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Die Erfindung betrifft ein System der Automatisierungstechnik sowie ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen zur Gerätegesundheit von Feldbuskomponenten in einem System der Automatisierungstechnik. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Gerätezugriffseinrichtung sowie ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen zur Gerätegesundheit in einem System der Automatisierungstechnik.
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In der Automatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.
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Im Betrieb unterliegen derartige Feldgeräte Verschleiß- und Alterungsprozessen, die einen Einfluss auf die erfassten Messergebnisse haben können. Um den Einfluss derartiger Veränderungen rechtzeitig erkennen zu können, ist es notwendig, den Gerätezustand bzw. die Gerätegesundheit der Feldgeräte laufend zu überwachen. Um dem Benutzer einen Überblick über die Gerätegesundheit der Komponenten des Feldbussystems geben zu können, ist es wünschenswert, derartige Informationen zur Gerätegesundheit für das gesamte System oder zumindest für einen Großteil des Systems zu erfassen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die systemweite Erfassung von Informationen zur Gerätegesundheit von Feldbuskomponenten eines Feldbusnetzwerks zu vereinfachen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1, 12, 14 und 16 angegebenen Merkmale.
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Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein System der Automatisierungstechnik entsprechend den Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein Feldbusnetzwerk mit mindestens einer Feldbuskomponente sowie eine Gerätezugriffseinrichtung, über die auf Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks zugegriffen werden kann, wobei die Gerätezugriffseinrichtung eine Rahmenapplikation und mindestens einen in die Rahmenapplikation eingebundenen Treiber für die Feldbuskomponenten umfasst. Das Feldbusnetzwerk umfasst eine erweiterte Feldbuskomponente mit einer Datenerfassungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, Informationen zur Gerätegesundheit von zumindest einigen der Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks zu erfassen.
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Die Erfassung von Informationen zu Gerätezustand und Gerätegesundheit erfolgt bei dieser Lösung direkt auf Seiten des Feldbusnetzwerks. Hierzu umfasst eine Feldbuskomponente, beispielsweise ein Feldzugangsgerät oder ein Gateway, eine Datenerfassungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, Informationen zur Gerätegesundheit von zumindest einigen der Feldbuskomponenten zu erfassen. Beispielsweise können Werte von Parametern, die für die Gerätebefindlichkeit charakteristisch sind, durch die Datenerfassungseinrichtung von der jeweiligen Feldbuskomponente abgefragt werden. Die Datenerfassungseinrichtung kann beispielsweise auch dazu ausgelegt sein, den zyklischen Datenverkehr auszuwerten, um auf diese Weise die benötigten Informationen zur Gerätegesundheit zu erhalten.
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Durch die Erfassung der Informationen zur Gerätegesundheit unmittelbar vor Ort durch eine erweiterte Feldbuskomponente innerhalb des Feldbusnetzwerks wird der Signalisierungsaufwand innerhalb des Gesamtsystems verringert. Anstatt die benötigten Parameterwerte von außen, beispielsweise durch eine Gerätezugriffssoftware abzufragen, werden die Informationen vor Ort innerhalb des Feldbusnetzwerks erfasst. Die Übertragungswege für Abfragen sind hier kürzer. Die so erfassten Informationen zur Gerätegesundheit zeigen den Zustand von zumindest einigen der Feldbuskomponenten an. Diese Informationen zur Gerätegesundheit können dann von der erweiterten Feldbuskomponente des Feldbusnetzwerks zur Gerätezugriffseinrichtung übermittelt werden. Auf Seiten der Gerätezugriffseinrichtung können die Informationen zur Gerätegesundheit zu den verschiedenen Feldbuskomponenten des gesamten Feldbusnetzwerks dem Benutzer beispielsweise auf einer grafischen Benutzeroberfläche präsentiert werden, so dass der Benutzer eine Gesamtübersicht der Gerätegesundheit der Feldbuskomponenten erhält.
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Ein Verfahren entsprechend den Ausführungsformen der Erfindung dient zum Bereitstellen von Informationen zur Gerätegesundheit von Feldbuskomponenten in einem System der Automatisierungstechnik, das ein Feldbusnetzwerk mit mindestens einer Feldbuskomponente und eine Gerätezugriffseinrichtung umfasst. Über die Gerätezugriffseinrichtung kann auf Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks zugegriffen werden. Die Gerätezugriffseinrichtung umfasst eine Rahmenapplikation und mindestens einen in die Rahmenapplikation eingebundenen Treiber für die Feldbuskomponenten. Das Feldbusnetzwerk weist eine erweiterte Feldbuskomponente mit einer Datenerfassungseinrichtung auf. Das Verfahren umfasst Erfassen von Informationen zur Gerätegesundheit von zumindest einigen Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks durch die Datenerfassungseinrichtung.
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Eine Gerätezugriffseinrichtung entsprechend den Ausführungsformen der Erfindung ist dazu ausgelegt, auf Feldbuskomponenten eines Feldbusnetzwerks zuzugreifen, wobei die Gerätezugriffseinrichtung eine Rahmenapplikation und mindestens einen in die Rahmenapplikation eingebundenen Treiber umfasst. Einer der Treiber ist als erweiterter Treiber ausgebildet und umfasst eine Datenerfassungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, Informationen zur Gerätegesundheit von zumindest einigen Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks abzufragen.
