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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von anlagenbezogenen Betriebsdaten einer Schaltanlage. Letztere weist eine Mehrzahl von über einen Feldbus miteinander verbundenen Steuergeräten auf. Die Schaltanlage ist über den Feldbus mit einem externen Leittechnikrechner als Busmaster zur Steuerung der als Slaves fungierenden Steuergeräte verbunden. Es werden zwischen dem Leittechnikrechner und den jeweiligen Steuergeräten Prozessdaten ausgetauscht.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Diagnose-Datenserver sowie eine Schaltanlage, insbesondere ein Motor-Control-Center, welche bzw. welches datentechnisch mit einem derartigen Diagnose-Datenserver verbunden ist oder einen derartigen Diagnose-Datenserver aufweist.
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Bei den Prozessdaten handelt es sich insbesondere um Daten zum Einstellen, Steuern, Regeln und/oder Überwachen der Steuergeräte. Sie können auch Prozessparameter oder Konfigurationsdaten umfassen, um entsprechende Änderungen im betrieblichen Verhalten der Steuergeräte zu bewirken.
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Bei den Diagnosedaten handelt es sich insbesondere um Fehlercodes, Statusmeldungen sowie interne Prozessparameter der jeweiligen Steuergeräte, die nicht notwendigerweise für die übergeordnete Steuerung der Schaltanlage durch den Leittechnikrechner erforderlich sind. Solche Diagnosedaten können z. B. interne Temperatur-, Strom- oder Spannungswerte sowie Angaben über Schalthäufigkeit und Unterbrechungen umfassen.
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Aus dem Stand der Technik sind Schaltanlagen bekannt, welche mehrere Steuergeräte, wie z. B. Antriebssteuergeräte, umfassen. In vielen Fällen sind die Steuergeräte als Einschübe zum Einschub in einem Schaltschrank untergebracht. Eine solche Schaltanlage kann z. B. ein so genanntes Motor-Control-Center oder kurz MCC sein. Bei einem derartigen MCC können mehrere Motor- bzw. Antriebssteuergeräte modular im Schaltschrank untergebracht sein. Üblicherweise sind diese Steuergeräte über ein Bussystem miteinander datentechnisch verbunden, wie z. B. über einen in der Automatisierungs- und Fertigungstechnik weit verbreiteten, standardisierten Feldbus. Typischerweise weisen die Steuergeräte aus Kostengründen nur eine einzige Busschnittstelle für den Feldbus auf.
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Zur Steuerung der einzelnen Steuergeräte ist die Schaltanlage bzw. das MCC über den Feldbus datentechnisch mit einem Leittechnikrechner verbunden, wobei der Leittechnikrechner als Busmaster und die Steuergeräte als Slaves fungieren. Ein solcher Leittechnikrechner kann auch als Prozessrechner oder als Leittechnikmaster bezeichnet werden. In vielen Fällen befindet sich dieser Leittechnikrechner mehr oder weniger weit von der Schaltanlage entfernt gelegen, wie z. B. in einer Leitstelle oder Leitzentrale einer Anlage oder Fabrik.
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Häufig greifen weitere Systeme, wie z. B. Visualisierungssysteme, Instandhaltungssysteme, Ressourcenmanagementsysteme oder Datenbanksysteme, über denselben Feldbus auf die Daten der Steuergeräte zu. Der datentechnische Zugriff kann z. B. dadurch erfolgen, dass die Daten der Slaves durch den Leittechnikrechner selbst bereitgestellt werden.
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Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass neben den für die Steuerung der Schaltanlage erforderlichen Prozessdaten nur noch ein stark eingeschränkter Teil von generell zur Verfügung stehenden Diagnosedaten durch den Leittechnikrechner verarbeitet werden können. Ein weiterer großer Nachteil ist, dass die hierzu erforderlichen, anlagenspezifischen Softwareanpassungen die Verwendung eines Standard-Leittechnikrechners nicht mehr zulassen. Zudem besteht das potenzielle Risiko, dass bei nachträglichen, fehlerbehafteten Änderungen, Anpassungen oder Erweiterungen der Steuerungsbetrieb der Steuergeräte durch den Leittechnikrechner gestört wird.
