DE102008010484A1

DE102008010484A1 - System und Verfahren zur gerichteten Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten, insbesondere für Feldgeräte

Info

Publication number: DE102008010484A1
Application number: DE200810010484
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr.-Ing. John
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Verfahren zur gerichteten Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für in einem verteilten System, insbesondere in einem verteilten Automatisierungssystem, angeordneten Feldgeräten (1), wobei in einem ersten Schritt ein an das System anzuschließendes Feldgerät (1) unter Umgehung einer übergeordneten Steuerung (2) des Systems mit Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen (3) zum Betrieb des Feldgeräts (1) im System versorgt wird und wonach in einem zweiten Schritt durch die übergeordnete Steuerung (2) weitere erforderliche Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen (4) zur Herstellung des vollen Funktionsumfangs des Feldgeräts (1) automatisch unter Nutzung der vorhandenen Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen (3) installiert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur gerichteten Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für in einem verteilten System, insbesondere in einem verteilten Automatisierungssystem, angeordneten Feldgeräten.
Ein verteiltes System umfasst in seiner Struktur eine Vielzahl von Feldgeräten, welche über eine Netzwerkstruktur, beispielsweise bei einem Bussystem, miteinander und/oder mit einer übergeordneten Leittechnik oder Steuerung kommunizieren. Beispielhafte Feldgeräte, welche in solchen verteilten Systemen eingesetzt werden, sind Antriebe, Motorschutzeinheiten, Schaltanlagen, Sensoren, insbesondere Sensoren für Druck-, Temperatur- und Durchflussmessungen, Niederspannungsgeräte, Aktoren und/oder Analysegeräte.
Für die Feldgeräte des verteilten Systems sind Geräteinformationen, wie Gerätedokumentationen, Gerätestammdaten und Geräteparameter, abgelegt.
Die Funktionen der Feldgeräte sind nicht nur auf die Weitergabe von Messdaten oder Fehlermeldungen beschränkt. In zunehmendem Maße werden die Feldgeräte mit zusätzlichen Funktionalitäten für die Konfiguration, Parametrierung und die Diagnose eines Automatisierungssystems, wie beispielsweise mit Bedienfunktionen, Inbetriebnahmefunktionen, Diagnosefunktionen, Wartungsfunktionen, Optimierungsfunktionen, Alarmverarbeitungsfunktionen und/oder Lebensdauerfunktionen, erweitert, wobei auch die zusätzlichen Funktionalitäten separat in jedes Feldgerät integriert werden müssen.
Auch eine Vielzahl von Anwendungen zur Bedienung, zur vorbeugenden Wartung und zur Zustandserfassung des verteilten Systems, welche auch als Asset-Optimization (Anlagenoptimierung) bekannt sind, stehen mit den Feldgeräten in engem Zusammenhang und müssen für die Feldgeräte installiert werden.
Um die Funktionalität und alle damit zusammenhängenden Beschreibungen, auf die ein Feldgerät zurückgreift im verteilten System über den gesamten Lebenszyklus zur Verfügung zu stellen, sind aufwendige Installations- und Konfigurationsvorgänge für die gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen der Feldgeräte erforderlich, da die gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für jedes Feldgerät separat bereitgestellt und in das verteilte System übertragen werden müssen.
Darüber hinaus wird es als nachteilig angesehen, dass die gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen der Feldgeräte und die dazugehörenden Komponenten einzeln in das verteilte System integriert werden müssen. Dieser Vorgang ist sehr zeitintensiv und mit einem hohen technischen Aufwand verbunden, was insbesondere den Inbetriebnahmeaufwand erheblich erhöht.
