WO2018006908A1 - Steckverbinderbauteil, steckverbinder, steckverbindersystem und verfahren zum zusammensetzen und betreiben eines steckverbinders - Google Patents

Steckverbinderbauteil, steckverbinder, steckverbindersystem und verfahren zum zusammensetzen und betreiben eines steckverbinders Download PDF

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control module
connector
container
module
operating system
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PCT/DE2017/100567
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Lutz TRÖGER
Christoph GERICKE
Markus Friesen
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Harting Electric Stiftung and Co KG
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Harting Electric GmbH and Co KG
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    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40—Bus structure
    • G06F13/4063—Device-to-bus coupling
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    • G—PHYSICS
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    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/44—Arrangements for executing specific programs
    • G06F9/455—Emulation; Interpretation; Software simulation, e.g. virtualisation or emulation of application or operating system execution engines
    • G06F9/45533—Hypervisors; Virtual machine monitors
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    • G06F2200/16—Indexing scheme relating to G06F1/16 - G06F1/18
    • G06F2200/163—Indexing scheme relating to constructional details of the computer
    • G06F2200/1635—Stackable modules

Definitions

  • the present invention relates to a connector component having a housing, at least one control module arranged therein and an operating system for operating the control module, in which at least one functional module which can be controlled by the control module can be inserted into the housing. Furthermore, the invention relates to a connector with at least one such connector component and at least one arranged in the housing function module and a
  • the invention relates to a method for assembling and operating such a connector, wherein at least one controllable by the control module function module is inserted into the housing.
  • Modular plug connectors with a housing are known, which can be configured and expanded as desired by function modules of different types which can be used in the housing and which can be equipped with different sensors and actuators and thus can be set up for a wide variety of functions.
  • function modules of different types which can be used in the housing and which can be equipped with different sensors and actuators and thus can be set up for a wide variety of functions.
  • Within the housing several such functional modules can be arranged at the same time.
  • a control module is provided which is also disposed within the housing.
  • Control module and function modules can be arranged and fixed to a holding frame also located within the housing.
  • control module In particular, provided during operation of the connector for controlling the functional modules control module often has one
  • Connector component a connector, a connector system and a method for assembling and operating a
  • Connector component adapted to at least one container with at least one for using an operating system kernel of the
  • Method is at least one container with at least one process that is adapted to use an operating system kernel of the operating system, transmitted to the control module and implemented and the process is performed at least partially controlling the functional module.
  • Control module is independently represented by a container which has the necessary processes or procedures for controlling this function module and which is transferred with insertion of the functional module in the housing of the connector component to the control module and implemented by or on this.
  • the connector component and the connector in particular the modular connector, the greatest possible flexibility with respect to new functional module types, without the first use of a functional module of a new type basic software updates or Extensions of the operating system of the control module would be required. Consequently, it is therefore irrelevant which actuators or sensors that
  • Function module has concrete or whether the function module an air pressure sensor, a current sensor, an interface for a
  • each functional module inserted or usable in the housing is represented by a respective container.
  • the container can simply be a
  • Act file system that has one or more processes in the form of program codes of one or more applications and all necessary libraries and files for the operation of the container.
  • Using containers bypasses issues such as package dependencies and incompatibilities.
  • Processes of the respective containers can be separated by kernel namespaces. So-called C-Groups can be used for the
  • Resource management so that each container can be assigned specific resources.
  • the container can have not only one process but rather several, and as many as desired, processes, wherein a process can be understood as a process which is controlled by a program which requires a processor for execution.
  • the process may be an application executable on the control module or an application program, or it may be part of such an application or application program. All processes of the container can be set up to use the operating system kernel of the operating system.
  • containers can be installed or implemented for data processing on the control module.
  • the container can in particular for a virtualization, ie for a simulation of a hardware or software object by a similar object of the same type using a software layer on
  • the process may be a process of the operating system itself that uses the operating system kernel of the operating system when it expires.
  • the container can be configured as operating system isolated on the control module.
  • the container may represent or create virtual environments that have their own processes, but collectively for them the kernel of the operating system
  • Containers may include, in addition to the one or more processes, one or more applications, metadata, drivers, an independent file system, program libraries, interfaces, and tools such as scripts for controlling the containers.
  • the container is a Linux container (LXC).
  • Receive and implement data processing process as well as to receive data to be processed by the function module and this data using the data processing process to
  • Data processing process are transmitted to the control module and implemented and to be processed by the function module data can be transmitted to the control module and processed using the data processing process.
  • the container with the data processing process can be a container that is different from the container with the process for controlling the functional module or the two containers mentioned are identical to one another so that one and the same container has both the data processing process and the process for controlling the functional module.
  • function modules whose function consists exclusively in the generation or provision of data to be processed by means of containers.
  • the data to be processed may, for example, be data that is for a
  • control module receives the container after insertion of the
  • Function module in the housing automatically from an external data source or from the function module. Accordingly, in one embodiment of the method according to the invention, after the functional module has been inserted into the housing, the container is automatically transferred from an external data source or from the function module to the control module. By automatically transferring the container to the control module, the handling or the operation of the
  • the external data source may be any device such as a simple data storage device, a fixed or mobile computing device, a mobile phone, data glasses, or a drone.
  • the computing device may be a central data processing system that includes a plurality of connectors or connector systems or others
  • Wired or wireless devices can communicate. Steps necessary for automatic transfer can be made by the
  • Control module or its processor or operating system or one of management container of the control module or
  • the connector component or the control module has at least one processor and / or at least one memory and / or at least one switch and / or at least one interface for a wireless or wired data transmission connection and / or at least one IP address (Internet Protocol).
  • IP address Internet Protocol
  • Processor may be provided in particular for carrying out the process. Furthermore, the processor as a so-called
  • Bus controller for controlling a bus system of the
  • Connector component the connector or connector system to be established, via which the control module communicates with one or more functional modules.
  • the processor can also be provided for this purpose for control and, for example, be set up as a so-called ether controller. Data generated by the process or required by it can be stored or stored on the memory.
  • the switch can be responsible for establishing the connection of the control module or connector component to a network such as Ethernet. In particular, the communication can take place via the interface, wherein the
  • Data transmission connection may be at least partially or fully wired or at least partially or completely made by means of a glass fiber or may be at least partially or completely wireless. Assigning an IP address also enables simple, IP-based communication with the connector component or the control module in the sense of Industry 4.0.
  • an IP address is assigned to the container. That's it advantageous if all existing on the control module containers respective IP addresses are assigned, so that all functional modules are virtually represented by the respective container and through them, so to speak a digital representative with an IP address. Representative of the individual containers, the functional modules can thus be used as so-called Industrie 4.0 components that can communicate with the IT world (Information Technology) and ERP systems (Enterprise Resource Planning). This virtual
  • a container structure offers the possibility of each
  • each administration shell automatically gets an IP address, which enables simple, IP-based communication in the sense of Industry 4.0.
  • each connected computing device or component can be uniquely identified and accessed via a network, regardless of the age of the computer
  • the connector component has at least one holding frame on which the control module is received and / or fixed and which is used for additional recording and / or fixing of the
  • Function module is set up.
  • a preferably arranged in the housing holding frame is in practice a particularly convenient and easy to handle way to secure on the one hand different modules in the housing safely or fix and on the other hand remove the same at any time when needed again or replace can.
  • the connector component has at least one data bus which is connected to the control module and can be connected to the functional module and which extends at least partially or essentially completely over the holding frame.
  • the data bus which can be used by the control module for the control of the functional modules is arranged so partially or completely on the holding frame, that it extends over this, a
  • control module is particularly preferably configured to generate at least a partial or complete copy of the container and to transmit and implement the copy to the mating connector control module or to transfer the copy to and implement an external computing device , if necessary to control the function module required free resources of the connector are insufficient available or below a predetermined lower limit. Accordingly, in a particularly preferred method at least a partial or complete copy of the container and to transmit and implement the copy to the mating connector control module or to transfer the copy to and implement an external computing device , if necessary to control the function module required free resources of the connector are insufficient available or below a predetermined lower limit. Accordingly, in a particularly preferred method at least a partial or complete copy of the
  • Container is generated and transmitted to a mating connector control module of a mating connector connected to the connector and implemented on this or transferred to an external computer device and implemented thereon, if for controlling the
  • the container can, if necessary, proactively access the resources of the container
  • Access mating connector control module or mating connector and use it for themselves or their process. This ensures, on the one hand, that an execution of the process, even if resources required for its execution are not available on the control module or the connector, does not necessarily occur or is not incomplete or with great losses in performance.
  • the programming effort is significantly reduced or programming is greatly facilitated.
  • applications are usually dedicated for
  • Peripherals are particularly problematic in dynamic environments when there is a specific infrastructure
  • the mating connector control module or the external computing device may consist of these on the mating connector control module or the external computing device parallel to the original container on the control module. In particular, offshoots of this container on the mating connector control module or the external
  • Computer device are generated depending on the situation only respective ones on the mating connector control module or the external
  • Counter Connector control module or the external computing device implemented implemented copy of the original container for transmitting data to the original container or for data exchange with the original container.
