Umsetzungsvorrichtung und Verfahren zur Umsetzung von zykli scher und ereignisbasierter Datenkommunikation

Die Erfindung betrifft eine Umsetzungsvorrichtung und Verfah ren zur Umsetzung von zyklischer und ereignisbasierter Daten kommunikation .

In einer industriellen Prozessautomatisierung werden Daten häufig unter Anwendung eines zyklischen Kommunikationsproto kolls ausgetauscht. Eine zyklische Datenkommunikation erfolgt beispielsweise zwischen Sensoren und einer zugehörigen Pro zesssteuerung oder zwischen der Prozesssteuerung und von die ser gesteuerten Aktoren.

Gemäß einem zyklischen Kommunikationsprotokoll werden Daten werte in wiederholten Taktzyklen ausgetauscht und zu den Kom munikationspartnern übertragen. Eine Übertragung erfolgt auch dann, wenn sich die Datenwerte gegenüber dem letzten Taktzyk lus nicht verändert haben. Ein solches zyklisches Kommunika tionsprotokoll wird z.B. im IEC-Standard 61131 beschrieben.

Demgegenüber ist in einem ereignisbasierten Kommunikations protokoll vorgesehen, Datenwerte nur dann zu übertragen, wenn eine Änderung in den Datenwerten vorliegt, anstatt die Daten in regelmäßigen Abständen oder Zyklen zu übertragen. Eine Än derung in den Datenwerten entspricht einem möglichen Ereignis in solchen ereignisbasierten Kommunikationsprotokollen.

Mit Anwendung einer ereignisbasierten Datenkommunikation ver ringert sich die Menge der zu übertragenden Kommunikationsda ten. Gegenüber der zyklischen Datenkommunikation weist die ereignisbasierte Datenkommunikation jedoch auch Nachteile auf. Ein Nachteil der ereignisbasierten Datenkommunikation besteht darin, dass eine erfolgreiche Datenübertragung und ein Empfang der Daten bei einem Empfänger durch das ereignis basierte Kommunikationsprotokoll sichergestellt werden muss. Ein weiterer Nachteil der ereignisbasierten Datenkommunikati on besteht darin, dass die Menge der im gesamten System über tragenen Daten stark schwanken kann. Ein ereignisbasiertes Kommunikationsprotokoll wird z.B. im IEC-Standard 61499 zur Anwendung für eine industrielle Prozessautomatisierung be schrieben. Im Bereich der industriellen Prozessautomatisie rung hat das ereignisbasierte Kommunikationsprotokoll gemäß dem IEC-Standard 61499 gegenüber dem etablierten zyklischen Kommunikationsprotokoll IEC 61131 bislang allerdings keine große Bedeutung erlangt.

Allerdings hat eine zunehmende Verbreitung drahtloser Über tragungstechniken in der industriellen Prozessautomatisierung dazu geführt, auch ereignisbasierten Kommunikationsprotokol len ein größeres Augenmerk zuzumessen. Unter Anwendung eines ereignisbasierten Kommunikationsprotokollen werden Datenwerte im Allgemeinen sporadischer übertragen, da diese nur im Fall eines Ereignisses - z.B. einer Wertänderung, optional unter Beachtung einer vorgebbaren Mindeständerung des Werts, oder nur wenn bestimmte vorgegebene Grenzen überschritten werden - gesendet werden. Bei unverändertem Datenwerten wird der Da tenverkehr minimiert. Diese Minimierung des Datenverkehrs ist unter anderem bei Abschnitten mit drahtloser Übertragungs technik ein wichtiger Vorteil, aber auch bei anderen band breitenbeschränkten Abschnitten wie einer DSL-Verbindung (Di gital Subscriber Line) , einem leistungsbeschränkten Backbone, etc .

Sollen entlang einer Übertragungsstrecke Abschnitte der ge nannten Art, insbesondere drahtlose Abschnitte, zum Einsatz kommen, ist es demgegenüber schwierig und nur mit Einschrän kungen möglich, eine zyklische Kommunikation beizubehalten. Das drahtlose Übertragungsmedium erfordert komplexe Medienzu griffsmechanismen, um die für die zyklische Kommunikation notwendige Dienstgüte zu garantieren. Im Gegenzug wird aber die Kapazität - d.h. die Übertragungskapazität und/oder maxi male Anzahl der Netzwerkknoten - der drahtlosen Übertragungs strecke herabgesetzt.

Die vorliegende Erfindung ist demgegenüber vor die Aufgabe gestellt, Mittel zum Einsatz in Übertragungsstrecken mit un terschiedlichen Kommunikationsprotokollen zu schaffen, welche die Charakteristika und Anforderungen eines zyklischen Kommu nikationsprotokolls erhalten und gleichzeitig eine möglichst hohen Kapazität sowie geringe Komplexität in Abschnitten mit ereignisbasierten Kommunikationsprotokollen gewährleisten.

Die Aufgabe wird durch eine Umsetzvorrichtung mit den Merkma len des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der ab hängigen Patentansprüche.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Umsetzungs vorrichtung zur bidirektionalen Umsetzung zwischen einer zyk lischen und einer ereignisbasierten Datenkommunikation vorge sehen .

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein System zum Betrieb einer Übertragungsstrecke vorgesehen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Umsetzung einer zyklischen in eine ereignisbasierte Datenkom munikation vorgesehen. Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen :

FIG . 1: eine schematische Darstellung einer Übertragungs strecke mit unterschiedlichen Kommunikationseigen schaften;

FIG . 2: eine schematische Darstellung einer teilweisen

Übertragungsstrecke mit einer Umsetzungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

FIG. 3: eine schematische Darstellung einer Umsetzungsvor richtung zur Umsetzung von einem zyklischen auf ein ereignisbasiertes Kommunikationsprotokoll ;

FIG. 4: ein schematisches Struktogramm zur Umsetzung von einem zyklischen auf ein ereignisbasiertes Kommuni kationsprotokoll;

FIG. 5: eine schematische Darstellung einer teilweisen

Übertragungsstrecke mit einer Umsetzungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

FIG. 6: eine schematische Darstellung einer Umsetzungsvor richtung zur Umsetzung von einem ereignisbasierten auf ein zyklisches Kommunikationsprotokoll; und;

FIG. 7: ein schematisches Struktogramm zur Umsetzung von einem ereignisbasierten auf ein zyklisches Kommuni kationsprotokoll .

FIG. 1 zeigt eine Übertragungsstrecke TRP bestehend aus un terschiedlichen Abschnitten SN1,SN2,SN3 mit unterschiedlichen Eigenschaften .

Zur Motivation der erfindungsgemäßen Mittel sei zunächst an genommen, dass die Übertragungsstrecke TRP in bekannter Weise ausgestaltet sei. In einer beispielhaften und bekannten Aus- gestaltung wird in einem ersten Abschnitt SN1 in einer draht gebundenen Kommunikationstechnik ein zyklisches Kommunikati onsprotokoll zur Anwendung gebracht. Die drahtgebundene Kom munikationstechnik wird an einer ersten Umsetzungsvorrichtung TRI in eine drahtlose Kommunikationstechnik umgesetzt. Die erste Umsetzungsvorrichtung TRI wird in diesem Fall bei spielsweise durch eine Basisstation bzw. Wireless Access Point gebildet. Auf einem zweiten Abschnitt SN2 erfolgt ein drahtloser Datenaustausch, allerdings unter Beibehaltung des auch für den ersten Abschnitt SN1 angewandten zyklischen Kom munikationsprotokolls. An einer zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 - beispielsweise ein drahtlos kommunizierender Netzknoten bzw. Wireless Client - wird die drahtlose Kommunikationstech- nik auf dem zweiten Abschnitt SN2 wieder in eine drahtgebun denen Kommunikationstechnik entlang eines dritten Abschnitts SN3 umgesetzt, auf dem ansonsten das zyklische Kommunikati onsprotokoll beibehalten bleibt.

Datendurchsatz und Qualität der einzelnen Abschnitte

SN1,SN2,SN3 unterscheiden sich deutlich. Deshalb ist es nicht möglich, in kurzen zeitlichen Abständen zyklisch auf der ge samten Übertragungsstrecke TRP zu kommunizieren. Hierbei ist es gleichgültig, ob die zyklische Kommunikation zeitgesteuert oder durch aktives Abfragen bzw. »polling« erfolgt.

