DE102006060214A1

DE102006060214A1 - Verfahren zur Datenübertragung

Info

Publication number: DE102006060214A1
Application number: DE102006060214A
Authority: DE
Inventors: Martin Dahl; Andreas Stelter; Marcel Schilg
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-07-03
Also published as: CN101207620A; DE202006020880U1; US20080155115A1; US8452883B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Feldgerät und einer Bedieneinrichtung, wobei das Feldgerät ausgebildet ist, über ein Feldbusprotokoll mit einer übergeordneten Einrichtung zur Durchführung einer automatisierungstechnischen Aufgabe zu kommunizieren, und wobei die Bedieneinrichtung als Master zur bitseriellen Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit einem paketorientierten Übertragungsprotokoll ausgebildet ist. Es wird vorgeschlagen, die zu übertragenden Daten gemäß der Spezifikation des Feldbusprotokolls zu kodieren und mit dem paketorientierten Übertragungsprotokoll über den Übertragungskanal zu transportieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Feldgerät und einer Bedieneinrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Bekannte Feldgeräte für die Automatisierungstechnik sind ausgebildet, über ein Feldbusprotokoll mit einer übergeordneten Einrichtung zur Durchführung einer automatisierungstechnischen Aufgabe zu kommunizieren. Dazu weisen diese Feldgeräte eine Schnittstelle zum Anschluß des Feldbusses während und zum Zwecke des bestimmungsgemäßen Gebrauchs auf. In einfachster Ausführung wird dabei die Feldkommunikation über das HART-Protokoll realisiert.
Darüber hinaus kann das Feldgerät mit einer weiteren Schnittstelle zum Anschluß einer Bedieneinrichtung ausgestattet sein. Diese Bedieneinrichtung wird zur Konfiguration, zur Inbetriebnahme, zur Wartung oder zur Firmwareaktualisierung an das Feldgerät angeschlossen. Für komplexe Bedienvorgänge hat sich als Bedieneinrichtung ein Personalcomputer insbesondere in seiner mobilen Ausprägung als Laptop oder Notebook als besonders zweckmäßig erwiesen. Dementsprechend sind derartig bedienbare Feldgeräte mit einer UART-kompatiblen Standardschnittstelle zur direkten Verbindung mit dem Personalcomputer ausgestattet.
Nachteiligerweise unterstützt die UART-Standardschnittstelle nur niedrige Datenübertragungsraten und ist bei ihrer Bedienung an Unterbrechungsanforderungen (IRQ) gebunden. Darüber hinaus weisen neuzeitliche Personalcomputer tendenziell keine UART-Standardschnittstellen mehr auf, so dass statt dessen auf zusätzliche Ausrüstung in Form von Schnittstellenkonvertern zur Umsetzung der UART-Schnittstelle am Feldgerät auf die Schnittstelle am Personalcomputer, zumeist USB, zurückgegriffen werden muss. Bei der Anwendung derartiger Schnittstellenkonverter hat sich herausgestellt, dass es im Ergebnis konzeptioneller Unterschiede zwischen den konvertierten Schnittstellen zu kommunikationsbehindernden Timingproblemen kommt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Feldgerät und einer Bedieneinrichtung anzugeben, dass die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
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 Feldgerät aus, das ausgebildet ist, über ein Feldbusprotokoll mit einer übergeordneten Einrichtung zur Durchführung einer automatisierungstechnischen Aufgabe zu kommunizieren. Darüber hinaus geht die Erfindung von einer Bedieneinrichtung aus, die als Master zur bitseriellen Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit einem paketorientierten Übertragungsprotokoll ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß werden die zu übertragenden Daten gemäß der Spezifikation des Feldbusprotokolls kodiert und mit dem paketorientierten Übertragungsprotokoll über den Übertragungskanal transportiert. Im einzelnen werden die zu übertragenden Daten im jeweiligen Sender in die dem Feldgerät eigenen Sprache des implementierten Feldbusprotokolls kodiert. Durch die Anwendung des bereits im Feldgerät zur bestimmungsgemäßen Kommunikation in der Hierarchie der automatisierungstehnischen Anlage implementierten Feldbusprotokolls werden syntaktische und semantische Kommunikationsstörungen vermieden.
