-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Alarm-Management-Verfahren für alarmerzeugende, alarmverarbeitende oder alarmweiterleitende Geräte wie Sensoren, Steuergeräte und/oder Überwachungssysteme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Alarm-Management-Modul zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
-
Ein Verfahren und ein Modul der eingangs genannten Art sind in der
EP 2 720 100 A1 beschrieben. Ein System umfasst ein oder mehrere Subsysteme mit einem oder mehreren Sensoren, die über ein Netzwerk mit einem oder mehreren Datenverarbeitungsgeräten gekoppelt sind, in denen jeweils ein Alarm-Management-Modul implementiert ist. Die ein oder mehreren Recheneinheiten stehen in Kommunikationsverbindung mit einer Vielzahl von externen Überwachungssystemen (SCADA).
-
Das Datenverarbeitungsgerät umfasst Speichermittel für Datenfiles, Betriebssysteme, Alarm-Informations-Akquisitions-Module sowie Alarm-Identifikations- und Management-Module. Ferner sind eine Recheneinheit, ein Eingangs- und Ausgangs-Interface sowie ein Netzwerk-Interface vorgesehen.
-
Das Datenverarbeitungsgerät ist ausgebildet, um Alarm-Informationen oder Informationen zur Erzeugung eines Alarms von einem oder mehreren Sensoren, Geräten oder Datenumleitungsgeräten von einem oder mehreren Subsystemen zu empfangen. Die Informationen können zur Bestimmung von einem oder mehreren Alarm-Ereignissen basierend auf der Alarm-Information eingesetzt werden und können ein oder mehrere Alarm-Nachrichten basierend auf den Alarm-Ereignissen generieren. Bei Ausfall eines der Systeme oder des Datenverarbeitungsgerätes können Alarm-Informationen nicht weiterverarbeitet werden.
-
Die
DE 10 2008 017 843 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtungen zur Verwaltung von Alarm-Prozessanlagen. Eine Alarm-Prozessanlage weist eine beliebige Vielzahl von Prozesssteuerungen auf, die über Kommunikationspfade, Busse oder beliebige Netzwerke, wie Ethernet-basiertes lokales Netzwerk, kommunikativ mit einer Vielzahl von Bedienrechnern gekoppelt sind. Ferner sind die Prozesssteuerungen kommunikativ mit einer Vielzahl von Geräten und/oder Ausrüstungen innerhalb der Prozessanlage über eine Vielzahl von Kommunikationsleitungen oder Bussen verbunden, die entsprechend einem übergeordneten Feldbus-Protokoll implementiert, aufgebaut und/oder betrieben werden. Auch bei diesem Verfahren führt ein Ausfall einer Prozesssteuerung dazu, dass Alarme nicht verarbeitet bzw. weitergeleitet werden.
-
Die Prozesssteuerungen sind in der Lage mit Steuerungselementen, wie beispielsweise Feldgeräten und/oder Funktionsblöcken, innerhalb der über die Prozessanlage verteilten Feldgeräte zu kommunizieren, um ein oder mehrere zugeordnete Prozesssteuerungsmodule auszuführen, um eine gewünschte Steuerungskonfiguration und/oder einen Prozess für Prozessanlagen zu implementieren. Die Steuerungsmodule sind für die Verarbeitung ihrer Alarme verantwortlich, obwohl die Alarm-Verhaltensdatenstrukturen getrennt von den Steuerungsmodulen definiert sind. Dabei können die Steuerungsmodule auf eine jeweilige Alarm-Verhaltensdatenstruktur zugreifen und/oder diese verwenden und/oder eines oder mehrere der Steuerungsmodule können auf eine gemeinsam genutzte und/oder gemeinsame Alarm-Verwaltungsdatenstruktur zugreifen und/oder diese verwenden.
-
Bei den oben beschriebenen Verfahren bzw. Systemen führt ein Totalausfall des Rechengerätes bzw. der Prozesssteuerung dazu, dass das Alarm-Management gestört ist, d. h., dass Alarme nicht erzeugt, empfangen oder weitergeleitet werden.
-
Fehlendes Alarm-Management, beispielsweise durch den Ausfall eines Datenverarbeitungsgerätes oder durch ein fehlerhaftes Alarm-Management, kann zu erheblichem Schaden führen. Unabhängig davon zeigen obige Beispiele, dass im Stand der Technik eine Vielzahl von Standards im Bereich Alarm-Management existiert. Typische Alarm-Management-Standards sind NAMUR 102, ISA 18.2, IEC 62682 oder EEMUA 191. Ferner existieren verschiedene Alarm-Management-Bibliotheken, wie z. B. OPC-Alarm, u. a. Auch können verschiedene Industriebereiche eigene Alarm-Management-Implementierungen nutzen, die nicht vollständig mit existierenden Standards kompatibel sind.
