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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Anlage der Prozessautomatisierungstechnik gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung eines Gateways
in einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik.
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In
der Prozessautomatisierungstechnik werden zur Steuerung einer Anlage
mit mehreren Feldgeräten in der Regel übergeordnete
Einheiten, wie beispielsweise eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung)
oder ein Prozessleitsystem eingesetzt. Als Feldgeräte werden
in diesen Zusammenhang insbesondere Geräte bezeichnet,
die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Eigenschaften eines Prozesses
dienen. Zur Erfassung dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte,
Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte,
pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte,
etc., welche einen Füllstand, einen Durchfluss, einen Druck,
eine Temperatur, einen pH-Wert bzw. eine Leitfähigkeit
erfassen. Zur Beeinflussung eines Prozesses dienen Aktoren, wie
zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss
einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der
Füllstand in einem Behälter geändert
werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte
bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante
Informationen liefern oder verarbeiten.
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In
dem Anfangsstadium der elektronischen Kommunikation zwischen übergeordneten
Einheiten und Feldgeräten erfolgte die Kommunikation in
der Regel gemäß dem 4–20 mA Standard,
gemäß proprietären Kommunikationsprotokollen
und/oder über digitale I/Os. Ältere übergeordnete
Einheiten weisen folglich entsprechende Kommunikationsschnittstellen
dieser herkömmlichen Kommunikationstechniken auf. Im Rahmen
der Bestrebungen, standardisierte Kommunikationsprotokolle einzusetzen,
um eine einheitliche Kommunikation zwischen übergeordneten Einheiten
und Feldgeräten verschiedener Hersteller zu ermöglichen,
wurde vor mehr als 20 Jahren das Kommunikationsprotokoll Modbus
entwickelt. Insbesondere in Anlagen der Prozessautomatisierungstechnik
wurde das Kommunikationsprotokoll Modbus in der Vergangenheit sehr
häufig eingesetzt. Dementsprechend weisen ältere übergeordnete
Einheiten zusätzlich oder alternativ zu den oberhalb genannten herkömmlichen Kommunikationsschnittstellen
häufig auch eine Modbus-Kommunikationsschnittstelle auf.
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In
jüngerer Zeit werden an Stelle von Modbus zunehmend modernere
Feldbussysteme, wie beispielsweise HART®,
Profibus®, Foundation® Fieldbus,
etc., eingesetzt. Dennoch sind in bestehenden Anlagen häufig
noch ältere übergeordnete Einheiten, die zwar
eine Modbus-Kommunikationsschnittstelle nicht aber eine Kommunikationsschnittstelle
eines modernen Feldbussystems aufweisen, im Einsatz. Solche älteren übergeordnete
Einheiten kommunizieren mit Feldgeräten gemäß einer
oder mehreren der oberhalb genannten herkömmlichen Kommunikationstechniken.
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Es
besteht häufig der Bedarf, einzelne Teile einer bestehenden
Anlage durch ein Feldbus-Segment eines modernen Feldbussystems zu
ersetzen und/oder die Anlage durch ein Feldbus-Segment eines modernen
Feldbussystems zu ergänzen. Aus Gründen des Investitionsschutzes
besteht bei Anlagenbetreibern häufig der Wunsch, die älteren übergeordneten
Einheiten und bestehende ältere Teile der Anlage weiterhin
einzusetzen. Dementsprechend ist erforderlich, dass das Feldbus-Segment
eines modernen Feldbussystems in die bestehende Anlage integriert
wird. Solch ein Feldbus-Segment kann beispielsweise eine moderne übergeordnete
Einheit (im Folgenden: erste übergeordnete Einheit), mehrere Feldgeräte
und ein modernes Feldbussystem (im Folgenden: erstes Netzwerksystem)
aufweisen, wobei die erste übergeordnete Einheit in Bezug
auf die Mehrzahl von Feldgeräten, die an dem ersten Netzwerksystem
angeschlossen sind, eine Prozesssteuerung ausführt. Hierzu
kommuniziert sie mit den jeweiligen Feldgeräten über
das erste Netzwerksystem. Die im Rahmen dieser Prozesssteuerung
ausgetauschten Informationen können ganz oder teilweise auch
für die ältere übergeordnete Einheit
(im Folgenden: zweite übergeordnete Einheit) relevant sein.
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Es
besteht folglich der Bedarf, dass zumindest ein Teil der Informationen,
die im Rahmen der Prozesssteuerung zwischen der ersten übergeordneten
Einheit und den Feldgeräten über das erste Netzwerksystem
ausgetauscht werden, auch der zweiten übergeordneten Einheit
bereitgestellt wird. Dieser Bedarf besteht nicht nur dann, wenn,
wie in der oberhalb beschriebenen Konstellation, ein modernes Feldbus- Segment
in eine bestehende Anlage mit einer älteren übergeordneten
Einheit und gegebenenfalls einer älteren Kommunikationstechnik
(z. B. Modbus, etc.) integriert werden soll. Vielmehr besteht dieser
Bedarf ganz allgemein auch dann, wenn eine erste übergeordnete
Einheit in Bezug auf eine Mehrzahl von Feldgeräten, die
an einem ersten Netzwerksystem angeschlossen sind, eine Prozesssteuerung ausführt
und die im Rahmen dieser Prozesssteuerung ausgetauschten Informationen
ganz oder teilweise in einer zweiten übergeordneten Einheit,
die eine Kommunikationsschnittstelle eines zweiten Netzwerksystems
aufweist, benötigt werden. Solch ein Bedarf kann beispielsweise
dann auftreten, wenn zwei nicht miteinander kompatible Netzwerksysteme, an
denen jeweils eine übergeordnete Einheit und mehrere Feldgeräte
angeschlossen sind, parallel zueinander betrieben werden und die
im Rahmen einer Prozesssteuerung über das erste Netzwerksystem ausgetauschten
Informationen ganz oder teilweise in der übergeordneten
Einheit des zweiten Netzwerksystems benötigt werden.
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In
der
US 7,246,193 B2 ist
ein Interface-Modul beschrieben, das ein Modbus-Prozesssteuerungsnetzwerk
und ein Foundation
® Fieldbus Prozesssteuerungsnetzwerk
verbindet und das einen Austausch von Prozesssteuerungsinformationen zwischen
diesen beiden Netzwerken ermöglicht. Eine Steuerung des
Interface-Moduls ist dabei derart konfiguriert, dass das Interface-Modul
an die Feldgeräte, die an dem Foundation
® Fieldbus
Prozesssteuerungsnetzwerk angeschlossen sind, Anfragen in Bezug
auf Prozesssteuerungsparameter dieser Feldgeräte sendet.
Die von den einzelnen Feldgeräten erhaltenen Prozesssteuerungsparameter
werden in dem Interface-Modul gespeichert und, falls eine entsprechende
Anfrage von einem Gerät das Modbus-Prozesssteuerungsnetzwerkes
erhalten wird, gemäß dem Modbus-Protokoll an dieses
Gerät bereitgestellt. Dadurch, dass von dem Interface-Modul jeweils
Anfragen an die Feldgeräte gesendet werden, ist eine Konfigurierung
dieses Systems vergleichsweise aufwändig und der Datenverkehr
in dem Foundation
® Fieldbus Prozesssteuerungsnetzwerk
ist erhöht.
