DE102015223089B4 - Converter for an industrial automation communication system - Google Patents
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Abstract
Konverter für ein Kommunikationssystem der Industrieautomatisierung das zum Datenaustausch zwischen einem Master und einem Feldgerät dient,
wobei für das Kommunikationssystem eine erste Spezifikation V1.0 mit Basisfunktionalitäten und eine zweite Spezifikation V1.1 mit Basisfunktionalitäten und zusätzlichen Funktionserweiterungen definiert sind
wobei die Funktionserweiterung bei der Spezifikation V1.1 zum einen eine Datenspeicherfunktion für den Gerätetausch im laufenden Betrieb ist, bei der die Parameter P1 eines Feldgerätes im Master gesichert werden, um diese im Falle eines Gerätetausches automatisch in das Austauschgerät übertragen zu können, zum anderen eine automatische Aktivierung der Kompatibilität im Falle eines Gerätetausches ist
wobei der Master bei einem Gerätetausch, eine Anfrage nach der Gerätekennung stellt dadurch gekennzeichnet, dass der Konverter in die Kommunikationsverbindungsleitung zwischen Master und Slave einsetzbar ist und konfigurierbar ist,
wobei der Konverter passend zu einem bisher mit dem Master verbundenen Feldgerät Falt das der Spezifikation V1.0 entspricht und einem als Austauschgerät Fneu vorgesehenen Feldgerät das der Spezifikation V1.1 entspricht, konfiguriert ist, und der Konverter bei einer Anfrage der Gerätekennung die Gerätekennung des Feldgerätes Falt liefert.
Converter for an industrial automation communication system used for data exchange between a master and a field device,
where a first specification V1.0 with basic functionalities and a second specification V1.1 with basic functionalities and additional functional extensions are defined for the communication system.
The functional enhancement in specification V1.1 includes, firstly, a data storage function for device replacement during operation, where the parameters P1 of a field device are saved in the master so that they can be automatically transferred to the replacement device in the event of a device replacement, and secondly, an automatic activation of compatibility in the event of a device replacement.
wherein, in the event of a device exchange, the master requests the device identifier, characterized in that the converter can be inserted into the communication link between master and slave and is configurable,
wherein the converter is configured to match a field device F alt previously connected to the master which conforms to specification V1.0 and a field device F neu intended as a replacement which conforms to specification V1.1, and the converter provides the device identifier of the field device F alt when the device identifier is requested.
Description
Die Erfindung betrifft einen Konverter für ein Kommunikationssystem der Industrieautomatisierung.The invention relates to a converter for a communication system for industrial automation.
Ein spezielles Kommunikationssystem der Industrieautomatisierung ist der IO-Link Standard. Es dient zur Anbindung intelligenter Sensoren und Aktoren, die auch als Feldgeräte bezeichnet werden, an ein Automatisierungssystem und ist in der Norm IEC 61131-9 unter der Bezeichnung Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI) normiert. Die Standardisierung umfasst dabei sowohl die elektrischen Anschlussdaten als auch ein digitales Kommunikationsprotokoll, über das die Sensoren und Aktoren mit dem Automatisierungssystem in Datenaustausch treten.A specialized communication system used in industrial automation is the IO-Link standard. It connects intelligent sensors and actuators, also known as field devices, to an automation system and is standardized in IEC 61131-9 under the name Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI). This standardization encompasses both the electrical connection specifications and a digital communication protocol through which the sensors and actuators exchange data with the automation system.
Ein IO-Link-System besteht aus einem IO-Link-Master und einem oder mehreren IO-Link-Geräten, also Sensoren oder Aktoren. Der IO-Link-Master stellt die Schnittstelle zur überlagerten Steuerung (SPS) zur Verfügung und steuert die Kommunikation mit den angeschlossenen IO-Link-Geräten.An IO-Link system consists of an IO-Link master and one or more IO-Link devices, i.e., sensors or actuators. The IO-Link master provides the interface to the higher-level controller (PLC) and manages the communication with the connected IO-Link devices.
Ein IO-Link-Master kann einen oder mehrere IO-Link-Ports haben, an jedem Port kann aber nur ein IO-Link-Gerät angeschlossen werden. IO-Link ist damit eine Punktzu-Punkt-Kommunikation.An IO-Link master can have one or more IO-Link ports, but only one IO-Link device can be connected to each port. IO-Link is therefore a point-to-point communication protocol.