  • This allows the original container to resources of the mating connector control module or use the external computing device without having to leave the control module necessarily or without having to be uninstalled or deleted on the control module of the connector component or connector.
  • the copy implemented on the mating connector control module or external computing device may instead be uninstalled or deleted.
  • the exchange of data or a communication between the original container and its copy can, for example, be based on an Internet protocol.
  • Data processing system can be set up to exchange data, so that the container and its copies seen from the outside as a single, over several devices extending container or process act.
  • the connector system is configured to delete the original container after implementing the copy of the container.
  • Embodiment at least one installation program or at least one installation process for generating and / or implementing the copy. Accordingly, the original container and / or its copy may alternatively or additionally at least one
  • Uninstall program or at least one uninstall process for deleting the original container may have a script, which at the start of the copy the
  • This embodiment realizes containers that are proactively within the connector system of
  • Connector or control module to mating connector or Mating connector control module or an external
  • Computer device are mobile. Accordingly, the copy can also be proactively movable inside and outside the connector system.
  • the container or its copy can be arbitrarily between
  • Such a connector system is characterized by a particularly high flexibility and efficiency in the use of resources.
  • FIG. 1 shows a connector component in a schematic representation
  • Fig. 2 shows a connector with the connector component of the figure
  • Fig. 3 shows the connector of Figure 2 with another
  • FIG. 4 shows a connector system with the connector of Figure 3 in a schematic representation.
  • Fig. 5 shows the connector system of Figure 4 with migrated
  • FIG. 1 shows a connector component 1 according to the invention in a greatly simplified schematic representation.
  • Connector component 1 has a housing 2, in which a
  • Holding frame 3 is provided. On the support frame 3 is a
  • Control module 4 arranged and held by the holding frame 3 fixing. Although no further module is shown in FIG. 1, these are
  • Housing 2 and the support frame 3 sufficiently large dimensions, so that in addition to the control module 4 even more modules on the support frame. 3 can be arranged.
  • the control module 4 has a processor 5 and a memory or data memory or a memory means 6, wherein the processor 5 can read data from the memory means 6 and store it in the memory means 6.
  • operating system for the processor 5 is the well-known unix-like
  • Multi-user operating system Linux provided. Furthermore, the
  • Control module 4 an Ethernet controller 7, which is connected on the one hand with a first plug 8 of the connector component 1 and on the other hand with a switch or switching element or switch 9, wherein the first plug 8 and the switch 9 to each other
  • the switch 9 is in turn connected to an interface 10 which is connected to one of the
  • control module 4 has a first bus controller 1 1, which is arranged with a first bus interface 12 of the control module 4 and one of the first plug 8 adjacent second
  • Plug 13 of the connector component 1 is connected.
  • processor 5 ethernet controller 7, and first bus controller 11 are each implemented as different components in connector component 1, any two or all three of these components or components can be implemented by a single component or by a single processor.
  • FIG. 2 shows a connector 14, in addition to the previously
  • the described connector component 1 has a first functional module 15 which is like the control module 4 arranged on the support frame 3 and fixed on this.
  • the first functional module 15 has a second bus controller 16, a second bus interface 17 and a third plug-in point 18.
  • the second bus controller 16 Via the first bus interface 12 of the control module 4 the second bus controller 16 is connected to the first bus controller 1 1 of the control module 4, whereby a data bus extending from the first control module 4 to the first functional module 15 is formed.
  • the second bus controller 16 is connected to the bus interface 17, which is connected to a bus controller of another in the
  • Connector component 1 optionally usable and not shown in the figure 2 functional module is connectable.
  • the third plug-in point 18 of the first functional module 15 is arranged adjacent to the second plug-in point 13 and connected to the second bus controller 16.
  • the first functional module 15 also has at least one device, not shown in FIG. 2 for reasons of clarity, such as an actuator or sensor.
  • the first functional module 15 with an air pressure sensor, a current sensor, a photodiode or a light wave connector
  • Connector component 1 whereby the connector 14 is formed, a first software container or simply container 19 either from
  • Function module 15 via the first bus interface 12 or from an external and not shown in the figure 2 device or
  • Computer device such as a central processing unit (CPU)
  • CPU central processing unit
  • the first container 19 received by the control module 4 is stored in the memory 6 and implemented by the processor 5 on the control module 4.
  • the processor 5 is able to control the first functional module 15 by means of the first container 19, which displays functions of the first functional module 15 to the outside as an external device.
  • the first container 19 has corresponding processes which are set up to use an operating system kernel of the operating system Linux set up on the control module 4 and which the processor 5 uses to control the first function module 15 or expire. If a function of the first functional module 15 is to provide or generate data to be processed, the first container 19 may also have a
  • Data processing process which is used by the control module 4 for the processing of this data.
  • a further container may be provided which has such a data processing process.
  • the connector 14 can be provided with any number of such functional modules.
  • 3 shows, by way of example, the plug-in connector 14 with a further second functional module 20 of similar construction to the first functional module 15.
  • the second functional module 20 has a third bus controller 21, a third bus interface 22 and a fourth plug-in point 23.
  • the third bus controller 21 is connected to the second bus controller 16 of the first functional module 15, as a result of which from the first control module 4 to the first functional module 15
  • the third bus controller 21 is connected to the fourth bus interface 22, which can be connected to a bus controller of another functional module that can be used optionally in the connector component 1 and not shown in FIG. 3.
  • the fourth plug-in point 23 of the second functional module 20 is arranged adjacent to the third plug-in point 18 and connected to the third bus controller 21.
  • the second functional module 20 In order for the second functional module 20 to be able to perform certain functions, it also has at least one device, not shown in FIG. 3 for reasons of clarity, such as an actuator or sensor. However, since the second functional module 20 has different actuators or sensors than the first functional module 15, the second functional module 20 also provides other functions than the first functional module 15. Even after inserting the second functional module 20 in the
  • a second container 24 is transmitted to the processor 5, stored in the memory means 6 and implemented on the control module 4.
  • functions of the second functional module 20 are displayed to the outside as an independent device.
  • the processor 5 is able to control the second functional module 20.
  • the second container 24 has corresponding processes which are set up to use the operating system kernel of the operating system Linux set up on the control module 4 and which the processor 5 uses or runs to control the second function module 20. If one function of the second
  • the second container 24 may further comprise a data processing process, which is used by the control module 4 for the processing of this data.
  • a further container may be provided which has such a data processing process.
  • the connector 14 can be extended by any function modules, which in addition to the first
  • Function module 15 and the second functional module 20 or instead of one of these two functional modules 15 and 20 can be inserted into the connector 14 and provide respective different functions available. Since for each newly added function module, a corresponding container is transmitted to the control module 4, which maps the functions of this function module to the outside as a stand-alone device can be in the connector 14 without difficulty and without having to modify the operating module set up on the Linux operating system Linux, Even functional modules are inserted with such functions, in the manufacture of the connector component 1 or the control module 4 have not been taken into account.
  • FIG. 4 now shows a connector system 25 which has the connector 14 and a mating connector 26 releasably connected thereto.
  • the mating connector 26 is constructed substantially mirror-inverted to the connector 14, but instead of the first functional module 15 and the second functional module 20 in
  • Mating connector 26 two passive modules 27 are arranged, which have neither actuators nor sensors and which are detachably connected via the third plug-in point 18 and the fourth plug-in point 23 with a respective one of the first functional module 15 and the second functional module 20.
  • Control module 4 releasably connected.
  • Ethernet controller 7 via the first plug 8 with a
  • the mating connector control module 28 of the mating connector 26 has a mating connector processor 30 and a mating connector memory means 31 and a
  • Mating connector bus controller 32 which is detachably connected to the second plug-in point 13 and thus to the first bus controller 1 1.
  • the mating connector 26 is often permanently installed in a control cabinet.
  • the first functional module 15 and the second functional module 20 are of the
  • Processor 5 controlled.
  • the processor 5 accesses the first container 19 and runs the processes contained in the first container 19 or encapsulated therein. Accordingly, the processor 5 accesses the second container 24 for controlling the second functional module 20 and leaves the im run second container 24 contained or encapsulated therein processes. This can be done either successively or in parallel.
  • the processor 5 communicates with the first functional module 15 and the second functional module 20 via the data bus extending from the control module 4 via the first functional module 15 to the second functional module 20, which is controlled by the first bus controller 11, the second bus controller 16 and the third bus controller 21 becomes.
  • the processor 5 and the mating connector processor 30 are capable of communicating with each other or exchanging data via a data bus formed by the connection of the first bus controller 11 and the mating connector bus controller 32 and controlled by the first bus controller 11 and the mating connector bus controller 32.
  • a data exchange or a communication with external devices or devices takes place via the Ethernet, with which the connector 14 is connected via the interface 10.
  • the communication is controlled via the Ethernet by the
  • Ethernet controller 7 which operates, among other things, the switch 9. If the mating connector 26 or the mating connector control module 28 communicates with the Ethernet or exchanges data, the
  • Ethernet controller 7 is supported by the Schmidtckverbinderethernetcontroller 29.
