WO2015185326A1 - Verfahren zum selbstorganisierten aufbau und betrieb eines kommunikationsnetzes mehrerer datenübertragend miteinander verbundener steuerungseinrichtungen - Google Patents

Verfahren zum selbstorganisierten aufbau und betrieb eines kommunikationsnetzes mehrerer datenübertragend miteinander verbundener steuerungseinrichtungen Download PDF

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WO2015185326A1
WO2015185326A1 PCT/EP2015/060217 EP2015060217W WO2015185326A1 WO 2015185326 A1 WO2015185326 A1 WO 2015185326A1 EP 2015060217 W EP2015060217 W EP 2015060217W WO 2015185326 A1 WO2015185326 A1 WO 2015185326A1
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control device
control
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control devices
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PCT/EP2015/060217
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Markus Lawrenz
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Markus Lawrenz
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    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/30—Decision processes by autonomous network management units using voting and bidding
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a method for
  • Such communication networks are for example for
  • a variety of, among other mechatronic components such as sensors, actuators and electric motors are data transmitting connected to a central server, the central server of the sensors information about the detected
  • Interfaces for communication with a control room or an external HMI device available.
  • the components or sensors to be controlled have control devices.
  • Control devices establish communication with central control devices. About the
  • Control devices also takes the control of the mechatronic components.
  • the control devices usually have a microcontroller with suitable Communication interfaces as well as inputs and outputs for recording electrical variables and for controlling electrical, electromechanical, electro-pneumatic or electrohydraulic actuators.
  • Communication networks the known communication networks are error-prone. As soon as the server fails due to a hardware failure, for example, the communication network is no longer ready for operation and usually has to be put into operation again by the network specialist.
  • Control devices is.
  • control devices are successively put into operation, each control device according to their Commissioning in a broadcast step one
  • Control device in a second step the function of the controller controller takes over, if the first controller means no controller response
  • Control device after receipt of the controller response exchanges operating messages exclusively via the controller control device.
  • controllers In order to carry out this method, it is necessary for the controllers to each have server components that allow data communication between the two
  • Control devices and an operating device such as
  • this control device checks whether they
  • the newly commissioned control device is made aware that it is transmitting data with others
  • Control devices is connected and already a controller control device in the
  • Broadcast message sending control device are connected.
  • the control device just put into operation assumes the function of the controller control device.
  • This function essentially corresponds to the function of the server known from the prior art, wherein exclusively the communication of the various control devices with at least one external control device, operating device or control room PC is established via the controller control device.
  • the invention provides that the controller control device sends a partner message to a second control device and the second control device assumes the function of a partner control device, wherein the controller control device regularly in temporal Intervals transmit further partner messages to the partner controller and wherein the partner controller takes over the function of the controller controller when it receives no partner control messages more.
  • the partner controller has
  • Control device take over the function of the partner control device to continue to allow high availability of the communication network.
  • the method according to the invention provides that modules are connected to the control devices, wherein the control devices receive the modules in accordance with the data received from the controller control device
  • Control devices transmitted by the modules signals transmitted as operator messages to the controller control device.
  • the modules it can among other things, those already described
  • the invention provides for the controller control device to store information about the modules connected to various control devices in an internal memory of the controller control device.
  • the controller control device receives information from and about modules at time intervals from the others
  • Controller controller is connected to a home network data transmitting.
  • the home network is usually different
  • the controller control device receives a control group IP from a DHCP server of the home network and communication requests addressed to the control group IP from devices connected to the home network to the home office
  • Controller controller to be forwarded. In this way it is achieved that the entire communication of the various control devices is done with external operating devices via the controller control device. All controllers are reachable in the home network via a single network address since the communication of the controllers is managed by the controller controller.
  • the invention provides that the controller control device to a
  • the operating device and the controller control device communicate with one another via a LAN connection.
  • Control devices Exchange control messages.
  • the communication of various control devices of the communication network with each other can
  • Control devices either by a DHCP server, using the automatic private IP addressing method
  • Memory device stored and in regular
  • control devices are not assigned to one another via the individual control devices.
  • Control device can be done directly.
