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Die
Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren und eine Diagnosevorrichtung
für ein
Feldbussystem, wobei das Feldbussystem mindestens zwei über einen
Feldbus verbundene Komponenten umfasst, von denen eine als Steuereinrichtung
ausgebildet ist, umfassend eine Auswerteeinheit, die Diagnosedaten
der Komponenten auswertet und Diagnoseergebnisdaten (die die Diagnosedaten
umfassen können)
bereitstellt.
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Im
Zuge der technischen Weiterentwicklung in der Produktionstechnik
nimmt die Komplexität
der Produktionsanlagen immer mehr zu. Parallel dazu erhöht sich
die Anzahl der eingesetzten Aktoren und Sensoren. Die Vernetzung
dieser Komponenten wird heutzutage mit einem Feldbussystem realisiert.
Dabei sind in der Regel alle Komponenten seriell über nur
eine Busleitung mit einer Steuereinrichtung verbunden. Aktoren sowie
Sensoren sind nicht mehr über
separate Steuerleitungen an die Steuereinrichtung angeschlossen.
Aus diesem Grunde ist bei Einsatz eines Feldbussystems der Aufwand
für die
Projektierung, Installation, Inbetriebnahme und Wartung geringer.
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Das
Feldbussystem überträgt alle
Prozessdaten der Produktionsanlage. Tritt im Feldbus eine Störung auf,
werden keine Prozesswerte zur Steuerung übermittelt und es lassen sich
keine Aktoren mehr ansteuern. Deshalb ist ein Ausfall des Feldbusses
gleichbedeutend mit dem Stillstand der gesamten Produktionsanlage.
Somit sind die Funktionen, die zur Fehlerdiagnose in einem Feldbussystem
dienen, unverzichtbar.
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Für eine Diagnose
weisen die einzelnen Komponenten des Feldbusses in der Regel ein
als Leuchtdiode ausgebildetes Signalisierungsmittel auf. Dieses
signalisiert einen Zustand der einzelnen Komponente. Darüber hinaus
sind die Komponenten in der Lage, Diagnoseinformationen über den
Feldbus bereitzustellen. Diese Diagnoseinformationen umfassen in
der Regel u.a. detailliertere Statusinformationen über die
jeweilige Komponente. Darüber
hinaus gibt es Komponenten, die Informationen über einen Leitungskurzschluss,
einen Leitungsabstand zu einer nächsten
Komponente, über
Signaleigenschaften der über
den Feldbus übertragenen
Signale usw. umfassen, die von der jeweiligen Komponente ermittelt worden
sind.
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Ein
Komponentenstatus kann grundsätzlich drei
verschiedene Zustände
aufweisen. In einem Status "OK" kann mit der Komponente
kommuniziert werden. Es können
Daten ausgetauscht werden. Im Status "gestört" ist zwar eine Kommunikation
mit der Komponente möglich. Über Diagnosedaten,
die von der Komponente abgerufen werden können, teilt diese Komponente
Diagnoseinformationen mit, die auf einen Fehler und/oder eine Abweichung
von einem vorfestgelegten Normverhalten hinweisen. In einem Status "ausgefallen" ist eine Kommunikation
mit der Komponente nicht möglich.
Dies bedeutet, dass in der Regel eine Diagnose der mit dem Feldbus
verknüpften
Komponente nicht mehr möglich
ist, sobald eine Komponente den Komponentenstatus „gestört" aufweist.
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Im
Stand der Technik sind Diagnosevorrichtungen bekannt, die im Falle
einer Störung
an unterschiedlichen Stellen nacheinander mit dem Feldbus verknüpft werden
können
und in der Lage sind, Diagnoseinformationen aus einzelnen Komponenten
abzufragen und so schrittweise das Feldbussystem zu analysieren,
um einen Fehler eingrenzen zu können. Nachteilig
an diesen Vorrichtungen ist, dass sie im Störungsfall an unterschiedlichen
Stellen des Feldbusses eingesetzt werden müssen.
