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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung der Prozeßdaten von
Teilnehmern serieller Bussysteme, beispielsweise E/A Geräten.
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In
der modernen industriellen Anlagensteuerung müssen Sensor- und Aktor-Komponenten mit überlagerten
digitalen Prozeßregelungen,
Visualisierungs- und Automatisierungsgeräten in einen Kommunikationsverbund
eingebunden werden. Hierfür werden
heute vielfach serielle Bussysteme eingesetzt.
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Nach
dem Stand der Technik werden die Prozeßdaten eines E/A Geräts eines
seriellen Bussystems als Einheit übertragen und in der Anschaltbaugruppe
genau einer Steueradresse zugeordnet.
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Die
Prozeßdaten
eines Busteilnehmers liegen vollständig an einer bestimmten Steueradresse an.
Dieses Verfahren ist für
bestimmte Feldbustypen unter dem Begriff "logische Adressierung" bekannt.
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Eine
derartige Zuordnung der Prozeßdaten zu
Steueradressen und umgekehrt ist jedoch in vielen Fällen nicht
zweckmäßig. Häufig ist
es erwünscht, Prozeßdaten flexibel
handhaben zu können.
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Aus
der
DE 37 87 908 T2 ist
eine Ein/Ausgabe-Steuerschaltungsanordnung
für ein
serielles Datenkommunikationssytem zum Empfangen sequentieller Datenblöcke bekannt.
Um aufeinanderfolgende Datenblöcke
sofort an einen Arbeitsspeicher unter direkter Speicherzugriffsteuerung
unterbrechungsfrei übertragen
zu können,
ist ein Zähler
zum Zählen
der Wortanzahl in jedem Datenblock sowie eine Einrichtung zum Erzeugen
zusätzlicher
Daten vorgesehen, wobei die zusätzlichen
Daten und der Wortzählwert einer
zentralen Einrichtung zur Verfügung
gestellt werden.
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In
der
DE 40 20 809 T2 wird
ein Verfahren zum Austauschen von Informationen zwischen einer Zentrale
und Eingabe- und/oder Ausgabeeinheiten mit Hilfe von Datentelegrammen
beschrieben. Die Zentrale und die Eingabe- und/oder Ausgabeeinheiten
sind über
einen seriellen Bus miteinander verbunden.
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Aus
der
DE 41 00 629 T1 ist
eine Steuer- und Datenübertragungsanlage
bekannt, welche ringförmig
aufgebaut ist. Die Busteilnehmer sind als Schieberegister in einem
sogenannten Datenring angeordnet. Die für die Busteilnehmer bestimmten
Daten sowie die von den Busteilnehmern kommenden Daten sind als
Einheit in einer Zentraleinrichtung abgelegt. Eine Unterteilung
der Teilnehmerdaten in Datengruppen erfolgt in der Zentraleinheit
nicht.
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Demzufolge
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen,
mit dem Prozeßdaten
von Busteilnehmern serieller Bussysteme, beispielsweise E/A Geräten, die über eine
Anschaltbaugruppe an eine Steuerung angeschlossen sind, flexibel
behandelt werden können.
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Dies
wird mit dem in Anspruch 1 definierten Verfahren und den abhängigen Unteransprüchen gelöst, mittels
derer die Prozeßdaten
in der Anschaltbaugruppe in sogenannte Prozeßdaten-Objekte (PD-Objekte)
strukturiert und die Zuordnung von Steueradressen zu PD-Objekten
und umgekehrt sowie die Zuordnung von Prozeßdaten-Objekten zu anderen
PD-Objekten in einer
als Prozeßdaten-Referenzliste
(PDRL) bezeichneten Zuordnungstabelle definiert werden.
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Damit
ist es möglich,
bereits in der Anschaltbaugruppe flexible Zuordnungen von Steueradressen
zu Prozeßdaten-Objekten und umgekehrt
durchzuführen.
Beisielsweise lassen sich Durchgangsverbindungen realisieren, d.h.
ein Eingangs-PD-Objekt wird
einem Ausgangs-PD-Objekt zugeordnet. Ferner können PD-Objekte und Steueradressen
gleichzeitig auf mehrere PD-Objekte bzw. Steueradressen abgebildet
werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend durch Beschreibung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichungen erläutert.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist eine Prinzipskizze
einer beispielhaften Datenübertragungs-
und Steueranlage mit einem seriellen Bussystem, in der das erfindungsgemäße Verfahren
Verwendung findet.
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2 zeigt ein Beispiel für die Fragmentierung
des Eingangs- bzw. Ausgangs-Prozeßdatums eines Busteilnehmers
X in Prozeßdaten-Objekte.
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3 zeigt tabellarisch das
in der Anschaltgruppe für
den beispielhaften Busteilnehmer X der 1 gehaltene Prozeßdaten-Objektverzeichnis.
