DE102022102683A1 - Method for checking the authenticity of a field device in automation technology - Google Patents

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Inventor
Simon Weidenbruch
Tobias Müller
Michael Feucht
Gerd Bolanz
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Endress and Hauser SE and Co KG
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    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F3/00—Labels, tag tickets, or similar identification or indication means; Seals; Postage or like stamps

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Echtheitsüberprüfung eines Feldgeräts (1) der Automatisierungstechnik, wobei jedes Feldgerät (1) eines definierten Herstellers jeweils mindestens eine Leiterplatte (2) aufweist, wobei die mindestens eine Leiterplatte (2) jeweils mindestens eine Testfläche (3) aufweist, wobei die mindestens eine Testfläche (3) jeweils eine Mindestgröße aufweist, welche größer ist als ein Adhäsionsradius eines aufgeschmolzenen Lots (4) eines vorgegebenen Volumens auf der mindestens einen Testfläche (3), wobei die mindestens eine Testfläche (3) jeweils mit dem Lot (4) eines vorgegebenen Volumens bedruckt worden und das Lot (4) in einem Lötvorgang auf der mindestens einen Testfläche (3) aufgeschmolzen worden ist, wobei mindestens ein Sicherheitsmerkmal (5) der mindestens einen Testfläche (3) jedes Feldgeräts (1) erfasst und die Vielzahl an Sicherheitsmerkmalen (5) als Referenzdaten gespeichert ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:- Erfassen mindestens eines Sicherheitsmerkmals (5) des Feldgeräts (1),- Vergleichen des mindestens einen Sicherheitsmerkmals (5) des Feldgeräts (1) mit den Referenzdaten,- Identifizieren des Feldgeräts (1) als Feldgerät eines definierten Herstellers, wenn das mindestens eine Sicherheitsmerkmal (5) des Feldgeräts (1) in den Referenzdaten enthalten ist, oder- Identifizieren des Feldgeräts (1) als eine Fälschung, wenn das mindestens eine Sicherheitsmerkmal (5) des Feldgeräts (1) nicht in den Referenzdaten enthalten ist.The invention relates to a method for checking the authenticity of a field device (1) used in automation technology, each field device (1) from a defined manufacturer having at least one printed circuit board (2), the at least one printed circuit board (2) each having at least one test area (3) has, the at least one test area (3) each having a minimum size which is larger than an adhesion radius of a melted solder (4) of a predetermined volume on the at least one test area (3), the at least one test area (3) each having the Solder (4) of a predetermined volume has been printed and the solder (4) has been melted on the at least one test area (3) in a soldering process, with at least one security feature (5) of the at least one test area (3) of each field device (1) being detected and the plurality of security features (5) is stored as reference data, the method having the following steps:- detecting at least one security feature (5) of the field device (1),- comparing the at least one security feature (5) of the field device (1) with the Reference data, - identifying the field device (1) as a field device from a defined manufacturer if the at least one security feature (5) of the field device (1) is contained in the reference data, or - identifying the field device (1) as a counterfeit if the at least one Security feature (5) of the field device (1) is not included in the reference data.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Echtheitsüberprüfung eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik sowie eine Verwendung von mindestens einem eineindeutigen Sicherheitsmerkmal mindestens einer Leiterplatte eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik in einem Verfahren zur Echtheitsüberprüfung des Feldgeräts.The invention relates to a method for checking the authenticity of a field device used in automation technology and using at least one unique security feature of at least one printed circuit board of a field device used in automation technology in a method for checking the authenticity of the field device.

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, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH- und Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., 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 alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also insbesondere auch Remote I/Os, Speisegeräte, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.In automation technology, in particular in process automation technology, field devices are often used which are used to record and/or influence process variables. Sensors, such as level meters, flow meters, pressure and temperature meters, pH and redox potential meters, conductivity meters, etc., are used to record process variables, which record the corresponding process variables level, flow rate, pressure, temperature, pH value or conductivity. Actuators such as valves or pumps, which can be used to change the flow of a liquid in a pipeline section or the fill level in a container, are used to influence process variables. Field devices are all devices that are used close to the process and that supply or process process-relevant information. In connection with the invention, field devices are also understood to mean, in particular, remote I/Os, feed devices, radio adapters or devices in general that are arranged at the field level.

Hersteller von Feldgeräten und den darin enthaltenen Leiterplatten werden regelmäßig Opfer von Produktpiraterie, wenn Fälscher die Leiterplatte des Feldgeräts und die darauf enthaltene(n) Schaltung(en) identisch zum Original nachbauen bzw. kopieren und die solchermaßen nachgebauten Plagiate unzulässigerweise als Produkt des Herstellers vertreiben. Durch den Verkauf solcher Plagiate entsteht dem Hersteller zum einen ein finanzieller Schaden. Zum anderen führen Ausfälle und Reklamationen der Plagiate, die trotz dem möglichst originalgetreuen Nachbau nicht stets die vom Hersteller zugesicherte Leistung aufweisen, zu einem Verlust an Kundenvertrauen in den Hersteller und seine Marken. Zusätzlich entstehen bei Reparatur des Plagiats weitere Kosten, insbesondere da herstellerseitig nicht immer erkannt werden kann, dass es sich um ein Plagiat handelt.Manufacturers of field devices and the printed circuit boards they contain are regularly victims of product piracy when counterfeiters reproduce or copy the field device's printed circuit board and the circuit(s) it contains identically to the original and illegally sell the counterfeits copied in this way as the manufacturer's product. On the one hand, the sale of such counterfeits causes financial damage to the manufacturer. On the other hand, failures and complaints about counterfeit products, which do not always have the performance promised by the manufacturer despite the replica being as true to the original as possible, lead to a loss of customer confidence in the manufacturer and its brands. In addition, further costs arise when the plagiarism is repaired, especially since the manufacturer cannot always recognize that it is a plagiarism.

