WO2011072951A1 - Device and method for protecting a realtime network segment - Google Patents
Device and method for protecting a realtime network segment Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011072951A1 WO2011072951A1 PCT/EP2010/066968 EP2010066968W WO2011072951A1 WO 2011072951 A1 WO2011072951 A1 WO 2011072951A1 EP 2010066968 W EP2010066968 W EP 2010066968W WO 2011072951 A1 WO2011072951 A1 WO 2011072951A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- real
- time
- protection module
- network segment
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/40—Bus networks
- H04L12/40006—Architecture of a communication node
- H04L12/40032—Details regarding a bus interface enhancer
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/50—Network services
- H04L67/60—Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources
- H04L67/62—Establishing a time schedule for servicing the requests
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/40—Bus networks
- H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
- H04L2012/40228—Modbus
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/40—Bus networks
- H04L2012/4026—Bus for use in automation systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/01—Protocols
- H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
Definitions
- the present invention relates to a device and a method for protecting a real-time network segment from Be ⁇ instinctual disturbances that can be caused, for example, by maintenance measures.
- This real-time critical data communication includes, for example, the synchronized data
- Control of motors of one or more production units or the implementation of control tasks such as the detection of sensor sizes and the actuation of actuators over the network.
- the real-time data traffic on the real-time network segment during operation for example, the pro ⁇ production plant, must not be disturbed to ensure reliable operation of the system.
- additional network components can not readily be dynamically connected to such a real-time network segment.
- Real-time network segments and the devices connected to them require maintenance, whereby it is necessary to connect a maintenance device or a maintenance PC to such a real-time network segment.
- This object is achieved by a terminal protection ⁇ module with the features specified in claim 1.
- the invention provides a terminal protection module for connection of at least one device to a real-time network segment where ⁇ prevents at the terminal protection module from penetrating through the Ge ⁇ advises output data in the real-time network segment during the time sections, which in the real-time network segment for transmission provided by real-time data.
- connection protection module has a first interface for connecting at least one device, a second interface for connection to the real-time network segment and a switching device which is provided between the two interfaces and the device to the real-time network segment switches or disconnects.
- connection protection module a controller which switches the switching device during the time sections, which are provided in the real-time network segment for the transmission of real-time data, controls such that the device connected to the terminal ⁇ protection module device of the Real-time network segment is disconnected.
- the control of the connection protection module has a detection device which observes the data traffic occurring on the real-time network segment and determines therefrom those time sections which are provided for the transmission of real-time data on the real-time network segment.
- the recognition device determines the provided for the real-time data transfer periods on ⁇ hand a periodic occurrence of data on the real-time ⁇ network segment.
- the recognition device determines the provided for real-time data transmission ⁇ periods of time by evaluating the protocol headers transmitted over the real-time network segment data packets.
- the controller comprises a detection device which on the basis of configuration data which is ge ⁇ stored in a configuration memory of the terminal protection module that detects or determined for the real-time data transmission vorgese ⁇ Henen periods of time.
- Circuit protection modules the control module of the terminal protection to a detection device which determines based ei ⁇ nes reference signal derived from a reference timer that Zeitabschnit- te provided for real-time data transmission.
- a temporary store is provided which stores the data delivered by the device during the time required for the Caches real time data transmission provided.
- the second interface of the terminal protection module in a possible embodiment of the terminal protection module according to the invention, the second interface of the
- Connection protection modules for connecting a Profinet network segment or an Industrial Ethernet network segment to the connection protection module.
- the first interface and the second interface are each implemented wirelessly.
- connection protection module In an alternative embodiment of the connection protection module according to the invention, the first interface and the second interface are respectively implemented wired.
- connection protection module has a Fragment michsein ⁇ ness to fragment and a Defragment michsech for combining data packets, which are output from the connected device.
- connection protection module In one possible embodiment of the connection protection module according to the invention, this is designed as a network interface.
- connection protection module In an alternative embodiment of the connection protection module according to the invention this is designed as a network connection box.
- the invention further provides a method for protecting a real-time network segment from malfunction, which in particular special be caused by maintenance measures, the penetration of data that is sent by a device connected to the real-time network segment device, in particular a maintenance device, during those Zeitab ⁇ sections is provided, which are provided for the transmission of real-time data in the real-time network segment ,
- connection protection module according to the invention and the invention shown SEN method for protecting a real-time network against malfunctioning segment with reference to the accompanying figures.
- Figure 1 is a block diagram illustrating a Aus ⁇ leadership example of a terminal protection module according to the invention
- FIG. 3 is a block diagram illustrating an application example for the use of OF INVENTION ⁇ to the invention connection protection module.
- the connection protection module 1 serves for connecting at least one device 2 to a real-time network segment 3.
- Real-time data is transmitted on the real-time network segment 3, for example control data or sensor data for controlling and regulating production units.
- the real-time network segment 3 may be a ProfiNet network segment or another Industrial Ethernet network segment.
- Wei ⁇ tere examples of real-time network segments are thernet / IP, EtherCAT, Powerlink, Modbus TCP, Sercos III, Foundation Fieldbus HSE, FL-Net or SynqNet E-. All these real-time network segments have in common that a real-world time-critical data communication is transmitted according to a predetermined data transmission protocol.
- the terminal protection module 1 has at least one first interface 1A for connecting a device 2 in the illustrated embodiment. Furthermore, the connection ⁇ protection module includes a second interface 1B for connection to the real-time network segment 3. Between the two interface of ⁇ len 1A, 1B, a switching device IC is provided for switching the apparatus 2 to the real-time network segment 3 and for separating of the device 2 from the real-time network segment 3.
- the switching device IC is driven in the embodiment shown in Figure 1 by an integrated Steue ⁇ tion 1D, which switches the switching device IC during those time periods that are provided in the real-time network segment 3 for the transmission of real-time data, such that the the terminal ⁇ protection module 1 via the interface 1A connected device 2 of the 1B angesche- NEN real-time network segment 3 is separated by means of the second cuts point.
- the internal controller 1D of the terminal protection module may include a Erken ⁇ drying apparatus IE, the observed occurring on the real-time network segment 3 Real-time traffic and determines from those time segments, which are provided for the transmission of real time data in the network segment.
- the identification device IE is connected to the second interface 1D for the real-time network segment 3 and observes the data traffic occurring on the real-time network segment 3.
- the detection device detects the IE therein to the Echtzeitda ⁇ ten-transfer periods based on a periodic occurrence of data on the real-time network segment.
- sensors typically transmit sensor data at regular intervals to a computing unit provided in the real-time network segment 3. If the recognition unit IE recognizes the regular occurrence of data on the real-time network segment, for example every 10 ms, then in this embodiment it can determine therefrom those time segments which are provided for the transmission of real-time data in the real-time network segment.
- the detection device determines the IE provided for the real-time data transmission ⁇ periods of time by evaluating the protocol header or data packet management data transmitted via the real-time network segment 3 data packets.
- protocol headers can be recognized which have a high priority for the real-time data communication.
- Transmits the unit 2 data packets may in a possible embodiment, depending on the size of the data packets transmitted to combine several data packets or defragmeter ⁇ mented or even larger data packets into a plurality of small Since ⁇ tendigite be divided or defragmented to a in this manner for the real-time network segment 3 suitable Pa ⁇ ket adhere or data packet size to ensure, so that the time range or the time period provided in the real-time network segment 3 for real-time data transmission is not affected.
- the transmission time for a data packet originating from the device 2 is larger than derje ⁇ nige period which is not intended for real-time traffic
- the provided data packet is decomposed through an opening provided in the terminal protection module 1 Fragment istsein ⁇ integrated into smaller data packets or fragmented whose transmission time is less than the usable time for non-real-time data transmission period.
