DE102019123146A1 - Diagnose- und/oder parameterdaten-übertragung zwischen steuermodul und eingabe/ausgabe-modul - Google Patents

Diagnose- und/oder parameterdaten-übertragung zwischen steuermodul und eingabe/ausgabe-modul Download PDF

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Abstract

Gezeigt wird ein E/A-Modul, das eingerichtet ist, zyklisch Telegramme zu senden und zu empfangen, wobei in den Telegrammen ein Bereich vorgesehen ist, in dem ein Datensatz komplett übertragen werden kann und ein Bereich der nur einen Teil eines Datensatzes fassen kann, so dass besagter Datensatz verteilt auf mehrere Telegramme übertragen wird.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System mit einem Steuermodul, einem Eingabe/Ausgabe-Modul (E/A-Modul) und einer Vielzahl an Sensoren und/oder Aktuatoren, wobei das E/A-Modul eingerichtet ist, auf Basis eines Parametersatzes zyklisch einen Zustandsdatensatz aus Messignalen der Sensoren abzuleiten und/oder zyklisch aus einem Steuerdatensatz Steuersignale zur Steuerung der Aktoren abzuleiten und das Steuermodul eingerichtet ist, zyklisch erste Telegramme konstanter Größe mit jeweils einem Zustandsdatensatz von dem E/A-Modul zu empfangen und/oder zweite Telegramme konstanter Größe mit jeweils einem Steuerdatensatz an das E/A-Modul zu senden.
  • HINTERGRUND
  • Ein E/A-Modul, wie es bspw. in Feldbussystemen verwendet wird, kann typischerweise bezüglich seines Verhaltens bei der Bearbeitung von Prozessdaten parametriert werden. Ferner können aus einem E/A-Modul oftmals Daten bezüglich der Bearbeitung der Prozessdaten gewonnen und zum Auffinden von Fehlern gewonnen werden (Diagnosedaten). Sowohl das Bereitstellen eines Parametersatzes als auch das Bereitstellen von Diagnosedaten erfordert jedoch oftmals einen (manuellen) Wartungseingriff, der mit zusätzlichem Aufwand und ggf. einem Pausieren des produktiven Betriebs des E/A-Moduls einhergeht.
  • Besagte Problematik verschärft sich noch zusätzlich, wenn es sich bei einem E/A-Modul um ein sicherheitsgerichtetes E/A-Modul handelt, d. h. ein E/A-Modul bei dem das Vermeiden von Fehlern (ggf. durch die Reduktion manueller „fehlerträchtiger“ Eingriffe), das Erkennen von Fehlern während des Betriebs (ggf. durch die Auswertung von Diagnosedaten) und das Beheben von Fehlern (ggf. mittels einer Veränderung des Parametersatzes) eine besondere Bedeutung zukommt und meistens auch bestimmten regulatorischen Anforderungen unterliegt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Stand der Technik zu verbessern.
  • Ein erfindungsgemäßes System umfasst eine Vielzahl an Sensoren und/oder Aktoren, ein E/A-Modul und ein Steuermodul. Das E/A-Modul ist eingerichtet, auf Basis eines Parametersatzes zyklisch einen Zustandsdatensatz aus Messignalen der Sensoren abzuleiten und/oder zyklisch aus einem Steuerdatensatz Steuersignale zur Steuerung der Aktoren abzuleiten. Das Steuermodul ist eingerichtet, zyklisch erste Telegramme (Eingangsprozessabbilder) konstanter Größe mit jeweils einem Zustandsdatensatz von dem E/A-Modul zu empfangen und/oder zweite Telegramme (Ausgangsprozessabbilder) konstanter Größe mit jeweils einem Steuerdatensatz an das E/A-Modul zu senden.
  • Das E/A-Modul ist ferner eingerichtet, Diagnosedaten hinsichtlich der Funktion des E/A-Moduls, der Sensoren und/oder der Aktoren auf mehrere erste Telegramme verteilt an das Steuermodul zu senden und/oder das Steuermodul ist ferner eingerichtet, den Parametersatz beschreibende Daten auf mehrere zweite Telegramme verteilt an das E/A-Modul zu senden.
