DE10147744A1

DE10147744A1 - Bedienen und Beobachten eines Prozesses

Info

Publication number: DE10147744A1
Application number: DE10147744A
Authority: DE
Inventors: Xin Ye
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses durch einen Anwender an einem entfernten Ort. Dieses System zum Einsatz in der Prozessautomatisierung enthält ein Prozessvisualisierungssystem (1) zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses, wobei das Prozessvisualisierungssystem (1) ein verteiltes System von Rechnersystemen (3, 13) aufweist, ein Telekommunikationssystem (4), welches mindestens ein Telekommunikationsendgerät (5) aufweist, Kopplungsmittel (6) zur Kopplung des Telekommunikationssystems (4) mit dem Prozessvisualisierungssystem (1) und Kommunikationsmittel (7) als automatisierte Mensch-Maschine-Schnittstelle, welche zur Erfassung von Tastatur- und/oder Spracheingabe in Eingabemittel des Telekommunikationsendgeräts (5), zur Umwandlung der erfassten Tastatur- und/oder Spracheingaben in Anweisungen an das Prozessvisualisierungssystem (1) und zur Ausgabe von vom Prozessvisualisierungssystem (1) bereitgestellten Informationen über das Telekommunikationssystem (4) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses, insbesondere zum Einsatz in der Prozessautomatisierung.
In einem heute üblichen Prozessautomatisierungssystem wird die Prozessebene durch eine Leitebene mit Hilfe eines Prozessvisualisierungssystems bedient und beobachtet. In einem modernen Prozessvisualisierungssystem der Automation, auch SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) genannt, erfolgt der Zugang von der Leitebene zur Prozessebene aus einem verteilten System heraus. Das verteilte System wird dabei durch Computersysteme repräsentiert, die an LAN (Local Area Network) angeschlossen sind. Der Prozess kann somit von verschiedenen Punkten des verteilten Systems aus beobachtet und bedient werden.

Aus der WO 01/08396 A1 ist ein System und Verfahren bekannt, welches zwischen einem Remote-System und einer Schnittstelle zu einem Netzwerk einer Anwendung der Fernmesstechnik vermittelt. Das System und Verfahren dient beispielsweise der Überwachung der Bevorratung, der Energieversorgung oder anderer Betriebsparameter von Verkaufsautomaten oder anderer elektronischer Geräte. Über leitungsgebundene oder drahtlose Schnittstellen überträgt solch ein Remote-System seinen Betriebszustand an einen Server, welcher die Statusinformation in ein handhabbares Format übersetzt, beispielsweise in Form einer Internetseite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bedienen und Beobachten eines Prozesses durch einen Anwender auch an einem entfernten Ort zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses zum Einsatz in der Prozessautomatisierung, mit

- einem Prozessvisualisierungssystem zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses, wobei das Prozessvisualisierungssystem ein verteiltes System von Rechnersystemen aufweist,
- mit einem Telekommunikationssystem, welches mindestens ein Telekommunikationsendgerät aufweist,
- mit Kopplungsmitteln zur Kopplung des Telekommunikationssystems mit dem Prozessvisualisierungssystem und
- mit Kommunikationsmitteln als automatisierte Mensch- Maschine-Schnittstelle, welche zur Erfassung von Tastatur- und/oder Spracheingaben in Eingabemittel des Telekommunikationsendgeräts, zur Umwandlung der erfassten Tastatur- und/oder Spracheingaben in Anweisungen an das Prozessvisualisierungssystem und zur Ausgabe von vom Prozessvisualisierungssystem bereitgestellten Informationen über das Telekommunikationssystem vorgesehen sind.

