WO2015161915A1 - Endgerät für ein automatisierungssystem, endgeräteanordnung sowie verfahren zum betreiben eines endgeräts für ein automatisierungssystem - Google Patents

Endgerät für ein automatisierungssystem, endgeräteanordnung sowie verfahren zum betreiben eines endgeräts für ein automatisierungssystem Download PDF

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WO2015161915A1
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terminal
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processing device
communication interface
functional state
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Dietmar Wagner
Wadim Gappel
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Festo Ag & Co. Kg
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Definitions

  • Terminal for an automation system Terminal arrangement and method for operating a terminal for
  • the invention relates to a terminal for an automation system, with at least one sensor for providing a dependent on a physical quantity sensor signal and / or at least one actuator for providing a movement in response to a movement signal, as well as with a processing device for processing Sensor signals of the sensor in sensor data and / or for processing motion commands in motion signals for the actuator is formed, wherein the processing means comprises a parameter memory in which parameters for processing the sensor signals and / or parameters for processing the movement commands are stored, and wherein the processing device for outputting sensor data and / or parameters and / or for receiving motion commands
  • the invention relates to a terminal arrangement and a method for operating a terminal for an automation system.
  • Automation systems are usually used for automatic operation of machines such as machine tools or assembly devices or of equipment such as chemical reactors. ren or bioreactors used.
  • a higher-level control device in particular a programmable logic controller (PLC) is used to control or regulate different processes in the machine or system. These processes may, for example, be movements of machine parts of the machine or dosing operations or mixing processes in the installation.
  • PLC programmable logic controller
  • the automation system comprises one or more system levels on which data such as movement commands are output by the control device and sensor measured values are received by the control device in order to allow a proper control of the machine or plant according to a predeterminable sequence.
  • communication is provided in a first system level via a fieldbus, via which complex instructions such as motion commands and complex data sets such as sensor data can be transmitted in digital form as fieldbus telegrams between the higher-level control device and field devices connected to the fieldbus.
  • the field devices serve to implement the information contained in the fieldbus telegrams, in particular movement commands and other control instructions, in simplified waveforms of a second signal level, in particular in switching or control signals to allow control of terminals such as actuators or sensors.
  • a communication between the field device and the connected actuators and sensors is provided by means of simple switching signals, the switching signal depending on the information content to be transmitted optionally a "low” level or a “high” level, in particular in a Span- range from 0 to 24 volts.
  • a control of actuators by the field device and a communication of sensors with the field device is provided here in the form of electrical point-to-point connections. Accordingly, each sensor or actuator is assigned an individual cable connection with the field device.
  • the so-called IO-Link communication protocol has been used as a completely compatible replacement for the transmission of 1-bit switching signals between field device and actuators or sensors.
  • a digital communication signal is transmitted via the same simple cable connection so that additional information can be exchanged between the field device and the connected end device.
  • This information is, for example, parameters for the parameterization of the sensor and / or actuator integrated in the field device.
  • actuator and motion commands for controlling the actuator can be transmitted, which go beyond a pure switching operation and allow, for example, a proportional control of the actuator.
  • the terminal To carry out the communication according to the IO-Link communication protocol, the terminal must be equipped with a suitable communication interface, which in turn is connected to a processing device embodied in the terminal, in particular a microprocessor.
  • the processing device and the communication interface are designed such that a suitably equipped terminal can optionally be coupled as so-called “device” using the IO-Link communication protocol to a so-called “master” in order to tion of digitized datasets to be able to exploit an extended functionality of the terminal.
  • the IO-Link-capable terminal can be operated in a classical manner on a non-equipped for using the IO-Link communication protocol field device, in which case only the transmission of switching signals as motion command or sensor data is possible.
  • the strength of the IO-Link communication protocol is therefore that suitably equipped terminals can be integrated into existing machines or systems for outputting and / or processing switching signals and, alternatively, using the IO-Link communication protocol with extended functional scope of suitably equipped field devices can be connected.
  • the IO-Link communication protocol is standardized under the designation "Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators" (SDCI) in the standard IEC61131-9, whereby here both electrical connection data and the digital communication protocol, over which the terminals with A terminal also designed as an IO-Link sensor and / or IO-Link actuator can, for example, contain the MAX14821 Device Transceiver from Maxim.An appropriate IO-Link master can be used, for example, with the IO -Link Master Transceiver MAX14824.
  • SDCI Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators
  • IO-Link enabled devices When using the known from the IO-Link communication protocol constraints parameterization of IO-Link enabled devices is provided, for example via the configured as IO-Link master field device, which is for this purpose equipped with an ent ⁇ speaking master communications module and Each terminal connected to a point-to-point connection can be parameterized individually. If a use of terminals in an automation system is provided, in which the field devices do not work according to the IO-Link communication protocol, a parameterization of terminals by means of a separate programmer is provided, with which the necessary parameters for operating the terminal via the communication interface of the respective Terminal can be provided.
  • the object of the invention is a terminal; to provide a terminal arrangement and a method for operating a terminal, in which a simplified parameterization is made possible.
  • the processing device comprises a switching means for at least partially switching the processing device between a first functional state and a second functional state, wherein the processing device in the first functional state upon arrival of an external interrogation signal for outputting the sensor data and / or parameters to the communication interface is and is formed in the second functional state for providing an initialization signal and an output of the parameters stored in the parameter memory to the communication interface.
  • the first functional state corresponds to the usual mode of operation for the processing device and the communication interface of the terminal. If the terminal is connected to a conventional, non-IO-Link-capable field device, the first functional state tion and / or reception of switching signals between terminal and field device instead. If, however, the terminal is connected to an IO-Link-capable field device, then in the first functional state a data exchange takes place between the field device and the terminal in accordance with the IO-Link communication protocol. In this case, the terminal behaves as a "device" with respect to the working as a "master" field device. In addition to measured values of physical variables, the sensor data transmitted thereby can additionally or alternatively also contain information about states of connected actuators and / or diagnostic information.
  • the parameters transmitted from the parameter memory may include parameters for processing sensor signals and / or parameters for processing motion commands.
  • the terminal according to the invention can assume a master function since, in the second functional state, it can output an initialization signal reserved for the "master" to another terminal and then also output some or all parameters contained in the parameter memory to the further terminal
  • the terminal according to the invention can be used in the second functional state in the manner of a programming device for further
  • the switching means assigned to the processing means can, for example, in the form of a circuit-switched switch and / or in the form of a prog rammmoduls, which is executable on the processing device trained be.
  • the parameters transmitted from the parameter memory in the second functional state can include parameters for the processing of sensor signals and / or parameters for processing motion commands.
  • the processing device is associated with an operating device and a display device, wherein the operating device is designed for providing a switching signal to the switching means and the display device for displaying the respective functional state of the processing device.
  • the operating device is designed as a push-button switch, knob or control surface and allows user input by an operator. This user input can be directed, for example, to switching the processing device of the terminal between the first functional state and the two ⁇ th functional state.
  • the operating device is provided to provide the switching signal to the switching means, whereby the desired switching between the two func onszuêthyroidn the processing device is completed.
  • the display device can as a single light or as
  • Luminaire arrangement in particular as a multi-segment display or display, and / or be designed for an audible or otherwise perceptible by the operator display of the respective functional state of the processing device. It is advantageous if the display device during the second functional state indicates permanently that the second functional state is taken to indicate to a user that a possibly occurring parameter transmission between the terminal according to the invention and another terminal should not be interrupted.
  • the operating device is designed for a parameter input in the parameter memory and / or that the display device is designed for a display of an input parameter.
  • the use of the operating device for a parameter input is of particular interest when the terminal is to be operated with an automation system that is not designed for data transmission according to the IO-Link communication protocol.
  • no master according to the IO-Link communication protocol is available for the parameterization of the terminal, which would allow a simple parameterization of the respective terminal.
  • a definition of switching points can be made which lead to the output of a switching signal by the terminal in the presence of corresponding measured values of the sensor.
  • the parameterization of these further terminals can then be carried out with the aid of be made of the terminal according to the invention.
  • the display device displays the parameter (s) entered in order to enable the user to check the desired settings.
  • the communication interface in particular exclusively, is designed for a connection of one, in particular exactly one connection cable. The communication interface thus corresponds exactly to the specifications, as provided in accordance with the 10-link communication protocol for the connection of a connection cable, which is suitable for communication according to the IO-Link communication protocol.