  • Unter dem Begriff „E/A-Modul“ soll im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche insbesondere ein elektronisches Gerät zu verstehen sein, welches an ein Steuermodul anreihbar ist, einen oder mehrere (typischerweise analoge und/oder digitale) Ein- und oder Ausgänge zum Anschluss der Sensoren und/oder Aktoren und zusätzlich eine Busschnittstelle aufweist, über die das E/A-Modul im angereihten Zustand mit dem Steuermodul über einen Lokalbus verbunden ist. Des Weiteren ist unter dem Begriff „Steuermodul“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein Feldbuskoppler oder ein Feldbuscontroller zu verstehen, der über einen Feldbus mit einer übergeordneten Steuereinheit (bspw. einer Einheit zur Prozesssteuerung) verbunden ist.
  • Ferner ist unter dem Begriff „Diagnosedaten“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere während des Betriebs aufgezeichnete Daten zu verstehen, die den Betrieb des E/A-Moduls protokollieren. Zudem ist unter dem Begriff „Parametersatz“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere die Gesamtheit aller in einem E/A-Modul (persistent) gespeicherten (anpassbaren) Parameterwerte zu verstehen, die das Verhalten des E/A-Moduls bei der Bearbeitung von Prozessdaten (d. h. Zustandsdaten und/oder Steuerdaten) bestimmen.
  • Ferner ist unter dem Begriff „Zustandsdatensatz“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere die Gesamtheit aller in einem Zyklus von einem E/A-Modul erzeugten Daten zu verstehen, die den Zustand von mit dem E/A-Modul über die Eingänge verbundenen Sensoren abbilden. Außerdem ist unter dem Begriff „Steuerdatensatz“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere die Gesamtheit aller in einem Zyklus von einem E/A-Modul empfangenen Daten zu verstehen, die darauf gerichtet sind, den Zustand von mit dem E/A-Modul über die Ausgänge verbundenen Aktoren zu steuern.
  • Des Weiteren ist unter dem Begriff „Telegramm“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Abfolge einer vorbestimmten Anzahl an Nutzdatenbits, deren Anzahl fest vereinbart oder in einem den Nutzdatenbits vorangestellten Telegrammkopf („message header“) angegeben ist, oder eine Abfolge an Nutzdatenbits, die durch einen Telegrammkopf und ein Telegramm-Endsegment eingeleitet bzw. abgeschlossen werden, zu verstehen. In diesem Zusammenhang ist unter der Formulierung „auf mehrere Telegramme verteilt“, wie sie im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Übertragungsstrategie zu verstehen, bei der ein Datensatz, der empfängerseitig als Ganzes ausgewertet/verwendet wird, aufgeteilt wird und die Teile seriell übertragen werden.
  • Vorzugsweise ist das Steuermodul ferner eingerichtet, aus den auf mehrere erste Telegramme verteilten Diagnosedaten einen Diagnosedatensatz abzuleiten und/oder ist das E/A-Modul ferner eingerichtet, aus den auf mehrere zweite Telegramme verteilten Daten, die den Parametersatz beschreiben, den Parametersatz abzuleiten.
  • Vorzugsweise ist das E/A-Modul ferner eingerichtet, den Empfang der Daten, die den Parametersatz beschreiben, nach Empfang jedes der zweiten Telegramme zu bestätigen und Daten hinsichtlich der Bestätigung anstatt oder zusätzlich zu den Diagnosedaten in den ersten Telegrammen zu übertragen.
  • Vorzugsweise ist das Steuermodul ferner eingerichtet, den Empfang der Diagnosedaten nach Empfang jedes der ersten Telegramme zu bestätigen und Daten hinsichtlich der Bestätigung anstatt oder zusätzlich zu den Daten, die den Parametersatz beschreiben, in den zweiten Telegrammen zu übertragen.
  • Vorzugsweise ist das E/A-Modul ferner eingerichtet, auf Basis der Daten, die den Parametersatz beschreiben, eine Selbst-Parametrierung vorzunehmen.