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Andere
Diagnosegeräte
sind bekannt, die, sofern sie mit dem Feldbus gekoppelt sind, Kurzschlüsse und
Unterbrechungen der Signalleitungen des Feldbusses erkennen können. Diese
Vorrichtungen sind jedoch so ausgestaltet, dass sie in einem Regelbetrieb
nicht mit dem Feldbus verbunden sein dürfen.
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Wiederum
eine andere Vorrichtung ist bekannt, die zwar im Betrieb mit dem
Feldbus gekoppelt sein kann und Diagnosedaten erfasst und bereitstellt, jedoch
ist diese Vorrichtung so ausgestaltet, dass sie mit einer Steuereinrichtung
zur Steuerung der Komponenten um Zugriffsrechte auf den Feldbus
konkurriert und somit die Leistungsfähigkeit des Feldbussystems
zumindest nachteilig beeinflusst oder im Fall von zeitkritischen
Anwendungen einen gemeinsamen parallelen Einsatz auf dem Feldbus
mit der Steuereinrichtung unmöglich
macht.
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Der
Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine verbesserte
Diagnosevorrichtung und ein verbessertes Diagnoseverfahren für ein Feldbussystem
zu schaffen, mit dem eine schnellere Diagnose von Fehlern und Störungen möglich ist,
ohne die Leistungsfähigkeit
des Feldbusses und eine Kontrolle einer Steuereinrichtung nachteilig
zu beeinflussen.
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Die
Lösung
des technischen Problems ergibt sich erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der Ansprüche
1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Für die eingangs
genannten Gegenstände ist
daher erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Auswerteeinheit während
des Betriebes des Feldbusses mit diesem gekoppelt ist und über die
Steuereinrichtung die Diagnosedaten der Komponenten ausliest. Hierdurch
ist es möglich,
die Diagnosedaten kontinuierlich zu überwachen und auszuwerten.
Indem ein Auslesen der Diagnoseinformationen in Form von Diagnosedaten über die
Steuereinrichtung erfolgt, ist eine vollständige Kontrolle der Steuereinrichtung über die
Steuerung des Feldbussystems jederzeit gewährleistet. Das Auslesen und
Abfragen der Diagnosedaten kann von der Steuereinrichtung so ausgeführt werden,
dass eine Leistungsfähigkeit des
Feldbusses und somit des gesamten Feldbussystems nur sehr gering
oder überhaupt
nicht beeinträchtigt
wird. Dieses ist dadurch möglich,
dass das Abfragen von Diagnosedaten aus Komponenten des Feldbusses
gesteuert über
die Steuereinrichtung beispielsweise zu den Zeiten innerhalb eines
Steuerungszyklusses erfolgen kann, in denen keine Steuerungsdaten
an die Komponenten zu übertragen
sind.
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Ein
Auffinden von Fehlern wird wesentlich durch eine Ausführungsform
der Erfindung erleichtert, bei der die Diagnoseergebnisdaten mittels
einer Visualisierungseinheit graphisch dargestellt werden. Die Visualisierungseinheit,
mittels der die Diagnoseergebnisdaten graphisch darstellbar sind,
ist mit der Auswerteeinheit verbunden. Eine graphische Visualisierung
der Diagnoseergebnisdaten ermöglicht
es Bedienpersonal, die Diagnoseinformationen, die in den Diagnoseergebnisdaten
enthalten sind, leichter zu erfassen. Hierdurch ist eine schnellere
Behebung der Störungen
möglich,
was zu geringeren Stillstandzeiten des Feldbussystems bzw. der Anlage
führt,
die mittels der Komponenten, die über den Feldbus miteinander
verbunden sind, gebildet ist.
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Um
die gestörten
Komponenten schnell auffinden zu können und eine gute Übersicht über das Feldbussystem
bereitzustellen, ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass beim Auswerten eine Topologie des Feldbussystems
ermittelt wird und als Bestandteil der Diagnoseergebnisdaten entsprechend
bereitgestellt wird. Die Auswerteeinheit ist somit ausgestaltet,
eine Topologie des Feldbussystems zu ermitteln und als Bestandteil
der Diagnoseergebnisdaten entsprechend bereitzustellen. Eine Fehleranalyse
wird hierdurch wesentlich erleichtert, da die Reihenfolge, in der
die Komponenten über
den Feldbus verknüpft
sind, nicht notwendigerweise aus der Anordnung der Komponenten relativ
zueinander an einer häufig
komplexen automatisierten Anlage zu entnehmen ist. Eine genaue Kenntnis
der Topologie erweist sich beispielsweise als besonders nützlich,
wenn eine schlechte Signalqualität
von einzelnen Komponenten ermittelt wird, die u.a. von einer Länge einzelner
Segmente des Feldbusses abhängig
sind.
