WO2004019146A1 - Vorrichtung zur übermittlung, zum austausch und/oder zur weiterleitung von daten und/oder informationen - Google Patents

Vorrichtung zur übermittlung, zum austausch und/oder zur weiterleitung von daten und/oder informationen Download PDF

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WO2004019146A1
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Sebastian Heidepriem
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Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
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    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0421Multiprocessor system
    • 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
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/31From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31102Program network controller, connected devices

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting, exchanging and / or forwarding data and / or information in industrial process and / or automation technology.
  • sensors or transmitters communicate digitally with one another and / or with a remote control point via a bus system.
  • a prerequisite for smooth communication is, on the one hand, continuous availability and, on the other hand, a sufficiently large capacity for the data line used in the bus system.
  • the data line is usually a two- or multi-core cable. If the data line fails for any reason or if its capacity is exhausted, this means that rapid and timely data transmission, for example the transmission of a measured value, can no longer take place. If one considers the case that a safety valve has to be opened or closed depending on the measured value to be transmitted, it goes without saying that conventional bus systems cannot readily take sufficient account of the high safety requirements in process and automation technology.
  • the invention has for its object to propose a device that allows redundant communication without overloading the data lines.
  • a first unit and at least a second unit communicate with one another, one unit being a transmitter or a sensor which provides a measured value for determining a physical or chemical variable.
  • the at least two units belong to a network or to a network of a plurality of units which communicate with one another either directly or indirectly via at least one intermediate unit, each of the units having at least two physical communication interfaces and each unit being assigned at least one microprocessor.
  • the device according to the invention uses multiple networking of the sensors and / or transmitters - analogous to a network of computers that pass on data and / or information via the Internet. This makes it possible to optimally utilize the data lines. Even when large amounts of data are being transmitted, relatively short transmission times can be achieved, since the data can be sent to the addressee in parallel in different ways, for example.
  • redundant data communication is possible because usually a sensor or a transmitter can exchange data and information with another sensor or transmitter in several different ways. As a result, it is possible for the individual units to communicate with one another without the entire bus system always being subjected to excessive loads.
  • this enables the use of small bandwidths for the transmission of data and / or information, which in turn results in increased interference immunity in communication.
  • this is particularly advantageous if the units, sensors or transmitters are used in potentially explosive areas.
  • the use of small bandwidths for data transmission is widespread.
  • the transmitter or the sensor is a fill level measuring device, a pressure transmitter, a flow sensor, a temperature sensor or an analysis device.
  • the applicant or companies affiliated with the applicant sell a large number of sensors and transmitters for determining and / or monitoring physical and / or chemical measured variables.
  • one of the units used in the device according to the invention does not of course have to be a transmitter or a sensor.
  • the term unit can describe a unit of whatever type with at least two physical communication interfaces and a microprocessor.
  • a unit can of course also be a communication unit, a router, an evaluation / control unit, a parameterization unit or an actuator.
  • the device in the microprocessor of a first unit, which sends data and / or information to at least one second unit, information about the Topology of the network is included and that this information is preferably transmitted via the topology with the data and / or information.
  • the route to the data and / or information to be transmitted is also given, as it were, the quickest way to get to the respectively addressed unit - hereinafter to the respective addressee.
  • the information about the topology of the network is stored in the microprocessors of at least some of the units, so that the corresponding unit can be addressed to the addressee the data and / or the information should arrive, recognizes in which way or via soft alternative routes it must send or forward the data and / or the information.
  • a unit determines the topology of the network by communication with the neighboring unit or the neighboring units, stores the determined information in a storage unit and thus recognizes in which way or in which alternative ways it is Sends and / or forwards data and / or the information preferably.
  • a unit determines once, sporadically or cyclically the performance of a communication path to the different units communicating directly or indirectly with it and stores the individual communication paths with different classifications in an assigned storage unit.
  • a unit forwards the data and / or the information to at least any unit; the unit receiving the data and / or information in each case forwards the data and / or the information in the same way until they ultimately reach the unit to which the data and / or the information is addressed.
  • a unit only forwards the data and / or information as long as a predetermined number of forwardings has not yet been reached.
  • the units transmit the data and / or information according to predetermined priority criteria.
