DE60222640T2 - Verfahren und system zur adressierung von geräten in einem rechnernetzwerk - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zum Übermitteln von Informationen über ein Kommunikationsnetz, und insbesondere auf ein Adressierungsschema für Geräte in einem Computernetz.
  • Auf Ethernet basierende Produkte zur Produktionsautomatisierung und zugehörige Gebiete sind beim Übermitteln zwischen Datenverarbeitungssystemen und Peripheriegeräten weit verbreitet. Lokalnetze (LAN) schalten Betriebsanlagen und andere Geräte, wie etwa speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Brücken (z. B. die BP85 Bridge Plus und BM85 Bridge Multiplexer von Schneider Automation, Inc.), industrielle Stromversorgungsüberwachungsgeräte (z. B., das CM 4000 von Schneider Electric N. A.), speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) (z. B., jede beliebige der Quantum-SPS von Schneider Automation, Inc.) und Computerarbeitsplätze zum Überwachen und Programmieren von SPS und anderen Geräten bezüglich der Produktionsautomatisierung zusammen. Das MODBUS-Protokoll ist bei Anwendungen von Produktionsautomatisierung weit verbreitet. Das MODBUS-Protokoll wird in dem "MODBUS Protocol Reference Guide", Veröffentlichung PI-MBUS-300 von Schneider Automation, Inc. beschrieben. MODBUS Plus ist ein LAN-Protokoll für industrielle Steueranwendungen. Anwendungen des MODBUS-Plus-Protokolls werden in dem „MODBUS Plus Network Planning and Installation Guide", 890 USE 10000 Version 3.0, Schneider Electric, April 1996 beschrieben.
  • Das MODBUS-Protokoll ist wohl bekannt und wird zum Beispiel im World Wide Web (Web) unter http://www.modicon.com/techpubs/toc7.html beschrieben, was hierin zusammen mit allen sich darauf beziehenden Webseiten unter Verweis eingegliedert ist.
  • Das Aufkommen des Ethernets als der Industriestandard von Körperschaftssystemen führte zur Verwendung des Ethernets bei Betriebsvernetzung. Dies führte wiederum zu der Entwicklung von MODBUS/TCP, was Ethernet, TCP/IP (Übertragungssteuerprotokoll/Internetprotokoll) und MODBUS-Datenübertragung kombiniert, um unter Verwendung dieser wohl bekannten Protokolle und technischen Daten skalierbare Netze für Produktionsautomatisierungseinrichtungen zu erreichen. Das MODBUS/TCP-Protokoll wird in Swales, "Open MODBUS/TCP Specification," Version 1.0, 29. März 1999 beschrieben. Der Quellcode der Probe für einen MODBUS/TCP-Treiber und Swales, "Open MODBUS/TCP Specification" sind im Web unter http://www.modicon.com/openmbus erhältlich. Das MODBUS-Protokoll wird im Web unter http://www.modicon.com/techpubs/intr7.html beschrieben. Verschiedene Vernetzungsschemata bezüglich der Produktionsautomatisierung werden in U.S. Pat. Nr. 6,151,625 ; 5,805,442 ; 5,251,302 ; und 5,699,350 beschrieben.
  • Ein MODBUS-Datenpaket umfasst ein Adressfeld zum Speichern eines Gerätebezeichners (ID). Die Geräte-ID identifiziert das Slavegerät, an das das MODBUS-Datenpaket gesendet werden soll, wenn die Nachricht aus einem Mastergerät gesendet wird. Wenn das Datenpaket an einem Slavegerät entsteht und an ein Mastergerät gesendet werden soll, identifiziert die Geräte-ID das Slavegerät, aus dem das MODBUS-Datenpaket gesendet wird. Somit adressiert ein Master ein Slave durch Platzieren der Slaveadresse in das Adressfeld der Nachricht, und wenn das Slave seine Antwort sendet, platziert es seine eigene Adresse in das Adressfeld, um den Master wissen zu lassen, welches Slave antwortet.
  • Obwohl MODBUS/TCP Internetworking von Produktionsautomatisierungsgeräten vereinfacht hat, bestehen erhebliche Einschränkungen auf dem von MODBUS/TCP verwendeten Adressierungsschema. Derzeit sind beide Enden einer MODBUS/TCP-Verbindung von Hand konfiguriert, so dass jedes MODBUS-Mastergerät eine Nachschlagetabelle von IP-Zieladressen für jeden möglichen MODBUS-Geräte-ID-Wert aufweist. In vielen Fällen sind die Nachschlagetabellen in den MODBUS-Mastergeräten identisch und somit redundant. Die Tabellen erfordern Aktualisierung durch einen Ingenieur oder Facharbeiter. Geräte können ohne Kenntnisnahme die Adresse ändern. Die Tabellen veralten, und der Bediener erhält als Meldung, eine Tabelle zu aktualisieren, eine Fehlermeldung – ein unpraktisches und schwieriges Fehlermeldungssystem. Da sich die Industrie in Richtung Interoperabilität bewegt, das heißt nahtlose Datenübertragung zwischen Datenübertragungsprotokollen, erhöht sich die Anzahl von Geräten Dritter, die Adressierungserhöhung erfordern, was des Weiteren die Wartung und Komplexität bei Adressierungsschemata erhöht.
  • WO 00/21250 , was von dem vorliegenden Anmelder angemeldet wurde, offenbart eine Brücke zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen einem MODBUS-Plus-Netz und einem Ethernet-Netz. Die Brücke umfasst ein MODBUS-Platine, eine Ethernet-Platine und eine CPU. Die MODBUS-Platine ist zum Empfangen einer Nachricht aus einem Absendeknoten mit einem Leitwegfeld von fünf Byte bedienbar an ein Lokalnetz gekoppelt. Die CPU ist zum Extrahieren einer Tabellenposition als Antwort auf ein drittes Byte innerhalb des Leitwegfelds bedienbar mit der Platine verbunden. Die Ethernet-Platine ist zum Weiterleiten der Nachricht an ein IP-Ziel als Antwort auf die Tabellenposition bedienbar mit der CPU und dem Ethernet-Netz verbunden.
  • Der Artikel, "The next generation of the internet: aspects of the Internet Protocol Version 6" von David C Lee et al. und veröffentlicht in IEEE Network, Januar/Februar 1998, stellt einen Überblick über mehrere Hauptverbesserungen, die von der Internetprotokollversion 6 (IPv6) im Vergleich zu der gegenwärtigen Internetprotokollversion 4 (IPv4) geboten werden, dar. Die abgedeckten Themen umfassen IPv6-Adressierungs- und Leitkonzepte, Änderungen der minimalen IPv6-Paketgröße, Datenflüsse und Verkehrsklassen, die Neighbour-Discovery- und Knoten-Autokonfigurationsmechanismen und einen Überblick über Mobile IPv6 und das Netzsicherheitskonzept. Übergangsmechanismen, wie etwa Dual-Stapel und das 6Bone werden ebenfalls behandelt. Das 6Bone ist ein virtuelles Netz, das verwendet wird, um zu helfen, die Entwicklung von IPv6 zu prüfen und zu vereinfachen. Mit dem 6Bone assoziierte Hauptkonzepte, wie etwa Einstellungsanforderungen, IPv6-DNS-Unterstützung und Tunnelmechanik sind ebenfalls dargestellt.
  • Ein Verfahren, System und Computerprogrammprodukt zum übermitteln von Informationen über ein Kommunikationsnetz aus einem Sendegerät zu einem Zielgerät ist offenbart. Das Sendegerät bestimmt eine Netzposition eines Zielgeräts, an das ein erstes Informationsdatenpaket gesendet werden soll. Das erste Informationsdatenpaket wird für ein erstes Kommunikationsprotokoll, das ein MODBUS-Protokoll ist, formatiert und umfasst ein Feld einer Geräteadresse, das konfiguriert ist, um einen Gerätebezeichner zu speichern, der dem Zielgerät entspricht. Dann wählt das Sendegerät basierend auf der Netzposition des Zielgeräts einen Adressierungsbereich aus vielfachen unterschiedlichen Adressierungsbereichen aus. Der Gerätebezeichner wird auf der Basis des ausgewählten Adressierungsbereichs und unter Verwendung eines Verfahrens, dass von diesem abhängt, für das erste Datenpaket erzeugt. Das Sendegerät verkapselt das erste Informationsdatenpaket in einem zweiten Informationsdatenpaket, das für ein zweites Kommunikationsprotokoll formatiert ist und ein Feld einer Zieladresse umfasst. Dann erzeugt das Sendegerät in dem Feld der Geräteadresse des ersten Datenpakets eine Zieladresse für das zweite Datenpaket auf der Basis des Gerätebezeichners, speichert die Zieladresse in dem Feld der Zieladresse des zweiten Datenpakets und überträgt das zweite Informationsdatenpaket über das Kommunikationsnetz, wobei das Verfahren des Erzeugens der Zieladresse von dem ausgewählten Adressierungsbereich abhängt.