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In
der
DE 10 2005
063 053 A1 ist ein Verfahren zur Anlagenüberwachung
beschrieben, wobei in der Anlage mehrere Feldgeräte über
einen Feldbus mit einer Prozesssteuereinheit und einer Anlagenüberwachungseinheit
kommunizieren. Die Anlagen überwachungseinheit hört
dabei den regelmäßigen Datenverkehr auf dem Feldbus,
der zur Prozesssteuerung dient, ab und prüft diesen auf
Informationen, die auf ein Diagnoseereignis bei einem der Feldgeräte
hinweisen. Falls ein Telegramm mit einem Hinweis auf ein Diagnoseereignis
festgestellt wird, werden von der Anlagenüberwachungseinheit
weitere Diagnoseinformationen von dem betreffenden Feldgerät angefordert.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum Betreiben einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik bereitzustellen,
durch das auf einfache und effektive Weise Informationen, die im
Rahmen einer Prozesssteuerung über ein erstes Netzwerksystem
zwischen einer ersten übergeordneten Einheit und Feldgeräten
ausgetauscht werden, an eine zweite übergeordnete Einheit,
die eine Kommunikationsschnittstelle eines zweiten Netzwerksystems,
dessen Protokoll unterschiedlich zu dem ersten Netzwerksystem ist,
aufweist, bereitstellbar sind.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage der
Prozessautomatisierungstechnik gemäß Anspruch
1 sowie durch eine Verwendung eines Gateways in einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik
gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage
der Prozessautomatisierungstechnik, in der eine erste übergeordnete
Einheit in Bezug auf eine Mehrzahl von Feldgeräten, die
an einem ersten Netzwerksystem direkt oder über ein weiteres
Netzwerksystem angeschlossen sind, eine Prozesssteuerung ausführt
und hierzu mit den jeweiligen Feldgeräten über
das erste Netzwerksystem kommuniziert. Ferner ist eine zweite übergeordnete
Einheit, die eine Kommunikationsschnittstelle eines zweiten Netzwerksystems,
dessen Protokoll unterschiedlich zu dem ersten Netzwerksystem ist,
aufweist, über ein Gateway an dem ersten Netzwerksystem
angeschlossen. Bei dem Verfahren werden durch das Gateway nachfolgende
Schritte ausgeführt: Abhören von Nachrichten,
die über das erste Netzwerksystem zwischen der ersten übergeordneten
Einheit und den Feldgeräten ausgetauscht werden; und Bereitstellen
von Nutzdaten, die in zumindest einem Teil der abgehörten
Nachrichten enthalten sind, entsprechend dem Protokoll des zweiten Netzwerksystems
an die zweite übergeordnete Einheit.
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Dadurch,
dass das Gateway in einem Abhör-Modus (auch als „Listener-Modus” bezeichnet) betrieben
wird, kann es grundsätzlich sämtliche Nachrichten,
die über das erste Netzwerksystem ausgetauscht werden,
abhören und entsprechende Informationen an das zweite Netzwerksystem
weiterleiten. Dadurch kann die in dem zweiten Netzwerksystem vorgesehene
zweite übergeordnete Einheit umfassend über sämtliche
Informationen, die im Rahmen der Prozesssteuerung über
das erste Netzwerksystem ausgetauscht werden, informiert werden.
Es können dabei auch mehr als eine erste übergeordnete
Einheit und/oder zweite übergeordnete Einheit in den jeweiligen
Netzwerksystemen vorgesehen sein. Durch den Betrieb des Gateways
in dem Abhör-Modus wird der Datenverkehr auf dem ersten Netzwerksystem
nicht zusätzlich erhöht. Wird das Gateway ausschließlich
in dem Abhör-Modus betrieben, muss das Gateway den Geräten,
die an dem ersten Netzwerksystem angeschlossen sind, nicht bekannt
gemacht werden. Dadurch ist der Aufwand für die Konfigurierung
gering und ein Anschluss des Gateways an dem ersten Netzwerksystem
ist schnell und unkompliziert möglich. Das Gateway muss
lediglich für das Protokoll des ersten Netzwerksystems geeignet
sein und gegebenenfalls auf die Baudrate des ersten Netzwerksystems
eingestellt werden.
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Als ”Gateway” wird
in dem vorliegenden Zusammenhang allgemein eine Einheit bezeichnet, durch
die zwei nicht miteinander kompatible Netzwerksysteme verbunden
bzw. gekoppelt werden. Im Einsatz werden durch das Gateway Nachrichten,
die von einem der beiden Netzwerksysteme an das jeweils andere Netzwerksystem
zu übermitteln sind, weitergeleitet und in das Protokoll
des jeweils anderen Netzwerksystems übersetzt. Bei dem
ersten und/oder dem zweiten Netzwerksystem handelt es sich vorzugsweise
um Feldbussysteme. Neben den im einleitenden Teil genannten Sensoren
und Aktoren werden als „Feldgeräte” in
dem vorliegenden Zusammenhang auch solche Geräte, die an
dem ersten Netzwerksystem angeschlossen sind und über dieses
mit der ersten übergeordneten Einheit kommunizieren, wie
beispielsweise Remote I/Os, weitere Gateways (z. B. ein Profibus®-HART®-Übersetzer), etc.,
bezeichnet.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist nicht erforderlich, dass sämtliche
Nutzdaten, die in den über das erste Netzwerksystem ausgetauschten Nachrichten
enthalten sind, durch das Gateway an die zweite übergeordnete
Einheit bereitgestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein,
dass nur die Nutzdaten von einem Teil der abgehörten Nachrichten,
wie beispielsweise nur von Nachrichten von bestimmten Absendern,
an die zweite übergeordnete Einheit bereitgestellt werden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gateway mit
der entsprechenden Kommunikationsschnittstelle der zweiten übergeordneten
Einheit verbunden ist und dass keine weiteren Geräte an
dem zweiten Netzwerksystem angeschlossen sind. Alternativ können
aber auch weitere Geräte, wie beispielsweise Feldgeräte,
an dem zweiten Netzwerksystem angeschlossen sein. Ferner kann vorgesehen
sein, dass die zweite übergeordnete Einheit zusätzlich über
eine weitere Kommunikationsschnittstelle, wie beispielsweise eine 4–20
mA Schnittstelle oder eine Feldbus-Schnittstelle, mit weiteren Feldgeräten
kommuniziert und in Bezug auf diese eine Prozesssteuerung ausführt.
In Bezug auf das zweite Netzwerksystem bildet die zweite übergeordnete
Einheit vorzugsweise einen Master und das Gateway einen Slave. Dies
wäre beispielsweise die Konstellation, wenn das zweite
Netzwerksystem ein Modbus-Netzwerksystem ist.
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Die
von dem Gateway bereitgestellten Nutzdaten können von der
zweiten übergeordneten Einheit für verschiedene
Zwecke verwendet oder verwertet werden. Beispielsweise können
diese Nutzdaten in der zweiten übergeordneten Einheit und/oder in
einer damit verbundenen Einheit zur Visualisierung und/oder zur
Dokumentation des Prozessablaufs verwendet werden. Alternativ oder
zusätzlich können diese Nutzdaten auch für
die Prozesssteuerung von weiteren, mit der zweiten übergeordneten
Einheit in Kommunikationsverbindung stehenden Geräten,
wie beispielsweise Feldgeräten, verwendet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Nachrichten,
die von dem Gateway abgehört werden, im Rahmen einer zyklischen
Kommunikation zwischen der ersten übergeordneten Einheit
und den Feldgeräten ausgetauscht wer den. Die zyklische
Kommunikation wird typischerweise von der ersten übergeordneten
Einheit, wie beispielsweise einer SPS, für die Prozesssteuerung verwendet.
