Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umschaltung redundant geschalteter,
gleichartiger Baugruppen in einem hierarchisch aufgebauten Automatisierungssystem,
die gemeinsam an denselben, singulären Signalkanal angeschlossen
sind.The
The invention relates to a method for switching redundantly connected,
of similar modules in a hierarchically structured automation system,
which are connected together to the same, singular signal channel
are.
Es
ist bekannt, bei der Steuerung sicherheitsrelevanter Einrichtungen
die Verfügbarkeit
dadurch zu erhöhen,
daß gleichartige
Baugruppen mehrfach vorgesehen und an einem singulären Signalkanal
redundant miteinander verschaltet sind. Dabei ist der singuläre Signalkanal
durch eine Zwei-Draht-Leitung zwischen miteinander kommunizierenden
Baugruppen des hierarchisch aufgebauten Automatisierungssystems
ausgebildet.It
is known in the control of safety-related facilities
the availability
thereby increasing
that same
Assemblies are provided several times and on a singular signal channel
are redundantly interconnected. Here is the singular signal channel
through a two-wire line between communicating
Assemblies of the hierarchically structured automation system
educated.
Dabei
wird zwischen der sogenannten heißen Redundanz und der sogenannten
kalten Redundanz unterschieden. Bei der heißen Redundanz werden die redundant
verschalteten Baugruppen synchron gesteuert, so daß alle redundant
verschalteten Baugruppen stets denselben Schaltzustand aufweisen.
Die heiße
Redundanz ist jedoch in Abhängigkeit von
der Art der redundant verschalteten Baugruppen und den an dem singulären Signalkanal
angeschlossenen Endgeräten
mit einer Reihe von Nachteilen behaftet, die insbesondere bei analoger
Signalübertragung über den
singulären
Signalkanal offensichtlich werden. Soweit die redundant verschalteten
Baugruppen Empfänger
analoger Meßwerte
sind, verfälschen
die redundant verschalteten Eingangswiderstände der Empfänger den
zu empfangenen analogen Meßwert.
Sind die redundant verschalteten Baugruppen als Sender von analogen
Stellwerten ausgeführt,
besteht die Gefahr der Zerstörung
des Senderausgangsstufen bei differierenden Signallaufzeiten zwischen
den einzelnen redundant verschalteten Sendern.there
is between the so-called hot redundancy and the so-called
cold redundancy distinguished. In the hot redundancy, the redundant
interconnected modules are controlled synchronously, so that all redundant
interconnected modules always have the same switching state.
The hot one
Redundancy, however, is dependent on
the type of redundantly interconnected modules and the on the singular signal channel
connected terminals
fraught with a number of disadvantages, especially in analog
Signal transmission via the
singular
Signal channel will be obvious. As far as the redundantly interconnected
Assembly receiver
analogue measured values
are, distort
the redundantly interconnected input resistors of the receiver
to received analog measured value.
Are the redundantly interconnected modules as transmitters of analog
Control values executed,
there is a danger of destruction
of the transmitter output stages with differing signal propagation times between
the individual redundantly interconnected transmitters.
Bei
der kalten Redundanz wird eine der redundant verschalteten Baugruppen
als aktive Baugruppe ausgewählt,
während
alle weiteren redundant verschalteten Baugruppen als passive Baugruppen bezeichnet
werden. Dabei empfangen alle redundant parallelgeordneten Baugruppen
in der automatisierungstechnischen Anlage dieselben Steuersignale, jedoch
ausschließlich
die aktive Baugruppe ist zur Kommunikation mit dem Endgerät über den
singulären
Signalkanal freigegeben.at
the cold redundancy becomes one of the redundantly interconnected modules
selected as active assembly,
while
all other redundantly interconnected modules are referred to as passive modules
become. All redundant parallel-ordered modules receive this
in the automation system the same control signals, however
exclusively
the active module is for communication with the terminal via the
singular
Signal channel enabled.
Bei
Ausfall der aktuell aktiven Baugruppe wird eine der aktuell passiven
Baugruppen zur neuen aktiven Baugruppe ausgewählt. Infolgedessen wird nunmehr
ausschließlich
die neuen aktiven Baugruppe zur Kommunikation mit dem Endgerät über singulären Signalkanal
freigegeben.at
Failure of the currently active module becomes one of the currently passive ones
Assemblies selected for the new active assembly. As a result, now
exclusively
the new active module for communication with the terminal via a singular signal channel
Approved.
Jede
der redundant geschalteten Baugruppen in einer hierarchisch aufgebauten
automatisierungstechnischen Anlage umfaßt eine Prozessorschaltung,
die über
mindestens ein Bussystem mit übergeordneten
Einrichtungen der automatisierungstechnischen Anlage Daten austauscht
und von den übergeordneten
Einrichtungen Befehle empfängt. Darüber hinaus
umfaßt
jede der redundant geschalteten Baugruppen Schnittstelleneinrichtungen,
an die der singuläre
Signalkanal angeschlossen ist. Diese Schnittstelleneinrichtungen
sind bei Ausgabebaugruppen als Sender und bei Eingabebaugruppen
als Empfänger
ausgeführt.each
the redundantly connected modules in a hierarchical structure
automation system includes a processor circuit,
the above
at least one bus system with higher-level
Equipment of the automation plant exchanges data
and from the parent
Facilities commands receives. Furthermore
comprises
each of the redundantly connected modules interface devices,
to the singular
Signal channel is connected. These interface devices
are with output modules as transmitters and with input modules
as receiver
executed.
Der
Vorgang des Wechsels der aktiven Baugruppe umfaßt dabei eine Mehrzahl aufeinanderfolgender
Schritte. Zunächst
werden die detektierte Störung
durch die gestörte
aktive Baugruppe an die übergeordneten
Einrichtungen der automatisierungstechnischen Anlage gemeldet und
die Schnittstelleneinrichtungen der gestörten aktiven Baugruppe in einen
Ruhezustand versetzt, womit die aktive Baugruppe in den passiven
Zustand übergeht.
Anschließend
wird durch die übergeordneten
Einrichtungen der automatisierungstechnischen Anlage eine der bis dahin
passiven Baugruppen als neue aktive Baugruppe ausgewählt. Die
Schnittstelleneinrichtungen der neuen aktiven Baugruppe werden entsprechend den
bereits vorliegenden Steuersignalen zur Kommunikation über den
singulären
Signalkanal freigegeben. Dabei wird die Signalübertragung zwischen dem Endgerät und der
jeweils aktiven Baugruppe über
den singulären
Signalkanal für
die Dauer von der Versetzung der Schnittstelleneinrichtungen der gestörten aktiven
Baugruppe in den Ruhezustand bis zur Freigabe der Schnittstelleneinrichtungen
der neuen aktiven Baugruppe entsprechend den bereits vorliegenden
Steuersignalen unterbrochen.Of the
The process of changing the active assembly comprises a plurality of successive
Steps. First
become the detected disorder
through the disturbed
active assembly to the parent
Facilities of the automation system reported and
the interface devices of the disturbed active module in a
Hibernate offset, bringing the active module in the passive
State passes.
Subsequently
is through the parent
Facilities of the automation system one of the hitherto
passive modules selected as the new active module. The
Interface devices of the new active module are in accordance with
already existing control signals for communication over the
singular
Signal channel enabled. In this case, the signal transmission between the terminal and the
each active module via
the singular
Signal channel for
the duration of the displacement of the interface devices of the failed active
Module in the idle state until the release of the interface devices
the new active assembly according to the already existing
Control signals interrupted.
Diese
Unterbrechung kann zu Fehlfunktionen des Endgeräts führen und ist daher unerwünscht. Besonders
nachteilig ist die undeterminierte Dauer der Unterbrechung, die
von verschiedenen Einflußgrößen, wie
Auslastung der übergeordneten Einrichtungen
der automatisierungstechnischen Anlage und Transferlast auf dem
Bussystem zwischen den redundant geschalteten Baugruppen und den übergeordneten
Einrichtungen, abhängig
ist.These
Interruption can lead to malfunction of the terminal and is therefore undesirable. Especially
disadvantageous is the undetermined duration of the interruption, the
of different predictors, such as
Utilization of the higher-level facilities
the automation equipment and transfer load on the
Bus system between the redundantly connected modules and the higher-level ones
Facilities, dependent
is.
In
der DE 32 25 455 A1 ist
ein redundantes Steuersystem mit zwei Rechnereinheiten beschrieben,
wobei die Rechnereinheiten jeweils mit einer identischen Anzahl
von Bausteinen, als Ein- bzw. Ausgangskoppelbausteine bezeichnet,
ausgestattet sind.In the DE 32 25 455 A1 a redundant control system with two computer units is described, wherein the computer units each with an identical number of blocks, referred to as input or output coupling blocks equipped.