-
Daraus ergeben sich einerseits Problemstellungen hinsichtlich der Inkompatibilität zwischen Geräten desselben Herstellers aufgrund von unterschiedlichen Alarm-Management-Standards bzw. Alarm-Management-Implementierungen, so dass Systeme verschiedener Produktreihen Alarme nicht oder nur unzureichend miteinander verarbeiten können.
-
Ferner bestehen Inkompatibilitäten zwischen Systemen verschiedener Hersteller, wobei die von einem ersten Hersteller benutzen Alarm-Management-Standards-/Implementierungen nicht mit den Alarm-Management-Standards-/Implementierungen anderer Hersteller kompatibel sind.
-
Im Bereich embedded Devices können drei Typen von Alarm-Management-Aufgaben unterscheiden werden, nämlich alarmerzeugende Geräte, die nur Alarme erzeugen wie z. B. Sensoren, alarmweiterleitende Geräte, die einen Alarm empfangen und weiterleiten, wie z. B. Controller, sowie alarmverarbeitende Geräte bzw. Systeme, die nur Alarm empfangen und weiterverarbeiten wie z. B. Workstations.
-
Fällt ein Gerät wie z. B. Sensor, Controller oder Workstation vollständig oder teilweise aus, werden Alarme entweder nicht erzeugt, nicht weitergeleitet und/oder nicht verarbeitet, was zu erheblichen Konsequenzen für das Alarm-Management führt.
-
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein System der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass bei Ausfall einer alarmerzeugenden oder alarmverarbeitenden Funktion oder Teilfunktion eines Gerätes, zumindest eine Teilfunktion eines Alarm-Managements aufrechterhalten bleibt.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß u. a. dadurch gelöst, dass eine für das Erzeugen, Empfangen, Verarbeiten und/oder Senden einer Alarm-Information notwendige Funktion oder Teilfunktion des alarmerzeugenden und/oder alarmverarbeitenden Gerätes mittels eines in oder an dem Gerät angeordneten autarken Alarm-Management-Moduls überwacht wird, dass bei Auswahl der Funktion oder Teilfunktion durch das Alarm-Management-Modul unabhängig von dem Gerät als Alarm-Information gesendet wird und dass bei Auswahl der Funktion oder Teilfunktion das Erzeugen, Empfangen, Verarbeiten und/oder Senden einer neuen Alarm-Information durch das Alarm-Management-Modul ausgeführt wird.
-
Durch das autarke Alarm-Management-Modul wird sichergestellt, dass ein Ausfall des alarmerzeugenden und/oder alarmverarbeitenden Gerätes als Alarm gemeldet wird und dass ankommende Alarme zumindest weitergeleitet werden.
-
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist sichergestellt, dass bei Ausfall eines Gerätes Alarme verarbeitet oder zumindest weitergeleitet werden, wodurch die Ausfallsicherheit des Alarm-Managements einer prozess-implementierenden Anlage deutlich erhöht wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Alarm-Management-Modul auf einem On-Chip-System mit autarker Energieversorgung ausgeführt wird. Dadurch ist es möglich, relativ unabhängig die verschiedenen existierenden Gerätetypen zu erweitern und das Alarm-Management-Modul in neue Gerätetypen zu integrieren.
-
Vorzugsweise wird die Funktion und/oder Teilfunktion des alarmerzeugenden oder alarmverarbeitenden Gerätes mittels zumindest eines mit dem Alarm-Management-Modul verbundenen Ausfallsensors überwacht, wobei ein Überwachungs- und/oder Reaktionsverhalten auf der Basis von gespeicherten Konfigurationsdaten ausgeführt wird.
-
Als Funktion und/oder Teilfunktion kann eine Stromversorgung oder ein Energiehaushalt des alarmerzeugenden oder alarmverarbeitenden Gerätes vorzugsweise mittels eines Strommessers überwacht werden. Alternativ kann als Funktion und/oder Teilfunktion eine Schnittstelle zum Empfangen und/oder Senden der Alarm-Information überwacht werden.