Ist das erste Netzwerksystem ein Profibus®-Netzwerksystem,
so ist die erste übergeordnete Einheit in der Regel ein
Master der Klasse 1. Ist das erste Netzwerksystem ein Foundation® Fieldbus Netzwerksystem, so ist
die erste übergeordnete Einheit in der Regel ein LAS (Link
Active Scheduler), der über eine Publisher-Subscriber-Kommunikation
mit den jeweiligen Feldgeräten kommuniziert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die von dem Gateway
bereitgestellten Nutzdaten Prozessvariablen sind. Dabei handelt
es sich insbesondere um Messwerte, die von mindestens einem der
Feldgeräte erfasst werden, und/oder um Steuerungsbefehle,
die von der ersten übergeordneten Einheit an mindestens
eines der Feldgeräte gesendet werden. Dies sind typischerweise
die Daten, die im Rahmen einer Prozesssteuerung zwischen einer übergeordneten
Einheit und den zugehörigen Feldgeräten ausgetauscht
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist das erste Netzwerksystem ein Profibus®-Netzwerksystem und das zweite
Netzwerksystem ist ein Modbus-Netzwerksystem. Wie bereits im einleitenden Teil
erläutert wird, tritt solch eine Konstellation in der Praxis
beispielsweise dann auf, wenn ein Profibus®-Feldbus-Segment
in eine bestehende Anlage mit einer älteren übergeordneten
Einheit, die lediglich eine Modbus-Kommunikationsschnittstelle,
nicht aber eine Profibus®-Kommunikationsschnittstelle aufweist,
integriert werden soll. Ferner kann der Fall auftreten, dass an
Stelle des Profibus®-Feldbus-Segmentes
ein Foundation®-Fieldbus-Segment
in eine bestehende Anlage integriert werden soll und dementsprechend
das erste Netzwerksystem durch ein Foundation® Fieldbus
Netzwerksystem gebildet wird. Das zweite Netzwerksystem kann an
Stelle von Modbus auch durch ein HSE-Netzwerksystem (HSE: High Speed
Ethernet) oder ein INTERBUS-S-Netzwerksystem gebildet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die jeweiligen
Nutzdaten, insbesondere die Prozessvariablen, in dem Gateway entsprechenden
Registeradressen zugewiesen werden (Mapping) und über diese
Registeradressen an die zweite übergeordnete Einheit bereitgestellt
werden. Eine derartige Zuweisung erfolgt insbesondere dann, wenn
das zweite Netzwerksystem durch ein Modbus-Netzwerksystem gebildet
wird. Dementsprechend müssen bei der Konfigurierung des
Gateways den Prozessvariablen der betreffenden Geräte (die an
dem ersten Netzwerksystem angeschlossen sind) entsprechende Registeradressen
zugeordnet werden. Dann können im Einsatz des Gateways
die in den abgehörten Nachrichten enthaltenen Prozessvariablen
den zugehörigen Registeradressen zugewiesen werden, wie
dies für das Modbus-Netzwerksystem allgemein bekannt ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist das Gateway ferner in einem Modus
betreibbar, in dem es im Rahmen einer azyklischen Kommunikation
mit Geräten, die an dem ersten Netzwerksystem direkt oder über
ein weiteres Netzwerksystem angeschlossen sind, kommuniziert. Vorzugsweise
handelt es sich bei diesen Geräten um Feldgeräte.
Je nachdem, welches Netzwerksystem eingesetzt wird, kann jedoch
auch vorgesehen sein, dass das Gateway mit der ersten übergeordneten
Einheit kommuniziert. Im Vergleich zu dem Betrieb des Gateways in
dem reinen Abhör-Modus ist bei der vorliegenden Weiterbildung
die Konfigurierung des Gateways und der weiteren, an dem ersten
Netzwerksystem angeschlossenen Geräte aufwändiger.
Insbesondere muss dem Gateway eine Adresse in dem ersten Netzwerksystem
zugeordnet werden und es muss den an dem ersten Netzwerksystem angeschlossenen
Geräten, insbesondere der ersten übergeordneten
Einheit, bekannt gemacht werden. Vorzugsweise ist bei dieser Weiterbildung
vorgesehen, dass das Gateway nicht im Rahmen der normalen Prozesssteuerung
durch eine azyklische Kommunikation eingreift, sondern nur bei Vorliegen
vorbestimmter Voraussetzungen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine azyklische
Kommunikation des Gateways von der zweiten übergeordneten
Einheit aus initiiert wird. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass
das Gateway in der Regel in dem Abhör-Modus betrieben wird
und nur bei Vorliegen vorbestimmter Voraussetzungen, wie beispielsweise beim Überschreiten
eines Grenzwertes, von der zweiten übergeordneten Einheit
aus eine azyklische Kommunikation des Gateways initiiert wird. Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Rahmen der azyklischen
Kommunikation eine Änderung der Konfigurationseinstellungen
von mindestens ei nem der Feldgeräte, die an dem ersten Netzwerksystem
direkt oder über ein weiteres Netzwerksystem angeschlossen
sind, vorgenommen wird. Beispielsweise kann hierbei vorgesehen sein, dass
die zweite übergeordnete Einheit dann, wenn ein Messwert
eines Feldgerätes, das an dem ersten Netzwerksystem angeschlossen
ist, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, eine
azyklische Kommunikation initiiert und eine Parametereinstellung
dieses Feldgerätes und/oder eines weiteren Feldgerätes ändert.
Je nach Anwendung können auch anderweitige azyklische Eingriffe
von der zweiten übergeordneten Einheit aus initiiert werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gateway einen
Webserver aufweist und dass bei einer Konfigurierung des Gateways
nachfolgende Schritte ausgeführt werden: Bereitstellen
der für die Konfigurierung erforderlichen Informationen
und Funktionalität durch das Gateway über den
Webserver; und Konfigurieren des Gateways über einen Webbrowser
unter Zugriff auf den Webserver. Da gemäß dieser
Weiterbildung die für die Konfigurierung erforderlichen
Informationen und Funktionalität durch das Gateway bereitgestellt
werden, ist ein zusätzliches Engineering Werkzeug nicht erforderlich.
Durch die Bereitstellung über den Webserver kann der Vorgang
des Konfigurierens von jeglicher datenverarbeitenden Einheit aus,
die einen Webbrowser aufweist, durchgeführt werden. Der Webbrowser
kann dabei über eine lokale, an dem Gateway vorgesehene
Schnittstelle, wie beispielsweise über einen Ethernet-Anschluss,
auf den Webserver zugreifen. Ferner kann der Webbrowser auch über
ein lokales Firmennetz und/oder über das Internet auf den
Webserver zugreifen. Durch die Verwaltung der für die Konfigurierung
erforderlichen Informationen und Funktionalität in dem
Gateway selbst kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass bei
der Konfigurierung des Gateways jeweils auf die aktuellen Informationen
zugegriffen wird. Dementsprechend wird durch die Weiterbildung eine
Konfigurierung des Gateways vereinfacht und die Gefahr einer fehlerhaften
Konfigurierung wird reduziert.
