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Die
Erfindung betrifft ein Busteilnehmer zum Anschluss an einen Kommunikationsdatenbus
mit mindestens einem Kommunikationsprozessor zur Steuerung der Übertragung
von Daten zwischen an den Kommunikationsdatenbus angeschlossenen Busteilnehmern
und mit Kodierschaltern zur Festlegung einer ersten Teiladresse
des Busteilnehmers.
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Insbesondere
in der industriellen Automatisierungstechnik werden Busteilnehmer
in Verbindung mit Kommunikationsbussystemen eingesetzt, um räumlich verteilte
Sensoren und Aktoren mit übergeordneten
Steuerungen zu verbinden. Oftmals werden dabei Feldbuskoppelmodule
eingesetzt, um über einen
internen Datenbus eine Vielzahl von Ein-/Ausgabemodulen an den Feldbus
anzuschließen.
Die Ein-/Ausgabemodule werden dabei oftmals auf einer Hutschiene
nebeneinander aufgesetzt, wobei die Folge von Ein-/Ausgabemodulen
durch das Feldbuskoppelmodul abgeschlossen ist. Der interne Datenbus
ist oftmals in Ringtopologie ausgebildet.
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Ein
derartiges Kommunikationssystem hat den Vorteil, dass die einzelnen
mit den Ein-/Ausgabemodulen verbundenen Feldanwendungen nicht individuell
verkabelt werden müssen.
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Nachfolgend
wird unter dem Begriff Kommunikationsdatenbus sowohl ein Feldbus,
als auch ein interner Datenbus verstanden. Busteilnehmer sind sämtliche
durch Adressierung ansprechbare Module, wie Feldbuskoppelmodule,
Ein-/Ausgabemodule etc, die eine individuelle Adresse zugeordnet
bekommen haben und an einen Kommunikationsdatenbus anschließbar sind.
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In
der Automatisierungstechnik werden zur Datenübertragung verstärkt Mechanismen
eingesetzt, die auf den Protokollen Ethernet, TCP/UDP und IP basieren.
Dabei werden zur Adressierung entweder numerische IP-Adressen oder
logische alphanumerische Namen (z.B. DNS) eingesetzt. Üblicherweise
werden die IP-Adressen oder Namen über das Netzwerk vergeben.
Die Vergabe von IP-Adressen wird teilweise auch mit Kodierschaltern
durchgeführt.
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IP-Adressen
sind üblicherweise
aus vier maximal dreistelligen, mit einem Punkt voneinander getrennten
Nummernblöcken
gebildet. Die IP-Adresse ist hierarchisch so aufgebaut, dass der
letzte Nummerblock einen individuellen Busteilnehmer aus einer durch
die übergeordneten
Nummerndefinierten Gruppe von Busteilnehmern kennzeichnet. Die Einstellung
mindestens des letzten individuellen Nummernblocks kann durch Kodierschalter
an dem jeweiligen Busteilnehmer erfolgen. Beim Austausch eines bspw.
defekten Busteilnehmers muss für
den neuen Busteilnehmer lediglich die Stellung der Kodierschalter übernommen
werden, damit dieser ohne weitere Änderung des Systems adressierbar
und damit funktionsfähig
ist.
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In
einigen Kommunikationsprotokollen, wie z.B. PROFINET IO werden die
Busteilnehmer jedoch nicht in erster Linie mittels IP-Adresse sondern über einen
logischen Gerätenamen
adressiert. Im Beispiel PROFINET IO müssen die Busteilnehmer erst
mit dem logischen Gerätenamen
versehen („getauft") werden, bevor sie
mit anderen Busteilnehmern kommunizieren können. Dies geschieht zur Zeit
mittels DCP "Discovery
and Configuration Protocol".
Hierbei wird der logische Gerätename
von einem Software-Konfigurationswerkzeug über das Netzwerk in den Busteilnehmer
geladen und dort dauerhaft abgespeichert. Diese logische alphanumerische
Adresse ist die wesentliche Information im Busteilnehmer zum Kommunikationsaufbau
mit einer überlagerten
Steuerung (IO Controller). Das bedeutet, dass bei Neuinbetriebnahme
und beim Gerätetausch
der Gerätename
in den neuen Busteilnehmer (Gerät)
geladen werden muss, was derzeit über Software, externe Speicherkarten
bzw. automatischen Protokollen ("Low
Level Discovery Protocol" LLDP)
erfolgt.