  • the communication interface 3 or 5 preferably has connections to which the respective lines of a standard connection cable can be connected. It is particularly advantageous if the terminal does not include any further electrical connections beyond the communication interface provided for connection of the connection cable, since this allows a particularly simple design of the terminal to be ensured.
  • the communication interface comprises a communication module for an IO-Link terminal, which is designed for receiving motion commands and parameters from a higher-level control device or a field device and for sending sensor data and parameters to the higher-level control device or to the field device is, and in that the processing device is designed for driving the communication module, that the communication module is enabled in the second functional state of the processing device for providing an initialization signal to the communication interface.
  • the communication module in the terminal according to the invention is designed for functionality as a "device" in the sense of the IO-Link communication protocol, additional functions are not provided for cost reasons Communication interface incoming motion commands and parameters into a data format that can be processed by the processing device.
  • the communication module is designed to convert sensor data and parameters provided by the processing device into the data format according to the IO-Link communication protocol.
  • the communication component is an integrated circuit which, in its conception, is designed exclusively for use as a "device" in the sense of the IO-Link communication protocol
  • a method is provided which allows the communication module to provide an initialization signal to the communication interface and from there via a connection cable to another IO-Link-capable terminal and thus to initiate a parameterization process for this additional IO-Link-capable terminal
  • the communication module operates in a manner which goes beyond its standard functions, this being made possible by a suitable control on the part of the processing device egelwandler trained.
  • the processing device in the second functional state corresponding signal levels and signal sequences are given, which are converted by the communication module in a suitable manner, so that in the second functional state, the desired initialization signal can be provided to the communication interface.
  • the object of the invention is achieved according to a second aspect of the invention by a terminal arrangement, the one first terminal and a second terminal, both having a communication interface configured according to the IO-Link communication protocol, wherein at least one of the terminals according to one of claims 1 to 5 is formed, and a connection cable for transmitting an initialization signal and parameters between the terminals.
  • a terminal arrangement parameterization of IO-Link-capable terminals by the terminal according to the invention is possible, wherein both the terminal according to the invention and the terminals to be parameterized each have exactly one IO-Link communication interface.
  • both terminals can be used in the usual way as "devices" within an automation system with IO-Link-capable field devices or as terminals in an automation system that has no IO-Link-capable field devices.
  • the object of the invention is achieved according to a third aspect of the invention by a method according to claim 7.
  • This method is provided for operating a terminal for an automation system, wherein the terminal comprises a sensor and / or an actuator and a processing device that is suitable for outputting sensor data and / or parameters and / or for receiving motion commands and / or parameters, in particular exclusively, according to the IO-Link communication protocol is connected to a communication interface, wherein the processing device can be operated in a first functional state and in a second functional state, the terminal in the first functional state one, in particular bidirectional, communication with a higher-level control device or performs a field device and that the terminal in second functional state provides a parameterization function for other terminals to be parameterized.
  • the terminal in the first functional state the communication according to the IO-Link communication protocol with the higher-level control device or the field device performs, providing a sensor data and / or parameters by the terminal to the communication interface in the presence of a external query signal of a higher-level control device or a field device takes place.
  • the terminal in the second functional state for providing the parameterization function output of stored parameters from a parameter memory via the communication interface according to the IO-Link communication protocol according to the following steps: providing an initialization signal to the communication interface to Forwarding to a terminal to be parameterized, receiving a ready signal from the terminal to be parameterized, providing the parameters to the communication interface for forwarding to the terminal to be parameterized, receiving an acknowledgment signal from the terminal to be parameterized.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an automation system which has a first communication level designed as a field bus and a second communication level designed according to the 10-link specification
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an automation system which has a first communication level embodied as a field bus and a second communication level operating with switching signals.
  • An automation system 1 shown in FIG. 1 is designed to operate a processing machine or process plant not shown in more detail, which encompasses a plurality of actuators and sensors (not shown).
  • the automation system 1 comprises a higher-level control device 2, which is designed for example as a programmable logic controller (PLC).
  • PLC programmable logic controller
  • the higher-level control device 2 is designed for bidirectional data communication according to a predetermined fieldbus protocol via a fieldbus 3 with a multiplicity of field devices, with only one field device 4 designed as a bus coupler being shown by way of example.
  • sensors and / or actuators which supply sensor data to the control device 2 or execute movement commands of the control device 2 are connected to the field devices.
  • the control device 2 and the field devices communicate in a first communication level via the fieldbus 3.
  • a second communication level is provided.
  • this level of communication is to be considered that in a processing machine or process plant a plurality of such terminals may be provided and therefore for reasons of cost, the simplest possible communication on the second level of communication.
  • the bus coupler 4 is designed as an IO-Link master and is used to receive and send fieldbus telegrams from or to the higher-level control device 2 via the fieldbus.
  • a plurality of terminals 5 are provided, which serve as master connections according to the IO-Link communication protocol and can be used for the transmission of data to terminals 6 to 11.
  • a connection between the bus coupler 4 and the terminals 6 to 11 via standard, unshielded connection cable is provided, which are formed, for example, three-core or Georgiadrig.
  • the terminals 6 to 11 are "devices" in the sense of the IO-Link communication protocol and each comprise an IO-Link communication interface 15 which is designed to connect a connection cable 12.
  • the function of a terminal 6 will be described below by way of example with reference to the terminal 6 embodied as a sensor device inventive terminal described.
  • the terminal 6 is shown purely schematically in FIG. Depending on the structure, the components of the terminal 6 described in more detail below can be embodied as discrete electronic components or at least partially as components of an integrated circuit.
  • the terminal 6 has a communication module 16 connected to the IO-Link communication interface 15, a processing device 17 connected to the communication module 16, and a parameter memory 18, an operating device 19, a display device. tion 20, an actuator 21 and a sensor 22, which are also connected to the communication device 17.
  • connection cable 12 When the terminal 6 is connected via the connection cable 12 to the bus coupler 4 designed as an IO-Link master, electrical communication signals which are coded in accordance with the IO-Link communication protocol arrive at the IO-Link communication interface 15. These communication signals may include, for example, movement commands for the actuator 21 and / or parameters for the actuator 21 and the sensor 22.
  • the communication module 16 is designed for a conversion of the communication signals into internal signals, in particular in the manner of a level converter. The converted signals are transmitted from the communication module 16 to the processing device 17.
  • the communication module 16 in particular in the form of a level converter, is designed for converting internal signals of the processing device 17 into communication signals which are provided for forwarding via the IO-Link communication interface 15 and the connection cable 12 to the bus coupler 4.
  • These internal signals provided by the processing device 17 may, in particular, be sensor data that has been processed from sensor signals of the sensor 22 using parameters.
  • these may also be parameters, in particular parameters for the processing of sensor signals and / or parameters for the processing of movement commands, from the parameter memory 18, which are read out from the parameter memory 18 by the processing device 17 on request by the bus coupler 4 and via the communication component 16, the IO-Link Communication interface 15 and the connection cable 12 are provided to the bus coupler 4.
  • the actuator 21 and the sensor 22 are each connected to the processing device 17, so that the processing device 17 can provide motion signals to the actuator 21 and can receive sensor signals from the sensor 22.
  • the actuator 21 is formed as an ultrasonic source, which is designed to deliver ultrasonic vibrations in an environment of the terminal 6.
  • the sensor 22 is likewise embodied purely by way of example as an ultrasonic receiver which can receive ultrasonic vibrations reflected on objects and in each case provides sensor signals to the processing device 17 as a function of the received ultrasonic vibrations.
  • the terminal 6 may be formed as a contactless distance measuring device.
  • a local parameterization of the terminal 6, in particular with regard to parameters for the processing of sensor signals and / or parameters for the processing of motion commands be made.
  • an operator can provide operating commands to the processing device 17 with the aid of the operating device 19 designed as a button.
  • These operating instructions perform in accordance with a predetermined operating structure to SET ⁇ lung changes in the processing means 17, in particular for the modification of parameters in the parameter memory 18.
  • the changes made or ge ⁇ changed parameters using the display device 20, which is, for example, a liquid crystal display can act visible to the user.
  • the further terminals 7 to 11 can also be connected to the bus coupler 44 using a suitable connection cable 12, which also enables parameterization via the bus coupler 4 or via the data input device 23 and the higher-level control device 2.
