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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von zumindest einem Geräteobjekt für ein Feldgerät in der Automatisierungstechnik, wobei das Geräteobjekt zur Bedienung eines Feldgeräts eines vorgegebenen Feldgerätetyps oder zur Bereitstellung von Information über das Feldgerät geeignet ist, wobei das Feldgerät in ein Bussystem eingebunden ist, auf dem der Datenaustausch über ein Busprotokoll erfolgt. Bei dem Geräteobjekt handelt es sich um eine die Funktonalität des betreffende Feldgeräts vollumfänglich beschreibende Datei, z. B. um eine GSD (Geräte Stamm Daten), eine EDD (Electronic Device Description), einen DTM (Device Type Manager) oder um eine Firmware. Als Firmware bezeichnet man die Betriebssoftware eines Feldgeräts.
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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, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw. integriert sind, welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
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In modernen Industrieanlagen erfolgt die Kommunikation zwischen zumindest einer übergeordneten Steuereinheit und den Feldgeräten in der Regel über ein Bussystem, wie beispielsweise Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART®. Die Bussysteme können sowohl drahtgebunden als auch drahtlos ausgestaltet sein. Die übergeordnete Steuereinheit dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und Bedienung der Feldgeräte und wird auch als Konfigurier-/Managementsystem bezeichnet. Programme, die auf übergeordneten Einheiten eigenständig ablaufen, sind beispielsweise das Bedientool FieldCare der Firmengruppe Endress+Hauser, das Bedientool Pactware, das Bedientool AMS von Fisher-Rosemount oder das Bedientool PDM von Siemens. Bedientools, die in Leitsystem-Anwendungen integriert sind, sind das PCS7 von Siemens, das Symphony von ABB und das Delta V von Emerson. Unter dem Begriff 'Bedienen von Feldgeräten' wird im Zusammenhang mit der Erfindung insbesondere das Konfigurieren und Parametrieren von Feldgeräten, aber auch die Diagnose zwecks frühzeitiger Erkennung von Fehlern an einem der Feldgeräte oder im Prozess verstanden. Im weitesten Sinn umfasst der Begriff ”Bedienen” auch die Anzeige von Information.
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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 Applikationen in der Regel von dem jeweiligen Gerätehersteller. Damit die Feldgeräte in unterschiedliche Feldbussysteme integriert werden können, müssen unterschiedliche Gerätebeschreibungen für die unterschiedlichen Feldbussysteme erstellt werden. So gibt es – um nur einige Beispiele zu nennen – HART-, Fieldbus Foundation- und Profibus-Gerätebeschreibungen. Die Anzahl der Gerätebeschreibungen ist sehr groß, – entspricht sie doch der großen Zahl der unterschiedlichen Feldgeräte bzw. Feldgerätetypen in den unterschiedlichen Applikationen und Bussystemen. Üblicherweise müssen die Gerätebeschreibungen in dem jeweiligen Konfigurier-/Managementsystem abgespeichert sein.
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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 sog. Device Type Manager (DTM) oder Gerätetreiber eingesetzt, die als Laufzeitumgebung eine Rahmenapplikation benötigen. Gerätetreiber dienen zur vollumfänglichen Bedienung der Feldgeräte und entsprechen bevorzugt der FDT – Field Device Tool – Spezifikation. Die als Industriestandard geltende FDT-Spezifikation entspricht einer Schnittstellenspezifikation und wurde 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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Viele Feldgerätehersteller liefern bereits mit den Feldgeräten die entsprechenden Gerätetreiber oder DTMs aus. Die DTMs umfassen alle gerätespezifischen Daten, Funktionen und Betriebsregeln, wie z. B. die Gerätestruktur, vorhandene Kommunikationsmöglichkeiten und die grafische Benutzeroberfläche, sprich die GUI, für ein bestimmtes Feldgerät oder für eine bestimmte Feldgeräte-Familie.
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Als Laufzeitumgebung benötigen die DTMs eine Rahmenapplikation, hier den FDT-Frame. Die Rahmenapplikation und die entsprechenden DTMs erlauben einen sehr komfortablen Zugriff auf Feldgeräte, z. B. auf Geräteparameter, auf Messwerte, Diagnoseinformation, Statusinformation, etc., sowie den Aufruf von speziellen Funktionen, die einzelnen DTMs zur Verfügung stehen. Rahmenapplikation und DTMs bilden zusammen ein objekt- oder komponentenbasiertes Management- oder Konfigurationssystem für Feldgeräte. Damit die DTMs von verschiedenen Herstellern in der Rahmenapplikation korrekt funktionieren, müssen die Schnittstellen zur Rahmenapplikation und zu den übrigen DTMs klar definiert werden. Diese Schnittstellendefinition verbirgt sich hinter der Abkürzung FDT. Die FDT-Technologie vereinheitlicht die Kommunikationsschnittstelle zwischen Feldgeräten und übergeordneter Einheit. Das besondere an dieser Technologie ist, dass sie unabhängig vom eingesetzten Kommunikationsprotokoll sowie von der jeweiligen Software-Umgebung sowohl des Feldgeräts als auch des übergeordneten Systems funktioniert. FDT ermöglicht es, beliebige Feldgeräte über beliebige übergeordnete Systeme mit beliebigen Protokollen anzusprechen. Ein bekannter FDT-Frame ist, wie bereits erwähnt, FieldCare, ein Produkt der Firmengruppe Endress+Hauser.
