DE102009045055A1

DE102009045055A1 - Method for configuring field bus interface utilized for connecting e.g. foundation fieldbus, with Ethernet in process automation field, involves determining parameter from intercepted data exchange and setting interface based on parameter

Info

Publication number: DE102009045055A1
Application number: DE102009045055A
Authority: DE
Inventors: Robert Kölblin; Michael Maneval; Jörg REINKENSMEIER; Axel PÖSCHMANN
Original assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Current assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: DE102009045055B4

Abstract

The method involved connecting a field bus interface (FBS) with a field bus (FB), where field devices (F1-F3) e.g. temperature measuring device, exchange data with a control unit (S) in the form of telegram via the field bus. The telegram is transmitted on basis of a protocol, where the protocol comprises a protocol parameter that is selected from one of baud rate and field bus address. The data exchange is intercepted. The protocol parameter is determined from the intercepted data exchange. The field bus interface is set on the basis of the determined protocol parameter.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Konfigurieren einer Feldbusschnittstelle, welche Feldbusschnittstelle dazu dient, einen Feldbus mit einem übergeordneten Bussystem zu verbinden, wobei Feldbusteilnehmer Daten mit einer Steuereinheit in Form von Telegrammen über den Feldbus austauschen, wobei die Telegramme anhand eines vorgegebenen Protokolls übertragen werden, welches Protokoll über Protokollparameter verfügt.The invention relates to a method for configuring a fieldbus interface, which fieldbus interface serves to connect a fieldbus to a higher-level bus system, wherein fieldbus participants exchange data with a control unit in the form of telegrams via the fieldbus, the telegrams are transmitted based on a given protocol which protocol has protocol parameters.

In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.In process automation technology, field devices are often used to detect and / or influence process variables. Examples of such field devices are level gauges, mass flowmeters, pressure and temperature measuring devices, etc., which detect the corresponding process variables level, flow, pressure or temperature as sensors.

Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress+Hauser hergestellt und vertrieben.In principle, field devices are all devices that are used close to the process and that provide or process process-relevant information. A variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.

In der Regel sind Feldgeräte in modernen Anlagen der Prozessautomatisierungstechnik über einen Feldbus (wie bspw. Profibus, Foundation Fieldbus, etc.) miteinander verbunden. Die Feldgeräte sind dabei auch mit übergeordneten Einheiten (bspw. Leitsystemen oder Steuereinheiten) verbunden, welche übergeordneten Einheiten ebenfalls oftmals durch ein dem Feldbus übergeordnetes Bussystem, miteinander verbunden sind. Diese übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Aufgrund der unterschiedlichen in den verschiedenen Ebenen eines Prozessleitsystems zu übertragenden Datenmengen, werden unterschiedliche Anforderungen an die Bussysteme gestellt, welche die verschiedenen Geräte in einer Anlage verbinden. In einer solchen Anlage kommen daher heutzutage unterschiedliche Bussysteme zum Einsatz.As a rule, field devices in modern systems of process automation technology are connected to one another via a fieldbus (such as, for example, Profibus, Foundation Fieldbus, etc.). The field devices are also connected to higher-level units (eg, control systems or control units), which are also often interconnected to higher-level units by a bus system superordinate to the field bus. These higher-level units serve, among other things, for process control, process visualization, process monitoring and commissioning of the field devices. Due to the different amounts of data to be transmitted in the various levels of a process control system, different requirements are imposed on the bus systems that connect the various devices in a system. In such a system, therefore, different bus systems are used today.

Insbesondere der Datenaustausch der Feldgeräte über den Feldbus erfolgt dabei gemäß einem Protokoll (Profibus DP, Profibus PA, Foundation Fieldbus usw.), welches über eine Vielzahl von individuellen Parametereinstellungen bspw. betreffend die Adressierung der einzelnen Stationen am Feldbus, die Regelung des Zugriffs auf die Feldgeräte usw. verfügt. Daten, die Messwerte und Parametereinstellungen enthalten, werden dabei in Form von Telegrammen gemäß dem verwendeten Protokoll über den Feldbus übertragen.In particular, the data exchange of the field devices via the fieldbus is carried out according to a protocol (Profibus DP, Profibus PA, Foundation Fieldbus, etc.), which via a variety of individual parameter settings, for example. Regarding the addressing of the individual stations on the fieldbus, the regulation of access to the Field devices, etc. has. Data containing measured values and parameter settings are transmitted in the form of telegrams in accordance with the protocol used via the fieldbus.

Für den Zugriff eines Benutzers bspw. zu Engineering- und/oder Diagnosezwecken auf den Feldbus sind Feldbusschnittstellen bekannt geworden, mittels denen ein Benutzer bspw. Einstellungen an den Feldgeräten vornehmen oder abfragen kann. Der Zugriff erfolgt in einem solchen Fall über ein von dem Steuerungssystem getrennten dem Feldbus übergeordneten Bussystem.For access by a user, for example, for engineering and / or diagnostic purposes on the fieldbus fieldbus interfaces have become known, by means of which a user can, for example, make or query settings on the field devices. In such a case, the access takes place via a bus system which is separate from the control system and is higher than the fieldbus.