  • Vorzugsweise ist das Steuermodul ferner eingerichtet, die Steuerdatensätze unter Berücksichtigung der Zustandsdatensätze zu bestimmen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kommunikation von Daten zwischen einem E/A-Modul und einem Steuermodul umfasst ein zyklisches Übertragen erster Telegramme konstanter Größe vom E/A-Modul zum Steuermodul und zweiter Telegramme konstanter Größe vom Steuermodul zum E/A-Modul, wobei in den ersten Telegrammen jeweils eine feste Anzahl an ersten Bits reserviert und zur seriellen Übertragung eines ersten Datensatzes verwendet wird und in den zweiten Telegrammen jeweils eine feste Anzahl an zweiten Bits reserviert und zur seriellen Übertragung eines zweiten Datensatzes verwendet wird.
  • Vorzugsweise umfasst der zweite Datensatz Parameter zur Selbst-Parametrierung des E/A-Moduls.
  • Vorzugsweise umfasst der erste Datensatz Diagnosedaten oder Daten, die den Empfang der Parameter bestätigen.
  • Vorzugsweise setzt das E/A-Modul einen Parametersatz aus in mehreren zweiten Telegrammen übertragenen Parametern zusammen.
  • Vorzugsweise umfasst ein erstes Telegramm einen Zustandsdatensatz und ein zweites Telegramm einen auf Basis des Zustandsdatensatzes bestimmten Steuerdatensatz.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird nachfolgend in der detaillierten Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei auf Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
    • 1 ein erfindungsgemäßes System zeigt;
    • 2 die Speicherung eines Parametersatzes, eines Steuerdatensatzes, eines Zustandsdatensatzes und von Diagnosedaten auf einem E/A-Modul eines erfindungsgemäßen Systems illustriert;
    • 3 eine Anordnung mit mehreren erfindungsgemäßen Systemen, die über einen Feldbus mit einer übergeordneten Steuereinheit verbunden sind, zeigt;
    • 4 ein Flussdiagramm der Kommunikation von Daten zwischen einem E/A-Modul und einem Steuermodul zeigt; und
    • 5 und 6 das Einbetten eines serialisierenden Protokolls in ein Prozessabbild illustrieren.
  • Dabei sind in den Zeichnungen gleiche oder funktional ähnliche Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • 1 und 2 illustrieren schematisch (Elemente) eines erfindungsgemäßen Systems 100, welches ein Steuermodul 110 und zwei (an das Steuermodul 110 angereihte) E/A-Module 120, 130 aufweist. Wie in 1 gezeigt, weist das E/A-Modul 130 mehrere Eingänge 132, 134 auf, an denen Sensoren 140, 150 angeschlossen sind, und mehrere Ausgänge 136, 138, an denen Aktoren 160, 170 angeschlossen sind. Zur Konfiguration des E/A-Moduls 130 überträgt das Steuermodul 110 mehrere Telegramme 300 mit Daten 310, die einen Parametersatz 500 beschreiben, an das E/A-Modul 130. Aus dem Parametersatz 500 leitet das E/A-Modul 130 Regeln ab, wie die Eingänge 132, 134 und die Ausgänge 136, 138 zu verwenden sind.
  • Bspw. kann der Parametersatz 500 spezifizieren, ob und insbesondere wie ein Eingang 132, 134 oder ein Ausgang 136, 138 zu betreiben ist. Z. B. kann der Parametersatz 500 spezifizieren, ob ein Eingang 132, 134 als Analogeingang oder als Digitaleingang zu betreiben ist, bzw. ob ein Ausgang 136, 138 als Analogausgang oder als Digitalausgang zu betreiben ist. Ferner kann der Parametersatz 500 Strom- und/oder Spannungspegelbereiche angeben, die beim Einlesen oder beim Ausgeben von Signalen zu berücksichtigen sind. Zudem kann der Parametersatz 500 angeben, wie Eingangssignale (Sensorsignale) auf einen Zustandsdatensatz 210 abzubilden sind und/oder wie Ausgangssignale (Steuersignale) aus einem Steuerdatensatz 330 abzuleiten sind.
  • Da die Übertragung der Daten 310, die den Parametersatz 500 beschreiben, nur im Rahmen einer (initialen) Konfiguration oder einer Umkonfiguration erfolgen muss (da der Parametersatz 500 persistent auf dem E/A-Modul 130 gespeichert werden kann) und die reservierte Bandbreite für die Übertragung der Daten 310 vom Steuermodul 110 zum E/A-Modul 130 zur Gewährleistung einer zeitnahen Übertragung von Steuerdaten 330 begrenzt ist, werden die Daten, die zur Beschreibung des gesamten Parametersatzes 500 benötigt werden, auf mehrere Telegramme 300 aufgeteilt. Dabei sind die Telegramme 300 so dimensioniert, dass neben den Daten 310 auch ein vollständiger Steuerdatensatz 330 übertragen werden kann, wodurch die Parametrierung ohne Störung der Prozessdatenkommunikation erfolgen kann.
