EP2729852A1 - Verfahren zur konfigurierung eines kommunikationsschnittstellenmoduls in einem steuerungs- oder automatisierungssystems - Google Patents

Verfahren zur konfigurierung eines kommunikationsschnittstellenmoduls in einem steuerungs- oder automatisierungssystems

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EP2729852A1
EP2729852A1 EP12738030.1A EP12738030A EP2729852A1 EP 2729852 A1 EP2729852 A1 EP 2729852A1 EP 12738030 A EP12738030 A EP 12738030A EP 2729852 A1 EP2729852 A1 EP 2729852A1
Authority
EP
European Patent Office
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interface module
communication interface
communication
functional unit
connection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12738030.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Gutermuth
Gernot Gaub
Brigitte Blei
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ABB AG Germany
Original Assignee
ABB AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB AG Germany filed Critical ABB AG Germany
Publication of EP2729852A1 publication Critical patent/EP2729852A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/04—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/04—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25145—I-O communicates with local bus at one end and with fieldbus at other end

Definitions

  • the invention relates to a method for configuring a communication interface module in a, preferably distributed, control or automation system according to claim 1. Furthermore, the invention relates to a system for carrying out the method. The invention finds particular use in process automation or machine control for controlling processes and / or plant components.
  • Automation systems for controlling a technical process or a technical installation usually comprise a central control unit.
  • the central control unit communicates via a communication interface module, also called gateway device or bus coupler, with the input / output units and / or field devices of the automation system.
  • the gateway device provides the ability to communicate between fieldbuses of different protocols, for example between FOUNDATION FIELDbus and PROFIBUS.
  • connection between the field devices and the central control unit is realized via the input / output devices.
  • the gateway devices used in automation or control systems are connected to the higher-level controller via a first bus
  • CONFIRMATION COPY and communicate with the field devices or input / output devices via a second bus.
  • the hardware provided for this purpose is mapped in a programming tool, also called an engineering tool, as part of a PLC or control project.
  • the control project stores information about input / output addresses of this hardware and makes it accessible to the user program.
  • the control device, the gateway devices and the connected input / output devices must first be configured according to the respective customer-specific requirements. This is usually supported by the programming tool. With the configuration created, also referred to below as the PLC configuration, the linkage of the hardware (i.a. input / output devices, communication couplers) of the automation system is mapped.
  • the previously described method for configuring the control device is described, for example, in IEC 61131-3.
  • the illustration of the automation system hardware provided by the created configuration includes, among other things, the following information:
  • the gateway device communicates, for example via an Ethernet-based or PROFINET protocol, with the central control unit and via a fieldbus protocol, such as CAN or CANopen with input / output devices and / or field devices connected thereto.
  • a fieldbus protocol such as CAN or CANopen with input / output devices and / or field devices connected thereto.
  • the gateway device connected to the PPROFINET bus, the input and output devices and their connections or links to each other are configured separately by an operator panel.
  • Complete configuration of the PROFINET gateway devices via the previously described configuration of the control or automation system is not provided.
  • the corresponding gateway device is initially configured as a separate device and then incorporated by additional links in the previously created configuration, which affects the effort for the implementation and configuration of the intended hardware in the control or automation system.
  • the fact that the configuration of the hardware image splits or distributes into different parts or branches, the image of the hardware is arranged in different parts in the configuration tree and additional connections between the devices of the control or automation system are to be created results in particular in the case of Configuration of larger control or automation systems a confusing configuration structure. It is also often necessary to use several configuration tools since, as described above, for example, the gateway device connected to the PPROFINET bus is configured separately by an operator panel.
  • the gateway device preferably as a RS232, / RS422 and / or RS485 interface running serial port through which programming of the module and / or communication with devices connected to the gateway device is executable.
  • the invention is accordingly based on the object of simplifying the configuration of the automation and control system by incorporating a novel communication interface module for connecting field buses of different protocols, and in particular the configuration effort for Reduce the connection of the field devices and allow a complete configuration of the PROFINET gateway devices via the control configuration of the control or automation system.
  • the method according to the invention for configuring at least one communication interface module in a preferably decentralized control or automation system is based on a communication interface module for coupling at least two fieldbus systems, wherein at least one first functional unit integrated in the communication interface module connects to a configured higher-level controller via a first Communication connection is performed based on a first fieldbus protocol. Furthermore, by means of at least one second functional unit integrated in the communication interface module, a connection of field devices is carried out via a second communication connection based on a second fieldbus protocol. By means of at least one additional third functional unit integrated in the communication interface module, further field devices are connected via input and / or output functionalities integrated in the communication interface module, and the communication interface module can be configured by means of at least one serial interface integrated in the communication interface module.
  • the communication interface module is incorporated into a previously created hierarchical tree the configuration of the control or automation system, that by means of the configuration or implementation of its first functional unit as the first branch in the illustrated or configured communication interface module, a connection to a higher-level control tion, preferably via a likewise integrated into the hierarchical tree of the control configuration communication coupler, is displayed and configured via a first communication connection based on a first fieldbus protocol.
