DE102010044184A1

DE102010044184A1 - Verfahren zum Erstellen einer Diagnose eines Feldgerätes

Info

Publication number: DE102010044184A1
Application number: DE102010044184A
Authority: DE
Inventors: Vincent De Groot; Andreas Büchin; Jörg Reinkensmeier
Original assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Current assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-11-20
Also published as: WO2012065808A1; DE102010044184B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Diagnose eines Feldgerätes (10) einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik (2), die eine Mehrzahl von miteinander in Kommunikationsverbindung stehenden Feldgeräten (10, 18, 22, 24, 26) aufweist. Das Verfahren weist dabei nachfolgende Schritte auf: Automatisiertes Erstellen einer Gerätediagnosemeldung in dem Feldgerät (10) im Rahmen einer Selbstdiagnose des Feldgerätes (10); und Automatisiertes Anwenden eines, zu dem Feldgerät (10) zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus, in den Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) eingehen, auf die Gerätediagnosemeldung und automatisiertes Bestimmen daraus, ob die Gerätediagnosemeldung auszuwerten oder zu verwerfen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Diagnose eines Feldgerätes einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik, die eine Mehrzahl von miteinander in Kommunikationsverbindung stehenden Feldgeräten aufweist.
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, etc., 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. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über Bussysteme (Profibus^®, Foundation^® Fieldbus, HART^®, etc.) mit übergeordneten Einheiten verbunden. Normalerweise handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um Leitsysteme bzw. Steuereinheiten, wie beispielsweise SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) oder PLC (Programmable Logic Controller). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
Um die Anlagenverfügbarkeit zu optimieren und das Risiko eines Ausfalls zu minimieren, werden in modernen Anlagen Diagnosesysteme im Bereich der einzelnen Feldgeräte sowie teilweise auch übergreifend für Teile der Anlage oder die gesamte Anlage eingesetzt. Auf Ebene der Feldgeräte werden in der Regel im Rahmen einer Selbstüberwachung verschiedene Eigenschaften des Feldgerätes selbst sowie Eigenschaften eines Prozesses in dem Bereich, in dem das Feldgerät eingesetzt wird, überwacht. Die aus der Selbstüberwachung gewonnenen Zustandsinformationen des Feldgeräts werden zur Selbstdiagnose in dem Feldgerät genutzt. Die Diagnoseinformationen werden in dem Feldgerät durch entsprechende Parameter (die auch als Diagnoseparameter bezeichnet werden) bereitgestellt. Diagnoseinformationen können in Form von Gerätediagnosemeldungen an eine übergeordnete Einheit, welche die Diagnoseinformationen für die Ausführung ihrer Funktionen, wie beispielsweise einer Zustandsüberwachung (Condition Monitoring), einer Prozesssteuerung, etc., benötigt, übermittelt werden. Die Übermittlung kann dabei je nach Konfiguration der Anlage, je nach dem eingesetzten Feldbussystem, je nach Prozess, etc. variieren. Insbesondere kann die Übermittlung ereignisorientiert, beispielsweise jeweils nur bei Auftreten eines Diagnoseereignisses (das beispielsweise in einer signifikanten Änderung eines Diagnoseparameters oder in einem Überschreiten eines Grenzwertes eines Diagnoseparameters besteht), und/oder durch eine regelmäßig von einer übergeordneten Einheit durchgeführten Abfrage von Diagnoseinformationen der einzelnen Feldgeräte erfolgen.
Bei der Durchführung der Selbstdiagnose in dem Feldgerät werden nur in und in unmittelbarer Umgebung von dem Feldgerät auftretende Einflussgrößen berücksichtigt. Bei bestimmten Anlagenzuständen, die oftmals nur vorübergehend und/oder von einem Anlagenbetreiber erwünscht sind, wie beispielsweise bei einer Wartung von Teilen der Anlage, bei einer Reinigung von Teilen der Anlage, bei einem Spülungsprozess von Rohrleitungen oder einem Behälter, bei einem vorübergehenden Anlagenstillstand, bei einem Befüllungsvorgang, etc., können bei einzelnen oder mehreren Feldgeräten erhebliche Abweichungen von im Rahmen der Selbstüberwachung überwachten Eigenschaften des jeweiligen Feldgerätes und/oder von überwachten Eigenschaften des Prozesses im Bereich des jeweiligen Feldgerätes auftreten. In dem/den jeweiligen Feldgerät(en) wird dementsprechend im Rahmen der Selbstdiagnose eine entsprechende Gerätediagnosemeldung erstellt. Ein Anlagenbetreiber und/oder mindestens eine übergeordnete Einheit, welche Gerätediagnosemeldungen von Feldgeräten der Anlage auswertet, wird/werden folglich bei bestimmten Anlagenzuständen mit Gerätediagnosemeldungen von einem oder mehreren Feldgeräten konfrontiert. Der Anlagenbetreiber kann durch solche Gerätediagnosemeldungen veranlasst werden, bestimmte Schritte (wie beispielsweise eine Wartung, eine Reparatur, etc.) einzuleiten. Auch in übergeordneten Einheiten, durch welche Gerätediagnosemeldungen ausgewertet werden, hat das Auftreten von solchen Gerätediagnosemeldungen oftmals die Einleitung von weiteren Schritten zur Folge (beispielsweise Abfrage von weiteren Detailinformationen, Dokumentation der auftretenden Diagnoseinformationen, Anzeige von einem Wartungsbedarf, etc.). Dabei ist bei bestimmten Anlagenzuständen die Einleitung weiterer Schritte nicht erforderlich, oftmals sogar nachteilig, da die jeweilige(n) Gerätediagnosemeldung(en) ausschließlich durch den Anlagenzustand bedingt ist/sind und kein zu behebender Defekt vorliegt. Die Einleitung von weiteren Schritten aufgrund von einer Gerätediagnosemeldung, wie beispielsweise die vollständige oder teilweise Stillsetzung der Anlage, die Durchführung von Reparatur- oder Wartungsarbeiten, etc., ist mit zusätzlichem Aufwand und Kosten verbunden.
Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren bereitzustellen, durch das einem Anlagenbetreiber einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik und/oder einer übergeordneten Einheit einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik die Auswertung der von Feldgeräten bereitgestellten Gerätediagnosemeldungen erleichtert wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Kommunikationseinheit gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erstellen einer Diagnose eines Feldgerätes einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik, die eine Mehrzahl von miteinander in Kommunikationsverbindung stehenden Feldgeräten aufweist, bereitgestellt. Das Verfahren weist dabei nachfolgende Schritte auf:

A) Automatisiertes Erstellen einer Gerätediagnosemeldung in dem Feldgerät im Rahmen einer Selbstdiagnose des Feldgerätes;
B) Automatisiertes Anwenden eines, zu dem Feldgerät zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus, in den Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage eingehen, auf die Gerätediagnosemeldung und automatisiertes Bestimmen daraus, ob die Gerätediagnosemeldung auszuwerten oder zu verwerfen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird folglich eine in dem Feldgerät erstellte Gerätediagnosemeldung automatisiert validiert, wobei in diese Validierung Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage, insbesondere von mehreren weiteren Feldgeräten der Anlage, eingehen. Dies bedeutet, dass in den Diagnose-Validierungsalgorithmus als Eingangsgrößen neben der Gerätediagnosemeldung Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage eingehen und damit das Ergebnis der Anwendung des Diagnose-Validierungsalgorithmus mitbestimmen. Bei den „Informationen bezüglich des Analgenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät” handelt es sich um Informationen, die aus dem Bereich von diesem mindestens einem weiteren Feldgerät stammen. Dadurch werden nicht nur Einflussgrößen aus dem unmittelbaren Umkreis bzw. Bereich des Feldgerätes sondern auch externe Einflussgrößen aus weiteren Bereichen der Anlage berücksichtigt. Durch Ausgestaltung des Diagnose-Validierungsalgorithmus kann im Voraus bestimmt werden, welche Informationen bezüglich des Anlagenzustands mit in die Validierung eingehen sollen und unter welchen Voraussetzungen bestimmte (oder auch alle) erstellten Gerätediagnosemeldungen des betreffenden Feldgeräts zu verwerfen sind. Dabei kann der Diagnose-Validierungsalgorithmus spezifisch für jedes Feldgerät der Anlage ausgestaltet werden. Im Einsatz kann dann auf einfache Weise bestimmt werden, ob eine, in einem Feldgerät im Rahmen einer Selbstdiagnose erstellte Gerätediagnosemeldung durch einen momentanen Anlagenzustand ausgelöst wurde und ob diese Gerätediagnosemeldung in dem konkreten Fall zu verwerfen oder alternativ auszuwerten ist. Dementsprechend kann gemäß der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise sichergestellt werden, dass Gerätediagnosemeldungen, die durch den aktuellen Prozess- und/oder Anlagenzustand (was in dem vorliegenden Zusammenhang allgemein als „Anlagenzustand” bezeichnet wird) ausgelöst werden, bei Vorliegen bestimmter Voraussetzungen nicht ausgewertet sondern verworfen werden. Durch die vorliegende Erfindung kann folglich verhindert werden, dass ein Anlagenbetreiber und/oder eine übergeordnete Einheit, welche Gerätediagnosemeldungen von Feldgeräten der Anlage auswertet, mit „überflüssigen” Gerätediagnosemeldungen belastet wird.
Anlagenzustände, bei denen bestimmte Gerätediagnosemeldungen von einem oder mehreren Feldgeräten einer Anlage zu verwerfen sind, können beispielsweise bei einer Wartung von Teilen der Anlage, bei einem Reinigen von Teilen der Anlage, insbesondere bei einem Spülungsprozess von Rohrleitungen, bei einem vorübergehenden Entleeren einer Anlage, bei einem vorübergehenden Anlagenstillstand, bei einem Befüllungsvorgang, etc., vorliegen. Solche Anlagenzustände können häufig anhand von Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät festgestellt werden, wie beispielsweise anhand von einem an ein Spülungsventil gesendeten Stellbefehl, dass dieses zu öffnen ist, anhand von einem an eine Pumpe gesendeten Stellbefehl, dass der Pumpbetrieb einzustellen ist (um die Anlage vorübergehend stillzulegen), etc..
Der zu einem Feldgerät zugehörige Diagnose-Validierungsalgorithmus kann dabei derart ausgestaltet sein, dass bei bestimmten Anlagenzuständen sämtliche, von dem betreffenden Feldgerät erstellten Gerätediagnosemeldungen zu verwerfen sind. Zusätzlich oder alternativ kann der zu einem Feldgerät zugehörige Diagnose-Validierungsalgorithmus derart ausgestaltet sein, dass bei bestimmten Anlagenzuständen nur bestimmte, von dem betreffenden Feldgerät erstellten Gerätediagnosemeldungen zu verwerfen sind, während andere von dem betreffenden Feldgerät erstellten Gerätediagnosemeldungen auszuwerten sind.
Mit „Feldgerät” wird insbesondere auf einen Sensor und/oder Aktor (z. B. ein Ventil, einen Stellregler, etc.) Bezug genommen. Allgemein werden als Feldgeräte auch solche Einheiten bezeichnet, die direkt an einem Feldbus angeschlossen sind und zur Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit (z. B. einer SPS) dienen, wie z. B. Remote I/Os, Gateways, Linking Devices. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird mit „Feldgerät” ausschließlich auf einen Sensor und/oder Aktor Bezug genommen. Unter „in Kommunikationsverbindung stehend” wird verstanden, dass die Feldgeräte über einen Feldbus und/oder ein Netzwerk miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann dabei drahtgebunden oder auch drahtlos sein. Dabei ist nicht zwingend erforderlich, dass die Feldgeräte untereinander direkt miteinander kommunizieren können (sondern beispielsweise jeweils mit einer Prozesssteuerungseinheit kommunizieren). Die vorliegende Erfindung ist unabhängig von dem/den in der jeweiligen Anlage eingesetzten Feldbussystem(en) (z. B. Profibus^®, Foundation^® Fieldbus, HART^®, etc.) realisierbar.
Die Gerätediagnosemeldungen eines Feldgerätes weisen dabei insbesondere nur solche Diagnoseinformationen auf, welche die Eigenschaften des Feldgerätes selbst und/oder Eigenschaften eines Prozesses in dem Bereich, in dem das Feldgerät eingesetzt wird, betreffen. Diese Diagnoseinformationen werden insbesondere aus einer in dem betreffenden Feldgerät durchgeführten Selbstüberwachung gewonnen. Teilweise werden diese, in Gerätediagnosemeldungen enthaltenen Diagnoseinformationen als gerätebezogene Diagnoseinformationen bezeichnet.
Unter einer „automatisierten Durchführung” der jeweiligen Schritte wird verstanden, dass diese ohne menschlichen Eingriff, insbesondere durch Hard- und/oder Software, erfolgt.
Gemäß einer Weiterbildung wird die Gerätediagnosemeldung nur dann für eine weitere Auswertung bereitgestellt, wenn der Schritt des Bestimmens ergibt, dass die Gerätediagnosemeldung auszuwerten ist. Insbesondere kann sie zur Auswertung intern in dem Gerät, in dem der Schritt des „Bestimmens” ausgeführt wird, bereitgestellt werden und/oder sie kann an ein separates Gerät zur Auswertung bereitgestellt werden. Die Auswertung der Gerätediagnosemeldung kann insbesondere in einer Zustandsüberwachungseinheit (englischer Ausdruck: Condition Monitoring Unit), einem Anlagen-Management-System (englischer Ausdruck: Asset Management System; kurz: AMS), einem Visualisierungssystem, etc., erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung werden bei dem Schritt des automatisierten Erstellens der Gerätediagnosemeldung nur Zustandsinformationen des Feldgerätes verwendet, die aus einer Selbstüberwachung des Feldgerätes erhalten werden. Wie bereits oberhalb erläutert wird, werden bei einer in einem Feldgerät durchgeführten Selbstüberwachung Eigenschaften des Feldgerätes selbst sowie Eigenschaften eines Prozesses in dem Bereich, in dem das Feldgerät eingesetzt wird, überwacht. Basierend auf den daraus erhaltenen Zustandsinformationen, die gegebenenfalls auch noch bearbeitet und/oder ausgewertet werden können, wird in dem Feldgerät dann die Gerätediagnosemeldung erstellt.