  • Parameterization 24 a voltage source 25, for example, a power supply or an accumulator.
  • Such an immediate parameterization of terminals 7 to 11 in the automation system 1 according to FIG. 1 can be provided, for example, if the terminal 6 is first parameterized via the higher-level control device 2 and the associated data input device 23 or via the bus coupler 4 and a programming device (not shown). was riert and the function of the parameterized terminal 6 was then validated during operation of the automation system 1. Subsequently, the terminal 6 can be disconnected at ⁇ play during a shutdown of the automation system by the bus coupler 4 l and using the Parameteriertivs 24 are connected to the terminal 8 or one of the terminals 9 to 11.
  • a processing device 17 For the execution of the parameterization process for the then connected terminal 8 is provided that a user with the help of the operating device 19, the processing device 17 from a first functional state, which is provided for communication with the bus coupler 4, in a second functional state, for the parameterization a terminal 8 connected to the IO-Link communication interface 15 is switched over.
  • an instruction output from the processing device 17 to the communication module 16 is first made by a processing means 17, not shown switching means, which may be in particular a program or software - module of the processing means 17, whereby a provision an initialization signal to the IO-Link communication interface 15 is effected.
  • a suitable signal is preferably provided by the processing device 17 and converted by the communication module 16, in particular in the manner of a level converter, into the required initialization signal.
  • the initialization signal may be, in particular, an inversion of a signal level, which initially rests on the communication interfaces 15 of the two terminals 6 and 8 when the two terminals 6 and 8 are connected via the parameterizing cable 24.
  • the terminal 8 is informed in the manner provided according to the IO-Link communication protocol that now a parameterization of this terminal 8 is to take place.
  • the terminal 8 after the arrival of the initialization signal, a ready signal via the Provide parameterization cable 24 to the terminal 6.
  • the processing device 17 After the arrival of the ready signal in the processing device 17 of the terminal 6, the processing device 17 sets the parameters stored in the parameter memory 18, in particular the parameters for the processing of sensor signals and / or the parameters for the processing of motion commands via the parameterizing cable 24 in a the IO Link communication protocol corresponding encoding to the terminal 8 ready. After completion of the transmission of the parameters, the terminal 8 to be parameterized sends an acknowledgment signal to the terminal 6 in order to confirm the complete parameter transmission.
  • both the terminal 6 and the terminal 8 are available for regular use as IO-Link terminals or "devices".
  • the automation system 41 shown in Figure 2 differs from the automation system 1 according to Figure 1 only in that the bus coupler 44 is not formed according to the IO-Link communication standard, but rather for a provision of switching signals to the terminals 6 to 11 and for a reception of switching signals from the terminals 6 to 11 is formed.
  • Both the IO-Link-capable terminals 6 to 11 and the connection cables 12 can be used in the automation system 41 in the same way as in the case of the automation system 1 according to FIG. However, only switching signals are transmitted via the connecting cable 12, for example, a movement of an actuator between a resting state and a Cause functional state.
  • terminal devices which comprise sensors as is the case with the terminal 6 by way of example, merely transmit switching signals to the bus coupler 44.
  • Such a transmission of a switching signal takes place when designed as a distance measuring device terminal 6 determines a distance of a scanned Ge object, which is below a predetermined limit.
  • the determination of this limit can be made in particular by parameterizing the terminal 6 by means of the operating device 19 and the display device 20. If the hereby in the terminal 6 stored parameters, in particular the parameters for the processing of Sen sorsignalen and / or the parameters for the processing of motion commands to be passed to other terminals 8 to 11, without having to use an additional programming device, is a direct parameter transmission between the terminal 6 and the other terminals 8 to 11 provided, as has already been described in connection with Figure 1.
  • the terminals 8 to 11 can optionally be constructed in the same way as the terminal 6 and thus also be provided for a parameterization of other terminals, or the terminals 8 to 11 are as standard terminals according to the IO-Link

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Endgerät für ein Automatisierungssystem (1; 41), mit wenigstens einem Sensor (22) und/oder wenigstens einem Aktor (21), sowie mit einer Verarbeitungseinrichtung (17) zur Verarbeitung von Sensorsignalen und/oder zur Verarbeitung von Bewegungsbefehlen für den Aktor (21), die einen Parameterspeicher (18) umfasst, in dem Parameter zur Verarbeitung der Sensorsignale und/oder der Bewegungsbefehle gespeichert sind, wobei die Verarbeitungseinrichtung (17) für eine Ausgabe und/oder für einen Empfang von Sensordaten und/oder Parametern und/oder Bewegungsbefehlen mit einer Kommunikationsschnittstelle (15) verbunden ist. Erfindungsgemäß umfasst die Verarbeitungseinrichtung (17) ein Umschaltmittel für eine zumindest teilweise Umschaltung der Verarbeitungseinrichtung (17) zwischen einem ersten Funktionszustand und einem zweiten Funktionszustand, wobei die Verarbeitungseinrichtung (17) im ersten Funktionszustand bei Eintreffen eines externen AbfrageSignals für eine Ausgabe der Sensordaten und/oder Parameter an die Kommunikationsschnittstelle (15) ausgebildet ist und im zweiten Funktionszustand für eine Bereitstellung eines Initialisierungssignals und für eine Ausgabe der im Parameterspeicher gespeicherten Parameter an die Kommunikationsschnittstelle (15) ausgebildet ist.

Description

Endgerät für ein Automatisierungssystem, Endgeräteanordnung sowie Verfahren zum Betreiben eines Endgeräts für
ein Automatisierungssystem
Die Erfindung betrifft ein Endgerät für ein Automatisierungs- system, mit wenigstens einem Sensor zur Bereitstellung eines von einer physikalischen Größe abhängigen Sensorsignals und/oder mit wenigstens einem Aktor zur Bereitstellung einer Bewegung in Abhängigkeit von einem Bewegungssignal, sowie mit einer Verarbeitungseinrichtung, die zur Verarbeitung von Sensorsignalen des Sensors in Sensordaten und/oder zur Verarbeitung von Bewegungsbefehlen in Bewegungssignale für den Aktor ausgebildet ist, wobei die Verarbeitungseinrichtung einen Parameterspeicher umfasst, in dem Parameter zur Verarbeitung der Sensorsignale und/oder Parameter zur Verarbeitung der Bewegungsbefehle gespeichert sind, und wobei die Verarbeitungs- einrichtung für eine Ausgabe von Sensordaten und/oder Parametern und/oder für einen Empfang von Bewegungsbefehlen
und/oder Parametern, insbesondere ausschließlich, gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll mit einer Kommunikations- schnittstelle verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Endgeräteanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Endgeräts für ein Automatisierungssystem.
Automatisierungssysteme werden üblicherweise für einen automatischen Betrieb von Maschinen wie Werkzeugmaschinen oder Montagevorrichtungen oder von Anlagen wie chemischen Reakto- ren oder Bioreaktoren eingesetzt. Dabei wird in der Regel eine übergeordnete Steuerungseinrichtung, insbesondere eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), dazu eingesetzt, unterschiedliche Prozesse in der Maschine oder Anlage zu steuern oder zu regeln. Bei diesen Prozessen kann es sich beispielsweise um Bewegungen von Maschinenteilen der Maschine oder um Dosiervorgänge oder Mischvorgänge in der Anlage handeln. Je nach Komplexitätsgrad der Maschine oder Anlage um- fasst das Automatisierungssystem eine oder mehrere Systemebenen, auf denen Daten wie Bewegungsbefehle von der Steuerungseinrichtung ausgegeben und Sensormesswerte von der Steuerungseinrichtung empfangen werden, um eine ordnungsgemäße Steuerung der Maschine oder Anlage gemäß einem vorgebbaren Ablauf zu ermöglichen.
Beispielsweise ist bei Automatisierungssystemen eine Kommunikation in einer ersten Systemebene über einen Feldbus vorgesehen, über der komplexe Handlungsanweisungen wie Bewegungs- befehle und komplexe Datensätze wie Sensordaten in digitaler Form als Feldbustelegramme zwischen der übergeordneten Steuerungseinrichtung und am Feldbus angeschlossenen Feldgeräten übertragen werden können. Die Feldgeräte ihrerseits dienen zur Umsetzung der in den Feldbustelegrammen enthaltenen Informationen, insbesondere Bewegungsbefehlen und sonstigen Steueranweisungen, in vereinfachte Signalformen einer zweiten Signalebene, insbesondere in Schalt- oder Steuersignale, um eine Ansteuerung von Endgeräten wie beispielsweise Aktoren oder Sensoren zu ermöglichen.