  • Function module 15 and the second functional module 20 are not sufficient.
  • the possibility of free resources of the mating connector 26 and des are not sufficient.
  • Counter connector control module 28 access.
  • the concerned container moved or migrated from the connector 14 to the mating connector 26. This can be done by making a copy of the container and transferring that copy to the container
  • Mating connector memory means 31 has been migrated or moved, which is about that of the first bus controller 1 1 and the
  • Mating connector bus controller 32 can be controlled data bus. Now, the first functional module 15 by utilizing resources of the mating connector 26 or the
  • Counter connector control module 28 can be controlled by the mating connector processor 30 runs processes required for this of the first container 19 and communicates via the data bus between the mating connector bus controller 32 and the first bus controller 7 to the processor 5.
  • the control of the second functional module 20 is effected unchanged by using the second container 24, wherein the processor 5 carries out processes of the second container 24 required for this purpose.
  • Control module 4 or 28 or which device the container 19 or 24 is currently located this data processing process can be used or used by the relevant control module 4 or 28 or the relevant device for processing the data.
  • first container 19 and the second container 24 are provided with respective IP addresses, a virtual mapping of the first functional module 15 and the second functional module 20 can be provided by the same.
  • the first functional module 15 and the second functional module 20 can be used via the first container 19 and the second container 24 in the sense of Industry 4.0.
  • Information about current operating states of the first functional module 15 and the second functional module 20 can be retrieved thereby in real time.
  • data generated or provided by the first functional module 15 and by the second functional module 20 is available in real time or can be accessed in real time.

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Abstract

Ein Steckverbinderbauteil (1) weist ein Gehäuse (2), wenigstens ein darin angeordnetes Steuermodul (4) und ein Betriebssystem zum Betreiben des Steuermoduls (4) auf. Wenigstens ein durch das Steuermodul (4) steuerbares Funktionsmodul (15, 20) ist in das Gehäuse (2) einsetzbar. Dabei ist das Steuermodul (4) dazu eingerichtet, wenigstens einen Container (19, 24) mit wenigstens einem zur Nutzung eines Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichteten Prozess zu empfangen und zu implementieren und mittels des Prozesses das Funktionsmodul (15, 20) zumindest teilweise zu steuern. Ein Steckverbinder (14) weist wenigstens ein derartiges Steckverbinderbauteil (1) und wenigstens ein im Gehäuse (2) angeordnetes Funktionsmodul (15, 20) auf, während ein Steckverbindersystem (25) wenigstens einen derartigen Steckverbinder (14) und wenigstens einen mit diesem verbindbaren Gegensteckverbinder (26) aufweist, der mindestens ein Gegensteckverbindersteuermodul (28) aufweist, das nach Verbinden des Steckverbinders (14) und des Gegensteckverbinders (26) mit dem Steuermodul (4) verbunden ist. Zum Zusammensetzen und Betreiben eines derartigen Steckverbinders (14) wird wenigstens ein vom Steuermodul (4) steuerbares Funktionsmodul (15, 20) in das Gehäuse (2) eingesetzt, wenigstens ein Container (19, 24) mit wenigstens einem Prozess, der zur Nutzung eines Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichtet ist, wird an das Steuermodul (4) übertragen und implementiert, und der Prozess wird zumindest zum teilweisen Steuern des Funktionsmoduls (15, 20) ausgeführt.

Description

Steckverbinderbauteil, Steckverbinder, Steckverbindersystem und Verfahren zum Zusammensetzen und Betreiben eines Steckverbinders
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steckverbinderbauteil mit einem Gehäuse, wenigstens einem darin angeordneten Steuermodul und einem Betriebssystem zum Betreiben des Steuermoduls, bei dem wenigstens ein durch das Steuermodul steuerbares Funktionsmodul in das Gehäuse einsetzbar ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Steckverbinder mit wenigstens einem derartigen Steckverbinderbauteil und wenigstens einem im Gehäuse angeordneten Funktionsmodul sowie ein
Steckverbindersystem mit wenigstens einem derartigen Steckverbinder und wenigstens einem mit diesem verbindbaren Gegensteckverbinder. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammensetzen und Betreiben eines derartigen Steckverbinders, bei dem wenigstens ein vom Steuermodul steuerbares Funktionsmodul in das Gehäuse eingesetzt wird.
Es sind modulare Steckverbinder mit einem Gehäuse bekannt, die durch in das Gehäuse einsetzbare Funktionsmodule verschiedener Typen, welche mit jeweils unterschiedlichen Sensoren und Aktoren ausgestattet und dadurch für verschiedenste Funktionen eingerichtet sein können, beliebig konfigurierbar und erweiterbar sind. Innerhalb des Gehäuses können dabei mehrere derartiger Funktionsmodule zur selben Zeit angeordnet sein. Zur Steuerung der Funktionsmodule ist für gewöhnlich ein Steuermodul vorgesehen, das ebenfalls innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Steuermodul und Funktionsmodule können dabei an einem ebenfalls innerhalb des Gehäuses befindlichen Halterahmen angeordnet und fixiert sein.
Obwohl durch die modulare Bauweise derartiger Steckverbinder, die eine beliebige Austauschbarkeit der Funktionsmodule gewährleistet, eine gewisse Flexibilität der Steckverbinder erreicht werden kann, ist diese Flexibilität hinsichtlich neuer in das Gehäuse einzusetzender Funktionsmodule dennoch unzureichend. Es sind zwar verschiedene Konfigurationen des Steckverbinders mit verschiedenen
Funktionsmodulen möglich. Da jedoch Funktionsmodule mit
unterschiedlichen Sensoren und Aktoren unterschiedliche Anforderungen an die Software zu deren Steuerung sowie an die Rechenleistung des Steuermoduls stellen und zudem Aspekte der Verwendbarkeit und Sicherheit zu berücksichtigen sind, und da ferner bei der Herstellung des Steckverbinders nicht alle möglichen Funktionsmodultypen berücksichtigt werden können, sind die für den Steckverbinder verwendbaren
Funktionsmodule auf die bei der Herstellung des Steckverbinders ursprünglich berücksichtigten und vorgegebenen Typen eingeschränkt. Dadurch ergibt sich zwangsläufig eine Beschränkung der mit
verschiedenen Funktionsmodulen realisierbaren Konfigurationen des Steckverbinders auf Kombinationen von Funktionsmodulen, die den anfänglich berücksichtigten und vorgegebenen Typen angehören.
Insbesondere das im Betrieb des Steckverbinders zur Steuerung der Funktionsmodule vorgesehene Steuermodul weist häufig eine
monolithische Software auf und ist dadurch spezifisch auf die anfänglich berücksichtigten Funktionsmodultypen zugeschnitten. Eine Erweiterung der vom Steckverbinder verwendbaren Funktionsmodule auf
Funktionsmodule, die anderen Typen als den ursprünglich
berücksichtigten Typen angehören, erweist sich deshalb in der Praxis häufig als unmöglich oder als sehr schwierig und umständlich.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Steckverbinderbauteil, einen Steckverbinder, ein Steckverbindersystem und ein Verfahren zum Zusammensetzen und Betreiben eines
Steckverbinders zu schaffen, die eine Flexibilität hinsichtlich der
Verwendbarkeit von neuen Funktionsmodultypen bieten.
Diese Aufgabe wird durch das Steckverbinderbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch den Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 7, durch das Steckverbindersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Steuermodul des
Steckverbinderbauteils dazu eingerichtet, wenigstens einen Container mit wenigstens einem zur Nutzung eines Betriebssystemkerns des
Betriebssystems eingerichteten Prozess zu empfangen und zu
implementieren und mittels des Prozesses das Funktionsmodul zumindest teilweise zu steuern. Entsprechend wird beim erfindungsgemäßen
Verfahren wenigstens ein Container mit wenigstens einem Prozess, der zur Nutzung eines Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichtet ist, an das Steuermodul übertragen und implementiert und der Prozess wird zumindest zum teilweisen Steuern des Funktionsmoduls ausgeführt. Infolge dieser Kapselung oder Virtualisierung der zur Steuerung eines Funktionsmoduls notwendigen Software ist es nicht mehr notwendig, das Steckverbinderbauteil vorab zum Steuern von spezifischen
Funktionsmodulen einzurichten, die bestimmten vorgegebenen Typen angehören. Stattdessen sind mit demselben Steuermodul
Funktionsmodule beliebiger verschiedener Typen steuerbar, ohne dass das Steuermodul vorab zur Steuerung von Funktionsmodulen dieser Typen eingerichtet worden wäre, da jedes Funktionsmodul vom
Steuermodul unabhängig durch einen Container repräsentiert wird, der die zur Steuerung dieses Funktionsmoduls notwendigen Prozesse oder Prozeduren aufweist und der mit Einsetzen des Funktionsmoduls in das Gehäuse des Steckverbinderbauteils an das Steuermodul übertragen und von bzw. auf diesem implementiert wird. Auf diese Weise ergibt sich für das Steckverbinderbauteil und den Steckverbinder, insbesondere den modularen Steckverbinder, eine größtmögliche Flexibilität hinsichtlich neuer Funktionsmodultypen, ohne dass bei erstmaligen Einsatz eines Funktionsmoduls eines neuen Typs grundlegende Softwareupdates oder Erweiterungen des Betriebssystems des Steuermoduls erforderlich wären. Mithin ist daher unerheblich welche Aktoren oder Sensoren das
Funktionsmodul konkret aufweist bzw. ob das Funktionsmodul einen Luftdrucksensor, einen Stromsensor, eine Schnittstelle für einen
Lichtwellenleiter oder eine Photodiode aufweist oder ob es sich bei dem Funktionsmodul um einen Modulareinsatz ohne irgendeinen Sensor oder um einen Netzwerkknoten handelt. Selbst Funktionsmodule mit komplex zu steuernden Funktionen können grundsätzlich unabhängig von dem Steuermodul entworfen werden. Vorzugsweise wird jedes in das Gehäuse eingesetzte oder einsetzbare Funktionsmodul durch einen jeweiligen Container repräsentiert.