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Bei dieser Lösung ist der in die Rahmenapplikation eingebundene erweiterte Treiber dazu vorgesehen, an die verschiedenen Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks gerichtete Abfragen durchzuführen und zu koordinieren. Auf diese Weise ist der erweiterte Treiber in der Lage, eine Übersicht über die Gerätegesundheit von zumindest einigen der Feldbuskomponenten zusammenzustellen. Durch die Zentralisierung der Abfragen bei einem erweiterten Treiber wird der für die Durchführung der Abfragen erforderliche Signalisierungsaufwand verringert.
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Ein Verfahren entsprechend den Ausführungsformen der Erfindung dient zum Bereitstellen von Informationen zur Gerätegesundheit von Feldbuskomponenten in einem System der Automatisierungstechnik, das ein Feldbusnetzwerk mit mindestens einer Feldbuskomponente und eine Gerätezugriffseinrichtung umfasst. Über die Gerätezugriffseinrichtung kann auf Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks zugegriffen werden. Die Gerätezugriffseinrichtung umfasst eine Rahmenapplikation und mindestens einen in die Rahmenapplikation eingebundenen Treiber für die Feldbuskomponenten. Einer der Treiber ist als erweiterter Treiber ausgebildet, der eine Datenerfassungseinrichtung aufweist. Das Verfahren umfasst Erfassen von Informationen zur Gerätegesundheit von zumindest einigen Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks durch die Datenerfassungseinrichtung.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 die Struktur eines Feldbusnetzwerks und einer zugehörigen Gerätezugriffssoftware mit darin eingebundenen Treibern;
- 2 die Anordnung einer Datenerfassungseinheit innerhalb des Feldzugangsgeräts des Feldbusnetzwerks;
- 3 einen FDT-Container, der über eine FDT-Standardschnittstelle sowie weitere proprietäre Schnittstellen mit einem zugehörigen DTM kommuniziert;
- 4 die Nutzung einer Cloud zur Übertragung und Archivierung von Informationen zur Gerätegesundheit zu den Feldbuskomponenten eines Feldbusnetzwerks; und
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Datenerfassungseinheit auf Seiten der Gerätezugriffssoftware innerhalb des Kommunikations-DTM oder innerhalb eines Gateway-DTM vorgesehen ist.
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1 zeigt ein Feldbusnetzwerk 100, das eine Mehrzahl von Feldgeräten und Gatewaygeräten umfasst. Auf der obersten Hierarchieebene des Feldbusnetzwerks 100 befindet sich ein Feldzugangsgerät 101. Das Feldzugangsgerät 101 ist über ein Profibussegment 102 mit einem Feldgerät 103 und einem Gatewaygerät 104 verbunden. Über das Gatewaygerät 104 ist das Profibussegment 102 mit einem HART-Segment 105 gekoppelt, wobei das Gatewaygerät 104 dazu ausgelegt ist, den Datenverkehr aus dem Protokoll Profibus in das Protokoll HART umzusetzen und umgekehrt. An das HART-Segment 105 sind die beiden HART-Feldgeräte 106 und 107 angeschlossen.
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Die Parametrierung, Konfiguration und Zustandsüberwachung der Feldgeräte eines Feldbusnetzwerks erfolgt mittels einer auf einem Host 108 installierten Gerätezugriffssoftware, die eine Rahmenapplikation 109 umfasst. Der Host 108 ist über eine Ethernetverbindung 110 mit dem Feldbusnetzwerk 100 verbunden. Über die Gerätezugriffssoftware kann auf die verschiedeneren Komponenten des Feldbusnetzwerks 100 zugegriffen werden. Insbesondere können von der Gerätezugriffssoftware aus die Parameter der verschiedenen Komponenten des Feldbusnetzwerks 100 ausgelesen, dargestellt und verändert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Gerätezugriffsoftware eine Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) der Komponenten des Feldbusnetzwerks 100. Der für diese Aufgaben erforderliche Datenaustausch wird in der Regel über den sogenannten azyklischen Datenverkehr abgewickelt.
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Um die verschiedenen Komponenten des Feldbusnetzwerks 100 korrekt ansprechen zu können, benötigt die Rahmenapplikation 109 Informationen über die Eigenschaften und Parameter der Feldgeräte, Gateways, Remote I/Os etc. des Feldbusnetzwerks 100. Diese Informationen werden von den Herstellern der unterschiedlichen Geräte in der Regel in Form von Gerätebeschreibungsdateien oder Gerätetreibern zur Verfügung gestellt. Zur Gerätebeschreibung für den azyklischen Datenaustausch werden bei den Feldbusprotokollen Profibus-DP, Profibus-PA, Fieldbus Foundation und HART Gerätebeschreibungen gemäß den Standards DTM (Device Type Manager), DD (Device Description), EDD (Enhanced Device Description) sowie FDI Device Packages verwendet. Insbesondere bei den Standards EDD und DTM werden zusätzlich zu Geräteparametern, Gerätefunktionalität und Adressraumbelegung auch Grafikfeatures und grafische Benutzeroberflächen spezifiziert, die die Parametrierung und Konfigurierung des jeweiligen Feldgeräts erleichtern sollen. Zur Erzeugung dieser grafischen Oberflächen sind im Standard EDD spezielle Grafikbefehle vorgesehen, die nach Art einer Interpreter-Sprache abgearbeitet werden.