Darüber hinaus
ist eine Vergleichereinheit vorgesehen, die mit beiden Rechnereinheiten
verbunden ist. Die beiden Rechnereinheiten arbeiten parallel und
synchron dasselbe Programm ab. Die während der Abarbeitung des Programms
anfallenden Daten der beiden Rechnereinheiten werden miteinander
verglichen und im Fehlerfall die jeweils fehlerhafte Rechnereinheit
außer
Betrieb gesetzt und vom zu steuernden Prozess getrennt.In addition, a comparator unit is provided, which is connected to both computer units. The two computer units work in parallel and synchronously from the same program. Incurred during the execution of the program The data of the two computer units are compared with each other and in the event of an error the respectively faulty computer unit is put out of operation and disconnected from the process to be controlled.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umschaltung
redundant geschalteter, gleichartiger Baugruppen in einem hierarchisch aufgebauten
Automatisierungssystem anzugeben, das beim Wechsel der aktiven Baugruppe
eine kontinuierliche Übernahme
des eingestellten Schaltzustandes auf dem singulären Signalkanal ermöglicht.Of the
Invention is based on the object, a method for switching
redundantly connected, similar modules in a hierarchical structure
Specify the automation system when changing the active module
a continuous takeover
the set switching state on the singular signal channel allows.
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention this
Problem solved by the means of claim 1.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind im Anspruch 2 genannt.advantageous
Embodiments of the invention are mentioned in claim 2.
Der
Kern der Erfindung ist darin zu sehen, daß sofort nach erkannter Störung der
aktiven Baugruppe unverzüglich
unter Umgehung der übergeordneten
Einrichtungen eine der Ersatz-Baugruppen vorläufig aktiviert wird und daß diese
Aktivierung nachträglich
durch die übergeordneten
Einrichtungen authentisiert wird.Of the
Essence of the invention is the fact that immediately after detection of the disorder
active module immediately
bypassing the parent
Facilities one of the replacement modules is temporarily activated and that this
Activation later
through the parent
Facilities is authenticated.
Dadurch
wird eine kontinuierliche Übernahme
des eingestellten Schaltzustandes auf dem singulären Signalkanal beim Wechsel
der aktiven Baugruppe gewährleistet.Thereby
will be a continuous takeover
the set switching state on the singular signal channel when changing
ensures the active module.
Infolge
dessen werden Fehlsignalisierungen bei der Kommunikation über den
singulären
Signalkanal vermieden.As a result
this will be false signals when communicating over the
singular
Signal channel avoided.
Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit zwei gleichartigen,
redundant geschalteten Baugruppen näher erläutert. Die dazu erforderlichen
Zeichnungen zeigenThe
The invention will be described below with reference to an embodiment with two similar,
explained redundantly connected assemblies. The required
Drawings show
1 ein
Prinzipdarstellung eines hierarchisch aufgebauten Automatisierungssystems
mit gleichartigen, redundant geschalteten Baugruppen 1 a schematic diagram of a hierarchically structured automation system with similar, redundantly connected modules
2 einen
Ablaufplan der Schritte in der aktiven Baugruppe beim Wechsel der
aktiven Baugruppe 2 a flowchart of the steps in the active assembly when changing the active assembly
3 einen
Ablaufplan der Schritte in der Ersatz-Baugruppe beim Wechsel der
aktiven Baugruppe 3 a flowchart of the steps in the replacement module when changing the active module
4 einen
Ablaufplan der Schritte in der übergeordneten
Einrichtung beim Wechsel der aktiven Baugruppe 4 a flowchart of the steps in the higher-level device when changing the active module
5 eine
Darstellung des Zeitverlaufs von Schritten beim Wechsel der aktiven
Baugruppe 5 a representation of the time course of steps when changing the active assembly
6 eine
Prinzipdarstellung von zwei redundant geschalteten Ausgabebaugruppen 6 a schematic diagram of two redundant output modules
7 ein
Blockschaltbild des Redundanzmittels 7 a block diagram of the redundancy means
Die
prinzipielle Struktur eines hierarchisch aufgebauten Automatisierungssystems
ist in 1 dargestellt. Ausgehend von einer übergeordneten Einrichtung 4 ist
ein Bussystem 7 vorgesehen, an das untergeordnete Einrichtungen 5 und 6 angeschlossen
sind. Über
dieses Bussystem 7 tauscht die übergeordnete Einrichtung 4 mit
den untergeordneten Einrichtungen 5 und 6 Daten
aus. Darüber
hinaus sendet die übergeordnete
Einrichtung 4 Befehle an die untergeordneten Einrichtungen 5 und 6.
Dazu ist sowohl die übergeordnete
Einrichtung 4 als auch die untergeordneten Einrichtungen 5 und 6 jeweils
mit einer Prozessoreinheit 8 ausgestattet, die über Befehls-
und Datenspeicher sowie Kommunikationsschnittstellen verfügt.The basic structure of a hierarchically structured automation system is in 1 shown. Starting from a higher level institution 4 is a bus system 7 provided to the subordinate institutions 5 and 6 are connected. About this bus system 7 swaps the parent device 4 with the subordinate institutions 5 and 6 Data from. In addition, the parent device sends 4 Commands to the subordinate institutions 5 and 6 , This is both the parent institution 4 as well as the subordinate institutions 5 and 6 each with a processor unit 8th equipped with command and data memory and communication interfaces.
Die
untergeordneten Einrichtungen 5 und 6 sind gleichartig
aufgebaute Baugruppen, die redundant geschaltet zur Kommunikation
mit einer singulären
Einrichtung 1 über
einen singulären
Signalkanal 3 ausgelegt sind. Dazu sind die redundant geschalteten gleichartigen
Baugruppen 5 und 6 mit jeweils einer ersten Schnittstelle
an das Bussystem 7 angeschlossen und mit einer zweiten
Schnittstelle mit dem singulären
Signalkanal 3 verbunden. Der singuläre Signalkanal 3 ist
durch eine Zwei-Draht-Leitung
ausgeführt.
Die Anschlüsse
der zweiten Schnittstelle der redundant geschalteten gleichartigen
Baugruppen 5 und 6 sind parallel geschaltet und
mit der Zwei-Draht-Leitung des singulären Signalkanals 3 verbunden.The subordinate institutions 5 and 6 are similarly structured modules that are redundantly connected for communication with a singular device 1 over a singular signal channel 3 are designed. These are the redundantly connected similar modules 5 and 6 each with a first interface to the bus system 7 connected and with a second interface with the singular signal channel 3 connected. The singular signal channel 3 is executed by a two-wire cable. The connections of the second interface of the redundant similar modules 5 and 6 are connected in parallel and with the two-wire line of the singular signal channel 3 connected.
Die
Parallelschaltung der jeweils zweiten Schnittstellen der redundant
geschalteten gleichartigen Baugruppen 5 und 6 hat
den Vorteil, daß bei
der Instrumentierung der automatisierungstechnischen Anlage zunächst eine
einzige untergeordnete Einrichtung 5 zum Anschluß an den
singulären
Signalkanal 3 vorgesehen werden kann, die zu einem späteren Zeitpunkt
durch eine redundant geschaltete gleichartige Baugruppe 6 zu
einem Redundanzpärchen
ergänzt
werden kann, wobei die Öffnung
des Stromkreises über
den singulären
Signalkanal 3 vermieden wird.The parallel connection of the respective second interfaces of the redundant similar modules 5 and 6 has the advantage that in the instrumentation of the automation system initially a single subordinate institution 5 for connection to the singular signal channel 3 can be provided, which at a later time by a redundant similar assembly 6 can be supplemented to a redundancy couple, wherein the opening of the circuit via the singular signal channel 3 is avoided.
Im
weiteren wird davon ausgegangen, daß die redundant geschalteten
gleichartigen Baugruppen 5 und 6 als Sendebaugruppen
ausgeführt
sind, und daß die
singuläre
Einrichtung 1 ein Signalempfänger ist. Es liegt jedoch ebenso
im Rahmen der Erfindung, daß die
singuläre
Einrichtung 1 ein Signalsender ist, und daß die redundant
geschalteten gleichartigen Baugruppen 5 und 6 als
Signalempfänger
ausgeführt
sind. Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, daß die jeweilige
Sende- bzw. Empfangsbaugruppe zum Senden bzw. Empfangen sowohl von analogen
als auch von digitalen Signalen ausgeführt sein kann.In the following it is assumed that the redundantly connected similar assemblies 5 and 6 are designed as transmit modules, and that the singular device 1 is a signal receiver. However, it is also within the scope of the invention that the singular device 1 is a signal transmitter, and that the redundant similar modules 5 and 6 are designed as signal receiver. It remains within the framework of Invention, that the respective transmitting or receiving module for transmitting or receiving of both analog and digital signals can be executed.
Während des
bestimmungsgemäßen Gebrauchs
empfangen beide redundant geschalteten gleichartige Baugruppen 5 und 6 über das
Bussystem 7 dieselben Daten und Befehle von der übergeordneten
Einrichtung 4. In beiden redundant geschalteten gleichartigen
Baugruppen 5 und 6 werden die Daten und Befehle
synchron zueinander verarbeitet. Jedoch ist jeweils nur eine der
redundant geschalteten gleichartigen Baugruppen aktiv mit dem singulären Signalkanal 3 verbunden,
während
die jeweils andere der redundant geschalteten Baugruppen bezüglich des
singulären
Signalkanals 3 passiv geschaltet ist.During intended use, both redundantly connected similar modules receive 5 and 6 over the bus system 7 the same data and commands from the parent device 4 , In both redundantly connected similar modules 5 and 6 the data and commands are processed synchronously with each other. However, in each case only one of the redundantly connected similar assemblies is active with the singular signal channel 3 connected while the other of the redundantly connected modules with respect to the singular signal channel 3 is switched passive.