- a data packet fragment or partial packet can be transmitted before a time section intended for real-time data transmission, and the next partial packet can be transmitted after this time section intended for real-time data transmission.
- the packet size may be determined automatically by the controller 1D of the port protection module based on the observed real-time traffic.
- the setting of the packet size is based on configuration parameters.
- the identification device IE determines the time segments provided for the real-time data transmission on the basis of configuration data stored in a configuration memory 1F of the connection protection module 1. This embodiment is suitable when certain time intervals sections are fixed in accordance with the data transfer protocol for real-time data transmission and the configuration file of the terminal protection module 1 can be figured ⁇ according kon.
- the Erkennungsein ⁇ integrated IE determined on the basis of a reference signal derived from a reference timer ⁇ 4, which provided for the real-time data transfer periods.
- the reference timer 4 as shown in Fig. 1, be connected via an interface 1H to the controller 1D.
- the connection protection module 1 in addition a Sig ⁇ nalgenerator II, which is able to generate a busy signal for the connected device 2.
- the controller 1D switches the switches of the switching device IC during those time segments which are provided in the real-time network segment 3 for the transmission of real-time data to the signal generator II, which generates a busy signal for the connected Ge ⁇ advises 2 generated indicating that the given data from the device 2 from ⁇ are currently locked by the connection protection module 1 and are prevented from entering in the network segment.
- the data delivered by the device 2 during the time periods provided for the real-time data transmission may be buffered in an integrated buffer so that it will not be lost and at a later time when the real-time data transmission in the network segment 3 is completed, be routed to the network segment 3 ⁇ .
- the busy signal which originates from the signal generator ⁇ II
- the unit 2 receives information about the fact that the currently delivered data will be blocked by the arrival circuit protection module.
- the connection protection module 1 has zusharm ⁇ Lich a display device, for example a Leuchtdio ⁇ de at which indicates to the user that the currently output by the device 2, data not enter the real-time network segment.
- the device 2 may be a maintenance device or an analyzer. Due to the provision of port protection module 1 fiction, ⁇ contemporary can be supplied with the unit 2 is a standard device, such as a standard PC or a notebook / laptop, the real-time use in the real-time network segment 3 can not operate data protocols must necessarily ,
- the terminal protection module 1 according to the invention may be formed in one possible embodiment as a network adapter plug.
- the connection protection module 1 according to the invention according to FIG. 1 or 2 is implemented as a junction box of the network 3.
- the blocking of data originating from the device 2 data during the space provided for the real-time data transfer periods is performed prophylactically, that is, regardless of whether the device 2 actually sends data.
- the blocking of the stam of the device 2 ⁇ Menden data during provided for the real-time data transfer periods is carried reactive, that is, only when the unit 2 actually sends data during these periods from ⁇ .
- the connection protection module has a sensor or mechanical switch in order to determine whether a device 2, for example a maintenance device, is connected to the interface 1A.
- 1D control of the terminal protection module 1 can disable the ⁇ because understands no risk that data can enter the Netztechnikseg ⁇ ment.
- the real-time data packets or for example, during certain time slots or time ⁇ areas, for example in a TDMA method is transmitted.
- those time segments that are provided for real-time data transmission can be defined by evaluating corresponding configuration data or by making appropriate configuration settings. Occurs environmentally transmission of the data returned in real time on the network according to the protocol in packets, those time periods can ermit- by ⁇ From evaluation of the protocol header which are intended for real-time data transmission.
- those data packets which are transmitted by the device 2 during the time intervals provided for the real-time data transmission are discarded or not forwarded.
- these packets are delayed and then forwarded to the real-time network segment during later periods of time that are not intended for real-time data transmission.
- a second production cell FZ2 has a welding unit SA, the kalen via a further bus or local area network lo- 3-2 connected to a production control computer ⁇ PSR2.
- This second convincedszel ⁇ le FZ2 is connected via a security module or a firewall SM2 with the industrial network NW.
- the real-time network segment 3-1 of the manufacturing cell FZ1 and the real-time network segment 3-2 of the manufacturing cell FZ2 each have a connection protection module 1-1, 1-2 for connecting a device 2, for example a maintenance or analyzer.
- a maintenance device 2-1 is connected via a wired interface to the terminal ⁇ protection module 1-1.
- Fig. 3 illustrated example, a maintenance device 2-1 is connected via a wired interface to the terminal ⁇ protection module 1-1.
- the two real-time network segments 3-1, 3-2 may be, for example, a Profinet network segment or an Industrial Ethernet network segment.
- connection protection module 1 allows, for example, in a continuous production operation, a War ⁇ processing unit 2-i directly to the real-time network segment 3-i shut at ⁇ without malfunctions in each real-time network segment 3-1 occur by the War ⁇ device 2 caused. Previously, this was only possible in a non-real-time critical phase, for example a production break. Also allows connection protection module 1 of the invention, zen Morrisset- Standard equipment for maintenance, that do not have real-time protocol capability have Müs ⁇ sen.
- a signal is generated by the connection protection module 1, which indicates to a network adapter is Schlos ⁇ Senen device 2, a data transmission such that a carrier sense function or Collision Detection Function of the connected device 2 detects an occupied data transmission medium ⁇ order, although the medium is not necessarily did ⁇ plural, but is merely for a real-time or real- time data communication is to be kept free.
- a signal can be generated for the computer which indicates to the computer or its network adapter that data communication is currently occurring. This can be generated, for example, during those phases that should be kept free for real-time traffic.
- Ethernet oh ⁇ Nehin existing collision detection CSMA / CD can be used to prevent data transfer or suspend or cancel an ongoing data transmission.
- the connected computer somehow believes that a data transfer would take place, but this is not necessarily the case in fact. It is single ⁇ Lich prevented from the connected computer and the connected device 2 at a data transfer in order to keep certain Zeitab ⁇ sections for real-time traffic. In one possible embodiment, this can already be done in advance if real-time data transmission is to be expected in the foreseeable future.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung description
Vorrichtung und Verfahren zum Schutz eines Echtzeit- Netzwerksegmentes Device and method for protecting a real-time network segment
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schutz eines Echtzeit-Netzwerksegmentes vor Be¬ triebsstörungen, die beispielweise durch Wartungsmaßnahmen hervorgerufen werden können. The present invention relates to a device and a method for protecting a real-time network segment from Be ¬ instinctual disturbances that can be caused, for example, by maintenance measures.
In Automatisierungsnetzen bzw. Netzwerken, die bei der Fertigung eingesetzt werden, gibt es Echtzeit-Netzwerksegmente bzw. Realtime-Netzwerksegmente, in denen eine echtzeitkriti¬ sche Datenkommunikation auftritt. Diese echtzeitkritische Da- tenkommunikation umfasst beispielweise die synchronisierteIn automation networks or networks that are used in production, there are real-time network segments or real-time network segments in which a real-time critical data communication occurs. This real-time critical data communication includes, for example, the synchronized data
Ansteuerung von Motoren einer oder mehrerer Fertigungseinheiten oder die Durchführung von Regelungsaufgaben, wie etwa das Erfassen von Sensorgrößen und die Ansteuerung von Aktoren ü- ber das Netzwerk. Control of motors of one or more production units or the implementation of control tasks, such as the detection of sensor sizes and the actuation of actuators over the network.