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Alternativ ist die Verwendung eines Datenkonzentrators bekannt, um die anlagenbezogenen Daten externen Systemen zugänglich zu machen. Ein solcher Datenkonzentrator ist zwischen dem Leittechnikrechner und den über den Feldbus verbundenen Steuergeräten geschaltet. Er fungiert hierbei als zentrales Steuerungs- und Kommunikationssystem und kommuniziert als Master direkt mit den Steuergeräten als Slaves. Über eine weitere Datenverbindung, die auch ein weiterer Feldbus sein kann, erfolgt der Datenaustausch mit dem Leittechnikrechner. Über eine oder mehrere, weitere Datenschnittstellen erfolgt der Datenaustausch z. B. mit den eingangsgenannten Visualisierungs-, Instandhaltungs-, Ressourcenmanagement- oder Datenbanksystemen.
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Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass keine direkte Kommunikation zwischen dem Leittechnikrechner und den Steuergeräten mehr möglich ist. Dadurch ist eine Beeinträchtigung der Steuerung, insbesondere bei zeitkritischen, asynchronen Prozessen möglich.
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Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Bereitstellung von anlagenbezogenen Betriebsdaten einer Schaltanlage anzugeben. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen geeigneten Diagnose-Datenserver zur Bereitstellung der anlagenbezogenen Betriebsdaten sowie eine geeignete Schaltanlage, insbesondere ein geeignetes Motor-Control-Center, anzugeben.
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Gemäß der Erfindung wird ein Diagnose-Datenserver als zweiter Busmaster verwendet, um unabhängig vom Datenaustausch zwischen dem Leittechnikrechner und den Steuergeräten Diagnosedaten als weitere anlagenbezogene Betriebsdaten von den jeweiligen Steuergeräten anzufordern und diese extern mit dem Diagnose-Datenserver verbundenen Busteilnehmern bereitzustellen. Der Diagnose-Datenserver kann auch als Diagnosemaster bezeichnet werden. Er ist vorzugsweise ein Rechnersystem, wie z. B. ein Industrie-PC oder ein Linux-Server. Die Busteilnehmer können die eingangsgenannten Visualisierungs-, Instandhaltungs-, Ressourcenmanagement- oder Datenbanksysteme sein. Bei diesen Systemen handelt es sich üblicherweise um Rechnersysteme.
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Die Kernidee der vorliegenden Erfindung liegt im leittechnikunabhängigen Zugriff des Diagnose-Datenservers auf die anlagenbezogenen Betriebsdaten, insbesondere auf die Daten der jeweiligen als Slaves ausgebildeten Steuergeräte. Für den unabhängigen Datenzugriff kommen an sich bekannte Antikollisionsverfahren zum Einsatz. Derartige Verfahren können z. B. in einem Busprotokoll behandelt werden, welches auf dem Feldbus ausgeführt wird. Ein solches Busprotokoll ist vorzugsweise das Profibus-Protokoll.
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Dadurch ist weiterhin ein direkter Datenzugriff durch den Leittechnikrechner zur Prozesssteuerung auf die jeweiligen Steuergeräte möglich. Ein weiterer Vorteil liegt in der Trennung der Prozessdaten für die Leittechniksteuerung von der externen Bereitstellung der Diagnosedaten. Gesonderte Softwareanpassungen des Leittechnikrechners sind in Bezug auf die externen Diagnosedaten nicht erforderlich. Der Umfang der ausgewählten Diagnosedaten kann z. B. durch entsprechende Programmierung des Diagnose-Datenservers erfolgen. Dies kann z. B. durch geeignete Parametrierung in einer Datentabelle erfolgen, welche sämtliche Diagnosedaten aller am Feldbus datentechnisch erreichbaren Steuergeräte umfasst. Durch die Parametrierung kann festgelegt werden, welche der Diagnosedaten mit welcher Wiederholungsrate von den jeweiligen Steuergeräten abgefragt werden sollen. Die bereitzustellenden Diagnosedaten können an einer bekannten Datenschnittstelle, wie z. B. an einer LAN-Schnittstelle auf Basis eines Internetprotokolls, an ein Visualisierungs- oder Datenbanksystem ausgeben werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Diagnose-Datenserver dazu verwendet, um zusätzlich zumindest einen Teil der zwischen dem Leittechnikrechner und den jeweiligen Steuergeräten ausgetauschten Prozessdaten vom Feldbus zu erfassen und diese den Busteilnehmern bereitzustellen. Dadurch ist vorteilhaft eine Erfassung der Prozessdaten im Sinne eines Datenloggers möglich. Es ist vorteilhaft eine später mögliche Auswertung des Steuerungsprozesses, insbesondere in einem Fehlerfall, möglich.