Komponenten, welche notwendig sind, um ein betreffendes Feldgerät anzusprechen und in einem gegebenen Netzwerk zu verwenden, existieren durch oben beschriebenes Vorgehen noch nicht, sondern bedingen weitere Konfigurations- und Inbetriebnahmeschritte. Diese Komponenten unterscheiden sich je nach vorhandener Kommunikationsarchitektur. Für die Kommunikation der Feldgeräte mit der übergeordneten Leittechnik oder Steuerung sind Feldbussysteme, wie FOUNDATION Fieldbus, der PROFIBUS und/oder der HART geeignete Protokolle. Für den FOUNDATION Fieldbus können Linking Devices (Verknüpfungsgeräte/Koppler) die entsprechenden Komponenten darstellen. Für den PROFIBUS sind entsprechende Komponenten durch Remote I/O's (Remote Ein- und Ausgabeeinheiten) gegeben.
Aus der DE 103 57 276 A1 sind ein System und ein Verfahren zur gerichteten Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen in einem verteilten Automatisierungssystem angeordnete Feldgeräte bekannt, bei dem seitens einer übergeordnete Steuerung eine gerätespezifische Komponente vorgesehen ist, die mit wenigstens zwei damit verknüpften funktionalen Einheiten, wie Dokumentation, DD (Device Description), also Gerätebeschreibungen, DTM (Device Type Manager), also Gerätetypmanager, u. a. zusammenwirkt. In diesen gerätespezifischen Komponenten sind Mittel vorhanden, welche selbsttätig eine Bereitstellung und Installation von in den funktionalen Einheiten abgelegten gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für die Feldgeräte bewirken. Hierdurch werden die Installations- und Konfigurationsvorgänge zur Inbetriebnahme des Feldgeräts im System erheblich vereinfacht. Denn diese technische Lösung ermöglicht es, einen automatisch ablaufenden Installationsvorgang nach Verbindung des Feldgeräts mit dem System durchzuführen.
Nachteilig bei dieser technischen Lösung erweist sich jedoch die Notwendigkeit, dass alle denkbaren gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für an das System anschließbare Feldgeräte vorzugsweise seitens der übergeordneten Steuerung in einer dort vorhandenen Bibliothek verfügbar sein müssen. Dies bedingt, dass ständige Updates der Bibliothek erforderlich sind, um diese in vollem Umfang auf den stets aktuellen Stand zu halten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie ein System zur gerichteten Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für in einem verteilten System angeordnete Feldgeräte zu schaffen, welches mit einem geringen Update-Aufwand auskommt und trotzdem eine einfache Installation der Feldgeräte im System gestattet.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Systemtechnisch wird die Aufgabe durch Anspruch 4 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die verfahrenstechnische Lehre ein, dass in einem ersten Schritt ein an das System anzuschließendes Feldgerät unter Umgehung einer übergeordneten Steuerung des Systems zunächst mit Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen zu Betrieb des Feldgeräts im System versorgt wird. Erst in einem zweiten Schritt werden durch die übergeordnete Steuerung weitere, erforderliche Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsfunktionen zur Herstellung des vollen Funktionsumfangs des Feldgeräts automatisch unter Nutzung der vorhandenen Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen installiert.
Vorteilhafterweise werden zunächst nur die rudimentären Informationen, welche z. B. das Gerät selbst beschreiben, installiert, um das Gerät für alle Anwendungsfälle eines Steuersystems zu konfigurieren. Ein Update für weitere Funktionalitäten kann dadurch in einfacher Weise über die Nutzung dieser bereits vorhandenen Grundinformationen oder Grundfunktionalitäten im Gerät erfolgen. So können Standardfunktionalitäten gemäß gebräuchlicher Automatisierungskommunikationsstandards, wie Feldbus, kombiniert werden mit zusätzlichen Funktionalitäten für einen Typ von Feldgerät.
Um eine Rückwärtskompatibilität bei der Installation gegenüber vorhergehenden Versionen sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass verfügbare zusätzliche Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen für ein Feldgerät entweder die zuvor installierte Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen mit ersetzen oder diese zusätzlich ergänzen. Somit kann in einfacher Weise mit dem Einspielen der zusätzlichen Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsfunktionen auch eine Aktualisierung der Grundfunktionalitäten und/oder Grundfunktionen erfolgen.
