DE102010042199A1

DE102010042199A1 - Verfahren zum Betreiben eines Feldbus-Interface sowie Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102010042199A1
Application number: DE102010042199A
Authority: DE
Inventors: Jörg Reinkensmeier; Andreas Büchin; Vincent De Groot
Original assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Current assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Feldbus-Interface (FI), insbesondere nach Hauptanmeldung Nr. 102009045386.5, das an einem Feldbus (DP) der Prozessautomatisierungstechnik angeschlossen ist, aufweisend nachfolgende Schritte: A) Abhören des Datenverkehrs auf dem Feldbus (DP) durch das Feldbus-Interface (FI), wobei der Datenverkehr aus zyklischer und/oder azyklischer Kommunikation über den Feldbus (DP) besteht; B) Bedarfsabhängiges Durchführen einer Abfrage von Diagnoseinformationen über den Feldbus (DP) durch das Feldbus-Interface (FI), C) Erfassen der abgefragten Diagnoseinformationen, durch das Feldbus-Interface (FI).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Feldbus-Interface, insbesondere nach Hauptanmeldung Nr. 102009045386.5, das an einen Feldbus der Prozessautomatisierungstechnik angeschlossen ist.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Gemäß Hauptanmeldung wird der Datenverkehr auf dem Feldbus durch das Feldbus-Interface kontinuierlich abgehört, während bedarfsabhängig parallel zum Abhören eine aktive Kommunikation durch das Feldbus-Interface durchgeführt werden kann. Anschließend werden gemäß Hauptanmeldung die mitgehörten Informationen, die das Netzwerkmanagement betreffen, erfasst.
Es hat sich aber herausgestellt, dass bspw. nicht alle an den Feldbus angeschlossenen Feldgeräte auch andauernd an dem Datenverkehr über den Feldbus teilnehmen und daher Diagnoseinformationen betreffend diese Geräte nicht oder nur in unzureichendem Ausmaß bspw. für die Zustandsüberwachung der Anlage zur Verfügung stehen. Unter anderem setzt eine umfassende Diagnose voraus, dass bspw. ein in einem gemäß Profibus-Feldbusstandard arbeitender Master Class 1, kurz Master CL1, alle zu einer solchen Diagnose erforderlichen Anfragen absetzt, um so an die Diagnoseinformationen zu gelangen. Dies ist aber im Allgemeinen nicht der Fall, denn ein Master CL1 kann Teilnehmer des Feldbusses bspw. aus der zyklischen Kommunikation ausnehmen und/oder verfügt nicht über alle Abfragen, d. h. Befehle, die zur Durchführung einer insbesondere vollständigen Diagnose eines an den Feldbus angeschlossenen Gerätes erforderlich sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung Diagnoseinformationen von einem der Feldgeräte zuverlässig über das Feldbus-Interface zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Feldbus-Interface, insbesondere nach Hauptanmeldung Nr. 102009045386.5, gelöst, das an einem Feldbus der Prozessautomatisierungstechnik angeschlossen ist, welches erfindungsgemäße Verfahren nachfolgende Schritte aufweist:

A) Abhören des Datenverkehrs auf dem Feldbus durch das Feldbus-Interface, wobei der Datenverkehr aus zyklischer und/oder azyklischer Kommunikation über den Feldbus besteht;
B) Bedarfsabhängiges Durchführen einer Abfrage von Diagnoseinformationen über den Feldbus durch das Feldbus-Interface,
C) Erfassen der abgefragten Diagnoseinformationen, durch das Feldbus-Interface.

Durch die vorgeschlagene Erfindung kann also sichergestellt werden, dass alle zu einer Diagnose erforderlichen Informationen vorliegen, selbst dann, wenn diese vom Master CL1 nicht angefragt werden.
Es hat sich ferner herausgestellt, dass bezüglich der Abfrage von Diagnoseinformationen von einem der Feldgeräte das Durchführen der aktiven Kommunikation nicht zwingend parallel zu dem Abhören des Datenverkehrs stattfinden muss.
Der Datenverkehr, insbesondere der zyklische Datenverkehr, kann also mitgehört werden, und bspw. erkannt werden, ob eines der Geräte eine erweiterte Diagnose bzw. erweiterte Diagnoseinformationen bereitstellen kann. Von diesem Gerät können die Diagnoseinformationen dann, insbesondere in dem Fall, dass eine (erweiterte) Diagnose an dem Gerät durchgeführt werden soll, Abgefragt werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird zumindest in dem Fall eine Abfrage hinsichtlich Diagnoseinformationen durchgeführt, in dem ein an den Feldbus angeschlossenes Gerät zumindest zeitweise nicht an einer zyklischen Kommunikation teilnimmt. Das Verfahren kann bspw. einen bestimmten sog.
