DE102005063085A1 - Field device e.g. mass flow rate measuring device, operating method for e.g. fabrication system, involves sending authentication from user administration unit to field devices, where access to devices is released related to authentication - Google Patents

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Abstract

The method involves scanning user specific access data at field devices (F1-F4), and inputting access data of a user. The access data is transmitted to a user administration unit connected with a field bus (FB). The access data of the user is verified in the user administration unit. An authentication is transmitted from the user administration unit to the field devices, where the access to the field devices is released corresponding to the authentication.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sicheren Bedienen eines Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for safe operation of a field device of Process automation technology according to the preamble of the claim 1.

In der Automatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.In In automation technology field devices are often used which serve to detect and / or influence process variables. examples for such field devices are level gauges, mass flow meters, pressure and temperature measuring devices etc., as sensors, the corresponding process variables level, Record flow, pressure or temperature.

Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, die z.B. als Ventile den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt oder als Pumpen den Füllstand in einem Behälter steuern.to Affecting process variables are actuators, e.g. when Valves the flow of a liquid in a pipe section or as pumps the level in a container Taxes.

Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Fa. Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.A Variety of such field devices is manufactured and sold by Endress + Hauser.

In der Regel sind Feldgeräte in modernen Fabrikationsanlagen über Feldbussysteme (HART, Profibus, Foundation Fieddbus, etc.), mit übergeordneten Einheiten (z.B. Leitsysteme oder Steuereinheiten) verbunden. Diese übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Als Feldgeräte werden allgemein solche Einheiten bezeichnet, die direkt an einen Feldbus angeschlossen sind und zur Kommunikation mit den übergeordneten Einheiten dienen (z.B. Remote I/Os, Gateways, Linking Devices).In usually are field devices in modern manufacturing plants over Fieldbus systems (HART, Profibus, Foundation Fieddbus, etc.), with parent Units (e.g., control systems or units). This parent Among other things, units are used for process control, process visualization, process monitoring as well as for commissioning the field devices. As field devices become common refers to such units that are connected directly to a fieldbus are and for communication with the superordinate units (e.g. Remote I / Os, gateways, linking devices).

Meist sind Feldbussysteme in Unternehmensnetzwerke integriert. Damit kann aus unterschiedlichen Bereichen eines Unternehmens auf Prozess- bzw. Feldgerätedaten zugegriffen werden.Most of time Fieldbus systems are integrated into corporate networks. So that can from different areas of a company to process or field device data be accessed.

Zur weltweiten Kommunikation können die Firmennetzwerke auch mit öffentlichen Netzwerken, z.B. dem Internet verbunden sein.to worldwide communication the company networks also with public Networks, e.g. connected to the internet.

In der Regel können eine Vielzahl von verschiedenen Informationen (Funktionen/Parameter) an Feldgeräten abgerufen und auch geändert werden. Je nach Wichtigkeit ist hierfür eine entsprechende Berechtigung notwendig. Zur Bedienung des Gerätes muss deshalb am Gerät eine Benutzerkennung eingegeben werden, über die unterschiedliche Berechtigungsstufen freigeschaltet werden. Häufig unterscheidet man Berechtigungsstufen: User, Service und Administrator. So kann sich der Benutzer „User" nur die Produktions-Identifizierungsnummer ansehen. Ein Benutzer mit den Rechten „Service" (z.B. ein Service-Techniker) darf diese Identifizierungsnummer auch ändern. Für Benutzer mit Administratorrechten sind Funktionalitäten, die andere Benutzer nicht nutzen können, zugänglich.In usually can a variety of different information (functions / parameters) field devices retrieved and also changed become. Depending on importance, this is a corresponding authorization necessary. For operation of the device must therefore on the device a user ID is entered, over the different permission levels be unlocked. Often one differentiates authorization levels: user, service and administrator. So, the user "user" can only get the production identification number look at. A user with the rights "service" (for example, a service technician) is allowed to do this Change identification number too. For users with administrator rights are functionalities that other users do not to be able to use, accessible.

In der Regel ist für eine Differenzierung der Zugangsberechtigung in drei Stufen ausreichend.In the rule is for a differentiation of the access authorization in three stages is sufficient.

Prinzipiell könnte in jedem Feldgerät eine eigene Benutzerverwaltung vorgesehen sein. Hierbei müsste aber in jedem Feldgerät bei der Inbetriebnahme eine solche Benutzerverwaltung eingerichtet werden. Da keine Synchronisation zwischen diesen stattfindet, muss jede Änderung der Benutzerdaten an jedem einzelnen Feldgerät durchgeführt werden. Dies ist für den Betreiber einer Anlage äußerst aufwendig.in principle could in every field device be provided a separate user management. But this would have to in every field device set up such a user management during startup become. Since there is no synchronization between them, must every change the user data is performed on each individual field device. This is for the operator a complex extremely expensive.