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Gemäß dieser
Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Vornahme und/oder die Änderung von
Konfigurationseinstellungen des Gateways über den Webbrowser
online auf dem Gateway durchgeführt werden. Unter ”online” wird
dabei verstanden, dass die vorgenommenen und/oder geänderten
Konfigurationseinstellungen direkt in dem Gateway übernommen
werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die bisherigen
Konfigurationseinstellungen des Gateways zunächst als Datei über
den Webserver exportiert werden. Anschließend können
die Konfigurationseinstellungen auf der datenverarbeitenden Einheit,
auf welcher der Webbrowser implementiert ist, beispielsweise unter
Verwendung eines Applets, geändert werden. Nach der Änderung
können die Konfigurationseinstellungen dann als Datei in das
Gateway übertragen werden. Sowohl bei dieser offline-Konfigurierung
als auch bei der oberhalb beschriebenen online-Konfigurierung kann
vorgesehen werden, dass die Konfigurationseinstellungen des Gateways
als Datei über den Webserver exportiert werden und zur
Datensicherung auf einer externen Speichereinheit gespeichert werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung stellt das Gateway ein Applet, insbesondere
ein JAVA-Applet, zur Ausführung in einem Webbrowser bereit,
wobei der Schritt des Konfigurierens zumindest teilweise in dem
Applet durchgeführt wird. Ein Applet ist dabei ein Programm,
das in der datenverarbeitenden Einheit, auf welcher der Webbrowser
implementiert ist, ausführbar ist und das direkt mit einem
Anwender interagieren kann, ohne dass hierzu Daten zum Webserver übertragen
werden müssen. Alternativ zu der Bereitstellung eines Applets
kann aber auch vorgesehen sein, dass sämtliche Schritte,
die für die Konfigurierung des Gateways durchzuführen sind,
durch ein Programm in dem Gateway ausgeführt werden. Dies
führt jedoch zu einem erhöhten Datenverkehr zwischen
dem Webbrowser und dem Webserver.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem Gateway
für mindestens ein Feldgerät (das an dem ersten
Netzwerksystem angeschlossen ist) zugehörige Informationen
zur Geräteintegration dieses Feldgerätes, insbesondere eine
GSD (engl.: ”Generic Station Description”; deutsch: ”Geräte-Stammdaten-Datei”)
oder ein Teil einer GSD, gespeichert sind. Solche Informationen zur
Geräteintegration umfassen dabei vorzugsweise Informationen
bezüglich der Kommunikationseigenschaften des betreffenden
Feldgerätes, die beispielsweise in dem Gateway für
eine Netzwerkkonfigurierung des ersten Netzwerksystems benötigt
werden. Insbesondere dann, wenn das Gateway azyklisch mit den betreffenden
Feldgeräten kommunizieren soll, ist die Vorsehung solcher
GSDs sinnvoll. Eine GSD ist dabei ein elektronisches Datenblatt,
das in der Regel von einem Hersteller eines Feldgerätes bereitgestellt wird
und in dem die Kommunikationseigenschaften eines Profibus®-Feldgerätes beschrieben
sind. Es kann dabei vorgesehen sein, dass lediglich die Informationen
zur Geräteintegration eines Feldgerätes, insbesondere
nur der betreffende Teil einer GSD, in dem Gateway gespeichert sind,
die für eine Konfigurierung des Gateways in Bezug auf dieses
Feldgerät erforderlich sind. Ferner kann vorgesehen sein,
dass in dem Gateway generische Informationen zur Geräteintegration,
die für eine Mehrzahl von Feldgeräten anwendbar
sind, gespeichert sind. Für Profibus®-Feldgeräte
existieren beispielsweise solche generischen GSDs in Form von Profilspezifischen GSDs,
die beispielsweise entsprechend dem PROFIBUS®-PA-PROFILE,
Revision 3.0 erstellt wurden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Schritt des
Konfigurierens mindestens einen der nachfolgenden Schritte aufweist: Konfigurieren
des Gateways als Slave bezüglich des zweiten Netzwerksystems;
Konfigurieren des Gateways als Master bezüglich des ersten
Netzwerksystems; Durchführen einer Netzwerkkonfigurierung
des ersten Netzwerksystems; und Zuordnen von Registeradressen in
dem Gateway zu den einzelnen Feldgeräten. Das Konfigurieren
des Gateways als Slave kann beispielsweise die Vergabe einer Adresse
bezüglich des zweiten Netzwerksystems und/oder die Einstellung
von Parametern bezüglich einer Kommunikation über
das zweite Netzwerksystem umfassen. Das Konfigurieren des Gateways
als Master (z. B. als Master der Klasse 2 bei Profibus®;
zum Beispiel als LM (Link Master) bei Foundation® Fieldbus)
kann beispielsweise die Vergabe einer Adresse bezüglich
des ersten Netzwerksystems, gegebenenfalls die Einstellung der Baudrate
(z. B. bei Profibus®) und/oder
die Einstellung von Busparametern des ersten Netzwerksystems umfassen.
Ist beabsichtigt, das Gateway ausschließlich in dem Abhör-Modus
zu betreiben, so ist eine Konfigurierung des Gateways als Master
nicht erforderlich.