Die Vielzahl der für eine Integration der Feldbusschnittstelle in den Feldbus benötigten Parameter führt zu einer Aufwendigen und zeitintensiven sowie fehleranfälligen Installation bzw. Konfiguration dieser Feldbusschnittstelle. Zudem kann eine fehlerhafte Installation die Qualität des Datenaustauschs über den Feldbus beeinträchtigen. Ferner setzt eine korrekte Konfiguration der Feldbusschnittstelle nicht nur die Kenntnis der Protokollparameter sondern auch deren richtige Interpretation voraus.The large number of parameters required for integrating the fieldbus interface into the fieldbus leads to an elaborate and time-consuming and error-prone installation or configuration of this fieldbus interface. In addition, a faulty installation can affect the quality of data exchange over the fieldbus. Furthermore, a correct configuration of the fieldbus interface requires not only the knowledge of the protocol parameters but also their correct interpretation.

Üblicherweise wird die Steuereinheit, durch welche auch die Protokollparameter festgelegt werden, von einem anderen Benutzer programmiert als demjenigen, der die Feldbusschnittstelle anschließt und konfiguriert. Daher ist ein zusätzlicher Aufwand erforderlich, um die zur Konfiguration erforderlichen Protokollparameter zu ermitteln.Usually, the control unit, which also sets the protocol parameters, is programmed by a user other than the one connecting and configuring the fieldbus interface. Therefore, additional effort is required to determine the protocol parameters required for configuration.

Die Protokollparameter einer Anlage werden oftmals bei der Inbetriebnahme der Anlage in einer Dokumentation erfasst. Im Verlauf des Betriebs der Anlage können die Protokollparameter aber verändert werden. In der Praxis werden vorgenommene Änderungen jedoch oftmals nicht in die Dokumentation übertragen, so dass die dort angegebenen Protokollparameter nicht den tatsächlich vorliegenden entsprechen.The protocol parameters of a system are often recorded during commissioning of the system in a documentation. During the operation of the system, however, the protocol parameters can be changed. In practice, however, changes made are often not transferred to the documentation, so that the protocol parameters given there do not correspond to those actually present.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Konfiguration der Feldbusschnittstelle zu vereinfachen.The invention is therefore based on the object to simplify the configuration of the fieldbus interface.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren umfassend folgende Schritte gelöst: Verbinden der Feldbusschnittstelle mit dem Feldbus; Abhören des Datenaustauschs auf dem Feldbus; Ermitteln zumindest eines Protokollparameters aus dem abgehörten Datenaustausch; und Einstellen der Feldbusschnittstelle anhand des wenigstens einen ermittelten Protokollparameters.The object is achieved by a method comprising the following steps: connecting the fieldbus interface with the fieldbus; Listening to the data exchange on the fieldbus; Determining at least one protocol parameter from the intercepted data exchange; and setting the fieldbus interface based on the at least one determined protocol parameter.

Durch die vorgeschlagene Lösung wird die Einstellung bzw. Konfiguration der Feldbusschnittstelle wesentlich erleichtert. Ein Benutzer bspw. der Anlagenbetreiber muss weder eine detaillierte Kenntnis der Protokollparameter des Feldbusses haben, noch diese von Hand in die Feldbusschnittstelle übertragen. Dadurch kann eine von einem Benutzer vorgenommene fehlerhafte Konfiguration vermieden werden. Durch das vorgeschlagene Verfahren lassen sich die optimalen Protokollparameter und deren Werte für die Integration der Feldbusschnittstelle in den Feldbus ermitteln. Zudem kann durch die Ermittlung des wenigstens einen Protokollparameters die Integration der Feldbusschnittstelle in den Feldbus erfolgen bzw. wesentlich vereinfacht werden. Denn oftmals sind die Protokollparameter des verwendeten Protokolls nicht ohne weiteres zugänglich. So müssen heutzutage bspw. Abteilungs- und Organisationsgrenzen überwunden werden, um die Protokollparameter sowie deren Werte in Erfahrung zu bringen.The proposed solution considerably simplifies the setting or configuration of the fieldbus interface. A user, for example, the plant operator need neither have a detailed knowledge of the protocol parameters of the fieldbus, nor transfer these by hand into the fieldbus interface. This can avoid erroneous configuration made by a user. Through the proposed procedure The optimum protocol parameters and their values for integrating the fieldbus interface into the fieldbus can be determined. In addition, by the determination of the at least one protocol parameter, the integration of the fieldbus interface into the fieldbus can take place or be substantially simplified. Because often the protocol parameters of the protocol used are not readily accessible. For example, departmental and organizational boundaries must nowadays be overcome in order to find out the protocol parameters and their values.