Insbesondere im drahtlosen Abschnitt SN2 ist es schwierig und nur mit Einschränkungen möglich, eine zyklische Kommunikation zu betreiben. Das drahtlose Kommunikationsmedium erfordert komplexe Medienzugriffsmechanismen, um die für die zyklische Kommunikation notwendige Dienstgüte zu garantieren. Im Gegen zug wird aber die Kapazität - also Übertragungskapazität und/oder maximale Anzahl der Netzwerkknoten - der drahtlosen Verbindung im zweiten Abschnitt SN2 herabgesetzt. Zur Lösung der oben genannten Probleme wurden bislang ledig lich untaugliche Beschränkungen in der Anzahl an Teilnehmern innerhalb des drahtlosen Kommunikationsmediums - der Funkzel le - vorgeschlagen, um allen Teilnehmern eine Übertragung ih res zyklischen Datenverkehrs zu gewährleisten.

Um diese Anzahl zu erhöhen und um zufällige Kollisionen zu vermeiden, wurde gemäß der Lehre der EP1867101B1 ein Ablauf für den Medienzugriff aller Teilnehmer einer Funkzelle defi niert. Bei dieser Lösung wird eine zyklische Datenkommunika tion bei allen Teilnehmern über alle Abschnitte der Übertra gungsstrecke beibehalten. Bei sehr vielen Teilnehmern und bei sich zeitlich langsam ändernden Datenwerten verursacht diese Vorgehensweise sehr viel Verwaltungsaufwand bzw. Overhead in der Datenkommunikation.

Demgegenüber wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein neuer Weg beschriften, welcher die Voraussetzung schafft, entlang der Übertragungsstrecke die Anforderungen eines zyklischen Kommunikationsprotokolls zu erhalten, in kritischen Abschnit ten der Übertragungsstrecke aber eine Umsetzung auf ein er eignisbasiertes Kommunikationsprotokoll vorzusehen und damit eine höhere Kapazität bei geringerer Komplexität zu erzielen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden Umsetzungsvorrichtun gen zwischen zyklischer und ereignisbasierter Kommunikation vorgeschlagen .

Mit erneuter Bezugnahme auf die Fig. 1 - allerdings mit ge genüber der obenstehenden Beschreibung geänderten Funktions einheiten - ist eine erste Umsetzungsvorrichtung TRI gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, welche zur Umsetzung einer zyklischen Datenkommunikation im ersten Ab schnitt SN1 der Übertragungsstrecke TRP in eine ereignisba- sierte Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2 eingerich tet ist. Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise bidirektional, also auch in Rückrichtung vom zweiten Abschnitt SN2 der Über tragungsstrecke TRP in den ersten Abschnitt SN1.

Auf dem zweiten Abschnitt SN2 erfolgt ein drahtloser Daten austausch unter Anwendung eines ereignisbasierten Kommunika tionsprotokolls. Alternativ ist auf dem zweiten Abschnitt SN2 auch ein drahtgebundener Datenaustausch unter Anwendung eines ereignisbasierten Kommunikationsprotokolls einsetzbar.

Weiterhin ist eine zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 gemäß ei ner Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, welche zur Um setzung der ereignisbasierten Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2 in eine zyklische Datenkommunikation im dritten Abschnitt SN3 der Übertragungsstrecke TRP eingerichtet ist. Auch die Umsetzung durch die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 erfolgt vorzugsweise bidirektional, also auch in Rückrichtung vom dritten Abschnitt SN3 der Übertragungsstrecke TRP zum zweiten Abschnitt SN2.

Die Umsetzungsvorrichtungen TR1,TR2 gemäß einer Ausführungs form der Erfindung bewirken eine Minimierung der Datenkommu nikation auf dem kritischen zweiten Abschnitt SN2, eine Ver ringerung der Latenzzeit sowie eine Gewährleistung einer zu verlässigen Funktion der Übertragungsstrecke TRP. Die ereig nisbasierte Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2 er möglicht somit eine höhere Kapazität und eine größere mögli che Teilnehmerzahl zur Datenkommunikation über die Übertra gungsstrecke TRP.

Mit den Umsetzungsvorrichtungen TR1,TR2 gemäß einer Ausfüh rungsform der Erfindung ist es möglich, innerhalb der Über tragungsstrecke TRP mit vorwiegend zyklischer Kommunikation auch Abschnitte SN2 mit ereignisbasierter Kommunikation ein zubinden. Eine Kommunikation auf einem oder mehreren ereig nisbasierten Abschnitten SN2 ist im Übrigen unabhängig vom Kommunikationsmedium und kann sowohl drahtgebunden als auch drahtlos erfolgen.

Mit Bezug auf FIG. 2 wird im Folgenden die Funktion der ers ten Umsetzungsvorrichtung TRI näher beschrieben. Die erste Umsetzungsvorrichtung TRI gemäß einer Ausführungsform der Er findung ist zur Umsetzung einer zyklischen Datenkommunikation im ersten Abschnitt SN1 der Übertragungsstrecke TRP in eine ereignisbasierte Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2 eingerichtet. Wenngleich diese Umsetzung vorzugsweise bidi rektional erfolgt, werden im Folgenden zunächst die funktio nalen Bestandteile der Umsetzung vom zyklischen Kommunikati onsprotokoll im ersten Abschnitt SN1 auf das ereignisbasierte Kommunikationsprotokoll im zweiten Abschnitt SN2 der Übertra gungsstrecke TRP beschrieben.

FIG.3 zeigt eine schematische Darstellung einer Umsetzungs vorrichtung zur Umsetzung von einem zyklischen auf ein ereig nisbasiertes Kommunikationsprotokoll. Die erste Umsetzungs vorrichtung TRI gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zur Umsetzung einer zyklischen Datenkommunikation im ersten Abschnitt SN1 der Übertragungsstrecke TRP in eine ereignisba sierte Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2 eingerich tet. Entlang einer vertikal aufgetragenen Zeitachse t ist ei ne zeitliche Abfolge von mit der Umsetzungsvorrichtung TRI ausgetauschten Nachrichten in Form von Pfeilen dargestellt, so dass weiter oben liegende Nachrichten zeitlich vor weiter unten liegenden Nachrichten zu verstehen sind.

Auf der linken Seite der ersten Umsetzungsvorrichtung TRI ist eine - nicht dargestellte - zyklische Schnittstelle zur Da- tenkommunikation gemäß einem zyklischen Kommunikationsproto koll angeordnet, auf der rechten Seite eine - nicht darge stellte - ereignisbasierte Schnittstelle zur Datenkommunika tion gemäß einem ereignisbasierten Kommunikationsprotokoll.

Zyklisch ausgetauschte Nachrichten an der linken zyklischen Schnittstelle der ersten Umsetzungsvorrichtung TRI sind als enge und in zeitlich regelmäßigen Abständen eintreffende Ab folge von Pfeilen dargestellt, entsprechend der zyklischen Natur der Datenkommunikation im ersten Abschnitt SN1 der Übertragungsstrecke TRP . Ereignisbasiert ausgetauschte Nach richten an der rechten ereignisbasierten Schnittstelle der ersten Umsetzungsvorrichtung TRI hingegen sind als sporadi sche und in zeitlich nicht notwendigerweise regemäßigen Ab ständen abgehende Abfolge von Pfeilen dargestellt, entspre chend der ereignisbasierten Natur der Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP.

Mit den zyklisch ausgetauschten Nachrichten werden beispiels weise Datenwerte von einem - nicht dargestellten - Sensor in zyklischen, d.h. regelmäßigen zeitlichen Abständen an die erste Umsetzungsvorrichtung TRI gesendet. Übermittelt dieser Sensor zyklisch Datenwerte in kurzen Abständen, ist es vor teilhaft, nur einen Bruchteil dieser Datenwerte auf dem zwei ten Abschnitt SN2 weiterzugeben, z.B. nur in einem vorgegebe nen minimalen Zeitabstand, nur bei einer Änderung in den Da tenwerten, nur bei Überschreiten einer vorgegebenen Minde ständerung des Datenwerts oder nur wenn bestimmte vorgegebene Grenzen überschritten werden. Solche oder weitere Ereignis- Trigger können in der ersten Umsetzungsvorrichtung TRI gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung realisiert wer den und führen dann dazu, dass die erste Umsetzungsvorrich tung TRI eine Nachricht über den zweiten Abschnitt SN2 sen det. In FIG. 3 sind solche Nachrichten dargestellt, im Ein- zelnen und in deren zeitlicher Reihenfolge eine erste Ereig nisnachricht EVI, eine zweite Ereignisnachricht EV2, zwei Präsenzmeldungen AL bzw. »Alive Signals« sowie eine dritte Ereignisnachricht EV3.

Weiterhin verfügt die erste Umsetzungsvorrichtung TRI über eine Ausfallerkennung, welche zusätzlich eine Integrität des zweiten Abschnitts SN2 durch Präsenzmeldungen AL bzw. »Alive Signals« sichert.

