WO2011120562A1 - Automating component with an energy-saving operating state - Google Patents

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WO2011120562A1
WO2011120562A1 PCT/EP2010/054223 EP2010054223W WO2011120562A1 WO 2011120562 A1 WO2011120562 A1 WO 2011120562A1 EP 2010054223 W EP2010054223 W EP 2010054223W WO 2011120562 A1 WO2011120562 A1 WO 2011120562A1
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component
data
automation
operating state
automation component
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PCT/EP2010/054223
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Rene Graf
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate

Definitions

  • the invention relates to an automation component for use of an industrial automation arrangement with an energy-saving operating state according to the preamble of patent claim 1.
  • Common personal computers and related devices for ⁇ play, servers, notebook computers, etc. can be temporarily placed in an energy-saving mode.
  • Such operating conditions are known, for example, as a standby or idle state, wherein in the standby mode, the out ⁇ led programs and related data in the volatile memory will remain, which is supplied during the energy-saving operating state with energy, while not required hardware (such as CPU, Hard disks, graphics controllers, etc.) are disconnected from the power supply.
  • the content of the volatile memory RAM - Random Access Me ⁇ mory
  • idle state the so-called idle state.
  • a user specifies the type and time of the energy-saving operating state to be activated by means of a command or a keystroke. For example, you can program fixed times or maximum times of inactivity, such as with the well-known screensavers.
  • commands a higher authority can be used, for example, over a data network over ⁇ averages.
  • the return to an active operating state, the so-called “wake-up”, can be triggered with the directly accessible devices (for example personal computers) by a keystroke that, for example, switches on a power supply again - in the area of PC-based systems is also the so-called.
  • the solution of the object provides, in particular an automation ⁇ approximately component for use in an industrial automation arrangement in front, wherein the automation component operable alternatively in an active operating state and a ener ⁇ giequaintden operating state, and wherein a change from the energy-saving operating condition to the acti ⁇ ven operating state by a data packet received by means of a first data interface can be triggered.
  • the automation component comprises a switch component for an address-selective forwarding of data packets, wherein the switch component has at least two external data network interfaces, and wherein the switch component has an internal data network interface, which with the ers ⁇ linked to the data interface.
  • Such automation component can be one or inactive energy-saving operating condition to other automation components and devices without Beeinflus ⁇ solution of the data traffic, and can also be reactivated by means of an addressed to this automation ⁇ t Deutschenskomponente data packet or network message.
  • the switch component advantageously corresponds to a prior art switch or bridge of the Ethernet networks, the switch component being used for identifying tion of such received at one of the external data network interfaces data packets that are addressed for forwarding to the automation component, and for forwarding these identified data packets or data messages to the internal data network interface is configurable, and wherein the switch component for forwarding other data packets is configurable to another external data network interfaces, preferably to an external data network interface over which the data packet was not received. This ensures that only those data packets are forwarded to the internal data network interface and the data interface of the automation component ⁇ addressed also to the automation component.
  • the switch component is advantageous even ⁇ configuring, for example, by such a Ta beauty leads internally, from which it appears to which internal or ex ⁇ ternal data interface or data network interface which network address (es) or MAC Address (s) of the respective network adapter is or are linked.
  • the switch component and the first data interface in ⁇ a common function module or common module are advantageously combined.
  • the external data network interfaces are advantageously set up for a packet-switched data exchange in accordance with the Internet protocol or according to a fieldbus protocol.
  • the use of packet-switched information transmission means that the switch component can carry out the filtering of data packets or data telegrams by evaluating an address part of the data packets or of the data telegrams. This ensures a simple and secure filtering. It is further advantageous if the Automatmaschineskompo ⁇ component is adapted to control an operating state of at least one connected peripheral device at this automation component. So also connected Peri ⁇ ripherals devices can men an energy-saving mode anneh-, even if they are not set up for the evaluation of data packets for their reactivation. Accordingly, the potential of energy saving increases. Such a constellation is particularly easy to set up if the connected peripheral device is supplied with power via the automation component or its functional part.
  • the single FIGURE is a schematic depicting ⁇ development showing an arrangement of an automation component, which is connected to a data network, and which is connected to a peripheral device.
  • the automation component AK is Darge ⁇ represents, which in the present embodiment, a micro- processor-based controller, which is connected via a backplane bus RB to an input / output module 10.
  • the automation component AK has a bus driver BT for connection to the backplane bus RB, which is coupled to an internal bus IB.
  • the data interface MAC Media Access Controller
  • the microprocessor CPU are likewise coupled to the internal bus IB
  • the microprocessor CPU is also connected to the volatile memory BRAM (Random Access Memory) in an old version -.
  • the volatile memory BRAM also to the internal bus to be IB coupled boo ⁇ s istskomponente AK is to a data network FB (fieldbus) via external data network interfaces ESI, coupled ES2, so that a function in a line-like network topology is giving overall, are passed in data packets or data telegrams from ei ⁇ ner component to the next.
  • IB coupled boo ⁇ s istskomponente AK is to a data network FB (fieldbus) via external data network interfaces ESI, coupled ES2, so that a function in a line-like network topology is giving overall, are passed in data packets or data telegrams from ei ⁇ ner component to the next.
  • Switch component SK comprises not only the external data network interfaces ESI, ES2 but also the internal data network interface IS, which is connected to the data interface MAC.
  • the data interface MAC is connected via an inter ⁇ rupt line INT to the microprocessor CPU, said interrupt line INT is connected such that a signal on this interrupt line INT to terminate an inactive or energy-saving operation state of the micro processor CPU is set up.
  • alterna tive ⁇ known from the prior art, methods for reaction tiv ist basis of an incoming data packet can be used that do not require interrupt line INT between the data interface MAC and the microprocessor CPU.
  • the switch component SK has already built up on previously exchange ⁇ te by means of the data network FB data, an address table (not shown) (Routing Table), wherein in the switch component SK Informa ⁇ tion about the Hardware address of the data interface MAC (the so-called MAC address) and has stored the fact that the device is connected to this hardware address to the internal data ⁇ network interface IS. Furthermore, in the address table of the switch component SK, the corresponding information about the other devices used in the relevant network segment of the data network FB as well as the information on which of the external data network interfaces ESI, ES2 data packets and data telegrams for these other devices are to spend.