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Häufig ist
beim weltweiten Einsatz der Komponenten im Falle eines Gerätetausches
vor Ort kein entsprechendes Projektierungstool bzw. kein geschultes
Servicepersonal vorzufinden. Die Bereitstellung von Wechselspeichermedien
seitens der Busteilnehmer stellt zudem erhöhte Anforderungen an die Hardware
und ist mit höheren
Gerätekosten
verbunden. Solche Medien können
auch leicht verloren gehen. Eine Ermittlung der Netzwerktopologie
auf Basis des "Low
Level Discovery Protocols" (LLDP) wird
durch viele herkömmliche
Controller derzeit auch nicht unterstützt.
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DE 199 34 514 C1 offenbart
ein Verfahren zum Konfigurieren eines an einen Feldbus angeschlossenen
Busteilnehmers, bei dem einem Busteilnehmer eine logische Adresse
zugeordnet wird. Die von einer Adressvergabeeinheit an den Busteilnehmer übermittelte
Adresse wird durch eine ebenfalls von der Adressvergabeeinheit an
den Busteilnehmer übermittelte
physikalische Adresse ergänzt,
die mit einer angenommenen physikalischen Position des Busteilnehmers
bezogen auf den Feldbus korrespondiert. Die an den Busteilnehmer übermittelte
physikalische Adresse wird an Hand der tatsächlichen physikalischen Position
des Busteilnehmers bezogen auf den Feldbus verifiziert und die übermittelte
logische Adresse wird im Speicher des Busteilnehmers in Abhängigkeit
von der Verifikation der physikalischen Adresse abgespeichert. Für die Adressvergabe
ist nachteilig ein Konfigurationsverwaltungswerkzeug erforderlich,
das an dem Busmaster angeschlossen werden muss. Ein solches Werkzeug
bzw. im Umgang mit dem Werkzeug erfahrenes Personal ist oftmals
nicht verfügbar.
Die notwendige zentrale Konfiguration führt auch zu einer Verlängerung
der Austauschzeit von Busteilnehmern.
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EP 0 898 442 A1 offenbart
ein Verfahren zur Initialisierung und Überwachung mindestens eines elektrischen
Verbrauchers, der über
ein Bussystem an eine Zentrale angeschlossen ist. Die Zentrale hat eine
Adressgenerierungseinrichtung zu Erzeugung und Übermittlung von Adresssignalen
an die Verbraucher. Im Verbraucher erfolgt dann eine Eigenzuordnung
einer über
die Datenverbindung von der Zentraleinrichtung erhaltenen und dem
Adresssignal entsprechenden Adresse.
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Aufgabe
der folgenden Erfindung ist es, einen verbesserten Busteilnehmer
zu schaffen, mit dem eine wesentlich vereinfachte Adresszuordnung möglich ist.
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Die
Aufgabe wird mit dem Busteilnehmer der Eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass der Busteilnehmer Adressspeicher zum Abspeichern einer fest
vorgegebenen zweiten Teiladresse hat, eine Adresse des Busteilnehmers
zur Zuordnung von über
den Kommunikationsdatenbus übertragenden Daten
zu dem Busteilnehmer aus der Kommunikation der ersten und zweiten
Teiladresse gebildet ist und die zweite Teiladresse alphanumerische
Zeichen zur Zuweisung einer Namenskennung zu dem Busteilnehmer enthält.
