DE102015116381A1

DE102015116381A1 - Verfahren zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage

Info

Publication number: DE102015116381A1
Application number: DE102015116381.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Wagener; Marcus Heege; Wolfgang Mahnke; Marko SCHLÜTER; Christoph Welte
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2035-09-29
Also published as: US10601645B2; US20170093621A1; DE102015116381B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage mit einem Konfigurationswerkzeug, das ausgebildet ist, ein Feldgerät in der Automatisierungsanlage physisch zu erkennen, logisch in die Automatisierungsanlage einzubinden und in der Automatisierungsanlage zu konfigurieren, wobei das Konfigurationswerkzeug hierzu auf einen vorgegebenes erstes feldgerätespezifisches Informationspaket zurückgreift, welches die Funktionen und Daten des Feldgeräts zumindest teilweise beschreibt. Zur Vereinfachung der Kommunikation zwischen dem Konfigurationswerkzeug und den Feldgeräten wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Konfigurationswerkzeug (1) und dem Feldgerät (2) FDI-basierte Datenpakete, welche aus dem vorgegebenen feldgerätespezifischen Informationspaket gebildet sind, ausgetauscht werden, welche über FDT-basierte Kommunikationskomponenten (5, 6, 7) übertragen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage. Die Erfindung findet insbesondere Verwendung in der Prozessautomation oder Maschinensteuerung zum Steuern von Prozessen und/oder Anlagenkomponenten.
Automatisierungssysteme zur Steuerung eines technischen Prozesses oder einer technischen Anlage umfassen üblicherweise eine Steuerungseinrichtung (SPS), die in einem Verbund einer Vielzahl von intelligenten elektrischen Geräten integriert werden. Intelligente elektronische Geräte sind mikroprozessorbasierte Geräte wie beispielsweise Schutz- und Steuergeräte, Motorschutzgeräte, intelligente Schalter und Spannungsregler, Frequenzumrichter, Druck- und Temperaturmessumformer, Durchflussmesser und Stellantriebe.
Aus dem Beitrag „FDI Device Integration – Best of Both Worlds", atp edition 6/2010, Seiten 16 bis 19, ist bekannt, Feldgeräte mit dem FDI-Konzept (Field Device Integration IEC-62769) in eine Automatisierungsanlage zu integrieren. Grundlage dieses Konzepts ist die Bereitstellung von Informationen zur Konfiguration von Feldgeräten in einem gerätespezifischen FDI-Paket. Dieses FDI-Paket umfasst eine fest vorgegebene Informationsmenge, welche aus einer Device Definition, Business Logic, User Interface Description und User Interface Plug-In’s besteht. Die Device Definition umfasst Verwaltungsinformationen und das Gerätemodell. Die Business Logic beschreibt die Kommunikationslogik zum Gerät und dient der Konsistenzsicherung des Gerätemodells. Die User Interface Description beschreibt die Präsentation der Geräteparameter und Gerätefunktionen. Die User Interface Plug-In’s sind programmierte Komponenten von Oberflächenanteilen zur Darstellung der Geräteparameter und Funktionen.
Bei der Konfiguration von Feldgeräten mittels EDD (Electronic Device Description) Technologie IEC 61804 stellt ein Gerätehersteller eine EDD bereit, die Informationen über die Kommunikation mit dem Gerät, die Geschäftslogik und die Benutzerschnittstellen, also welche Eingabemasken sollten einem Benutzer dargestellt werden, beinhaltet. Zur Geschäftslogik gehört beispielsweise, wann welche Parameter geschrieben werden dürfen.
Die FDI Technologie benutzt diese Mechanismen der EDD und stellt das Konzept des FDI Package bereit, bei dem neben einer EDD noch andere Informationen wie Benutzerhandbuch enthalten sein können, aber auch sogenannte UIPs (User Interface PlugIn), die weitere Benutzerschnittstellen in anderen Technologien, wie beispielsweise .NET Assemblies, bereitstellen, welche im Gegensatz zu EDD basierten Benutzerschnittstellen aus programmiertem und zu einer Komponente compilierten Code besteht.
FDI-Pakete werden typischerweise von Geräteherstellern erstellt, und von Systemherstellern verwendet, um die Geräte der Gerätehersteller in ihrem System zu integrieren und konfigurieren.
Die Konfiguration von Feldgeräten kann mittels FDI oder FDT Technologien erfolgen. FDI unterstützt dabei im Gegensatz zu FDT einen geringeren Satz von Feldbustechnologien. Im Markt und beim Kunden existieren FDT basierende Systeme die typischerweise die Kommunikation über die gesamte Feldbustopologie mittels FDT Mechanismen ermöglichen. Mittels FDI zu konfigurierende Feldbustopologien sind auf die im Standard definierten Feldbusse begrenzt, zur Kommunikation wird gemäß Standard ein spezifischer OPC Server verwendet der FDI Kommunikationsaufrufe auf ein entsprechendes Feldbusprotokoll umsetzt.