  • Zur Anpassung des Parametersatzes 500 müssen mehrere Telegramme 300 durch das E/A-Modul 130 empfangen werden. Jedes Telegramm 300 kann dabei Steuerdatensätze 330, 320 für die angereihten E/A-Module 120, 130 und Daten 310, aus denen sich ein Teil des Parametersatzes 500 ableiten lassen, umfassen. Zudem kann jedes Telegramm 300 Daten umfassen, mittels derer sich Übertragungsfehler erkennen (und ggf. korrigieren) lassen. Bspw. können die Telegramme 300 einer Implementierung eines sicherheitsgerichteten Kommunikationskanals entsprechen, bei welcher der korrekte Empfang von Telegrammen 300 bestätigt wird und ggf. Daten 310 erneut gesendet werden, wenn (irreparable) Übertragungsfehler auftreten. Ebenso können das Steuermodul 110 und das E/A-Modul 130 Prozeduren zur Fehlererkennung und/oder zur Fehlerbehebung durchführen.
  • Bspw. kann das E/A-Modul 130 über die Eingänge 132,134 eingelesene Messignale (ggf. unter Berücksichtigung des Parametersatzes 500) gegen einen Wertebereich plausibilisieren, miteinander abgleichen oder den aus den Messignalen abgeleiteten Zustandsdatensatz 210 plausibilisieren, bevor dieser mittel eines Telegramms 200 über den Bus (oder die Daisy-Chain) 180 an das Steuermodul 110 übertragen wird. Ferner kann das Steuermodul 110 das Telegramm 200 auf Übertragungsfehler überprüfen, wenn das E/A-Modul 130 dem Telegramm 200 Daten beigefügt hat, mittels derer sich Übertragungsfehler erkennen (und ggf. korrigieren) lassen. Zudem kann das Steuermodul 110 (ggf. unter Berücksichtigung des Parametersatzes 500) den empfangenen Zustandsdatensatz 210 plausibilisieren.
  • Des Weiteren können dem Telegramm 200 Diagnosedaten 230 hinsichtlich der Funktion des E/A-Moduls 130, der Sensoren 140, 150 und/oder der Aktoren 160,170 beigefügt werden. Bspw. kann das E/A-Modul 130 zyklisch oder azyklisch (bspw. in Reaktion auf eine Aufforderung des Steuermoduls 110) einen Diagnosedatensatz 400 erzeugen und diesen beschreibende Daten 230 über mehrere Telegramme 200 verteilt an das Steuermodul 110 übertragen. Dabei kann sowohl vorgesehen sein (immer) den vollständigen Diagnosedatensatz 400 im Steuermodul 110 zu replizieren als auch nur (auffällige) Teile des Diagnosedatensatzes 400 im Steuermodul 110 zu replizieren.
  • Das Steuermodul 110 kann den empfangenen Zustandsdatensatz 210 und empfangene Diagnosedaten 230 lokal verarbeiten und/oder an eine übergeordnete Steuereinheit 10 weiterleiten, die, wie in 3 gezeigt, über einen Feldbus 600 mit einer Vielzahl an Systemen 100 verbunden sein kann und diese überwacht/steuert. Bspw. kann die übergeordnete Steuereinheit 10 unter Berücksichtigung des empfangenen Zustandsdatensatzes 210 einen Steuerdatensatz 330 bestimmen und diesen an das jeweilige System 100 übertragen. Ferner kann die übergeordnete Steuereinheit 10 empfangene Diagnosedaten 230 auswerten und ggf. Maßnahmen ergreifen, um Fehler zu korrigieren oder das betroffene System 100 (oder alle Systeme 100) in einen sicheren Zustand zu überführen.
