DE102005057000B4 - Fieldbus device for use in fieldbus systems, in particular in process control systems - Google Patents

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Abstract

Feldbusgerät zum Einsatz in Feldbussystemen, insbesondere zur Datenübertragung in Prozessleitsystemen, umfassend – eine an die Funktion des Feldbusgerätes (6) angepasste Zentraleinheit (7) zu dessen Funktionssteuerung, – eine damit gekoppelte Schnittstelleneinheit (9), über die das Feldbusgerät (6) an einen Feldbus (1) des Feldbussystems zur Datenkommunikation mit einem Master-Gerät (2) des Feldbussystems angebunden ist, – einen integrierten Detektor (10) zur Erfassung relevanter Bus-Kommunikationsparameter (Set_Prm, Chk_Cfg, Slave_Diag), und – eine damit gekoppelte Anzeigeeinrichtung (11) zur Visualisierung der erfassten Bus-Kommunikationsparameter (Set_Prm, Chk_Cfg, Slave_Diag) und/oder der darin festgestellten Fehler direkt am Feldbusgerät (6).Fieldbus device for use in fieldbus systems, in particular for data transmission in process control systems, comprising - a to the function of the fieldbus device (6) adapted central unit (7) for its function control, - a coupled interface unit (9) via which the fieldbus device (6) to a Fieldbus (1) of the fieldbus system for data communication with a master device (2) of the fieldbus system is connected, - an integrated detector (10) for detecting relevant bus communication parameters (Set_Prm, Chk_Cfg, Slave_Diag), and - a display device coupled thereto (11 ) for visualization of the detected bus communication parameters (Set_Prm, Chk_Cfg, Slave_Diag) and / or the errors detected therein directly on the fieldbus device (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Feldbusgerät zum Einsatz in Feldbussystemen, insbesondere zur Datenübertragung in Prozessleitsystemen, wie sie beispielsweise für die Steuerung, Regelung und Überwachung von chemischen Prozessen eingesetzt werden, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a fieldbus device for use in fieldbus systems, in particular for data transmission in process control systems, such as those used for the control, regulation and monitoring of chemical processes, with the features specified in the preamble of claim 1.

Zum Hintergrund der Erfindung ist kurz festzuhalten, dass ein Feldbus als industrielles Kommunikationssystem mindestens ein zentrales Steuerungsgerät – ein so genanntes „Master-Gerät” – mit in der Regel einer Vielzahl von Feldbusgeräten verbindet. Bei Letzteren handelt es sich beispielsweise in Prozessleitsystemen um Messgeräte für Prozessgrößen, Stellglieder und Antriebe, mit denen eine Steuerung und Regelung eines Prozesses durchgeführt werden. Es sind unterschiedliche Feldbussysteme mit unterschiedlichen Eigenschaften bekannt und etabliert, wie z. B. Profibus, Interbus oder CAN.The background of the invention is briefly noted that a fieldbus as an industrial communication system at least one central control device - a so-called "master device" - connects with usually a variety of fieldbus devices. The latter are, for example, in process control systems to measuring devices for process variables, actuators and drives, with which a control and regulation of a process are performed. There are different fieldbus systems with different properties known and established, such. As Profibus, Interbus or CAN.

Die bekannten Grundkomponenten von Feldbusgeräten sind einerseits eine an die Funktion des Feldbusgerätes angepasste Zentraleinheit zu dessen Funktionssteuerung. Unter Zentraleinheit sollen dabei alle Komponenten verstanden werden, die einen bestimmungsgemäßen Einsatz des Feldbusgerätes vor Ort gewährleisten, wie beispielsweise bei einem mikroprozessorgesteuerten Messgerät für eine elektrochemische Prozessgröße eine zentrale Prozessoreinheit mit Arbeits-, Programm- und Datenspeicher, eine Eingangsschaltung für das von einem entsprechenden Messsensor zur Verfügung gestellte Analogsignal, ein Analog-Digital-Wandler zur Digitalisierung des Messsignals und eine entsprechende Datenschnittstelle zur Übergabe der aufbereiteten digitalen Messdaten.On the one hand, the known basic components of fieldbus devices are a central unit adapted to the function of the fieldbus device for its functional control. Central unit should be understood to mean all components which ensure the intended use of the fieldbus device on site, such as in a microprocessor-controlled measuring device for an electrochemical process variable, a central processing unit with working, program and data memory, an input circuit for from a corresponding sensor for Provided analog signal, an analog-to-digital converter for digitizing the measurement signal and a corresponding data interface for transferring the prepared digital measurement data.

Eine weitere zentrale Komponente eines Feldbusgerätes ist naturgemäß eine mit der Zentraleinheit gekoppelte Schnittstelleneinheit, über die das Feldbusgerät an einen Feldbus des Feldbussystems zur Datenkommunikation mit dem Master-Gerät des Feldbussystems angebunden ist.A further central component of a fieldbus device is of course a coupled to the central unit interface unit, via which the field bus device is connected to a field bus of the fieldbus system for data communication with the master device of the fieldbus system.