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Die
einzelnen Komponenten stellen mit ihren Diagnosedaten häufig Diagnoseinformationen
zur Verfügung,
die auf Störungen
oder Fehler hinweisen, die jedoch nicht gleich bemerkt und/oder
zu einem Ausfall einer Komponente oder des Feldbussystems führen. Der
Speicherplatz in den einzelnen Komponenten für solche Fehlermeldungen ist
in der Regel begrenzt, so dass diese nur für eine kurze Zeit bzw. in einer
geringen Anzahl bereitgehalten werden und anschließend durch
neue Diagnoseinformationen überschrieben
werden. insbesondere Diagnoseinformationen, die beispielsweise Aussagen über eine
Signalqualität
umfassen, werden in der Regel zyklisch in den Komponenten überschrieben.
Um diese Diagnoseinformationen für
eine nachträgliche
Diagnose und Auswertung zur Verfügung
zu haben, ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, dass ein Speicher zum Ablegen der Diagnosedaten
und/oder der Diagnoseergebnisdaten vorgesehen ist.
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Eine
Störung
in einem Feldbussystem lässt sich
häufig
dadurch beseitigen, dass die einzelnen Komponenten in einen Ausgangszustand
zurückgesetzt
werden und das Feldbussystem erneut initialisiert und in Betrieb
genommen wird. Das Zurücksetzen
und Initialisieren der einzelnen Komponenten erfolgt in der Regel über eine
Unterbrechung der Versorgungsspannung der einzelnen Komponenten. Hierbei
gehen in der Regel die in den einzelnen Komponenten gespeicherten
Diagnoseinformationen, die in Form von Diagnosedaten vorhanden sind,
verloren. Daher ist es neben dem kontinuierlichen Auslesen und Speichern
dieser Diagnoseinformationen vorteilhaft, wenn der Speicher des
Diagnosesystems ein nicht flüchtiger
Speicher ist, d.h. die Speicherung der Diagnosedaten und Diagnoseergebnisdaten nicht
flüchtig
erfolgt. Somit stehen die Diagnosedaten auch bei einem Spannungsausfall
oder einer gezielten Unterbrechung der Spannungsversorgung für eine anschließende Diagnose
nach wie vor zur Verfügung.
Sollte sich durch ein Zurücksetzen
der einzelnen Komponenten und eine Initialisierung die Störung nicht
beheben lassen, so kann anschließend eine detailliertere Analyse
des Fehlers anhand der gespeicherten Diagnosedaten und Diagnoseergebnisdaten
ausgeführt
werden.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit ein Auswertemodul
umfasst, das in eine Steuerung der Steuereinrichtung integriert
ist. Hierdurch ist gewährleistet,
dass die Auswertung und Erfassung der Diagnosedaten kontinuierlich
und eingepasst in den regulären
Steuerungsablauf des Feldbussystems abläuft. Ferner kann auf eine aufwendige
Synchronisierung der Auswerteeinheit mit der Steuerung der Steuereinrichtung
verzichtet werden. Hierdurch werden ein einfacherer Aufbau und eine einfachere
Ausgestaltung des Diagnosesystems ermöglicht.
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Für eine Visualisierung
ist in der Regel ein hoher Rechenaufwand eines Graphikprozessors oder
einer Recheneinheit notwendig. Um jedoch die Steuereinrichtung kompakt
und unbelastet von solchen aufwendigen Rechenvorgängen zu
halten, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass
die Visualisierungseinheit eine Rechnereinheit umfasst, die über eine
Schnittstelle mit der Steuereinheit verbunden ist.