  • a mobile telephone and a PC are connected to control devices which advantageously have USB interfaces, the bus messages transmitted and received via the USB interface of the mobile telephone or PC being routed via the control devices.
  • control devices which advantageously have USB interfaces, the bus messages transmitted and received via the USB interface of the mobile telephone or PC being routed via the control devices.
  • Controller header before the bus message is introduced via the respective control device in the communication network.
  • Communication network connected control devices can process the information of this header and automatically assign a dedicated control device.
  • the mobile phone and the PC can be arranged independently, but
  • Bus messages between the mobile phone and the PC are sent or received and forwarded via the control devices.
  • a communication between the control devices takes place at least partially via a voltage network for power supply.
  • the control means for this purpose, the control means
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • Figure 2 is a schematic representation of a
  • Fig. 1 is schematically a communication network 1 with a plurality of data-transmitting interconnected
  • Control devices 2 are each modules 3
  • the control devices 2 are via a router 4, which has DHCP functionalities and a
  • Controllers 2 gradually put into operation. As soon as a first control device 7 in operation has been taken, sends the first controller 7 in a Rundrufön a broadcast message on the
  • Compound 8 is outlined in the illustration of Figure 1 by the control devices 2 connecting lines. Since so far no further control devices 2 have been put into operation, receives the first
  • Control device 7 to the broadcast message no controller response and therefore assumes the function of a controller control device.
  • Controller controller 9 with a controller response. Subsequently, the second control device 10 will in the future all the operator messages with the
  • the controller controller 9 transmits
  • Partner controller 11 assumes the function of the controller controller 9 when the controller controller 9 fails. In this way, the fault tolerance of the communication network 1 is significantly increased.
  • a communication network 1 is schematically integrated with a plurality of power strips 12
  • Socket strips 12 are supplied via a house voltage network 13 with electrical energy.
  • the house voltage network 13 with electrical energy.
  • Control devices 2 connected via the house voltage network 13 data leading together.
  • Control device 7 is also data-conducting via an Ethernet interface 14 with a router 15
  • the router 15 provides a data-leading
  • Control device 7 communication with a
  • Control server 16 The control server 16 in turn establishes the communication to an external HMI device 1.
  • control device 7 transmits at regular intervals
  • the control server 16 is regularly notified of the current, of the telecommunications network ⁇ operator assigned IP of a telecommunications house ⁇ connection, so that the control server 16 a data-conducting connection via the router 15th can produce with the first control device 7.
  • the router 15 is advantageously also configured by the first control device 7 by means of the universal plug-and-play method (UPnP), so that requests received by the router 15 via the Internet and directed to a specific port are sent to the first
  • Control device 7 are forwarded. To set up the communication between the operating device 17 and the first control device 7, it is possible, on the one hand, for the control server 16 to notify the current IP of the home connection to the operating device 17 and to do this
  • Control unit 17 exchanges messages directly via the router 15 with the first control device 7. On the other hand, it is possible that the messages between the operating device 17 and the first control device 7 are routed via the control server 16.
  • the socket strips 12 can for example for
  • Control of electrically connected to the power strips 12 lamps are connected.
  • the lights can be turned on or off, or dimmed.
  • the operation of the socket strips 12 takes place via the control devices 2, the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selbstorganisierten Aufbau und Betrieb eines Kommunikationsnetzes (1) mehrerer datenübertragend miteinander verbundener Steuerungseinrichtungen (2). Die Steuerungseinrichtungen (2) werden sukzessive in Betrieb genommen. Jede Steuerungseinrichtung (2) versendet nach ihrer Inbetriebnahme in einem Rundrufschritt eine Rundrufnachricht und wartet für eine vorgegebene Zeitdauer auf eine Controllerantwort einer Controller-Steuerungseinrichtung (9). Eine erste Steuerungseinrichtung (7) übernimmt in einem zweiten Schritt die Funktion der Controller-Steuerungseinrichtung (9), wenn die erste Steuerungsvorrichtung (7) keine Controllerantwort innerhalb des vorgegebenen Zeitabschnitts erhalten hat. Die Controller-Steuerungseinrichtung (9) versendet die Controllerantwort, wenn die Controller- Steuerungseinrichtung (9) eine Rundrufnachricht einer anderen Steuerungseinrichtung (2) erhält. Die andere Steuerungseinrichtung (2) tauscht nach Erhalt der Controllernachricht Bediennachrichten ausschließlich über die Controller-Steuerungseinrichtung (9) aus.