Es ist daher eine Grundidee der Erfindung die Feldbusschnittstelle zunächst passiv, bspw. in einem sog. Listenermode, an den Feldbus anzuschließen und bspw. das Zeitverhalten auf dem Feldbus zu ermitteln und daraus auf wenigstens einen Protokollparameter zu schließen. Das Abhören des Datenaustauschs über den Feldbus kann dabei ohne insbesondere negative Einflussnahme auf den Feldbus erfolgen, d. h. das Abhören verursacht keinen Zeitbedarf und keinen Performance-Einbruch bei dem Datenaustausch über den Feldbus. Mit dem wenigstens einen aus dem abgehörten Datenaustausch ermittelten Protokollparameter kann die Feldbusschnittstelle dann als Teilnehmer an dem Datenaustausch über den Feldbus integriert werden und anschliessend aktiv am Datenaustausch teilnehmen. Bei dem wenigstens einen Protokollparameter kann es sich bspw. um eine Feldbusadresse handeln.It is therefore a basic idea of the invention to connect the fieldbus interface initially passively, for example in a so-called Listenermode, to the fieldbus and, for example, to determine the time behavior on the fieldbus and to deduce at least one protocol parameter. The interception of the data exchange via the fieldbus can be done without particular negative influence on the fieldbus, d. H. The interception does not cause any time requirement and no performance slump in the data exchange via the fieldbus. With the at least one protocol parameter determined from the intercepted data exchange, the fieldbus interface can then be integrated as a participant in the data exchange via the fieldbus and then actively participate in the data exchange. The at least one protocol parameter may, for example, be a fieldbus address.

Die Feldbusschnittstelle, die bspw. zum Abrufen von Diagnosedaten eines Feldgerätes von dem übergeordneten Bussystem her dient, ist in der Kommunikationsarchitektur einer verfahrenstechnischen Anlage hierarchisch meist parallel zu einem Steuerungssystem angeordnet, welches Steuerungssystem zur Steuerung der in einer Anlage ablaufenden Prozesse dient. In einem Feldbus der Telegramme gemäß des Profibus-Protokolls austauscht, ist zur Steuerung bspw. eine Steuereinheit vorgesehen, die als sog. Master Class 1 agiert, d. h. zyklisch Telegramme mit den Feldgeräten in dem Feldbus austauscht. In einem solchen Profibus-Feldbus kann eine Feldbusschnittstelle integriert werden, die dann als sog. Master Class 2 agiert und azyklisch Telegramme mit den Feldgeräten in dem Feldbus austauscht.The fieldbus interface, which serves, for example, for retrieving diagnostic data of a field device from the higher-level bus system, is arranged hierarchically in the communication architecture of a process plant parallel to a control system which serves to control the processes taking place in a plant. In a fieldbus exchanging telegrams according to the Profibus protocol, for example, a control unit is provided for control, which acts as a so-called. Master Class 1, d. H. cyclically exchanges telegrams with the field devices in the fieldbus. In such a Profibus fieldbus, a fieldbus interface can be integrated, which then acts as so-called master class 2 and exchanges acyclic telegrams with the field devices in the fieldbus.

Die Feldbusschnittstelle kann bspw. schon teilweise vorkonfiguriert sein, so dass für eine Integration der Feldbusschnittstelle nur noch ein Teil der Protokollparameter ermittelt werden muss. Es ist aber auch möglich, die Feldbusschnittstelle vollständig anhand der aus dem Datenaustausch ermittelten Protokollparameter zu konfigurieren. Anhand der ermittelten Protokollparameter können nämlich die entsprechenden Einstellungen in der Feldbusschnittstelle vorgenommen werden, die eine Integration in den Feldbus sowie eine aktive Teilnahme am Datenaustausch ermöglichen. Dies kann bspw. automatisch oder durch manuelle Bestätigung durch einen Benutzer passieren.For example, the fieldbus interface may already be partially preconfigured, so that only a part of the protocol parameters has to be determined for integration of the fieldbus interface. However, it is also possible to configure the fieldbus interface completely based on the protocol parameters determined from the data exchange. On the basis of the determined protocol parameters, the corresponding settings can be made in the fieldbus interface, which enable integration into the fieldbus and active participation in the data exchange. This can happen, for example, automatically or by manual confirmation by a user.

Die ermittelten Protokollparameter bzw. Einstellungen der Feldbusschnittstelle können wie bereits erwähnt bspw. einem Benutzer präsentiert werden. Der Benutzer kann die ihm präsentierten Einstellungen dann entweder bestätigen oder verwerfen. Alternativ können dem Benutzer auch Verbesserungsvorschläge zur weiteren Optimierung des Datenaustauschs über den Feldbus vorgeschlagen werden.The determined protocol parameters or settings of the fieldbus interface can, as already mentioned, be presented to a user, for example. The user can then either confirm or reject the settings presented to him. Alternatively, the user can also suggestions for improvement to further optimize the data exchange over the fieldbus are proposed.

Die Feldbusschnittstelle kann bspw. durch Anklemmen an den Feldbus physikalisch mit dem Feldbus verbunden werden. Über die Verbindung kann dann ein Datenaustausch auf dem Feldbus von der Feldbusschnittstelle abgehört werden. Die Daten, die bei den gängigen verwendeten Protokollen in Form von Telegrammen ausgetauscht werden, können Messwerte als auch verschiedenste Parameter und/oder Parameterwerte sein, die zur Steuerung und/oder Regelung und/oder Beobachtung des in der Anlage ablaufenden Prozesses dienen.The fieldbus interface can, for example, be physically connected to the fieldbus by being connected to the fieldbus. A data exchange on the fieldbus can then be intercepted by the fieldbus interface via the connection. The data which are exchanged in the form of telegrams in the case of the commonly used protocols can be measured values as well as a wide variety of parameters and / or parameter values which serve to control and / or regulate and / or monitor the process taking place in the system.