  • a unit selects a number of independent communication paths in order to transmit the data and / or the information in parallel. This embodiment allows large amounts of data to be transmitted quickly to the respective addressee.
  • converters which are assigned to the units, so that the units can communicate with one another via different types of transmission.
  • These converters can also be sensors that support different types of transmission at the different interfaces.
  • either communication lines or optical fibers or paths of so-called wireless data and / or information transmission are used as communication paths.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a first variant of the network according to the invention
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a known bus system 1, via which several units A, B, C, D, E, F communicate with one another or with a remote control point, which is not shown separately in FIG. 1.
  • the units A, B, C, D, E, F are sensors, transmitters, evaluation units, parameterization units or other devices.
  • a disadvantage of the known digital communication bus systems 1 is that any communication between any two units, e.g. A and D, the entire bus system 1 is always loaded. This is due to the fact that not only the desired addressee, but inevitably every unit B, C, E, F connected to the bus 1 receives the data and / or the information that is transmitted between the units A, D - and in a completely detached manner whether the data and / or the information is needed or not.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a first variant of the network 2 according to the invention of several units A, B, C, D, E, F.
  • Each of the units A, B, C, D, E, F has at least two physical interfaces 4.
  • Each unit A, B, C, D, E, F is connected to at least one further unit via the physical interfaces 4.
  • all units A, B, C, D, E, F are directly or indirectly connected to one another. There is therefore no longer - as in the prior art - a bus system 1 (see FIG.
  • the network 2 shows a structure which typical for the Internet: In addition to the direct and / or shortest connection between two units, longer and / or indirect connections via third units are always available.
  • the communication paths 3, via which the units A, B, C, D, E, F communicate with one another, are e.g. B. data lines or optical fibers; Of course, communication can also take place wirelessly.
  • the following units can communicate directly with one another as a result of the direct physical coupling: A and B, A and C, B and C, B and D, C and E, E and D, E and F, D and F.
  • unit A does not communicate directly with unit E.
  • unit A can send the data to unit C, and this unit C can further transmit the data to unit E.
  • the communication paths between A and B, B and C, B and D, D and E, D and F and E and F are not burdened at all by the data transmission.
  • FIG. 3 shows an enlarged schematic illustration of the section marked III in FIG. 2.
  • the unit C shown has three physical communication interfaces 4.
  • the unit C is directly connected to the neighboring units A, B, E via communication paths 3. It is directly networked with all other units D, F.
  • This configuration is completely independent of the type of transmission used in each case.
  • the HART protocol, the Ethernet standard, the Profibus PA or the Fieldbus Foundation standard are examples of different types of transmission.
  • converters 5 are provided which support the different types of transmission at the communication interfaces 4.
  • the transmission of data and / or information is supported by the microprocessor 6.
  • a memory unit 7 is assigned to this microprocessor 6.
  • a unit A, B, C, D, E, F knows the topology of the network 2 and knows which communication path 4 or which alternative communication path 4 the data and / or the information must be transmitted in order to reach the desired addressee to arrive. This information about the topology of the network 2 is given along with the data and / or the information.
  • the topology is stored, for example, in the storage unit 7 of a unit A, B, C, D, E, F.
  • Each unit A, B, C, D, E, F knows which address the address to which the data and / or the information should go Communication path 4 or on which alternative communication path 4 it must forward the data and / or the information.
  • a unit A, B, C, D, E, F determines the topology of the network 2 via trial / error processes by sending the data and / or information to the units adjacent to it. For example, this process is repeated until the data and / or the information has reached the desired addressee.
  • the information about the topology of the network 2 determined in this way is stored in the storage units 7 of the units A, B, C, D, E, F.
  • the performance (utilization, speed) of a communication path 4 can be tested and saved. It can also be provided that the data and / or the information is no longer forwarded as soon as a maximum predetermined number of failed attempts has been reached or as soon as the data and / or the information has exceeded a certain age.
  • the data and / or the information can be given priorities, the data and / or information having the highest priority being preferably forwarded on the short and fast communication paths 4.
  • FIG. 4 shows a block diagram of a second variant of the network 2 according to the invention.
  • FIG. 4 shows that two different types of transmission can occur in the network composed of the individual units A, B, C, D, E, F.
  • the prerequisite for this is the existence of converters 5 between the different types of transmission.
  • the units A, B, C, D, E, F themselves can also take on the function of the converter.
