß ein Rechnersystem spezi¬ elle Daten, z.B. berechnete Werte, benötigt, die in einer Da¬ tenbank des anderen Rechnersystems stehen. Bei einer vollen Datenbank könnte nun sehr viel Zeit vergehen, bis die Daten auf dem normalen Weg über die Kopplungsebenen KEl oder KE2 an den Datenbus 8 bzw. 10 sowie dann wieder über den Datenbus 8 oder 10 und die Kopplungsebene KEl bzw. KE2 zusammengestellt und versandbereit wären. Um in einem solchen Fall die Lauf¬ zeit zu verkürzen, ist ein direkter Zugriff möglich über den Vorverarbeitungsrechner 28, der über den Front-End-Server oder die Schnittstelle 30 mit der Datenbank des entsprechen¬ den Rechnersystems verbunden ist. Diese Datenbanken sind so- genannte relationale Datenbanken, die über Front- und Back- End-Server die Möglichkeit eines direkten Zugriffs bieten.
Konzeptionell ist der Kommunikationsmodul 2 so aufgebaut, daß eine Vielzahl von Kopplungsmöglichkeiten ohne wesentliche Programm- oder Software-Änderungen realisierbar sind. Nach¬ stehend werden einige mögliche Aktionen innerhalb der Verwal¬ tungsebene VE aufgezeigt:
Soll beispielsweise ein Datenaustausch stattfinden unter der Bedingung, daß der Datenbus 8 oder 10 des Daten sendenden Rechnersystems und der Datenbusse 10 bzw. 8 des Daten empfan¬ genden Rechnersystems gleiche oder unterschiedliche Proto¬ kolle übertragen, so werden die zu übertragenden Daten unver- ändert weitergegeben. Gegebenenfalls unterschiedliche Daten¬ protokolle werden durch die entsprechenden Kopplungsbausteine Eln oder S2n in den Kopplungsebenen KEl bzw. KE2 berücksich¬ tigt.
Eine weitere Bedingung kann darin bestehen, daß sowohl das Daten sendende Rechnersystem als auch das Daten empfangende Rechnersystem telegrammorientiert sind. Sind darüber hinaus die logischen Formate der Telegramme und deren Längen gleich, so folgt als Aktion, daß die Daten direkt gesendet werden. Sind dagegen die logischen Formate und/oder die Längen der Telegramme unterschiedlich, so werden diese Telegramme in ei¬ ner ersten Aktion zunächst konvertiert. Erst in einer an¬ schließenden, zweiten Aktion werden die Daten gesendet.
Ist dagegen gemäß einer anderen Bedingung das Daten sendende Rechnersystem telegrammorientiert, das Daten empfangende Rechnersystem aber dateiorientiert und sind die logischen Formate unterschiedlich, so erfolgt zunächst in einer ersten Aktion eine Konvertierung des Telegramms in eine Datei. In einer zweiten Aktion ergeht der Auftrag zum Senden der Daten. Sind dagegen sowohl das Daten sendende Rechnersystem als auch das Daten empfangende Rechnersystem dateiorientiert und sind die logischen Formate gleich, so erfolgt direkt der Sendeauf¬ trag für die Daten. Sind dagegen die logischen Formate unter¬ schiedlich, so werden in einer ersten Aktion die Dateien kon¬ vertiert, und erst in einer zweiten Aktion wird der Auftrag zum Senden der Daten erteilt.
Sind ferner gemäß einer anderen Bedingung sowohl das Daten sendende Rechnersystem als auch das Daten empfangende Rech¬ nersystem passiv, so wird in einer ersten Aktion der Auftrag zur Datenanforderung erstellt. In einer zweiten Aktion wird zunächst der Auftrag zum Empfangen der Daten erteilt. An¬ schließend wird in einer dritten Aktion der Auftrag zum Sen¬ den der Daten erstellt. Sind dagegen sowohl das Daten senden¬ de Rechnersystem als auch das Daten empfangende Rechnersystem aktiv, so werden als erste Aktion der Auftrag zum Datenemp¬ fang, als zweite Aktion der Auftrag zum Speichern dieser Da¬ ten, als dritte Aktion das Warten auf eine zweite Anforderung und erst als vierte Aktion der Auftrag zum Senden der Daten erteilt.
Erfolgt als eine andere Bedingung eine Datenanforderung aus einer Datenbank eines der Rechnersysteme, so wird zunächst in einer ersten und zweiten Aktion der Auftrag zum Lesen der Da¬ ten aus der Datenbank an die Datenbank erteilt. Erst in einer dritten Aktion wird der Auftrag zum Senden der Daten er¬ stellt.
Diese und weitere Bedingungen sowie durch Verknüpfung von Be¬ dingungen gebildete Regeln und die daraus abgeleiteten Aktio- nen sind in den nachfolgenden Tabelle la und lb aufgeführt. In der Tabelle la sind an den Tabellenzeilen fortlaufend neun Bedingungen angegeben. Die Tabellenspalten entsprechen von 1 bis 13 fortlaufend durchnumerierten Regeln, die durch "und"- Verknüpfungen einzelner Bedingungen gebildet werden. Aus die- sen Regeln werden die in der Tabelle lb alphabetisch aufgeli¬ steten Aktionen abgeleitet, wobei J und N für "Bedingung er¬ füllt" bzw. "Bedingung nicht erfüllt" stehen. Die Reihen- folge, in der die Aktionen durchgeführt oder abgearbeitet werden, ist mit 1 bis 4 beziffert. Die Ziffer 0 bezeichnet die Fälle, in denen die Daten unverändert weitergeleitet oder gesendet werden, ohne daß zuvor eine Aktion erfolgt ist.