Üblicherweise ist eine Kommunikation zwischen dem Feldgerät und den angeschlossenen Aktoren und Sensoren mittels einfacher Schaltsignale vorgesehen, wobei das Schaltsignal je nach zu übertragendem Informationsgehalt wahlweise einen „Low"- Pegel oder einen „High" - Pegel , insbesondere in einem Span- nungsbereich von 0 bis 24 Volt, aufweist. Eine Ansteuerung von Aktoren durch das Feldgerät und eine Kommunikation von Sensoren mit dem Feldgerät ist hierbei in Form von elektrischen Punkt -zu- Punkt -Verbindungen vorgesehen. Dementsprechend ist jedem Sensor oder Aktor eine individuelle Kabelverbindung mit dem Feldgerät zugeordnet .
Seit einiger Zeit wird als vollständig kompatibler Ersatz für die Übertragung von 1-Bit-Schaltsignalen zwischen Feldgerät und Aktoren beziehungsweise Sensoren das sogenannte IO-Link- Kommunikationsprotokoll eingesetzt. Beim IO-Link- Kommunikationsprotokoll wird anstelle des einfachen Schalt - signals über die gleiche einfach gehaltene KabelVerbindung ein digitales Kommunikationssignal übertragen, sodass zusätzliche Informationen zwischen dem Feldgerät und dem angeschlossenen Endgerät ausgetauscht werden können. Bei diesen Informationen handelt es sich beispielsweise um Parameter für die Parametrierung des im Feldgerät integrierten Sensors und/oder Aktors . Für einen Aktor können auch Bewegungsbefehle zur Ansteuerung des Aktors übertragen werden, die über einen reinen Schaltvorgang hinausgehen und beispielweise eine proportionale Ansteuerung des Aktors ermöglichen.
Für die Durchführung der Kommunikation gemäß dem IO-Link- Kommunikationsprotokoll muss das Endgerät mit einer geeigneten Kommunikationsschnittstelle ausgerüstet sein, die ihrerseits mit einer im Endgerät ausgebildeten Verarbeitungseinrichtung, insbesondere einem Mikroprozessor verbunden ist. Dabei sind die Verarbeitungseinrichtung und die Kommunikationsschnittstelle derart ausgebildet, dass ein entsprechend ausgerüstetes Endgerät wahlweise als sogenanntes „Device" unter Verwendung des IO-Link-Kommunikationsprotokolls an einem sogenannten „Master" angekoppelt werden kann, um durch Über- tragung von digitalisierten Datensätzen eine erweiterte Funktionalität des Endgeräts ausnutzen zu können.
Alternativ kann das IO-Link- fähige Endgerät in klassischer Weise an einem nicht für die Nutzung des IO-Link- Kommunikationsprotokolls ausgerüsteten Feldgerät betrieben werden, wobei in diesem Fall lediglich die Übertragung von Schaltsignalen als Bewegungsbefehl oder Sensordatum ermöglicht ist. Die Stärke des IO-Link-Kommunikationsprotokolls liegt somit darin, dass entsprechend ausgerüstete Endgeräte sowohl in bestehende Maschinen oder Anlagen zur Ausgabe und/oder Verarbeitung von Schaltsignalen integriert werden können und alternativ unter Nutzung des IO-Link- Kommunikationsprotokolls mit erweitertem Funktionsumfang an geeignet ausgerüsteten Feldgeräten angeschlossen werden können .
Das IO-Link-Kommunikationsprotokoll ist unter der Bezeichnung „Single-drop digital communication interface for small Sensors and actuators" (SDCI) in der Norm IEC61131-9 normiert, wobei hier sowohl elektrische Anschlussdaten als auch das digitale Kommunikationsprotokoll, über das die Endgeräte mit dem Feldgerät in Datenaustausch treten können, festgelegt sind. Ein auch als IO-Link-Sensor und/oder IO-Link-Aktor ausgebildetes Endgerät kann exemplarisch den Device Transceiver MAX14821 von Maxim enthalten. Ein entsprechender IO-Link- Master kann beispielsweise mit dem IO-Link Master Transceiver MAX14824 ausgerüstet werden.
Bei Anwendung der aus dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll bekannten Randbedingungen ist eine Parametrierung von IO-Link- fähigen Endgeräten beispielsweise über das als IO-Link-Master ausgebildete Feldgerät vorgesehen, das hierzu mit einem ent¬ sprechenden Masterkommunikationsbaustein ausgerüstet ist und jedes mit einer Punkt -zu-Punktverbindung angeschlossene Endgerät individuell parametrieren kann. Sofern eine Nutzung von Endgeräten in einem Automatisierungssystem vorgesehen ist, bei dem die Feldgeräte nicht nach dem IO-Link- Kommunikationsprotokoll arbeiten, ist eine Parametrierung von Endgeräten mittels eines separaten Programmiergeräts vorgesehen, mit dem die zum Betrieb des Endgeräts notwendigen Parameter über die Kommunikationsschnittstelle des jeweiligen Endgeräts bereitgestellt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Endgerät; eine Endgeräteanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Endgeräts bereitzustellen, bei denen eine vereinfachte Parametrierung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Erfindungsaspekt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung ein Umschaltmittel für eine zumindest teilweise Umschaltung der Verarbeitungseinrichtung zwischen einem ersten Funktionszustand und einem zweiten Funktionszustand umfasst, wobei die Verarbeitungseinrichtung im ersten Funktionszustand bei Eintreffen eines externen Abfragesignals für eine Ausgabe der Sensordaten und/oder Parameter an die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist und im zweiten Funktionszustand für eine Bereitstellung eines Initialisierungssignals und eine Ausgabe der im Parameterspeicher gespeicherten Parameter an die Kommunikations- schnittstelle ausgebildet ist.
Dabei entspricht der erste Funktionszustand der üblichen Betriebsweise für die Verarbeitungseinrichtung und die Kommunikationsschnittstelle des Endgeräts. Sofern das Endgerät mit einem konventionellen, nicht IO-Link- fähigen Feldgerät verbunden ist, finden im ersten Funktionszustand eine Übertra- gung und/oder ein Empfang von Schaltsignalen zwischen Endgerät und Feldgerät statt. Ist das Endgerät hingegen mit einem IO-Link- fähigen Feldgerät verbunden, so findet im ersten Funktionszustand ein Datenaustausch zwischen dem Feldgerät und dem Endgerät gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll statt. Hierbei verhält sich das Endgerät als „Device" gegenüber dem als „Master" arbeitenden Feldgerät. Die dabei übertragenen Sensordaten können neben gemessenen Werten von physikalischen Größen ergänzend oder alternativ auch Informatio nen über Zustände angeschlossener Aktoren und/oder Diagnose - Informationen umfassen. Die dabei aus dem Parameterspeicher übertragenen Parameter können Parameter für die Verarbeitung von Sensorsignalen und/oder Parameter für die Verarbeitung von Bewegungsbefehlen umfassen.