Bei
der Initialisierung des hierarchisch aufgebauten Automatisierungssystems
wird die Auswahl der jeweils aktiven Baugruppe aus der Gruppe der
redundant geschalteten gleichartigen Baugruppen 5 und 6 eines
singulären
Signalkanals 3 voreingestellt. Im weiteren wird davon ausgegangen,
daß die
Baugruppe 5 die aktive Baugruppe ist. Das bedeutet, daß ausschließlich die
Baugruppe 5 über
den singulären Signalkanal 3 mit
dem Signalempfänger 1 kommuniziert.
Die redundant geschaltete gleichartige Baugruppe 6 verfügt jedoch
jederzeit über
dieselben Daten und denselben Programmabarbeitungszustand wie die
aktive Baugruppe 5, ist somit sendebereit jedoch bezüglich des
singulären
Signalkanals 3 passiv geschaltet.During the initialization of the hierarchically structured automation system, the selection of the respectively active module from the group of redundant similar modules 5 and 6 a singular signal channel 3 preset. In the following it is assumed that the assembly 5 is the active assembly. This means that only the module 5 over the singular signal channel 3 with the signal receiver 1 communicated. The redundantly connected similar module 6 however, always has the same data and program execution state as the active assembly 5 , is therefore ready to send but with respect to the singular signal channel 3 switched passive.
Im
weiteren wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 der
Ablauf der Umschaltung des aktiven Zustandes bezüglich des singulären Signalkanals 3 von
der aktiven Baugruppe 5 auf die redundant geschaltete gleichartige
Baugruppe 6 erläutert.
Dabei unterliegen verzweigende Programmschritte infolge eines Entscheidungsschritts
der Konvention, daß der
Zweig der Programmfortsetzung bei negativer Entscheidung mit einer „0" gekennzeichnet ist und
der Zweig der Programmfortsetzung bei positiver Entscheidung mit
einer „1" gekennzeichnet ist.Hereinafter, referring to the 2 to 4 the sequence of switching the active state with respect to the singular signal channel 3 from the active assembly 5 to the redundant similar assembly 6 explained. In this case, branching program steps as a result of a decision step of the convention are subject to the fact that the branch of the program continuation is marked with a "0" in the case of a negative decision and the branch of the program continuation in the case of a positive decision is marked with a "1".
Im
einzelnen zeigt 2 einen Ablaufplan der Schritte
in der aktiven Baugruppe 5 beim Wechsel der aktiven Baugruppe
infolge eines Störereignisses
in der jeweils aktiven Baugruppe. Ausgehend vom Start 1000 des
Programms wird in einem Programmschritt 1101 in regelmäßigen Abständen geprüft, ob in
der Baugruppe eine Störung
vorliegt. Arbeitet die Baugruppe störungsfrei, wird der prüfende Programmschritt 1101 in
regelmäßigen Zeitabständen wiederholt.
Wird während
des Programmschritts 1101 eine Störung der Baugruppe erkannt,
wird der Verzweigung 1 folgend der Programmschritt 1102 ausgeführt. Während dieses
Schrittes 1102 wird die gesamte Baugruppe rücksetzend
initialisiert.In detail shows 2 a flow chart of the steps in the active assembly 5 when changing the active module due to a fault event in the respective active module. Starting from the start 1000 the program is in one program step 1101 Checked at regular intervals whether there is a fault in the module. If the module is working without any problems, the program step will be checked 1101 repeated at regular intervals. Will during the program step 1101 a failure of the module is detected, the branch 1 is following the program step 1102 executed. During this step 1102 the entire module is initialized reset.
Die
rücksetzende
Initialisierung wird im Programmschritt 1301 ausgewertet,
dessen Erläuterung im
Zusammenhang mit 4 erfolgt. Die rücksetzende
Initialisierung bei Programmschritt 1102 löst die Umschaltung
der aktiven Baugruppe im Programmschritt 1103 aus, die
im Programmschritt 1201 im Zusammenhang mit 3 erläutert wird.
Schließlich wird
die Ablaufsequenz mit Programmschritt 9999 beendet. Durch
die rücksetzende
Initialisierung wird die aktive Baugruppe 5 in den passiven
Zustand bezüglich
des singulären
Signalkanals 3 versetzt.The resetting initialization is in the program step 1301 evaluated, its explanation in connection with 4 he follows. The resetting initialization at program step 1102 triggers switching of the active module in the program step 1103 out in the program step 1201 in connection with 3 is explained. Finally, the sequence of execution with program step 9999 completed. The resetting initialization becomes the active module 5 in the passive state with respect to the singular signal channel 3 added.
In 3 ist
ein Ablaufplan der Schritte in der redundant geschalteten Ersatz-Baugruppe 6 beim Wechsel
der aktiven Baugruppe gezeigt, wobei diese Ersatz-Baugruppe 6 beim
Start, Programmschritt 1000, bezüglich des singulären Signalkanals 3 passivgeschaltet
ist. Bezogen auf die Darstellung in 1 laufen
die nachfolgend erläuterten
Programmschritte in der Ersatz-Baugruppe 6 ab. Ausgehend vom
Start, Programmschritt 1000, wird bei Programmschritt 1201 geprüft, ob ein
Umschaltsignal vorliegt. Das erwartete Umschaltsignal wird durch
die rücksetzende
Initialisierung der aktiven Baugruppe 5 gemäß 2 während des
Programmschritts 1103 erzeugt. Bei negativem Befund wird
der Verzweigung 0 folgend diese Prüfung in regelmäßigen Abständen wiederholt.In 3 is a flow chart of the steps in the redundant replacement module 6 shown when changing the active assembly, this replacement assembly 6 at the start, program step 1000 , with respect to the singular signal channel 3 is switched passive. Relative to the illustration in 1 The program steps explained below run in the replacement module 6 from. Starting from the start, program step 1000 , becomes at program step 1201 checked whether a switching signal is present. The expected switchover signal is given by the resetting initialization of the active module 5 according to 2 during the program step 1103 generated. In the case of a negative result, following branch 0, this test is repeated at regular intervals.
Soweit
das Vorliegen eines Umschaltsignals erkannt wird, wird der Programmverzweigung
1 folgend der Programmschritt 1202 ausgeführt. Das
in der passivgeschalteten Ersatz-Baugruppe 6 im Programmschritt 1201 abgeprüfte Umschaltsignal
wird in der aktiven Baugruppe 5 infolge einer Störung bei Programmschritt 1103 erzeugt.
Mit Erkennen eines Umschaltsignals wird bei Programmschritt 1202 spontan
die Kommunikation mit dem Signalempfänger 1 über den
singulären
Signalkanal 3 aufgenommen. Dadurch wird die redundant geschaltete
Ersatz-Baugruppe 6 nunmehr zur aktiven Baugruppe. Da die
Ersatz-Baugruppe 6 vereinbarungsgemäß über dieselben Daten verfügt und denselben
Programmabarbeitungszustand aufweist wie die bis dahin aktive Baugruppe 5,
ist eine kontinuierliche und stoßfreie Übernahme und Fortsetzung der
Kommunikation mit dem Signalempfänger 1 über den
singulären
Signalkanal 3 gewährleistet.As far as the presence of a switching signal is detected, the program branch 1 following the program step 1202 executed. This in the passive switched replacement module 6 in the program step 1201 Checked switching signal is in the active module 5 due to a fault in program step 1103 generated. Upon detection of a switching signal is at program step 1202 Spontaneous communication with the signal receiver 1 over the singular signal channel 3 added. This will cause the redundant replacement module 6 now to the active module. Because the replacement assembly 6 As agreed, it has the same data and has the same program execution status as the previously active assembly 5 , is a continuous and bumpless takeover and continuation of communication with the signal receiver 1 over the singular signal channel 3 guaranteed.
Zum
Zeitpunkt des Abarbeitungsschritts 1202 ist insbesondere
in einem komplexen hierarchisch aufgebauten Automatisierungssystem
unbekannt, ob die übergeordnete
Einrichtung 4 bereits die Meldung der Störung der
bis dahin aktiven Baugruppe 5 empfangen hat.At the time of the processing step 1202 is unknown in particular in a complex hierarchically structured automation system, whether the higher-level device 4 already the message of the disturbance of the until then active module 5 has received.