  • Somit stellt die vorliegende Erfindung dem Adressierungsschema, das in Kommunikationsnetzen verwendet wird, in denen ein Informationsdatenpaket, das für ein Protokoll formatiert ist, in einem Informationsdatenpaket eingeschlossen ist, das für ein anderes Protokoll formatiert ist, zusätzliche Flexibilität bereit. In einer Ausführungsform wird die Geräte-ID in dem Adressfeld eines MODBUS-Datenpakets gespeichert, und die Zieladresse ist die Zielinternetprotokolladresse (IP-Adresse) in einem IP-Paket. Unterschiedliche Protokolle, wie etwa ATM (Asynchronous Transfer Mode) können in alternativen Ausführungsformen verwendet werden. Zusätzlich dazu ermöglicht es die vorliegende Erfindung in einigen Situationen, dass ein Gerät lediglich auf Informationen, die in einer MODBUS-Nachricht enthalten sind, basierend, automatisch eine Ziel-IP-Adresse eines anderen Geräts erzeugt.
  • In einer Ausführungsform sind drei unterschiedliche Adressierungsschemata für jedes MODBUS-Datenpaket erhältlich. Bei dem ersten Schema ist die Geräte-ID des Zielgeräts (d. h. des Geräts, an das das MODBUS-Datenpaket gesendet wird) von 1 bis 64, und die Ziel-IP-Adresse ist durch Ersetzen des letzten Oktetts der IP-Adresse des Sendegeräts mit der Geräte-ID des Zielgeräts gebildet.
  • Bei dem zweiten Adressierungsschema befindet sich die Geräte-ID des Zielgeräts in dem Bereich 70 bis 99. Die Geräte-ID wird von dem Eintrag in eine Adressentabelle bestimmt, der der IP-Adresse und der Geräte-ID des Zielgeräts entspricht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Nachschlagetabelle 30 Einträge auf, die den 30 möglichen Geräte-IDs in dem Bereich 70 bis 99 entsprechen.
  • Das dritte Adressierungsschema wird für Geräte-Ids in dem Bereich 100 bis 247 verwendet. Die Geräte-ID des Zielgeräts wird durch Multiplizieren einer ersten Ebenenadresse des Zielgeräts mit einer vorbestimmten Konstante gebildet. Das daraus resultierende Produkt wird zu der zweiten Ebenenadresse des Zielgeräts addiert, um die Geräte-Id zu bilden. Die erlaubt vorteilhafterweise zwei Ebenen der Adressierung. Dies ist insbesondere hilfreich, wenn ein Gerät mit einer einzigartigen IP-Adresse mehrere Peripheriegeräte mit nicht einzigartigen Adressen aufweist. Bei einer Ausführungsform identifiziert die erste Ebenenadresse zum Beispiel den Port eines Teilnetz-Netzübergangs, und die zweite Ebenenadresse identifiziert das Zielgerät in dem Teilnetz. Herkömmliche NMODBUS/TCP können unterschiedliche Geräte adressieren, die mit demselben Port eines Teilnetz-Netzübergangs verbunden sind, wie etwa einem Brücken-Multiplexer. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt in geeigneter Weise diese Fähigkeit durch Identifizieren des Ports eines Teilnetz-Netzübergangs mit dem Quotienten, der resultiert, wenn die Geräte-ID durch eine Konstante geteilt wird, und durch Identifizieren des Zielgeräts in dem Teilnetz mit dem Rest, bereit.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine vollständigere Beurteilung der Erfindung und viele der begleitenden Vorteile davon werden leicht erhalten, da dies unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich wird, wobei:
  • 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kommunikationsnetzes, das eine oder mehrere Variationen des erfinderischen Adressierungsschemas der vorliegenden Erfindung gebraucht, ist;
  • 2A eine schematische Darstellung eines TCP-Datenpakets, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist, ist;
  • 2B eine schematische Darstellung eines MODBUS-Datenpakets, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist, ist;
  • 3 eine konzeptionelle Darstellung der Geräte-ID-Bereiche für das Geräte-ID-Feld eines MODBUS-Datenpakets gemäß einer Ausführungsform ist;
  • 4 eine beispielhafte Adressentabelle ist, in der jeder Eintrag einzigartig ein Zielgerät durch eine IP-Adresse und eine Geräte-ID gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung identifiziert;
  • 5A und 5B sind Flussdiagramme, die erklären, wie die vorliegende Erfindung unterschiedliche Adressierungsschemata basierend auf der Netzposition eines Zielgeräts gemäß einer Ausführungsform verwendet;
  • 6 ist ein Flussdiagramm, dass erklärt, wie MODBUS-Nachrichten gemäß unterschiedlicher Adressierungsschemata geleitet werden; und
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines Mehrzweckcomputersystems, das konfiguriert ist, um eine oder mehrere der Sonderzweckfunktionen der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nun wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen identische oder zugehörige Teile durch die verschiedenen Ansichten hinweg kennzeichnen, und insbesondere auf 1 davon ein Abschnitt eines beispielhaften Kommunikationsnetzes gezeigt. Das Netz umfasst Geräte, wie etwa speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 104, Personal Computer (PC) 106, PC 108, Brücken-Multiplexer 110 und Brücke 116, die über Bus 109 miteinander in Verbindung stehen und einen Abschnitt eines LAN bilden. SPS 111, 112 und 113 und PC 114, die zwei Teilnetze bilden, sind an die Ports 1 und 2 des Brücken-Multiplexers 110 bzw. auf die Ports 1 und 2 des Brücken-Multiplexers 110 gekoppelt. Brücke 116, PC 117, SPS 118 und Server 122 bilden einen Abschnitt eines anderen LAN, das mit dem Netz aus 1 verbunden ist und kommunizieren über Bus 119 miteinander. Die Server 122 und 126 kommunizieren über das Internet 124 miteinander. Server 126, SPS 128 und PC 134 kommunizieren über Bus 133 miteinander und bilden einen Abschnitt eines anderen LAN.
  • SPS 104, 111, 112, 113, 118 und 128 sind jede beliebigen bekannten SPS zur Produktionsautomatisierung und/oder Maschinensteuerung und Überwachung, wie etwa die Produktlinien Quantum, Premium oder Momentum von Schneider Automation.
  • Die PCs 106, 108, 114, 117 und 134 sind jeder beliebige geeignete Arbeitsplatz, Personal Computer, Laptop, Palmtop, Personal Data Assistent und/oder zum Beispiel das Computersystem 701 aus 7. Die PCs 106, 108, 114, 117 und 134 stellen alle oder einige der Funktionen einer Benutzerschnittstelle, einer Überwachungseinrichtung oder Kontaktplansteuerung oder jeder beliebigen anderen Funktion bereit, die Computer zur Produktionsautomatisierung bereitstellen. Der PC 108 kann zum Beispiel eine Benutzerschnittstelle bereitstellen, die ermöglicht, dass ein Benutzer andere Produktionsautomatisierungsfunktionen zum Beispiel für SPS 104, 111, 112, 113, 118 und 128 überwacht, programmiert und bereitstellt. Als ein anderes Beispiel könnte PC 134 konfiguriert werden, um SPS 118 zu programmieren und SPS 104 zu überwachen. Als ein anderes Beispiel könnte der PC 106 eine Programmierkonsole sein, wie etwa eine P230 Programmierkonsole von Schneider Automation, Inc. Geeignete Softwarewerkzeuge und Programmiertechniken, wie etwa die Concept Programming Software von Schneider Automation, Inc. sind zum Überwachen, Programmieren und Steuern von SPS auf dem Fachgebiet wohl bekannt.