Description

Verfahren zum selbstorganisierten Aufbau und Betrieb eines Kommunikationsnetzes mehrerer datenübertragend miteinander verbundener Steuerungseinrichtungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
selbstorganisierten Aufbau und Betrieb eines
Kommunikationsnetzes mehrerer datenübertragend miteinander verbundener Steuerungseinrichtungen .
Solche Kommunikationsnetze werden beispielsweise zur
Steuerung von Industrieanlagen und in der
Hausautomatisation eingesetzt. Dabei werden eine Vielzahl unter anderem mechatronischer Komponenten wie zum Beispiel Sensoren, Aktoren und Elektromotoren datenübertragend mit einem zentralen Server verbunden, wobei der zentrale Serve von den Sensoren Informationen über die erfassten
Messgrößen empfängt und Steuerungsbefehle an die Aktoren und Elektromotoren sendet. Zudem stellt der Server
Schnittstellen zur Kommunikation mit einer Leitwarte oder einem externen Bediengerät zur Verfügung.
Zu diesem Zweck weisen die anzusteuernden Komponenten bzw. Sensoren Steuerungseinrichtungen auf. Die
Steuerungseinrichtungen stellen die Kommunikation mit zentralen Steuergeräten her. Über die
Steuerungseinrichtungen erfolgt zudem die Ansteuerung der mechatronischen Komponenten. Die Steuerungseinrichtungen weisen üblicherweise einen MikroController mit geeigneten Kommunikationsschnittstellen sowie Eingängen und Ausgängen zur Erfassung elektrischer Messgrößen und zur Ansteuerung elektrischer, elektromechanischer, elektropneumatischer oder auch elektrohydraulischer Aktoren auf.
Bei den bekannten Kommunikationsnetzen ist es erforderlich, die gewünschte Net zwerktopologie vorzugeben und
üblicherweise durch einen Kommunikationsnetzspezialisten in dem Server und den Steuerungseinrichtungen entsprechende Programmierungen vorzunehmen, um die vorgesehene
Kommunikation zwischen dem Server und den
Steuerungseinrichtungen zu ermöglichen. Neben dem besonders hohen Aufwand für die Einrichtung der bekannten
Kommunikationsnetze, sind die bekannten Kommunikationsnetze fehleranfällig. Sobald der Server beispielsweise auf Grund eines Hardwarefehlers ausfällt, ist das Kommunikationsnetz nicht mehr betriebsbereit und muss üblicherweise wiederum durch den Netzwerkspezialisten erneut in Betrieb genommen werden .
Als Aufgabe der Erfindung wird es daher angesehen, ein Verfahren zum selbstorganisierten Aufbau und Betrieb eines Kommunikationsnetzes mehrerer datenübertragend miteinander verbundener Steuerungseinrichtungen bereitzustellen, durch das eine aufwändige Inbetriebnahme des Kommunikationsnetzes vermieden wird und das fehlertolerant hinsichtlich des Ausfalls einiger Netzwerkkomponenten beziehungsweise
Steuerungseinrichtungen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuerungseinrichtungen sukzessive in Betrieb genommen werden, wobei jede Steuerungseinrichtung nach ihrer Inbetriebnahme in einem Rundrufschritt eine
Rundrufnachricht versendet und für eine vorgegebene
Zeitdauer auf eine Controllerantwort einer Controller- Steuerungseinrichtung wartet, wobei eine erste
Steuerungseinrichtung in einem zweiten Schritt die Funktion der Controller-Steuerungseinrichtung übernimmt, wenn die erste Steuerungseinrichtung keine Controllerantwort
innerhalb des vorgegebenen Zeitabschnitts erhalten hat, wobei die Controller-Steuerungseinrichtung die
Controllerantwort versendet, wenn die Controller- Steuerungseinrichtung eine Rundrufnachricht einer anderen Steuerungseinrichtung erhält, und wobei die andere
Steuerungseinrichtung nach Erhalt der Controllerantwort Bediennachrichten ausschließlich über die Controller- Steuerungseinrichtung austauscht .
