DE102010029952A1 - Verfahren zum Integrieren von zumindest einem Feldgerät in ein Netzwerk der Automatisierungstechnik - Google Patents

Verfahren zum Integrieren von zumindest einem Feldgerät in ein Netzwerk der Automatisierungstechnik Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Integrieren von zumindest einem Feldgerät (2) in ein Netzwerk (9) der Automatisierungstechnik, bestehend aus mehreren in einer Automatisierungsanlage (1) verteilt angeordneten Feldgeräten (2), die über zumindest einen Datenbus (3; 7), auf dem ein Busprotokoll läuft, miteinander verbunden sind, wobei der Zugriff auf die Feldgeräte (2) über eine Feldzugriffseinheit (4) erfolgt, die mit zumindest einer Automatisierungs-/Integrations-Plattform (5) und zumindest einem WebServer (6) eines Service Providers kommuniziert, wobei von dem Service Provider für jedes Feldgerät (2) ein virtuelles Abbild des Feldgeräts (2) in einer Datenbank (8) bereitgestellt wird, wobei das virtuelle Abbild das in die Automatisierungsanlage zu integrierende Feldgerät (2) umfänglich bezüglich seiner feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Eigenschaften in der Automatisierungsanlage (1) beschreibt, wobei der Service Provider dem Betreiber der Automatisierungsanlage (1) über Cloud-Computing WebServices bzw. Internet basierte Dienste, automatisch oder auf Anfrage das virtuelle Abbild des Feldgeräts (2) mit den konkreten feldgeräte- und applikationsspezifischen Eigenschaften zur Laufzeit übermittelt und bevorzugt unmittelbar in das Feldgerät (2) überträgt, und wobei das Feldgerät (2) seine Funktion in der Automatisierungsanlage (1) ausführt, sobald es in das Netzwerk (9) integriert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Integrieren von zumindest einem Feldgerät in ein Netzwerk der Automatisierungstechnik, bestehend aus mehreren in einer Automatisierungsanlage verteilt angeordneten Feldgeräten, die über zumindest einen Datenbus, auf dem ein Busprotokoll läuft, miteinander verbunden sind, wobei der Zugriff auf die Feldgeräte über eine Feldzugriffseinheit erfolgt, die mit zumindest einer Automatisierungs-/Integrations-Plattform und zumindest einem WebServer eines Service Providers kommuniziert.
  • In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen 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. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
  • In modernen Industrieanlagen erfolgt die Kommunikation zwischen zumindest einer übergeordneten Steuereinheit und den Feldgeräten in der Regel über ein Bussystem, wie beispielsweise Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART®. Die Bussysteme können sowohl drahtgebunden als auch drahtlos ausgestaltet sein. Die übergeordnete Steuereinheit dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und Bedienung der Feldgeräte und wird auch als Konfigurier-/Managementsystem bezeichnet. Programme, die auf übergeordneten Einheiten eigenständig ablaufen, sind beispielsweise das Bedientool FieldCare der Firmengruppe Endress + Hauser, das Bedientool Pactware, das Bedientool AMS von Fisher-Rosemount oder das Bedientool PDM von Siemens. Bedientools, die in Leitsystem-Anwendungen integriert sind, sind das PCS7 von Siemens, das Symphony von ABB und das Delta V von Emerson. Unter dem Begriff 'Bedienen von Feldgeräten' wird insbesondere das Konfigurieren und Parametrieren von Feldgeräten, aber auch die Diagnose zwecks frühzeitiger Erkennung von Fehlern an einem der Feldgeräte oder im Prozess verstanden.
  • Die Integration von Feldgeräten in Konfigurier-/Managementsysteme erfolgt üblicherweise über Gerätebeschreibungen, die dafür sorgen, dass die Konfigurier-/Managementsysteme die von den Feldgeräten gelieferten Daten erkennen und interpretieren können. Bereit gestellt werden die Gerätebeschreibungen für jeden Feldgerätetyp bzw. für jeden Feldgerätetyp in unterschiedlichen Applikationen in der Regel von dem jeweiligen Gerätehersteller. Damit die Feldgeräte in unterschiedliche Feldbussysteme integriert werden können, müssen unterschiedliche Gerätebeschreibungen für die unterschiedlichen Feldbussysteme erstellt werden. So gibt es – um nur einige Beispiele zu nennen – HART-, Fieldbus Foundation- und Profibus-Gerätebeschreibungen. Die Anzahl der Gerätebeschreibungen ist sehr groß, – entspricht sie doch der großen Zahl der unterschiedlichen Feldgeräte bzw. Feldgerätetypen in den unterschiedlichen Applikationen und Bussystemen. Üblicherweise müssen die Gerätebeschreibungen in dem jeweiligen Konfigurier-/Managementsystem abgespeichert sein.
  • Zwecks Schaffung einer einheitlichen Beschreibungssprache für die Feldgeräte, haben die Fieldbus Foundation (FF), die HART Communication Foundation (HCF) und die Profibus Nutzerorganisation (PNO) eine einheitliche elektronische Gerätebeschreibungssprache (Electronic Device Description Language EDDL) erstellt. Die EDDL bzw. die entsprechende Electronic Device Description EDD ist in der Norm IEC 61804-2 definiert.
  • Die Integration der Feldgeräte in die in Konfigurier-/Managementsysteme erfolgt online nach Installation des Feldgeräts in der Automatisierungsanlage mittels einer DCS, einer PLC, einem Notebook oder einem sonstigen Handbedientool. Ebenfalls ist es bekannt geworden, die Integration offline über ein Konfigurier-/Managementsystem vorzunehmen und das Feldgerät anschließend in die Automatisierungsanlage zu integrieren.
  • Bevor Feldgeräte konfiguriert oder in die Automatisierungsanlage integriert werden können, muss üblicherweise ein entsprechendes Projekt in dem Konfigurier-/oder Managementsystem angelegt werden. Hierzu wird die Struktur des Netzwerks definiert, ebenso wie der Gerätehersteller, das Feldgeräts selbst, die unterschiedlichen Versionen des Feldgeräts, die Funktionsblöcke, usw. Je nach Fall müssen auch noch die Gerätebeschreibungen in das Konfigurier-/Managementsystem integriert werden. Alle diese Maßnahmen sind komplex, arbeits- und zeitintensiv. Problematisch ist weiterhin, dass die den Konfigurier-/oder Managementsystemen zugeordnete Anzeigeeinheiten, die sog. GUIs, üblicherweise systemorientiert ausgestaltet ist, d. h. jeder Systemlieferant hat seine eigene GUI.
  • Bevor ein Betreiber ein Feldgerät in ein Netzwerk integrieren kann, ist es oftmals notwendig, die Funktionsblöcke, die den Zugriff auf die Konfigurier-/Parametrierdaten ermöglichen, zu instanziieren. Hierzu muss offline und online gearbeitet werden.
  • Problematisch ist auch, dass in den Konfigurier-/Managementsystemen Gerätebeschreibungen vorinstalliert sind, die u. U. nicht mehr die aktuelle Version des neu zu installierenden Feldgeräts beschreiben. In diesem Fall ist es notwendig, die fehlende Gerätebeschreibung zusätzlich zu installieren. Hierzu muss der Betreiber üblicherweise den Gerätehersteller kontaktieren und die Gerätebeschreibung anfordern. Dieses Prozedere ist relativ zeitaufwändig und birgt darüber hinaus die Gefahr, dass fehlerhafte Gerätebeschreibungen installiert werden.
  • Ein weiterer Nachteil der bislang bekannten Integrationsverfahren ist darin zu sehen, dass im Verlauf des Projekts immer wieder Informationen, die für die Installation, die Inbetriebnahme und die Konfiguration des Feldgeräts notwendig sind, vom Bedienpersonal über das Konfigurier-/Managementsysteme manuell eingegeben werden müssen.
  • In der nicht vorveröffentlichten am 06.10.2009 von der Anmelderin unter der Anmeldenummer DE 10 2009 045 386.5 beim Deutschen Patentamt hinterlegten Patentanmeldung ist eine Anordnung beschrieben, bei der eine Feldzugriffseinheit bzw. ein Feldbus-Interface so ausgestaltet ist, dass es kontinuierlich den Datenverkehr auf dem Feldbus abhört. Die Feldzugriffseinheit hat somit eine Listener-Funktionalität. Daher kann das Feldbus-Interface, ohne dass es selbst eine aktive Kommunikation durchführt, eine Vielzahl von Informationen sammeln, welche das Netzwerkmanagement der Automatisierungsanlage betreffen.
  • Vor der zuvor beschriebenen Lösung 'Feldzugriffseinheit mit Listener Funktionalität' hatten sog. Gateways lediglich die Aufgabe, eine Umsetzung zwischen den unterschiedlichen Busprotokollen auf Feld- und Systemebene zu bewerkstelligen. So erfolgt auf der Feldebene üblicherweise die Kommunikation über einen der in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldbusse, während die Kommunikation auf der Systemebene über Internet oder Intranet erfolgt.
  • Die Erfindung geht aus von einer Feldzugriffseinheit aus, die zumindest die Listener Funktionalität aufweist. Dieser Funktionalität ist ausreichend, wenn das Feldgerät so ausgestaltet ist, dass direkt über ein Busprotokoll, z. B. das Internet Protokoll, auf das Feldgerät zugegriffen wird. Falls auf der Feldebene und der Systemebene unterschiedliche Busprotokolle verwendet werden, übernimmt die Feldzugriffseinheit darüber hinaus die Funktionalität des Protokollumsetzens.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System vorzuschlagen, das die Integration eines Feldgeräts in eine Automatisierungsanlage vereinfacht.
  • Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die folgenden Merkmale gelöst:
    • – von dem Service Provider wird für jedes Feldgerät ein virtuelles Abbild des Feldgeräts in einer Datenbank bereitgestellt, wobei das virtuelle Abbild das in die Automatisierungsanlage zu integrierende Feldgerät umfänglich bezüglich seiner feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Eigenschaften in der Automatisierungsanlage beschreibt;
    • – der Service Provider übermittelt dem Betreiber der Automatisierungsanlage über Cloud-Computing WebServices bzw. Internet basierte Dienste automatisch oder auf Anfrage das virtuelle Abbild des Feldgeräts mit konkreten feldgeräte- und applikationsspezifischen Inhalten zur Laufzeit, das virtuelle Abbild wird bevorzugt unmittelbar in das Feldgerät übertragen;
    • – das Feldgerät führt seine Funktion in der Automatisierungsanlage aus, sobald es in das Netzwerk integriert wird.
  • Cloud Computing (Rechnen in der Wolke) ist ein Begriff aus der Informationstechnik und bezeichnet primär den Ansatz, abstrahierte IT-Infrastrukturen, fertige Programmpakete und Programmierumgebungen dynamisch an den Bedarf angepasst über ein Netzwerk zur Verfügung zu stellen.
  • Sobald ein Service Provider/Gerätehersteller dem Betreiber einer Automatisierungsanlage eine Auftragsbestätigung übermittelt hat, wird vom Service Provider ein entsprechendes Konto für den Betreiber der Automatisierungsanlage eröffnet. Hierzu wird die Konfigurierung der Feldgeräte offline vorgenommen; die entsprechenden Konfigurations-/Parametrierdaten für jedes Feldgerät werden als virtuelles Abbild des Feldgeräts in der Datenbank gespeichert. Über Internet stellt der Service Provider dem Betreiber bzw. Auftraggeber das virtuelle Abbild eines jeden Feldgeräts zur Verfügung. Das virtuelle Abbild wird automatisch oder nach Anforderung durch den Betreiber übertragen. Bevorzugt erfolgt die Übertragung des virtuellen Abbildes direkt in das entsprechende Feldgerät. Sobald das Feldgerät in die Automatisierungsanlage integriert und in Betrieb genommen wird, wird das entsprechende virtuelle Abbild dem Feldgerät zur Verfügung gestellt. Somit ist das Feldgerät direkt nach der Installation und Inbetriebnahme in der Automatisierungsanlage voll funktionsfähig.
  • Um die Cloud-Coumputing Web-Services zur Verfügung stellen zu können, bietet der Service Provider beispielsweise eine entsprechende Software an, über die der Auftrag erstellt und übermittelt werden kann. Nach dem Abspeichern der virtuellen Abbilder in der Datenbank hat der Betreiber Zugriff auf die den bestellten Feldgeräten zugeordneten virtuellen Abbilder, also auch durchaus vor der Lieferung der Feldgeräte an den Betreiber. Bevorzugt erfolgt das Laden der benötigten virtuellen Abbilder über die Feldzugriffseinheit und einen OPC-UA Server.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Feldzugriffseinheit kontinuierlich und in vorgegebenen Zeitabständen zumindest in einzelnen Bussegmenten des Datenbusses über eine Listener Funktion die aktuelle LiveList bzw. Feldgerätekonfiguration des entsprechenden Bussegments bzw. des Netzwerks scannt, um aktuelle Änderungen in der Feldgerätekonfiguration zu erkennen.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass Feldzugriffseinheit über die Automatisierungs-/Integrations-Plattform eine Mitteilung an den Service Provider absendet, sobald eine Änderung der LiveList in dem Datenbussegment bzw. in dem Netzwerk erkannt wird. Somit werden auch nach der Erstinstallation vorgenommene Änderungen in dem Netzwerk unmittelbar erkannt.
  • Eine bevorzugte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt vor dass der Service Provider sich über die Automatisierungs-/Integrations-Plattform mit der Feldzugriffseinheit verbindet, sobald der Service Provider die Mitteilung über eine Änderung in dem Datenbussegment bzw. in dem Netzwerk erhält, so dass das entsprechende aktuell nicht vorhandene virtuelle Abbild des Feldgeräts über den Cloud-Computing WebService zur Verfügung gestellt wird. Falls die Änderung in Austausch des Feldgeräts durch ein analoges Feldgerät besteht, so wird dem neu installierten Feldgerät das virtuelle Abbild des ausgetauschten Geräts übermittelt.
  • Darüber hinaus wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall, dass ein Kunde zumindest ein neues Feldgerät in das bestehende Netzwerk integrieren möchte, vorgeschlagen, dass vom Service Provider bzw. vom Feldgerätelieferanten ein dem Kunden zugeordnetes Konto für ein Web-basierten Portal geöffnet wird, wobei über das Web-basierte Portal der Zugang zu dem virtuellen Abbild des zumindest einen neu zu integrierenden Feldgeräts erfolgen kann. Bei dem Web-basierten Portal handelt es sich beispielsweise um das W@M Portal der E + H Gruppe.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach der Absendung einer Mitteilung von der Feldzugriffseinheit zu dem Service Provider, dass sich die LiveList der Feldgeräte in dem Datenbussegment bzw. in dem Netzwerk geändert hat, anhand von eindeutigen Identifikationsdaten eine eindeutige jedem Feldgerät zugeordnete Setup- bzw. Inbetriebnahme-Konfiguration, die das jeweilige Feldgerät umfänglich bezüglich seiner feldgeräte- und applikationsspezifischen Eigenschaften in der Automatisierungsanlage beschreibt und die in dem Cloud-basierten WebServer gespeichert ist, in das entsprechende Feldgerät geladen wird. In der Datenbank wird auch die Information über die Historie des Feldgeräts gespeichert, so dass sie auf Anforderung zur Verfügung steht.
  • Problematisch kann der Fall sein, wenn zumindest ein unbekanntes Feldgerät, insbesondere eines anderen Herstellers in das Netzwerk integriert werden soll oder wenn dieses von der Feldzugriffseinheit während eines Scans erkannt wird. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass das unbekannte Feldgerät, das nicht auf dem Konto des Kunden aufgeführt ist und das von einem anderen Feldgerätehersteller als dem Service Provider stammt, anhand der LifeList identifiziert wird. Der Cloud-basierte Web-Server des Service Providers fügt über die Feldzugriffseinheit und die Automatisierungs-/Integrations-Plattform vorhandene Identifizierungsdaten des fremden Feldgeräts dem Konto des Kunden hinzu, so dass der Kunde über die Cloud-basierten Web Services das Feldgerät in Betrieb nehmen kann.
  • Falls der Service Provider die Information nicht zur Verfügung hat oder nicht beschaffen kann, ist vorgesehen, dass der Kunde nach dem Erhalt einer entsprechenden Mitteilung, dass ein unbekanntes Feldgerät in der Automatisierungsanlage integriert ist, über das kein virtuelles Abbild existiert, eine Konfigurierung des unbekannten Feldgeräts vornimmt und die Konfigurationsdaten an den Cloud-basierten WebServer des Service Providers überträgt. Hierdurch wird die Datenbank sukzessive erweitert.
  • Darüber hinaus wird es als besonders vorteilhaft in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angesehen, wenn von dem Cloud-basierten Server eine Mitteilung an den Betreiber der Automatisierungsanlage gesendet wird, sobald in der Automatisierungsanlage offline eine Änderung an den Konfigurations-/Parametrierdaten eines der Feldgeräte vorgenommen worden ist oder wenn auf Herstellerseite die ursprüngliche Version des Feldgeräts durch eine modifizierte/revidierte Version ersetzt worden ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Betreiber der Automatisierungsanlage einen Hinweis erhält, wenn aktuelle Konfigurations-/Parametrierdaten von dem Service Provider heruntergeladen müssen.
  • Um sicherzustellen, dass alle in der Automatisierungsanlage integrierten Feldgeräte auch auf dem Konto des Betreibers gespeichert sind, wird dem Betreiber ein entsprechender Synchronisierungsmechanismus bereitgestellt wird.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass dem Betreiber der Automatisierungsanlage die Dienstleistungen berechnet werden, die er von dem Service Provider in Anspruch nimmt.
  • Die Aufgabe wird bezüglich des erfindungsgemäßen Systems, das nach dem zuvor genannten Verfahren arbeitet, dadurch gelöst, dass das System zumindest eine Feldzugriffseinheit und mindestens eine Automatisierungs-/Integrations-Plattform umfasst, wobei die Feldgeräte in der Feldebene über einen ersten Datenbus, auf dem die Kommunikation über zumindest ein erstes Busprotokoll abläuft, miteinander verbunden sind, wobei die Feldzugriffseinheit die Kommunikation auf dem ersten Datenbus mithört und für den Fall, dass die Kommunikation mit der Automatisierungs-/Integrations-Plattform über zumindest einen zweiten Datenbus erfolgt, auf dem zumindest ein zweites Busprotokoll abläuft, eine Umsetzung der beiden Busprotokolle vornimmt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass beide Busprotokolle identisch sind. Die Feldzugriffseinheit und ihre Funktion sind im Detail in der bereits zuvor genannten nicht vorveröffentlichten Deutschen Anmeldung beschrieben. Bei der Feldzugriffseinheit und dem OPC-UA Server bzw. der Automatisierungs-/Integrations-Plattform handelt es sich entweder um zwei voneinander getrennte Komponenten, oder beide Komponenten bilden eine Einheit.
  • Als besonders vorteilhaft wird es erachtet, wenn es sich bei der Automatisierungs-/Integrations-Plattform um einen OPC-UA Server handelt, der eine Serverlogik und eine logische Maschine enthält, welche die ein Feldgerät beschreibenden Konfigurations-/Parametrierdaten entsprechend einem wohldefinierten Informations-/Logikmodell für einen definierten Typ des Feldgeräts weiterleitet. Ein OPC Server bzw. ein OPC-UA Server bietet die Möglichkeit, industriellen Bussysteme und Protokollen eine universelle Möglichkeit zur Verständigung zu geben und wird dort eingesetzt, wobei Sensoren, Regler und Steuerungen (Feldgeräte) verschiedener Hersteller (oder desselben Herstellers) ein gemeinsames Netzwerk bilden. Mit OPC genügt es, für jedes Feldgerät, wie es in der Beschreibungseinleitung näher definiert ist, genau einmal einen OPC-konformen Treiber zu schreiben, der sich ohne großen Anpassungsaufwand in beliebig große Steuer- und Überwachungssysteme integrieren lässt.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass es sich bei dem Datenbus um das Internet und/oder ein Intranet und bei dem zusätzlichen Datenbus um einen Feldbus der Automatisierungstechnik handelt, über den die Feldgeräte mit dem der Feldzugriffseinheit auf Feldebene kommunizieren. Gebräuchliche Feldbusse sind in der Beschreibungseinleitung bereits genannt worden.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert. 1 zeigt eine Darstellung, die die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Verfahrens zum Integrieren von zumindest einem Feldgerät in ein Netzwerk der Automatisierungstechnik und den Aufbau des erfindungsgemäßen Systems beschreibt.
  • Die Automatisierungsanlage 1 umfasst mehrere verteilt angeordnete Feldgeräte 2, die über einen in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldbus 3, auf dem eines der zuvor spezifizierten Busprotokolle läuft, miteinander verbunden sind. Der Zugriff auf die Feldgeräte 2 erfolgt über die Feldzugriffseinheit 4, bei der es sich insbesondere um einen sog. PAP – Plant Access Point – handelt. Die Funktionsweise des PAPs 4 wird nachfolgend noch näher erläutert.
  • Die Feldzugriffseinheit 4 ist mit einer Automatisierungs-/Integrations-Plattform 5 verbunden. Beide Komponenten 4, 5 können auch eine Einheit bilden. Die Kommunikation zwischen der Feldzugriffseinheit 4 und einem WebServer 6 eines Service Providers erfolgt über die Automatisierungs-/Integrations-Plattform 5, bei der es sich bevorzugt um einen OPC-UA Server handelt, und das Internet 7.
  • Die in der 1 darstellten unterschiedlichen Verfahrensvarianten 1–5, die das erfindungsgemäße Verfahren und vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen, sind nachfolgend im Detail beschrieben.
    • 1. Ein Betreiber möchte eine Automatisierungsanlage 1 zumindest in Teilen mit Feldgeräten 2 eines Feldgeräteherstellers neu bestücken. Es wird ein entsprechendes Projekt von Seiten des Betreibers der Anlage in Auftrag gegeben. Der Service Provider erstellt für jedes der gewünschten Feldgeräte 2 ein virtuelles Abbild des Feldgeräts 2 und stellt diese in einer Datenbank 8 bereit. Hierzu wird jedem Feldgerät 2 bevorzugt ein universell geltender eindeutiger Identifizierungscode (z. B. GUID oder UIID) zugeordnet. Das virtuelle Abbild des Feldgeräts 2 beschreibt das in die Automatisierungsanlage 1 zu integrierende Feldgerät 2 umfänglich bezüglich seiner feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Eigenschaften in der Automatisierungsanlage 1. Der Zeitpunkt der Erstellung des virtuellen Abbilds eines jeden zu integrierenden Feldgeräts 2 liegt vor dem Zeitpunkt der Installation des Feldgeräts 2 in der Automatisierungsanlage 1. Zur weiteren Erläuterung: UUID ist die Abkürzung für Universal Unique Identifier und wurde von der Open Software Foundation im Standard ISO/IEC 11578; 1996 standardisiert. GUID ist die Abkürzung für Globally Unique Identifier von Microsoft und stellt unter anderem Namen eine Implementierunsvariante von Microsoft dar.
  • Sobald das Feldgerät 1 in die Automatisierungsanlage 1 integriert wird, schickt der PAP 4 über den OPC-UA Server 5 eine entsprechende Mitteilung an den WebServer 6 des Service Providers bzw. des Feldgeräteherstellers und fordert das entsprechende virtuelle Abbild an, welches nachfolgend über Internet 7 und OPC-UA/PAP 5, 4 zur Laufzeit bevorzugt direkt an das Feldgerät 2 übermittelt wird. Somit hat das Feldgerät 2 unmittelbar nach der Inbetriebnahme alle notwendigen Parametrier-/Konfigurierdaten zu Verfügung, um umgehend seine Arbeit in dem Netzwerk 9 der Automatisierungsanlage 1 aufzunehmen. Eine wesentlichen Aufgabe des PAP 4 besteht bei der gezeigten Systemkonstellation darin, die unterschiedlichen Busprotokolle auf Feldebene und Internetebene ineinander umzusetzen.
  • Es versteht sich von selbst, dass die Anforderung der virtuellen Abbilder der Feldgeräte 2 auch erst nach gesonderter Aufforderung durch das Service-Personal vor Ort erfolgen kann.
  • Die Bereitstellung der virtuellen Abbilder der Feldgeräte 2 erfolgt über Cloud-Computing WebServices bzw. Internet basierte Dienste. Nach der Übermittlung des virtuellen Abbilds in das entsprechende Feldgerät 2, kann das in das Netzwerk 9 der Automatisierungsanlage 1 integrierte Feldgerät 2 umgehend seine Funktion in der Automatisierungsanlage 1 aufnehmen. Die Installation von Feldgeräten 2 wird somit erheblich vereinfacht und kann darüber hinaus beschleunigt erfolgen.
  • Sobald ein Kunde zumindest ein neues Feldgerät 2 in das bestehende Netzwerk integrieren möchte, wird vom Service Provider bzw. vom Feldgerätelieferanten ein dem Kunden zugeordnetes Konto für ein Webbasierten Portal geöffnet wird, wobei über das Web-basierte Portal der Zugang zu dem virtuellen Abbild des zumindest einen neu zu integrierenden Feldgeräts 2 erfolgen kann.
    • 2. Die zweite in der 1 dargestellte Variante beschreibt den Fall, dass ein neues Feldgerät 2; 2' zusätzlich oder im Austausch gegen ein bereits integriertes Feldgerät 2 in der Automatisierungsanlage 1 installiert wird. Um auch beim Auftreten derartiger Fälle eine reibungslose Integration sicherzustellen, scannt die Feldzugriffseinheit 4 kontinuierlich und in vorgegebenen Zeitabständen zumindest in einzelnen Bussegmenten des Netzwerks über eine Listener Funktion die aktuelle LiveList bzw. Feldgerätekonfiguration des Netzwerks 9. Hierdurch werden aktuelle Änderungen in der Netzwerkkonfiguration erkannt. Sobald eine Änderung in dem Netzwerk 9 erkannt wird, schickt die Feldgerätezugriffseinheit 4 über die Automatisierungs-/Integrations-Plattform 5 eine Mitteilung über das aufgefundene Feldgerät 2 an den WebServer 6 des Service Providers. Der WebServer 6 des Service Providers verbindet sich über die Automatisierungs-/Integrations-Plattform mit der Feldzugriffseinheit 4, sobald der WebServer 6 des Service Providers die Mitteilung über die Änderung in dem Datenbussegment bzw. in dem Netzwerk 9 erhält. Umgehend wird das entsprechende aktuell nicht vorhandene virtuelle Abbild des Feldgeräts 2 über den Cloud-Computing WebService zur Verfügung gestellt.
    • 3. Ändert das Service Personal die Parametrier-/Konfigurierdaten eines Feldgeräts 2 offline mittels eines Konfigurier-/Managementsystems 10 vor Ort oder Remote, so ermittelt der PAP 4 bei seinem nächsten Scan die entsprechende Änderung in der Feldgerätekonfiguration und meldet diese an den WebServer 6 des Service Providers. Die Information über die geänderten Daten wird unter dem dem Feldgerät 2 zugeordneten universell geltenden eindeutigen Identifizierungscode in der Datenbank 8 gespeichert. Ein entsprechender Report wird vom Service Provider an das Service Personal übermittelt. In dem Report wird dem Betreiber der Automatisierungsanlage 1 mitgeteilt, dass in der Automatisierungsanlage 1 offline eine Änderung an den Konfigurations-/Parametrierdaten eines der Feldgeräte 2 vorgenommen worden ist.
  • Ebenfalls wird dem Betreiber mitgeteilt, wenn auf Herstellerseite die ursprüngliche Version des Feldgeräts 2 durch eine modifizierte/revidierte Version ersetzt worden ist. Hierdurch erhält der Betreiber der Automatisierungsanlage 1 die Möglichkeit, die aktuellen Konfigurations-/Parametrierdaten von dem WebServer 6 des Service Providers herunter zu laden.
  • Ein Spezialfall liegt vor, wenn anhand der LifeList zumindest ein unbekanntes Feldgerät 2 identifiziert wird, das nicht auf dem Konto des Kunden aufgeführt ist und das von einem anderen Feldgerätehersteller als dem Service Provider stammt. Dann besteht die Möglichkeit, dass sich der Cloud-basierte Web-Server des Service Providers über die Feldzugriffseinheit 4 und die Automatisierungs-/Integrations-Plattform 5 vorhandene Identifizierungsdaten des fremden Feldgeräts 2 besorgt und dem Konto des Kunden hinzu, so dass der Kunde über die Cloud-basierten Web Services auch dieses fremde Feldgerät 2 in Betrieb nehmen kann.
  • Für den Fall, dass der Betreiber eine Mitteilung von dem Service Provider erhält, dass sich in der Automatisierungsanlage ein unbekanntes Feldgerät 2 befindet, für das kein virtuelles Abbild existiert, so hat der Betreiber bzw. das Service Personal die Möglichkeit, die Konfigurierung des unbekannten Feldgeräts 2 vor Ort vorzunehmen und die Konfigurationsdaten an den WebServer 6 des Service Providers zu übertragen. Die Daten werden unter der GUID oder der UIID des Feldgeräts 2 in der Datenbank 8 gespeichert.
  • Wird ein Feldgerät 2 durch ein analoges Feldgerät 2' ersetzt, so werden die Konfigurations-/Parametrierdaten des ursprünglichen Feldgeräts 2 in das Ersatzgerät 2' übermittelt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
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    • Standard ISO/IEC 11578; 1996 [0036]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Integrieren von zumindest einem Feldgerät (2) in ein Netzwerk (9) der Automatisierungstechnik, bestehend aus mehreren in einer Automatisierungsanlage (1) verteilt angeordneten Feldgeräten (2), die über zumindest einen Datenbus (3; 7), auf dem ein Busprotokoll läuft, miteinander verbunden sind, wobei der Zugriff auf die Feldgeräte (2) über eine Feldzugriffseinheit (4) erfolgt, die mit zumindest einer Automatisierungs-/Integrations-Plattform (5) und zumindest einem WebServer (6) eines Service Providers kommuniziert, wobei von dem Service Provider für jedes Feldgerät (2) ein virtuelles Abbild des Feldgeräts (2) in einer Datenbank (8) bereitgestellt wird, wobei das virtuelle Abbild das in die Automatisierungsanlage zu integrierende Feldgerät (2) umfänglich bezüglich seiner feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Eigenschaften in der Automatisierungsanlage (1) beschreibt, – wobei der Service Provider dem Betreiber der Automatisierungsanlage (1) über Cloud-Computing WebServices bzw. Internet basierte Dienste, automatisch oder auf Anfrage das virtuelle Abbild des Feldgeräts (2) mit den konkreten feldgeräte- und applikationsspezifischen Eigenschaften zur Laufzeit übermittelt und bevorzugt unmittelbar in das Feldgerät (2) überträgt, und – wobei das Feldgerät (2) seine Funktion in der Automatisierungsanlage (1) ausführt, sobald es in das Netzwerk (9) integriert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Feldzugriffseinheit (4) kontinuierlich und in vorgegebenen Zeitabständen zumindest in einzelnen Bussegmenten des Datenbusses (3) über eine Listener Funktion die aktuelle LiveList bzw. Feldgerätekonfiguration des entsprechenden Bussegments bzw. des Netzwerks (9) scannt, um aktuelle Änderungen in der Feldgerätekonfiguration zu erkennen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Feldgerätezugriffseinheit (4) über die Automatisierungs-/Integrations-Plattform (5) eine Mitteilung an den Service Provider absendet, sobald eine Änderung der LiveList in dem Datenbussegment bzw. in dem Netzwerk (9) erkannt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Service Provider sich über die Automatisierungs-/Integrations-Plattform (5) mit der Feldzugriffseinheit (4) verbindet, sobald der Service Provider die Mitteilung über die Änderung in dem Datenbussegment bzw. in dem Netzwerk (9) erhält, so dass das entsprechende aktuell nicht vorhandene virtuelle Abbild des Feldgeräts (2) über den Cloud-Computing WebService zur Verfügung gestellt wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den Fall, dass ein Kunde zumindest ein neues Feldgerät (2) in das bestehende Netzwerk (9) integrieren möchte, vom Service Provider bzw. vom Feldgerätelieferanten ein dem Kunden zugeordnetes Konto für ein Webbasierten Portal geöffnet wird, wobei über das Web-basierte Portal der Zugang zu dem virtuellen Abbild des zumindest einen neu zu integrierenden Feldgeräts (2) erfolgen kann.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei nach der Absendung einer Mitteilung von der Feldzugriffseinheit (4) zu dem Service Provider, dass sich die LiveList der Feldgeräte (2) in dem Datenbussegment bzw. in dem Netzwerk (9) geändert hat, anhand von eindeutigen Identifikationsdaten eine eindeutige jedem Feldgerät (2) zugeordnete Setup-Konfiguration, die das jeweilige Feldgerät (2) umfänglich bezüglich seiner feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Eigenschaften in der Automatisierungsanlage (1) beschreibt und die in dem Cloud-basierten WebServer (6) gespeichert ist, in das entsprechende Feldgerät (2) geladen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei für den Fall, dass anhand der LifeList zumindest ein unbekanntes Feldgerät (2) identifiziert wird, das nicht auf dem Konto des Kunden aufgeführt ist und das von einem anderen Feldgerätehersteller als dem Service Provider stammt, der Cloud-basierte Web-Server des Service Providers über die Feldzugriffseinheit (4) und die Automatisierungs-/Integrations-Plattform (5) vorhandene Identifizierungsdaten des fremden Feldgeräts (2) dem Konto des Kunden hinzufügt, so dass der Kunde über die Cloud-basierten Web Services das Feldgerät (2) in Betrieb nehmen kann.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Kunde nach dem Erhalt einer entsprechenden Mitteilung, dass ein unbekanntes Feldgerät (2) in der Automatisierungsanlage (1) integriert ist, über das kein virtuelles Abbild existiert, der Kunde eine Konfigurierung des unbekannten Feldgeräts (2) vornimmt und die Konfigurationsdaten an den Cloud-basierten WebServer (6) des Service Providers überträgt.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei von dem Cloud-basierte WebServer (6) eine Mitteilung an den Betreiber der Automatisierungsanlage (1) gesendet wird, wenn in der Automatisierungsanlage (1) offline eine Änderung an den Konfigurations-/Parametrierdaten eines der Feldgeräte (2) vorgenommen worden ist oder wenn auf Herstellerseite die ursprüngliche Version des Feldgeräts (2) durch eine modifizierte/revidierte Version ersetzt worden ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dass der Betreiber der Automatisierungsanlage (1) einen Hinweis erhält, wenn aktuelle Konfigurations-/Parametrierdaten von dem WebServer 6 des Service Providers herunter zu laden sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei dem Betreiber ein Synchronisierungsmechanismus bereitgestellt wird, so dass jeder Zeit sichergestellt ist, dass alle in die Automatisierungsanlage (1) integrierten Feldgeräte (2) auf dem Konto des Betreibers der Automatisierungsanlage (1) gespeichert werden.
  12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Betreiber der Automatisierungsanlage (1) die Dienstleistungen berechnet werden, die er von dem Service Provider in Anspruch nimmt.
  13. System mit mehreren Feldgeräten der Automatisierungstechnik zur Durchführung des Verfahrens, wie es in einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche beschrieben ist, mit zumindest einer Feldzugriffseinheit (4) und mit mindestens einer Automatisierungs-/Integrations-Plattform (5), wobei die Feldgeräte (2) in der Feldebene über einen ersten Datenbus (3), auf dem die Kommunikation über zumindest ein erstes Busprotokoll abläuft, miteinander verbunden sind, wobei die Feldzugriffseinheit (4) die Kommunikation auf dem ersten Datenbus (3) mithört und für den Fall, dass die Kommunikation mit der Automatisierungs-/Integrations-Plattform (5) über zumindest einen zweiten Datenbus (7) erfolgt, auf dem zumindest ein zweites Busprotokoll abläuft, eine Umsetzung der beiden Busprotokolle vornimmt.
  14. System nach Anspruch 13, wobei es sich bei der Automatisierungs-/Integrations-Plattform (5) um einen OPC-UA Server handelt, der eine Serverlogik und eine logische Maschine enthält, welche die ein Feldgerät (2) beschreibenden Konfigurations-/Parametrierdaten entsprechend einem wohldefinierten Informations-/Logikmodell für einen definierten Typ des Feldgeräts (2) weiterleitet.
  15. System nach Anspruch 13 oder 14, wobei es sich bei dem Datenbus (7) um das Internet und/oder ein Intranet und bei dem zusätzlichen Datenbus (3) um einen Feldbus der Automatisierungstechnik handelt, über den die Feldgeräte (2) mit dem der Feldzugriffseinheit (4) auf Feldebene kommunizieren.
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