Nach
Ablauf einer unbestimmten Zeit empfängt die aktivierte Ersatz-Baugruppe 6 von
der übergeordneten
Baugruppe 4 einen Aktivierungsbefehl, der die spontane
Aktivierung bei Programmschritt 1203 authentisiert. Die
aktivierte Ersatz-Baugruppe 6 ist nunmehr im Automatisierungssystem
als aktive Baugruppe bezüglich
des singulären
Signalkanals 3 registriert. Die Ablaufsequenz endet mit
Programmschritt 9999.After expiration of an indefinite time, the activated replacement module receives 6 from the over ordered assembly 4 an activation command indicating the spontaneous activation at program step 1203 authenticated. The activated replacement module 6 is now in the automation system as an active module with respect to the singular signal channel 3 registered. The sequence ends with program step 9999 ,
In 4 ist
der Ablauf der Schritte in der übergeordneten
Einrichtung 4 beim Wechsel der aktiven Baugruppe dargestellt.
In der übergeordneten Einrichtung 4 wird
eine Endlosschleife, beginnend mit Programmschritt 1000,
ausgeführt.
Während
Programmschritt 1301 wird geprüft, ob alle untergeordneten
Baugruppen störungsfrei
sind. Solange keine der angeschlossenen untergeordneten Baugruppen eine
Störung
meldet, wird der Programmverzweigung 1 folgend der Programmschritt 1301 in
regelmäßigen Abständen wiederholt.In 4 is the flow of steps in the parent device 4 when changing the active module. In the parent institution 4 becomes an infinite loop, starting with program step 1000 , executed. During program step 1301 Checks whether all subordinate modules are free of interference. As long as none of the connected subordinate modules reports a malfunction, program branching 1 will be followed by the program step 1301 repeated at regular intervals.
Jede
gestörte
untergeordnete Baugruppe 5 und 6 meldet ihren
Störungszustand
infolge der rücksetzenden
Initialisierung bei Programmschritt 1102 gemäß der Darstellung
in 2. Sobald die übergeordnete
Einrichtung 4 bei Programmschritt 1301 eine Störungsmeldung
einer angeschlossenen untergeordneten Baugruppe 5 und 6 empfängt, wird
die Programmabarbeitung der Programmverzweigung 0 folgend mit Programmschritt 1302 fortgesetzt.Each faulty subassembly 5 and 6 reports its fault condition as a result of the resetting initialization at program step 1102 as shown in 2 , Once the parent institution 4 at program step 1301 a fault message from a connected subordinate module 5 and 6 receives the program execution of the program branch 0 following with program step 1302 continued.
Während des
Programmschritts 1302 wird ermittelt, welche der angeschlossenen
untergeordneten Baugruppen 5 und 6 eine Störung gemeldet hat.
Im weiteren Verlauf der Abarbeitung wird bei Programmschritt 1303 geprüft, ob die
gestörte
untergeordnete Baugruppe 5 oder 6 eine aktive
Baugruppe 5 bezüglich
des angeschlossenen singulären
Signalkanals 3 ist.During the program step 1302 it is determined which of the connected subordinate modules 5 and 6 has reported a fault. In the further course of processing is at program step 1303 Checks if the faulty subordinate assembly 5 or 6 an active assembly 5 with regard to the connected singular signal channel 3 is.
Soweit
die gestörte
untergeordnete Baugruppe bezüglich
des singulären
Signalkanals 3 passiv geschaltet ist, wird der Programmverzweigung
0 folgend bei Programmschritt 1311 eine Meldung an das
Bedienpersonal ausgegeben, daß eine
Baugruppe ausgefallen ist und um welche es sich handelt. Anschließend wird
die Programmabarbeitung mit Programmschritt 1301 fortgesetzt.As far as the faulty subordinate assembly with respect to the singular signal channel 3 is switched passive, the program branch is 0 following at program step 1311 issued a message to the operator that an assembly has failed and which is. Subsequently, the program processing with program step 1301 continued.
Wird
bei Programmschritt 1303 ermittelt, daß die gestörte untergeordnete Einrichtung
eine bezüglich
des singulären
Signalkanals 3 aktive Baugruppe 5 ist, wird der
Programmverzweigung 1 folgend bei Programmschritt 1304 geprüft, ob das
Automatisierungssystem eine zu der gestörten untergeordneten Einrichtung 5 gleichartige
redundant geschaltete Ersatz-Baugruppe 6 aufweist. Soweit
die gestörte
untergeordnete Einrichtung 5 eine singuläre Baugruppe ist,
wird der Programmverzweigung 0 folgend bei Programmschritt 1321 das
Bedienpersonal über den Ausfall
der Baugruppe 5 alarmiert und die Programmabarbeitung mit
Programmschritt 1301 fortgesetzt.Is at program step 1303 determines that the disturbed subordinate device has a respect to the singular signal channel 3 active module 5 is the program branch 1 following program step 1304 Checks if the automation system is one of the disturbed child device 5 similar redundant replacement module 6 having. As far as the disturbed subordinate institution 5 is a singular assembly, program branch 0 following at program step 1321 the operating personnel about the failure of the module 5 alarmed and program execution with program step 1301 continued.
Wird
bei Programmschritt 1304 ermittelt, daß der gestörten untergeordneten Einrichtung 5 eine gleichartige
Ersatz-Baugruppe 6 redundant geschaltet ist, wird der Programmverzweigung
1 folgend bei Programmschritt 1305 diejenige Ersatz-Baugruppe 6 ermittelt,
die zur gestörten
untergeordneten Einrichtung 5 redundant geschaltet ist.
Dem weiteren Programmablauf folgend wird bei Programmschritt 1306 die
zur gestörten
untergeordneten Einrichtung 5 redundant geschaltete gleichartige
Ersatz-Baugruppe 6 adressiert und bei Programmschritt 1307 der
Befehl zur Übernahme
der Kommunikation mit dem Signalempfänger 1 über den
singulären
Signalkanal 3 erteilt. Dieser Befehl wird in der redundant
geschalteten gleichartigen Ersatz-Baugruppe 6 empfangen
und im Programmschritt 1203 gemäß 3 verarbeitet.
In der übergeordneten
Einrichtung wird nach Abarbeitung des Programmschritts 1307 turnusmäßig mit Programmschritt 1301 fortgesetzt.Is at program step 1304 determines that the faulty subordinate device 5 a similar replacement assembly 6 is switched redundant, the program branch 1 is following at program step 1305 the replacement module 6 determines the faulty subordinate device 5 is switched redundant. Following the further program sequence is at program step 1306 the disturbed subordinate institution 5 redundant similar replacement module 6 addressed and at program step 1307 the command to take over communication with the signal receiver 1 over the singular signal channel 3 granted. This command will be in the redundant equivalent replacement assembly 6 received and in the program step 1203 according to 3 processed. In the higher-level institution, after processing the program step 1307 regularly with program step 1301 continued.
Es
ist offensichtlich, daß in
der übergeordneten
Einrichtung 4 in einem komplexen, hierarchisch aufgebauten
Automatisierungssystem mit einer Vielzahl untergeordneter Einrichtungen 5 und 6 von
der Erkennung einer gestörten
untergeordneten Einrichtung bei Programmschritt 1301 bis
zur Ausgabe des Übernahmebefehls
an eine redundant geschaltete gleichartige Ersatz-Baugruppe 6 bei
Programmschritt 1307 eine Abarbeitungszeit für die Programmschritte 1301 bis 1307 benötigt wird,
die zu einer spürbaren Unterbrechung
in der Kommunikation mit dem Signalempfänger 1 über den
singulären
Signalkanal 3 mit den in der Beschreibungseinleitung erwähnten Nachteilen
führt.
Insbesondere ist dabei zu berücksichtigen,
daß die
Ablaufsequenz gemäß 4 für die übergeordnete
Einrichtung 4 bezogen auf den gesamten Programmablauf in
der übergeordneten
Einrichtung 4 des hierarchisch aufgebauten Automatisierungssystems
nur einen vergleichsweise geringen Anteil hat.It is obvious that in the parent institution 4 in a complex, hierarchically structured automation system with a large number of subordinate facilities 5 and 6 from the detection of a faulty subordinate device at program step 1301 until the transfer command is issued to a redundant equivalent replacement module 6 at program step 1307 a processing time for the program steps 1301 to 1307 is required, resulting in a noticeable interruption in the communication with the signal receiver 1 over the singular signal channel 3 with the disadvantages mentioned in the introduction. In particular, it should be noted that the sequence according to 4 for the higher-level institution 4 related to the entire program flow in the higher-level institution 4 of the hierarchically structured automation system has only a comparatively small proportion.
Nach
Maßgabe
der Erfindung verzögert
diese Ablaufzeit jedoch nur die nachträgliche Authentisierung der
bereits vollzogenen Umschaltung der aktiven Baugruppe und Übernahme
der Kommunikation mit dem Signalempfänger 1 über den
singulären Signalkanal 3 während der
Programmschritts 1202 in der redundant geschalteten Baugruppe 6 wie
in 3 dargestellt wurde.However, according to the invention, this expiration time delays only the subsequent authentication of the already completed switching of the active module and take over the communication with the signal receiver 1 over the singular signal channel 3 during the program step 1202 in the redundantly connected module 6 as in 3 was presented.
Zur
Verdeutlichung dieses Zusammenhangs ist in 5 der Zeitverlauf
von signifikanten Schritten beim Wechsel der aktiven Baugruppe dargestellt.