Dabei darf der Echtzeitdatenverkehr auf dem Echtzeit- Netzwerksegment im laufenden Betrieb, beispielsweise der Pro¬ duktionsanlage, nicht gestört werden, um einen zuverlässigen Betrieb der Anlage zu gewährleisten. Darüber hinaus können im laufenden Betrieb der Anlage nicht ohne Weiteres dynamisch weitere Netzwerkkomponenten an ein solches Echtzeit- Netzwerksegment angeschlossen werden. In this case, the real-time data traffic on the real-time network segment during operation, for example, the pro ¬ production plant, must not be disturbed to ensure reliable operation of the system. In addition, during operation of the system, additional network components can not readily be dynamically connected to such a real-time network segment.
Echtzeit-Netzwerksegmente und die daran angeschlossenen Gerä- te bedürfen einer Wartung, wobei es notwendig ist, ein Wartungsgerät bzw. einen Wartungs-PC an ein derartiges Echtzeit- Netzwerksegment anzuschließen. Real-time network segments and the devices connected to them require maintenance, whereby it is necessary to connect a maintenance device or a maintenance PC to such a real-time network segment.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die es erlauben, ein Gerät im laufenden Betrieb des Echtzeit-Netzwerksegmentes an dieses anzuschließen, ohne dass dadurch Betriebsstörungen in dem Echtzeit-Netzwerksegment auftreten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Anschlussschutz¬ modul mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus and a method which allow a device to be connected to it during operation of the real-time network segment, without operating malfunctions occurring in the real-time network segment. This object is achieved by a terminal protection ¬ module with the features specified in claim 1.
Die Erfindung schafft ein Anschlussschutzmodul zum Anschluss mindestens eines Gerätes an ein Echtzeit-Netzwerksegment, wo¬ bei das Anschlussschutzmodul das Eindringen von durch das Ge¬ rät abgegebenen Daten in das Echtzeit-Netzwerksegment während derjenigen Zeitabschnitte unterbindet, die in dem Echtzeit- Netzwerksegment für die Übertragung von Echtzeitdaten vorgesehen sind. The invention provides a terminal protection module for connection of at least one device to a real-time network segment where ¬ prevents at the terminal protection module from penetrating through the Ge ¬ advises output data in the real-time network segment during the time sections, which in the real-time network segment for transmission provided by real-time data.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules weist dieses eine erste Schnittstelle zum Anschluss mindestens eines Gerätes, eine zweite Schnitt- stelle zum Anschluss an das Echtzeit-Netzwerksegment und eine Schalteinrichtung auf, die zwischen den beiden Schnittstellen vorgesehen ist und das Gerät an das Echtzeit-Netzwerksegment schaltet bzw. davon trennt. In one possible embodiment of the connection protection module according to the invention, this has a first interface for connecting at least one device, a second interface for connection to the real-time network segment and a switching device which is provided between the two interfaces and the device to the real-time network segment switches or disconnects.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules weist dieses Anschlussschutzmodul eine Steuerung auf, welche Schalter der Schalteinrichtung während derjenigen Zeitabschnitte, die in dem Echtzeit- Netzwerksegment für die Übertragung von Echtzeitdaten vorgesehen sind, derart ansteuert, dass das an dem Anschluss¬ schutzmodul angeschlossene Gerät von dem Echtzeit- Netzwerksegment getrennt ist. In one possible embodiment of the terminal protection module according to the invention has this connection protection module a controller which switches the switching device during the time sections, which are provided in the real-time network segment for the transmission of real-time data, controls such that the device connected to the terminal ¬ protection module device of the Real-time network segment is disconnected.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules weist die Steuerung des Anschluss- schutzmodules eine Erkennungseinrichtung auf, die den auf dem Echtzeit-Netzwerksegment auftretenden Datenverkehr beobachtet und daraus diejenigen Zeitabschnitte ermittelt, die für die Übertragung von Echtzeitdaten auf dem Echtzeit- Netzwerksegment vorgesehen sind. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen An- schlussschutzmodules ermittelt die Erkennungseinrichtung an¬ hand eines periodischen Auftretens von Daten auf dem Echt¬ zeit-Netzwerksegment die für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehenen Zeitabschnitte. In one possible embodiment of the connection protection module according to the invention, the control of the connection protection module has a detection device which observes the data traffic occurring on the real-time network segment and determines therefrom those time sections which are provided for the transmission of real-time data on the real-time network segment. In a possible embodiment of the check circuit protection modules according to the invention, the recognition device determines the provided for the real-time data transfer periods on ¬ hand a periodic occurrence of data on the real-time ¬ network segment.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules ermittelt die Erkennungseinrichtung durch Auswerten von Protokollheadern der über das Echtzeit- Netzwerksegment übertragenen Datenpakete die für die Echt¬ zeitdatenübertragung vorgesehen Zeitabschnitte. In an alternative embodiment of the terminal protection module according to the invention, the recognition device determines the provided for real-time data transmission ¬ periods of time by evaluating the protocol headers transmitted over the real-time network segment data packets.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules weist die Steuerung eine Erkennungs- einrichtung auf, die anhand von Konfigurationsdaten, die in einem Konfigurationsspeicher des Anschlussschutzmodules ge¬ speichert sind, die für die EchtZeitdatenübertragung vorgese¬ henen Zeitabschnitte erkennt bzw. ermittelt. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen In one possible embodiment of the terminal protection module according to the invention, the controller comprises a detection device which on the basis of configuration data which is ge ¬ stored in a configuration memory of the terminal protection module that detects or determined for the real-time data transmission vorgese ¬ Henen periods of time. In a further embodiment of the invention
Anschlussschutzmodules weist die Steuerung des Anschluss- schutzmodules eine Erkennungseinrichtung auf, die anhand ei¬ nes Referenzsignals, das von einem Referenzzeitgeber stammt, die für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehen Zeitabschnit- te ermittelt. Circuit protection modules, the control module of the terminal protection to a detection device which determines based ei ¬ nes reference signal derived from a reference timer that Zeitabschnit- te provided for real-time data transmission.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules schaltet die Steuerung die Schalter der Schalteinrichtung während derjenigen Zeitabschnitte, die in den Echtzeit-Netzwerksegmente für die Übertragung vonIn one possible embodiment of the connection protection module according to the invention, the controller switches the switches of the switching device during those time segments which are in the real-time network segments for the transmission of
Echtzeitdaten vorgesehen sind, an einen Signalgenerator, der ein Belegtsignal für das angeschlossene Gerät erzeugt, wel¬ ches anzeigt, dass die von dem Gerät abgegeben Daten von dem Anschlussschutzmodul momentan gesperrt werden. Real-time data are provided, to a signal generator which generates a busy signal for the connected device, wel ¬ Ches indicates that the output from the device data from the terminal protection module are currently disabled.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules ist ein Zwischenspeicher vorgesehen, der die von dem Gerät abgegebenen Daten während der für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehenen Zeitabschnitte zwischenspeichert . In one possible embodiment of the connection protection module according to the invention, a temporary store is provided which stores the data delivered by the device during the time required for the Caches real time data transmission provided.
Bei ein At a
Anschlu Anschlu
Anschlu Anschlu
das Ans the ans
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules ist die zweite Schnittstelle des In a possible embodiment of the terminal protection module according to the invention, the second interface of the
Anschlussschutzmodules zum Anschluss eines Profinet- Netzwerksegmentes oder eines Industrial-Ethernet- Netzwerksegmentes an das Anschlussschutzmodul vorgesehen. Connection protection modules for connecting a Profinet network segment or an Industrial Ethernet network segment to the connection protection module.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules ist die erste Schnittstelle und die zweite Schnittstelle jeweils drahtlos implementiert. In one possible embodiment of the connection protection module according to the invention, the first interface and the second interface are each implemented wirelessly.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules ist die erste Schnittstelle und die zweite Schnittstelle jeweils drahtgebunden implementiert. In an alternative embodiment of the connection protection module according to the invention, the first interface and the second interface are respectively implemented wired.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules weist dieses eine Fragmentierungsein¬ heit zum Fragmentieren und eine Defragementierungseinheit zum Zusammenfassen von Datenpakten auf, die von dem angeschlossenen Gerät abgegeben werden. In one possible embodiment of the connection protection module according to the invention this has a Fragmentierungsein ¬ ness to fragment and a Defragementierungseinheit for combining data packets, which are output from the connected device.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules ist dieses als Netzwerkzwischenstecke ausgebildet . In one possible embodiment of the connection protection module according to the invention, this is designed as a network interface.