  • Der Brücken-Multiplexer 110 ist jedes beliebige geeignete Gerät zum Verbinden eines oder mehrerer Teilnetze mit einem anderen Netz. Der Brücken-Multiplexer 110 stellt dem Teilnetz an Port 1 und dem Teilnetz an Port 2 einen Teilnetz-Netzübergang bereit. In diesem Fall verbindet der Brücken-Multiplexer 110 ein Teilnetz, das von SPS 111 und SPS 112 gebildet ist, und ein anderes Teilnetz, das von SPS 113 und PC 114 gebildet ist, mit dem Netz von Geräten (einschließlich SPS 104, PC 106 und PC 108), die mit dem Bus 109 verbunden sind. In einer Ausführungsform führt der Brückenmultiplexer 110 ebenfalls die Funktion eines Routers durch. Der Brücken-Multiplexer 110 verbindet Teilnetze mit Netzen, die dieselben Protokolle wie die Teilnetze verwenden oder unterschiedliche. Ein Beispiel eines geeigneten Brücken-Multiplexers 110 ist der BM85 Bridge Multiplexer von Schneider Automation Inc. Der BM85 Bridge Multiplexer verbindet MODBUS-Geräte oder Teilnetze von MODBUS-Geräten mit MODBUS-Plus-Netzen. Die zwei mit 1 und 2 bezeichneten Ports können separat konfiguriert werden, um zum Beispiel ein MODBUS-Mastergerät, Slavegerät oder Netz von Slavegeräten zu unterstützen.
  • Die Portparameter sind separat konfigurierbar. Des Weiteren kann der Brücken-Multiplexer 110 zum Beispiel entweder für Einzel- oder Doppelkabelnetzanlagen verwendet werden. In einer Ausführungsform sind die Ports 1 und 2 des Brücken-Multiplexers 110 für RS422- oder RS485-Seriengeräte konfiguriert. Das RS422-Protokoll unterstützt bis zu 16 Geräte in einem Teilnetz, und das RS485 unterstützt bis zu 32 Geräte in einem Teilnetz.
  • In einer Ausführungsform kommunizieren die Geräte in 1, die mit den Bussen 109, 119 und 133 verbunden sind, unter Verwendung des MODBUS/TCP-Protokolls, obwohl jedes beliebige andere geeignete Protokoll verwendet werden kann. Die Busse 109, 119 und 133 übertragen Daten unter den Geräten aus 1. Zusätzlich repräsentieren die Busse 109, 119 und 133 Verbindungen zwischen verschiedenen Geräten, und somit kann bei der vorliegenden Erfindung jede beliebige Netztopologie (z. B. Bus, Ring, Stern) verwendet werden. Zu Demonstrationszwecken weist der PC 106 eine IP-Adresse von 8.11.13.25 und eine Geräte-ID von 25 auf, der Brücken-Multiplexer 110 weist eine IP-Adresse von 8.11.13.5 auf, die SPS 118 weist eine IP-Adresse von 8.11.13.37 und eine Geräte-ID von 37 auf, und der PC 134 weist eine IP-Adresse von 9.12.14.1 und eine Geräte-ID von 1 auf. Zusätzlich dazu weist SPS 111 eine Geräte-Adresse von 1 auf, SPS 112 weist eine Geräteadresse von 2 auf, SPS 113 weist eine Geräteadresse von 2 auf, und PC 114 weist eine Geräteadresse von 9 auf, wie in 1 gezeigt.
  • Der Server 122 und der Server 126 stellen Schnittstellen zwischen den Netzen bereit, die über Bus 119 bzw. Bus 133 du das Internet 124 verbunden sind. Die Server 122 und 126 sind jede beliebigen Computer, Arbeitsplätze, Servercomputer, Computersystem (z. B. das Computersystem 701 aus 7) oder jede(s) beliebige andere Gerät und/oder Software zum Beispiel zum Steuern ihrer jeweiligen Netze oder Antworten auf Befehle von Internet-Klienten. Beispiele von Server-Hardware umfassen GEC Alpha- und Sun UltraSPARC-Server.
  • Die Brücke 116 ist jedes beliebige geeignete Gerät zum Verbinden von Netzen. In dem gezeigten Beispiel in 1 verbindet die Brücke 116 ein Netz von Geräten, die mit dem Bus 109 verbunden sind, mit einem Netz von Geräten, die mit dem Bus 119 verbunden sind. Ein Beispiel einer geeigneten Brücke 116 ist die BM85 Bridge Plus von Schneider Automation Inc.
  • Das Internet 117 ist ein Weitverkehrsnetz (WAN), das Netzübergänge und Netze umfasst, die TCP/IP-Protokolle verwenden. Die Server 122 und 126 kommunizieren zum Beispiel über das Internet 124 miteinander. Bei alternativen Ausführungsformen wird jedes beliebige geeignete private oder öffentliche Netz zum Verbinden entfernter Computer anstelle des oder zusätzlich zu dem Internet 124 verwendet.
  • 2A ist eine schematische Darstellung eines TCP-Datenpakets, das ein Transaktions-ID-Feld 202, ein Protokoll-ID-Feld 204, ein Längenfeld 206 und ein Informationsfeld 208 zum Verkapseln von Informationen, wie etwa einem MODBUS-Datenpaket, umfasst. Es versteht sich, dass die Begriffe Paket, Datenpaket, Block und Segment hierin austauschbar verwendet werden. Das Transaktions-ID-Feld speichert Informationen, die eine bestimmte Transaktion zwischen zweit Geräten identifizieren. Das Protokoll-ID-Feld 204 speichert Informationen, die das Protokoll der Nachricht, die in dem TCP-Datenpaket verkapselt ist, identifizieren. Ein Wert von 0 einer Protokoll-ID 204 zeigt an, dass das TCP-Datenpaket eine Nachricht liefert, die für das MODBUS-Protokoll formatiert ist. Das Längenfeld 206 identifiziert die Länge der verkapselten Nachricht in Feld 208. Das Feld 208 speichert die Nachricht, in diesem Beispiel, ein MODBUS-Datenpaket, das in dem TCP-Datenpaket aus 2A verkapselt ist.
  • 2B ist eine schematische Darstellung des MODBUs-Datenpakets in dem Feld 208. Das MODBUS-Datenpaket umfasst ein Geräte-ID-Feld 210, ein Funktionscodefeld 212 und ein Datenfeld 214. Das Geräte-ID-Feld 210 speichert Informationen, die ein Slavegerät identifizieren, an das eine MODBUS-Nachricht gesendet wird oder von dem eine MODBUS-Nachricht empfangen wird. Das Funktionscodefeld 212 speichert Informationen, die ein Slave anweisen, welche Art von Aktion es durchzuführen hat. Der Funktionscode 212 könnte zum Beispiel Informationen speichern, die ein Slavegerät anweisen, die An/Aus-Zustände einer Gruppe von für sich allein stehenden Spulen oder Eingaben zu lesen, die beinhalteten Daten einer Gruppe von Verzeichnissen zu lesen, den Diagnosestatus des Slave zu lesen, in vorgesehene Spulen oder Verzeichnisse zu schreiben oder Laden, Aufzeichnen oder Verifikation eines Programms innerhalb des Slavegeräts zu erlauben. Wenn ein Slave eine MODBUS-Nachricht an ein Mastergerät sendet, verwendet es das Funktionscodefeld 212, um entweder eine normale (d. h. fehlerfreie) Antwort anzuzeigen oder dass ein Fehler auftritt (d. h. eine Ausnahme-Antwort). Für eine normale Antwort wiederholt das Slavegerät einfach den Originalfunktionscode. Für eine Ausnahme-Antwort sendet das Slavegerät einen Funktionscode zurück, der gleich dem Originalfunktionscode ist, wobei seine höchstwertigen Bits auf einen logischen Wert von 1 eingestellt werden. Bei dem MODBUS-Protokoll wird das Datenfeld unter Verwendung von Sätzen von zwei hexadezimalen Ziffern in dem Bereich von 00 bis FF hexadezimal konstruiert. Somit kann das Datenfeld 214 aus einem Paar ASCII-Zeichen oder aus einem einzelnen RTU-Zeichen gemäß dem seriellen Übertragungsmodus des Netzes konstruiert werden. Das Datenfeld 214 enthält typischerweise zusätzliche Informationen, die ein Slavegerät verwendet, um die in dem Funktionscodefeld 212 definierte Aktion auszuführen. Derartige Informationen umfassen die Adressen von Verzeichnissen, die Quantität von zu bearbeitenden Elementen und die Anzahl von eigentlichen Datenbytes in dem Datenfeld 214. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein MODBUS-Datenpaket (z. B. das MODBUS-Datenpaket 208) in einem TCP-Datenpaket (z. B. dem TCP-Datenpaket aus 2A) verkapselt. Das TCP-Datenpaket ist in einem IP-Datenpaket verkapselt, das in einem Ethernet-Paket eingeschlossen ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird entweder das Geräte-ID-Feld 210 oder die Zieladresse des IP-Pakets verändert, abhängig von der Position des Zielgeräts, das die MODBUS-Nachricht empfangen soll. Demgemäß verwendet die vorliegende Erfindung unterschiedliche Adressierungsschemata für unterschiedliche IP-Pakete und MODBUS-Datenpakete, basierend auf der Position des Zielgeräts in dem Netz. Zu beispielhaften Zwecken wird die vorliegende Erfindung als in Verbindung mit einem MODBUS/TCP-Protokoll verwendet beschrieben.