Gemäß einer Weiterbildung werden zum Erfassen des Anlagenzustands solche Informationen genutzt, die in einer Kommunikation, insbesondere im Rahmen einer zyklischen Kommunikation, mit mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage ausgetauscht werden. Insbesondere handelt es sich dabei um Informationen, die in einer Kommunikation im Rahmen einer Prozesssteuerung (die von einer Prozesssteuerungseinheit durchgeführt wird) mit den einzelnen Feldgeräten ausgetauscht werden. Gemäß einer Weiterbildung weisen die Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage mindestens eine der nachfolgenden Informationen auf:

a) ein an mindestens ein weiteres Feldgerät (das einen Aktor bildet) der Anlage gesendeter Stellbefehl;
b) ein von mindestens einem weiteren Feldgerät (das einen Sensor bildet) der Anlage übersendeter Messwert; und/oder
c) von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage (das einen Sensor bildet) zusammen mit einem Messwert übermittelte Statusinformationen.

Insbesondere können auch mehrere dieser Informationen genutzt werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass zusätzlich oder alternativ auch noch weitere Informationen genutzt werden. Eine mit einem Messwert übermittelte Statusinformation gibt dabei an, ob der Messwert verwendbar ist, was insbesondere bei dem Status „good” (deutsch: gut) der Fall ist, oder ob der Messwert nicht verwendbar ist, was insbesondere bei dem Status „bad” (deutsch: schlecht) der Fall ist. Ferner wird eine eingeschränkte Verwendbarkeit in der Regel durch den Status „uncertain” (deutsch: unsicher) angegeben.
Gemäß einer Weiterbildung werden die Schritte des automatisierten Anwendens und des automatisierten Bestimmens (Schritt B)) in dem Feldgerät selbst durchgeführt. Dadurch wird erreicht, dass nur solche Gerätediagnosemeldungen über den Feldbus (beispielsweise an eine Prozesssteuerungseinheit und/oder eine Zustandsüberwachungseinheit) übermittelt werden, die tatsächlich für eine Auswertung bestimmt sind. Diese Weiterbildung setzt jedoch voraus, dass das betreffende Feldgerät entsprechend ausgebildet ist und dass an das Feldgerät die für die Durchführung der Schritte des Anwendens und des Bestimmens (Schritt B)) erforderlichen Informationen bezüglich des Anlagenzustands übermittelt werden, was zu einem erhöhten Busverkehr führt. Diese Übermittlung kann beispielsweise durch eine Prozesssteuerungseinheit, die in Bezug auf zumindest einen Teil der Anlage eine Prozesssteuerung ausführt, erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung werden die Schritte des automatisierten Anwendens und des automatisierten Bestimmens (Schritt B)), was nachfolgend als „Validierung” bezeichnet wird, durch eine Kommunikationseinheit durchgeführt, die mit diesem Feldgerät und mit weiteren Feldgeräten der Anlage in Kommunikationsverbindung steht. Diese Variante hat den Vorteil, dass nicht ein für die Validierung (Schritt B)) entsprechend ausgebildetes Feldgerät vorausgesetzt wird. Ferner kann so auf einfache Weise realisiert werden, dass durch die Kommunikationseinheit die Validierung (Schritt B)) von Gerätediagnosemeldungen von mehreren, insbesondere sämtlichen, Feldgeräten der Anlage durchführbar ist. Die für die Validierung erforderlichen Informationen bezüglich des Anlagenzustands müssen demzufolge nur an diese eine Kommunikationseinheit übermittelt werden, so dass der Busverkehr reduziert wird.
Mit „Kommunikationseinheit” wird dabei auf eine (separat von den Feldgeräten, insbesondere Sensoren und Aktoren, der Anlage ausgebildete) Einheit Bezug genommen, durch welche die Validierung (d. h. die Durchführung des Schrittes B)) durchführbar ist und die derart mit dem/den betreffenden, ihr zugeordneten Feldgerät(en) in Kommunikationsverbindung steht und kommunizieren kann, dass sie zumindest Telegramme, die eine Gerätediagnosemeldung enthalten, von diesem/diesen Feldgerät(en) empfangen kann. Darüber hinaus ist bevorzugt, dass die Kommunikationseinheit auch mit den Feldgeräten der Anlage in Kommunikationsverbindung steht, deren Informationen bezüglich des Anlagenzustands sie für die Durchführung der Validierung (Schritt B)) benötigt. Die Kommunikationsverbindung kann auf verschiedene Art und Weise realisiert sein. Sie kann beispielsweise ausschließlich über einen Feldbus verlaufen (falls die Kommunikationseinheit direkt an dem betreffenden Feldbus angeschlossen ist). Sie kann aber auch zumindest teilweise über ein übergeordnetes Netzwerk (z. B. Ethernet^®) verlaufen (falls beispielsweise die Kommunikationseinheit an einem übergeordneten Netzwerk angeschlossen ist). Weiterhin kann die Kommunikationsverbindung drahtgebunden und/oder drahtlos sein.
Gemäß einer Weiterbildung werden in der Kommunikationseinheit mehrere, zu jeweiligen Feldgeräten zugehörige Diagnose-Validierungsalgorithmen verwaltet, wobei durch einen, zu einem Feldgerät zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus Gerätediagnosemeldungen dieses Feldgerätes unter Einbeziehung von Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage validierbar sind. Durch die Kommunikationseinheit ist auf eine, durch die Kommunikationseinheit empfangene Gerätediagnosemeldung eines Feldgerätes der zu diesem Feldgerät zugehörige Diagnose-Validierungsalgorithmus, in den Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage eingehen, anwendbar und daraus ist bestimmbar, ob die empfangene Gerätediagnosemeldung auszuwerten oder zu verwerfen ist. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass die Validierung jeweils für mehrere, insbesondere für sämtliche Feldgeräte der Anlage, in der Kommunikationseinheit durchführbar ist. Ferner können die Diagnose-Validierungsalgorithmen in der Kommunikationseinheit zentral für die einzelnen Feldgeräte der Anlage verwaltet werden und bei Bedarf aktualisiert, ergänzt, etc. werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass in der Kommunikationseinheit zu sämtlichen Feldgeräten der Anlage entsprechende Diagnose-Validierungsalgorithmen verwaltet werden und dass die Kommunikationseinheit mit sämtlichen Feldgeräten der Anlage in Kommunikationsverbindung steht. Alternativ können in der Kommunikationseinheit aber auch nur zu einem Teil der Feldgeräte der Anlage entsprechende Diagnose-Validierungsalgorithmen verwaltet werden.
Jeder Diagnose-Validierungsalgorithmus (bzw. Diagnose-Validierungsregel) wird insbesondere durch ein entsprechend ausgebildetes Programmmodul gebildet, das innerhalb der Kommunikationseinheit ausführbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Diagnose-Validierungsalgorithmen einzeln nach Wunsch eines Nutzers in die Kommunikationseinheit ladbar sind. Die Auswahl der in der Kommunikationseinheit verwalteten Diagnose-Validierungsalgorithmen erfolgt insbesondere in Abhängigkeit von den in der jeweiligen Anlage eingesetzten Feldgeräten (und deren Gerätediagnosemeldungen in der Kommunikationseinheit bearbeitet werden sollen).