Bei einer alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules ist dieses als Netzwerkanschlussdose ausgebildet . In an alternative embodiment of the connection protection module according to the invention this is designed as a network connection box.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Schutz eines Echtzeit-Netzwerksegmentes vor Betriebsstörungen, die insbe- sondere durch Wartungsmaßnahmen hervorgerufen werden, wobei das Eindringen von Daten, die durch ein an das Echtzeit- Netzwerksegment angeschlossenes Gerät, insbesondere einem Wartungsgerät gesendet werden, während derjenigen Zeitab¬ schnitte unterbunden wird, die für die Übertragung von Echtzeitdaten in dem Echtzeit-Netzwerksegment vorgesehen sind. The invention further provides a method for protecting a real-time network segment from malfunction, which in particular special be caused by maintenance measures, the penetration of data that is sent by a device connected to the real-time network segment device, in particular a maintenance device, during those Zeitab ¬ sections is provided, which are provided for the transmission of real-time data in the real-time network segment ,
Des Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules sowie des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens zum Schutz eines Echtzeit-Netzwerksegmentes vor Betriebsstörungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Furthermore, will be explained preferred embodiments of the connection protection module according to the invention and the invention shown SEN method for protecting a real-time network against malfunctioning segment with reference to the accompanying figures.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Aus¬ führungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Anschlussschutzmodules ; Figure 1 is a block diagram illustrating a Aus ¬ leadership example of a terminal protection module according to the invention;
Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin¬ dungsgemäßen Anschlussschutzmodules ; 2 shows a further embodiment of the connection to the invention OF INVENTION ¬ protection module;
Figur 3 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Anwendungsbeispiels für den Einsatz des erfin¬ dungsgemäßen Anschlussschutzmodules . 3 is a block diagram illustrating an application example for the use of OF INVENTION ¬ to the invention connection protection module.
Wie man aus Fig. 1 erkennen kann, dient das erfindungsgemäße Anschlussschutzmodul 1 zum Anschluss mindestens eines Gerätes 2 an ein Echtzeit-Netzwerksegment 3. Auf dem Echtzeit- Netzwerksegment 3 werden Echtzeitdaten übertragen, beispielsweise Steuerdaten oder Sensordaten zum Steuern und Regeln von Fertigungseinheiten. Bei dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 kann es sich beispielsweise um ein ProfiNet-Netzwerksegment oder ein anderes Industrial-Ethernet-Netzwerksegment handeln. Wei¬ tere Beispiele für echtzeitfähige Netzwerksegmente sind E- thernet/IP, EtherCAT, Powerlink, Modbus-TCP, Sercos III, Foundation Fieldbus HSE, FL-Net oder auch Synqnet. Alle diese Echtzeit-Netzwerksegmente haben gemeinsam, dass eine echt- zeitkritische Datenkommunikation gemäß einem vorgegebenen Datenübertragungs-Protokolls übertragen wird. Entsprechend dem EchtZeitdatenübertragungsprotokoll des jeweiligen Echtzeit- Netzwerksegmentes sind bestimme Zeitabschnitte für die Über- tragung von Echtzeitdaten innerhalb des Echtzeit- Netzwerksegmentes vorgesehen. Dabei können die Zeitabschnitte konstant fest vorgegeben sein, aber auch dynamisch zugewiesen werden. Das erfindungsgemäße Anschlussschutzmodul 1, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, weist bei der dargestellten Aus- führungsform mindestens eine erste Schnittstelle 1A zum An- schluss eines Gerätes 2 auf. Weiterhin enthält das Anschluss¬ schutzmodul eine zweite Schnittstelle 1B zum Anschluss an das Echtzeit-Netzwerksegment 3. Zwischen den beiden Schnittstel¬ len 1A, 1B ist eine Schalteinrichtung IC vorgesehen, die zum Schalten des Gerätes 2 an das Echtzeit-Netzwerksegment 3 bzw. zum Trennen des Gerätes 2 von dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 dient. Die Schalteinrichtung IC wird bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine integrierte Steue¬ rung 1D angesteuert, welche Schalter der Schalteinrichtung IC während derjenigen Zeitabschnitte, die in dem Echtzeit- Netzwerksegment 3 für die Übertragung von Echtzeitdaten vorgesehen sind, derart ansteuert, dass das an dem Anschluss¬ schutzmodul 1 über die Schnittstelle 1A angeschlossene Gerät 2 von dem mittels der zweiten Schnittestelle 1B angeschlosse- nen Echtzeit-Netzwerksegment 3 getrennt wird. Hierzu kann die interne Steuerung 1D des Anschlussschutzmoduls eine Erken¬ nungseinrichtung IE aufweisen, die den auf dem Echtzeit- Netzwerksegment 3 auftretenden Echtzeit-Datenverkehr beobachtet und daraus diejenigen Zeitabschnitte ermittelt, die für die Übertragung von Echtzeitdaten in dem Netzwerksegment 3 vorgesehen sind. As can be seen from FIG. 1, the connection protection module 1 according to the invention serves for connecting at least one device 2 to a real-time network segment 3. Real-time data is transmitted on the real-time network segment 3, for example control data or sensor data for controlling and regulating production units. For example, the real-time network segment 3 may be a ProfiNet network segment or another Industrial Ethernet network segment. Wei ¬ tere examples of real-time network segments are thernet / IP, EtherCAT, Powerlink, Modbus TCP, Sercos III, Foundation Fieldbus HSE, FL-Net or SynqNet E-. All these real-time network segments have in common that a real-world time-critical data communication is transmitted according to a predetermined data transmission protocol. In accordance with the real-time data transmission protocol of the respective real-time network segment, certain time segments are provided for the transmission of real-time data within the real-time network segment. The time periods can be permanently fixed, but also assigned dynamically. The terminal protection module 1 according to the invention, as shown in FIG. 1, has at least one first interface 1A for connecting a device 2 in the illustrated embodiment. Furthermore, the connection ¬ protection module includes a second interface 1B for connection to the real-time network segment 3. Between the two interface of ¬ len 1A, 1B, a switching device IC is provided for switching the apparatus 2 to the real-time network segment 3 and for separating of the device 2 from the real-time network segment 3. The switching device IC is driven in the embodiment shown in Figure 1 by an integrated Steue ¬ tion 1D, which switches the switching device IC during those time periods that are provided in the real-time network segment 3 for the transmission of real-time data, such that the the terminal ¬ protection module 1 via the interface 1A connected device 2 of the 1B angeschlosse- NEN real-time network segment 3 is separated by means of the second cuts point. For this purpose, the internal controller 1D of the terminal protection module may include a Erken ¬ drying apparatus IE, the observed occurring on the real-time network segment 3 Real-time traffic and determines from those time segments, which are provided for the transmission of real time data in the network segment. 3
Bei einer möglichen Ausführungsform ist dabei die Erkennungseinrichtung IE an die zweite Schnittstelle 1D für das Echt- zeit-Netzwerksegment 3 angeschlossen und beobachtet den auf dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 auftretenden Datenverkehr. Bei einer möglichen Variante ermittelt die Erkennungseinrichtung IE anhand eines periodischen Auftretens von Daten auf dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 die darin für die Echtzeitda¬ ten-Übertragung vorgesehenen Zeitabschnitte. Beispielsweise übertragen Sensoren typischerweise Sensordaten in regelmäßigen Zeitabständen an eine in dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 vorgesehene Recheneinheit. Erkennt die Erkennungseinheit IE das regelmäßige Auftreten von Daten auf dem Echtzeit- Netzwerksegment, beispielsweise alle 10 ms, so kann sie bei dieser Ausführungsform daraus diejenigen Zeitabschnitte ermitteln, die für die Übertragung von Echtzeitdaten in dem Echtzeit-Netzwerksegment vorgesehen sind. Durch die Steuerung 1D wird während dieser Zeitabschnitte das Eindringen von Da¬ ten, die von dem angeschlossenen Gerät 2 abgegeben werden, in das Echtzeit-Netzwerksegment 3 unterbunden, indem die Steue¬ rung 1D Schalter der Schalteinrichtung IC während dieser Zeitabschnitte, die in dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 für die Übertragung von Echtzeitdaten vorgesehen sind, derart ansteuert, dass das an dem Anschlussschutzmodul 1 angeschlossene Gerät 2 von dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 getrennt wird. In one possible embodiment, the identification device IE is connected to the second interface 1D for the real-time network segment 3 and observes the data traffic occurring on the real-time network segment 3. In a possible variant, the detection device detects the IE therein to the Echtzeitda ¬ ten-transfer periods based on a periodic occurrence of data on the real-time network segment. 3 For example, sensors typically transmit sensor data at regular intervals to a computing unit provided in the real-time network segment 3. If the recognition unit IE recognizes the regular occurrence of data on the real-time network segment, for example every 10 ms, then in this embodiment it can determine therefrom those time segments which are provided for the transmission of real-time data in the real-time network segment. By controlling 1D penetration of Da, is th ¬ during these time segments, which are output from the connected device 2 inhibited in the real-time network segment 3 by the Steue ¬ tion 1D switch of the switching device IC during this time portions in the real-time Network segment 3 are provided for the transmission of real-time data, so controls that the connected to the terminal protection module 1 device 2 is separated from the real-time network segment 3.