  • 3 ist eine konzeptionelle Darstellung des Bereichs an Werten, die die Geräte-ID in dem Geräte-ID-Feld 210 nehmen können. In diesem Beispiel ist die Geräte-ID ein Zahlenwert in dem Bereich 0 bis 255.
  • Die Geräte-IDs in dem Bereich 0, 65–69 und 248–255 sind in diesem Beispiel reserviert. Geräte-IDs in dem Bereich 1–64 werden verwendet, wenn das Zielgerät zu dem Sendegerät, das die MODBUS-Nachricht an das Zielgerät sendet, lokal ist. Das Zielgerät wird zu dem Sendegerät als lokal angesehen, wenn sich das Zielgerät in demselben LAN befindet wie das Sendegerät oder sich in einem LAN befindet, das durch eine Netzbrücke (z. B die Brücke 116) mit dem LAN verbunden ist, in dem sich das Sendegerät befindet. Somit könnten PC 108 und SPS 118 zum Beispiel zu Zwecken der vorliegenden Erfindung als lokal zueinander angesehen werden, auch wenn sie sich in unterschiedlichen LANs befinden, wie unten erklärt.
  • Geräte-IDs in dem Bereich 70–99 werden verwendet, wenn sich das Zielgerät in einem entfernten Netz befindet. In einer Ausführungsform wird ein Zielgerät als in einem entfernten Netz befindlich angesehen, wenn jedes beliebige der ersten drei Bytes der IP-Adresse (d. h. der ersten drei Oktetts) des Zielgeräts nicht gleich dem Sendegerät sind. Bei einer alternierenden Ausführungsform werden das Zielgerät und das Sendegerät als in demselben Klasse-B-Netz befindlich angesehen, wenn sie lediglich das erste oder zweite Byte der IP-Adresse gemein haben. Für dieses Beispiel wird angenommen, dass die IP-Adressen im IPv4(IP-Version 4)-Format vorliegen; der durchschnittliche Fachmann wird jedoch leicht imstande sein, die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Adressierungsschemata zuzuschneiden, wie etwa IPv6 (IP-Version 6).
  • Somit weist SPS 118 in dem Beispiel aus 1 eine IP-Adresse von 8.11.13.37 auf, PC 106 weist eine IP-Adresse von 8.11.13.25 auf, and PC 134 weist eine IP-Adresse von 9.12.14.1 auf. Deswegen sind, wenn zwei Geräte als in demselben Netz befindlich angesehen werden, die ersten drei Bytes ihrer IP-Adressen die gleichen, dann befinden sich SPS 118 und PC 106 in demselben Netz und PC 133 befindet sich in einem anderen Netz als PC 106 und SPS 118 zu wecken des Bestimmens einer Geräte-ID.
  • Unter nochmaliger Bezugname auf 3 werden Geräte-IDs in dem Bereich 100–247 verwendet, um Geräte in einem Teilnetz zu identifizieren oder die anderenfalls mehrere Ebenen der Adressierung erfordern. In dem Beispiel aus 1 weisen SPS 111, SPS 112, SPS 113 und PC 114 Teilnetzadressen von 1, 2, 2, bzw. 9 auf. Da diese Geräte nicht eindeutig adressiert sind, sind zwei Ebenen von Adressierung erforderlich. Die erste Ebene der Adressierung ist die Portzahl auf dem Brücken-Multiplexer 110 (d. h. 1 oder 2 in diesem Beispiel). Die zweite Ebene der Adressierung ist die Teilnetzadresse der Geräte. Somit ist die SPS 113 als auf Port 2 des Brücken-Multiplexers 110 befindlich identifiziert und weist eine Teilnetz- oder Geräteadresse von 2 auf, und die SPS 112 ist als auf Port 1 des Brücken-Multiplexers 110 befindlich identifiziert und weist eine Teilnetzadresse von 2 auf. Gemäß einer Ausführungsform werden die Geräte-IDs in dem Bereich von 100–247 auf folgende Art und Weise verwendet. Die Portzahl des Zielgeräts wird mit einer Konstante multipliziert, und die Teilnetz- oder Geräteadresse des Zielgeräts wird zu dem resultierenden Produkt addiert. Wenn die Konstante zum Beispiel 100 ist, dann würde eine MODBUS-Nachricht, die an SPS 112 gesendet wurde, eine Geräte-ID von 102 (Port = 1, Geräte-ID = 2) aufweisen, und eine MODBUS-Nachricht die an SPS 113 gesendet wurde, würde eine Geräte-ID von 202 (Port = 2, Geräte-ID = 2) aufweisen.
  • 4 ist eine Adressentabelle zum Bestimmen der Geräte-ID einer MODBUS-Nachricht, die an ein entferntes Zielgerät gesendet wurde. Die Adressentabelle 402 umfasst ein Eintragsfeld 404 zum Speichern der Einträge 70–99, entsprechend dem Bereich von möglichen Geräte-IDs für entfernte Zielgeräte in den in 3 gezeigten beispielhaften Adressbereichen. Das IP-Adressen-Feld 406 speichert IP-Adressen für die möglichen Zielgeräte. Das Geräte-ID-Feld 408 speichert die Geräte-ID des Zielgeräts. Geräte, die sich nicht in dem Teilnetz befinden, werden normalerweise von ihrer IP-Adresse und ihrer Geräte-ID einmalig identifiziert. Zum Beispiel identifiziert Eintrag 70 PC 134, der eine IP-Adresse von 9.12.14.1 und eine Geräte-ID von 1 aufweist. Wenn sich das Zielgerät in einem Teilnetz befindet, identifiziert der Wert in dem Geräte-ID-Feld 408 das Gerät in dem Teilnetz. Zum Beispiel wird die MODBUS-Nachricht, wenn eine MODBUS-Nachricht an SPS 113 gesendet werden soll, eine Geräte-ID von 71 aufweisen, da die Aufzeichnung in der Adressentabelle 402, die dem Eintrag 71 entspricht, eine IP-Adresse von 8.11.13.5 (Brücken-Multiplexer 110 identifizierend) und eine Geräte-ID von 202 (SPS 113 identifizierend, die eine Teilnetzadresse von 2 aufweist und sich auf Port 2 des Brücken-Multiplexers 110 befindet, unter der Annahme, dass ein Konstantenwert von 100 wieder verwendet wird, um die Zwei-Ebenen-Adresse zu bestimmen) aufweist. Gemäß einer Ausführungsform wird die Adressentabelle 402 manuell konfiguriert und befindet sich auf jedem MODBUS-Mastergerät. Es sollte ebenfalls beachtet werden, dass die Adressentabelle 402 verwendet werden könnte, um lokale Geräte zu adressieren. Wenn zum Beispiel das Adressierungsschema aus 3 verwendet wird und bereits 64 lokale Geräte in einem Netz vorhanden sind, dann könnten zusätzliche lokale Geräte unter Verwendung der Adressentabelle 402 und der Geräte-Ids in dem Bereich 70–99 adressiert werden.