Das erfindungsgemäße System ermöglicht den Zugriff eines Anwenders auf Daten eines Prozesses über ein Telekommunikationssystem. Mit Hilfe mobiler Kommunikation kann der Anwender von einem beliebigen Ort Prozesse beobachten und bedienen. Der Zugriff auf Prozessdaten per Telekommunikationsendgerät, z. B. Telefon oder Handy, ist sehr flexibel und sicherer als über das Internet. Gemäß der Erfindung werden rechnergestützte Kommunikationsmittel als Mensch-Maschine-Schnittstelle eingesetzt, welche den Telefondialog des Anwenders mit dem zentralen System weitgehend automatisiert. Der Anwender hat hierbei die Möglichkeit, den Dialog über seine Sprache oder über Tastatureingaben bzw. Tonwahl zu steuern. Verbunden mit dem Prozessvisualisierungssystem, führen die Kommunikationsmittel einen Dialog mit dem Anwender am Telekommunikationsendgerät durch und leiten den Anwender zu den gewünschten Informationen. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, dass der Anwender zu jeder Zeit an jedem Ort die Prozessdaten abfragen und gewünschte Aktionen durchführen kann, sofern er Zugriff auf das Telekommunikationssystem hat.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht einen Remote-Zugriff des Anwenders auf ein Prozessvisualisierungssystem, das als ein Supervisory Control and Data Acquisition System (SCADA) ausgebildet ist. Bei einem solchen System ist ein Zugang von einer Leitebene zu einer Prozessebene aus dem verteilten System der Rechnersysteme heraus vorgesehen, wobei die Rechnersysteme an ein Local Area Network (LAN) angeschlossen sind.

Um einem Anwender den mobilen Zugriff auf Prozessdaten in der Automatisierungstechnik möglichst komfortabel zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, die rechnergestützten Kommunikationsmittel als ein Interactive Voice Response System (IVR-System) auszubilden. Ein solches IVR-System hat bereits in Call- Centern und beim Telefonauskunft-Service ein breites Anwendungsspektrum. Die Ankopplung des IVR-Systems an das Prozessvisualisierungssystem vereinfacht die Konfiguration und die Erstellung dieser Art von Anwendungen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Systems zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses und

Fig. 2 die Ankopplung eines IVR-Systems an ein Prozessvisualisierungssystem.

Fig. 1 zeigt schematisch ein System zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses. Dargestellt ist ein Prozessautomatisierungssystem mit einer Prozessebene 2 und einer Leitebene 9.

Die Prozessebene 2 enthält die Komponenten des Prozessautomatisierungssystems, welche dem Prozess am nächsten sind. Solche Komponenten sind beispielsweise mit einem Feldbus 11 verbundene speicherprogrammierbare Steuerungen 10, Aktoren, Sensoren und Ähnliches. Die Prozessebene 2 ist mit der Leitebene 9 verbunden, welche im Ausführungsbeispiel ein Prozessvisualisierungssystem I mit verteilten Rechnern 3, 4 aufweist. Ein als Client ausgebildeter Rechner 3 ist mit einem als Server ausgebildeten Rechner 4 über ein örtlich beschränktes Kommunikationsnetzwerk, ein sogenanntes Local Area Network 18 (LAN) verbunden. An das Local Area Network 18 sind außerdem Kopplungsmittel 6 und ein Manufacturing Execution System 15 angeschlossen. Das Manufacturing Execution System 15 weist Verbindungen zu einem Intranet 14 und zu einer administrativen Ebene, z. B. einem Enterprise Resource Planning System 14 auf. Mit dem Prozessvisualisierungssystem 1 verbunden oder Teil des Prozessvisualisierungssystems 1 sind Kommunikationsmittel 7 in der Leitebene 9. Über die Kopplungsmittel 6 wird das Prozessvisualisierungssystem 1 mit einem Telekommunikationssystem 4 verbunden, welches Kommunikationsendgeräte 5 enthält. Das Telekommunikationssystem 4 verfügt zudem über eine Verbindung zum Internet 8.