Aus diesem Grund wird bisher nur eine begrenzte Anzahl von Benutzern an jedem Feldgerät eingerichtet, so dass sich in der Regel mehrere Nutzer einen Benutzerkonto (Account) und ein Passwort teilen. Die Folge davon ist, dass der Benutzer nicht eindeutig Identifiziert werden kann und dass Passwörter einem weiten Kreis von Personen zugänglich sind. Somit kann keine echte Authentifizierung eines Benutzers stattfinden und eine Sicherung gegen unberechtigten Zugriff auf Feldgeräte ist nur beschränkt möglich.Out For this reason, so far only a limited number of users set up on each field device, so that in general several users have a user account and share a password. The consequence of this is that the user can not be uniquely identified and that passwords one wide circle of people are accessible. Thus, no real authentication of a user can take place and a backup against unauthorized access to field devices is just limited possible.

Eine komplexe Benutzerverwaltung auf Geräteebene ist deshalb nicht praktikabel.A Complex user management at the device level is therefore not practical.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das die oben genannten Nachteile vermeidet, das insbesondere eine einfache Benutzerverwaltung für mehrere Feldgeräte erlaubt.task The present invention is to provide a method which avoids the above-mentioned disadvantages, in particular a simple user management for many field devices allowed.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, bei Feldgeräten der Prozessautomatisierungstechnik die mit einem Feldbus verbunden sind, eine zentrale Benutzerverwaltungseinheit vorzusehen. Dabei kann jedem Benutzer eine Berechtigungsstufe zugeordnet werden, die den Zugriff auf das Feldgerät selbst oder auf spezielle Parameter ermöglicht.The essential idea of the invention is in field devices of Process automation technology connected to a fieldbus, to provide a central user management unit. It can Each user will be assigned a permission level that will be the same Access to the field device itself or on special parameters.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in the subclaims.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.following The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

Es zeigen:It demonstrate:

1 Netzwerk der Prozessautomatisierungstechnik mit mehreren Feldgeräten in schematischer Darstellung; 1 Network of process automation technology with multiple field devices in a schematic representation;

2 Blockschaltbild eines Feldgerätes. 2 Block diagram of a field device.

In 1 ist ein Netzwerk der Automatisierungstechnik näher dargestellt. An einem Datenbus D1 sind mehrere Rechnereinheiten, (Arbeitsplatzrechner, Workstations) WS1, WS2, angeschlossen. Diese Rechnereinheiten dienen als übergeordnete Einheiten (Leitsystem bzw. Steuereinheit), unter anderem zur Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung und zum Engineering wie zum Bedienen und Überwachen von Feldgeräten. Der Datenbus D1 arbeitet z.B. nach dem Profibus DP-Standard oder nach dem HSE (High Speed Ethernet)-Standard der Foundation Fieldbus. Über ein Gateway G1, das auch als Linking Device, Field Controller oder auch als Segment-Koppler bezeichnet wird, ist der Datenbus D1 mit einem Feldbus-Segment SM1 verbunden. Das Feldbus-Segment SM1 besteht aus mehreren Feldgeräten F1, F2, F3, F4, die über einen Feldbus FB miteinander verbunden sind. Bei den Feldgeräten F1, F2, F3, F4 kann es sich sowohl um Sensoren oder um Aktoren handeln. Der Feldbus FB arbeitet entsprechend nach einem der bekannten z.B. Feldbusstandards Profibus, Foundation Fieldbus oder HART.In 1 is a network of automation tion technology shown in detail. On a data bus D1 several computer units, (workstations, workstations) WS1, WS2, connected. These computer units serve as higher-level units (control system or control unit), among other things for process visualization, process monitoring and for engineering as well as for operating and monitoring field devices. The data bus D1 operates, for example, according to the Profibus DP standard or according to the HSE (High Speed Ethernet) standard of the Foundation Fieldbus. Via a gateway G1, which is also referred to as a linking device, field controller or as a segment coupler, the data bus D1 is connected to a fieldbus segment SM1. The field bus segment SM1 consists of several field devices F1, F2, F3, F4, which are connected to each other via a field bus FB. The field devices F1, F2, F3, F4 may be sensors or actuators. The fieldbus FB operates according to one of the known, for example, field bus standards Profibus, Foundation Fieldbus or HART.

