CN116795049A - 工业厂房中替换现场设备的自动配置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及工业厂房中替换现场设备的自动配置。一种用于在工业厂房中配置新现场设备的计算机实施的方法，包括以下步骤：●检测到新现场设备被连接至工业厂房的网络；●获得驱动器信息和/或软件，驱动器信息和/或软件允许与新现场设备通信并且指示新现场设备的配置参数；●确定要由新现场设备替换的先前使用的现场设备；●确定新现场设备的驱动器信息和/或软件是否与先前使用的现场设备的先前使用的驱动器信息和/或软件相匹配；以及●在匹配的情况下，向新现场设备提供先前使用的现场设备的先前使用的配置参数，以及●在不匹配的情况下，通过操作向新现场设备提供新配置参数。

Description

工业厂房中替换现场设备的自动配置
技术领域
本发明涉及工业厂房中的现场设备的配置，该现场设备将替换先前使用的现场设备。
背景技术
用于执行工业过程的工业厂房包括多个现场设备，这些现场设备经由工业厂房的网络被连接至分布式控制系统DCS。在现场设备能够在工业厂房中执行其预期功能之前，它们需要进行配置。WO 2021/249655A1公开了一种基于已配置的相同类型的现场设备的OPCUA服务器来配置现场设备的方法。
当现场设备需要由新现场设备临时替换(用于维护现场设备)或永久替换(如果现场设备损坏)时，新现场设备通常需要进行手动配置。
发明内容
发明目的
因此，本发明的目的是使替换工业厂房中先前使用的现场设备的新现场设备的配置至少部分地自动化。
该目的通过根据主要权利要求的方法来实现。其他有利实施例是在从属权利要求中详述的。
本发明的公开内容
本发明提供了一种用于在工业厂房中配置新现场设备的计算机实施的方法，该新现场设备替换工业厂房中先前使用的现场设备。
该方法从检测到新现场设备被连接至工业厂房的网络开始。这可以以任何合适的方式进行。例如，用户(诸如厂房操作员)可以在现场设备的数据库中输入新现场设备。但是任何合适的自动方法也可以被使用。
用于新现场设备的驱动器信息和/或软件被获得。该驱动器信息和/或软件允许与新现场设备通信，并且指示新现场设备的哪些配置参数能够被设置以及如何设置。例如，驱动器信息可以包括配置参数的名称列表以及可选地关于哪种类型的值(诸如字符串、特定数值范围内的整数值或布尔变量)可以被写入每个配置参数的信息。驱动器信息还可以包括如何将给定值写入给定参数的指令，和/或驱动器软件可以提供用于将值写入参数的API调用。
先前使用的现场设备被确定。这是要由新现场设备替换的现场设备。例如，厂房操作员可以在现场设备的数据库中将旧的现场设备标记为无功能的。但是任何合适的自动方法也可以被使用。例如，新现场设备可以在它被安装在与先前使用的现场设备相同的位置的意义上取代先前使用的现场设备。但它也可以被安装在不同的位置。新现场设备只需要向整个工业厂房提供先前使用的现场设备先前提供的功能性。
确定用于新现场设备的驱动器信息和/或软件是否与先前使用的现场设备的先前使用的驱动器信息和/或软件相匹配。如果是这种情况，即，如果旧现场设备已由相同型号和版本的相同新现场设备替换，那么新现场设备被提供有先前使用的现场设备的先前使用的配置参数。即，新现场设备的所有配置参数可以被设置为针对先前使用的现场设备仍然在文件上的值。即使不知道关于配置参数的语义的任何细节，复制所有配置参数也会使新现场设备以与先前使用的现场设备完全相同的方式表现。
但这不是工业厂房中的正常情况。由于现场设备的使用寿命比用于更新和升级的创新周期长得多，并且使用寿命可以通过维修来进一步延长，因此在该现场设备最终出现故障时，先前使用的现场设备的相同副本不再可用是很常见的。这意味着不同的现场设备需要进行配置，以接管先前使用的现场设备的功能性。
为此，新现场设备的配置的实例从新现场设备的设备描述信息创建。具体地，这种设备描述信息可以包括新现场设备的电子设备描述EDD和/或设备封装DP。EDD和DP是用于描述现场设备的功能性的工业标准。然而，这些标准还不能保证同一参数可以以相同的方式被写入每个现场设备。具体地，参数的名称未被标准化。相反，现场设备的每个制造商都可以以他认为合适的任何方式来自由指派名称。例如，在一个现场设备中，压力设定点可以被命名为“pset”，在另一现场设备中被命名为“set-p”，并且在第三现场设备中被命名为“p-set-bar”。
因此，新创建的配置实例中的新配置参数的语义被确定。同样地，先前使用的现场设备的先前使用的配置参数的语义被确定。这可以通过使用查找表或通过任何其他合适的分析形式来完成。在上面提及的示例中，压力设定点的所有三个名称都将解析为共同的语义“压力设定点”。