Zum Erkennen von Plagiaten bzw. zum Schutz eines Feldgeräts vor Nachbau werden Feldgeräte beispielsweise mit Sicherungselementen wie Hologrammaufkleber oder mit aufwendigen Produktregistrierungen ausgestattet. Dies führt zu einem zusätzlichen Aufwand in der Produktion des Feldgeräts. Außerdem können derartige Sicherungselemente mitunter von Dritten als solche erkannt und damit ebenfalls kopiert werden.To detect plagiarism or to protect a field device from being copied, field devices are equipped, for example, with security elements such as hologram stickers or with complex product registrations. This leads to additional effort in the production of the field device. In addition, such security elements can sometimes be recognized as such by third parties and thus also copied.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Verwendung anzugeben, mittels welchem/r ein Feldgerät auf einfache Weise auf seine Echtheit hin überprüft werden kann.The object of the present invention is therefore to specify a method and a use by means of which a field device can be checked for its authenticity in a simple manner.

Die der vorliegenden Aufgabe zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Verwendung nach Anspruch 10.The object on which the present object is based is achieved according to the invention by a method according to claim 1 and a use according to claim 10.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Echtheitsüberprüfung eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik, wobei jedes Feldgerät eines definierten Herstellers jeweils mindestens eine Leiterplatte aufweist, wobei die mindestens eine Leiterplatte jeweils mindestens eine Testfläche aufweist, wobei die mindestens eine Testfläche jeweils eine Mindestgröße aufweist, welche größer ist als ein Adhäsionsradius eines aufgeschmolzenen Lots eines vorgegebenen Volumens auf der mindestens einen Testfläche, wobei die mindestens eine Testfläche jeweils mit dem Lot eines vorgegebenen Volumens bedruckt worden und das Lot in einem Lötvorgang auf der mindestens einen Testfläche aufgeschmolzen worden ist, wobei mindestens ein Sicherheitsmerkmal der mindestens einen Testfläche jedes Feldgeräts erfasst und die Vielzahl an Sicherheitsmerkmalen als Referenzdaten gespeichert ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

  • - Erfassen mindestens eines Sicherheitsmerkmals des Feldgeräts,
  • - Vergleichen des mindestens einen Sicherheitsmerkmals des Feldgeräts mit den Referenzdaten,
  • - Identifizieren des Feldgeräts als Feldgerät eines definierten Herstellers, wenn das mindestens eine Sicherheitsmerkmal des Feldgeräts in den Referenzdaten enthalten ist, oder
  • - Identifizieren des Feldgeräts als eine Fälschung, wenn das mindestens eine Sicherheitsmerkmal des Feldgeräts nicht in den Referenzdaten enthalten ist.
With regard to the method, the object is achieved according to the invention by a method for checking the authenticity of a field device used in automation technology, each field device from a defined manufacturer having at least one printed circuit board, the at least one printed circuit board each having at least one test area, the at least one test area each having a minimum size , which is larger than an adhesion radius of a melted solder of a specified volume on the at least one test area, wherein the at least one test area has been printed with the solder of a specified volume and the solder has been melted on the at least one test area in a soldering process, wherein at least a security feature of the at least one test area of each field device is recorded and the large number of security features is stored as reference data, the method having the following steps:
  • - detecting at least one security feature of the field device,
  • - Comparing the at least one security feature of the field device with the reference data,
  • - Identifying the field device as a field device from a defined manufacturer if the at least one security feature of the field device is contained in the reference data, or
  • - Identifying the field device as a counterfeit if the at least one security feature of the field device is not contained in the reference data.

Jedes Feldgerät des definierten Herstellers weist mindestens eine Leiterplatte mit mindestens einer Testfläche auf, auf welcher ein Lot eines vorgegebenen Volumens aufgeschmolzen bzw. umgeschmolzen worden ist. Das Verhältnis der Größe (der Oberfläche) der jeweiligen Testfläche zum Volumen des Lots ist dabei so gewählt, dass das Lot im aufgeschmolzenen oder flüssigen Zustand einen Adhäsionsradius aufweist, welcher kleiner als eine Mindestgröße der Testfläche ist, so dass das Lot die Testfläche im aufgeschmolzenen Zustand nicht vollständig bedeckt oder gar die Testfläche übertritt. Der Adhäsionsradius des Lots beschreibt denjenigen Radius des Lots, den das Lot im aufgeschmolzenen Zustand aufgrund seiner inneren Wechselwirkungen und der Wechselwirkung mit der Testfläche einnimmt. Da das Lot im aufgeschmolzenen Zustand die mindestens eine Testfläche nicht vollständig bedeckt, erstarrt das Lot während eines Abkühlens der mindestens einen Leiterplatte auf zufällige Art und Weise. Durch das zufällige Erstarren des Lots bildet sich ein eineindeutiges Muster des Lots auf der mindestens einen Testfläche, anhand welcher somit mindestens ein Sicherheitsmerkmal erfasst werden kann. Anhand des mindestens einen Sicherheitsmerkmals kann die mindestens eine Leiterplatte somit zweifelsfrei identifiziert werden. Nach der Herstellung der mindestens einen Leiterplatte wird das mindestens eine Sicherheitsmerkmal der mindestens einen Testfläche erfasst und mit weiteren Sicherheitsmerkmalen weiterer Leiterplatten als Referenzdaten abgespeichert.Each field device from the defined manufacturer has at least one printed circuit board with at least one test area on which a solder of a specified volume has been melted or remelted. The ratio of the size (of the surface) of the respective test area to the volume of the solder is selected in such a way that the solder in the molten or liquid state has an adhesion radius which is smaller than a minimum size of the test area, so that the solder covers the test area in the molten state not full constantly covered or even exceeds the test area. The radius of adhesion of the solder describes that radius of the solder that the solder occupies in the molten state due to its internal interactions and the interaction with the test surface. Since the solder does not completely cover the at least one test area in the molten state, the solder solidifies in a random manner while the at least one printed circuit board cools down. Due to the random solidification of the solder, a unique pattern of the solder is formed on the at least one test area, which can be used to detect at least one security feature. The at least one circuit board can thus be identified without a doubt on the basis of the at least one security feature. After the production of the at least one printed circuit board, the at least one security feature of the at least one test area is recorded and stored as reference data together with other security features of other printed circuit boards.