Mittels dieser Datenkommunikation erhalten Feldbusgeräte – insbesondere beispielsweise im Falle des Profibus – von dem Master-Gerät, also dem Leit- oder Engineering-System, Vorgaben, welche Informationen, wie beispielsweise Messwerte oder dergleichen, sie auf dem Feldbus kommunizieren sollen. Enthalten diese Vorgaben Fehler oder passen nicht zu den technischen Kapazitäten des Feldbusgerätes, so läuft die Buskommunikation bei der Inbetriebnahme des Feldbussystems nicht oder zumindest nicht wie gewünscht an.By means of this data communication fieldbus devices receive - in particular, for example in the case of Profibus - from the master device, so the control or engineering system, specifications of what information, such as measured values or the like, they should communicate on the fieldbus. If these specifications contain errors or do not match the technical capabilities of the fieldbus device, the bus communication does not start up when commissioning the fieldbus system or at least not as desired.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im Folgenden Beispiele von Bus-Kommunikationsparametern kurz erörtert, aufgrund derer es bei der Inbetriebnahme eines Feldbussystems häufig zu Verzögerungen kommt. Diese gehen in der Regel auf Fehler in der Parametrierung seitens des Master-Gerätes, z. B. einer SPS-Steuerung, zurück.For a better understanding of the invention, examples of bus communication parameters will be briefly discussed below, due to which delays often occur when commissioning a fieldbus system. These usually go to errors in the parameterization on the part of the master device, eg. As a PLC control, back.

Grundsätzlich arbeiten Feldbussysteme beim Datenaustausch zwischen Feldbus und Master-Gerät mit einem festgelegten Kommunikationsprotokoll, welches zum Aufbau einer Kommunikationsbeziehung zwischen Feldbusgerät und Master-Gerät über den Bus transportiert wird. Beim standardisierten Profibus werden zum Verbindungsaufbau beispielsweise die drei Protokolldienste Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag genutzt.Fieldbus systems generally work with data exchange between the fieldbus and the master device with a defined communication protocol, which is transported via the bus to establish a communication relationship between the fieldbus device and the master device. In the case of the standardized Profibus, for example, the three protocol services Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag are used to establish a connection.

Mit Set_Prm und Chk_Cfg sendet das Leitsystem konfigurierende Anforderungen an das Feldbusgerät, wie beispielsweise Kennungen, Time-Out-Zeiten und die gewünschte Zusammenstellung der vom Feldbusgerät in einem zyklischen Datentelegramm zu sendenden Daten.With Set_Prm and Chk_Cfg, the control system sends configuring requirements to the fieldbus device, such as identifiers, time-out times and the desired compilation of the data to be sent by the fieldbus device in a cyclic data telegram.

Nach dem Empfang der als Telegramme angelegten Bus-Kommunikationsparameter Set_Prm und Chk_Cfg prüft das Feldbusgerät, ob es sämtliche darin enthaltenen Anforderungen erfüllen kann und signalisiert das Ergebnis mit dem Dienst Slave-Diag. Die darin enthaltene Antwort ist negativ, wenn eine der in den vorstehenden Konfigurationsdatentelegrammen enthaltenen Anforderungen vom Feldbusgerät nicht erfüllt werden kann. Es kommt damit nicht zur Aufnahme eines Nutzdatenaustausches.After receiving the bus communication parameters Set_Prm and Chk_Cfg created as telegrams, the fieldbus device checks whether it can fulfill all the requirements contained therein and signals the result with the service Slave-Diag. The answer contained therein is negative if one of the requirements contained in the above configuration data telegrams can not be fulfilled by the fieldbus device. It does not come to the inclusion of a user data exchange.

Problematisch in diesem Fehlerfall ist die Tatsache, dass die Meldung Slave_Diag des Feldbusgerätes keine Informationen darüber enthält, warum die Konfiguration mit Hilfe von Set_Prm und Chk_Cfg fehlgeschlagen hat.The problem in this case of error is the fact that the message Slave_Diag of the fieldbus device contains no information about why the configuration failed with the help of Set_Prm and Chk_Cfg.

Für die Fehlerursachen gibt es in diesem Zusammenhang einschlägige Beispiele:
Die über den Feldbus gesendeten Inhalte von Set_Prm und Chk_Cfg entsprechen nicht den Soll-Inhalten, die bei der Auslegung des Systems vorgegeben wurden. In diesem Fall liegt entweder ein Fehler in der Leitsystemkonfigurierung seitens des Master-Gerätes oder im Leitsystem selbst vor. Um einen solchen Fehler zu identifizieren und zu beheben, ist aus dem Stand der Technik ein separates Werkzeug, der so genannte „Busmonitor”, bekannt. Damit ist es möglich, die über den Feldbus transportierten Daten der Telegramme Set_Prm und Chk_Cfg zu visualisieren und zu überprüfen, ob sie den projektierten Soll-Inhalten entsprechen.
For the causes of the error, there are relevant examples in this connection:
The contents of Set_Prm and Chk_Cfg sent via the fieldbus do not correspond to the target contents that were specified when the system was designed. In this case, there is either an error in the control system configuration on the part of the master device or in the control system itself. In order to identify and correct such an error, a separate tool, the so-called "bus monitor", is known from the prior art. This makes it possible to visualize the data of the telegrams Set_Prm and Chk_Cfg transported via the fieldbus and to check whether they correspond to the configured target contents.