Im zweiten Funktionszustand kann das erfindungsgemäße Endgerät eine Masterfunktion einnehmen, da es im zweiten Funktionszustand ein dem „Master" vorbehaltenes Initialisierungssignal an ein weiteres Endgerät ausgeben kann und anschließend auch einige oder sämtliche im Parameterspeicher enthaltene Parameter an das weitere Endgerät ausgeben kann. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das Endgerät mit einem weiteren IO-Link- fähigen Endgerät über ein Verbindungs kabel gekoppelt ist und die im Parameterspeicher gespeicherten Parameter an dieses weitere Endgerät übertragen werden sollen. Somit kann das erfindungsgemäße Endgerät im zweiten Funktionszustand in der Art eines Programmiergeräts für weitere Endgeräte betrieben werden, ohne dass hierzu weitere technische Vorkehrungen notwendig wären. Die der Verarbeitungseinrichtung zugeordneten Umschaltmittel können beispielsweise in Form eines schaltungstechnisch realisierten Umschalters und/oder in Form eines Programmmoduls, das auf der Verarbeitungseinrichtung ablauffähig ist, ausgebildet sein. Bei der Umsc altung der Verarbeitungseinrichtung in den zweiten Funktionszustand erfolgt dementsprechend eine Nutzung des Endgeräts abseits seiner Spezifikation als „Device" im Sinne des IO-Link-Kommunikationsprotokolls . Die im zweiten Funktionszustand aus dem Parameterspeicher übertragenen Parameter können Parameter für die Verarbeitung von Sensorsignalen und/oder Parameter für die Verarbeitung von Bewegungsbefehlen umfassen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zweckmäßig ist es, wenn der Verarbeitungseinrichtung eine Bedieneinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung zugeordnet sind, wobei die Bedieneinrichtung für eine Bereitstellung eines Umschaltsignals an die Umschaltmittel und die Anzeigeeinrichtung für eine Anzeige des jeweiligen Funktionszustands der Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sind. Beispielsweise ist die Bedieneinrichtung als Tastschalter, Drehknopf oder Bedienfläche ausgebildet und ermöglicht eine Benutzereingabe durch einen Bediener. Diese Benutzereingabe kann beispielsweise darauf gerichtet sein, die Verarbeitungseinrichtung des Endgeräts zwischen dem ersten Funktionszustand und dem zwei¬ ten Funktionszustand umzuschalten. Bei einer entsprechenden Bedienereingabe ist die Bedieneinrichtung dazu vorgesehen, das Umschaltsignal an die Umschaltmittel bereitzustellen, wodurch die gewünschte Umschaltung zwischen den beiden Funkti- onszuständen der Verarbeitungseinrichtung vollzogen wird. Die Anzeigeeinrichtung kann als einzelne Leuchte oder als
Leuchtenanordnung, insbesondere als Mehrsegmentanzeige oder Display, und/oder für eine akustische oder in sonstiger Weise durch den Bediener wahrnehmbare Anzeige des jeweiligen Funktionszustands der Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Anzeigeeinrichtung während des zweiten Funktionszustands dauerhaft anzeigt, dass der zweite Funktionszustand eingenommen ist, um einem Benutzer anzuzeigen, dass eine möglicherweise stattfindende Parameterübertragung zwischen dem erfindungsgemäßen Endgerät und einem weiteren Endgerät nicht unterbrochen werden sollte.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bedieneinrichtung für eine Parametereingabe in den Parameterspeicher ausgebildet ist und/oder dass die Anzeigeeinrichtung für eine Anzeige eines eingegebenen Parameters ausgebildet ist. Die Nutzung der Bedieneinrichtung für eine Parametereingabe ist insbesondere dann von Interesse, wenn das Endgerät mit einem Automatisierungssystem betrieben werden soll, das nicht für eine Datenübertragung gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll ausgebildet ist. Somit steht für die Parametrierung des Endgeräts kein Master gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll zur Verfügung, der eine einfache Parametrierung des jeweiligen Endgeräts zulassen würde. In diesem Fall kann mit Hilfe der Bedieneinrichtung beispielsweise bei einem als Sensor ausgebildeten Endgerät eine Festlegung von Schaltpunkten vorgenommen werden, die bei Vorliegen entsprechender Messwerte des Sensors zur Ausgabe eines Schaltsignals durch das Endgerät führen. Um die mit Hilfe der Bedieneinrichtung vorgenommene Parametrierung des Endgeräts in einfacher Weise auf weitere IO-Link- fähige Endgeräte übertragen zu können, ohne hierfür einen IO-Link-Master oder ein separates Programmiergerät einsetzen zu müssen, kann dann die Parametrierung dieser weiteren Endgeräte mit Hilfe des erfindungsgemäßen Endgeräts vorgenommen werden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Anzeigeeinrichtung den oder die eingegebenen Parameter anzeigt, um dem Benutzer eine Überprüfung der gewünschten Einstellungen zu ermöglichen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kommunikationsschnittstelle, insbesondere ausschließlich, für einen Anschluss eines, insbesondere genau eines Verbindungskabels ausgebildet ist. Die Kommunikationsschnittstelle entspricht somit exakt den Vorgaben, wie sie gemäß dem 10- Link-Kommunikationsprotokoll für den Anschluss eines Verbindungskabels vorgesehen sind, das zur Kommunikation gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll geeignet ist. Bevorzugt weist die Kommunikationsschnittstelle 3 oder 5 Anschlüsse auf, an denen die jeweiligen Leitungen eines standardmäßigen Verbindungskabels angeschlossen werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Endgerät über die zum Anschluss Verbindungskabels vorgesehene Kommunikationsschnittstelle hinaus keine weiteren elektrischen Anschlüsse umfasst, da hiermit eine besonders einfache Aufbauweise des Endgeräts gewährleistet werden kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kommunikationsschnittstelle einen Kommunikationsbaustein für ein IO-Link-Endgerät umfasst, der für einen Empfang von Bewegungsbefehlen und Parametern von einer übergeordneten Steuerungseinrichtung oder einem Feldgerät und für ein Versendung von Sensordaten und Parametern an die übergeordnete Steuerungseinrichtung oder an das Feldgerät ausgebildet ist, und dass die Verarbeitungseinrichtung derart für eine Ansteuerung des Kommunikationsbausteins ausgebildet ist, dass der Kommunikationsbaustein im zweiten Funktionszustand der Verarbeitungseinrichtung zur Bereitstellung eines Initialisierungssignals an die Kommunikationsschnittstelle befähigt wird. Der Kommunikationsbaustein im erfindungsgemäßen Endgerät ist auf die Funktionalität als „Device" im Sinne des IO-Link-Kommunikationsprotokolls ausgelegt, zusätzliche Funktionen sind aus Kostengründen nicht vorgesehen. Der Kommunikationsbaustein kann somit die an der Kommunikationsschnittstelle eintreffenden Bewegungsbefehle und Parameter in ein Datenformat umzuwandeln, das von der Verarbeitungseinrichtung verarbeitet werden kann. Ferner ist der Kommunikationsbaustein dazu ausgebildet, Sensordaten und Parameter, die von der Verarbeitungseinrichtung bereitgestellt werden, in das Datenformat gemäß dem IO-Link- Kommunikationsprotokoll umzuwandeln .