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Der
Schritt der Durchführung einer Netzwerkkonfigurierung des
ersten Netzwerksystems ist lediglich dann erforderlich, wenn das
Gateway auch mit Geräten, die an dem ersten Netzwerksystem
angeschlossen sind, kommunizieren soll. Dann müssen die
betreffenden Feldgeräte derart in die Kommunikationssstruktur
des Gateways eingebunden werden, dass das Gateway mit diesen über
das erste Netzwerksystem kommunizieren kann. Vorzugsweise ist dabei
vorgesehen, dass in dem Gateway eine Liste der verfügbaren
Feldgeräte verwaltet wird. Ein Anwender kann dann die jeweils
gewünschten Feldgeräte auswählen und
Einstellungen in Bezug auf eine Kommunikation mit diesen (beispielsweise
im Rahmen eines azyklischen Datenverkehrs) vornehmen. Ist hingegen
vorgesehen, dass das Gateway ausschließlich in dem Abhör-Modus
betrieben wird, so ist das Gateway vorzugsweise derart eingerichtet,
dass es grundsätzlich alle Nachrichten, die über
das erste Netzwerksystem ausgetauscht werden, abhört. In diesem
Fall müssen dem Gateway lediglich Informationen bezüglich
der angeschlossenen Feldgeräte und deren Prozessvariablen
vorliegen, so dass es die in den Nachrichten enthaltenen Nutzdaten
korrekt zuordnen kann. Diese Informationen kann das Gateway automatisch
durch den unterhalb beschriebenen Netzwerk-Scan erhalten.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung wird vor dem Schritt des Konfigurierens
mindestens einer der nachfolgenden Schritte ausgeführt:
Erfassen der an dem ersten Netzwerksystem direkt oder über
ein weiteres Netzwerksystem angeschlossenen Feldgeräte
(Durchführen eines Netzwerk-Scans) durch das Gateway und
Bereitstellen von Informationen über die erfassten Feldgeräte über
den Webserver; und Bereitstellen der bisherigen Konfigurationseinstellungen
des Gateways, insbesondere der Einstellungen bezüglich
der Netzwerkkonfigurierung des ersten Netzwerksystems, durch das
Gateway über den Webserver. Falls das Gateway ausschließlich
in dem Abhör-Modus betrieben werden soll, kann es ausreichend
sein, lediglich den ersten Schritt durchzuführen, so dass
dem Gateway die erforderlichen Informationen bezüglich
der angeschlossenen Feldgeräte und deren Prozessvariablen
vorliegen. Durch die Bereitstellung der bisherigen Konfigurationseinstellungen
des Gateways (gemäß dem zweiten Schritt) ist nicht
mehr erforderlich, dass diese vollständig durch den Anwender
eingegeben werden. Die bereitgestellten Informationen und/oder Konfigurationseinstellungen
können vorzugsweise durch einen Anwender bei Bedarf geändert
werden. Die Durchführung des Netzwerk-Scans setzt voraus, dass
das Gateway bereits an dem ersten Netzwerksystem angeschlossen ist.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, eine
Konfigurierung des Gateways in einem Zustand durchzuführen,
in dem das Gateway noch nicht an den beiden Netzwerksystemen angeschlossen
ist. In diesem Fall müssen die an dem ersten Netzwerksystem
angeschlossenen Feldgeräte durch den Anwender einzeln eingegeben
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gateway bei
der Konfigurierung Feldgeräten, die in die Kommunikationsstruktur des
Gateways einzubinden sind, jeweils mindestens eine Registeradresse
zuordnet. Beispielsweise kann diese Funktionalität derart
in dem Gateway implementiert sein, dass bei der Vergabe der Registeradressen
mit einer Start-Registeradresse begonnen wird und die einzelnen
Registeradressen in der Reihenfolge, in der die einzelnen Feldgeräte
ausgewählt werden, fortlaufend vergeben werden. Diese automatische
Vergabe der Registeradressen durch das Gateway reduziert den erforderlichen
Zeitaufwand für den Anwender. Vorzugsweise erfolgt diese
automatische Vergabe der Registeradressen in Kombination mit dem
oberhalb beschriebenen Netzwerk-Scan.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gateway Informationen über die
Zuordnung von Registeradressen zu den einzelnen Feldgeräten über
den Webserver bereitstellt. Vorzugsweise werden diese Informationen
in Form einer Textdatei, wie beispielsweise in einer CSV-Datei (CSV:
Character Separated Values), bereitgestellt. Dadurch wird auf einfache
Weise ermöglicht, dass die Informationen über
die Zuordnung von Registeradressen auch für eine übergeordnete
Einheit (beispielsweise die zweite übergeordnete Einheit) und/oder
für ein Engineering Werkzeug, das zum Konfigurieren der
(zweiten) übergeordneten Einheit dient, verfügbar
sind. Diese Informationen benötigt beispielsweise die zweite übergeordnete
Einheit für die Abfrage von Nutzdaten und gegebenenfalls
für eine Kommunikation mit den jeweiligen Feldgeräten über
das Gateway.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines Gateways
in einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik, in der eine
erste übergeordnete Einheit in Bezug auf eine Mehrzahl von
Feldgeräten, die an einem ersten Netzwerksystem direkt
oder über ein weiteres Netzwerksystem angeschlossen sind,
eine Prozesssteuerung ausführt und hierzu mit den jeweiligen
Feldgeräten über das erste Netzwerksystem kommuniziert,
zum Abhören von Nachrichten, die über das erste
Netzwerksystem zwischen der ersten übergeordneten Einheit
und den Feldgeräten aus getauscht werden, und zum Bereitstellen
von Nutzdaten, die in zumindest einem Teil der abgehörten
Nachrichten enthalten sind, entsprechend einem Protokoll eines zweiten
Netzwerksystems an eine zweite übergeordnete Einheit, die
eine Kommunikationsschnittstelle des zweiten Netzwerksystems, dessen
Protokoll unterschiedlich zu dem Protokoll des ersten Netzwerksystems
ist, aufweist. Die oberhalb in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren
erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind in entsprechender
Weise bei der erfindungsgemäßen Verwendung realisierbar.
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Weitere
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren
zeigen:
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1:
eine Anlage der Prozessautomatisierungstechnik zur Veranschaulichung
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2:
eine Detailansicht des Gateways aus 1;
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3:
eine schematische Ansicht einer Bedienoberfläche zur Konfigurierung
eines Gateways; und
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4:
ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung einer Konfigurierung
des Gateways.
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In 1 ist
eine erste übergeordnete Einheit 2, die durch
eine SPS gebildet wird, über ein erstes Netzwerksystem 4 mit
drei Feldgeräten F1, F2 und F3 verbunden. Das erste Netzwerksystem 4 wird durch
ein Profibus® DP Netzwerksystem
gebildet. Ferner ist an dem ersten Netzwerksystem 4 über
einen Segment-Koppler 8 ein weiteres Netzwerksystem 6,
das durch ein Profibus® PA Netzwerksystem gebildet
wird, angeschlossen. An dem weiteren Netzwerksystem 6 sind
drei Feldgeräte F4, F5 und F6 angeschlossen. Die erste übergeordnete
Einheit 2 ist ein Master der Klasse 1, was in 1 schematisch durch
die Box 10 dargestellt ist. In Bezug auf die Feldgeräte
F1–F6 führt sie eine Prozesssteuerung aus und
kommuniziert mit diesen im Rahmen eines zyklischen Datenverkehrs.
Beispielsweise fordert sie von Feldgeräten, die Sensoren
bilden, Messwerte an und gibt in Abhängigkeit davon Steuerungsbefehle an
Feldgeräte, die Aktoren bilden, aus. An der ersten übergeordneten
Einheit 2 ist ferner eine Rechnereinheit 12 angeschlossen,
die zur Bedienung der ersten übergeordne ten Einheit 2 und
zur Visualisierung von Daten bezüglich der ausgeführten
Prozesssteuerung dient.
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Das
oberhalb beschriebene Profibus-Feldbus-Segment bildet Teil einer
Anlage, in der eine zweite übergeordnete Einheit 14,
die durch eine SPS gebildet wird, vorgesehen ist. Diese führt
in Bezug auf weitere (nicht dargestellte) Feldgeräte eine
Prozesssteuerung aus. Die zweite übergeordnete Einheit 14 kommuniziert
mit diesen weiteren Feldgeräten gemäß dem
4–20 mA Standard. Die zweite übergeordnete Einheit 14 weist
neben der 4–20 mA Kommunikationsschnittstelle ferner eine
Modbus-Kommunikationsschnittstelle, nicht jedoch eine Profibus®-Kommunikationsschnittstelle auf.
Um Informationen, die im Rahmen der Prozesssteuerung zwischen der
ersten übergeordneten Einheit 2 und einem oder
mehreren der Feldgeräte F1–F6 ausgetauscht werden,
auch an die zweite übergeordnete Einheit 14 bereitzustellen,
ist die zweite übergeordnete Einheit 14 über
ein Gateway 16 mit dem ersten Netzwerksystem 4 verbunden.