Zusätzlich kann auch nachdem die Feldbusschnittstelle in den Feldbus integriert wurde, eine kontinuierliche Beobachtung des Datenaustauschs im laufenden Betrieb zur automatischen Optimierung der Feldbusparameter wie bspw. der Busbandbreite vorgenommen werden. So kann bspw. die Anzahl der benötigten Retries (Versuche Telegramme erneut zu versenden) überwacht werden. Daraus kann bspw. abgeleitet werden, ob ein spezielles Feldgerät oder die Verkabelung des Feldbusses fehlerhaft ist. Das Feldgerät oder die Verkabelung können daraufhin erneuert oder ausgetauscht werden.In addition, even after the fieldbus interface has been integrated into the fieldbus, a continuous observation of the data exchange during operation for automatic optimization of the fieldbus parameters such as the bus bandwidth can be made. For example, the number of retries required (attempts to resend telegrams) can be monitored. From this, it can be deduced, for example, whether a special field device or the wiring of the fieldbus is faulty. The field device or the wiring can then be renewed or replaced.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Feldbusschnittstelle mittels des vorgeschlagenen Verfahrens durch einfaches Plug and Play in Betrieb genommen werden kann, d. h., dass die Feldbusschnittstelle konfiguriert und in den Feldbus integriert werden kann, ohne dass dafür ein Treiber zu installieren ist, oder sonstige Einstellungen von einem Benutzer vorgenommen werden müssen.Another advantage is that the fieldbus interface can be put into operation by means of the proposed method by simple plug and play, d. This means that the fieldbus interface can be configured and integrated into the fieldbus without the need to install a driver or other settings have to be made by a user.

In einer Weiterbildung wird der Datenaustausch auf dem Feldbus für eine vorgegebene Zeitspanne abgehört, während welcher Zeitspanne mehrere Telegramme über den Feldbus übertragen werden. Dadurch können die verschiedenen zeitbasierten Protokollparameter wie bspw. Baudrate, Slot Time usw. bestimmt werden.In a further development, the data exchange on the field bus is monitored for a predetermined period of time, during which time period a plurality of telegrams are transmitted via the fieldbus. As a result, the various time-based protocol parameters such as baud rate, slot time, etc. can be determined.

In einer weiteren Weiterbildung werden wenigstens ein Teil der für eine Integration der Feldbusschnittstelle in den Feldbus erforderlichen Protokollparameter bzw. die daraus abgeleiteten Einstellungen der Feldbusschnittstelle aus dem abgehörten Datenaustausch ermittelt. Um aktiv am Datenaustausch über den Feldbus teilzunehmen bzw. Telegramme über den Feldbus verschicken zu können, muss die Feldbusschnittstelle über die entsprechenden Protokollparameter bzw. Einstellungen verfügen. Diese Protokollparameter werden erfindungsgemäß aus dem abgehörten Datenaustausch ermittelt.In a further development, at least part of the protocol parameters required for integrating the fieldbus interface into the fieldbus or the derivatives derived therefrom Settings of the fieldbus interface determined from the intercepted data exchange. In order to actively participate in the data exchange via the fieldbus or to send telegrams via the fieldbus, the fieldbus interface must have the corresponding protocol parameters or settings. These protocol parameters are determined according to the invention from the intercepted data exchange.

In einer Ausgestaltung werden zur Ermittlung der Protokollparameter die während des abgehörten Datenaustauschs ausgetauschten Telegramme analysiert. Unter einer Analyse ist hier die Auswertung des Inhalts der mittels des Protokolls ausgetauschten Telegramme zu verstehen. Aus dem Inhalt der Telegramme können bspw. die Protokollparameter abgeleitet werden. Dadurch kann bspw. eine Live List, d. h. eine Liste der am Feldbus aktiven Geräte und deren Adresse, erstellt werden. Daraus wiederum kann auf freie Feldbusadressen geschlossen werden, welche die Feldbusschnittstelle einnehmen kann.In one embodiment, the messages exchanged during the intercepted data exchange are analyzed to determine the protocol parameters. An analysis here means the evaluation of the contents of the messages exchanged by means of the protocol. From the content of the telegrams, for example, the protocol parameters can be derived. This may, for example, a live list, d. H. a list of devices active on the fieldbus and their address. In turn, it is possible to deduce the free field bus addresses which the fieldbus interface can assume.

In einer weiteren Ausgestaltung werden während des Abhörens des Datenaustauschs, keine Telegramme von der Feldbusschnittstelle gesendet. Die Feldbusschnittstelle hört den Datenaustausch über den Feldbus ab, ohne dabei aktiv am Datenaustausch teilzunehmen. Dadurch wird der Datenaustausch über den Feldbus nicht beeinträchtigt.In a further embodiment, no telegrams are sent from the fieldbus interface during the interception of the data exchange. The fieldbus interface monitors data exchange via the fieldbus without actively participating in the data exchange. This does not affect the data exchange via the fieldbus.

In einer Fortbildung werden die ermittelten Protokollparameter in der Feldbusschnittstelle abgespeichert. Die ermittelten Protokollparameter bzw. die sich daraus ergebenden Einstellungen können, um aktiv an dem Datenaustausch über den Feldbus teilzunehmen, bspw. in der Feldbusschnittstelle abgespeichert werden, zur Konfiguration verwendet werden und/oder bei Bedarf abgerufen werden.In a further training, the determined protocol parameters are stored in the fieldbus interface. The determined protocol parameters or the resulting settings can, in order to participate actively in the data exchange via the fieldbus, for example, be stored in the fieldbus interface, used for configuration and / or retrieved as needed.