Ein IO-Link-Gerät ist ein intelligenter Sensor oder Aktor. Intelligent heißt im Hinblick auf IO-Link, dass ein Gerät z. B. eine Seriennummer oder Parameterdaten (z. B. Empfindlichkeiten, Schaltverzögerungen oder Kennlinien) besitzt, die über das IO-Link-Protokoll lesbar bzw. schreibbar sind. Das Ändern von Parametern kann damit z. T. im laufenden Betrieb durch die SPS erfolgen.An IO-Link device is an intelligent sensor or actuator. In the context of IO-Link, "intelligent" means that a device has, for example, a serial number or parameter data (e.g., sensitivities, switching delays, or characteristic curves) that can be read and written via the IO-Link protocol. This allows parameters to be changed, in some cases, by the PLC during operation.
Die Parameter der Sensoren und Aktoren sind gerätespezifisch, daher gibt es für jedes Gerät Parameterinformationen in Form einer IODD (IO Device Description).The parameters of the sensors and actuators are device-specific; therefore, parameter information for each device is available in the form of an IODD (IO Device Description).
Aktuell gibt es zwei Spezifikationen von IO-Link, nämlich die Version 1.1 und 1.0.Currently, there are two IO-Link specifications, namely version 1.1 and 1.0.
In einem ersten Schritt entstand die Spezifikation Version 1.0. Die Weiterentwicklung und Funktionserweiterungen des IO-Link Systems führten zur Version 1.1. Die wesentlichen Erweiterungen der Version 1.1 sind: • Parametrierserverfunktion (Data storage) • Datenübertragungsrate 230,4 kBaud ist für IO-Link Master mandatory • Prozessdatenbreite je Port bis zu 32 Byte Kombination von IO-Link Geräten Grundsätzlich ist eine beliebige Kombination von Mastern und Devices möglich. Dabei sind jedoch die jeweiligen Systemgrenzen zu beachten (z.B. max. Nutzdatengröße des Masters). Bei Kombination von IO-Link Geräten unterschiedlicher IO-Link Spezifikation sind folgende Punkte zu beachten: • Am IO-Link Master nach V1.0 sind ausschließlich IO-Link Devices mit der eingeschränkten V1.0 Funktionalität betreibbar. • Am IO-Link Master nach V1.1 sind IO-Link Devices nach V1.0 und V1.1 betreibbar. • Die Parametrierserverfunktion und die Datenübertragungsrate 230,4 kBaud des IO-Link Masters nach V1.1 sind nur dann nutzbar, wenn diese Funktionen auch vom IO-Link Device unterstützt werden.The first step resulted in specification version 1.0. Further development and functional enhancements of the IO-Link system led to version 1.1. The key enhancements of version 1.1 are: • Parameter server function (data storage) • Data transmission rate of 230.4 kBaud is mandatory for IO-Link masters • Process data width per port up to 32 bytes. Combining IO-Link devices: In principle, any combination of masters and devices is possible. However, the respective system limitations must be observed (e.g., maximum user data size of the master). When combining IO-Link devices with different IO-Link specifications, the following points must be considered: • Only IO-Link devices with the limited V1.0 functionality can be operated on an IO-Link master according to V1.1. • IO-Link devices according to both V1.0 and V1.1 can be operated on an IO-Link master according to V1.1. • The parameter server function and the data transmission rate of 230.4 kBaud of the IO-Link master according to V1.1 can only be used if these functions are also supported by the IO-Link device.
Bei bestehende Anlagen ist ein IO-Link-Master nach V1.0 typischerweise mit mehreren Feldgeräten nach V1.0 verbunden.In existing systems, an IO-Link master according to V1.0 is typically connected to several field devices according to V1.0.
Bei einem Gerätetausch fragt der Master aufgrund der Kommunikationsunterbrechung nach der Geräteidentifikation des neu angeschlossenen Gerätes. Stimmt die neue Geräteidentifikation nicht mit der alten überein, so erkennt der Master einen schwerwiegenden Fehler, der zu einem Programmunterbrechung führt.When a device is replaced, the master system requests the device identification of the newly connected device due to the communication interruption. If the new device identification does not match the old one, the master system detects a critical error, leading to a program interruption.