  • a first type of transmission e.g. HART
  • a second type of transmission for. B. Profibus PA
  • FIG. 5 shows a block diagram of a third variant of the network 2 according to the invention.
  • the communication paths 4 can be optimally used due to the multiple networking. Is z. B. the load between the units A, B is very high, the data and / or information via the communication paths 4 between A and C and C and B can still quickly reach the desired addressee B. Since a bus system 1 in the conventional sense, which is burdened by the communication between two units, is no longer present, significantly smaller and consequently interference-free bandwidths can be used for digital communication. Incidentally, small bandwidths prove to be particularly advantageous if the units A, B, C, D, E, F are used in potentially explosive areas. As already said above, the use of different types of transmission in a network 2 presents no problems.
  • An optimization of the communication in the network 2 according to the invention can be achieved in that the data and / or information to be transmitted are provided with a priority indicator.
  • 5 shows the case in which the data flow between units A, B is prioritized.
  • an increase in capacity can therefore be achieved compared to the known solutions.
  • a service case for a fill level measuring device which determines the fill level on the basis of the echo curve.
  • the amplitude values of the measurement signals are plotted on the echo curve as a function of the transit time or the running distance of the measurement signals.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übermittlung, zum Austausch und/oder zur Weiterleitung von Daten- und/oder Informationen in der industriellen Prozeß- und/oder Automatisierungstechnik zwischen einer ersten Einheit (A; B; C; D; E; F) und zumindest einer zweiten Einheit (A; B; C; D; E; F), wobei es sich bei einer Einheit (A; B; C; D; E; F) um einen Transmitter bzw. einen Sensor handelt, der einen Meßwert zur Bestimmung einer physikalischen oder chemischen Größe bereitstellt, wobei die zumindest zwei Einheiten zu einem Verbund bzw. zu einem Netzwerk (2) von mehreren Einheiten (A; B; C; D; E; F) gehören, die entweder direkt oder indirekt über zumindest eine zwischengeschaltete Einheit miteinander kommunizieren, wobei jede der Einheiten (A; B; C; D; E; F) zumindest zwei physikalische Kommunikationsschnittstellen (4) aufweist und wobei jeder Einheit (A; B; C; D; E; F) zumindest ein Mikroprozessor (6) zugeordnet ist.

Description

Vorrichtung zur Übermittlung, zum Austausch und/oder zur Weiterleitung von Daten und/oder Informationen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übermittlung, zum Austausch und/oder zur Weiterleitung von Daten und/oder Informationen in der industriellen Prozeß- und/oder Automatisierungstechnik.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, daß Sensoren bzw. Transmitter über ein Bussystem digital miteinander und/oder mit einer entfernten Kontroll-stelle kommunizieren. Voraussetzung für eine reibungslose Kommunikation ist einerseits die kontinuierliche Verfügbarkeit und andererseits eine hinreichend große Kapazität der Datenleitung, die in dem Bussystem verwendet wird. Bei der Datenleitung handelt es sich üblicherweise um ein zwei- oder mehradriges Kabel. Fällt die Datenleitung aus irgendwelchen Gründen aus oder ist ihre Kapazität erschöpft, so führt dies dazu, daß eine zügige und rechtzeitige Datenübertragung, beispielsweise die Übertragung eines Meßwertes, nicht mehr stattfinden kann. Betrachtet man den Fall, daß in Abhängigkeit von dem zu übermittelnden Meßwert ein Sicherungsventil zu öffnen oder zu schließen ist, versteht es sich von selbst, daß konventionelle Bussysteme den hohen Sicherheitsanforderungen in der Prozeß- und Automatisierungstechnik nicht ohne weiteres ausreichend Rechnung tragen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die eine redundante Kommunikation erlaubt, ohne die Datenleitungen zu überlasten.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine erste Einheit und zumindest eine zweite Einheit miteinander kommunizieren, wobei es sich bei einer Einheit um einen Transmitter bzw. einen Sensor handelt, der einen Meßwert zur Bestimmung einer physikalischen oder chemischen Größe bereitstellt. Die zumindest zwei Einheiten gehören zu einem Verbund bzw. zu einem Netzwerk von mehreren Einheiten, die entweder direkt oder indirekt über zumindest eine zwischengeschaltete Einheit miteinander kommunizieren, wobei jede der Einheiten zumindest zwei physikalische Kommunikationsschnittstellen aufweist und wobei jeder Einheit zumindest ein Mikroprozessor zugeordnet ist. Im Prinzip nutzt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine mehrfache Vernetzung der Sensoren und/oder Transmitter - analog einem Verbund von Rechnern, die Daten und/oder Informationen über das Internet weiterreichen. Hierdurch wird es möglich, die Datenleitungen optimal auszulasten. Selbst bei der Übertragung großer Datenmengen lassen sich relativ geringe Ü bertrag ungszeiten realisieren, da die Daten beispielsweise parallel auf unterschiedlichen Wegen zum Adressaten geschickt werden können.