  • a second connection to the field devices is represented and configured via a second communication connection based on a second fieldbus protocol.
  • input and / or output functionalities for further field devices are represented and configured as further branches by the configured communication interface module by means of the configuration or implementation of the third functional unit.
  • At least one additional branch is assigned to the communication interface module, which represent the serial interfaces integrated in the communication interface module and enable their configuration.
  • a central configuration of the communication interface module is thus advantageously achieved by the communication interface module integrated directly into the hierarchical tree of the control configuration, a complete configuration of a gateway between a first and a second bus protocol, the configuration of additional inputs and / or Output functionalities and the configuration of serial interfaces.
  • the configuration effort is significantly reduced, since the usual addition to be configured connections omitted.
  • the system according to the invention for configuring at least one communication interface module in a control or automation system is provided for communication of fieldbus systems processing different protocols.
  • the communication interface module module integrated in the system according to the invention comprises at least one first functional unit, which connects to a higher-level control, for example a control unit programmable logic controller, via a first communication connection based on a first fieldbus protocol forms and at least one second functional unit, which forms the connection of field devices via a second communication connection based on a second fieldbus protocol.
  • the serial interface is preferably designed as RS232, / RS422 and / or RS485 interface and may have the same or different versions.
  • the communication interface module has at least one third functional unit which has input and / or output functionalities to which further field devices can be connected.
  • the input / output functionalities can be both input units, output units or also input and output functionalities.
  • the communication interface module communicates by means of the first communication connection with the higher-level controller via the fieldbus protocol PROFINET and with the field devices by means of the second communication connection via the fieldbus protocol CAN or CANopen.
  • the communication interface module is integrated in the hierarchical tree of the control configuration such that by means of the configuration of the first functional unit as the first branch in the configured communication interface module, a connection to a higher-level controller can be displayed and configured via a first communication connection based on a first fieldbus protocol.
  • a second connection to the field devices can be displayed and configured via a second communication connection based on a second fieldbus protocol.
  • the configuration of the third functional unit as further branches of the configured communication interface module input and / or output functionalities for other field devices can be displayed and configured.
  • At least one additional branch can be assigned to the communication interface module, which represents and configures the serial interface integrated in the communication interface module.
  • the communication interface module undertakes the communication of the field devices connected thereto with the higher-level control system by means of the first high-performance communication connection designed as a master interface, as well as the communication of the field devices connected to the second bus via the second slave interface integrated into the communication interface module Communication connection, wherein the master and slave views for the data exchange of the field devices via the bus system by means of special software and / or hardware modules are realized.
  • the communication module includes a slave function on the primary communication system (e.g., PROFINET) and a master function on the secondary communication system (e.g., CANopen).
  • the configuration complexity of the automation or control system is considerably reduced, since the input devices, output units or input and output units, which are usually designed as separate devices, can be configured in just one place by realizing their functions and additional links are eliminated.
  • the graphic illustration of the control configuration is exactly the real constellation of the hardware and all the parameters of the devices, functionalities and their links to be configured, which are arranged directly in the hierarchically structured tree of the configuration of the automation or control system created by means of the configuration tool.
  • the invention advantageously enables a modular configuration, for example the number of inputs and / or outputs, the use as digital or analog inputs and / or outputs or the definition of their setting parameters via a single configuration tree and existing communication links, the communication interface module with all its functionalities, such as input / output functionality, the coupling of different protocol-processing fieldbus systems and the integrated serial interfaces that provide other communication links in the control system is generated as a so-called station.
  • FIG. 1 shows an exemplary structure of a gateway device for connecting a
  • FIG. 2 shows an exemplary generated hardware structure of a control system as
  • the exemplary embodiment of a gateway device 20 between at least two different fieldbus systems 1, 2 shown in FIG. 1 comprises a control unit 10 designed as a programmable logic controller.
  • the central control unit 10 is connected to the field devices via its communication coupler 11 via the gateway device 20 30, 40 connected.
  • the gateway device provides the communication capability between field buses 1, 2 of different protocols, for example between PROFINET and CAN or CANopen.
  • the gateway device 20 comprises a first functional unit which handles the communication with the control unit 10 via the fieldbus protocol PROFI NET 1 and a second functional unit or interface for communication via the fieldbus protocol CAN or CANopen with CAN or CANopen compatible devices 30 connected thereto having.
  • a serial communication via a serial bus with connected devices 40 executable By means of two in the gateway device 20 integrated independent, configurable, galvanically isolated serial ports 3, 4, for example, as RS232, / RS422 and / or RS485 interface are executed, a serial communication via a serial bus with connected devices 40 executable.
  • further field devices 50 can be connected to a third functional unit integrated in the gateway device 20, which has input and / or output functionalities.
  • the third functional unit By means of the third functional unit, the functions of the input / output units, which are usually designed as separate devices, are integrated in the gateway device 20 in an advantageous manner.
  • the gateway device 20 is equipped with analog and / or digital input / output functionalities, so that up to 10 expansion modules 50 can be connected thereto. Analog and digital input / output functionalities can be mixed easily.