  • 5A ist ein Flussdiagramm zum Erklären wie MODBUS-Nachrichten und IP-Pakete gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden. In Schritt 502 bestimmt das Sendegerät, ob sich das Zielgerät in demselben Netz befindet wie das Sendegerät, wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben (zum Beispiel durch Bestimmen, ob die ersten drei Oktette der IP-Adresse des Sende- und des Zielgeräts dieselben sind). Wenn sich das Zielgerät nicht in demselben Netz befindet wie das Sendegerät, dann erzeugt das Zielgerät in Schritt 504 ein MODBUS-Datenpaket mit einer Geräte-ID in dem Bereich 70–99 durch Gucken in der Adressentabelle 402, um die Geräte-ID in dem Eintragsfeld 404 zu finden, das der IP-Adresse (in Feld 406) und Geräte-ID 9in Feld 408) des Zielgeräts entspricht. Das Sendegerät stellt die Geräte-ID des MODBUS-Datenpakets gleich der Geräte-ID in dem Eintragsfeld 404, das dem Zielgerät entspricht, ein. Dann erzeugt das Sendegerät in Schritt 508 ein TCP-Datenpaket, das das MODBUS-Datenpaket verkapselt.
  • Wenn das Sendegerät in Schritt 502 bestimmt, dass sich das Zielgerät in demselben Netz befindet, dann bestimmt das Sendegerät in Schritt 505, ob sich das Zielgerät in einem Teilnetz befindet (oder ob mehrere Ebenen der Adressierung erforderlich sind). Wenn sich das Zielgerät nicht in dem Teilnetz befindet, dann erzeugt das Sendegerät in Schritt 506 ein MODBUS-Datenpaket mit der Geräte-ID gleich dem Zielgerät. Zum Beispiel erzeugt der PC 106 dann, wenn der PC 106 wünscht, ein Verzeichnis der SPS 118 zu lesen, ein MODBUS-Datenpaket mit einer Geräte-ID von 37. Somit wird das Adressierungsschema aus Schritt 506 verwendet, wenn die Geräte-ID des Zielgeräts zwischen 1 und 64 liegt, wenn die beispielhaften Geräte-ID-Bereiche aus 3 verwendet werden. Dann erzeugt das Sendegerät in Schritt 508 ein TCP-Datenpaket, das das erzeugte MODBUS-Datenpaket verkapselt.
  • Wenn das Sendegerät in Schritt 505 bestimmt, dass sich das Zielgerät in einem Teilnetz befindet, werden dann die mehreren Ebenen der Adressierung verwendet, um das Zielgerät in dem Teilnetz zu identifizieren. In Schritt 507 erzeugt das Sendegerät ein MODBUS-Datenpaket und bestimmt die Geräte-ID durch Multiplizieren der Port-ID des Zielgeräts mit einer Konstante und Addieren der Geräte-ID des Zielgeräts, so dass die resultierende Geräte-ID gemäß der in 3 gezeigten beispielhaften Bereiche in dem Bereich 100–247 liegt. Dann erzeugt das Sendegerät in Schritt 508 ein TCP-Datenpaket, das das MODBUS-Datenpaket verkapselt.
  • In Schritt 510 erzeugt das Sendegerät ein IP-Paket, dass das TCP-Datenpaket verkapselt. Dann sendet das Sendegerät in Schritt 512 das IP-Paket über das Netz. Wenn das Netz ein Ethernet-Protokoll verwendet, dann wird das IP-Paket über das Netz, das in einem Ethernet-Datenpaket verkapselt ist, gesendet.
  • 5B ist ein Flussdiagramm zum detaillierteren Erklären der Erzeugung des IP-Pakets in Schritt 510 aus 5A. In Schritt 514 bestimmt das Sendegerät, ob die Geräte-ID des MODBUS-Datenpakets in dem Bereich 1–64 liegt (ob das Zielgerät lokal ist). Wenn die Geräte-ID des MODBUS-Datenpakets in dem Bereich 1–64 liegt, dann stellt das Sendegerät in Schritt 516 das letzte Oktett (d. h. das letzte Byte) der Ziel-IP-Adresse gleich der Geräte-ID ein. Es ist zu beachten, dass, wenn das Sendegerät und das Zielgerät in Schritt 502 auf der Basis, dass sie die ersten drei Oktette ihrer IP-Adressen gemein haben, bestimmt sind, lokal zu sein (d. h. nicht in einem entfernten Netz), Schritt 516 dann das gleiche ist wie die Ziel-IP- Adresse gleich der IP-Adresse des Senders einzustellen, wobei das letzte Oktett gleich der Geräte-ID eingestellt ist. Somit wird dann die Geräte-ID für die MODBUS-Nachricht 37 sein, entsprechend der Geräte-ID von SPS 118, wenn PC 106 eine MODBUS-Nachricht an SPS 118 sendet. Um die Ziel-IP-Adresse zu bilden, erkennt der PC 106, dass die Geräte-ID in dem Bereich 1–64 liegt und die Ziel-IP-Adresse bildet, indem 37 durch das letzte Oktett ihre eigene IP-Adresse, 8.11.13.25, ersetzt wird, was in einer Ziel-IP-Adresse von 8.11.13.37 resultiert.
  • Wenn das Sendegerät in Schritt 522 bestimmt, dass die Geräte-ID in dem Bereich 70–99 (wenn das Zielgerät auch entfernt ist) liegt, dann bleibt die Ziel-IP-Adresse unverändert. Somit bleibt die Ziel-IP-Adresse dann in Schritt 518 unverändert, wenn die Geräte-ID in dem Bereich von 70–99 liegt, so dass die Ziel-IP-Adresse die IP-Adresse in dem Feld 406 ist, die der Geräte-ID in dem Feld 404 der Adressentabelle 402 entspricht. Wenn PC 134 zum Beispiel eine MODBUS-Nachricht an SPS 113 sendet, dann würde die IP-Adresse 8.11.13.5 bleiben, den Brücken-Multiplexer identifizierend. In diesem Beispiel würde die Geräte-ID der MODBUS-Nachricht 71 sein, basierend auf den beispielhaften Einträgen in Tabelle 402 aus 4. Wenn die Geräte-ID in Schritt 524 in dem Bereich 100–247 (wenn sich das Zielgerät auch in einem Teilnetz befindet) liegt, dann ist die Ziel-IP-Adresse in Schritt 520 die IP-Adresse des Teilnetz-Netzübergangs. Deswegen wäre die Ziel-IP-Adresse dann, wenn der PC 106 eine MODBUS-Nachricht an PC 111 sendet, 8.11.13.5. Wenn die Geräte-ID nicht in einem Bereich von 1–64, 70–99 oder 100–247 liegt, dann ist die Geräte-ID eine ungültige Zieladresse.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das erklärt wie IP-Pakete von Geräten gehandhabt werden, die eine Leitfunktion durchführen, wie etwa ein Router, Brücken-Multiplexer 110 oder zum Beispiel Server 122 und 126. In Schritt 602 empfängt das Leitgerät ein IP-Paket. In Schritt 604 öffnet das Leitgerät das MODBUS-Datenpaket innerhalb des IP-Pakets und bestimmt, ob die Geräte-ID in dem Bereich 1–64, 70–99 oder 100–247 liegt. Wenn die Geräte-ID in Schritt 604 in dem Bereich 1–64 liegt, dann wird das IP-Paket in Schritt 606 zu dem Gerät mit der Geräte-ID gleich dem letzten Oktett der IP-Adresse geleitet. Wenn die Geräte-ID in Schritt 604 bestimmt ist, in dem Bereich 70–99 zu liegen, dann schlägt das Leitgerät die Geräte-ID in dem Eintragsfeld 404 der Adressentabelle 402 nach und leitet das IP-Paket zu dem Gerät mit der entsprechenden IP-Adresse (in Feld 406) und Geräte-ID (in Feld 408). Zum Beispiel, wenn die Geräte-ID des empfangenen MODBUS-Datenpakets 70 ist, dann schlägt das Leitgerät den Wert 70 in dem Eintragsfeld 404 nach und liest die IP-Adresse und Geräte-ID von dem IP-Adressen-Feld 406 bzw. dem Geräte-ID-Feld 408. In diesem Fall würde die Geräte-ID von 70 verursachen, dass das IP-Paket zu dem Gerät mit einer IP-Adresse von 9.12.14.8 und einer Geräte-ID von 1, was PC 134 in 1 entspricht, geleitet wird.
