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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Parametrieren von mehreren Feldgeräten der Automatisierungstechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der Automatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.
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Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, die z. B. als Ventile den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt oder als Pumpen den Füllstand in einem Behälter beeinflussen.
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Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Fa. Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
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In der Regel sind Feldgeräte in modernen automatisierungstechnischen Anlagen über Kommunikationssysteme (HART, Profibus, Foundation Fieldbus, etc.), mit übergeordneten Einheiten (z. B. Leitsysteme oder Steuereinheiten) verbunden. Diese übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Als Feldgeräte werden allgemein auch solche Einheiten bezeichnet, die direkt an einen Feldbus angeschlossen sind und zur Kommunikation mit den übergeordneten Einheiten dienen (z. B. Remote I/Os, Gateways, Linking Devices).
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Zum Teil sind Feldbussysteme in Unternehmensnetzwerke, die auf Ethernetbasis arbeiten, integriert. Damit kann aus unterschiedlichen Bereichen eines Unternehmens auf Prozess- bzw. Feldgerätedaten zugegriffen werden.
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Zur weltweiten Kommunikation können die Firmennetzwerke auch mit öffentlichen Netzwerken, z. B. dem Internet verbunden sein.
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Zur Bedienung der Feldgeräte sind entsprechende Bedienprogramme notwendig. Diese Bedienprogramme können eigenständig in einer übergeordneten Einheit ablaufen (FieldCare, Endress + Hauser; Pactware; AMS, Emerson; Simatic PDM, Siemens) oder aber auch in Leitsystem-Anwendungen (Simatic PCS7, Siemens; ABB Symphony, Delta V, Emerson) integriert sein. Bei der Bedienung werden in der Regel Einstellungen d. H. Parameterwerte in Feldgeräten geändert oder aus diesen ausgelesen.
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Für die sichere Prozesssteuerung ist eine kontinuierliche Überprüfung der einzelnen Anlageteile insbesondere der Feldgeräte notwendig. Dabei müssen auch Einstellungen an Feldgeräten geändert werden. Dieser Vorgang wird häufig auch als „Parametrieren” bezeichnet.
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Moderne Feldgeräte weisen vielfach eine standardisierte Feldbusschnittstelle zur Kommunikation mit einem offenen Feldbussystem und/oder eine proprietäre Schnittstelle zur herstellerspezifischen Kommunikation mit einer Service/Bedieneinheit auf. Häufig handelt es sich bei den Service/Bedieneinheiten um tragbare Kleinrechner (Laptops, Palms etc.), wie sie aus dem Consumer-Electronic-Bereich (Büro- und Heim-Computer) allgemein bekannt sind.
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Die Überprüfung der Feldgeräte kann einerseits über das Feldbussystem von einem Leitsystem aus bzw. über die Service-Schnittstelle vor Ort mit einer Service/Bedieneinheit erfolgen. Hierfür sind entsprechende Bedienprogramme bekannt.
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Zum Parametrieren von Feldgeräten müssen die Parameterwerte von der Sevice/Bedieneinheit zu den entsprechenden Feldgeräten übertragen werden. In der Regel wird jeder Parameterwert einzeln in einem separaten Feldbustelegramm an das jeweilige Feldgerät übertragen. Jedes Parametriertelegramm führt jedoch zu einer zusätzlichen Busbelastung. Ein Feldbus dient hauptsächlich zur Übertragung von Telegrammen, die Steuerungszwecken dienen. Diese Telegramme haben eine höhere Priorität als Parametriertelegramme, da eine sicher Steuerung der Anlage gewährleistet werden muss.
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Teilweise besitzen Feldgeräte (z. B. Coriolis-Massedurchflussmessgeräte) über 1000 Parameter. Insbesondere wenn eine Vielzahl von Parameter in mehrere Feldgeräte zu schreiben ist, kann dies zu einer hohen Busbelastung führen. Dadurch wird der gesamte Parametriervorgang zeitaufwendig. Außerdem kann es bei einem Parameter-Download mit mehreren Feldbustelegrammen zu Unterbrechungen kommen, die unter Umständen auch zu inkonsistenten Parameterwerten in Feldgeräten führen.
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Die
US 2005/0 262 224 A1 offenbart ein Verfahren zur Modifikation eines Parameters für den Betrieb eines Netzes, insbesondere gemäß der PROFIBUS-Spezifikation. Ein zentraler Teilnehmer sendet ein Anforderungstelegramm zur Parameteränderung an die anderen Teilnehmer. Die Teilnehmer gehen dann für eine vorgebbare Mindestdauer in einen Offline-Zustand und kehren mit der neuen Betriebsparametrierung wieder in den Online-Zustand zurück. Die jeweilige Mindestdauer des Offline-Zustands ist so voreingestellt, dass Teilnehmer mit unterschiedlichen Betriebsparametrierungen zu keiner Zeit gleichzeitig im Online-Zustand sind, wodurch eine automatische Reparametrierung aller Netzteilnehmer ermöglicht ist.