Ergibt der Schritt des Bestimmens, dass die Gerätediagnosemeldung eines Feldgerätes auszuwerten ist, so kann diese intern in der Kommunikationseinheit zur Auswertung bereitgestellt werden und/oder sie kann an eine übergeordnete Einheit, welche die Gerätediagnosemeldung für die Durchführung ihrer Aufgaben benötigt, bereitgestellt werden. Die Auswertung der Gerätediagnosemeldung kann insbesondere in einer Zustandsüberwachungseinheit (englischer Ausdruck: Condition Monitoring Unit), einem Anlagen-Management-System (englischer Ausdruck: Asset Management System; kurz: AMS), einem Visualisierungssystem, etc., erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung wird die Kommunikationseinheit in einem Listener-Modus betrieben, in dem sie zumindest die von einem Teil der Feldgeräte der Anlage, insbesondere von sämtlichen Feldgeräten der Anlage, gesendeten und/oder empfangenen Nachrichten mithört. Auf diese Weise wird die Kommunikationseinheit über die über den Feldbus übermittelten Gerätediagnosemeldungen sowie über Informationen bezüglich des Anlagenzustands von den jeweiligen Feldgeräten informiert, ohne dass der Busverkehr zusätzlich durch Anfragen der Kommunikationseinheit belastet wird. Beispielsweise kann bezüglich der Übermittlung von Gerätediagnosemeldungen je nach Bussystem und je nach Konfiguration der Anlage vorgesehen sein, dass immer dann, wenn in einem Feldgerät ein Diagnoseereignis (das beispielsweise in einer Änderung eines Diagnoseparameters bestehen kann) auftritt, eine Prozesssteuerungseinheit eine Diagnoseanfrage an das betreffende Feldgerät stellt und das Feldgerät daraufhin eine Gerätediagnosemeldung über den Feldbus übermittelt. Weiterhin kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die einzelnen Feldgeräte regelmäßig (insbesondere im Rahmen des zyklischen Datenverkehrs) Gerätediagnosemeldungen an eine Prozesssteuerungseinheit übersenden. Durch den Betrieb der Kommunikationseinheit in dem Listener-Modus wird die Kommunikationseinheit über die übermittelten Gerätediagnosemeldungen informiert.
Durch den Betrieb der Kommunikationseinheit in einem Listener-Modus kann die Kommunikationseinheit sämtliche Nachrichten, die über den Feldbus oder das Netzwerk, an dem die Kommunikationseinheit angeschlossen ist, mithören und empfangen. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass eine Kommunikationsschnittstelle der Kommunikationseinheit, über welche diese an dem Feldbus bzw. Netzwerk angeschlossen ist, sämtliche, über den betreffenden Feldbus bzw. das betreffende Netzwerk übermittelte Telegramme unabhängig von deren Zieladresse empfängt. Die Kommunikationseinheit überprüft dann die Nutzdaten der empfangenen Telegramme daraufhin, ob diese eine Gerätediagnosemeldung und/oder Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät, welche die Kommunikationseinheit für die Durchführung der Validierung benötigt, enthalten. Ist dies der Fall, dann werden diese Gerätediagnosemeldung und/oder Informationen in der Kommunikationseinheit verwertet. Wird die Kommunikationseinheit ausschließlich in solch einem Listener-Modus betrieben (d. h. die Kommunikationseinheit sendet nicht aktiv Nachrichten), dann muss die Kommunikationseinheit den weiteren, an dem jeweiligen Feldbus bzw. Netzwerk angeschlossenen Geraten nicht bekannt gemacht werden, so dass der erforderliche Konfigurationsaufwand für die zusätzliche Einbringung der Kommunikationseinheit in eine bestehende Anlage gering ist.
Zusätzlich oder alternativ ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Kommunikationseinheit aktiv eine Diagnoseanfrage an mindestens ein Feldgerät der Anlage stellt, um in Antwort darauf eine Gerätediagnosemeldung dieses Feldgerätes zu empfangen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kommunikationseinheit aktiv eine Anfrage (an das betreffende Feldgerät und/oder an eine Prozesssteuerungseinheit) stellt, um in Antwort darauf die für die Validierung erforderlichen Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät zu erhalten. Solche Anfragen können insbesondere im Rahmen einer azyklischen Kommunikation gestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird die Kommunikationseinheit durch eine Prozesssteuerungseinheit, die eine Prozesssteuerung in Bezug auf zumindest einen Teil der Feldgeräte der Anlage ausführt, insbesondere durch eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), gebildet. Die Ausstattung der Prozesssteuerungseinheit mit dieser zusätzlichen Funktionalität ermöglicht, dass die Anzahl der erforderlichen Geräte sowie der erforderliche Konfigurationsaufwand für die Anlage gering gehalten werden können. Bei Ausführung der Prozesssteuerung durch die Prozesssteuerungseinheit werden insbesondere Messwerte, die von einzelnen Feldgeräten (Sensoren) erfasst werden, an die Prozesssteuerungseinheit übermittelt und die Prozesssteuerungseinheit gibt in Abhängigkeit von diesen Messwerten Steuerungsbefehle an Feldgeräte (Aktoren) aus. Dementsprechend können in der Prozesssteuerungseinheit auf einfache Weise Informationen bezüglich des Anlagenzustands von den verschiedenen Feldgeräten der Anlage erfasst und ausgewertet werden. Vorzugsweise führt die Prozesssteuerungseinheit in Bezug auf sämtliche Feldgeräte der Anlage eine Prozesssteuerung aus.
Gemäß einer Weiterbildung wird die Kommunikationseinheit durch eine Zustandsüberwachungseinheit, die eine Zustandsüberwachung (englischer Ausdruck: Condition Monitoring) in Bezug auf zumindest einen Teil der Feldgeräte der Anlage ausführt, gebildet. Dies ist deshalb vorteilhaft, da eine Zustandsüberwachungseinheit im Rahmen der von dieser durchgeführten Zustandsüberwachung Gerätediagnosemeldungen der Feldgeräte der Anlage auswertet. Dementsprechend können Gerätediagnosemeldungen von Feldgeräten, bevor sie in der Zustandsüberwachungseinheit ausgewertet werden, zunächst validiert (Schritt B)) werden. Vorzugsweise führt die Zustandsüberwachungseinheit eine Zustandsüberwachung von sämtlichen Feldgeräten der Anlage aus.
Im Rahmen der Zustandsüberwachung, die teilweise auch als Statusüberwachung oder Diagnoseüberwachung bezeichnet wird, werden Diagnoseinformationen von Feldgeräten der Anlage und gegebenenfalls auch weitere Prozessinformationen (Messwerte, Stellsignale, etc.), die von den einzelnen Feldgeräten der Anlage übermittelt werden, ausgewertet und daraufhin überwacht, ob diese oder daraus abgeleitete Größen jeweils in einem Sollbereich liegen. Durch die Zustandsüberwachungseinheit wird insbesondere ein Überblick über die an die Anlage informationstechnisch angeschlossenen Feldgeräte und deren Zustand gegeben. Insbesondere kann die Zustandsüberwachungseinheit hierzu eine Liste von informationstechnisch an der Anlage angeschlossenen Feldgeräten, die auch als „LiveList” bezeichnet wird, erstellen und aktualisieren. In Bezug auf den Zustand bzw. Status der einzelnen Feldgeräte können durch die Zustandsüberwachungseinheit insbesondere deren Gerätediagnosemeldungen, Hinweise für Wartung und/oder Service und gegebenenfalls auch noch weitere Informationen angegeben werden. Ferner wird durch die Zustandsüberwachungseinheit insbesondere eine Anlagenstruktur und eine Bustopologie der Anlage erfasst und aktualisiert. Daneben kann die Zustandsüberwachungseinheit auch noch weitere Funktionen, wie beispielsweise eine Archivierung von Daten, eine Visualisierung von Informationen, Erstellen von Trends, ein Anlagen-Management (Asset-Management), etc., ausführen.