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Im Standard FDT/DTM werden die DTMs (Device Type Manager) in Form von dynamisch ladbaren Bibliotheken (DLLs) oder in Form von ausführbaren Dateien (Executables) zur Verfügung gestellt. Ein DTM umfasst auch die genannten Grafikfeatures. Die verschiedenen DTMs zu den verschiedenen Komponenten des Feldbusnetzwerks werden in eine gemeinsame FDT-Rahmenapplikation eingebunden, wobei FDT für „Field Device Tool“ steht. Dadurch wird eine gemeinsame Rahmenapplikation zur Verfügung gestellt, in die die DTMs zu verschiedenen Geräten und von unterschiedlichen Herstellern eingebunden werden können. Der FDT-Standard wird in den nächsten Jahren zunehmend durch den Standard FDI Device Packages ergänzt und später eventuell ersetzt.
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Neben den bisher diskutierten Feldbusprotokollen Profibus, Fieldbus Foundation und HART gewinnen die sogenannten Industrial Ethernet-Protokolle an Bedeutung, zu denen u.a. die Feldbusprotokolle EtherNet/IP, ProfiNet und EtherCAT gehören. Beim Feldbusprotokoll EtherNet/IP ist eine Gerätebeschreibungsdatei entsprechend dem Standard EDS (Electronic Data Sheet) zur Beschreibung sowohl des zyklischen als auch des azyklischen Datenaustauschs vorgesehen.
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Im Beispiel von 1 umfasst die Gerätezugriffssoftware vorzugsweise eine Rahmenapplikation 109 des Standards FDT (Field Device Tool), wobei in die Rahmenapplikation 109 unterschiedliche Treiber für die verschiedenen Geräte und Komponenten des Feldbusnetzwerks 100 eingebunden werden können. In eine FDT-Rahmenapplikation können beispielsweise unterschiedliche Device Type Manager (DTMs) von unterschiedlichen Herstellern eingebunden werden. Neben DTMs können auch anderer Gerätebeschreibungsdateien in die Rahmenapplikation 109 eingebunden werden. Dabei wird die hierarchische Struktur des Feldnetzwerks 100 innerhalb der Gerätezugriffssoftware mithilfe von Treibern beziehungsweise Gerätebeschreibungsdateien nachgebildet, wobei die Anordnung der Treiber beziehungsweise Gerätebeschreibungsdateien dabei spiegelbildlich der Struktur des Feldbusnetzwerks 100 entspricht. Für den Zugriff auf die Komponenten des Feldbusnetzwerks 100 können in eine Rahmenapplikation 109 beispielsweise eine Anzahl von unterschiedlichen Geräte-DTMs, Gateway-DTMs und Kommunikations-DTMs eingebunden werden, wobei auf Seiten der Rahmenapplikation 109 zu jedem Knoten des Feldbusnetzwerks 100 ein FDT-Geräteagent vorgesehen ist, welcher auch als FDT-Container bezeichnet wird. Innerhalb eines FDT-Containers wird dann ein zur jeweiligen Feldbuskomponente passender DTM instanziiert, wobei der FDT-Container dann für die Abwicklung der Kommunikation zwischen der Rahmenapplikation 109 und dem DTM zuständig ist. An oberster Stelle der DTM-Hierarchie steht der Kommunikations-DTM 111, der innerhalb des FDT-Containers 112 betrieben wird. Der Kommunikations-DTM 111 ist dem Feldzugangsgerät 101 zugeordnet und kommuniziert mit diesem über die Ethernetverbindung 110. Der Kommunikation-DTM 111 stellt in gewisser Weise die Außenschnittstelle der Gerätezugriffssoftware dar. Sämtlicher ein- und ausgehender Datenverkehr wird über den Kommunikations-DTM 111 geführt.
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Der Geräte-DTM 113 ist in der DTM-Hierarchie unterhalb des Kommunikations-DTM 111 angeordnet. Der Geräte-DTM 113 bildet die Funktionalität des Feldgeräts 103 ab und wird innerhalb des FDT-Containers 114 ausgeführt. In der Ebene unterhalb des Kommunikations-DTM 111 ist außerdem ein Gateway-DTM 115 angeordnet, der dem Gateway 104 zugeordnet ist und innerhalb des FDT-Containers 116 betrieben wird. Über den Gateway-DTM 115 kann der Gateway 104 parametriert und konfiguriert werden. Unterhalb des Gateway-DTM 115 in der DTM-Hierarchie sind zwei Geräte-DTMs 117, 118 angeordnet, die innerhalb der FDT-Container 119, 120 ausgeführt werden. Über die Geräte-DTMs 117, 118 kann auf die Feldgeräte 106, 107 zugegriffen werden. Neben dem Standard FDT/DTM gibt es eine Vielzahl von alternativen Standards für die Gerätezugriffssoftware und die darin eingebunden Gerätetreiber.