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Die
für einen
Busteilnehmer fest vorgegebene Zeichenfolge der zweiten Teiladresse
stellt einen Default-Gerätenamen
dar, der dem Projektierungstool bei der Erstinstallation eines Kommunikationsbussystems über die
Gerätebeschreibung,
bspw. eine GSD-Datei mitgeteilt wird. Im Rahmen der Projektierung
erfolgt eine Indizierung dieses Default-Gerätenamens mit Hilfe der durch
die Kodierschalter festgelegten ersten Teiladresse. Anhand der Schalterstellung
der Kodierschalter wird der Busteilnehmer somit durch einen Gerätenamen
adressiert, der sich aus der ersten und zweiten Teiladresse, das
heißt
der vordefinierten Zeichenfolge für den Default-Gerätenamen
und der gemäß Schalterstellung
angehängten
Indizierung zusammensetzt.
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Beim
Austausch eines Busteilnehmers braucht dann lediglich nur noch der
Kodierschalter des neuen Busteilnehmers auf die Stellung der Kodierschalter
des auszutauschenden Busteilnehmers gesetzt werden. Der neue Busteilnehmer
erhält
somit dieselbe Indizierung des Default-Gerätenamens wie der zu ersetzende
Busteilnehmer. Die im Speicher abgelegte, fest vorgegebene zweite
Teiladresse, das heißt
der Default-Gerätename,
ist identisch zu dem im auszutauschenden Busteilnehmer eingetragenen Default-Gerätenamen.
Vorzugsweise entspricht der Default-Gerätename der Typenbezeichnung
des Busteilnehmers. Dann wird Adresse des Busteilnehmers durch die
Typenbezeichnung und die mit Hilfe der Kodierschalter fest gelegte
Indizierung gebildet. Die durch die zweite Teiladresse fest vorgegebene Namenskennung
ist dann bevorzugt eine werksmäßig festgelegte
Typenbezeichnung des Busteilnehmers. Dies führt zu einer wesentlich vereinfachten Projektierung
und Austauschbarkeit von Busteilnehmern.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Busteilnehmer wird
die Gerätetaufe
bei der Installation an dem Busteilnehmer ohne Notwendigkeit von
Hilfsmitteln mittels Kodierschalter durchgeführt. Hierbei wird eine alphanumerische
Adresse erzeugt, die aus der zweiten aus alphanumerischen Zeichen
bestehenden Teiladresse und der ersten durch die Stellung der Kodierschalter
festgelegten Teiladresse gebildet wird. Bei Verwendung der gleichen
(Gesamt-) Adresse in der Kommunikations-Projektierung ist damit
eine weitere „Taufe" des Busteilnehmers
weder bei Inbetriebnahme noch bei Gerätetausch erforderlich.
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Diese
Lösung
bietet gegenüber
den herkömmlichen
Verfahren folgende Vorteile:
- – Der Gerätetausch
kann ohne Software und damit auch ohne Computer und erforderliche
Kenntnisse durchgeführt
werden;
- – Externe
Speicherkarten sind nicht erforderlich, die verwechselt werden bzw.
verloren gehen können;
- – Nicht
alle Busteilnehmer müssen
dasselbe Kommunikationsprotokoll beherrschen, wie dies bei den automatischen
Gerätetaufen
erforderlich ist, die auf den automatischen Protokollen LLDP bzw.
SNMP beruhen;
- – Der
Gerätename
ist optisch am Busteilnehmer erkennbar.
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Die
erste und/oder zweite Teiladresse kann in einer Ausführungsform
mehrteilig sein und aus zwei oder mehr Unteradressen gebildet werden.
Die durch die Kodierschalter einstellbare erste Teiladresse kann
bspw. eine an die zweite Teiladresse angehängte numerische Kennung sein.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
kann vorgesehen sein, dass in einer bestimmten Schalterstellung
des Kodierschalters die selbstständige Gerätetaufe
deaktiviert ist, um auch beliebige Gerätenamen für den Busteilnehmer festlegen
zu können.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn der Adressspeicher zum Abspeichern einer Mehrzahl
auswählbarer
alphanumerischer Namenskennungen für die zweite Teiladresse vorgesehen
ist. Dann ist der Kommunikationsprozessor eingerichtet, um in Abhängigkeit
von einem Teil der Schalter des Kodierschalters eine der im Adressspeicher
abgelegten Namenskennungen auszuwählen. Mit Hilfe von Schaltern
der Kodierschalter kann somit auch die zweite Teiladresse in vorgegebenen
Grenzen variabel sein. Wiederum ist die zweite Teiladresse jedoch
durch einen Satz im Adressspeicher abgelegte Namenskennungen fest vorgegeben
und kann bei der Projektierung nicht individuell frei gewählt werden.
