CN107728587A - 用于过程自动化的现场设备的远程控制服务的方法和系统 - Google Patents

用于过程自动化的现场设备的远程控制服务的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于过程自动化的现场设备的远程控制服务的方法和系统，所述方法包括：经由第一网络(N1)建立服务单元(SU)与现场设备(F1、F2、F3、F4)之间的通信连接；经由第二网络(N2)将访问请求从计算机单元(CU)发送到在服务单元(SU)上执行的应用程序(AP)，其中，应用程序(AP)用作服务现场设备(F1、F2、F3、F4)；经由应用程序(AP)批准访问请求；以及在批准访问请求之后，经由第二网络(N2)建立计算机单元(CU)到应用程序(AP)的访问，其中，在建立访问之后，从计算机单元(CU)发生服务该现场设备(F1、F2、F3、F4)。

Description

用于过程自动化的现场设备的远程控制服务的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于过程自动化的现场设备的远程控制服务的方 法。此外，本发明涉及一种用于执行本发明的方法的系统。
背景技术
在工业工厂中使用现场设备在现有技术中众所周知。在与在制造 自动化技术中相同的过程自动化技术中，经常应用现场设备。原则上， 称作为现场设备是在过程附近应用的以及传递、或处理过程相关的信 息的全部设备。因此，现场设备被用于注册和/或影响过程变量。服务 于注册过程变量是测量设备、或传感器。例如，这些被用于压力和温 度测量、导电率测量、流量测量、pH测量、填充水平测量等，以及注 册相对应的过程变量、压力、温度、导电率、pH值、填充水平、流量 等。用于影响过程变量的是致动器。例如，这些是能够影响管中的液 体的流量或容器中的填充水平的泵或阀。除了以上提及的测量设备和 致动器之外，还被理解为现场设备的是远程I/O、无线适配器、和通常 被布置在现场级处的设备。
由Endress+Hauser组制造和销售了大量这样的现场设备。
在现代工业工厂中，通常现场设备经由诸如例如现场总线 (现场总线、等)的通信网络与上级 单元连接。通常，上级单元是诸如例如PLC(可编程逻辑控制器)的 控制单元。上级单元在其它事件之间服务于过程控制，以及服务于现 场设备的启动。经由特定的总线系统将由现场设备，尤其地，由其传 感器，注册的测量值发送到(或者，在给定情况下，多个)上级单元， 其中，在给定情况下，所述上级单元进一步处理测量值并且将其转发 到工厂的控制室。控制室服务于经由上级单元的过程可视化、过程监 视以及过程控制。与此同时，还要求经由总线系统从上级单元发送数 据到现场设备，尤其地，用于配置和参数化现场设备以及用于操作致 动器。
为了服务现场设备，需要相对应的操作程序(操作工具)，该操 作程序要么自足地运行在上级单元(Endress+Hauser FieldCare、 Pactware、AMS Fisher-Rosemount、PDM西门子)上，或者，然而，要 么还能够被集成在控制室的应用中(西门子PCS7、ABB Symphony、艾默生Delta V)。术语“服务”意旨对现场设备必须参数化参数化、 更新现场设的和/或查询和可视化现场设备的过程数据和/或诊断数据。
在启动之前并且为了在现场设备用户的位置处操作现场设备期间 维护，现场设备。为了参数化，尤其是为了读取和/或写入参数，服务 设备被应用。这样的服务设备经由接口与现场设备通信。
通过Endress+Hauser组与产品系列“Micropilot FMR10/FMR20” (其是基于雷达的填充水平测量设备)新使用的是应用软件(app) “SmartBlue”。未来几年内，众多其它产品系列将同样能够使用这个 应用软件。通过SmartBlue的方式，能够使用诸如智能手机或平板电脑 的移动终端经由蓝牙或WLAN以简单的方式访问现场设备。利用这个 应用软件的帮助，能够显示现场设备的过程值并且/或者能够执行现场 设备的参数化。