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Bietet ein Hersteller eine Vielzahl von Feldgerätetypen bzw. Feldgerätetypen in verschiedenen Anwendungen in seinem Produkt-Portfolio an, so bilden die Gerätebeschreibungen EDD oder die Gerätetreiber DTM eine mehr oder weniger große Gerätebeschreibungs- oder Gerätetreiber-Bibliothek. Gerätebeschreibungen und Gerätetreiber werden nachfolgend unter dem Begriff Geräteobjekte subsumiert. Die Bibliothek wird üblicherweise als Windows-Installationspaket ausgeliefert.
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In zunehmenden Maß werden die Installationspakete über das Internet bereitgestellt. Zieht man in Betracht, dass die Größe der heutigen Installationspakete bei einigen Hundert MB liegt, so machen es verlangsamte Internetverbindungen für viele Anwender nahezu unmöglich, die Installationspakete über das Internet in einer handhabbaren Zeit herunter zu laden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, benötigte Geräteobjekte zur Bedienung von Feldgeräten automatisch einem Bedientool zur Verfügung zu stellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
zwischen einem Bedientool und dem Feldgerät wird eine Kommunikationsverbindung hergestellt;
es wird ermittelt wird, ob dem Feldgerät das benötigte aktuelle Geräteobjekt verfügbar ist;
für den Fall, dass das Feldgerät, das durch Identifikationsdaten eindeutig gekennzeichnet ist, das benötigte aktuelle Geräteobjekt nicht verfügbar hat, wird die Bereitstellung des benötigten aktuellen Geräteobjekts für das Feldgerät von einen Server eines Dienstleisters angefordert;
das benötigte aktuelle Geräteobjekt oder ein Link auf das benötigte aktuelle Geräteobjekt wird vom Server übermittelt und dem Bedientool bereitgestellt. Bei dem Bedientool handelt es sich entweder um ein Handbedientool, eine übergeordnete Steuereinheit oder ein Asset Management System. Als Handbedientool wird insbesondere ein Handy, ein PDA, ein Handheld, ein Laptop oder ein PC verwendet.
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Der Anwender ist in der Lage, mittels Übertragung einer definierten Anfrage an eine Serverapplikation, z. B. über eine SMS bzw. MMS, ein Email oder ein App, ein benötigtes Geräteobjekt bzw. ein benötigtes Geräteobjekt-Paket anzufordern, um ein Feldgerät oder eine Vielzahl von Feldgeräten zu bedienen. Der Server wird beispielsweise von einem Gerätehersteller angeboten. Der Server übermittelt auf die Anfrage hin das angeforderte Geräteobjekt bzw. das angeforderte Geräteobjekt-Paket via MMS, Email oder Apps an den Anfragenden oder einen vom Anfragenden genannten Empfänger.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass nur noch die benötigten Gerätetreiber bzw. die benötigte Software in das Bedientool geladen wird. Weiterhin können die Geräteobjekte temporär vorgehalten werden. Bei jedem Bedienvorgang können so die aktuellen Treiber verwendet werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht für den Fall, dass die Anforderung mehrere Geräteobjekte von Feldgeräten unterschiedlicher Gerätetypen umfasst, vor, dass vom Server des Dienstleisters ein Paket von angeforderten Geräteobjekten erstellt und dem Bedientool unmittelbar oder über einen Link bereitgestellt wird.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Identifikationsdaten für das Feldgerät bzw. die Feldgeräte manuell am Bedientool eingegeben werden. Alternativ werden die Identifikationsdaten für das Feldgerät bzw. die Feldgeräte elektronisch vom Bedientool erfasst. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Identifikationsdaten des Feldgeräts bzw. der Feldgeräte über eine elektronische Etikette, z. B. RFID, über eine Funkverbindung kurzer Reichweite (z. B. Bluetooth), über einen Barcode oder über ein anderes optisches/elektronisches Ermittlungsverfahren, wie z. B. das optisch gestützte Lesen des Typenschildes des Feldgeräts, ermittelt werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Identifikationsdaten aller an das Bussystem angeschlossenen Feldgeräte automatisch ermittelt werden, wobei die Differenz zwischen den vorhandenen Geräteobjekten und den benötigten aktuellen Geräteobjekten der Feldgeräte ermittelt wird, wobei die benötigten aktuellen Geräteobjekte von dem Server des Dienstleisters angefordert werden und als benutzerspezifisches Geräteobjekt-Paket von dem Server bereitgestellt werden.