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Der Datenaustausch zwischen der FDT-Rahmenapplikation und den in die Rahmenapplikation eingebundenen DTMs erfolgt über mindestens eine FDT-Standardschnittstelle, die im FDT-Standard spezifiziert ist. Bei der in 1 gezeigten Darstellung ist diese mindestens eine FDT-Standardschnittstelle jeweils zwischen einem FDT-Container und dem jeweiligen darin instanziierten DTM vorgesehen und ermöglicht einen Datenaustausch zwischen dem zur Rahmenapplikation gehörigen FDT-Container und dem DTM. Über die mindestens eine FDT-Standardschnittstelle kann die FDT-Rahmenapplikation Gerätespezifikationen zu den verschiedenen Feldgeräten und Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks 100 abfragen und zusammentragen. Basierend auf diesen Informationen zu den einzelnen Geräten kann die FDT-Rahmenapplikation dem Benutzer die hierarchische Struktur des Feldbusnetzwerks 100 grafisch darstellen, vorzugsweise in Form einer Baumstruktur.
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Die Feldgeräte und Feldbuskomponenten des in 1 gezeigten Feldbusnetzwerks 100 unterliegen im Lauf der Zeit der Alterung, Verschleißprozesse und Abnutzungserscheinungen treten auf, und Verschleißteile müssen nach einer gewissen Zahl von Einsatzstunden ausgewechselt werden. Diese Verschleiß- und Abnutzungsprozesse werden zusätzlich dadurch gefördert, dass die Feldgeräte und Feldbuskomponenten häufig in rauen Umgebungen eingesetzt werden, in denen sie extremer Hitze oder Kälte, Vibrationen, hohen Temperaturschwankungen, korrodierenden Chemikalien oder Gasen etc. ausgesetzt sind. Derartige Korrosions- und Abnutzungsprozesse können dazu führen, dass der jeweilige vom Messgerät erfasste Messwert im Lauf der Zeit immer größere Fehler aufweist, so dass der Messwert ab einem gewissen Zeitpunkt nicht mehr vertrauenswürdig ist. Da die korrekte Erfassung von Messwerten für die Sicherheit der Prozesse von ausschlaggebender Bedeutung ist, ist es daher erforderlich, den Gerätezustand bzw. die Gerätebefindlichkeit, welche auch als „Asset Health“, also als „Gerätegesundheit“ bezeichnet wird, ständig zu überwachen, um einen verschleißbedingten Ausfall des Geräts im Vorfeld erkennen und das Gerät rechtzeitig reparieren bzw. ersetzen zu können. Zur Überwachung des Gerätezustands bzw. der Gerätebefindlichkeit können beispielsweise Parameter vom jeweiligen Feldgerät abgefragt werden, die den zu erwartenden Verschleiß oder die sonstigen Alterungs- und Abnutzungserscheinungen des Geräts widerspiegeln. Bei einem Durchflussmessgerät, bei dem es regelmäßig innerhalb des Messrohrs zu Ablagerungen kommt, könnte beispielsweise ein Geräteparameter ausgelesen und überwacht werden, dessen Wert vom Ausmaß dieser Ablagerungen abhängt. Dieser Parameter, der das Ausmaß der Ablagerungen anzeigt, könnte somit zur Überwachung der Geräteverfassung herangezogen werden. Bei einem Temperatursensor würden dagegen andere Parameter zur Beurteilung der Gerätebefindlichkeit herangezogen werden. Beispielsweise könnte man bei einem Temperatursensor, an den ein temperaturabhängiger Widerstand oder ein Thermoelement angeschlossen wird, den Strom durch den Messwiderstand zur Überwachung des Gerätezustands heranziehen. Wenn es beispielsweise zu einem Absinken oder einer Unterbrechung des Stroms durch den Messwiderstand oder das Thermoelement kommt, so deutet dies auf Verschleiß oder Materialermüdung hin. Letztlich lassen sich für die verschiedenen Typen von Feldgeräten jeweils geeignete Parameter für eine Zustandsüberwachung der Feldgeräte festlegen.
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Zur Durchführung der Zustandsüberwachung bzw. des Condition Monitorings gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zum einen kann die Gerätebefindlichkeit jedes Feldgeräts individuell von dem zugeordneten Geräte-DTM überwacht werden, indem der Geräte-DTM regelmäßig die hierfür maßgeblichen Geräteparameter abfragt und mit vorgegebenen Referenzwerten vergleicht. Die Geräte-DTMs, die von den verschiedenen Messgeräteherstellern zur Verfügung gestellt werden, unterstützen zu einem großen Teil derartige Überwachungsfunktionalitäten. Allerdings besteht über die Überwachung der einzelnen Geräte hinaus das Bedürfnis, die Gerätegesundheit sämtlicher Feldbuskomponenten bzw. des überwiegenden Großteils der Feldbuskomponenten eines Feldbusnetzwerks für das Feldbusnetzwerk im Überblick darzustellen, um auf diese Weise Schwachstellen und drohende Ausfälle des Gesamtsystems frühzeitig erkennen zu können. Beispielsweise könnte die Darstellung eines Überblicks über die Gerätegesundheit im Gesamtsystem von der Rahmenapplikation auf einer geeigneten grafischen Benutzeroberfläche bereitgestellt werden. Eine derartige Überblicksdarstellung der Gerätebefindlichkeiten im gesamten Feldbusnetzwerk erfordert jedoch einen gewissen Realisierungsaufwand, weil auf die Parameter der einzelnen Geräte-DTMs der verschiedenen Hersteller in der Regel nicht ohne weiteres von der Rahmenapplikation aus zugegriffen werden kann. Zur Realisierung einer Zustandsüberwachung bzw. eines Condition Monitoring für das Gesamtsystem ist es daher erforderlich, in jeden einzelnen Datenpfad vom Geräte-DTM zur zugehörigen Feldbuskomponente eine Abfrage der interessierenden Parameter einzuspeisen und die Antworten der Feldgeräte auf diese Abfragen auszuwerten. Die Einkopplung der Abfragen muss dabei im passenden Feldbusprotokoll erfolgen. Das Einsammeln der für die Darstellung der Geräteverfassungen im gesamten Feldbusnetzwerk erfordert daher einen erheblichen Abfrage- und Signalisierungsaufwand.