Darüber hinaus ist eine redundante Datenkommunikation möglich, weil üblicherweise ein Sensor bzw. ein Transmitter über mehrere unterschiedliche Wege Daten und Informationen mit einem anderen Sensor bzw. Transmitter austauschen kann. Folglich ist es möglich, daß die einzelnen Einheiten miteinander kommunizieren, ohne daß dabei stets das gesamte Bussystem zu starl belastet wird.
Insbesondere ermöglicht dies den Einsatz von kleinen Bandbreiten bei der Übertragung von Daten und/oder Informationen, was sich wiederum in einer erhöhten Störsicherheit bei der Kommunikation niederschlägt. Besonders vorteilhaft ist dies übrigens, wenn die Einheiten, Sensoren oder Transmitter, in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Hier ist die Verwendung kleiner Bandbreiten bei der Datenübertragung weit verbreitet.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich bei dem Transmitter bzw. dem Sensor um ein Füllstandsmeßgerät, einen Drucktransmitter, einen Durchflußsensor, einen Temperatursensor oder ein Analysegerät. Die Anmelderin bzw. mit der Anmelderin verbundene Unter-nehmen vertreiben eine Vielzahl von Sensoren und Transmittern zur Bestim-mung und/oder Überwachung von physikalischen und/oder chemischen Meßgrößen. Prinzipiell muß es sich bei einer der Einheiten, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden, natürlich nicht um einen Transmitter bzw. einen Sensor handeln. Der Begriff Einheit kann eine wie auch immer geartete Einheit mit zumindest zwei physikalischen Kommunikationsschnittstellen und einem Mikroprozessor beschreiben. So kann es sich bei einer Einheit natürlich auch um eine Kommunikationseinheit, einen Router, eine Auswerte-/Regel-einheit, eine Parametriereinheit oder ein Stellglied handeln.
Als besonders günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird angesehen, daß in dem Mikroprozessor einer ersten Einheit, die Daten- und/oder Informationen zu zumindest einer zweiten Einheit sendet, Infor-mation über die Topologie des Netzwerkes enthalten ist und daß bevorzugt diese Information über die Topologie mit den Daten und/oder Informationen übertragen wird. Quasi wird den zu übermittelnden Daten und/oder Informationen auch die Route mit auf den Weg gegeben, wie es am schnellsten zu der jeweils adressierten Einheit - im folgenden zu dem jeweiligen Adressaten - gelangt.
Um sicherzustellen, daß die Daten und/oder die Informationen den gewünschten Adressaten erreichen, ist alternativ vorgesehen, daß in den Mikroprozessoren zumindest eines Teils der Einheiten die Information über die Topologie des Netzwerks gespeichert ist, so daß die entsprechende Einheit anhand des Adressaten, an den die Daten und/oder die Informationen gelangen sollen, erkennt, auf welchem Weg oder auf weichen Alternativwegen sie die Daten und/oder die Informationen senden bzw. weiterleiten muß.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß eine Einheit die Topologie des Netzwerkes durch Kommunikation mit der benachbarten Einheit oder den benachbarten Einheiten ermittelt, die ermittelten Informationen in einer Speichereinheit abspeichert und so erkennt, auf welchem Weg bzw. auf welchen Alternativwegen sie die Daten und/oder die Informationen bevorzugt sendet bzw. weiterleitet.