Timeout, d. h. eine insbesondere vorgegebene Zeitspanne, vorsehen und erkennt wenn eines der an den Feldbus angeschlossenen Geräte eine Zeitspanne die länger als der Timeout ist, nicht mehr an dem Datenverkehr teilnimmt oder eine Zeitspanne die länger als der Timeout ist keine erweiterten Diagnoseinformationen von dem Gerät gesendet werden. Eine entsprechende Abfrage kann dann bspw. bei Überschreiten des Timeouts vermittels des Feldbus-Interface gesendet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Abfrage zumindest in dem Fall durchgeführt, dass ein an den Feldbus angeschlossenes Gerät einen bestimmten Status aufweist. Dieser Status des Gerätes kann bspw. über ein Telegramm das über den Feldbus gesendet wird, anderen Feldbusteilnehmern, insbesondere dem Master CL1 und/oder dem Feldbus-Interface mitgeteilt werden. Dieses Telegramm kann dann insbesondere von dem Feldbus-Interface über den Feldbus mitgehört werden. Wird das Telegramm bzw. die darin enthaltene Statusinformation als relevant eingestuft, wird das Telegramm erfasst und es können weitere Schritte eingeleitet werden, die unter anderem das Erlangen von Diagnoseinformationen von dem Gerät vorsehen, welches das Telegramm abgesetzt hat.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden vermittels der Abfrage erweiterte Diagnoseinformationen von einem an dem Feldbus angeschlossenen Gerät abgefragt, welches Gerät an der zyklischen Kommunikation teilnimmt, wobei es sich bei den erweiterten Diagnoseinformationen um Diagnoseinformationen handelt, die nicht über die zyklische Kommunikation ausgetauscht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt der Schritt des Abhörens und/oder des Erfassens des abgehörten Datenverkehrs, durch das Feldbus-Interface, und zur Interpretation des abgehörten Datenverkehrs, insbesondere der Diagnoseinformationen bzw. erweiterten Diagnoseinformationen, werden zu den an den Feldbus angeschlossenen Geräten gehörende Gerätebeschreibungen verwendet. Dabei kann sowohl das Abhören und auch das Erfassen das Interpretieren des über den Feldbus ablaufenden Datenverkehrs, insbesondere vermittels der Gerätesbeschreibungen oder Gerätebeschreibungsdateien, beinhalten.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die Gerätebeschreibungen bei Bedarf an das Feldbus-Interface übertragen und/oder in dem Feldbus-Interface gespeichert. Das Feldbus-Interface kann zu diesem Zweck über eine geeignete Kommunikationsverbindung verfügen, die eine Datenübertragung bspw. von einer entfernten Speichereinheit ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden von dem Feldbus-Interface abgefragte Diagnoseinformationen bzw. erweiterte Diagnoseinformationen vermittels einer Zustandsüberwachungseinheit ausgewertet, welche Zustandsüberwachungseinheit insbesondere Teil des Feldbus-Interface ist. Eine Vorverarbeitung des mitgehörten. Datenverkehrs und der erfassten Diagnoseinformationen kann im Feldbus-Interface stattfinden.
Zudem können die durch das Feldbus-Interface erfassten Daten, d. h. Zustands- bzw. Diagnoseinformationen, bspw. in einer Datenbank gesammelt werden und vermittels der Zustandsüberwachungseinheit und/oder eines anderen Programms dargestellt werden. Dabei kann es sich bspw. auch um das Programm FieldCare der Firma Endress + Hauser handeln. Ferner ist es möglich diese bspw. gesammelten Diagnoseinformationen durch eine sog. OPC-Abfrage (Akronym für OLE for Process Control) einem Benutzer zugänglich zu machen oder weiterzuverarbeiten. Die Diagnoseinformationen können dabei über bspw. Email oder SMS übertragen werden. Zudem kann ein Benutzer auch bspw. durch eine Benachrichtigung per Email oder SMS über den Zustand eines der an den Feldbus angeschlossenen Geräte, welcher anhand der durchgeführten Diagnose bestimmt wurde, informiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens handelt es sich bei der Zustandsüberwachungseinheit um ein Computerprogramm, das insbesondere auf dem Feldbus-Interface oder einem mit dem Feldbus-Interface verbundenen Computer abläuft. Das Feldbus-Interface kann zu diesem Zweck über eine Kommunikationsleitung mir einem Computer verbunden sein.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die Gerätebeschreibungen von der Zustandsüberwachungseinheit zur Interpretation des erfassten Datenverkehrs, insbesondere der Diagnoseinformationen bzw. der erweiterten Diagnoseinformationen, genutzt.
Ferner wir die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, das in einen Speicher eines Computers ladbar ist und Programmcodemittel zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist, wenn es auf dem Computer ausgeführt wird.