  • Mode can be activated.
  • control line a segment of the power supply unit, which supplies the remaining components, so the bus driver BT, the backplane bus RB, etc., enabled the ⁇ .
  • These remaining Components represent the functional part of the automation component AK.
  • the switch component SK Upon receipt of a data packet via the data network FB, the switch component SK checks whether this data packet is addressed to one or the hardware address of the data interface MAC. It is assumed that this is the case. The pa ⁇ ket is thus forwarded via the internal data network interface IS to the data interface MAC, where this pa ⁇ ket is cached.
  • Data packets that are not address ⁇ Siert to the data interface MAC are represented by the switch component to at least one of the external data network interfaces ESI forwarded ES2 (depending on the entry in the above table).
  • the automation component AK from this spursbei ⁇ playing with exactly two external data network interface ESI, ES2 is suitable primarily for replacing an automation component AK from the prior art in a linear or ring-shaped network Achitecture.
  • more than two external data network interfaces ESI, ES2 can also be used.
  • the automation component AK can also be used in an infrastructure with external switch components without any changes, since then only the data packets or data telegrams destined for the automation component AK are sent to a the external data network interfaces ESI, ES2, but nevertheless the function of the integrated switch component SK ensures a forwarding of this data to the data interface MAC.
  • a controller ei ⁇ ner industrial automation system also called PLC (programmable logic controller) was described as a device / component with an energy saving function.
  • PLC programmable logic controller
  • other devices in particular other information ⁇ technical devices, which are preferably used in a linear topology of a network, be equipped with a inventions ⁇ inventive switch component.
  • a computer or other device that is used for automatic ⁇ tarraen execution of tasks (programs), an automation component AK within the meaning of OF INVENTION ⁇ to the invention the object.

Abstract

The invention relates to an automating component (AK) for use in an industrial automating arrangement, said automating component (AK) being alternately operable in an active operating state and in an energy-saving operating state. Switching from the energy-saving operating state to the active operating state can be triggered by a data packet that is received by means of a first data interface (MAC). The automating component (AK) comprises a switch component (SK) for an address-selective transfer of data packets, said switch-component (SK) having at least two external data network interfaces (ES1, ES2). The switch component (SK) has an internal data network interface (IS) that is linked to the first data network interface (MAC). Such an automating component supports an energy-saving state, which can be terminated by means of a "Wake-Up-On-LAN method", in a linear network topology. Other devices of the segment of the linear data bus topology, said devices being subsequent in particular, can send and receive data packets even in the energy-saving operating state.

Description

Beschreibung description
Automatisierungskomponente mit einem energiesparenden Be¬ triebszustand Automation component with an energy-saving Be ¬ operating state
Die Erfindung betrifft eine Automatisierungskomponente zum Einsatz einer industriellen Automatisierungsanordnung mit einem energiesparenden Betriebszustand gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to an automation component for use of an industrial automation arrangement with an energy-saving operating state according to the preamble of patent claim 1.
Gebräuchliche Personal-Computer und ähnliche Geräte (bei¬ spielsweise Server, Notebook-Computer etc.) können temporär in einen energiesparenden Betriebszustand versetzt werden. Solche Betriebszustände sind beispielsweise als Standby-Modus oder Ruhezustand bekannt, wobei im Standby-Modus die ausge¬ führten Programme und die zugehörigen Daten im flüchtigen Arbeitsspeicher verbleiben, der auch während des energiesparenden Betriebszustandes mit Energie versorgt wird, wogegen nicht benötigte Hardware (beispielsweise CPU, Festplatten, Graphik-Controller o.ä.) von der Energieversorgung abgekoppelt werden. Im Unterschied dazu werden beim sog. Ruhezustand die Inhalte des flüchtigen Speichers (RAM - Random Access Me¬ mory) nichtflüchtig gespeichert (meist auf einer Festplatte) , wodurch zwar die für die erneute Aktivierung („Aufwachen") benötigte Zeit wegen des erforderlichen Abrufens der Spei¬ cherinhalte von dem nichtflüchtigen Speicher verlängert wird, aber im Gegenzug ein höheres Energieeinspar-Potential bietet, weil der nichtflüchtige Speicher während der Betriebspause nicht mit Energie versorgt werden muss. Neben den beiden ge¬ nannten Ausprägungen eines energiesparenden Betriebszustandes sind weitere Varianten bekannt, die sich im Wesentlichen hinsichtlich des Umfanges unterscheiden, in welchem Komponenten oder Baugruppen, kurz: Hardware, abgeschaltet oder zumindest in ihrer Leistung reduziert werden; letzteres betrifft bei¬ spielsweise die Absenkung der Taktfrequenz eines Prozessors, der Helligkeit einer Bildschirm-Hintergrundbeleuchtung o.ä.. Für das Aktivieren eines energiesparenden Betriebszustandes sind im Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten bekannt. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, dass ein Benutzer mittels eines Befehls oder eines Tastendrucks die Art und den Zeitpunkt des zu aktivierenden energiesparenden Betriebszustandes vorgibt. So lassen sich beispielsweise feste Zeiten programmieren oder aber auch Maximalzeiten einer Inaktivität, wie beispielsweise bei den bekannten Bildschirmschonern. Darüber hinaus können auch Befehle einer übergeordneten Instanz verwendet werden, die beispielsweise über ein Datennetz über¬ mittelt werden. Die Rückkehr in einen aktiven Betriebszustand, das sog. „Wake-up", kann bei den direkt zugreifbaren Geräten (beispielsweise Personal-Computer) durch einen Tastendruck ausgelöst werden, der beispielsweise ein Stromzufuhr wieder-einschaltet . Aus dem Bereich der PC-basierten Systeme ist auch das sog. „Wake-up on LAN" bekannt, wobei eine an ei¬ ne Netzwerkschnittstelle (LAN-Anschluss ) gerichtete Nachricht (Datenpaket) dafür sorgt, dass ein sog. Interrupt ausgelöst wird, welcher den Mikroprozessor eines solchen Gerätes wieder in Gang setzt und in der Folge dafür sorgt, dass je nach dem zuvor aktivierten energiesparenden Betriebszustand die gesicherten Arbeitsspeicher-Inhalte ausgelesen werden und die Verarbeitung der unterbrochenen Anwendungsprogramme fortgesetzt wird. Mit diesem Verfahren ist es möglich, ein PC- basiertes Gerät oder ein ähnliches Gerät (z.B. Server) von einer entfernten Stelle mittels eines Netzwerk-Zugriffs zu reaktivieren. Nachteilig ist dabei, dass die gebräuchlichen Netzwerk-Adapter (z.B. LAN-Karten, Ethernet-Chips ) nicht auswerten, ob ein empfangenes Datenpaket tatsächliche an das betreffende Gerät adressiert ist. Dies hat zur Folge, dass jeglicher Datenverkehr eines Netzsegmentes, an dem das betreffende Gerät bzw. dessen Netzwerk-Adapter (auch Datenschnittstelle" genannt) angeschlossen ist, zu einer Reakti- vierung, also zu einem Verlassen des energiesparenden Be- triebszustandes, führt. Aus diesem Grund wird in Szenarien, die das Verfahren „Wake-up on LAN" benutzen, das betreffende Gerät separat an einem Anschluss (Datennetz-Schnittstelle) eines Switches oder eines Routers betrieben, weil ein Switch oder ein Router sicherstellt, dass an dem entsprechenden Anschluss nur solche Datenpakete ausgegeben werden, die an das betreffende Gerät adressiert sind. Dem gegenüber sind ge¬ bräuchliche „Hubs" nicht mit sog. Adress-Tabellen ausgestat- tet, so dass an Hubs eingehende Datenpakete an alle anderen Anschlüsse desselben Hubs weitergeleitet werden. Common personal computers and related devices (for ¬ play, servers, notebook computers, etc.) can be temporarily placed in an energy-saving mode. Such operating conditions are known, for example, as a standby or idle state, wherein in the standby mode, the out ¬ led programs and related data in the volatile memory will remain, which is supplied during the energy-saving operating state with energy, while not required hardware (such as CPU, Hard disks, graphics controllers, etc.) are disconnected from the power supply. In contrast, the content of the volatile memory (RAM - Random Access Me ¬ mory) are at the so-called idle state. Permanently stored (usually on a hard disk), which, although necessary for the re-activation ( "wake-up") time required because of the necessary retrieving the Spei ¬ cheri think will be extended from the nonvolatile memory, but in return offers a higher energy saving potential because of the non-volatile memory during the idle period must not be supplied with energy. Besides the two ge ¬ called manifestations of energy-saving operating condition are other variants known differ substantially in terms of the extent to which components or assemblies, in short: hardware, switched off or at least reduced in their performance, the latter concerns ¬ example, the lowering of the clock frequency of a processor, the brightness of a screen backlight or the like .. For activating an energy-saving operating state, various possibilities are known in the prior art. The simplest possibility is that a user specifies the type and time of the energy-saving operating state to be activated by means of a command or a keystroke. For example, you can program fixed times or maximum times of inactivity, such as with the well-known screensavers. In addition, commands a higher authority can be used, for example, over a data network over ¬ averages. The return to an active operating state, the so-called "wake-up", can be triggered with the directly accessible devices (for example personal computers) by a keystroke that, for example, switches on a power supply again - in the area of PC-based systems is also the so-called. "Wake-up on LAN" known, wherein a ei ¬ ne network interface (LAN port) directed message (data packet) ensures that a so-called. Interrupt is triggered, which the microprocessor of such a device again in Gang sets and then ensures that, depending on the previously activated energy-saving operating state, the saved memory contents are read out and the processing of the interrupted application programs is continued. With this method, it is possible to reactivate a PC-based device or similar device (eg server) remotely by means of network access. A disadvantage is that the common network adapter (eg LAN cards, Ethernet chips) do not evaluate whether a received data packet is actually addressed to the device in question. As a result, all data traffic of a network segment to which the relevant device or its network adapter (also called "data interface") is connected leads to a reactivation, that is to say a departure from the energy-saving operating state For this reason, in scenarios using the "Wake-up on LAN" method, the device in question is operated separately at a port (data network interface) of a switch or a router because a switch or a router ensures that only those data packets addressed to the device in question are output at the corresponding port. On the other are ge ¬ bräuchliche "hubs" not known with. Ausgestat- tet address table, so that incoming data packets to all other connections of the same stroke are passed on to hubs.
Für die genannten industriellen Automatisierungskomponenten sind energiesparende Betriebszustände mit der Möglichkeit, sie über ein Datennetz (LAN, Feldbus o.ä) wieder in einen aktiven Betriebszustand zurückzuversetzen, nicht gebräuchlich. Ein Grund dafür ist die häufig verwendete linienartige Netz- werk-Topologie, bei der einzelne Komponenten Datenpakete oder Telegramme auf einem Anschluss empfangen und an einem anderen Anschluss an das nächste Gerät einer Linie weiterleiten. Bei einer solchen Topologie würde ein inaktiver Betriebszustand einer ersten Komponente dazu führen, dass keine weiteren Da¬ tentelegramme an nachfolgende Komponenten weitergeleitet wer¬ den. Dies ist nicht erwünscht. Ein Ausweg wäre die Ausrüstung der Automatisierungsanordnungen mit Switch-basierter Netzwerktechnik, so dass jedes Gerät/Komponente in einer stern¬ förmigen Topologie an einem solchen Switch-basierten Gerät angeschlossen ist. Nachteilig ist dabei aber, dass zum Einen durch die zusätzlich erforderlichen Switch-orientierten Netz- werkkomponenten die Anzahl der aktiven Komponenten, die jeweils mit einer gewissen Ausfallwahrscheinlichkeit bzw. einem Ausfall-Risiko behaftet sind, erforderlich sind, und zum An¬ deren, dass bestehende Topologien mit einer neuen, im Wesentlichen sternförmigen Netzwerk-Verdrahtung versehen werden müssen. For the industrial automation components mentioned, energy-saving operating states with the possibility of returning them to an active operating state via a data network (LAN, fieldbus or the like) are not customary. One reason for this is the frequently used line-like network topology, where individual components receive data packets or telegrams on one connection and forward them on another connection to the next device in a line. In such a topology, an inactive operating state would result in a first component to the fact that no further Since ¬ tentelegramme to downstream components forwarded ¬ the. This is not wanted. One solution would be to equip the automation devices with a switch-based network technology, so that each device / component in a star-shaped topology ¬ is connected to such a switch-based device. The disadvantage here, however, that on the one hand by the additionally required switch-oriented network components, the number of active components that are subject each with a certain probability of failure or failure risk, are required, and for turning on ¬ their that existing Topologies with a new, essentially star-shaped network wiring must be provided.
Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nut¬ zung von energiesparenden Betriebszuständen für die Komponenten in industriellen Automatisierungsanordnungen (kurz: Auto- matisierungskomponenten) nutzbar zu machen, ohne bestehendeIt is therefore an object of the present invention, the groove ¬ Zung of energy-saving operating modes for the components in industrial automation arrangements (short: automation components) to make it usable without existing
Netzwerkkomponenten und -topologien wesentlich ändern zu müssen . Es ist dabei eine zentrale Idee der vorliegenden Erfindung, in die betroffenen Automatisierungskomponenten eine Switch- Komponente zu integrieren, welche unabhängig vom funktionalen Teil einer Automatisierungskomponente betreibbar ist, wodurch auch bei linienartiger Netzwerk-Topologie im Falle eines in¬ aktiven Betriebszustandes der Betrieb benachbarter Automati¬ sierungskomponenten an denselben Netzwerksegment nicht beeinträchtigt wird. Die Lösung der Aufgabe sieht insbesondere eine Automatisie¬ rungskomponente zum Einsatz in einer industriellen Automatisierungsanordnung vor, wobei die Automatisierungskomponente wechselweise in einem aktiven Betriebszustand und einem ener¬ giesparenden Betriebszustand betreibbar ist, und wobei ein Wechsel von dem energiesparenden Betriebszustand zu dem akti¬ ven Betriebszustand durch ein mittels einer ersten Datenschnittstelle empfangenen Datenpaket auslösbar ist. Dabei um- fasst die Automatisierungskomponente eine Switch-Komponente für eine adressen-selektive Weiterleitung von Datenpaketen, wobei die Switch-Komponente zumindest zwei externe Datennetz- Schnittstellen aufweist, und wobei die Switch-Komponente eine interne Datennetz-Schnittstelle aufweist, welche mit der ers¬ ten Datenschnittstelle verknüpft ist. Eine solche Automatisierungskomponente kann ohne Beeinflus¬ sung des Datenverkehrs zu anderen Automatisierungskomponenten und Geräten einen inaktiven oder energiesparenden Betriebszustand annehmen, und kann zudem mittels eines an diese Automa¬ tisierungskomponente adressierten Datenpaketes oder Netzwerk- telegramms reaktiviert werden. To significantly change network components and topologies. It is a central idea of the present invention to integrate into the affected automation components a switch component which is operable independently of the functional part of an automation component, whereby even with line-like network topology in the case of ¬ active operating state of the operation of adjacent Automati ¬ components on the same network segment is not affected. The solution of the object provides, in particular an automation ¬ approximately component for use in an industrial automation arrangement in front, wherein the automation component operable alternatively in an active operating state and a ener ¬ giesparenden operating state, and wherein a change from the energy-saving operating condition to the acti ¬ ven operating state by a data packet received by means of a first data interface can be triggered. In this case, the automation component comprises a switch component for an address-selective forwarding of data packets, wherein the switch component has at least two external data network interfaces, and wherein the switch component has an internal data network interface, which with the ers ¬ linked to the data interface. Such automation component can be one or inactive energy-saving operating condition to other automation components and devices without Beeinflus ¬ solution of the data traffic, and can also be reactivated by means of an addressed to this automation ¬ tisierungskomponente data packet or network message.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Automatisierungskomponente sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben . Advantageous embodiments of the automation component according to the invention are specified in the dependent claims.
Funktional entspricht die Switch-Komponente vorteilhaft einem Switch oder einer Bridge aus dem Stand der Technik der Ether- net-Netzwerke, wobei die Switch-Komponente zur Identifizie- rung solcher an einem der externen Datennetz-Schnittstellen empfangener Datenpakete, die zur Weiterleitung an die Automatisierungskomponente adressiert sind, und zur Weiterleitung dieser identifizierten Datenpakete oder Daten-Telegramme an die interne Datennetz-Schnittstelle konfigurierbar ist, und wobei die Switch-Komponente zur Weiterleitung anderer Datenpakete an eine andere externen Datennetz-Schnittstellen konfigurierbar ist, vorzugsweise an eine externe Datennetz- Schnittstelle, über die das Datenpaket nicht empfangen wurde. Somit ist gewährleistet, dass nur solche Datenpakete an die interne Datennetz-Schnittstelle und damit an die Daten¬ schnittstelle der Automatisierungskomponente weitergeleitet werden, die auch an die Automatisierungskomponente adressiert sind. So ist sichergestellt, dass nur solchermaßen adressier- te Datenpakete zur Reaktivierung der Automatisierungskompo¬ nente führen, während andere Datenpakete bzw. Telegramme den Betriebszustand der Automatisierungskomponente nicht beein¬ flussen. Dabei ist die Switch-Komponente vorteilhaft selbst¬ konfigurierend, beispielsweise, indem diese intern eine Ta- belle führt, aus der hervorgeht, an welcher internen oder ex¬ ternen Datenschnittstellen bzw. Datennetz-Schnittstelle welche Netzwerk-Adresse (n) bzw. MAC-Adresse (n) der jeweiligen Netzwerk-Adapter angeknüpft ist oder sind. Vorteilhaft sind die Switch-Komponente und die erste Daten¬ schnittstelle in einem gemeinsamen Funktionsbaustein oder gemeinsamen Modul zusammengefasst . Damit ist es möglich, diese Komponenten, die auch während eines energiesparenden Betriebszustandes (inaktiver Betriebszustand der