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In
einem Konfigurationsmodus kann der Kommunikationsprozessor zur Übertragung
der ersten und zweiten Teiladresse an ein zentrales Bussteuerungsmodul
als weitere Busteilnehmer eingerichtet sein. Bei der Konfiguration
eines Kommunikationsbussystems werden hierzu vorzugsweise Gerätestammdatendateien
(GSD-Dateien) an das zentrale Bussteuerungsmodul übertragen
und dort zur Steuerung der Kommunikationsabläufe in bekannter Weise weiter
verwendet.
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Die
Busteilnehmer haben vorzugsweise mit dem Kommunikationsprozessor
in Kommunikationsverbindung stehende Anschlussklemmen, an die mindestens
eine Feldanwendung angeschlossen werden kann. Die Feldanwendungen
können
Sensoren oder Aktoren sein. An den Anschlussklemmen können dann
in Abhängigkeit
von über
den Kommunikationsdatenbus empfangen und an den Busteilnehmer adressierten
Daten Steuerungssignale an die Feldanwendung ausgegeben werden.
Es können aber
auch Signale der Feldanwendung über
die Anschlussklemmen und den Kommunikationsprozessor in Datenpakete
umgewandelt werden, die über
den Kommunikationsdatenbus an einen weiteren Busteilnehmer, vorzugsweise
das zentrale Bussteuerungsmodul übertragen
werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend beispielhaft an Hand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 Blockdiagramm
eines Kommunikationssystems mit Kommunikationsdatenbus und daran angeschlossenen
Busteilnehmern umfassend ein zentrales Bussteuerungsmodul.
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1 lässt eine
Skizze eines Kommunikationssystems erkennen, bei dem eine Vielzahl
von Busteilnehmern 1a, 1b, 1c, ..., 1n über einen
Kommunikationsdatenbus 2 miteinander verbunden sind. Der
Kommunikationsdatenbus 2 ermöglicht bspw. eine Kommunikation
nach dem PROFINET-Protokol. Dabei werden die Busteilnehmer 1 über einen
den dem Busteilnehmer 1 zugeordneten Gerätenamen angesprochen.
Eine numerische IP-Adresse zur Adressierung der Busteilnehmer wird
anhand dieser fest zugeordneten alphanumerischen Gerätenamen zugewiesen.
Hierzu erfolgt eine Auflösung
des Gerätenamens
anhand einer Auflösungstabelle.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist als ein Busteilnehmer 1a ein zentrales Bussteuerungsmodul
vorgesehen, das eine der über
den internen Kommunikationsdatenbus 2 an das zentrale Bussteuerungsmodul
angeschlossenen Busteilnehmer 1b, 1c, ..., 1n an
einen Feldbus 3 ermöglicht.
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Die
Busteilnehmer 1a, 1b, 1c, ..., 1n haben einen
Kommunikationsprozessor 4, der die Aufgaben der Steuerung
der Datenkommunikation und insbesondere der Adressierung und Adresserkennung
von über
den Kommunikationsdatenbus 2 übertragenen Datenpaketen übernimmt.
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Die
Busteilnehmer 1 haben einen Adressspeicher 5,
in dem eine werksseitig fest vorgegebene zweite Teiladresse abgespeichert
ist. Optional kann auch eine Mehrzahl auswählbarer zweite Teiladressen
vorgesehen sein. Die in dem Adressspeicher 5 abgelegte
zweite Teiladresse ist eine vordefinierte alphanumerische Zeichenfolge,
die einen Default-Gerätenamen
für den
Busteilnehmer 1 vorgibt und dem Projektierungstool des
Kommunikationssystems über
eine Gerätebeschreibung,
insbesondere die GSD-Datei mitgeteilt wird.