Außerdem kann auch ein herkömmliches Feldbus-Interface mit diesem Verfahren aufgerüstet werden. Dies kann bspw. durch Aufspielen des entsprechenden Computerprogramms in eine Speichereinheit des Feldbus-Interface geschehen, welches Computerprogramm dann beim Ausführen das vorgeschlagene Verfahren ausführt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik in der eine Ausführung der vorliegenden Erfindung verwirklicht ist.
1 zeigt eine typische Anlage der Prozessautomatisierungstechnik in der eine Steuereinheit SPS den Ablauf eines in der Anlage ablaufenden Prozesses kontrolliert und/oder überwacht. Die über den Feldbus DP mit der Steuereinheit verbundenen Feldgeräte F1...F6 senden zu diesem Zweck die von ihnen erfassten Messwerte und/oder andere prozessrelevante Informationen wie bspw. Parameterwerte an die Steuereinheit SPS. Selbstverständlich können an den Feldbus DP auch andere Geräte als Feldgeräte F1...F6, wie bspw. Aktoren oder Anzeigeinheiten etc. angeschlossen sein.
Die Feldgeräte F1...F6 können dabei auf verschiedene Weise an den Feldbus DP angeschlossen sein. So können diese bspw. entsprechend dem Feldgerät F1 direkt an den Feldbus DP angeschlossen sein. Andererseits ist es auch möglich, dass bspw. ein LINK, ein RIO oder ein GATEWAY vorgesehen sind, die die Kommunikation zw. verschiedenen Feldbussegmenten DP und PA bzw. HART bzw. WirelessHART etc., in denen unterschiedlichen Protokolle eingesetzt werden, ermöglichen. Auch ein drahtloser Feldbus WirelessHART wie er zwischen den dem Feldgerät F6 und der Umsetzereinheit GATEWAY vorliegt ist bspw. gemäß der WirelessHART-Spezifikation möglich.
Hierarchisch parallel zu der Steuereinheit SPS ist ein Feldbus-Interface FI vorgesehen, das den Zugriff auf den Feldbus PA von einer übergeordneten Kommunikationsebene, nicht gezeigt, ermöglicht. Das Feldbus-Interface FI beinhaltet eine Zustandsüberwachungseinheit CM-Unit (Abkürzung aus dem englischen Begriff Condition-Monitoring-Unit abgeleitet). Ferner verfügt das Feldbus-Interface FI über eine Live List aller am Feldbus DP angeschlossenen Geräte. Ferner kann die Live_List auch Zustands- und Diagnoseinformationen aller an den Feldbus PA angeschlossener Geräte/Teilnehmer F1...F6, LINK, RIO, GATEWAY beinhalten. Die Informationen aus der Live_List können dann zum Durchführen einer Abfrage und/oder zur Durchführung einer Diagnose genutzt werden.
Wie in der Hauptanmeldung Nr. 102009045386.5 beschrieben, sind zum Bedienen der an den Feldbus DP angeschlossenen Geräte F1...F6, LINK, RIO, GATEWAY sog. Gerätebeschreibungen bspw. in Form von sog. Gerätebeschreibungsdateien GSD's erforderlich, wobei oftmals nur eine solche Datei für nur ein Feldgerät vorgesehen ist. Diese Gerätebeschreibungsdateien GSD's können in einer Ausgestaltung der Erfindung auch von dem Feldbus-Interface FI verwendet werden und insbesondere im Feldbus-Interface FI gespeichert sein. Andererseits werden diese Dateien GSD's auch von der Steuereinheit SPS genutzt. Dazu werden die Dateien bspw. vermittels eines Konfigurationsprogramms K, das zum Betreiben der Steuereinheit SPS dient, in Maschinencode übersetzt. Die Gerätebeschreibungsdateien GSD's können bspw. auch in einem entfernten Speichermedium, nicht gezeigt, vorgehalten und bspw. bei Bedarf an das Feldbusinterface FI bzw. die Zustandsüberwachungseinheit CM-Unit übertragen werden.
Das Feldbus-Interface FI kann ferner über eine Anzeigeeinheit verfügen oder mit einer Anzeigeeinheit verbunden sein, auf der ein entsprechendes Bedienmenu CM-GUI des Feldbusinterface FI bzw. der Zustandsüberwachungseinheit CM-Unit darstellbar ist. Die Anzeigeeinheit kann zum Anzeigen der mitgehörten und/oder erfassten Daten insbesondere der erfassten Diagnoseinformationen dienen. Ferner kann auch ein entsprechendes Bedienmenu CONFIG-GUI auf der Anzeigeeinheit vorgesehen sein über das sich die Einstellungen bspw. Parametereinstellungen der an den Feldbus PA angeschlossenen Geräte F1...F6, LINK, RIO, GATEWAY editierbar sind.
