DE10211097B4 - Method for multidirectional exchange of data records - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum multidirektionalen Austausch von Datensätzen unterschiedlicher Nachrichtenlänge zwischen über ein Ethernet-Netzwerk mittels Schalteinrichtungen (10) miteinander verbundenen Anschlussgeräten (20) in der industriellen Automatisierung, wobei ein zeitlich determinierbarer Datentransport durch die Schalteinrichtungen (10) herbeigeführt wird, und dazu jedem zu versendenden Datensatz vom Anschlussgerät (20) eine Priorität zugeordnet wird, wobei die Nachrichtenlänge pro Priorität begrenzt ist.method for the multidirectional exchange of data records of different message length between over one Ethernet network interconnected by means of switching devices (10) connecting devices (20) in industrial automation, with a time determinable Data transport by the switching devices (10) is brought about, and to each record to be sent from the terminal (20) a priority is assigned, with the message length limited per priority is.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum multidirektionalen Austausch von Datensätzen zwischen über ein Netzwerk miteinander verbundenen Anschlussgeräten, wobei es sich bei dem Netzwerk insbesondere um ein Ethernet handelt. Ferner betrifft die Erfindung ein Netzwerk, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, sowie eine in dem Netzwerk angeordnete, erfindungsgemäße Schalteinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for multidirectional exchange of records between over one Network interconnected terminal equipment, which is in the Network in particular is an Ethernet. Furthermore, the Invention a network with which the method according to the invention can be carried out, and a switching device according to the invention arranged in the network to carry out of the procedure.

Auf Ethernet basierende Automatisierungssysteme sind nicht hierarchisch aufgebaut, so dass alle Teilnehmer eines Automatisierungssystems über das Ethernet, z.B. auf der Basis des TCP/IP-Protokolls, unmittelbar miteinander kommunizieren können. Nach dem Stand der Technik können Managementfunktionen, wie z.B. Programm- und Parametersätze, Diagnosedaten und Visualisierungsdaten hoher Bandbreite an die Automatisierungsgeräte übertragen und dadurch Vorteile gegenüber den in der industriellen Automation gebräuchlichen Feldbussystemen erzielt werden.On Ethernet-based automation systems are not hierarchical so that all participants of an automation system over the Ethernet, e.g. based on the TCP / IP protocol, immediate can communicate with each other. According to the prior art can Management functions, such as Program and parameter sets, diagnostic data and transmit high-bandwidth visualization data to the automation devices and thereby advantages over scored fieldbus systems common in industrial automation become.

In der industriellen Automatisierung müssen die Steuerungsdaten innerhalb kurzer und garantierten Zeiten innerhalb des Automatisierungsnetzwerks von der Quelle zu ihrem Ziel übertragen sein. Die in der Industrieautomation geforderten Reaktionszeiten bewegen sich im unteren Millisekundenbereich. Derartig geringe Reaktionszeiten sind z.B. zur exakten Steuerung von Bearbeitungsmaschinen, Robotern etc. zwingend erforderlich. Insbesondere müssen Notsignale (Notaus) innerhalb von geringen fest definierten Zeiträumen übertragen werden. Eine, wenn auch ggf. sehr hohe, Wahrscheinlichkeit einer rechtzeitigen Übermittlung ist nicht akzeptabel, zumal ggf. Verletzungen von Bedienpersonal hervorgerufen werden können.In In industrial automation, the control data must be within short and guaranteed times within the automation network transmitted from the source to their destination be. The reaction times required in industrial automation move in the lower millisecond range. Such low reaction times are e.g. for the exact control of processing machines, robots etc. mandatory. In particular, emergency signals (emergency stop) must be within be transmitted from small fixed periods. One, if also possibly very high probability of timely transmission is not acceptable, especially if injury to operating personnel can be caused.

Solche determinierbaren Reaktionszeiten, d.h. garantierte Maximalreaktionszeiten, vermag das Ethernet aufgrund seines Kollisionsverfahrens (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection = CSMA/CD) nicht zu gewährleisten, da das Ethernet nur mit einer kalkulierbaren, statistischen und nicht streng determinierbaren Erfolgswahrscheinlichkeit Nachrichten austauscht. Auf Grund der Kollision von Datensätzen innerhalb des Ethernets können ggf. lange Reaktionszeiten nicht vermieden werden. Auch von sog., im Netzwerk vorgesehenen, Switches, die Zwischenspeicher zum Speichern von Datensätzen aufweisen, kann eine strenge Determinierbarkeit des Datenaustausches nicht herbeigeführt werden. Auch hier kann es, wenn auch mit relativ geringer Wahrscheinlichkeit, auftreten, dass ein Datensatz nicht innerhalb der für die Industrieautomation erforderlichen maximalen Reaktionszeit übermittelt wird. (s. z. B. Frank J. Furrer; Ethernet-TCP/IP für die Industrieautomation, Hüthig Verlag, 2000).Such determinable reaction times, i. guaranteed maximum reaction times, the Ethernet is able to do so because of its collision method (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection = CSMA / CD) to ensure, because the Ethernet only with a calculable, statistical and not strictly determinable probability of success messages exchanges. Due to the collision of records within the Ethernet can if necessary, long reaction times can not be avoided. Also of so-called., provided in the network, switches, the buffers for storing of records can have a strict determinability of the data exchange not brought about become. Again, albeit with relatively little probability, occur that a record is not within the for industrial automation required maximum response time is transmitted. (see eg. Frank J. Furrer; Ethernet TCP / IP for industrial automation, Hüthig Publisher, 2000).

Weitere Nachteile bei der Verwendung von Switches ergeben sich aus ihrer komplexen Projektierung und ihren hohen Preisen, die in ihrer aufwendigen Struktur begründet sind. Die Matrix eines Switches benötigt Mikroprozessoren höchster Leistungsstufe. Der Speicherbedarf zur Zwischenspeicherung einer unkalkulierbarer hohen Nachrichtenflut ist sehr groß.Further Disadvantages of using switches arise from their complex projecting and their high prices, which in their elaborate Structure justified are. The matrix of a switch requires microprocessors of the highest power level. The memory requirement for the intermediate storage of an incalculable high message flood is very big.

Das Verhalten von bekannten Automatisierungsgeräten ist durch ein hierarchisches Verhalten gekennzeichnet. Zum Beispiel kommuniziert eine Steuerung mit den Sensoren und Aktoren über einen Feldbus. Die Sensoren werden sozusagen nach neuen Messwerten "gefragt" und erst nach Anfrage wird die "Antwort" über den Feldbus zurück an die Steuerung gesendet. Durch die Steuerung wird hiermit ein Ordnungssystem vorgegeben, das gleichzeitig auch das Problem der Determinierbarkeit löst. Derartige Systeme werden auch als Master/Slave Prinzip bezeichnet, das es erlaubt, Reaktionszeiten in Steuerungsprozessen zu garantieren. Nach dem Stand der Technik ist somit das Automatisierungsgerät selbst für den determinierbaren Datentransport in einem Netzwerk verantwortlich.The Behavior of known automation devices is by a hierarchical Behavior marked. For example, a controller communicates with the sensors and actuators over a fieldbus. The sensors are, so to speak, "asked" for new measured values and only upon request the "answer" is sent back to the fieldbus via the Control sent. The control hereby becomes an ordering system This also poses the problem of determinability solves. such Systems are also referred to as master / slave principle that it allows to guarantee reaction times in control processes. To the state of the art is thus the automation device itself for the determinable data transport in a network.

In bekannten Ethernetnetzwerken werden Netzwerkinfrastrukturgeräte, z.B. Hubs oder Switches, eingesetzt. Hubs dienen hierbei zur Einkopplung von Verbrauchergeräten ins Netzwerk. Ihre Funktion beschränkt sich im Wesentlichen auf die Signalaufbereitung und die Netzwerkarbitrierung, die letztlich entscheidet, welche Nachrichten weitergeleitet werden und welche zurückgewiesen bzw. verworfen werden. Da selbst 100 Mbit Ethernetnetzwerke schon ab ca. 10% Netzwerklast deutlich an Effizienz verlieren, wurden sogenannte Switches entwickelt, die den Datenverkehr im Sinne der Effizienz in einem Netzwerk regeln. Im Gegensatz zu Hubs werden keine Nachrichten verworfen sondern ggf. zwischengespeichert und zu einem späteren, nicht streng zeitlich determinierbaren Zeitpunkt weitergeleitet.In known Ethernet networks, network infrastructure devices, e.g. Hubs or switches. Hubs are used for coupling of consumer devices into the network. Their function is essentially limited to the signal conditioning and the network arbitration, which ultimately decides which messages are forwarded and which ones rejected or discarded. Since even 100 Mbit Ethernet networks already from about 10% network load significantly lost in efficiency So-called switches developed, which the data traffic in the sense of the Regulate efficiency in a network. Unlike hubs will be no messages discarded but possibly cached and at a later, not strictly time determinable time forwarded.