Anhand von Gültigkeitssymbolen,
die den Wechsel eines Gültigkeitszustandes
signalisieren, sind Wechselzustände
bei der Abarbeitung der Programmschritte 1102 in der gestörten aktiven
Baugruppe 5 gemäß 2,
die Übernahme
der Kommunikation und damit Aktivschaltung der redundant geschalteten Ersatz-Baugruppe 6 bei
Programmschritt 1202 gemäß 3 und die
Authentisierung durch die übergeordnete
Einrichtung 4 gemäß Programmschritt 1307 aus 4 über die
Zeit t dargestellt. Die gestörte
aktive Baugruppe 5 signalisiert zum Zeitpunkt t0 ihren Störungszustand. Daraufhin übernimmt
die redundant geschaltete Ersatz-Baugruppe 6 zum Zeitpunkt
t1 entsprechend Programmschritt 1202 die Kommunikation
mit dem Signalempfänger 1 über den singulären Signalkanal 3.
Die Authentisierung der Übernahme
der Kommunikation durch die redundant geschaltete Ersatz-Baugruppe 6 durch
die übergeordnete
Einrichtung 4, entsprechend Programmschritt 1307 aus 4,
erfolgt zum Zeitpunkt t2.To clarify this relationship is in 5 the time course of significant steps when changing the active assembly shown. On the basis of validity symbols, which signal the change of a validity state, are change states during the execution of the program steps 1102 in the faulty active module 5 according to 2 , the acquisition of communication and thus active switching of the redundantly connected replacement module 6 at program step 1202 according to 3 and authentication by the parent device 4 according to program step 1307 out 4 shown over the time t. The faulty active module 5 signals its fault state at time t 0 . The redundant replacement module then takes over 6 at time t 1 according to program step 1202 the communication with the signal receiver 1 over the singular signal channel 3 , The authentication of the acceptance of the communication by the redundant replacement module 6 through the parent institution 4 , according to program step 1307 out 4 , takes place at time t 2 .
Die
Dauer vom Zeitpunkt t0 bis t1 wird
dabei ausschließlich
durch die Signallaufzeiten in den elektronischen Bauelementen der
gestörten
aktiven Baugruppe 5 und der redundant geschalteten gleichartigen
Ersatz-Baugruppe 6 bestimmt und liegt im Bereich einiger
Mikrosekunden. Demgegenüber
wird der Zeitabschnitt vom Zeitpunkt t0,
der Störungsmeldung
der gestörten
aktiven Baugruppe 5, bis zum Zeitpunkt t2,
dem Übernahmebefehl
der übergeordneten
Einrichtung 4, durch die Abarbeitungszeit der Programmschritte 1301 bis 1307 gemäß 4 in
der übergeordneten
Einrichtung 4 bestimmt und liegt im Bereich einiger Millisekunden.The duration from time t 0 to t 1 is thereby exclusively by the signal propagation times in the electronic components of the disturbed active module 5 and the redundant equivalent replacement subassembly 6 determined and is in the range of a few microseconds. In contrast, the time period from the time t 0 , the failure message of the faulty active module 5 until time t 2 , the takeover command of the parent device 4 , by the processing time of the program steps 1301 to 1307 according to 4 in the parent institution 4 determined and is in the range of a few milliseconds.
Auf
grund kapazitiver Leitungseffekte auf dem als Zwei-Draht-Leitung
ausgeführten
singulären Signalkanal 3 ist
eine Spannungsunterbrechung im Zeitbereich einiger Mikrosekunden
für den
angeschlossenen Signalempfänger 1 nicht
detektierbar.Due to capacitive conduction effects on the singular signal channel designed as a two-wire line 3 is a voltage interruption in the time range of a few microseconds for the connected signal receiver 1 not detectable.
Praktisch
bedeutet die Übernahme
der Kommunikation mit dem Signalempfänger 1 über den
singulären
Signalkanal 3 durch die redundant geschaltete Ersatz-Baugruppe 6 zum
Zeitpunkt t1 eine stoßfreie und verzögerungsfreie Übernahme.Practically means the assumption of communication with the signal receiver 1 over the singular signal channel 3 through the redundant replacement module 6 at time t 1 a bumpless and delay-free acquisition.
Unter
Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in 6 eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung mit zwei redundant geschalteten gleichartigen Baugruppen 5 und 6 dargestellt. Jede
der redundant geschalteten Baugruppen 5 und 6 verfügt über eine
Prozessoreinheit 8, die über das Bussystem 7 mit
der in 6 nicht dargestellten übergeordneten Einrichtung 4 kommuniziert.
Die jeweils zweiten Schnittstellen der redundant geschalteten gleichartigen
Baugruppen 5 und 6 sind parallelgeschaltet und
mit dem singulären
Signalkanal 3 verbunden. Der singuläre Signalkanal 3 ist
als Zwei-Draht-Leitung ausgeführt,
an dessen freien Ende der Signalempfänger 1 angeschlossen
ist.Using like reference numerals for like means is in 6 a preferred embodiment of the invention with two redundantly connected similar assemblies 5 and 6 shown. Each of the redundantly connected modules 5 and 6 has a processor unit 8th via the bus system 7 with the in 6 not shown superordinate device 4 communicated. The respective second interfaces of the redundant similar modules 5 and 6 are connected in parallel and with the singular signal channel 3 connected. The singular signal channel 3 is designed as a two-wire cable, at the free end of the signal receiver 1 connected.
Jede
der redundant geschalteten gleichartigen Baugruppen 5 und 6 ist
jeweils mit einem Redundanzumschaltmittel 570 und 670 ausgestattet.
Die Redundanzumschaltmittel 570 und 670 weisen
jeweils einen Rücksetzeingang 571 und 671,
ein Redundanzumschaltsignaleingang 572 und 672,
einen Freigabeausgang 573 und 673 sowie einen
Redundanzumschaltsignalausgang 574 und 674 auf.Each of the redundantly connected similar modules 5 and 6 is each with a redundancy switching means 570 and 670 fitted. The redundancy switching means 570 and 670 each have a reset input 571 and 671 , a redundancy switching signal input 572 and 672 , a release outlet 573 and 673 and a redundancy switching signal output 574 and 674 on.
Darüber hinaus
ist jeder der gleichartigen Baugruppen 5 und 6 für jeden
angeschlossenen singulären
Signalkanal 3 mit jeweils einem Signalverstärker 510 und 610 ausgestattet.In addition, each of the similar assemblies 5 and 6 for each connected singular signal channel 3 each with a signal amplifier 510 and 610 fitted.
Vereinbarungsgemäß empfangen
beide redundant geschalteten Baugruppen 5 und 6 dieselben Daten
und Befehle über
das Bussystem 7 von der in 6 nicht
dargestellten übergeordneten
Einrichtung. Demzufolge sind an den Ausgängen der Signalverstärker 510 und 610 zu
denselben Zeitpunkten exakt dieselben Ausgangssignale verfügbar.As agreed, both redundantly connected modules receive 5 and 6 the same data and commands via the bus system 7 from the in 6 not shown superordinate device. Consequently, at the outputs of the signal amplifiers 510 and 610 exactly the same output signals are available at the same times.
Im
weiteren wird davon ausgegangen, daß die Baugruppe 5 die
aktuell aktivgeschaltete Baugruppe und die Baugruppe 6 die
aktuell passivgeschaltete redundante Baugruppe ist. Der Ausgang des
Signalverstärkers 510 der
aktiven Baugruppe 5 ist, symbolisiert durch einen geschlossenen
zweipoligen Schalter 520, mit dem singulären Signalkanal 3 verbunden.
Der Schalter 520 wird durch den Freigabeausgang 573 des
Redundanzumschaltmittels 570 betätigt.In the following it is assumed that the assembly 5 the currently active module and the module 6 is the currently passive redundant module. The output of the signal amplifier 510 the active assembly 5 is symbolized by a closed two-pole switch 520 , with the singular signal channel 3 connected. The desk 520 is through the release output 573 the redundancy switching means 570 actuated.
Im
Gegensatz dazu ist der Ausgang des Signalverstärkers 610 der passiv
geschalteten Baugruppe 6, symbolisiert durch einen geöffneten
zweipoligen Schalter 620, vom singulären Signalkanal 3 getrennt.
Der Schalter 620 wird durch den Freigabeausgang 673 des
Redundanzumschaltmittels 670 betätigt.In contrast, the output of the signal amplifier 610 the passively connected module 6 , symbolized by an open two-pole switch 620 , from the singular signal channel 3 separated. The desk 620 is through the release output 673 the redundancy switching means 670 actuated.
Jede
der redundant geschalteten Baugruppen 5 und 6 weist
jeweils einen Redundanzumschaltsignaleingang 504 und 604 sowie
einen Redundanzumschaltsignalausgang 505 und 605 auf,
die jeweils mit dem zugehörigen
Redundanzumschaltsignaleingang 572 und 672 und
dem Redundanzumschaltsignalausgang 574 und 674 des
zugehörigen
Redundanzumschaltmittels 570 und 670 verbunden
sind.Each of the redundantly connected modules 5 and 6 each has a redundancy switch signal input 504 and 604 and a redundancy switching signal output 505 and 605 on, each with the associated Redundanzumschaltsignaleingang 572 and 672 and the redundancy switching signal output 574 and 674 the associated redundancy switching means 570 and 670 are connected.