Zwecks Auswahl des optimalen Kommunikationsweges ist vorgesehen, daß eine Einheit einmalig, sporadisch oder zyklisch die Leistungsfähigkeit eines Kommunikationsweges zu den unterschiedlichen direkt oder indirekt mit ihr kommunizierenden Einheiten ermittelt und die einzelnen Kommunikations-wege mit unterschiedlicher Klassifizierung in einer zugeordneten Speichereinheit ablegt.
Eine weitere alternative Ausführungsform zur Ermittlung des jeweiligen Adressaten geht über die Trial-/Error-Variante: Eine Einheit leitet die Daten und/oder die Informationen an zumindest eine beliebige Einheit weiter; die jeweils die Daten und/oder Informationen empfangende Einheit leitet die Daten und/oder die Informationen so lange in gleicher weise weiter, bis sie letztendlich die Einheit erreichen, an die die Daten und/oder die Informationen adressiert sind. Um zu vermeiden, daß bei dieser Variante die Datenleitungen zu sehr beansprucht werden, leitet eine Einheit die Daten und/oder Informationen nur weiter, solange eine vorgegebene Anzahl von Weiterleitungen noch nicht erreicht ist. Um sicherzustellen, daß wichtige Informationen zeitlich vor weniger wichtigen Informationen übermittelt werden, übertragen die Einheiten die Daten und/oder Informationen entsprechend vorgegebener Prioritätskriterien.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wählt eine Einheit bei einer großen Menge von zu übertragenden Daten und/oder Informationen mehrere voneinander unabhängige Kommunikations-wege, um die Daten und/oder die Informationen parallel zu übertragen. Diese Ausführungsform erlaubt es, auch große Datenmengen schnell an den jeweiligen Adressaten zu übermitteln.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung schlägt Umsetzer vor, die den Einheiten zugeordnet sind, so daß die Einheiten über unterschiedliche Übertragungsarten miteinander kommunizieren können. Diese Umsetzer können auch Sensoren sein, die an den verschiedenen Schnittstellen unterschiedliche Übertragungsarten unterstützen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden als Kommunikationswege entweder Verbindungsleitungen oder Lichtwellenleiter oder Wege der sog. drahtlosen Daten- und/oder Informationsübertragung benutzt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines bekannten Bussystems,
Fig. 2: ein Blockschaltbild einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Netzwerks,
Fig. 3: eine vergrößerte schematische Darstellung eines Ausschnitts des in Fig. 2 gezeigten Netzwerks,
Fig. 4: ein Blockschaltbild einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Netzwerks und Fig. 5: ein Blockschaltbild einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Netzwerks.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines bekannten Bussystems 1 , über das mehrere Einheiten A, B, C, D, E, F miteinander oder mit einer entfernten, in der Fig. 1 nicht gesondert dargestellten Kontrollstelle kommunizieren. Bei den Einheiten A, B, C, D, E, F handelt es sich um Sensoren, Transmitter, Auswerteeinheiten, Parametriereinheiten oder andere Geräte. Ein Nachteil der bekannten digitalen Kommunikations-Bussysteme 1 besteht darin, daß jede Kommunikation zwischen zwei beliebigen Einheiten, z.B. A und D, immer auch das gesamte Bussystem 1 belastet. Dies rührt daher, daß nicht nur der gewünschte Adressat, sondern zwangsläufig jede an den Bus 1 angeschlossene Einheit B, C, E, F die Daten und/oder die Informationen erhält, die zwischen den Einheiten A, D übermittelt werden - und zwar völlig losgelöst davon, ob die Daten und/oder die Informationen benötigt werden oder nicht.
In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Netzwerks 2 von mehreren Einheiten A, B, C, D, E, F zu sehen. Jede der Einheiten A, B, C, D, E, F besitzt zumindest zwei physikalische Schnittstellen 4. Über die physikalischen Schnittstellen 4 ist jede Einheit A, B, C, D, E, F jeweils mit zumindest einer weiteren Einheit verbunden. In dem Netzwerk 2 sind alle Einheiten A, B, C, D, E, F direkt oder indirekt miteinander verbunden. Es gibt also nicht mehr - wie im Stand der Technik - ein Bussystem 1 (siehe Fig. 1), an das die Einheiten A, B, C, D, E, F angeschlossen sind, sondern das erfindungsgemäße Netzwerk 2 zeigt einen Aufbau, der typisch ist für das Internet: Neben der direkten und/oder kürzesten Verbindung zwischen zwei Einheiten stehen immer auch längere und/oder indirekte Verbindungen über dritte Einheiten zur Verfügung. Bei den Kommunikationswegen 3, über die die Einheiten A, B, C, D, E, F miteinander kommunizieren, handelt es sich z. B. um Datenleitungen oder um Lichtwellenleiter; selbstverständlich kann die Kommunikation auch drahtlos erfolgen.