Um relevante zusätzliche Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen für ein im System neu installiertes Feldgerät zu bestimmen, wird gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme vorgeschlagen, dass nach Verbindung eines neuen Feldgeräts mit dem System die Identität dieses Feldgeräts mit den in der übergeordneten Steuerung hinterlegten Typen von Feldgeräten abgeglichen wird. Nach erfolgtem Abgleich ist die übergeordnete Steuerung dann in der Lage relevante Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen zu identifizieren und dem neuen Feldgerät zur Verfügung zu stellen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen zum Betrieb des Feldgeräts eine kommunikationsspezifische Gerätebeschreibung (DD), eine Befähigungsdatei (CFF) und/oder eine Gerätetypmanager (DTM) umfassen. Mit diesen Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen ist das Feldgerät in der Lage, den Betrieb mit dem System zumindest aufzunehmen. Damit enthält das Feldgerät also mehr als die üblicherweise vom Gerätehersteller dort aufgespielte Firmware.
Die kommunikationsspezifische Gerätebeschreibung (DD) ist in einer speziellen Programmiersprache erstellt, nämlich der Gerätebeschreibungssprache (Device Description Language – DDL). Die Gerätebeschreibung (DD) ermöglicht eine Integration eines beliebigen Feldgeräts in das Konfigurationstool. Für Fieldbus wird die Gerätebeschreibung (DD) durch die Befähigungsdatei (CFF-Datei) ergänzt. Diese beschreibt die im Feldgerät implementierten Ressourcen, beispielsweise Anzahl der Funktionsblöcke, Ausführungszeiten, etc. Hierdurch wird eine Offline-Konfiguration des Feldgeräts und des Systems möglich.
Ein Gerätetypmanager (DTM) ist eine aktive Softwarekomponente, welche dem Anwender einen vollen Zugriff auf die Konfiguration eines Feldgeräts mit einer umfangreichen grafischen Benutzerschnittstelle bietet. Hierbei ist die grafische Benutzerschnittstelle für ein Gerät immer dieselbe, unabhängig vom verwendeten Konfigurations-Tool des Systems. Normalerweise wird der Gerätetypmanager (DTM) vom Hersteller des Feldgeräts geliefert, und zwar auf einem beigefügten Speichermedium, wie CD-Rom.
Die im zweiten Schritt einem neuen Feldgerät zur Verfügung gestellten zusätzlichen Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen umfassen Mittel zur Konfiguration, Parametrierung und/oder Diagnose. Die Konfiguration durch die Gerätebeschreibung verkörpert und es können Upload-/Download-Parameter, Real-Time Asset Management, elektronische Dokumentation und dergleichen bereitgestellt werden.
Vorzugsweise werden diese und andere Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen über verschiedene Typen von Feldgeräten innerhalb einer der übergeordneten Steuerung zugeordneten Gerätetypen-Bibliothek gespeichert. Hierdurch sind diese Daten an zentraler Stelle und damit leicht aktualisierbar verfügbar.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand er einzigen Figur näher dargestellt. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur gerichteten Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für hierin integrierte Feldgeräte.
Gemäß Figur ist ein exemplarisches Feldgerät 1 Bestandteil eines verteilten Automatisierungssystems. Das Feldgerät 1, ein elektromotorisch angetriebenes Ventil für ein Rohrleitungssystem, ist vom Gerätehersteller mit einer Firmware ausgestattet, welche in einer integrierten elektronischen Steuereinheit hinterlegt ist, um den im Feldgerät 1 integrierten elektromotorischen Antrieb anzusteuern.
Zum Anschluss des Feldgeräts 1 an das System, wird dieses zunächst direkt, also unter Umgehung einer übergeordneten Steuerung 2 mit Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen 3 versorgt. Diese Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen 3 stellen eine Gerätebeschreibung DD dar und ermöglichen einen Betrieb des Feldgeräts 1 innerhalb des Systems. Die Kommunikation der verschiedenen Endgeräte 1 im System mit der übergeordneten Steuerung 2 erfolgt über ein Bussystem, hier einen FOUNDATION Fieldbus.