Die
redundante Verschaltung der gleichartigen Baugruppen 5 und 6 besteht
nunmehr darin, daß der
Redundanzumschaltsignalausgang 505 der aktiven Baugruppe 5 über eine
Signalleitung 11 mit dem Redundanzumschaltsignaleingang 604 der
passiv geschalteten redundanten Baugruppe 6 verbunden ist,
und daß der
Redundanzumschaltsignalausgang 605 der passiv geschalteten
Baugruppe 6 über
eine Signalleitung 12 mit dem Redundanzumschaltsignaleingang 504 der
aktiven Baugruppe 5 verbunden ist.The redundant interconnection of similar modules 5 and 6 is now that the redundancy switching signal output 505 the active assembly 5 via a signal line 11 with the redundancy switching signal input 604 the passive switched redundant module 6 and that the redundancy switching signal output 605 the passively connected module 6 via a signal line 12 with the redundancy switching signal input 504 the active assembly 5 connected is.
In
jeder der gleichartigen Baugruppen 5 und 6 wird
im Störungsfall,
gemäß Programmschritt 1102 in 2,
ein Rücksetzsignal 503 und 603 erzeugt, das
am Rücksetzeingang 571 und 671 des
jeweiligen Redundanzumschaltmittels 570 und 670 aufgeschaltet
ist.In each of the similar assemblies 5 and 6 is in case of failure, according to the program step 1102 in 2 , a reset signal 503 and 603 generated at the reset input 571 and 671 the respective redundancy switching means 570 and 670 is switched on.
Beim
Auftreten einer Störung
in der aktiven Baugruppe 5 wird gemäß Programmschritt 1102 das Rücksetzsignal 503 aktiviert.
Daraufhin wird über
den Freigabeausgang 573 der Schalter 520 geöffnet und gleichzeitig über den
Redundanzumschaltsignalausgang 574 des Redundanzumschaltmittels 570,
den Redundanzumschaltsignalausgang 505 der aktiven Baugruppe 5,
die Signalleitung 11 an den Redundanzumschaltsignaleingang 604 der
redundant geschalteten Baugruppe 6 und weiter an den Redundanzumschaltsignaleingang 672 des
Redundanzumschaltmittels 670 der Störungszustand der aktiven Baugruppe 5 gemeldet.
Gemäß Programmschritt 1201 in 3 wird
im Redundanzumschaltmittel 670 der redundant geschalteten
Ersatz-Baugruppe 6 ein Redundanzumschaltsignal erkannt
und über
den Freigabeausgang 673 der Schalter 620 geschlossen.
Das Schließen
des Schalters 620 der aktivierten Ersatz-Baugruppe 6 entspricht
dem Zeitpunkt t1 in 5. Bezüglich des
singulären
Signalkanals 3 wird die Kommunikation stoßfrei über die
redundant geschaltete Ersatz-Baugruppe 6 fortgesetzt.When a fault occurs in the active module 5 becomes according to program step 1102 the reset signal 503 activated. Thereupon becomes over the release output 573 the desk 520 opened and simultaneously via the redundancy switching signal output 574 the redundancy switching means 570 , the redundancy switching signal output 505 the active assembly 5 , the signal line 11 to the redundancy switching signal input 604 the redundantly connected module 6 and on to the redundancy switch signal input 672 the redundancy switching means 670 the fault condition of the active module 5 reported. According to program step 1201 in 3 is in the redundancy switching means 670 the redundant replacement module 6 a redundancy switch signal is detected and via the enable output 673 the desk 620 closed. Closing the switch 620 the activated replacement module 6 corresponds to the time t 1 in 5 , Regarding the singular signal channel 3 Communication is bumpless over the redundant replacement module 6 continued.
Nach
wiederhergestellter Baugruppe 5 und aktiver Ersatz-Baugruppe 6 wird
bei deren Störung das
Rücksetzsignal 603 aktiviert,
woraufhin über
den Freigabeausgang 673 der Schalter 620 geöffnet wird und
gleichzeitig über
den Redundanzumschaltsignalausgang 674 des Redundanzumschaltmittels 670, den
Redundanzumschaltsignalausgang 605 der Baugruppe 6 und
die Signalleitung 12 an den Redundanzumschaltsignaleingang 504 der
Baugruppe 5 und weiter an den Redundanzumschaltsignaleingang 572 des
Redundanzumschaltmittels 570, gemäß Programmschritt 1103 in 2,
gesendet. Daraufhin wird über
den Freigabeausgang 573 des Redundanzumschaltmittels 570 der
Schalter 520 geschlossen und der singuläre Signalkanal 3 mit
dem Ausgang des Signalverstärkers 510 verbunden.After restored assembly 5 and active replacement module 6 If the error occurs, the reset signal 603 activated, whereupon via the release output 673 the desk 620 and simultaneously via the redundancy switch signal output 674 the redundancy switching means 670 , the redundancy switching signal output 605 the assembly 6 and the signal line 12 to the redundancy switching signal input 504 the assembly 5 and on to the redundancy switch signal input 572 the redundancy switching means 570 , according to program step 1103 in 2 , Posted. Thereupon becomes over the release output 573 the redundancy switching means 570 the desk 520 closed and the singular signal channel 3 with the output of the signal amplifier 510 connected.
In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Schalter 520 und 620 als
elektronische Torschaltungen ausgeführt. Soweit die redundant geschalteten,
gleichartigen Baugruppen 5 und 6 als Sendebaugruppen
ausgeführt
sind, sind die Ausgänge
der elektronischen Torschaltungen 520 und 620 unmittelbar
mit den Anschlußelementen
der zweiten Schnittstelle zum Anschluß des singulären Signalkanals 3 verbunden.
Sind die redundant geschalteten, gleichartigen Baugruppen 5 und 6 als Empfangsbaugruppen
ausgeführt,
dann sind die Signaleingänge
der elektronischen Torschaltungen 520 und 620 unmittelbar
mit den Anschlußelementen
der zweiten Schnittstelle zum Anschluß des singulären Signalkanals 3 verbunden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the switches 520 and 620 designed as electronic gates. As far as the redundantly connected, similar modules 5 and 6 are designed as transmission modules, the outputs of the electronic gate circuits 520 and 620 directly with the connection elements of the second interface for connection of the singular signal channel 3 connected. Are the redundantly connected, similar modules 5 and 6 executed as receiving modules, then the signal inputs of the electronic gate circuits 520 and 620 directly with the connection elements of the second interface for connection of the singular signal channel 3 connected.
Dadurch
wird der singuläre
Signalkanals 3 unmittelbar an seinem Anschlüssen an
die redundant geschalteten, gleichartigen Baugruppen 5 und 6 Abhängigkeit
vom Aktivierungszustand jeder redundant geschalteten, gleichartigen
Baugruppe 5 und 6 an- und abgeschaltet.This will be the singular signal channel 3 immediately at its connections to the redundantly connected, similar modules 5 and 6 Dependence on the activation state of each redundantly connected, similar module 5 and 6 switched on and off.
Der
Vorteil dieser Vorgehensweise ist darin zu sehen, daß die redundant
geschalteten, gleichartigen Baugruppen 5 und 6 unabhängig von
ihrem Aktivierungszustand während
des laufenden Betriebs nahezu vollständig prüfbar und überwachbar sind. Lediglich
die elektronischen Torschaltungen 520 und 620 der
jeweils passivgeschalteten Ersatz-Baugruppe sind von der laufenden Überwachung
ausgenommen.The advantage of this approach is the fact that the redundantly connected, similar modules 5 and 6 regardless of their activation state during operation are almost completely verifiable and monitored. Only the electronic gate circuits 520 and 620 each passive-connected spare module is excluded from ongoing monitoring.
Da
vereinbarungsgemäß alle redundant
geschalteten, gleichartigen Baugruppen 5 und 6 unabhängig von
ihrem Aktivierungszustand während
des laufenden Betriebs von der übergeordneten
Einrichtung 4 des hierarchisch aufgebauten Automatisierungssystems
dieselben Daten und Befehle empfangen und zu denselben Zeitpunkten
denselben Abarbeitungszustand der Befehlssequenzen aufweisen, werden
Störungen
sowohl in der aktivgeschalteten Baugruppe 5 als auch in
allen passivgeschalteten Ersatz-Baugruppen 6 erkannt
und verarbeitet. Auf diese Weise wird eine besonders hohe Verfügbarkeit
für das
hierarchisch aufgebauten Automatisierungssystem erreicht.As agreed, all redundantly connected, similar modules 5 and 6 regardless of their activation state during operation of the parent device 4 of the hierarchically structured automation system receive the same data and commands and have the same execution state of the command sequences at the same times, disturbances in both the active circuit assembly 5 as well as in all passive switched spare modules 6 recognized and processed. In this way, a particularly high availability for the hierarchically structured automation system is achieved.
