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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Anzeige von Information und/oder zur Bedienung eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik mittels eines Bediengeräts, das zumindest eine Standard-Schnittstelle aufweist.
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In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozess- ebenso wie in der Fabrikautomatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von physikalischen, chemischen oder biologischen Prozessgrößen dienen. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Messgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessgrößen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung der Prozessgrößen werden Aktoren verwendet, wie Ventile oder Pumpen, über die z. B. der Durchfluss einer Flüssigkeit in einer Rohrleitung oder der Füllstand eines Mediums in einem Behälter geändert wird. Unter dem in Verbindung mit der Erfindung verwendeten Begriff 'Feldgeräte' sind somit alle Typen von Messgeräten und Aktoren zu subsumieren.
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Als Feldgeräte werden darüber hinaus in Zusammenhang mit der Erfindung auch alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Neben den zuvor genannten Messgeräten/Sensoren und Aktoren werden als Feldgeräte allgemein auch solche Einheiten bezeichnet, die direkt an einem Feldbus angeschlossen sind und zur Kommunikation mit der übergeordneten Einheit dienen, wie z. B. Remote I/Os, Gateways, Linking Devices und Wireless Adapter bzw. Funkadapter. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress + Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.
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Feldgeräte sind üblicherweise in Bussysteme eingebunden. Die Kommunikation zwischen den Feldgeräten und einer übergeordneten Steuereinheit erfolgt üblicherweise über einen der in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldbusse, wie HART, Profibus PA, Fieldbus Foundation. Für die Kommunikation zwischen einem temporär mit dem Feldgerät verbundenen Bediengerät und dem Feldgerät werden neben dem feldgerätetyp- oder feldgerätespezifischen Gerätetreiber auch ein protokollspezifische Kommunikationstreiber benötigt. Die Gerätetreiber und die Kommunikationstreiber sind üblicherweise standardisiert und entsprechen beispielsweise der FDT Spezifikation.
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Die Kommunikationstreiber sind einerseits abhängig von den physikalischen Eigenschaften der Signalübertragung (Signalpegel, usw.) und andererseits von dem jeweils verwendeten Kommunikationsprotokoll. Die Kommunikation zwischen Bediengerät und Feldgerät erfolgt in vielen Fällen über ein proprietäres Kommunikationsprotokoll. Als Beispiel sei an dieser Stelle das Software-Tool FieldCare der Anmelderin genannt, das über eine standardisierte Service Schnittstelle, z. B. die CDI Schnittstelle (Common Device Interface), die an Endress + Hauser Feldgeräten vorgesehen ist, mit dem Feldgerät kommuniziert.
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Um eine reibungslose Kommunikation zwischen einer der Standard-Interfaces des Bediengeräts – hierbei handelt es sich üblicherweise um einen PC, einen Laptop, ein PDA, ein Smart Phone, usw. – die an dem Bediengerät vorgesehen ist, und einer Feldgeräte-Schnittstelle des Feldgeräts, z. B. einer proprietären Service-Schnittstelle (CDI), zu gewährleisten, wird üblicherweise eine auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmte separate Kommunikationseinheit verwendet. Die Kommunikationseinheit führt die Transformation zwischen der jeweiligen Standard-Schnittstelle, z. B. einem USB-Anschluss oder einer RS 232 Schnittstelle der Recheneinheit und der Schnittstelle am Feldgerät durch. Zusätzlich zur Kommunikationseinheit werden die entsprechend ausgelegten Kommunikationstreiber benötigt. Der jeweils benötigte Kommunikationstreiber muss von einem Anwender ausgewählt und installiert werden. Die Instanziierung bzw. die Auswahl des korrekten Kommunikationstreibers erfolgt vom Bediengerät aus. Beispielsweise ermöglicht z. B. die von der Anmelderin vertriebene Commubox FXA 195 in Verbindung mit dem entsprechenden Kommunikationstreiber die Kommunikation zwischen einem eigensicheren Smart-Messumformer mit HART Protokoll und der USB-Schnittstelle eines PCs. Nachfolgend ist dann die Bedienung des Feldgerätes bzw. des Messumformers mittels der auf dem Bediengerät installierten Bediensoftware, z. B. dem Bedientool FieldCare von Endress + Hauser möglich.
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Die bekannte Lösung hat den Nachteil, dass eine unmittelbare Abhängigkeit zwischen der Kommunikationseinheit und dem geeigneten Kommunikationstreiber besteht. Nur mit dem geeigneten Kommunikationstreiber ist eine erfolgreiche Kommunikation zwischen dem Bediengerät und dem Feldgerät möglich. Bei der Auswahl des geeigneten Kommunikationstreibers gibt es keinerlei Unterstützung, so dass von Fall zu Fall Probleme auftreten, wenn ein Kommunikationstreiber für unterschiedliche Kommunikationseinheiten verwendet werden kann. In einem solchen Fall kann sich ein Anwender nicht sicher sein, dass der ausgewählte Kommunikationstreiber auch tatsächlich der richtige ist.