Bei dem Kommunikationsbaustein handelt es sich insbesondere um eine integrierte Schaltung, die von ihrer Konzeption her ausschließlich für eine Verwendung als „Device" im Sinne des IO-Link-Kommunikationsprotokolls ausgebildet ist. Erfindungsgemäß wird jedoch im zweiten Funktionszustand der Verarbeitungseinrichtung eine Ansteuerung des Kommunikationsbausteins in einer Art und Weise vorgesehen, die es erlaubt, über den Kommunikationsbaustein ein Initialisierungssignal an die Kommunikationsschnittstelle und von dort aus über ein Verbindungskabel an ein anderes IO-Link-fähiges Endgerät bereitzustellen und damit einen Parametriervorgang dieses weiteren IO-Link-fähigen Endgeräts einzuleiten. Exemplarisch wird der Kommunikationsbaustein in einer Weise betrieben, die über seine Standartfunktionen hinaus geht. Dies wird durch eine geeignete Ansteuerung seitens der Verarbeitungseinrichtung ermöglicht. Vorzugsweise umfasst der Kommunikationsbaustein einen Pegelwandler oder ist als Pegelwandler ausgebildet. Besonders bevorzugt werden von der Verarbeitungseinrichtung im zweiten Funktionszustand entsprechende Signalpegel und Signalfolgen vorgegeben, die vom Kommunikationsbaustein in geeigneter Weise gewandelt werden, so dass im zweiten Funktionszustand das gewünschte Initialisierungssignal an der Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt durch eine Endgeräteanordnung gelöst, die ein erstes Endgerät und ein zweites Endgerät umfasst, die beide eine gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll konfigurierte Kommunikationsschnittstelle aufweisen, wobei wenigstens eines der Endgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist, sowie mit einem Verbindungskabel zur Übertragung eines Initialisierungssignals sowie von Parametern zwischen den Endgeräten. Mit einer solchen Endgeräteanordnung ist eine Parametrierung von IO-Link- fähigen Endgeräten durch das erfindungsgemäße Endgerät möglich, wobei sowohl das erfindungsgemäße Endgerät als auch die zu parametrierenden Endgeräte jeweils genau eine IO-Link-Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Nach der Durchführung des Parametriervorgangs können beide Endgeräte in üblicher Weise als „Devices" innerhalb eines Automatisierungssystems mit IO-Link- fähigen Feldgeräten oder als Endgeräte in einem Automatisierungssystem eingesetzt werden, das keine IO-Link- fähigen Feldgeräte aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß einem dritten Erfindungsaspekt durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 7 gelöst . Dieses Verfahren ist zum Betreiben eines Endgeräts für ein Automatisierungssystem vorgesehen, wobei das Endgerät einen Sensor und/oder einen Aktor sowie eine Verarbeitungseinrichtung umfasst, die für eine Ausgabe von Sensordaten und/oder Parametern und/oder für einen Empfang von Bewegungsbefehlen und/oder Parametern, insbesondere ausschließlich, gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll mit einer Kommunikations- schnittstelle verbunden ist, wobei die Verarbeitungseinrichtung in einem ersten Funktionszustand und in einem zweiten Funktionszustand betrieben werden kann, wobei das Endgerät im ersten Funktionszustand eine, insbesondere bidirektionale, Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerungseinrichtung oder einem Feldgerät durchführt und dass das Endgerät im zweiten Funktionszustand eine Parametrierfunktion für weitere zu parametrierende Endgeräte bereitstellt.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Endgerät im ersten Funktionszustand die Kommunikation gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll mit der übergeordneten Steuerungseinrichtung oder dem Feldgerät durchführt, wobei eine Bereitstellung von Sensordaten und/oder Parametern durch das Endgerät an die Kommunikationsschnittstelle bei Vorliegen eines externen Abfragesignals einer übergeordneten Steuerungseinrichtung oder eines Feldgeräts erfolgt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Endgerät im zweiten Funktionszustand zur Bereitstellung der Parametrierfunktion eine Ausgabe von gespeicherten Parametern aus einem Parameterspeicher über die Kommunikationsschnittstelle gemäß dem IO-Link- Kommunikationsprotokoll nach den folgenden Schritten vornimmt: Bereitstellen eines Initialisierungssignals an die Kommunikationsschnittstelle zur Weiterleitung an ein zu para- metrierendes Endgerät, Empfangen eines Bereitschaftsignals von dem zu parametrierenden Endgerät, Bereitstellen der Parameter an die Kommunikationsschnittstelle zur Weiterleitung an das zu parametrierende Endgerät, Empfangen eines Quittie- rungssignals von dem zu parametrierenden Endgerät.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Automatisierungssystems, das eine erste als Feldbus ausgebildete Kommunikationsebene und eine zweite gemäß der 10- Link- Spezifikation ausgebildete Kommunikationsebene aufweist und Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines Automatisierungssystems, das eine erste als Feldbus ausgeführte Kommunikationsebene und eine zweite mit Schaltsignalen arbeitende Kommunikationsebene aufweist.
Ein in der Figur 1 dargestelltes Automatisierungssystem 1 ist zum Betreiben einer nicht näher dargestellten Bearbeitungsmaschine oder verfahrenstechnischen Anlage ausgebildet, die mehrere nicht näher dargestellte Aktoren und Sensoren um- fasst . Zur Koordination der Funktionen der Bearbeitungsmaschine oder verfahrenstechnischen Anlage umfasst das Automatisierungssystem 1 eine übergeordnete Steuerungseinrichtung 2, die beispielsweise als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgebildet ist. Die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 ist für eine bidirektionale Datenkommunikation gemäß einem vorgegebenen Feldbusprotokoll über einen Feldbus 3 mit einer Vielzahl von Feldgeräten ausgebildet, wobei exemplarisch lediglich ein als Buskoppler ausgebildetes Feldgerät 4 dargestellt ist. An den Feldgeräten sind beispielsweise Sensoren und/oder Aktoren angeschlossen, die Sensordaten an die Steuerungseinrichtung 2 bereitstellen bzw. Bewegungsbefehle der Steuerungseinrichtung 2 ausführen. Dabei kommunizieren die Steuerungseinrichtung 2 und die Feldgeräte in einer ersten Kommunikationsebene über den Feldbus 3.
Für eine Kommunikation zwischen dem als Buskoppler ausgeführten Feldgerät 4 und den daran angeschlossenen Aktoren
und/oder Sensoren, die auch als Endgeräte bezeichnet werden können und die nachstehend näher beschrieben werden, ist eine zweite Kommunikationsebene vorgesehen. Für diese Kommunikationsebene ist zu berücksichtigen, dass in einer Bearbeitungsmaschine oder verfahrenstechnischen Anlage eine Vielzahl von derartigen Endgeräten vorgesehen sein kann und daher aus Kostengründen eine möglichst einfache Kommunikation auf der zweiten Kommunikationsebene vorzusehen ist. Hierfür ist beim Automatisierungssystem 1 die Verwendung des IO-Link- Kommunikationsprotokolls vorgesehen, dementsprechend ist der Buskoppler 4 als IO-Link-Master ausgeführt und dient zum Empfangen und Versenden von Feldbustelegrammen von der bzw. an die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 über den Feldbus 3.
Am Buskoppler 4 sind mehrere Anschlüsse 5 vorgesehen, die gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll als Masteranschlüsse dienen und zur Übertragung von Daten an Endgeräte 6 bis 11 genutzt werden können. Dabei ist eine Verbindung zwischen dem Buskoppler 4 und den Endgeräten 6 bis 11 über standardmäßige, ungeschirmte Verbindungskabel vorgesehen, die beispielsweise dreiadrig oder fünfadrig ausgebildet sind.
Die Endgeräte 6 bis 11 sind „Devices" im Sinne des IO-Link- Kommunikationsprotokolls und umfassen jeweils eine IO-Link- Kommunikationsschnittstelle 15, die zum Anschluss eines Verbindungskabels 12 ausgebildet ist. Nachstehend wird exemplarisch anhand des als Sensoreinrichtung ausgebildeten Endgeräts 6 die Funktion eines erfindungsgemäßen Endgeräts beschrieben .
Das Endgerät 6 ist in der Figur 1 rein schematisch dargestellt. Die nachstehend näher beschriebenen Komponenten des Endgeräts 6 können je nach Aufbauweise als diskrete elektronische Komponenten oder zumindest teilweise als Bestandteile eines integrierten Schaltkreises ausgebildet sein.
Exemplarisch ist vorgesehen, dass das Endgerät 6 einen mit der IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 15 verbundenen Kommunikationsbaustein 16, eine mit dem Kommunikationsbaustein 16 verbundene Verarbeitungseinrichtung 17 sowie einen Parameterspeicher 18, eine Bedieneinrichtung 19, eine Anzeigeeinrich- tung 20, einen Aktor 21 und einen Sensor 22 umfasst, die ebenfalls mit der Kommunikationseinrichtung 17 verbunden sind .
Bei einem Anschluss des Endgeräts 6 über das Verbindungskabel 12 an dem als IO-Link-Master ausgebildeten Buskoppler 4 treffen an der IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 15 elektrische Kommunikationssignale ein, die gemäß dem IO-Link- Kommunikationsprotokoll codiert sind. Diese Kommunikations- signale können beispielsweise Bewegungsbefehle für den Aktor 21 und/oder Parameter für den Aktor 21 und den Sensor 22 umfassen. Der Kommunikationsbaustein 16 ist für eine Umsetzung der Kommunikationssignale in interne Signale, insbesondere in der Art eines Pegelwandlers, ausgebildet. Die umgewandelten Signale werden vom Kommunikationsbaustein 16 an die Verarbeitungseinrichtung 17 übertragen.
Ferner ist der Kommunikationsbaustein 16, insbesondere in der Art eines Pegelwandlers, für eine Umwandlung von internen Signalen der Verarbeitungseinrichtung 17 in Kommunikations- signale ausgebildet, die zur Weiterleitung über die IO-Link- Kommunikationsschnittstelle 15 und das Verbindungskabel 12 an den Buskoppler 4 vorgesehen sind. Bei diesen von der Verarbeitungseinrichtung 17 bereitgestellten internen Signalen kann es sich insbesondere um Sensordaten handeln, die aus Sensorsignalen des Sensors 22 unter Verwendung von Parametern verarbeitet wurden. Ferner kann es sich auch um Parameter, insbesondere um Parameter für die Verarbeitung von Sensorsignalen und/oder um Parameter für die Verarbeitung von Bewegungsbefehlen, aus dem Parameterspeicher 18 handeln, die auf Anfrage durch den Buskoppler 4 von der Verarbeitungseinrichtung 17 aus dem Parameterspeicher 18 ausgelesen werden und über den Kommunikationsbausteil 16, die IO-Link- Kommunikationsschnittstelle 15 und das Verbindungskabel 12 an den Buskoppler 4 bereitgestellt werden.