Automatisie- rungskomponente) mit Energie versorgt werden müssen, an einem separaten Ausgang (Zweig) der Stromversorgung der Automatisierungskomponente angeschlossen werden können, so dass während eines inaktiven/energiesparenden Betriebszustandes der restliche, funktionale Teil der Automatisierungskomponente von der Energieversorgung abgekoppelt werden kann. In einem solchen Fall kann eine Steuerleitung der ersten Datenschnittstelle die Energieversorgung des funktionalen Teils der Automatisierungskomponente reaktivieren, so dass keine weiteren Bauteile zur Überwachung eines ausgelösten Interrupts bei ei¬ nem eingehenden Datenpaket an der ersten Datenschnittstelle notwendig sind. Vorteilhaft sind die externen Datennetz-Schnittstellen zu einem paketvermittelten Datenaustausch gemäß dem Internet- Protokoll oder gemäß einem Feldbus-Protokoll eingerichtet. Die Verwendung von paketvermittelter Informationsübertragung führt dazu, dass die Switch-Komponente die Filterung von Da- tenpaketen bzw. Daten-Telegrammen durch Auswertung eines Adressteils der Datenpakete bzw. der Daten-Telegramme vornehmen kann. Dadurch ist eine einfache und sichere Filterung gewährleistet . Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Automatisierungskompo¬ nente zur Steuerung eines Betriebszustandes zumindest eines an dieser Automatisierungskomponente angebundenen Peripherie- Gerätes eingerichtet ist. So können auch angeschlossene Peri¬ pherie-Geräte einen energiesparenden Betriebszustand anneh- men, selbst wenn diese gar nicht zur Auswertung von Datenpaketen für ihre Reaktivierung eingerichtet sind. Entsprechend erhöht sich das Potential der Energieeinsparung. Eine solche Konstellation ist besonders einfach einzurichten, wenn das angebundene Peripherie-Gerät über die Automatisierungskompo- nente bzw. deren funktionaler Teil mit Energie versorgt wird. Functionally, the switch component advantageously corresponds to a prior art switch or bridge of the Ethernet networks, the switch component being used for identifying tion of such received at one of the external data network interfaces data packets that are addressed for forwarding to the automation component, and for forwarding these identified data packets or data messages to the internal data network interface is configurable, and wherein the switch component for forwarding other data packets is configurable to another external data network interfaces, preferably to an external data network interface over which the data packet was not received. This ensures that only those data packets are forwarded to the internal data network interface and the data interface of the automation component ¬ addressed also to the automation component. This ensures that only in this way addressable te data packets to reactivate the Automatisierungskompo ¬ component lead, while other data packets or frames the operating status of the automation component not impressed ¬ influence. In this case, the switch component is advantageous even ¬ configuring, for example, by such a Ta beauty leads internally, from which it appears to which internal or ex ¬ ternal data interface or data network interface which network address (es) or MAC Address (s) of the respective network adapter is or are linked. The switch component and the first data interface in ¬ a common function module or common module are advantageously combined. This makes it possible to connect these components, which also have to be supplied with power during an energy-saving operating state (inactive operating state of the automation component), to a separate output (branch) of the power supply of the automation component, so that during an inactive / energy-saving Operating state of the remaining, functional part of the automation component can be disconnected from the power supply. In such a case, a control line of the first data interface can reactivate the power supply of the functional part of the automation component, so that no further Components for monitoring a triggered interrupt at ei ¬ nem incoming data packet to the first data interface are necessary. The external data network interfaces are advantageously set up for a packet-switched data exchange in accordance with the Internet protocol or according to a fieldbus protocol. The use of packet-switched information transmission means that the switch component can carry out the filtering of data packets or data telegrams by evaluating an address part of the data packets or of the data telegrams. This ensures a simple and secure filtering. It is further advantageous if the Automatisierungskompo ¬ component is adapted to control an operating state of at least one connected peripheral device at this automation component. So also connected Peri ¬ ripherals devices can men an energy-saving mode anneh-, even if they are not set up for the evaluation of data packets for their reactivation. Accordingly, the potential of energy saving increases. Such a constellation is particularly easy to set up if the connected peripheral device is supplied with power via the automation component or its functional part.
Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Automatisie¬ rungskomponente werden nachfolgend anhand der Zeichnung er¬ läutert . Embodiments of the invention automation ¬ ¬ insurance component will he explained below with reference to the drawing.
Dabei zeigt die einzige Figur in einer schematischen Darstel¬ lung eine Anordnung aus einer Automatisierungskomponente, welche an ein Datennetzwerk angebunden ist, und welche mit einem Peripherie-Gerät verbunden ist. The single FIGURE is a schematic depicting ¬ development showing an arrangement of an automation component, which is connected to a data network, and which is connected to a peripheral device.