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Die
US 6 850 973 B1 offenbart ein Verfahren zum Umprogrammieren einer Feldeinrichtung in einem Prozesssteuerungsnetz, wobei Programmbefehle von einer Hosteinrichtung unter Verwendung des Standard-Kommunikationsprotokolls auf die Feldeinrichtung während des Betriebs des Prozesssteuerungsnetzes geladen werden, wobei die Feldeinrichtungen gleichzeitig aktiviert ist, die Prozesssteuerung auszuführen. Die heruntergeladenen Programmbefehle werden anschließend in der Feldeinrichtung gespeichert und von dieser ausgeführt, um die Prozesssteuerung auszuführen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Parametrieren von mehreren Feldgeräten der Automatisierungstechnik anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist, das insbesondere zu einer geringeren Busbelastung und insgesamt zu einer Zeiteinsparung führt.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch folgende im Anspruch 1 angegebene Verfahrenschritte:
Konfigurieren einzelner Feldgeräte zum Erkennen von Parametrierdaten in globalen Feldbus-Telegrammen
Senden eines globalen Feldbus-Telegramms mit Parametrierdaten für mehrere Feldgeräte von der Rechnereinheit an die Feldgeräte.
Prüfen des globalen Feldbus-Telegramms in den einzelnen Feldgeräten auf Parametrierdaten für das jeweilige Feldgerät
Falls das globale Feldbus-Telegramm Parametrierdaten für das jeweilige Feldgerät enthält, Auslesen der Parametrierdaten aus dem globalen Feldbus-Telegramm und Schreiben der entsprechenden Parameterwerte in einen Speicher des jeweiligen Feldgeräts.
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Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, globale Feldbustelegramme zum Parametrieren von Feldgeräten zu benutzen. Globale Feldbustelegramme sind Feldbustelegramme, die für mehrere Feldgeräte bestimmt sind, d. h. sie weisen keine Busadresse eines speziellen Feldgeräts auf. Solche Telegramme werden auch häufig als Broadcast-Telegramme bezeichnet.
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Zur Durchführung des Verfahrens ist es notwendig, dass die Feldgeräte so konfiguriert sind, dass sie erkennen, ob ein globales Feldbustelegramm Parametrierdaten für sie enthält. Die Feldgeräte prüfen deshalb; wenn sie ein globales Feldbustelegramm empfangen, ob es Parametrierdaten für das jeweilige Feldgerät enthält. Ist dies der Fall, so werden die Parametrierdaten aus den globalen Feldbustelegramm ausgelesen und die entsprechenden Parameterwerte geändert und abgespeichert.
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Dadurch dass Parametrierwerte nicht mehr in Feldbustelegrammen einzeln zu den jeweiligen Feldgeräten versandt werden müssen, sondern mit einem globalen Feldbustelegramm mehrere Feldgeräte gleichzeitig parametriert werden können, führt dies zu einer erheblichen Zeitersparnis bei dem Parametriervorgang und gleichzeitig auch zu einer wesentlich geringeren Busbelastung.
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Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 Kommunikationsnetzwerk der Automatisierungstechnik;
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2 globales Feldbustelegramm mit drei Parameterwerten.
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In 1 ist ein Kommunikationsnetzwerk KN der Automatisierungstechnik näher dargestellt. An einen Datenbus D1 sind mehrere Rechnereinheiten (Workstations) WS1, WS2 angeschlossen. Diese Rechnereinheiten dienen als übergeordnete Einheiten (Leitsysteme bzw. Steuereinheiten) zur Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung und zum Engineering sowie zum Bedienen und Überwachen von Feldgeräten. Der Datenbus D1 arbeitet z. B. nach dem Profibus DP-Standard oder nach dem HSE (High Speed Ethernet-Standard) der Foundation Fieldbus. Über ein Gateway G1, das auch als Linking Device oder als Segmentkoppler bezeichnet wird, ist der Datenbus D1 mit einem Feldbussegment SM1 verbunden. Das Feldbussegment SM1 besteht aus mehreren Feldgeräten F1, F2, F3, F4 die über einen Feldbus FB miteinander verbunden sind. Bei den Feldgeräten F1, F2, F3, F4, handelt es sich sowohl um Sensoren sowie um Aktoren. Der Feldbus FB arbeitet entsprechend nach einem der bekannten Feldbusstandards Profibus, Foundation Fieldbus oder HART. Auf der Rechnereinheit WS1 ist ein Wartungsprogramm installiert. Auf der Rechnereinheit W1 kann z. B. die Visualisierungssoftware PView (Fa. Endress + Hauser) installiert sein, die zum Programmpaket ControlCare (Fa. Endress + Hauser) gehört. Das Gateway G1 arbeitet dann als Controller (Fieldcontroller) gemäß dem für Foundation Fieldbus Standard. Mit der Anwendung Application Designer (Fa. Endress + Hauser) kann die Projektierung des Feldbussystems insbesondere die Parametrierung von einzelnen Feldgeräten durchgeführt werden.