然而，由于每个现场设备的参数的数量常常是非常大的事实而使 现场设备的参数化变得困难。因此，用于现场设备的几百个参数并非 罕见。根据大量的参数，用户必须找出适于其应用的参数并且相对应 地找出参数化设备。如果此外涉及其中安装了大量现场设备的自动化 工厂，则现场设备服务涉及大量的努力。
因此，在应用的复杂情况下的参数化不由工厂操作人员来执行。 为了启动或出于维护的目的，例如，当现场设备不如所需要地起作用 时，从本地经销商处请求服务技术人员，并且服务技术人员为工厂操 作人员进行参数化。在服务技术人员同样处于维护不能够解决所发生 的问题的情况下，则这个需要来自设备制造商的服务技术人员的支持。
全部这些情况都需要服务人员中的部分人员前往，对于工厂操作 人员而言这可能既昂贵又耗时。
发明内容
从这个问题出发，本发明的目的在于提供一种方法和系统，其在 不需要服务者必须紧邻现场设备的情况下而允许服务过程自动化的现 场设备。
该目的通过一种用于过程自动化的现场设备的远程控制服务的方 法来实现，所述方法包括：
-经由第一网络建立服务单元与现场设备之间的通信连接；
-经由第二网络将访问请求从计算机单元发送到在服务单元上执 行的应用程序，其中，应用程序用于服务该服务现场设备；
-经由应用程序批准访问请求；以及
-在批准访问请求时，经由第二网络建立计算机单元到应用程序 的访问，其中，在建立访问之后，从计算机单元发生对现场设备的服 务。
本发明的方法的很大的优点在于例如服务技术人员的服务者没有 必要为了服务现场设备而紧邻现场设备，而是，替代地，能够使用现 场设备的“远程访问”。实际上将应用程序映射到服务者的计算机单 元，包括应用程序的全部功能。寻求帮助的工厂操作人员经由其服务 单元与现场设备进行现场连接。服务者经由其计算机单元与服务单元 连接，获得应用程序在其计算机单元上的镜像(image)，以及能够使 用这个镜像来远程地服务现场设备。应用程序的镜像表现得与服务单 元上的应用程序相同。如果服务者对应用程序的镜像进行输入(例如， 写入参数值)，则在服务单元的应用程序中处理这个输入并且由服务单元发起相对应的动作——在这个情况下，是将所提及的参数值写入 到现场设备。
因为例如服务技术人员的服务者因此不必须紧邻现场设备，能够 避免服务者前往，所以就时间和成本而言这个特征对于工厂操作人员 和/或服务者是有利的。
至于应用程序，尤其是可在移动终端设备上运行的应用。由申请 人按商标“SmartBlue”提供了这样的应用程序。
以上通过示例的方式描述结合本发明的方法所提及的现场设备。
本发明的方法的优选的进一步的发展提供具有被实施用于显示应 用程序的信息的显示单元的计算机单元，其中，在计算机单元的显示 单元上显示的信息始终与在服务单元的显示单元上显示的信息相同。 服务单元的显示单元是LCD/LED、触摸屏、平视显示器或投影仪，而 计算机单元的显示单元是监视器、或者通常是屏幕。信息能够是可用 的参数、已设定的参数值、测量数据、可视化的测量数据等，然而， 还能够是输入字段和菜单结构。
还将应用程序的用户界面映射到计算机单元的显示单元。在这样 的情况下，其是在服务单元的显示单元上显示的用户界面的精确镜像。
在本发明的方法的有利的实施例中，提供在具有加密情况下，发 生计算机单元到应用程序的访问。从而能够在计算机单元与服务单元 之间安全地发送诸如例如现场设备的参数设定或当前的过程值的敏感 信息。
在本发明的方法的尤其有利的实施例中，提供为了批准访问，在 应用程序中和/或计算机单元中发生密码输入。从而防止在服务单元与 计算机单元之间建立非授权的通信。
在本发明的方法的有利的进一步的发展中，提供访问限于应用程 序的单独的、较早定义的程序部分。例如，能够提供服务者获得仅对 当前出现的问题的解决方案需要的参数的访问。此外，服务者不获得 对服务单元的其它程序、设定或文件的访问。
本发明的方法的优选的进一步的发展提供服务包括参数化现场设 备、更新现场设备和/或查询和可视化现场设备的处理数据和/或诊断数 据。