Die fertig hergestellten Feldgeräte werden dann an Kunden, direkt oder über Verkäufer, vertrieben. Wird nun ein Feldgerät, welches als ein Feldgerät des definierten Herstellers deklariert ist, an den definierten Hersteller zurückgeschickt, beispielsweise im Rahmen einer Wartung, Kalibration oder Reparatur, so kann mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens überprüft werden, ob das Feldgerät tatsächlich ursprünglich vom Hersteller gefertigt wurde. Das Identifizieren des (zu untersuchenden) Feldgeräts erfolgt mittels eines Vergleichs von mindestens einem Sicherheitsmerkmal des Feldgeräts mit den gespeicherten Referenzdaten. Ist das mindestens eine Sicherheitsmerkmal des Feldgeräts in den Referenzdaten enthalten, so wird das Feldgerät als Feldgerät des definierten Herstellers identifiziert, andernfalls wird es als Fälschung identifiziert.The finished field devices are then sold to customers, directly or through vendors. If a field device, which is declared as a field device from the defined manufacturer, is sent back to the defined manufacturer, for example as part of maintenance, calibration or repair, the method according to the invention can be used to check whether the field device was actually originally manufactured by the manufacturer. The field device (to be examined) is identified by comparing at least one security feature of the field device with the stored reference data. If the at least one security feature of the field device is contained in the reference data, then the field device is identified as a field device from the defined manufacturer, otherwise it is identified as a counterfeit.

In einer Ausgestaltung werden die Referenzdaten in einem Datenspeicher gespeichert. Der Datenspeicher kann u.a. ein Server oder eine Speicherkarte sein. Die Referenzdaten können ausgehend von beispielsweise einem Server auf weiteren Plattformen bereitgestellt werden, wie bspw. einer Cloud. Die Referenzdaten sollten insbesondere über eine längeren Zeitraum, beispielsweise mehrere Jahre gespeichert werden, um für den Vergleich mit dem mindestens einen Sicherheitsmerkmals des Feldgeräts zur Verfügung zu stehen.In one embodiment, the reference data is stored in a data memory. The data storage can be a server or a memory card, among other things. Starting from a server, for example, the reference data can be made available on other platforms, such as a cloud. In particular, the reference data should be stored over a longer period of time, for example several years, in order to be available for comparison with the at least one security feature of the field device.

In einer Weiterbildung wird das mindestens eine Sicherheitsmerkmal bei einer automatischen optischen Inspektion erfasst. Die automatische optische Inspektion, kurz AOI, wird regelmäßig an jeder Leiterplatte durchgeführt, um deren Bestückung und/oder Lötstellen auf Fehler hin zu untersuchen, so dass das mindestens eine Sicherheitsmerkmal auf einfache Weise bei der AOI miterfasst werden kann.In one development, the at least one security feature is detected during an automatic optical inspection. The automatic optical inspection, AOI for short, is carried out regularly on every printed circuit board in order to examine its assembly and/or soldering points for defects, so that at least one security feature can be easily recorded with the AOI.

In einer weiteren Ausgestaltung wird als das mindestens eine Sicherheitsmerkmal ein Bild der mindestens einen Testfläche und/oder ein charakteristischer Ausschnitt und/oder ein charakteristisches Merkmal der zumindest einen Testfläche erfasst. Das Erfassen eines Bildes der mindestens einen Testfläche stellt eine einfache Möglichkeit dar, das mindestens eine Sicherheitsmerkmal zu erfassen. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, lediglich einen charakteristischen Ausschnitt und/oder ein charakteristisches Merkmal der zumindest einen Testfläche zu erfassen. Dadurch wird der benötigte Speicherplatz der Referenzdaten verringert, was wiederum Kosten spart. Ein charakteristisches Merkmal und/oder ein charakteristischer Ausschnitt der mindestens einen Testfläche ist insbesondere so gewählt, dass eine eineindeutige, zweifelsfreie Identifizierung der mindestens einen Testfläche anhand des charakteristischen Merkmals und/oder des charakteristischen Ausschnitts ermöglicht wird. Es können auch mehrere charakteristische Merkmale und/oder charakteristische Ausschnitte der mindestens einen Testfläche erfasst werden. Für das Erfassen des charakteristischen Ausschnitts und/oder des charakteristischen Merkmals der zumindest einen Testfläche ist somit eine Betrachtung und/oder Vorauswahl anhand der mindestens einen Testfläche durchzuführen. Durch das Erfassen des Bildes der mindestens einen Testfläche wird stets mindestens ein charakteristisches Merkmal und/oder ein charakteristischer Ausschnitt der mindestens einen Testfläche erfasst.In a further embodiment, an image of the at least one test area and/or a characteristic section and/or a characteristic feature of the at least one test area is recorded as the at least one security feature. Capturing an image of the at least one test area represents a simple way of capturing the at least one security feature. It can also be advantageous to record only a characteristic section and/or a characteristic feature of the at least one test area. This reduces the storage space required for the reference data, which in turn saves costs. A characteristic feature and/or a characteristic section of the at least one test area is selected in particular such that an unequivocal, unequivocal identification of the at least one test area is made possible using the characteristic feature and/or the characteristic section. Several characteristic features and/or characteristic sections of the at least one test area can also be recorded. In order to detect the characteristic section and/or the characteristic feature of the at least one test area, an examination and/or pre-selection based on the at least one test area must be carried out. By capturing the image of the at least one test area, at least one characteristic feature and/or a characteristic section of the at least one test area is always recorded.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das mindestens eine Sicherheitsmerkmal in eine digitale Information umgewandelt wird. Eine Umwandlung des mindestens einen Sicherheitsmerkmals in eine digitale Information, bzw. eine Digitalisierung, vereinfacht die Speicherung und ggf. Weiterverarbeitung des mindestens einen Sicherheitsmerkmals. Mittels geeigneter Software lässt sich auch der Vergleich des mindestens einen Sicherheitsmerkmals mit den Referenzdaten als jeweils digitale Informationen auf einfache Weise ausführen.A further embodiment provides that the at least one security feature is converted into digital information. A conversion of the at least one security feature into digital information, or a digitization, simplifies the storage and possibly further processing of the at least one security feature. Using suitable software, the at least one security feature can also be easily compared with the reference data as digital information in each case.