  • Wenn die Geräte-ID in Schritt 604 in dem Bereich 100–247 liegt und das IP-Paket von einem Teilnetz-Netzübergang, wie etwa dem Brücken-Multiplexer 110, empfangen wird, dann teilt der Teilnetz-Netzübergang in Schritt 610 die Geräte-ID durch die vorbestimmte Konstante, um einen Quotienten und einen Rest zu erzeugen. Dann leitet der Teilnetz-Netzübergang in Schritt 612 das eingeschlossenen MODBUS-Datenpaket zu dem Port des Teilnetz-Netzübergangs mit einer Portzahl gleich dem Quotienten. Als Nächstes wird das MODBUS-Datenpaket in Schritt 614 zu dem Gerät mit einer Teilnetzadresse gleich dem Rest geleitet. Wenn der Brücken- Multiplexer 110 unter Bezugnahme auf 1 zum Beispiel ein MODBUS-Datenpaket mit einer Geräte-ID von 102 empfängt und eine vorbestimmte Konstante 100 ist, dann leitet der Brücken-Multiplexer 110 das MODBUS-Datenpaket zu Port 1 und dann zu SPS 112, die eine Teilnetzadresse von 2 aufweist.
  • Die gesamte oder ein Teil der Erfindung kann geeigneterweise unter Verwendung von herkömmlichen Mehrzweckcomputern oder Mikroprozessoren implementiert werden, die gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung programmiert sind, wie dem Computerfachmann ersichtlich sein wird. Angemessene Software kann leicht von Durchschnittsprogrammieren eingerichtet werden, basierend auf der Lehre der vorliegenden Offenbarung, wie dem Softwarefachmann ersichtlich sein wird.
  • 7 stellt ein Computersystem 701 dar, auf das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann. Das Computersystem 701 umfasst einen Bus 703 oder einen anderen Kommunikationsmechanismus zum Übermitteln von Informationen und einen Prozessor 705, der zum Verarbeiten der Informationen an den Bus 703 gekoppelt ist. Das Computersystem 701 umfasst ebenfalls einen Hauptdatenspeicher 707, wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder ein anderes Gerät dynamischer Speicherung (z. B. dynamisches RAM (DRAM), statisches RAM (SRAM) und synchrones DRAM (SDRAM)), der zum Speichern von Informationen und von dem Prozessor 705 auszuführenden Anweisungen an den Bus 703 gekoppelt ist. Zusätzlich dazu kann der Hauptdatenspeicher 707 zum Speichern temporärer Variablen oder anderer Zwischeninformationen während der Ausführung von von dem Prozessor 705 auszuführenden Anweisungen verwendet werden. Der Hauptdatenspeicher 707 speichert ebenfalls Protokollstapel für jedes Kommunikationsprotokoll, das von dem Computersystem 701 (z. B. TCP, IP, MODBUS/TCP, Ethernet) verwendet wird. Das Computersystem 701 umfasst des Weiteren einen Festspeicher (ROM) 709 oder ein anderes statisches Speichergerät (z. B. programmierbares ROM (PROM), löschbares ROM (EROM) und elektronisch löschbares ROM (EEROM) und Flash-ROM, was zum Speichern statischer Informationen und Anweisungen für den Prozessor 705 an den Bus 703 gekoppelt ist. Ein Speichergerät 711, wie etwa eine Magnetplatte oder optische Diskette wird bereitgestellt und zum Speichern von Informationen und Anweisungen an den Bus 703 gekoppelt.
  • Das Computersystem 701 kann ebenfalls logische Sonderzweckgeräte (z. B. anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs)) oder konfigurierbare logische Geräte (z. B. Generic Array of Logic (GAL) oder reprogrammierbare frei programmierbare logische Anordnungen (FPGAs)) umfassen. Andere entfernbare Datenträgergeräte (z. B. ein CD, ein Magnetband und ein entfernbarer magnetooptischer Datenträger) oder feste Datenträgerlaufwerke mit hoher Dichte können dem Computersystem 701 unter Verwendung eines angemessenen Gerätebusses (z. B. ein kleiner Computersystemschnittstellenbus (SCSI-Bus), ein Bus erweiterter integrierter Geräteelektronik (IDE-Bus) oder ein Bus mit ultra-direktem Speicherzugang (DMA-Bus)) zugefügt werden. Das Computersystem 701 kann zusätzlich dazu ein CD-Lesegerät, eine CD-Lesegerät/Schreiber-Einheit oder eine CD-Jukebox umfassen, von denen jedes mit demselben Gerätebus oder einem anderen Gerätebus verbunden werden kann.
  • Das Computersystem 701 kann über den Bus 703 an eine Anzeige 713, wie etwa eine Kathodenstrahlröhre (CRT) gekoppelt werden, um einem Computerbenutzer Informationen anzuzeigen. Die Anzeige 713 kann von einer Anzeigen- oder Grafikkarte gesteuert werden. Das Computersystem umfasst Eingabegeräte, wie etwa eine Tastatur 715 und eine Cursorsteuerung 717 zum Übermitteln von Informationen und Befehlsauswahlen a den Prozessor 705. Die Cursorsteuerung 717 ist zum Beispiel eine Maus, eine Steuerkugel oder Cursorlenktasten zum Übermitteln von Richtungsinformationen und Befehlsauswahlen an den Prozessor 705 und zum Steuern der Cursorbewegung auf der Anzeige 713.
  • Das Computersystem 701 führt einen Teil oder alle der Verarbeitungsschritte der Erfindung als Antwort auf den Prozessor 705, der eine oder mehrere Sequenzen von einer oder mehreren Anweisungen, Computercodegeräten oder Computercodemechanismen ausführt, durch. Derartige Anweisungen können in einem Datenspeicher von einem anderen computerlesbaren Datenträger enthalten und/oder gelesen werden. Zum Beispiel können die Anweisungen in dem Speichergerät 711 enthalten sein und in dem Hauptdatenspeicher 707 gelesen werden. Ein oder mehrere Prozessoren in einer simultanverarbeitenden Vorrichtung können ebenfalls gebraucht werden, um die Sequenzen von Anweisungen, die in dem Hauptdatenspeicher 707 enthalten sind, auszuführen. Bei alternativen Ausführungsformen kann eine festverdrahtete Schaltung anstelle von oder in Kombination mit Softwareanweisungen verwendet werden. Somit sind die Ausführungsformen nicht auf jede beliebige spezifische Kombination von Hardwareschaltungen und Software beschränkt.
  • Wie oben erwähnt umfasst das System 701 mindestens einen computerlesbaren Datenträger, der gemäß der Lehre der Erfindung und zum Enthalten von Datenstrukturen, Tabellen, Aufzeichnungen oder anderen hierin beschriebenen Daten programmiert ist. Auf jedem beliebigen oder einer Kombination aus computerlesbaren Datenträgern gespeichert, umfasst die vorliegende Erfindung Software zum Steuern des Computersystems 701, zum Treiben eines Geräts oder Geräten zum Implementieren der Erfindung und zum Ermöglichen, dass das Computersystem 701 mit einem menschlichen Benutzer zusammenwirkt. Derartige Software kann Gerätetreiber, Betriebssysteme, Entwicklungswerkzeuge und Anwendungssoftware umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Derartige computerlesbare Datenträger umfassen des Weiteren das Computerprogrammprodukt der vorliegenden Erfindung zum Durchführen der gesamten oder eines Teils (wenn die Verarbeitung eingeteilt wird) der Verarbeitung, die beim Implementieren der Erfindung durchgeführt wird. Die Computercodegeräte der vorliegenden Erfindung können jede beliebigen ausgewerteten oder ausführbaren Codemechanismen sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Skripte, Interpreter, dynamische Bibliotheken, Java-Klassen und vollständige ausführbare Programme. Des Weiteren können Teile der Verarbeitung der vorliegenden Erfindung für bessere Leistung, Zuverlässigkeit und/oder Kosten eingeteilt werden.