In einer weiteren Fortbildung wird nach dem Einstellen der Feldbusschnittstelle, die Feldbusschnittstelle zu einem Feldbusteilnehmer. In einer Ausführungsform werden nach dem Einstellen der Feldbusschnittstelle Telegramme von der Feldbusschnittstelle über den Feldbus gesendet. Die Feldbusschnittstelle kann mittels der ermittelten Parametereinstellungen aktiv an dem Datenaustausch teilnehmen. Die aktive Teilnahme beinhaltet bei einer Konfiguration, bei welcher die Feldbusschnittstelle bspw. als Master Class 2 fungiert, das Senden und/oder Empfangen von Telegrammen über den Feldbus.In a further development, after the fieldbus interface has been set, the fieldbus interface becomes a field bus user. In one embodiment, after setting the fieldbus interface, telegrams are sent from the fieldbus interface via the fieldbus. The fieldbus interface can actively participate in the data exchange by means of the determined parameter settings. In a configuration in which the fieldbus interface functions, for example, as master class 2, the active participation includes the transmission and / or reception of telegrams via the fieldbus.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Protokollparameter, gemäß denen die Telegramme auf dem Feldbus ausgetauscht werden, von der Steuereinheit vorgegeben. Zu einer Änderung der Protokollparameter gemäß denen die prozessrelevanten Daten über den Feldbus übertragen werden, ist meist nur der Anlagenbetreiber mittels der Steuereinheit des Steuerungssystems autorisiert. Allerdings ist es vorstellbar dass Änderungen der Protokollparameter automatisch vorgenommen werden können.In a further embodiment, the protocol parameters according to which the telegrams are exchanged on the fieldbus are specified by the control unit. For a change in the protocol parameters according to which the process-relevant data is transmitted via the fieldbus, usually only the plant operator is authorized by means of the control unit of the control system. However, it is conceivable that changes to the protocol parameters can be made automatically.

In einer Ausgestaltung werden die Protokollparameter zur Integration der Feldbusschnittstelle geändert. Um eine Integration der Feldbusschnittstelle zu ermöglichen bzw. um den Datenaustausch über den Feldbus zu optimieren kann es erforderlich sein, die durch das Abhören ermittelten Protokollparameter zu ändern. Es kann bspw. zur Integration der Feldbusschnittstelle erforderlich sein die Target Token Rotation Time zu verändern, damit der Feldbusschnittstelle eine entsprechende Zeitspanne zugeräumt wird, in welcher sie bspw. Daten von Feldgeräten abfragen kann.In one embodiment, the protocol parameters for integrating the fieldbus interface are changed. In order to enable integration of the fieldbus interface or to optimize the data exchange via the fieldbus, it may be necessary to change the protocol parameters determined by the interception. For example, to integrate the fieldbus interface, it may be necessary to change the target token rotation time so that the fieldbus interface is allocated a corresponding time span in which it can, for example, query data from field devices.

In einer Ausgestaltung wird nach dem Einstellen der Feldbusschnittstelle wenigstens ein weiterer Datenaustausch über den Feldbus abgehört, anhand welches weiteren Datenaustauschs eine Überprüfung der vorgenommenen Einstellungen der Feldbusschnittstelle erfolgt. Dadurch kann die einwandfreie Funktionsweise der Feldbusschnittstelle festgestellt und überprüft werden.In one embodiment, after setting the fieldbus interface, at least one further data exchange via the fieldbus is intercepted, with the aid of which further data exchange a check of the settings of the fieldbus interface made takes place. As a result, the proper functioning of the fieldbus interface can be determined and checked.

In einer weiteren Ausgestaltung wird als Feldbus ein Profibus oder Foundation Fieldbus oder HART verwendet, und bei den Parametern handelt es sich um die Baudrate und/oder eine Feldbusadresse, und als übergeordnetes Bussystem wird ein Ethernet verwendet. Die Teilnehmer des Steuerungssystems, wie bspw. die Steuereinheit oder andere übergeordnete Einheiten, können ebenfalls über ein Bussystem insbesondere ein Ethernet miteinander verbunden sein.In a further embodiment, a Profibus or Foundation Fieldbus or HART is used as the fieldbus, and the parameters are the baud rate and / or a fieldbus address, and an Ethernet is used as the higher-level bus system. The participants of the control system, such as, for example, the control unit or other higher-level units, can also be connected to one another via a bus system, in particular an Ethernet.

In einer Variante wird wenigstens einer der Protokollparameter anhand eines Intervalls zwischen einem ersten und einem zweiten Telegramm der Übertragung bestimmt. Dadurch kann bspw. die in einem Profibus einstellbare Idle Time, die zwischen dem Senden von bzw. Antworten auf Requests entsteht, bestimmt werden.In one variant, at least one of the protocol parameters is determined on the basis of an interval between a first and a second telegram of the transmission. In this way, for example, the idle time which can be set in a Profibus, which arises between the transmission of or responses to requests, can be determined.