Die zweite übergeordnete Einheit 14 und das Gateway 16 sind über
ein zweites Netzwerksystem, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel
durch ein Modbus-Netzwerksystem 18 gebildet wird, verbunden.
In Bezug auf das Modbus-Netzwerksystem 18 bildet die zweite übergeordnete
Einheit 14 einen Master, was in 1 schematisch
durch die Box 20 dargestellt ist, und das Gateway 16 einen
Slave, was in 1 schematisch durch die Box 22 dargestellt
ist.
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An
der zweiten übergeordneten Einheit 14 ist ferner
eine Rechnereinheit 24 angeschlossen, die zur Bedienung
und zur Visualisierung von Daten der zweiten übergeordneten
Einheit 14 dient. Eine weitere Rechnereinheit 26,
die an der zweiten übergeordneten Einheit 14 angeschlossen
ist, dient zur Konfigurierung der zweiten übergeordneten
Einheit 14.
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Im
Folgenden wird eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens beschrieben. Das Gateway 16 wird in einem Abhör-Modus
betrieben, in dem es sämtliche Nachrichten, die zwischen
der ersten übergeordneten Einheit 2 und den Feldgeräten
F1–F6 im Rahmen der Prozesssteuerung ausgetauscht werden,
abhört. In dem Gateway 16 sind eine Mehrzahl von
Registeradressen vorgesehen, denen bei einer Konfigurierung des
Gateways jeweils Prozessvariablen von einem oder mehreren der Feldgeräte
F1–F6 zugeordnet wurden. Sofern in einer der abgehörten
Nachrichten eine Prozessvariable, der in dem Gateway 16 eine
Registeradresse zugeordnet wurde, enthalten ist, wird diese Prozessvariable
in dem Gateway 16 unter der entsprechenden Registeradresse
abgelegt bzw. gespeichert, wie dies bei Modbus allgemein bekannt
ist. Dieser Vorgang wird auch als Mapping bezeichnet. Wenn die zweite übergeordnete
Einheit 14 eine Prozessvariable benötigt, die über
das erste Netzwerksystem 4 zwischen der ersten übergeordneten
Einheit 2 und einem oder mehreren der Feldgeräte
F1–F6 übermittelt wurde, stellt sie eine entsprechende
Anfrage an das Gateway 16. In der Anfrage ist die zu dieser
Prozessvariable zugehörige Registeradresse angegeben. Das
Gateway 16 liest die unter der angegebenen Registeradresse
abgelegte Prozessvariable aus und übermittelt sie an die
zweite übergeordnete Einheit 14.
-
Die
Prozessvariablen, die von dem Gateway 16 an die zweite übergeordnete
Einheit 14 übermittelt werden, werden in der zweiten übergeordneten
Einheit 14 verarbeitet und zur Visualisierung an die Rechnereinheit 24 übertragen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass alle oder ein Teil der übermittelten Prozessvariablen
von der zweiten übergeordneten Einheit 14 für
eine Prozesssteuerung der weiteren (nicht dargestellten) Feldgeräte,
die von der zweiten übergeordneten Einheit 14 gesteuert
werden, verwendet werden.
-
Gemäß einer
zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist das Gateway 16 zusätzlich zu dem
oberhalb beschriebenen Abhör-Modus in einem Modus betreibbar,
in dem es im Rahmen einer azyklischen Kommunikation mit den Feldgeräten
F1–F6 kommunizieren kann. Dementsprechend bildet das Gateway 16 einen
Master der Klasse 2 in Bezug auf das erste Netzwerksystem 4, was
in 1 schematisch durch die Box 28 dargestellt
ist. Das Gateway 16 und die weiteren, an dem ersten Netzwerksystem 4 und
dem weiteren Netzwerksystem 6 angeschlossenen Geräte 2,
F1–F6 sind derart konfiguriert, dass das Gateway 16 im
azyklischen Datenverkehr mit den Feldgeräten F1–F6 kommunizieren
kann.
-
Gemäß der
zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gateway 16 im
Normalbetrieb in dem Abhör-Modus, der oberhalb in Bezug
auf die erste Ausführungsform erläutert wurde,
betrieben wird. Die zweite übergeordnete Einheit 14 ist
derart eingerichtet, dass sie einen Messwert von einem der Feldgeräte,
beispielsweise von dem Feldgerät F6, überwacht.
Dieser Messwert wird, wie oberhalb erläutert, über
das Gateway 16 an die zweite übergeordnete Einheit 14 bereitgestellt.
Wenn dieser Messwert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, übermittelt
die zweite übergeordnete Einheit 14 eine Nachricht
an das Gateway 16, dass eine Konfigurationseinstellung
des Feldgerätes F6 in vorgegebener Weise zu ändern
ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Feldgerät F6 um
ein Durchfluss-Messgerät handeln und die vorgegebene Änderung
der Konfigurationseinstellung kann eine Änderung des Dichte-Parameters,
der in dem Feldgerät F6 vorgesehen ist, sein. Nach Erhalt
der Nachricht von der zweiten übergeordneten Einheit 14 kommuniziert
das Gateway 16 im azyklischen Datenverkehr mit dem Feldgerät
F6 und nimmt eine entsprechende Änderung der Konfigurationseinstellung
vor, wie dies bei Profibus® allgemein bekannt
ist. Nach Abschluss der azyklischen Kommunikation wird das Gateway 16 wieder
in dem Abhör-Modus betrieben.
-
Gemäß einer
dritten Ausführungsform wird das Gateway 16 zusätzlich
zur Unterstützung eines PAM-Systems (Plant Asset Management
System) 30 eingesetzt. Das Gateway 16 steht mit
dem PAM-System 30 in Kommunikationsverbindung. Solch ein PAM-System 30 dient
zur Überwachung und Optimierung einer Anlage, um deren
Ausfallzeiten zu minimieren. Insbesondere werden in solch einem PAM-System 30 instandhaltungsrelevante
Informationen bezüglich der Feldgeräte verwaltet.
Gemäß der dritten Ausführungsform werden
die abgehörten Nachrichten von dem Gateway 16 auf
Informationen geprüft, die auf ein Diagnoseereignis bei
einem der Feldgeräte F1–F6 hinweisen. Sofern solch
ein Hinweis auf ein Diagnoseereignis festgestellt wird, fordert
das Gateway 16 im Rahmen des azyklischen Datenverkehrs
von dem betreffenden Feldgerät weitere Diagnoseinformationen
an. Die azyklische Kommunikation erfolgt dabei entsprechend, wie
dies oberhalb in Bezug auf die zweite Ausführungsform erläutert
wurde. Die jeweiligen Diagnoseinformationen werden anschließend
an das PAM-System übermittelt.
-
Im
Folgenden wird eine Konfigurierung des Gateways 16 beschrieben.
Hierzu weist das Gateway 16 einen Webserver 32 auf.
Das Gateway 16 ist dabei derart angepasst, dass es die
für die Konfigurierung erforderlichen Informationen und
Funktionalität über den Webserver 32 bereitstellt.