  • Der Begriff „computerlesbarer Datenträger", wie hierin verwendet, bezieht sich auf jeden beliebigen Datenträger oder jede beliebige Datenträger, die sich am Bereitstellen von Anweisungen an den Prozessor 705 zur Ausführung beteiligen. Ein computerlesbarer Datenträger kann viele Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf unvergängliche Datenträger, vergängliche Datenträger und Übertragungsdatenträger. Unvergängliche Datenträger umfassen zum Beispiel optische Disketten, Magnetplatten und magnetooptische Disketten, wie etwa das Speichergerät 711. Vergängliche Datenträger umfassen dynamische Datenspeicher, wie etwa den Hauptdatenspeicher 707. Übertragungsdatenträger umfasst Koaxialkabel, Kupferdraht und Lichtleitfasern, einschließlich der Drähte, die den Bus 703 beinhalten.
  • Übertragungsdatenträger können ebenfalls die Form von akustischen oder Lichtwellen, wie etwa derer, die während einer Funkwelle und Infrarotdatenkommunikationen erzeugt werden, annehmen.
  • Gebräuchliche Formen von computerlesbaren Datenträgern umfassen zum Beispiel Festplatten, Disketten, Magnetband, magnetooptische Disketten, PROMs (EPROM, EEPROM, Flash-EPROM), DRAM, SRAM, SDRAM oder jeder beliebige andere magnetische Datenträger, CDs (z. B. CDROM) oder jeder beliebige andere optische Datenträger, Lochkarten, Lochstreifen oder ein anderer physikalischer Datenträger mit Mustern von Löchern, eine Trägerwelle (unten beschrieben) oder jeder andere beliebige Datenträger, von dem ein Computer lesen kann.
  • Verschiedene Formen von computerlesbaren Datenträgern können in das Abwickeln von einer oder mehr Sequenzen von einer oder mehr Anweisungen an den Prozessor 705 zur Ausführung einbezogen werden. Zum Beispiel können die Anweisungen anfangs auf einer Magnetplatte eines entfernten Computers abgewickelt werden. Der entfernte Computer kann die Anweisungen zum Implementieren der gesamten oder eines Teils der vorliegenden Erfindung entfernt in einen dynamischen Speicher laden und die Anweisungen unter Verwendung eines Modems über eine Telefonleitung senden. Ein Modem, das lokal zu dem Computersystem 701 ist, kann die Daten in der Telefonleitung empfangen und einen Infrarotstrahler verwenden, um die Daten zu einem Infrarotsignal zu konvertieren. Ein Infrarotdetektor, der an den Bus 703 gekoppelt ist, kann die Daten, die in dem Infrarotsignal getragen werden, empfangen und die Daten auf dem Bus 703 platzieren. Der Bus 703 trägt die Daten zu dem Hauptdatenspeicher 707, von dem der Prozessor 705 die Anweisungen abfragt und ausführt. Die von dem Hauptdatenspeicher 707 empfangenen Anweisungen können entweder vor oder nach der Ausführung durch den Prozessor 705 optional in dem Speichergerät 711 gespeichert werden.
  • Das Computersystem 701 umfasst ebenfalls eine Kommunikationsschnittstelle 719, die an den Bus 703 gekoppelt ist. Die Kommunikationsschnittstelle 719 stellt eine Zwei-Wege-Datenkommunikationskopplung an eine Netzverknüpfung 721 bereit, die mit einem Lokalnetz (z. B. LAN 723) verbunden ist. Zum Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 719 eine Netzschnittstellenkarte sein, um an jedes paketvermittelte Lokalnetz (LAN) anzuschließen. Als ein anderes Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 719 eine asymmetrische digitale Teilnehmeranschluss-Karte (ADSL-Karte), eine diensteintegrierende digitale Netz-Karte (ISDN-Karte) oder ein Modem sein, um einer entsprechenden Art von Telefonleitung eine Datenkommunikationsverbindung bereitzustellen. Drahtlose Verknüpfungen können also implementiert werden. Bei jeder beliebigen derartigen Implementierung sendet und empfängt die Kommunikationsschnittstelle 719 elektrische, elektromagnetische oder optische Signale, die digitale Datenströme tragen, die verschiedene Arten von Informationen repräsentieren.
  • Die Netzverknüpfung 721 stellt anderen Datengeräten typischerweise Datenkommunikation durch eins oder mehrere Netze bereit. Zum Beispiel kann die Netzverknüpfung 721 durch LAN 723 eine Verbindung mit einem Wirtsrechner 725, einem anderen Computersystem 701 oder mit einer Dateneinrichtung, die von einem Diensteanbieter betrieben wird, der Datenkommunikationsdienstleistungen durch ein IP(Internetprotokoll)-Netz 727 (z. B. das internet 124) bereitstellt, bereitstellen. LAN 723 und IP-Netz 727 verwenden beide elektrische, elektromagnetische oder optische Signale, die digitale Datenströme tragen. Die Signale durch die verschiednen Netze und die Signale in der Netzverknüpfung 721 und durch die Kommunikationsschnittstelle 719, die die digitalen Daten zu und von dem Computersystem 701 tragen, sind beispielhafte Formen von Trägerwellen, die die Informationen transportieren. Das Computersystem 701 kann Meldungen übermitteln und Daten, einschließlich Programmcodes, durch das/die Netz(e), die Netzverknüpfung 721 und die Kommunikationsschnittstelle 719 empfangen.
  • Offensichtlich sind zahlreiche Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung angesichts der obigen Lehren möglich. Es versteht sich deshalb, dass die Erfindung innerhalb des Bereichs der angehängten Patentansprüche anderweitig praktiziert werden kann als hierin ausdrücklich beschrieben.

Claims (21)

  1. Ein Verfahren zum Übermitteln von Informationen über ein Kommunikationsnetz, das Folgendes beinhaltet: Bestimmen (502, 505) einer Netzposition eines Zielgeräts, an das ein erstes Informationsdatenpaket gesendet werden soll, wobei das erste Informationsdatenpaket für ein erstes Kommunikationsprotokoll formatiert wird und ein Feld einer Geräteadresse umfasst, das konfiguriert ist, um einen Gerätebezeichner zu speichern; Auswählen eines Adressierungsbereichs aus vielfachen unterschiedlichen Adressierungsbereichen, basierend auf der Netzposition des Zielgeräts; Erzeugen (504, 506, 507) des Gerätebezeichners für das erste Datenpaket auf der Basis des ausgewählten Adressierungsbereichs, wobei der Gerätebezeichner dem Zielgerät entspricht; Verkapseln (508, 510) des ersten Informationsdatenpakets in einem zweiten Informationsdatenpaket, das für ein zweites Kommunikationsprotokoll formatiert ist, wobei das zweite Datenpaket ein Feld einer Zieladresse umfasst; wobei das erste Kommunikationsprotokoll ein MODBUS- Kommunikationsprotokoll ist und dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahrendes Weiteren Folgendes beinhaltet: Erzeugen einer Zieladresse (516, 518, 520) für das zweite Datenpaket auf der Basis des Gerätebezeichners in dem Feld der Geräteadresse des ersten Datenpakets; Speichern der Zieladresse in dem Feld der Zieladresse des zweiten Datenpakets; und Übertragen (512) des zweiten Informationsdatenpakets über das Kommunikationsnetz; und wobei das Verfahren des Erzeugens des Gerätebezeichners und das Verfahren des Erzeugens der Zieladresse beide von dem ausgewählten Adressierungsbereich abhängen.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste Informationsdatenpaket ein MODBUS-Datenpaket beinhaltet und das zweite Informationsdatenpaket ein IP-Paket beinhaltet, dass ein TCP-Datenpaket verkapselt, das das MODBUS-Datenpaket verkapselt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das des Weiteren vor dem Übertragen des zweiten Datenpakets das Verkapseln des zweiten Datenpakets in einem Ethernetdatenpaket beinhaltet.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Schritt des Bestimmens der Netzposition das Bestimmen, dass sich das Zielgerät in einem lokalen Netz befindet, beinhaltet; und wobei der Schritt des Erzeugens der Zieladresse das Ersetzen des Gerätebezeichners durch mindestens einen Abschnitt der Zieladresse in dem Feld der Zieladresse beinhaltet.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei der Schritt des Bestimmens der Netzposition das Bestimmen, dass das Zielgerät an einen Teilnetz-Netzübergang eines Teilnetzes gekoppelt ist, beinhaltet, wobei das Zielgerät durch einen Teilnetzbezeichner, der dem Zielgerät entspricht, und durch einen Portbezeichner, der einem Port des Teilnetz-Netzübergangs entspricht, in dem Teilnetz identifiziert wird; und wobei der Schritt des Erzeugens des Gerätebezeichners das Hinzufügen des Teilnetzbezeichners zu dem Produkt des Portbezeichners und einer vorbestimmten Konstante beinhaltet.