-
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist vorgesehen, dass die empfangene oder erzeugte Alarm-Information mittels der gespeicherten Verarbeitungsregeln eines Alarm-Managements, das dem des überwachten Gerätes entspricht, verarbeitet und gesendet werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Alarm-Management-Modul mit geringem Aufwand und geräteunabhängig an verschiedene Alarm-Management-Lösungen anzupassen.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass eine zu versendende Alarm-Information mittels eines in dem Alarm-Management-Modul implementierten Übersetzers an einen vorgegebenen Alarm-Management-Dialekt angepasst wird. Dadurch kann das Verfahren in einem inhomogenen Alarm-Management-Kontext verwendet werden, in dem verschiedene Geräte unterschiedlichen Alarm-Management-Standards bzw. Alarm-Management-Implementierungen folgen.
-
Die Aufgabe wird des Weiteren u. a. durch ein Alarm-Management-Modul dadurch gelöst, dass das Alarm-Management-Modul als ein autarkes Datenverarbeitungsmodul mit einer eigenen Stromversorgung ausgebildet ist und Mittel zur Erfassung eines Ausfalls einer für das Erzeugen, Empfangen, Verarbeiten und/oder Senden einer Alarm-Information notwendigen Funktion oder Teilfunktion des alarmerzeugenden oder alarmverarbeitenden Gerätes umfasst.
-
In bevorzugter Ausführungsform ist das Alarm-Management-Modul als ein On-Chip-System mit autarker Energieversorgung ausgebildet, wobei in einem Speicher des On-Chip-Systems eine Konfiguration für ein Überwachungs- und Reaktionsverhalten gespeichert ist.
-
Durch das On-Chip-System kann ein Host-Gerät auf einfache Weise erweitert werden. Auch besteht die Möglichkeit, das On-Chip-System in neue Gerätetypen zu integrieren bzw. zu implementieren. Als On-Chip-System wird ein solches verwendet mit eigenem oder freiem Betriebssystem, wie z. B. LINUX. Auch umfasst das On-Chip-System Speichermittel mit Verhaltensregeln für ein kundenorientiertes Alarm-Management sowie eine Konfiguration für ein entsprechendes beispielsweise kundenorientiertes Überwachungs- und Reaktionsverhalten.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Mittel zur Erfassung der Funktion oder Teilfunktion als Strommess-Sensor zur Erfassung einer Stromversorgung des alarmerzeugenden oder alarmverarbeitenden Gerätes vorgesehen.
-
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein Eingang einer I/O-Schnittstelle des Alarm-Management-Moduls mit einem Eingang des alarmverarbeitenden Gerätes gekoppelt ist. Entsprechend ist ein Ausgang der I/O-Schnittstelle des Alarm-Management-Moduls mit einem Ausgang des alarmerzeugenden oder alarmverarbeitenden Gerätes gekoppelt.
-
Zur Anpassung an einen inhomogenen Alarm-Management-Kontext, d.h. an eine Umgebung, in der verschiedene Geräte unterschiedlichen Alarm-Management-Standards bzw. Alarm-Management-Implementierungen aufeinander folgen, muss eine ausgehende und eingehende Kommunikation in die in dem System verwendeten Alarm-Management-Dialekte übersetzt werden. Hierzu ist vorgesehen, dass das Alarm-Management-Modul ein Übersetzer-Modul aufweist.
-
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines den Figuren zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
-
Es zeigen:
-
1 ein Bockschaltbild eines autarken Alarm-Management-Moduls,
-
2 ein Blockschaltbild einer speicherprogrammierbaren Steuerung mit implementiertem autarken Alarm-Management-Modul und
-
3 ein Blockschaltbild eines Controllers mit implementiertem autarken Alarm-Management-Modul.
-
1 zeigt rein schematisch ein Blockschaltbild eines autarken Alarm-Management-Moduls 10 in Form eines On-Chip-Systems mit eigener Energieversorgung 12, eigenständiger Recheneinheit 14 sowie einer Speichereinheit 16 mit Betriebssystem 18, einer Konfiguration eines Überwachungs- und Reaktionsverhaltens 20 sowie Verhaltensregeln für ein ablauffähiges Alarm-Management 22.
-
Zum Anschluss von Sensoren 24 ist ein I/O-Interface 26 vorgesehen. Ferner umfasst das Alarm-Management-Modul 10 ein Kommunikations-Interface 28 zur Kommunikation mit einem Kommunikations-Netzwerk 30.
