DE102008020507B4 - Method for sending a telegram - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Übersenden eines Telegramms von einer ersten Kommunikationseinheit (24, 26) an mindestens eine zweite Kommunikationseinheit (16, 22), wobei die erste (24, 26) und die mindestens eine zweite (16, 22) Kommunikationseinheit gemäß einem Feldbus-Protokoll miteinander kommunizieren und wobei das Telegramm derart konfiguriert ist, dass in diesem eine Mehrzahl von vorbestimmten Variablen übermittelbar ist, gekennzeichnet durch nachfolgende Schritte: Überprüfen, welche der vorbestimmten Variablen sich geändert haben; und Übersenden des Telegramms in einer datenoptimierten Form (44) von der ersten Kommunikationseinheit (24, 26) an die mindestens eine zweite Kommunikationseinheit (16, 22), wobei in dem Telegramm in der datenoptimierten Form (44) nur diejenigen Variablen der Mehrzahl von vorbestimmten Variablen übermittelt werden, die sich geändert haben, wobei eine der ersten und zweiten Kommunikationseinheit durch einen oder mehrere Controller (24, 26) und die andere der ersten und zweiten Kommunikationseinheit durch einen oder mehrere Object Linking and Embedding (OLE) for Process Control – (OPC)-Client(s) (12, 18) gebildet wird, wobei die Übersendung des Telegramms über ein High Speed Ethernet – (HSE-)Netzwerk (10) erfolgt.A method for transmitting a telegram from a first communication unit (24, 26) to at least one second communication unit (16, 22), wherein the first (24, 26) and the at least one second (16, 22) communication unit according to a fieldbus protocol with each other and wherein the telegram is configured such that a plurality of predetermined variables are communicable therein, characterized by the following steps: checking which of the predetermined variables have changed; and transmitting the telegram in a data-optimized form (44) from the first communication unit (24, 26) to the at least one second communication unit (16, 22), wherein in the telegram in the data-optimized form (44) only those variables of the plurality of predetermined Variables that have changed, wherein one of the first and second communication units is controlled by one or more controllers (24, 26) and the other of the first and second communication units by one or more Object Linking and Embedding (OLE) for Process Control (OLE). OPC) client (s) (12, 18) is formed, wherein the transmission of the telegram via a high-speed Ethernet (HSE) network (10).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übersenden eines Telegramms gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for transmitting a telegram according to the preamble of
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Eigenschaften eines Prozesses dienen. Zur Erfassung dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, etc., welche einen Füllstand, einen Durchfluss, einen Druck, eine Temperatur, einen pH-Wert bzw. eine Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung eines Prozesses dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.In process automation technology, field devices are often used to detect and / or influence the properties of a process. Sensors such as level gauges, flowmeters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity measuring devices, etc., which detect a level, a flow rate, a pressure, a temperature, a pH or a conductivity, are used for the detection. To influence a process are actuators, such as valves or pumps, through which the flow of a liquid in a pipe section or the level can be changed in a container. In principle, field devices are all devices that are used close to the process and that provide or process process-relevant information. A variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.
In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über Feldbus-Systeme (z. B. Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) mit einem oder mehreren Controllern, wie beispielsweise einer SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) oder einem PLC (Programmable Logic Controller), verbunden (Ebene 1). Der Controller führt in der Regel in Bezug auf die angeschlossenen Feldgeräte eine Steuerungsapplikation aus. Hierzu werden beispielsweise Messwerte, die von einzelnen Feldgeräten erfasst werden, über das Feldbus-System der Ebene 1 an den Controller übermittelt und der Controller gibt in Abhängigkeit von diesen Messwerten Steuerungsbefehle an Feldgeräte aus. Ferner sind in modernen Industrieanlagen häufig ein oder mehrere OPC-Client(s) (OPC: OLE for Process Control), die als Visualisierungssystem, Überwachungssystem und/oder Archivierungssystem dienen, über ein übergeordnetes Netzwerksystem (Ebene 2), wie beispielsweise ein HSE-Netzwerksystem (HSE: High Speed Ethernet), und ein Linking Device oder ein Gateway mit dem Feldbus-System der Ebene 1 verbunden. Solch ein OPC-Client kann dabei beispielsweise als SCADA-System (SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition; deutsch: Überwachung, Steuerung und Datenerfassung) ausgebildet sein. Das Linking Device oder Gateway kann gleichzeitig als Controller des Feldbus-Systems der Ebene 1 dienen.In modern industrial plants, field devices are generally via the fieldbus systems (eg. B. Profibus ®, Foundation ® Fieldbus, HART ®, etc.) with one or more controllers, such as a PLC (Programmable Logic Controller) or a PLC (Programmable Logic Controller), connected (level 1). The controller usually executes a control application in relation to the connected field devices. For this purpose, for example, measured values which are detected by individual field devices are transmitted to the controller via the