Die Geräteidentifikation besteht aus einer Herstellerkennung für die ifm electronic gmbh 310 lautet und einer Gerätekennung, die bei einem bestimmten Drucksensor z. B. dem PN7004 311 lautet.The device identification consists of a manufacturer identifier, which is 310 for ifm electronic gmbh, and a device identifier, which for a specific pressure sensor is e.g. PN7004 311.
Dieser Drucksensor kann nur gegen einen identischen Drucksensor im laufenden Betrieb ausgetauscht werden. Das Einzige, was der Anwender machen muss, ist die Parameter des Altgerätes in das Neugerät übertragen. Dies kann in z.B. einfacher Weise über das im Display des Neugerätes dargestellten Konfigurationsmenü erfolgen oder, wenn das Neugerät kein Display aufweist, über ein entsprechendes Konfiguriertool.This pressure sensor can only be replaced with an identical pressure sensor while the system is running. The only thing the user needs to do is transfer the parameters from the old device to the new one. This can be done easily, for example, via the configuration menu displayed on the new device's screen, or, if the new device does not have a screen, using a suitable configuration tool.
Möchte der Anwender diesen Drucksensor durch das entsprechende Nachfolgemodell PN7094 ersetzen, so ist dies im laufenden Betrieb der Anlage nicht möglich, da eine neue Konfiguration des Masters erforderlich ist.If the user wishes to replace this pressure sensor with the corresponding successor model PN7094, this is not possible during the ongoing operation of the system, as a new configuration of the master is required.
Gleiches gilt für einen Tausch gegen einen Drucksensor einer anderen Firma (Fremdgerät).The same applies to an exchange for a pressure sensor from another company (third-party device).
Das Dokument
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Konverter für ein Kommunikationssystem der Industrieautomatisierung anzugeben, der im laufenden Betrieb bei einem Master nach V1.0 einen einfachen Gerätetausch gegen ein Nachfolgemodell bzw. ein entsprechendes Fremdgerät ermöglicht.The object of the invention is to provide a converter for a communication system of industrial automation which enables, during operation, a simple device replacement with a successor model or a corresponding third-party device in a master according to V1.0.
Diese Aufgabe wird durch einen Konverter für ein Kommunikationssystem der Industrieautomatisierung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This problem is solved by a converter for an industrial automation communication system according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Die wesentliche Idee der Erfindung ist es, dass der Konverter konfigurierbar ist. Bei der Konfiguration wird im Konverter die Gerätekennung des Altgerätes V1.0 und des Neugerätes V1.1 gespeichert.The key idea of the invention is that the converter is configurable. During configuration, the device identifiers of the old device V1.0 and the new device V1.1 are stored in the converter.
Bei einer Anfrage nach der Gerätekennung meldet sich der Konverter beim Master mit der Gerätekennung des Altgerätes. Für den Master scheint kein Gerätetausch stattgefunden zu haben, da die gleiche Gerätekennung verwendet wird.When the device ID is requested, the converter contacts the master device using the device ID of the old device. From the master's perspective, no device exchange appears to have taken place, as the same device ID is used.
Beim ersten Tausch müssen die Konfigurationsparameter (z. B. die Schaltpunkte oder die Bedämpfung des Prozesswertes) noch von Hand übertragen werden. Für alle weiteren Tauschaktionen; defektes Neugerät V1.1 gegen ein Neugerät V1.1; sind die Parameter im Konverter gespeichert und werden dann automatisch eingespielt.During the initial exchange, the configuration parameters (e.g., the switching points or the damping of the process value) must be transferred manually. For all subsequent exchanges—a defective new device V1.1 for a new device V1.1—the parameters are stored in the converter and are then automatically applied.
Masterseitig erscheint der Konverter als V1.0 Gerät, geräteseitig arbeitet der Konverter wie ein Master V1.1 mit dem neu angeschlossenen Device.On the master side, the converter appears as a V1.0 device; on the device side, the converter works like a Master V1.1 with the newly connected device.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail using exemplary embodiments and with reference to the drawings.