Gemäß dem in Fig. 2 gezeigten erfindungsgemäßen Netzwerk 2 können folgende Einheiten infolge der direkten physikalischen Ankopplung unmittelbar miteinander kommunizieren: A und B, A und C, B und C, B und D, C und E, E und D, E und F, D und F. Im gezeigten Beispiel kann also z. B. die Einheit A nicht direkt mit der Einheit E kommunizieren. Gemäß einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann aber die Einheit A die Daten an die Einheit C senden, und diese Einheit C kann die Daten weiter an die Einheit E übermitteln. Somit werden die Kommunikationswege zwischen A und B, B und C, B und D, D und E, D und F und E und F durch die Datenübermittlung überhaupt nicht belastet.
In Fig. 3 ist eine vergrößerte schematische Darstellung des mit III in Fig. 2 gekennzeichneten Ausschnitts zu sehen. Die gezeigte Einheit C weist drei physikalische Kommunikationsschnittstellen 4 auf. Über Kommunikationswege 3 ist die Einheit C mit den benachbarten Einheiten A, B, E direkt verbunden. Mit allen weiteren Einheiten D, F ist sie unmittelbar vernetzt. Diese Ausgestaltung ist völlig unabhängig von der jeweils verwendeten Übertragungsart. Insbesondere ist es möglich, in dem erfindungsgemäßen Netzwerk 2 mehrere Übertragungsarten zu verwenden. Beispielhaft für unterschiedliche Übertragungsarten seien an dieser Stelle das HART Protokoll, der Ethernet Standard, der Profibus PA- oder der Fieldbus Foundation- Standard genannt. Zwecks Realisierung ist es allerdings notwendig, daß Umsetzer 5 vorgesehen sind, die an den Kommunikationsschnittstellen 4 die verschiedene Übertragungsarten unterstützen. Die Übermittlung von Daten und/oder Informationen wird von dem Mikroprozessor 6 unterstützt. Diesem Mikroprozessor 6 ist eine Speichereinheit 7 zugeordnet.
Damit die Daten und/oder Informationen an den ausgezeichenten Adressaten gelangen, werden nachfolgend einige Ausführungsvarianten beschrieben, wie bevorzugt die Information über die Kommunikationswege gewonnen bzw. vermittelt wird:
- Eine Einheit A, B, C, D, E, F kennt die Topologie des Netzwerks 2 und weiß, auf welchem Kommunikationsweg 4 bzw. auf welchem alternativen Kommunikationsweg 4 die Daten und/oder die Informationen übertragen werden müssen, um bei dem gewünschten Adressaten anzukommen. Diese Information über die Topologie des Netzwerks 2 wird den Daten und/oder den Informationen mit auf den Weg gegeben.
- Die Topologie ist beispielsweise in der Speichereinheit 7 einer Einheit A, B, C, D, E, F abgespeichert. Anhand der Adresse, an die die Daten und/oder die Informationen gelangen sollen, weiß jede Einheit A, B, C, D, E, F, auf welchem Kommunikationsweg 4 bzw. auf welchem alternativen Kommunikationsweg 4 sie die Daten und/oder die Informationen weiter-leiten muß.
- Eine Einheit A, B, C, D, E, F ermittelt über Trial-/Error Prozesse die Topologie des Netzwerks 2, indem sie die Daten- und/oder Informationen an die ihr jeweils benachbarten Einheiten sendet. Beispielsweise wird dieser Vorgang so lange wiederholt, bis die Daten und/oder die Informationen bei dem gewünschten Adressaten angekommen sind. Die auf diesem Wege ermittelte Information über die Topologie des Netzwerks 2 wird in den Speichereinheiten 7 der Einheiten A, B, C, D, E, F abgelegt. Gleichzeitig kann so die Leistungsfähigkeit (Auslastung, Geschwindigkeit) eines Kommunikationswegs 4 getestet und gespeichert werden. Auch kann vorgesehen sein, daß die Daten und/oder die Informationen überhaupt nicht mehr weitergeleitet werden, sobald eine maximal vorgegebene Anzahl von Fehlversuchen erreicht ist bzw. sobald die Daten und/oder die Informationen ein gewisses Alter überschritte haben.