Im Falle des bereits oben erwähnten Beispielfehlers, dass ein Feldbusgerät eine oder mehrere der in Set_Prm und Chk_Cfg enthaltenen Anforderungen nicht erfüllen kann, besteht bekanntermaßen zur Lösung dieses Problems im Wesentlichen nur die Möglichkeit, auf der Leitsystem-Seite am Master-Gerät die Inhalte von Set_Prm und Chk_Cfg unter Zuhilfenahme der Spezifikation des Feldbusgerätes so lange zu variieren, bis die entsprechenden Anforderungen vom Feldbusgerät in der Meldung Slave_Diag positiv bestätigt werden.In the case of the above-mentioned example error that a fieldbus device one or more of the in Set_Prm and Chk_Cfg can not be met, it is known to solve this problem essentially only the ability to vary on the control system side on the master device, the contents of Set_Prm and Chk_Cfg with the aid of the specification of the fieldbus device until the corresponding requests from the fieldbus device are positively acknowledged in the message Slave_Diag.

Schließlich liegt auch ein Problem im Austausch von Feldbusgeräten innerhalb einer laufenden Anlage beispielsweise wegen eines Geräteausfalls oder -modellwechsels. Versucht das Master-Gerät nun, das neue Gerät mit den Kommunikationsparametern des alten Gerätes zu aktivieren, startet die Kommunikation über den Feldbus naturgemäß nicht, wenn die feldbusspezifischen Eigenschaften nicht identisch sind. Zur Lösung dieses Problems müssen also die zum neuen Gerät passenden Kommunikationsparameter am Master-Gerät eingegeben werden. Deren Inhalte müssen aufwändig über die technische Dokumentation des Neugerätes ermittelt werden.Finally, there is also a problem in the exchange of fieldbus devices within a running system, for example due to a device failure or model change. If the master device now attempts to activate the new device with the communication parameters of the old device, communication via the fieldbus will not start, of course, if the fieldbus-specific properties are not identical. To solve this problem, the communication parameters matching the new device must be entered on the master device. Their content must be determined extensively via the technical documentation of the new device.

Die Aufdeckung und Behebung der vorstehend beispielhaft erörterten Fehler ist in der Regel zeitaufwändig und verursacht entsprechende Kosten bei der Implementierung und im Betrieb beispielsweise eines komplexen Prozessleitsystems.The detection and elimination of the above exemplified errors is usually time consuming and incurs corresponding costs in the implementation and operation of, for example, a complex process control system.

Ein erster Lösungsansatz für die vorstehend erörterte Problematik ist der DE 102 52 278 A1 zu entnehmen, die einen systemintegrierten Busmonitor offenbart. Dabei ist ein separater passiver Controller mit einem Profibus-Interface vorgesehen. Der integrierte Busmonitor liest die im Speicher des Profibus-Interface hinterlegten, auf den Feldbus übertragenen und gefilterten Daten aus, um sie mit Hilfe eines Ferndiagnosemechanismus dem Benutzer sichtbar zu machen. Hierfür ist direkt im passiven Controller ein Web-Server mit Auswertesoftware integriert. Damit können die Daten direkt aus dem passiven Controller mit Hilfe eines Internet-Browsers gelesen werden. Im Hinblick auf die einführend diskutierten Probleme auf Seiten der Feldbusgeräte insbesondere beim Verbindungsaufbau mit dem Master-Gerät stellt dieser systemintegrierte Busmonitor jedoch noch keine befriedigende Lösung dar, da dieser busorientiert, nicht jedoch einem jeweiligen Feldbusgerät zugeordnet arbeitet.A first approach to the problem discussed above is the DE 102 52 278 A1 which discloses a system integrated bus monitor. A separate passive controller with a Profibus interface is provided. The integrated bus monitor reads out the data stored in the memory of the Profibus interface and transferred to the fieldbus in order to make it visible to the user by means of a remote diagnosis mechanism. For this purpose, a web server with evaluation software is integrated directly in the passive controller. This allows the data to be read directly from the passive controller using an Internet browser. In view of the introductory discussed problems on the part of the fieldbus devices, in particular when establishing a connection with the master device, however, this system-integrated bus monitor is still not a satisfactory solution since it is bus-oriented, but not associated with a respective fieldbus device.

Bei der WO 2004/01 06 45 A1 erfasst der Busmonitor die Datentelegramme auf einem Bussystem in Form von Monitordaten, wofür unter anderem die Software der Busstation – gemeint ist beispielsweise ein Feldgerät – um die Funktionalität zum Erfassen dieser Datentelegramme erweitert wird.In the WO 2004/01 06 45 A1 the bus monitor records the data telegrams on a bus system in the form of monitor data, for which, among other things, the software of the bus station - meaning, for example, a field device - is extended by the functionality for detecting these data telegrams.