-
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 in einem alarmerzeugenden Gerät wie Sensor, einem alarmempfangenden und alarmweiterleitenden Gerät wie Controller und/oder einem alarmempfangenden und alarmverarbeitenden Gerät wie Überwachungssystem SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition) als Host-Gerät 32 zu implementieren. Dabei ist vorgesehen, dass mittels des zumindest einen Sensors 24 ein Ausfall eines der oben genannten Host-Geräte erkannt und der Ausfall als ein Alarm gemeldet wird. Bei Ausfall des Host-Gerätes werden Grundfunktionen, wie z. B. Erzeugen, Empfangen, Verarbeiten und/oder Weiterbilden von Sensor- oder Alarmsignalen des Host-Gerätes durch das Alarm-Management-On-Chip-Modul übernommen. Ankommende Alarme werden weitergeleitet und ggfs. durch ein optional in dem Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 implementierten Übersetzer 33 in ein entsprechendes Alarm-Protokoll übersetzt.
-
Der zumindest eine Sensor 24 zur Erfassung eines Ausfalls des Host-Geräts kann z. B. als Strom-/Spannungsmess-Sensor zur Überwachung einer Stromversorgung des Host-Geräts oder als Sensor zur Überwachung einer Software-Schnittstelle ausgebildet sein, um einen Totalausfall des Host-Gerätes oder einen Teilausfall von Komponenten des Host-Geräts zu erfassen.
-
Die autarke Energieversorgung 12 stellt sicher, dass das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 auch bei Ausfall des Host-Gerätes mit Energie versorgt wird, um die Grundfunktionen des Host-Geräts zu übernehmen, insbesondere zu gewährleisten, dass Alarme empfangen, weiterverarbeitet oder zumindest weitergeleitet werden und damit die Ausfallsicherheit der Alarm-Management-Funktion des Host-Geräts zu gewährleisten.
-
Das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 wird mit einem proprietären oder frei verfügbaren Betriebssystem wie LINUX betrieben. In dem Speichermodul 16 sind Verarbeitungsregeln 22 für ein dem Host-Gerät entsprechendes oder ein kundenspezifisches Alarm-Management sowie Konfigurationsdaten 20 für ein Überwachungs- und Reaktionsverhalten gespeichert. Die Verhaltensregeln sowie die Konfigurationsdaten sind abhängig von dem jeweiligen Host-Gerät, in dem das Alarm-Management-On-Chip-Modul implementiert ist.
-
Zum Weiterleiten bzw. Senden von Alarmen ist das Kommunikations-Interface 28 vorgesehen, mit dem das Alarm-Management-On-Chip-Modul an ein eigenes oder an das vorhandene Kommunikations-Netzwerk 30 gekoppelt werden kann.
-
Falls das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 in einem inhomogenen Alarm-Management-Kontext benutzt wird, wobei verschiedene Host-Geräte unterschiedlichen Alarm-Managements-Standards/-Implementierungen folgen, wird die ausgehende und eingehende Alarm-Kommunikation an vorherrschende Alarm-Management-Dialekte angepasst bzw. übersetzt.
-
Das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 bietet die Möglichkeit, relativ unabhängig die verschiedenen Gerätetypen wie Sensoren, Controller und/oder SCADA mit dem erfindungsgemäßen Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 zu erweitern bzw. in neue Gerätetypen als autarkes Alarm-Management-On-Chip-Modul zu integrieren.
-
Das erfindungsgemäße Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 ist somit geräteunabhängig und kann an verschiedene Alarm-Management-Lösungen durch Implementieren von entsprechenden Verarbeitungsregeln sowie Konfigurationsdaten angepasst werden.
-
2 zeigt den Einsatz des Alarm-Management-On-Chip-Moduls 10 in einer speicherprogrammierbaren Steuerung 34 als Host-Gerät. Die speicherprogrammierbare Steuerung 34 umfasst einen Microcontroller 36 mit Eingängen 38 und Ausgängen 40. Über die Eingänge 38 werden Signale verschiedener Sensoren 42, 44, 46 wie Gassensor, Luftdrucksensor und/oder Temperatursensor empfangen und in dem Microcontroller 36 verarbeitet. In dem Microcontroller 36 können Verhaltensregeln eines Alarm-Managements abgespeichert sein. Auf der Grundlage des Alarm-Managements kann z. B. dann, wenn ein empfangenes Sensorsignal einen Grenzwert überschreitet, eine Alarm-Information bzw. ein Alarm erzeugt werden.
-
Der Ausgang 40 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Bussystem 48 wie MODBUS gekoppelt. Zur Stromversorgung des Microcontrollers 36, der Eingänge 38 sowie Ausgänge 40 ist eine Stromversorgung 50 vorgesehen.