- Ebenso ist es möglich, daß die Daten und/oder die Informationen mit Prioritäten versehen werden, wobei jeweils die Daten und/oder Informationen mit höchster Priorität bevorzugt auf den kurzen und schnellen Kommunikationswegen 4 weitergeleitet werden.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Netzwerks 2. Insbesondere ist in dieser Fig. 4 dargestellt, daß in dem aus den einzelnen Einheiten A, B, C, D, E, F zusammengesetzten Netzwerk 2 verschiedene Übertragungsarten auftreten können. Voraussetzung hierfür ist die Existenz von Umsetzern 5 zwischen den verschiedenen Übertragungs-arten. Selbstverständlich können die Einheiten A, B, C, D, E, F selbst auch die Funktion der Umsetzer mit übernehmen. Im gezeigten Beispiel ist übrigens eine erste Übertragungsart, z.B. HART, mit kreisförmigen Elementen an den Enden der einzelnen Kommunikationswege 4 gekennzeichnet, während die quadratischen Endbereiche an den einzelnen Kommunikationswegen 4 eine zweite Übertragungsart, z. B. Profibus PA, charakterisieren.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Netzwerks 2. Infolge der mehrfachen Vernetzung der Einheiten A, B, C, D, E, F können physikalische Verbindungen zwischen den Einheiten A, B, C, D, E, F umgangen werden. Dies ist beispielsweise dann von großem Vorteil, wenn ein vorgesehener Kommunikationsweg 4 aus irgendwelchen Gründen ausfällt. Fällt beispielsweise der Kommunikationsweg 4 zwischen A und B aus, so verbleiben immer noch die Verbindungen A und C bzw. B und C als alternative Kommunikationswege 4.
Weiterhin können die Kommunikationswege 4 durch die mehrfache Vernetzung optimal genutzt werden. Ist z. B. die Belastung zwischen den Einheiten A, B sehr hoch, so können die Daten und/oder Informationen über die Kommunikationswege 4 zwischen A und C und C und B trotzdem schnell zu dem gewünschten Adressaten B gelangen. Da ein Bussystem 1 im herkömmlichen Sinne, das durch die Kommunikation zwischen zwei Einheiten belastet wird, nicht mehr vorhanden ist, können wesentlich kleinere und folglich störsichere Bandbreiten für die digitale Kommunikation eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft erweisen sich kleine Bandbreiten übrigens, wenn die Einheiten A, B, C, D, E, F in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Wie bereits an vorhergehender Stelle gesagt, bereitet der Einsatz von unterschiedlichen Übertragungsarten in einem Netzwerk 2 keine Probleme.
Eine Optimierung der Kommunikation in dem erfindungsgemäßen Netzwerk 2 kann dadurch erreicht werden, daß die zu übertragenden Daten und/oder Informationen mit einem Prioritätskennzeichen versehen werden. In Fig. 5 ist der Fall dargestellt, daß der Datenfluß zwischen den Einheiten A, B priorisiert ist. Desweiteren ist es möglich, große Datenmengen in Einzelpakete unterteilt vorübergehend parallel über mehrere Kommunikationswege 4 zu übertragen. Mit der Erfindung läßt sich demnach gegenüber den bekannten Lösungen eine Kapazitätssteigerung erreichen. Als Beispiel für das Auftreten von großen Datenmengen, die in kurzer Zeit übertragen werden müssen, sei auf einen Service-Fall bei einem Füllstandsmeßgerät verwiesen, das den Füllstand anhand der Echokurve ermittelt. Bei der Echokurve sind die Amplitudenwerte der Meßsignale in Abhängigkeit von der Laufzeit bzw. der Laufstrecke der Meßsignale aufgetragen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Übermittlung, zum Austausch und/oder zur Weiterleitung von Daten- und/oder Informationen in der industriellen Prozeß- und/oder Automatisierungstechnik zwischen einer ersten Einheit (A; B; C; D; E; F) und zumindest einer zweiten Einheit (A; B; C; D; E; F), wobei es sich bei einer Einheit (A; B; C; D; E; F) um einen Transmitter bzw. einen
Sensor handelt, der einen Meßwert zur Bestimmung einer physika-lischen oder chemischen Größe bereitstellt, wobei die zumindest zwei Einheiten zu einem Verbund bzw. zu einem Netzwerk