Zum Transport über den Übertragungskanal werden die kodierten, zu übertragenden Daten in das paketorientierte Übertragungsprotokoll der Bedieneinrichtung eingebettet und übertragen. Dabei sind Konverter verzichtbar, da das Übertragungsprotokoll über den gesamten Übertragungskanal gleich bleibt. Dadurch werden auch Timingprobleme durch Inkompatibilitäten vermieden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei ist als Bedieneinrichtung ein Notebook vorgesehen, das mindestens eine USB-Schnittstelle aufweist und auf dem ein Betriebssystem läuft, dass mit Treibern zur Bedienung dieser USB-Schnittstelle ausgestattet ist. Das Notebook agiert als USB-Host.
Als Feldgerät ist ein Messumformer zur Umsetzung einer physikalischen Größe in eine elektrische Größe vorgesehen, der mit einem Microcontroller ausgestattet ist und eine USB-Schnittstelle aufweist, die über den Microcontroller zum Zwecke der Kommunikation bedienbar ist. Der Messumformer ist zur Kommunikation nach den Regeln der HART-Spezifikation ausgebildet.
Das Notebook und der Messumformer sind mit einem handelsüblichen und normgerechten USB-Kabel verbunden. Dieses Kabel ist vieradrig, wobei zwei Adern für die diffentielle Datenübertragung und zwei Adern zur Stromversorgung des jeweilig angeschlossenen USB-Geräts vorgesehen sind. Der Messumformer wird als USB-Gerät über das USB-Kabel aus dem USB-Host, dem Notebook, gespeist. Vorteilhafterweise wird dadurch eine separate Stromversorgung des Messumformers verzichtbar. Vielmehr wird die Stromversorgung des Messumformers automatisch hergestellt beim Anschluß an das Notebook. Insbesondere in der Werkstatt oder im Labor, wo der Messumformer außerhalb der automatisierungstechnischen Anlage betrieben wird und die Speisung des Messumformers aus der Anlagenverdrahtung fehlt, ist der Verkabelungsaufwand minimal und besonders übersichtlich. Dadurch sinkt die Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Zusammenschaltung der Einrichtungen auf ein Minimum.
Die Kommunikation zwischen dem Notebook und dem Messumformer erfolgt über die USB-Schnittstelle nach dem USB-Protokoll. Die in das USB-Protokoll eingebetteten Daten sind gemäß der HART-Spezifikation kodiert. Diese Kodierung wird seitens des Hosts durch eine Programmroutine im Bedienprogramm realisiert. Der Messumformer ist bestimmungsgemäß zur Kommunikation nach den Regeln der HART-Spezifikation ausgebildet. Vorteilhafterweise sind die Prozessoren von üblicherweise verwendeten Mikroprozessorfamilien bereits mit einer integrierten USB-Schnittstelle ausgestattet. Die Umsetzung der erfindungsgemäßen Lehre kommt demnach mit einem geringen technischen und Entwicklungsaufwand aus.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der höheren Übertragungsgeschwindigkeit und der damit kürzeren Dauer des Wartungsvorganges. Der theoretische Geschwindigkeitsvorteil liegt bei Faktor 150 (9600 Baud zu 1.5 Mbit/s „Low Speed" USB), 1200 (9600 Baud zu 12 Mbit/s „Full Speed" USB) oder 50.000 (9600 Baud zu 480 Mbit/s „Hi Speed" USB). Dieser Geschwindigkeitsvorteil macht sich insbesondere bei aufwendigen Feldgeräten bemerkbar, bei denen das Schreiben und kontrollieren der Fertigungsdaten bisher im zweistelligen Minutenbereich dauerte, und nach der Lehre der Erfindung binnen weniger Sekunden fertig konfiguriert sind.
Dieser wirtschaftliche Vorteil entsteht sowohl bei der Fertigung der Geräte als auch zu späteren Zeitpunkten bei der Konfiguration, der Inbetriebnahme, der Wartung oder der Firmwareaktualisierung der Geräte.

Claims

Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Feldgerät und einer Bedieneinrichtung, wobei das Feldgerät ausgebildet ist, über ein Feldbusprotokoll mit einer übergeordneten Einrichtung zur Durchführung einer automatisierungstechnischen Aufgabe zu kommunizieren, und wobei die Bedieneinrichtung als Master zur bitseriellen Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit einem paketorientierten Übertragungsprotokoll ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragenden Daten gemäß der Spezifikation des Feldbusprotokolls kodiert werden und mit dem paketorientierten Übertragungsprotokoll über den Übertragungskanal transportiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragenden Daten gemäß der Spezifikation des HART-Protokolls kodiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die zu kodierten Daten mit dem USB-Protokoll über den Übertragungskanal transportiert werden.