Wenn für eine voreingestellte Zeit - auch als Keep Alive Ab stand oder als Minimum Rate Time bezeichnet - kein Ereignis zur Auslösung einer ereignisbasierten Datenübertragung vor liegt, wird ein aktueller Datenwert als Präsenzmeldung AL auf den ereignisbasierten zweiten Abschnitt SN2 gesendet. Ein - nicht dargestellter - Kommunikationsteilnehmer am anderen Ende des zweiten Abschnitts SN2 geht nämlich von einem Aus fall des ereignisbasierten zweiten Abschnitts SN2 aus, wenn er für eine voreingestellte Zeit keinen Datenwert oder Alive Signal empfangen hat.

In analoger Weise verfügt die erste Umsetzungsvorrichtung TRI über eine Ausfallerkennung der zyklischen Kommunikation auf dem ersten Abschnitt SN1. Tritt ein Ausfall der zyklischen Kommunikation ein, müssen entsprechende Maßnahmen zur Meldung des Ausfalls der zyklischen Kommunikation auf dem zyklischen ersten Abschnitt SN1 über die ereignisbasierte Schnittstelle auf den zweiten Abschnitt SN2 ergriffen werden. Falls die oben beschriebenen Präsenzmeldungen AL verwendet werden, un terbleibt im Fall eines Ausfalls der zyklischen Kommunikation ein Senden weiterer Präsenzmeldungen AL über die ereignisba sierte Schnittstelle. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine explizite - nicht dargestellte - Ausfallnachricht gesen det werden. In jedem Fall wird eine weitere Sendung von Er- eignisnachrichten EV1,EV2,EV3 auf den zweiten Abschnitt SN2 unterbunden .

FIG. 4 zeigt in einem schematischen Struktogramm zur Umset zung von einer zyklischen auf eine ereignisbasierte Kommuni kation eine detailliertere Funktionsweise der ersten Umset zungsvorrichtung TRI .

Über eine - nicht dargestellte - zyklische Kommunikations schnittstelle zur Datenkommunikation gemäß einem zyklischen Kommunikationsprotokoll werden zyklische Daten ausgetauscht und als zyklischer Datenstrom übergeben. Ausgehend von einem softwaretechnischen Startpunkt CIF wird zunächst die zykli sche Kommunikationsschnittstelle in einer zyklischen Initia lisierungseinheit CDI initialisiert. Die zyklische Initiali sierungseinheit CDI veranlasst weiterhin eine Initialisierung zur Bearbeitung des zyklischen Datenstroms durch vier Module RCD, KAI , EBS , MRM. Die Module RCD, KAI , EBS , MRM sind vorzugsweise in Form von vier nebenläufigen Prozessen implementiert.

Nach dem Initialisieren werden diese vier Module

RCD, KAI , EBS , MRM gestartet, im Einzelnen:

ein Empfangsmodul RCD bzw. »Receiving Data« zur zykli schen Entgegennahme einer Mehrzahl von Datenwerten von der zyklischen Kommunikationsschnittstelle, zur Eintra gung der Mehrzahl von Datenwerten in einen Datenwertspei- cher und zum Zurücksetzen mindestens eines Zykluspräsenz zeitgebers im Fall der Entgegennahme;

ein Zyklusüberwachungsmodul KAI bzw. »Keep Alive Monito ring« zur Verwaltung einer Mehrzahl von Zykluspräsenz zeitgebern;

ein Datenübertragungsmodul EBS bzw. »Event Based Sending« zur Prüfung der Mehrzahl von Datenwerten aus dem Daten wertspeicher, zur Initiierung einer ereignisbasierten Da- tenübertragung über die ereignisbasierte Schnittstelle im Fall einer Änderung mindestens eines Datenwerts und zum Zurücksetzen mindestens eines Ereignispräsenzzeitgebers nach erfolgter Datenübertragung; und;

ein Ereignisüberwachungsmodul MRM bzw. »Monitoring Mini mum Rate« zur Initiierung einer ereignisbasierten Daten übertragung unter Verwendung eines im Datenwertspeicher zuletzt eingetragenen Datenwerts über die ereignisbasier te Schnittstelle im Fall eines Ablaufs mindestens eines Ereignispräsenzzeitgebers und zum Zurücksetzen des min destens einen Ereignispräsenzzeitgebers.

Das Empfangsmodul RCD bzw. »Receiving Data« nimmt Datenwerte von der zyklischen Kommunikationsschnittstelle entgegen und speichert diese in einem - nicht dargestellten - Datenwert speicher. Der Datenwertspeicher ist vorzugsweise ein inner halb der ersten Umsetzungsvorrichtung TRI integrierter schneller Speicher bzw. Cache.

Hierzu ist ein erster Prozessschritt 101 »listen data« für den laufenden Empfang von Datenwerten vorgesehen. Eine Bedin gungsabfrage 102 »listening« wird solange durchlaufen - siehe von der Bedingungsabfrage 102 mittig vertikal abführenden Zweig und über die Prozessschritte 103,104,105,106 zur Bedin gungsabfrage vertikal rechts zurückführenden Zweig - bis eine Bedingung SL »stop listening« - siehe von der Bedingungsab frage 102 links vertikal abführenden Zweig - eingetreten ist. Bei Eintritt dieser Bedingung SL wird der Ablauf im Empfangs modul RCD beendet oder angehalten.

Solange Datenwerte eintreffen, liest ein zweiter Prozess schritt 103 »read data« die Datenwerte und übergibt diese an einen dritten Prozessschritt 104 »update value storage« zur Eintragung, Speicherung bzw. Aktualisierung der Datenwerte in einen - nicht dargestellten - Datenwertspeicher .

Unter einer Mehrzahl von Datenwerten ist hier insbesondere zu verstehen, dass für verschiedene, mit der zyklischen Schnitt stelle kommunizierende Kommunikationspartner, also Sensoren etc., jeweils eigene Datensätze für die Datenwerte im Daten wertspeicher angelegt werden. Ein Datensatz enthält z.B. eine jeweilige Identifikation eines Datums sowie eine Mehrzahl von historischen und aktuellen Datenwerten zu diesem Datum.

Nach Empfang und Speicherung eines Datenwerts wird in einem darauffolgenden Prozessschritt 105 »trigger Event Based

Sending« das Datenübertragungsmodul EBS bzw. »Event Based Sending« aufgerufen. Anschließend erfolgt in einem weiteren Prozessschritt 106 »reset keep alive timer« ein Zurücksetzen eines Zykluspräsenzzeitgebers bzw. Cyclic Keep Alive Timer und ein Schließen der Schleife - siehe vom Prozessschritt 106 vertikal hochführenden Zweig - auf die Bedingungsabfrage 102. Der Zykluspräsenzzeitgeber bzw. Cyclic Keep Alive Timer wird für das Erkennen eines Ausfalls der zyklischen Kommunikation verwendet .

Hat das Empfangsmodul RCD innerhalb eines - z.B. durch einen Timeout-Wert bzw. Cyclic Keep Alive Timeout - vorbestimmbaren Zeitraums keinen Datenwert von der zyklischen Kommunikations schnittstelle empfangen, wird von einem Ausfall der zykli schen Kommunikation auf dem ersten Abschnitt SN1 ausgegangen. Der Cyclic Keep Alive Timeout kann auch durch eine bestimmte Anzahl hintereinander nicht empfangener Datenpakete verur sacht werden.

Das Zyklusüberwachungsmodul KAI bzw. »Keep Alive Monitoring« dient dazu festzustellen, ob eine oder mehrere von über den ersten Abschnitt SN1 zyklisch kommunizierende Datenquellen noch verfügbar sind. Dabei kann beispielsweise überprüft wer den, ob ein - nicht dargestellter - Sensor noch Messdaten in nerhalb eines vorgegebenen Intervalls liefert.

Zur Zyklusüberwachung werden im Zyklusüberwachungsmodul KAI ein oder mehrere der bereits oben beschriebene Cyclic Keep Alive Timers verwaltet. In einem ersten Prozessschritt 201 wird einer dieser Cyclic Keep Alive Timer gestartet, welcher beispielsweise einem bestimmten von mehreren über den ersten Abschnitt SN1 zyklisch kommunizierenden Kommunikationspartner zugeordnet ist.

In einer Bedingungsabfrage 202 »keep alive timer?« wird über prüft, ob eine Bedingung TO »Timeout« - siehe von der Bedin gungsabfrage 202 links vertikal abführenden Zweig - eingetre ten ist. Ein Timeout TO wird als Ausfall des zyklischen Ab schnitts SN1 der Übertragungsstrecke TRP gewertet. Daraufhin werden entsprechende im Prozessschritt 204 Aktionen ausge führt, unter anderem werden keine Werte und keine Alive- Signale mehr auf den ereignisbasierten Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP gesendet. Das Datenübertragungsmodul EBS bzw. »Event Based Sending« sowie das Ereignisüberwa chungsmodul MRM werden beendet bzw. angehalten.