Gemäß einer Weiterbildung wird die Kommunikationseinheit durch eine separat von einer Prozesssteuerungseinheit und separat von einer Zustandsüberwachungseinheit der Anlage ausgebildeten Kommunikationseinheit gebildet, die eine Feldbuss-Schnittstelle zum Anschluss an einen Feldbus und eine entsprechend ausgebildete Elektronik zur Durchführung der Validierung (Schritt B)) aufweist. Eine so ausgebildete Kommunikationseinheit kann an den jeweiligen Feldbus der Anlage, an dem auch die weiteren Feldgeräte der Anlage (direkt oder über einen weiteren Feldbus) angeschlossen sind, angeschlossen werden und es kann ihr eine Feldbus-Adresse zugewiesen werden. Die Kommunikationseinheit kann dabei insbesondere derart ausgebildet sein, dass diese neben der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens (gegebenenfalls auch gemäß der beschriebenen Weiterbildungen und/oder Varianten) auch weitere Funktionen in der Anlage, wie beispielsweise die Funktionen eines Gateways, ausführen kann. Die Kommunikationseinheit kann insbesondere mit einem leistungsfähigen Prozessor und mit einem Betriebssystem ausgestattet sein. Die Kommunikationseinheit kann insbesondere derart ausgebildet und die Anlage kann so konfiguriert werden, dass sie auch aktiv Anfragen, insbesondere Diagnoseanfragen, an die einzelnen Feldgeräte senden kann.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Diagnose-Validierungsalgorithmen jeweils spezifisch für den Feldgerätetyp des jeweils zugehörigen Feldgerätes. Das heißt, dass die Diagnose-Validierungsalgorithmen spezifisch für den jeweiligen Feldgerätetyp angepasst sind und dass sich Diagnose-Validierungsalgorithmen von unterschiedlichen Feldgerätetypen in der Regel voneinander unterscheiden. Dies ist vorteilhaft, da in der Regel von Feldgeräten unterschiedlichen Feldgerätetyps auch unterschiedliche Gerätediagnosemeldungen erstellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Diagnose-Validierungsalgorithmen jeweils spezifisch für die eingestellte Betriebsart und/oder die jeweiligen Einsatzbedingungen des jeweils zugehörigen Feldgerätes. Die Betriebsart wird in der Regel durch die jeweiligen Parametereinstellungen des Feldgerätes bestimmt. Dabei kann beispielsweise bestimmt werden, in welchem Messmodus das Feldgerät betrieben wird, welche Messwerte durch das Feldgerät erfasst und bereitgestellt werden, etc.. Sowohl in Abhängigkeit von der jeweils eingestellten Betriebsart als auch in Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatzbedingungen des Feldgerätes können die von einem Feldgerät erstellten Gerätediagnosemeldungen variieren und/oder deren Relevanz und Bedeutung kann variieren. Dementsprechend ist eine spezifische Anpassung der Diagnose-Validierungsalgorithmen an die jeweilige Betriebsart und die jeweiligen Einsatzbedingungen vorteilhaft. Als allgemeiner Begriff für „spezifisch für die eingestellte Betriebsart und/oder die jeweiligen Einsatzbedingungen” wird teilweise auch der Begriff „instanzspezifisch” verwendet.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Kommunikationseinheit derart ausgebildet, dass durch einen Benutzer Einstellungen an den jeweiligen, in der Kommunikationseinheit verwalteten Diagnose-Validierungsalgorithmen vornehmbar sind. Dabei handelt es sich insbesondere um Einstellungen, durch die die Auswirkungen der jeweiligen Informationen bezüglich des Anlagenzustandes auf die Validierung der einzelnen Gerätediagnosemeldungen des betreffenden Feldgerätes bestimmbar sind. Diese Option ist insbesondere vorteilhaft, um Änderungen der Einstellungen in Abhängigkeit von den instanzspezifischen Bedingungen zu ermöglichen. Für die Vornahme von Einstellungen kann die Kommunikationseinheit insbesondere eine graphische Benutzeroberfläche (englischer Ausdruck: graphical user interface; kurz: GUI) bereitstellen.
Gemäß einer Weiterbildung weisen Informationen zur Geräteintegration eines Feldgerätes, insbesondere eine Gerätebeschreibung und/oder ein Gerätetreiber den zu diesem Feldgerät zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus auf. Durch „Informationen zur Geräteintegration” eines Feldgerätes (englische Bezeichnung: means for device integration) werden allgemein die Eigenschaften des Feldgerätes, die für eine Bedienung desselben relevant sind, beschrieben. Informationen zur Geräteintegration umfassen insbesondere die von dem betreffenden Feldgerät gelieferten Eingangs- und Ausgangssignale, Informationen bezüglich der Kommunikation des Feldgerätes über einen Feldbus, in dem Feldgerät vorgesehene Parameter, von dem Feldgerät gelieferte Status- und Diagnoseinformationen, Daten und Regeln für Abarbeitungsvorgänge (z. B. Konfigurierung, Kalibrierung) und/oder Informationen über Anwenderdialoge, etc.. In Bezug auf Informationen zur Geräteintegration wurden Standards geschaffen. Informationen zur Geräteintegration eines Feldgerätes können beispielsweise durch eine Gerätebeschreibung (DD) (engl.: „Device Description”) des Feldgerätes gebildet werden. Die Gerätebeschreibung wird in der Regel in textbasierter Form erstellt (z. B. im ASCII-Textformat). Hierzu werden je nach verwendetem Feldbus-System verschiedene Gerätebeschreibungssprachen verwendet, wie beispielsweise die Foundation Fieldbus Device Description Language, GSD/Profibus (GSD: General Station Description), etc.. Die in der Gerätebeschreibung bereitgestellten Informationen werden in der Regel durch einen Interpreter interpretiert bzw. übersetzt und an ein Bedienprogramm, das eine Rahmenapplikation für die Gerätebeschreibung bildet, bereitgestellt. Ferner können Informationen zur Geräteintegration eines Feldgerätes beispielsweise auch durch einen Gerätetreiber des Feldgerätes, insbesondere einen „Device Type Manager” (DTM) (deutsch: Gerätetyp-Manager), gebildet werden. Ein Gerätetreiber, insbesondere ein „Device Type Manager”, ist dabei eine gerätespezifische Software, die Daten und Funktionen des Feldgerätes kapselt und graphische Bedienelemente bereitstellt. Solch ein Gerätetreiber benötigt zur Ausführung eine entsprechende Rahmenapplikation, beispielsweise benötigt ein „Device Type Manager” zur Ausführung eine FDT-Rahmenapplikation (FDT: Field Device Tool). Ein Bedienprogramm, das solch eine FDT-Rahmenapplikation bildet, ist beispielsweise „FieldCare^®” von Endress + Hauser.