Ganz allgemein kann es sich bei dem Container einfach um ein
Dateiensystem handeln, das einen Prozess oder mehrere Prozesse in Form von Programmcodes einer oder mehrerer Anwendungen und alle notwendigen Bibliotheken und Dateien für den Betrieb des Containers aufweist. Durch die Verwendung von Containern werden Problematiken wie Paketabhängigkeiten und Inkompatibilitäten umgangen. Prozesse der jeweiligen Container können durch Kernel-Namensräume voneinander getrennt sein. Sogenannte C-Groups können für die
Ressourcenverwaltung sorgen, sodass jedem Container bestimmte Ressourcen zugewiesen werden können.
Dabei kann der Container nicht nur einen Prozess sondern vielmehr mehrere, und zwar beliebig viele, Prozesse aufweisen, wobei unter einem Prozess ein Vorgang verstanden werden kann, der durch ein Programm kontrolliert wird, welches zur Ausführung einen Prozessor benötigt. So kann der Prozess eine auf dem Steuermodul ablaufbare Anwendung oder ein Anwendungsprogramm sein oder er kann ein Teil einer derartigen Anwendung oder eines derartigen Anwendungsprogramms sein. Alle Prozesse des Containers können zur Nutzung des Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichtet sein. Darüber hinaus können Container zur Datenverarbeitung auf dem Steuermodul installiert oder implementiert werden.
Der Container kann insbesondere für eine Virtualisierung, also für eine Nachbildung eines Hard- oder Softwareobjektes durch ein ähnliches Objekt vom selben Typ mit Hilfe einer Softwareschicht, auf
Betriebssystemebene vorgesehen sein. Insbesondere kann der Prozess ein Prozess des Betriebssystems selber sein, der bei Ablaufen den Betriebssystemkern des Betriebssystems nutzt. Somit kann der Container als auf dem Steuermodul isoliert laufendes Betriebssystem ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang kann der Container virtuelle Umgebungen darstellen bzw. erzeugen, die zwar ihre eigenen Prozesse aufweisen, jedoch für diese gemeinschaftlich den Betriebssystemkern des
Betriebssystems des Steuermoduls nutzen, auf dem der Container implementiert ist. Container können neben dem einen oder mehreren Prozessen auch eine oder mehrere Anwendungen, Metadaten, Treiber, ein unabhängiges Dateiensystem, Programmbibliotheken, Schnittstellen sowie Werkzeuge wie Skripte zur Steuerung der Container aufweisen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Container um einen Linux- Container (LXC).
Das Steuermodul kann vorteilhafterweise ferner dazu eingerichtet sein, wenigstens einen Container mit wenigstens einem zur Nutzung des Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichteten
Datenverarbeitungsprozess zu empfangen und zu implementieren sowie vom Funktionsmodul zu verarbeitende Daten zu empfangen und diese Daten unter Verwendung des Datenverarbeitungsprozesses zu
verarbeiten. Entsprechend kann bei dem Verfahren vorteilhafterweise ferner wenigstens ein Container mit wenigstens einem zur Nutzung des Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichteten
Datenverarbeitungsprozess an das Steuermodul übertragen und implementiert werden und vom Funktionsmodul zu verarbeitende Daten können an das Steuermodul übertragen und unter Verwendung des Datenverarbeitungsprozesses verarbeitet werden. Hierbei kann der Container mit dem Datenverarbeitungsprozess ein vom Container mit dem Prozess zum Steuern des Funktionsmoduls verschiedener Container sein oder die beiden genannten Container sind miteinander identisch, so dass ein und derselbe Container sowohl den Datenverarbeitungsprozess als auch den Prozess zum Steuern des Funktionsmoduls aufweist. Somit ist es möglich auch solche Funktionsmodule, deren Funktion ausschließlich in der Generierung oder Bereitstellung von zu verarbeitenden Daten besteht durch Container zu repräsentieren. Bei den zu verarbeitenden Daten kann es sich zum Beispiel um Daten handeln, die für eine
Schwingungsanalyse benötigt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Steckverbinderbauteiles empfängt das Steuermodul den Container nach Einsetzen des
Funktionsmoduls in das Gehäuse automatisch von einer externen Datenquelle oder vom Funktionsmodul. Dementsprechend wird bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Container nach Einsetzen des Funktionsmoduls in das Gehäuse automatisch von einer externen Datenquelle oder vom Funktionsmodul an das Steuermodul übertragen. Durch das automatische Übertragen des Containers an das Steuermodul wird die Handhabbarkeit bzw. der Betrieb des
Steckverbinders und des Steckverbindersystems wesentlich vereinfacht. Bei der externen Datenquelle kann es sich um eine beliebige Vorrichtung wie zum Beispiel einen einfachen Datenspeicher, eine feste oder mobile Computervorrichtung, ein Mobiltelefon, eine Datenbrille oder eine Drohne handeln. Insbesondere kann es sich bei der Computervorrichtung um ein zentrales Datenverarbeitungssystem handeln, das mit einer Mehrzahl an Steckverbindern oder Steckverbindersystemen oder anderen
Vorrichtungen kabelgebunden oder drahtlos kommunizieren kann. Zum automatischen Übertragen notwendige Schritte können dabei vom
Steuermodul oder dessen Prozessor oder Betriebssystem oder von einem für die Verwaltung zuständigen Container des Steuermoduls oder
Funktionsmoduls durchgeführt werden.
Vorzugsweise weist das Steckverbinderbauteil oder das Steuermodul wenigstens einen Prozessor und/oder wenigstens einen Speicher und/oder wenigstens einen Switch und/oder wenigstens eine Schnittstelle für eine drahtlose oder kabelgebundene Datenübertragungsverbindung und/oder wenigstens eine IP-Adresse (Internet Protocol) auf. Der
Prozessor kann insbesondere für das Ausführen des Prozesses vorgesehen sein. Ferner kann der Prozessor als sogenannter
Buscontroller zur Steuerung eines Bussystems des
Steckverbinderbauteils, des Steckverbinders oder Steckverbindersystems eingerichtet sein, über welches das Steuermodul mit einem oder mehreren Funktionsmodulen kommuniziert. Sofern das Steuermodul oder das Steckverbinderbauteil dazu eingerichtet ist, über ein Netzwerk wie beispielsweise das Ethernet zu kommunizieren, kann der Prozessor auch hierfür zur Steuerung vorgesehen und beispielsweise als sogenannter Ethercontroller eingerichtet sein. Vom Prozess erzeugte oder von diesem benötigte Daten können dabei auf dem Speicher gespeichert werden oder gespeichert sein. Hingegen kann der Switch für die Herstellung der Verbindung des Steuermoduls oder Steckverbinderbauteils zu einem Netzwerk wie dem Ethernet zuständig sein. Die Kommunikation kann insbesondere über die Schnittstelle erfolgen, wobei die
Datenübertragungsverbindung wenigstens teilweise oder vollständig kabelgebunden sein kann oder wenigstens teilweise oder vollständig mittels einer Glasfaser hergestellt sein kann oder wenigstens teilweise oder vollständig drahtlos sein kann. Das Zuordnen einer IP-Adresse ermöglicht zudem eine einfache, IP-basierte Kommunikation mit dem Steckverbinderbauteil oder dem Steuermodul im Sinne von Industrie 4.0.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Steckverbinders, bei welcher eine IP-Adresse dem Container zugeordnet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn allen auf dem Steuermodul vorhandenen Containern jeweilige IP-Adressen zugeordnet sind, damit alle Funktionsmodule durch die jeweiligen Container virtuell abgebildet werden und durch diese sozusagen einen digitalen Stellvertreter mit einer IP-Adresse erhalten. Stellvertretend durch die einzelnen Container sind die Funktionsmodule damit als sogenannte Industrie-4.0-Komponenten verwendbar, die mit der IT-Welt (Information Technology) und ERP-Systemen (Enterprise- Resource-Planning) kommunizieren können. Diese virtuelle
Repräsentation enthält die relevanten Eigenschaften und Funktionalitäten der zugeordneten Komponente und wird gemeinhin als Verwaltungsschale bezeichnet. Eine Containerstruktur bietet die Möglichkeit, jede
Komponente als Verwaltungsschale in einem eigenen Container zu kapseln. Somit bekommt jede Verwaltungsschale automatisch eine IP- Adresse, wodurch eine einfache, IP-basierte Kommunikation im Sinne von Industrie 4.0 ermöglicht wird. Konkret kann also jede angeschlossene Computervorrichtung oder Komponente eineindeutig identifiziert und über ein Netzwerk erreicht werden - unabhängig vom Alter der
Computervorrichtung oder Komponente oder der verwendeten Protokolle. Auf diese Weise können existierende Systeme schnell und unkompliziert an MES-Systeme (Manufacturing Execution System), ERP-Systeme oder eine sogenannte Cloud angebunden werden. Ferner können von allen angebundenen Komponenten relevante Daten in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden.