在本发明的方法的特定优选的进一步的发展中，提供通过视频摄 像头的方式，服务单元尤其是实时地创建发送到计算机单元的视频记 录。服务者获得对摄像头的访问，然而，仅仅在应用软件的情景 (context)中。不允许对诸如例如相册等的私有文件的访问。
在本发明的方法的附加的优选的进一步的发展中，提供通过麦克 风的方式，服务单元尤其是实时地创建发送到计算机单元的音频记录。 与服务单元的摄像头结合，从而能够实现工厂操作人员与服务人员之 间的视频电话，这能够加速问题解决。例如，服务人员请求工厂操作 人员直接将摄像头朝向将要被服务的设备。根据发送的视频图片，服 务人员能够看见现场设备是否已经正确地被安装在工厂的测量点处。
此外，通过执行本发明的方法的系统来实现该目的，该系统包括：
-至少一个过程自动化的现场设备；
-服务单元，在服务单元上实现和执行用于服务现场设备和/或用 于显示现场设备的过程数据和/或诊断数据的应用程序，其中服务单元 经由第一网络来与现场设备通信；以及
-计算机单元，计算机单元被实施为使得该计算机单元经由第二 网络来与服务单元通信，并且以使得计算机单元通过应用程序服务现 场设备的方式访问服务单元的应用程序。
本发明的系统的优选的实施例提供服务单元具有计算机单元访问 的视频摄像头。视频摄像头优选地被集成在服务单元中。可替选地， 视频摄像头是单独的单元并且通过电缆或无线电的方式与服务单元连 接。
本发明的系统的另一个优选的实施例提供服务单元具有计算机单 元访问的麦克风。可替选地，麦克风是例如头戴式耳机的单独的单元， 并且通过电缆或无线电的方式将麦克风与服务单元连接。
在本发明的系统的有利的实施例中，提供第一网络是无线网络， 尤其是有限范围的无线网络。在这样的情况下，尤其是蓝牙网络。然 而，其还能够是诸如WLAN、ZigBee等的任意其它无线无线电标准。 同样的是，选项用于经由有线网络，尤其是经由串行数据连接或者经 由现场总线自动化技术建立现场设备与服务单元之间的通信连接。
在本发明的系统的有利的实施例中，提供第二网络是有线网络或 无线网络，尤其是互联网。用于无线网络的示例是WLAN、GSM、LTE、 UMTS等。
在第一网络的情况下以及还在第二网络的情况下，能够提供诸如 路由器、代理、网关等的其它设备位于在服务单元与现场设备之间， 或在服务单元与计算机单元之间，或者通过单独的无线和/或有线网络 的组合形成第一网络和/或第二网络。
在本发明的系统的尤其有利的进一步的发展中，提供计算机单元 是设备制造商的计算机单元。尤其地，在这样的情况下，其是在现场 设备制造商的服务台处的服务PC(例如，膝上型计算机、平板电脑等)。 然而，其还能够是本地经销商或零售商的服务PC。同样的选项是由服 务技术人员移动的同时例如通过其服务膝上型计算机的方式，经由 GSM与服务单元连接。
在本发明的系统的尤其有利的实施例中，提供服务单元是移动终 端设备。尤其地，该移动终端设备是智能手机、平板电脑或诸如“谷 歌眼镜”的数据眼镜。然而，其还能够提供在膝上型计算机、或在移 动服务单元上执行的应用程序，诸如，由申请人制造和销售的“Field Xpert”PDA。
附图说明
现在将会基于所附附图来更详细地说明本发明，该发明的唯一的 图如下示出：
图1示出本发明的方法的实施例的示例。
具体实施方式
图1示出基于工厂自动化技术的本发明的方法的实施例的示例。 连接到数据总线D1的是多个工作站PC WS1、WS2，通常处于工厂级。 这些工作站PC用作上级单元(控制系统或控制单元)，除别的之外， 用于过程可视化、过程监视以及用于管理，诸如用于服务和监视现场 设备。数据总线D1例如根据Profibus DP标准或根据基金会现场总线 的HSE(高速以太网)标准来工作。经由能够被称作为链路设备的网 关G1、现场控制器或段耦合器，数据总线D1与现场总线段SM1连接。 现场总线段SM1由经由总线FB彼此连接的多个现场设备F1、F2、F3、 F4组成。现场设备F1、F2、F3、F4能够是传感器或致动器。现场总 线FB根据诸如Profibus、基金会现场总线或HART的已知的现场总线 标准中的一个来工作。