如果新配置参数的语义与先前使用的配置参数的语义相匹配，那么该新配置参数的值被设置为该先前使用的配置参数的值。即，针对先前使用的现场设备仍然在文件上的先前使用的配置参数的值被重新用于新现场设备的新创建的配置中。在本文中，“在文件上”可以具体地包括管理系统的离线数据集(持久性存储装置)，其中配置参数与现场设备相关联地存储。
在配置参数的值已以这种方式设置之后，新现场设备被提供有配置的新实例。
新配置参数的所有值不需要也不可能用来自先前使用的配置参数的对应值来填充。例如，较新版本的现场设备和/或对应的驱动器往往比旧版本具有更多的功能性，因此它们提供了在先前使用的现场设备中没有对应物的配置参数。而且，随着时间的推移，不再需要的旧功能性可能会被弃用，使得一些旧配置参数在新现场设备的配置中无处可去。但可以预期的是，新现场设备将被提供有配置参数的至少子集，这些配置参数足以使其以某种方式工作。可以被自动设置的新现场设备的每个配置参数在此处节省了时间和计数。
具体地，这在现场设备突然发生故障的情况下非常有价值。如果这种情况发生在周末或假日，只有知道如何替换现场设备，但对现场设备运行的工业过程细节没有更深入了解的技术人员可能会在短时间内可用。这将足以使工业过程再次进行，因为新现场设备可以被至少部分地自动配置。然后，当具有工业过程知识的工程师可用时，参数的微调可以稍后被执行。
在特别有利的实施例中，检测到新现场设备被连接至工业厂房的网络可以包括监听由新现场设备在网络上广播的发现请求。例如，在以太网网络上，新连接的设备可以广播DHCP请求。备选地或与此组合，网络可以针对新连接的设备来扫描和/或探测。例如，网络中可用的数字地址可以被逐个枚举，以检查新连接的设备是否响应。
在特别有利的实施例中，为了获得驱动器信息和/或软件，新现场设备的标识符可以被确定。基于该标识符，驱动器信息和/或软件可以从驱动器信息和/或软件的至少一个库中获得。该库可以是本地库，但也可以包括可通过网络访问的库。
在特别有利的实施例中，确定先前使用的现场设备可以包括：检测到先前使用的现场设备在网络上不再可达。备选地或与此组合，可以检测到新现场设备被连接至先前使用的现场设备先前被连接至的网络端口。如果一个先前使用的现场设备离线并且一个新现场设备被连接，特别是如果它被连接至与先前使用的现场设备相同的网络端口，则很可能新现场设备旨在替换旧现场设备。
在特别有利的实施例中，确定用于新现场设备的驱动器信息和/或软件是否与用于先前使用的现场设备的先前使用的驱动器信息或软件相匹配可以包括：确定新现场设备的类型是否与先前使用的现场设备的类型相匹配。然后，可以确定用于新现场设备的驱动器信息和/或软件的版本信息是否与用于先前使用的现场设备的先前使用的驱动器信息和/或软件的对应版本信息相匹配。如果类型和版本信息两者相匹配，那么用于新现场设备的驱动器信息和/或软件可以被认为与先前使用的驱动器和/或软件相匹配，使得先前使用的配置参数可以在不考虑和理解其语义的情况下来重新使用。
当新现场设备的配置实例被创建时，该实例的配置参数可以用来自多个源的值来填充。例如，实例中的配置参数的值可以被设置为由设备描述信息给出的默认值。如果存在与新现场设备的类型相关联地存储的模板配置，则实例中的配置参数也可以被设置为该模板配置中给定的值。具体地，这些值可以部分地取代由设备描述信息给出的值，从而将厂房特定知识包括到配置实例中。这种厂房特定知识还可以通过将实例中的配置参数的值设置为从工业厂房的工程系统获得的值来包括。
在又一特别有利的实施例中，确定配置参数的语义可以包括：从库中获得语义，在该库中，语义与相应的现场设备和配置参数的名称相关联地存储。在上面提及的示例中，如果不同的现场设备将压力设定点命名为“pset”、“set-p”和“p-set-bar”，则库可以与每个现场设备以及压力设定点的相应名称相关联地存储语义“压力设定点”。创建和使用这种库的一种方式在发布的共同未决申请EP 3 929 673A1中被详述。
在又一特别有利的实施例中，先前使用的配置参数和新配置参数之间的至少一个对应关系可以经由用户界面从用户接收。然后，可以确定一方面的该新配置参数和另一方面的该先前使用的配置参数具有匹配的语义。通过这种方式，用户相对于配置参数之间的对应关系的附加知识可以被利用。
具体地，新现场设备可以是与工业厂房和/或与在该工业厂房上执行的工业过程直接物理交互的设备。具体地，新现场设备可以是传感器设备，传感器设备用于将物理量的至少一个测量值供应给工业厂房的分布式控制系统DCS；和/或新现场设备是参与者设备，参与者设备用于制定从厂房上的DCS接收的控制命令。