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In 2 ist ein typisches Feldbustelegramm schematisch dargestellt. Es besteht aus einem Frame mit mehreren Bytes, einem Header, Nutzdaten und einer Endkennung End.
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Weisen mehrere Feldgeräte gleiche Parameter auf, so können diese in Datensätzen zusammengefasst werden.
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In 2 ist in einer Tabelle dargestellt, welcher Parametrierdatensatz für welches Feldgerät bestimmt ist. Der Parametrierdatensatz S1 für die Feldgeräte F1, F3 und F4 bestimmt. Entsprechend ist der Parametrierdatensatz S2 für die Feldgeräte F2 und F4 bestimmt. Bei dem Parameter P1 kann es sich zum Beispiel um den Parameter L_TYPE handeln. Als weiterer Parameter sind typische Parameter P2–P5 angegeben.
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Über eine Kennung S1, die am Anfang der Nutzdaten in einem Feldbustelegramm steht, wird angezeigt, welchen Parametrierdatensatz dieses Telegramm enthält.
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Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
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Zur Durchführung des Verfahrens ist ein so genanntes globales Feldbustelegramm notwendig. Normalerweise enthalten Feldbustelegramme immer eine Busadresse über die der Empfänger des Telegramms definiert wird. Neben solchen empfängerspezifischen Feldbustelegrammen gibt es auch Feldbustelegramme, die an mehrere Feldgeräte gerichtet sind. Diese Feldbustelegramme enthalten deshalb keine spezifische Busadresse eines Empfängers, sie werden quasi global gesendet.
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Von der Rechnereinheit W1 sollen mehrere Parameter gleichzeitig an mehrere Feldgeräte übertragen werden. Hierzu ist es notwendig, dass in einem Verfahrensschritt a die Feldgeräte F1–F4 entsprechend vorab konfiguriert wurden. Sind die zwei Parametersätze S1 und S2 definiert, so muss das Feldgerät F1 entsprechend konfiguriert werden, damit es weiß, dass der Parametersatz S1 ihm zugeordnet ist. Entsprechendes gilt für die Feldgeräte F3 und F4. Nach der Konfiguration erkennen die Feldgeräte F1–F4 anhand der im globalen Feldbustelegramm übertragenen Kennung S1 bzw. S2, ob ein globales Feldbustelegramm Parameterwerte für sie enthält.
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Zum Parametrieren der Feldgeräte wird ein globales Feldbustelegramm mit den entsprechenden Parametrierdaten P1, P2, P3 von der Rechnereinheit W1 an die Feldgeräte F1–F4 gesendet (Verfahrensschritt b).
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Nach dem Empfang des globalen Feldbustelegramms erfolgt in den jeweiligen Feldgeräten anhand der Kennung eine Prüfung, ob das globale Feldbustelegramm Parametrierdaten für das betreffende Feldgerät enthält.
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Weist das globale Feldbustelegramm z. B. die Kennung S1 auf, so sind die Parametrierdaten für die Feldgeräte F1, F3, F4 bestimmt. Diese drei Feldgeräte lesen deshalb die Parametrierdaten aus dem globalen Feldbustelegramm aus und schreiben die neuen Parameterwerte P1, P2, P3 in entsprechend vorgesehene Speicherbereiche den jeweiligen Feldgräten.
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Mit diesem Verfahren ist es somit möglich, mit einem einzigen Feldbustelegramm mehrere Parameterwerte in unterschiedlichen Feldgeräten gleichzeitig zu schreiben bzw. zu ändern.
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In vorteilhafter Weise enthält der Parametriersatz S1 nicht nur einen Parameterwert, sondern mehrere Parameterwerte. Gleiche Parameter in verschiedenen Feldgeräten werden zu Parametersätze S1 und S2 zusammengestellt (2). Dadurch, dass mehrere Parametriersätze S1 mit den Parametern P1, P2, P3 bzw. S2 mit den Parametern P4 und P5 vorgesehen sind, kann das Parametrieren weiter beschleunigt bzw. vereinfacht werden.
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In vorteilhafter Weise arbeitet der Feldbus nach dem Profibus PA bzw. dem Foundation Fieldbus Standard. Globale Feldbus-Telegramme heißen bei diesen Bussystemen Broadcast- bzw. Global Control-Telegramme. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Bussysteme eingeschränkt.
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Typischerweise stehen in einem Feldbustelegramm ca. 240 Bytes für Nutzdaten zur Verfügung. Im Durchschnitt werden 9 Bytes pro Parameter benötigt, so dass mit einem Feldbustelegramm 23 Parameter geschrieben werden können. Werden 23 Parameter in drei Feldgeräte gleichzeitig geschrieben, so können 23·3 – 1 = 68 einzelne Parametriertelegramme „eingespart” werden.