Wenngleich
die bevorzugte Ausführungsform
gemäß 6 am
Beispiel redundant geschalteter Sendebaugruppen mit einem Signalempfänger 1 beschrieben
ist, liegt es gleichwohl im Rahmen der Erfindung, anstelle des Signalempfängers 1 einen
Signalsender 1 vorzusehen und die redundant geschalteten
Baugruppen 5 und 6 als Empfangsbaugruppen auszugestalten.
Darüber
hinaus liegt es im Rahmen der Erfindung, daß jede Sende-/Empfängerkombination
auf analoge oder digitale Signalübertragung
spezialisiert ist.Although the preferred embodiment according to 6 on the example of redundantly switched transmission modules with a signal receiver 1 is described, it is nevertheless within the scope of the invention, instead of the signal receiver 1 a signal transmitter 1 provide and the redundantly connected modules 5 and 6 to design as receiving modules. Moreover, it is within the scope of the invention that each transmitter / receiver combination is specialized in analog or digital signal transmission.
Darüber hinaus
liegt es im Rahmen der Erfindung, Gruppen von mehr als zwei redundant
geschalteten gleichartigen Baugruppen zur stoßfreien Übernahme der Kommunikation über einen
singulären
Signalkanal zu einem Signalempfänger 1 bzw. von
einem Signalsender 1 vorzusehen.Moreover, it is within the scope of the invention, groups of more than two redundantly connected similar assemblies for bumpless transfer of communication over a singular signal channel to a signal receiver 1 or from a signal transmitter 1 provided.
In 7 ist
unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel das Redundanzumschaltmittel 570 und 670 der
redundant geschalteten, gleichartigen Baugruppen 5 und 6 als
Blockschaltbild dargestellt. Dabei sind die Mittel mit den Bezugszeichen 570 bis 577 der
aktivgeschalteten Baugruppe 5 und die Mittel mit den Bezugszeichen 670 bis 677 der passivgeschalteten
Ersatz-Baugruppe 6 zugeordnet.In 7 is the redundancy switching means using like reference numerals for like means 570 and 670 the redundantly connected, similar modules 5 and 6 shown as a block diagram. In this case, the means with the reference numerals 570 to 577 the activated module 5 and the means with the reference numerals 670 to 677 the passively switched replacement module 6 assigned.
Das
Redundanzumschaltmittel 570 und 670 besteht im
wesentlichen aus einem adressierbaren Statuslatch 575 und 675,
einem adressierbaren Bereitschaftslatch 576 und 676 sowie
einem UND-Gatter 577 und 677 mit zwei Eingängen, von
denen ein Eingang invertierend ist.The redundancy switching means 570 and 670 consists essentially of an addressable status latch 575 and 675 , an addressable standby latch 576 and 676 as well as an AND gate 577 and 677 with two inputs, one input of which is inverting.
Das
adressierbare Statuslatch 575 und 675 und das
adressierbare Bereitschaftslatch 576 und 676 des
Redundanzumschaltmittels 570 und 670 sind über einen
gemeinsamen Rücksetzeingang rücksetzbar,
der der Rücksetzeingang 571 und 671 des
Redundanzumschaltmittels 570 und 670 ist. Der Ausgang
des adressierbaren Statuslatch 575 und 675 ist
der Redundanzumschaltsignalausgang 574 und 674 des
Redundanzumschaltmittels 570 und 670 und der Ausgang
des adressierbare Bereitschaftslatch 576 und 676 ist
mit dem nichtinvertierenden Eingang des UND-Gatters 577 und 677 verbunden.The addressable status latch 575 and 675 and the addressable standby latch 576 and 676 the redundancy switching means 570 and 670 can be reset via a common reset input, which is the reset input 571 and 671 the redundancy switching means 570 and 670 is. The output of the addressable status latch 575 and 675 is the redundancy switching signal output 574 and 674 the redundancy switching means 570 and 670 and the output of the addressable ready latch 576 and 676 is with the non-inverting input of the AND gate 577 and 677 connected.
Darüber hinaus
weist das Redundanzumschaltmittel 570 und 670 Mittel
zur selektiven Konfiguration des adressierbaren Statuslatch 575 und 675 und
des adressierbaren Bereitschaftslatch 576 und 676 durch
die Prozessoreinheit 8 auf.In addition, the redundancy switching means 570 and 670 Means for selectively configuring the addressable status latch 575 and 675 and the addressable standby latch 576 and 676 through the processor unit 8th on.
Der
invertierende Eingang des UND-Gatters 577 und 677 ist
der Redundanzumschaltsignaleingang 572 und 672 des
Redundanzumschaltmittels 570 und 670. Der Ausgang
des UND-Gatters 577 und 677 ist der Freigabeausgang 573 und 673 des
Redundanzumschaltmittels 570 und 670.The inverting input of the AND gate 577 and 677 is the redundancy switching signal input 572 and 672 the redundancy switching means 570 and 670 , The output of the AND gate 577 and 677 is the release output 573 and 673 the redundancy switching means 570 and 670 ,
Bei
der Inbetriebnahme der redundant geschalteten, gleichartigen Baugruppen 5 und 6 werden
das adressierbare Statuslatch 575 und 675 und das
adressierbare Bereitschaftslatch 576 und 676 des
Redundanzumschaltmittels 570 und 670 durch die
Prozessoreinheit 8 in Abhängigkeit vom Aktivierungszustand
der jeweiligen Baugruppe 5 und 6 initialisierend
eingestellt.When commissioning the redundantly connected, similar modules 5 and 6 become the addressable status latch 575 and 675 and the addressable standby latch 576 and 676 the redundancy switching means 570 and 670 through the processor unit 8th depending on the activation state of the respective module 5 and 6 set initializing.
Bei
der Initialisierung der aktivgeschalteten Baugruppe 5 wird
das adressierbare Statuslatch 575 gesetzt. Der Redundanzumschaltsignalausgang 574 des
Redundanzumschaltmittels 570 führt somit High-Pegel und ist
demzufolge bei positiver Logik aktiv. Das adressierbare Bereitschaftslatch 576 des
Redundanzumschaltmittels 570 wird für die aktivgeschaltete Baugruppe 5 gesetzt,
so daß am
nichtinvertierenden Eingang des UND-Gatters 577 High-Pegel geschaltet
ist.During initialization of the activated module 5 becomes the addressable status latch 575 set. The redundancy switching signal output 574 the redundancy switching means 570 thus carries high level and is therefore active with positive logic. The addressable standby latch 576 the redundancy switching means 570 is for the active module 5 set so that the non-inverting input of the AND gate 577 High level is switched.
Bei
der Initialisierung der passivgeschalteten Ersatz-Baugruppe 6 wird
das adressierbare Statuslatch 675 in seinen rückgesetzten
Zustand verbracht. Der Redundanzumschaltsignalausgang 674 des
Redundanzumschaltmittels 670 führt somit Low-Pegel und ist
demzufolge bei positiver Logik inaktiv. Das adressierbare Bereitschaftslatch 676 des
Redundanzumschaltmittels 670 wird für die passivgeschaltete Ersatz-Baugruppe 6 gesetzt,
so daß am
nichtinvertierenden Eingang des UND-Gatters 677 High-Pegel geschaltet
ist.During the initialization of the passive switched replacement module 6 becomes the addressable status latch 675 spent in its reset state. The redundancy switching signal output 674 the redundancy switching means 670 thus results in low level and is therefore inactive with positive logic. The addressable standby latch 676 the redundancy switching means 670 is for the passive switched replacement module 6 set so that the non-inverting input of the AND gate 677 High level is switched.
Im
weiteren wird die Wirkungsweise der Redundanzumschaltmittel 570 und 670 der
aktivgeschaltete Baugruppe 5 und der passivgeschalteten Ersatz-Baugruppe 6 unter
Berücksichtigung
der Zusammenschaltung gemäß 6 erläutert. Dabei
ist der Redundanzumschaltsignalausgang 574 des Redundanzumschaltmittels 570 der
aktivgeschaltete Baugruppe 5 über den Redundanzumschaltsignalausgang 505,
die Signalleitung 11 und den Redundanzumschaltsignaleingang 604 der
Ersatz-Baugruppe 6 mit
dem Redundanzumschaltsignaleingang 672 des Redundanzumschaltmittels 670 verbunden.
Der Redundanzumschaltsignalausgang 674 des Redundanzumschaltmittels 670 ist über den
Redundanzumschaltsignalausgang 605, die Signalleitung 12 und
den Redundanzumschaltsignaleingang 504 des Redundanzumschaltmittels 570 mit
dem Redundanzumschaltsignaleingang 572 der aktivgeschaltete Baugruppe 5 verbunden.In the following, the operation of the redundancy switching means will be described 570 and 670 the active module 5 and the passive-connected replacement module 6 taking into account the interconnection according to 6 explained. Where is the redundancy switch signal output 574 the redundancy switching means 570 the active module 5 via the redundancy switching signal output 505 , the signal line 11 and the redundancy switch signal input 604 the replacement module 6 with the redundancy switching signal input 672 the redundancy switching means 670 connected. The redundancy switching signal output 674 the redundancy switching means 670 is via the redundancy switching signal output 605 , the signal line 12 and the redundancy switch signal input 504 the redundancy switching means 570 with the redundancy switching signal input 572 the active module 5 connected.