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist es erforderlich, dass die Steuerungseinrichtungen jeweils Serverkomponenten aufweisen, die die Datenkommunikation zwischen den
Steuerungseinrichtungen und einem Bediengerät wie
beispielsweise einem Leitwarten-PC herstellen,
aufrechterhalten und überwachen können. Zudem ist es erforderlich, dass diese Steuerungseinrichtungen
herkömmliche Schnittstellen zur datenübertragenden
Verbindung der Steuerungseinrichtungen mit
Kommunikationsnetzen wie beispielsweise eine Ethernet- Schnittstelle aufweisen.
Sobald eine solche Steuerungseinrichtung nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren in Betrieb genommen wird, überprüft diese Steuerungseinrichtung, ob sie
datenübertragend mit anderen Steuerungseinrichtungen verbunden ist. Zu diesem Zweck sendet die
Steuerungseinrichtung über ihre
Kommunikationsschnittstellen die Rundrufnachricht aus.
Sofern weitere Steuerungseinrichtungen bereits in Betrieb genommen wurden und datenübertragend mit der neu in Betrieb genommenen Steuerungseinrichtung verbunden sind, sendet eine der bereits zuvor in Betrieb genommenen
Steuerungseinrichtungen - die Controller- Steuerungseinrichtung - eine Controllerantwort an die neu in Betrieb genommene Steuerungseinrichtung. Dadurch wird der neu in Betrieb genommenen Steuerungseinrichtung bekannt gemacht, dass sie datenübertragend mit weiteren
Steuerungseinrichtungen verbunden ist und bereits eine Controller-Steuerungseinrichtung in dem
Kommunikationsnetzwerk identifiziert ist.
Sofern die neu in Betrieb genommene Steuerungseinrichtung keine Controllerantwort erhält, ist davon auszugehen, dass noch keine weiteren Steuerungseinrichtungen in Betrieb genommen wurden und datenübertragend mit der die
Rundrufnachricht aussendenden Steuerungseinrichtung verbunden sind. In diesem Fall übernimmt die soeben in Betrieb genommene Steuerungseinrichtung die Funktion der Controller-Steuerungseinrichtung. Diese Funktion entspricht im Wesentlichen der Funktion des aus dem Stand der Technik bekannten Servers, wobei über die Controller- Steuerungseinrichtung ausschließlich die Kommunikation der verschiedenen Steuerungseinrichtungen mit mindestens einem externen Steuergerät, Bediengerät oder Leitwarten-PC hergestellt wird. Um eine möglichst hohe Verfügbarkeit und Fehlertoleranz des Kommunikationsnetzes zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Controller-Steuerungseinrichtung eine Partner-Nachricht an eine zweite Steuerungseinrichtung sendet und die zweite Steuerungseinrichtung die Funktion einer Partner-Steuerungseinrichtung übernimmt, wobei die Controller-Steuerungseinrichtung regelmäßig in zeitlichen Abständen weitere Partner-Nachrichten an die Partner- Steuerungseinrichtung übermittelt und wobei die Partner- Steuerungseinrichtung die Funktion der Controller- Steuerungseinrichtung übernimmt, wenn sie keine Partner- Steuernachrichten mehr empfängt.
Die Partner-Steuerungseinrichtung verfügt
vorteilhafterweise über sämtliche Netzwerkinformationen der Controller-Steuerungseinrichtung und kann jederzeit die Funktion der Controller-Steuerungseinrichtung übernehmen, sobald die Controller-Steuerungseinrichtung ausfällt.
Erfindungsgemäß wird in diesem Fall eine andere
Steuerungseinrichtung die Funktion der Partner- Steuerungseinrichtung übernehmen, um weiterhin eine hohe Verfügbarkeit des Kommunikationsnetzes zu ermöglichen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass an die Steuerungseinrichtungen Module angeschlossen sind, wobei die Steuerungseinrichtungen die Module gemäß der von der Controller-Steuerungseinrichtung empfangenen
Bediennachrichten ansteuern und wobei die
Steuerungseinrichtungen von den Modulen empfangene Signale als Bediennachrichten an die Controller- Steuerungseinrichtung übertragen. Bei den Modulen kann es sich unter anderem um die bereits beschriebenen
mechatronischen Komponenten und beispielsweise um
Mobiltelefone, PCs, Jalousien-Steuerungen, Heimelektronik sowie beliebige weitere Komponenten handeln, die dazu vorgesehen und eingerichtet sind, datenübertragend
miteinander verbunden zu werden.
Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Controller-Steuerungseinrichtung in einem internen Speicher der Controller-Steuerungseinrichtung Informationen über die an verschiedenen Steuerungseinrichtungen angeschlossenen Module ablegt. Vorteilhafterweise werden diese
Informationen regelmäßig an die übrigen
Steuerungseinrichtungen des Kommunikationsnetzes
übermittelt, um eine selbständige Kommunikation der
Steuerungseinrichtungen untereinander sowie eine hohe
Verfügbarkeit des Kommunikationsnetzes zu ermöglichen.
Um regelmäßig aktualisierte Informationen über die an den Steuerungseinrichtungen angeschlossenen Module zu erhalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Controller- Steuerungseinrichtung Informationen von und über Module in zeitlichen Abständen von den anderen
Steuerungseinrichtungen abfragt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die
Controller-Steuerungseinrichtung mit einem Hausnetzwerk datenübertragend verbunden ist. Bei dem Hausnetzwerk handelt es sich üblicherweise um verschiedene
Netzwerkkomponenten die über Ethernet-Verbindungen
datenübertragend miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Controller-Steuerungseinrichtung eine Steuerungsgruppen-IP von einem DHCP-Server des Hausnetzwerks erhält und an die Steuerungsgruppen-IP adressierte Kommunikationsanfragen von an das Hausnetzwerk angeschlossenen Geräten an die
Controller-Steuerungseinrichtung weitergeleitet werden. Auf diese Weise wird erreicht, dass die gesamte Kommunikation der verschiedenen Steuerungseinrichtungen mit externen Bediengeräten über die Controller-Steuerungseinrichtung erfolgt. Sämtliche Steuerungseinrichtungen sind in dem Hausnetzwerk über eine einzige Netzwerkadresse erreichbar, da die Kommunikation der Steuerungseinrichtungen von der Controller-Steuerungseinrichtung verwaltet wird.
Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Controller-Steuerungseinrichtung auf eine
Kommunikationsanfrage eines Bediengerätes antwortet und mit dem Bediengerät die Bediennachrichten austauscht.
Zur Herstellung einer datenübertragenden Verbindung
zwischen dem Bediengerät und der Controller- Steuerungseinrichtung ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Bediengerät und die Controller- Steuerungseinrichtung über eine LAN-Verbindung miteinander kommuni z ieren .
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die
Steuerungseinrichtungen Steuerungsnachrichten austauschen. Die Kommunikation verschiedener Steuerungseinrichtungen des Kommunikationsnetzes untereinander kann durch
Steuerungsnachrichten unmittelbar, ohne Zwischenschaltung der Controller-Steuerungseinrichtung erfolgen. Zu diesem Zweck werden vorteilhafterweise den einzelnen
Steuerungseinrichtungen entweder durch einen DHCP-Server, mittels des Automatic-Private-IP-Adressing-Verfahrens
(APIPA) oder in Ausnahmefällen auch durch die Controller- Steuerungseinrichtung eindeutige Netzwerkadressen
zugewiesen. Diese Netzwerkadressen werden von der
Controller-Steuerungseinrichtung in einer
Speichereinrichtung abgespeichert und in regelmäßigen
Abständen an die übrigen Steuerungseinrichtungen des
Kommunikationsnetzes versandt. Auf diese Weise können sämtliche Steuerungseinrichtungen untereinander unabhängig von der Controller-Steuerungseinrichtung kommunizieren. Die Controller-Steuerungseinrichtung stellt lediglich die
Kommunikation mit externen Bediengeräten sowie die
Verwaltung der Net zwerktopologie sicher.