  • Der von der übergeordnete Steuereinheit 10 oder dem Steuermodul 110 (lokal) erzeugte Steuerdatensatz 330 wird vom E/A-Modul 130 empfangen und (ggf. nach einer Überprüfung auf Übertragungsfehler/Korrektur von Übertragungsfehlern) dazu verwendet, Steuersignale zur Steuerung der Aktoren 160, 170 abzuleiten und an den Ausgängen 136, 138 auszugeben. Zudem kann der (korrekte) Empfang von Steuerdatensätzen 330 bestätigt werden, wobei zur Bestätigung Bandbreite verwendet werden kann, die zu Verfügung steht, wenn keine Diagnosedaten 230 übertragen werden. D. h., mittels der in den Telegrammen 200, 300 frei verfügbaren Bandbreite kann sowohl ein Diagnosedatensatz 400 oder ein Parametersatz 500 (seriell) übertragen, als auch ein Rückkanal zur Bestätigung des (korrekten) Empfangs von Telegrammen 200, 300 realisiert werden.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Kommunikation von Daten zwischen dem E/A-Modul 130 und dem Steuermodul 110. Dabei werden in Schritt 700 erste Telegramme 200 konstanter Größe vom E/A-Modul 130 zum Steuermodul 110 und in Schritt 800 zweite Telegramme 300 konstanter Größe vom Steuermodul 110 zum E/A-Modul 130 übertragen. Dabei ist in den ersten Telegrammen 200 jeweils eine feste Anzahl an ersten Bits 230 reserviert, die zur seriellen Übertragung eines ersten Datensatzes, wie bspw. eines Diagnosedatensatzes 400 verwendet werden können. Ebenso ist in den zweiten Telegrammen 300 jeweils eine feste Anzahl an zweiten Bits 310 reserviert, die zur seriellen Übertragung eines zweiten Datensatzes, wie bspw. eines Parametersatzes 500 verwendet werden können.
  • Mit dem Parametersatz 500 kann das E/A-Modul 130 eine Selbstparametrierung durchführen. Bspw. kann bei einem Austausch des E/A-Moduls 130 (durch ein baugleiches E/A-Modul 130) das neue E/A-Modul 130 den Parametersatz 500 vom Steuermodul 110 empfangen und sich selbst parametrieren, so dass die Integration des neuen E/A-Moduls 130 in das System 100 vereinfacht wird (und Fehler, wie sie bei einer manuellen Parametrierung auftreten können, ausgeschlossen werden). Ferner kann der Diagnosedatensatz 400 zur Überprüfung des E/A-Moduls 130 während des Betriebs verwendet werden. Zudem können die reservierten Bits 230 dazu verwendet werden, den Empfang von Telegrammen 300, der Steuerdatensätze 330 oder der Parameter zu bestätigen.
  • Somit können neben Prozessdaten 210, 330 auch andere Daten zwischen dem Steuermodul 110 und dem E/A-Modul 130 ausgetauscht werden, indem, wie in 5 und 6 illustriert, ein serialisierendes Protokoll 900 in das Prozessabbild 800 eingebettet wird. Dies ist insofern vorteilhaft, als das Prozessabbild 800 für den serialisierenden Datenkanal 900 nur geringfügig erweitert werden muss. Wie beschrieben kann das serialisierende Protokoll 900 zudem mit einem Handshake-Mechanismus ausgestattet werden, sodass Problemen durch Übertragungsverzögerungen oder Telegrammwiederholungen in der Kommunikationsstrecke begegnet werden kann.
  • Das serialisierende Protokoll 900 kann sowohl in konventionelle (nichtsicherheitsgerichtete) Kommunikationsverbindungen, als auch in sicherheitsgerichtete Kommunikationsverbindungen integriert sein. Bei einer konventionellen Kommunikationsverbindung ist der serialisierende Datenkanal 900, wie in 5 schematisch illustriert, in den nicht-sicherheitsgerichteten Teil 810 des Prozessabbilds 800 integriert. Bei einer sicherheitsgerichteten Kommunikationsverbindungen kann der serialisierende Kanal 900, wie in 6 schematisch illustriert, in den sicherheitsgerichteten Teil 820 des Prozessabbilds 800 oder in den nicht-sicherheitsgerichteten Teil 810 des Prozessabbilds 800 integriert sein.