Aus WO00/03521 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem bei über Ethernet versendeten Daten eine Kollision von Real-Time-Daten und Non-Real-Time-Daten vermieden werden soll. Hierzu wird die Ethernet-Bandbreite in zwei Zyklen unterteilt, wobei ein Zyklus für den Real-Time-Traffic und der andere für den Non-Real-Time-Traffic vorgesehen ist. Für jeden Zyklus wird ein genau definiertes Zeitintervall vorgegeben. In einem Middleware-Protokoll ist ein Zeitplaner vorgesehen, der die abgerufenen Real-Time-Daten auf Grund von Prioritäten sortiert.WO00 / 03521 A1 discloses a method in which data sent via Ethernet have a Collision of real-time data and non-real-time data should be avoided. For this purpose, the Ethernet bandwidth is divided into two cycles, one cycle for the real-time traffic and the other for the non-real-time traffic is provided. For each cycle, a precisely defined time interval is specified. In a middleware protocol, a scheduler is provided that sorts the retrieved real-time data based on priorities.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufbau eines vorzugsweise auf Ethernet basierenden Kommunikationssystems für die Industrieautomation bereitzustellen, das ein zeitlich determinierbares Kommunikationsverhalten aufweist. Vorzugsweise sollen die Reaktionszeiten im unteren Millisekundenbereich liegen.task The invention is a method for building a preferably to provide an Ethernet based communication system for industrial automation, which has a temporally determinable communication behavior. Preferably, the reaction times in the lower millisecond range lie.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum multidirektionalen Austausch von Datensätzen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Netzwerk zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 28 und eine Schalteinrichtung für das Netzwerk zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 29.The solution The object is achieved according to the invention by a method for multidirectional Exchange of records according to claim 1 and by a network for carrying out the method according to claim 28 and a switching device for the network to carry the method according to claim 29th

Das erfindungsgemäße Verfahren zum multidirektionalen Austausch von Datensätzen zwischen über ein Netzwerk miteinander verbundenen Anschlussgeräten bzw. Verbrauchern, weist erfindungsgemäß mit den Anschlussgeräten verbundene Schalteinrichtungen auf. Die Netzwerkverbindung erfolgt sodann durch das Verbinden der einzelnen Schalteinrichtungen miteinander. Diese Verbindung kann beispielsweise direkt von Schalteinrichtung zu Schalteinrichtung oder über Hubs erfolgen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt der zeitlich determinierbare Datentransport durch die Schalteinrichtungen. Die Schalteinrichtungen sind somit erfindungsgemäß derart aufgebaut, dass von diesen die Daten zeitlich determiniert versendet werden. Erfindungsgemäß erfolgt somit die zeitliche Determinierbarkeit des Netzwerkes nicht wie bei Feldbus-Systemen im Anschluss- bzw. Automatisierungsgerät selbst, sondern mit Hilfe der Schalteinrichtung. Die Automatisierungsgeräte können somit zu jedem beliebigen Zeitpunkt Daten versenden. Die bei der Automatisierung erforderliche Determinierbarkeit wird sodann von den mit den Anschluss- bzw. Automatisierungsgeräten verbundenen Schalteinrichtungen realisiert.The inventive method for the multidirectional exchange of data records between over one Network interconnected terminal devices or consumers, points connected according to the invention with the connection devices Switching devices. The network connection then takes place the connection of the individual switching devices with each other. These Connection can for example directly from switching device to switching device or over Hubs done. According to the method of the invention takes place in time determinable data transport by the switching devices. The Switching devices are thus constructed according to the invention such that of these data are sent timed determined. According to the invention thus the temporal determinability of the network is not like in fieldbus systems in the connection or automation device itself, but with the help of the switching device. The automation devices can thus Send data at any time. The automation required determinability will then be determined by the or automation devices realized connected switching devices.

Erfindungsgemäß wird der zeitlich determinierbare Datentransport durch die Schalteinrichtungen herbeigeführt. Hierzu wird jedem zu versendenden Datensatz von dem Anschlussgerät eine Priorität zugeordnet. Die Nachrichtenlänge ist hierbei pro Priorität begrenzt.According to the invention time-determinable data transport through the switching devices brought about. For this purpose, each data set to be sent is assigned a priority by the connection device. The message length is here per priority limited.

Vorzugsweise wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Sendereihenfolge der einzelnen Schalteinrichtungen automatisch festgelegt. Durch das Festlegen der Sendereihenfolge wird eine Kollision von Datensätzen in dem Netzwerk vermieden. Die Reaktionszeit des Netzwerkes ist somit zeitlich determinierbar. Beispielsweise in Abhängigkeit der zugelassenen Datensatzlängen ist ein maximaler Zeitraum, in dem ein Datensatz eines Anschlussgerätes versendet wird, bestimmbar. Es sind somit maximale Reaktionszeiten bestimmbar. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen von Schalteinrichtungen, die in einer automatisch festgelegten Sendereihenfolge Datensätze versenden können, ist es somit insbesondere möglich, das Netzwerk auf Ethernet-Basis aufzubauen. Erfindungsgemäß sind die Vorteile des Ethernet somit mit den Anforderungen für die Industrieautomation verbunden.Preferably is the process of the invention the transmission order of the individual switching devices automatically established. Setting the send order becomes a collision of records avoided in the network. The reaction time of the network is thus determinable in time. For example, depending on the permitted record lengths is a maximum period in which a data record of a connection device is sent becomes determinable. Thus, maximum reaction times can be determined. By the provision according to the invention of switching devices operating in an automatically determined transmission order records can ship, is it thus possible in particular build the network based on Ethernet. According to the invention Advantages of the Ethernet thus with the requirements for the industrial automation connected.

Die mit den Schalteinrichtungen verbundenen Anschlussgeräte bzw. Verbraucher können weiterhin zu beliebigen Zeitpunkten Datensätze an die Schalteinrichtungen übermitteln. Die Sendereihenfolge wird erfindungsgemäß ausschließlich mit Hilfe der zwischengeschalteten Schalteinrichtungen vorgenommen.The connected to the switching devices connection devices or Consumers can continue to transmit records to the switching devices at any time. The order of transmission is inventively exclusively with the help of the intermediate Switching made.

Zur automatischen Festlegung der Sendereihenfolge erfolgt vorzugsweise eine Vergabe von laufenden Sendeberechtigungsnummern für die einzelnen Anschlüsse der Schalteinrichtungen oder die Datensätze der einzelnen Anschlussgeräte. Insbesondere jedem Anschluss der Schalteinrichtung, der mit einem Anschlussgerät bzw. einem Verbraucher verbunden bzw. verbindbar ist, ist erfindungsgemäß somit eine Sendeberechtigungsnummer zugeordnet. Das Senden von Datensätzen erfolgt erfindungsgemäß sodann stets in der vorgegebenen Reihenfolge.to automatic determination of the transmission order is preferably carried out an assignment of current transmission authorization numbers for the individual connections the switching devices or the data sets of the individual connection devices. Especially Each connection of the switching device, with a connection device or a Consumer is connected or connectable, is thus according to the invention assigned a send authorization number. The sending of data records takes place then according to the invention always in the order given.

Besonders bevorzugt ist es, die Vergabe der Sendeberechtigungsnummer auf Grundlage der Ethernetadresse des jeweiligen Anschlusses der Schalteinrichtung oder der Ethernetadresse des Anschlussgerätes zu bestimmen. Derartige Ethernetadressen sind eindeutig und kommen in keinem Netzwerk doppelt vor. Es kann somit auf einfache Weise anhand eines Vergleichs sämtlicher Ethernetadressen, beispielsweise der Anschlüsse der Schalteinrichtungen, eine Hierarchie, beispielsweise nach aufsteigender Ethernetnummer, festgelegt werden. Vorzugsweise wird von jeder Schalteinrichtung hierzu die Ethernetadresse der einzelnen Anschlüsse oder die Ethernetadresse der Anschlussgeräte an sämtliche andere Schalteinrichtungen, die sich in dem Netzwerk befinden, gesendet. Somit sind jeder Schalteinrichtung sämtliche Ethernetadressen bekannt. Jede Schalteinrichtung kann sodann eine beispielsweise aufsteigende Liste der Ethernetadressen erstellen, so dass der eigene Sendeplatz für jeden einzelnen Anschluss der Schalteinrichtung festgelegt und der entsprechenden Schalteinrichtung bekannt ist.It is particularly preferable to determine the assignment of the transmission authorization number on the basis of the Ethernet address of the respective connection of the switching device or the Ethernet address of the connection device. Such Ethernet addresses are unique and do not occur in any network. It can thus easily by comparing all Ethernet addresses, such as the An circuits of the switching devices, a hierarchy, for example, ascending Ethernet number, set. For this purpose, each switching device preferably sends the Ethernet address of the individual connections or the Ethernet address of the connection devices to all other switching devices that are located in the network. Thus, each switching device all Ethernet addresses are known. Each switching device can then create an ascending list of the Ethernet addresses, for example, so that the own time slot is determined for each individual connection of the switching device and the corresponding switching device is known.

Bei der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Schalteinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine elektronische Logikeinheit, die mindestens eine Speichereinheit und einen Anschluss für ein ethernetbasiertes Anschlussgerät sowie mindestens einen weiteren Anschluss zur Verbindung mit dem Netzwerk, d.h. mit anderen Schalteinrichtungen oder Hubs, aufweist. Derartige Schalteinrichtungen werden im Folgenden als „Quality of Service Switches" (QoS-Switch) bezeichnet.at the one to carry the method according to the invention required switching device is preferably to an electronic logic unit containing at least one memory unit and a connection for an Ethernet-based connection device and at least one other Connection for connection to the network, i. with other switching devices or hubs. Such switching devices are hereafter as "Quality of Service Switches "(QoS Switch) designated.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass mittels der Schalteinrichtungen, bzw. QoS-Switches, ohne die Verwendung von komplexen Projektierungstools (Softwaretools) sowohl sternförmige, wie auch linienförmige Automatisierungstopologien aufgebaut werden können, sodass die Verkabelung optimal der dezentralen Automatisierungsstruktur angepasst werden kann.The inventive method characterized in particular by the fact that by means of the switching devices, or QoS switches, without the use of complex configuration tools (Software tools) both star-shaped, as well as linear Automation topologies can be built so that the cabling optimally adapted to the decentralized automation structure can.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ferner möglich mit im Vergleich zu handelsüblichen Switches deutlich geringerem Hard- und Softwareaufwand einen QoS-Switch aufzubauen. Der QoS-Switch kann als kostengünstige Einchiplösung mit integriertem oder extern verschalteten Speicherbaustein ohne Verwendung von aufwendigen Mikroprozessorarchitekturen hergestellt werden.By the inventive method it will also be possible with compared to commercial switches significantly less hardware and software effort to build a QoS switch. The QoS switch can be considered inexpensive chip solution with integrated or externally interconnected memory module without Use made of elaborate microprocessor architectures become.