Von dem Controller und/oder dem Linking Device (oder Gateway) werden eine Vielzahl von Variablen bzw. Werten, wie beispielsweise Messwerte, zugehörige Statusinformationen, Setpoints (Sollwerte) und Befehle, die in Geräten des Feldbus-Systems der Ebene 1 vorgesehen sind und/oder die über das Feldbus-System der Ebene 1 übermittelt werden, an einen oder mehrere OPC-Client(s) der Ebene 2 übermittelt. In einem Funktionsblock-Modell, wie es beispielsweise in dem Foundation® Fieldbus Bussystem vorgesehen ist, umfassen diese Variablen insbesondere Input, Output und Contained Parameter von Funktionsblöcken.The controller and / or the linking device (or gateway) receives a plurality of variables or values, such as measured values, associated status information, setpoints and commands provided in devices of the fieldbus system of
Dabei besteht die allgemeine Anforderung, die Übermittlung der Variablen bzw. Werte zwischen den jeweiligen Kommunikationseinheiten möglichst effizient zu gestalten. In dem Foundation® Fieldbus Bussystem wird die MVC-Technologie (MVC: Multi Variable Container) bereitgestellt, die ermöglicht, dass mehrere vordefinierte Variablen gemeinsam in einem MVC-Telegramm zwischen Kommunikationseinheiten übermittelt werden (vgl. hierzu zum Beispiel: Foundation® Specification, Function Block Application Process, Document FF-890, Revision FS 1.7). Dadurch ist nicht erforderlich, dass für jede zu übermittelnde Variable ein separates Telegramm übersendet werden muss. Die in dem MVC-Telegramm zu übermittelnden, vordefinierten Variablen werden bei der Konfiguration des MVC-Telegramms in einem MVC-Konfigurationsobjekt festgelegt. Die bei der Konfiguration des MVC-Telegramms festgelegten Variablen werden dann bei jeder Übersendung des MVC-Telegramms vollständig übermittelt.There is the general requirement to make the transmission of the variables or values between the respective communication units as efficient as possible. The Foundation ® Fieldbus bus system provides MVC technology (MVC: Multi Variable Container), which allows several predefined variables to be transmitted together in a MVC telegram between communication units (see for example: Foundation ® Specification, Function Block Application Process, Document FF-890, Revision FS 1.7). This does not require that a separate telegram be sent for each variable to be transmitted. The predefined variables to be transmitted in the MVC telegram are defined in the configuration of the MVC telegram in an MVC configuration object. The variables defined during the configuration of the MVC telegram are then transmitted completely each time the MVC telegram is sent.
Der Nutzdatenumfang, der in einem Einzeltelegramm übermittelbar ist, ist zum einen durch das jeweils verwendete Netzwerksystem begrenzt. Oftmals ist auch von den Herstellern von Geräten vorgesehen, dass der Nutzdatenumfang, der von dem betreffenden Gerät in einem Einzeltelegramm übermittelbar ist, noch weiter, beispielsweise auf einen Datenumfang von 500 Bytes, beschränkt ist. Ist der Datenumfang der vordefinierten Variablen, die in dem MVC-Konfigurationsobjekt des MVC-Telegramms festgelegt sind, größer als der maximale Nutzdatenumfang eines Einzeltelegramms, so wird das MVC-Telegramm von dem betreffenden Gerät in mehreren Einzeltelegrammen übersendet.The user data volume, which can be transmitted in a single telegram, is limited on the one hand by the network system used in each case. Often it is also provided by the manufacturers of devices that the user data volume, which is transmitted from the device in question in a single telegram, even further, for example, limited to a data size of 500 bytes. If the data volume of the predefined variables specified in the MVC configuration object of the MVC telegram is greater than the maximum user data volume of a single telegram, the MVC telegram is sent by the relevant device in several individual telegrams.
Bei der oberhalb angegebenen Übermittlung einer Vielzahl von Variablen von einem Controller und/oder einem Linking Device (oder einem Gateway) an einen oder mehrere OPC-Client(s) (sowie auch in umgekehrter Kommunikationsrichtung) für die Zwecke der Visualisierung, Überwachung und/oder Archivierung wird die MVC-Technologie häufig eingesetzt, um die Anzahl der zu übersendenden Telegramme zu reduzieren. Aber auch bei einer Kommunikation über ein Feldbus-System der Ebene 1, wie beispielsweise bei einer Kommunikation zwischen einzelnen Feldgeräten (zum Beispiel im Rahmen einer Publisher-Subscriber-Kommunikation), zwischen einzelnen Controllern oder zwischen mindestens einem Controller und einem oder mehreren Feldgerät(en) wird die MVC-Technologie eingesetzt.In the above-given transmission of a plurality of variables from a controller and / or a linking device (or a gateway) to one or more OPC client (s) (as well as in the reverse communication direction) for the purposes of visualization, monitoring and / or Archiving often uses MVC technology to reduce the number of telegrams to be sent. But also in a communication via a fieldbus system of
Dennoch kann bei großen, zu übermittelnden Datenmengen auch die Anwendung der MVC-Technologie zeitaufwändig werden und zu einem hohen Datenverkehr auf dem Netzwerksystem (bzw. dem Feldbus-System) führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der maximale Nutzdatenumfang eines Einzeltelegramms überschritten wird, so dass das MVC-Telegramm durch mehrere Einzeltelegramme gebildet wird, die nacheinander zu übersenden sind. Wird das MVC-Telegramm, das aus mehreren Einzeltelegrammen gebildet wird, im Rahmen einer Multicast-Kommunikation übersendet, was bedeutet, dass das Telegramm von mehreren Kommunikationseinheiten empfangen wird, so müssen die jeweiligen Einzeltelegramme von dieser Mehrzahl von Kommunikationseinheiten jeweils bearbeitet werden. Dadurch werden die teilnehmenden Kommunikationseinheiten belastet und ihre Verfügbarkeit kann währenddessen eingeschränkt sein. Ferner wird bei der Übersendung eines MVC-Telegramms von einem Controller, einem Linking Device und/oder einem Gateway an einen oder mehrere OPC-Client(s) über ein Netzwerksystem der Ebene 2 (bzw. bei Übersendung eines MVC-Telegramms in umgekehrter Richtung) der betreffende Controller, das betreffende Linking Device und/oder das betreffende Gateway durch die Kommunikationsaufgaben belastet, was zu Einschränkungen der Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit desselben führen kann. Der hohe Datenverkehr auf dem Netzwerksystem (insbesondere der Ebene 2) kann ferner zu längeren Refresh-Zeiten in einem OPC-Client führen, was bedeutet, dass Aktualisierungen zeitlich verzögert werden. Insbesondere bei einem SCADA-System kann dies zu einer unerwünschten Verzögerung bei der Darstellung von Werten führen.Nevertheless, with large volumes of data to be transmitted, the use of MVC technology can also be time-consuming and result in high data traffic on the network system (or fieldbus system). This is the case, in particular, when the maximum user data volume of a single telegram is exceeded, so that the MVC telegram is formed by a plurality of individual telegrams which are to be transmitted one after the other. If the MVC telegram, which is formed from a plurality of individual telegrams, sent as part of a multicast communication, which means that the telegram is received by multiple communication units, the respective individual telegrams must be processed by this plurality of communication units respectively. As a result, the participating communication units are charged and their availability can be restricted during this time. Furthermore, when a MVC telegram is transmitted from a controller, a linking device and / or a gateway to one or more OPC clients via a network system of level 2 (or in the case of an MVC telegram in the opposite direction) the relevant controller, the relevant linking device and / or the relevant gateway are burdened by the communication tasks, which can lead to limitations in the availability and performance of the same. The high traffic on the network system (especially level 2) may also result in longer refresh times in an OPC client, which means that updates will be delayed in time. Especially with a SCADA system, this can lead to an undesirable delay in the representation of values.
Die
In der
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Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Übersenden eines Telegramms von einer ersten Kommunikationseinheit an mindestens eine zweite Kommunikationseinheit bereitzustellen, durch welches der Datenverkehr auf dem betreffenden Netzwerksystem bzw. Feldbus-System reduziert wird.Accordingly, the object of the present invention is to provide a method for transmitting a telegram from a first communication unit to at least one second communication unit, by means of which the data traffic on the relevant network system or fieldbus system is reduced.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Übersenden eines Telegramms gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a method for transmitting a telegram according to
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Übersenden eines Telegramms von einer ersten Kommunikationseinheit an mindestens eine zweite Kommunikationseinheit bereitgestellt, wobei die erste und die mindestens eine zweite Kommunikationseinheit gemäß einem Feldbus-Protokoll miteinander kommunizieren und wobei das Telegramm derart konfiguriert ist, dass in diesem eine Mehrzahl von vorbestimmten Variablen übermittelbar ist. Das Verfahren weist die nachfolgenden Schritte auf: Überprüfen, welche der vorbestimmten Variablen sich geändert haben; und Übersenden des Telegramms in einer datenoptimierten Form von der ersten Kommunikationseinheit an die mindestens eine zweite Kommunikationseinheit, wobei in dem Telegramm in der datenoptimierten Form nur diejenigen Variablen der Mehrzahl von vorbestimmten Variablen übermittelt werden, die sich geändert haben, wobei eine der ersten und zweiten Kommunikationseinheit durch einen oder mehrere Controller und die andere der ersten und zweiten Kommunikationseinheit durch einen oder mehrere Object Linking and Embedding (OLE) for Process Control – (OPC)-Client(s) gebildet wird, wobei die Übersendung des Telegramms über ein High Speed Ethernet – (HSE-)Netzwerk erfolgt.According to the present invention, a method for transmitting a telegram from a first communication unit to at least one second communication unit is provided, wherein the first and the at least one second communication unit communicate with each other according to a fieldbus protocol and wherein the telegram is configured such that in this one Plurality of predetermined variables is transferable. The method comprises the following steps: checking which of the predetermined variables have changed; and transmitting the telegram in a data-optimized form from the first communication unit to the at least one second communication unit, wherein in the telegram in the data-optimized form only those variables of the plurality of predetermined variables are transmitted, which have changed, wherein one of the first and second communication unit is formed by one or more controllers and the other of the first and second communication units by one or more Object Linking and Embedding (OLE) for Process Control (OPC) client (s), wherein the transmission of the telegram via a high-speed Ethernet (HSE) network.
Dadurch, dass in dem Telegramm in der datenoptimierten Form nur die geänderten Variablen übermittelt werden, kann, wenn sich nur ein Teil der vorbestimmten Variablen geändert hat, der Nutzdatenumfang reduziert werden. Die Reduzierung des Nutzdatenumfanges kann dabei erreicht werden, ohne dass der Informationsgehalt des Telegramms verringert wird. Denn der Empfänger des Telegramms weiß (sofern er entsprechend konfiguriert ist), dass die Variablen, die nicht in dem Telegramm übermittelt werden, unverändert geblieben sind.Because only the changed variables are transmitted in the telegram in the data-optimized form, if only a part of the predetermined variables has changed, the payload data size can be reduced. The reduction of the user data volume can be achieved without the information content of the telegram being reduced. Because the recipient of the telegram white (if configured accordingly) that the variables that are not transmitted in the telegram have remained unchanged.