在特别有利的实施例中，到目前为止描述的方法步骤可以由工业厂房的资产管理系统AMS执行。这种AMS可以将所有现场设备的配置参数的值保存在离线存储装置中的文件上，使得如果现场设备被替换并且先前使用的现场设备不再在线访问，则这些值仍然可用。
在又一有利实施例中，该方法还包括：在新现场设备的参与下对工业厂房执行至少一个工业过程。在该上下文中，该方法提供的优点是，在现场设备用新现场设备替换之后，工业过程可以更快地恢复。
该方法是计算机实施的，因此可以被实施在软件中。因此，本发明还提供一种包括机器可读指令的计算机程序，当在一个或多个计算机和/或计算实例上执行时，该机器可读指令使一个或多个计算机和/或计算实例执行上述方法。具体地，能够执行机器可读指令的过程控制器、微控制器和其他电子设备也可以被视为计算机。计算实例包括虚拟机、容器以及机器可读指令可以在其中执行的任何其他执行环境。本发明还涉及一种具有计算机程序的机器可读数据载体和/或下载产品。下载产品是可以在网上商店中销售以通过下载立即履行的产品。本发明还提供了一种一个或多个计算机和/或计算实例，具有一个或多个计算机程序和/或一个或多个机器可读数据载体和/或下载产品。
附图说明
在下文中，本发明将使用附图来描述，但无意限制本发明的范围。附图示出：
图1：用于配置新现场设备3的方法100的示例性实施例；
图2：方法100可以被采用的示例性设置。
具体实施方式
图1是用于配置新现场设备3的方法100的实施例的示意性流程图。该现场设备3用于替换工业厂房1中先前使用的现场设备2。
在步骤110中，检测到新现场设备3被连接至工业厂房1的网络1a。
根据框111，检测可以包括监听由新现场设备3在网络1a上广播的发现请求。根据框112，检测可以包括针对新连接的设备扫描和/或探测网络1a。
在步骤120中，用于新现场设备3的驱动器信息和/或软件3a被获得。该驱动器信息和/或软件3a允许与新现场设备3通信，并且指示新现场设备3的哪些配置参数3b能够被设置以及如何设置。
根据框121，获得驱动器信息和/或软件3a可以包括确定新现场设备3的标识符。根据框122，基于该标识符，驱动器信息和/或软件3a可以从驱动器信息和/或软件的至少一个库中获得。
在步骤130中，先前使用的现场设备2被确定。这是要由新现场设备3替换的现场设备。
根据框131，该确定可以包括检测到先前使用的现场设备2在网络1a上不再可达。备选地或与此组合，根据框132，可以检测到新现场设备3被连接至网络端口，先前使用的现场设备2先前被连接至网络端口。
在步骤140中，确定用于新现场设备3的驱动器信息和/或软件3a是否与用于先前使用的现场设备2的先前使用的驱动器信息和/或软件2a相匹配。如果是这种情况(真值1)，则在步骤150中，新现场设备3被提供有先前使用的现场设备2的先前使用的配置参数2b。
根据框141，确定用于新现场设备3的驱动器信息和/或软件3a是否与先前使用的驱动器信息和/或软件2a相匹配可以包括：确定新现场设备3的类型是否与先前使用的现场设备2的类型相匹配。根据框142，然后可以确定用于新现场设备的驱动器信息和/或软件3a的版本信息是否与用于先前使用的现场设备2的先前使用的驱动器信息和/或软件2a的对应版本信息相匹配。
如果用于新现场设备3的驱动器信息和/或软件3a与用于先前使用的现场设备2的先前使用的驱动器信息和/或软件2a不匹配(步骤140中的真值0)，则在步骤160中，新现场设备3的配置的实例3c从新现场设备3的设备描述信息创建。在图1所示的示例中，设备描述信息包括新现场设备3的电子设备描述EDD和/或设备封装DP。
实例3c的创建可以包括：
根据框161，将实例3c中的配置参数3b的值设置为由EDD和/或DP给出的默认值；和/或
根据框162，将实例3c中的配置参数3b的值设置为在模板配置中给出的值，该模板配置中给出的值与新现场设备3的类型相关联地存储；和/或
根据框163，将实例3c中的配置参数3b的值设置为从工业厂房1的工程系统获得的值。
在框170中，配置的实例3c中的新配置参数3b的语义3b*被确定。同样地，在步骤180中，先前使用的现场设备2的先前使用的配置参数2b的语义2b*被确定。根据框171和181，该确定可以包括从库中获得语义2b*、3b*，在该库中，语义2b*、3b*与相应现场设备2、3相关联地存储并且与配置参数2b、3b的名称相关联地存储。
在步骤190中，语义3b*与先前使用的配置参数2b的语义2b*相匹配的新配置参数3b的值被设置为这些先前使用的配置参数2b的值。
根据框191，先前使用的配置参数2b和新配置参数3b之间的至少一个对应关系可以经由用户界面从用户接收。根据框912，然后，可以确定一方面的该新配置参数3b和另一方面的该先前使用的配置参数2b具有匹配的语义3b*、2b*。