-
Mittels des Ausfallsensors 24, der im vorliegenden Fall als Strommess-Sensor ausgebildet ist, kann das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 den Ausfall der Stromversorgung 50 erfassen. In diesem Fall ist die speicherprogrammierbare Steuerung 34 nicht einsatzfähig, um vor Gefahren oder kritischen Zuständen zu warnen. Durch die autarke Stromversorgung 12 ist das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 lauffähig und kann zumindest Teilaufgaben der speicherprogrammierbaren Steuerung 34 übernehmen. Ein Eingang des I/O-Interfaces 26 ist dem Ausführungsbeispiel mit dem Eingang 38.1 des Eingangs-Interfaces 38 verbunden, um die Signale des Gassensors zu erfassen. Das Sensorsignal wird in dem Alarm-Management-Modul entsprechend der Verhaltungsregeln 22 verarbeitet und weitergeleitet.
-
Eine Alarm-Information wird durch den integrierten Übersetzer 33 angepasst und über das Ausgangs-Interface 40 auf den Bus wie MODBUS 30 gesendet.
-
Ermittelt das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 den Ausfall der speicherprogrammierbaren Steuerung, wird ein neuer Alarm generiert, der den Ausfall der speicherprogrammierbaren Steuerung anzeigt. Gleichzeitig übernimmt das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 Grundfunktionen der speicherprogrammierbaren Steuerung 34, im vorliegenden Fall die Überwachung z. B. des Gassensors 42. Wird in diesem Modus z. B. ein leicht entzündliches Gas, wie beispielweise Methan in einem unzugänglichen Bereich wie z. B. in einem Bergwerk gemessen, kann durch das Alarm-Management-On-Chip-Modul ein Alarm erzeugt werden, der in einer Leitstelle angezeigt wird, so dass Mitarbeiter notwendige Maßnahmen wie z. B. Evakuierung einleiten können.
-
3 zeigt in schematischer Darstellung einen Controller 52 als Host-Gerät, in dem das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 implementiert ist. Der Controller 52 umfasst einen Microcontroller 54 mit Eingangs-Interface 56 und Ausgangs-Interface 58 sowie eine Stromversorgung 60 zur Versorgung des Microcontrollers mit elektrischer Energie. Über die Controller-Eingänge 56 werden Daten und Alarme von einer oder mehreren speicherprogrammierbaren Steuerungen SPS1...SPS7 erfasst, in dem Microcontroller 54 verarbeitet und über einen der Controller-Ausgänge 58 an ein Bussystem 64 wie Profibus an eine Leitstelle weitergeleitet.
-
Mittels des Ausfallsensors 24 erfasst das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 beispielsweise den Ausfall der Stromversorgung 60, erzeugt einen Alarm, der über das Kommunikations-Interface 28 an einen der Controller-Ausgänge 58 und über das Netzwerk 64 an die Leitstelle weitergeleitet wird, um entsprechende Maßnahmen einzuleiten.
-
Unabhängig davon werden von dem Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 Grundfunktionen des Controllers 52 übernommen, wobei über Eingänge 56.4, 56.5 des Eingangs-Interfaces 56 und das Netzwerk 62 Signale bzw. Alarme externer speicherprogrammierbarer Steuerungen empfangen werden können.
-
Die Alarme können verarbeitet oder direkt weitergeleitet und ggfs. durch den Übersetzer 32 übersetzt werden. Über das Kommunikations-Interface 28 und Ausgänge 58.2, 58.3 können die Alarme über das Netzwerk 64 in die Leitstelle übermittelt werden. Das Alarm-Protokoll wird ggfs. durch den Übersetzer 33 angepasst.
-
Empfängt das Alarm-Management-On-Chip-Modul 10 z. B. einen Alarm von der speicherprogrammierbaren Steuerung SP5 wie z. B. „Gaswert überschritten“, wird der Alarm durch den Übersetzer 33 in ein Profibus-Protokoll übersetzt. Im Gegensatz zu einem voll funktionsfähigen Controller ist diese Übersetzung ggfs. minimal, jedoch wird die wichtige Aussage, dass ein bestimmter Gaswert überschritten ist, einem zuständigen Mitarbeiter einer Leitstelle übermittelt, so dass dieser notwendige Maßnahmen wie z. B. Evakuierung einleiten kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2720100 A1 [0002]
- DE 102008017843 A1 [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- NAMUR 102 [0008]
- ISA 18.2 [0008]
- IEC 62682 [0008]
- EEMUA 191 [0008]