  • FIG. 2 shows an exemplary illustration of the hardware structure of a control system as a hierarchical tree structure which has been generated by an application, for example via the engineering tool as part of a PLC or control project.
  • gateway device communication interface module 3 with its serial ports 3.1, 3.2 input and / or output functionalities 5, 6 for connection Further field devices and a further interface 3.3 for connecting CANopen-compatible devices 30, shown as graphical objects with their links.
  • a higher-level connection known as the master interface or fieldbus master is initially configured to the further interface 3.3.
  • the Fieldbus Master 3.3 is configured in such a way that further devices 4.1, 4.2, 4.3 working as fieldbus slaves can be displayed and configured.
  • the gateway device 3 thus illustrates the configuration of the gateway device 3 in a decentralized control system, the gateway device 3 connecting two fieldbus systems (FB1, FB2) to one another, namely via an Ethernet protocol FB1 with the higher-level control unit 1 and via a CANopen Protocol FB2 communicates with CANopen-compatible devices 30.
  • FB1, FB2 fieldbus systems
  • FB1 Ethernet protocol
  • FB2 CANopen Protocol
  • a connection to the higher-level control unit 1 via the first communication connection FB1 configured via the Ethernet connection is formed.
  • a connection of field devices via the CANopen connection FB2 is represented by means of a configured in the gateway device 3 second functional unit.
  • gateway device 3 serial ports 3.1, 3.2 are also shown as a branch of the gateway device 3 and configured.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Konfigurierung eines Kommunikationsschnittstellenmoduls (20) in einem Steuerungs- oder Automatisierungssystems, wobei das Kommunikationsschnittstellenmodul (20) wenigstens zwei Feldbussystemen (FB1, FB2) miteinander verbindet, indem mittels wenigstens einer im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierten ersten Funktionseinheit ein Anschluss an eine übergeordnete Steuerung (10) über eine erste Kommunikationsverbindung (FB1) ausgeführt wird. Weiterhin wird mittels wenigstens einer im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierten zweiten Funktionseinheit ein Anschluss von Feldgeräten über eine zweite Kommunikationsverbindung (FB2) ausgeführt. Mittels wenigstens einer weiteren im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierten dritten Funktionseinheit werden über in das Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierte Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten weitere Feldgeräte (50) angeschlossen. Das Kommunikationsschnittstellenmodul (20) wird so in einen zuvor erstellten den hierarchischen Baum der Konfiguration des Steuerungs- oder Automatisierungssystems eingebunden, dass mittels der Konfigurierung einer ersten Funktionseinheit als erster Abzweig im konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul (20) eine Verbindung an die übergeordnete Steuerung (10), über eine erste Kommunikationsverbindung (FB1) basierend auf einem ersten Feldbusprotokoll (FB1) dargestellt und konfiguriert wird und mittels der Konfigurierung der zweiten Funktionseinheit als zweiter Abzweig im eingebundenem Kommunikationsschnittstellenmodul (20) eine zweite Verbindung an die Feldgeräten über eine zweite Kommunikationsverbindung (FB2) basierend auf einem zweiten Feldbusprotokoll (FB2) dargestellt und konfiguriert wird. Mittels der Konfigurierung der dritten Funktionseinheit werden als weitere Abzweige vom eingebundenen Kommunikationsschnittstellenmodul (20) Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten für weitere Feldgeräte (50) dargestellt und konfiguriert werden.

Description

Verfahren zur Konfigurierung eines Kommunikationsschnittstellenmoduls in einem
Steuerungs- oder Automatisierungssystem
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konfigurierung eines Kommunikationsschnittstellenmoduls in einem, vorzugsweise dezentral aufgebautem, Steuerungs- oder Automatisierungssystems gemäß Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zur Ausführung des Verfahrens. Die Erfindung findet insbesondere Verwendung in der Prozessautomation oder Maschinensteuerung zum Steuern von Prozessen und/oder Anlagenkomponenten.
Automatisierungssysteme zur Steuerung eines technischen Prozesses oder einer technischen Anlage umfassen üblicherweise eine zentrale Steuereinheit. Die zentrale Steuereinheit kommuniziert über ein Kommunikationsschnittstellenmodul, auch Gateway- Gerät oder Buskoppler genannt, mit den Ein-/ Ausgabeeinheiten und/oder Feldgeräten des Automatisierungssystems. Das Gateway- Gerät stellt dabei die Kommunikationsfähigkeit zwischen Feldbussen verschiedener Protokolle, beispielsweise zwischen FOUNDATION Fiel- dbus und PROFIBUS bereit.
Die Verbindung zwischen den Feldgeräten und der zentralen Steuereinheit wird über die Ein-/ Ausgabegeräte realisiert.
Üblicherweise sind die in Automatisierungs- oder Steuerungssystemen eingesetzten Gateway- Geräte mit der übergeordneten Steuerung über einen ersten Bus verbunden
BESTÄTIGUNGSKOPIE und kommunizieren mit den Feldgeräten oder Ein-/ Ausgabegeräten über einen zweiten Bus.