In einer weiteren Ausgestaltung werden die ermittelten Protokollparameter oder daraus abgeleitete Einstellungen vor dem Einstellen der Feldbusschnittstelle einem Benutzer präsentiert.In a further refinement, the determined protocol parameters or settings derived therefrom are presented to a user prior to setting the fieldbus interface.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following drawing. It shows:

1: eine schematische Darstellung einer Kommunikationsarchitektur in einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik. 1 : A schematic representation of a communication architecture in a plant of process automation technology.

1 zeigt die Struktur einer Kommunikationsarchitektur A wie sie bspw. in einer modernen Anlage der Prozessautomatisierungstechnik vorliegt. Die Kommunikationsarchitektur A weist ein Steuerungssystem LS, einen Feldbus FB und ein übergeordnetes Bussystem BS auf. Das Steuerungssystems LS weist eine Steuereinheit S und eine Anzeige-/Bedieneinheit CP1 auf, die über ein Kontroll-Netzwerk CL, insbesondere ein Bussystem, miteinander verbunden sind. Über die Steuereinheit S ist das Steuerungssystem LS genauer gesagt das Kontroll-Netzwerk CL mit dem Feldbus FB verbunden. Ferner ist eine Feldbusschnittstelle FBS vorgesehen, welche Feldbusschnittstelle FBS sowohl mit dem dem Feldbus FB übergeordneten Bussystem BS als auch mit dem Feldbus FB verbunden ist. Das übergeordnete Bussystem BS ist jedoch nicht direkt mit dem Steuerungssystem CL verbunden. Dadurch kann bspw. der unbefugte Zugriff auf das Steuerungssystem LS, insbesondere die Steuereinheit S, der Anlage verhindert und/oder reglementiert werden. Sowohl bei dem übergeordneten Bussystem BS als auch bei dem Kontroll-Netzwerk CL des Steuerungssystem LS kann es sich um Netzwerke handeln, die eine Übertragung von großen Datenmengen, bspw. ab dem kByte-Bereich, ermöglichen. Dafür sind aus dem Stand der Technik zahlreiche proprietäre als auch offene Bussysteme bekannt geworden. 1 shows the structure of a communication architecture A as it is, for example, in a modern plant of process automation technology. The communication architecture A has a control system LS, a field bus FB and a higher-level bus system BS. The control system LS has a control unit S and a display / control unit CP1, which are connected to one another via a control network CL, in particular a bus system. About the control unit S, the control system LS is more precisely the control network CL connected to the fieldbus FB. Furthermore, a fieldbus interface FBS is provided, which fieldbus interface FBS is connected to both the fieldbus FB higher-level bus system BS and to the fieldbus FB. However, the higher-level bus system BS is not directly connected to the control system CL. As a result, for example, unauthorized access to the control system LS, in particular the control unit S, of the system can be prevented and / or regulated. Both the higher-level bus system BS and the control network CL of the control system LS can be networks which enable a transmission of large amounts of data, for example from the kByte range. For this purpose, numerous proprietary and open bus systems have become known from the prior art.

Der Feldbus FB verbindet prozessnahe Komponenten wie Aktoren und Sensoren, hier allgemein als Feldgeräte F1, F2, F3 bezeichnet. Über die Anzeige-/Bedieneinheit PC1 des Steuerungssystem LS kann ein Benutzer insbesondere einzelne Feldgeräte F1, F2, F3 steuern. Bei dem übergeordneten Bussystem BS kann es sich um ein Unternehmens-Netzwerk BL, bspw. einen offenen Bus, handeln, dessen Spezifikationen öffentlich zugänglich sind. Zur Instandhaltung der Anlage kann es erforderlich sein, einen Zugang zu dem Feldbus FB herzustellen, der wie bereits erwähnt aus Sicherheitsgründen nicht über das Steuerungssystem LS erfolgt. Dieser Zugang kann dann u. a. zur Diagnose- und/oder Engineeringzwecken verwendet werden. Die Feldbusschnittstelle FBS ermöglicht zu diesem Zweck eine Kommunikation bzw. einen Datenaustausch zwischen dem Feldbus FB und dem übergeordnetem Bussystem BS.The fieldbus FB connects process-related components such as actuators and sensors, here generally referred to as field devices F1, F2, F3. Via the display / operating unit PC1 of the control system LS, a user can in particular control individual field devices F1, F2, F3. The higher-level bus system BS can be a corporate network BL, for example an open bus, whose specifications are publicly available. For maintenance of the system, it may be necessary to establish access to the fieldbus FB, which, as already mentioned, does not take place via the control system LS for safety reasons. This access can then u. a. used for diagnostic and / or engineering purposes. The fieldbus interface FBS allows for this purpose a communication or data exchange between the fieldbus FB and the higher-level bus system BS.

Um die Feldbusschnittstelle FBS in das Feldbussystem FB zu integrieren, wird die Feldbusschnittstelle FBS zunächst physikalisch mit dem Feldbus FB verbunden. Die physikalische Verbindung ist dabei so ausgelegt, dass sie keine Störung wie bspw. einen erhöhten Zeitbedarf bei der Übermittlung von Telegrammen über den Feldbus FB und keinen Performance-Einbruch bei der Kommunikation über den Feldbus FB verursacht.In order to integrate the fieldbus interface FBS into the fieldbus system FB, the fieldbus interface FBS is first physically connected to the fieldbus FB. The physical connection is designed in such a way that it does not cause a disturbance such as, for example, an increased time requirement in the transmission of telegrams via the fieldbus FB and no performance interruption in the communication via the fieldbus FB.