Solange Datenwerte in Abwesenheit der Bedingung TO »Timeout« eintreffen, wird eine Schleife - siehe von der Bedingungsab frage 202 mittig vertikal abführenden Zweig zu einem dritten Prozessschritt 203 und über diesen zurück zur Bedingungsab frage 202 zurück - durchlaufen, bei der ein dritter Prozess schritt 203 »update keep alive timer« den Cyclic Keep Alive Timer aktualisiert und zurück - siehe vertikal nach oben füh- renden Zweig - auf die Bedingungsabfrage 202 führt. Das Datenübertragungsmodul EBS bzw. »Event Based Sending« wird unter anderem nach einem Erhalt von Datenwerten durch den Prozessschritt 105 des parallel laufenden Empfangsmoduls RCD aufgerufen. In einem ersten Prozessschritt 301 des Daten übertragungsmodul EBS wird geprüft, ob sich der in Prozess schritt 104 »update value storage« im - nicht dargestellten - Datenwertspeicher gespeicherte Datenwert im Vergleich zu ei nem vormals gespeicherten Datenwert verändert hat und ob be stimmte Trigger-Regeln erfüllt sind.

In einer Bedingungsabfrage 302 wird im Fall einer Bedingung Y »yes« - siehe von der Bedingungsabfrage 302 mittig vertikal abführender Zweig - in einem dritten Prozessschritt 303 »cre- ate event and send data from value storage« ein Ereignis er zeugt, welches eine ereignisbasierte Datenübertragung unter Verwendung des im Datenwertspeicher zuletzt eingetragenen Da tenwerts über die ereignisbasierte Schnittstelle nach sich zieht. Nach der ereignisbasierten Datenübertragung wird in einem darauffolgenden Prozessschritt 304 »reset minimum rate timer« ein Zurücksetzen eines zur Ereignisüberwachung der er eignisbasierten Kommunikation dienenden Ereignispräsenzzeit gebers bzw. Minimum Rate Timers durchgeführt.

Das Ereignis für das Senden eines Datenwertes auf den ereig nisbasierten Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP wird optional von bestimmten Trigger-Regeln abhängig gemacht, wel che den oben beschriebenen Vergleich des aktuell erhaltenen und im Datenwertspeicher gespeicherten Datenwerts (im Folgen den DWe) mit dem vormals gespeicherten Datenwert (im Folgen den DWs) erweitern. Beispiele für solche Trigger-Regeln sind:

Der Datenwert hat sich verändert: DWe + DWs;

Ein vorgegebener minimaler Zeitabstand ts_min muss einge halten werden: t dwe - t dws > ts min; Eine vorgegebene Mindeständerung d_min des Datenwertes ist eingetreten: | DWe-DWs | > d_min; und/oder;

Bestimmte vorgegebene Grenzen bzw Thresholds thr_min, thr_max wurden überschritten: (DWs < thr_min) v (DWs > thr_max)

Das Ereignisüberwachungsmodul MRM bzw. »Minimum Rate Monito ring« schließlich gewährleistet eine Übertragung von ereig nisbasierten Präsenzmeldungen AL bzw. »Alive Signal« mit Übertragung von Datenwerten auf den zweiten ereignisbasierten Abschnitt SN2 in einem vorgegebenen Intervall, auch wenn sich Datenwerte im Datenwertspeicher nicht geändert haben. Die er eignisbasierten Präsenzmeldungen AL werden auch als Alive- Signal bezeichnet. Diese ermöglichen eine Ausfallerkennung auf der Gegenseite des kritischen zweiten Abschnitts SN2.

Zur Ereignisüberwachung werden im Ereignisüberwachungsmodul MRM ein oder mehrere Ereignispräsenzzeitgeber bzw. Minimum Rate Timers verwaltet. In einem ersten Prozessschritt 402 »Start minimum rate timer« wird einer dieser Ereignispräsenz zeitgeber gestartet bzw. zurückgesetzt, welcher beispielswei se einem bestimmten von mehreren über den zweiten Abschnitt SN2 ereignisbasiert kommunizierenden Kommunikationspartnern zugeordnet ist.

In einer Bedingungsabfrage 403 »minimum rate timer?« wird überprüft, ob eine Bedingung TO »Timeout« - siehe von der Be dingungsabfrage 403 links vertikal abführenden Zweig - einge treten ist. Ein Ablauf oder Timeout TO des Ereignispräsenz zeitgebers wird so konfiguriert, dass er bei einem Ablauf o- der bevorstehenden Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls ausgelöst wird, innerhalb dessen ein Kommunikationsteilnehmer auf dem zweiten Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP ei ne ereignisbasierte Präsenzmeldung AL bzw. »Alive Polls« er- wartet. Nach Ablauf oder Timeout TO des Ereignispräsenzzeit gebers wird im Prozessschritt 405 »create event and send data from value storage« ein Ereignis ausgelöst, welches ein Sen den der oben genannten ereignisbasierten Präsenzmeldung AL mit Übertragung von Datenwerten nach sich zieht.

In Abwesenheit der Bedingung TO »Timeout« wird eine Schleife - siehe von der Bedingungsabfrage 403 mittig vertikal abfüh renden Zweig zu einem Prozessschritt 404 und über diesen zu rück zur Bedingungsabfrage 403 - durchlaufen, bei der der Prozessschritt 404 »update minumum rate timer« den Ereignis präsenzzeitgeber bzw. Minimum Rate Timer aktualisiert und zu rück - siehe vertikal nach oben führenden Zweig - auf die Be dingungsabfrage 403 führt.

Die obige Beschreibung geht aus Übersichtsgründen lediglich von einem Datenstrom an der ersten Umsetzungsvorrichtung TRI aus. Die erste Umsetzungsvorrichtung TRI verarbeitet selbst verständlich mehrere Datenströme. Datenströme werden bei spielsweise an der Adresse eines Senders oder Empfängers un terschieden, indem pro Sender nur ein Datenstrom gesendet o- der pro Empfänger nur ein Datenstrom erwartet wird. Ansonsten wird zum Beispiel eine spezielle Datenstrom ID (Identifikati on) verwendet, welche z.B. bei der vorbesagten Speicherung jeweils eigene Datensätze für die Datenwerte im Datenwert speicher auch als Identifikation eines Datums sowie eine Mehrzahl von historischen und aktuellen Datenwerten zu diesem Datum dienen kann.

Werden mehrere Datenströme an der ersten Umsetzungsvorrich tung TRI ausgetauscht und sollen verarbeitet werden, ist es vorteilhaft, in der Umsetzungsvorrichtung TRI für jeden

Datenstrom einen entsprechenden Satz an Modulen zu instanzi- ieren, also pro Datenstrom mindestens ein Empfangsmodul RCD bzw. »Receiving Data«, mindestens ein Zyklusüberwachungsmodul KAI bzw. »Keep Alive Monitoring«, mindestens ein Datenüber tragungsmodul EBS bzw. »Event Based Sending« sowie mindestens ein Ereignisüberwachungsmodul MRM bzw. »Monitoring Minimum Rate« .

Alternativ oder zusätzlich wird in vorteilhafter Weise min destens eine Zustandsvariable pro Datenstrom angelegt, also mindestens ein Datenwertspeicher, mindestens ein Zyklusprä senzzeitgeber bzw. Cyclic Keep Alive Timer sowie mindestens ein Ereignispräsenzzeitgeber bzw. Minimum Rate Timer.

In einem beispielhaften Pseudo-Code werden die vorbeschriebe nen Module der ersten Umsetzungsvorrichtung TR 1 wie folgt beschrieben :

Start

:initialize listener for data input stream partition "//receiving data//" {

rüsten for data from **Sensor S**]

while (listening)

:read data <

:update **value storage** for

:trigger //event based sending// |

:reset **keep alive timer**]

end while (stop listening)

} partition "//keep alive monitoring// " {

: Start **keep alive timer**]

while (**keep alive timer** ?)

:update **keep alive timer**]

end while (timeout) : stop

//minimum rate monitoring//

//event based sending// |

} partition "//event based sending//" {

:check **value storage (S)**]

if (data changed) then (yes)

:create event and send data

from **value storage (S) **>

:reset **minimum rate timer**]

eise (no)

endif

} partition "//minimum rate monitoring//" {

repeat

: Start **minimum rate timer**]

while (**minimum rate timer** ?)