Besonders kostengünstig und platzsparend kann der QoS-Switch unter Wegfall des Ethernet-Verbraucheranschlusses, bzw. Ethernet-Anschlussgeräte-Anschluss, direkt in den jeweiligen Teilnehmer integriert werden. Eine MAC (Media Access Control) und Physical Layer können dann entfallen. Especially economical and space-saving, the QoS switch can be switched off by omitting the Ethernet consumer connection, or Ethernet connection device connection, be integrated directly into the respective participant. A MAC (Media Access Control) and Physical Layer can then be omitted.

Vorteilhaft ist es auch, mehrere QoS-Switche durch Wegfall der entsprechenden MACs und Physicals in einem Mehrport-QoS-Switch mit entsprechend vielen Verbraucheranschlüssen zu integrieren.Advantageous It is also, several QoS switches by omission of the corresponding MACs and Physicals in a multi-port QoS switch with accordingly many consumer connections to integrate.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere durch folgende Vorteile aus:

  • 1. Es werden Quality of Services mit der priorisierten Behandlung von Nachrichten ermöglicht, von denen mehr als zwei Nachrichtenprioritäten unterstützt werden können.
  • 2. Die QoS-Switches können gemischt mit Hubs in einem Netzwerk betrieben werden, ohne dass die Eigenschaften der zeitlichen Determinierbarkeit des Nachrichtenaustausches verloren gehen.
  • 3. Der topologische Netzwerkaufbau erlaubt neben der linienförmigen Topologie auch sternförmige oder gemischte Strukturen.
  • 4. Die Ausnutzung der Bandbreite des Ethernetsystems ist nach wie vor in effizienter Weise gegeben. Zur schnelleren Behandlung von Nachrichten dient im beschriebenen Verfahren die Nachrichtenpriorisierung.
  • 5. Zu jeder Zeit können höher priorisierte Nachrichten nieder priorisierte Nachrichten überholen.
  • 6. Mittels QoS-Switches lassen sich streng determinierbare Netzwerkbereiche schaffen, die mit weiteren Netzwerkbereichen, z.B. Office domains, ebenfalls über QoS-Switches gekoppelt werden können.
  • 7. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Nachrichten direkt, d.h. nur durch Laufzeiten in der Logik verzögert an den Empfänger versendet bzw. weitergeleitet werden, sind deutlich bessere Uhrenabgleichgenauigkeiten bzw. Clock-Synchronisations-Zeiten, als in bekannten Ethernetnetzwerken realisierbar.
The inventive method is characterized in particular by the following advantages:
  • 1. Quality of Services is provided with the prioritized treatment of messages that can support more than two message priorities.
  • 2. The QoS switches can be mixed with hubs in a network, without losing the characteristics of the temporal determinability of the message exchange.
  • 3. The topological network structure allows not only the linear topology but also star-shaped or mixed structures.
  • 4. Utilization of the Ethernet system bandwidth is still efficient. For faster message handling, message prioritization is used in the method described.
  • 5. At any time, higher priority messages may override lower priority messages.
  • 6. QoS switches can be used to create strictly determinable network areas, which can also be coupled with other network areas, eg office domains, via QoS switches.
  • 7. Since in the method according to the invention, all messages are sent directly or forwarded delayed, ie only by delays in the logic delayed to the receiver, significantly better clock synchronization accuracies or clock synchronization times, as in known Ethernet networks feasible.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und Beispielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.following the invention is based on preferred embodiments and examples explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Netzwerks mit erfindungsgemäß vorgesehenen Schalteinrichtungen, 1 a schematic representation of an example of a network with inventively provided switching devices,

2 eine die Senderechte mehrerer Teilnehmer darstellende Tabelle, 2 a table representing the broadcasting rights of several subscribers,

3–6 eine schematische Darstellung mehrerer aufeinanderfolgender Sendezyklen, 3 - 6 a schematic representation of several successive transmission cycles,

7 ein Diagramm der Reaktionszeit in Abhängigkeit unterschiedlicher Prioritäten, 7 a diagram of the reaction time depending on different priorities,

8 eine schematische Darstellung eines Nachrichtenzyklus und 8th a schematic representation of a message cycle and

9 eine schematische Darstellung der Schalteinrichtung. 9 a schematic representation of the switching device.

Mittels Quality of Services Switches (QoS-Switches) 10 wird eine aktive ethernetgebundene Netzwerkstruktur aufgebaut. Jeder QoS-Switch 10 hat dabei mindestens einen Verbraucher- bzw. Anschlussgeräte-Anschluss 12 und mindestens einen Netzwerkanschluss 14. Der Verbraucheranschluss 12 wird mit den Verbrauchern, bzw. Anschlussgeräten, verbunden und der Netzwerkanschluss 14 wird entweder direkt mit einem Netzwerkanschluss 14 eines weiteren QoS-Switches 10 verbunden oder mit handelsüblichen Netzwerkinfrastrukturkomponenten wie z.B. Hubs 16. Wichtig in diesem Verfahren ist es innerhalb des Netzwerkes nur Netzwerkinfrastrukturkomponenten zu verwenden, die auch alle einlaufenden Nachrichten an alle Ports wieder ausgeben. Zur Ankopplung weiterer Netzwerke (z. B. eines Office Netzwerkes) können über die Verbraucheranschlüsse auch Switches 18 angeschlossen werden.Using Quality of Services Switches (QoS switches) 10 An active Ethernet-based network structure will be established. Every QoS switch 10 has at least one consumer or connection device connection 12 and at least one network connection 14 , The consumer connection 12 is connected to the consumers, or connecting devices, and the network connection 14 is either directly connected to a network connection 14 another QoS switch 10 connected or with standard network infrastructure components such as hubs 16 , Important in this method is to use within the network only network infrastructure components that also reissue all incoming messages to all ports. To connect additional networks (eg an office network), switches can also be used via the consumer connections 18 be connected.

Die Verbraucher, bzw. Anschlussgeräte, 20 dürfen in diesem Verfahren nur an die Verbraucheranschlüsse 12 der QoS-Switches 10 angeschlossen werden.Consumers, or connecting devices, 20 may in this procedure only to the consumer connections 12 the QoS switches 10 be connected.

In dem in 1 dargestellten Beispiel sind zwanzig Anschlussgeräte 20 über QoS-Switches 10 und Hubs 16 verschaltet. In 1 ist sowohl die sternförmige wie auch linienförmige Kopplung von Verbrauchern erkennbar. QoS-Switches 10 können direkt zwischen Verbraucher 20 und Hub 16 geschaltet werden und erlauben auch das Weiterschleifen der Verkabelung zum nächsten QoS-Switch 10.In the in 1 example shown are twenty connection devices 20 via QoS switches 10 and hubs 16 connected. In 1 Both the star-shaped and linear coupling of consumers can be seen. QoS switches 10 can be directly between consumers 20 and hub 16 and also allow looping of the cabling to the next QoS switch 10 ,

Jeder Verbraucheranschluss 12 der QoS-Switches 10 erhält umlaufend das Senderecht für eine Nachricht. Die Sendeberechtigung wird aus einer fortlaufenden Nummer entnommen, welche die Sendeposition beschreibt. Hat ein QoS-Switch 10 mehrere Verbraucheranschlüsse 12 wird jedem Verbraucheranschluss 12 pro QoS-Switch 10 eine Nummer zugeordnet. Vorteilhaft ist es, wenn die Nummern der Verbraucheranschlüsse 12 pro QoS-Switch 10 fortlaufend zugeordnet werden. Der Verbraucheranschluss 12 mit der Nummer „1" erhält zuerst das Senderecht für eine Nachricht bzw. einen Datensatz. Da alle Datensätze alle QoS-Switches 18 und Hubs 16 durchlaufen, können alle anderen Verbraucheranschlüsse 12 den Sendefluss von Nachrichten beobachten und zählen die Anzahl der gesendeten Datensätze mit, um so ihre eigene Sendeposition zu ermitteln. Anschließend sendet der QoS-Switch 10 dessen Verbraucheranschluss 12 die Nummer „2" besitzt usw.. Haben alle QoS-Switches 10 entsprechend ihrer Anzahl der Verbraucheranschlüsse 12 ihre Nachrichten gesendet, erfolgt eine Sendepause, die das Ende eines Sendezyklus kennzeichnet. Nach Ablauf der Sendepause startet der QoS-Switch 10 dessen Verbraucheranschluss die Nummer „1" besitzt den nächsten Sendezyklus. D. h. die anliegende Nachricht des Verbraucherabschlusses 12 mit der laufenden Nummer „1" wird gesendet.Every consumer connection 12 the QoS switches 10 receives the send right for a message. The transmission authorization is taken from a sequential number which describes the transmission position. Has a QoS switch 10 several consumer connections 12 will be any consumer connection 12 per QoS switch 10 assigned a number. It is advantageous if the numbers of the consumer connections 12 per QoS switch 10 be assigned continuously. The consumer connection 12 with the number "1" gets first the send right for a message or a record because all records all QoS switches 18 and hubs 16 can go through all the other consumer connections 12 observe the send stream of messages and count the number of records sent to determine their own send position. Then the QoS switch sends 10 its consumer connection 12 the number "2" owns etc .. Have all QoS switches 10 according to their number of consumer connections 12 sent their messages, there is a transmission pause, which marks the end of a transmission cycle. After the transmission pause, the QoS switch starts 10 whose consumer connection number "1" has the next transmission cycle, ie the attached message of consumer closure 12 with the serial number "1" is sent.

