DE102006020267A1

DE102006020267A1 - Verfahren zur Anzeige der Qualität einer digitalen Kommunikationsverbindung für Feldgeräte der Automatisierungstechnik

Info

Publication number: DE102006020267A1
Application number: DE102006020267A
Authority: DE
Inventors: Chris Abbott; Frank Van Bekkum
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: DE102006020267B4; WO2007125019A1; US20090222699A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Anzeige der Qualität einer digitalen Kommunikationsverbindung für Feldgeräte der Automatisierungstechnik an einem als Monitoreinheit dienenden Feldgeräts werden die über die Kommunikationsverbindung übertragenen Telegramme in der Monitoreinheit abgehört und nach mindestens zwei Kriterien geprüft. Das Ergebnis der Prüfung wird anhand eines Balkendiagramms an der Monitoreinheit dargestellt, damit kann der Anwender die Qualität der Kommunikationsverbindung einfach und leicht erkennen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige der Qualität einer digitalen Kommunikationsverbindung für Feldgeräte der Automatisierungstechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Anzeige der Qualität von Kommunikationsverbindungen bei Feldgeräten sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Teilweise wird die Qualität mittels eines am Feldgerät vorgesehenen Blinkzeichens (LED-Anzeige) mit unterschiedlichen Farben dargestellt. Ein grün blinkendes Zeichen zeigt dem Anwender jedoch nur an, dass die Kommunikationsverbindung arbeitet. Eine solche Signalisierung bietet dem Anwender jedoch keine Möglichkeit, bei einer fehlerhaften Kommunikationsverbindung die Fehlerursache näher zu lokalisieren.
Weiterhin sind auch Signalisierungen mit zwei Blinkzeichen jeweils für das Senden und Empfangen von Daten bekannt. Solche Signalisierungen sind jedoch nur für einen Techniker geeignet. Der normale Anwender kann mit einer solchen Signalisierung in der Regel wenig anfangen.
Weiterhin sind relativ aufwendige Busmonitore bekannt, die als vollständig separate Einheit ausgebildet sind und die von einem Techniker bedient werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Anzeige der Qualität einer digitalen Kommunikationsverbindung für Feldgeräte der Automatisierungstechnik anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist, das insbesondere eine einfach verständliche Darstellung der Qualität der Kommunikationsverbindung bietet und das kostengünstig und einfach durchführbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensmerkmale.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, bei einem als Monitoreinheit dienenden Feldgerät, die über die Kommunikationsverbindung übertragenen Telegramme abzuhören und einer Prüfung nach mindestens zwei Kriterien zu unterziehen. Die grafische Darstellung des Ergebnisses der Prüfung erfolgt anhand eines Balkendiagramms, das in einer in der Monitoreinheit integrierten Anzeige dargestellt wird. Die Höhe der einzelnen Balken des Diagramms ist ein Maß für die Anzahl der erfüllten Kriterien des dem jeweiligen Balken zugeordneten Telegramms. Allgemein gilt, je höher die Balken sind, desto besser ist die Kommunikationsverbindung.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung werden die Kriterien sequenziell geprüft, wobei die Prüfung eines weiteren Kriteriums von der Erfüllung des vorhergehenden Kriteriums abhängt. Falls ein Kriterium nicht erfüllt ist, bedarf es einer weiteren Prüfung der nachfolgenden Kriterien nicht mehr.
Gemäß einer weiteren Weiterentwicklung wird das Balkendiagramm regelmäßig aktualisiert. Die einzelnen Balken werden dabei schrittweise über die Anzeige verschoben. Balken die Telegrammen entsprechen, die vor längerer Zeit empfangen wurden, werden aus dem Anzeigefenster heraus geschoben.
Bei einem als Slave arbeitenden Feldgerät erfolgt die Aktualisierung nach einem festen Zeitakt, z.Bsp. jede Sekunde.
Handelt es sich bei der Monitoreinheit um ein Feldgerät mit Masterfunktion, so erfolgt die Aktualisierung entsprechend der Abfrage/Antworten-Telegrammsequenz. Jeder masterseitigen Abfrage sollte dabei jeweils ein slaveseitiges Antworttelegramm folgen.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 Blockschaltbild eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik, das als Monitoreinheit dient;
2 schematische Darstellung eines Balkendiagramms mit Balken unterschiedlicher Balkenhöhe;
3 Momentaufnahme eines Balkendiagramms an einem Feldgerät;
4a Balkendiagramm einer Kommunikationsverbindung mit mehreren angeschlossenen Feldgeräten;
4b Balkendiagramm für eine Kommunikationsverbindung mit nur einem, angeschlossenen Feldgerät;
4c Balkendiagramm für eine Kommunikationsverbindung mit schlechter Qualität;
4d Balkendiagramm für eine Kommunikationsverbindung mit guter Qualität wobei die Monitoreinheit an der Kommunikation nicht teilnimmt;
5 eine Diagramm für eine Monitoreinheit mit Masterfunktionalität.
In 1 ist ein Feldgerät der Automatisierungstechnik dargestellt, das als Monitoreinheit dient. Das Feldgerät 10 weist eine Schnittstelle S zu einem Feldbus F auf. Daten werden mit dem Feldbus F über eine RS-485 Anschlusseinheit 1 ausgetauscht, die mit einem UART – Eingang 2 eines Kommunikations-Controllers μC1 verbunden ist. Der Mikrocontroller μC1 ist nur für die Kommunikation des Feldgerätes mit dem Feldbus F zuständig. Neben dem UART-Anschluss weist der Mikrocontroller μC1 noch eine Kodier/Dekodiereinheit 3 auf, die mit zwei Prozessoren einem Anfrage- 4a und einem Antwort-Prozessor 4b kommuniziert.
Die weitere Funktionalität des Feldgerätes 10 wird durch den Haupt-Mikrocontroller μC definiert, der z.B. mit einem Sensor (nicht dargestellt) verbunden sein kann. Der Mikrocontroller μC weist zusätzlich eine Generator-Einheit 5, die zur Erzeugung eines Balkendiagramms dient, das in einer Anzeigeeinheit 6 darstellbar ist. In der Anzeigeeinheit 6 können auch weitere Informationen wie z.B. Messwerte dargestellt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Bauteile 3 und 4a, 4b hardwaremäßig auf einem Protokoll-Chip P integriert. Neben der hardwaremäßigen Realisierung ist auch eine softwaretechnische Realisierung dieser Funktionen möglich.