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Entsprechend den Ausführungsformen der Erfindung werden neuartige Ansätze zum Abfragen und Zusammenstellen der Gerätebefindlichkeiten des Gesamtsystems vorgestellt, bei denen der zum Zusammenstellen der Daten erforderliche Aufwand verringert wird. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel erfolgt die Erfassung der Daten zur Gerätegesundheit beispielsweise bereits auf Seiten des Feldbusnetzwerks 100. Beispielsweise umfasst das Feldzugangsgerät 101 eine Datenerfassungseinheit 121, die dazu ausgelegt ist, von den verschiedenen Feldgeräten und Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks 100 die maßgeblichen Parameter zusammenzutragen, die für die Beurteilung der Gerätegesundheit relevant sind. Die Datenerfassungseinheit 121 kann die benötigten Parameterwerte zur Gerätegesundheit beispielsweise von jedem einzelnen Feldgerät und jeder einzelnen Feldbuskomponente abfragen, indem geeignete Anfragen im azyklischen Datenverkehr an die jeweilige Komponente übermittelt werden. Beispielsweise ist in 2 eine an das Feldgerät 103 gerichtete Abfrage von Parameterwerten zur Gerätegesundheit mittels des Doppelpfeils 122 veranschaulicht. Auf diese Weise entsteht auf Seiten der Datenerfassungseinheit 121 eine Liste mit Informationen zur Gerätegesundheit zu den verschiedenen Feldbuskomponenten, die von Zeit zu Zeit durch geeignete Abfragen auf dem neuesten Stand gehalten werden kann. Entsprechend einer zweiten Methode werden die benötigten Parameterwerte zur Gerätegesundheit von der Datenerfassungseinheit 121 durch eine Analyse des zyklischen Datenverkehrs im Feldbusnetzwerk 100 erfasst. Der zyklische Datenverkehr dient in erster Linie zur schnellen periodischen Übermittlung von Messergebnissen an einen Master, beispielsweise an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Der zyklische Datenverkehr wird innerhalb des Feldbusnetzwerks 100 übertragen und kann von jeder angeschlossenen Komponente abgehört werden. Dabei kann der zyklische Datenverkehr frei konfiguriert werden, so dass die hier interessierenden Parameter zur Gerätegesundheit als Teil des zyklischen Datenverkehrs übertragen werden können. Die Datenerfassungseinheit 121 kann daher durch Abhören eines geeignet konfigurierten zyklischen Datenverkehrs von sämtlichen Feldgeräten und Feldbuskomponenten die jeweils interessierenden aktuellen Parameterwerte zur Gerätegesundheit ermitteln.
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Die Datenerfassungseinheit zur Erfassung der für den Gesundheitszustand der Feldgeräte relevanten Daten muss nicht notwendigerweise innerhalb des Feldzugangsgeräts 101 angeordnet sein. Stattdessen könnte beispielsweise innerhalb eines Gatewaygeräts 104 eine in 2 gestrichelt eingezeichnete Datenerfassungseinheit 123 vorgesehen sein. Als weitere Alternative könnte eine Datenerfassungseinheit 124 als separate Feldbuskomponente in das Feldbusnetzwerk 100 eingebunden werden. Denkbar wäre auch, eines der Feldgeräte mit einer Datenerfassungseinheit zur Erfassung von Parametern zur Beurteilung der Gerätebefindlichkeiten im System auszurüsten.
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Die Datenerfassungseinheit 121 oder alternativ eine der Datenerfassungseinheiten 123, 124 erfasst für alle oder zumindest für einen Großteil der Feldgeräte und Feldbuskomponenten die Werte derjenigen Parameter, die einen Rückschluss auf die Gerätegesundheit des jeweiligen Typs von Feldgerät erlauben. Die Datenerfassungseinheit 121 erstellt so eine Liste der Feldgeräte und sonstigen Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks, wobei jede Feldbuskomponente mit einer Kennung versehen ist, die eine eindeutige Identifikation des jeweiligen Feldgeräts bzw. der jeweiligen Feldbuskomponente im Feldbusnetzwerk ermöglicht. Bei dieser eindeutigen Kennung kann es sich beispielsweise um einen Tag handeln, wobei als Tag beispielsweise eine KKS-Kennung nach dem Kraftwerkkennzeichnungssystem oder eine Seriennummer und/oder die Herstellernummer einer Komponente des Feldbusnetzwerks verwendet werden kann. Als Tag könnten auch die Geräteadressen von Komponenten des Feldbusnetzwerks verwendet werden. Zu jeder Feldbuskomponente sind in der Liste die aktuellen Werte der ein oder mehreren Parameter angegeben, die zur Beurteilung der Gerätegesundheit herangezogen werden. Darüber hinaus können die Parameterwerte mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden, wobei in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis Indikatoren erzeugt werden können, welche angeben, wie gut oder wie schlecht der Gerätezustand ist. Derartige Indikatoren können bereits durch die Datenerfassungseinheit 121 erzeugt werden, sie können aber auch erst später auf Seiten der Rahmenapplikation 109 erzeugt werden. Die von der Datenerfassungseinheit 121 erstellte Liste bietet eine Gesamtübersicht über die Gerätebefindlichkeiten von allen oder zumindest von einem Großteil der Feldgeräte und Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks.