Der Aktor 21 und der Sensor 22 sind jeweils mit der Verarbeitungseinrichtung 17 verbunden, sodass die Verarbeitungseinrichtung 17 Bewegungssignale an den Aktor 21 bereitstellen kann und Sensorsignale vom Sensor 22 empfangen kann. Rein exemplarisch ist der Aktor 21 als Ultraschallquelle ausbildet, die zur Abgabe von Ultraschallschwingungen in eine Umgebung des Endgeräts 6 ausgebildet ist. Der Sensor 22 ist ebenfalls rein exemplarisch als Ultraschallempfänger ausgebildet, der an Gegenständen reflektierte Ultraschallschwingungen empfangen kann und in Abhängigkeit von den empfangenen Ultraschallschwingungen jeweils Sensorsignale an die Verarbeitungseinrichtung 17 bereitstellt. Beispielsweise kann das Endgerät 6 als berührungsloses Abstandsmessgerät ausgebildet sein.
Mit Hilfe der Bedieneinrichtung 19 und der Anzeigeeinrichtung 20, die ebenfalls mit der Verarbeitungseinrichtung 17 elektrisch gekoppelt sind, kann beispielsweise eine lokale Para- metrierung des Endgeräts 6, insbesondere im Hinblick auf Parameter für die Verarbeitung von Sensorsignalen und/oder Parameter für die Verarbeitung von Bewegungsbefehlen, vorgenommen werden. Hierzu kann ein Bediener mit Hilfe der als Taster ausgebildeten Bedieneinrichtung 19 Bedienbefehle an die Verarbeitungseinrichtung 17 bereitstellen. Diese Bedienbefehle führen gemäß einer vorgebbaren Bedienstruktur zu Einstel¬ lungsänderungen in der Verarbeitungseinrichtung 17, insbesondere zur Abänderung von Parametern im Parameterspeicher 18. Vorzugsweise werden die vorgenommenen Änderungen oder die ge¬ änderten Parameter mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung 20, bei der es sich beispielsweise um ein Flüssigkristalldisplay handeln kann, für den Benutzer sichtbar angezeigt. Alternativ kann eine Parametrierung des Endgeräts 6 auch über ein nicht dargestelltes, am Buskoppler 4 anschließbares Programmiergerät oder über ein Dateneingabegerät 23 erfolgen, das mit der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 verbunden ist. Die weiteren Endgeräte 7 bis 11 können ebenfalls unter Verwendung eines geeigneten Verbindungskabels 12 mit dem Buskoppler 44 verbunden werden, wodurch ebenfalls eine Parametrierung über den Buskoppler 4 oder über das Dateneingabegerät 23 und die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 ermöglicht wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, eine unmittelbare Parametrierung der Endgeräte 7 bis 11 durch direkte Kopplung dieser Endgeräte mit dem erfindungsgemäßen Endgerät 6 vorzunehmen. Exemplarisch ist eine solche Kopplung zwischen dem Endgerät 6 und dem Endgerät 8 mit Hilfe eines Parametrierkabels 24 vorgesehen, das in die Kommunikationsschnittstellen 15 der Endgeräte 6 und 8 eingesteckt werden kann. Für eine Spannungs- versorgung der beiden Endgeräte 6 und 8 umfasst das
Parametrierkabel 24 eine Spannungsquelle 25, beispielsweise ein Netzgerät oder einen Akkumulator.
Eine derartige unmittelbare Parametrierung von Endgeräten 7 bis 11 in dem Automatisierungssystem 1 gemäß der Figur 1 kann beispielsweise dann vorgesehen werden, wenn das Endgerät 6 zunächst über die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 und das dazugehörige Dateneingabegerät 23 oder über den Buskoppler 4 und ein nicht dargestelltes Programmiergerät paramet- riert wurde und die Funktion des parametrierten Endgeräts 6 anschließend während des Betriebs des Automatisierungssystems 1 validiert wurde. Anschließend kann das Endgerät 6, bei¬ spielsweise während einer Abschaltung des Automatisierungssystems l vom Buskoppler 4 abgekoppelt werden und mit Hilfe des Parametrierkabels 24 mit dem Endgerät 8 oder einem der Endgeräte 9 bis 11 verbunden werden.
Für die Durchführung des Parametriervorganges für das dann angeschlossene Endgerät 8 ist vorgesehen, dass ein Benutzer mit Hilfe der Bedieneinrichtung 19 die Verarbeitungseinrichtung 17 aus einem ersten Funktionszustand, der für die Kommunikation mit dem Buskoppler 4 vorgesehen ist, in einen zweiten Funktionszustand, der für die Parametrierung eines an der IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 15 angeschlossenen Endgeräts 8 vorgesehen ist, umschaltet. Mit dieser Umschaltung wird zunächst durch ein der Verarbeitungseinrichtung 17 zugeordnetes, nicht dargestelltes Umschaltmittel, bei dem es sich insbesondere um ein Programm- beziehungsweise Software - modul der Verarbeitungseinrichtung 17 handeln kann, eine Befehlsausgabe von der Verarbeitungseinrichtung 17 an den Kommunikationsbaustein 16 vorgenommen, wodurch eine Bereitstellung eines Initialisierungssignals an die IO-Link- Kommunikationsschnittstelle 15 bewirkt wird. Dabei wird vorzugsweise ein geeignetes Signal von der Verarbeitungseinrichtung 17 bereitgestellt und vom Kommunikationsbaustein 16, insbesondere in der Art eines Pegelwandlers, in das benötigte Initialisierungssignal gewandelt .
Bei dem Initialisierungssignal kann es sich insbesondere um eine Invertierung eines Signalpegels handeln, der zunächst bei der Verbindung der beiden Endgeräte 6 und 8 über das Parametrierkabel 24 an den Kommunikationsschnittstellen 15 der beiden Endgeräte 6 und 8 anliegt. Durch dieses Initialisierungssignal wird das Endgerät 8 in der gemäß dem IO-Link- Kommunikationsprotokoll vorgesehenen Weise darüber informiert, dass nunmehr eine Parametrierung dieses Endgeräts 8 erfolgen soll. Das Endgerät 8 kann nach dem Eintreffen des Initialisierungssignals ein Bereitschaftssignal über das Parametrierkabel 24 an das Endgerät 6 bereitstellen. Nach Eintreffen des Bereitschaftsignals in der Verarbeitungseinrichtung 17 des Endgeräts 6 stellt die Verarbeitungseinrichtung 17 die im Parameterspeicher 18 gespeicherten Parameter, insbesondere die Parameter für die Verarbeitung von Sensorsignalen und/oder die Parameter für die Verarbeitung von Bewegungsbefehlen, über das Parametrierkabel 24 in einer dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll entsprechenden Kodierung an das Endgerät 8 bereit. Nach Abschluss der Übertragung der Parameter sendet das zu parametrierende Endgerät 8 ein Quittie- rungssignal an das Endgerät 6, um die vollständige Parameterübertragung zu bestätigen.
Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass das Endgerät 6 nach dem Versand des Quittierungssignals aus dem zweiten Funktionszustand für die Verarbeitungseinrichtung 17 in den ersten Funktionszustand für die Verarbeitungseinrichtung 17 umgeschaltet wird. Dadurch stehen sowohl das Endgerät 6 als auch das Endgerät 8 für eine reguläre Verwendung als IO-Link- Endgeräte oder „Devices" bereit.
Das in der Figur 2 dargestellte Automatisierungssystem 41 unterscheidet sich vom Automatisierungssystem 1 gemäß der Figur 1 lediglich dadurch, dass der Buskoppler 44 nicht gemäß dem IO-Link-Kommunikationsstandard ausgebildet ist, sondern vielmehr für eine Bereitstellung von SchaltSignalen an die Endgeräte 6 bis 11 und für einen Empfang von Schaltsignalen von den Endgeräten 6 bis 11 ausgebildet ist. Bei dem Automatisierungssystem 41 können sowohl die IO-Link- fähigen Endgeräte 6 bis 11 als auch die Verbindungskabel 12 in gleicher Weise wie beim Automatisierungssystem 1 gemäß der Figur 1 verwendet werden. Allerdings werden über die Verbindungskabel 12 lediglich Schaltsignale übertragen, die beispielsweise eine Bewegung eines Aktors zwischen einem Ruhezustand und einem Funktionszustand bewirken. Ferner werden von Endgeräten, die Sensoren umfassen, wie dies exemplarisch beim Endgerät 6 der Fall ist, lediglich Schaltsignale an den Buskoppler 44 übertragen.