Vorteilhafterweise weist das Steckverbinderbauteil wenigstens einen Halterahmen auf, an dem das Steuermodul aufgenommen und/oder fixiert ist und der zum zusätzlichen Aufnehmen und/oder Fixieren des
Funktionsmoduls eingerichtet ist. Ein derartiger bevorzugt im Gehäuse angeordneter Halterahmen stellt in der Praxis eine besonders bequem und einfach handzuhabende Möglichkeit dar, um einerseits verschiedene Module im Gehäuse sicher zu befestigen oder zu fixieren und andererseits dieselben jederzeit bei Bedarf wieder entfernen oder austauschen zu können.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Steckverbinderbauteil wenigstens einen Datenbus aufweist, der mit dem Steuermodul verbunden und mit dem Funktionsmodul verbindbar ist und der sich wenigstens teilweise oder im Wesentlichen vollständig über den Halterahmen erstreckt. Indem der Datenbus, der vom Steuermodul für das Steuern der Funktionsmodule verwendet werden kann, derart teilweise oder vollständig am Halterahmen angeordnet wird, dass er sich über diesen erstreckt, wird eine
platzsparende Bauweise des Steckverbinderbauteils und des
Steckverbinders realisiert, da innerhalb des Gehäuses wenig Raum benötigt wird. Eine derartige Bauweise ist daher der Miniaturisierung des Steckverbinderbauteils sowie des Steckverbinders und des
Steckverbindersytems förderlich.
Des Weiteren ist bei dem Steckverbindersystem das Steuermodul besonders bevorzugt dazu eingerichtet, wenigstens eine teilweise oder vollständige Kopie des Containers zu erzeugen und die Kopie an das Gegensteckverbindersteuermodul zu übertragen und auf diesem zu implementieren oder die Kopie an eine externe Computervorrichtung zu übertragen und auf dieser zu implementieren, sofern zum Steuern des Funktionsmoduls erforderliche freie Ressourcen des Steckverbinders unzureichend verfügbar sind oder eine vorgegebene Untergrenze unterschreiten. Entsprechend wird bei einem besonders bevorzugten Verfahren wenigstens eine teilweise oder vollständige Kopie des
Containers erzeugt und an ein Gegensteckverbindersteuermodul eines mit dem Steckverbinder verbundenen Gegensteckverbinders übertragen und auf diesem implementiert oder an eine externe Computervorrichtung übertragen und auf dieser implementiert, sofern zum Steuern des
Funktionsmoduls erforderliche freie Ressourcen des Steuermoduls unzureichend verfügbar sind oder eine vorgegebene Untergrenze unterschreiten. Somit wird dem auf dem Steuermodul des Steckverbinders implementierten Container, bzw. dessen Prozess oder Prozessen, die Nutzung von auf dem Gegensteckverbindersteuermodul oder dem
Gegensteckverbinder vorhandenen ungenutzten oder freien Ressourcen ermöglicht. In Fällen, in denen auf dem Steuermodul oder dem
Steckverbinder eine zum Ablaufen des Prozesses benötigte Ressource nicht oder nicht ausreichend zur Verfügung steht, kann der Container bedarfsweise proaktiv auf Ressourcen des
Gegensteckverbindersteuermoduls oder Gegensteckverbinders zugreifen und diese für sich oder seinen Prozess nutzen. Damit ist einerseits sichergestellt, dass eine Ausführung des Prozesses selbst dann, wenn zu dessen Ausführung benötigte Ressourcen auf dem Steuermodul oder dem Steckverbinder nicht zur Verfügung stehen, nicht zwangsläufig unterbleibt bzw. nicht unvollständig oder mit großen Leistungseinbußen erfolgt.
Andererseits werden redundante Ressourcen des
Gegensteckverbindersteuermoduls oder Gegensteckverbinders genutzt, die ansonsten ungenutzt bleiben würden. Insgesamt wird bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine flexible und effektivere Nutzung der dem Steckverbindersystem zur Verfügung stehenden
Ressourcen erreicht.
Darüber hinaus wird bei dieser Ausführungsform der Programmieraufwand erheblich reduziert bzw. das Programmieren wird erheblich erleichtert. Üblicherweise werden Anwendungen in der Regel dediziert für
vorgegebene Anwendungsumgebungen programmiert.
Anwendungsentwickler müssen zum Zeitpunkt der Programmierung eine später zur Verfügung stehende Peripherie entweder kennen oder zwingend vorgeben. Die Kenntnis oder Vorgabe der verfügbaren
Peripherien erweist sich besonders in dynamischen Umgebungen als problematisch, wenn eine spezifische Infrastruktur eines
Computersystems oder einer Computervorrichtung nur schwer
vorhersehbar oder sehr komplex ist. In solchen Fällen müssen
Redundanzen zur Sicherung und Stabilisierung des Ablaufs des Prozesses mit berücksichtigt werden. Aus diesen Gründen erweist sich der Umstand, dass Softwareentwickler zum Zeitpunkt der Programmierung des Betriebssystems und/oder des oder der Container nicht mehr auf später zur Verfügung stehende Ressourcen achten müssen, als besonderer Vorteil dieser Ausführungsform, da Container nötigenfalls proaktiv auf freie Ressourcen zugreifen können und daher auf die oben genannten Maßnahmen verzichtet werden kann.
Nach Implementieren der Kopie des Containers auf dem
Gegensteckverbindersteuermodul oder der externen Computervorrichtung kann diese auf dem Gegensteckverbindersteuermodul oder der externen Computervorrichtung parallel zum ursprünglichen Container auf dem Steuermodul bestehen. Insbesondere können Ableger dieses Containers auf dem Gegensteckverbindersteuermodul oder der externen
Computervorrichtung erzeugt werden, die situationsabhängig nur jeweilige auf dem Gegensteckverbindersteuermodul oder der externen
Computervorrichtung benötigte Teile oder Prozesse des ursprünglichen Containers aufweisen, ohne den ursprünglichen Container gleich vollständig kopieren zu müssen. Weil beim Erzeugen der Kopie auf nicht benötigte Teile des ursprünglichen Containers verzichtet wird, können in derart gelagerten Fällen weitere Ressourcen gespart werden. Gleichwohl ist in der Praxis oftmals eine Vervielfachung oder Verteilung des gesamten ursprünglichen Containers gewünscht oder notwendig, wobei es sich bei der Kopie um eine vollständige Kopie des ursprünglichen Containers handelt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die auf dem
Gegensteckverbindersteuermodul oder der externen Computervorrichtung implementierte Kopie des ursprünglichen Containers zur Übertragung von Daten zum ursprünglichen Container oder zum Datenaustausch mit dem ursprünglichen Container eingerichtet. Hierdurch kann der ursprüngliche Container auf Ressourcen des Gegensteckverbindersteuermoduls oder der externen Computervorrichtung zurückgreifen, ohne das Steuermodul zwangsläufig verlassen zu müssen bzw. ohne auf dem Steuermodul des Steckverbinderbauteils oder Steckverbinders deinstalliert oder gelöscht werden zu müssen. Nach erfolgter Arbeit kann stattdessen die auf dem Gegensteckverbindersteuermodul oder der externen Computervorrichtung implementierte Kopie wieder deinstalliert oder gelöscht werden. Der Datenaustausch oder eine Kommunikation zwischen dem ursprünglichen Container und seiner Kopie kann beispielsweise auf der Basis eines Internetprotokolls erfolgen. Insbesondere kann ein Container, der mit wenigstens einer oder mehreren seiner Kopien, die auf unterschiedlichen Vorrichtungen implementiert sein können, beispielsweise auf dem
Gegensteckverbindersteuermodul und einem oder mehreren
Computervorrichtungen, von denen eine als zentrales
Datenverarbeitungssystem eingerichtet sein kann, zum Austausch von Daten eingerichtet sein, so dass der Container und seine Kopien von außen gesehen wie ein einziger, sich über mehrere Vorrichtungen erstreckender Container oder Prozess wirken.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das
Steckverbindersystem jedoch dazu eingerichtet, nach Implementieren der Kopie des Containers den ursprünglichen Container zu löschen.