:update **minimum rate timer**]

end while (timeout)

:create event and send data

from **value storage (S) ** (Alive Signal) > repeat while ()

} stop

Mit Bezug auf FIG. 5 wird im Folgenden die Funktion der zwei ten Umsetzungsvorrichtung TR2 näher beschrieben. Die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 gemäß einer Ausführungsform der Er findung ist zur Umsetzung einer ereignisbasierten Datenkommu nikation im zweiten Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP in eine zyklische Datenkommunikation im dritten Abschnitt SN3 eingerichtet. Wenngleich diese Umsetzung vorzugsweise bidi rektional erfolgt, werden im Folgenden zunächst die funktio nalen Bestandteile der Umsetzung vom ereignisbasierten Kommu nikationsprotokoll im zweiten Abschnitt SN2 auf das zyklische Kommunikationsprotokoll im dritten Abschnitt SN3 der Übertra gungsstrecke TRP beschrieben.

FIG. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Um setzungsvorrichtung TR2 zur Umsetzung von einem ereignisba sierten auf ein zyklisches Kommunikationsprotokoll. Die zwei te Umsetzungsvorrichtung TR2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zur Umsetzung einer ereignisbasierten Datenkom munikation im zweiten Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP in eine zyklische Datenkommunikation im dritten Abschnitt SN3 eingerichtet.

Entlang einer vertikal aufgetragenen Zeitachse t ist eine zeitliche Abfolge von mit der zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 ausgetauschten Nachrichten in Form von Pfeilen darge stellt, so dass weiter oben liegende Nachrichten zeitlich vor weiter unten liegenden Nachrichten zu verstehen sind.

Auf der rechten Seite der zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 ist eine - nicht dargestellte - zyklische Schnittstelle zur Datenkommunikation gemäß einem zyklischen Kommunikationspro tokoll angeordnet, auf der linken Seite eine - nicht darge stellte - ereignisbasierte Schnittstelle zur Datenkommunika tion gemäß einem ereignisbasierten Kommunikationsprotokoll.

Zyklisch ausgetauschte Nachrichten an der rechten zyklischen Schnittstelle der zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 sind als enge und in zeitlich regemäßigen Abständen abgehende Abfolge von Pfeilen dargestellt, entsprechend der zyklischen Natur der Datenkommunikation im dritten Abschnitt SN3 der Übertra- gungsstrecke TRP . Ereignisbasiert ausgetauschte Nachrichten an der linken ereignisbasierten Schnittstelle der zweiten Um setzungsvorrichtung TR2 hingegen sind als sporadische und in zeitlich nicht notwendigerweise regemäßigen Abständen ein- und abgehende Abfolge von Pfeilen dargestellt, entsprechend der ereignisbasierten Natur der Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP.

Mit den zyklisch ausgetauschten Nachrichten werden beispiels weise Datenwerte von der zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 an eine - nicht dargestellte - Steuerung in zyklischen, d.h. re gelmäßigen zeitlichen Abständen gesendet.

In FIG. 6 sind ereignisbasierte Nachrichten dargestellt, im Einzelnen und in deren zeitlicher Reihenfolge eine erste Er eignisnachricht EVI, eine zweite Ereignisnachricht EV2, zwei ereignisbasierten Nachrichtenpaare AL für Präsenzanfragen bzw. »Alive Polls« sowie eine dritte Ereignisnachricht EV3. Eine in der zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 implementierte Ausfallerkennung auf dem ereignisbasierten zweiten Abschnitt SN2 erfolgt u.a. mittels einer ereignisbasierten Präsenzan frage durch ein Alive-Poll-Nachrichtenpaar AL.

Eine Umsetzung des Datenflusses durch die zweite Umsetzungs vorrichtung TR2 erfolgt beispielsweise unter einer Vorausset zung, dass ein zyklisch kommunizierender Kommunikations partner - beispielsweise die oben erwähnte Steuerung - eine zyklische Zusendung von Datenwerten mit einem festen Taktzyk lus - z.B. einer Millisekunde - von einem Teilnehmer

- beispielsweise einen drahtlos und ereignisbasiert daten übermittelnden Sensor - erwartet. Der Sensor ist über den Ab schnitt SN2 allerdings ereignisbasiert kommunizierend ange bunden, sendet also Ereignisnachrichten EV1,EV2,EV3 mit einem geänderten Datenwert nur bei einer Änderung des Datenwerts, einer vorgegebenen Mindeständerung des Datenwerts, nur in ei nem vorgegebenen minimalen Zeitabstand, oder nur, wenn be stimmte vorgegebene Grenzen überschritten werden.

Ein Vorteil gegenüber einer fest eingestellten zyklischen Kommunikation mit der größtmöglichen Latenzzeit ist, dass Wertänderungen sehr schnell kommuniziert werden, gleichzeitig aber der Datenverkehr bei einem unveränderten Datenwert mini miert wird, da der unveränderte Datenwert in Anwendung der ereignisbasierten Kommunikation nicht regelmäßig bzw. zyk lisch zu übertragen ist. Die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 sendet entsprechend dem konfigurierten Zyklus immer den zu letzt vom Sensor erhaltenen aktuellen Datenwert, welcher in einem - nicht dargestellten - Datenspeicher bis zu einer nächsten Aktualisierung vorgehalten wird, auf den zyklischen dritten Abschnitt SN3 der Übertragungsstrecke TRP zur - nicht dargestellten - Steuerung.

Die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 verfügt über eine Aus fallerkennung der ereignisbasierten Kommunikation auf dem zweiten Abschnitt SN2. Wenngleich für einen über den Ab schnitt SN2 ereignisbasiert angebundenen Sensor eine größere Latenz - bzw. eine Zeit bis zum Erkennen des Ausfalls des er eignisbasierten Abschnittes SN2, z.B. 100 ms - tolerierbar wäre, wird von einem Ereignisüberwachungsmodul sicherge stellt, dass eine geforderte Latenz nicht überschritten bzw. ein Ausfall des ereignisbasierten Abschnittes SN2 rechtzeitig erkannt wird. Hierzu ist eine ereignisbasierte Präsenzanfrage durch ein Alive-Poll-Nachrichtenpaar AL vorgesehen, wobei ei ne von der zweiten Umsetzungsvorrichtung gesendete Anfrage »Alive Poll« vom Sensor mit dem aktuellen Wert beantwortet wird. Die Antwort des Alive-Poll-Nachrichtenpaar AL wird an die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 gesendet und dort verar beitet . Eine ereignisbasierte Präsenzanfrage wird dann ausgelöst, wenn die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 für einen voreinge stellten, von einem Ereignispräsenzzeitgeber verwalteten Zeitraum keinen Datenwert über den ereignisbasierten zweiten Abschnitt empfangen hat. Auf diesen voreingestellten Zeitraum wird auch mit den Begriffen keep alive Abstand bzw. event- based keep alive time Bezug genommen.

Wird die ereignisbasierte Präsenzanfrage AL nicht rechtzeitig beantwortet, geht die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 von einem Ausfall des ereignisbasierten Abschnittes SN2 der Über tragungsstrecke TRP aus. In Folge dessen sendet die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 keine weiteren Datenwerte auf den zyklischen Abschnitt SN3 der Übertragungsstrecke TRP.

FIG. 7 zeigt in einem schematischen Struktogramm zur Umset zung von einer ereignisbasierten auf eine zyklische Kommuni kation eine detailliertere Funktionsweise der zweiten Umset zungsvorrichtung TR2.

Über eine - nicht dargestellte - ereignisbasierte Kommunika tionsschnittstelle zur Datenkommunikation gemäß einem ereig nisbasierten Kommunikationsprotokoll werden ereignisbasierte Daten ausgetauscht und als ereignisbasierter Datenstrom über geben. Ausgehend von einem softwaretechnischen Startpunkt EIF wird zunächst die ereignisbasierte Kommunikationsschnittstel le in einer ereignisbasierten Initialisierungseinheit EDI initialisiert. Die ereignisbasierte Initialisierungseinheit EDI veranlasst weiterhin eine Initialisierung zur Bearbeitung des ereignisbasierten Datenstroms durch vier Module

RCE, KA2 , MRP, CYS . Die Module RCE, KA2 , MRP, CYS sind vorzugsweise in Form von vier nebenläufigen Prozessen implementiert. Nach dem Initialisieren werden diese vier Prozesse RCE, KA2 , MRP, CYS gestartet, im Einzelnen:

ein Empfangsmodul RCE bzw. »Receiving Events« zur ereig nisbasierten Entgegennahme mindestens eines Datenwerts von der ereignisbasierten Kommunikationsschnittstelle, zur Aktualisierung des mindestens einen Datenwerts in ei nem Datenwertspeicher und zum Zurücksetzen mindestens ei nes Ereignispräsenzzeitgebers im Fall der Entgegennahme mindestens eines Datenwertes und/oder einer Antwort auf eine ereignisbasierte Präsenzanfrage;

ein Ereignisüberwachungsmodul KA2 bzw. »Keep Alive Moni toring« zur Verwaltung einer Mehrzahl von Ereignisprä senz _Z eitgebern;

ein Datenübertragungsmodul CYS bzw. »Cyclic Sending« zum Auslesen einer Mehrzahl von Datenwerten aus dem Daten wertspeicher und zur zyklischen Datenübertragung der Mehrzahl von Datenwerten über die zyklische Schnittstel le; und;

ein Ereignisüberwachungsmodul MRP bzw. »Minimum Rate Pol- lig« zur Initiierung einer ereignisbasierten Präsenzan frage über die ereignisbasierte Schnittstelle im Fall ei nes Ablaufs mindestens eines Ereignispräsenzzeitgebers und zum Anhalten der zyklischen Datenübertragung, falls die ereignisbasierte Präsenzanfrage nicht innerhalb einer vorgebbaren Zeit beantwortet wird.