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Die
Busteilnehmer 1a, 1b, 1c, ... 1n haben weiterhin
einen Kodierschalter 6, der mit dem Kommunikationsprozessor 4 verbunden
ist. Über
den Kodierschalter 6 kann eine erste Teiladresse vorzugsweise
numerischer Form vorgegeben werden, die in Verbindung mit der zweiten
fest vorgegebenen Teiladresse die Geräteadresse des Busteilnehmers 1 festlegt.
Die durch den Kodierschalter 6 vergebene erste Teiladresse
wird dabei bspw. an die zweite Teiladresse in Form einer Indizierung
des Default-Gerätenamens
angehängt.
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Die
Verwendung des von den Busteilnehmern 1 bekannten Default-Gerätenamens
bei der Projektierung gewährleistet
einen Gerätetausch ohne
Kenntnis des entsprechenden Default-Gerätenamens. Lediglich die am
auszutauschenden Busteilnehmer 1 vorhandene Schalterstellung
des Kodierschalters 6 muss für den Einsatz des Ersatzgerätes übernommen
werden. Damit sind die Kenntnis der Prüfung einer Stationstaufe sowie
das Vorhandensein entsprechender Projektierungstools vor Ort beim
Austausch von Busteilnehmers 1 nicht mehr erforderlich.
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Die
zweite Teiladresse ist bspw. die Typenbezeichnung des Busteilnehmers 1,
die werksseitig vorgegeben ist. Mit Hilfe des Kodierschalters 6 kann in
Verbindung mit der zweiten Teiladresse dann auf einfache Weise ein
logischer Gerätenamen
vergeben werden.
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Die
feste alphanumerische zweite Teiladresse, in der der Gerätetyp (z.B.
Teile der Bestellnummer) verschlüsselt
ist, wird mit einer ersten Teiladresse zusammengefügt, die
sich als Index aus der Stellung der Kodierschalter ergibt. Die zweite
Teiladresse wird der Konfigurationssoftware zur Kommunikations-Projektierung über Gerätedateien
(GSD bzw. GSDML) mitgeteilt. Bei der eigentlichen Projektierung
muss zur Übereinstimmung
der projektierten mit der wirklichen Geräteadresse dieser zweiten Teiladresse
nur noch der durch den Kodierschalter vorgegebene Index, d.h. die
erste Teiladresse hinzugefügt
werden.
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Beim
Gerätetausch
muss der Austausch-Busteilnehmer nur noch die gleiche Schalterstellung
der Kodierschalter besitzen, wie der auszutauschende Busteilnehmer,
da die zweite Teiladresse im Adressspeicher des neuen Busteilnehmer
in Abhängigkeit
vom Typ des Busteilnehmer werksseitig abgelegt ist und bei einer
Typenübereinstimmung
mit dem auszutauschenden Busteilnehmer die zweiten Teiladressen
der gegeneinander auszutauschenden Busteilnehmer übereinstimmen.
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Busteilnehmer 1 können bspw.
als Ein-/Ausgabemodule ausgeführt
sein und Anschlussklemmen 7 haben, die direkt oder indirekt
mit dem Kommunikationsprozessor 4 des jeweiligen Busteilnehmers 1 in Verbindung
stehen. An die Anschlussklemmen 7 können dann Feldanwendungen 8a, 8b, 8c,
wie bspw. Sensoren und Aktoren durch freie Verdrahtung angeschlossen
werden. Die an einem Busteilnehmer 1 adressierten Daten
werden von dem Kommunikationsprozessor 4 dann in Steuerungssignale
umgewandelt, bspw. durch Extraktion von Datenpaketen, um diese Steuerungssignale
an die Anschlussklemmen 7 und die daran angeschlossenen
Aktoren auszugeben. Es können
aber auch Messsignale von Sensoren 8b über die Anschlussklemmen 7 an
den Kommunikationsprozessor 4 weitergegeben werden, um
diese Sensorsignale als Daten über
den Kommunikationsdatenbus 2 an mindestens einen weiteren Busteilnehmer 1 und
bevorzugt an das zentrale Bussteuerungsmodul 1a zu übertragen.