Sollte ein Verbraucheranschluss 12 keine neuen Nachrichten (vom Verbraucher) anliegen haben, sendet er trotzdem eine Nachricht (Dummy), damit die folgenden Verbraucheranschlüsse 12 ihre korrekte Sendeposition ermitteln können. Vorteilhaft ist es, wenn in diesem Fall eine möglichst kurze Nachricht versendet wird und die Nachricht an keinen Empfänger in diesem Netzwerk gerichtet ist. So wird das Netzwerk nicht mit unnötig langen Nachrichten belastet und die Verbraucher 20 können entlastet werden.Should be a consumer connection 12 If there are no new messages (from the consumer), he still sends a message (dummy), so that the following consumer connections 12 determine their correct send position. It is advantageous if in this case the shortest possible message is sent and the message is addressed to any recipient in this network. So the network is not burdened with unnecessarily long messages and consumers 20 can be relieved.

Jedem Verbraucheranschluss 12 ist ein Empfangsspeicher zugeordnet, in den alle vom Verbraucher 20 gesendeten Datensätze einlaufen. Jedem Verbraucheranschluss 12 pro QoS-Switch 10 wird eine Ethernetempfangsadresse (Destination) zugeordnet, die identisch mit der Empfangsadresse des angeschlossnen Verbrauchers 20 ist. Diese kann direkt aus dem Protokollverkehr mit dem Verbraucher, bzw. mit dem Anschlussgerät, 20 entnommen werden. So ist sichergestellt, dass jeder Verbraucher 20 mit jedem anderen Verbraucher 20 Nachrichten, bzw. Datensätze, austauschen kann. Vorteilhaft ist es, dass nur Nachrichten vom QoS-Switch 10 an die Verbraucher 20 weitergeleitet werden, dessen Empfangsadresse mit der der Nachricht identisch ist. Das System kann derart erweitert werden, dass auch Multicast und Broadcast Nachrichten übermittelt werden können. In diesem Fall wird im QoS-Switch 10 pro Verbraucheranschluss 12 und pro Nachricht eine Überprüfung auf mehrere Adressen (bzw. Adressräume) durchgeführt.Every consumer connection 12 is assigned a receive memory in which all of the consumer 20 come in. Every consumer connection 12 per QoS switch 10 An Ethernet receive address (destination) is assigned, which is identical to the receive address of the connected consumer 20 is. This can be directly from the protocol traffic with the consumer, or with the connection device, 20 be removed. This ensures that every consumer 20 with every other consumer 20 Messages, or records, can exchange. It is advantageous that only messages from the QoS switch 10 to the consumers 20 be forwarded whose receiving address is identical to that of the message. The system can be extended in such a way that multicast and broadcast messages can also be transmitted. In this case, in the QoS switch 10 per consumer connection 12 and per message a check on multiple addresses (or address spaces) performed.

Im allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass Nachrichten die zu Steuerungszwecken in der Automatisierung dienen, kurze Nachrichtenlängen haben und häufig zeitlich determinierbar gesendet werden müssen. Diese Nachrichten sollten dann mit hohen Prioritäten behandelt werden.in the In general, it can be assumed that the news serve for control purposes in automation, have short message lengths and often must be sent determinable in time. These messages should then with high priorities be treated.

Jeder Nachricht kann nach IEEE 802.1p eine Priorität zugeordnet werden, die im IP Protokoll festgelegt ist und die Quality of Services (QoS) unterstützt.Each message can be assigned a priority according to IEEE 802.1p, which is defined in the IP protocol and supports Quality of Services (QoS).

Während des Einlaufs der Nachricht überprüft die Steuerlogik des QoS-Switch 10 im IP-Bereich des Telegramms die Priorität der Nachricht und legt anschließend die Sendereihenfolge aller Nachrichten, bzw. Datensätze, die noch im QoS-Switch 10 verweilen, neu fest. So ist es möglich, dass später eingelaufene Nachrichten mit hoher Priorität, Nachrichten mit niederer Priorität im QoS-Switch „überholen" können.While the message is running, the control logic of the QoS switch checks 10 in the IP range of the message, the priority of the message and then sets the transmission order of all messages, or records that are still in the QoS switch 10 linger, new. Thus, it is possible that messages that have arrived later with high priority can "overtake" messages with a lower priority in the QoS switch.

Der QoS-Switch 10 kann so ausgeführt bzw. parametrisiert werden, dass er weniger Prioritäten als in IEEE 802.1p (7 Klassen) festgelegt sind, unterstützt. In diesem Fall werden alle Prioritäten, welche kleiner gleich III sind mit Priorität III behandelt.The QoS switch 10 can be run or parameterized to support fewer priorities than specified in IEEE 802.1p (7 classes). In this case, all priorities smaller than or equal to III are treated as Priority III.

Optional können jeder Prioritätsklasse I bis III maximale Nachrichtenlängen zugeordnet werden. In der Automatisierung ist dies zweckmäßig, da die Nachrichtenlängen für sicherheitsrelevante Nachrichten im allgemeinen kürzer sind als reine Steuerungsnachrichten, die wiederum kürzer sein werden, als Nachrichten die zu Visualisierungszwecken oder allgemeinen Managementfunktionen dienen und immer häufiger durch klassische Internetdienste (z. B. http Server) bedient werden.optional can every priority class I to III maximum message lengths be assigned. In automation, this is useful since the message lengths for safety-relevant News generally shorter are as pure control messages, which in turn are shorter as messages for visualization or general purpose Serve management functions and more and more frequently through classic Internet services (eg http server).

In diesem Fall, kann die Nachrichtenlänge pro Priorität begrenzt werden. Sollte eine Nachricht diese Länge überschreiten, so wird sie dann automatisch mit der nächst niedrigeren Priorität behandelt. Diese Option ist von Vorteil, um möglichst kurze Reaktionszeiten für hochpriorisierte Nachrichten zu erhalten, und um diese auch zeitlich determinierbar berechnen zu können.In In this case, the message length per priority can be limited become. If a message exceeds this length, it will become automatically with the next lower priority treated. This option is advantageous for the shortest possible reaction times for highly prioritized To receive messages, and to determine these also temporally determinable to be able to calculate.

Zum Aufbau einer einfachen und preiswerten Logistik ist es vorteilhaft, pro Sendezyklus einen Quality of Service zu bedienen, wobei alle Nachrichten mit höchster Priorität innerhalb eines ersten Sendezyklus gesendet werden. Das heißt, in einem ersten Sendezyklus werden von den Verbraucheranschlüssen der QoS-Switches alle Nachrichten mit der Priorität I gesendet.To the Building a simple and inexpensive logistics, it is advantageous to serve one quality of service per transmission cycle, with all News with the highest priority be sent within a first transmission cycle. That is, in one first transmission cycle are from the load ports of the QoS switches all messages with priority I sent.

Nachrichten mit niederer Priorität werden dann in weiteren folgenden Nachrichtenzyklen behandelt. Da im Ethernet auch längere Nachrichten (TCP/IP, http, FTP...) versendet werden müssen und sie im allgemeinen nicht so hohe Anforderungen an die Echtzeitfähigkeit stellen, sollten diese Nachrichten mit niedrigeren Prioritäten behandelt werden. Um aber den Nachrichten mit Priorität I auch die höchste Wiederholrate garantieren zu können, wird in dem folgenden Sendezyklus nur ein Teil der Nachrichten mit der Priorität II versendet. Damit jedoch auch Nachrichten mit niederer Priorität zeitlich determinierbar gesendet und empfangen werden können, werden in einer festen Anzahl von Nachrichtenzyklen alle jeweils zu einer Priorität gehörenden Nachrichten garantiert zeitlich determinierbar behandelt.news with low priority are then treated in subsequent message cycles. There in the Ethernet also longer Messages (TCP / IP, http, FTP ...) and must be sent they generally do not have that high level of real-time capability these messages should be treated with lower priorities become. However, the messages with priority I also have the highest repetition rate to be able to guarantee In the following transmission cycle, only part of the messages will be transmitted the priority II shipped. But also with lower priority messages can be sent determinierbar and received, are in a fixed Number of message cycles all messages belonging to a priority guaranteed to be timed determinable.

Dies ist nachfolgend anhand eines Beispiels mit drei Nachrichtenprioritäten (QoS) näher erläutert:
In diesem Beispiel sind die Nachrichtenprioritäten in einem ethernetbasierenden Automatisierungsnetzwerk wie folgt aufgeteilt:

Figure 00150001
This is explained in more detail below using an example with three message priorities (QoS):
In this example, the message priorities in an Ethernet-based automation network are divided as follows:
Figure 00150001

In diesem Beispiel erhalten alle Nachrichten der Priorität I ein Senderecht im ersten Sendezyklus. Im nächsten Sendezyklus erhält die Hälfte aller Nachrichten der Priorität II und in einem dritten Sendezyklus ¼ aller Nachrichten der Priorität III Senderechte, bzw. werden übertragen.In In this example, all priority I messages are received Transmission right in the first transmission cycle. In the next transmission cycle receives half of all Messages of priority II and in a third transmission cycle ¼ of all messages of priority III transmission rights, or be transferred.