Bevor das Steuerungssystem einsatzfähig ist, wird die dafür vorgesehene Hardware in einem Programmierwerkzeug, auch Engineering- Tool genannt, als Bestandteil eines SPS- oder Steuerungsprojektes abgebildet. Im Steuerungsprojekt werden Informationen über Ein-/Ausgangs-Adressen dieser Hardware gespeichert und dem Anwenderprogramm zugänglich gemacht.
Damit die Ein- und Ausgänge der Hardware des Systems ansprechbar sind, müssen die Steuerungseinrichtung, die Gateway- Geräte und die daran angeschlossenen Ein- /Ausgabegeräte entsprechend den jeweiligen kundenspezifischen Anforderungen zunächst konfiguriert werden. Dies wird üblicherweise vom Programmierwerkzeug unterstützt. Mit der erstellten Konfiguration, nachfolgend auch als Steuerungskonfiguration bezeichnet, wird die Verknüpfung der Hardware (u.a. Ein-/Ausgabegeräte, Kommunikationskoppler) des Automatisierungssystems abgebildet. Das vorab beschriebene Verfahren zur Konfigurierung der Steuerungseinrichtung ist beispielsweise in der IEC 61131-3 beschrieben.
Die mittels der erstellten Konfiguration bereitgestellte Abbildung der Hardware des Automatisierungssystems umfasst unter anderem die folgenden Informationen:
- allgemeine Parameter der CPU der Steuerungseinrichtung des Systems,
- Anzahl der Ein-/Ausgabegeräte, welche über einen Feldbus an die Steuerungseinrichtung anzuschließen sind,
- Ein- und Ausgänge aller an den Bus angeschlossenen Geräte
- Parametrierung der Ein-/Ausgabegeräte,
- Konfigurierung der Ein- und Ausgänge der Geräte,
- Parametrierung der Ein-/Ausgabekanäle der Ein-/Ausgabegeräte,
- Einstellung der Betriebsart und der Parameter der seriellen Schnittstellen des Systems, und/oder
- Art, allgemeine Parameter und Protokolle der verwendeten Kommunikationskoppler bzw. des verwendeten Kommunikationsnetzwerkes. Zur Kommunikation von verschiedene Protokolle verarbeitenden Feldbussystemen kommuniziert das Gateway- Gerät beispielsweise über ein Ethernet- basiertes oder PROFINET- Protokoll mit der zentralen Steuereinheit und über ein Feldbusprotokoll, wie beispielsweise CAN oder CANopen mit daran angeschlossenen Ein-/ Ausgabegeräten und/oder Feldgeräten.
Das an den PPROFINET- Bus angeschlossene Gateway- Gerät, die Ein- und Ausgabegeräte und ihre Verbindungen bzw. Verknüpfungen untereinander werden von einem Bediengerät jeweils separat konfiguriert. Eine vollständige Konfigurierung der PROFINET- Gateway- Geräte über die zuvor beschriebene Konfiguration des Steuerungsoder Automatisierungssystems ist nicht vorgesehen. Üblicherweise wird das entsprechende Gateway- Gerät zunächst als separates Gerät konfiguriert und dann durch zusätzliche Verknüpfungen in die zuvor erstellte Konfiguration eingebunden, was den Aufwand für die Implementierung und Konfigurierung der vorgesehenen Hardware im Steuerungs- oder Automatisierungssystem beeinflusst. Dadurch, dass sich die Konfigurierung der Hardwareabbildung in verschiedene Teile bzw. Abzweigungen aufspaltet bzw. verteilt, die Abbildung der Hardware in unterschiedlichen Teilen im Konfigurierungsbaum angeordnet ist und zusätzliche Verbindungen zwischen den Geräten des Steuerungs- oder Automatisierungssystems zu erstellen sind, ergibt sich insbesondere bei der Konfiguration größerer Steuerungs- oder Automatisierungssysteme eine unübersichtliche Konfigurierungsstruktur. Auch ist es oft erforderlich mehrere Konfigurierungstools zu verwenden, da wie vorab beschrieben beispielsweise das an den PPROFINET- Bus angeschlossene Gateway- Gerät von einem Bediengerät separat konfiguriert wird.