Bevorzugt wird als digitale Information eine digitale Datei, eine Matrize und/oder eine Prüfsumme verwendet wird. Die digitale Information kann in einfacher Weise eine digitale Datei, also beispielsweise ein digitales Bild der zumindest einen Testfläche sein. Es ist zudem möglich das mindestens eine Sicherheitsmerkmal weiterzuverarbeiten und aus ihm eine Matrize und/oder eine Prüfsumme nach vorgegebenen Regeln und/oder Algorithmen zu berechnen. Die Matrize und/oder die Prüfsumme ermöglich einen einfachen Vergleich zwischen dem mindestens einen Sicherheitsmerkmal und den Referenzdaten.A digital file, a matrix and/or a checksum is preferably used as the digital information. The digital information can easily be a digital file, for example a digital image of the at least one test area. It is also possible to further process the at least one security feature and to calculate a matrix and/or a checksum from it according to predefined rules and/or algorithms. The matrix and/or the checksum allow a simple comparison between the at least one security feature and the reference data.

Vorteilhafterweise wird als mindestens eine Testfläche eine Kühlfläche verwendet. Die Kühlfläche dient für gewöhnlich zum Ableiten von Wärme eines „surface-mounted device“, also eines SMD-Bauteils, über die Leiterplatte. SMD-Bauteile sind häufig aktive und wärmeerzeugende Bauteile, welche beispielsweise Verstärkerbausteine oder integrierte Schaltungen aufweisen. Durch einen Stau der Wärme im Bereich des SMD-Bauteils kann dieses ggf. beschädigt werden, so dass eine entsprechende Kühlung vorgesehen sein muss. Diese Kühlung kann in Form einer als Kühlfläche fungierenden Kontaktfläche ausgestaltet sein, mittels welcher das SMD-Bauteil mit der Leiterplatte verlötet wird. Für eine Serienproduktion werden Leiterplatten für gewöhnlich für mehrere Schaltungen ausgelegt. Tatsächlich umgesetzt wird aber beispielsweise nur eine der Schaltungen, so dass nach der Bestückung der Leiterplatte freie, unbesetzte, unbestückte Kühlflächen auf der Leiterplatte zur Verfügung stehen. Diese unbestückten Kühlflächen werden jedoch ebenfalls mit Lot bedruckt, da die für die Bedruckung der Leiterplatte vorgesehenen Druckschablonen in ähnlicher Weise wie die Leiterplatte für verschiedene Schaltungen ausgestaltet ist. Somit wird eine eigentlich redundante Kühlfläche als mindestens eine Testfläche mit Lot bedruckt und durchläuft mindestens einen Lötvorgang, in dem das Lot auf der mindestens einen Testfläche aufgeschmolzen wird, bevor das Lot zufällig auf der mindestens einen Testfläche erstarrt.A cooling surface is advantageously used as at least one test surface. The cooling surface is usually used to dissipate heat from a "surface-mounted device", i.e. an SMD component, via the circuit board. SMD components are often active and heat-generating components, which have, for example, amplifier modules or integrated circuits. A build-up of heat in the area of the SMD component can possibly damage it, so that appropriate cooling must be provided. This cooling can be designed in the form of a contact surface that functions as a cooling surface, by means of which the SMD component is soldered to the printed circuit board. For series production, printed circuit boards are usually designed for multiple circuits. However, only one of the circuits is actually implemented, for example, so that free, unoccupied, unequipped cooling surfaces are available on the circuit board after the circuit board has been assembled. However, these unpopulated cooling surfaces are also printed with solder, since the printing stencils provided for the printing of the printed circuit board are designed for different circuits in a similar way to the printed circuit board. Thus, an actually redundant cooling surface is printed with solder as at least one test surface and undergoes at least one soldering process in which the solder is melted on the at least one test surface before the solder randomly solidifies on the at least one test surface.