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Als
besonders vorteilhaft für
die Bedienung einer Anlage, deren Komponenten über ein Feldbussystem verknüpft sind,
ist es, wenn die Visualisierung ein Bestandteil einer graphischen
Prozesssteuerung/-überwachung
einer die Komponenten umfassenden Anlage ist. In einem solchen Fall
muss das Bedien- und Wartungspersonal nur eine einheitliche Prozessilberwachungs-
und -steuerungseinheit bedienen, über die Prozesssteuerung und
Prozessüberwachung
visualisiert ist. Ferner ist eine Verknüpfung der Diagnosedaten und
Diagnoseergebnisdaten mit den Objekten, die zur Steuerung der Anlage
verwendet werden, auf einfache Weise vorteilhaft möglich. Die
Hervorhebung kann über
eine Farbgebung oder ein Blinken oder auf beliebige andere Weise realisiert
sein.
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Die
Erfindung ist vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass als fehlerhaft
und/oder gestört
erkannte Komponenten oder Leitungssegmente des Feldbussystems in
der graphischen Darstellung optisch hervorgehoben sind. Hierdurch
wird ein Auffinden der gestörten
Komponenten und Leitungssegmente in der Visualisierung deutlich
erleichtert. Hierdurch werden ein leichteres Auffinden der Störung und
ein schnelleres Beheben des Fehlers möglich.
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Um
eine gute Übersichtlichkeit
der Diagnosedaten und Diagnoseergebnisdaten zu ermöglichen,
ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass
die Diagnosedaten und/oder Diagnoseergebnisdaten hierarchisch gegliedert
darstellbar sind und miteinander graphisch verknüpft sind. Hierfür werden
die Diagnosedaten und Diagnoseergebnisdaten hierarchisch gegliedert und
miteinander anschließend
graphisch so verknüpft,
dass die Diagnosedaten einer anderen hierarchischen Ebene bei einem
Betätigen
der Verknüpfung
graphisch dargestellt werden. In einer ersten graphischen Darstellungsebene
wird beispielsweise die Topologie des Feldbussystems dargestellt.
Tritt in einer Komponente eine Störung auf, so wird diese Komponente
beispielsweise rot blinkend dargestellt. Mit einem Zeigergerät, beispielsweise
einer Maus, kann eine Verknüpfung
aktiviert oder betätigt
werden. Anschließend
werden die Daten einer tieferen Diagnoseebene für diese Komponente dargestellt.
Diese Daten können
beispielsweise Kategorien unterschiedlicher Diagnosedaten oder Diagnosedatenergebnisse
umfassen. Auf dieser graphischen Darstellung können beispielsweise die Kategorien
graphisch hervorgehoben sein, die Werte aufweisen, die von Normwerten
abweichen und/oder eine Feh lermeldung umfassen. Die einzelne Fehlermeldung,
die eine weitere Hierarchieebene darstellt, kann beispielsweise
durch ein Betätigen
der entsprechenden Verknüpfung
angezeigt werden. Die hierarchische Gliederung kann frei gewählt werden
und den Komponenten entsprechend angepasst sein.
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Die
Merkmale des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens
weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale des Diagnosesystems auf.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
erläutert.
In den zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Feldbussystems;
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2 eine
Topologie eines als Profibus-DP ausgebildeten Feldbussystems;
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3 eine
weitere Topologie eines als Profibus-DP ausgebildeten Feldbussystems
zum Erläutern
eines Feldbuszugriffsmanagements;
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4 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Diagnosesystems;
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5 eine
schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Diagnoseverfahrens;
und
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6 eine
beispielhafte Visualisierung von Diagnoseergebnisdaten in Form einer
Topologie eines Feldbussystems.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Feldbussystemen beschrieben,
die als Profibus-DP ausgestaltet
sind. Profibus ist ein Akronym, das aus Bestandteilen der Worte
PROcess Field BUS gebildet ist. Der Standard ist in den internationalen
Normen EN 50170 und EN 50254 genormt. Die Abkürzung DP steht für dezentrale
Peripherie und kennzeichnet ferner ein Übertragungsprotokoll auf dem Profibus.