Dazu sind in das Gateway- Gerät, vorzugsweise als RS232, /RS422 und/oder RS485- Schnittstelle ausgeführte seriellen Schnittstelle vorgesehen, über die eine Programmierung des Moduls und/oder eine Kommunikation mit an das Gateway- Gerät angeschlossenen Geräten ausführbar ist.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die Konfigurierung des Automatisierungs- und Steuerungssystems unter Einbindung eines neuartigen Kommunikationsschnittstellenmoduls zur Verbindung von Feldbussen verschiedener Protokolle, einfacher zu gestalten und insbesondere den Konfigurierungsaufwand zum Anschluss der Feldgeräte zu reduzieren und eine vollständige Konfigurierung der PROFINET- Gateway- Geräte über die Steuerungskonfiguration des Steuerungs- oder Automatisierungssystems zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Konfigurierung eines Kommunikationsschnittstellenmoduls in einem, vorzugsweise dezentral aufgebautem, Steuerungs- oder Automatisierungssystems, mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein System zur Ausführung des Verfahrens und die Verwendung des Verfahrens in der Prozessautomation oder Maschinensteuerung zum Steuern von Prozessen und/oder Anlagenkomponenten sind in weiteren Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Konfigurierung wenigstens eines Kommunikationsschnittstellenmoduls in einem, vorzugsweise dezentral aufgebautem, Steuerungs- oder Automatisierungssystems geht von einem Kommunikationsschnittstellenmodul zur Kopplung von wenigstens zwei Feldbussystemen aus, wobei mittels wenigstens einer im Kommunikationsschnittstellenmodul integrierten ersten Funktionseinheit ein Anschluss an eine konfigurierte übergeordnete Steuerung über eine erste Kommunikationsverbindung basierend auf einem ersten Feldbusprotokoll ausgeführt wird. Weiterhin mittels wenigstens einer im Kommunikationsschnittstellenmodul integrierten zweiten Funktionseinheit ein Anschluss von Feldgeräten über eine zweite Kommunikationsverbindung basierend auf einem zweiten Feldbusprotokoll ausgeführt wird. Mittels wenigstens einer weiteren im Kommunikationsschnittstellenmodul integrierten dritten Funktionseinheit werden über in das Kommunikationsschnittstellenmodul integrierte Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten weitere Feldgeräte angeschlossen und mittels wenigstens einer im Kommunikationsschnittstellenmodul integrierten seriellen Schnittstelle kann das Kommunikationsschnittstellenmodul konfiguriert werden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Kommunikationsschnittstellenmodul in einen zuvor erstellten hierarchischen Baum der Konfiguration des Steuerungs- oder Automatisierungssystems so eingebunden, dass mittels der Konfigurierung bzw. Implementierung seiner ersten Funktionseinheit als erster Abzweig im dargestellten bzw. konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul eine Verbindung an eine übergeordnete Steue- rung, vorzugsweise über einen ebenfalls in den hierarchischen Baum der Steuerungskonfiguration eingebundenen Kommunikationskoppler, über eine erste Kommunikationsverbindung basierend auf einem ersten Feldbusprotokoll dargestellt und konfiguriert wird.
Mittels der Konfigurierung bzw. Implementierung der zweiten Funktionseinheit als zweiter Abzweig im dargestellten bzw. konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul eine zweite Verbindung an die Feldgeräten über eine zweite Kommunikationsverbindung basierend auf einem zweiten Feldbusprotokoll dargestellt und konfiguriert wird.
Erfindungsgemäß werden mittels der Konfigurierung bzw. Implementierung der dritten Funktionseinheit als weitere Abzweige vom konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten für weitere Feldgeräte dargestellt und konfiguriert.
Weiterhin wird dem Kommunikationsschnittstellenmodul wenigstens ein zusätzlicher Abzweig zugeordnet, welcher die im Kommunikationsschnittstellenmodul integrierten seriellen Schnittstellen darstellen und deren Konfigurierung ermöglichen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit in vorteilhafter Weise eine zentrale Konfiguration des Kommunikationsschnittstellenmoduls erreicht werden, indem das direkt in den hierarchischen Baum der Steuerungskonfiguration integrierte Kommunikationsschnittstellenmodul eine vollständige Konfigurierung eines Gateways zwischen einem ersten und einem zweiten Busprotokoll, die Konfigurierung von zusätzliche Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten und die Konfigurierung von seriellen Schnittstellen ermöglicht. Dadurch wird der Konfigurierungsaufwand erheblich reduziert, da die sonst üblichen zusätzlich zu konfigurierenden Verbindungen entfallen.
Ein System zur Ausführung des vorab beschriebenen Verfahrens ist dem Anspruch 7 zu entnehmen. Das erfindungsgemäße System zur Konfigurierung wenigstens eines Kommunikationsschnittstellenmoduls in einem Steuerungs- oder Automatisierungssystems ist zur Kommunikation von verschiedene Protokolle verarbeitenden Feldbussystemen vorgesehen. Das im erfindungsgemäßen System integrierte Kommunikations- schnittstellenmodulmodul umfasst wenigstens eine erste Funktionseinheit, welche den Anschluss an eine übergeordnete Steuerung, beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung, über eine erste Kommunikationsverbindung basierend auf einem ersten Feldbusprotokoll bildet und wenigstens eine zweiten Funktionseinheit, welche den Anschluss von Feldgeräten über eine zweite Kommunikationsverbindung basierend auf einem zweiten Feldbusprotokoll bildet.
Mittels wenigstens einer im Kommunikationsschnittstellenmodul integrierten seriellen Schnittstelle sind eine Programmierung des Moduls und/oder eine Kommunikation mit an das Kommunikationsschnittstellenmodul angeschlossenen Geräten ausführbar.
Die seriellen Schnittstelle sind vorzugsweise als RS232, /RS422 und/oder RS485- Schnittstelle ausgeführt und können die gleiche oder verschiedene Ausführungen haben.