Bei einer alternativen Ausführungsform ermittelt die Erkennungseinrichtung IE durch Auswerten von Protokoll-Headerdaten bzw. Paketverwaltungsdaten der über das Echtzeit- Netzwerksegment 3 übertragenen Datenpakete die für die Echt¬ zeitdatenübertragung vorgesehenen Zeitabschnitte. Vorzugsweise können Protokoll-Header erkannt werden, die eine hohe Priorität für die Echtzeit-Datenkommunikation aufweisen. Überträgt das Gerät 2 Datenpakete, können bei einer möglichen Ausführungsform, abhängig von der Größe der gesendeten Datenpakete, auch mehrere Datenpakete zusammengefasst bzw. defrag¬ mentiert oder auch größere Datenpakete in mehrere kleine Da¬ tenpakete aufgeteilt bzw. defragmentiert werden, um auf diese Weise eine für das Echtzeit-Netzwerksegment 3 geeignete Pa¬ ketgröße bzw. Datenpaketgröße zu gewährleisten, damit der Zeitbereich bzw. die Zeitspanne, die in dem Echtzeit- Netzwerksegment 3 für EchtZeitdatenübertragung vorgesehen ist, nicht tangiert wird. Ist die Übertragungszeit für ein Datenpaket, welches von dem Gerät 2 stammt, größer als derje¬ nige Zeitabschnitt, der nicht für Echtzeit-Datenverkehr vorgesehen ist, wird das bereitgestellte Datenpaket durch eine in dem Anschlussschutzmodul 1 vorgesehene Fragmentierungsein¬ heit in kleinere Datenpakete zerlegt bzw. fragmentiert, deren Übertragungszeit geringer ist als die für die Nicht- EchtZeitdatenübertragung nutzbare Zeitspanne. Dabei kann ein Datenpaketfragment bzw. Teilpaket vor einem für die Echtzeit- datenübertragung vorgesehenen Zeitabschnitt übertragen werden und das nächste Teilpaket nach diesem für die Echtzeitdaten- übertragung vorgesehenen Zeitabschnitt. Bei einer Variante kann die Paketgröße von der Steuerung 1D des Anschlussschutzmoduls automatisch anhand des beobachteten Echtzeit- Datenverkehrs bestimmt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Einstellung der Paketgröße anhand von Konfigurationsparametern . In an alternative embodiment the detection device determines the IE provided for the real-time data transmission ¬ periods of time by evaluating the protocol header or data packet management data transmitted via the real-time network segment 3 data packets. Preferably, protocol headers can be recognized which have a high priority for the real-time data communication. Transmits the unit 2 data packets may in a possible embodiment, depending on the size of the data packets transmitted to combine several data packets or defragmeter ¬ mented or even larger data packets into a plurality of small Since ¬ tenpakete be divided or defragmented to a in this manner for the real-time network segment 3 suitable Pa ¬ ketgröße or data packet size to ensure, so that the time range or the time period provided in the real-time network segment 3 for real-time data transmission is not affected. Is the transmission time for a data packet originating from the device 2, is larger than derje ¬ nige period which is not intended for real-time traffic, the provided data packet is decomposed through an opening provided in the terminal protection module 1 Fragmentierungsein ¬ integrated into smaller data packets or fragmented whose transmission time is less than the usable time for non-real-time data transmission period. In this case, a data packet fragment or partial packet can be transmitted before a time section intended for real-time data transmission, and the next partial packet can be transmitted after this time section intended for real-time data transmission. In one variant, the packet size may be determined automatically by the controller 1D of the port protection module based on the observed real-time traffic. In an alternative embodiment, the setting of the packet size is based on configuration parameters.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen An- schlussschutzmoduls 1 ermittelt die Erkennungseinrichtung IE anhand von Konfigurationsdaten, die in einem Konfigurationsspeicher 1F des Anschlussschutzmoduls 1 gespeichert sind, die für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehenen Zeitabschnitte. Diese Ausführungsvariante eignet sich, wenn bestimmte Zeitab- schnitte entsprechend dem Datenübertragungsprotokoll für die EchtZeitdatenübertragung fest vorgegeben sind und die Konfigurationsdatei des Anschlussschutzmoduls 1 entsprechend kon¬ figuriert werden kann. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmoduls 1 ermittelt die Erkennungsein¬ heit IE anhand eines Referenzsignals, das von einem Referenz¬ zeitgeber 4 stammt, die für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehenen Zeitabschnitte. Der Referenzzeitgeber 4 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, über eine Schnittstelle 1H mit der Steuerung 1D verbunden sein. Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungs¬ gemäßen Anschlussschutzmoduls 1. Bei diesem Ausführungsbei¬ spiel weist das Anschlussschutzmodul 1 zusätzlich einen Sig¬ nalgenerator II auf, der in der Lage ist, ein Belegtsignal für das angeschlossene Gerät 2 zu erzeugen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante schaltet die Steuerung 1D die Schalter der Schalteinrichtung IC während derjenigen Zeitabschnitte, die in dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 für die Übertragung von Echtzeitdaten vorgesehen sind, an den Signal- generator II, der ein Belegtsignal für das angeschlossene Ge¬ rät 2 erzeugt, welches anzeigt, dass die von dem Gerät 2 ab¬ gegebenen Daten von dem Anschlussschutzmodul 1 momentan gesperrt werden bzw. an einem Eindringen in das Netzwerksegment 3 gehindert werden. Bei einer Ausführungsform können die Da- ten, die von dem Gerät 2 während der für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehenen Zeitabschnitte abgegeben werden, in einem integrierten Zwischenspeicher zwischengespeichert werden, damit sie nicht verloren gehen und zu einem späteren Zeitpunkt, wenn die EchtZeitdatenübertragung in dem Netzwerk- segment 3 abgeschlossen ist, an das Netzwerksegment 3 weiter¬ geleitet werden. Durch das Belegtsignal, das von dem Signal¬ generator II stammt, erhält das Gerät 2 eine Information darüber, dass die momentan abgegebenen Daten durch das An- schlussschutzmodul 1 gesperrt werden. Bei einer möglichen Ausführungsvariante weist das Anschlussschutzmodul 1 zusätz¬ lich eine Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine Leuchtdio¬ de, auf, die dem Benutzer anzeigt, dass die momentan von dem Gerät 2 abgegebenen Daten nicht in das Echtzeit- Netzwerksegment 3 gelangen. In a further embodiment of the connection protection module 1 according to the invention, the identification device IE determines the time segments provided for the real-time data transmission on the basis of configuration data stored in a configuration memory 1F of the connection protection module 1. This embodiment is suitable when certain time intervals sections are fixed in accordance with the data transfer protocol for real-time data transmission and the configuration