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Eine
Signalübertragung
bei dem Profibus-DP-Übertragungsstandard
erfolgt in der Regel über
zwei Signalleitungen nach dem Standard RS-485. Dies bedeutet, dass
in jedem Signalzustand eine vorgegebene feste Spannungsdifferenz,
in der Regel 5 V, vorherrscht. Eine logische 1 bedeutet beispielsweise
ein positives Potenzial einer Leitung B gegenüber einer Leitung A. Bei einer
logischen 0 ist dieses genau umgekehrt. Hierfür ist somit ein negatives Potenzial
von Leitung B gegenüber
Leitung A erforderlich. Diese Übertragungstechnik
ist gegenüber Störsignalen
besonders unempfindlich, da die meisten Störungen eine synchrone Erhöhung oder
Verminderung der Spannung auf beiden Leitungen bewirken, die sich
jedoch in der Spannungsdifferenz nicht bemerkbar machen.
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Andere
Ausführungsformen
können
auch optische Signalleitungen verwenden.
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Eine
Topologie eines Feldbusses weist prinzipiell eine Linienstruktur
auf, wie sie in 1 dargestellt ist. Ein Feldbussystem 1 umfasst
mehrere Komponenten 2, die über einen seriellen Feldbus 3 miteinander
verknüpft
sind. Die Komponenten 2 umfassen eine Steuereinrichtung 4,
die zur Steuerung einer von den Komponenten 2 gebildeten
Anlage verwendet wird. Zur Steuerung der Anlage werden Daten über den
Feldbus 3 zwischen der Steuereinrichtung 4 und
den einzelnen Komponenten 2 ausgetauscht. Die Komponenten 2 umfassen
Sensoren 5 und Aktoren 6.
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In 2 ist
eine schematische Darstellung einer weiteren Topologie eines als
Profibus-DP ausgestalteten Feldbussystems 11 dargestellt.
Bei einem Profibus-DP-Feldbussystem können mehrere Feldbusstränge 12, 13, 14 über als
so genannte Repeater 15 ausgebildete Komponenten miteinander verbunden
sein. Die Repeater 15 setzen Signale von einem Feldbusstrang
in den anderen Feldbusstrang über.
Bei als Kupferleitungen ausgebildeten Feldbussträngen werden diese in der Regel
von den Repeatern galvanisch getrennt. Einzelne Repeater 15 können auch
so ausgebildet sein, dass sie mehr als zwei Feldbusstränge miteinander
koppeln. Das Feldbussystem 11 umfasst neben den Repeatern 15 weitere Komponenten 16,
von denen mindestens eine als Steuerung ausgebildet ist.
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Anhand
von 3 soll erläutert
werden, wie ein Datenaustausch auf einem als Profibus-DP ausgestalteten
Feldbussystem 31 stattfindet. Die Komponenten 32-38 des
Profibus-DP-Feldbussystems 31 sind über einen Feldbus 39 miteinander
verbunden. Die Komponenten 33, 35, 37 sind
als aktive Komponenten ausgebildet. Diese aktiven Komponenten, die einen
Datenaustausch aktiv einleiten dürfen,
werden auch als Master bezeichnet. Die übrigen Komponenten 32, 34, 36, 38 sind
als so genannte passive Komponenten ausgebildet, die Daten nur auf
Aufforderung oder zur Quittierung eines Datenaustausches mit einem
Master aussenden dürfen.
Diese Systeme werden als Slave bezeichnet. Die einzelnen aktiven Systeme 33, 35, 37 handeln
ein Zugriffsrecht auf den Feldbus 39 mittels des Austauschens
eines so genannten Tokens aus. Das aktive System, welches den Token
gegenwärtig
besitzt, darf auf den Feldbus 39 zugreifen. Dieser wird
zyklisch unter den aktiven Systemen 33, 35, 37 ausgetauscht,
wie dieses mittels eines Pfeils 40 dargestellt ist. Die
Zeit, die vergeht, bis der Token einmal zyklisch ausgetauscht worden
ist, wird als Buszykluszeit bezeichnet. An den aus dem Stand der
Technik bekannten Systemen, die als Master aktiv in das Feldbussystem
mit eingebunden werden, wird somit die Buszykluszeit erhöht. Dieses
ist unerwünscht,
da ein uneingeschränkter
Zugriff einer als Master ausgebildeten Steuereinrichtung nicht zu
jedem Zeitpunkt gewährleistet
ist.