Insbesondere bei einer Kommunikation zwischen einem Controller (oder auch einem Linking Device oder Gateway) und einem OPC-Client über ein Netzwerksystem der Ebene 2 werden in der Regel neben sich in der Regel häufig ändernder Messwerte, zugehöriger Statusinformationen und Befehle auch Setpoints von Geräten des Feldbus-Systems der Ebene 1 und/oder Contained Parameter von Funktionsblöcken solcher Geräte übermittelt. Diese Variablen (Setpoints, Contained Parameter) werden in der Regel relativ selten geändert, so dass von einer Übermittlung derselben bei jeder Übersendung des Telegramms abgesehen werden kann. Dadurch kann der Datenverkehr auf dem betreffenden Netzwerksystem bzw. Feldbus-System, insbesondere auf einem Netzwerksystem der Ebene 2, erheblich reduziert werden. Ist beispielsweise bei der Übermittlung sämtlicher vorbestimmter Variablen der Nutzdatenumfang des Telegramms so groß, dass dieses in mehreren Einzeltelegrammen übersendet werden muss, so kann es bei der Übersendung des Telegramms in der datenoptimierten Form gemäß der vorliegenden Erfindung zum Teil ermöglicht werden, dass nur ein oder weniger Einzeltelegramm(e) zu übersenden ist/sind. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich ein erheblicher Teil der vorbestimmten Variablen nicht geändert hat.In particular, in the case of communication between a controller (or also a linking device or gateway) and an OPC client via a network system of level 2, in addition to usually frequently changing measured values, associated status information and commands also setpoints of devices of the
In der Regel kommunizieren die erste und die zweite Kommunikationseinheit über ein Netzwerksystem bzw. ein Feldbus-System. Das verwendete Feldbus-Protokoll kann ein standardisiertes Feldbus-Protokoll (z. B. Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc) oder auch ein proprietäres Feldbus-Protokoll sein. Als ”Kommunikationseinheit” wird allgemein eine Einheit bezeichnet, durch die Telegramme gemäß einem Feldbus-Protokoll übersendbar und empfangbar sind und die eine ausreichende Intelligenz (z. B. eine Prozessoreinheit) aufweist oder darauf Zugriff hat, um die Schritte des Überprüfens und Übersendens gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Der Begriff ”Variablen” umfasst insbesondere Prozessvariablen, wie beispielsweise Messwerte, zugehörige Statusinformationen, Befehle, Setpoints (Sollwerte), etc.. In einem Funktionsblock-Modell, wie es beispielsweise in dem Foundation® Fieldbus Bussystem vorgesehen ist, umfassen ”Variablen” insbesondere Input, Output und Contained Parameter von Funktionsblöcken. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Übersenden eines Telegramms im Bereich der Prozessautomatisierungstechnik oder im Bereich der Fabrikautomatisierungstechnik eingesetzt.As a rule, the first and the second communication unit communicate via a network system or a fieldbus system. The Fieldbus protocol used may be a standardized field bus protocol (z. B. ® Profibus, Fieldbus Foundation ®, HART ®, etc) or a proprietary fieldbus protocol. A "communication unit" generally refers to a unit by which telegrams can be transmitted and received in accordance with a fieldbus protocol and which has or has access to sufficient intelligence (eg, a processor unit) to perform the checking and transmitting steps according to the to carry out the present invention. The term "variable" in particular includes process variables such as measured values, associated status information, commands, setpoints (setpoints), etc .. In a function block model, as provided for example in the Foundation ® Fieldbus bus system, include "variable" in particular Input , Output and Contained Parameters of Function Blocks. The method according to the invention is preferably used for transmitting a telegram in the field of process automation technology or in the field of factory automation technology.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird bei dem Schritt des Überprüfens überprüft, welche der vorbestimmten Variablen sich seit der vorhergehenden Übersendung des Telegramms geändert haben. Diese Weiterbildung ist auf einfache Weise dadurch realisierbar, dass die erste Kommunikationseinheit jeweils die aktuellen vorbestimmten Variablen mit den vorbestimmten Variablen vergleicht, auf denen das vorhergehend übersendete Telegramm basierte. Auf diese Weise werden jeweils nur diejenigen vorbestimmten Variablen übermittelt und damit in der zweiten Kommunikationseinheit aktualisiert, die sich seit der vorhergehenden Übersendung des Telegramms geändert haben.According to an advantageous development, it is checked in the step of checking which of the predefined variables have changed since the previous transmission of the telegram. This development can be realized in a simple manner by the fact that the first communication unit respectively compares the current predetermined variables with the predetermined variables on which the previously transmitted telegram was based. In this way, only those predetermined variables are transmitted and thus updated in the second communication unit, which have changed since the previous transmission of the telegram.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Feldbus-Protokoll ein Foundation® Fieldbus Protokoll ist. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Telegramm durch ein MVC-Telegramm (MVC: Multi Variable Container) gebildet wird. Dies bedeutet, dass der prinzipielle Aufbau und eine Konfiguration des erfindungsgemäßen Telegramms im Wesentlichen der MVC-Technologie, wie sie in dem Foundation® Fieldbus Bussystem spezifiziert ist, entspricht. Abweichungen und/oder zusätzliche Merkmale ergeben sich dadurch, dass das Telegramm gemäß den oberhalb angegebenen Schritten in einer datenoptimierten Form übersendbar ist. Je nachdem, welche weiteren Weiterbildungen realisiert werden, ergeben sich noch weitere Abweichungen und/oder zusätzliche Merkmale.According to an advantageous refinement, it is provided that the Fieldbus protocol is a Fieldbus Foundation ® protocol. Furthermore, it is preferably provided that the telegram is formed by an MVC telegram (MVC: Multi Variable Container). This means that the basic structure and configuration of the telegram invention are substantially as specified in the Foundation ® Fieldbus bus system the MVC technology corresponds. Deviations and / or additional features result from the fact that the telegram can be transmitted in a data-optimized form in accordance with the steps specified above. Depending on which further developments are realized, there are still further deviations and / or additional features.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Telegramm im Rahmen einer Publisher-Subscriber-Kommunikation, einer Server-Client-Kommunikation oder einer Report-Distribution-Kommunikation übersendet. Diese Kommunikationsarten sind in dem Foundation® Fieldbus Bussystem spezifiziert. Welche dieser Kommunikationsarten verwendet wird, hängt von der jeweiligen Anwendung ab.According to an advantageous development, the telegram is sent as part of a publisher-subscriber communication, a server-client communication or a report distribution communication. These types of communication are specified in the Foundation ® Fieldbus bus system. Which of these types of communication is used depends on the particular application.