Eine derartige Übertragung eines Schaltsignals kann beispielsweise dann erfolgen, wenn das als Abstandsmessgerät ausgebildete Endgerät 6 einen Abstand eines abzutastenden Ge genstands ermittelt, der unterhalb einer vorgebbaren Grenze liegt. Die Festlegung dieser Grenze kann insbesondere durch Parametrierung des Endgeräts 6 mit Hilfe der Bedieneinrichtung 19 und der Anzeigeeinrichtung 20 vorgenommen werden. Wenn die hiermit in das Endgerät 6 eingespeicherten Parameter, insbesondere die Parameter für die Verarbeitung von Sen sorsignalen und/oder die Parameter für die Verarbeitung von Bewegungsbefehlen, an weitere Endgeräte 8 bis 11 weitergegeben werden sollen, ohne ein zusätzliches Programmiergerät einsetzen zu müssen, ist eine unmittelbare Parameterübertragung zwischen dem Endgerät 6 und den weiteren Endgeräten 8 bis 11 vorgesehen, wie sie bereits im Zusammenhang mit der Figur 1 beschrieben wurde. Dabei können die Endgeräte 8 bis 11 wahlweise in gleicher Weise aufgebaut sein wie das Endgerät 6 und somit ebenfalls für eine Parametrierung weiterer Endgeräte vorgesehen sein, oder die Endgeräte 8 bis 11 sind als Standardendgeräte gemäß dem IO-Link-
Kommunikationsprotokoll ausgebildet und ermöglichen somit keine Parametrierung weiterer Endgeräte.

Claims

Ansprüche
1. Endgerät für ein Automatisierungssystem (1; 41), mit wenigstens einem Sensor (22) zur Bereitstellung eines von einer physikalischen Größe abhängigen Sensorsignals und/oder mit wenigstens einem Aktor (21) zur Bereitstellung einer Bewegung in Abhängigkeit von einem Bewegungssignal, sowie mit einer Verarbeitungseinrichtung (17) , die zur Verarbeitung von Sensorsignalen des Sensors (22) in Sensordaten und/oder zur Verarbeitung von Bewegungsbefehlen in Bewegungssignale für den Aktor (21) ausgebildet ist, wobei die Verarbeitungseinrichtung (17) einen Parameterspeicher (18) umfasst, in dem Parameter zur Verarbeitung der Sensorsignale und/oder Parameter zur Verarbeitung der Bewegungsbefehle gespeichert sind, und wobei die Verarbeitungseinrichtung (17) für eine Ausgabe von Sensordaten und/oder Parametern und/oder für einen Empfang von Bewegungsbefehlen und/oder Parametern, insbesondere ausschließlich, gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll mit einer Kommunikationsschnittstelle (15) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (17) ein Umschaltmittel für eine zumindest teilweise Umschaltung der Verarbeitungseinrichtung (17) zwischen einem ersten Funktionszustand und einem zweiten Funktionszustand umfasst, wobei die Verarbeitungseinrichtung (17) im ersten Funktionszustand bei Eintreffen eines externen Abfragesignals für eine Ausgabe der Sensordaten und/oder Parameter an die Kommunikations- schnittsteile (15) ausgebildet ist und im zweiten Funktionszustand für eine Bereitstellung eines Initialisierungssignals und für eine Ausgabe der im Parameterspeicher gespeicherten Parameter an die Kommunikationsschnittstelle (15) ausgebildet ist .
2. Endgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verarbeitungseinrichtung (17) eine Bedieneinrichtung (19) und eine Anzeigeeinrichtung (20) zugeordnet sind, wobei die Bedieneinrichtung (19) für eine Bereitstellung eines Umschalt - Signals an die Umschaltmittel und die Anzeigeeinrichtung (20) für eine Anzeige des jeweiligen Funktionszustands der Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sind.
3. Endgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung (19) für eine Parametereingabe in den Parameterspeicher (18) ausgebildet ist und/oder dass die Anzeigeeinrichtung (20) für eine Anzeige eines eingegebenen Parameters ausgebildet sind.
4. Endgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (15) , insbesondere ausschließlich, für einen Anschluss eines, insbesondere genau eines, Verbindungskabels (12, 24) ausgebildet ist.
5. Endgerät nach Anspruch 1, 2 ,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (15) einen Kommunikationsbaustein (16) für ein IO-Link-Endgerät (6, 7,
8, 9, 10, 11) umfasst, der für einen Empfang von Bewegungsbefehlen und Parametern von einer übergeordneten Steuerungseinrichtung (2) oder einem Feldgerät (4) und für ein Versenden von Sensordaten und Parametern an die übergeordnete Steuerungseinrichtung (2) oder das Feldgerät (4) ausgebildet ist, und dass die Verarbeitungseinrichtung (17) derart für eine Ansteuerung des Kommunikationsbausteins (16) ausgebildet ist, dass der Kommunikationsbaustein (16) im zweiten Funktionszu- stand der Verarbeitungseinrichtung (17) zur Bereitstellung eines Initialisierungssignals an die Kommunikationsschnittstelle (15) befähigt wird.
6. Endgeräteanordnung mit einem ersten Endgerät (6) und einem zweiten Endgerät (7, 8, 9, 10, 11), die beide eine gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll konfigurierte Kommunikationsschnittstelle (15) aufweisen, wobei wenigstens eines der Endgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist, sowie mit einem Verbindungskabel (24) zur Übertragung eines Initialisierungssignals sowie von Parametern zwischen den Endgeräten (6, 7, 8, 9, 10, 11) .
7. Verfahren zum Betreiben eines Endgeräts (6) für ein Automatisierungssystem (1;41) , wobei das Endgerät (6) einen Sensor (22) und/oder einen Aktor (21) sowie eine Verarbeitungs- einrichtung (17) umfasst, die für eine Ausgabe von Sensordaten und/oder Parametern und/oder für einen Empfang von Bewegungsbefehlen und/oder Parametern, insbesondere ausschließlich, gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll mit einer Kommunikationsschnittstelle (15) verbunden ist, wobei die Verarbeitungseinrichtung (17) in einem ersten Funktionszustand und in einem zweiten Funktionszustand betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (6) im ersten Funktionszustand eine, insbesondere bidirektionale, Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerungseinrichtung (2) oder einem Feldgerät (4) durchführt und dass das Endgerät (6) im zweiten Funktionszustand eine Parametrierfunktion für weitere zu parametrierende Endgeräte (7, 8, 9, 10, 11) bereitstellt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (6) im ersten Funktionszustand die Kommunikation gemäß dem IO-Link-Kommunikationsprotokoll mit der übergeord- neten Steuerungseinrichtung (2) oder dem Feldgerät (4) durchführt, wobei eine Bereitstellung von Sensordaten und/oder Parametern durch das Endgerät (6) an die Kommunikationsschnittstelle (15) bei Vorliegen eines externen Abfragesignals der übergeordneten Steuerungseinrichtung (2) oder des Feldgeräts (4) erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (6) im zweiten Funktionszustand zur Bereitstellung der Parametrierfunktion eine Ausgabe von gespeicherten Parametern aus einem Parameterspeicher (18) über die Kommunikationsschnittstelle (15) gemäß dem IO-Link- Kommunikationsprotokoll nach den folgenden Schritten vornimmt: Bereitstellen eines Initialisierungssignals an die Kommunikationsschnittstelle (15) zur Weiterleitung an ein zu parametrierendes Endgerät (7, 8, 9, 10, 11), Empfangen eines Bereitschaftssignals von dem zu parametrierenden Endgerät (7, 8, 9, 10, 11), Bereitstellen der Parameter an die Kommunikationsschnittstelle (15) zur Weiterleitung an das zu paramet- rierende Endgerät (7, 8, 9, 10, 11), Empfangen eines Quittie- rungssignals von dem zu parametrierenden Endgerät (7, 8, 9,
10, 11) .
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