Die Busstation kann einen Monitor oder ein Display umfassen, um die mit Hilfe der integrierten Busmonitorfunktion gewonnenen Daten zu visualisieren. Der registrierte Datenverkehr kann dabei online oder auch offline zur Anzeige gebracht werden.The bus station may include a monitor or a display to visualize the data obtained using the integrated bus monitor function. The registered data traffic can be displayed online or offline.

Weiterhin umfasst die integrierte Busmonitoreinrichtung beim Gegenstand gemäß WO 2004/01 06 45 A1 einen Filter, mit dem die erfassten Daten gefiltert werden. Durch eine derartige Filterfunktion wird die gezielte Darstellung bestimmter Telegrammtypen oder die Darstellung von Telegrammen bestimmter Geräte ermöglicht. Der erste Fall stellt ein „Befehlsfilter”, der zweit genannte Fall einen „Adressfilter” dar. Durch geeignete Filterabfragen ist die Busmonitorfunktion in der Lage, die aufgezeichneten Telegramme auf Vollständigkeit bzw. Gültigkeit zu überprüfen und im Fehlerfall dem Anwender durch eine geeignete Darstellung zu signalisieren, dass bestimmte Telegramme ungültig sind. Durch die Filterfunktion würde somit beispielsweise ermöglicht, nur die bei der Busstation fehlerhaft ankommenden Telegramme aufzuzeichnen, um diese während des laufenden Betriebs online dem Anwender zugänglich zu machen.Furthermore, the integrated bus monitor device comprises the article according to WO 2004/01 06 45 A1 a filter that filters the captured data. Such a filter function makes it possible to display specific types of telegrams or to display telegrams of specific devices. The first case represents a "command filter", the second named case an "address filter". By suitable filter queries, the bus monitor function is able to check the recorded telegrams for completeness or validity and to signal the user in the event of an error by a suitable representation that certain telegrams are invalid. The filter function would thus make it possible, for example, to record only those telegrams that arrive incorrectly at the bus station in order to make them accessible to the user online during operation.

Insgesamt beschreibt WO 2004/01 06 45 A1 einen herkömmlichen Busmonitor, der den Telegrammverkehr bitgenau aufzeichnet und visualisiert.Overall describes WO 2004/01 06 45 A1 a conventional bus monitor that records and visualizes the telegram traffic bit-accurate.

Aus der DE 101 38 066 A1 ist ein Feldbusgerät bekannt, das eine an die Funktion des Feldbusgerätes angepasste Zentraleinheit in Form einer Recheneinheit zu seiner Funktionssteuerung und eine damit gekoppelte Schnittstelleneinheit umfasst, über die das Feldbusgerät an den Feldbus des Bussystems zur Datenkommunikation mit Geräten des Bussystems angebunden ist. Ein integrierter Detektor erfasst relevante Bus-Kommunikationsparameter der Recheneinheit, nämlich der innerhalb des Feldgerätes auftretenden Kommunikationsparameter insbesondere zur Erkennung von Zugriffsverletzungen. Schließlich weist das Feldbusgerät eine Anzeigeeinrichtung zur Visualisierung von Fehlerzustände in einer DP-Anwendung auf.From the DE 101 38 066 A1 a field bus device is known which comprises a central unit adapted to the function of the fieldbus device in the form of a processor for its function control and an interface unit coupled therewith, via which the fieldbus device is connected to the field bus of the bus system for data communication with devices of the bus system. An integrated detector detects relevant bus communication parameters of the arithmetic unit, namely the communication parameters occurring within the field device, in particular for the detection of access violations. Finally, the field bus device has a display device for visualizing fault conditions in a DP application.

Die DE 101 19 791 A1 zeigt ein mikroprozessorgesteuertes Feldgerät zum Anschluss an ein Feldbussystem, das mit einem Sicherheitslayer zur Durchführung einer sicherheitsbewährten Kommunikation ausgestattet ist. Durch die Implementierung dieses Sicherheitslayers in ein an sich bekanntes betriebsbewährtes oder redundantes Standard-Feldgerät wird eine sichere und gleichzeitig kostengünstigere Kommunikation mit einer Steuerungseinrichtung über ein Feldbussystem möglich.The DE 101 19 791 A1 shows a microprocessor-controlled field device for connection to a fieldbus system, which is equipped with a security layer for performing a security-proven communication. The implementation of this safety layer in a known per se known or redundant standard field device, a secure and more cost-effective communication with a control device via a fieldbus system is possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feldbusgerät so zu verbessern, dass Bus-Kommunikationsprobleme des Gerätes ohne aufwändige, gesonderte Analysegeräte visualisierbar sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.The invention has for its object to improve a fieldbus device so that bus communication problems of the device without elaborate, separate analysis devices can be visualized. This object is achieved by the features stated in the characterizing part of claim 1.

Demnach weist das Feldbusgerät einen integrierten Detektor zur Erfassung relevanter Bus-Kommunikationsparameter und eine damit gekoppelte Anzeigeeinrichtung zur Visualisierung der erfassten Bus-Kommunikationsparameter direkt am Feldbusgerät auf.Accordingly, the field bus device has an integrated detector for detecting relevant bus communication parameters and a display device coupled thereto for visualizing the detected bus communication parameters directly on the fieldbus device.