In einer Ausgestaltung wird das Lot eines vorgegebenen Volumens in Form von mindestens zwei Lotdepots auf die mindestens eine Testfläche gedruckt. Für den Auftrag des Lots auf die mindestens eine Testfläche kann es von Vorteil sein, wenn das vorgegebene Volumen auf mehrere, also mindestens zwei, Lotdepots aufgeteilt und als diese mehreren Lotdepots auf die mindestens eine Testfläche gedruckt wird. Insbesondere kann dadurch das Drucken des Lots auf die mindestens eine Testfläche erleichtert werden. Das Volumen der einzelnen Lotdepots kann unterschiedlich oder identisch sein.In one embodiment, the solder of a predetermined volume is printed onto the at least one test area in the form of at least two solder depots. For the application of the solder to the at least one test area, it can be advantageous if the predetermined volume is divided into several, ie at least two, solder depots and as these several solder depots is printed on the at least one test area. In particular, this can make it easier to print the solder onto the at least one test area. The volume of the individual solder depots can be different or identical.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das Lot eines vorgegebenen Volumens in Form von mindestens zwei Lotdepots auf die mindestens eine Testfläche gedruckt, so dass eine Länge und/oder Breite der mindestens zwei Lotdepots kleiner ist als 3 mm. Häufig sind Druckschablonen so ausgelegt, dass Lotdepots bis zu einer maximalen Länge und/oder Breite von 3mm gedruckt werden, da größere Lotdepots sich schlechter drucken und aus der Druckschablone lösen lassen. Insbesondere bei einer größeren Testfläche, welche selbst eine Länge und/oder Breite über 3 mm aufweist, ist es daher von Vorteil das Lot eines vorgegebenen Volumens in Form mehrerer Lotdepots aufzutragen.In a further embodiment, the solder of a predetermined volume is printed onto the at least one test area in the form of at least two solder depots, so that the length and/or width of the at least two solder depots is less than 3 mm. Printing stencils are often designed in such a way that solder depots can be printed up to a maximum length and/or width of 3mm, since larger solder depots are more difficult to print and can be detached from the printing stencil. In particular in the case of a larger test surface, which itself has a length and/or width of more than 3 mm, it is therefore advantageous to apply the solder of a predetermined volume in the form of a number of solder depots.

Hinsichtlich des Verwendung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung von mindestens einem eineindeutigen Sicherheitsmerkmal mindestens einer Leiterplatte eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik in einem Verfahren zur Echtheitsüberprüfung des Feldgeräts, wobei jedes Feldgerät eines definierten Herstellers jeweils mindestens eine Leiterplatte aufweist, wobei die mindestens eine Leiterplatte jeweils mindestens eine Testfläche aufweist, wobei die mindestens eine Testfläche jeweils eine Mindestgröße aufweist, welche größer ist als ein Adhäsionsradius eines aufgeschmolzenen Lots eines vorgegebenen Volumens auf der mindestens einen Testfläche, wobei die mindestens eine Testfläche jeweils mit dem Lot eines vorgegebenen Volumens bedruckt worden und das Lot in einem Lötvorgang auf der mindestens einen Testfläche aufgeschmolzen worden ist, wobei mindestens ein Sicherheitsmerkmal der mindestens einen Testfläche jeden Feldgeräts erfasst und die Vielzahl an Sicherheitsmerkmalen als Referenzdaten gespeichert ist.With regard to use, the object is achieved according to the invention by the use of at least one unique security feature of at least one printed circuit board of a field device used in automation technology in a method for checking the authenticity of the field device, with each field device from a defined manufacturer having at least one printed circuit board, with the at least one printed circuit board each having at least has a test area, the at least one test area each having a minimum size which is larger than an adhesion radius of a melted solder of a specified volume on the at least one test area, the at least one test area each having been printed with the solder of a specified volume and the solder in a soldering process has been melted on the at least one test area, at least one security feature of the at least one test area of each field device being detected and the plurality of security features being stored as reference data.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagenen Ausgestaltungen gelten für die erfindungsgemäße Verwendung mutatis mutandis.The configurations proposed for the method according to the invention apply mutatis mutandis to the use according to the invention.

Die Verwendung des mindestens einen eineindeutigen Sicherheitsmerkmals erlaubt eine zweifelsfreie Identifizierung des Feldgeräts als Feldgerät eines definierten Herstellers oder als eine Fälschung. Die zweifelsfreie Identifizierung wird ermöglicht durch das zufällige Erstarren des Lots eines vorgegebenen Volumens auf der mindestens einen Testfläche, von welchem Lot gerade so viel auf die mindestens eine Testfläche gedruckt ist, dass ein Adhäsionsradius des Lot in aufgeschmolzenem Zustand kleiner ist als eine Mindestgröße der mindestens einen Testfläche.The use of the at least one unique security feature allows the field device to be unequivocally identified as a field device from a defined manufacturer or as a counterfeit. The unequivocal identification is made possible by the random solidification of the solder of a predetermined volume on the at least one test area, of which just enough solder is printed on the at least one test area that an adhesion radius of the solder in the melted state is smaller than a minimum size of the at least one test area.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Figuren 1-5 näher erläutert werden. Sie zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung eines Prozessmesssystems mit mehreren Feldgeräten.
  • 2: eine schematische Darstellung eines Feldgeräts mit einer Leiterplatte.
  • 3: eine schematische Darstellung einer Leiterplatte mit einer Testfläche.
  • 4: ein aufgenommenes Bild zweier Testflächen.
  • 5: eine schematische Darstellung einer Testfläche mit Lot in Form von vier Lotdepots.
The present invention is explained below with reference to the figures 1-5 be explained in more detail. They show:
  • 1 : a schematic representation of a process measurement system with multiple field devices.
  • 2 : a schematic representation of a field device with a printed circuit board.
  • 3 : a schematic representation of a printed circuit board with a test area.
  • 4 : a captured image of two test areas.
  • 5 : a schematic representation of a test area with solder in the form of four solder depots.

Wie eingangs beschrieben fallen im Rahmen dieser Erfindung unter Feldgeräte alle Geräte, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. 1 zeigt ein beispielhaftes Prozessmesssystem mit mehreren Feldgeräten 1, welche um ein Behältnis 8, einem von einem Medium 7 durchströmten Rohr, angeordnet sind. Zwei der Feldgeräte 1a sind am Rohr selbst angebracht und bestimmen als Messgeräte 1a beispielsweise einen chemischen und/oder physikalischen Parameter des Mediums 7. Die Messgeräte 1a stehen in Verbindung mit einer übergeordneten Einheit 1b, welche beispielsweise die Messdaten der Messgeräte 1 a weiterverarbeitet und/oder die Messgeräte 1a mit Energie und/oder Informationen versorgt. Die Feldgeräte 1 sind in 1 kabellos miteinander verbunden, alternativ ist auch eine kabelgebundene Verbindung möglich.As described at the outset, in the context of this invention, field devices include all devices that are used close to the process and that supply or process information relevant to the process. 1 shows an exemplary process measurement system with a plurality of field devices 1, which are arranged around a container 8, a pipe through which a medium 7 flows. Two of the field devices 1a are attached to the pipe itself and, as measuring devices 1a, determine, for example, a chemical and/or physical parameter of the medium 7. The measuring devices 1a are connected to a higher-level unit 1b, which, for example, processes the measurement data from the measuring devices 1a and/or supplies the measuring devices 1a with energy and/or information. The field devices 1 are in 1 connected to each other wirelessly, alternatively a wired connection is also possible.