Das Empfangsmodul RCE bzw. »Receiving Events« nimmt übermit telte Datenwerte aus Ereignisnachrichten entgegen und spei chert die Datenwerte in einem - nicht dargestellten - Daten wertspeicher. Der Datenwertspeicher ist vorzugsweise ein in nerhalb der zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 integrierter schneller Speicher bzw. Cache. Hierzu ist ein erster Prozessschritt 501 »listen data« für den laufenden Empfang von Datenwerten vorgesehen. Eine Bedin gungsabfrage 502 »listening« wird solange durchlaufen - siehe von der Bedingungsabfrage 502 mittig vertikal abführenden Zweig und über die Prozessschritte 503,504,505,506,507 zur Bedingungsabfrage 502 vertikal rechts zurückführenden Zweig - bis eine Bedingung SL »stop listening - siehe von der Bedin gungsabfrage 502 links vertikal abführenden Zweig - eingetre ten ist. Bei Eintritt dieser Bedingung SL wird der Ablauf im Empfangsmodul RCE beendet oder angehalten.

Solange Datenwerte eintreffen, liest ein zweiter Prozess schritt 503 »read data« die Datenwerte und übergibt diese an einen dritten Prozessschritt 504 »update value storage« zur Eintragung, Speicherung bzw. Aktualisierung der Datenwerte in einen - nicht dargestellten - Datenwertspeicher .

Unter einer Mehrzahl von Datenwerten ist hier insbesondere zu verstehen, dass für verschiedene, mit der ereignisbasierten Schnittstelle kommunizierende Kommunikationspartner, also Sensoren etc., jeweils eigene Datensätze für die Datenwerte im Datenwertspeicher angelegt werden. Ein Datensatz enthält z.B. eine jeweilige Identifikation eines Datums sowie eine Mehrzahl von historischen und aktuellen Datenwerten zu diesem Datum.

Nach Empfang und Speicherung eines Datenwerts wird in einem darauffolgenden Prozessschritt 505 »reset event based keep alive timer« ein Zurücksetzen eines zur Ausfallüberprüfung der ereignisbasierten Kommunikation dienenden Ereignisprä senzzeitgebers bzw. Event Based Keep Alive Timer durchge führt . In einer anschließenden Bedingungsabfrage 506 »alive poll reponse timer« wird überprüft, ob noch ein Zeitgeber zum Emp fang einer Antwort auf eine Präsenzanfrage bzw. »Alive Poll« aktiv ist. Ist eine solcher Zeitgeber noch aktiv, also die Bedingung AT »active« wahr - siehe von der Bedingungsabfrage 506 mittig vertikal abführenden Zweig - werden entsprechende Aktionen im Prozessschritt 507 ausgeführt, unter anderem wer den der Zeitgeber zum Empfang der Antwort auf die Präsenzan frage sowie das Ereignisüberwachungsmodul MRP bzw. »Minimum Rate Pollig« beendet bzw. angehalten. Ergibt die Bedingungs abfrage 506 dagegen, dass kein Zeitgeber zum Empfang einer Antwort auf eine Präsenzanfrage aktiv ist - siehe von der Be dingungsabfrage 506 rechts vertikal abführenden Zweig - wird keine Aktion durchgeführt und der Ablauf im Empfangsmodul RCE mit dem Warten auf den nächsten ereignisbasierten Datenwert im Prozessschritt 502 fortgesetzt.

Das Ereignisüberwachungsmodul KA2 bzw. »Keep Alive Monito ring« dient dazu, regelmäßig zu überprüfen, ob eine oder meh rere von über den zweiten Abschnitt SN2 ereignisbasiert kom munizierende Datenquellen noch verfügbar sind. Dabei kann beispielsweise überprüft werden, ob ein - nicht dargestell ter - Sensor noch Messdaten innerhalb eines vorgegebenen In tervalls liefert.

Zur Überwachung werden im Ereignisüberwachungsmodul KA2 ein oder mehrere der bereits oben beschriebenen Ereignispräsenz zeitgeber bzw. Event Based Keep Alive Timers verwaltet. In einem ersten Prozessschritt 602 wird einer dieser Ereignis präsenzzeitgeber gestartet, welcher beispielsweise einem be stimmten von mehreren über den zweiten Abschnitt SN2 ereig nisbasiert kommunizierenden Kommunikationspartner zugeordnet ist . In einer Bedingungsabfrage 603 »event-based keep alive fi rner?« wird überprüft, ob eine Bedingung TO »Timeout« - siehe von der Bedingungsabfrage 603 links vertikal abführenden Zweig - eingetreten ist. Im Fall eines Timeouts TO muss der ereignisbasierte zweite Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP überprüft werden. Daraufhin werden im Prozessschritt 605 »Start miniumum rate polling« entsprechende Aktionen ausge führt, z.B. das Ereignisüberwachungsmodul MRP bzw. »Minimum Rate Pollig« gestartet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Fehlermeldung erstellt werden und diese über den zyklischen ersten Abschnitt zu einer dort angebundenen Steuerung gesen det werden.

Solange Datenwerte in Abwesenheit der Bedingung TO »Timeout« eintreffen, wird eine Schleife - siehe von der Bedingungsab frage 603 mittig vertikal abführenden Zweig zu einem Prozess schritt 604 und über diesen zurück zur Bedingungsabfrage 603 zurück - durchlaufen, bei der ein Prozessschritt 604 »update event-based keep alive timer« den Ereignispräsenzzeitgeber bzw. Event Based Keep Alive Timer aktualisiert und zurück

- siehe vertikal nach oben führenden Zweig - auf die Bedin gungsabfrage 603 führt.

Das Datenübertragungsmodul CYS bzw. »Cyclic Sending« sendet zyklisch Daten unter Einhaltung einer vorgegebenen Zykluszeit zum Senden der Datenwerte über den zyklischen dritten Ab schnitt SN3, z.B. an eine dort angebundene - nicht darge stellte - Steuerung. Eine Bedingungsabfrage 801 »sending« wird solange durchlaufen - siehe von der Bedingungsabfrage 801 mittig vertikal abführenden Zweig und über die Prozess schritte 802,803 zur Bedingungsabfrage 801 vertikal rechts zurückführenden Zweig - bis eine Bedingung STS »stop sending«

- siehe von der Bedingungsabfrage 801 links vertikal abfüh renden Zweig - eingetreten ist. Bei Eintritt dieser Bedingung SL wird der Ablauf im Datenübertragungsmodul CYS beendet oder angehalten .

Im Prozesschritt 802 »send value from value storage« wird der zuletzt eingetragene Datenwert aus dem Datenwertspeicher ent nommen und dieser in einer zyklischen Nachricht über die zyk lische Schnittstelle gesendet.

Im Prozesschritt 803 »wart send interval (cycle time)« wird eine vorgebbare Zykluszeit gewartet, um zu gewährleisten, dass Datenwerte regelmäßig in einem vom zyklischen Kommunika tionsprotokoll auf dem dritten Abschnitt SN3 vorgegebenen zyklischen Zeitabstand gesendet werden.

Das Ereignisüberwachungsmodul MRP bzw. »Minimum Rate Pollig« dient dazu festzustellen, ob ein ereignisbasiert angebundener Kommunikationspartner noch verfügbar ist. Hierbei wird in ei nem ersten Prozessschritt 701 »send alive poll signal« eine ereignisbasierte Präsenzanfrage bzw. eine Anfrage eines »Ali ve Poll« Nachrichtenpaars AL versendet. In einem zweiten Pro zessschritt 702 »Start alive poll response timer« wird ein Zeitgeber zum Empfang einer Antwort auf die Präsenzanfrage bzw. »Poll Response Timer« gestartet, welcher beispielsweise einem bestimmten von mehreren über den zweiten Abschnitt SN2 ereignisbasiert kommunizierenden Kommunikationspartner zuge ordnet ist.