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4 zeigt exemplarische Zuordnungen
von Prozeßdaten-Objekten zu Steuerungsadressen
und eine exemplarische Zuordnung eines Prozeßdaten-Objekts zu einem anderen
Prozeßdaten-Objekt.
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5 zeigt tabellarisch die
Prozeßdaten-Referenzliste
entsprechend den in 4 dargestellten Zuordnungen.
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In 1 ist eine Prinzipskizze
einer beispielhaften Datenübertragungs-
und Steueranlage mit einem seriellen Bussystem gezeigt, in der die
exemplarische Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
Verwendung findet. Die Anlage umfaßt eine speicherprogrammierbare
Steuerung 1, die über eine
Anschaltbaugruppe 2 mit dem seriellen Bus 3 verbunden
ist. An diesen seriellen Bus 3 können mittels sogenannter Busklemmen 4 als
Busteilnehmer E/A- Geräte 5 direkt
oder über
einen Peripheriebus 6 angeschlossen werden.
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Die
Prozeßdaten
eines jeden Busteilnehmers werden als Ganzes über den seriellen Bus zur Anschaltgruppe übertragen.
In der Anschaltbaugruppe werden diese Prozeßdaten erfindungsgemäß wahlfrei
verarbeitet, insbesondere fragmentiert und zugeordnet.
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Zu
diesem Zweck werden die Prozeßdaten
in der Anschaltbaugruppe in sogenannte Prozeßdaten-Objekte (PD-Objekte) strukturiert.
In der Anschaltbaugruppe eines seriellen Bussystems wird lokal jedem
angeschlossenen Busteilnehmer, beispielsweise einem E/A Gerät, ein Prozeßdaten-Objektverzeichnis
(PD-OV) zugeordnet, in welchem alle von einem Anwendungsprogramm
definierten PD-Objekte dieses Teilnehmers eingetragen sind. In der
beschriebenen Ausführungsform
besteht das PD-OV aus einem Header und den eigentlichen PD-Objekten.
Im PD-OV-Header ist zum einen als Schlüsselattribut ein Index indentisch
Null abgelegt und zum anderen die Gesamtzahl der PD-Objekte als weiteres
Attribut. Auf den Header kann aufgrund des Schlüsselattributs identisch Null
nur lesend zugegriffen werden.
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Auf
die PD-Objekte selbst kann lesend und schreibend mit dem jeweiligen
Index zugegriffen werden. Ein PD-Objekt umfaßt als Schlüsselattribut einen Index ungleich
Null, das die logische Adresse des PD-Objektes innerhalb des PD-OV
eines Teilnehmers darstellt und fünf weitere Attribute: das Attribut
Objekttyp, das festsetzt, ob es sich um ein Eingangs- (IN) oder
ein Ausgangs- (Out) PD-Objekt handelt; das Attribut Datentyp, das
die Interpretation der Bitfolge festlegt; das Attribute Länge, welches
die Länge
des PD-Objektes
festlegt; das Attribute interne Teilnehmeradresse, das die interne
Adresse des PD-Objektes innerhalb des Adressraums des jeweiligen
Busteilnehmers angibt und das Attribute Extension, das für zukünftige Erweiterungen
vorgesehen ist.
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Die
Datenrichtung des E/A Gerätes
definiert den Datentyp des PD-Objektes. Verschiedene PD-Objekte
können
sich innerhalb des internen Adressraums des E/A Gerätes überschneiden,
während
ein PD-Objekt den internen Adressraum eines E/A Gerätes nicht überschreiten
kann.
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2 zeigt ein Beispiel für die erfindungsgemäße Fragmentierung
des Eingangs- bzw. Ausgangs-Prozeßdatums eines exemplarischen
Busteilnehmers X in Prozeßdaten-Objekte. Der dem
Busteilnehmer X zugeordnete Adressraum beträgt 32 Bit, welcher im Falle
des Ausgangs-Prozeßdatums
in das 2 Byte umfassende Steuerwort und in den 2 Byte umfassenden
Sollwert bzw. im Falle des Eingangs-Prozeßdatums in das 2 Byte umfassende
Statuswort und in den 2 Byte umfassenden Istwert aufgeteilt wird.
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3 zeigt tabellarisch das
in der Anschaltgruppe für
den beispielhaften Busteilnehmer X der 1 gehaltene Prozeßdaten-Objektverzeichnis mit den
entsprechenden Attributen.