Der in Fig. 1 nicht genauer dargestellte Prozess wird mit Hilfe der Automatisierungsgeräte der Prozessebene 2 gesteuert und überwacht. Mit speicherprogrammierbaren Steuerungen 10 werden Aktoren des Automatisierungssystems angesteuert und Sensoren abgefragt. Die Geräte der Prozessebene 2 weisen teilweise selbst Intelligenz auf, komplexere Regelungs- und Steuerungsaufgaben werden aber von Komponenten der übergeordneten Leitebene ausgeführt. Die Prozessebene 2 wird auch als Steuerungs-, Produktions- oder Automatisierungsebene bezeichnet. Die Komponenten der Prozessebene 2 kommunizieren untereinander über einen Feldbus 11. Der Feldbus 11 ist angekoppelt an das Local Area Network 18 der Leitebene. Die Leitebene verfügt über mit dem Local Area Network 18 verbundene verteilte Rechnersysteme 3, 13, welche das Prozessvisualisierungssystem 1 bilden. Zu den verteilten Rechnersystemen gehören Server 13 und Clients 3. Die Leitebene 9 geht über in ein Manufacturing Execution System 15, welches Komponenten und Funktionen der Betriebsleit- oder Produktionsplanungsebene enthält. Dieser Ebene ist die Unternehmensleit- oder Unternehmensplanungsebene in Form eines Enterprise Resource Planning Systems 12 übergeordnet. Die Ebenen sind teilweise eingebunden in ein Intranet 14. Im Bereich der Leitebene 9 steht einem Anwender das Prozessvisualisierungssystem 1 zum Bedienen und Beobachten des Prozesses zur Verfügung. Durch die verteilten Rechnersysteme 3, 13 ist innerhalb der begrenzten Ausdehnung des Local Area Networks 18 ein Bedienen und Beobachten von verschiedenen Standorten möglich. Das vorgeschlagene System bietet nun die Möglichkeit, auch außerhalb dieser begrenzten Ausdehnung den Prozess zu bedienen und zu beobachten. Dazu ist das Prozessvisualisierungssystem 1 über die Kopplungsmittel 6, z. B. einem sogenannten Gateway, mit einem Telekommunikationsnetz eines Telekommunikationssystems 4 verbunden. Der Anwender kann nun unter Nutzung der Telekommunikationsendgeräte 5 dieses Telekommunikationssystems 4 mit dem Prozessvisualisierungssystem 1 kommunizieren. Beispiele für Telekommunikationsendgeräte 5 sind Telefone, Mobiltelefone, sogenannte Personal Digital Assistance Systeme (PDA), Fernwartsysteme oder Ähnliches. Die Kommunikationsmittel 7 in der Leitebene 9 dienen der Umwandlung von Spracheingaben und/oder Tastatureingaben eines Anwenders in Daten, welche vom Prozessvisualisierungssystem 1 verarbeitet werden können, und der Umwandlung der vom Prozessvisualisierungssystem 1 zurückgegebenen Informationen in vom Anwender gewünschte Formate, z. B. als Sprachausgabe, als Fax oder in Form einer E-Mail. Die Kommunikationsmittel 7 sind als Softwarelösung realisiert, welche zum Beispiel auf einem der Rechner 3 oder auf eigener Hardware implementiert ist. Das Telekommunikationsnetz dient außerdem der Verbindung des Prozessvisualisierungssystems 1 mit dem Internet 8. Der Anwender an einem weit entfernten Ort kann so über verschiedenste Kommunikationsendgeräte 5 oder das Internet 8 den Prozess komfortabel bedienen und beobachten.

Fig. 2 veranschaulicht die Ankopplung von Kommunikationsmitteln 7 an ein Prozessvisualisierungssystem 1. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 sind die Kommunikationsmittel 7 als IVR-System 17 und das Prozessvisualisierungssystem 1 als ein SCADA-System 16 ausgebildet. Außerdem dargestellt sind Anwender, welche unterschiedlichste Kommunikationsendgeräte 5 als Eingabe- bzw. Ausgabemittel für das IVR-System 17 benutzen. Das IVR-System 17 prüft zuerst das Zugriffsrecht des jeweiligen Anwenders. Das geschieht über Abfrage einer Geheimnummer (PIN-Nummer), über Stimmverifikation oder ein sonstiges System der Authentifizierung. Im nächsten Schritt kann der Anwender mittels Sprache und/oder mittels Tastatureingaben Eingaben in das IVR-System 17 tätigen. Das IVR-System 17 setzt die über das Telekommunikationssystem 4 und über die Kopplungsmittel 6 übertragenen Eingaben der Anwender in Befehle um, die an das SCADA-System 16 übermittelt werden und dort ausgeführt werden. Über den umgekehrten Weg kann der Anwender Informationen aus dem Prozessvisualisierungssystem 1, in diesem Fall also dem SCADA-System 16, erhalten. Diese Informationen können mit Hilfe des IVR-Systems in unterschiedlichen Formaten wiedergegeben werden. Vom Anwender werden beispielsweise bestimmte Prozesswerte abgefragt, die Antwort des SCADA-Systems 16 kann daraufhin in Form von Sprachausgabe (Vorlesen), SMS-Nachrichten, Fax, E-Mail oder weiterer Medien geschehen. Durch diese Medien kann der Anwender auch über bestimmte Vorfälle im Prozess aktiv benachrichtigt werden, z. B. in Form eines Anrufs oder einer SMS-Nachricht im Falle eines im Prozessautomatisierungssystem generierten Alarms. Folgendes Szenario beschreibt einen typischen Anwendungsfall. Ein Anwender ist auf Dienstreise und möchte trotzdem über den Zustand einer Anlage oder eines Prozesses informiert sein. Per Telefon oder Mobiltelefon kontaktiert der Anwender das IVR-System 17, das an das Prozessvisualisierungssystem 1 angekoppelt ist. Mit dem IVR-System 17 kann nun das Beobachten und Bedienen des Prozesses mittels Telefon in Form eines Telefondialogs durchgeführt werden. Der Anwender wird durch eine Stimme begrüßt und gefragt, was er wissen möchte. Dabei werden verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung gestellt, die er per Sprache oder per Tonwahl wählen kann. Die gewünschten Informationen (z. B. Prozesswerte) werden vom IVR-System 17 vorgelesen. Auf Wunsch können diese Informationen auch an den Anwender gefaxt oder als SMS-Nachrichten oder E-Mails geschickt werden. Dabei kann der Anwender die Telefonnummer per Sprache oder Tonwahl eingeben. Als Sprachausgabe des IVR- Systems 17 können sowohl vorher aufgenommene Sprachdaten als auch eine vom Computer synthetisierte Sprachausgabe dienen.