In einer Bedingungsabfrage 703 »alive poll response timer?« wird überprüft, ob eine Bedingung TO »Timeout« - siehe von der Bedingungsabfrage 703 links vertikal abführenden Zweig - eingetreten ist. Ein Timeout TO wird als Ausfall des ereig nisbasierten Abschnitts SN2 der Übertragungsstrecke TRP ge wertet. Daraufhin wird im Prozessschritt 705 »stop cyclic sending« das Datenübertragungsmodul CYS bzw. »Cyclic Sending« beendet bzw. angehalten. Durch diese Maßnahme wird die zykli sche Datenübertragung angehalten bzw. beendet, falls die er eignisbasierte Präsenzanfrage nicht innerhalb der durch den Zeitgeber »Poll Response Timer« vorgebbaren Zeit beantwortet wurde .

In Abwesenheit der Bedingung TO »Timeout« wird eine Schleife - siehe von der Bedingungsabfrage 703 mittig vertikal abfüh renden Zweig zu einem dritten Prozessschritt 704 und über diesen zurück zur Bedingungsabfrage 703 - durchlaufen, bei der ein dritter Prozessschritt 704 »update alive poll respon se timer« den Zeitgeber zum Empfang einer Antwort aktuali siert und zurück - siehe vertikal nach oben führenden Zweig - auf die Bedingungsabfrage 703 führt.

Die obige Beschreibung geht aus Übersichtsgründen lediglich von einem Datenstrom an der zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 aus. Die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 verarbeitet selbst verständlich mehrere Datenströme. Datenströme werden bei spielsweise an der Adresse eines Senders oder Empfängers un terschieden, indem pro Sender nur ein Datenstrom gesendet o- der pro Empfänger nur ein Datenstrom erwartet wird. Ansonsten wird zum Beispiel eine spezielle Datenstrom ID (Identifikati on) verwendet, welche z.B. bei der vorbesagten Speicherung jeweils eigene Datensätze für die Datenwerte im Datenwert speicher auch als Identifikation eines Datums sowie eine Mehrzahl von historischen und aktuellen Datenwerten zu diesem Datum dienen kann.

Werden mehrere Datenströme an der zweiten Umsetzungsvorrich tung TR2 ausgetauscht und sollen verarbeitet werden, ist es vorteilhaft, in der Umsetzungsvorrichtung TR2 für jeden

Datenstrom einen entsprechenden Satz an Modulen zu instanzi- ieren, also pro Datenstrom mindestens ein Empfangsmodul RCE bzw. »Receiving Events«, mindestens ein Ereignisüberwachungs modul KA2 bzw. »Keep Alive Monitoring«, mindestens ein Daten übertragungsmodul CYS bzw. »Cyclic Sending« sowie mindestens ein Ereignisüberwachungsmodul MRP bzw. »Minimum Rate Pollig«

Alternativ oder zusätzlich wird in vorteilhafter Weise min destens eine Zustandsvariable pro Datenstrom angelegt, also mindestens ein Datenwertspeicher, mindestens ein Ereignisprä senzzeitgebers bzw. Event Based Keep Alive Timer sowie min destens ein Zeitgeber zum Empfang einer Antwort auf die Prä senzanfrage bzw. »Poll Response Timer«.

In einem beispielhaften Pseudo-Code werden die vorbeschriebe nen Module der zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 wie folgt beschrieben :

Start

:initialize data event listener for data input stream partition "//receiving events//" {

rüsten for data from

while (listening)

:read data<

:update **value storage** for

:reset * *event-based keep alive timer**]

if (**alive poll response timer**) then (active)

:stop //minimum rate polling//|

eise ()

endif

end while (stop listening)

} partition "//keep alive monitoring// " {

repeat : Start * *event-based keep alive timer**]

while ( * *event-based keep alive timer** ?)

:update * *event-based keep alive timer**]

end while (timeout)

: Start //minimum rate polling//|

repeat while ()

} partition "//minimum rate polling//" {

: send alive poll signal>

: Start **alive poll response timer**]

while (**alive poll response timer** ?)

:update **alive poll response timer**]

end while (timeout)

:stop //cyclic sending// |

} partition "//cyclic sending//" {

while (sending)

: send value from **value storage (S) **>

:wait send interval (cycle time)]

end while (stop sending)

} stop

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel mit erneuter Bezug nahme auf die Fig. 1 erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Umsetzungsvorrichtungen TR1,TR2 gemäß einer Ausfüh rungsform der Erfindung vorgesehen. Die Umsetzungsvorrichtun gen TR1,TR2 verbinden beispielsweise mehrere - nicht darge stellte - zyklisch kommunizierende Profinet-Feldgeräte (Pro- cess Field Network) im ersten Abschnitt SN1 mit einer - nicht dargestellten - zyklisch kommunizierenden Profinet Steuerung im dritten Abschnitt SN3 über ein drahtloses Netzwerk im zweiten Abschnitt SN2. An den jeweiligen Übergängen zwischen einzelnen Abschnitten SN1,SN2,SN3 der Übertragungsstrecke TRP sind entsprechend - nicht dargestellte - zum Beispiel bidi rektional arbeitende Basisstationen bzw. WLAN Access Points angeordnet oder in die Umsetzungsvorrichtungen TR1,TR2 inte griert .

Die erste Umsetzungsvorrichtung TRI gewährleistet, dass für zyklisch eintreffende Profinet-Nachrichten nur im Fall einer Änderung eines Datenwerts eine ereignisbasierte Nachricht bzw. Frame über den zweiten Abschnitt SN2 gesendet wird. Die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 gewährleistet, dass die Steuerung weiterhin regelmäßige Datenwerte mit einem vorein gestellten Taktzyklus erhält.

Die von einer zyklischen auf eine ereignisbasierte Kommunika tionsweise umsetzende erste Umsetzungsvorrichtung TRI und die von einer ereignisbasierten auf eine zyklische Kommunikati onsweise umsetzende zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 verwen den gemäß der obigen Beschreibung unterschiedliche Verfahren zur Ausfallerkennung des ereignisbasierten Kommunikationsab schnittes SN2 : Während die von einer zyklischen auf eine er eignisbasierte Kommunikationsweise umsetzende erste Umset zungsvorrichtung TRI zur Ausfallerkennung Präsenzmeldungen bzw. »Alive Signals« verwendet, werden in der von einer er eignisbasierten auf eine zyklische Kommunikationsweise umset zenden zweiten Umsetzungsvorrichtung TR2 Präsenzanfragen bzw. »Alive Polls« zur Ausfallerkennung verwendet.

Befinden sich nun an beiden Enden eines ereignisbasierten Ab schnitt SN2 wie in FIG. 1 dargestellt eine jeweilige Umset zungsvorrichtung bzw. ein jeweiliger Übergang, ist lediglich ein Verfahren zur Ausfallerkennung erforderlich, d.h. entwe der eine Ausfallerkennung unter Verwendung von Alive Signals oder eine Ausfallerkennung unter Verwendung von Alive Polls. Eine Verwendung beider Verfahren zur Ausfallerkennung ist aber ebenfalls möglich.

Mit den Mitteln der Erfindung können Kommunikationsstrecken TRP mit beliebig vielen Abschnitten betrieben werden, wobei zwischen jeweiligen Abschnitten je eine entsprechende Umsetz vorrichtungen zwischen zyklischer und ereignisbasierter Kom munikation betrieben wird.

Die in der Beschreibung bislang durchgehend erläuterte Anord nung mit einem von zwei zyklischen Abschnitten SN1,SN3 umge benen ereignisbasierten Abschnitt SN2 stellt in der Praxis einen wichtigen Anwendungsfall dar. Auch eine entsprechende inverse Gestaltung der Übertragungsstrecke TRP ist allerdings möglich. Bei dieser Ausgestaltung der Übertragungsstrecke TRP ist ein zyklischer Abschnitt SN2 von zwei ereignisbasierten Abschnitten SN1,SN3 umgeben. In dieser alternativen Ausfüh rung der Übertragungsstrecke TRP senden und empfangen - nicht dargestellte - Kommunikationsteilnehmer mittels eines ereig nisbasierten Kommunikationsprotokolls, dazwischen befindet sich ein zweiter Abschnitt SN2 mit einem zyklischen Kommuni kationsprotokoll .