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Einer besonders vorteilhaften Ausführungsform zufolge wird der Diagnose-Datenserver dazu verwendet, um die anlagenbezogenen Betriebsdaten in seiner Funktion als Server entsprechenden Clients der extern mit dem Diagnose-Datenserver verbundenen Busteilnehmer bereitzustellen. Dadurch können die Betriebsdaten an einer standardisierten Serverschnittstelle bereitgestellt werden. Entsprechende, als Softwareapplikation realisierte Clients können dann auf die Daten der jeweiligen Steuergeräte zugreifen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch einen Diagnose-Datenserver zur Bereitstellung von anlagenbezogenen Betriebsdaten einer Schaltanlage gelöst. Ein solcher Diagnose-Datenserver weist eine Feldbusschnittstelle zum Anschließen an einen Feldbus, zumindest eine weitere Datenschnittstelle zum möglichen Anschließen zumindest eines weiteren Busteilnehmers und eine prozessorgestützte Steuereinheit zum Ausführen einer Busmaster-Applikation sowie einer Server-Applikation nach dem Server/Client-Modell auf. Die Busmaster-Applikation ist zum Anfordern von Diagnosedaten als anlagenbezogene Betriebsdaten von jeweiligen, mit dem Feldbus verbundenen, als Slaves fungierenden Steuergeräten programmiert. Die Server-Applikation ist zur Bereitstellung der durch den Client des jeweiligen Busteilnehmers angeforderten Betriebsdaten programmiert.
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Nach einer Ausführungsform ist die Busmaster-Applikation, analog zum erfindungsgemäßen Verfahren, zusätzlich zum Erfassen zumindest eines Teils der zwischen dem Leittechnikrechner und den jeweiligen Steuergeräten ausgetauschten Prozessdaten als weitere anlagenbezogene Betriebsdaten programmiert. Dadurch können prinzipiell alle auf dem Feldbus ausgetauschten Daten den eingangsgenannten Visualisierungs-, Instandhaltungs-, Ressourcenmanagement- oder Datenbanksystemen bereitgestellt werden.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Server-Applikation eine OPC-Server-Applikation. Mit „OPC” (für OLE for Process Control) und OLE (für Object Linking and Embedding) ist eine standardisierte Software-Schnittstelle bezeichnet, die den Datenaustausch zwischen Anwendungen unterschiedlicher Hersteller in der Automatisierungstechnik ermöglicht. OPC findet vor allem im industriellen Umfeld Anwendung, wo Sensoren, Regler und Steuerungen verschiedener Hersteller ein gemeinsames, flexibles Netzwerk bilden.
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Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist der Diagnose-Datenserver einen Speicher zum fortlaufenden Speichern der anlagenbezogenen Betriebsdaten auf. Dadurch verfügt der Diagnose-Datenserver zugleich über die Funktionalität eines Datenloggers. Der Speicher kann z. B. ein Umlaufspeicher als Historienspeicher zum Protokollieren aller auf dem Feldbus ausgetauschten Daten sein.
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Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Schaltanlage mit einer Mehrzahl von über einen Feldbus miteinander verbundenen, modularen Steuergeräten gelöst. Die Schaltanlage ist über den Feldbus mit einem externen, zur Steuerung der als Slaves fungierenden Steuergeräten vorgesehenen, als Busmaster fungierenden Leittechnikrechner verbindbar. Erfindungsgemäß ist die Schaltanlage mit einem derartigen Diagnose-Datenserver zur Bereitstellung der angeforderten anlagenbezogenen Betriebsdaten datentechnisch verbindbar. Insbesondere weist eine solche Schaltanlage einen derartigen Diagnose-Datenserver auf.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltanlage ein Motor-Control-Center mit einer Mehrzahl von modularen Motorsteuergeräten als Steuergeräte.
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen
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1 ein Motor-Control-Center (MCC) als Beispiel für eine Schaltanlage nach dem Stand der Technik,
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2 ein weiteres Motor-Control-Center mit einem Datenkonzentrator nach dem Stand der Technik und
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3 ein Motor-Control-Center als Beispiel für eine Schaltanlage mit einem Diagnose-Datenserver gemäß der Erfindung.
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1 zeigt ein Motor-Control-Center (MCC) als Beispiel für eine Schaltanlage 10 nach dem Stand der Technik. Im linken oberen Teil der 1 ist ein Leittechnikrechner 1' dargestellt, der über einen Feldbus B mit dem Motor-Control-Center 10 verbunden ist. Letzterer weist eine Mehrzahl, im vorliegenden Beispiel mindestens vier Steuergeräte 2 in Form von Motorsteuergeräten auf. Mit dem Bezugszeichen 3 sind Elektromotoren bezeichnet, die von den jeweiligen Motorsteuergeräten 2 elektrisch gespeist werden. Mit dem Bezugszeichen 21 ist eine prozessorgestützte Motorsteuereinheit und mit 22 ein Leistungsteil für den jeweiligen Elektromotor 3, wie z. B. ein Wechselrichter oder ein Schaltgerät (Schütz), bezeichnet. Das Leistungsteil 22 des jeweiligen Motorsteuergerätes 2 kann auch als separate Einheit ausgeführt sein. Ferner sind die Motorsteuergeräte 2 sowie der Leittechnikrechner 1' jeweils über eine Feldbusschnittstelle 11 als Datenschnittstelle 11 an den Feldbus B angeschaltet. Üblicherweise verfügen heutige Motorsteuergeräte 2 nur über eine einzige Feldbusschnittstelle 11.
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Im oberen mittleren Teil der 1 sind beispielhaft zwei Busteilnehmer 4, 5 dargestellt, die sich, wie auch der Leittechnikrechner 1', vom Motor-Control-Center 10 entfernt gelegen befinden. Bei dem ersten Busteilnehmer 4 handelt es sich um ein Visualisierungssystem und bei dem zweiten Busteilnehmer 5 um ein Datenbanksystem. Beide Systeme 4, 5 sind vorzugsweise als Rechnersysteme ausgebildet. Sie können sich gemeinsam mit dem Leittechnikrechner 1' z. B. in einer Leitstelle einer Fabrik oder eines Werkes befinden. Ferner sind mit P Prozessdaten bezeichnet, die der Leittechnikrechner 1' in seiner Funktion als Busmaster M zur Steuerung des Motor-Control-Centers 10 über den Feldbus B austauscht. Mit D' ist ein Teil von Diagnosedaten bezeichnet, der vom Leittechnikrechner 1' neben den für die Steuerung des Motor-Control-Centers 10 erforderlichen Prozessdaten P in datentechnischer Hinsicht noch verarbeitet werden kann. Dieser Teil von Diagnosedaten D' und gegebenenfalls ein Teil der Prozessdaten P werden dann vom Leittechnikrechner 1' an einer weiteren Kommunikationsschnittstelle 12 zur möglichen Weiterverarbeitung durch das Visualisierungssystem 4 und durch das Datenbanksystem 5 ausgegeben.
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2 zeigt ein weiteres Motor-Control-Center 10 mit einem Datenkonzentrator 6 nach dem Stand der Technik. Der Datenkonzentrator 6 ist datentechnisch zwischen dem Leittechnikrechner 1 und dem schaltanlagenseitigen Feldbus B geschaltet. Mit B2 ist beispielhaft ein weiterer Feldbus bezeichnet, der den Leittechnikrechner 1 mit dem Datenkonzentrator 6 verbindet. Alternativ können der Leittechnikrechner 1 und der Datenkonzentrator 6 über eine direkte Punkt-Punkt-Datenverbindung datentechnisch miteinander verbunden sein. Mit 13 ist eine zugehörige, weitere Datenschnittstelle bezeichnet. Weiterhin ist mit dem Bezugszeichen 61 eine Datenkonzentrator-Applikation bezeichnet, die auf einer nicht weiter bezeichneten prozessorgestützten Steuereinheit des Datenkonzentrators 6 ausgeführt wird. Die Datenkonzentrator-Applikation 61 dient als Vermittlungsstelle für die Prozessdaten P zwischen dem Leittechnikrechner 1 und den jeweiligen Motorsteuergeräten 2. Dagegen werden die von den Motorsteuergeräten 2 abgefragten Diagnosedaten D über eine weitere Datenschnittstelle 14 vom Feldbus B zum Visualisierungssystem 4 und zum Datenbanksystem 5 weitergeleitet. Ein datentechnischer direkter Zugriff des Leittechnikrechners 1 auf den Feldbus B erfolgt hier nicht.
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3 zeigt ein Motor-Control-Center 10 als Beispiel für eine Schaltanlage mit einem erfindungsgemäßen Diagnose-Datenserver 7. Gemäß der Erfindung wird nun der Diagnose-Datenserver 7 als weiterer, zweiter Busmaster M verwendet, um unabhängig vom Datenaustausch zwischen dem Leittechnikrechner 1 und den Steuergeräten 2 Diagnosedaten D als weitere anlagenbezogenen Betriebsdaten von den jeweiligen Steuergeräten 2 anzufordern und diese den extern mit dem Diagnose-Datenserver 7 verbundenen Busteilnehmern 4, 5, hier beispielhaft einem Visualisierungssystem 4, einem Datenbanksystem 5 und einem kombinierten Visualisierungs-/Datenbanksystem 4, 5, bereitzustellen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines weiteren Busmasters M agieren die zuvor genannten Systeme 4, 5 als autarke, von der Leittechnik der Schaltanlage 10 bzw. des Motor-Control-Centers vollständig unabhängige Systeme.
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Der erfindungsgemäße Diagnose-Datenserver 7 fungiert dabei als Server nach dem Client/Server-Prinzip, um die anlagenbezogenen Betriebsdaten entsprechenden Clients C der extern mit dem Diagnose-Datenserver 7 verbundenen Busteilnehmer 4, 5 bereitzustellen. Hierzu weist der Diagnose-Datenserver 7 eine nicht weiter bezeichnete prozessorgestützte Steuereinheit auf, auf der eine Busmaster-Applikation 71 und eine Server-Applikation 72 ausgeführt wird. Im Beispiel der vorliegenden 3 kann jeder Software-Client C Anfragen an den Server zur Übertragung von Diagnosedaten D des jeweiligen Steuergerätes 2 und gegebenenfalls auch von Prozessdaten P senden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Server-Applikation 72 um eine für Automatisierungsanwendungen vorteilhafte OPC-Server-Applikation und bei den Clients C bzw. bei den Client-Applikationen um entsprechende OPC-Clients C.
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Zusammenfassend werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anlagenbezogene Betriebsdaten einer Schaltanlage 10 bereitgestellt, wobei die Schaltanlage 10 eine Mehrzahl von über einen Feldbus B miteinander verbundenen, modularen Steuergeräten 2 aufweist. Die Schaltanlage 10 ist mit einem externen Leittechnikrechner 1 über den Feldbus B verbunden. Der als Busmaster M fungierende Leittechnikrechner ist zur Steuerung der als Slaves S fungierenden Steuergeräte 2 vorgesehen. Es werden zwischen dem Leittechnikrechner 1 und den jeweiligen Steuergeräten 2 Prozessdaten P als Betriebsdaten ausgetauscht. Gemäß der Erfindung wird ein Diagnose-Datenserver 7 als zweiter Busmaster M verwendet, um unabhängig vom Datenaustausch zwischen dem Leittechnikrechner 1 und den Steuergeräten 2 Diagnosedaten D als weitere Betriebsdaten von den jeweiligen Steuergeräten 2 anzufordern und diese extern mit dem Diagnose-Datenserver 7 verbundenen Busteilnehmern 4, 5 bereitzustellen.
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Die zuvor genannten Client-Applikationen können alternativ auch auf dem Diagnose-Datenserver 7 bzw. dem Diagnosemaster selbst programmiert sein. So kann z. B. ein als Industrie-PC ausgeführter Diagnose-Datenserver 7 mit dem OPC-Server, das heißt mit der OPC-Server-Applikation, zusätzlich mit einem oder mehreren OPC-Clients, das heißt mit einer oder mehreren OPC-Client-Applikationen, für die Visualisierung programmiert sein.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leittechnikrechner, Leittechnikmaster
- 1'
- Leittechnikrechner
- 2
- Steuergerät, Motorsteuergerät, Antriebssteuergerät
- 4
- Visualisierungssystem, Operator Panel
- 5
- Datenbanksystem
- 6
- Datenkonzentrator
- 7
- Diagnose-Datenserver, Diagnosemaster
- 10
- Schaltanlage, MCC, Motor-Control-Center
- 11–15
- Datenschnittstellen
- 21
- Steuereinheit
- 22
- Leistungsteil
- 61
- Datenkonzentrator-Applikation
- 71
- Busmaster-Applikation
- 72
- Server-Applikation
- B, B2
- Feldbus
- P
- Prozessdaten
- D
- Diagnosedaten
- D'
- Teil der Diagnosedaten
- S
- Server
- C
- Client
- M
- Master, Busmaster