Die Steuerung der Senderechte pro Verbraucheranschluss kann der Tabelle nach 2 entnommen werden.The control of the transmission rights per consumer connection can be found in the table 2 be removed.

In der Tabelle sind 12 Nachrichtenzyklen dargestellt, die jeweils durch eine Pause zur Synchronisierung des gesamten Systems getrennt sind. Nach Ablauf des 12. Sendezyklus wird mit Sendezyklus 1 nach einer Pause wieder aufgesetzt. In jeweils drei hintereinander folgenden Nachrichtenzyklen erfolgt die Behandlung der Nachrichtenprioritäten I bis III.The table shows 12 message cycles, each separated by a pause to synchronize the entire system. After the end of the 12th transmission cycle, the transmission cycle begins 1 put back after a break. In each case three successive message cycles, the treatment of the message priorities I to III.

Jeder Verbraucheranschluss wertet die zwei unteren Bits seiner Sendeberechtigungs- Nummer aus. Die Nachrichtenzyklen zu denen jeweils die Behandlung der Nachrichtenprioritäten von I bis III korrespondiert, werden über einen Zähler pro Anschlussgeräte-Anschluss 12 durch die QoS-Switches 10 mitgeführt. Durch Auswertung der Tabelle wird ermittelt, ob im jeweiligen Sendezyklus unter Berücksichtigung der eigenen Nummer eine Sendeberechtigung der entsprechend priorisierten Nachricht vorliegt. Logisch 0 bedeutet in der Tabelle, es liegt keine Sendeberechtigung vor und logisch 1 bedeutet, ein Datensatz wird gesendet.Each consumer port evaluates the two lower bits of its transmit authorization number. The message cycles to which each of the treatment of the message priorities of I to III corresponds are via a counter per terminal connection 12 through the QoS switches 10 carried. By evaluating the table, it is determined whether there is a transmission authorization of the correspondingly prioritized message in the respective transmission cycle taking into account the own number. Logical 0 means in the table, there is no send authorization and logical 1 means, a record is sent.

In 3-6 sind entsprechend der Tabelle (2) erfolgende Sendezyklen mit 12 Anschlussgeräten und 3 Nachrichtenprioritäten (QoS) dargestellt. Hierbei sind die Nachrichten mit Priorität I, d.h. der höchsten Priorität, dunkelgrau gepunktet, die Nachrichten mit Priorität II hellgrau gepunktet und die Nachrichten der Priorität III weiß dargestellt. Jeweils ein 1., ein 2. und ein 3. Sendezyklus ist zur Veranschaulichung in einem Kreis dargestellt, wobei es sich bei dem ersten Sendezyklus um den Sendezyklus 22, bei dem zweiten um den Sendezyklus 24 und bei dem dritten um den Sendezyklus 26 handelt.In 3 - 6 are according to the table ( 2 ) taking transmission cycles with 12 Connection Devices and 3 Message Priorities (QoS). In this case, the messages with priority I, ie the highest priority, are dotted with dark gray, the messages with priority II are dotted light gray and the messages of priority III are shown in white. In each case a first, a second and a third transmission cycle are shown in a circle for illustration, wherein the first transmission cycle is the transmission cycle 22 , in the second to the transmission cycle 24 and at the third, the transmission cycle 26 is.

In einem ersten Umlauf (3) wird in dem ersten Sendezyklus 22 von jedem Verbraucheranschluss, d.h. den Verbraucheranschlüssen mit den Nummern 1–12, eine Nachricht mit der Priorität I versendet. Nach einer Pause 28 erfolgt ein Versenden von Datensätzen jedes zweiten Anschlussgerätes, d.h. der Anschlussgeräte mit den Nummern 1, 3, 5, 7, 9 und 11. Hierbei erfolgt in dem zweiten Sendezyklus 24 ein Versenden von Datensätzen der Priorität II. Nach einer weiteren Pause 30 werden in dem dritten Sendezyklus 26 Datensätze der Priorität III auf einem Viertel der Anschlussgeräte, bzw. einem Viertel der Verbraucheranschlüsse, im dargestellten Ausführungsbeispiel der Anschlüsse mit den Nummern 4, 8 und 12, versendet.In a first round ( 3 ) is in the first transmission cycle 22 from each consumer connection, ie the consumer connections with the numbers 1 - 12 , a message with priority I sent. After a break 28 A transmission of data records of every second connection device, ie the connection devices with the numbers, takes place 1 . 3 . 5 . 7 . 9 and 11 , This takes place in the second transmission cycle 24 sending Priority II records. After another break 30 be in the third transmission cycle 26 Priority data records on one quarter of the connection devices, or one fourth of the consumer connections, in the illustrated embodiment of the connections with the numbers 4 . 8th and 12 , sent.

Nach einer weiteren Pause 32 erfolgt wiederum ein Versenden der Nachrichten der höchsten Priorität in dem ersten Sendezyklus 22 (4). Hierbei werden wieder Datensätze von sämtlichen Anschlussgeräten 1–12 versendet. Nach der Pause 34 werden im zweiten Sendezyklus 24 Datensätze der Hälfte der Geräte versendet. Hierbei handelt es sich um Datensätze derjenigen Geräte, von denen in dem ersten Umlauf (3) keine Datensätze versendet wurden, d.h. um die Geräte 2, 4, 6, 8 10 und 12. Nach einer weiteren Pause 36 erfolgt ein Versenden von Datensätzen im dritten Sendezyklus 26, wobei Datensätze eines anderen Viertels der Geräte, im dargestellten Ausführungsbeispiel der Geräte 1, 5 und 9, weitergeleitet werden.After another break 32 In turn, the messages of the highest priority are sent in the first transmission cycle 22 ( 4 ). Here are again records of all terminal devices 1 - 12 sent. After the break 34 be in the second transmission cycle 24 Records of half of the devices shipped. These are records of those devices of which in the first round ( 3 ) no records were sent, ie to the devices 2 . 4 . 6 . 8th 10 and 12 , After another break 36 a transmission of data records takes place in the third transmission cycle 26 , wherein records of another quarter of the devices, in the illustrated embodiment of the devices 1 . 5 and 9 , to get redirected.

In den nächsten Umläufen (5 und 6) erfolgt jeweils in den ersten Sendezyklen 22 ein Versenden von Datensätzen mit höchster Priorität, wobei jeweils Datensätze aller Anschlussgeräte versendet werden. Die sich daran anschließenden Sendezyklen 24 entsprechen den Sendezyklen, wie sie in den 3 bzw. 4 dargestellt sind. Der dritte Sendezyklus 26 enthält bei dem in 5 dargestellten Umlauf Datensätze der Geräte 2, 6, 8 und im nächsten Umlauf (6) Datensätze der Geräte 3, 7, 11. Somit sind im dargestellten Ausführungsbeispiel nach vier Umläufen (3-6) vier mal Datensätze mit höchster Priorität sämtlicher Anschlussgeräte versendet worden. Datensätze der Priorität II sind in diesem Gesamtumlauf zwei mal versendet worden. Datensätze der Priorität III sind nach den vier Umläufen (3-6) ein mal je Gerät versendet worden. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere bei Datensätzen mit einer hohen Priorität eine äußerst kurze Reaktionszeit realisierbar.In the next rounds ( 5 and 6 ) takes place in each case in the first transmission cycles 22 sending data records with the highest priority, whereby data records of all connection devices are sent. The subsequent transmission cycles 24 correspond to the transmission cycles as they are in the 3 respectively. 4 are shown. The third transmission cycle 26 contains at the in 5 circulated records of the devices 2 . 6 . 8th and in the next round ( 6 ) Records of the devices 3 . 7 . 11 , Thus, in the illustrated embodiment, after four rounds ( 3 - 6 ) has been sent four times records with the highest priority of all terminal devices. Priority II records have been sent twice in this total circulation. Priority III records are available after the four rounds ( 3 - 6 ) once per device has been shipped. With this method according to the invention, an extremely short reaction time can be achieved, in particular for data records with a high priority.

Prinzipiell kann diese Methode auf die Behandlung weiterer Prioritäten ausgedehnt werden und es sind auch weitere Möglichkeiten der Lastbegrenzung niederer Nachrichtenprioritäten gegeben.in principle This method can be extended to the treatment of further priorities be and there are also other ways of load limiting low news priorities given.