In der Figur ist als Bestandteil einer industriellen Automatisierungsanordnung die Automatisierungskomponente AK darge¬ stellt, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Mikro- prozessor-basierter Controller ist, welcher über einen Rückwand-Bus RB mit einer Ein-/Ausgabebaugruppe 10 verbunden ist. Die Automatisierungskomponente AK weist zum Anschluss an den Rückwandbus RB einen Bustreiber BT auf, welcher an einem in- fernen Bus IB angekoppelt ist. Ebenfalls an dem internen Bus IB ist die Datenschnittstelle MAC („Media Access Controller") und der Mikroprozessor CPU angekoppelt. Der Mikroprozessor CPU ist zudem an den flüchtigen Speicher BRAM ("Buffered RAM"; RAM = Random Access Memory) angebunden; in einem alter- nativen Ausführungsbeispiel kann der flüchtige Speicher BRAM auch an dem internen Bus IB angekoppelt sein. Die Automati¬ sierungskomponente AK ist an ein Datennetz FB (Feldbus) über externe Datennetz-Schnittstellen ESI, ES2 angekoppelt, so dass eine Funktion in einer linienartigen Netz-Topologie ge- geben ist, bei der Datenpakete oder Daten-Telegramme von ei¬ ner Komponente zur nächsten weitergereicht werden. Die In the figure, as part of an industrial automation arrangement, the automation component AK is Darge ¬ represents, which in the present embodiment, a micro- processor-based controller, which is connected via a backplane bus RB to an input / output module 10. The automation component AK has a bus driver BT for connection to the backplane bus RB, which is coupled to an internal bus IB. The data interface MAC ("Media Access Controller") and the microprocessor CPU are likewise coupled to the internal bus IB The microprocessor CPU is also connected to the volatile memory BRAM (Random Access Memory) in an old version -. native embodiment, the volatile memory BRAM also to the internal bus to be IB coupled boo ¬ sierungskomponente AK is to a data network FB (fieldbus) via external data network interfaces ESI, coupled ES2, so that a function in a line-like network topology is giving overall, are passed in data packets or data telegrams from ei ¬ ner component to the next. the
Switch-Komponente SK umfasst neben den externen Datennetz- Schnittstellen ESI, ES2 auch die interne Datennetz- Schnittstelle IS, welche mit der Datenschnittstelle MAC ver- bunden ist. Die Datenschnittstelle MAC ist über eine Inter¬ rupt-Leitung INT mit dem Mikroprozessor CPU verbunden, wobei diese Interrupt-Leitung INT derart verschaltet ist, dass ein Signal auf dieser Interrupt-Leitung INT zur Beendigung eines inaktiven bzw. energiesparenden Betriebszustandes des Mikro- Prozessors CPU eingerichtet ist. Es sind jedoch auch alterna¬ tive, aus dem Stand der Technik bekannte, Verfahren zur Reak- tivierung anhand eines eingehenden Datenpaketes einsetzbar, die keine Interrupt-Leitung INT zwischen der Datenschnittstelle MAC und dem Mikroprozessor CPU erfordern. Switch component SK comprises not only the external data network interfaces ESI, ES2 but also the internal data network interface IS, which is connected to the data interface MAC. The data interface MAC is connected via an inter ¬ rupt line INT to the microprocessor CPU, said interrupt line INT is connected such that a signal on this interrupt line INT to terminate an inactive or energy-saving operation state of the micro processor CPU is set up. However, also alterna tive ¬ known from the prior art, methods for reaction tivierung basis of an incoming data packet can be used that do not require interrupt line INT between the data interface MAC and the microprocessor CPU.
Während zuvor eine Konstellation beschrieben ist, bei der als energiesparender Betriebszustand ein „Stand-By-Modus" vorge¬ sehen ist, bei dem ein gepufferter nichtflüchtiger Speicher BRAM während einer Ruhephase die Programm- und Betriebsdaten hält, ist in einer alternativen Ausführungsform auch ein Ruhezustand realisierbar, bei dem während der inakti¬ ven/energiesparenden Betriebsphase diese Inhalte auf einem nichtflüchtigen Speicher, z.B. Festplatte, gespeichert werden . While previously a constellation is described in which is seen as an energy-saving mode, a "standby mode" pre ¬ in which a buffered non-volatile memory BRAM holds the program and operating data during a resting phase, in an alternative embodiment is also a resting state feasible, in which during the inakti ¬ ven / energy-saving operating phase, this content on a non-volatile memory, eg hard disk, are stored.
Im Folgenden wird vorausgesetzt, dass die Switch-Komponente SK bereits über zuvor mittels des Datennetzes FB ausgetausch¬ te Daten eine (nicht gezeigte) Adress-Tabelle (Routing Table) aufgebaut hat, wobei in der Switch-Komponente SK die Informa¬ tion über die Hardware-Adresse der Datenschnittstelle MAC (die sog. MAC-Adresse) und die Tatsache gespeichert hat, dass das Gerät mit dieser Hardware-Adresse an der internen Daten¬ netz-Schnittstelle IS angeschlossen ist. Weiter liegen in der Adressen-Tabelle der Switch-Komponente SK die entsprechenden Informationen über die anderen in dem betreffenden Netzsegment des Datennetzes FB verwendeten Geräte sowie die Informa- tionen darüber vor, an welcher der externen Datennetz- Schnittstellen ESI, ES2 Datenpakete und Daten-Telegramme für diese anderen Geräte auszugeben sind. In the following, it is assumed that the switch component SK has already built up on previously exchange ¬ te by means of the data network FB data, an address table (not shown) (Routing Table), wherein in the switch component SK Informa ¬ tion about the Hardware address of the data interface MAC (the so-called MAC address) and has stored the fact that the device is connected to this hardware address to the internal data ¬ network interface IS. Furthermore, in the address table of the switch component SK, the corresponding information about the other devices used in the relevant network segment of the data network FB as well as the information on which of the external data network interfaces ESI, ES2 data packets and data telegrams for these other devices are to spend.