Durch das Abhören des Datenaustauschs auf dem Feldbus FB können die aktuellen Protokollparameter des Protokolls, mittels dem Daten über den Feldbus FB ausgetauscht werden, wie im Folgenden dargestellt ermittelt werden. Dabei wird auf einen Feldbus FB Bezug genommen, in welchem das Profibus DP Protokoll verwendet wird. Die dargestellte Vorgehensweise zur Ermittlung der Protokollparameter kann aber auf andere Feldbusprotokolle übertragen werden, da sie zumindest ähnliche Übertragungsstandards, Zugriffsverfahren sowie Telegrammaufbauten aufweisen.By listening to the data exchange on the fieldbus FB, the current protocol parameters of the protocol, by means of which data is exchanged via the fieldbus FB, can be determined as shown below. In this case, reference is made to a field bus FB, in which the Profibus DP protocol is used. However, the illustrated procedure for determining the protocol parameters can be transferred to other fieldbus protocols, as they have at least similar transmission standards, access methods and telegram structures.

Die Stationen, d. h. Adressen des Feldbusses FB an denen sich Teilnehmer befinden, sind entweder Master-Geräte wie z. B. die Steuereinheit S oder Slave-Geräte wie z. B. die Feldgeräte F1, F2, F3. Beim Profibus DP wird zwischen zwei Master Arten unterschieden:

– Master Class 1 für Steuerungsfunktionen; dabei handelt es sich meist um eine bspw. speicherprogrammierbare Steuerung wie bspw. die Steuereinheit S und/oder einen PC, nicht gezeigt, und
– Master Class 2 für Diagnose- und Engineering-Funktionen.

The stations, ie addresses of the field bus FB at which participants are located, are either master devices such. B. the control unit S or slave devices such. B. the field devices F1, F2, F3. The Profibus DP distinguishes between two types of masters:

- Master Class 1 for control functions; this is usually an example. Programmable logic controller such as. The control unit S and / or a PC, not shown, and
- Master Class 2 for diagnostic and engineering functions.

In 1 ist die Steuereinheit S ein Master Class 1. Slave-Geräte können Feldgeräte wie Sensoren oder Aktoren, als auch Repeater und Gateways sein. Ist in einem Profibus DP ein Master Class 1 vorhanden, wird die Kommunikation mit den Slave-Geräten mittels eines zyklischen Datenaustauschs durchgeführt. Bei dem zyklischen Datenaustausch wird ein Telegramm an ein Slave-Gerät gesendet, von dem der Master dann eine Antwort erwartet. Der Master kann den zyklischen Datenaustausch über den Feldbus FB starten, indem ein Request/Send in Form eines Telegramms gesendet wird. Dieses Request/Send wird von allen Feldbusteilnehmern, insbesondere auch von der an den Feldbus FB angeklemmten Feldbusschnittstelle FBS, gehört. Es antwortet aber nur die Station an die die Nachricht adressiert war. Slaves ist es innerhalb dieses Konzepts nicht möglich, aus eigener Initiative heraus zu senden. Zudem muss eine Antwort auf den Request/Send Befehl innerhalb einer sog. Slot Time folgen. Sind mehrere Master vorhanden wird ein Token zwischen den Mastern ausgetauscht, der ihnen die Kommunikation mit den Slave-Geräten erlaubt. Die Zeit die einem Master zur Verfügung steht um Daten entweder zyklisch oder azyklisch abzufragen wird durch die Target Token Rotation Time festgelegt. Diese Mechanismen ermöglichen es bspw. aus den Wartezeiten und/oder Antwortzeiten die entsprechenden Protokollparameter wie bspw. Target Token Rotation Time, Idle Time usw. zu ermitteln und die Feldbusschnittstelle entsprechend einzustellen. Dafür kann ein abgehörter Datenaustausch zur Analyse zumindest temporär in der Feldbusschnittstelle gespeichert werden.In 1 the control unit S is a master class 1. Slave devices can be field devices such as sensors or actuators, as well as repeaters and gateways. If a Master Class 1 is present in a Profibus DP, the communication with the slave devices is carried out by means of a cyclic data exchange. During cyclic data exchange, a telegram is sent to a slave device, from which the master expects a response. The master can start the cyclic data exchange via the fieldbus FB by sending a request / send in the form of a telegram. This request / send is heard by all field bus subscribers, in particular also by the fieldbus interface FBS clamped to the fieldbus FB. But it only answers the station to which the message was addressed. Slaves are not able to send out of their own initiative within this concept. In addition, a response to the request / send command must follow within a so-called slot time. If several masters are present, a token is exchanged between the masters, which allows them to communicate with the slave devices. The time available to a master to query data either cyclically or acyclically is determined by the Target Token Rotation Time. These mechanisms make it possible, for example, to determine from the waiting times and / or response times the corresponding protocol parameters, such as target token rotation time, idle time, etc., and to set the fieldbus interface accordingly. For this purpose, a monitored data exchange for analysis can be stored at least temporarily in the fieldbus interface.