Durch diese Methode lässt sich mit den maximal bekannten Datenlängen, der Baudrate, dem Interframegap, der Anzahl der Teilnehmer, die geradzahlig aufgerundet werden müssen, eine determinierbare Übermittlungszeit für einen Datensatz ermitteln. Die Übermittlungszeit und damit die Reaktionszeit ist durch folgende Formeln bestimmt:
mit: x = Priorität (x = I bis III)
Rx = Reaktionszeit in μsec (worst case) mit der Priorität x
Tx = Zeit eines Telegramms in μsec bei 100 Mbit/sec Fast Ethernet mit der Priorität x
Dx = maximale Länge des jeweiligen Ethernetprotokolls in Byte
Ti = Zeit des Interframegap (ca.1 μsec)
n = auf eine gerade Zahl aufgerundete Anzahl der betriebenen Verbraucheranschlüsse
P = Pause (in μsec)
folgt: Tx = Dx × 8/100 + Ti (μsec) RI = n × TI + n/2 × TII + n/4 × TIII + 3 × P RII = 2 × RI RIII = 4 × RI This method can be used to determine a determinable transmission time for a data record with the maximum known data lengths, the baud rate, the interframe gap, the number of subscribers that must be rounded up evenly. The transmission time and thus the reaction time are determined by the following formulas:
with: x = priority ( x = I to III )
R x = reaction time in μsec (worst case) with priority x
T x = time of a telegram in μsec at 100 Mbit / sec Fast Ethernet with priority x
D x = maximum length of the respective Ethernet protocol in bytes
T i = time of the interframe gap (approx. 1 μsec)
n = rounded up to an even number of operated consumer connections
P = pause (in μsec)
follows: T x = D x x 8/100 + T i (μsec) RI = n × TI + n / 2 × TII + n / 4 × TIII + 3 × P RII = 2 × RI RIII = 4 × RI

Mit oben angegebener Formel lassen sich in dem in 3–6 dargestellten Beispiel die garantierten Reaktionszeiten ermitteln:
Mit: P = 10 usec; DI = 96 Byte; DII = 256 Byte; DIII = 1526 Byte = max.; folgt der in 7 dargestellte Graph. In dem dargestellten Diagramm zeigt die gestrichelte Linie die maximale Reaktionszeit in Abhängigkeit der Anzahl der Anschlussgeräte für Nachrichten der höchsten Priorität, d.h. der Priorität I. Für Nachrichten der Priorität II ist die Reaktionszeit durch eine durchgezogene Linie und für Nachrichten der Priorität III durch eine strichpunktierte Linie dargestellt.With the above formula can be in the in 3 - 6 example, determine the guaranteed reaction times:
With: P = 10 μsec; D I = 96 bytes; D II = 256 bytes; D III = 1526 bytes = max .; follows the in 7 illustrated graph. In the illustrated diagram, the dashed line shows the maximum response time depending on the number of highest priority message terminals, ie priority I. For priority II messages, the response time is a solid line and for priority III messages is a dot-dash line shown.

Jeder QoS-Switch 10 besitzt pro Verbraucheranschluss 12 eine eigene eindeutige Ethernetadresse. Diese dienen zu Diagnose- und Managementzwecken und werden erfindungsgemäß zur Bestimmung der Sendeberechtigungsnummer genutzt. Die Sendeberechtigungsnummer ist gleichbedeutend mit der Sendeposition des Verbraucheranschlusses. Die Sendeberechtigungsnummer wird aus allen am Netzwerk beteiligten Ethernetadressen der Verbraucheranschlüsse ermittelt. So erhält z. B. der Verbraucheranschluss mit der niedrigsten Ethernetadresse die Sendeberechtigungsnummer 1. Der Verbraucheranschluss mit der nächst höheren Ethernetadresse erhält die Nummer 2 usw.. Die Steuerlogik eines jeden Verbraucheranschlusses muss hierzu Kenntnis über alle Ethernetadressen der im Netzwerk befindlichen Verbraucheranschlüsse besitzen. Der gegenseitige Austausch aller Ethernetadressen der Verbraucheranschlüsse erfolgt durch Senden der eigenen Ethernetadresse an alle anderen QoS-Switches 10. Zum Austausch dieser Adressen werden die Pausen nach den Nachrichtenzyklen genutzt. In 8 ist ein typischer Sendezyklus dargestellt. Am Ende eines jeden Sendezyklus erfolgt eine Pause, die aus P1 und P2 besteht.Every QoS switch 10 owns per consumer connection 12 Its own unique Ethernet address. These are used for diagnosis and management purposes and are used according to the invention for determining the transmission authorization number. The transmission authorization number is synonymous with the transmission position of the consumer connection. The transmission authorization number is determined from all the Ethernet addresses of the consumer connections participating in the network. So z. For example, the consumer connection with the lowest Ethernet address has the send authorization number 1 , The consumer connection with the next higher Ethernet address receives the number 2 etc. The control logic of each consumer connection must have knowledge about all the Ethernet addresses of the consumer ports located in the network. The mutual exchange of all Ethernet addresses of the consumer connections takes place by sending the own Ethernet address to all other QoS switches 10 , To exchange these addresses, the pauses are used after the message cycles. In 8th a typical transmission cycle is shown. At the end of each transmission cycle there is a pause consisting of P1 and P2.

Werden innerhalb der Pausen P1 und P2 keine Nachrichten empfangen, startet der Verbraucheranschluss mit der Sendeberechtigungsnummer 1 den nächsten Sendezyklus. Innerhalb eines Sendezyklus werden nur Nachrichten von schon angemeldeten Verbraucheranschlüssen gesendet.If no messages are received within the pauses P1 and P2, the consumer connection starts with the transmission authorization number 1 the next transmission cycle. Within a transmission cycle, only messages from already registered consumer connections are sent.

Wird nun ein neuer QoS-Switch 10 dem Netzwerk hinzugefügt, so beobachtet dieser einen Sendezyklus und detektiert dessen Ende, wenn innerhalb einer Pausenzeit P1 keine Nachrichten mehr empfangen wurden. Zur Anmeldung versendet dieser QoS-Switch die Ethernetadresse eines seiner Verbraucheranschlüsse. Da auch alle schon angemeldeten QoS-Switches die Pausenzeiten überwachen, empfangen alle QoS-Switches diese Adresse innerhalb der Pausenzeit P2. Dies führt dazu, dass jetzt alle anderen QoS-Switches ihre zu den Verbraucheranschlüssen korrespondierenden Ethernetadressen versenden. Diese Kommunikation kann nach den normalen Ethernetregeln (CSMA/CD) erfolgen, da im Falle der Netzwerkkonfiguration kein determinierbares Echtzeitverhalten des Netzwerkes erwartet wird. Wurden alle Ethernetadressen einmal ausgetauscht, wird für jeden Verbraucheranschluss eine ggf. neue Sendeberechtigungsnummer ermittelt. Dies kann z. B. nach Ablauf der detektierten Pausenzeit P1 erfolgen. Nach Ablauf der Pausenzeit P2 startet dann der Verbraucheranschluss mit der niedrigsten Ethernetadresse den nächsten Sendezyklus. Sollte wiederum vor Ablauf der Pausenzeit P2 eine Nachricht empfangen werden, so müssen wieder alle Ethernetadressen ausgetauscht werden.Will now be a new QoS switch 10 added to the network, it observes a transmission cycle and detects its end, when no messages were received within a pause time P1. For logging in, this QoS switch sends the Ethernet address of one of its consumer ports. Since all already registered QoS switches monitor the pause times, all QoS switches receive this address within the pause time P2. As a result, all other QoS switches now send their Ethernet addresses corresponding to the load ports. This communication can be done according to the normal Ethernet rules (CSMA / CD), as in the case of the network configuration no determinable real-time behavior of the network is expected. If all Ethernet addresses have been replaced, a new send authorization number will be determined for each consumer connection. This can be z. B. after the detected pause time P1. After the pause time P2, the consumer connection with the lowest Ethernet address then starts the next transmission cycle. If, in turn, a message is received before the pause time P2 expires, all Ethernet addresses must be replaced again.

In 8 ist auch ein Anmeldezyklus dargestellt, indem sich noch kein Teilnehmer im Netzwerk angemeldet hat. Dieser Zustand kann z. B. nach „Power on" eintreten. Der Einfachheit halber wird im folgenden unterstellt, dass sich nur QoS-Switches mit jeweils einem Verbraucheranschluss anmelden. Der erste Teilnehmer am Netz wird keinen Sendezyklus detektieren können. Nach einer Pausenzeit P3, die größer als P1+P2 ist, versendet der Teilnehmer seine Ethernetadresse. Sollte er keine Nachrichten innerhalb der Pausenzeit P3 empfangen, versendet er erneut seine Adresse usw. Wird nun ein zweiter QoS-Switch zugeschaltet, wird dieser eine Nachricht vom zuerst eingeschalteten QoS-Switch erhalten. Nach einer Pausenzeit P1 startet der zweite zugeschaltete QoS-Switch mit dem Senden seiner Ethernetadresse. Dies wiederum löst erneut das oben beschriebene Prozedere aus.In 8th A logon cycle is also shown in which no participant has yet logged on to the network. This condition can z. For the sake of simplicity, it is assumed below that only QoS switches each with one consumer connection will log in. The first participant in the network will not be able to detect a transmission cycle after a pause time P3 greater than P1 + P2, the subscriber sends out his Ethernet address, if he does not receive any messages within the pause time P3, he sends his address again, etc. If a second QoS switch is now switched on, it will receive a message from the QoS switch that was switched on first after a pause time P1, the second switched-on QoS switch starts sending its Ethernet address, which in turn triggers the procedure described above.

In 8 wird auch gezeigt, wie sich weitere QoS-Switches bei unterschiedlichen Einschaltzeiten in das Netzwerk integrieren. Mit diesem Anmeldeverfahren ist es möglich, dass sich Netzwerkabschnitte nach Ausfall ein oder mehrerer Teilnehmer selbständig neu konfigurieren können. Die Sendereihenfolge kann sich dabei unter Umständen ändern. In jedem Fall werden aber immer vollständige Nachrichtenzyklen aufgebaut, die eine strenge zeitliche Determinierbarkeit garantieren.In 8th It also shows how other QoS switches integrate into the network at different turn-on times. With this registration method, it is possible that network sections can automatically reconfigure themselves after failure of one or more subscribers. The send order can be may change. In any case, however, complete message cycles are always built up, guaranteeing a strict temporal determinability.

