CN100549881C - 用于监控现场设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控现场设备的方法，该现场设备经由数据总线与控制单元连接。根据本发明的方法，控制单元以具有时间间隔的方式请求现场设备的个别标识符并将其与存储的标识符比较。

Description

用于监控现场设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监控现场设备的方法，尤其涉及一种使得不能够对现场设备进行不正当操作的监控现场设备的方法。
背景技术
在过程自动化技术中，现场设备经常用于检测和/或影响过程变量。这种现场设备的例子有料位测量设备、质量流量测量设备、压力和温度测量设备、pH氧化还原电位测量设备、电导率测量设备等，它们作为传感器，检测相应的过程变量——料位、流量、压力、温度、pH值和电导率。
除了这些测量设备之外，还已知具有测量功能并且还执行其它任务的系统；这里可以指出的例子有电极清洁系统、标定系统和采样器。
作为现场设备的还有输入/输出单元，即，所谓的远程I/O。
用作影响过程变量的是被称为执行机构的现场设备，例如控制管道截面中液体流量的阀门，或者影响容器中料位的泵。
Endress+
Figure C20048001628800041
公司制造并销售大量这种现场设备。
在现代制造工厂中的现场设备往往经由现场总线系统(
Figure C20048001628800043
-fieldbus、等)连接至上位单元，例如控制系统或控制单元。这些上位单元用于过程控制、过程可视化、过程监控，还用于操作并监控现场设备。还可以从上位单元进一步向公司网络进行通信连接。
为了操作现场设备，在控制系统或控制单元中需要相应的操作程序(操作工具)。这些操作程序可以独立运行，或者它们可以集成入控制系统应用程序。
传感器发送测量值，该测量值对应于检测的过程变量的当前值。这些测量值被转发至控制单元，例如PLC(可编程逻辑控制器)。
通常，从控制单元进行过程控制，在该控制单元分析不同现场设备的测量值并基于分析结果产生用于相应执行机构的控制信号。除了纯测量值传输，现场设备还可以发送附加信息(诊断、状态等)。现场设备的参数化和配置类似地经由现场总线系统进行。
现场总线系统也被称为过程控制系统。
在过程控制系统中对于安全的要求越来越严格。于是，在许多企业中，过程控制系统被严格地与其它公司网络(SAP、商务)隔离。以这种方式，防止了对于现场设备的不正当访问。此时，努力集中于在网络层过程控制系统的安全。
为了防止来自公司外部的入侵，使用所谓的防火墙。除了来自公司外部的入侵，类似的危险是来自公司内部的不正当入侵。在公司内部入侵的情况中，例如，可以在现场设备中改变参数，或者可以改变整个控制策略。这能够导致生产过程中不期望的改变。
一种控制策略可以例如利用Endress+Hauser公司的
Figure C20048001628800051
系统而生成，并被载入现场设备。
能够实现控制策略(SCADA系统或配置工具)的参数化、配置和改变的程序通常配备有口令保护。在这种情况中，对于执行改变的人员的授权也是必需的。
例如，在Yokogawa的Centum CS 1000过程控制系统的情况中，例如在现场设备中运行的临界功能模块只有通过输入不同人的两个口令才能够改变。
在Endress+Hauser公司的情况中，通过锁定提供对于现场设备中参数的不正当改变的安全保护。在现场设备中能够发生改变之前，希望作出改变的人必须在现场设备输入代码。
在过程控制系统中使用的现场设备通常装配有微处理器和配套的外围部件。
于是，不可能排除不正当地替换或改变现场设备中的硬件或软件或甚至只是它们的部件的可能性。这种操作将不能被过程控制系统识别。然而，这意味着明显侵入过程流或控制策略。
特别地，出于法律和规章制度的原因，保证操作安全的过程流对于工厂操作者是重要的。
发明内容
于是，本发明的目的是提供一种用于监控现场设备的方法，其使得不能够对现场设备进行不正当操作。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于监控经由数据总线与控制单元相连的现场设备的方法，包括以下步骤：由控制单元以时间间隔的方式，请求现场设备的个别标识符；将所请求的现场设备的个别标识符与控制单元中存储的标识符进行比较，从而基于在现场设备中的硬件或软件或甚至仅仅是其部分的非授权替换或改变，防止对于该现场设备的非授权侵入；在所请求的个别标识符中存在改变的情况下，产生警报或报警。
本发明的一个基本思想在于，经由现场总线与现场设备相连的控制单元以具有时间间隔的方式请求现场设备的个别标识符并且将其与控制单元中存储的标识符比较。通过这个问询，硬件、软件或其部件的替换被立即注意到。本发明的方法对于工厂的验证能力特别有意义。
以简单的方式，个别标识符可以是现场设备的序列号。在本发明的另一实施例中，个别标识符可以是现场设备的设备固件中的关键字。
还有一种可能是使用现场设备中存储的存储单元测试总和作为个别标识符。
为了工厂的可靠文件编制，每一次问询所请求的标识符连同相应的时间戳存储在数据库中。
一种有益的变型是仅仅当确定标识符改变时才将标识符存储在数据库中。
由于当确定现场设备的标识符改变时，现场设备的操作必须立即报告给操作人员，所以生成警报或报警。
由于必须在现场设备进行操作所需的改变，所以仅仅应当在指定的维护期间之外发生改变时或者当维护被明确地允许/计划时，才生成警报。
附图说明
现在根据附图中示出的实施例，详细解释本发明，附图中：
图1示意性显示了过程自动化网络。
具体实施方式
图1详细显示了过程自动化技术的网络。连接至数据总线D1的是多个过程控制系统或控制单元(工作站WS1、WS2)，它们用于过程可视化、过程监控和工程。数据总线D1例如按照Foundation fieldbus的HSE(高速以太网)标准工作。经由也被称为链接设备的网关G1，数据总线D1与现场总线片段SM1相连。现场总线片段SM1由经由现场总线FB连接在一起的多个现场设备F1、F2、F3、F4组成。现场总线例如按照
Figure C20048001628800081
fieldbus标准工作。
现在详细解释本发明的方法。
控制单元WS1以具有时间间隔的方式请求例如现场设备F1的个别标识符。由于问询，现场设备F1发送其个别标识符至控制单元WS1。在控制单元WS1中，将这个个别标识符与控制单元WS1中存储的个别标识符比较。如果现场设备发送的标识符与控制单元中存储的个别标识符一致，则确认没有对现场设备的硬件或软件执行不正当操作。以这种方式，可以验证过程流。
个别标识符的例子有现场设备F1的序列号或设备软件中的关键字。控制单元WS1外部数据库相连，每次问询连同时间戳编制在该数据库中。以这种方式，可以实现更长的时段上的证实。
在本发明的另一实施例中，仅仅当控制单元WS1检测到标识符改变时，才在数据库中存储。
通常，在精确指定的维护时段中在自动化工厂中执行维护工作。为了防止不必要的警报，仅仅当在指定维护时段之外才产生警报。
警报可以在控制单元WS1上显示，或者也可以经由另一路径，例如电子邮件、SMS和传真而进一步发送至负责的地点。警报或报警是可在控制单元调用的。也可以经由客户端调用警报或报警，其中客户端例如是Internet Explorer。
在非常简单的实施例中，在控制单元中仅仅监控所关心的现场设备，例如F1，是否与现场总线FB相连并能够运转。为此，控制单元WS1向现场设备F1发出问询，请求来自现场设备F1的应答。如果现场设备不应答，那么在数据库中存储这个亏缺状态。