Zur Auswertung von Prüfungsergebnissen weist der Kommunikations-Controller μC1 noch eine Prüfeinheit PU auf, die mit den einzelnen Komponenten 1, 2, 3, 4a, 4b verbunden ist.
In der Anschlusseinheit 1 werden die ankommenden physikalischen Signale in eine Bit-Folge gewandelt. Hier findet die Prüfung auf korrekte Bits statt. Der UART-Eingang 2 wandelt die von der Anschlusseinheit 1 kommende Bit-Folge in eine Byte-Folge um. Hier findet die Prüfung auf korrekte Bytes statt. Diese Byte-Folge wird an die Kodier/Dekodiereinheit 3 weitergeleitet, wo der korrekte Empfang eines Telegramms, das aus mehreren Bytes besteht, geprüft wird.
Der Anfrage-Prozessor 4a bearbeitet das eingehende Telegramm und ermittelt, ob das Telegramm für das Feldgerät 10 bestimmt war. Der Antwort-Prozessor 4b meldet, wenn ein Antworttelegramm gesendet wurde.
Alle diese Prüf-Informationen werden in die Prüfeinheit PU gesammelt, die das Ergebnis an die Generatoreinheit 5 weiterleitet. Das Ergebnis der Prüfung wird in ein Balkendiagramm umgewandelt und an die Anzeigeeinheit 6 übermittelt.
In 2 ist ein Balkendiagramm mit unterschiedlichen Balkenhöhen näher dargestellt. Der Balken 1 mit der Höhe 1 wird ausgegeben, wenn die Bits eines Telegramms korrekt empfangen wurden.
Der Balken 2 mit der Höhe 2 wird ausgegeben, wenn zusätzlich die Bytes eines Telegramms korrekt empfangen wurden.
Der Balken 3 mit der Höhe 3 wird ausgegeben, wenn ein Telegramm korrekt empfangen wurde, dieses aber für ein anderes mit dem Feldbus verbundenen Feldgerät adressiert war.
Das Telegramm 4 mit der Höhe 4 wird ausgegeben, wenn das Telegramm korrekt erhalten wurde und auch für die betreffende Monitoreinheit, hier das Feldgerät 10, bestimmt war, aber noch kein Antworttelegramm gesendet wurde.
Der Balken 5 mit der Höhe 5 wird angezeigt, wenn zusätzlich bereits ein Antworttelegramm gesendet wurde.
Werden Balken der Höhe der Balken 1 und 2 an der Anzeigeeinheit 6 angezeigt, so ist dies ein Hinweis darauf, dass die Qualität der Kommunikationsverbindung nicht optimal ist.
In 3a ist als Beispiel eine Kommunikationsverbindung mit einer guten Qualität dargestellt, wobei weitere Feldgeräte über die Kommunikationsverbindung Telegramme austauschen. Diesem Telegramm entspricht die Balkenhöhe 3. Dadurch dass die Telegramme der Monitoreinheit die Höhe 5 erreichen, ist sichergestellt, dass die Monitoreinheit alle Anfragen rechtzeitig beantwortet hat.
4a zeigt ein „gutes" Balkendiagramm, wo mehrere Feldgeräte an den Feldbus angeschlossen sind.
4b zeigt ein Balkendiagramm, wo nur die Monitoreinheit und ein Leitsystem an die Kommunikationsverbindung angeschlossen sind. Das Fehlen eines Balkens im Diagramm kann unterschiedliche Ursachen haben.
4c zeigt eine Kommunikationsverbindung mit schlechter Qualität, da einige Balken nur die Höhe 2 bzw. 1 erreichen. Dies deutet auf EMV-Probleme durch Einkopplungen auf der Kommunikationsverbindung, dem Feldbus F, hin.
4d zeigt eine Kommunikationsverbindung mit guter Qualität, wobei die Monitoreinheit 10 jedoch nicht an der Kommunikation aktiv teilnimmt.
Die der bisher beschriebenen Beispielsdiagramme werden jeweils nach jedem Zeitakt um einen Balkenabstand nach links verschoben. Dadurch hat der Anwender immer die Qualität der letzten empfangenen Telegramme im Auge. Der aktuelle Balken erscheint an der rechten Bildschirmseite. Der älteste Balken verlässt den Bildschirmausschnitt auf der linken Seite.
In vorteilhafter Weise erfolgt die Aktualisierung des Balkendiagramms in einem festen Zeitakt, z.Bsp. nach jeder Sekunde.
In 5 ist ein Balkendiagramm dargestellt, dass an einer Monitoreinheit dargestellt wird, die eine Masterfunktion bezüglich der Kommunikationsverbindung ausübt. Der Master sendet ein Abfragetelegramm an ein Slave-Gerät und erwartet von diesem ein Antworttelegramm. Einem Abfragetelegramm (request-Balken) folgen zwei Wiederholungen. Diese beiden Wiederholungen sind als retry-Balken 1 und 2 gekennzeichnet. Nach zwei Wiederholungen unterbricht der Master die Kommunikation und sendet nach einer Pause ein neues Abfragetelegramm. Dieses Abfragetelegramm wird von dem betreffenden Slave-Gerät mit einem Antworttelegramm richtig beantwortet. Dieses Antworttelegramm erhält die Balkenhöhe 5.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
In einem ersten Verfahrenschritt wird in der Monitoreinheit 10 die Kommunikationsverbindung nach Daten abgehört.
In einem zweiten Verfahrensschritt werden die Daten in der Monitoreinheit 10 nach mindestens zwei Kriterien geprüft.
Die zwei Kriterien können z.B. sein, Bits und Bytes in einem Telegramm korrekt empfangen.
Andere Kriterien sind z.B. Bytes korrekt und Telegramm korrekt.
Nach der Prüfung wird das Ergebnis in einem Balkendiagram am Feldgerät dargestellt, wobei die Höhe des Balkendiagramms ein Maß für die Anzahl der erfüllten Kriterien ist.
Je höher das Telegramm desto mehr Kriterien sind erfüllt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein normaler Anwender direkt am Feldgerät die Qualität der Kommunikationsverbindung einfach und sicher erkennen.
Die für das Verfahren notwendigen Modifikationen an einem herkömmlichen Feldgerät sind nicht sehr umfangreich, so dass das Verfahren auch relativ kostengünstig ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich ganz besonders für Tankanwendungen, wie z.B. dem Produkt mit der Bezeichnung NRF 590 das die Anmelderin herstellt und auch vertreibt.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Feldgerät, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