Im Folgenden soll nicht weiter diskutiert werden, auf welche Art und Weise die Automatisierungskomponente AK in einen energiesparenden/inaktiven Betriebszustand versetzt werden kann, weil diese Verfahrensweisen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind. Im Folgenden sei angenommen, dass hinsichtlich der Automatisierungskomponente AK lediglich die Switch-Komponente SK, die Datenschnittstelle MAC, der Mikro¬ prozessor CPU und der gepufferte flüchtige Speicher BRAM mit Energie versorgt sind. Der Bus-Treiber BT und damit das an dem Rückwandbus RB angeschlossene Peripherie-Gerät 10 und an¬ dere, nicht gezeigte Komponenten sind von einer (nicht ge- zeigten) Energieversorgung abgekoppelt. Der MikroprozessorIn the following, it will not be further discussed in what manner the automation component AK can be put into an energy-saving / inactive operating state, because these prior art methods are well known. In the following, it is assumed that, with regard to the automation component AK, only the switch component SK, the data interface MAC, the microprocessor CPU and the buffered volatile memory BRAM are supplied with energy. The bus driver BT and the device connected to the backplane bus RB peripheral device 10 and not shown in ¬ particular components of a (non-shown overall) power supply disconnected. The microprocessor
CPU ist derart ausgestaltet, dass über eine Interrupt-Leitung INT der Mikroprozessor CPU aus einem Stillstand („Sleep CPU is designed such that via an interrupt line INT, the microprocessor CPU from a standstill ("Sleep
Mode") aktiviert werden kann. Zudem kann über eine (nicht dargestellte) Steuerleitung ein Segment der Stromversorgungs- Einheit, welches die restlichen Komponenten, also den Bus- Treiber BT, den Rückwandbus RB etc., versorgt, aktiviert wer¬ den. Diese restlichen Komponenten stellen den funktionalen Teil der Automatisierungskomponente AK dar. Bei Eingang eines Datenpaketes über das Datennetz FB prüft die Switch-Komponente SK, ob dieses Datenpaket an eine bzw. die Hardware-Adresse der Datenschnittstelle MAC adressiert ist. Es sei angenommen, dass dies der Fall ist. Das Datenpa¬ ket wird also über die interne Datennetz-Schnittstelle IS an die Datenschnittstelle MAC weitergeleitet, wo dieses Datenpa¬ ket zwischengespeichert wird. Aufgrund der Tatsache, dass ei¬ ne Übertragung an den (temporär stillgelegten) internen Bus IB nicht möglich ist, wird ein Signal über die Interrupt- Leitung INT an den Mikroprozessor CPU gesendet. Dieser nimmt nun seine Arbeit wieder auf, wobei ein laufendes (reaktivier¬ tes) Anwendungsprogramm sofort wieder gestoppt wird, und stattdessen eine Routine (IRS = Interrupt Service Routine) zur Verarbeitung einer Netzwerk-Meldung aktiviert wird, wobei über den internen Bus IB das zwischengespeicherte Datenpaket von der Datenschnittstelle MAC abgerufen wird. Mit Aktivie¬ rung des Mikroprozessors CPU wurde gleichzeitig die Stromver¬ sorgung für den funktionalen Teil der Automatisierungskompo- nente AK und damit auch des Bus-Treibers BT, des Rückwandbus¬ ses RB und auch des Peripherie-Gerätes 10 aktiviert. Mode ") can be activated. In addition, can (not shown) control line, a segment of the power supply unit, which supplies the remaining components, so the bus driver BT, the backplane bus RB, etc., enabled the ¬. These remaining Components represent the functional part of the automation component AK. Upon receipt of a data packet via the data network FB, the switch component SK checks whether this data packet is addressed to one or the hardware address of the data interface MAC. It is assumed that this is the case. The Datenpa ¬ ket is thus forwarded via the internal data network interface IS to the data interface MAC, where this Datenpa ¬ ket is cached. Due to the fact that ei ¬ ne transmission to the (temporarily disabled) internal bus IB is not possible, a signal via the interrupt line INT is sent to the microprocessor CPU. This now takes up his work again, with a running (reaktivier ¬ tes) application program is immediately stopped again, and instead a routine (IRS = interrupt service routine) is activated for processing a network message, where cached via the internal bus IB program Data packet is retrieved from the data interface MAC. With activa tion of the microprocessor CPU ¬ the Stromver ¬ supply for the functional part of the component Automatisierungskompo- AK and thus also of the bus driver BT, the backplane bus ¬ ses RB and the peripheral device 10 has been activated simultaneously.
Datenpakete, die nicht an die Datenschnittstelle MAC adres¬ siert sind, werden durch die Switch-Komponente an zumindest eine der externen Datennetz-Schnittstellen ESI, ES2 (je nach Eintrag in der genannten Tabelle) weitergeleitet. Data packets that are not adres ¬ Siert to the data interface MAC are represented by the switch component to at least one of the external data network interfaces ESI forwarded ES2 (depending on the entry in the above table).
Die Automatisierungskomponente AK aus diesem Ausführungsbei¬ spiel mit genau zwei externen Datennetzwerkschnittstellen ESI, ES2 eignet sich in erster Linie zum Ersatz einer Automatisierungskomponente AK aus dem Stand der Technik in einer linien- oder ringförmigen Netzwerk-Achitektur . In einer alternativen Ausführungsform können auch mehr als zwei externe Datennetz-Schnittstellen ESI, ES2 verwendet werden. Die Auto- matisierungskomponente AK kann ohne Änderungen auch in einer Infrastruktur mit externen Switch-Komponenten eingesetzt werden, weil dann zwar nur die für die Automatisierungskomponente AK bestimmten Datenpakete oder Daten-Telegramme an einem der externen Datennetzwerkschnittstellen ESI, ES2 eingehen, aber dennoch die Funktion der integrierten Switch-Komponente SK ein Weiterleiten dieser Daten an die Datenschnittstelle MAC gewährleistet. Gleiches gilt für den Fall, in dem die be- trachtete Automatisierungskomponente AK das letzte Gerät in einer Kette (Linie) von Geräten ist; in diesem Fall ist eine der externen Datennetzwerkschnittstellen ESI, ES2 unbeschal- tet. Dennoch ist die "Wake-up"-Funktion auch hier gewährleistet . The automation component AK from this Ausführungsbei ¬ playing with exactly two external data network interface ESI, ES2 is suitable primarily for replacing an automation component AK from the prior art in a linear or ring-shaped network Achitecture. In an alternative embodiment, more than two external data network interfaces ESI, ES2 can also be used. The automation component AK can also be used in an infrastructure with external switch components without any changes, since then only the data packets or data telegrams destined for the automation component AK are sent to a the external data network interfaces ESI, ES2, but nevertheless the function of the integrated switch component SK ensures a forwarding of this data to the data interface MAC. The same applies to the case in which the considered automation component AK is the last device in a chain (line) of devices; In this case, one of the external data network interfaces ESI, ES2 is unconnected. Nevertheless, the "wake-up" function is guaranteed here as well.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Switch- Komponente SK und die Datenschnittstelle MAC in einem einzi¬ gen Bauteil integriert, beispielsweise durch ein entsprechend programmiertes ASIC (Application Specific Intergrated Circuit = anwendungsspezifische integrierte Schaltung) . In an advantageous embodiment, the Switch component SK and the data interface in a MAC only peo ¬ gen component are integrated, for example, by a suitably programmed ASIC (Application Specific Intergrated Circuit = application-specific integrated circuit).