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Weiterhin tritt der Fall auf, dass in dem Bediengerät oder allgemein gesprochen auf dem Host-System, unterschiedliche Kommunikationstreiber benötigt werden – und zwar in Abhängigkeit davon, welche Schnittstellen an dem Bediengerät bzw. an dem Feldgerät unterstützt werden sollen. Alle ggf. benötigten Kommunikationstreiber müssen auf dem Bediengerät zur Verfügung stehen, und sie müssen von dem Anwender ausgewählt werden. Es existiert keine Hilfe zur automatischen Auswahl des für die jeweilige Anwendung korrekten Kommunikationstreibers. Oftmals ist der Anwender im Hinblick auf die Auswahl des korrekten Kommunikationstreibers überfordert, da er nicht die spezifischen Eigenschaften der Kommunikationstreiber bzw. deren Zuordnung zu den jeweiligen Schnittstellen an der Recheneinheit und am Feldgerät erkennt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren vorzuschlagen, das den Aufbau der Kommunikation zwischen einem Bediengerät (oder allgemein einem Host-System) und einem Feldgerät vereinfacht. Unter dem Begriff ”Bedienen eines Feldgeräts”, das über das Bediengerät ausgeführt wird, wird in Verbindung mit der Erfindung das Konfigurieren, das Parametrieren, das Kalibrieren, das Durchführen einer Diagnose oder einfach auch nur die Darstellung von Information auf einer Anzeigeeinheit verstanden.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass unterschiedliche Kommunikationseinheiten mit einer der Standard-Schnittstellen des Bediengeräts und mit einer an dem Feldgerät vorgesehene Feldgeräte-Schnittstelle verbindbar sind. Hierbei sind die unterschiedlichen Kommunikationseinheiten so ausgestaltet, dass sie jeweils eine der Standard-Schnittstellen des Bediengeräts und die Feldgeräte-Schnittstelle unterstützen. Dem Bediengerät sind mehrere Kommunikationsprotokolle, ein Kommunikationstreiber und zumindest ein dem jeweiligen Feldgerät entsprechender Gerätetreiber zugeordnet. Eine Steuerung identifiziert das Kommunikationsprotokoll der jeweils mit einer der Standard-Schnittstellen des Bediengeräts verbundenen Kommunikations-einheit und aktiviert in Abhängigkeit von der verbundenen Kommunikations-einheit das Kommunikationsprotokoll, das die Anzeige der Information oder die Bedienung des Feldgeräts über das Bediengerät gestattet.
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Was im Zusammenhang mit der Erfindung unter dem Begriff ”Feldgerät” zu verstehen ist, wurde bereits in der Beschreibungseinleitung ausführlich definiert. Unter den Begriff ”Bedienung des Feldgeräts” lassen sich insbesondere die Parametrierung, das Konfigurieren oder das Kalibrieren des Feldgeräts subsumieren. Weiterhin umfasst der Begriff die Durchführung einer Diagnose an dem Feldgerät. Im einfachsten Fall handelt es sich beim Bedienen des Feldgeräts um das Anzeigen von Information über das Feldgerät.
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Das erfindungsgemäße System weist die folgenden Vorteile auf:
- – Der Anwender – hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Service-Techniker – benötigt keine spezifischen Kenntnisse über die Topologie des Systems, also über die Kommunikationseinheit, die an eine der Standard-Schnittstellen des Bediengeräts angeschlossen ist.
- – Das erfindungsgemäße System übernimmt automatisch die Auswahl der passenden für die Kommunikation mit dem Feldgerät erforderlichen Kommunikations- und Gerätetreiber.
- – Die Anzahl der Anwender-Interaktionen, die notwendig sind, um die Kommunikation mit einem Feldgerät in die Wege zu leiten, werden auf eine einzige Interaktion reduziert. Diese Interaktion ist das Instanziieren des Kommunikationstreibers.
- – Fehler bei der Auswahl des erforderlichen Kommunikationstreibers werden ausgeschlossen. Somit wird die Fehleranfälligkeit erheblich minimiert.
- – Der Entwicklungsaufwand im Hinblick auf eventuell notwendige Erweiterungen des Kommunikationstreibers wird reduziert, da nur die spezifischen neuen ?Gerätetreiber? in den Kommunikationstreiber integriert werden müssen. Neuentwicklungen des gesamten Kommunikationstreibers sind nicht erforderlich.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Steuerung so ausgestaltet ist, dass beim Anschalten des Bediengeräts der Kommunikationstreiber instanziiert wird und die Standard-Schnittstellen des Bediengeräts abgescannt werden. Bevorzugt meldet sich die Kommunikationseinheit mit einer spezifischen Kennung. Über die eindeutige Kennung wird die die jeweils angeschlossene Kommunikationseinheit von der Steuerung automatisch erkannt.