Eine Client-Server-Kommunikation wird insbesondere für azyklische, durch einen Benutzer initiierte Kommunikationen verwendet. Die Kommunikationseinheit, welche eine Anfrage sendet, wird als Client bezeichnet. Die Kommunikationseinheit, welche die Anfrage empfängt und eine entsprechende Antwort übersendet, wird als Server bezeichnet. In der Praxis wird die Client-Server-Kommunikation insbesondere für die Änderung und/oder Einstellung von Parametern von Geräten, für die Bestätigung von Alarm-Meldungen sowie für den Upload oder Download von Gerätedaten verwendet. Durch die Anwendung der MVC-Technologie können dabei, wie oberhalb erläutert wird, mehrere Variablen in einem Telegramm gemeinsam übermittelt werden.Client-server communication is used in particular for acyclic user-initiated communications. The communication unit that sends a request is called a client. The communication unit that receives the request and sends a corresponding response is called a server. In practice, client-server communication is used in particular for changing and / or setting parameters of devices, for confirming alarm messages, and for uploading or downloading device data. By using the MVC technology, as explained above, several variables can be transmitted together in one telegram.
Eine Publisher-Subscriber-Kommunikation wird für Multicast-Kommunikationen verwendet. Die Kommunikationseinheit, welche eine Nachricht an eine Mehrzahl von vorbestimmten, empfangenden Kommunikationseinheiten sendet (broadcast) wird als ”Publisher” bezeichnet. In der Praxis wird die Publisher-Subscriber-Kommunikation insbesondere für die Übermittlung von Prozessvariablen, wie beispielsweise Messwerten, verwendet. Beispielsweise kann die Publisher-Subscriber-Kommunikation für eine Kommunikation zwischen Feldgeräten oder für eine Kommunikation zwischen einem oder mehreren Controller(n) (und/oder Linking Device und/oder Gateway) und Feldgeräten über ein Feldbus-System der Ebene 1 verwendet werden. Die Anwendung der MVC-Technologie bei der Publisher-Subscriber-Kommunikation, die in dem Foundation® Fieldbus Bussystem spezifiziert ist, ermöglicht wiederum, dass mehrere Variablen gemeinsam in einem Telegramm übermittelt werden können. Durch die Definition von ”Spacer”-Werten (Spacer: Abstand) in den einzelnen Subscribern wird ermöglicht, dass die einzelnen Subscriber nur diejenigen Variablen aus dem MVC-Telegramm auswählen, die für sie jeweils relevant sind.A publisher-subscriber communication is used for multicast communications. The communication unit that broadcasts a message to a plurality of predetermined receiving communication units referred to as a "publisher". In practice, the publisher-subscriber communication is used in particular for the transmission of process variables, such as measured values. For example, the publisher-subscriber communication may be used for communication between field devices or for communication between one or more controllers (and / or linking device and / or gateway) and field devices over a
Eine Report-Distribution-Kommunikation wird für azyklische, durch einen Benutzer initiierte Multicast-Kommunikationen verwendet. Die empfangenden Kommunikationseinheiten solch einer Report-Distribution-Nachricht werden im Voraus festgelegt. In Kombination mit der MVC-Technologie wird die Report-Distribution-Kommunikation insbesondere dazu verwendet, um die aktuellen Parameter von Funktionsblöcken von Geräten, die an einem Feldbus-System der Ebene 1 angeschlossen sind, über das Netzwerksystem der Ebene 2 an einen oder mehrere OPC-Client(s) zu übermitteln.Report distribution communication is used for acyclic user initiated multicast communications. The receiving communication units of such a report distribution message are set in advance. In particular, in combination with MVC technology, report distribution communication is used to transfer the current parameters of function blocks from devices connected to a
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Telegramm, je nach Datenumfang der zu übermittelnden Variablen, durch eines oder mehrere Einzeltelegramme gebildet. Dies ermöglicht, dass dann, wenn sich nur wenige Variablen geändert haben und der Datenumfang dementsprechend gering ist, nur eines oder wenige Einzeltelegramme zu übersenden sind. Nur dann, wenn sich viele Variablen geändert haben, müssen dementsprechend viele Einzeltelegramme übersendet werden. Dadurch kann der Datenverkehr auf dem jeweiligen Feldbus bzw. Netzwerk flexibel an den Datenumfang der zu übermittelnden Variablen angepasst werden. Vorzugsweise ist in den einzelnen Telegrammen jeweils ein Sequenzzähler vorgesehen, so dass für die empfangende Kommunikationseinheit die Reihenfolge der Einzeltelegramme erkennbar ist.According to an advantageous development, the telegram, depending on the data volume of the variables to be transmitted, formed by one or more individual telegrams. This allows that if only a few variables have changed and the data size is correspondingly low, only one or a few individual telegrams are to be sent. Only then, if many variables have changed, many individual telegrams must be sent accordingly. As a result, the data traffic on the respective fieldbus or network can be flexibly adapted to the data volume of the variables to be transmitted. Preferably, a sequence counter is provided in the individual telegrams, so that the order of the individual telegrams can be recognized for the receiving communication unit.