Insbesondere kann der ursprüngliche Container bei dieser
Ausführungsform wenigstens ein Installationsprogramm bzw. wenigstens einen Installationsprozess zum Erzeugen und/oder Implementieren der Kopie aufweisen. Entsprechend können der ursprüngliche Container und/oder seine Kopie alternativ oder zusätzlich wenigstens ein
Deinstallationsprogramm bzw. wenigstens einen Deinstallationsprozess zum Löschen des ursprünglichen Containers aufweisen. Ferner kann die Kopie ein Script aufweisen, welches beim Start der Kopie den
ursprünglichen Container deinstalliert. Diese Ausführungsform realisiert Container, die proaktiv innerhalb des Steckverbindersystems vom
Steckverbinder oder Steuermodul zum Gegensteckverbinder oder Gegensteckverbindersteuermodul oder einer externen
Computervorrichtung beweglich sind. Entsprechend kann auch die Kopie proaktiv innerhalb und außerhalb des Steckverbindersystems beweglich sein. Der Container bzw. seine Kopie kann beliebig zwischen
verschiedenen Vorrichtungen wechseln und sich jederzeit zu derjenigen Vorrichtung mit den aktuell jeweils günstigsten Ressourcen bewegen. Ein derartiges Steckverbindersystem zeichnet sich durch eine besonders hohe Flexibilität und Effizienz in der Ressourcennutzung aus.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Steckverbinderbauteil in einer schematischen Darstellung; Fig. 2 einen Steckverbinder mit dem Steckverbinderbauteil der Figur
1 und einem Funktionsmodul in einer schematischen
Darstellung;
Fig. 3 den Steckverbinder der Figur 2 mit einem weiteren
Funktionsmodul;
Fig. 4 ein Steckverbindersystem mit dem Steckverbinder der Figur 3 in einer schematischen Darstellung;
Fig. 5 das Steckverbindersystem der Figur 4 mit migriertem
Container.
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Steckverbinderbauteil 1 in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung dargestellt. Das
Steckverbinderbauteil 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein
Halterahmen 3 vorgesehen ist. Auf dem Halterahmen 3 ist ein
Steuermodul 4 angeordnet und vom Halterahmen 3 fixierend gehalten. Obwohl in der Figur 1 kein weiteres Modul dargestellt ist, sind das
Gehäuse 2 und der Halterahmen 3 ausreichend groß dimensioniert, damit neben dem Steuermodul 4 noch weitere Module auf dem Halterahmen 3 angeordnet werden können.
Das Steuermodul 4 weist einen Prozessor 5 und einen Speicher oder Datenspeicher oder ein Speichermittel 6 auf, wobei der Prozessor 5 Daten vom Speichermittel 6 lesen und im Speichermittel 6 speichern kann. Als Betriebssystem für den Prozessor 5 ist das bekannte unix-ähnliche
Mehrbenutzer-Betriebssystem Linux vorgesehen. Ferner weist das
Steuermodul 4 einen Ethernetcontroller 7 auf, der einerseits mit einer ersten Steckstelle 8 des Steckverbinderbauteiles 1 und andererseits mit einem Schalter oder Schaltelement oder Switch 9 verbunden ist, wobei sich die erste Steckstelle 8 und der Switch 9 auf einander
entgegengesetzten Seiten des Steuermoduls 4 befinden. Der Switch 9 ist wiederum mit einer Schnittstelle 10 verbunden, die an einer der
Steckstelle 8 entgegengesetzten Seite des Steckverbinderbauteiles 1 ausgebildet ist und mit der eine Verbindung zu einem Ethernet herstellbar ist. Schließlich weist das Steuermodul 4 einen ersten Buscontroller 1 1 auf, der mit einer ersten Busschnittstelle 12 des Steuermoduls 4 sowie mit einer der ersten Steckstelle 8 benachbart angeordneten zweiten
Steckstelle 13 des Steckverbinderbauteiles 1 verbunden ist.
Prozessor 5, Ethernetcontroller 7 und erster Buscontroller 1 1 sind beim Steckverbinderbauteil 1 zwar als jeweils verschiedene Bausteine ausgeführt, allerdings können auch zwei beliebige oder alle drei dieser Bausteine oder Komponenten durch einen einzigen Baustein, bzw. durch einen einzigen Prozessor, realisiert sein.
Figur 2 zeigt einen Steckverbinder 14, der neben dem zuvor
beschriebenen Steckverbinderbauteil 1 ein erstes Funktionsmodul 15 aufweist, das wie das Steuermodul 4 auf dem Halterahmen 3 angeordnet und auf diesem fixiert ist. Das erste Funktionsmodul 15 weist einen zweiten Buscontroller 16, eine zweite Busschnittstelle 17 und eine dritte Steckstelle 18 auf. Über die erste Busschnittstelle 12 des Steuermoduls 4 ist der zweite Buscontroller 16 mit dem ersten Buscontroller 1 1 des Steuermoduls 4 verbunden, wodurch ein sich vom ersten Steuermodul 4 zum ersten Funktionsmodul 15 erstreckender Datenbus gebildet wird. Ferner ist der zweite Buscontroller 16 mit der Busschnittstelle 17 verbunden, die mit einem Buscontroller eines weiteren in das
Steckverbinderbauteil 1 optional einsetzbaren und in der Figur 2 nicht gezeigten Funktionsmoduls verbindbar ist. Die dritte Steckstelle 18 des ersten Funktionsmoduls 15 ist der zweiten Steckstelle 13 benachbart angeordnet und mit dem zweiten Buscontroller 16 verbunden. Damit das erste Funktionsmodul 15 bestimmte Funktionen ausführen kann, weist es ferner wenigstens eine in der Figur 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Einrichtung wie einen Aktor oder Sensor auf. Beispielsweise kann das erste Funktionsmodul 15 mit einem Luftdrucksensor, einem Stromsensor, einer Photodiode oder einem Lichtwellenstecker
ausgestattet sein.
Nach Einsetzen des ersten Funktionsmoduls 15 in das
Steckverbinderbauteil 1 , wodurch der Steckverbinder 14 entsteht, wird ein erster Softwarecontainer oder einfach Container 19 entweder vom
Funktionsmodul 15 über die erste Busschnittstelle 12 oder von einer externen und in der Figur 2 nicht gezeigten Vorrichtung bzw.
Computervorrichtung wie beispielsweise einem zentralen
Datenverarbeitungssystem über die Schnittstelle 10 an das Steuermodul 4 übertragen. Der vom Steuermodul 4 empfangene erste Container 19 wird im Speicher 6 gespeichert und vom Prozessor 5 auf dem Steuermodul 4 implementiert. Mittels des ersten Containers 19, der Funktionen des ersten Funktionsmoduls 15 nach außen wie ein außenständiges Gerät abbildet, ist der Prozessor 5 in der Lage, das erste Funktionsmodul 15 zu steuern. Zu diesem Zweck weist der erste Container 19 entsprechende Prozesse auf, die zur Nutzung eines Betriebssystemkerns des auf dem Steuermodul 4 eingerichteten Betriebssystems Linux eingerichtet sind und die der Prozessor 5 zur Steuerung des ersten Funktionsmoduls 15 verwendet bzw. ablaufen lässt. Sofern eine Funktion des ersten Funktionsmoduls 15 darin besteht, zu verarbeitende Daten bereitzustellen oder zu generieren, kann der erste Container 19 darüber hinaus einen
Datenverarbeitungsprozess aufweisen, der vom Steuermodul 4 für die Verarbeitung dieser Daten verwendet wird. Alternativ dazu kann zusätzlich zum ersten Container 19 ein weiterer Container vorgesehen sein, der einen solchen Datenverarbeitungsprozess aufweist.