在步骤200中，新现场设备3被提供有配置的实例3c，该实例3c已经如上所述地用配置参数3b的值填充。
在步骤210中，在新现场设备3的参与下，至少一个工业过程对工业厂房1执行。
图2图示了方法100可以被使用的示例性情况。工业厂房1包括多个现场设备2、2'。现场设备2、2'、分布式控制系统DCS和资产管理系统AMS被连接至工业厂房1的网络1a。用于AMS存储现场设备2、2'的驱动器信息和/或软件2a以及配置参数2b的值。
在图2所示的情况下，现场设备2损坏，并且由新现场设备3替换。根据方法100，新现场设备3可以被提供有先前使用的配置参数2b的值，使得这些值与新现场设备3兼容。
附图标记列表
1工业厂房
1a工业厂房1的网络
2、2'先前使用的现场设备
2a用于现场设备2的驱动器信息/软件
2b现场设备2的配置参数
2b*配置参数2b的语义
3新现场设备
3a用于现场设备3的驱动器信息/软件
3b现场设备3的配置参数
3b*配置参数3b的语义
3c用于现场设备3的配置的实例
100用于配置新现场设备3的方法
110检测到新现场设备3被连接至网络1a
111监听发现请求
112针对新连接的设备扫描和/或探测网络1a
120获得驱动器信息和/或软件3a
121确定现场设备3的标识符
122从库中获得驱动器信息和/或软件3a
130确定先前使用的现场设备2
131检测到先前使用的现场设备2不再可达
132检测到新现场设备3被连接至先前的网络端口
140确定驱动器信息/软件是否不变
141确定新现场设备3是否具有不变的类型
142确定驱动器信息/软件是否具有不变的版本
150向新现场设备3提供配置参数2b160创建实例3c161使用来自设备描述信息的默认值
162 使用来自模板配置的值
163 使用来自工程系统的值170确定配置参数3b的语义3b*
171从库中获得语义3b*
180确定配置参数2b的语义2b*
181从库中获得语义2b*
190将参数3b的值设置为对应参数2b的值191接收配置参数2b、3b之间的对应关系192确定语义2b*、3b*相匹配
200向新现场设备3提供实例3c
210在新现场设备3的参与下执行工业过程AMS 资产管理系统
DCS 分布式控制系统

Claims (16)

1.一种用于在工业厂房(1)中配置新现场设备(3)的计算机实施的方法(100)，所述新现场设备(3)替换所述工业厂房(1)中先前使用的现场设备(2)，所述方法包括以下步骤：
●检测到(110)所述新现场设备(3)被连接至所述工业厂房(1)的网络(1a)；
●获得(120)驱动器信息和/或软件(3a)，所述驱动器信息和/或软件(3a)允许与所述新现场设备(3)通信并且指示所述新现场设备(3)的哪些配置参数(3b)能够被设置以及如何设置；
●确定(130)要由所述新现场设备(3)替换的所述先前使用的现场设备(2)；
●确定(140)用于所述新现场设备(3)的所述驱动器信息和/或软件(3a)是否与用于所述先前使用的现场设备(2)的先前使用的驱动器信息和/或软件(2a)相匹配；以及
●在匹配的情况下，向所述新现场设备(3)提供(150)用于所述先前使用的现场设备(2)的先前使用的配置参数(2b)，以及
●在不匹配的情况下，通过以下操作向所述新现场设备(3)提供新配置参数(3b)：
○从所述新现场设备(3)的设备描述信息创建(160)用于所述新现场设备(3)的配置的实例(3c)；
○确定(170)所述配置的所述实例(3c)中的新配置参数(3b)的语义(3b*)；
○确定(180)用于所述先前使用的现场设备(2)的先前使用的配置参数(2b)的语义(2b*)；
○将语义(3b*)与先前使用的配置参数(2b)的语义(2b*)
相匹配的新配置参数(3b)的值设置(190)为这些先前使用的配置参数(2b)的值；以及
○向所述新现场设备(3)提供(200)所述配置的所述实例(3c)。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中所述设备描述信息包括所述新现场设备(3)的电子设备描述EDD和/或设备封装DP。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法(100)，其中检测到(110)所述新现场设备(3)被连接至所述工业厂房(1)的网络(1a)包括：
●监听(111)由所述新现场设备(3)在所述网络(1a)上广播的发现请求；和/或