Das Kommunikationsschnittstellenmodul weist wenigstens eine dritte Funktionseinheit auf, welche Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten aufweist, an die weitere Feldgeräte anschließbar sind. Die Ein-/ Ausgabefunktionalitäten können sowohl Eingabeeinheiten, Ausgabeeinheiten oder auch Ein- und Ausgabefunktionalitäten sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kommuniziert das Kommunikationsschnittstellenmodul mittels der ersten Kommunikationsverbindung mit der übergeordneten Steuerung über das Feldbusprotokoll PROFINET und mit den Feldgeräten mittels der zweiten Kommunikationsverbindung über das Feldbusprotokoll CAN oder CANopen.
Erfindungsgemäß ist das Kommunikationsschnittstellenmodul in den hierarchischen Baum der Steuerungskonfiguration so eingebunden, dass mittels der Konfigurierung der ersten Funktionseinheit als erster Abzweig im konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul eine Verbindung an eine übergeordnete Steuerung über eine erste Kommunikationsverbindung basierend auf einem ersten Feldbusprotokoll darstellbar und konfigurierbar ist.
Mittels der Konfigurierung der zweiten Funktionseinheit als zweiter Abzweig im dargestellten bzw. konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul ist eine zweite Verbindung an die Feldgeräten über eine zweite Kommunikationsverbindung basierend auf einem zweiten Feldbusprotokoll darstellbar und konfigurierbar. Weiterhin sind erfindungsgemäß mittels der Konfigurierung der dritten Funktionseinheit als weitere Abzweige vom konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten für weitere Feldgeräte darstellbar und konfigurierbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann dem Kommunikationsschnittstellenmodul wenigstens ein zusätzlicher Abzweig zugeordnet sein, welcher die im Kommunikationsschnittstellenmodul integrierte serielle Schnittstelle darstellt und konfiguriert.
In vorteilhafter Weise übernimmt das Kommunikationsschnittstellenmodul die Kommunikation der daran angeschlossenen Feldgeräte mit dem übergeordneten Steuersystem mittels der als Master-Anschaltung ausgeführten ersten Hochleistungs- Kommunikationsverbindung, als auch die Kommunikation der an den zweiten Bus angeschlossenen Feldgeräte über die im Kommunikationsschnittstellenmodul integrierte als Slave- Anschaltung ausgeführte zweite Kommunikationsverbindung, wobei die Master- und Slave- Anschauungen für den Datenaustausch der Feldgeräte über das Bussystem mittels spezieller Software- und/oder Hardwaremodule verwirklicht sind. Das bedeutet, dass das Kommunikationsmodul eine Slave-Funktion am primären Kommunikationssystem (z.B. PROFINET) beinhaltet und eine Master-Funktion am sekundären Kommunikationssystem ( z.B. CANopen).
Mit dem erfindungsgemäßen System wird der Konfigurierungsaufwand des Automatisierungs- oder Steuerungssystem erheblich reduziert, da die üblicherweise als separate Geräte ausgeführten Eingabeeinheiten, Ausgabeeinheiten oder auch Ein- und Ausgabeeinheiten durch eine Verwirklichung ihrer Funktionen an nur einer Stelle konfigurierbar sind und zusätzliche Verknüpfungen entfallen. Somit ist die graphische Illustration der Steuerungskonfiguration exakt die reale Konstellation der Hardware und aller zu konfigurierenden Parameter der Geräte, Funktionalitäten und ihrer Verknüpfungen, welche direkt im hierarchisch strukturiertem Baum des mittels des Konfigurationstools erstellten Konfiguration des Automatisierungs- oder Steuerungssystems angeordnet sind.
Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine modulare Konfigurierung, beispielsweise der Anzahl der Ein- und/oder Ausgänge, die Nutzung als digitale oder analoge Ein- und/oder Ausgänge bzw. die Festlegung ihrer Einstellparameter über einen einzigen Konfigurierungsbaum und vorhandene Kommunikationsverbindungen, wobei das Kommunikationsschnittstellenmodul mit all seinen Funktionalitäten, wie den Ein-/ und/oder Ausgabefunktionalitäten, der Kopplung verschiedene Protokolle verarbeitenden Feldbussystemen und der integrierten seriellen Schnittstellen, die weitere Kommunikationsverbindungen im Steuerungssystem bereitstellen, als eine sogenannte Station erzeugt wird.
Anhand von den in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen sollen die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen, Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 einen beispielhaften Aufbau eines Gateway- Gerät zum Anschluss einer
Vielzahl von Feldgeräten an eine übergeordnete Steuereinheit, und
Fig. 2 eine beispielhafte erzeugte Hardwarestruktur eines Steuerungssystems als
Baumstruktur.
Die in der Fig. 1 dargestellte beispielhafte Realisierung eines Gateway- Gerätes 20 zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Feldbussystemen 1 , 2 umfasst eine als speicherprogrammierbare Steuerung ausgeführte Steuereinheit 10. Die zentrale Steuereinheit 10 ist über ihren Kommunikationskoppler 1 1 über das Gateway- Gerät 20 mit den Feldgeräten 30, 40 verbunden. Das Gateway- Gerät stellt dabei die Kommunikationsfähigkeit zwischen Feldbussen 1 , 2 verschiedener Protokolle, beispielsweise zwischen PROFINET und CAN bzw. CANopen bereit.