Dabei werden zusätzlich zur Visualisierung der erfassten Bus-Kommunikationsparameter im Feldbusgerät einen Analysator für die Bus-Kommunikationsparameter zur Auswertung von Fehlern darin vorgesehen und diese Fehler auf der Anzeigeeinrichtung visualisiert.In addition to the visualization of the detected bus communication parameters in the fieldbus device, an analyzer for the bus communication parameters for the evaluation of errors is provided therein and these errors are visualized on the display device.

Fehler in der Programmierung bzw. Konfigurierung des Master-Gerätes im Verhältnis zum jeweiligen Feldbusgerät können damit schnell erkannt werden. Dies kann in Form von Echtzeit-Daten angezeigt oder mit Hilfe einer Speichereinheit zur nachhaltigen Anzeige und gegebenenfalls späteren Auswertung der Daten ablegbar sein.Errors in the programming or configuration of the master device in relation to the respective fieldbus device can thus be detected quickly. This can be displayed in the form of real-time data or can be stored with the aid of a memory unit for a sustainable display and, if appropriate, later evaluation of the data.

Als erfasste, gegebenenfalls aufbereitete und visualisierte Bus-Kommunikationsparameter werden vom Master- bzw. Feldbusgerät übermittelte Konfigurations- oder Meldedatentelegramme herangezogen, wie sie bei Profibus mit Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag bezeichnet werden. In diesem Zusammenhang markiert mit Hilfe des angesprochenen Analysators das Feldbusgerät sowohl Fehler in den Telegrammen, beschreibt diese und gibt gegebenenfalls auch Hinweise zur Fehlerbehebung. Insoweit gehen die Fähigkeiten des erfindungsgemäßen Feldbusgertes über die von herkömmlichen Busmonitoren weit hinaus, da Letztere nur den reinen Datenfluss auf dem Bus darstellen können, nicht aber die „Hintergründe”, warum ein bestimmtes Feldbusgerät die ihm zugeleiteten Parametriertelegramme abgelehnt hat. Die für diese Analyse benötigten Informationen stehen dem Busmonitor nicht, wohl aber dem Feldbusgerät selbst jeweils zur Verfügung.As recorded, optionally prepared and visualized bus communication parameters transmitted by the master or fieldbus device configuration or message data telegrams are used, as referred to in Profibus with Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag. In this context, with the help of the mentioned analyzer, the fieldbus device marks both errors in the telegrams, describes them and, if necessary, also provides instructions for troubleshooting. In that regard, the capabilities of the fieldbus device according to the invention go beyond those of conventional bus monitors, since the latter can only represent the pure data flow on the bus, but not the "background", why a particular fieldbus device has rejected the parameterization messages sent to it. The information required for this analysis is not available to the bus monitor, but it is available to the fieldbus device itself.

Schließlich ist es mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung auch möglich, am Feldbusgerät aktuell zu visualisieren, wieviele und welche Master-Geräte aktuell mit dem Feldbusgerät kommunizieren.Finally, with the aid of the display device, it is also possible to visualize on the fieldbus device currently how many and which master devices are currently communicating with the fieldbus device.

Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Feldbusgerätes können Schnittstellen für die Übertragung der erfassten Bus-Kommunikationsparameter bzw. der darin ermittelten Fehler vorgesehen sein. So können die entsprechenden Daten beispielsweise auf einen Wechseldatenträger, wie eine SD-Karte oder einen USB-Stick, gespeichert und an anderer Stelle beispielsweise zur Fehleranalyse und -behebung weiterverwendet werden. Alternativ dazu können drahtlose oder drahtgebundene Datenübertragungseinrichtungen zur Übertragung der Parameter bzw. der darin ermittelten Fehler an eine entfernte Instanz in das Feldbusgerät integriert sein. Damit ist also ebenfalls eine Ferndiagnose und -wartung des Prozessleitsystems insbesondere im Bereich der prozessnahen Komponenten möglich.According to further preferred embodiments of the fieldbus device according to the invention, interfaces for the transmission of the detected bus communication parameters or the errors determined therein can be provided. For example, the corresponding data can be stored on a removable medium, such as an SD card or a USB stick, and used elsewhere, for example for error analysis and correction. Alternatively, wireless or wired data transmission devices for transmitting the parameters or the errors determined therein to a remote entity can be integrated into the fieldbus device. Thus, a remote diagnosis and maintenance of the process control system is also possible in particular in the field of process-related components.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:Further features, details and advantages will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Blockdiagramm eines Prozessleitsystems, und 1 a block diagram of a process control system, and

2 bis 7 verschiedene Menüdarstellungen der Anzeigeeinrichtung eines in das Prozessleitsystem integrierten Feldbusgerätes. 2 to 7 various menu representations of the display device of an integrated into the process control system fieldbus device.