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Im nächsten Schritt wird die von der Datenerfassungseinheit 121 erzeugte Liste vom Feldbusnetzwerk 100 zur Rahmenapplikation 109 übermittelt. Basierend auf dieser Liste kann die Rahmenapplikation 109 dem Benutzer auf ihrer grafischen Benutzeroberfläche eine Gesamtübersicht des Feldbusnetzwerks 100 anzeigen, in der zumindest zu einem Teil der Feldgeräte und Feldbuskomponenten Informationen zur Gerätebefindlichkeit mit angezeigt werden. Vorzugsweise kann dies mittels geeigneter Icons oder durch farbliche Hervorhebung erfolgen, so dass dem Benutzer ein Gesamtüberblick über sein System und dessen augenblickliche Schwachstellen geboten wird.
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Für die Übertragung der Liste mit Informationen zur Gerätegesundheit vom Feldbusnetzwerk 100 zur Rahmenapplikation 109 gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Entsprechend einer ersten Übertragungsmöglichkeit kann die Liste mit den Informationen zur Gerätebefindlichkeit über den azyklischen Datenverkehr vom Feldzugangsgerät 101 zum zugehörigen Kommunikations-DTM 111 übermittelt werden. Dieser Übertragungspfad ist in 2 durch den Pfeil 125 veranschaulicht. Insbesondere bei ausgedehnten Feldbusnetzwerken, die eine große Anzahl von Feldgeräten und Feldbuskomponenten umfassen, ist bei einer Übertragung der gesamten Liste über den azyklischen Datenverkehr eine Aufteilung der zu übertragenden Information auf mehrere Telegramme des azyklischen Datenverkehrs erforderlich. Auf Seiten des Kommunikations-DTM werden die in den verschiedenen Telegrammen übertragenen Gerätezustandsinformationen wieder zu der ursprünglichen Liste zusammengesetzt, so dass nach der Datenübertragung auf Seiten des Kommunikations-DTM 111 die komplette Liste mit Übersichtsinformationen zu den Gerätebefindlichkeiten der verschiedenen Feldbuskomponenten zur Verfügung steht.
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Diese Informationen zur Gerätebefindlichkeit werden von der Rahmenapplikation 109 benötigt, um dem Benutzer den gewünschten Gesamtüberblick anzeigen zu können. Um die Informationen zur Gerätegesundheit vom Kommunikations-DTM 111 zur Rahmenapplikation 109 übertragen zu können, wird vorgeschlagen, zwischen dem Kommunikations-DTM 111 und dem FDT-Container 112 eine oder mehrere zusätzliche proprietäre Schnittstellen zu definieren, welche die Übertragung von Gesundheitsinformationen zur Rahmenapplikation 109 ermöglichen.
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In 3 ist ein FDT-Container 300 zusammen mit einem innerhalb des FDT-Containers 300 instanziierten DTM 301 gezeigt. Neben einer FDT-Standardschnittstelle 302 sind zusätzliche proprietäre Schnittstellen 303, 304 für den Datenaustausch zwischen dem DTM 301 und dem FDT-Container 300 vorgesehen. Über die FDT-Standardschnittstelle 302 werden wie bisher Gerätespezifikationen zu dem jeweiligen Feldgerät bzw. der jeweiligen Feldbuskomponente übermittelt, das dem DTM 301 zugeordnet ist. Beispielsweise werden über die FDT-Standardschnittstelle 302 die Hersteller-ID, die Geräte-ID, die Geräte-Version bzw. Device Revision, das Geräteprofil bzw. Profile Revision, die Softwareversion bzw. Software Revision, die Protokoll-Version bzw. Command Revision etc. übermittelt. Über die ein oder mehreren proprietären Schnittstellen 303, 304 dagegen können Informationen zu Gerätegesundheit und Gerätestatus der verschiedenen Feldgeräte und Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks 100 übermittelt werden, insbesondere die aktuellen Werte derjenigen Parameter, die einen Rückschluss auf die Gerätebefindlichkeit erlauben. Bei den proprietären Schnittstellen 303, 304 handelt es sich um Nicht-FDT-Schnittstellen. Über die proprietären Schnittstellen 303, 304 kann die Rahmenapplikation 109 im Beispiel von 2 daher die benötigten Informationen zur Gerätebefindlichkeit für das gesamte System oder für einen Großteil des Systems erhalten und dem Benutzer dann grafisch aufbereitet darstellen.