Das Feldbus-Interface FI ist in einer weiteren Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung so ausgelegt, dass es auch Anfragen bzgl. (erweiterter) Diagnoseinformationen von zumindest einem der Geräte F1...F6, LINK, RIO, GATEWAY insbesondere der Feldgeräte F1...F6 abrufen kann.
Bezugszeichenliste

K: Konfigurationseinheit
SPS: Steuereinheit
DP: Feldbus (Profibus DP)
F1: erstes Feldgerät
LINK: Segmentkoppler
PA: Feldbus (Profibus PA)
RIO: Segmentkoppler (Remote I/O)
HART: Feldbus bzw. Übertragung gemäß HART-Standard
4..20 mA: Übertragung gemäß 4...20 mA-Standard
I/O: beliebige Signalübertragung
F2: zweites Feldgerät
F3: drittes Feldgerät
F4: viertes Feldgerät
F5: fünftes Feldgerät
F6: sechstes Feldgerät
GATEWAY: Umsetzereinheit
WHART: WirelessHART-Feldbus
FI: Feldbus-Interface
CM-Unit: Zustandsüberwachungseinheit
Live_List: Liste der am Feldbus angeschlossenen Geräte
CM-GUI: Anzeigeeinheit
CONFIG-GUI: Konfigurationsmenu

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Feldbus-Interface (FI), insbesondere nach Hauptanmeldung Nr. 102009045386.5, das an einem Feldbus (DP) der Prozessautomatisierungstechnik angeschlossen ist, aufweisend nachfolgende Schritte: A) Abhören des Datenverkehrs auf dem Feldbus (DP) durch das Feldbus-Interface (FI), wobei der Datenverkehr aus zyklischer und/oder azyklischer Kommunikation über den Feldbus (DP) besteht; B) Bedarfsabhängiges Durchführen einer Abfrage von Diagnoseinformationen über den Feldbus (DP) durch das Feldbus-Interface (FI), C) Erfassen der abgefragten Diagnoseinformationen, durch das Feldbus-Interface (FI).
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Abfrage zumindest in dem Fall, dass ein an den Feldbus (DP) angeschlossenes Gerät (F1...F6, LINK, RIO, GATEWAY) zumindest zeitweise nicht an einer zyklischen Kommunikation teilnimmt, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abfrage zumindest in dem Fall, dass ein an den Feldbus (DP) angeschlossenes Gerät (F1...F6, LINK, RIO, GATEWAY) einen bestimmten Status aufweist durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vermittels der Abfrage erweiterte Diagnoseinformationen von einem an dem Feldbus (DP) angeschlossenen Gerät (F1...F6, LINK, RIO, GATEWAY), welches an der zyklischen Kommunikation teilnimmt, abgefragt werden, wobei es sich bei den erweiterten Diagnoseinformationen um Diagnoseinformationen handelt, die nicht über die zyklische Kommunikation ausgetauscht werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schritt des Abhörens und/oder Erfassens des abgehörten Datenverkehrs, durch das Feldbus-Interface (FI) erfolgt, und wobei zur Interpretation des abgehörten Datenverkehrs, insbesondere der Diagnoseinformationen bzw. erweiterten Diagnoseinformationen, zu den an den Feldbus (DP) angeschlossenen Geräten (F1...F6, LINK, RIO, GATEWAY) gehörende Gerätebeschreibungen (GSD's) verwendet werden.
Verfahren zum Betreiben eines Feldbus-Interface (FI) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätebeschreibungen (GSD's) bei Bedarf an das Feldbus-Interface (FI) übertragen werden und/oder in dem Feldbus-Interface (FI) gespeichert werden.
Verfahren zum Betreiben eines Feldbus-Interface (FI) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass von dem Feldbus-Interface (FI) abgefragte Diagnoseinformationen bzw. erweiterte Diagnoseinformationen vermittels einer Zustandsüberwachungseinheit (CM-Unit) ausgewertet werden, welche Zustandsüberwachungseinheit (CM-Unit) insbesondere Teil des Feldbus-Interface (FI) ist.
Verfahren zum Betreiben eines Feldbus-Interface (FI) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Zustandsüberwachungseinheit (CM-Unit) um ein Computerprogramm handelt, die insbesondere auf dem Feldbus-Interface (FI) oder einem mit dem Feldbus-Interface (FI) verbundenen Computer abläuft.
Verfahren zum Betreiben eines Feldbus-Interface (FI) nach dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätebeschreibungen (GSD's) von der Zustandsüberwachungseinheit (CM-Unit) zur Interpretation des erfassten Datenverkehrs, insbesondere der Diagnoseinformationen bzw. der erweiterten Diagnoseinformationen, genutzt werden.
Computerprogrammprodukt, das in einen Speicher eines Computers ladbar ist und Programmcodemittel zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist, wenn es auf dem Computer ausgeführt wird.