DE10148029A1

DE10148029A1 - Verfahren zur Datensicherung bei einem Feldgerät

Info

Publication number: DE10148029A1
Application number: DE2001148029
Authority: DE
Inventors: Stefan Maier
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-24

Abstract

Bei einem Verfahren zur Datensicherung bei einem Feldgerät werden die Parameterwerte für das Anwendungsprogramm sowohl in einem Primär- und wie auch in einem Sekundärspeicher abgespeichert. DOLLAR A Bei der Programminitialisierung werden entweder die Daten des Primärspeichers oder die Default-Werte verwendet. DOLLAR A Im Fehlerfall werden die Daten des Sekundärspeichers in den Primärspeicher kopiert. DOLLAR A Dadurch, daß das Anwendungsprogramm auch im Fehlerfall normalerweise auf die Daten des Primärspeichers zugreift, sind keine Änderungen am Anwendungsprogramm notwendig, um eine erhöhte Datensicherheit zu gewährleisten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Datensicherung bei einem Feldgerät.
In der Prozeß- und Automatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte zur Erfassung und Beeinflussung von Prozeßgrößen (z. B. Druck, Temperatur, Durchflusss, Füllstand) eingesetzt.
Beispiele für solche Feldgeräte sind Temperatur-Meßgeräte, die die Temperatur eines Prozeßmediums erfassen, Durchflußmesser, die den Durchfluß eine Flüssigkeit Prozeßmediums in einem Rohrleitungsabschnitt erfassen oder Füllstandsmesser, die den Füllstand einer Flüssigkeit oder eines Schüttgutes in einem Behälter bestimmen.
In der Regel sind mehrere Feldgeräte mit einem Leitsystem über einen Datenbus verbunden. Vom Leitsystem aus erfolgt die zentrale Steuerung des Prozessablaufes. Die Datenübertragung auf dem Datenbus erfolgt nach den internationalen Standards wie Profibus, Foundation Fieldbus, Can-Bus etc.
Neben der reinen Meßwertübertragung erlauben Feldgeräte auch die Übertragung von verschiedenen im Feldgerät abgespeicherten Informationen wie z. B. Nullpunkt, Meßwertspanne, ganze Meßkurven sowie Diagnoseinformationen. Die Art und Weise der Meßwerterfassung und der Datenübertragung wird durch im Feldgerät selbst abgespeicherte Parameter bestimmt. Die Parameter können von einem Steuergerät aus oder am Feldgerät selbst eingestellt werden.
Dieser Vorgang wird auch als Konfigurierung und Parametrierung des Feldgerätes bezeichnet.
Bei jeder Erstinstallation oder bei einem Gerätetausch muß das Feldgerät entsprechend konfiguriert und parametriert werden.
Für die Gewährleistung aller unterschiedlichen Funktionalitäten ist im Feldgerät ein Mikroprozessor vorgesehen, in dem ein entsprechendes Anwendungsprogramm abläuft. Das Anwendungsprogramm und die entsprechenden Parameter sind in einem permanenten Speicher (EEPROM- Speicher) abgespeichert und werden bei der Initialisierung des Feldgerätes in einen flüchtigen Speicher RAM geladen.
Treten Fehler beim Beschreiben des EEPROMS auf, z. B. durch Spannungsunterbrechung oder durch elektromagnetische Einkopplungen (EMV) so ist in der Regel nicht nur ein Parameter sondern der ganze Parametersatz nicht mehr brauchbar und bei einem Softwarestart müssen die im Feldgerät permanent abgespeicherte Default-Werte verwendet werden. Insbesondere bei Parameterwerten, die die Kommunikation mit dem Leitsystem betreffen ist der ein Rückgriff auf die Default-Werte notwendig, da andernfalls eine sichere Kommunikation mit dem Leitsystem nicht mehr möglich wäre.
Nachteilig hierbei ist, daß die zuletzt geänderten Parameterwerte sich erheblich von den Default-Werten unterscheiden können, so daß das Anwendungsprogramm mit relativ veralteten Parameterwerten arbeitet. Dies ist nicht erwünscht.
Weiterhin müssen die nicht mehr gültigen veralteten Parameterwerte aufwendig durch die aktuellen Werte ersetzt werden.
Aus der EP-1 108 984, "Programmierbares Feldgerät", vom 11.02.2000 ist ein Verfahren zur Datensichung bekannt, bei dem zwei Speicherbereiche in einem EEPROM-Speicher vorgesehen sind, in denen die Parameterwerte jeweils identisch (gespiegelt) abgespeichert sind. Tritt beim Speichern ein Fehler auf, so ist immer nur ein Speicherbereich, der momentan geöffnete, betroffen, so daß in dem gerade nicht betroffenen Speicherbereich, die zuletzt d. h. die vor der letzten Änderung gültigen Parameterwerte immer noch verfügbar sind.
Wird ein Fehler festgestellt, so weist ein Zeiger auf den zuletzt gültigen Datensatz hin und das Anwendungsprogramm "holt sich" die zuletzt gültigen Daten (Parameterwerte) bei der Initialisierung.
Bei diesem Verfahren muss nicht mit den Default-Werten initialisiert werden, sondern es stehen die vor dem Fehlerfall gültigen Parameterwerte zur Verfügung.
Bei diesem Verfahren ist es aber notwendig, daß das Anwendungsprogramm so progammiert wird, daß es einen Zugriff auf die beiden Speicherbereiche in Abhängigkeit des Zeigers ermöglicht. Dies ist jedoch nur möglich, wenn an diese Möglichkeit bei der Programmierung des Anwendungsprogramm gedacht wurde.
Eine spätere Anpassung des Anwendungsprogramms ist nur aufwendig möglich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Datensicherung bei einem Feldgerät vorzuschlagen, das die oben genanten Nachteile nicht aufweist, das insbesondere eine einfache und kostengünstige Datensicherheit gewährleistet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Datensicherung bei einem Feldgerät, das zwei Speicherbereiche, einen Primärspeicher zum Lesen von Daten und einen Sekundärspeicher zum Sichern von Daten, in einem Speicher aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten

a) Kopieren der Daten des Primärspeichers in den Sekundärspeicher nach jeder Änderung der Parameterwerte
b) Prüfen der Daten des Sekundärspeichers auf Fehler
c) Prüfen der Daten des Primärspeichers auf Fehler

Falls beide Speicherbereiche fehlerfrei

1. Initialisierung des Anwendungsprogramms mit den Daten des Primärspeichers,

1. Initialisierung des Anwendungsprogramms mit den Default-Werten;

1. Kopieren der Daten des Primärspeichers in den Sekundärspeicher

1. Vergleichen der einzelnen Daten der Speicher miteinander und nur bei Ungleichheit Kopieren der Daten des Primärspeichers in den Sekundärspeicher

1. Kopieren der zuletzt gültigen Daten des Sekundärspeichers in den Primärspeicher und Initialisierung des Anwendungsprogramms mit den Daten des Primärspeichers.

Die wesentliche Idee der Erfindung liegt darin, daß das Lesen der Daten immer aus dem Primärspeicher erfolgt und daß bei fehlerhaften Daten im Primärspeicher, die Daten aus dem Sekundärspeicher in den Primärspeicher kopiert werden, um so die ungültigen Daten durch die zuletzt gültigen Daten zu ersetzen und eine hohe Datensicherheit zu gewährleisten.
Nur wenn beide Speicherbereiche defekt sind wird auf die Default-Werte zurückgegriffen.
Das Anwendungsprogramm greift normalerweise nur auf den Primärspeicher zu. So kann dieses Verfahren einfach auch bei bereits vorhandenen Anwendungsprogrammen eingesetzt werden ohne, daß eine Softwareänderung der Anwendung notwendig ist.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens erfolgt die Überprüfung der Speicherbereiche jeweils mit einer Checksummenbildung.
Eine alternative Überprüfung ist das CRC-Verfahren (Cyclic Redundance Check).
In vorteilhafter Weise sind die beiden Speicherbereiche in einem EEPROM- Speicher vorgesehen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Datenbussystem mit mehreren Feldgeräten in schematischer Darstellung
Fig. 2 Feldgerät in schematischer Darstellung
In Fig. 1 ist ein Datenbussystem DBS mit mehreren Feldgeräten und einem Prozeßleitsystem PLS dargestellt. Bei den Feldgeräten handelt es sich um Sensoren S und Aktoren A. Die Datenbusteilnehmer sind über eine Datenbusleitung DBL miteinander verbunden.
Das Prozeßleitsystem PLS ist in der Regel in einem Kontrollraum angeordnet von dem aus die gesamte Prozeßsteuerung zentral erfolgt. Die Sensoren S und Aktoren A sind "im Feld" bei den einzelnen Prozeßkomponenten (Tank, Befüllvorrichtung, Pipeline etc.) angeordnet.
Die Sensoren S1, S2 und S3 erfassen z. B. die Prozeßvariablen Temperatur T, Druck D und Durchfluß F an jeweils einer bestimmten Prozeßkomponente. Die Aktoren A1 und A2 sind z. B. Ventilsteuerungen, die den Durchfluß einer Flüssigkeit oder eines Gases durch einen Rohrleitungsabschnitt regeln.
Die Datenkommunikation zwischen dem Prozeßleitsystem PLS, den Sensoren S und den Aktoren A erfolgt in bekannter Weise nach einer international standardisierten Übertragungstechnik (z. B. RS 485 oder IEC 1158) mittels spezieller Protokolle (z. B. PROFIBUS oder FOUNDATION FIELDBUS, CAN- Bus).
In Fig. 2 ist der Sensor S1, als Beispiel für ein Feldgerät näher dargestellt. Der Sensor S1 ist direkt an die Datenbusleitung DBS angeschlossen ist. Der Anschluss erfolgt mittels eines T-Kopplers T, der über eine Datenleitung DL1 mit einer Feldbusschnittstelle FBS verbunden ist. Die Feldbusschnittstelle FBS unterstützt alle Sende- und Empfangsfunktionen entsprechend der eingesetzten Übertragungstechnik.
Von der Feldbusschnittstelle FBS führt eine Datenleitung DL2 zu einer Kommunikationseinheit KE, die Telegramme von der Datenbusleitung liest oder selbst Telegramme auf die Datenbusleitung DBL schreibt.
Die Kommunikationseinheit KE ist über eine Datenleitung DL3 mit einem Mikroprozessor µP verbunden.
Das Anwendungsprogramm, das die Funktionalität des Feldgerätes S1 bestimmt und die Default-Werte für die Parameter, sind in einem nicht flüchtigen Speicher S abgespeichert.
Die aktuellen Parameter für das Anwendungsprogramm sind in einem Speicher EE abgespeichert.