  • Wird der serialisierende Kanal 900 in den sicherheitsgerichteten Teil 820 des Prozessabbilds 800 integriert, so ist auch diese Datenübertragung durch die Maßnahmen des sicherheitsgerichteten Kommunikationsprotokolls geschützt. Zudem können sicherheitsgerichtete Daten auch über einen serialisierenden Kommunikationskanal 900 übertragen werden, der in den nicht-sicherheitsgerichteten Teil 810 des Prozessabbilds 800 integriert ist. Bspw. können die Daten zur Sicherung der Integrität um einem Prüfwert erweitert werden. Um zusätzlich gewährleisten zu können, dass der serialisierende Kommunikationskanal 900 Daten zum korrekten E/A-Modul 130 überträgt, kann in diesen Prüfwert zusätzlich eine am E/A-Modul 130 einstellbare Sicherheitsidentität des E/A-Moduls 130 eingerechnet werden.
  • Auf dem serialisierenden Kanal 900 können weitere Protokollschichten implementiert werden, was es ermöglicht, unterschiedliche Dienste quasi-parallel zu betreiben. Insbesondere können über den serialisierenden Datenkanal 900 direkt aus dem Steuermodul 110 heraus Parametersätze an die E/A-Module 120, 130 übertragen werden. Es besteht somit nicht mehr die Notwendigkeit einer dritten Instanz, die die Parametrierung vornimmt. Der Anwender kann die Parameter bspw. in einem Programm mit einer grafischen Oberfläche, über das das Steuermodul 110 konfiguriert wird, direkt in einen Funktionsbaustein eingeben.
  • Zusammenfassend ergeben sich somit die folgenden Vorteile:
    1. 1. Der serialisierende Kommunikationskanal 900 kann sowohl im konventionellen Teil 810 als auch im sicherheitsgerichteten Teil 820 des Prozessabbilds 800 eingerichtet werden.
    2. 2. Wird der Kommunikationskanal 900 innerhalb des sicherheitsgerichteten Teils 820 eingerichtet, ist er vom Sicherheitsprotokoll weitestgehend unabhängig.
    3. 3. Bestehende sicherheitsgerichtete Protokolle müssen nicht verändert werden und bleiben somit spezifikationskonform.
    4. 4. Die Serialisierung reduziert den im Prozessabbild 800 benötigten Speicherraum bzw. begrenzt und fixiert die benötigte Bandbreite.
    5. 5. Die Serialisierung erlaubt die Übertragung von Datenpaketen mit variablen Größen.
    6. 6. Der serialisierende Kommunikationskanal 900 kann genutzt werden, um höhere Protokollschichten zu implementieren, wodurch sich verschiedene Dienste quasi-parallel betreiben lassen.
    7. 7. Der serialisierende Kommunikationskanal 900 ist sofort mit dem Start des Systems 100 einsatzbereit.
    8. 8. Wenn der serialisierende Kommunikationskanal 900 eine feste Bandbreite hat und das E/A-Modul 130 und das Steuermodul 110 die gleiche Zykluszeit für den Datenaustausch verwenden, kann eine Übertragungsdauer der Daten vorhergesagt und garantiert werden. Damit ist eine Priorisierung von Übertragungsdaten möglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Steuereinheit
    100
    System
    110
    Steuermodul
    120
    E/A-Modul
    130
    E/A-Modul
    132
    Eingang
    134
    Eingang
    136
    Ausgang
    138
    Ausgang
    140
    Sensor
    150
    Sensor
    160
    Aktor
    170
    Aktor
    180
    Bus/„Daisy Chain“
    200
    Telegramm
    210
    Zustandsdatensatz
    220
    Zustandsdatensatz
    230
    reservierte Bits (Empfangsbestätigung, Diagnosedaten, etc.)
    300
    Telegramm
    310
    reservierte Bits (Empfangsbestätigung, Parameter, etc.)