Nach Verbindung eines neuen Feldgeräts 1 mit dem System wird die Identität dieses Feldgeräts 1 mit den in der übergeordneten Steuerung 2 hinterlegten Typen an Feldgeräten 1 abgeglichen. Ergebnis dieses Abgleichs ist die Feststellung zusätzlicher erforderlicher Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen 4 für das so identifizierte Feldgerät 1. Erforderliche Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen 4 zur Herstellung des vollen Funktionsumfangs des Feldgeräts 1 werden in einem zweiten Schritt automatisch durch Vermittlung der übergeordneten Steuerung 2 unter Nutzung der bereits vorhandenen Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen 3 im Feldgerät 1 installiert.
Die zusätzlichen Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen 4 umfassen Softwaremittel zur Konfiguration, Parametrierung und Diagnose des Feldgeräts 1. Die Vielfalt von Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen 4 für verschiedene Typen an Feldgeräten 1 sind innerhalb einer Gerätetypenbibliothek 5 der übergeordneten Steuerung 2 gespeichert und werden dort zentral aktuell gehalten.

1: Feldgerät
2: übergeordnete Steuerung
3: Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen
4: Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen
5: Gerätetypenbibliothek

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10357276 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur gerichteten Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für in einem verteilten System, insbesondere in einem verteilten Automatisierungssystem, angeordneten Feldgeräten (1), dadurch gekennzeichnet, dass: – in einem ersten Schritt ein an das System anzuschließendes Feldgerät (1) unter Umgehung einer übergeordneten Steuerung (2) des Systems mit Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen (3) zum Betrieb des Feldgeräts (1) im System versorgt wird, wonach – in einem zweiten Schritt durch die übergeordnete Steuerung (2) weitere, erforderliche Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen (4) zur Herstellung des vollen Funktionsumfangs des Feldgeräts (1) automatisch unter Nutzung der vorhandenen Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen (3) installiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass verfügbare zusätzliche Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen (4) für ein Feldgerät (1) entweder die zuvor installierte Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen (3) mit ersetzen oder diese zusätzlich ergänzen, um Rückwärtskompatibilität sicherzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verbindung eines neuen Feldgeräts (1) mit dem System die Identität dieses Feldgeräts (1) mit den in der übergeordneten Steuerung (2) hinterlegten Typen an Feldgeräten (1) abgeglichen wird, um die zusätzliche Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen (4) für das identifizierte Feldgerät (1) zu bestimmen.
Verteiltes System, insbesondere verteiltes Automatisierungssystem, zur gerichteten Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für hierin zu integrierende Feldgeräte (1), dadurch gekennzeichnet, dass: – ein an das System anzuschließendes Feldgerät (1) unter Umgehung einer übergeordneten Steuerung (2) des Systems mit Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen (3) zum Betrieb des Feldgeräts (1) im System bestückt ist, und dass – erforderliche Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen (4) zur Herstellung des vollen Funktionsumfangs des Feldgeräts (1) automatisch die übergeordnete Steuerung (2) unter Nutzung der vorhandenen Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen (3) installiert.
Verteiltes System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfunktionalitäten und/oder Grundinformationen (3) zum Betrieb des Feldgeräts (1) eine kommunikationsspezifische Gerätebeschreibung (DD), eine Befähigungsdatei (CFF) und/oder einen Gerätetypmanager (DTM) umfassen.
Verteiltes System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen (4) für das Feldgerät (1) Mittel zur Konfiguration, Parametrierung und Diagnose umfassen.
Verteiltes System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungsfunktionalitäten und/oder Erweiterungsinformationen (4) über verschiedene Typen an Feldgeräten (1) innerhalb einer Gerätetypenbibliothek (5) der übergeordneten Steuerung (2) gespeichert sind.
Verteiltes System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation der verschiedenen Feldgeräte (1) im System mit der übergeordneten Steuerung (2) über ein Bussystem, umfassend FOUNDATION Fieldbus, PROFIBUS und HART, stattfindet.