Bei dem Speicher EE handelt es sich um einen sogenannten elektrisch löschbaren und wieder programmierbaren Speicher (Flash-Memory bzw. Flash-EPROM), der zwei Speicherbereiche, einen Primärspeicher P und einen Sekundarspeicher Q, aufweist.
Beim Programmstart wird das Anwendungsprogramm sowie die Parameter (Default-Werte oder aktuelle Werte) in den Mikroprozessor µP geladen und gestartet.
Der Mikroprozessor µP ist weiterhin mit einer Anzeige- und Bedieneinrichtung AB (z. B. Tastatur mit Display) verbunden.
Der Mikroprozessor µP ist mit einem RAM (random access memory) verbunden.
Zusätzlich ist der Mikroprozessor µP noch über einen A/D-Wandler AD mit einem Meßwertaufnehmer MWA verbunden. Der A/D-Wandler wandelt das analoge Meßsignal des Meßwertaufnehmers MWA in ein digitales Meßsignal um, das im Mikroprozessor µP verarbeitet wird.
Die Feldbusschnittstelle FBS liefert die gesamte Stromversorgung des Sensors S1.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Beim ersten Programmstart wird das Anwendungsprogramm zusammen mit den Default-Werten für die Parameter aus dem Speicher S in den Mikroprozessor µP geladen und ausgeführt.
Bei jedem weiteren Programmstart werden die Parameterwerte aus dem Primärspeicher verwendet.
Zuerst werden beim Programmstart die Parameterwerte des Sekundärspeichers Q in den RAM geladen und auf Fehler überprüft. Fehler in einem Speicher können bei einer Spannungsunterbrechung während des Schreibvorgangs oder durch EMV-Strahlung verursacht werden. Die Fehlerüberprüfung der Speicher erfolgt über die Checksummenbildung oder oder das CRC-Verfahren (Cyclic Redundance Check).
Nach der Prüfung des Sekundärspeichers Q werden die Parameterwerte des Primärspeichers in den RAM-Speicher geladen und entsprechend überprüft. Sind die Parameterwerte beider Speicherbereiche defekt, so wird das Anwendungsprogramm mit den Default-Werten aus dem Speicher S initialisiert.
Weist der Sekundarbereich Q einen Fehler auf so werden die Daten des Primärspeichers P in den Sekundärspeicher kopiert und mit den Parametern des Primärspeichers initialisiert.
Sind beide Speicherbereiche P und Q fehlerfrei, so werden die einzelnen Parameterwerte verglichen.
Stimmen alle Parameterwerte überein so wird mit den Parametern des Primärspeichers initialisiert.
Stimmen die Daten nicht überein, so werden die Parameterwerte des Primärspeichers P in den Sekundärspeicher Q kopiert und mit den Parameterwerten des Primärspeichers initialisiert.
Durch dieses Verfahren ist ein hohes Maß an Datensicherheit gewährleistet.

Claims

1. Verfahren zur Datensicherung bei einem Feldgerät S1, das zwei Speicherbereiche, einen Primärspeicher P und einen Sekundärspeicher Q, in den die Daten des Primärspeichers P nach jeder Datenänderung kopiert werden, aufweist mit folgenden Verfahrensschritten,

a) Prüfen der Daten des Sekundärspeichers Q und der Daten des Primärspeichers P auf Fehler beim Start des Anwendungsprogramms

Falls beide Speicherbereiche P und Q fehlerfrei

1. Initialisieren des Anwendungsprogramms mit den Daten des Primärspeichers P,

falls der Primär- und Sekundärspeicher P, Q defekt,

1. Initialisieren des Anwendungsprogramms mit den Default-Werten;

falls der Sekundärspeicher defekt

1. Kopieren der Daten des Primärspeichers P in den Sekundärspeicher Q

falls beide Speicherbereiche P und Q in Ordnung,

1. Vergleichen der einzelnen Daten der Speicherbereiche P und Q miteinander und nur bei Ungleichheit Kopieren der Daten des Primärspeichers P in den Sekundärspeicher Q

falls der Primärspeicher defekt,

1. Kopieren der zuletzt gültigen Daten des Sekundärspeichers Q in den Primärspeicher P.

und Initialisiern des Anwendungsprogramms mit den Daten des Primärspeichers P.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung der Speicherbereiche P und Q über eine Checksummenbildung erfolgt.

3. Verfahren nach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung der Speicherbereiche P und Q über ein CRC-Verfahren erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß beide Speicherbereiche P, Q in einem EEPROM-Speicher vorgesehen sind.