Das Verfahren kann alternativ dahingehend verändert werden, dass jedem QoS-Switch nur eine Ethernetadresse zugeordnet wird. In diesem Fall müssen alle Verbraucheranschlüsse mit einer Ethernetadresse auskommen. Beim Anmeldevorgang senden dann alle Verbraucheranschlüsse pro QoS-Switch die gleiche Ethernetadresse. Die Sendeposition der Verbraucheranschlüsse innerhalb eines QoS-Switch kann in diesem Fall im QoS-Switch durch dessen Software oder Hardwarelogik vorgegeben werden. Alle anderen QoS-Switches bzw. deren Verbraucheranschlüsse behandeln die gleichen empfangenen Ethernetadressen wie im oben beschriebenen Verfahren. Die Ermittlung der eigenen Sendeposition wird dadurch nicht beeinflusst, solange jeder Verbraucheranschluss eine Ethernetadresse sendet und damit einen Sendeslot anmeldet.The Alternatively, the method may be modified to allow each QoS switch only one Ethernet address is assigned. In this case, everyone must consumer connections get along with an Ethernet address. Send when signing up then all consumer connections The same Ethernet address per QoS switch. The sending position of consumer connections within a QoS switch can in this case in the QoS switch through whose software or hardware logic is specified. All other QoS switches or their consumer connections treat the same received Ethernet addresses as in the method described above. The determination of your own send position is not affected by this, as long as each consumer port sends an Ethernet address and thus logs a sending slot.

Allen Verbraucheranschlüssen bzw. Anschlussgeräte-Anschlüssen 12 eines QoS-Switches 10 ist ein ausreichender gemeinsamer Empfangsspeicherbereich zugeordnet. Z. B. 8 mal 1526 Byte (1526 Byte = max. Ethernetframe) für 8 hintereinander einlaufende Nachrichten vom Verbraucher und zusätzlich 1526 Byte für eine Nachricht aus dem Netzwerk zur Zwischenspeicherung, falls diese nicht direkt an den Verbraucher weitergeleitet werden kann. Grund hierfür kann z. B. sein, dass der Verbraucher selbst eine Nachricht absetzen möchte und im Halb Duplex Betrieb die Leitung zum QoS-Switch belegt hat. Pro Verbraucheranschluss wird demnach ein Speicher von 9 × 1526 Byte = 13734 Byte reserviert. Mit einem handelsüblichen Speicherbaustein von 64k × 16 Bit = 128 Kbyte wird ein ausreichender Pufferspeicher für 8 Verbraucheranschlüsse pro QoS-Switch zur Verfügung gestellt.All consumer connections or connection device connections 12 a QoS switch 10 an adequate shared receive memory area is assigned. For example, 8 times 1526 bytes (1526 bytes = maximum Ethernet frame) for 8 consecutive incoming messages from the consumer and an additional 1526 bytes for a message from the network for caching, if it can not be forwarded directly to the consumer. Reason for this can be z. For example, it may be that the consumer himself wants to send a message and has occupied the line to the QoS switch in half-duplex operation. Accordingly, a memory of 9 × 1526 bytes = 13734 bytes is reserved per load connection. With a standard memory chip of 64k × 16 bit = 128 Kbyte sufficient buffer memory for 8 consumer connections per QoS switch is made available.

Der in 9 als Beispiel gezeigte QoS-Switch besteht aus zwei Netzwerkanschlüssen 40, 42, mit der die Verbindung zu weiteren QoS-Switches 10 oder handelsüblichen Hubs 16 (1) hergestellt werden kann und einem Verbraucheranschluss 44 an dem ein Verbraucher angeschlossen werden kann. Der QoS-Switch besteht aus den MACs (Media Acces Control) und den zur Erzeugung der Signale, einem externen Speicher 46 zur Zwischenspeicherung von Nachrichten, einem Mikrocontroller 48 zum Management des QoS-Switch und einer Steuerungslogik 50, die als Einchiplösung ausgeführt ist.The in 9 An example QoS switch consists of two network ports 40 . 42 that connects to other QoS switches 10 or commercial hubs 16 ( 1 ) and a consumer connection 44 where a consumer can be connected. The QoS switch consists of the MACs (Media Acces Control) and the one for generating the signals, an external memory 46 for caching messages, a microcontroller 48 for the management of the QoS switch and control logic 50 , which is designed as a single-chip solution.

Im Chip sind integriert:
Repeater 52 zur Weiterleitung und Aufbereitung der Ethernetprotokolle, Input und Output Buffer 54, 56, die als Sende- bzw. Empfangsbuffer dienen und dem Logikteil 50, der die Steuerung der Senderechte und der Nachrichtenpriorisierung im QoS-Switch 10 durchführt. Im Chip sind ebenfalls alle notwendigen Funktionen und Treiber zum Anschluss eines externen Speichers 46 und Mikroprozessor 48 untergebracht.Integrated in the chip:
repeater 52 for forwarding and processing the Ethernet protocols, input and output buffers 54 . 56 , which serve as send or receive buffer and the logic part 50 controlling the transmission rights and message prioritization in the QoS switch 10 performs. The chip also has all the necessary functions and drivers for connecting an external memory 46 and microprocessor 48 accommodated.

Vom Netzwerk einlaufende Telegramme werden auf ihre Zieladresse (oder Adressraum) hin überprüft und ggf. direkt oder im Falle, dass die Leitung zum Verbraucher hin belegt ist, indirekt über eine Zwischenspeicherung, an den Verbraucher weitergeleitet. Zur Auswertung der Zieladresse wird zumindest ein Teil des Telegramms im Backbone Input Buffer zwischengespeichert. Parallel wird das einlaufende Telegramm über den Repeater, der das Signal nur aufbereitet, an den jeweils anderen Netzwerkanschluss mit nur geringem Zeitversatz, der nur durch Laufzeiten der Bauelemente bestimmt ist, wieder ausgegeben. Dies ist wichtig, damit Zeitsynchronisierungen mit hoher Genauigkeit im Netzwerk durchgeführt werden können.from Network incoming telegrams are sent to their destination address (or Address space) and, if necessary, directly or in case the line occupies to the consumer is, indirectly over a caching, forwarded to the consumer. to Evaluation of the destination address becomes at least a part of the telegram cached in the backbone input buffer. Parallel will that incoming telegram over the repeater, which only processes the signal, to the other Network connection with only a small time offset, only through runtimes the components is determined, reissued. This is important, so that time synchronization is performed with high accuracy in the network can.

Vom Verbraucher einlaufende Telegramme werden im Device Input Buffer auf ihre Priorität im IP-Bereich des Protokolls untersucht und entsprechend im externen Speicher solange abgelegt, bis sie mit dem entsprechend zugehörigen nächsten freien Sendeslot über die Netzwerkanschlüsse ausgegeben worden sind.from Consumer incoming telegrams are stored in the Device Input Buffer on their priority examined in the IP range of the protocol and accordingly in the external Memory stored until it with the corresponding next free Transmitting solder over the network connections have been issued.

Die Steuerlogik des QoS-Switch kann so ausgelegt werden, dass sie im Falle des drohenden Speicherüberlaufs niedriger priorisierte Nachrichten zugunsten höher priorisierter Nachrichten verwirft.The Control logic of the QoS switch can be designed to work in the Trap of impending storage overflow lower priority messages in favor of higher priority messages rejects.

Der Mikroprozessor dient zur Unterstützung der Berechnung der Sendeberechtigungsnummern und der Netzwerkdiagnose. Vorteilhaft ist auch die Implementierung eines http Servers, der die externe Kommunikation mit handelüblichen Softwaretools, wie z. B. Internetexplorern unterstützt.Of the Microprocessor is for support the calculation of the transmission authorization numbers and the network diagnostics. Also advantageous is the implementation of an http server, the the external communication with commercial software tools, such as z. B. Internet Explorer supported.

Je nach Anzahl der Verbraucheranschlüsse kann es vorteilhaft sein, den Speicher in den Chip zu integrieren.ever according to the number of consumer connections, it may be advantageous to integrate the memory into the chip.

Im Falle, dass mehrere Verbraucheranschlüsse an einem QoS-Switch betrieben werden sollen, muss lediglich der Teil der Logik, der für die Steuerung eines Verbraucheranschlusses notwendig ist, und die entsprechenden Buffer mehrfach im Chip ausgeführt werden.in the Case that multiple consumer ports operate on a QoS switch only the part of the logic needed for the control a consumer connection is necessary, and the corresponding Buffer executed several times in the chip become.