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Darüber hinaus ist im Zusammenhang mit der Erfindung vorgesehen, dass die unterschiedlichen Kommunikations- und Serviceprotokolle im Kommunikationstreiber hinterlegt sind. Das jeweils benötigte Kommunikations-protokoll, das für die Kommunikation zwischen dem Bediengerät und dem an die Kommunikationseinheit angeschlossenen Feldgerät erforderlich ist, wird aktiviert.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Steuerung – für den Fall, dass das Feldgerät die gleiche Standard-Schnittstelle wie das Bediengerät aufweist –, die Standard-Schnittstelle scannt und den geeigneten Kommunikationstreiber bzw. das geeignete Kommunikationsprotokoll zur Kommunikation mit dem Feldgerät auswählt. Die Auswahl erfolgt bevorzugt über die bekannten Frame-Muster (Telegramme).
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Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das mittels des erfindungsgemäßen Systems durchführbar ist. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- – die Standard-Schnittstellen des Bediengeräts werden gescannt;
- – für den Fall, dass an eine Standard-Schnittstelle ein Gerät angeschlossen ist, wird der Gerätetyp ermittelt;
- – für den Fall, dass es sich bei dem Gerät um eine Kommunikationseinheit handelt, wird das geeignete Kommunikationsprotokoll ausgewählt;
- – die Information wird angezeigt und/oder das Feldgerät wird bedient.
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Darüber hinaus ist in Verbindung mit dem Verfahren vorgesehen, dass für den Fall, dass es sich bei dem Gerät um das Feldgerät handelt, ein Polling auf die in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Standard-Frames durchgeführt wird, dass für den Fall, dass über das Polling ein Standard-Frame ermittelt wird, das geeignete Kommunikationsprotokoll ausgewählt wird, und
dass die Information angezeigt und/oder das Feldgerät bedient wird. Polling bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Bediengerät insbesondere periodische Sendeaufrufe absetzt zwecks Nachfrage, ob das Feldgerät etwas senden will oder empfangen kann. Beim Polling kann nur das Bediengerät eine Kommunikation auslösen. Beispielhaft sind in 3 übliche Kommunikationsprotokolle, wie TCP/IP, Modbus, Ethernet IP, Profinet dargestellt.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1: eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Systems,
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2: eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems,
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3: die in 2 gezeigte Darstellung in modifizierter Ausgestaltung,
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4: eine schematische Darstellung der Kommunikationsprotokolle, die dem Kommunikationstreiber zuordenbar sind, und
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5: ein Ablaufdiagramm, das den Aufbau der Kommunikation zwischen einem Bediengerät und einem Feldgerät in dem erfindungsgemäßen System visualisiert.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Systems, bestehend aus einem Feldgerät 1, einem Bediengerät 2 und einer Kommunikationseinheit 3. Das Bediengerät 2, bei dem es sich bevorzugt um einen PC, einen Laptop, ein PDA oder ein Smart Phone handelt, weist üblicherweise mehrere Standard-Schnittstellen 3.1, 3.2 auf. Bei den Standard-Schnittstellen 3.1, 3.2 handelt es sich beispielsweise um eine USB-Schnittstelle und/oder um eine RS 232 Schnittstelle.
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Das Feldgerät 1 hat üblicherweise zumindest eine Feldbusschnittstelle 5.1 und eine Service-Schnittstelle 5.2. In Abhängigkeit von den genutzten Schnittstellen 3.1, 3.2 und der verwendeten Kommunikationseinheit 4 werden spezifische Kommunikationstreiber Com-DTM benötigt. Diese Kommunikationstreiber sowie die Gerätetreiber für die zu bedienenden Feldgeräte 1 müssen von dem Anwender installiert und vor der Nutzung ausgewählt werden. Die Instanziierung bzw. die Auswahl der Kommunikationstreiber ComDTMn und Gerätetreiber DTMn erfolgt mittels des Bediengeräts 2. Die Nachteile der bekannten Lösung wurden bereits an vorhergehender Stelle ausführlich erläutert. Auf die Kommunikationseinheit kann verzichtet werden, wenn die Kommunikation direkt über ein Internetprotokoll erfolgt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems zur Anzeige von Information und/oder zur Bedienung eines Feldgeräts 1 der Automatisierungstechnik mittels eines Bediengeräts 2. Das Bediengerät 2 weist im gezeigten Fall drei Standard-Schnittstellen 3.1, 3.2, 3.3 auf. Die Kommunikationseinheit 4 wird über die jeweils ausgewählte Standard-Schnittstelle 3.1, 3.2, 3.3 mit dem Bediengerät 2 verbunden. Weiterhin ist die Kommunikationseinheit 4 über eine der am Feldgerät 1 vorgesehenen Feldgeräte-Schnittstellen 5.1, 5.2 mit dem Feldgerät 1 verbunden. Über die Feldgeräte-Schnittstelle 5.1 ist das Feldgerät 1 an das Bussystem gekoppelt. Bei der Schnittstelle 5.2 handelt es sich bevorzugt um eine standardisierte Service-Schnittstelle, z. B. die Standard-Schnittstelle CDI, die an Endress + Hauser Feldgeräten vorgesehen ist.
