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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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Aus der
DE 199 40 149 A1 ist eine Online-Diagnose für ein Diagnose-Gerät bekannt, wobei sie problemorientiert, benutzergeführt und interaktiv ist, und wobei sie bei einem Feldgerät oder Antriebsumrichter angewendet wird, und wobei Parameter des Antriebsumrichters oder Feldgerätes durch das Diagnose-Gerät beeinflussbar und Daten oder Informationen zwischen Antriebsumrichter und Diagnose-Gerät übertragbar sind, wobei das Diagnosegerät Daten oder Informationen mit einem ersten Netzwerk tauscht, und wobei das Feldgerät oder der Antriebsumrichter Daten oder Informationen mit einem zweiten Netzwerk tauscht, und wobei erstes und zweites Netzwerk Daten oder Informationen entweder direkt oder indirekt austauschen.
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Aus
DE 101 17 459 A1 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Diagnoseinformationen bei dem in einem Engineeringwerkzeug eine Softwarekomponente vorgesehen ist, die von Geräten einer automatisierungstechnischen Anlage empfangene Statusinformationen nach vorgebbaren oder vorgegebenen Problemklassen klassifiziert und daraus eine Baumdarstellung generiert.
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Die
US 2005/0017875 A1 beschreibt ein Netzwerksystem, bei dem eine Sicherheitssteuereinrichtung als Master mit Sicherheitsfolgegeräten in einem Sicherheitsnetzwerk verbunden ist. Die Sicherheitsfolgegeräte sammeln über an sie angeschlossene Einrichtungen Diagnosedaten und übermitteln diese auf Anforderung an den Master.
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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 11. 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 zu den Zeiten innerhalb eines Steuerungszyklusses erfolgt, 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 Prozessüberwachungs- 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 Fehlermeldung 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:
- 1 eine schematische Darstellung eines Feldbussystems;
- 2 eine Topologie eines als Profibus-DP ausgebildeten Feldbussystems;
- 3 eine weitere Topologie eines als Profibus-DP ausgebildeten Feldbussystems zum Erläutern eines Feldbuszugriffsmanagements;
- 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Diagnosesystems;
- 5 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Diagnoseverfahrens; und
- 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 Fleld 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 Komponenten 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 mehrere Softwarebestandteile unterteilt sein, die auf unterschiedlichen Hardwarekomponenten ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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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