Claims

Verfahren zur Anzeige der Qualität einer digitalen Kommunikationsverbindung für Feldgeräte der Automatisierungstechnik an einem als Monitoreinheit dienenden Feldgeräts mit folgenden Verfahrensschritten: • Abhören der über die Kommunikationsverbindung übertragenen Telegramme in der Monitoreinheit • Prüfung der Telegramme in der Monitoreinheit nach mindestens zwei Kriterien • Graphische Darstellung des Ergebnisses der Prüfung anhand eines Balkendiagramms, das an einer Anzeige der Monitoreinheit dargestellt wird, wobei die Höhe der Balken des Diagramms ein Maß für die Anzahl der erfüllten Kriterien des jeweiligen Telegramms ist
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriterien sequentiell geprüft werden, wobei die Prüfung eines weiteren Kriteriums von der Erfüllung des vorhergehenden Kriteriums abhängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Balkendiagramm regelmäßig aktualisiert wird und die Balken dabei schrittweise über die Anzeige verschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktualisierung in einem festen Zeittakt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Master fungierenden Feldgerät, die Aktualisierung mit jedem masterseitigen Abfrage-Telegramm bzw. mit jedem slaveseitigen Antwort-Telegramm erfolgt.
Feldgerät zur Durchführung des in den vorhergehenden Ansprüchen beschriebenen Verfahrens.