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Die jeweils verwendete Kommunikationseinheit 4 ist so ausgestaltet, dass sie definierte Schnittstellen 3,1, 3.2, 3.3; 5.1, 5.2 an dem Bediengerät 2 und dem Feldgerät 1 unterstützt. Dem Bediengerät 2 sind ein Kommunikationstreiber ComDTM, bestehend aus einer Schnittstelle ComDTM Interface und mehreren Kommunikationsprotokollen KPn, und ein dem Feldgerät 1 entsprechender Gerätetreiber DTMn (n = 1) zugeordnet. Weiterhin ist eine Steuerung 6 vorgesehen, die die jeweils angeschlossene Kommunikationseinheit 4 über eine geeignete Kennung, z. B. die Seriennummer, identifiziert und in Abhängigkeit von der Kommunikationseinheit 4 das Kommunikationsprotokoll KPn aktiviert, das die Anzeige der Information oder die Bedienung des Feldgeräts 1 über das Bediengerät 2 gestattet.
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In 3 ist die in 2 gezeigte Darstellung in modifizierter Ausgestaltung zu sehen.
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Wie bereits gesagt, zeigt 4 eine schematische Darstellung der Schnittstellen USB, RS232, Ethernet und im Falle von Ethernet der unterschiedlichen Kommunikationsprotokolle KPn, die von dem Kommunikationstreiber ComDTM ansprechbar und somit von dem Bediengerät aus bedienbar sind.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Aufbau der Kommunikationsverbindung zwischen einem Bediengerät 2 und einem Feldgerät 1 in dem erfindungsgemäßen System visualisiert. Nach dem Start unter dem Programmpunkt 10 erfolgt bei Programmpunkt 20 ein Scan aller Standard-Schnittstellen 3.1, 3.2, 3.3 des Bediengeräts 2. Unter dem Programmpunkt 30 wird geprüft, ob ein Gerät angeschlossen ist. Die Schleife aus den Programmpunkten 20, 30 wird solange durchlaufen, bis ein mit den Standard-Schnittstellen 3.1, 3.2, 3.3 verbundenes Gerät detektiert wird. Anschließend wird bei Programmpunkt 40 der Gerätetyp ermittelt.
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Handelt es sich bei dem Gerät um eine Kommunikationseinheit 4 – die Überprüfung bei Programmpunkt 50 führt zu einem positiven Ergebnis –, so wird automatisch das geeignete Kommunikationsprotokoll KPn aktiviert, und das Programm wird unter dem Programmpunkt 70 beendet.
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Führt die Überprüfung unter dem Programmpunkt 50 zu dem Ergebnis, dass ein sonstiges Gerät, insbesondere ein Feldgerät 1, an die Standard-Schnittstelle 3.1, 3.2, 3.3 angeschlossen ist, so erfolgt unter dem Programmpunkt 80 ein Polling der kommunizierten Daten unter Berücksichtigung der bekannten Standard-Frames der Kommunikationsprotokolle, die in der Automatisierungstechnik gebräuchlich sind. Die gebräuchlichen Kommunikationsprotokolle KPn wurden bereits beispielhaft in der Beschreibungseinleitung genannt.
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Es kann sich bei den Kommunikationsprotokollen KPn durchaus um proprietäre Protokolle handeln. So handelt es sich im Falle der in 3 gezeigten Ausgestaltung um die Protokolle Profibus, HART, CDI und ISS. Durch die Auswahl und Einbeziehung des erforderlichen Kommunikationsprotokolls KPn wird der Kommunikationstreiber ComDTM zu dem benötigten Kommunikationstreiber ComDTM Profibus, ComDTM HART, ComDTM CDI, ComDTM ISS. Das Polling bezüglich bekannter Standard-Frames wird sukzessive durchgeführt. Sobald ein bekannter Standard-Frame detektiert wird, wird unter dem Programmpunkt 100 das entsprechende Kommunikationsprotokoll KPn zur Kommunikation zwischen dem Gerät, insbesondere dem Feldgerät 1, und dem Bediengerät 2 ausgewählt und aktiviert. Das Programm wird unter dem Programmpunkt 110 beendet.