Es ist aber auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtungen untereinander nicht über den einzelnen Steuerungseinrichtungen zugewiesene,
eindeutige Netzwerkadressen kommunizieren, sondern zum Aufbau eines Kommunikationspfads Multicast-Anfragen an sämtliche datenleitend miteinander verbundene
Steuerungseinrichtungen versenden. Auf diese Multicast- Anfragen antworten ein oder mehrere
Steuerungseinrichtungen, die die Anfrage bearbeiten können und übersenden mit dieser Antwort einen
Identifizierungscode, so dass die nachfolgende
Kommunikation zwischen der anfragenden Steuerungseinrichtung und der antwortenden
Steuerungseinrichtung direkt erfolgen kann.
Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass an Steuerungseinrichtungen, die vorteilhafterweise USB- Schnittstellen aufweisen, ein Mobiltelefon und ein PC angeschlossen werden, wobei die über die USB-Schnittstelle des Mobiltelefons bzw. PCs ausgesandten und empfangen Busnachrichten über die Steuerungseinrichtungen geleitet werden. Zu diesem Zweck wird jede Busnachricht
vorteilhafterweise mit einem vorgegebenen
Steuerungseinrichtungs-Header gekennzeichnet, bevor die Busnachricht über die jeweilige Steuerungseinrichtung in das Kommunikationsnetz eingeleitet wird. Die an das
Kommunikationsnetz angeschlossenen Steuerungseinrichtungen können die Informationen dieses Headers verarbeiten und automatisch einer zugeordneten Steuerungseinrichtung zuweisen. Auf diese Weise können das Mobiltelefon und der PC an unabhängig voneinander angeordneten, aber
datenübertragend miteinander verbundenen
Steuerungseinrichtungen angeschlossen werden. Die
Busnachrichten zwischen dem Mobiltelefon und dem PC werden über die Steuerungseinrichtungen versendet beziehungsweise empfangen und weitergeleitet.
Um das Kommunikationsnetz möglichst einfach und
kostengünstig in Betrieb nehmen zu können, ist
erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Kommunikation zwischen den Steuerungseinrichtungen mindestens teilweise über ein Spannungsnetz zur Energieversorgung erfolgt. Zu diesem Zweck weisen die Steuerungseinrichtungen
vorteilhafterweise entsprechende Kommunikationsschnittstellen auf, mit denen Daten über Spannungsnetze und insbesondere über Hausspannungsnetze übertragen werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines
Kommunikationsnetzes mit mehreren Steuerungseinrichtungen und
Figur 2 eine schematische Darstellung eines
Kommunikationsnetzes mit mehreren in Steckdosenleisten integrierten Steuerungseinrichtungen .
In Fig. 1 ist schematisch ein Kommunikationsnetz 1 mit mehreren datenübertragend miteinander verbundenen
Steuerungseinrichtungen 2 dargestellt. An die
Steuerungseinrichtungen 2 sind jeweils Module 3
angeschlossen, wobei es sich beispielsweise um
mechatronische Komponenten, PCs oder auch Drucker handeln kann. Die Steuerungseinrichtungen 2 sind über einen Router 4, der DHCP-Funktionalitäten aufweist und über eine
Internet-Verbindung 5 mit einem Bediencomputer 6
datenleitend verbunden.
Zum Aufbau des Kommunikationsnetzes 1 werden die
Steuerungseinrichtungen 2 sukzessive in Betrieb genommen. Sobald eine erste Steuerungseinrichtung 7 in Betrieb genommen wurde, sendet die erste Steuerungseinrichtung 7 in einem Rundrufschritt eine Rundrufnachricht über die
datenleitende Verbindung 8 aus. Die datenleitende
Verbindung 8 ist in der Darstellung der Figur 1 durch die Steuerungseinrichtungen 2 verbindende Linien skizziert. Da bislang noch keine weiteren Steuerungseinrichtungen 2 in Betrieb genommen wurden, erhält die erste
Steuerungseinrichtung 7 auf die Rundrufnachricht keine Controllerantwort und übernimmt daher die Funktion einer Controller-Steuerungseinrichtung 9.