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Als zweite Möglichkeit der Übertragung von Gerätegesundheitsinformationen von der Datenerfassungseinheit 121 des Feldzugriffsgeräts 101 zur Rahmenapplikation 109 könnte eine IP-Verbindung oder Ethernet-Verbindung zwischen dem Feldzugriffsgerät 101 und der Rahmenapplikation 109 vorgesehen werden. Zur Realisierung eines derartigen Datenübertragungspfads können sowohl das Feldzugriffsgerät 101 als auch die Rahmenapplikation 109 jeweils mit einer IP-Schnittstelle ausgerüstet sein, wobei über diese IP-Schnittstellen dann eine direkte Übertragung der Liste mit den Gerätegesundheitsdaten vom Feldzugriffsgerät 101 zur Rahmenapplikation 109 erfolgen kann. Über eine derartige IP- oder Ethernet-Verbindung wird eine Datenübertragung mit hoher Bandbreite bereitgestellt, über die auch umfangreiche Informationen zur Gerätegesundheit in kurzer Zeit zur Rahmenapplikation 109 übertragbar sind. Alternativ zur Rahmenapplikation 109 könnte auch der in die Rahmenapplikation 109 eingebundene Kommunikations-DTM 111 mit einer IP-Schnittstelle ausgerüstet sein, so dass dann die Übertragung der Gerätegesundheitsdaten direkt über die IP-Verbindung zwischen dem Feldzugangsgerät 101 und dem Kommunikations-DTM 111 erfolgen kann. Die Rahmenapplikation 109 könnte dann über mindestens eine der proprietären Nicht-FDT-Schnittstellen 303, 304 auf die vom Kommunikations-DTM 111 bereitgehaltenen gesammelten Gerätegesundheitsinformationen des Feldbusnetzwerks 100 zugreifen.
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Für den Fall, dass eine Datenerfassungseinheit 123 innerhalb des Gatewaygeräts 104 vorgesehen ist, ergeben sich etwas andere Übertragungspfade für die Übermittlung der Gerätegesundheitsinformationen zur Rahmenapplikation 109. Die Informationen zur Gerätegesundheit könnten beispielsweise vom Gatewaygerät 104 aus über den azyklischen Datenverkehr unmittelbar zum Gateway-DTM 115 übertragen werden, wobei von der Rahmenapplikation 109 aus dann über die proprietären Schnittstellen auf diese Daten zugegriffen werden könnte. Alternativ dazu könnten die Informationen zur Gerätegesundheit zunächst vom Gatewaygerät 104 aus zum Feldzugangsgerät 101 übertragen und dann über eine IP-Verbindung entweder direkt zur Rahmenapplikation 109 oder zum Kommunikations-DTM 111 übertragen werden. Als weitere Alternative könnten die Gerätegesundheitsdaten auch über eine IP-Verbindung vom Gatewaygerät 104 zum Gateway-DTM 115 übertragen werden. Der Zugriff der Rahmenapplikation 109 auf die im Kommunikations-DTM 111 oder im Gateway-DTM 115 bereitgehaltenen Gerätegesundheitsdaten würde dann wieder über eine der proprietären Schnittstellen 303, 304 abgewickelt.
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Bei Automatisierungsnetzwerken gewinnt die Datenspeicherung von Konfigurationen und Parametrierungen in der Cloud immer mehr an Bedeutung. In diesem Zusammenhang erscheint es sinnvoll, auch die erfassten Informationen zur Gerätegesundheit bzw. zur „Asset Health“ in die Cloud zu schreiben. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass bei einer Archivierung derartiger Gerätegesundheitsdaten zu verschiedenen Zeitpunkten eine zeitliche Entwicklung der Gerätebefindlichkeiten herleitbar ist, die auch eine Prognose darüber erlaubt, wann die verschiedenen Feldgeräte und Feldbuskomponenten gewartet oder ausgewechselt werden müssen.
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In 4 sind verschiedene Datenpfade für das Hochschreiben von Daten zur Gerätebefindlichkeit in die Cloud 126 dargestellt. Wenn die Gerätegesundheitsinformationen durch eine im Feldzugangsgerät 101 angeordnete Datenerfassungseinheit 121 zusammengetragen werden, können diese Daten unmittelbar vom Feldzugangsgerät 101 aus über eine IP-Verbindung in die Cloud 126 hochgeschrieben werden, wie dies in 4 durch den Pfeil 127 veranschaulicht ist. Wenn die Daten dagegen durch die Datenerfassungseinheit 123 des Gatewaygeräts 104 erfasst werden, dann könnten die Gerätegesundheitsdaten beispielsweise zunächst entsprechend dem Pfeil 128 zum Feldzugangsgerät 101 und von dort weiter zur Cloud 126 übermittelt oder aber direkt vom Gatewaygerät 104 in die Cloud 126 geschrieben werden. Alternativ oder zusätzlich gibt es die Möglichkeit, die Gerätegesundheitsdaten vom Host 108 aus in die Cloud 126 zu schreiben. Wenn die Gerätegesundheitsdaten beispielsweise vom Feldzugangsgerät 101 zur Rahmenapplikation 109 übermittelt wurden, können sie von der Rahmenapplikation 109 aus entsprechend dem Pfeil 129 in die Cloud 126 geschrieben werden. Wenn die Gerätegesundheitsdaten dagegen im Kommunikations-DTM 111 gespeichert sind, können sie auch von dort aus in die Cloud 126 geschrieben werden. Sofern der Kommunikations-DTM 111 über eine IP-Schnittstelle verfügt, können die Daten zur Gerätegesundheit direkt vom Kommunikations-DTM 111 aus entsprechend dem Pfeil 130 in die Cloud 126 gespeichert werden. Eine andere Möglichkeit wäre, die Gerätegesundheitsdaten zunächst entsprechend dem Pfeil 131 über eine proprietäre Schnittstelle zur Rahmenapplikation 109 zu übertragen und von dort aus dann entsprechend Pfeil 129 in die Cloud 126 zu schreiben.