file of the terminal protection module 1 can be figured ¬ according kon. In a further possible embodiment of the terminal protection module 1 according to the invention the Erkennungsein ¬ integrated IE determined on the basis of a reference signal derived from a reference timer ¬ 4, which provided for the real-time data transfer periods. The reference timer 4, as shown in Fig. 1, be connected via an interface 1H to the controller 1D. Fig. 2 shows another embodiment of the terminal protection module Invention ¬ proper 1. In this Ausführungsbei ¬ play, the connection protection module 1 in addition a Sig ¬ nalgenerator II, which is able to generate a busy signal for the connected device 2. In the embodiment variant shown in FIG. 2, the controller 1D switches the switches of the switching device IC during those time segments which are provided in the real-time network segment 3 for the transmission of real-time data to the signal generator II, which generates a busy signal for the connected Ge ¬ advises 2 generated indicating that the given data from the device 2 from ¬ are currently locked by the connection protection module 1 and are prevented from entering in the network segment. 3 In one embodiment, the data delivered by the device 2 during the time periods provided for the real-time data transmission may be buffered in an integrated buffer so that it will not be lost and at a later time when the real-time data transmission in the network segment 3 is completed, be routed to the network segment 3 ¬ . By the busy signal, which originates from the signal generator ¬ II, the unit 2 receives information about the fact that the currently delivered data will be blocked by the arrival circuit protection module. 1 In a possible variant embodiment, the connection protection module 1 has zusätz ¬ Lich a display device, for example a Leuchtdio ¬ de at which indicates to the user that the currently output by the device 2, data not enter the real-time network segment. 3
Bei dem Gerät 2 kann es sich um ein Wartungsgerät oder ein Analysegerät handeln. Aufgrund des Vorsehens des erfindungs¬ gemäßen Anschlussschutzmoduls 1 kann es sich bei dem Gerät 2 um ein Standardgerät, beispielsweise ein Standard-PC oder um ein Notebook/Laptop handeln, das nicht notwendigerweise die in dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 verwendeten Echtzeit- Datenprotokolle bedienen können muss. Das erfindungsgemäße Anschlussschutzmodul 1, wie es in Fig. 1, 2 dargestellt ist, kann in einer möglichen Ausführungsform als Netzwerk- Zwischenstecker ausgebildet sein. Bei einer alternativen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Anschlussschutzmodul 1 gemäß Fig. 1 oder 2 als Anschlussdose des Netzwerks 3 imple- mentiert. The device 2 may be a maintenance device or an analyzer. Due to the provision of port protection module 1 fiction, ¬ contemporary can be supplied with the unit 2 is a standard device, such as a standard PC or a notebook / laptop, the real-time use in the real-time network segment 3 can not operate data protocols must necessarily , The terminal protection module 1 according to the invention, as shown in FIGS. 1, 2, may be formed in one possible embodiment as a network adapter plug. In an alternative embodiment, the connection protection module 1 according to the invention according to FIG. 1 or 2 is implemented as a junction box of the network 3.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmo¬ duls 1 erfolgt die Sperrung der von dem Gerät 2 stammenden Daten während der für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehe- nen Zeitabschnitte prophylaktisch, das heißt unabhängig davon, ob das Gerät 2 tatsächlich Daten sendet. Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlussschutzmoduls erfolgt die Sperrung der von dem Gerät 2 stam¬ menden Daten während der für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehenen Zeitabschnitte reaktiv, das heißt nur wenn das Gerät 2 tatsächlich Daten während dieser Zeitabschnitte aus¬ sendet. Bei einer möglichen Ausführungsvariante weist das An- schlussschutzmodul einen Sensor oder mechanischen Schalter auf, um festzustellen, ob ein Gerät 2, beispielsweise ein Wartungsgerät, an der Schnittstelle 1A angeschlossen ist.In a variant of the invention Anschlussschutzmo ¬ duls 1, the blocking of data originating from the device 2 data during the space provided for the real-time data transfer periods is performed prophylactically, that is, regardless of whether the device 2 actually sends data. In an alternative embodiment of the terminal protection module of the invention the blocking of the stam of the device 2 ¬ Menden data during provided for the real-time data transfer periods is carried reactive, that is, only when the unit 2 actually sends data during these periods from ¬. In one possible embodiment variant, the connection protection module has a sensor or mechanical switch in order to determine whether a device 2, for example a maintenance device, is connected to the interface 1A.
Wird kein Gerät 2 an die Schnittstelle 1A angeschlossen, kann die Steuerung 1D des Anschlussschutzmoduls 1 deaktiviert wer¬ den, da keine Gefahr versteht, dass Daten in das Netzwerkseg¬ ment eindringen können. If no device 2 connected to the interface 1A, 1D control of the terminal protection module 1 can disable the ¬ because understands no risk that data can enter the Netzwerkseg ¬ ment.
Auf dem Echtzeit-Netzwerksegment 3 können die Echtzeitdaten paketweise oder auch beispielsweise während bestimmter Time¬ slots bzw. Zeitbereiche, beispielsweise in einem TDMA- Verfahren, übertragen werden. Sind entsprechend dem Echtzeit- datenübertragungsprotokoll bestimmte Zeitabschnitte fest re¬ serviert, können durch Auswertung entsprechender Konfigurationsdaten bzw. durch Vornahme entsprechender Konfigurationseinstellungen diejenigen Zeitabschnitte definiert werden, die für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehen sind. Erfolgt um- gekehrt die Übertragung der Daten in Echtzeit auf dem Netzwerk entsprechend dem Protokoll paketweise, können durch Aus¬ wertung der Protokoll-Header diejenigen Zeitabschnitte ermit- telt werden, die für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehen sind . On the real-time network segment 3, the real-time data packets, or for example, during certain time slots or time ¬ areas, for example in a TDMA method is transmitted. If specific time segments are fixedly re ¬ served according to the real-time data transmission protocol, those time segments that are provided for real-time data transmission can be defined by evaluating corresponding configuration data or by making appropriate configuration settings. Occurs environmentally transmission of the data returned in real time on the network according to the protocol in packets, those time periods can ermit- by ¬ From evaluation of the protocol header which are intended for real-time data transmission.