Das Gateway- Gerät 20 umfasst eine erste Funktionseinheit, welche die Kommunikation mit der Steuereinheit 10 über das Feldbusprotokoll PROFI NET 1 abwickelt und eine zweite Funktionseinheit bzw. Schnittstelle zur Kommunikation über das Feldbusprotokoll CAN oder CANopen mit daran angeschlossenen CAN- oder CANopen- kompatiblen Geräten 30 aufweist.
Mittels zwei im Gateway- Gerät 20 integrierten voneinander unabhängigen, konfigurierbaren, galvanisch getrennte serielle Schnittstellen 3, 4, die beispielsweise als RS232, /RS422 und/oder RS485-Schnittstelle ausgeführt sind, ist eine serielle Kommunikation über einen seriellen Bus mit daran angeschlossenen Geräten 40 ausführbar.
Weiterhin sind an eine dritte im Gateway- Gerät 20 integrierte Funktionseinheit, welche Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten aufweist, weitere Feldgeräte 50 anschließbar. Mittels der dritten Funktionseinheit werden in vorteilhafter Weise die Funktionen der üblicherweise als separate Geräte ausgeführten Ein-/ Ausgabeeinheiten im Gateway- Gerät 20 integriert.
Vorzugsweise ist das Gateway- Gerät 20 mit analogen und/oder digitalen Ein- / Ausgabefunktionalitäten ausgestattet, so das daran bis zu 10 Erweiterungsmodule 50 anschließbar sind. Analoge und digitale Ein- / Ausgabefunktionalitäten sind problemlos mischbar.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Abbildung der Hardwarestruktur eines Steuerungssystems als hierarchische Baumstruktur, die von einer Anwendung, beispielsweise über das Engineering- Tool als Bestandteil eines SPS- oder Steuerungsprojektes erzeugt wurde.
Ausgehend von der konfigurierten übergeordneten Steuerung 1 sind im Baum unterschiedliche Objekte, wie Kommunikationskoppler 2.1 , 2.2, 2.3, ein im Folgenden auch als Gateway- Gerät bezeichnetes Kommunikationsschnittstellenmodul 3 mit seinen seriellen Schnittstellen 3.1 , 3.2 Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten 5, 6 zum Anschluss weiterer Feldgeräte sowie eine weitere Schnittstelle 3.3 zum Anschluss von CANopen- kompatiblen Geräten 30, als grafische Objekte mit ihren Verknüpfungen dargestellt. Dabei ist an die weitere Schnittstelle 3.3 zunächst eine übergeordnete als Master-Anschaltung oder Fieldbus Master bezeichnete Verbindung konfiguriert. Der Fieldbus Master 3.3 ist so konfiguriert, dass daran weitere als Fieldbus Slaves arbeitenden Geräten 4.1 , 4.2, 4.3 darstellbar und konfigurierbar sind.
Fig. 2 verdeutlicht somit die Konfigurierung des Gateway- Gerätes 3 in einem dezentral aufgebautem Steuerungssystem, wobei das Gateway- Gerät 3 zwei Feldbussysteme (FB1 , FB2) miteinander verbindet, nämlich über ein Ethernet- Prokokoll FB1 mit der übergeordneten Steuereinheit 1 und über ein CANopen Protokoll FB2 mit CANopen- kompatiblen Geräten 30 kommuniziert. Dabei ist mittels einer im Gateway- Gerät 3 konfigurierten ersten Funktionseinheit über ein damit verbundenes als Kommunikationskoppler konfiguriertes Gerät 2.4 ein Anschluss an die übergeordnete Steuereinheit 1 über die Ethernet-Verbindung konfigurierte erste Kommunikationsverbindung FB1 gebildet.
Weiterhin ist mittels einer im Gateway- Gerät 3 konfigurierten zweiten Funktionseinheit ein Anschluss von Feldgeräten über die CANopen Verbindung FB2 dargestellt.
Mittels einer weiteren im Gateway- Gerät 3 konfigurierten dritten Funktionseinheit ist über die im Gateway- Gerät 3 konfigurierten Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten 5, 6 der Anschluss weiterer Feldgeräte dargestellt und konfiguriert.