    320
    Steuerdatensatz
    330
    Steuerdatensatz
    400
    Diagnosedatensatz
    500
    Parametersatz
    600
    Feldbus
    700
    Prozessschritt
    710
    Prozessschritt
    800
    Prozessabbild
    810
    nicht-sicherheitsgerichteter Teil
    820
    sicherheitsgerichteter Teil
    900
    serialisierender Kommunikationskanal (serialisierendes Protokoll)

Claims (11)

  1. System (100), umfassend: eine Vielzahl an Sensoren (140, 150) und/oder Aktoren (160, 170); ein Eingabe/Ausgabe-Modul, E/A-Modul (130); und ein Steuermodul (110); wobei das E/A-Modul (130) eingerichtet ist, auf Basis eines Parametersatzes (500) zyklisch einen Zustandsdatensatz (210) aus Messignalen der Sensoren (140, 150) abzuleiten und/oder zyklisch aus einem Steuerdatensatz (330) Steuersignale zur Steuerung der Aktoren (160, 170) abzuleiten; und das Steuermodul (110) eingerichtet ist, zyklisch erste Telegramme (200) konstanter Größe mit jeweils einem Zustandsdatensatz (210) von dem E/A-Modul (130) zu empfangen und/oder zweite Telegramme (300) konstanter Größe mit jeweils einem Steuerdatensatz (330) an das E/A-Modul (130) zu senden; dadurch gekennzeichnet, dass das E/A-Modul (130) ferner eingerichtet ist, Diagnosedaten (230) hinsichtlich der Funktion des E/A-Moduls (130), der Sensoren (140, 150) und/oder der Aktoren (160, 170) auf mehrere erste Telegramme (200) verteilt an das Steuermodul (110) zu senden; und/oder das Steuermodul (110) ferner eingerichtet ist, den Parametersatz (500) beschreibende Daten (310) auf mehrere zweite Telegramme (300) verteilt an das E/A-Modul (130) zu senden.
  2. System (100) nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (110) ferner eingerichtet ist, aus den auf mehrere erste Telegramme (200) verteilten Diagnosedaten (230) einen Diagnosedatensatz (400) abzuleiten; und/oder das E/A-Modul (130) ferner eingerichtet ist, aus den auf mehrere zweite Telegramme (300) verteilten Daten (310), die den Parametersatz (500) beschreiben, den Parametersatz (500) abzuleiten.
  3. System (100) nach Anspruch 2, wobei das E/A-Modul (130) ferner eingerichtet ist, den Empfang der den Parametersatz (500) beschreibenden Daten (310) nach Empfang jedes der zweiten Telegramme (300) zu bestätigen und Daten hinsichtlich der Bestätigung anstatt oder zusätzlich zu den Diagnosedaten (230) in den ersten Telegrammen (200) zu übertragen.
  4. System (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Steuermodul (110) ferner eingerichtet ist, den Empfang der Diagnosedaten (230) nach Empfang jedes der ersten Telegramme (200) zu bestätigen und Daten hinsichtlich der Bestätigung anstatt oder zusätzlich zu den Daten (310), die den Parametersatz (500) beschreiben, in den zweiten Telegrammen (300) zu übertragen.
  5. System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das E/A-Modul (130) ferner eingerichtet ist, auf Basis der Daten (310), die den Parametersatz (500) beschreiben, eine Selbst-Parametrierung vorzunehmen.
  6. System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Steuermodul (110) ferner eingerichtet ist, die Steuerdatensätze (330) unter Berücksichtigung der Zustandsdatensätze (210) zu bestimmen.
  7. Verfahren zur Kommunikation von Daten zwischen einem E/A-Modul (130) und einem Steuermodul (110), umfassend: zyklisches Übertragen (700, 710) erster Telegramme (200) konstanter Größe vom E/A-Modul (130) zum Steuermodul (110) und zweiter Telegramme (300) konstanter Größe vom Steuermodul (110) zum E/A-Modul (130); dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten Telegrammen (200) jeweils eine feste Anzahl an ersten Bits (230) reserviert und zur seriellen Übertragung eines ersten Datensatzes verwendet wird; und in den zweiten Telegrammen (300) jeweils eine feste Anzahl an zweiten Bits (310) reserviert und zur seriellen Übertragung eines zweiten Datensatzes verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der zweite Datensatz Parameter zur Selbst-Parametrierung des E/A-Moduls (130) umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste Datensatz Diagnosedaten oder Daten umfasst, die den Empfang der Parameter bestätigen.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das E/A-Modul (130) einen Parametersatz (500) aus in mehreren zweiten Telegrammen (300) übertragenen Parametern zusammensetzt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei ein erstes Telegramm (200) einen Zustandsdatensatz (210) und ein zweites Telegramm (300) einen auf Basis des Zustandsdatensatzes (210) bestimmten Steuerdatensatz (330) umfasst.
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