In 2 ist ein Schema eines beispielhaften Feldgeräts 1 gezeigt. Das Feldgerät 1 ist ein Messgerät, welches an einem Behältnis 8, einem Tank, angeordnet ist, und mit einer Sensoreinheit 9 in das Medium 7 hineinragt. Die Sensoreinheit 9 ist mittels einer Leiterplatte 2 mit einer Elektronikeinheit 10 verbunden. Die Leiterplatte 2 kann auch Teil der Elektronikeinheit und/oder der Sensoreinheit sein.In 2 a schematic of an exemplary field device 1 is shown. The field device 1 is a measuring device which is arranged on a container 8, a tank, and protrudes into the medium 7 with a sensor unit 9. The sensor unit 9 is connected to an electronics unit 10 by means of a printed circuit board 2 . The printed circuit board 2 can also be part of the electronics unit and/or the sensor unit.

Ein Beispiel einer Detailansicht der Leiterplatte 2 ist in 3 gezeigt. Auf der Leiterplatte 2 sind mehrere SMD-Bauteile 12 angeordnet, welche jeweils über eine Kontaktfläche bereits mit der Leiterplatte 2 verlötet sind. Die SMD-Bauteile 12 sind jeweils als schraffierte Fläche dargestellt. Darüber hinaus können weitere Bauteile auf der Leiterplatte 2 angeordnet sein, wie beispielsweise ein Anschlussblock 11. Die Leiterplatte 2 ist für mehrere Schaltungsanordnungen ausgelegt, von denen lediglich eine realisiert wurde. Dies führt zu freien, nicht-schraffierten Flächen, welche als Testfläche 3 eingesetzt werden können. Die mindestens eine Testfläche 3 ist insbesondere eine Kühlfläche, auf der für eine andere Schaltungsanordnung ein SMD-Bauteil 12 bestückt worden wäre. Alternativ können auch andere freie, unbestückte Kontaktflächen der Leiterplatten 2 als mindestens eine Testfläche 3 verwendet werden. Kühlflächen bieten den Vorteil, dass sie eine gewisse Größe aufweisen und in der Regel größer sind als typische Kontaktflächen für die Verbindung zwischen der Leiterplatte 2 und einem Bauteil.An example of a detailed view of circuit board 2 is shown in 3 shown. A plurality of SMD components 12 are arranged on the printed circuit board 2 and are each already soldered to the printed circuit board 2 via a contact surface. The SMD components 12 are each shown as a hatched area. In addition, other components can be arranged on the printed circuit board 2, such as a connection block 11. The printed circuit board 2 is designed for a number of circuit arrangements, of which only one was implemented. This leads to free, non-hatched areas, which can be used as test area 3. The at least one test surface 3 is in particular a cooling surface on which an SMD component 12 would have been fitted for a different circuit arrangement. Alternatively, other free, unequipped contact areas of the printed circuit boards 2 can also be used as at least one test area 3 . Cooling surfaces offer the advantage that they are of a certain size and are generally larger than typical contact surfaces for the connection between the printed circuit board 2 and a component.

In der Regel werden auch die Kontaktflächen der Leiterplatte 2 mit Lot 4 bedruckt, die nicht für die gewählte Schaltungsanordnung gebraucht werden, da für alle möglichen Schaltungsanordnungen auf der Leiterplatte 2 eine gemeinsame Druckschablone verwendet wird. Somit wird auch die mindestens eine Testfläche 3 mit Lot 4 bedruckt und zwar derart, dass ein Adhäsionsradius des aufgeschmolzenen Lots 4 eines vorgegebenen Volumens auf der mindestens einen Testfläche 3 kleiner ist als eine Mindestgröße der mindestens einen Testfläche 3. Nach dem Druckvorgang wird die Leiterplatte 2 mit Bauteilen, wie u.a. SMD-Bauteilen 12, bestückt und anschließend einem Lötvorgang unterzogen. Während der Lötvorgangs wird das Lot 4 auf der mindestens einen Testfläche 3 aufgeschmolzen und erstarrt nach dem Lötvorgang in einer zufälligen Art und Weise. Aufgrund des zufälligen Erstarrens des Lots 4 auf der mindestens einen Testfläche 3 kann mindestens ein Sicherheitsmerkmal 5 der mindestens einen Testfläche 3 erfasst werden.As a rule, the contact surfaces of the printed circuit board 2 that are not needed for the selected circuit arrangement are also printed with solder 4, since a common printing template is used for all possible circuit arrangements on the printed circuit board 2. The at least one test area 3 is thus also printed with solder 4 in such a way that an adhesion radius of the melted solder 4 of a predetermined volume on the at least one test area 3 is smaller than a minimum size of the at least one test area 3. After the printing process, the printed circuit board 2 equipped with components such as SMD components 12 and then subjected to a soldering process. During the soldering process, the solder 4 is melted on the at least one test area 3 and solidifies in a random manner after the soldering process. Due to the random solidification of the solder 4 on the at least one test area 3, at least one security feature 5 of the at least one test area 3 can be detected.