Wie oberhalb erläutert wird, werden beispielsweise bei einem MVC-Telegramm bei einer Konfiguration desselben vorbestimmte Variablen in einem MVC-Konfigurationsobjekt festgelegt. Bei einem herkömmlichen MVC-Telegramm werden sämtliche dieser vorbestimmten Variablen übermittelt und in Abhängigkeit von dem Datenumfang eine entsprechende Anzahl von Einzeltelegrammen gebildet. Dadurch, dass gemäß der vorliegenden Erfindung nur diejenigen Variablen der Mehrzahl von vorbestimmten Variablen übermittelt werden, die sich geändert haben, ist der Datenumfang der zu übermittelnden Variablen in vielen Anwendungen oftmals erheblich reduziert. Durch die oberhalb angegebene Weiterbildung kann dementsprechend bei einem MVC-Telegramm in vielen Fällen die Anzahl der zu übersendenden Einzeltelegramme reduziert werden.As explained above, for example, in a MVC telegram, a configuration thereof sets predetermined variables in an MVC configuration object. In a conventional MVC telegram, all of these predetermined variables are transmitted and a corresponding number of individual telegrams is formed depending on the data volume. By transmitting according to the present invention only those variables of the plurality of predetermined variables which have changed, the data volume of the variables to be transmitted is often considerably reduced in many applications. Due to the above-mentioned further development, the number of individual telegrams to be sent can accordingly be reduced in many cases in the case of an MVC telegram.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung enthält das Telegramm in der datenoptimierten Form Informationen darüber, welche der Mehrzahl von vorbestimmten Variablen in dem Telegramm übermittelt werden. Anhand dieser Informationen kann/können der/die Empfänger erkennen, welche Variablen in dem Telegramm enthalten sind. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden diese Informationen durch eine Bitfolge gebildet, in der sich jedes Bit auf eine zugehörige Variable der Mehrzahl von vorbestimmten Variablen bezieht. Dabei wird durch die einzelnen Bits jeweils angegeben, ob sich die zugehörige Variable geändert hat. Dabei entspricht die Position jedes Bits in der Bitfolge vorzugsweise der Position der jeweils zugehörigen vorbestimmten Variable in Bezug auf eine Reihenfolge der vorbestimmten Variablen, in der diese in dem MVC-Konfigurationsobjekt des MVC-Telegramms im Voraus festgelegt wurden. Auf diese Weise können die Informationen, welche der Mehrzahl von vorbestimmten Variablen in dem Telegramm übermittelt werden, auf einfache Weise dargestellt werden.According to an advantageous development, the telegram in the data-optimized form contains information about which of the plurality of predetermined variables is transmitted in the telegram. Based on this information, the receiver (s) can recognize which variables are contained in the telegram. According to an advantageous development, this information is formed by a bit sequence in which each bit relates to an associated variable of the plurality of predetermined variables. In each case, the individual bits indicate whether the associated variable has changed. In this case, the position of each bit in the bit string preferably corresponds to the position of the respectively associated predetermined variable with respect to an order of the predetermined variable in which they were predetermined in the MVC configuration object of the MVC telegram. In this way, the information which is transmitted to the plurality of predetermined variables in the telegram can be displayed in a simple manner.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Telegramm von der ersten Kommunikationseinheit auch in einer vollständigen Form an die mindestens eine zweite Kommunikationseinheit übersendbar. In dem Telegramm in der vollständigen Form werden sämtliche der Mehrzahl von vorbestimmten Variablen übermittelt. Die Übersendung des Telegramms in der vollständigen Form ist beispielsweise dann erforderlich, wenn dieses an eine Kommunikationseinheit übersendet wird, die nicht für den Empfang eines Telegramms in einer datenoptimierten Form, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, konfiguriert oder konfigurierbar ist. Ferner ist es sinnvoll, bei einer Einrichtung einer Anlage, bei einem Neustart einer Anlage und/oder beim Starten eines OPC-Clients (wie zum Beispiel eines SCADA-Systems), zunächst das Telegramm in der vollständigen Form zu übersenden. Ferner kann vorgesehen werden, dass in vorbestimmten Zeitintervallen das Telegramm in der vollständigen Form übermittelt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass den empfangenden Kommunikationseinheiten auch die Werte von Variablen, die sich über einen längeren Zeitraum nicht geändert haben, korrekt vorliegen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass dann, wenn nur wenige Variablen unverändert geblieben sind und die Übermittlung der Variablen in einem Telegramm in der datenoptimierten Form zu keiner oder nur zu einer geringfügigen Reduzierung des Datenumfangs führen würde, das Telegramm in der vollständigen Form übersendet wird.According to an advantageous development, the telegram from the first communication unit can also be transmitted in a complete form to the at least one second communication unit. In the telegram in the complete form, all of the plurality of predetermined variables are transmitted. The transmission of the telegram in the complete form is required, for