Claims (14)

1.用于监控经由数据总线与控制单元相连的现场设备的方法，包括以下步骤：
由控制单元以时间间隔的方式，请求现场设备的个别标识符；
将所请求的现场设备的个别标识符与控制单元中存储的标识符进行比较，从而基于在现场设备中的硬件或软件或甚至仅仅是其部分的非授权替换或改变，防止对于该现场设备的非授权侵入；
在所请求的个别标识符中存在改变的情况下，产生警报或报警。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述个别标识符是现场设备的序列号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述个别标识符是现场设备的设备固件的关键字。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述标识符是现场设备中存储单元的测试总和。
5.根据权利要求1所述的方法，其中请求的个别标识符连同时间戳存储在数据库中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中只有当确认标识符改变时才进行在数据库中的存储。
7.根据权利要求1所述的方法，其中只有当在指定的维护时段之外时才产生警报或报警。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其中在控制单元给出警报或报警。
9.根据权利要求8所述的方法，其中以电子形式发送警报或报警。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述电子形式是电子邮件、SMS、传真的其中之一。
11.根据权利要求1或7所述的方法，其中警报或报警是可在控制单元调用的。
12.根据权利要求1或7所述的方法，其中可以经由客户端调用警报或报警。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述客户端是InternetExplorer。
14.用于监控经由数据总线与控制单元相连的现场设备的方法，其特征在于，控制单元以具有时间间隔的方式问询现场设备，问询请求来自现场设备的应答，并且在没有来自现场设备的应答的情况下，将该情况连同相应的时间戳存储在数据库中。
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