如果现场设备F1、F2、F3、F4中的一个存在问题或者应当将新的 现场设备投入到操作中，则工厂操作人员联系现场设备制造商或经销 商的服务台。通常，然后，命令服务技术人员去工厂，以便处理问题。 本发明的方法提供了用于避免与这个过程相关联的花费的稳妥的机 会。
为了通过本发明的方法的方式服务现场设备F4，在第一个方法步 骤中，经由第一网络N1建立现场设备F4与服务单元SU之间的通信 连接。在实施例的这个示例中的服务单元SU是智能手机。其它选项包 括服务单元SU是平板电脑、膝上型计算机、Endress+Hauser“Field Xpert”PDA或诸如例如“谷歌眼镜”的数据眼镜。
无线网络是蓝牙。然而，其还能够是任意其它无线网络，尤其是 有限范围的无线网络。同样的选项是用于经由有线网络，尤其地经由 串行数据连接或者经由自动化技术中的现场总线FB建立现场设备与 服务单元之间的通信连接。例如，能够将服务单元SU直接连接到现场 总线FB并且由此与现场设备F4通信。
集成到服务单元SU中的是应用程序AP，该应用程序AP运行在 服务单元SU上。应用程序AP是由申请人出售的app“SmartBlue”。 这个app使能服务现场设备F4，尤其地，能够可视化过程值并且能够 参数化现场设备F4。
此外，服务单元SU与第二网络N2(互联网)连接。通过WLAN 的方式、经由路由器/网关G2无线地发生这个访问，该路由器/网关G2 经由电缆与互联网N2连接。可替选地，将服务单元SU经由移动无线 电，尤其地，通过UMTS、GSM、或LTE的方式与互联网N2连接。
在第二个方法步骤中，计算机单元CU给每个互联网发送对应用 程序AP的访问请求。计算机单元CU是设备制造商的服务台处的服务PC或者客户的服务技术人员的PC。访问请求加密地加密。应用程序 AP在获得访问请求之后示出对话框，用于批准访问请求。
在第三个方法步骤中，运行服务单元SU的工厂操作人员批准访 问请求。可替选地或补充性地，在服务单元SU处或在计算机单元CU 处能够要求密码。在批准访问请求之后，在第四个和最后的方法步骤 中，建立经由互联网N2的、在服务单元SU与计算机单元CU之间的 通信连接。计算机单元CU现在访问应用程序AP。在这样的情况下， 实际上将应用程序AP映射到计算机单元CU，其中将应用程序AP的 用户界面映射到计算机单元CU的显示单元上。这里所涉及的是用户界 面的精确镜像，其出现在服务单元SU的显示单元上。
如果现在对计算机单元CU上的应用程序AP的镜像进行输入，例 如，写入参数值，则由服务单元SU的应用程序AP来处理这个输入， 并且由服务单元SU完成对应的动作，也就是向现场设备F4写入参数 值。
经由在服务单元SU中实现的麦克风MK，工厂操作人员能够与服 务台的服务人员讲话。为此，应用程序AP授予计算机单元CU处的服 务者访问麦克风。在此，还能够发生对正在运行服务单元SU的工厂操 作人员的批准的请求。
通过在服务单元SU中安装的视频摄像头VK的方式，能够补充性 地发生视频会话。为此，应用程序AP授权计算机单元CU处的服务者 访问服务单元的视频摄像头VK。在此，还能够发生对正在运行服务单 元SU的工厂操作人员的批准的请求。此外，选项是由服务人员请求工 厂操作人员以将服务单元SU定位在某一位置中，以便获得位置状况的 或与工厂中的现场设备F4的安装相关的视频。
利用本发明的方法，因此，在不需要服务者必须紧邻现场设备F1、F2、F3、F4的情况下，能够服务现场设备F1、F2、F3、F4。除了别的 之外，对概念“服务”的理解是参数化现场设备、更新现场设备和/或 查询和可视化现场设备的过程数据和/或诊断数据等。
本发明的方法和本发明的系统可应用于现场设备FD的任意类型 和数量并且不限于图1中示出的实施例的示例。
参考标记的列表
AP 应用程序
SU 服务单元
D1 数据总线
F1、F2、F3、F4 现场设备
FB 现场总线
G1、G2 网关
MK 麦克风
N1 第一网络
N2 第二网络
CU 计算机单元
VK 视频摄像头
WS1、WS2 工作站PC

Claims (15)

1.一种用于过程自动化的现场设备(F1、F2、F3、F4)的远程控制服务的方法，所述方法包括：