Anschließend wird eine zweite Steuerungseinrichtung 10 in Betrieb genommen, welche wiederum eine Rundrufnachricht aussendet. Auf diese Rundrufnachricht antwortet die
Controller-Steuerungseinrichtung 9 mit einer Controller- Antwort. Daraufhin wird die zweite Steuerungseinrichtung 10 zukünftig sämtliche Bediennachrichten mit dem
Bediencomputer 6 über die Controller-Steuerungseinrichtung 9 austauschen. Auf die gleiche Weise läuft das Verfahren bei der Inbetriebnahme der übrigen Steuerungseinrichtungen 2 ab .
Die Controller-Steuerungseinrichtung 9 sendet nach
Inbetriebnahme der zweiten Steuerungseinrichtung 10 eine Partnernachricht an die zweite Steuerungseinrichtung 10. Daraufhin übernimmt die zweite Steuerungseinrichtung 10 die Funktion einer Partner-Steuerungseinrichtung 11. Die
Partner-Steuerungseinrichtung 11 übernimmt die Funktion der Controller-Steuerungseinrichtung 9, wenn die Controller- Steuerungseinrichtung 9 ausfällt. Auf diese Weise wird die Fehlertoleranz des Kommunikationsnetzes 1 deutlich erhöht. In Fig. 2 wird schematisch ein Kommunikationsnetz 1 mit mehreren in Steckdosenleisten 12 integrierten
Steuerungseinrichtungen 2 dargestellt. Die
Steckdosenleisten 12 werden über ein Hausspannungsnetz 13 mit elektrischer Energie versorgt. Zudem sind die
Steuerungseinrichtungen 2 über das Hausspannungsnetz 13 datenleitend miteinander verbunden. Eine erste
Steuerungseinrichtung 7 ist zudem über eine Ethernet- Schnittstelle 14 mit einem Router 15 datenleitend
verbunden. Der Router 15 bietet eine datenleitende
Verbindung in das Internet und erlaubt der ersten
Steuerungseinrichtung 7 die Kommunikation mit einem
Steuerungs-Server 16. Der Steuerungs-Server 16 stellt wiederum die Kommunikation zu einem externen Bediengerät 1 her .
Zum Aufbau der datenleitenden Verbindung von der ersten Steuerungseinrichtung 7 zu dem Bediengerät 17 sendet die Steuerungseinrichtung 7 in regelmäßigen zeitlichen
Abständen eine Adressierungsnachricht an den Steuerungs- Server 16. Auf diese Weise wird dem Steuerungs-Server 16 regelmäßig die aktuelle, von dem Telekommunikationsnetz¬ betreiber zugewiesene IP eines Telekommunikationshaus¬ anschlusses mitgeteilt, so dass der Steuerungs-Server 16 eine datenleitende Verbindung über den Router 15 mit der ersten Steuerungseinrichtung 7 herstellen kann. Zu diesem Zweck wird vorteilhafterweise zudem der Router 15 von der ersten Steuerungsvorrichtung 7 mittels des Universal-Plug- and-Play-Verfahrens (UPnP) konfiguriert, so dass von dem Router 15 über das Internet empfangene und an einen bestimmten Port gerichtete Anfragen an die erste
Steuerungseinrichtung 7 weitergeleitet werden. Zum Aufbau der Kommunikation zwischen dem Bediengerät 17 und der ersten Steuerungseinrichtung 7 ist es zum einen möglich, dass der Steuerungs-Server 16 die aktuelle IP des Hausanschlusses dem Bediengerät 17 mitteilt und das
Bediengerät 17 unmittelbar Nachrichten über den Router 15 mit der ersten Steuerungseinrichtung 7 austauscht. Zum anderen ist es möglich, dass die Nachrichten zwischen dem Bediengerät 17 und der ersten Steuerungseinrichtung 7 über den Steuerungs-Server 16 geleitet werden.