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Zusätzlich oder alternativ zu einer reinen Archivierung der Daten zur „Asset Health“ kann die Cloud 126 auch für die Übertragung der Gerätegesundheitsdaten von dem Feldbusnetzwerk 100 zur Rahmenapplikation 109 genutzt werden. Hierzu werden die Daten beispielsweise entsprechend dem Pfeil 127 vom Feldzugangsgerät 101 aus in die Cloud 126 hochgeschrieben, von wo sie dann entweder entsprechend Pfeil 132 durch die Rahmenapplikation 109 oder entsprechend Pfeil 133 durch den Kommunikations-DTM 111 abgerufen werden können, wobei die Rahmenapplikation 109 dann wieder über die proprietären Schnittstellen auf den Kommunikations-DTM 111 zugreifen kann.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, wobei gleiche oder funktional entsprechende Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie in den 1 bis 4 gekennzeichnet sind. Bei der in 5 gezeigten Lösung ist ebenfalls eine Datenerfassungseinheit 500 vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, Informationen zur Gerätegesundheit der verschiedenen Feldgeräte und Feldbuskomponenten zu einer Gesamtübersicht des Feldbusnetzwerks 100 zusammenzustellen. Während jedoch bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen die Datenerfassungseinheit jeweils innerhalb einer Feldbuskomponente des Feldbusnetzwerks 100 angeordnet war oder als selbständige Feldbuskomponente ausgebildet war, ist die Datenerfassungseinheit 500 jetzt als Teil eines Kommunikations-DTM oder Gateway-DTM ausgebildet. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist die Datenerfassungseinheit 500 als Teil des Gateway-DTM 115 realisiert. Alternativ dazu könnte jedoch auch eine Datenerfassungseinheit innerhalb des Kommunikations-DTM 111 vorgesehen sein. Die Datenerfassungseinheit 500 ist dazu ausgelegt, von jeder oder zumindest von einem Großteil der Feldgeräte und Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks 100 die aktuellen Werte von denjenigen Parametern abzufragen, die einen Rückschluss auf die Gerätegesundheit bzw. den Gerätezustand ermöglichen. Vorzugsweise werden hierzu von der Geräteerfassungseinheit 500 aus im azyklischen Datenverkehr Anfragen 501, 502 an die verschiedenen Feldbuskomponenten des Feldbusnetzwerks 100 gerichtet, mit denen die entsprechenden Parameterwerte abgefragt werden. Als Antwort auf diese Anfragen übermitteln die Feldbuskomponenten die aktuellen Werte der für den Gesundheitszustand charakteristischen Parameter zur Datenerfassungseinheit 500, welche so im Lauf der Zeit eine Liste der Feldgeräte und Feldbuskomponenten und der zugehörigen Parameterwerte zur Gerätegesundheit erstellt. Auf Seiten des Gateway-DTM 115 kann auf diese Weise eine Übersicht über den gesamten Gesundheitszustand des Feldbusnetzwerks 100 zusammengestellt werden.
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Beim Zusammentragen dieser Informationen kann insbesondere ausgenutzt werden, dass der Gateway-DTM 115 relativ weit oben in der FDT-Topologie angeordnet ist und somit die gesamte Kommunikation überwachen kann. Dadurch wird beispielsweise ermöglicht, dass die Datenerfassungseinheit 500 die Anfragen 501, 502 zu verschiedenen Parametern des Feldbusnetzwerks 500 insbesondere dann aussendet, wenn innerhalb des Feldbusnetzwerks 100 und zwischen dem Feldbusnetzwerk 100 und dem Host 108 vergleichsweise wenig Datenverkehr übertragen wird. Durch geeignete Terminierung können die zur Erfassung der systemweiten Informationen zur Gerätegesundheit benötigten Abfragen daher so im gesamten Datenverkehr untergebracht werden, dass sie möglichst wenig stören. Zur Übertragung der Informationen zur Gerätegesundheit zwischen dem Gateway-DTM 115 und der Rahmenapplikation 109 können zwischen dem Gateway-DTM 115 und dem zugehörigen FDT-Container 114 wie in 3 gezeigt wieder ein oder mehrere proprietäre Schnittstellen 303, 304 vorgesehen sein, über die die Rahmenapplikation 109 auf die Informationen zur Gerätegesundheit im Gateway-DTM 115 zugreifen kann. Die Informationen zur Gerätegesundheit können entsprechend dem Pfeil 503 von der Rahmenapplikation 109 ausgelesen und dann dem Benutzer in einer Gesamtübersicht über den Zustand des Feldbusnetzwerks 100 präsentiert werden. Darüber hinaus können die zusammengetragenen Informationen zur Gerätegesundheit ebenso wie bei den bislang diskutierten Lösungen in die Cloud 126 hochgeladen werden. Dabei können die Geräteinformationen entweder direkt vom Gateway-DTM 115 aus entsprechend dem Pfeil 505 in die Cloud 126 hochgeladen werden oder aber alternativ von der Rahmenapplikation 109 aus über mindestens eine proprietäre Schnittstelle aus dem Gateway-DTM 115 ausgelesen und dann von der Rahmenapplikation 109 aus entsprechend dem Pfeil 504 in die Cloud 126 geschrieben werden.