-经由第一网络(N1)建立服务单元(SU)与现场设备(F1、F2、F3、F4)之间的通信连接；
-经由第二网络(N2)将访问请求从计算机单元(CU)发送到在所述服务单元(SU)上执行的应用程序(AP)，其中，所述应用程序(AP)用于服务所述现场设备(F1、F2、F3、F4)；
-经由所述应用程序(AP)批准所述访问请求；以及
-在批准所述访问请求时，经由所述第二网络(N2)建立所述计算机单元(CU)到所述应用程序(AP)的访问，其中，在建立访问之后，从所述计算机单元(CU)发生对所述现场设备(F1、F2、F3、F4)的服务。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算机单元(CU)具有被嵌入以显示所述应用程序(AP)的信息的显示单元，其中，在所述计算机单元(CU)的所述显示单元上显示的所述信息始终与在所述服务单元(SU)的显示单元上显示的信息相同。
3.根据权利要求1或2中的至少一项所述的方法，其中，在具有加密的情况下，发生所述计算机单元(CU)到所述应用程序(AP)的所述访问。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，为了批准所述访问，在所述应用程序(AP)中和/或所述计算机单元(CU)中发生密码输入。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，所述访问限于所述应用程序(AP)的单独的、较早定义的程序部分。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，所述服务包括参数化所述现场设备(F1、F2、F3、F4)、更新所述现场设备(F1、F2、F3、F4)和/或查询和可视化所述现场设备(F1、F2、F3、F4)的过程数据和/或诊断数据。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，通过视频摄像头(VK)的方式，所述服务单元(SU)尤其是实时地创建发送到所述计算机单元(CU)的视频记录。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，通过麦克风(MK)的方式，所述服务单元(SU)尤其是实时地创建发送到所述计算机单元(CU)的音频记录。
9.一种用于执行根据权利要求1-8中至少一项所述方法的系统，所述系统包括：
-至少一个过程自动化的现场设备(F1、F2、F3、F4)；
-服务单元(SU)，在所述服务单元(SU)上实现和执行用于服务所述现场设备(F1、F2、F3、F4)和/或用于显示所述现场设备(F1、F2、F3、F4)的过程数据和/或诊断数据的应用程序(AP)，其中，所述服务单元(SU)经由第一网络(N1)与所述现场设备(F1、F2、F3、F4)通信；以及
-计算机单元(CU)，所述计算机单元(CU)被实施为使得所述计算机单元(CU)经由第二网络(N2)与所述服务单元(SU)通信，并且以使得所述计算机单元(CU)通过所述应用程序(AP)服务所述现场设备(F1、F2、F3、F4)的方式访问所述服务单元(SU)的所述应用程序(AP)。
10.根据权利要求9中所述的系统，其中，所述服务单元(SU)具有所述计算机单元(CU)访问的视频摄像头(VK)。
11.根据权利要求9或10中的至少一项所述的系统，其中，所述服务单元(SU)具有所述计算机单元(CU)访问的麦克风(MK)。
12.根据权利要求9-11中的至少一项所述的系统，其中，所述第一网络(N1)是无线网络，尤其是有限范围的无线网络。
13.根据权利要求9-12中的至少一项所述的系统，其中，所述第二网络(N2)是有线网络或无线网络，尤其是互联网。
14.根据权利要求9-13中的至少一项所述的系统，其中，所述计算机单元(CU)是所述设备制造商的计算机单元。
15.根据权利要求9-14中的至少一项所述的系统，其中，所述服务单元(SU)是移动终端设备。
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