●针对新连接的设备扫描和/或探测(112)所述网络(1a)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其中获得(120)驱动器信息和/或软件(3a)包括：
●确定(121)所述新现场设备(3)的标识符；以及
●基于所述标识符，从驱动器信息和/或软件的至少一个库中获得(122)所述驱动器信息和/或软件(3a)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(100)，其中对所述先前使用的现场设备(2)的所述确定(130)包括：
●检测到(131)先前使用的现场设备(2)在所述网络(1a)上不再可达，和/或
●检测到(132)所述新现场设备(3)被连接至网络端口，先前使用的现场设备(2)先前被连接至所述网络端口。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中确定(140)用于所述新现场设备(3)的所述驱动器信息和/或软件(3a)是否与用于所述先前使用的现场设备(2)的所述先前使用的驱动器信息和/或软件(2a)相匹配包括：
●确定(141)所述新现场设备(3)的类型是否与所述先前使用的现场设备(2)的类型相匹配，以及
●确定(142)用于所述新现场设备的所述驱动器信息和/或软件(3a)的版本信息是否与用于所述先前使用的现场设备(2)的所述先前使用的驱动器信息和/或软件(2a)的对应版本信息相匹配。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(100)，其中创建(160)用于所述新现场设备(3)的配置的实例(3c)包括：
●将所述实例(3c)中的配置参数(3b)的值设置(161)为由所述设备描述信息给出的默认值；和/或
●将所述实例(3c)中的配置参数(3b)的值设置(162)为在模板配置中给出的值，所述模板配置中给出的值与所述新现场设备(3)的所述类型相关联地存储；和/或
●将所述实例(3c)中的配置参数(3b)的值设置(163)为从所述工业厂房(1)的工程系统获得的值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法(100)，其中配置参数(2b，3b)的所述语义(2b*，3b*)的所述确定(170，180)包括：从库中获得(171、181)所述语义(2b*，3b*)，在所述库中，所述语义(2b*，3b*)与相应现场设备(2，3)相关联地存储并且与所述配置参数(2b，3b)的名称相关联地存储。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(100)，其中设置(190)新配置参数(3b)的值还包括：
●经由用户界面，从用户接收(191)先前使用的配置参数(2b)与新配置参数(3b)之间的至少一个对应关系；以及
●确定(192)一方面的这个新配置参数(3b)和另一方面的这个先前使用的配置参数(2b)具有匹配的语义(3b*，2b*)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法(100)，其中所述新现场设备是与工业厂房和/或与在这个工业厂房(1)上执行的工业过程直接物理交互的设备。
11.根据权利要求10所述的方法(100)，其中所述新现场设备(3)是传感器设备，所述传感器设备用于将物理量的至少一个测量值供应给所述工业厂房(1)的分布式控制系统DCS；和/或所述新现场设备(3)是参与者设备，所述参与者设备用于制定从所述厂房(1)上的所述DCS接收的控制命令。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法(100)，其中所述方法步骤110至200由所述工业厂房(1)的资产管理系统AMS执行。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法(100)，还包括：在所述新现场设备(3)的参与下在所述工业厂房(1)上执行(210)至少一个工业过程。
14.一种计算机程序，包括机器可读指令，当所述机器可读指令在一个或多个计算机和/或计算实例上执行时，所述机器可读指令使所述一个或多个计算机和/或所述计算实例执行权利要求1至13中任一项所述的方法(100)。
15.一种机器可读数据载体和/或下载产品，具有根据权利要求14所述的计算机程序。
16.一个或多个计算机和/或计算实例，具有根据权利要求14所述的计算机程序和/或根据权利要求15所述的机器可读数据载体或下载产品。
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