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In 4 ist
eine schematische Darstellung eines Diagnosesystems für ein Profibus-DP-Feldbussystem 41 dargestellt.
Eine als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildete Steuereinrichtung 42 ist über einen
Feldbus 43 mit Komponenten verbunden, von denen stellvertretend
ein Diagnoserepeater 44 dargestellt ist. In ein auf der
Steuereinrichtung 42 auflaufendes Steuerungsprogramm 45 ist
ein Auswertemodul 46 einer Auswerteeinheit integriert, das
im Programmablauf des Steuerungsprogramms 45 Diagnosedaten
aus den Komponenten des Feldbussystems 41 ausliest und
auswertet. Hierbei ermittelte Diagnosedaten und Diagnoseergebnisdaten werden
in einem Pufferspeicher 47 abgelegt. Über eine Schnittstelle werden
die Diagnosedaten und Diagnoseergebnisdaten mit einer Visualisierungseinheit 48 ausgetauscht.
Die Visualisierungseinheit 48, die in der Regel als Computer
ausgestaltet ist, umfasst eine Recheneinheit. Auf einem Bildschirm
des Computers werden die Diagnosedaten und Diagnosedatenergebnisse
graphisch dargestellt. Die Visualisierungseinheit 48 ist
so ausgestaltet, dass auf ihr ebenfalls das Steuerungsprogramm 45 einer
Anlage graphisch dargestellt ist, die die Komponenten umfasst, die über das
Feldbussystem 41 verknüpft
sind.
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Anhand
von 5 soll ein beispielhafter Diagnoseverfahrensablauf 50 erläutert werden.
Innerhalb eines Steuerungsprogramms 51 der Steuereinrichtung
wird zyklisch ein Auswertemodul aufgerufen 52. Das Auswertemodul
ermittelt zunächst
die Mastersystemdaten des Feldbussystems 53. Diese Informationen
sind in der Steuereinrichtung gespeichert. In einem nächsten Verfahrensschritt
werden alle Diagnoserepeater des Feldbussystems ermittelt 54.
Die Diagnoserepeater zeichnen sich dadurch aus, dass sie selbstständig Topologiedaten
des Feldbusstrangs ermitteln, mit dem sie verknüpft sind. Bei der Ermittlung
der Diagnoserepeater werden ebenfalls die logischen und physikalischen
Adressen aller weiteren Komponenten ermittelt. Anschließend werden
aus den Diagnoserepeatern die Topologieinformationen als Diagnosedaten
ausgelesen 55. Anschließend werden die Diagnoseinformationen
aus den einzelnen übrigen
Komponenten ausgelesen 56. Die Diagnosedaten und die aus
der Auswertung ermittelten Topologiedaten werden als Diagnoseergebnisdaten in
einem Pufferspeicher abgelegt 57. Dieser wird zyklisch
von einem in einem Verfahrensschritt der Auswerteeinheit ausgelesen 58.
Anschließend
werden die Diagnosedaten und die Diagnoseergebnisdaten in einem
nicht flüchtigen
Speicher abgelegt 59, der sich in der Regel in einem Computer
befindet oder hiermit gekoppelt ist. Die Diagnosedaten und die Diagnoseergebnisdaten
werden auf der Visualisierungseinheit graphisch in hierarchischen
Ebenen dargestellt 60. In einer obersten hierarchischen
Ebene ist beispielsweise die Topologie des Feldbussystems graphisch
dargestellt, wie dies in 6 exemplarisch dargestellt ist.
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Die
Verfahrensschritte Auslesen des Pufferspeichers 58 und
Abspeichern im nicht flüchtigen Speicher 59 werden
zyklisch von einem Bestandteil der Auswerteeinheit ausgeführt, der
auf dem Rechner ausgeführt
wird, auf der die Visualisierungseinheit ausgebildet ist. Die Visualisierungseinheit,
die den Verfahrensschritt graphisches Darstellen 60 zyklisch
ausführt,
kann separat oder integriert mit der Auswerteeinheit ausgebildet
sein, wie dieses durch Verfahrensblock 61 angedeutet ist.