1 zeigt ein Prozessleitsystem zur Überwachung beispielsweise eines chemischen Prozesses, dessen Kommunikationsrückgrat ein Feldbussystem, wie beispielsweise ein Profibus 1, ist. In einer Leitwarte des Prozessleitsystems sind eine entsprechende Anzahl von zentralen Steuereinheiten vorgesehen, von denen in 1 beispielhaft ein Master-Gerät 2 gezeigt ist. 1 shows a process control system for monitoring, for example, a chemical process whose communication backbone a fieldbus system, such as a Profibus 1 , is. In a control room of the process control system, a corresponding number of central control units are provided, of which 1 an example of a master device 2 is shown.

Davon entfernt ist zur Überwachung des erwähnten Prozesses beispielsweise eine pH-Messsonde 3 vorgesehen, die den pH-Wert einer in einem Rohr 4 geführten Prozessflüssigkeit 5 misst. Die Messung mit entsprechender Ansteuerung der Messsonde 3 und die Erfassung deren Messsignals, die Umwandlung in entsprechende digitale Daten und die Meldung an das Master-Gerät 2 über den Profibus 1 werden von dem Feldbusgerät 6 vorgenommen.Removed from this is for monitoring the process mentioned, for example, a pH probe 3 provided that the pH of a tube 4 guided process fluid 5 measures. The measurement with appropriate control of the probe 3 and the acquisition of their measurement signal, the conversion to corresponding digital data and the message to the master device 2 via the Profibus 1 be from the fieldbus device 6 performed.

Das Feldbusgerät 6 ist dazu mit einer als Ganzes mit 7 bezeichneten Zentraleinheit versehen, die in üblicher Weise beispielsweise mit Hilfe eines Mikroprozessors die interne Funktionssteuerung des Feldbusgerätes 6 übernimmt. Die in diesem Zusammenhang vorgesehenen Komponenten, wie CPU, Programm-, Arbeits- und Datenspeicher usw., sind nicht gesondert dargestellt.The fieldbus device 6 is with one as a whole with 7 designated central unit provided in the usual way, for example, with the aid of a microprocessor, the internal function control of the fieldbus device 6 takes over. The components provided in this context, such as CPU, program, work and data memory, etc., are not shown separately.

Die Zentraleinheit 7 übernimmt auch die Messwerterfassung des von der pH-Messsonde 3 herangeführten und über einen Eingangsverstärker 8 gewandelten Messsignals und setzt dieses in einen entsprechenden digitalen Wert um. Über die Zentraleinheit 7 werden auch alle weiteren, hier nicht näher dargestellten Funktionskomponenten des Feldbusgerätes 6 gesteuert.The central unit 7 also takes over the data acquisition from the pH probe 3 introduced and via an input amplifier 8th converted measuring signal and converts this into a corresponding digital value. About the central unit 7 All other functional components of the fieldbus device (not shown here) are also included 6 controlled.

Mit der Zentraleinheit 7 ist ferner eine Schnittstelleneinheit 9 gekoppelt, über die das Feldbusgerät 6 an den Profibus 1 zur Datenkommunikation mit dem Master-Gerät 2 angebunden ist. Wie bereits eingangs erörtert, wird das Feldbusgerät 6 über den Profibus 1 vom Master-Gerät 2 gesteuert, insbesondere was den Datenaustausch zwischen dem Feldbusgerät 6 und Master-Gerät 2 anbetrifft. Die Datentelegramme Set_Prm und Chk_Cfg werden vom Master-Gerät 2 an das Feldbusgerät 6 gesandt, die darauf geprüft werden, ob es sämtliche darin enthaltenen Forderungen erfüllen kann. Das Ergebnis dieser Prüfung wird mit dem Diensttelegramm Slave_Diag zurückgesandt. Die erwähnten Bus-Kommunikationsparameter werden nun von einem in das Feldbusgerät 6 integrierten Detektor 10 erfasst und auf geeignete Weise ausgewertet. Das Ergebnis dieser Auswertung wird in einer mit dem Detektor 10 gekoppelten Anzeigeeinrichtung 11 direkt am Feldbusgerät 6 visualisiert. Entsprechende Busparameter bzw. Telegramminhalte können dabei auf verschiedene Weise aufbereitet und zur Anzeige gebracht werden:

  • – Anzeige als Rohdaten, als teilinterpretierte Daten oder als interpretierte Daten. Hierzu weist der Detektor 10 einen integrierten Analysator 12 auf, der in der Lage ist, Fehler in den Telegrammen zu übermitteln, zu markieren, zu beschreiben und gegebenenfalls auch dem Nutzer Hinweise zu ihrer Behebung oder Möglichkeiten zur Optimierung zu geben.
  • – Anzeige einzeln oder in Kombination
  • – Anzeige mit Zeitstempel
  • – Echtzeitangabe der Daten oder als Historie. Hierzu ist der Detektor 10 mit einer Speichereinheit 13 ausgerüstet, in der die erfassten Bus-Kommunikationsparameter zur nachhaltigen Anzeige ablegbar sind.
  • – Anzeige, wie viele und welche Master-Geräte 2 aktuell mit dem Feldbusgerät 6 kommunizieren.
With the central unit 7 is also an interface unit 9 coupled via the fieldbus device 6 to the Profibus 1 for data communication with the master device 2 is connected. As already discussed at the beginning, the fieldbus device becomes 6 via the Profibus 1 from the master device 2 controlled, in particular as regards the data exchange between the fieldbus device 6 and master device 2 As for. The data telegrams Set_Prm and Chk_Cfg are from the master device 2 to the fieldbus device 6 which are checked for compliance with all the requirements contained therein. The result of this check is returned with the service telegram Slave_Diag. The mentioned bus communication parameters are now transferred from one to the fieldbus device 6 integrated detector 10 recorded and evaluated in a suitable way. The result of this evaluation is in one with the detector 10 coupled display device 11 directly on the fieldbus device 6 visualized. Corresponding bus parameters or telegram contents can be prepared in various ways and displayed:
  • - Display as raw data, as partially interpreted data or as interpreted data. For this purpose, the detector has 10 an integrated analyzer 12 which is capable of transmitting, marking and describing errors in the telegrams and, if appropriate, also providing the user with information about their elimination or optimization possibilities.
  • - Display individually or in combination
  • - Display with timestamp
  • - Real-time indication of the data or as a history. This is the detector 10 with a storage unit 13 equipped, in which the recorded bus communication parameters can be stored for sustained display.
  • - Display how many and which master devices 2 currently with the fieldbus device 6 communicate.

Die vorgenannten Busparameter bzw. Telegramminhalte sowie gegebenenfalls vom Analysator 12 ermittelte und aufbereitete Fehler in den Busparametern können auf verschiedene Weise auch zu einer entfernten Instanz übertragen werden. Dafür ist zum einen ein SD-Karten-Lese/Schreibgerät 17 im Feldbusgerät 6 vorgesehen, über das auch eine SD-Karte 18 die vom Detektor 10 ermittelten Busparameter von der Zentraleinheit 7 abgefragt und auf die SD-Karte 18 zur Verwendung der entsprechenden Daten an anderer Stelle geschrieben werden.The aforementioned bus parameters or telegram contents and optionally from the analyzer 12 determined and processed errors in the bus parameters can be transferred in different ways to a remote instance. This is on the one hand an SD card reader / writer 17 in the fieldbus device 6 provided, over which also an SD card 18 the one from the detector 10 determined bus parameters from the central unit 7 queried and on the SD card 18 be written elsewhere for use of the relevant data.

Als weitere Datenschnittstelle ist eine IrDA-Schnittstelle 19 in das Feldbusgerät 6 integriert, über die die vom Detektor 10 erfassten Busparameter beispielsweise an ein PDA-Handgerät ausgegeben werden können.Another data interface is an IrDA interface 19 into the fieldbus device 6 integrated, over that of the detector 10 detected bus parameters can be output, for example, to a PDA handset.

Schließlich ist im Feldbusgerät 6 noch ein Web-Server 20 vorgesehen, über den die Busparameter über das Internet 21 von einer entfernten Instanz abgefragt werden können.Finally, in the fieldbus device 6 another web server 20 provided via which the bus parameters via the Internet 21 can be queried from a remote instance.

In den 2 bis 7 sind einzelne Menüs dargestellt, wie sie auf der Anzeigeeinheit 11 erscheinen. So zeigt 2 randseitig ein übergeordnetes Menü mit einer Zeitangabe 14 und einer Temperaturangabe 15 sowie dem verweisenden Menü 16 zu einem bestimmten Funktionsmodul des Feldbusgerätes 6. Darin ist der Menüpunkt „Feldbusdetails” aktiv.In the 2 to 7 Individual menus are displayed as they appear on the display unit 11 appear. So shows 2 on the edge a higher-level menu with a time 14 and a temperature indication 15 as well as the referring menu 16 to a specific functional module of the fieldbus device 6 , The menu item "Fieldbus details" is active in this.

3 zeigt das nächste Untermenü dieser „Feldbusdetails”, in denen die Menüpunkte „Functionblocks, Parameterdaten „Prm_Data”, Konfigurationsdaten „Cfg_Data” und Diagnosedaten „Diag_Data” anwählbar sind. 3 shows the next submenu of these "Fieldbus details" in which the menu items "Function blocks, parameter data" Prm_Data ", configuration data" Cfg_Data "and diagnostic data" Diag_Data "can be selected.

4 zeigt das in der nächsten Menüebene darunter erscheinende Menü „Functionsblocks”, das aktuelle Daten wiedergibt. 4 shows the "Function blocks" menu which appears in the next menu level underneath, which shows the current data.

In den 5 bis 7 sind die jeweiligen Untermenüs „Prm_Data”, „Cfg_Data” und „Diag_Data” gezeigt, bei denen es sich – wie aus einem Vergleich der Zeitangaben 14, 14' erkennbar ist – um gespeicherte Historiendaten handelt. Eine Beschreibung der angezeigten Daten und Parameter erübrigt sich an dieser Stelle, da diese jeweils explizit vom Feldbusgerät 6 abhängig sind und somit zur Erläuterung der Erfindung nichts Signifikantes beitragen können.In the 5 to 7 the respective submenus "Prm_Data", "Cfg_Data" and "Diag_Data" are shown, which are like a comparison of the times 14 . 14 ' is recognizable - is about stored history data. A description of the displayed data and parameters is not necessary at this point, as these are explicitly specified by the fieldbus device 6 are dependent and thus can contribute to the explanation of the invention nothing significant.