Eine derartige Ausführung der Übertragungsstrecke TRP

- zusammen mit einem entsprechenden Arrangement der Umset zungsvorrichtungen TR1,TR2 - kann zum Beispiel vorteilhaft sein, wenn die zeitliche Ereignisdichte bzw. Datendichte hö her ist als die Anzahl der zyklischen Nachrichten (Frames) bzw. als die Zykluszeit. Ein solcher Fall tritt z.B. auf, wenn mit einer relativ langen Zykluszeit vom 100 ms (Millise kunden) gesendet wird, auch wenn Ereignisse im Abstand weni- ger Millisekunden kommen. Außerdem können mit einer derarti gen Ausführung der Übertragungsstrecke TRP auch zyklische Kommunikationssysteme bedient werden, bzw. als Transport- o- der Backhaul-Netz verwendet werden, selbst wenn an den End punkten ereignisbasierte Systeme betrieben werden.

Mit erneuter Bezugnahme auf die Fig. 1 - allerdings mit ge genüber der obenstehenden Beschreibung geänderten Funktions einheiten - sind zwei bidirektional arbeitende Umsetzungsvor richtungen TR1,TR2 gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen. Die erste Umsetzungsvorrichtung TRI gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung ist für eine bidirektionale Um setzung, also

zur Umsetzung einer zyklischen Datenkommunikation im ers ten Abschnitt SN1 der Übertragungsstrecke TRP in eine er eignisbasierte Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2; und;

zur Umsetzung einer ereignisbasierten Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP in eine zyklische Datenkommunikation im ersten Abschnitt SN1;

eingerichtet. Die zweite Umsetzungsvorrichtung TR2 gemäß die ser Weiterbildung der Erfindung ist für eine bidirektionale Umsetzung, also

zur Umsetzung einer zyklischen Datenkommunikation im dritten Abschnitt SN3 der Übertragungsstrecke TRP in eine ereignisbasierte Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2; und;

zur Umsetzung einer ereignisbasierte Datenkommunikation im zweiten Abschnitt SN2 der Übertragungsstrecke TRP in eine zyklische Datenkommunikation im dritten Abschnitt SN13

eingerichtet . Die weitergebildeten, jeweils bidirektional arbeitenden Um setzungsvorrichtungen TR1,TR2 werden durch eine jeweilige Kombination einer zyklisch nach ereignisbasiert umsetzenden Umsetzungsvorrichtung und einer ereignisbasiert nach zyklisch umsetzenden Umsetzungsvorrichtung geschaffen.

Derartige, bidirektional arbeitende Umsetzungsvorrichtungen TR1,TR2 verwenden für die Ausfallerkennung auf dem ereignis basierten Kommunikationsabschnitt SN2 unterschiedliche Ver fahren, so dass an jeder Umsetzungsvorrichtungen TR1,TR2 so wohl Präsenzmeldungen AL bzw. »Alive Signals« und/oder Prä senzanfragen AL bzw. »Alive Polls« verwendet werden können.

Es ist aber vorteilhaft, wenn sich die beiden bidirektional arbeitende Umsetzungsvorrichtungen TR1,TR2 auf eine Aus fallerkennung einigen und nur dieses verwenden, also entweder Präsenzmeldungen AL bzw. »Alive Signals« oder Präsenzanfragen AL bzw. »Alive Polls«. Alternativ können auch jeweils unter schiedliche Ausfallerkennungsverfahren - also Präsenzmeldun gen AL bzw. »Alive Signals« oder Präsenzanfragen AL bzw.

»Alive Polls« - für die Hin- und Rückrichtung verwendet wer den .

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass individuell für jeden zyklischen kommunizierenden Kommu nikationspartner eine Zykluszeit eingestellt wird, die auch durch den Zykluspräsenzzeitgeber bzw. Cyclic Keep Alive Timer realisiert wird. Dieser Ansatz hat gegenüber der oben vorge stellten Vorgehensweise zwei Nachteile. Im Gegensatz zu der heute üblichen Praxis müsste z.B. für jeden über ein Profi- net-Protokoll kommunizierenden Kommunikationspartner indivi duell die Zykluszeit eingestellt werden. Demgegenüber ist es heute gängige Praxis, die Zykluszeit netzwerkweit auf einen Wert einzustellen, welcher für alle Kommunikationspartner ei- ne ausreichende Performanz bietet. Da auf modernen drahtge bundenen Ethernet-Netzwerken ausreichen Kapazität bereit steht, stellt die Tatsache, dass ein Großteil der Teilnehmer unnötig häufig ihre Daten übertragen, ein eher geringeres Problem dar. Ein zweiter Nachteil einer individuell für jeden zyklischen kommunizierenden Kommunikationspartner eingestell ten Zykluszeit ist, dass nicht sofort bei auftretender Ände rung die Daten übertragen werden, sondern erst mit dem nächs ten zyklischen Frame.

Für alle Kommunikationspartner, die eine individuell für je den Kommunikationspartner einstellbare Zykluszeit unterstüt zen, ist ein Einstellen eines geeigneten Zeitwerts für den Zykluspräsenzzeitgeber bzw. Cyclic Keep Alive Timer erforder lich. Eine Vereinfachung für diesen Vorgang stellen Default Zeiten dar, die mit bestimmten Messwerten oder Sensorwerten, etwa in einem Profil eines Kommunikationspartners verknüpft werden. Da sich bestimmte Messwerte, z.B. Drücke, sehr dyna misch ändern können, wäre für eine Druckmessung eher ein Zeitwert im Bereich von 10 ms sinnvoll. Ein solcher Zeitwert könnte beispielsweise in einem Druck-Profil hinterlegt wer den. Im Fall von Füllständen als Messwerte sind die Änderun gen deutlich langsamer und ein Default-Zeitwert eines Füll stand-Profils wäre eher in einer Größenordnung von 1000 ms denkbar. Zu beachten ist, dass diese Werte stets auch noch von einer konkreten Applikation und deren Dynamik abhängen.

In vorteilhafter Weise wird ein System so aufgebaut, dass es entweder einen - ggf. anwendungsspezifisch anpassbaren - Standardwert gibt, oder auch mehrere Standardwerte jeweils für verschiedene Profile bzw. Verkehrstypen oder -klassen.

Eine Alternative bietet eine Konfiguration der Umsetzungsvor richtungen TR1,TR2 während einer Engineeringphase. In der ersten Umsetzungsvorrichtung TRI wird für jeden Kommu nikationspartner eine Triggerschwelle - bzw. ein Auslöse- schwellwert oder ggf. Aktivierungsschwellwert - und ein Keep Alive-Abstand konfiguriert, in der zweiten Umsetzungsvorrich tung TR2 wird nur der jeweils geforderte Keep Alive-Abstand für alle Verbindungen definiert. Alle Konfigurationsparameter können im Rahmen eines Automatisierungsengineerings gesetzt werden und bei der Inbetriebnahme in die Kommunikations partner bzw. Umsetzungsvorrichtungen TR1,TR2 geladen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können Präsenzmeldungen bzw. »Alive Signals« auf verschiedene Weise behandelt werden. Ein Empfänger kann nach Erhalt einer Prä senzmeldung entweder die normalen Verfahrensschritte für den Erhalt von Datenwerten ausführen, zu denen auch eine Aktuali sierung des Datenwertspeichers mit dem von der Präsenzmeldung erhaltenen Datenwert zählt. Alternativ wird eine Präsenzmel dung als eine spezielle Steuerungsnachricht behandelt. Ein Empfänger kann nach Erhalt einer Präsenzmeldung diese als Alive Signal Steuerungsnachricht dahingehend behandeln, dass die Verbindung noch besteht und dass der in seinem Datenwert speicher eingetragene Datenwert weiterverwendet werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Voraussetzungen ge schaffen, entlang einer Übertragungsstrecke Anforderungen ei nes zyklischen Kommunikationsprotokolls zu erhalten, in kri tischen Abschnitten der Übertragungsstrecke aber eine Umset zung auf ein ereignisbasiertes Kommunikationsprotokoll vorzu sehen und damit eine höhere Kapazität der Übertragung bei ge ringerer Komplexität zu erzielen. In Anwendung der Erfindung können Umsetzungsvorrichtungen die Datenübertragung auf kri tischen Strecken - z.B. einer Drahtlos-Strecke, einem DSL- Link, einem leistungsbeschränkten Backbone, etc. - erheblich reduzieren. Realisierungsmöglichkeiten bieten sich in WLAN Clients und Access Points. Durch den vorgestellten Ansatz werden Kommunikationsverbindungen in der industriellen Pro zessautomatisierung und artverwandten Umgebungen möglich, da stochastisch betrachtet nur ein kleiner Bruchteil von Senso- ren neue Daten pro Zyklus übermitteln und somit nur ein klei ner Bruchteil ereignisgesteuert zu übertragen ist.