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Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Geräteobjekt bzw. das benutzerspezifische Geräteobjekt-Paket lokal auf dem Handbediengerät gespeichert oder temporär für einen vorgegebenen Zeitraum vorgehalten wird.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Anforderung von dem Bediengerät zum Server des Dienstleisters und/oder die Bereitstellung des aktuell benötigten Geräteobjekts bzw. des aktuell benötigten Geräteobjekt-Pakets insbesondere über Internet, über eine Email, über eine SMS oder MMS oder über eine APP erfolgen/erfolgt.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1: eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerks einer Automatisierungsanlage und
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2: eine schematische Darstellung einer Automatisierungsanlage mit einer Kennzeichnung der einzelnen Verfahrensschritte, die zur Durchführung einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Feldbussystems FB der Automatisierungstechnik. Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise in einem derartigen Feldbussystem FB ausgeführt. Dargestellt ist ein Feldbussegment FS, bei dem vier Feldgeräte F1, F2, F3 und F4 sowie eine übergeordnete Steuereinheit CONTROL an einen Feldbus FB angeschlossen sind. Der Feldbus FB arbeitet auf der Basis eines der in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldbusprotokolle. Beispielsweise läuft die Kommunikation über den HART, Profibus PA oder den Fieldbus Foundation Standard. Es versteht sich von selbst, dass diese Aufzählung von Feldbusprotokollen keineswegs eine Beschränkung darstellt. Möglich ist auch der direkte Zugriff auf die Feldgeräte via Internet bzw. Intranet.
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Bei der übergeordneten Steuereinheit CONTROL handelt es sich beispielsweise um eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung), eine PLS (Prozessleitsystem) oder eine DCS (Distributed Control Systems), eine verteilt angeordnete Steuerung. Die Feldgeräte F1, F2, F3, F4 dienen zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße. Konkrete Beispiele sind in der Beschreibungseinleitung bereits genannt worden. Die Kommunikation zwischen der übergeordneten Steuereinheit CONTROL und den Feldgeräten erfolgt zyklisch bzw. periodisch.
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Die übergeordnete Steuereinheit CONTROL ist mit einer Anzeigeeinheit AZ verbunden, die als Visualisierungssystem (z. B. zur Anzeige von Prozessparametern, etc.) dient. Die übergeordnete Steuereinheit CONTROL dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung und/oder zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
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An dem Feldbus FB ist in einem parallelen Zweig ein Feldbus-Interface FI bzw. eine Feldbuszugriffseinheit angeschlossen, über die zumindest ein Client C1, C2 auf die Feldgeräte Fx zugreifen kann. Die Kommunikation zwischen dem Client C1, C2 und den Feldgeräten Fx erfolgt azyklisch. Das Feldbus-Interface FI, das oftmals auch als Gateway bezeichnet wird, führt eine Protokollumsetzung zwischen dem Protokoll des übergeordneten Netzwerkes LAN und dem Protokoll des Feldbusses FB durch. Weiterhin kann die Feldbuszugriffseinheit FB auch einen Feldbus-Scan durchführen und so die in das Feldbussystem FB integrierten Feldgeräte Fx ermitteln.
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Das übergeordnete Netzwerk LAN ist beispielsweise ein lokales Firmennetz, das als Ethernet-LAN ausgebildet ist. Dabei kann das übergeordnete Netzwerk LAN auch an das weltweite Internet angeschlossen sein. An dem übergeordneten Netzwerk LAN sind unterschiedliche, räumlich verteilt angeordnete Clients C1, C2 angeschlossen. Beispielsweise läuft auf dem Client C1 ein Condition Monitoring Programm, während auf dem Client 2 ein Konfigurier-/Managementsystem, z. B. FieldCare der Anmelderin, installiert ist. Sowohl an dem Feldbus FB als auch an dem übergeordneten Netzwerk LAN können selbstverständlich auch noch weitere Feldgeräte und/oder Netzwerke und/oder Clients angeschlossen sein.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerks einer Automatisierungsanlage, in der die einzelnen Verfahrensschritte, die zur Durchführung einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen, mit den Ziffern 1–5 gekennzeichnet sind. In der 2 sind zwei unterschiedliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu sehen, wobei im ersten Fall als Bedientool BT ein Handheld verwendet wird, während im zweiten Fall die übergeordnete Steuereinheit CONTROL oder ein Client C1, C2, z. B. ein Plant Asset Management (PAM), zum Einsatz kommt.