Tabelle la: Aktionen der Verwaltungsebene:
Regel
Bedingung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1. Sende- und Emp¬ fangssystem mit un¬
J N terschiedlichen Protokollen
2. Sendesystem ist J J j telegrammorientiert
3. Sendesystem ist
J J J dateiorientiert
4. Empfangssystem ist
J J J telegrammorientiert
5. Empfangssystem ist
J J J dateiorientiert
6. Unterschiedliche logische Formate N J J N J J (und Längen)
7. Sendesystem ist j j N N passiv
8. Empfangssystem ist
J N J N passiv
9. Datenanforderung
J aus Datenbank Tabelle lb: Aktionen der Verwaltungsebene:
Regel
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Aktion a) Daten unverändert
0 0 weitergeben b) Konvert. :
1 Tele — Tele c) Konvert. :
1
Tele -> Datei d) Konvert. :
1 Datei —> Tele e) Konvert. :
1
Datei — Datei f) Auftrag: Datenan¬
1 forderung g) Auftrag: Datensen¬
0 2 2 0 2 2 3 3 2 dung 4 3
h) Auftrag: Datenpuf¬ fer 2
i) Auftrag: Datenemp-
2 2 1 1 fang ) Auftrag: Datenbank 1 k) Lese: Datenbank 2
1) Weitergabe Anforde¬
1 rung m) Worte: Anforderung 3
Die oben erwähnte Konvertierung der Telegramme und/oder Da¬ teien erfolgt in dem Baustein 20 zur Datenumsetzung. Die Steuerung der Aufträge erfolgt in dem Baustein 26. Zum Lesen von Daten aus den Datenbanken der Rechnersysteme erfolgt ein direkter Zugriff auf deren relationale Datenbanken. Dies ge¬ schieht über den Front-End-Server 30, wobei die Daten zu¬ nächst in den Vorverarbeitungsrechner 28 eingelesen werden. Dort werden die Daten für die weitere Bearbeitung im Baustein 20 zur Datenumsetzung aufbereitet.
Durch den unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ebenen KEl, VE, DE, KE2 geschichteten und modularen Aufbau des Kom¬ munikationsmoduls 2 sind Erweiterungen jederzeit möglich. Der Kommunikationsmodul 2 kann für einfache Teilaufgaben, z.B. als Gateway oder Bridge, oder für komplizierte Aufgaben ein¬ gesetzt werden. Er eignet sich besonders zur Kopplung von Rechnersystemen innerhalb einer Kraftwerkswarte, insbesondere zur Kopplung der die Kraftwerksanlage steuernden Leittechnik mit einem den Anlagenprozeß überwachenden Diagnosesystem.

Claims

Patentansprüche
1. Kommunikationsmodul für den Datenaustausch zwischen unter¬ schiedlichen Rechnersystemen, — mit einer ersten und einer zweiten Kopplungsebene (KEl, KE2) zur Ankopplung an einen mit dem ersten Rechnersystem verbundenen ersten Datenbus (8) und an einen mit dem zwei¬ ten Rechnersystem verbundenen zweiten Datenbus (10), wobei jede Kopplungsebene (KEl, KE2) eine Anzahl von Kopplungs- bausteinen (Sιn, E n; S2n' E2n) zur Datenübertragung um¬ faßt,
— mit einer zwischen den Kopplungsebenen (KEl, KE2) angeord¬ neten Verwaltungsebene (VE), die einen Baustein (20) zum Umsetzen der Daten vom ersten auf den zweiten Datenbus (8, 10) aufweist, und
— mit einer zwischen den Kopplungsebenen (KEl, KE2) angeord¬ neten Datenebene (DE) , die eine parametrierbare Beschrei¬ bungsdatei (38) für die umzusetzenden Daten umfaßt.
2. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in jeder Kopplungsebene (KEl, KE2) mindestens ein Kopplungsbaustein (Sιn; S2n) zum Senden und mindestens ein Kopplungsbaustein (Eιn; E2n) zum -Empfangen von Daten vorgesehen sind.
3. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Verwaltungsebene (VE) eine mit dem Baustein (20) zur Datenum¬ setzung verbundener Baustein (26) zur Auftragssteuerung vor- gesehen ist.
4. Kommunikationsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Verwaltungsebene (VE) ein mit dem Baustein (20) zur Datenu - Setzung verbundener Vorverarbeitungsrechner (28) vorgesehen ist.
5. Kommunikationsmodul nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vor¬ verarbeitungsrechner (28) mit dem Baustein (26) zur Auftrags- Steuerung verbunden ist.
6. Kommunikationsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Datenebene (DE) ein mit dem Baustein (20) zur Datenumsetzung verbundener Ringspeicher (42) vorgesehen ist.
7. Kommunikationsmodul nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Datenebene (DE) ein mit dem Baustein (26) zur Auftragssteue¬ rung verbundener Auftragsspeicher (44) vorgesehen ist.
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