Die Steckdosenleisten 12 können beispielsweise zur
Ansteuerung von mit den Steckdosenleisten 12 elektrisch leitend verbundenen Lampen verbunden werden. Die Lampen können zum Beispiel ein- oder ausgeschaltet werden oder auch gedimmt werden. Die Bedienung der Steckdosenleisten 12 erfolgt dabei über die Steuerungseinrichtungen 2, die
Bediennachrichten von dem Bediengerät 17 empfangen. Dabei können sämtliche Steckdosenleisten 12 über eine
einheitliche Netzwerkadresse von dem Bediengerät 17 aus angesteuert werden, da sämtliche Bediennachrichten über eine Controller-Steuerungseinrichtung 9 erfolgt.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum selbstorganisierten Aufbau und Betrieb eines Kommunikationsnetzes (1) mehrerer datenübertragend miteinander verbundener Steuerungseinrichtungen (2), wobei die Steuerungseinrichtungen (2) sukzessive in Betrieb genommen werden, wobei jede Steuerungseinrichtung (2) nach ihrer Inbetriebnahme in einem Rundrufschritt eine
Rundrufnachricht versendet und für eine vorgegebene
Zeitdauer auf eine Controllerantwort einer Controller- Steuerungseinrichtung (9) wartet, wobei eine erste
Steuerungseinrichtung (7) in einem zweiten Schritt die Funktion der Controller-Steuerungseinrichtung (9)
übernimmt, wenn die erste Steuerungsvorrichtung (7) keine Controllerantwort innerhalb des vorgegebenen Zeitabschnitts erhalten hat, wobei die Controller-Steuerungseinrichtung (9) die Controllerantwort versendet, wenn die Controller- Steuerungseinrichtung (9) eine Rundrufnachricht einer anderen Steuerungseinrichtung (2) erhält, und wobei die andere Steuerungseinrichtung (2) nach Erhalt der
Controllernachricht Bediennachrichten ausschließlich über die Controller-Steuerungseinrichtung (9) austauscht.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller-Steuerungseinrichtung (9) eine Partner- Nachricht an eine zweite Steuerungseinrichtung (10) sendet und die zweite Steuerungseinrichtung (10) die Funktion einer Partner-Steuerungseinrichtung (11) übernimmt, wobei die Controller-Steuerungseinrichtung (9) regelmäßig in zeitlichen Abständen weitere Partner-Nachrichten an die Partner-Steuerungseinrichtung (11) übermittelt, und wobei die Partner-Steuerungseinrichtung (11) die Funktion der Controller-Steuerungseinrichtung (9) übernimmt, wenn sie keine Partner-Nachrichten mehr empfängt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an die Steuerungseinrichtungen (2) Module (3) angeschlossen sind, wobei die
Steuerungseinrichtungen (2) die Module (3) gemäß der von der Controller-Steuerungseinrichtung (9) empfangenen
Bediennachrichten ansteuern und wobei die
Steuerungseinrichtungen (2) von den Modulen (3) empfangene Signale als Bediennachrichten an die Controller- Steuerungseinrichtung (9) übertragen.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller-Steuerungseinrichtung (9) in einem internen Speicher der Controller-Steuerungseinrichtung (9)
Information über die an verschiedenen
Steuerungseinrichtungen (2) angeschlossenen Module (3) ablegt .
5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller-Steuerungseinrichtung (9) Informationen von und über Module (3) in zeitlichen Abständen von den anderen Steuerungseinrichtungen (2) abfragt .
6. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller- Steuerungseinrichtung (9) mit einem Hausnetzwerk
datenübertragend verbunden ist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller-Steuerungseinrichtung ( 9) eine
Steuerungsgruppen-IP von einem DHCP-Server des
Hausnetzwerks erhält und an die Steuerungsgruppen-IP addressierte Kommunikationsanfragen von an das Hausnetzwerk angeschlossenen Geräten an die Controller- Steuerungseinrichtung (9) weitergeleitet werden.
8. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller- Steuerungseinrichtung (9) auf eine Kommunikationsanfrage eines Bediengeräts (6, 17) antwortet und mit dem
Bediengerät (6, 17) die Bediennachrichten austauscht.
9. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bediengerät (6, 17) und die Controller- Steuerungseinrichtung (9) über eine LAN-Verbindung (14) miteinander kommunizieren.
10. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtungen (2) Steuerungsnachrichten austauschen .
11. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikation zwischen den Steuerungseinrichtungen (9) mindestens teilsweise über ein Spannungsnetz zur Energieversorgung (13) erfolgt.
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