DE102006020070A1 - Einrichtung zur Ferdiagnose eines Feldgeräts - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ferndiagnose eines Feldgeräts in einer verfahrenstechnischen Anlage, das Bestandteil eines verteilten Steuerungssystems ist. Die Feldgeräte (3) sind an E/A-Einheiten (2) angeschlossen und werden von einer zentralen Einrichtung (1) bedient. Die Diagnoseeinrichtung (4) ist funktional in eine Aufnahmeeinheit (41) und eine physisch davon getrennte Verarbeitungseinheit (43) aufgeteilt. Die Aufnahmeeinheit (41) und die Verarbeitungseinheit (43) sind logisch über eine drahtlose Kommunikationsverbindung (42) miteinander verbunden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ferndiagnose eines Feldgeräts in einer verfahrenstechnischen Anlage, das Bestandteil eines verteiltes Steuerungssystems ist.
• Derartige Feldgeräte wie Sensoren, Aktoren und Meßumformer sind prozeßnah und dezentral im Feldbereich angeordnet.
• Bekannte Feldgeräte sind mittels einer mehradrigen Verbindungsleitung mit einer zentralen Einrichtung verbunden, wobei jedes Feldgerät über die Verbindungsleitung mit elektrischer Energie zu seinem Betrieb versorgt wird und mit der zentralen Einrichtung Daten austauscht.
• Die zentrale Einrichtung ist dabei regelmäßig durch ein Prozeßleitsystem oder eine speicherprogrammierbare Steuerung gebildet und mit Eingabe/Ausgabe-Baugruppen, die im weiteren kurz als E/A-Baugruppen bezeichnet werden, zum Anschluß von Feldgeräten ausgestattet. Aus der DE 42 38 957 ist ein hierarchisch strukturiertes, verteiltes Steuerungssystem bekannt, bei dem derartige E/A-Baugruppen von zentralen Verarbeitungseinheiten räumlich getrennt als abgesetzte Eingabe/Ausgabe- Subsysteme angeordnet sind. Ferner ist diesem Dokument entnehmbar, dass Einrichtungen zur Bedienung, Überwachung und Ferndiagnose auf höchstem hierarchischen Niveau angeordnet und am Systembus angeschlossen sind.
• Dabei kommuniziert das Feldgerät ausschließlich mit Einrichtungen der hierarchisch nächtsübergeordneten Ebene, das sind regelmäßig die E/A-Baugruppen der zentralen Verarbeitungseinheiten. Folglich ist ein direkter Zugriff auf Daten des Feldgeräts durch eine prozeßsteuerungsunabhängige übergeordnete Einrichtung, beispielsweise zur Aufnahme von Diagnoseinformationen des Feldgeräts, ausgeschlossen. Demzufolge verläuft auch der Fluß der Diagnoseinformationen über alle Hierarchieebenen hinweg. Dabei besteht jedoch die höhere Priorität für die Kommunikation zur Erfüllung der automatisierungstechnischen Aufgabe, so dass der Zugriff auf Diagnoseinformationen auf ein freies Zeitfenster warten muss. Dieses Zeitverhalten wird als nachteilig angesehen. Darüber hinaus ist insbesondere der technische Aufwand, der in den zwischengelagerten Hierarchieebenen betrieben werden muss, um die Diagnoseinformation zu transportieren, speziell bei Systemkomponenten, in denen der Inhalt der Diagnoseinformation überhaupt nicht verarbeitet wird, nachteilig.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem hierarchisch strukturierten, verteilten Steuerungssystem den Austausch von Diagnoseinformationen zwischen einem Feldgerät und einer Einrichtung zur Ferndiagnose zu verbessern.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
• Die Erfindung geht von einem hierarchisch strukturierten, verteilten Steuerungssystem aus, bei dem die Feldgeräte an E/A-Einheiten angeschlossen sind und zur Erfüllung einer automatisierungstechnischen Aufgabe von einer zentralen Einrichtung bedient werden. Ein Bestandteil des hierarchisch strukturierten, verteilten Steuerungssystems ist eine Einrichtung zur Ferndiagnose von Feldgeräten.
• Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zur Ferndiagnose von Feldgeräten physisch in eine Aufnahmeeinheit und eine Verarbeitungseinheit geteilt, die logisch über eine drahtlose Kommunikationsverbindung miteinander verbunden sind.
• Erfindungswesentlich ist die Aufnahmeeinheit feldgerätenah angeordnet und in den Kommunikationsweg zwischen dem Feldgerät und der zentralen Steuerungseinrichtung eingeschleift. Hingegen ist die Verarbeitungseinheit in einer Schaltwarte untergebracht.
• Vorteilhafterweise vermeidet der feldnahe Zugang jede Netzlast auf den Kommunikationskanälen zwischen höheren Hierarchieebenen.
• Darüber hinaus ist die Aufnahmeeinheit ohne Eingriff in die Konfiguration des hierarchisch strukturierten, verteilten Steuerungssystems nachrüstbar.