(2) von mehreren Einheiten (A; B; C; D; E; F) gehören, die entweder direkt oder indirekt über zumindest eine zwischengeschaltete Einheit miteinander kommunizieren, wobei jede der Einheiten (A; B; C; D; E; F) zumindest zwei physikalische
Kommunikationsschnittstellen (4) aufweist und wobei jeder Einheit (A; B; C; D; E; F) zumindest ein Mikroprozessor (6) zugeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei es sich bei einem Transmitter bzw. einem Sensor um ein Füllstandsmeßgerät, einen Drucktransmitter, einen Durchflußsensor, einen Temperatursensor oder ein Analysegerät handelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei einer Einheit (A; B; C; D; E; F) um eine Kommunikations-einheit, einen Router, eine Auswerte-/Regeleinheit, eine Parametriereinheit oder ein Stellglied handelt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei in dem Mikroprozessor (6) einer ersten Einheit, die Daten- und/oder Informationen zu zumindest einer zweiten Einheit sendet, Information über die Topologie des Netzwerkes (2) enthalten ist und wobei bevorzugt diese Information über die Topologie mit den Daten- und/oder Informationen übertragen wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in den Mikroprozessoren (6) zumindest eines Teils der Einheiten die Information über die Topologie des Netzwerks (2) gespeichert ist, so daß die entsprechende Einheit (A; B; C; D; E; F) anhand des Adressaten, an den die Daten und/oder die Informationen gelangen sollen, erkennt, auf welchem Kommunikationsweg (3) bzw. auf weichen alternativen Kommunikationsweg (3) sie die Daten und/oder die Informationen senden bzw. weiterleiten muß.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 der 3, wobei eine Einheit (A; B; C; D; E; F) die Topologie des Netzwerkes (2) durch Kommunikation mit der benachbarten Einheit oder den benachbarten Einheiten ermittelt, die ermittelten Informationen in einer Speichereinheit (7) abspeichert und so erkennt, auf welchem Kommunikationsweg (3) bzw. auf welchem alternativen Kommunikationsweg (3) sie die Daten und/oder die Informationen bevorzugt sendet bzw. weiterleitet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, daß eine Einheit (A; B; C; D; E; F) einmalig, sporadisch oder zyklisch die Leistungsfähigkeit eines Kommunikationsweges (3) zu den unterschiedlichen direkt oder indirekt mit ihr kommunizierenden Einheiten ermittelt und die einzelnen Kommunikationswege mit unterschiedlicher Klassifizierung in einer zugeordneten Speichereinheit (7) ablegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei eine Einheit (A; B; C; D; E; F) die Daten und/oder die Informationen an eine beliebige Einheit weiterleitet und wobei die jeweils die Daten und/oder Informationen empfangende Einheit die Daten und/oder die Informationen solange in gleicher Weise weiterleitet, bis sie die Einheit erreichen, an die die Daten und/oder die Informationen adressiert sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Einheit (A; B; C; D; E; F) die Daten und/oder Informationen nur weiterleitet, solange eine vorgegebene Anzahl von Weiterleitungen noch nicht erreicht ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einheiten (A; B; C; D; E; F) die Daten und/oder Informationen entsprechend vorgegebener Prioritätskriterien übertragen.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Einheit (A; B; C; D; E; F) bei einer großen Menge von zu übertragenden Daten- und/oder Informationen mehrere voneinander unabhängige Kommunikationswege (4) wählt, um die Daten und/oder die Informationen zu übertragen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei Umsetzer (5) vorgesehen sind, die den Einheiten (A; B; C; D; E; F) zugeordnet sind, so daß die Einheiten (A; B; C; D; E; F) über unterschiedliche Übertragungsarten miteinander kommunizieren können.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 11 oder 12, wobei als Kommunikationswege (3) Verbindungsleitungen oder Lichtwellen-Ieiter oder Wege der sog. drahtlosen Daten- und/oder Informations-übertragung vorgesehen sind.
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