Demgemäß kann eine Konfigurierung des Gateways 16 von
jeder datenverarbeitenden Einheit 34 aus, die einen (nicht dargestellten)
Webbrowser aufweist, durchgeführt werden. Es wird dabei
das Übertragungsprotokoll HTTP verwendet. Die Kommunikationsverbindung
ist in 1 schematisch durch die Linie 36 dargestellt. In
dem Gateway 16 sind die GSDs 38 der einzelnen Feldgeräte
F1, F2, ... F6 gespeichert. Zusätzlich können
in dem Gateway 16 auch noch GSDs weiterer Feldgeräte,
die bisher noch nicht an dem ersten 4 oder dem weiteren 6 Netzwerksystem
angeschlossen sind, gespeichert sein. Wie in 2 schematisch durch
den Pfeil 40 dargestellt ist, können solche GSDs
durch einen Anwender von (jeglicher) datenverarbeitenden Einheit 34,
die einen Webbrowser aufweist, über den Webserver 32 des
Gateways 16 in das Gateway 16 geladen werden.
-
Im
Folgenden wird eine Konfigurierung des Gateways 16 in einem
Zustand, in dem es (im Unterschied zu 1) bezüglich
der Hardware noch nicht in der Anlage angeschlossen ist, gemäß einem
ersten Konfigurationsbeispiel beschrieben. Von einer (beliebigen)
datenverarbeitenden Einheit 34 aus, die einen Webbrowser
aufweist, wird eine Kommunikationsverbindung 36 zu dem
Gateway 16 hergestellt. Die Kommunikationsverbindung 36 wird
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein lokales
Firmennetz gebildet. Das Gateway 16 stellt die für
die Konfigurierung erforderlichen Informationen und Funktionalität über
den Webserver 32 bereit. Insbesondere muss eine Konfigurierung
des Gateways 16 als Modbus-Slave 22 bezüglich
des zweiten Netzwerksystems 18 und eine Konfigurierung
des Gateways 16 als Profibus®-Master 28 (der
Klasse 2) bezüglich des ersten Netzwerksystems 4 durchgeführt werden.
Ferner umfasst die Konfigurierung auch das Durchführen
einer Netzwerkkonfigurierung des ersten Netzwerksystems 4 und
das Zuordnen von Registeradressen in dem Gateway 16 zu
den einzelnen Feldgeräten F1, F2, ... F6 (oder nur einem
Teil der Feldgeräte). Vor der Vornahme und/oder Änderung von
Konfigurationseinstellungen werden die bisherigen Konfigurationseinstellungen
des Gateways 16 als Datei (File) über den Webserver 32 auf
die datenverarbeitende Einheit 34 geladen. Durch ein Applet, das über
den Webserver 32 bereitgestellt wird und das auf der datenverarbeitenden
Einheit 34 abläuft, wird anschließend
dem Anwender die Möglichkeit gegeben, die bisherigen Konfigurationseinstellungen des
Gateways 16 über die datenverarbeitende Einheit 34 zu ändern.
-
Bei
der Konfigurierung stellt das Gateway 16 einem Anwender über
den Webserver 32 eine Liste von Feldgeräten, deren
zugehörige GSDs in dem Gateway 16 gespeichert
sind, bereit. Der Anwender kann dann aus der Liste diejenigen Feldgeräte
auswählen, die er gegenüber der bisherigen Konfigurierung
in die Kommunikationsstruktur des Gateways 16 einbinden
möchte. Für die ausgewählten Feldgeräte
können dann Einstellungen beziehungsweise Änderungen
in Bezug auf die einzubindenden Prozessvariablen und/oder die Zuordnung
von Modbus-Registeradressen zu den jeweiligen Prozessvariablen vorgenommen
werden. Eine Bedienoberfläche, durch die solch eine Einstellung
beziehungsweise Änderung vornehmbar ist, ist beispielhaft
in 3 dargestellt.
-
In
einem ersten Bedienfenster 42 wird einem Anwender in einem
ersten Auswahlmenü 44 die Möglichkeit
gegeben, ein Feldgerät auszuwählen. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist ein Drucksensor ausgewählt.
Durch Anklicken des Buttons 46 ”Configure” wird
ein zweites Bedienfenster 48 geöffnet, in dem
ein Anwender die einzelnen Prozessvariablen dieses Drucksensors
in einem zweiten Auswahlmenü 50 auswählen
kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor
derart ausgebildet, dass er zwei Messwerte (IN-Werte) liefern kann
und bei Erhalt eines Anzeigebefehls (OUT-Wert) von der ersten übergeordneten
Einheit 2 einen entsprechenden Wert auf seiner Anzeige
anzeigen kann. Je nach Konfigurierung des Gateways 16 können
allen oder nur einem Teil dieser Prozessvariablen zugehörige
Modbus-Registeradressen zugeordnet werden.
-
In
der Darstellung der 3 ist in dem zweiten Auswahlmenü 50 eine
Prozessvariable
(”SECOND PV (IN)”), die ein
von dem Drucksensor gelieferter Druck-Messwert ist, ausgewählt.
In einem dritten Auswahlmenü 52 kann der Anwender
den Datentyp der in dem zweiten Auswahlmenü 50 ausgewählten
Prozessvariable einstellen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist als Datentyp eine Gleitkommazahl (”FLOATING POINT”)
eingestellt. Schließlich wird dem Anwender in einem vierten
Auswahlmenü 54 von dem Gateway 16 automatisch
eine Registeradresse, die der in dem zweiten Auswahlmenü 50 ausgewählten
Prozessvariable zugeordnet werden soll, vorgeschlagen. In diesem
Ausführungsbeispiel wird der Prozessvariable (”SECOND
PV (IN)”) die Registeradresse ”40010” zugeordnet.
Falls der Anwender diese Zuordnung nicht übernehmen möchte, kann
er sie gegebenenfalls in dem vierten Auswahlmenü 54 ändern.
In entsprechender Weise können auch bei den weiteren Prozessvariablen,
die in dem Drucksensor vorgesehen sind, jeweils ein Datentyp und
eine Registeradresse zugeordnet beziehungsweise geändert
werden. Ferner kann das Gateway 16 auch in Bezug auf weitere
Feldgeräte entsprechend, wie dies unter Bezugnahme auf 3 erläutert
wurde, konfiguriert werden.
-
Nach
der Vornahme sämtlicher Konfigurationseinstellungen in
der datenverarbeitenden Einheit 34 werden diese Konfigurationseinstellungen
in einer Datei gespeichert, die dann über den Webserver 32 auf
das Gateway 16 übertragen wird. Diese Datei kann
zur Sicherung der Konfigurationseinstellungen des Gateways 16 auch
noch auf einer weiteren Einheit gespeichert werden. Ferner erstellt
das Gateway 16 eine Textdatei (im CSV-Format), in der die
Informationen über die Zuordnung von Registeradressen zu
den einzelnen Feldgeräten, insbesondere zu deren Prozessvariablen,
gespeichert sind. Diese Textdatei, die in 2 schematisch
durch den Zylinder 56 dargestellt ist, kann dann anschließend über
den Webserver 32 des Gateways 16 an eine datenverarbeitende
Einheit (hier: 34), die einen Webbrowser aufweist, exportiert
werden. Diese Textdatei ist für die Konfigurierung der
zweiten übergeordneten Einheit 14, die im azyklischen
Datenverkehr über das Gateway 16 mit den einzelnen
Feldgeräten kommuniziert, relevant. Die Informationen bezüglich
der Netzwerkkonfigurierung des ersten Netzwerksystems 4 und bezüglich
der Konfigurierung des Gateways 16 als Profibus®-Master 28 der Klasse
2 werden in einem ausfallsicheren Speicher 58 des Gateways 16,
der dem Profibus®-Master 28 zugeordnet
ist, gespeichert.
-
Für
den Einsatz wird das Gateway 16 dann anschließend
bezüglich seiner Hardware in der Anlage angeschlossen.
Die Anlage kann dabei beispielsweise derart aufgebaut sein, wie
es in 1 dargestellt ist. Nach Anschluss des Gateways 16 führt
die ses als erstes eine Inbetriebnahme-Phase (Online-Commissioning)
aus. Dabei wird in einem Verifizierungsvorgang überprüft,
ob die einzelnen angeschlossenen Feldgeräte F1, F2, ...
F6 die jeweils in dem Gateway 16 vorgesehene Konfigurierung
akzeptieren. Sofern eines der Feldgeräte F1, F2, ... F6 mit
der Konfigurierung des Gateways 16 nicht kompatibel sein
sollte, wird der Anwender von dem Gateway 16 entsprechend
benachrichtigt. Der Anwender kann dann eine erforderliche Änderung
der Konfigurierung des Gateways 16 vornehmen. Nachdem die Inbetriebnahme-Phase
erfolgreich abgeschlossen ist, geht der Profibus®-Master 28 in
den Betriebszustand (Operate) und kommuniziert mit den einzelnen Feldgeräten
F1, F2, ... F6 im azyklischen Datenverkehr, sofern dies von der
zweiten übergeordneten Einheit 14 initiiert wird.
Sofern keine azyklische Kommunikation stattfindet, befindet sich
das Gateway 16 im Abhör-Modus.
-
Im
Folgenden wird eine Konfigurierung des Gateways 16 in einem
Zustand, in dem es bereits in der Anlage angeschlossen ist, gemäß einem
zweiten Konfigurationsbeispiel beschrieben. Es wird dabei ein Aufbau
einer Anlage angenommen, wie es in 1 dargestellt
ist. Dabei sind den einzelnen Feldgeräten F1, F2, ... F6
und dem Profibus®-Master 28 des
Gateways 16 bereits Adressen zugeordnet, so dass das Gateway 16 über
das erste Netzwerksystem 4 mit den Feldgeräten
F1, F2, ... F6 kommunizieren kann. Das Verfahren wird unter Bezugnahme
auf 4 erläutert.
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In 4 sind
die Kommunikationsebenen des Gateways 16, des Profibus®-Masters 28 und eines
beispielhaften Feldgerätes jeweils schematisch durch die
Balken 60 (Gateway), 62 (Profibus®-Master)
und 64 (Feldgerät) dargestellt. Ein Anwender 66, der
eine Konfigurierung des Gateways 16 vornehmen möchte,
gibt über die datenverarbeitende Einheit 34, auf
welcher der Webbrowser implementiert ist, einen Befehl zum Scannen
des (ersten) Netzwerksystems 4 (”Scan Network”)
ein. Dieser Befehl wird innerhalb des Gateways 16 an den
Profibus®-Master 28 weitergegeben. Über
eine entsprechende Profibus®-Kommunikation
(”GetDiag()”, ”DiagResponse()”, ”GetConfig()”, ”ConfigResponse()”) werden
die an dem ersten Netzwerksystem 4 (direkt oder über
das weitere Netzwerksystem 6) angeschlossenen Feldgeräte
abgefragt und deren Konfigurationseinstellungen werden an das Gateway 16 übertragen.
Das Gateway 16 wiederum erstellt basierend auf den erhaltenen
Informationen eine Liste mit den verfügbaren Feldgeräten
(”LiveList”) und den gefundenen GSD-Modulen. Diese
Liste wird dem Anwender 66 über den Webserver 32 bereitgestellt.
Ferner werden dem Anwender 66 die bisherigen Konfigurationseinstellungen
des Gateways 16 und der über das erste Netzwerksystem 4 angeschlossenen Feldgeräte
bereitgestellt. In entsprechender Weise, wie dies oberhalb in Bezug
auf die Konfigurierung des Gateways 16 in einem nicht angeschlossenen Zustand
erläutert wird, führt das Gateway 16 automatisch
eine Zuordnung von Registeradressen zu den einzelnen Prozessvariablen,
die in den verschiedenen Feldgeräten vorgesehen sind, durch.
Diese, von dem Gateway 16 vorgeschlagene Zuordnung wird dem
Anwender 66 über den Webserver 32 bereitgestellt
(”Vorschlag Modbus Mapping”).
-
Im
Unterschied zu dem ersten Konfigurationsbeispiel werden diese bisherigen
und von dem Gateway 16 vorgeschlagenen Konfigurationseinstellungen
nicht als Datei über den Webserver 32 auf die datenverarbeitende
Einheit 34, auf welcher der Webbrowser implementiert ist, übertragen.
Vielmehr ist bei dieser Ausführungsform in dem Gateway 16 selbst
ein entsprechendes Programm vorgesehen, das dem Anwender über
den Webserver 32 eine Bedienoberfläche bereitstellt, über
welche er (von der datenverarbeitenden Einheit 34 aus)
die vorgeschlagenen Konfigurationseinstellungen akzeptieren, ändern
oder ablehnen kann (vgl. ”Akzeptieren, Ändern od.
Ablehnen”). Sofern der Anwender 66 Änderungen
der Konfigurationseinstellungen vornimmt, werden diese direkt online
auf dem Gateway 16 übernommen. Da bei dem vorliegenden
Beispiel auf Grund der umfassenden Konfigurationsdaten, die durch
den Netzwerk-Scan bereits erhalten werden, in den meisten Fällen
nur wenige Änderungen der Konfigurationseinstellungen vorgenommen
werden müssen, ist in der Regel solch eine Online-Konfigurierung vorteilhafter.
Die gegebenenfalls erforderlichen Änderungen der Konfigurationseinstellungen
werden auch an den Profibus®-Master 28 des
Gateways 16 weitergegeben (”(geänderte)
Konfiguration”). Wie bei dem ersten Konfigurationsbeispiel
erstellt das Gateway 16 wiederum eine Textdatei (im CSV-Format),
in der die Informationen über die Zuordnung von Registeradressen
zu den einzelnen Feldgeräten, insbesondere zu deren Prozessvariablen,
gespeichert sind, sowie eine Datei zur Datensicherung, in der die Konfigurationseinstellungen
des Gateways 16 gespeichert sind.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die unter Bezugnahme auf die
Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Sofern das Gateway beispielsweise ausschließlich in einem
Abhör-Modus betrieben werden soll und keine azyklische
Kommunikation durchführen soll, müssen bei dem
oberhalb beschriebenen Netzwerk-Scan lediglich die angeschlossenen
Feldgeräte und deren Prozessvariablen ermittelt und zumindest
einem Teil der Prozessvariablen entsprechende Registeradressen zugeordnet werden.
Dieser Vorgang kann automatisiert durch das Gateway nach Durchführen
eines Netzwerk-Scans erfolgen. Ein Anwender muss lediglich dann
eingreifen, falls er Änderungen wünscht.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Konfigurierung des Gateways zusätzlich
auch mit einem herkömmlichen Engineering Werkzeug durchführbar ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 7246193
B2 [0007]
- - DE 102005063053 A1 [0008]