Claims (29)

Verfahren zum multidirektionalen Austausch von Datensätzen unterschiedlicher Nachrichtenlänge zwischen über ein Ethernet-Netzwerk mittels Schalteinrichtungen (10) miteinander verbundenen Anschlussgeräten (20) in der industriellen Automatisierung, wobei ein zeitlich determinierbarer Datentransport durch die Schalteinrichtungen (10) herbeigeführt wird, und dazu jedem zu versendenden Datensatz vom Anschlussgerät (20) eine Priorität zugeordnet wird, wobei die Nachrichtenlänge pro Priorität begrenzt ist.Method for the multidirectional exchange of data records of different message length between over an Ethernet network by means of switching devices ( 10 ) connected connection devices ( 20 ) in industrial automation, wherein a time-determinable data transport by the switching devices ( 10 ), and to each record to be sent from the terminal ( 20 ) is assigned a priority, the message length being limited per priority. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Schalteinrichtungen (10) ohne topologische Einschränkungen miteinander verbunden sind und automatisch eine Sendereihenfolge der Schalteinrichtungen (10) festgelegt wird.Method according to Claim 1, in which the switching devices ( 10 ) are interconnected without topological restrictions and automatically a transmission order of the switching devices ( 10 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem Datensätze mit hoher Priorität häufiger versendet werden.The method of claim 1 or 2, wherein records with high priority frequently to be shipped. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem Datensätze mit hoher Priorität in einem ersten Sendezyklus (22) in der festgelegten Sendereihenfolge versendet werden und Datensätze mit niedriger Priorität in einem oder mehreren weiteren Sendezyklen (24,26) versendet werden.Method according to Claim 3, in which data sets with high priority are transmitted in a first transmission cycle ( 22 ) in the specified transmission order and low-priority data records in one or more further transmission cycles ( 24 . 26 ). Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem in dem ersten Sendezyklus (22) nur Datensätze einer ersten Priorität, nämlich der höchsten Priorität, versendet werden.Method according to Claim 4, in which in the first transmission cycle ( 22 ) only records of a first priority, namely the highest priority, are sent. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem in dem ersten Sendezyklus (22) die Datensätze aller Anschlussgeräte (20) versendet werden.Method according to Claim 4 or 5, in which in the first transmission cycle ( 22 ) the data sets of all connection devices ( 20 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 4 – 6, bei welchem in den weiteren Sendezyklen (24,26) jeweils Datensätze eines Teils der Anschlussgeräte (20) versendet werden.Method according to one of Claims 4 to 6, in which in the further transmission cycles ( 24 . 26 ) each data records of a part of the connection devices ( 20 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 4 – 7, bei welchem in einem zweiten Sendezyklus (24) nur Datensätze der zweiten Priorität versendet werden.Method according to one of claims 4 - 7, wherein in a second transmission cycle ( 24 ) only second priority records are sent. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 – 8, bei welchem in einem zweiten Sendezyklus (24) Datensätze von etwa der Hälfte der Anschlussgeräte (20) versendet werden.Method according to one of claims 4 - 8, wherein in a second transmission cycle ( 24 ) Data sets of about half of the connection devices ( 20 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 4 – 9, bei welchem in einem dritten Sendezyklus (26) nur Datensätze einer dritten und/oder einer höheren Priorität versendet werden.Method according to one of Claims 4 - 9, in which in a third transmission cycle ( 26 ) only records of a third and / or a higher priority are sent. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 – 10, bei welchem in einem dritten Sendezyklus (26) Datensätze von etwa einem Viertel der Anschlussgeräte (20) versendet werden.Method according to one of Claims 4 - 10, in which in a third transmission cycle ( 26 ) Records of about one quarter of the connection devices ( 20 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 4 – 11, bei welchem der erste Sendezyklus (22) nach jedem weiteren Sendezyklus (24,26) durchgeführt wird.Method according to one of Claims 4 - 11, in which the first transmission cycle ( 22 ) after each further transmission cycle ( 24 . 26 ) is carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 – 11, bei welchem die Sendezyklen (22,24,26) stets in selber Reihenfolge durchgeführt werden.Method according to one of Claims 4 - 11, in which the transmission cycles ( 22 . 24 . 26 ) always be carried out in the same order. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 – 13, bei welchem in dem zweiten Sendezyklus (24) abwechselnd Datensätze von der einen und der anderen Hälfte der Anschlussgeräte (20) versendet werden.Method according to one of Claims 9-13, in which in the second transmission cycle ( 24 ) alternating data sets from one and the other half of the connection devices ( 20 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 10 – 14, bei welchem in vier aufeinanderfolgenden dritten Sendezyklen (26) jeweils Datensätze eines anderen Viertels der Anschlussgeräte (20) versendet werden.Method according to one of Claims 10 to 14, in which, in four successive third transmission cycles ( 26 ) each data records of another quarter of the terminal equipment ( 20 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 15, bei welchem beim Überschreiten der maximalen Länge ein Datensatz automatisch in die nächst niedrigere Priorität eingestuft wird.Method according to one of claims 1-15, wherein when exceeded the maximum length Record automatically in the next lower priority is classified. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 16, bei welchem die Prioritäten der Datensätze nach IEEE 802.1p beschrieben sind.Method according to one of claims 1 - 16, wherein the priorities of records are described according to IEEE 802.1p. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 – 17, bei welchem das Festlegen der Sendereihenfolge durch die Vergabe von laufenden Sendeberechtigungsnummern für die Anschlüsse (14) der Schalteinrichtungen (10) oder der Anschlussgeräte (20) erfolgt.Method according to one of claims 2 - 17, wherein the determining of the transmission order by the allocation of current transmission authorization numbers for the connections ( 14 ) of the switching devices ( 10 ) or the connection devices ( 20 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem die Vergabe der Sendeberechtigungsnummer jedes Anschlusses (14) bzw. Anschlussgerätes (20) auf Grundlage der Ethernet-Adresse des jeweiligen Anschlusses (14) bzw. Anschlussgerätes (20) erfolgt.Method according to Claim 18, in which the assignment of the transmission authorization number of each connection ( 14 ) or connection device ( 20 ) based on the Ethernet address of the respective port ( 14 ) or connection device ( 20 ) he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 – 18, bei welchem zur Festlegung der Sendereihenfolge von jeder Schalteinrichtung (10) jeweils eine Adresse, insbesondere eine Ethernet-Adresse, der Anschlüsse (14) der Schalteinrichtung (10) oder der mit ihr verbundenen Anschlussgeräte (20) an alle Schalteinrichtungen (10) versendet wird.Method according to one of Claims 2 to 18, in which the transmission order of each switching device ( 10 ) each have an address, in particular an Ethernet address, the connections ( 14 ) of the switching device ( 10 ) or the connected equipment ( 20 ) to all switching devices ( 10 ) is shipped. Verfahren nach Anspruch 20, bei welchem jede Schalteinrichtung (10) auf Grundlage der empfangenen Anschluss-Adressen bzw. Anschlussgeräte-Adressen und der mindestens einen eigenen Anschluss-Adresse bzw. Anschlussgeräte-Adresse die Sendepositionen der mit ihr verbundenen Schalteinrichtungen (10) bzw. der Anschlüsse der Schalteinrichtungen (10) und ihre eigenen Sendepositionen ermittelt.Method according to Claim 20, in which each switching device ( 10 ) based on the received port addresses or terminal addresses and the at least one own port address or terminal address the transmission positions of the associated switching devices ( 10 ) or the connections of the switching devices ( 10 ) and their own send positions. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei welchem von jeder Schalteinrichtung (10) die Anzahl der von anderen Schalteinrichtungen (10) gesendeten Datensätze gezählt wird, um den eigenen Sendezeitpunkt zu ermitteln.A method according to claim 18 or 19, wherein each switching device ( 10 ) the number of other switching devices ( 10 ) is counted to determine the own transmission time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 22, bei welchem ein Dummy versendet wird, wenn kein Datensatz entsprechender Priorität zum Versenden vorhanden ist.Method according to one of claims 1 - 22, wherein a dummy is sent if no record of appropriate priority to send is available. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 – 23, bei welchem die Adressen in zwischen Sendezyklen vorgesehenen Sendepausen übermittelt werden.Method according to one of claims 20 - 23, wherein the addresses transmitted in between transmission cycles provided transmission breaks become. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 – 24, bei welchem die Adresse eines neu hinzugeschalteten Anschlussgeräts (20) nach Ablauf einer ersten Pausenzeit (P1) übermittelt wird und anschließend alle Adressen der übrigen Anschlussgeräte (20) zur Festlegung der neuen Sendereihenfolge übermittelt werden.Method according to one of Claims 20 - 24, in which the address of a newly connected terminal device ( 20 ) is transmitted after a first pause time (P1) and then all addresses of the other connection devices ( 20 ) to determine the new order of transmission. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 25, bei welchem die Schalteinrichtungen (10) einen Datensatz nur an einen Anschluss für ein Anschlussgerät (20) weiterleiten, der mit der Adresse des Anschlussgerätes (20) übereinstimmt.Method according to one of Claims 1 to 25, in which the switching devices ( 10 ) a record only to a port for a terminal device ( 20 ) with the address of the connection device ( 20 ) matches. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 – 26, bei welchem nur Schalteinrichtungen (10) mit angeschlossenem Anschlussgerät (20) eine oder mehrere Adressen zur Festlegung der Sendereihenfolge versenden.Method according to one of Claims 20 - 26, in which only switching devices ( 10 ) with connected connection device ( 20 ) send one or more addresses to determine the transmission order. Netzwerk auf Ethernet-Basis, mit mehreren über Netzwerkkabel miteinander verbundenen Schalteinrichtungen (10), die jeweils mit mindestens einem Anschlussgerät (20) verbindbar sind, wobei die Schalteinrichtungen (10) derart aufgebaut sind, dass sie zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 – 27 geeignet sind.Network based on Ethernet, with several switching devices interconnected via network cables ( 10 ), each with at least one connection device ( 20 ) are connectable, the switching devices ( 10 ) are constructed such that they are suitable for carrying out the method according to one of claims 1 - 27. Schalteinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 – 27 für Netzwerke auf Ethernet-Basis, mit mindestens einem Anschluss für ein Anschlussgerät (20), mindestens einem Netzwerkanschluss (40,42), einem Zwischenpuffer zum Zwischenspeichern von an das mindestens eine Anschlussgerät (20) zu sendenden bzw. von dem mindestens einen Anschlussgerät (20) zu empfangenden Datensatz und einem Logik-Baustein zur Kommunikation mit Logik-Bausteinen weiterer im Netzwerk angeordneter Schalteinrichtungen (10).Switching device for carrying out the method according to one of claims 1 - 27 for networks based on Ethernet, with at least one connection for a connection device ( 20 ), at least one network connection ( 40 . 42 ), an intermediate buffer for buffering to the at least one connection device ( 20 ) or from the at least one connecting device ( 20 ) to be received data record and a logic device for communication with logic devices of other networked switching devices ( 10 ).
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