In 4 sind zwei Bilder von zwei Testflächen 3 gezeigt, auf denen das Lot 4 zufällig erstarrt ist. Das Bild der mindestens einen Testfläche 3 kann beispielsweise während der automatischen optischen Inspektion erfasst werden. Als das mindestens eine Sicherheitsmerkmal 5 der jeweiligen Testfläche 3 kann nun entweder das in 4 gezeigte Bild dienen und/oder ein charakteristischer Ausschnitt und/oder ein charakteristisches Merkmal der zumindest einen Testfläche 3. In 4 ist ein Beispiel für einen charakteristischen Ausschnitt der mindestens einen Testfläche 3 in einem weißen Oval gezeigt. Nach der Herstellung der Leiterplatte 2 wird also von jedem Feldgerät 1 eines definierten Herstellers mindestens ein Sicherheitsmerkmal 5 der mindestens einen Testfläche 3 erfasst und die Vielzahl an Sicherheitsmerkmalen als Referenzdaten, insbesondere in einem Datenspeicher, gespeichert. Das mindestens eine Sicherheitsmerkmal 5 kann optional in eine digitale Information umgewandelt werden, wie beispielsweise eine digitale Datei, eine Matrize und/oder eine Prüfsumme.In 4 two images of two test areas 3 are shown, on which the solder 4 has solidified randomly. The image of the at least one test area 3 can be captured, for example, during the automatic optical inspection. As the at least one security feature 5 of the respective test area 3, either the in 4 The image shown is used and/or a characteristic section and/or a characteristic feature of the at least one test area 3. In 4 an example of a characteristic section of the at least one test area 3 is shown in a white oval. After the production of the printed circuit board 2, at least one security feature 5 of the at least one test area 3 is recorded by each field device 1 of a defined manufacturer and the large number of security features is stored as reference data, in particular in a data memory. The at least one security feature 5 can optionally be converted into digital information, such as a digital file, a matrix and/or a checksum.

Ein solches eineindeutiges Sicherheitsmerkmal 5 mindestens einer Leiterplatte 2 eines Feldgeräts 1 wird erfindungsgemäß zur Echtheitsüberprüfung des Feldgeräts 1 verwendet.Such a unique security feature 5 of at least one printed circuit board 2 of a field device 1 is used according to the invention to check the authenticity of the field device 1 .

5 zeigt ein schematisches Beispiel einer bedruckten Testfläche 3. In diesem Fall wurde das Lot 4 des vorgegebenen Volumens nicht in einem einzelnen Lotdepot, sondern in Form von mehreren, hier vier, Lotdepots 6 auf die mindestens eine Testfläche 3 aufgetragen. Beispielsweise wird das Lot 4 derart auf die mindestens eine Testfläche gedruckt, dass eine Länge und/oder Breite der mindestens zwei Lotdepots kleiner ist als 3 mm. In 4 ist das Lot 4 in Form von zwölf Lotdepots 6 aufgetragen worden. 5 shows a schematic example of a printed test area 3. In this case, the solder 4 of the specified volume was not applied in a single solder depot, but in the form of several, here four, solder depots 6 on the at least one test area 3. For example, the solder 4 is printed onto the at least one test area in such a way that the length and/or width of the at least two solder depots is less than 3 mm. In 4 the solder 4 has been applied in the form of twelve solder depots 6.

Wird nun ein Feldgerät 1 zum definierten Hersteller geliefert, so kann dieser mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Echtheitsüberprüfung des Feldgeräts 1 durchführen. In einem ersten Schritt wird mindestens ein Sicherheitsmerkmal 5 des Feldgeräts 1 erfasst und in einem zweiten Schritt mit den Referenzdaten verglichen. Anhand des Vergleichs wird das Feldgerät 1 als Feldgerät 1 des definierten Herstellers identifiziert, wenn das mindestens eine Sicherheitsmerkmal 5 des Feldgeräts 1 in den Referenzdaten enthalten ist, andernfalls wird es als Fälschung identifiziert.If a field device 1 is now delivered to the defined manufacturer, the latter can carry out an authenticity check of the field device 1 using the method according to the invention. In a first step, at least one security feature 5 of the field device 1 is detected and compared with the reference data in a second step. Based on the Ver Likewise, the field device 1 is identified as a field device 1 of the defined manufacturer if the at least one security feature 5 of the field device 1 is contained in the reference data, otherwise it is identified as a forgery.

BezugszeichenlisteReference List

11
Feldgerätfield device
1 a1 a
Messgerätgauge
1b1b
übergeordnete Einheitsuperior unit
22
Leiterplattecircuit board
33
Testflächetest area
44
LotLot
55
Sicherheitsmerkmalsecurity feature
66
Lotdepotsolder depot
77
Mediummedium
88th
Behältniscontainer
99
Sensoreinheitsensor unit
1010
Elektronikeinheitelectronics unit
1111
Anschlussblockterminal block
1212
SMD-BauteilSMD component

Claims (10)