In 2 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Feldgerätes z.B. F1 näher dargestellt. Eine Prozessoreinheit CPU ist zur Messwertverarbeitung über einen Analog-Digital-Wandler A/D und einen Verstärker V mit einem Messaufnehmer MA, der eine Prozessvariable (z.B. Druck, Durchfluss oder Füllstand) erfasst, verbunden. Die Prozessoreinheit CPU ist mit mehreren Speichereinheiten verbunden. Ein RAM-Speicher dient als temporärer Arbeitspeicher, ein nichtflüchtiger EPROM-Speicher oder FLASH-Speicher als Speicher für das in der Prozessoreinheit CPU auszuführende Steuerprogramm und ein EEPROM-Speicher als Speicher für Kalibrier- und Start-Parameterwerte insbesondere für das Setup Programm der Prozessoreinheit CPU.In 2 is a block diagram of a field device according to the invention eg F1 shown in more detail. A processor unit CPU is connected to the measured value processing via an analog-to-digital converter A / D and an amplifier V with a sensor MA, which detects a process variable (eg pressure, flow or level). The processor unit CPU is connected to a plurality of storage units. A RAM memory serves as a temporary working memory, a nonvolatile EPROM memory or FLASH memory as memory for the control program to be executed in the processor unit CPU and an EEPROM memory as memory for calibration and start parameter values, in particular for the setup program of the processor unit CPU ,

Das Steuerprogramm definiert die anwendungsbezogene Funktionalität des Feldgerätes (Messwertberechnung, Hüllkurvenauswertung, Linearisierung der Messwerte, Diagnoseaufgaben).The Control program defines the application-related functionality of the field device (measured value calculation, envelope curve, Linearization of measured values, diagnostic tasks).

Weiterhin ist die Prozessoreinheit CPU mit einer Anzeigebedieneinheit A/B (z.B. LCD-Display mit 3-5 Drucktasten) verbunden.Farther is the processor unit CPU with a display operation unit A / B (e.g., LCD display with 3-5 pushbuttons).

Zur Kommunikation mit dem Feldbus-Segment SM1 ist die Prozessoreinheit CPU über einen Kommunikationscontroller COM mit einer Feldbusschnittstelle FBS verbunden. Ein Netzteil NT liefert die notwendige Energie für die einzelnen Elektronik-Komponenten des Feldgerätes F1. Die Versorgungsleitungen zu den einzelnen Komponenten sind der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.to Communication with the fieldbus segment SM1 is the processor unit CPU over a communication controller COM with a fieldbus interface FBS connected. A power supply NT provides the necessary energy for the individual Electronic components of the field device F1. The supply lines for the sake of clarity, the individual components are not located.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Spannungsversorgung des Feldgerätes F1 nicht über die Feldbusschnittstelle FBS sondern über eine separate Spannungsversorgungseinheit erfolgen.In an alternative embodiment of the invention, the power supply of the field device F1 not over the field bus interface FBS but via a separate power supply unit respectively.

Eine UART Schnittstelle der Prozessoreinheit CPU ist mit einem Servicesteckeranschluss SE, der bei herkömmlichen Feldgeräten als Kabelanschluss für eine tragbare Rechnereinheit RE z.B. Laptop dient, verbunden. Diese Schnittstelle am Feldgerät wird oft auch als Service-Schnittstelle S bezeichnet.A UART interface of the processor unit CPU is with a service connector port SE, which in conventional field devices as cable connection for a portable computer unit RE e.g. Laptop serves, connected. These Interface on the field device is often called a service interface S denotes.

Mit Hilfe eine Rechnereinheit RE kann das Feldgerät F1 in einfacher Weise über diese Service-Schnittstelle S bedient und konfiguriert werden.With Help a computer unit RE, the field device F1 in a simple way on this Service interface S can be operated and configured.

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.following is the inventive method explained in more detail.

In einem ersten Verfahrensschritt A werden die Zugangsdaten des jeweiligen Benutzers am Feldgerät abgefragt.In a first method step A, the access data of the respective User on the field device queried.

Der Benutzer gibt danach seine Zugangsdaten (Benutzername und Passwort) am Feldgerät über die Anzeigebedieneinheit A/B ein (Verfahrensschritt B).Of the User then gives his access data (username and password) on the field device over the Display operation unit A / B (step B).