Solange der Raum im Gehäuse 2 und auf dem Halterahmen 3 ausreicht kann der Steckverbinder 14 mit beliebig vielen solcher Funktionsmodule versehen werden. Hierzu zeigt die Figur 3 beispielhaft den Steckverbinder 14 mit einem weiteren, dem ersten Funktionsmodul 15 prinzipiell ähnlich aufgebauten zweiten Funktionsmodul 20. Das zweite Funktionsmodul 20 weist einen dritten Buscontroller 21 , eine dritte Busschnittstelle 22 und eine vierte Steckstelle 23 auf. Über die zweite Busschnittstelle 17 des ersten Funktionsmoduls 15 ist der dritte Buscontroller 21 mit dem zweiten Buscontroller 16 des ersten Funktionsmoduls 15 verbunden, wodurch der sich vom ersten Steuermodul 4 zum ersten Funktionsmodul 15
erstreckende Datenbus zum zweiten Funktionsmodul 20 erweitert bzw. verlängert wird. Ferner ist der dritte Buscontroller 21 mit der vierten Busschnittstelle 22 verbunden, die mit einem Buscontroller eines weiteren in das Steckverbinderbauteil 1 optional einsetzbaren und in der Figur 3 nicht gezeigten Funktionsmoduls verbindbar ist. Die vierte Steckstelle 23 des zweiten Funktionsmoduls 20 ist der dritten Steckstelle 18 benachbart angeordnet und mit dem dritten Buscontroller 21 verbunden. Damit das zweite Funktionsmodul 20 bestimmte Funktionen ausführen kann, weist es ferner wenigstens eine in der Figur 3 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Einrichtung wie einen Aktor oder Sensor auf. Da das zweite Funktionsmodul 20 jedoch andere Aktoren oder Sensoren aufweist als das erste Funktionsmodul 15 werden vom zweiten Funktionsmodul 20 auch andere Funktionen bereitgestellt als vom ersten Funktionsmodul 15. Auch nach Einsetzen des zweiten Funktionsmoduls 20 in das
Steckverbinderbauteil 1 wird wie zuvor beschrieben ein zweiter Container 24 an den Prozessor 5 übertragen, im Speichermittel 6 gespeichert und auf dem Steuermodul 4 implementiert. Mittels des zweiten Containers 24 werden Funktionen des zweiten Funktionsmoduls 20 nach außen wie ein eigenständiges Gerät abgebildet. Unter Verwendung des zweiten
Containers 24 ist der Prozessor 5 in der Lage, das zweite Funktionsmodul 20 zu steuern. Hierfür weist der zweite Container 24 entsprechende Prozesse auf, die zur Nutzung des Betriebssystemkerns des auf dem Steuermodul 4 eingerichteten Betriebssystems Linux eingerichtet sind und die der Prozessor 5 zur Steuerung des zweiten Funktionsmoduls 20 verwendet bzw. ablaufen lässt. Sofern eine Funktion des zweiten
Funktionsmoduls 20 darin besteht, zu verarbeitende Daten bereitzustellen oder zu generieren, kann der zweite Container 24 darüber hinaus einen Datenverarbeitungsprozess aufweisen, der vom Steuermodul 4 für die Verarbeitung dieser Daten verwendet wird. Alternativ dazu kann zusätzlich zum zweiten Container 24 und zum ersten Container 19 ein weiterer Container vorgesehen sein, der einen solchen Datenverarbeitungsprozess aufweist.
Auf entsprechende Weise ist der Steckverbinder 14 durch beliebige Funktionsmodule erweiterbar, die zusätzlich zu dem ersten
Funktionsmodul 15 und dem zweiten Funktionsmodul 20 oder anstelle eines dieser beiden Funktionsmodule 15 und 20 in den Steckverbinder 14 eingesetzt werden können und jeweilige unterschiedliche Funktionen zur Verfügung stellen. Da für jedes neu hinzugefügte Funktionsmodul ein entsprechender Container an das Steuermodul 4 übertragen wird, der die Funktionen dieses Funktionsmoduls nach außen wie ein eigenständiges Gerät abbildet, können in den Steckverbinder 14 ohne Schwierigkeiten und ohne das auf dem Steuermodul 4 eingerichtete Betriebssystem Linux modifizieren zu müssen, selbst Funktionsmodule mit solchen Funktionen eingefügt werden, die bei der Herstellung des Steckverbinderbauteiles 1 bzw. des Steuermoduls 4 nicht berücksichtigt worden sind.
Figur 4 zeigt nun ein Steckverbindersystem 25, das den Steckverbinder 14 sowie einen mit diesem lösbar verbundenen Gegensteckverbinder 26 aufweist. Der Gegensteckverbinder 26 ist im Wesentlichen spiegelbildlich zum Steckverbinder 14 aufgebaut, wobei jedoch anstelle des ersten Funktionsmoduls 15 und des zweiten Funktionsmoduls 20 im
Gegensteckverbinder 26 zwei passive Module 27 angeordnet sind, die weder über Aktoren noch über Sensoren verfügen und die über die dritte Steckstelle 18 und die vierte Steckstelle 23 mit einem jeweiligen des ersten Funktionsmoduls 15 und des zweiten Funktionsmoduls 20 lösbar verbunden sind. Ein zum Steuermodul 4 ähnlich aufgebautes
Gegensteckverbindersteuermodul 28 des Gegensteckverbinders 26 ist über die erste Steckstelle 8 und die zweite Steckstelle 13 mit dem
Steuermodul 4 lösbar verbunden. Insbesondere ist der Ethernetcontroller 7 über die erste Steckstelle 8 mit einem
Gegensteckverbinderethernetcontroller 29 des Gegensteckverbinders 26 verbunden. Ferner weist das Gegensteckverbindersteuermodul 28 des Gegensteckverbinders 26 einen Gegensteckverbinderprozessor 30 und ein Gegensteckverbinderspeichermittel 31 sowie einen
Gegensteckverbinderbuscontroller 32 auf, der mit der zweiten Steckstelle 13 und damit mit dem ersten Buscontroller 1 1 lösbar verbunden ist. In der Praxis ist der Gegensteckverbinder 26 häufig in einem Schaltschrank fest installiert.
Im Betrieb des Steckverbindersystems 25 werden wie bereits erwähnt das erste Funktionsmodul 15 und das zweite Funktionsmodul 20 vom
Prozessor 5 gesteuert. Zum Steuern des ersten Funktionsmoduls 15 greift der Prozessor 5 auf den ersten Container 19 zurück und lässt die im ersten Container 19 enthaltenen oder darin verkapselten Prozesse ablaufen. Entsprechend greift der Prozessor 5 zum Steuern des zweiten Funktionsmoduls 20 auf den zweiten Container 24 zurück und lässt die im zweiten Container 24 enthaltenen oder darin verkapselten Prozesse ablaufen. Dies kann entweder sukzessive oder parallel geschehen.
Hierbei kommuniziert der Prozessor 5 mit dem ersten Funktionsmodul 15 und dem zweiten Funktionsmodul 20 über den sich vom Steuermodul 4 über das erste Funktionsmodul 15 zum zweiten Funktionsmodul 20 erstreckenden Datenbus, der vom ersten Buscontroller 1 1 , dem zweiten Buscontroller 16 und dem dritten Buscontroller 21 gesteuert wird. Darüber hinaus sind der Prozessor 5 und der Gegensteckverbinderprozessor 30 in der Lage, über einen durch die Verbindung des ersten Buscontrollers 1 1 und des Gegensteckverbinderbuscontrollers 32 gebildeten und vom ersten Buscontroller 1 1 und dem Gegensteckverbinderbuscontroller 32 gesteuerten Datenbus miteinander zu kommunizieren oder Daten auszutauschen. Ein Datenaustausch bzw. eine Kommunikation mit externen Vorrichtungen oder Geräten erfolgt dabei über das Ethernet, mit dem der Steckverbinder 14 über die Schnittstelle 10 verbunden ist.
Gesteuert wird die Kommunikation über das Ethernet durch den
Ethernetcontroller 7, der unter anderem den Switch 9 betätigt. Sofern der Gegensteckverbinder 26 bzw. das Gegensteckverbindersteuermodul 28 mit dem Ethernet kommuniziert oder Daten austauscht, wird der
Ethernetcontroller 7 dabei vom Gegensteckverbinderethernetcontroller 29 unterstützt.
Es kann geschehen, dass im Betrieb des Steckverbindersystems 25 auf dem Steuermodul 4 vorhandene freie Ressourcen wie zum Beispiel die Rechenleistung des Prozessors 5 zum Steuern des ersten
Funktionsmoduls 15 und des zweiten Funktionsmoduls 20 nicht ausreichend sind. In solchen Fällen besteht Dank der Repräsentation des ersten Funktionsmoduls 15 und des zweiten Funktionsmoduls 20 als erster Container 19 und zweiter Container 24 beim Steckverbindersystem 25 für das Steuermodul 4 bzw. den Steckverbinder 14 die Möglichkeit, auf freie Ressourcen des Gegensteckverbinders 26 bzw. des
Gegensteckverbindersteuermoduls 28 zurückzugreifen. Hierfür wird der betreffende Container vom Steckverbinder 14 zum Gegensteckverbinder 26 verschoben oder migriert. Dies kann durch Erstellen einer Kopie des Containers und durch Übertragen dieser Kopie an den
Gegensteckverbinder 26 geschehen.
Dies ist in der Figur 5 zu sehen, in welcher der erste Container 19 vom Speichermittel 6 des Steckverbinders 14 in das
Gegensteckverbinderspeichermittel 31 migriert oder verschoben worden ist, was über den vom ersten Buscontroller 1 1 und dem
Gegensteckverbinderbuscontroller 32 gesteuerten Datenbus erfolgen kann. Nunmehr kann das erste Funktionsmodul 15 durch Ausnutzung von Ressourcen des Gegensteckverbinders 26 oder des
Gegensteckverbindersteuermoduls 28 gesteuert werden, indem der Gegensteckverbinderprozessor 30 hierfür benötigte Prozesse des ersten Containers 19 ablaufen lässt und über den Datenbus zwischen dem Gegensteckverbinderbuscontroller 32 und dem ersten Buscontroller 7 mit dem Prozessor 5 kommuniziert. Hingegen erfolgt die Steuerung des zweiten Funktionsmoduls 20 unverändert durch Verwendung des zweiten Containers 24, wobei der Prozessor 5 hierfür benötigte Prozesse des zweiten Containers 24 ausführt.