Die Auswerteeinheit kann auf unterschiedliche Hardware- und Softwarekomponenten
verteilt sein. Der Bestandteil der Auswerteeinheit der nicht auf
der Steuereinrichtung ausgeführt
wird, ist vorzugsweise in ein Programm 62 zur Prozesssteuerung/-überwachung
der Anlage integriert, das zumindest eine Prozesssteuerung und Prozessüberwachung
der Anlagensteuerung visualisiert.
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Beim
zyklischen Aufrufen des Auswertemoduls werden zunächst die
Verfahrensschritte Ermitteln der Mastersystemdaten 53,
Ermitteln der Diagnoserepeater 54 und Auslesen der Topologieinformationen 55 ausgeführt. Dieses „initialisiert" quasi die Diagnose.
Im weiteren Betrieb werden bei einer bevorzugten Ausführungsform
diese Verfahrensschritte nicht oder nur selten zu Verifikation oder
nach einem Diagnostizieren eines Fehlers erneut ausgeführt. Die Verfahrensschritte
Auslesen der Diagnosedaten 56 und Abspeichern im Pufferspeicher 57 werden
jedoch zyklisch wiederholt, so dass die Diagnosedaten und hieraus
ermittelten Diagnoseergebnisdaten; die die Diagnosedaten umfassen
können,
stets aktuell sind.
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In 6 ist
eine Abbildung eines Bildschirms 70 dargestellt. Dort sind
graphische Symbole für
die einzelnen Komponenten 71-76 und Leitungssegmente 81-85 dargestellt.
Die einzelnen graphischen Symbole der Komponenten 71-76 umfassen
zusätzliche Informationen,
beispielsweise eine Bezeichnung 77 der Komponente, eine
Ortsangabe 78, wo diese Komponente eingebaut ist, usw.
Für die
Leitungssegmente 81-85 ist beispielsweise eine
Länge 87 angegeben.
Ein als fehlerhaft diagnostiziertes Leitungssegment 85 ist
graphisch hervorgehoben. Beispielsweise ist das defekte Leitungssegment
rot und blinkend dargestellt, wie dieses mittels der beabstandet
und quer zu dem Leitungssegment ausgerichteten kurzen Striche 86 angedeutet
werden soll. Zusätzlich
umfassen die Symbole für
den Diagnoserepeater 71 Angaben über eine Reflexionsrate 79,
die bei einem Kurzschluss des Feldbussegments, das dem Symbol des Leitungssegments 85 zugeordnet
ist, 100 % beträgt. In
einem Textfeld und/oder einem zusätzlich eingeblendeten Fenster 90 kann
eine zusätzliche
Information über
die fehlerhafte Komponente angezeigt sein. Ferner ist vorteilhafterweise
vorgesehen, dass die graphischen Symbole der Kompo nenten 71-76 und Leitungssegmente 81-85 mit
weiteren Diagnosedaten oder Diagnoseergebnisdaten graphisch verknüpft sind.
Die Diagnosedaten und Diagnoseergebnisdaten einer anderen Hierarchieebene
werden nach einem Betätigen
der Verknüpfung
dargestellt. Bei einem als Touchscreen ausgebildeten Bildschirm 70 der
Visualisierungseinheit reicht ein Berühren eines entsprechenden der
Symbole 71-76, 81-85, um die damit
verknüpften
Diagnosedaten und/oder Diagnoseergebnisdaten graphisch auf der Anzeige
darzustellen. Bei einer als normaler Personal Computer ausgebildeten
Visualisierungseinheit kann ein Betätigen der Verknüpfung beispielsweise
mittels einer Maus erfolgen.