Um das Aussenden von Datenpaketen durch das Gerät 2 während der für den Echtzeitverkehr vorgesehenen Zeitabschnitte zu verhindern, sind verschiedene Varianten möglich. Bei einer Ausführungsvariante werden diejenigen Datenpakete, die von dem Gerät 2 während der für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehenen Zeitabschnitte ausgesendet werden, verworfen bzw. nicht weitergeleitet. Bei einer alternativen Ausführungsform werden diese Pakete verzögert bzw. zwischengespeichert und anschließend während späterer Zeitabschnitte, die nicht für die EchtZeitdatenübertragung vorgesehen sind, an das Echtzeit-Netzwerksegment weitergeleitet . In order to prevent the transmission of data packets by the device 2 during the time periods intended for real-time traffic, various variants are possible. In one embodiment variant, those data packets which are transmitted by the device 2 during the time intervals provided for the real-time data transmission are discarded or not forwarded. In an alternative embodiment, these packets are delayed and then forwarded to the real-time network segment during later periods of time that are not intended for real-time data transmission.
Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Anschlussschutzmodul 1. Fig. 3 zeigt ein Fertigungssystem mit zwei Fertigungszellen FZ1, FZ2, wobei in die erste Fertigungszelle FZ1 ein Roboterarm RA durch einen Produktionssteu- errechner 1 angesteuert wird, dessen Integrität während des Produktionssteuervorganges durch eine Sicherheitsüberwa- chungseinheit Ü überwacht wird. Der Produktionssteuerrechner 1 ist mit der Fertigungseinheit bzw. dem Roboterarm RA über einen lokalen Bus bzw. ein lokales Netzwerk 3-1 verbunden. Das lokale Netzwerk 3-1 ist über ein Sicherheitsmodul bzw. einen Firewall SM1 mit einem Industrienetzwerk NW verbunden, das seinerseits über einen Firewall FW an ein Büronetzwerk angeschlossen sein kann. Eine zweite Fertigungszelle FZ2 weist einen Schweißautomaten SA, der über einen weiteren lo- kalen Bus bzw. lokales Netzwerk 3-2 mit einem Produktions¬ steuerrechner PSR2 verbunden ist. Diese zweite Fertigungszel¬ le FZ2 ist über ein Sicherheitsmodul bzw. einen Firewall SM2 mit dem Industrienetzwerk NW verbunden. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt das Echtzeit- Netzwerksegment 3-1 der Fertigungszelle FZ1 und das Echtzeit- Netzwerksegment 3-2 der Fertigungszelle FZ2 jeweils über ein Anschlussschutzmodul 1-1, 1-2 zum Anschluss eines Gerätes 2, beispielsweise eines Wartungs- oder Analysegerätes. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel wird ein Wartungsgerät 2-1 über eine drahtgebundene Schnittstelle an das Anschluss¬ schutzmodul 1-1 angeschlossen. Weiterhin ist, wie in Fig. 3 dargestellt, ein weiteres Gerät 2-2 beispielsweise über eine Funkschnittstelle oder eine drahtgebundene Schnittstelle an das zweite Anschlussschutzmodul 1-2 für das zweite Echtzeit- Netzwerksegment 3-2 innerhalb der zweiten Fertigungszelle FZ2 angeschlossen. Bei den beiden Echtzeit-Netzwerksegmenten 3-1, 3-2 kann es sich beispielsweise um ein Profinet- Netzwerksegment oder ein Industrial Ethernet-Netzwerksegment handeln. Andere Ausführungsbeispiele für ein derartiges Echt¬ zeit-Netzwerksegment 3-1, 3-2 sind EtherCAT, Powerlink, Mod¬ bus-TCP, Sercos III, Foundation Field Bus HSE, FL-Net oder SynqNet . 3 shows an application example for the connection protection module 1 according to the invention. FIG. 3 shows a production system with two production cells FZ1, FZ2, wherein in the first production cell FZ1 a robot arm RA is controlled by a production control computer 1 whose integrity is controlled by a production control process Security monitoring unit Ü is monitored. The production control computer 1 is connected to the manufacturing unit or the robot arm RA via a local bus or a local area network 3-1. The local network 3-1 is connected via a security module or a firewall SM1 with an industrial network NW, which in turn can be connected via a firewall FW to an office network. A second production cell FZ2 has a welding unit SA, the kalen via a further bus or local area network lo- 3-2 connected to a production control computer ¬ PSR2. This second Fertigungszel ¬ le FZ2 is connected via a security module or a firewall SM2 with the industrial network NW. In the embodiment shown in FIG. 3, the real-time network segment 3-1 of the manufacturing cell FZ1 and the real-time network segment 3-2 of the manufacturing cell FZ2 each have a connection protection module 1-1, 1-2 for connecting a device 2, for example a maintenance or analyzer. In which In Fig. 3 illustrated example, a maintenance device 2-1 is connected via a wired interface to the terminal ¬ protection module 1-1. Furthermore, as shown in Fig. 3, another device 2-2, for example via a radio interface or a wired interface to the second terminal protection module 1-2 for the second real-time network segment 3-2 within the second manufacturing cell FZ2 connected. The two real-time network segments 3-1, 3-2 may be, for example, a Profinet network segment or an Industrial Ethernet network segment. Other embodiments of such real ¬ time network segment 3-1, 3-2 EtherCAT, Powerlink, Mod ¬ bus-TCP, Sercos III, Foundation Fieldbus HSE, FL-Net or SynqNet.
Das erfindungsgemäße Anschlussschutzmodul 1 erlaubt, dass beispielsweise in einem laufenden Produktionsbetrieb ein War¬ tungsgerät 2-i direkt an das Echtzeit-Netzwerksegment 3-i an¬ zuschließen, ohne dass Betriebsstörungen in dem jeweiligen Echtzeit-Netzwerksegment 3-1 auftreten, die durch das War¬ tungsgerät 2 verursacht werden. Bisher war dies nur in einer Nicht-Echtzeit-kritischen Phase beispielsweise einer Produktionspause möglich. Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Anschlussschutzmodul 1, zur Wartung Standardgeräte einzuset- zen, die nicht über Echtzeit-Protokollfähigkeit verfügen müs¬ sen. Da während der für die Echtzeit vorgesehenen Zeitab¬ schnitte keine Daten durch ein Wartungsgerät 2-1, 2-2 in ein zugehöriges Echtzeit-Netzwerksegment 3-1, 3-2 eindringen kön¬ nen, können Betriebsstörungen insbesondere durch Wartungsmaß- nahmen verhindert werden, so dass die Produktion bzw. Ferti¬ gung zuverlässiger durchgeführt werden kann. Bei einer möglichen Ausführungsform wird durch das Anschlussschutzmodul 1 ein Signal erzeugt, das einem Netzwerkadapter des angeschlos¬ senen Gerätes 2 eine Datenübertragung anzeigt, so dass eine Carrier-Sense-Funktion bzw. Collision Detection Function des angeschlossenen Gerätes 2 ein belegtes Datenübertragungsmedi¬ um erkennt, wenngleich das Medium nicht notwendigerweise tat¬ sächlich belegt ist, sondern nur für eine Realtime bzw. Echt- zeit-Datenkommunikation freigehalten werden soll. Bei einem Ethernet-Netzwerksegment kann beispielsweise ein Signal für den Rechner erzeugt werden, das dem Rechner bzw. dessen Netzwerkadapter anzeigt, dass aktuell eine Datenkommunikation auftritt. Dies kann beispielsweise während derjenigen Phasen erzeugt werden, die für Echtzeit-Datenverkehr freigehalten werden sollen. Dabei kann beispielsweise die bei Ethernet oh¬ nehin vorhandene Kollisionserkennung CSMA/CD verwendet werden, um eine Datenübertragung zu verhindern bzw. zu sperren oder eine laufende Datenübertragung abzubrechen. In diesem Falle glaubt der angeschlossene Rechner gewissermaßen, dass eine Datenübertragung stattfinden würde, wobei dies aber tatsächlich nicht notwendigerweise der Fall ist. Es wird ledig¬ lich der angeschlossene Rechner bzw. das angeschlossene Gerät 2 an einer Datenübertragung gehindert, um bestimmte Zeitab¬ schnitte für Echtzeit-Datenverkehr freizuhalten. Bei einer möglichen Ausführungsform kann dies bereits im Vorfeld erfolgen, wenn in absehbarer Zukunft eine EchtZeitdatenübertragung zu erwarten ist. The connection protection module 1 according to the invention allows, for example, in a continuous production operation, a War ¬ processing unit 2-i directly to the real-time network segment 3-i shut at ¬ without malfunctions in each real-time network segment 3-1 occur by the War ¬ device 2 caused. Previously, this was only possible in a non-real-time critical phase, for example a production break. Also allows connection protection module 1 of the invention, zen einzuset- Standard equipment for maintenance, that do not have real-time