Die durch ein Feldgerät erstellten Gerätediagnosemeldungen unterscheiden sich in der Regel je nach Feldgerätetyp, je nach Hersteller und oftmals auch je nach Geräteversion des Feldgerätes. Dementsprechend sind die durch ein Feldgerät erstellten Gerätediagnosemeldungen in der Regel feldgerätespezifisch. Erst in jüngerer Zeit wurden einheitliche Diagnosekonzepte entwickelt, in denen einheitliche, Feldgerätetyp-übergreifende Gerätediagnosemeldungen definiert wurden. Solch ein Diagnosekonzept ist insbesondere in der NAMUR-Empfehlung NE 107 beschrieben, nach welchem Gerätediagnosemeldungen in genau eine von vier Feldgerät-Zustandsklassen („Wartungsbedarf”, „Außerhalb der Spezifikation”, „Funktionskontrolle” und „Ausfall”) zu kategorisieren sind. Um auch in bestehenden Anlagen mit Feldgeräten, durch die nur feldgerätespezifische Gerätediagnosemeldungen, nicht aber Feldgerätetyp-übergreifende Gerätediagnosemeldungen bereitstellbar sind, jeweils entsprechende Feldgerätetyp-übergreifende Gerätediagnosemeldungen bereitstellen zu können, ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass in der Kommunikationseinheit mehrere, zu jeweiligen Feldgeräten zugehörige Diagnose-Transformationsalgorithmen verwaltet werden. Dabei sind jeweils durch einen, zu einem Feldgerät zugehörigen Diagnose-Transformationsalgorithmus feldgerätespezifische Gerätediagnosemeldungen dieses Feldgerätes auf entsprechende, Feldgerätetyp-übergreifende Gerätediagnosemeldungen abbildbar. Durch die Kommunikationseinheit werden nachfolgende Schritte bei einer empfangenen, feldgerätespezifischen Gerätediagnosemeldung eines Feldgerätes der Anlage durchgeführt:

C) Abbilden der feldgerätespezifischen Gerätediagnosemeldung auf eine entsprechende, Feldgerätetyp-übergreifende Gerätediagnosemeldung unter Verwendung des zu diesem Feldgerät zugehörigen Diagnose-Transformationsalgorithmus; und
D) Bereitstellen der Feldgerätetyp-übergreifenden Gerätediagnosemeldung.

Dadurch, dass für die einzelnen Feldgeräte jeweils ein entsprechender Diagnose-Transformationsalgorithmus vorgesehen ist, können für jedes Feldgerät spezifische Regeln für die Abbildung der feldgerätespezifischen Gerätediagnosemeldungen dieses Feldgerätes auf entsprechende, Feldgerätetyp-übergreifende Gerätediagnosemeldungen erstellt werden. Die Feldgerätetyp-übergreifenden Gerätediagnosemeldungen können beispielsweise die vier, in der NAMUR-Empfehlung NE 107 beschriebenen Feldgerät-Zustandsklassen aufweisen.
Die Schritte C) und D) können dabei parallel, vor oder nach dem Schritt des Validierens (Schritt B)) durchgeführt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Diagnose-Transformationsalgorithmus eines Feldgerätes jeweils in den Diagnose-Validierungsalgorithmus dieses Feldgerätes integriert ist und dementsprechend diese beiden Algorithmen parallel ausgeführt werden. Die Schritte C) und D) werden insbesondere automatisiert durchgeführt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Kommunikationseinheit für den Einsatz in einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik, wobei die Kommunikationseinheit mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, über die sie im Einsatz in Kommunikationsverbindung mit mehreren Feldgeräten der Anlage bringbar ist, aufweist. In der Kommunikationseinheit werden eine Mehrzahl von, zu jeweiligen Feldgeräten zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmen verwaltet, wobei durch einen, zu einem Feldgerät zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus Gerätediagnosemeldungen dieses Feldgerätes unter Einbeziehung von Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage validierbar sind. Die Kommunikationseinheit ist derart ausgebildet, dass durch diese im Einsatz eine Gerätediagnosemeldung eines Feldgerätes der Anlage über die Kommunikationsschnittstelle empfangbar ist, dass auf die Gerätediagnosemeldung der zu diesem Feldgerät zugehörige Diagnose-Validierungsalgorithmus unter Einbeziehung von Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage anwendbar ist und daraus bestimmbar ist, ob die Gerätediagnosemeldung auszuwerten oder zu verwerfen ist. Durch die erfindungsgemäße Kommunikationseinheit werden die gleichen Vorteile wie bei dem oberhalb erläuterten, erfindungsgemäßen Verfahren erzielt. Ferner sind durch die Kommunikationseinheit die oberhalb in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläuterten Weiterbildungen und Varianten in entsprechender Weise realisierbar. Verfahrensschritte werden dabei in der Kommunikationseinheit insbesondere automatisiert durch eine entsprechend ausgebildete Hard- und/oder Software ausgeführt.
Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren zeigen:
1: eine beispielhafte Darstellung einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2: eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Validierung bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist beispielhaft eine Anlage der Prozessautomatisierungstechnik 2 dargestellt. Die Anlage 2 weist einen Feldbus 4, der als Profibus^®-DP-Feldbus 4 ausgebildet ist, auf. An dem Profibus^®-DP-Feldbus 4 sind direkt eine Prozesssteuerungseinheit 6, die als SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) ausgebildet ist, eine Zustandsüberwachungseinheit 8, ein Feldgerät 10, ein Link 12 (deutsch: Verbindungsgerät) sowie ein Gateway 14 (deutsch: Netzkoppler) angeschlossen. Durch den Link 12 wird eine Verbindung zu einem Profibus^®-PA-Feldbus 16 hergestellt, an dem ein weiteres Feldgerät 18 angeschlossen ist. Durch das Gateway 14 wird eine Verbindung zu einem drahtlosen HART^®-Feldbusnetzwerk 20 hergestellt, dem drei weitere Feldgeräte 22, 24 und 26 angehören. Das Senden und Empfangen von Nachrichten zwischen dem Gateway 14 und den Feldgeräten 22, 24 und 26 erfolgt drahtlos, wie in 1 schematisch durch Antennen 28 an dem Gateway 14 sowie an den Feldgeräten 22, 24 und 26 dargestellt ist. An den einzelnen Feldbussen können auch noch weitere Feldgeräte, Geräte oder Feldbusse angeschlossen sein.
Die Prozesssteuerungseinheit 6 führt in Bezug auf die Feldgeräte 10, 18, 22, 24, 26 eine Prozesssteuerung aus. Die Zustandsüberwachungseinheit 8 führt in Bezug auf sämtliche Feldgeräte 10, 18, 22, 24, 26 eine Zustandsüberwachung aus. Wie oberhalb erläutert wird, wird durch die Zustandsüberwachungseinheit 8 insbesondere überprüft, ob jeweils innerhalb eines Sollbereiches gearbeitet wird. Die Zustandsüberwachungseinheit 8 weist ferner eine Funktionseinheit 30 auf (in 1 schematisch durch Box 30 dargestellt), durch die eine Liste („LiveList”) von informationstechnisch an der Anlage angeschlossenen Feldgeräten erstellt und aktualisiert wird. Weiterhin weist die Zustandsüberwachungseinheit 8 eine Funktionseinheit 32 (in 1 schematisch durch Box 32 dargestellt) zur Erfassung und Aktualisierung der Anlagenstruktur sowie eine Funktionseinheit 34 (in 1 schematisch durch Box 34 dargestellt) zur Erfassung und Aktualisierung der Bustopologie der Anlage 2 auf. Ferner weist die Zustandsüberwachungseinheit 8 eine Funktionseinheit 36 (in 1 schematisch durch Box 36 dargestellt) auf, durch welche, wie unterhalb noch im Detail erläutert wird, die Validierung (Schritt B)) von Gerätediagnosemeldungen von Feldgeräten durchführbar ist. Durch die Zustandsüberwachungseinheit 8 wird einem Benutzer eine graphische Benutzeroberfläche 38 bereitgestellt, über die er allgemein Einstellungen bezüglich der Funktionen der Zustandsüberwachungseinheit 8 vornehmen kann. Über ein Modul 40 der graphischen Benutzeroberfläche 38 können durch einen Benutzer Einstellungen bezüglich der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere bezüglich der Diagnose-Validierungsalgorithmen, vorgenommen werden.