In Anlagen mit Topologien die unterschiedlichen Feldbusse verwenden, können nicht alle Topologieebenen mittels FDI implementiert werden. Dafür ist jeweils ein entsprechender OPC Server zu erstellen, der die Abbildung der FDI Kommunikationsaufrufe auf die jeweilige Kommunikationshardware umsetzt. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr aufwändig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage mit geringem Aufwand anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage mit einem Konfigurationswerkzeug, das ausgebildet ist, ein Feldgerät in der Automatisierungsanlage physisch zu erkennen, logisch in die Automatisierungsanlage einzubinden und in der Automatisierungsanlage zu konfigurieren, wobei das Konfigurationswerkzeug hierzu auf ein vorgegebenes feldgerätespezifisches Informationspaket zurückgreift, welches die Funktionen und Daten des Feldgeräts zumindest teilweise beschreibt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen dem Konfigurationswerkzeug und dem Feldgerät FDI-basierte Datenpakete, welche aus dem vorgegebenen feldgerätespezifischen Informationspaket gebildet sind, ausgetauscht werden, welche über FDT-basierte Kommunikationskomponenten übertragen werden.
Dazu werden die FDI-basierten Datenpakete auf dem Übertragungsweg der FDT-basierten Kommunikationskomponenten gekapselt, sogenannte Nested Communication. Vorteilhafterweise sind mit FDT Kommunikationsketten über eine Mehrzahl von Kommunikationsgliedern hinweg vom Konfigurationswerkzeug über Controller, abgesetzte Ein-/Ausgabeeinheiten (remote I/O) sowie zwischengeschaltete, aktive Netzwerkkomponenten bis zum Feldgerät darstellbar. Dabei wird FDI wird zur Konfiguration des Feldgerätes verwendet, während Nested Communication jedoch über FDT Mechanismen stattfindet. Zudem kommt die erfindungsgemäße Lösung ohne spezifische OPC-Server aus. Vorteilhafterweise lassen sich dadurch mittels FDI konfigurierte Feldbustopologien in bestehende FDT-Systeme einbinden.
Im einzelnen wird dazu eine FDT-basierende Kommunikationskomponente verwendet, die die Abbildung der FDI basierenden Gerätekommunikation mittels OPC auf FDT basierende Kommunikationsmechanismen übernimmt. Diese Vorgehensweise unterscheidet sich von dem von der FDI Kooperation propagierten Ansatz (http://www.fdi-cooperation.com/tl_files/images/content/Publications/FDI-White_Paper.pdf) dahingehend, dass anstelle der Einbindung eines FDI-basierten Datenpakets in ein FDT DTM mittels eines spezifischen OPC-Servers erfindungsgemäß die FDI-basierten Datenpakete durch einen FDI Communication Server oder eine herstellerspezifische Schnittstelle mit FDT Mechanismen gekapselt übertragen werden.
In dem Konfigurationswerkzeug werden die FDI-basierten Datenpakete nativ ausgeführt. Die FDI-basierten Datenpakete werden mit einem FDT-Gateway DTM-gerecht gekapselt und im Weiteren über FDT-basierende Kommunikationskomponenten transportiert. In den Geräten werden die per FDT empfangenen FDI-basierten Datenpakete entpackt und ausgeführt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der einzigen Figur ist ein Konfigurationswerkzeug 1 dargestellt, welches ausgebildet ist, ein Feldgerät 2 in der Automatisierungsanlage 3 physisch zu erkennen, logisch in die Automatisierungsanlage 3 einzubinden und in der Automatisierungsanlage 3 zu konfigurieren. Dazu greift das Konfigurationswerkzeug 1 auf ein vorgegebenes feldgerätespezifisches FDI-Informationspaket 4 zurückgreift, welches die Funktionen und Daten des Feldgeräts 2 zumindest teilweise beschreibt.
Das Konfigurationswerkzeug 1 und die Feldgeräte 2 der Automatisierungsanlage 3 sind über ein Kommunikationsnetzwerk 5 miteinander verbunden, über das Informationen mittels FDT-basierter Kommunikationskomponenten übertragen werden. Das Kommunikationsnetzwerk 5 umfasst weiterhin mindestens einen Controller 6 und mindestens eine abgesetzte Ein-/Ausgabeeinheit 7, welche im Kommunikationsweg zwischen dem Konfigurationswerkzeug 1 und dem Feldgerät 2 der Automatisierungsanlage 3 angeordnet sind. Darüber hinaus kann das Kommunikationsnetzwerk 5 in Abhängigkeit von der Netzwerktopologie weitere zwischengeschaltete, aktive Netzwerkkomponenten aufweisen, welche in der Figur nicht dargestellt sind.
FDT beschreibt Feldgeräte 2 mit Hilfe von binären Komponenten, während FDI die Feldgeräte 2 mittels einer EDD beschreibt, die hauptsächlich textbasiert ist. Das 1 weist ein Gateway 8 auf, mit dessen Hilfe die FDI-basierten Datenpakete FDT gerecht gekapselt werden.
In dem Konfigurationswerkzeug 1 werden die FDI-basierten Datenpakete nativ ausgeführt. Die FDI-basierten Datenpakete werden im Weiteren über FDT-basierende Kommunikationskomponenten, nämlich mindestens den Controller 6 und die abgesetzte Ein-/Ausgabeeinheit 7, transportiert. In den Feldgeräten 2 werden die per FDT transportierten FDI-basierten Datenpakete entpackt und ausgeführt.
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, mittels FDI konfigurierte Typologien von Feldgeräten 2 durch die Verwendung einer FDT basierenden Komponente in über FDT realisierte Kommunikationstopologien einzubinden
Dabei werden die Feldgeräte 2 in dem Konfigurationswerkzeug 1 mit FDI konfiguriert. Die FDI-basierten Datenpakete werden mit dem Gateway 8 auf die FDT Technology gemappt und über die FDT Komponenten in verschachtelten Aufrufen an das jeweilige Feldgerät 2 gesendet. In den FDT-basierten Kommunikationskomponenten des Kommunikationsnetzwerks 5, das sind mindestens der Controller 6 und die abgesetzte Ein-/Ausgabeeinheit 7, werden die verschachtelten Aufrufe entpackt und zum nächten Gerät der Kommunikationskette gesendet.
Bezugszeichenliste