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1. Fall
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Ein Servicetechniker verbindet sich mittels eines Handbediengerät BT, z. B. einem Handy, mit dem Feldgerät F11, F2 (Schritt 1). In der 2 sind zwei unterschiedliche Varianten eines Handbediengeräts BT dargestellt. Bekommt der Servicetechniker die Rückmeldung, dass das benötigte Geräteobjekt DTM zum Bedienen des Feldgeräts F1, F2 nicht vorhanden ist, wird über das Handbediengerät BT das entsprechende aktuelle Geräteobjekt DTM über Internet vom Server SERVER eines Dienstleisters, z. B. des Geräteherstellers, angefordert. Die Anfrage an den Server SERVER, die das betreffende Feldgerät F1, F2 und das benötigte Geräteobjekt DTM eindeutig identifiziert, erfolgt entweder über Email, über SMS/MMS, über ein App, usw. (Verfahrensschritt 2, Verfahrensschritt 3), Der Server SERVER erstellt das angeforderte Geräteobjekt-Paket DTMi und übermittelt als Antwort auf die Anfrage das angeforderte Geräteobjekt DTM. Werden mehrere Geräteobjekte DTMi angefordert, so übermittelt der Server SERVER das entsprechende Geräteobjekte-Paket DTMi an das Handbediengerät BT (Verfahrensschritt 4).
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Nach dem Laden des Geräteobjekts DTM oder des Geräteobjekt-Pakets DTMi sind alle Informationen für die Kommunikation zwischen dem Handbediengerät BT und dem Feldgerät F1 bzw. den Feldgeräten F1, F2 verfügbar. Das Geräteobjekt DTM bzw. die Geräteobjekte oder Treiber DTM werden lokal abgespeichert oder temporär vorgehalten. Damit ist es nicht mehr erforderlich, ein nicht mehr benötigtes Geräteobjekt DTM auf dem Handbediengerät BT vorzuhalten. Der Servicetechniker lädt das Geräteobjekt DTM oder das Geräteobjekt-Paket DTMi auf den entsprechenden Client C1, C2 und flasht oder parametriert das Feldgerät bzw. die entsprechenden Feldgeräte F1, F2, ... Alle benötigten Geräteobjekte DTMi für die Kommunikation und ggf. Firmware-Updates stehen zur Laufzeit zur Verfügung.
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Die benötigten Geräteobjekte DTM, DTMi zur Qualifizierung eines Feldgeräts F1 bzw. der Feldgeräte F1, F2, ... werden entweder manuell eingegeben, oder sie werden elektronisch erfasst. Die elektronische Erfassung kann über ein RFID, über eine Funkverbindung, z. B. Bluetooth, über einen BarCode oder über ein anderweitiges optisches/elektronisches Ermittlungsverfahren, z. B. über ein PC gestütztes optisches Lesen des Nameplates, erfolgen.
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2. Fall
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Im Gegensatz zum 1. Fall erfolgt hier die Anfrage über die übergeordnete Steuereinheit CONTROL und nicht über ein Handbediengerät BT. Ebenso kann die Anfrage von dem in 1 gezeigten Client C1, C2 aus gestartet werden. Über einen Feldbus-Scan werden die Identifikationsdaten aller an das Bussystem FB angeschlossenen Feldgeräte F1, F2, ... automatisch ermittelt. Der Scan erfolgt entweder über die übergeordnete Steuereinheit CONTROL oder den Cient C1, C2 bzw. das Feldbus-Interface FI. Anschließend wird die Differenz zwischen den vorhandenen Geräteobjekten GSDi, EDDi, DTMi, Firmwarei ... mit i = 1, 2, ... und den benötigten aktuellen Geräteobjekten GSDi, EDDi, DTMi, Firmwarei ... mit i = 1, 2, ... der Feldgeräte F1, F2, ... ermittelt. Im nächsten Schritt werden die benötigten aktuellen Geräteobjekte GSDi, EDDi, DTMi, Firmwarei ... mit i = 1, 2, ... von dem Server SERVER des Dienstleisters angefordert und als benutzerspezifisches Geräteobjekt-Paket GSDi, EDDi, DTMi, Firmwarei, ... mit i = 1, 2, ... von dem Server SERVER bereitgestellt.
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Auch hier erfolgen/erfolgt die Anforderung von dem Bedientool BT zum Server SERVER des Dienstleisters und/oder die Bereitstellung des aktuell benötigten Geräteobjekts bzw. des aktuell benötigten Geräteobjekt-Pakets GSDi, EDDi, DTMi, Firmwarei ... mit i = 1, 2, ... insbesondere über Internet, über eine Email, über eine SMS oder MMS oder über eine APP.