Die Feldgeräte 10, 18, 22, 24, 26 führen jeweils eine Selbstüberwachung durch und übermitteln, wie unterhalb noch im Detail erläutert wird, bei Auftreten eines Diagnoseereignisses (beispielsweise Ausfall eines Sensors) eine Gerätediagnosemeldung an die Prozesssteuerungseinheit 6. In der Zustandsüberwachungseinheit 8 werden zu den Feldgeräten 10, 18, 22, 24, 26 zugehörige Diagnose-Validierungsalgorithmen 42, die in 2 schematisch dargestellt sind, verwaltet. Dabei kann durch Anwenden eines zu einem Feldgerät zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus auf eine Gerätediagnosemeldung dieses Feldgerätes unter Einbeziehung von Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage bestimmt werden, ob die betreffende Gerätediagnosemeldung auszuwerten oder zu verwerfen ist. Die Diagnose-Validierungsalgorithmen sind jeweils spezifisch für den jeweiligen Feldgerätetyp. Ferner können sie durch einen Benutzer auch noch instanzspezifisch über die graphische Benutzeroberfläche 38 (insbesondere das Modul 40) angepasst werden. Weiterhin können durch einen Benutzer über die graphische Benutzeroberfläche 38 weitere Diagnose-Validierungsalgorithmen in die Zustandsüberwachungseinheit 8 geladen werden. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn ein weiteres Feldgerät in die Anlage 2 hinzugefügt werden soll.
Nachfolgend wird beispielhaft das Auftreten eines Diagnoseereignisses in dem Feldgerät 10 sowie die Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Zustandsüberwachungseinheit 8 erläutert. Das Feldgerät 10 wird vorliegend durch einen Ultraschall-Füllstandsensor 10 gebildet, der im Einsatz den Füllstand eines großen Behälters, der mit Schüttgut gefüllt ist, erfasst. Durch einen Befüllungsvorgang des Behälters tritt eine so hohe Staubentwicklung auf, dass in dem Ultraschall-Füllstandssensor 10 kein reflektiertes Ultraschall-Signal mehr erfassbar ist. Das Ausbleiben des reflektierten Ultraschall-Signals wird in dem Ultraschall-Füllstandsensor 10 im Rahmen der Selbstüberwachung festgestellt und eine entsprechende Selbstdiagnose erstellt.
Die Prozesssteuerungseinheit 6 führt im Rahmen der Prozesssteuerung einen zyklischen Datenaustausch (DATA EXCHANGE) mit dem Ultraschall-Füllstandsensor 10 (und den weiteren Feldgeräten der Anlage) durch. Sie fragt insbesondere regelmäßig einen Füllstands-Messwert von dem Ultraschall-Füllstandsensor 10 ab. Da in dem Ultraschall-Füllstandsensor ein Diagnoseereignis (hier: Ausbleiben des reflektierten Ultraschall-Signals) aufgetreten ist, wird dieses Diagnoseereignis dadurch angezeigt, dass das Feldgerät 10 auf ein Anfragetelegramm (DATA_EXCH.req) der Prozesssteuerungseinheit 6 ein Antworttelegramm (DATA_EXCH.res) mit hoher Priorität zurücksendet. Auf den Erhalt eines Telegramms mit hoher Priorität übersendet die Prozesssteuerungseinheit 6 an das Feldgerät 10 ein Diagnoseanfrage-Telegramm (SLAVE_DIAG.req). In Antwort darauf übersendet das Feldgerät 10 in einem Diagnoseantwort-Telegramm (SLAVE_DIAG.res) Diagnoseinformationen in Form einer Gerätediagnosemeldung.
Die Zustandsüberwachungseinheit 8 wird in einem Listener-Modus betrieben, in dem sie sämtliche, über den Profibus^®-DP-Feldbus 4 übermittelten Nachrichten mithört und daraufhin untersucht, ob diese eine Gerätediagnosemeldung eines Feldgerätes enthalten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel empfängt die Zustandsüberwachungseinheit 8 das Telegramm des Ultraschall-Füllstandsensors 10 mit der Gerätediagnosemeldung. Die in der Zustandsüberwachungseinheit 8 durchgeführte Validierung der empfangenen Gerätediagnosemeldung des Ultraschall-Füllstandsensors 10 wird unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
Die Gerätediagnosemeldung des Ultraschall-Füllstandsensors 10 wird in 2 mit DIAG bezeichnet. Anhand des Absenders des Telegramms bestimmt die Funktionseinheit 36, dass sie für die Validierung (Schritt B)) den zu dem Ultraschall-Füllstandsensor 10 zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus anzuwenden hat. Bei der Ausgestaltung des Diagnose-Validierungsalgorithmus dieses Ultraschall-Füllstandsensors 10 wurde berücksichtigt, dass bei der, in größeren Zeitabständen regelmäßig durchgeführten Befüllung des zugehörigen Behälters aufgrund von Staubentwicklung vorübergehend in dem Ultraschall-Füllstandsensor 10 kein reflektiertes Ultraschall-Signal erfassbar ist. Um feststellen zu können, dass das Ausbleiben des Ultraschall-Signals tatsächlich durch einen Befüllungsvorgang des Behälters bedingt ist und kein anderweitiger Ausfall in dem Ultraschall-Füllstandsensor 10 aufgetreten ist, geht in den Diagnose-Validierungsalgorithmus (als Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät der Anlage) ferner ein, ob ein in einer Befüllungsleitung des Behälters angeordnetes Ventil geöffnet ist. Dieses Ventil wird vorliegend durch das Feldgerät 22 gebildet. Die Zustandsüberwachungseinheit 8 hört sämtliche, über den Profibus^®-DP-Feldbus 4 übermittelten Nachrichten mit und untersucht diese daraufhin, ob von der Prozesssteuerungseinheit 6 an das Ventil 22 ein Stellbefehl zum Öffnen des Ventils 22 gesendet wurde. Vorliegend ist dies der Fall. Diese Informationen bezüglich des Anlagenzustands von dem weiteren Feldgerät (Ventil 22) sind in 2 mit „PAR1” bezeichnet. Das Anwenden des Diagnose-Validierungsalgorithmus und das Bestimmen ergeben vorliegend folglich, dass die Gerätediagnosemeldung des Ultraschall-Füllstandsensors 10 zu verwerfen ist. Folglich wird diese weder bei der Zustandsüberwachung berücksichtigt, noch wird sie einem Benutzer auf einer Anzeige der Zustandsüberwachungseinheit 8 angezeigt. Je nach Ausgestaltung des jeweiligen Diagnose-Validierungsmechanismus und je nach der zu validierenden Gerätediagnosemeldung können bei der Durchführung der Validierung (Schritt B)) auch mehrere Infromationen bezüglich des Anlagenzustands, insbesondere von mehreren Feldgeräten der Anlage 2, eingehen. Dies ist in 2 durch weitere Eingänge PAR2 und PAR3, neben dem Eingang PAR1 in die Funktionseinheit 36 schematisch dargestellt.