Anstatt den ersten Container 19 und/oder den zweiten Container 24 zum Gegensteckverbinder 26 zu migrieren ist es darüber hinaus möglich, dieselben über die Schnittstelle 10 und das daran angeschlossene Ethernet zu einer beliebigen anderen externen Vorrichtung zu migrieren, wie zum Beispiel einem zentralen Datenverarbeitungssystem, und
Prozesse des migrierten Containers von diesem ausführen zu lassen. Auf diese Weise ist es möglich, Container auf viele geeignete Vorrichtungen zu verteilen und deren Ressourcen effektiv zu nutzen.
In der Praxis kann es vorkommen, dass die Funktion entweder des ersten Funktionsmoduls 15 oder des zweiten Funktionsmoduls 20 im Wesentlichen oder sogar ausschließlich in der Erzeugung oder
Bereitstellung von zu verarbeitenden Daten besteht. Obwohl in den obigen Ausführungsbeispielen sowohl der erste Container 19 als auch der zweite Container 24 als einen Prozess zur Steuerung des ersten
Funktionsmoduls 15 oder des zweiten Funktionsmoduls 20 aufweisend beschrieben wurde, kann in solchen Fällen der betreffende erste
Container 19 oder zweite Container 24 anstelle des Prozesses zur
Steuerung des jeweiligen Containers 19 oder 24 einen
Datenverarbeitungsprozess aufweisen. Je nachdem, auf welchem
Steuermodul 4 oder 28 oder welcher Vorrichtung sich der Container 19 oder 24 aktuell befindet kann dieser Datenverarbeitungsprozess vom betreffenden Steuermodul 4 oder 28 oder der betreffenden Vorrichtung zur Verarbeitung der Daten eingesetzt oder verwendet werden.
Sofern der erste Container 19 und der zweite Container 24 mit jeweiligen IP-Adressen versehen sind, kann durch dieselben eine virtuelle Abbildung des ersten Funktionsmoduls 15 und des zweiten Funktionsmoduls 20 gegeben sein. Hierdurch werden das erste Funktionsmodul 15 und das zweite Funktionsmodul 20 über den ersten Container 19 und den zweiten Container 24 im Sinne von Industrie 4.0 verwendbar. Informationen über aktuelle Betriebszustände des ersten Funktionsmoduls 15 und des zweiten Funktionsmoduls 20 sind dadurch in Echtzeit abrufbar.
Insbesondere stehen Daten, die vom ersten Funktionsmodul 15 und vom zweiten Funktionsmodul 20 erzeugt oder bereitgestellt werden, in Echtzeit zur Verfügung bzw. es kann auf diese in Echtzeit zugegriffen werden. Bezugszeichenliste
Steckverbinderbauteil
Gehäuse
Halterahmen
Steuermodul
Prozessor
Speichermittel
Ethernetcontroller
erste Steckstelle
Switch
Schnittstelle
erster Buscontroller
erste Busschnittstelle
zweite Steckstelle
Steckverbinder
erstes Funktionsmodul
zweiter Buscontroller
zweite Busschnittstelle
dritte Steckstelle
erster Container
zweites Funktionsmodul
dritte Buscontroller
dritte Busschnittstelle
vierte Steckstelle
zweiter Container
Steckverbindersystem
Gegensteckverbinder passives Modul
Gegensteckverbindersteuermodul Gegensteckverbinderethernetcontroller Gegensteckverbinderprozessor Gegensteckverbinderspeichermittel Gegensteckverbinderbuscontroller

Claims

Ansprüche
Steckverbinderbauteil (1 ) mit einem Gehäuse (2), wenigstens einem darin angeordneten Steuermodul (4) und einem
Betriebssystem zum Betreiben des Steuermoduls (4), bei dem wenigstens ein durch das Steuermodul (4) steuerbares
Funktionsmodul (15, 20) in das Gehäuse (2) einsetzbar ist, wobei das Steuermodul (4) dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Container (19, 24) mit wenigstens einem zur Nutzung eines Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichteten Prozess zu empfangen und zu implementieren und mittels des Prozesses das Funktionsmodul (15, 20) zumindest teilweise zu steuern.
Steckverbinderbauteil (1 ) nach Anspruch 1 , bei dem das
Steuermodul (4) ferner dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Container (19, 24) mit wenigstens einem zur Nutzung des
Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichteten
Datenverarbeitungsprozess zu empfangen und zu implementieren sowie vom Funktionsmodul (15, 20) zu verarbeitende Daten zu empfangen und diese Daten unter Verwendung des
Datenverarbeitungsprozesses zu verarbeiten.
Steckverbinderbauteil (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Steuermodul (4) den Container (19, 24) nach Einsetzen des Funktionsmoduls (15, 20) in das Gehäuse (2) automatisch von einer externen Datenquelle oder vom Funktionsmodul (15, 20) empfängt.
4. Steckverbinderbauteil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das wenigstens einen Prozessor (5) und/oder wenigstens einen Speicher (6) und/oder wenigstens einen Switch (9) und/oder wenigstens eine Schnittstelle (10, 12) für eine drahtlose oder kabelgebundene Datenübertragungsverbindung und/oder wenigstens eine IP-Adresse aufweist.
5. Steckverbinderbauteil (1 ) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche mit wenigstens einem Halterahmen (3), an dem das Steuermodul (4) aufgenommen und/oder fixiert ist und der zum zusätzlichen Aufnehmen und/oder Fixieren des Funktionsmoduls (15, 20) eingerichtet ist.
6. Steckverbinderbauteil (1 ) nach Anspruch 5 mit wenigstens einem Datenbus, der mit dem Steuermodul (4) verbunden und mit dem Funktionsmodul (15, 20) verbindbar ist und der sich wenigstens teilweise oder im Wesentlichen vollständig über den Halterahmen (3) erstreckt.
7. Steckverbinder (14) mit wenigstens einem Steckverbinderbauteil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem im Gehäuse (2) angeordneten Funktionsmodul (15, 20).
8. Steckverbinder (14) nach Anspruch 7, bei dem eine IP-Adresse dem Container (19, 24) zugeordnet ist.
9. Steckverbindersystem (25) mit wenigstens einem Steckverbinder (14) nach Anspruch 6 oder 7 und wenigstens einem mit diesem verbindbaren Gegensteckverbinder (26), der mindestens ein Gegensteckverbindersteuermodul (28) aufweist, das nach Verbinden des Steckverbinders (14) und des Gegensteckverbinders (26) mit dem Steuermodul (4) verbunden ist.
10. Steckverbindersystem (25) nach Anspruch 9, bei dem das
Steuermodul (5) dazu eingerichtet ist, wenigstens eine teilweise oder vollständige Kopie des Containers (19, 24) zu erzeugen und die Kopie an das Gegensteckverbindersteuermodul (28) zu übertragen und auf diesem zu implementieren oder die Kopie an eine externe Computervorrichtung zu übertragen und auf dieser zu implementieren, sofern zum Steuern des Funktionsmoduls (15, 20) erforderliche freie Ressourcen des Steckverbinders (14) unzureichend verfügbar sind oder eine vorgegebene Untergrenze unterschreiten.
1 1 . Verfahren zum Zusammensetzen und Betreiben eines
Steckverbinders (14), der wenigstens ein Steckverbinderbauteil (1 ) mit einem Gehäuse (2) sowie wenigstens ein darin angeordnetes Steuermodul (4) und ein Betriebssystem zum Betreiben des Steuermoduls (4) aufweist, bei dem
wenigstens ein vom Steuermodul (4) steuerbares Funktionsmodul (15, 20) in das Gehäuse (2) eingesetzt wird,
wenigstens ein Container (19, 24) mit wenigstens einem Prozess, der zur Nutzung eines Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichtet ist, an das Steuermodul (4) übertragen und
implementiert wird, und
der Prozess zumindest zum teilweisen Steuern des
Funktionsmoduls (15, 20) ausgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , bei dem ferner wenigstens ein
Container (19, 24) mit wenigstens einem zur Nutzung des
Betriebssystemkerns des Betriebssystems eingerichteten Datenverarbeitungsprozess an das Steuermodul (4) übertragen und implementiert wird sowie vom Funktionsmodul (15, 20) zu verarbeitende Daten an das Steuermodul (4) übertragen und unter Verwendung des Datenverarbeitungsprozesses verarbeitet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, bei dem der Container (19, 24) nach Einsetzen des Funktionsmoduls (15, 20) in das Gehäuse (2) automatisch von einer externen Datenquelle oder vom
Funktionsmodul (15, 20) an das Steuermodul (4) übertragen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, bei dem
wenigstens eine teilweise oder vollständige Kopie des Containers (19, 24) erzeugt und an ein Gegensteckverbindersteuermodul (28) eines mit dem Steckverbinder (14) verbundenen
Gegensteckverbinders (26) übertragen und auf diesem
implementiert wird oder an eine externe Computervorrichtung übertragen und auf dieser implementiert wird, sofern zum Steuern des Funktionsmoduls (15, 20) erforderliche freie Ressourcen des Steuermoduls (14) unzureichend verfügbar sind oder eine vorgegebene Untergrenze unterschreiten.
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