In einem Verfahrensschritt C werden die Zugangsdaten über den Feldbus FB an die Benutzerverwaltungseinheit BV übertragen. In der Benutzerverwaltungseinheit BV findet eine Überprüfung der Zugangsdaten statt. Dabei wird geprüft, ob das richtige Passwort vom Benutzer eingegeben worden ist (Verfahrensschritt D). Ist dies der Fall, so wird eine entsprechende Bestätigung über den Feldbus FB an das Feldgerät übertragen (Verfahrensschritt E). Bei einer falschen Eingabe wird der Zugriff auf das Feldgerät gesperrt.In a step C, the access data on the Fieldbus FB transmitted to the user management unit BV. In the user management unit BV finds a check of the access data instead of. It will be checked whether the correct password has been entered by the user (procedural step D). If this is the case, then an appropriate confirmation of the Fieldbus FB transmitted to the field device (Step E). An incorrect entry will result in access on the field device blocked.

Möchte der Benutzer z.B. auf den Parameterwert Bus-ID zugreifen, so wählt er diesen Parameter im Bedienmenü des Feldgerätes aus. Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist der Zugriff nur möglich, wenn seine Berechtigungsstufe den im Feldgerät F1 gespeicherten Grenzwert für diesen Parameter übersteigt.I would like that User e.g. access the parameter value bus ID, so he chooses this Parameter in the operating menu of the field device out. According to one Further development of the invention, access is only possible if its authorization level the limit stored in the field device F1 For this Parameter exceeds.

Denkbar sind z.B. Werte für die Berechtigungsstufe zwischen 0 und 100. Als Grenzwerte für den Parameter Bus-ID sind zum Lesen 10 und zum Ändern 50 abgespeichert. Ein Benutzer mit der Berechtigungsstufe 60 kann den Parameter Bus-ID lesen und ändern. Ein Benutzer mit der Berechtigungsstufe 30 kann diesen Parameter nur lesen.Conceivable are e.g. Values for the permission level between 0 and 100. As limits for the parameter Bus IDs are stored for reading 10 and changing 50. One User with permission level 60 can use the Bus ID parameter read and change. A user with privilege level 30 can use this parameter just read.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein sicheres Bedienen von Feldgeräten der Prozessautomatisierungstechnik möglich.With the method according to the invention is a safe operation of field devices of process automation technology possible.

Ach die Bedienung des Feldgeräts F1 über die Rechnereinheit RE kann durch das beschrieben Verfahren sicherer gemacht werden. Statt der Eingabe der Zugangsdaten am Feldgerät direkt können dies auch über die Rechnereinheit RE eingegeben werden. Somit kann auch kein unberechtigter Zugriff auf das Feldgerät über die Rechnereinheit RE erfolgen.Oh, the operation of the field device F1 over the computer unit RE can be made safer by the described method. Instead of entering the access data on the field device directly, this can also be entered via the computer unit RE. Thus, no unauthorized access to the field device via the computer unit RE done.

Claims (6)

Verfahren zum sicheren Bedienen eines Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik, das mit einem Feldbus verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte a. Abfrage von benutzerspezifischen Zugangsdaten am Feldgerät b. Eingabe der Zugangsdaten des Benutzers c. Übertragung der Zugangsdaten an eine Benutzerverwaltungseinheit, die mit dem Feldbus verbunden ist d. Prüfung der Zugangsdaten des Benutzers in der Benutzerverwaltungseinheit e. Übertragung einer Bestätigung von der Benutzerverwaltungseinheit an das Feldgerät f. Freigabe des Zugriffs am Feldgerät entsprechend der BestätigungMethod for the safe operation of a field device Process automation technology connected to a fieldbus is characterized by the following method steps a. query of user-specific access data on the field device b. Input of access data the user c. transmission the access data to a user management unit, which with the Fieldbus is connected d. exam the access data of the user in the user management unit e. transmission a confirmation from the user management unit to the field device f. Enable access to the field device according to the confirmation Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestätigung eine Berechtigungsstufe umfasst.Method according to claim 1, characterized in that that confirmation includes a permission level. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu einzelnen Parametern des Feldgerätes Grenzwerte gespeichert sind, wobei ein Zugriff auf den Parameter nur möglich ist, wenn die Berechtigungsstufe den zugehörigen Grenzwert übersteigt.Method according to claim 1, characterized in that that limit values are stored for individual parameters of the field device where access to the parameter is only possible if the permission level the associated Exceeds limit. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Grenzwerte zum Lesen und Schreiben von Parameterwerten vorgesehen sind.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that different limits for reading and writing Parameter values are provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsdaten und/oder die Berechtigungsstufe verschlüsselt übertragen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the access data and / or the authorization level encrypted transfer become. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Benutzerverwaltungseinheit in einer übergeordneten Einheit oder einem Feldgerät vorgesehen ist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the user management unit in a parent unit or a field device is provided.
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