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, das des Weiteren Folgendes beinhaltet: Empfangen des zweiten Datenpakets an dem Teilnetz-Netzübergang; Teilen des Gerätebezeichners durch die vorbestimmte Konstante, um einen Quotienten und einen Rest zu erzeugen; Bestimmen des Portbezeichners aus dem Quotienten; Bestimmen des Teilnetzbezeichners aus dem Rest; und Leiten des ersten Datenpakets zu dem Zielgerät, basierend auf dem Portbezeichner und dem Teilnetzbezeichner.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, wobei der Schritt des Bestimmens der Netzposition das Bestimmen, dass sich das Zielgerät in einem entfernten Netz befindet, beinhaltet; und wobei der Schritt des Erzeugens des Gerätebezeichners das Bestimmen des Gerätebezeichners aus einem Adresstabelleneintrag, der das Zielgerät eindeutig identifiziert, beinhaltet.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Schritt des Bestimmens das Bestimmen, ob sich das Zielgerät (a) in einem lokalen Netz und nicht in einem Teilnetz, (b) in einem entfernten Netz, oder (c) auf einem lokalen Teilnetz befindet, beinhaltet, wobei das Zielgerät auf dem Teilnetz durch einen Teilnetzbezeichner, der dem Zielgerät entspricht und durch einen Portbezeichner, der einem Port des Teilnetz-Netzübergangs entspricht, identifiziert wird, wobei der Port das Zielgerät an den Teilnetz-Netzübergang koppelt; wobei der Schritt des Erzeugens des Gerätebezeichners Folgendes beinhaltet: Hinzufügen des Teilnetzbezeichners zu dem Produkt des Portbezeichners und einer vorbestimmten Konstante, wenn sich das Zielgerät in dem Teilnetz befindet; und Bestimmen des Gerätebezeichners aus einem Adressentabelleneintrag, der die Zieladresse und das Zielgerät eindeutig definiert, wenn sich das Zielgerät in dem entfernten Netz befindet; und wobei der Schritt des Erzeugens der Zieladresse das Ersetzen des Gerätebezeichners durch mindestens einen Abschnitt der Zieladresse in dem Feld der Zieladresse beinhaltet, wenn sich das Zielgerät in dem lokalen Netz und nicht in dem Teilnetz befindet.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Gerätebezeichner einen numerischen Wert in einem von vielfachen Bereichen aufweist, wobei jeder der vielfachen Bereiche einem der vielfachen Adressierungsbereiche entspricht.
  10. Ein computerlesbarer Datenträger, der Programmanweisungen zur Ausführung in einem Computersystem einschließt, was, wenn von dem Computersystem ausgeführt, verursacht, dass das Computersystem alle Verfahrensschritte von allen Verfahrensansprüchen 1 bis 9 durchführt.
  11. Ein System zum Übertragen von Informationen über ein Kommunikationsnetz, das Folgendes beinhaltet: Mittel zum Bestimmen einer Netzposition eines Zielgeräts, an das ein erstes Informationsdatenpaket gesendet werden soll, wobei das erste Informationsdatenpaket für ein erstes Kommunikationsprotokoll formatiert wird und ein Feld einer Geräteadresse umfasst, das konfiguriert ist, um einen Gerätebezeichner zu speichern; Mittel zum Auswählen eines Adressierungsbereichs aus vielfachen unterschiedlichen Adressierungsbereichen, basierend auf der Netzposition des Zielgeräts; Mittel zum Erzeugen des Gerätebezeichners für das erste Datenpaket auf der Basis des ausgewählten Adressierungsbereichs, wobei der Gerätebezeichner dem Zielgerät entspricht; Mittel zum Verkapseln des ersten Informationsdatenpakets in einem zweiten Informationsdatenpakt, das für ein zweites Kommunikationsprotokoll formatiert wird, wobei das zweite Datenpaket ein Feld der Zieladresse umfasst; wobei das erste Kommunikationsprotokoll ein MODBUS-Protokoll ist und dadurch gekennzeichnet, dass das System des Weiteren Folgendes beinhaltet: Mittel zum Erzeugen einer Zieladresse für das zweite Datenpaket auf der Basis des Gerätebezeichners in dem Feld der Geräteadresse des ersten Datenpakets; Mittel zum Speichern der Zieladresse in dem Feld der Zieladresse des zweiten Datenpakets; und Mittel zum Übertragen des zweiten Informationsdatenpakets über das Kommunikationsnetz; und wobei das Mittel zum Erzeugen des Gerätebezeichners und das Mittel zum Erzeugen der Zieladresse betriebsbereit sind, um ein anderes Verfahren zum Erzeugen des Gerätebezeichners und zum Erzeugen der Zieladresse zu verwenden, abhängig von dem ausgewählten Adressierungsbereich.
  12. System gemäß Anspruch 11, wobei das Mittel zum Bestimmen der Netzposition Mittel zum Bestimmen, dass sich das Zielgerät in einem lokalen Netz befindet, beinhaltet; und wobei das Mittel zum Erzeugen der Zieladresse Mittel zum Ersetzen des Gerätebezeichners durch mindestens einen Abschnitt der Zieladresse in dem Feld der Zieladresse beinhaltet.
  13. System gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das Mittel zum Bestimmen der Netzposition Mittel zum Bestimmen, dass sich das Zielgerät in einem entfernten Netz befindet, beinhaltet; und wobei das Mittel zum Erzeugen des Gerätebezeichners Mittel zum Bestimmen des Gerätebezeichners aus einem Adresstabelleneintrag, der das Zielgerät eindeutig identifiziert, beinhaltet.
  14. System zum Übermitteln von Informationen über ein Kommunikationsnetz gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei alle der Mittel durch Folgendes bereitgestellt sind: einen Datenspeicher, der Informationen des Kommunikationsnetzes und der Netzprotokolle darin enthält; und einen Prozessor, der mit dem Datenspeicher in Verbindung steht.
  15. System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das erste Informationsdatenpaket ein MODBUS-Datenpaket beinhaltet und das zweite Informationsdatenpaket ein IP-Paket beinhaltet, dass ein TCP-Datenpaket beinhaltet, das das MODBUS-Datenpaket beinhaltet.
  16. System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, das des Weiteren vor dem Übertragen des zweiten Datenpakets Mittel zum Verkapseln des zweiten Datenpakets in einem Ethernetdatenpaket beinhaltet.
  17. System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Mittel zum Erzeugen des Gerätebezeichners ein Mittel zum Hinzufügen eines Teilnetzbezeichners zu dem Produkt eines Portbezeichners und einer vorbestimmten Konstante beinhaltet, wenn das Zielgerät an einen Teilnetz-Netzübergang eines Teilnetzes gekoppelt ist, wobei das Zielgerät durch den Teilnetzbezeichner und durch den Portbezeichner in dem Teilnetz identifiziert wird, wobei der Teilnetzbezeichner dem Teilnetz entspricht und der Portbezeichner einem Port des Teilnetz-Netzübergangs entspricht.
  18. System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das System des Weiteren den Teilnetz-Netzübergang beinhaltet, und der Teilnetz-Netzübergang ist angepasst um: das zweite Datenpaket an dem Teilnetz-Netzübergang zu empfangen; den Gerätebezeichner durch die vorbestimmte Konstante zu teilen, um einen Quotienten und einen Rest zu erzeugen; den Portbezeichner aus dem Quotienten zu bestimmen; den Teilnetzbezeichner aus dem Rest zu bestimmen; und das erste Datenpaket zu dem Zielgerät zu leiten, basierend auf dem Portbezeichner und dem Teilnetzbezeichner.
  19. System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei das System des Weiteren den Teilnetz-Netzübergang beinhaltet, und der Teilnetz-Netzübergang einen Brücken-Multiplexer beinhaltet.
  20. System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei der Gerätebezeichner einen numerischen Wert in einem von vielfachen Bereichen aufweist, wobei jeder der vielfachen Bereiche einem der vielfachen Adressierungsbereiche entspricht.
  21. System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei das System des Weiteren das Zielgerät beinhaltet, und das Zielgerät eine speicherprogrammierbare Steuerung beinhaltet.
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