Zusammengefasst betrifft die Erfindung somit ein System zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses durch einen Anwender an einem entfernten Ort. Dieses System zum Einsatz in der Prozessautomatisierung enthält ein Prozessvisualisierungssystem 1 zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses, wobei das Prozessvisualisierungssystem 1 ein verteiltes System von Rechnersystemen 3, 13 aufweist, ein Telekommunikationssystem 4, welches mindestens ein Telekommunikationsendgerät 5 aufweist, Kopplungsmittel 6 zur Kopplung des Telekommunikationssystems 4 mit dem Prozessvisualisierungssystem 1 und Kommunikationsmittel 7 als automatisierte Mensch-Maschine- Schnittstelle, welche zur Erfassung von Tastatur- und/oder Spracheingaben in Eingabemittel des Telekommunikationsendgeräts 5, zur Umwandlung der erfassten Tastatur- und/oder Spracheingaben in Anweisungen an das Prozessvisualisierungssystem 1 und zur Ausgabe von vom Prozessvisualisierungssystem 1 bereitgestellten Informationen über das Telekommunikationssystem 4 vorgesehen sind.

Claims

1. System zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses zum Einsatz in der Prozessautomatisierung, mit
einem Prozessvisualisierungssystem (1) zum Bedienen und Beobachten eines Prozesses, wobei das Prozessvisualisierungssystem (1) ein verteiltes System von Rechnersystemen (3, 13) aufweist,
mit einem Telekommunikationssystem (4), welches mindestens ein Telekommunikationsendgerät (5) aufweist, mit Kopplungsmitteln (6) zur Kopplung des Telekommunikationssystems (4) mit dem Prozessvisualisierungssystem (1) und
mit Kommunikationsmitteln (7) als automatisierte Mensch- Maschine-Schnittstelle, welche zur Erfassung von Tastatur- und/oder Spracheingaben in Eingabemittel des Telekommunikationsendgeräts (5), zur Umwandlung der erfassten Tastatur- und/oder Spracheingaben in Anweisungen an das Prozessvisualisierungssystem (1) und zur Ausgabe von vom Prozessvisualisierungssystem (1) bereitgestellten Informationen über das Telekommunikationssystem (4) vorgesehen sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessvisualisierungssystem (1) als ein Supervisory Control and Data Acquisition System (16) ausgebildet ist, bei welchem ein Zugang von einer Leitebene (9) zu einer Prozessebene (2) aus dem verteilten System der Rechnersysteme (3, 13) heraus vorgesehen ist, wobei die Rechnersysteme (3, 13) an ein Local Area Network (18) angeschlossen sind.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsmittel (7) als ein Interactive Voice Response System (17) ausgebildet sind.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessvisualisierungssystem (1) mit einem Intranet (14) und/oder über die Kopplungsmittel (6) mit dem Internet (8) verbunden ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausgabe der Informationen durch die Kommunikationsmittel (7) in einem Speicher gespeicherte Sprachdaten und/oder von einem Rechner synthetisierte Sprachausgaben vorgesehen sind.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausgabe der Informationen durch die Kommunikationsmittel (7) SMS-Nachrichten, Fax-Nachrichten und/oder E-Mail- Nachrichten vorgesehen sind.