• Vorteilhafterweise steht in den Kommunikationskanälen zwischen höheren Hierarchieebenen mehr Kapazität für die Übertragung von Daten und in Einrichtungen der Hierarchieebenen mehr Resourcen zur Erfüllung einer automatisierungstechnischen Aufgabe zur Verfügung.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielennäher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:
• 1 eine Prinzipdarstellung einer Einrichtung zur Ferndiagnose eines Feldgeräts an einer E/A-Einheit
• 2 eine Prinzipdarstellung einer Einrichtung zur Ferndiagnose eines Feldgeräts an einem Feldbusstrang
• In der 1 ist ein hierarchisch strukturiertes Steuerungssystem 1 gezeigt, an das ein Feldgerät 3 über eine abgesetzte E/A-Einheit 2 angeschlossen ist. Das Feldgerät 3 ist über einen Feldbus an die E/A-Einheit 2 angeschlossen. Eine derartige E/A-Einheit 2 ist zum Anschluß einer Mehrzahl von Feldgeräten 3 vorgesehen. Zur Kommunikation mit einem einzigen Feldgerät 3 genügt ein Feldbus mit vergleichesweise geringer Übertragungsrate. Dieser Feldbus kann insbesondere nach der HART-Spezifikation ausgeführt sein. Dabei kann vorgesehen sein, das Feldgerät 3 über den Feldbus zu speisen.
• Zur Bedienung einer Mehrzahl von Feldgeräten 3 ist die E/A-Einheit 2 über einen Bus mit vergleichesweise höherer Übertragungsrate mit dem Steuerungssystem 1 verbunden. Dieser Bus kann insbesondere nach der Spezifikation Profibus DP ausgeführt sein.
• Zur Diagnose des Feldgeräts 3 ist eine Diagnoseeinrichtung 4 vorgesehen. Diese Diagnoseeinrichtung 4 ist funktional in eine Aufnahmeeinheit 41 und eine physisch davon getrennte Verarbeitungseinheit 43 aufgeteilt. Die Aufnahmeeinheit 41 und die Verarbeitungseinheit 43 sind logisch über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 42 miteinander verbunden. Dabei ist die Aufnahmeeinheit 41 physisch ein integraler Bestandteil der E/A-Einheit 2.
• Während Kommunikationspausen zwischen dem Steuerungssystem 1 und dem Feldgerät 3 werden von der Diagnoseeinrichtung 4 über ihre Aufnahmeeinheit 41 Diagnosedaten aus dem Feldgerät 3 angefordert und in die Verarbeitungseinheit 43 der Diagnoseeinrichtung 4 übertragen. Dabei werden Störungen der Kommunikation zur Erfüllung der automatisierungstechnischen Aufgabe vermieden.
• In 2 ist unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Dabei ist ein hierarchisch strukturiertes Steuerungssystem 1 gezeigt, an das ein Feldgerät 3 über eine E/A-Einheit 2 angeschlossen ist. Die E/A-Einheit 2 ist dabei unmittelbarer Bestandteil des Steuerungssystems 1.
• Das Feldgerät 3 ist über einen Feldbus an die E/A-Einheit 2 angeschlossen. Dieser Feldbus kann insbesondere nach der HART-Spezifikation ausgeführt sein. Dabei kann vorgesehen sein, das Feldgerät 3 über den Feldbus zu speisen.
• Zur Diagnose des Feldgeräts 3 ist eine Diagnoseeinrichtung 4 vorgesehen. Diese Diagnoseeinrichtung 4 ist funktional in eine Aufnahmeeinheit 41 und eine physisch davon getrennte Verarbeitungseinheit 43 aufgeteilt. Die Aufnahmeeinheit 41 und die Verarbeitungseinheit 43 sind logisch über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 42 miteinander verbunden.
• Die Aufnahmeeinheit 41 ist in den zum Feldgerät 3 führenden Feldbusstrang eingefügt und erkennt den über den Feldbusstrang geführten Datenstrom. Während Kommunikationspausen zwischen dem Steuerungssystem 1 und dem Feldgerät 3 werden von der Diagnoseeinrichtung 4 über ihre Aufnahmeeinheit 41 Diagnosedaten aus dem Feldgerät 3 angefordert und in die Verarbeitungseinheit 43 der Diagnoseeinrichtung 4 übertragen. Dabei werden Störungen oder Belastungen der Kommunikation zur Erfüllung der automatisierungstechnischen Aufgabe vermieden.

1

Steuerungssystem

2

E/A-Einrichtung

3

Feldgerät

4

Diagnoseeinrichtung

41

Aufnahmeeinheit

42

Kommunikationsverbindung

43

Verarbeitungseinheit

Claims (3)

1. Einrichtung zur Ferndiagnose von Feldgeräten in einem hierarchisch strukturierten, verteilten Steuerungssystem, bei dem die Feldgeräte an E/A-Einheiten angeschlossen sind und zur Erfüllung einer automatisierungstechnischen Aufgabe von einer zentralen Einrichtung bedient werden, dadurch gekennzeichnet, – dass die Diagnoseeinrichtung (4) funktional in eine Aufnahmeeinheit (41) und eine physisch davon getrennte Verarbeitungseinheit (43) aufgeteilt ist und – dass die Aufnahmeeinheit (41) und die Verarbeitungseinheit (43) logisch über eine drahtlose Kommunikationsverbindung (42) miteinander verbunden sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (41) physisch der E/A-Einheit (2) zugeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (41) in den zum Feldgerät (3) führenden Feldbusstrang eingefügt ist.