1: Konfigurationswerkzeug
2: Feldgerät
3: Automatisierungsanlage
4: feldgerätespezifisches Informationspaket
5: Kommunikationsnetzwerk
6: Controller
7: Ein-/Ausgabeeinheit
8: Gateway

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„FDI Device Integration – Best of Both Worlds“, atp edition 6/2010, Seiten 16 bis 19 [0003]
IEC-62769 [0003]
IEC 61804 [0004]
http://www.fdi-cooperation.com/tl_files/images/content/Publications/FDI-White_Paper.pdf [0014]

Claims

Verfahren zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage mit einem Konfigurationswerkzeug, das ausgebildet ist, ein Feldgerät in der Automatisierungsanlage physisch zu erkennen, logisch in die Automatisierungsanlage einzubinden und in der Automatisierungsanlage zu konfigurieren, wobei das Konfigurationswerkzeug hierzu auf ein vorgegebenes feldgerätespezifisches Informationspaket zurückgreift, welches die Funktionen und Daten des Feldgeräts zumindest teilweise beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Konfigurationswerkzeug (1) und dem Feldgerät (2) FDI-basierte Datenpakete, welche aus dem vorgegebenen feldgerätespezifischen Informationspaket gebildet sind, ausgetauscht werden, welche über FDT-basierte Kommunikationskomponenten (5, 6, 7) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die FDI-basierten Datenpakete auf dem Übertragungsweg der FDT-basierten Kommunikationskomponenten (5, 6, 7) gekapselt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die FDI-basierten Datenpakete durch einen FDI Communication Server oder eine herstellerspezifische Schnittstelle mit FDT Mechanismen gekapselt übertragen werden.