Es zeigen schematisch:
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1 Automatisierungspyramide der Industrieautomatisierung umfassend ein Kommunikationssystem mit einem IO-Link-Master der mehrere Ports P1-Pn aufweist, an die mehrere Feldgeräte angeschlossen sind. SDCI steht für Single-drop Communication Interface -
2 zwei IO-Link-Master nach V1.0 bzw. V1.1 mit entsprechenden angeschlossenen IO-Link Geräten -
3 IO-Link Master mit drei angeschlossenen Sensoren -
4 Master, Konverter (Transceiver) und Gerät in schematischer Darstellung
-
1 The automation pyramid of industrial automation comprises a communication system with an IO-Link master that has multiple ports P1-Pn to which several field devices are connected. SDCI stands for Single-drop Communication Interface. -
2 two IO-Link masters according to V1.0 or V1.1 with corresponding connected IO-Link devices -
3 IO-Link master with three connected sensors -
4 Master, converter (transceiver) and device in schematic representation
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of preferred embodiments, identical reference numerals denote identical or comparable components.
Ein Gerätetausch im laufenden Betrieb einer industriellen Anlage sollte schnell, einfach und vom Bedienpersonal ohne spezielles Wissen und Hilfsmittel ermöglicht werden.Replacing equipment during the operation of an industrial plant should be quick, easy, and possible for operating personnel without special knowledge or tools.
Dies wird mit dem erfindungsgemäßen Konverter möglich, der in
Die Funktionserweiterung bei der Spezifikation V1.1 besteht zum einen eine Datenspeicherfunktion für den Gerätetausch im laufenden Betrieb, bei der die Parameter P1 eines Feldgerätes im Master gesichert werden, um diese im Falle eines Gerätetausches automatisch in das Austauschgerät übertragen zu können und zum anderen eine automatische Aktivierung der Kompatibilität im Falle eines Gerätetausches. Ein Feldgerät der Spezifikation V1.1 stellt sich dabei automatische um, wenn es an einem Master der Spezifikation V1.0 betrieben wird.The functional enhancements in specification V1.1 include, firstly, a data storage function for device replacement during operation. This function saves the P1 parameters of a field device in the master so that they can be automatically transferred to the replacement device. Secondly, it includes automatic activation of compatibility in the event of a device replacement. A field device conforming to specification V1.1 automatically switches to this new configuration when operated with a master conforming to specification V1.0.
Bei einem Gerätetausch stellt der Master zuerst eine Anfrage nach der Gerätekennung. Die aus einer Hersteller ID und einer Geräte ID besteht.When a device is replaced, the master first requests the device identifier, which consists of a manufacturer ID and a device ID.
Der Konverter ist einfach in die Kommunikationsverbindungsleitung zwischen Master und Slave einsetzbar. Er ist außerdem konfigurierbar.The converter can be easily inserted into the communication line between the master and slave. It is also configurable.
Im vorliegenden Fall ist der Konverter passend zu dem bisher mit dem Master verbundenen Feldgerät Falt , das der Spezifikation V1.0 entspricht und einem als Austauschgerät Fneu vorgesehenen Feldgerät das der Spezifikation V1.1 entspricht, konfiguriert.In the present case, the converter is configured to match the field device F alt previously connected to the master, which conforms to specification V1.0, and a field device F neu intended as a replacement device, which conforms to specification V1.1.
Bei einer Anfrage der Gerätekennung liefert der Konverter die Gerätekennung des Feldgerätes Falt. Für den Master erfolgt scheinbar die Kommunikation weiterhin mit dem Feldgerätes Falt. Der Konverter kommuniziert aber tatsächlich mit dem Austauschgerät Fneu When the device ID is requested, the converter returns the device ID of field device F alt . The master appears to continue communicating with field device F alt . However, the converter is actually communicating with the replacement device F neu.
In vorteilhafter Weise entspricht der Konverter dem IO-Link Standard als Kommunikationsstandard. Hierbei ist von entscheidender Wichtigkeit, dass die Latenzzeiten eingehalten werden.The converter advantageously conforms to the IO-Link standard as the communication standard. It is crucial that the latency limits are met.
Im Konverter kann auch die Gerätebeschreibung IODD des auszutauschenden Gerätes abgespeichert werden, damit ist dem Konverter die Funktionalität des Austauschgerätes bekannt.The converter can also store the device description IODD of the device to be replaced, so that the converter knows the functionality of the replacement device.
In vorteilhafter Weise werden im die Parameter des Austauschgerätes Fneu automatisch gespeichert. Im Falle eines erneuten Gerätetausch können diese automatisch in das Austauschgerät Fneu übertragen werden.Advantageously, the parameters of the replacement device F are automatically saved. In the event of another device replacement, these can be automatically transferred to the replacement device F.
Claims (4)
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