DE10252892A1 - Verfahren zur Diagnose von Feldgeräten der Prozessautomatisierungsechnik - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Diagnose von Feldgeräten wird ein Software-Agent eingesetzt, der selbständig nach Fehlfunktionen sucht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose von Feldgeräten der Prozessautomatisierungstechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • In der Prozessautomatisierungstechnik werden häufig Feldgeräte zur Steuerung von Prozessabläufen eingesetzt.
  • Feldgeräte zur Durchfluss- Füllstands- Druck- Temperaturbestimmung etc. sind allgemein bekannt. Sie dienen zur Erfassung der entsprechenden Prozessvariablen Massen, Volumen, Durchfluss, Füllstand, Druck, Temperatur, etc.
  • Diese Feldgeräte liefern jeweils Messwerte, die ein Maß für die erfasste Prozessvariable sind. Die Messwerte werden an eine Steuereinheit (speicherprogrammierbare Steuerung SPS, Warte oder Leitsystem) weitergeleitet. In der Regel erfolgt die Prozesssteuerung von der Steuereinheit aus, wo die Messwerte der unterschiedlichen Feldgeräte ausgewertet und aufgrund der Auswertung Steuersignale für Aktoren erzeugt werden, die dadurch den Prozessablauf beeinflussen (z.B. über Ventile).
  • Die Signalübertragung zwischen den Feldgeräten und der Steuereinheit erfolgt nach den bekannten Standards für die Datenübertragung (HART®, Profibus®, Foundation Fieldbus® oder CAN Bus® etc.). Neben den reinen Messwerten liefern intelligente Feldgeräte auch Diagnoseinformationen und Wartungsinformationen.
  • Aus der US 5,970,430 ist ein Verfahren zur Diagnose von Feldgeräten der Prozessautomatisierung bekannt, bei dem im Feldgerät ein fester Programmcode gespeichert ist und dieser nach einer Aufforderung durch das Leitsystem ausgeführt wird. Dieser Programmcode ist nur für dieses bzw. baugleiche Feldgeräte geeignet.
  • Für Änderungen der Diagnosefunktionen muss der Programmcode umgeschrieben werden und dieser dann aufwendig in den Speicher des betreffenden Feldgeräts übertragen werden. Der im Feldgerät abgespeicherte Programmcode ist somit statisch und arbeitet nach speziellen festgelegten Regeln.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Diagnose von Feldgeräten der Prozessautomatisierungstechnik anzugeben, das nicht nur für einen speziellen Feldgerätetyp geeignet ist und das sehr flexibel, kostengünstig und einfach durchführbar ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren.
  • Die wesentliche Idee der Erfindung ist es, zur Diagnose von Feldgeräten der Prozessautomatisierungstechnik einen Software-Agenten einzusetzen, der für verschiedene Feldgeräte geeignet ist und selbständig das entsprechende Feldgerät überwacht um z. B. Fehlfunktionen festzustellen.
  • Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 schematische Darstellung eines Netzwerks der Prozessautomatisierungstechnik;
  • 2 schematische Darstellung der Hardware eines Feldgerätes.
  • In 1 ist ein Netzwerk der Prozessautomatisierungstechnik näher dargestellt. An einem Datenbus D1 sind mehrere Workstations (Arbeitsstationen WS1, WS2) und mehren Gateways G1, G2 angeschlossen. Das Gateway G1 ist mit einem Feldbussegment SM1 verbunden. Das Feldbussegment SM1 besteht im wesentlichen aus mehreren Feldgerät F1, F2, F3, F4, F5. Das Gateway G2 ist mit einem Feldbussegment SM2 verbunden, das im wesentlichen aus dem Feldgerät F5, F6, F7 und F8 besteht. Das Gateway weist zusätzlich mehrere I/O-Module auf.
  • Von den Workstations WS1, WS2 aus ist die Konfigurierung und Parametrierung der Feldgeräte F möglich. Hierzu sind auf den Workstations WS1 bzw. WS2 entsprechende Bedienwerkzeuge installiert. Der Datenbus D1 in der Leitebene E1 arbeitet nach dem Ethernet-Standard (z.B.
  • Highspeed-Ethernet-Standard HSE). Die Feldbusse in der Feldebene (Feldbussegmente SM1, SM2) arbeiten langsamer.
  • In 2 ist die Hardware eines Feldgerätes näher dargestellt. Ein Sensoraufnehmer S ist über einen Analogdigitalwandler A/D mit einem Mikroprozessor MP verbunden. Der Mikroprozessor MP ist über eine Feldbusschnittstelle FS mit dem Feldbus FB verbunden. Weiterhin ist der Mikroprozessor MP mit zwei Speichern, einem RAM- und einem EEPROM-Speicher sowie einer Anzeigebedieneinheit AB verbunden.
  • Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Im EEPROM-Speicher des Feldgerätes sind Steuerprogramme abgespeichert, die die Funktionalität des Feldgerätes bestimmen. Eines dieser Steuerprogramme ist ein Software-Agent. Software-Agenten sind allgemein bekannt, sie arbeiten autonom, d.h. sie handeln in bestimmten Grenzen selbständig, sie arbeiten proaktiv und verfolgen ein oder mehrere Ziele aktiv.
  • Der Software-Agent überwacht unterschiedliche Daten im Feldgerät und sucht automatisch nach Fehlfunktionen.
  • Stellt er eine Fehlfunktion fest, so meldet er dies dem Leitsystem.
  • Neben dem Aufdecken von Fehlfunktionen ist der Software-Agent auch in der Lage, Fehlfunktionen im Feldgerät selbständig zu beheben.
  • Durch den Einsatz von standardisierten Funktionsblöcke (function blocks) und Gerätebeschreibungen (device descriptions) können Feldgeräte unterschiedlicher Hersteller an einem bestimmten Feldbus eingesetzt werden. In einem Funktionsblock sind bestimmte Funktionen und zugehörige Parameter zusammengefasst.
  • Beispiele für Funktionsblöcke sind Analog Input, Digital Output, PID-Regler etc.
  • Der Software-Agent stellt selbständig Links zu den Funktionsblöcken im Feldgerät her bzw. greift auf die Links zwischen den Funktionsblöcken zu.
  • Zeigt zum Beispiel ein Funktionsblock in einem Feldgerät "out of service" an, so kann der Software-Agent an diesem Funktionsblock eine neue Einstellung vornehmen und den Modus auf „Auto" oder „Manuell" ändern.
  • Weiterhin kann der Software-Agent gebrochene Verbindungen (Links), die zwischen den Funktionsblöcken zum Datenaustausch notwendig sind, wiederherstellen, z. B. wenn ein Feldgerät durch ein anderes ersetzt wurde. Ein wesentlicher Vorteil eines solchen Software-Agenten ist, dass er für unterschiedliche Feldgeräte eingesetzt werden kann. Der Software-Agent kann auch korrelierte Daten von unterschiedlichen Feldgeräten überwachen, analysieren und im Fehlerfall eine entsprechende Meldung erzeugen.
  • Der Software-Agent erkennt z. B., ob ein Feldgerät in nächster Zukunft neu kalibriert werden muss, weil bestimmte Abweichungen von Sollwerten aufgetreten sind.
  • Der Software-Agent kann auch den Verkehr auf dem Datenbus analysieren und gegebenenfalls Fehlfunktionen feststellen.
  • Der Software-Agent ist nicht nur geeignet, Diagnosefunktionen wahrzunehmen, sondern auch für vorausschauende Wartung geeignet.
  • Der Software-Agent kann auch als Filter für Informationen dienen und dadurch Assetmanagementfunktionen wahrnehmen. Im Feldgerät fallen eine Vielzahl von Informationen an, wie z.B. Fabrikationseinstellungen, Kalibrier- und Wartungsdaten, Tag- und Serien-Nr. Geräte- und Versions-Identifizierung, Eisatzort, Anwendungs- und Prozessdaten, Hersteller, Kunden- und Fabrikprofil, Order-Code, letzte Wartung, Materialinformationen, Performance Index etc.
  • Der Software-Agent sammelt diese Informationen und speichert sie im Feldgerät oder in einer anderen Komponente des Netzwerkes ab. Diese Informationen stehen somit systemunabhängig zur Verfügung. Es sind keine spezifischen Werkzeuge notwendig, um diese abzufragen.
  • Weiterhin kann der Software-Agent auch Konfigurierungs- bzw. Parametrisierungsaufgaben ausführen.
  • Die wesentliche Idee der Erfindung liegt darin, in einem Feldgerät oder in einer anderen an den Datenbus angeschlossenen Einheit einen Softwarare-Agenten zu installieren, der verschiedene Funktionen selbständig wahrnimmt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Diagnose von Feldgeräten der Prozessautomatisierungstechnik, mit einem Steuerprogramm, das auf einem Prozessor eines Feldgeräts ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerprogramm als Software-Agent ausgebildet ist, der für unterschiedliche Feldgeräte geeignet ist und der selbständig bestimmte Funktionen im Feldgeräten wahrnimmt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Software-Agent selbständig nach Informationen im Feldgerät sucht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Software-Agent Informationen filtert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Software-Agent selbständig Konfigurierungs- bzw. Parametrierungsaufgaben im Feldgerät wahrnimmt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Software-Agent selbständig nach Fehlfunktionen im Feldgerät sucht.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Software-Agent Fehlfunktionen des Feldgerätes selbständig behebt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Software-Agent bei einer Fehlfunktion eine entsprechende Meldung erzeugt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Software-Agent den Datenverkehr auf einem mit dem Feldgerät verbundenen Datenbus analysiert.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Software-Agent vorausschauende Wartung ausführt.
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