Durch
diese Verbindungen führen
der Redundanzumschaltsignaleingang 672 der passivgeschalteten
Ersatz-Baugruppe 6 High-Pegel und der Redundanzumschaltsignaleingang 572 der
aktivgeschaltete Baugruppe 5 Low-Pegel.These connections cause the redundancy switch signal input 672 the passively switched replacement module 6 High level and the redundancy switching signal input 572 the active module 5 Low level.
Bei
ungestörtem
Betrieb sind die Rücksetzsignale 571 und 671 der
aktivgeschalteten Baugruppe 5 und der passivgeschalteten
Ersatz-Baugruppe 6 inaktiv. Darüber hinaus ist der Freigabeausgang 573 der
aktivgeschalteten Baugruppe 5 durch die Verknüpfung des
Low-Pegels vom Redundanzumschaltsignaleingang 572 am invertierenden
Eingang des UND-Gatters 577 und des High-Pegels vom Ausgang
des adressierbaren Bereitschaftslatch 576 am nichtinvertierenden
Eingang des UND-Gatters 577 mit
High-Pegel aktiv. Infolge dessen ist der Schalter 520 der
aktivgeschalteten Baugruppe 5 geschlossen und der Ausgang
des Signalverstärkers 510 über den singulären Signalkanal 3 mit
dem Signalempfänger 1 verbunden.In undisturbed operation are the reset signals 571 and 671 the activated module 5 and the passive-connected replacement module 6 inactive. In addition, the release output 573 the activated module 5 by linking the low level of the redundancy switch signal input 572 at the inverting input of the AND gate 577 and the high level of the output of the addressable standby latch 576 at the non-inverting input of the AND gate 577 active with high level. As a result, the switch 520 the activated module 5 closed and the output of the signal amplifier 510 over the singular signal channel 3 with the signal receiver 1 connected.
Bei
der passivgeschalteten Ersatz-Baugruppe 6 führt der
Ausgang des UND-Gatters 677 des Redundanzumschaltmittels 670 durch
die Verknüpfung des
High-Pegels vom Redundanzumschaltsignaleingang 672 am invertierenden
Eingang und des High-Pegels
vom Ausgang des adressierbaren Bereitschaftslatch 676 am
nichtinvertierenden Eingang im Ergebnis Low-Pegel, so daß der Freigabeausgang 673 inaktiv
ist. Infolge dessen ist der Schalter 620 der redundant
geschalteten, gleichartigen Ersatz-Baugruppe 6 geöffnet, so
daß der
singuläre
Signalkanal 3 von dem Ausgang des Signalverstärkers 610 der
Ersatz-Baugruppe 6 getrennt ist.In the case of the passive-connected replacement module 6 performs the output of the AND gate 677 the redundancy switching means 670 by linking the high level from the redundancy switch signal input 672 at the inverting input and the high level from the output of the addressable ready latch 676 at the non-inverting input, the result is a low level, so that the enable output 673 is inactive. As a result, the switch 620 the redundant, similar replacement module 6 opened so that the singular signal channel 3 from the output of the signal amplifier 610 the replacement module 6 is disconnected.
Beim
Auftreten einer Störung
in der aktivgeschalteten Baugruppe 5 wird das Rücksetzsignal 571 aktiviert.
Infolge dessen werden das adressierbare Statuslatch 575 und
das adressierbare Bereitschaftslatch 576 rückgesetzt.
Durch Rücksetzen
des adressierbaren Statuslatch 575 wird der Redundanzumschaltsignalausgang 574 der
aktivgeschalteten Baugruppe 5 und damit der Redundanzumschaltsignaleingang 672 auf
Low-Pegel gesetzt.When a fault occurs in the active module 5 becomes the reset signal 571 activated. As a result, the addressable status latch 575 and the addressable standby latch 576 reset. By resetting the addressable status latch 575 becomes the redundancy switching signal output 574 the activated module 5 and thus the redundancy switching signal input 672 set to low level.
Der
Low-Pegel am invertierenden Eingang des UND-Gatters 677 bewirkt
bei gesetztem adressierbaren Bereitschaftslatch 676 die
Aktivierung des Freigabeausgangs 673. Infolge dessen wird
der Schalter 620 der redundant geschalteten, gleichartigen
Ersatz-Baugruppe 6 geschlossen, so daß der Ausgang des Signalverstärkers 610 der
Ersatz-Baugruppe 6 über
den singuläre
Signalkanal 3 mit dem Signalempfänger 1 verbunden ist.The low level at the inverting input of the AND gate 677 effects when the addressable standby latch is set 676 the activation of the release output 673 , As a result, the switch 620 the redundant, similar replacement module 6 closed so that the output of the signal amplifier 610 the replacement module 6 over the singular signal channel 3 with the signal receiver 1 connected is.
Darüber hinaus
bewirkt das Rücksetzen
des adressierbaren Bereitschaftslatch 576 der aktivgeschalteten
Baugruppe 5 infolge Low-Pegels am nichtinvertierenden Eingang
des UND-Gatters 577 im Ergebnis Low-Pegel am Freigabeausgang 573. Infolge
dessen wird der Schalter 520 der gestörten Baugruppe 5 geöffnet, so
daß der
singuläre
Signalkanal 3 vom Ausgang des Signalverstärkers 510 der gestörten Baugruppe 5 getrennt
ist.In addition, the reset of the addressable ready latch causes 576 the activated module 5 due to low level at the non-inverting input of the AND gate 577 as a result, low level at the enable output 573 , As a result, the switch 520 the faulty module 5 opened so that the singular signal channel 3 from the output of the signal amplifier 510 the faulty module 5 is disconnected.
Bei
der Authentisierung gemäß Programmschritt 1307 zum
Zeitpunkt t2 des bereits vorläufig vollzogenen
Wechsels der aktivgeschalteten Baugruppe gemäß Programmschritt 1202 zum
Zeitpunkt t1 wird das adressierbare Statuslatch 675 der
Ersatz-Baugruppe 6 gesetzt. Der Ausgang des adressierbaren
Statuslatch 675 und damit der Redundanzumschaltsignalausgang 605 sowie
der Redundanzumschaltsignaleingang 504 führen nunmehr High-Pegel,
so daß das
UND-Gatters 577 unabhängig vom
Zustand des adressierbaren Bereitschaftslatch 576 stets
gesperrt ist. In vorteilhafter Weise wird dadurch der Freigabeausgang 573 gegen
unbeabsichtigte Aktivierung verriegelt.During the authentication according to the program step 1307 at time t 2 of the already provisionally completed change of the active circuit module according to the program step 1202 at time t 1 , the addressable status latch 675 the replacement module 6 set. The output of the addressable status latch 675 and thus the redundancy switching signal output 605 and the redundancy switch signal input 504 now carry high level, so that the AND gate 577 regardless of the state of the addressable standby latch 576 is always locked. Advantageously, thereby the release output 573 locked against unintentional activation.
Nach
der Authentisierung ist die Ersatz-Baugruppe 6 im Automatisierungssystem
als aktive Baugruppe registriert.After authentication is the replacement module 6 registered in the automation system as an active module.
-
11
-
Signalempfängersignal receiver
-
33
-
singulärer Signalkanalsingular signal channel
-
44
-
übergeordnete
Einrichtungparent
Facility
-
5,
65,
6
-
redundant
geschaltete, gleichartige Baugruppenredundant
switched, similar assemblies
-
77
-
Bussystembus system
-
88th
-
Prozessoreinheitprocessor unit
-
11,
1211
12
-
Signalleitungensignal lines
-
503,
603503
603
-
RücksetzsignalReset signal
-
504,
604504
604
-
RedundanzumschaltsignaleingangRedundanzumschaltsignaleingang
-
505,
605505
605
-
RedundanzumschaltsignalausgangRedundanzumschaltsignalausgang
-
510,
610510
610
-
Signalverstärkersignal amplifier
-
520,
620520
620
-
Schalterswitch
-
570,
670570,
670
-
RedundanzumschaltmittelRedundanzumschaltmittel
-
571,
671571,
671
-
RücksetzeingangReset input
-
572,
672572,
672
-
RedundanzumschaltsignaleingangRedundanzumschaltsignaleingang
-
573,
673573,
673
-
Freigabeausgangenable output
-
574,
674574,
674
-
RedundanzumschaltsignalausgangRedundanzumschaltsignalausgang
-
575,
675575,
675
-
adressierbares
Statuslatchaddressable
Statuslatch
-
576,
676576,
676
-
adressierbares
Bereitschaftslatchaddressable
Bereitschaftslatch
-
577,
677577,
677
-
UND-GatterAND gate
-
1000
bis 99991000
until 9999
-
Programmschritteprogram steps