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Bei
der beschriebenen Ausführungsform kann
die Auswerteeinheit auf zwei Vorrichtungen, die speicherprogrammierbare
Steuerung und die Visualisierungseinheit aufgeteilt sein. Teile
der Auswertung und des Abspeicherns der Diagnosedaten und der Diagnoseergebnisdaten
erfolgt in der Visualisierungseinheit. Es sind ebenfalls Ausführungsformen möglich, bei
denen die Visualisierungseinheit und eine von der speicherprogrammierbaren
Steuereinrichtung getrennte zusätzliche
Vorrichtung vorgesehen ist, auf der Teile der Auswerteeinheit ausgebildet sind.
Zusätzlich
zu den Diagnoseinformationen, die die einzelnen Komponenten und/oder
Leitungssegmente betreffen, ermitteln manche Komponenten auch Informationen über eine
Signalgüte.
Sind die Signalleitungen des Feldbusses als elektrische Leitungen
ausgebildet, so kann es zu Reflexionen der Signale kommen. Einzelne
Komponenten ermitteln eine Signalreflexionsrate, wie oben bereits
erwähnt
ist. Anhand dieser Signalreflexionsrate kann das Bedienpersonal
auf Schwachstellen in den Signalleitungen des Feldbusses Rückschlüsse ziehen.
Andere, weitere für
die Diagnose sinnvolle Diagnosedaten, die von einer der Komponenten
erhoben werden, können
mittels der Visualisierungseinheit ebenfalls graphisch dargestellt
und in der Auswerteeinheit abgespeichert werden.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
umfassen eine Schnittstelle, über
die Diagnosedaten und/oder Diagnoseergebnisdaten in einem Format
ausgebbar sind, dass sie für
eine graphische Darstellung auf einem, beispielsweise über das
Internet, vernetzten Computer geeignet sind. Bei dem Format kann
es sich um ein XML, HTML usw. -Format handeln. Eine solche Ausführungsform
umfasst vorzugsweise ebenfalls ein Modul, über das interaktive Anfragen oder
eine interaktive Bedienung mittels des vernetzten Computers ermöglicht werden.
Für die
hierbei ausgetauschten Datenpakete wird vorzugsweise eine verschlüsselte Übertragung
genutzt.
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Das
Diagnosesystem kann sowohl in Hardware als auch in Software sowie
einer Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein. Insbesondere
die Auswerteeinheit kann in meh rere Softwarebestandteile unterteilt
sein, die auf unterschiedlichen Hardwarekomponenten ausgeführt werden.
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- 1
- Feldbussystem
- 2
- Komponente
- 3
- Feldbus
- 4
- Steuereinrichtung
- 5
- Sensor
- 6
- Aktor
- 11
- Feldbussystem
- 12,
13, 14
- Feldbusstränge
- 15
- Repeater
- 16
- Komponenten
- 31
- Feldbussystem
- 32,
34, 36, 38
- passive
Komponente (Slave)
- 33,
35, 37
- aktive
Komponente (Master)
- 39
- Feldbus
- 40
- Pfeil
- 41
- Feldbussystem
- 42
- Steuereinrichtung
- 43
- Feldbus
- 44
- Diagnoserepeater
- 45
- Steuerungsprogramm
- 46
- Auswertemodul
- 47
- Pufferspeicher
- 48
- Visualisierungseinheit
- 50
- Verfahrensablauf
- 51
- Steuerungsprogramm
- 52
- Aufruf
eines Auswertemoduls
- 53
- Ermitteln
der Mastersystemdaten
- 54
- Ermitteln
der Diagnoserepeater
- 55
- Auslesen
der Topologieinformationen
- 56
- Auslesen
der Diagnosedaten
- 57
- Abspeichern
im Pufferspeicher
- 58
- Auslesen
des Pufferspeichers
- 59
- Abspeichern
im nicht flüchtigen Speicher
- 60
- graphisches
Darstellen
- 61
- Verfahrensblock
- 62
- Programm
zur Prozesssteuerung/-überwachung
- 70
- Bildschirm
- 71-76
- Komponenten
- 77
- Bezeichnung
- 78
- Ortsangabe
- 79
- Reflexionsrate
- 81-85
- Leitungssegmente
- 86
- kurze
Striche (zum Andeuten eines blinkenden Leitungssegments)
- 87
- Länge
- 90
- eingeblendetes
Fenster