Verfahren zur Echtheitsüberprüfung eines Feldgeräts (1) der Automatisierungstechnik, wobei jedes Feldgerät (1) eines definierten Herstellers jeweils mindestens eine Leiterplatte (2) aufweist, wobei die mindestens eine Leiterplatte (2) jeweils mindestens eine Testfläche (3) aufweist, wobei die mindestens eine Testfläche (3) jeweils eine Mindestgröße aufweist, welche größer ist als ein Adhäsionsradius eines aufgeschmolzenen Lots (4) eines vorgegebenen Volumens auf der mindestens einen Testfläche (3), wobei die mindestens eine Testfläche (3) jeweils mit dem Lot (4) eines vorgegebenen Volumens bedruckt worden und das Lot (4) in einem Lötvorgang auf der mindestens einen Testfläche (3) aufgeschmolzen worden ist, wobei mindestens ein Sicherheitsmerkmal (5) der mindestens einen Testfläche (3) jedes Feldgeräts (1) erfasst und die Vielzahl an Sicherheitsmerkmalen (5) als Referenzdaten gespeichert ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Erfassen mindestens eines Sicherheitsmerkmals (5) des Feldgeräts (1), - Vergleichen des mindestens einen Sicherheitsmerkmals (5) des Feldgeräts (1) mit den Referenzdaten, - Identifizieren des Feldgeräts (1) als Feldgerät eines definierten Herstellers, wenn das mindestens eine Sicherheitsmerkmal (5) des Feldgeräts (1) in den Referenzdaten enthalten ist, oder - Identifizieren des Feldgeräts (1) als eine Fälschung, wenn das mindestens eine Sicherheitsmerkmal (5) des Feldgeräts (1) nicht in den Referenzdaten enthalten ist.Method for checking the authenticity of a field device (1) used in automation technology, each field device (1) from a defined manufacturer having at least one printed circuit board (2), the at least one printed circuit board (2) each having at least one test area (3), the at least one Each test area (3) has a minimum size which is greater than an adhesion radius of a melted solder (4) of a specified volume on the at least one test area (3), the at least one test area (3) each having the solder (4) of a specified Volume has been printed and the solder (4) has been melted on the at least one test area (3) in a soldering process, with at least one security feature (5) of the at least one test area (3) of each field device (1) being detected and the plurality of security features ( 5) is stored as reference data, the method comprising the following steps: - detecting at least one security feature (5) of the field device (1), - Comparing the at least one security feature (5) of the field device (1) with the reference data, - Identifying the field device (1) as a field device from a defined manufacturer if the at least one security feature (5) of the field device (1) is contained in the reference data, or - Identifying the field device (1) as a counterfeit if the at least one security feature (5) of the field device (1) is not contained in the reference data. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Referenzdaten in einem Datenspeicher gespeichert werden.procedure after claim 1 , the reference data being stored in a data store. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-2, wobei das mindestens eine Sicherheitsmerkmal (5) bei einer automatischen optischen Inspektion erfasst wird.Process according to at least one of Claims 1 - 2 , wherein the at least one security feature (5) is detected in an automatic optical inspection. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, wobei als das mindestens eine Sicherheitsmerkmal (5) ein Bild der zumindest einen Testfläche und/oder ein charakteristischer Ausschnitt und/oder ein charakteristisches Merkmal der zumindest einen Testfläche erfasst wird.Process according to at least one of Claims 1 - 3 , wherein an image of the at least one test area and/or a characteristic section and/or a characteristic feature of the at least one test area is recorded as the at least one security feature (5). Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, wobei das mindestens eine Sicherheitsmerkmal (5) in eine digitale Information umgewandelt wird.Process according to at least one of Claims 1 - 4 , wherein the at least one security feature (5) is converted into digital information. Verfahren nach Anspruch 5, wobei als digitale Information eine digitale Datei, eine Matrize und/oder eine Prüfsumme verwendet wird.procedure after claim 5 , wherein a digital file, a matrix and/or a checksum is used as the digital information. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, wobei als mindestens eine Testfläche (3) eine Kühlfläche verwendet wird.Process according to at least one of Claims 1 - 6 , wherein a cooling surface is used as at least one test surface (3). Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, wobei das Lot (4) eines vorgegebenen Volumens in Form von mindestens zwei Lotdepots (6) auf die mindestens eine Testfläche (3) gedruckt wird.Process according to at least one of Claims 1 - 7 , wherein the solder (4) of a predetermined volume in the form of at least two solder depots (6) is printed on the at least one test area (3). Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, wobei das Lot (4) eines vorgegebenen Volumens in Form von mindestens zwei Lotdepots (6) auf die mindestens eine Testfläche (3) gedruckt wird, so dass eine Länge und/oder Breite der mindestens zwei Lotdepots (6) kleiner ist als 3 mm.Process according to at least one of Claims 1 - 8th , wherein the solder (4) of a predetermined volume in the form of at least two solder depots (6) is printed onto the at least one test area (3), so that a length and/or width of the at least two solder depots (6) is less than 3 mm . Verwendung von mindestens einem eineindeutigen Sicherheitsmerkmal (5) mindestens einer Leiterplatte (2) eines Feldgeräts (1) der Automatisierungstechnik in einem Verfahren zur Echtheitsüberprüfung des Feldgeräts (1), wobei jedes Feldgerät (1) eines definierten Herstellers jeweils mindestens eine Leiterplatte (2) aufweist, wobei die mindestens eine Leiterplatte (2) jeweils mindestens eine Testfläche (3) aufweist, wobei die mindestens eine Testfläche (3) jeweils eine Mindestgröße aufweist, welche größer ist als ein Adhäsionsradius eines aufgeschmolzenen Lots (4) eines vorgegebenen Volumens auf der mindestens einen Testfläche (3), wobei die mindestens eine Testfläche (3) jeweils mit dem Lot (4) eines vorgegebenen Volumens bedruckt worden und das Lot (4) in einem Lötvorgang auf der mindestens einen Testfläche (3) aufgeschmolzen worden ist, wobei mindestens ein Sicherheitsmerkmal (5) der mindestens einen Testfläche (3) jeden Feldgeräts (1) erfasst und die Vielzahl an Sicherheitsmerkmalen (5) als Referenzdaten gespeichert ist.Use of at least one unique security feature (5) of at least one printed circuit board (2) of a field device (1) used in automation technology in a method for checking the authenticity of the field device (1), each field device (1) from a defined manufacturer having at least one printed circuit board (2). , wherein the at least one printed circuit board (2) each has at least one test area (3), the at least one test area (3) each having a minimum size which is greater than an adhesion radius of a melted solder (4) of a predetermined volume mens on the at least one test area (3), wherein the at least one test area (3) has been printed with the solder (4) of a predetermined volume and the solder (4) has been melted on the at least one test area (3) in a soldering process , wherein at least one security feature (5) of the at least one test area (3) of each field device (1) is detected and the plurality of security features (5) is stored as reference data.
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