protocol capability have Müs ¬ sen. Since during the intended for real-time Zeitab ¬ cuts no data enter through a maintenance unit 2-1, 2-2 in an associated real-time network segment 3-1, 3-2 Kings ¬ nen, malfunctions may in particular took by Wartungsmaß- be prevented so that production and Ferti ¬ supply can be performed more reliably. In one possible embodiment, a signal is generated by the connection protection module 1, which indicates to a network adapter is Schlos ¬ Senen device 2, a data transmission such that a carrier sense function or Collision Detection Function of the connected device 2 detects an occupied data transmission medium ¬ order, although the medium is not necessarily did ¬ plural, but is merely for a real-time or real- time data communication is to be kept free. In the case of an Ethernet network segment, for example, a signal can be generated for the computer which indicates to the computer or its network adapter that data communication is currently occurring. This can be generated, for example, during those phases that should be kept free for real-time traffic. Here, for example, the case of Ethernet oh ¬ Nehin existing collision detection CSMA / CD can be used to prevent data transfer or suspend or cancel an ongoing data transmission. In this case, the connected computer somehow believes that a data transfer would take place, but this is not necessarily the case in fact. It is single ¬ Lich prevented from the connected computer and the connected device 2 at a data transfer in order to keep certain Zeitab ¬ sections for real-time traffic. In one possible embodiment, this can already be done in advance if real-time data transmission is to be expected in the foreseeable future.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102009058517.6 | 2009-12-16 | ||
| DE102009058517A DE102009058517A1 (en) | 2009-12-16 | 2009-12-16 | Device and method for protecting a real-time network segment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011072951A1 true WO2011072951A1 (en) | 2011-06-23 |
Family
ID=43333032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2010/066968 Ceased WO2011072951A1 (en) | 2009-12-16 | 2010-11-08 | Device and method for protecting a realtime network segment |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102009058517A1 (en) |
| WO (1) | WO2011072951A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012012035A1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-19 | Ixxat Automation Gmbh | Packet filter for data network, has analysis and control logic unit provided for real-time comparison of forwarded data packet with filter criterion for determining desired data packet and/or undesired data packet |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003096637A2 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and system for transmitting data via switchable data networks |
| US6760782B1 (en) * | 2000-08-04 | 2004-07-06 | Schneider Automation Inc. | Apparatus for controlling internetwork communications |
| CN101431458A (en) * | 2008-12-04 | 2009-05-13 | 北京航空航天大学 | CSMA industrial control network scheduling method based on P persisting policy |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6891832B1 (en) * | 2000-09-15 | 2005-05-10 | Cisco Technology, Inc. | Adaptive fragmentation techniques implemented on a data network |
| DE10058524A1 (en) * | 2000-11-24 | 2002-06-13 | Siemens Ag | System and method for the parallel transmission of real-time-critical and non-real-time-critical data via switchable data networks, in particular Ethernet |
| DE10241183A1 (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-24 | Siemens Ag | Method for the transmission of a data telegram between a real-time domain and a non-real-time domain and coupling unit |
-
2009
- 2009-12-16 DE DE102009058517A patent/DE102009058517A1/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-11-08 WO PCT/EP2010/066968 patent/WO2011072951A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6760782B1 (en) * | 2000-08-04 | 2004-07-06 | Schneider Automation Inc. | Apparatus for controlling internetwork communications |
| WO2003096637A2 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and system for transmitting data via switchable data networks |
| CN101431458A (en) * | 2008-12-04 | 2009-05-13 | 北京航空航天大学 | CSMA industrial control network scheduling method based on P persisting policy |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HIRSCHMANN: "Real Time Services (QoS) in Ethernet Based Industrial Automation Networks", INTERNET CITATION, 20 November 2000 (2000-11-20), XP002257123, Retrieved from the Internet <URL:http://www.bitpipe.com/data/detail?id=974222825_317&type=RES&x=632991863> [retrieved on 20031009] * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102009058517A1 (en) | 2011-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2100411B1 (en) | Method for the operation of an ethernet-compatible field bus device | |
| EP2637362B1 (en) | Bus participant device for connection to a line-redundant, serial data bus and method for controlling the communication of a bus participant with a line-redundant, serial data bus | |
| EP3674824B1 (en) | Method for operating a communication system for transferring time-critical data and communication device | |
| DE102011015966B4 (en) | automation system | |
| EP3183851A1 (en) | Distribution node, automation network, and method for transmitting real-time-relevant and non-real-time relevant data packets | |
| EP1585266A2 (en) | Method for transferring data | |
| EP2713563B1 (en) | Redundant industrial communication system, communication apparatus and method for redundant operation of an industrial communication system | |
| DE102019114303B3 (en) | Method for detecting network participants in an automation network and automation network | |
| EP1193926A2 (en) | Method and system for realtime communication in a network with Ethernet physical layer | |
| EP2913727B1 (en) | Method for transmitting messages via a backplane of a modular industrial automation device | |
| EP1826646B1 (en) | Method, node and network for cyclical transmission of ethernet telegrams | |
| WO2011072951A1 (en) | Device and method for protecting a realtime network segment | |
| EP3556060B1 (en) | Method for optimizing the failure detection of redundancy protocols by means of test data packets | |
| WO2003036832A2 (en) | Method for operating an end-user of an isochronous cyclical communication system | |
| DE10307424A1 (en) | Data switching device and multiplex communication systems | |
| DE10260807B4 (en) | Transmission method for a time reference via a transmission medium and timer block corresponding thereto | |
| EP3226484A1 (en) | Method for transmitting data in a communications network of an industrial automation system and communication device | |
| DE10260806A1 (en) | Network interface, especially an Ethernet interface, has a hard-wired interface circuit that permits the forwarding of data packets between ports before they have been completely received | |
| WO2015161870A1 (en) | Device and method for filtering data packets in a communication network according to the profinet standard | |
| EP2515492B1 (en) | Method for communicating in an automation network | |
| EP4070530B1 (en) | Method for cyclically transmitting data between communication subscribers on a data transmission channel, and data transmission system | |
| AT526785B1 (en) | Device for event-related interruption of a signal line connecting two network interfaces | |
| EP2741453B1 (en) | Method for operating a bus device of a building automation device, and corresponding configuration device and computer program product | |
| DE102009036234B4 (en) | Communication device for data communication in an industrial network, industrial network and method for controlling data communication in an industrial network | |
| DE102011003310A1 (en) | Network devices for connecting partial networks of industrial automation network to control e.g. machines, have data processing units processing switch-off signal to control communication unit to interrupt communication between subscribers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10779506 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10779506 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |