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Die Erfindung betrifft ein System zur Bedienung von Feldgeräten in einer Prozessanlage, wobei der Zugang zu den Feldgeräten über mehrere verteilt angeordnete Recheneinheiten und zumindest ein Bussystem erfolgt.
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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 insbesondere 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.
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In modernen Prozessanlagen 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 den Feldgeräten oder im Prozess verstanden.
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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 Messstellen/Anwendungen 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 Messstellen bzw. in den unterschiedlichen Anwendungen und in den unterschiedlichen Bussystemen. Üblicherweise werden die Gerätebeschreibungen in dem jeweiligen Konfigurier-/Managementsystem abgespeichert sein. Hinzu kommt, dass aufgrund der Weiterentwicklung der Feldgeräte die Gerätebeschreibungen immer wieder an die geänderte Funktionalität angepasst werden müssen.
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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.
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Neben den zuvor beschriebenen Gerätebeschreibungen werden in zunehmendem Maße sog. Device Type Manager (DTM) bzw. Gerätemanager oder Gerätetreiber eingesetzt, die als Laufzeitumgebung einen Frame bzw. eine Rahmenapplikation benötigen. DTMs dienen zur vollumfänglichen Bedienung der Feldgeräte und entsprechen insbesondere der FDT – Field Device Tool – Spezifikation. Die als Industriestandard geltende FDT-Spezifikation entspricht einer Schnittstellenspezifikation und wird von der PNO - Profibus Nutzer Organisation – in Zusammenarbeit mit dem ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik- und Elektroindustrie – entwickelt. Die jeweils aktuelle FDT-Spezifikation ist über den ZVEI bzw. die PNO bzw. die FDT-Group erhältlich.
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Die Integration der Feldgeräte in ein Konfigurier-/Managementsystem erfolgt online nach Installation des Feldgeräts in der Prozessanlage 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 Prozessanlage zu integrieren. Gerätetreiber, insbesondere FDT 1.2.x DTMs, die auf Microsoft COM Technologie basieren, müssen jeweils lokal auf der zugehörigen Recheneinheit installiert werden.
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Es ist durchaus üblich, dass in einer Prozessanlagen viele großteils unterschiedliche Feldgeräte in relativ weit voneinander entfernten Messstellen eingesetzt werden. Die Feldgeräte einer Prozessanlage bilden ein sog. Projekt. Vor der Installation der Feldgeräte in der Prozessanlage erfolgt die sog. Projektierung. Ist das Projekt sehr umfangreich, so ist es üblich, die Feldgeräte auf Feldebene auf mehrere Recheneinheiten, z. B. Bedientools, Konfigurations-/Managementsysteme aufzuteilen. Die entsprechenden Gerätetreiber müssen, wie bereits oben erwähnt, auf den entsprechenden Recheneinheiten installiert werden.
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Die Feldgeräte erfüllen ihre Funktion in der Prozessanlage nur dann korrekt, wenn im gesamten der Prozessanlage zugehörigen Netzwerk identische Gerätetreiber für identische Feldgeräte bzw. Feldgerätetypen in vergleichbaren Messstellen (Anwendungen) eingesetzt werden. Hierzu kann eine zentrale Verwaltung der Gerätetreiber verwendet werden, was jedoch einerseits sehr aufwändig ist und was andererseits aufgrund von Verzögerungszeiten z. B. bei der Aktualisierung oder dem Austausch der eingesetzten Gerätetreiber mitunter zu erheblichen Problemen führen kann.
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In diesem Zusammenhang sind zwei Fälle zu unterscheiden:
- 1. Über eine Rahmenapplikation wird ein zentrales Projekt, das eine Prozessanlage instrumentiert, auf mehreren Client PCs, also Recheneinheiten, zugänglich gemacht. Hierbei muss sichergestellt sein, dass auf den Recheneinheiten jeweils identische Gerätetreiber für die Bedienung eines Feldgeräts bzw. eines Feldgerätetyps in identischen, aber verteilt angeordneten Messstellen installiert sind bzw. genutzt werden.
- 2. Von Rahmenapplikationen auf verschiedenen Recheneinheiten mit verschiedenen Projekten in einem Netzwerk sollen die identischen Gerätetreiber-Installationen benutzt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere in der Automatisierungstechnik einsetzbares System vorzuschlagen, das eine korrekte Bedienung der Feldgeräte in einer Prozessanlage sicherstellt, wenn die Feldgeräte unterschiedlichen Recheneinheiten zugeordnet sind.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die den Recheneinheiten zugeordneten Feldgeräte über zugehörige Gerätetreiber vollumfänglich beschrieben werden, dass die Gerätetreiber die Bedienung der Feldgeräte erlauben, dass auf jeder der Recheneinheiten eine Rahmenapplikation installiert ist, unter der die jeweils zugeordneten Gerätetreiber lauffähig sind, dass ein zentraler Verwaltungsrechner vorgesehen ist, der die Gerätetreiber, die auf den einzelnen Rechnereinheiten installiert sind, registriert, und dass der Verwaltungsrechner sicherstellt, dass die Bedienung der in der Prozessanlage eingesetzten Feldgeräte bzw. Feldgerätetypen mittels einer weitgehend vereinheitlichen Anwendung von Gerätetreibern erfolgt. Hierdurch lässt sich ein aufwändiges manuelles und auch fehleranfälliges Konfigurationsmanagement vermeiden, wenn die Gerätetreiber auf mehreren Recheneinheiten im Netzwerk installiert sind. Erfindungsgemäß wird die zentrale Verwaltung von Gerätetreibern ermöglicht, wenn die Gerätetreiber auf mehreren Recheneinheiten im Netzwerk installiert sind. Hierdurch sind z. B. die schnelle Inbetriebnahme und die Verfügbarkeit der Prozessanlage gewährleistet.
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Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist sichergestellt, dass die auf den verschiedenen Recheneinheiten des Systems installierten Gerätetreiber einheitlich ausgelegt und genutzt werden. Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße System, die folgenden Fälle festzustellen, um dann nachfolgend geeignete Abhilfen zu schaffen:
- – Sind auf den Recheneinheiten Gerätetreiber installiert, die nicht verwendet werden?
- – Sind die benötigten Gerätetreiber auf den Recheneinheiten installiert?
- – Liegt von den installierten und verwendeten Gerätetreibern jeweils die aktuelle bzw. passende Version vor?
- – Sind die korrekten Gerätetreiber installiert und auch freigegeben?
- – Werden die korrekten Gerätetreiber benutzt, obwohl sie nicht freigegeben sind?
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass der Verwaltungsrechner prüft, ob die in der Prozessanlage verwendeten Gerätetreiber, die einem Feldgerät oder einem Feldgerätetyp in einer vorgegebenen Messstelle zugeordnet sind, auf einer der Recheneinheiten installiert sind.
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Weiterhin wird im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System vorgeschlagen, dass der Verwaltungsrechner prüft, ob die in der Prozessanlage verwendeten Gerätetreiber, die einem Feldgerät oder einem Feldgerätetyp in einer vorgegebenen Messstelle zugeordnet sind, in einer einheitlichen Software-Version vorliegen. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Verwaltungsrechner eine Upgrade/Update-Versionskontrolle durchführt. Von einem Upgrade spricht man, wenn ein weiterentwickeltes Feldgerät eine erweiterte Funktionalität aufweist, die sich dann in einer entsprechend erweiterten Funktionalität des zugehörigen Gerätetreibers widerspiegelt. Im Falle eines Updates fallen die Änderungen oder Verbesserungen üblicherweise geringfügiger aus. Unter Software-Version wird verstanden, dass jeweils ein definierter Stand einer Software vorliegt. Verschiedene Versionen einer Software stellen die Veränderung und die zeitlich Weiterentwicklung einer Software oder eines Teils dar.
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In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen System ist vorgesehen, dass verschiedene Gerätetreiber-Versionen parallel auf verschiedenen Recheneinheiten installiert werden. Durch den auf dem Verwaltungsrechner vorhandenen Gerätetreiber-Katalog wird sichergestellt, dass ein Knoten nur geladen werden kann, wenn die richtige Gerätetreiber-Version installiert ist.
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Zur Erläuterung, was unter einem Knoten zu verstehen ist, dient folgender Einschub: Ein Knoten ist ein Element der Feldbus-Netzwerk-Topologie. Beispielsweise kann es sich um ein Vater/Kind Verzweigungselement oder um ein End-Element handeln, das keine Kinder hat. Der Knoten entspricht jeweils einem Prozesspunkt (TAG-Sensor oder Aktor oder auch einem IO-Punkt). Für jeden Knoten der Topologie sieht das erfindungsgemäße System zur Geräteintegration die Zuweisung durch einen Gerätetreiber vor. Das System speichert sich bezogen auf den Knoten den Offline-Datensatz des Gerätetreibers.
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Ist die für den entsprechenden Knoten festgelegte Version nur auf einer der übrigen Recheneinheiten verfügbar, so kann der Hinweis gegeben werden, den Knoten auf dieser Recheneinheit zu öffnen. Hierbei ist zu beachten, dass ein alter Gerätetreiber den Datensatz einer neueren Software-Version üblicherweise nicht lesen kann. Eine alte Gerätetreiber-Version kann somit ein neueres Feldgerät nicht unterstützen. Die Einhaltung dieses Kriteriums wird von dem Verwaltungsrechner überwacht.
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Um die reibungslose Funktionalität der in der Prozessanlage eingesetzten Feldgeräte sicherzustellen, gibt der Verwaltungsrechner nach Feststellung einer Abweichung von der vereinheitlichten Anwendung von Gerätetreibern eine entsprechende Meldung bzw. Arbeitsanweisung an das Bedienpersonal aus. Nachfolgend haben diese dann die Möglichkeit, den korrekten Gerätetreiber in der entsprechenden Recheneinheit zu installieren.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass der Verwaltungsrechner in vorgegebenen Zeitabständen die Verfügbarkeit von aktuellen Software-Versionen zu den einzelnen Gerätetreibern via Internet überprüft. Hierzu verbindet sich der Verwaltungsrechner sukzessive mit den WebServern der Hersteller, deren Feldgeräte in dem System installiert sind. Für den Fall, dass bei der Überprüfung eine aktuelle Software-Version eines im System verwendeten Gerätetreibers aufgefunden wird, bestellt der Verwaltungsrechner bevorzugt über Internet die jeweils aktuelle Software-Version des Gerätetreibers und installiert sie auf den entsprechenden Recheneinheiten. Alternativ gibt der Verwaltungsrechner eine Meldung aus, dass eine aktuelle Software-Version des Gerätetreibers vorliegt und bestellt werden muss. Die Integration in die entsprechenden Recheneinheiten erfolgt dann eventuell über das Bedienpersonal.
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In diesem Zusammenhang kann die auf der Recheneinheit installierte Gerätetreiberversion entweder durch die aktuelle ersetzt werden, oder der Verwaltungsrechner stellt den Recheneinheiten unterschiedliche, kompatible Software-Versionen von Gerätetreibern, wie Updates/Upgrades, zur Verfügung.
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Als besonders vorteilhaft wird es im Zusammenhang mit der Erfindung angesehen, wenn der Verwaltungsrechner die Konsistenz des Systems beurteilt und für den Fall, dass eine Inkonsistenz ermittelt wird, eine Meldung ausgibt, welche Recheneinheit aufgrund fehlender kompatibler Gerätetreiber keinen Zugang zu zumindest einem der angeschlossenen Feldgeräte aufweist.
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Insbesondere beurteilt der Verwaltungsrechner jeweils für sich genommen oder in Kombination das Vorliegen der folgenden Fälle:
- – Die Kompatibilität der Gerätetreiber in Bezug auf die Kompatibilität der Gerätetreiber zu den zugehörigen Feldgeräten, wobei jedes Feldgerät mit der entsprechenden Recheneinheit über ein vorgegebenes Busprotokoll kommuniziert
- – Die Kompatibilität der Gerätetreiber im Hinblick auf die Kompatibilität der Gerätetreiber zu den in dem Verwaltungsrechner gespeicherten Datensätzen (Parametrier-/Konfigurationsdaten), die den entsprechenden Feldgeräten zugeordnet sind.
- – Die Kompatibilität der Gerätetreiber im Hinblick auf die Kompatibilität der Gerätetreiber zu der auf dem Verwaltungsrechner vorgegebenen Laufzeitumgebung.
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Weiterhin wird als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems vorgeschlagen, dass es sich bei der Laufzeitumgebung um das Betriebssystem, die Service Packs oder sonstige Systemanforderungen eines Gerätetreibers handelt.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1: eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems und
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2: eine schematische Darstellung eines zentralen Gerätetreiber-Katalogs, der auf dem Verwaltungrechners abgespeichert ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems zur Bedienung von Feldgeräten F1, F2, ... in einer Prozessanlage. Was unter dem Begriff 'Feldgeräte' zu verstehen ist, ist bereits in der Beschreibungseinleitung detailliert dargelegt. Der Zugang zu den Feldgeräten F1, F2, ... erfolgt über mehrere verteilt angeordnete Recheneinheiten PC1, PC2, .... Die Kommunikation erfolgt über zumindest einen Datenbus DB. In der Prozessautomatisierung kommt bevorzugt einer der in der Beschreibungseinleitung genannten Feldbusse zum Einsatz. Auf den Recheneinheiten PC1, PC2, ... sind Gerätetreiber DTM1, DTM2, ... installiert, die die mit der zugehörigen Recheneinheit PC1, PC2, ... verbundenen Feldgeräte F1, F2, ... vollumfänglich beschreiben und die Bedienung der Feldgeräte F1, F2, ... erlauben. Zur Bedienung, sprich zur Parametrierung, Konfiguration oder auch zur Diagnose der Feldgeräte F1, F2, ... ist auf jeder der Recheneinheiten PC1, PC2, ... eine Rahmenapplikation FRAME installiert. Handelt es sich um Gerätetreiber, die nach der FDT Spezifikation arbeiten, so handelt es sich bei der Rahmenapplikation um einen FDT Frame, so dass die den Feldgeräten F1, F2, ... jeweils zugeordneten Gerätetreiber DTM1, DTM2, ... auf den Recheneinheiten PC1, PC2, ... lauffähig sind.
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Erfindungsgemäß ist ein zentraler Verwaltungsrechner VR vorgesehen ist, der die Gerätetreiber DTM1, DTM2, ..., die auf den einzelnen Rechnereinheiten PC1, PC2, ... installiert sind, registriert. Darüber hinaus stellt der Verwaltungsrechner VR sicher, dass die Bedienung der in der Prozessanlage eingesetzten Feldgeräte F1, F2, ... bzw. Feldgerätetypen mittels einer weitgehend vereinheitlichen Anwendung von Gerätetreibern DTM1, DTM2, ... erfolgt. Hierdurch ist sichergestellt, dass das System korrekt und optimal arbeitet.
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2 zeigt schematisch einen zentralen Gerätetreiber Katalog, wie er in dem Verwaltungsrechner VR beispielhaft vorliegt. In dem Gerätetreiber-Katalog bzw. in der Datenbank ist vermerkt, welcher Gerätetreiber DTM1, DTM2, ... auf welcher der Recheneinheiten PC1, PC2, ... installiert ist. Hierbei wird von dem Verwaltungsrechner VR sichergestellt, dass auf allen Recheneinheiten PC1, PC2, ..., die einem Projekt A zugeordnet sind, in Abhängigkeit von dem Feldgerät F1, F2, ... bzw. von dem Feldgerätetyp in der entsprechenden Messstelle bzw. in der entsprechenden Applikation identische Gerätetreiber DTM1, DTM2, .... installiert sind. Ist dies nicht der Fall, so löst der Verwaltungsrechner VR entsprechende Maßnahmen aus, die die einheitliche Verwendung der Gerätetreiber DTM1, DTM2, ... in der Prozessanlage sicherstellen. Geeignete Maßnahmen sind in den Ansprüchen und in der Beschreibung bereits dargelegt, so dass auf eine Wiederholung an dieser Stelle verzichtet wird.
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Weiterhin betreibt der Verwaltungsrechner ein geeignetes Versions-Management, wobei insbesondere der Tatsache Rechnung getragen wird, dass eine alte Gerätetreiberversion üblicherweise nicht den Offline-Datensatz einer neueren Gerätetreiberversion laden kann, oder aber es können beim Laden Fehler entstehen, die sogar teilweise nicht einmal für den Benutzer sichtbar werden. Das erfindungsgemäße Versions-Management vermeidet hingegen das Laden des entsprechenden Datensatzes mit dem Hinweis, welche Gerätetreiberversion auf der entsprechenden Recheneinheit zu installieren ist, um den Gerätedatensatz (Datensatz von Parametrier-/Konfigurationsdaten) laden zu können.
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Da Gerätetreiber verschiedener Versionen oft nicht parallel installiert sein können (FDT 1.2.× DTM basieren auf der Microsoft COM Technologie), betrifft eine DTM Installation immer alle Knoten, die diesen Gerätetreiber verwenden. Der zentrale Gerätekatalog kann nun bewusst verschiedene Versionen eines Gerätetreibers auf verschiedenen Recheneinheiten installiert halten und dort jeweils nur die Knoten bedienbar machen, die in der jeweiligen Gerätetreiberversion vorliegen. Hierdurch ist es möglich, nicht alle Knoten bei denen der entsprechende Gerätetreiber verwendet werden soll, upzudaten. Von besonderem Vorteil ist diese Ausgestaltung in der sog. validierten Industrie, z. B. FDA oder sonstige Zertifizierungsstellen. Hier ist es notwendig, dass die Prozessanlage nach jeder Änderung neu validiert werden muss. Die zuvor beschriebene Ausgestaltung führt zu einer Reduzierung des Validierungsaufwands, da die Änderung des Upadates eines in der Prozessanlage vielfach verwendeten Gerätetreibers auf den zugehörigen Knoten beschränkt bleibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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