Das Hinzufügen von Stationen im laufenden Betrieb wird durch eine Live List und eine List of Active Stations ermöglicht. Die Live List wird dabei nach einer bestimmten Update Time aktualisiert, indem alle Adressen des Feldbusses erneut abgefragt werden. Diese Listen ermöglichen es die erforderlichen Protokollparameter wie bspw. eine freie Adresse zu bestimmen und diese dann an die Feldbusschnittstelle FBS zu vergeben. Zudem kann durch die Auswertung des Zeitverhaltens eine Band breitenoptimierung erfolgen.The addition of stations during operation is made possible by a Live List and a List of Active Stations. The live list is updated after a certain update time by querying all addresses of the fieldbus again. These lists make it possible to determine the required protocol parameters, such as a free address, and then assign these to the fieldbus interface FBS. In addition, by the evaluation of the time behavior, a band width optimization done.

Wird dann eine Aktualisierung bspw. der Live List vorgenommen, und eine Adresse angesprochen, die aus dem abgehörten Datenaustausch als frei erkannt wurde und welche als Einstellung für die Feldbusschnittstelle FBS übernommen wurde, kann die Feldbusschnittstelle gemäß den in dem Feldbus FB eingestellten Protokollparametern antworten und sich in den Feldbus FB integrieren.If an update is made, for example, of the live list, and an address is addressed which was detected as free from the intercepted data exchange and which was adopted as the setting for the fieldbus interface FBS, the fieldbus interface can respond according to the protocol parameters set in the fieldbus FB integrate into fieldbus FB.

Zur Datenübertragung wird in dem Steuerungssystem LS als auch in dem übergeordneten Bussystem BS bspw. ein Internet-Protokoll verwendet. In dem übergeordneten Bussystem BS ist die Feldbusschnittstelle FBS daher eine IP-Adresse zugeordnet, über die die Feldbusschnittstelle FBS angesprochen werden kann. Um eine einfache Installation der Feldbusschnittstelle FBS auch in das übergeordnete Bussystem EL zu erreichen, kann auch die Integration in das übergeordnete Bussystem EL durch ein Plug and Play Verfahren erfolgen.For data transmission, for example, an Internet protocol is used in the control system LS as well as in the higher-level bus system BS. In the higher-level bus system BS, the fieldbus interface FBS is therefore assigned an IP address, via which the fieldbus interface FBS can be addressed. In order to achieve a simple installation of the fieldbus interface FBS in the higher-level bus system EL, the integration into the higher-level bus system EL can also be carried out by a plug and play method.

Der Benutzer kann dann über eine Anzeige-/Bedieneinheit PC 2 des übergeordneten Bussystems BS Einfluss auf die Feldgeräte der Anlage nehmen.The user can then influence the field devices of the plant via a display / operating unit PC 2 of the higher-level bus system BS.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

A

communication architecture

F1

First field device

F2

Second field device

F3

Third field device

FB

fieldbus

FBS

Fieldbus

S

control unit

LS

control system

BS

Higher level bus system (Enterprise LAN)

PC1

Display / operating unit in the control system

PC2

Display / operating unit in the higher-level bus system

CL

Control Network

EL

Corporate network

Claims

Method for configuring a fieldbus interface (FBS), which fieldbus interface (FBS) is used to connect a field bus (FB) to a higher-level bus system (BS), whereby field bus participants (F1, F2, F3) exchange data with a control unit (S) in the form of telegrams via the fieldbus (FB), wherein the telegrams are transmitted based on a predetermined protocol, which protocol has protocol parameters; comprising the following steps: Connecting the fieldbus interface (FBS) to the fieldbus (FB); Listening to the data exchange on the fieldbus (FB); Determining at least one protocol parameter from the intercepted data exchange; and Setting the fieldbus interface (FBS) based on the at least one determined protocol parameter.

A method according to claim 1, characterized in that the data exchange on the field bus (FB) is monitored for a predetermined period of time, during which time period a plurality of telegrams are transmitted via the fieldbus (FB).

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that at least part of the protocol parameters required for integration of the fieldbus interface (FBS) into the fieldbus (FB) or the settings of the fieldbus interface (FBS) derived therefrom are determined from the intercepted data exchange.

Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the telegrams exchanged during the intercepted data exchange are analyzed in order to determine the protocol parameters.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that, during the interception of the data exchange, no telegrams are sent by the fieldbus interface (FBS).

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the determined protocol parameters in the fieldbus interface (FBS) are stored.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that after setting the fieldbus interface (FBS), the fieldbus interface (FBS) to a field bus subscriber.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that after setting the fieldbus interface (FBS) telegrams from the fieldbus interface (FBS) via the fieldbus (FB) are sent.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the protocol parameters according to which the telegrams on the fieldbus (FB) are exchanged, be specified by the control unit (S).

Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the protocol parameters for integrating the fieldbus interface (FBS) are changed.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that after setting the fieldbus interface (FBS) at least one further data exchange via the field bus (FB) is monitored, based on which further data exchange, a check of the settings made the fieldbus interface (FBS).

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the determined protocol parameters or derived settings before setting the fieldbus interface (FBS) are presented to a user.

Method according to one of claims 1 to 12, characterized, that a Profibus or Foundation Fieldbus or HART is used as fieldbus (FB), and that the parameters are the baud rate and / or a fieldbus address, and an Ethernet is used as the higher-level bus system (BS).