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Controller ei¬ ner industriellen Automatisierungsanordnung, auch SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) genannt, als Gerät/Komponente mit einer Energiesparfunktion beschrieben. Selbstverständlich können auch andere Geräte, insbesondere andere informations¬ technische Geräte, welche vorzugsweise in einer linienartigen Topologie eines Netzwerks eingesetzt werden, mit einer erfin¬ dungsgemäßen Switch-Komonente ausgestattet werden. Dann ist auch ein Computer oder ein anderes Gerät, welches zum automa¬ tisierten Abarbeiten von Aufgaben (Programmen) eingesetzt wird, eine Automatisierungskomponente AK im Sinne des erfin¬ dungsgemäßen Gegenstandes. In the present embodiment, a controller ei ¬ ner industrial automation system, also called PLC (programmable logic controller) was described as a device / component with an energy saving function. Of course, other devices, in particular other information ¬ technical devices, which are preferably used in a linear topology of a network, be equipped with a inventions ¬ inventive switch component. Then, a computer or other device that is used for automatic ¬ tisierten execution of tasks (programs), an automation component AK within the meaning of OF INVENTION ¬ to the invention the object.

Claims

Patentansprüche claims
Automatisierungskomponente (AK) zum Einsatz in einer industriellen Automatisierungsanordnung, Automation component (AK) for use in an industrial automation arrangement,
wobei die Automatisierungskomponente (AK) wechselweise in einem aktiven Betriebszustand und einem energiespa¬ renden Betriebszustand betreibbar ist, und wherein the automation component (AK) is operable alternatively in an active operating state and an operating state POWER SAVE ¬ leaders, and
wobei ein Wechsel von dem energiesparenden Betriebszustand zu dem aktiven Betriebszustand durch ein mittels einer ersten Datenschnittstelle (MAC) empfangenen Da¬ tenpaket auslösbar ist, wherein a change from the energy-saving operating condition to the active operating state by means of a first data interface (MAC) received Since ¬ tenpaket triggered,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Automatisierungskomponente (AK) eine Switch- Komponente (SK) für eine adressen-selektive Weiterlei¬ tung von Datenpaketen umfasst, that the automation component (AK) comprises a Switch component (SK) for an address-selective Weiterlei ¬ processing of data packets,
wobei die Switch-Komponente (SK) zumindest zwei externe Datennetz-Schnittstellen (ESI, ES2) aufweist, und wobei die Switch-Komponente (SK) eine interne Daten¬ netz-Schnittstelle (IS) aufweist, welche mit der ersten Datenschnittstelle (MAC) verknüpft ist. wherein the switch component (SK) has at least two external data network interfaces (ESI, ES2), and wherein the switch component (SK) an internal data ¬ network interface (IS) coupled to the first data interface (MAC) is linked.
Automatisierungskomponente (AK) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Automation component (AK) according to claim 1, characterized
dass die Switch-Komponente (SK) zur Identifizierung solcher an den einer ersten der externen Datennetz- Schnittstellen (ESI, ES2) empfangener Datenpakete, die zur Weiterleitung an die Automatisierungskomponente (AK) adressiert sind, und zur Weiterleitung dieser an die interne Datennetz-Schnittstelle (IS) konfigurierbar ist, und  in that the switch component (SK) is used to identify such data packets received at the first of the external data network interfaces (ESI, ES2) which are addressed for forwarding to the automation component (AK) and for forwarding them to the internal data network interface (IS) is configurable, and
dass die Switch-Komponente (SK) zur Weiterleitung ande¬ rer Datenpakete an eine weitere der externen Datennetz- Schnittstellen (ESI, ES2) konfigurierbar ist. that the switch component (SK) for forwarding walls ¬ rer data packets to another of the external data network interfaces (ESI, ES2) is configurable.
Automatisierungskomponente nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, Automation component according to claim 2, characterized
dass die Switch-Komponente selbst-konfigurierend ist . that the switch component is self-configuring.
Automatisierungskomponente (AK) nach einem der vorher¬ gehenden Patentansprüche, Automation component (AK) according to any preceding ¬ preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Switch-Komponente (SK) und die erste Daten¬ schnittstelle (MAC) in einem gemeinsamen Funktionsbau¬ stein oder gemeinsamen Modul zusammengefasst sind. that the switch component (SK) and the first data interface ¬ (MAC) in a common functional building ¬ stone or common module are summarized.
Automatisierungskomponente (AK) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, Automation component (AK) according to claim 4, characterized in that
dass der Funktionsbaustein oder das Modul eine von einem funktionalen Teil der Automatisierungskomponente (AK) unabhängig schaltbare Energieversorgung aufweist oder von einer solchen mit Energie versorgt wird. the function module or the module has a power supply which can be switched independently of a functional part of the automation component (AK) or is supplied with power by such a component.
Automatisierungskomponente (AK) nach einem der vorher¬ gehenden Patentansprüche, Automation component (AK) according to any preceding ¬ preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die externen Datennetz-Schnittstellen (ESI, ES2) zu einem paketvermittelten Datenaustausch gemäß dem In ternet-Protokoll oder gemäß einem Feldbus-Protokoll eingerichtet sind. the external data network interfaces (ESI, ES2) are set up for a packet-switched data exchange in accordance with the Internet protocol or according to a fieldbus protocol.
Automatisierungskomponente (AK) nach einem der vorher¬ gehenden Patentansprüche, Automation component (AK) according to any preceding ¬ preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Automatisierungskomponente (AK) zur Steuerung eines Betriebszustandes zumindest eines an dieser Auto matisierungskomponente (AK) angebundenen Peripherie- Gerätes (10) eingerichtet ist. in that the automation component (AK) is set up to control an operating state of at least one peripheral device (10) connected to this auto-mating component (AK).
8. Automatisierungskomponente (AK) nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 8. automation component (AK) according to claim 7, characterized
dass die Automatisierungskomponente (AK) derart einge- richtet ist, dass nur während eines aktiven Betriebszu¬ standes der Automatisierungskomponente (AK) ein ange¬ bundenes Peripherie-Gerät (10) mit Energie versorgt wird . is that the automation component (AK) is directed such that einge- is powered only during an active Betriebszu ¬ prior automation component (AK) with a pre ¬ bundenes peripheral device (10) with energy.
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