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Das
vollständige,
unfragmentierte Prozeßabbild
des gesamten seriellen Bussystems liegt in den Sende- und Empfangspuffern
der Schicht 2 der Anschaltgruppe vor. Der Kommunikationsprozessor
der Anschaltbaugruppe ist für
den Transport der festgelegten Prozeßdatenobjekte zwischen dem
Adressraum der Steuerung und den Schicht-2- Sende- und Empfangsbuffern
verantwortlich. Quelle und Ziel dieses Prozeßdatentransports werden durch
den Anwender durch Einträge
in einer als Prozeßdaten-Referenzliste
(PDRL) bezeichneten Zuordnungstabelle definiert, d.h. die Zuordnung
von Steueradressen zu PD-Objekten und die Zuordnung von PD- Objekten zu anderen
PD-Objekten wird in dieser PDRL festgelegt.
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Die
PDRL umfaßt
einen Header und die eigentlichen PDRL-Einträge. Ähnlich wie der Header eines
PD-Objektes weist der PDRL-Header zum einen den Index als Schlüsselattribut
identisch Null und zum anderen die Gesamtzahl der PDRL-Einträge als weiteres
Attribut auf. Auf den Header kann aufgrund des Schlüsselattributs
identisch Null nur lesend zugegriffen werden.
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Auf
die PDRL-Einträge
selbst kann lesend und schreibend zugegriffen werden. Ein PDRL-Eintrag
umfaßt
als Schlüsselattribut
einen Index ungleich Null, der den PDRL-Eintrag bezeichnet und drei weiteren
Attribute: die Attribute Source und Destination, die jeweils sowohl
eine Steuerungsadresse als auch ein PD-Objekt eines bestimmten Busteilnehmers
sein können
und das Attribut Extension, das wiederum für künftige Erweiterungen vorgesehen
ist.
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Wird
in der Zuordnungstabelle als Quelle eine Ausgangsadresse der Steuerung
angegeben, so kann als Ziel ein Ausgangs-PD-Objekt eines Busteilnehmers
angegeben werden, während
bei einem Eingangs-PD-Objekt eines E/A Gerätes als Quelle eine Eingangsadresse
der Steuerung als Ziel, und bei einem Eingangs-PD-Objekt eines Busteilnehmers
als Quelle ein Ausgangs-PD-Objekt eines Busteilnehmers als Ziel
angegeben werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Erhöhung der
Flexibilität
in der Anlagenbaugruppe bei der Adressierung der Prozeßdaten zu
Steueradressen und umgekehrt umfaßt für die beschriebene Ausführungsform
die Realisierung der folgenden Zuordnungen:
- a)
freie Zuordnung der Prozeßdaten-Objekte
zu Steuerungsadressen, d.h. ein beliebiges Eingangs-Prozeßdatum kann
keiner, einer oder mehreren Steuerungsadressen zugeordnet sein bzw. eine
Steuerungsadresse kann einem beliebigen Ausgangs-Prozeßdatum zugeordnet
sein;
- b) eine Ausgangs-Steuerungsadresse ist mehreren Ausgangs-Prozeßdaten zugeordnet
(Broadcast bzw. Multicast von Ausgangs-Prozeßdaten);
- c) ein Eingangs-Prozeßdatum
ist mehreren Eingangs-Steuerungsadressen
zugeordnet (Broadcast bzw. Multicast von Eingangs-Prozeßdaten);
- d) ein Eingangs-Prozeßdatum
ist einem oder mehreren Ausgangs-Prozeßdaten zugeordnet.
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In 4 sind exemplarische Zuordnungen von
Prozeßdaten-Objekten
zu Steuerungsadressen und eine exemplarische Zuordnung eines Prozeßdaten-Objekts
zu einem anderen Prozeßdaten-Objekt gezeigt.
Beispielsweise ist dem Eingangs-PD-Objekt "Statuswort" des Busteilnehmers X als Quelle, die Steueradresse
36 als Ziel und der PD-Wert-1 des Busteilnehmers Y als Quelle, das
Ausgangs-PD-Objekt "Sollwert" des Busteilnehmers
X als Ziel zugeordnet.
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5 zeigt tabellarisch die
Prozeßdaten-Referenzliste
entsprechend den in 4 dargestellten Zuordnungen.
Erfindungsgemäß können in
der PDRL zur Realisierung der Funktionen Multicast und Broadcast
eines Eingangs-Prozeßdatums
in der Zuordnungstabelle das Eingangs-Prozeßdatum mehrmals als Quelle
aufgeführt
werden, und zur Realisierung der Funktionen Multicast und Broadcast
einer Ausgangs-Steuerungsadresse in der Zuordnungstabelle die Ausgangs-Steuerungsadresse
mehrmals als Quelle aufgeführt
werden. Multicast bezeichnet das Abbilden eines Datums auf mehrere
Busteilnehmer während
Broadcast das Abbilden eines Datums auf alle Busteilnehmer beschreibt.
Auf diese Weise ist es möglich,
die Funktionen Broadcast beziehungsweise Multicast und Kopieren
von Eingangs- und Ausgangsdaten gleichzeitig in der Zuordnungstabelle
zu definieren.