example, when it is sent to a communication unit which is not configured or configurable to receive a telegram in a data-optimized form as provided according to the present invention. Furthermore, it is useful to first send the telegram in the complete form when setting up a system, when restarting a system and / or when starting an OPC client (such as a SCADA system). Furthermore, it can be provided that the telegram is transmitted in the complete form at predetermined time intervals. This ensures that the receiving communication units also have the values of variables that have not changed over a longer period of time correctly. Furthermore, it can be provided that if only a few variables have remained unchanged and the transmission of the variables in a telegram in the data-optimized form would lead to no or only a slight reduction of the data volume, the telegram is sent in the full form.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Telegramm eine Kennung auf, ob es in der datenoptimierten Form oder in der vollständigen Form vorliegt. Vorzugsweise wird die Kennung durch ein Bit im Header (Kopf) des Telegramms gebildet. So kann auf einfache Weise dargestellt werden, ob das Telegramm in der datenoptimierten Form oder in der vollständigen Form vorliegt.According to an advantageous development, the telegram has an identifier, whether it is in the data-optimized form or in the complete form. Preferably, the identifier is formed by a bit in the header of the telegram. This makes it easy to show whether the telegram is in the data-optimized form or in its complete form.
Sowohl bei den oberhalb angegebenen Informationen, welche der Mehrzahl von vorbestimmten Variablen in dem Telegramm übermittelt werden, als auch bei der Kennung bezüglich der datenoptimierten oder der vollständigen Form kann bei einem MVC-Telegramm vorgesehen sein, dass dieses einen Standard-MVC-Header, wie er in dem Foundation® Fieldbus Bussystem spezifiziert ist, aufweist und diese Informationen und/oder Kennung in dem Nutzdatenteil des MVC-Telegramms übermittelt werden. Wird das MVC-Telegramm durch mehrere Einzeltelegramme gebildet, so ist vorzugsweise vorgesehen, dass diese Informationen und/oder Kennung am Anfang des Nutzdatenteils des ersten Einzeltelegramms übermittelt werden und dass in den Nutzdatenteilen der weiteren Einzeltelegramme ausschließlich Variablen übermittelt werden.Both in the information given above, which are transmitted to the plurality of predetermined variables in the telegram, as well as the identifier with respect to the data-optimized or the complete form may be provided in an MVC telegram that this is a standard MVC header, such it is specified in the Fieldbus Foundation ® bus system, comprising and this information and / or identifier transmitted in the payload of the MVC telegram. If the MVC telegram is formed by a plurality of individual telegrams, it is preferably provided that this information and / or identifier is transmitted at the beginning of the user data part of the first individual telegram and that exclusively variables are transmitted in the user data parts of the further individual telegrams.
Alternativ kann bei einem MVC-Telegramm auch vorgesehen sein, dass diese Informationen und/oder Kennung standardisiert wird/werden und ganz oder teilweise in den Standard-MVC-Header aufgenommen wird/werden.Alternatively, it can also be provided in the case of an MVC telegram that this information and / or identifier is standardized and / or is / are included wholly or partly in the standard MVC header.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird eine der ersten und zweiten Kommunikationseinheit durch einen oder mehrere Controller und die andere der ersten und zweiten Kommunikationseinheit durch einen oder mehrere OPC-Client(s) (OPC: OLE for Process Control) gebildet. Alternativ zu einem Controller kann auch ein Linking Device oder ein Gateway als erste oder zweite Kommunikationseinheit dienen. Ferner kann der Controller auch gleichzeitig ein Linking Device oder ein Gateway bilden. Auf diese weiteren, möglichen Alternativen wird im Folgenden nicht mehr explizit hingewiesen. Der OPC-Client kann insbesondere durch ein SCADA-System gebildet werden. Die Übersendung des Telegramms zwischen Controller und OPC-Client erfolgt in der Regel über ein Netzwerksystem der Ebene 2. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Übersendung des Telegramms über ein HSE-Netzwerk (HSE: High Speed Ethernet). Alternativ zu einem HSE-Netzwerk kann beispielsweise auch ein Profinet®-Netzwerk verwendet werden.According to an advantageous development, one of the first and second communication units is formed by one or more controllers and the other of the first and second communication units is formed by one or more OPC clients (OPC: OLE for Process Control). As an alternative to a controller, a linking device or a gateway can also serve as first or second communication unit. Furthermore, the controller can also simultaneously form a linking device or a gateway. These other possible alternatives are not explicitly mentioned below. In particular, the OPC client can be formed by a SCADA system. The transmission of the telegram between the controller and OPC client is usually via a network system of level 2. According to an advantageous development, the transmission of the telegram via an HSE network (HSE: High Speed Ethernet). As an alternative to a HSE network, a Profinet ® network can be used for example.