Claims

Verfahren zum Erstellen einer Diagnose eines Feldgerätes (10) einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik (2), die eine Mehrzahl von miteinander in Kommunikationsverbindung stehenden Feldgeräten (10, 18, 22, 24, 26) aufweist, wobei das Verfahren nachfolgende Schritte aufweist: A) Automatisiertes Erstellen einer Gerätediagnosemeldung in dem Feldgerät (10) im Rahmen einer Selbstdiagnose des Feldgerätes (10); B) Automatisiertes Anwenden eines, zu dem Feldgerät (10) zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus, in den Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) eingehen, auf die Gerätediagnosemeldung und automatisiertes Bestimmen daraus, ob die Gerätediagnosemeldung auszuwerten oder zu verwerfen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätediagnosemeldung nur dann für eine weitere Auswertung bereitgestellt wird, wenn der Schritt des Bestimmens ergibt, dass die Gerätediagnosemeldung auszuwerten ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des automatisierten Erstellens der Gerätediagnosemeldung nur Zustandsinformationen des Feldgerätes (10) verwendet werden, die aus einer Selbstüberwachung des Feldgerätes (10) erhalten werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) mindestens eine der nachfolgenden Informationen aufweisen: a) ein an mindestens ein weiteres Feldgerät (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) gesendeter Stellbefehl; b) ein von mindestens einem weiteren Feldgerät (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) übersendeter Messwert; und/oder c) von mindestens einem weiteren Feldgerät (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) zusammen mit einem Messwert übermittelte Statusinformationen.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des automatisierten Anwendens und des automatisierten Bestimmens in dem Feldgerät (10) selbst durchgeführt werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des automatisierten Anwendens und des automatisierten Bestimmens durch eine Kommunikationseinheit (8) durchgeführt werden, die mit diesem Feldgerät (10) und mit weiteren Feldgeräten (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) in Kommunikationsverbindung steht.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kommunikationseinheit (8) mehrere, zu jeweiligen Feldgeräten (10, 18, 22, 24, 26) zugehörige Diagnose-Validierungsalgorithmen (42) verwaltet werden, dass durch einen, zu einem Feldgerät (10) zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus Gerätediagnosemeldungen dieses Feldgerätes (10) unter Einbeziehung von Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) validierbar sind, und dass durch die Kommunikationseinheit (8) auf eine, durch die Kommunikationseinheit (8) empfangene Gerätediagnosemeldung eines Feldgerätes (10) der zu diesem Feldgerät (10) zugehörige Diagnose-Validierungsalgorithmus, in den Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) eingehen, anwendbar ist und daraus bestimmbar ist, ob die empfangene Gerätediagnosemeldung auszuwerten oder zu verwerfen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) in einem Listener-Modus betrieben wird, in dem sie zumindest die von einem Teil der Feldgeräte (10, 18, 22, 24, 26) der Anlage (2) gesendeten und/oder empfangenen Nachrichten mithört.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit durch eine Prozesssteuerungseinheit (6), die eine Prozesssteuerung in Bezug auf zumindest einen Teil der Feldgeräte (10, 18, 22, 24, 26) der Anlage (2) ausführt, insbesondere durch eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), gebildet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) durch eine Zustandsüberwachungseinheit (8), die eine Zustandsüberwachung in Bezug auf zumindest einen Teil der Feldgeräte (10, 18, 22, 24, 26) der Anlage (2) ausführt, gebildet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnose-Validierungsalgorithmen (42) jeweils spezifisch für den Feldgerätetyp des jeweils zugehörigen Feldgerätes (10; 18; 22; 24; 26) sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnose-Validierungsalgorithmen (42) jeweils spezifisch für die eingestellte Betriebsart und/oder die jeweiligen Einsatzbedingungen des jeweils zugehörigen Feldgerätes (10; 18; 22; 24; 26) sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) derart ausgebildet ist, dass durch einen Benutzer Einstellungen an den jeweiligen, in der Kommunikationseinheit (8) verwalteten Diagnose-Validierungsalgorithmen (42) vornehmbar sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kommunikationseinheit mehrere, zu jeweiligen Feldgeräten (10, 18, 22, 24, 26) zugehörige Diagnose-Transformationsalgorithmen verwaltet werden, wobei jeweils durch einen, zu einem Feldgerät (10; 18; 22; 24; 26) zugehörigen Diagnose-Transformationsalgorithmus feldgerätespezifische Gerätediagnosemeldungen dieses Feldgerätes (10; 18; 22; 24; 26) auf entsprechende, Feldgerätetyp-übergreifende Gerätediagnosemeldungen abbildbar sind, und wobei durch die Kommunikationseinheit nachfolgende Schritte bei einer empfangenen, feldgerätespezifischen Gerätediagnosemeldung eines Feldgerätes der Anlage durchgeführt werden: C) Abbilden der feldgerätespezifischen Gerätediagnosemeldung auf eine entsprechende, Feldgerätetyp-übergreifende Gerätediagnosemeldung unter Verwendung des zu diesem Feldgerät (10; 18; 22; 24; 26) zugehörigen Diagnose-Transformationsalgorithmus; und D) Bereitstellen der Feldgerätetyp-übergreifenden Gerätediagnosemeldung.
Kommunikationseinheit für den Einsatz in einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik (2), wobei die Kommunikationseinheit (8) mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, über die sie im Einsatz in Kommunikationsverbindung mit mehreren Feldgeräten (10, 18, 22, 24, 26) der Anlage (2) bringbar ist, aufweist dadurch gekennzeichnet, dass in der Kommunikationseinheit (8) eine Mehrzahl von, zu jeweiligen Feldgeräten (10, 18, 22, 24, 26) zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmen (42) verwaltet werden, wobei durch einen, zu einem Feldgerät (10; 18; 22; 24; 26) zugehörigen Diagnose-Validierungsalgorithmus Gerätediagnosemeldungen dieses Feldgerätes (10; 18; 22; 24; 26) unter Einbeziehung von Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät (10; 18; 22; 24; 26) der Anlage (2) validierbar sind, und dass die Kommunikationseinheit (8) derart ausgebildet ist, dass durch diese im Einsatz eine Gerätediagnosemeldung eines Feldgerätes (10) der Anlage (2) über die Kommunikationsschnittstelle empfangbar ist, dass auf die Gerätediagnosemeldung der zu diesem Feldgerät (10) zugehörige Diagnose-Validierungsalgorithmus unter Einbeziehung von Informationen bezüglich des Anlagenzustands von mindestens einem weiteren Feldgerät (18, 22, 24, 26) der Anlage (2) anwendbar ist und daraus bestimmbar ist, ob die Gerätediagnosemeldung auszuwerten oder zu verwerfen ist.