Die in der Konfiguration des Gateway- Gerätes 3 vorgesehenen seriellen Schnittstellen 3.1 , 3.2 sind ebenfalls jeweils als Abzweig vom Gateway- Gerätes 3 dargestellt und konfiguriert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Konfigurierung wenigstens eines Kommunikationsschnittstellenmoduls (20) in einem Steuerungs- oder Automatisierungssystems, wobei das Kommunikationsschnittstellenmodul (20) wenigstens zwei Feldbussystemen (FB1 , FB2) miteinander verbindet,
- indem mittels wenigstens einer im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierten ersten Funktionseinheit ein Anschluss an eine übergeordnete Steuerung (10) über eine erste Kommunikationsverbindung (FB1) basierend auf einem ersten Feldbusprotokoll ausgeführt wird,
- weiterhin mittels wenigstens einer im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierten zweiten Funktionseinheit ein Anschluss von Feldgeräten über eine zweite Kommunikationsverbindung (FB2) basierend auf einem zweiten Feldbusprotokoll ausgeführt wird,
- mittels wenigstens einer weiteren im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierten dritten Funktionseinheit über in das Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierte Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten weitere Feldgeräte (50) angeschlossen werden,
das Kommunikationsschnittstellenmodul (20) in einen zuvor erstellten den hierarchischen Baum der Konfiguration des Steuerungs- oder Automatisierungssystems so eingebunden wird, dass
- mittels der Konfigurierung einer ersten Funktionseinheit als erster Abzweig im konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul (20) eine Verbindung an die übergeordnete Steuerung (10), über eine erste Kommunikationsverbindung (FB1) basierend auf einem ersten Feldbusprotokoll (FB1) dargestellt und konfiguriert wird,
- mittels der Konfigurierung der zweiten Funktionseinheit als zweiter Abzweig im eingebundenem Kommunikationsschnittstellenmodul (20) eine zweite Verbindung an die Feldgeräten über eine zweite Kommunikationsverbindung (FB2) basierend auf einem zweiten Feldbusprotokoll (FB2) dargestellt und konfiguriert wird,
- mittels der Konfigurierung der dritten Funktionseinheit als weitere Abzweige vom eingebundenen Kommunikationsschnittstellenmodul (20) Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten für weitere Feldgeräte (50) dargestellt und konfiguriert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Konfigurierung der ersten Funktionseinheit als erster Abzweig im konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul (20) eine Verbindung an die übergeordnete Steuerung (10), über ein ebenfalls in den hierarchischen Baum der Konfiguration des Steuerungs- oder Automatisierungssystems eingebundenen Kommunikations- koppler (11) über eine erste Kommunikationsverbindung (FB1) basierend auf einem ersten Feldbusprotokoll (FB1) dargestellt und konfiguriert wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenigstens eine im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierte serielle Schnittstelle (3, 4) als zusätzlicher Abzweig im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) konfiguriert wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation des Kommunikationsschnittstellenmoduls (20) mit der übergeordneten Steuerung (10) über das Feldbusprotokoll PROFINET (FB1) ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation des Kommunikationsschnittstellenmoduls (20) mit den Feldgeräten über das Feldbusprotokoll CAN oder CANOPEN (FB2) ausgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation des Kommunikationsschnittstellenmoduls (20) über zwei serielle Schnittstellen (3, 4) für eine serielle Kommunikation mit daran angeschlossenen Geräten ausgeführt wird und die Kommunikation über eine weitere Schnittstelle über das Feldbusprotokoll CAN oder CANOPEN (FB2) mit daran angeschlossenen CAN- oder CANopen- kompatiblen Geräten (30) ausgeführt wird.
7. System zur Konfigurierung wenigstens eines Kommunikationsschnittstellenmoduls (20) in einem Steuerungs- oder Automatisierungssystems, wobei das Kommunikationsschnittstellenmodul (20) wenigstens zwei Feldbussystemen (FB1 , FB2) miteinander verbindet, das Kommunikationsschnittstellenmo- dulmodul (20)
- wenigstens eine erste Funktionseinheit zum Anschluss an eine übergeordnete Steuerung (10) über eine erste Kommunikationsverbindung (FB1) basierend auf einem ersten Feldbusprotokoll aufweist,
- wenigstens eine zweiten Funktionseinheit zum Anschluss von Feldgeräten über eine zweite Kommunikationsverbindung (FB2) basierend auf einem zweiten Feldbusprotokoll aufweist, und
das Kommunikationsschnittstellenmodul (20) in einen zuvor erstellten den hierarchischen Baum der Konfiguration des Steuerungs- oder Automatisierungssystems so eingebunden ist, dass
- mittels der Konfigurierung der ersten Funktionseinheit als erster Abzweig im konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul (20) eine Verbindung an die übergeordnete Steuerung (10) über die erste Kommunikationsverbindung (FB1) darstellbar und konfigurierbar ist,
- mittels der Konfigurierung der zweiten Funktionseinheit als zweiter Abzweig im dargestellten bzw. konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul (20) eine zweite Verbindung an die Feldgeräten über die zweite Kommunikationsverbindung (FB2) darstellbar und konfigurierbar ist,
- mittels der Konfigurierung der dritten Funktionseinheit als weitere Abzweige vom konfigurierten Kommunikationsschnittstellenmodul (20) Ein- und/oder Ausgabefunktionalitäten für weitere Feldgeräte (50) darstellbar und konfigurierbar sind, und
- wenigstens ein zusätzlicher Abzweig zur Darstellung und Konfigurierung der im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) integrierte serielle Schnittstelle (3, 4) vorhanden ist.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine im Kommunikationsschnittstellenmodul integrierte serielle Schnittstelle (3, 4) als zusätzlicher Abzweig im Kommunikationsschnittstellenmodul (20) konfiguriert ist.
9. Verwendung des Kommunikationsschnittstellenmoduls (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche in Automatisierungs- oder Steuerungssystemen der Prozessautomation oder Maschinensteuerung.
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