Claims (6)

Feldbusgerät zum Einsatz in Feldbussystemen, insbesondere zur Datenübertragung in Prozessleitsystemen, umfassend – eine an die Funktion des Feldbusgerätes (6) angepasste Zentraleinheit (7) zu dessen Funktionssteuerung, – eine damit gekoppelte Schnittstelleneinheit (9), über die das Feldbusgerät (6) an einen Feldbus (1) des Feldbussystems zur Datenkommunikation mit einem Master-Gerät (2) des Feldbussystems angebunden ist, und – einen integrierten Detektor (10) zur Erfassung relevanter Bus-Kommunikationsparameter (Set_Prm, Chk_Cfg, Slave_Diag), gekennzeichnet durch – einen Analysator (12) für die als Telegramme angelegte Bus-Kommunikationsparameter Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag zur Auswertung von Fehlern in diesen Bus-Kommunikationsparametern Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag, und – eine damit gekoppelte Anzeigeeinrichtung (11) zur Visualisierung der ermittelten Fehler in den Bus-Kommunikationsparametern Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag direkt am Feldbusgerät (6), wobei als Bus-Kommunikationsparameter die dem Feldbusgerät (6) von dem Master-Gerät (2) übermittelten Konfigurationsdatentelegramme Set_Prm und Chk_Cfg sowie das vom Feldbusgerät (6) an das Master-Gerät (2) übermittelte Meldedatentelegramm Slave_Diag vom Detektor (19) erfasst und ausgewertet und die Auswerteergebnisse an der Anzeigeeinrichtung (11) visualisiert werden.Fieldbus device for use in fieldbus systems, in particular for data transmission in process control systems, comprising - one to the function of the fieldbus device ( 6 ) adapted central unit ( 7 ) to its function control, - a coupled interface unit ( 9 ) via which the fieldbus device ( 6 ) to a fieldbus ( 1 ) of the fieldbus system for data communication with a master device ( 2 ) of the fieldbus system, and - an integrated detector ( 10 ) for acquiring relevant bus communication parameters (Set_Prm, Chk_Cfg, Slave_Diag), characterized by - an analyzer ( 12 ) for the bus communication parameters Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag created as telegrams for the evaluation of errors in these bus communication parameters Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag, and - a display device coupled thereto ( 11 ) for visualizing the determined errors in the bus communication parameters Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag directly on the fieldbus device ( 6 ), whereby the field bus device (as 6 ) from the master device ( 2 ) Configuration data telegrams Set_Prm and Chk_Cfg as well as those from the fieldbus device ( 6 ) to the master device ( 2 ) transmitted message telegram Slave_Diag from the detector ( 19 ) and evaluated and the evaluation results on the display device ( 11 ) are visualized. Feldbusgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Bus-Kommunikationsparameter Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag als Echtzeit-Daten anzeigbar sind.Fieldbus device according to claim 1, characterized in that the detected bus communication parameters Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag can be displayed as real-time data. Feldbusgerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Bus-Kommunikationsparameter Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag in einer Speichereinheit (13) zur nachhaltigen Anzeige ablegbar sind.Fieldbus device according to one of the preceding claims, characterized in that the detected bus communication parameters Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag in a memory unit ( 13 ) are stored for sustainable display. Feldbusgerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle (17) für einen Wechseldatenträger (18) zur Übertragung der erfassten Bus-Kommunikationsparameter Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag und/oder der darin ermittelten Fehler in das Feldbusgerät (6) integriert ist.Fieldbus device according to one of the preceding claims, characterized in that an interface ( 17 ) for a removable disk ( 18 ) for transmission of the detected bus communication parameters Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag and / or the errors detected therein in the fieldbus device ( 6 ) is integrated. Feldbusgerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung (19) zur Übertragung der erfassten Bus-Kommunikationsparameter Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag und/oder der darin ermittelten Fehler an eine entfernte Instanz in das Feldbusgerät (6) integriert ist.Fieldbus device according to one of the preceding claims, characterized in that a wireless data transmission device ( 19 ) for transmitting the detected bus communication parameters Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag and / or the errors detected therein to a remote instance in the fieldbus device ( 6 ) is integrated. Feldbusgerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine drahtgebundene Datenübertragungseinrichtung, insbesondere ein Web-Server (20) für das Internet (21) oder für ein Intranet zur Übertragung der erfassten Bus-Kommunikationsparameter Set_Prm, Chk_Cfg und Slave_Diag und/oder der darin ermittelten Fehler an eine entfernte Instanz in das Feldbusgerät (6) integriert ist.Fieldbus device according to one of the preceding claims, characterized in that a wired data transmission device, in particular a web server ( 20 ) for the Internet ( 21 ) or for an intranet for transmitting the detected bus communication parameters Set_Prm, Chk_Cfg and Slave_Diag and / or the errors detected therein to a remote instance in the fieldbus device ( 6 ) is integrated.
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