Die oberhalb angegebene Weiterbildung ist insbesondere für Anlagen vorteilhaft, in denen ein oder mehrere OPC-Client(s) über ein Netzwerksystem (der Ebene 2) mit einem oder mehreren Controller(n), der an einen Feldbus-System (der Ebene 1) angeschlossen ist, kommuniziert und von diesem eine Vielzahl von Variablen abfragt. Bei solch einer Anwendung führt die Übersendung der (geänderten) Variablen von dem betreffenden Controller in einem Telegramm in der datenoptimierten Form gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer erheblichen Reduzierung des Datenverkehrs auf dem betreffenden Netzwerksystem (bzw. Feldbus-System) und zu einer Reduzierung der Auslastung des betreffenden Controllers. Denn ein wesentlicher Anteil der dabei zu übermittelnden Variablen, wie beispielsweise Setpoints und/oder Contained Parameter von Funktionsblöcken, ändern sich in der Regel über lange Zeiträume nicht. Dementsprechend müssen diese Variablen nicht in jedem Telegramm übermittelt werden.The above mentioned embodiment is particularly advantageous for installations in which one or more OPC client (s) have a network system (level 2) with one or more controllers connected to a fieldbus system (level 1) is, communicates and queries a variety of variables. In such an application, the transmission of the (changed) variables from the respective controller in a telegram in the data-optimized form according to the present invention leads to a significant reduction of data traffic on the relevant network system (or fieldbus system) and to a reduction of the load of the controller concerned. For a significant proportion of the variables to be transmitted, such as setpoints and / or contained parameters of function blocks, usually do not change over long periods of time. Accordingly, these variables do not have to be transmitted in every telegram.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird eine der ersten und zweiten Kommunikationseinheit durch einen Controller und die andere der ersten und zweiten Kommunikationseinheit durch ein Feldgerät gebildet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Übersendung des Telegramms dabei über einen Feldbus. Diese Weiterbildung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn von einem Feldgerät mehrere Variablen, wie z. B. Messwerte, Statusinformationen, Setpoints, Parameter von Funktionsblöcken, etc., dieses Feldgerätes (und gegebenenfalls auch weiterer Feldgeräte, die ihre Variablen an dieses Feldgerät übermitteln) an den Controller zu übermitteln sind. Gegebenenfalls kann an dem Controller direkt eine Visualisierungseinheit zur Visualisierung der erhaltenen Daten (Werte der Variablen) vorgesehen sein. Wie oberhalb bereits erwähnt wurde, kann diese Weiterbildung in entsprechender Weise realisiert werden, wenn an Stelle des Controllers ein Linking Device oder ein Gateway vorgesehen ist oder der Controller gleichzeitig ein Linking Device oder ein Gateway bildet.According to an advantageous development, one of the first and second communication units is formed by a controller and the other of the first and second communication units is formed by a field device. According to an advantageous development, the transmission of the telegram takes place via a fieldbus. This development is particularly advantageous when a number of variables such. As measured values, status information, setpoints, parameters of function blocks, etc., this field device (and possibly also other field devices that transmit their variables to this field device) are to be transmitted to the controller. If appropriate, a visualization unit for visualizing the data obtained (values of the variables) can be provided directly on the controller. As has already been mentioned above, this development can be implemented in a corresponding manner if, instead of the controller, a linking device or a gateway is provided or the controller simultaneously forms a linking device or a gateway.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass sowohl die erste als auch die mindestens eine zweite Kommunikationseinheit jeweils durch eines oder mehrere Feldgerät(e) gebildet werden und die Übersendung des Telegramms vorzugsweise über einen Feldbus erfolgt. Erfolgt die Kommunikation gemäß dem Foundation® Fieldbus Bussystem, so ist in diesem Fall eine Publisher-Subscriber-Kommunikation vorteilhaft.Alternatively, it can also be provided that both the first and the at least one second communication unit are each formed by one or more field device (s) and the transmission of the telegram preferably takes place via a field bus. If the communication according to the Foundation ® Fieldbus bus system, so in this case, a publisher-subscriber communication is advantageous.
Als weitere Alternative kann vorgesehen sein, dass die erste und die mindestens eine zweite Kommunikationseinheit jeweils durch Controller (bzw. gegebenenfalls auch Linking Devices oder Gateways) gebildet werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beispielsweise von einem ersten Controller die Werte von Variablen mehrerer Feldgeräte gesammelt und über einen Feldbus oder allgemein ein Netzwerk an einen zweiten Controller zu übermitteln sind. In der Praxis kann dies beispielsweise dann relevant sein, wenn der erste Controller die Werte von Variablen älterer Feldgeräte sammelt, die aufgrund ihrer technischen Ausführung nicht direkt mit dem zweiten Controller kommunizieren können.As a further alternative it can be provided that the first and the at least one second communication unit are each formed by controllers (or possibly also linking devices or gateways). This is particularly advantageous if, for example, from a first Controller to collect the values of variables of multiple field devices and to transmit via a fieldbus or a network in general to a second controller. In practice, this may be relevant, for example, when the first controller collects the values of variables of older field devices which, due to their technical implementation, can not communicate directly with the second controller.
Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren zeigen:Further advantages and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures. From the figures show:
An dem Netzwerksystem
Das SCADA-System
Gemäß einer ersten Ausführungsform fragt der erste Controller
Ferner fragt der erste Controller
In gleicher Weise, wie es oberhalb in Bezug auf den ersten Controller
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
In
An die Kennung
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann an Stelle eines Foundation® Fieldbus Bussystems in den Segmenten
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