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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Parametrierung von Feldgeräten der
industriellen Prozessautomatisierung sowie ein Feldgerät hierzu.
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Bekannt
sind die sogenannten schleifengespeisten Transmitter beziehungsweise
Aktoren in 4..20 mA Technik. Hierbei repräsentiert der variable Bereich
zwischen 4 mA und 20 mA den Messwert beziehungsweise Stellwert,
während
der feste Grundstrom von 4 mA zur elektrischen Versorgung des Transmitters
beziehungsweise Aktors dient.
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Neben
der Fähigkeit
Messwerte beziehungsweise Stellwerte analog zu übertragen, ist in der Prozessautomatisierung
die überlagerte
HART-Kommunikation bekannt. HART-fähige Geräte sind
durch die Fähigkeit
gekennzeichnet, durch zwei überlagerte, sinusförmige, das
analoge Messsignal nicht beeinflussende Frequenzen, in digitaler
Form zu kommunizieren. Hierbei werden zwei unterschiedliche Frequenzen
genutzt, um die Zustände
0 und 1 darzustellen.
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Bei
dem HART-Protokoll handelt es sich um weitgehend standardisierte
Kommandos, die für
die Kommunikation zwischen einem Personalcomputer beziehungsweise
einem tragbaren Bediengerät,
einem sogenannten Handheldterminal, und Feldgerät nutzbar sind. Durch die Standardisierung
dieser Kommandos wird ermöglicht,
die Software für
die Bediengeräte,
Personalcomputer beziehungsweise Handheldterminal, und die Gerätesoftware
unabhängig
voneinander zu entwickeln. Dabei werden universelle, gebräuchliche
und herstellerspezifische Kommandos unterschieden. Die universellen
und gebräuchlichen
Kommandos sind derart standardisiert, dass sie für alle Geräte gleich ausgelegt sind. Sie sind
daher ohne weitere Hilfsmittel sofort nutzbar. Die herstellerspezifischen
Eigenschaften eines Gerätes müssen dagegen
zunächst über eine
gesonderte Gerätebeschreibung,
die sogenannte Device Description, definiert und bekannt gemacht
werden. Es wird hierzu auf die Spezifikationen HCF_SPEC-99, Revision
8.0 und HCF_SPEC-127, Revision 6.0 verwiesen.
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Der
Funktionsumfang der universellen und gebräuchlichen Kommandos ist stark
eingeschränkt, so
dass mit den universellen und gebräuchlichen Kommandos keine ausreichende
Parametriermöglichkeit
für Anwendungen
der Prozessautomatisierung gegeben ist. Selbst für einfachste Transmitter ist daher
die Anwendung einer Device Description zwingend erforderlich, um
die herstellerspezifischen Eigenschaften eines Gerätes der
Bediensoftware bekannt zu machen und diese somit nutzen zu können.
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Die
Handhabung einer Device Description ist für den Anwender jedoch extrem
aufwendig. Oftmals besitzt die Bediensoftware nur indirekte Importfunktionen
für eine
Devise Description. Es entsteht damit zusätzlicher Verwaltungsaufwand,
da die Devise Description vom Hersteller des Gerätes erst durch zusätzliche
Maßnahmen
an die speziellen Bedürfnisse der
Bediensoftware angepasst werden muß. Andere bekannte Softwarepakete
können überhaupt
keine Devise Description verarbeiten, so dass die Funktionalität des Gerätes über andere
Technologien, wie zum Beispiel sogenannte FDT/DTM's, bekannt gemacht
werden müssen.
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Erschwerend
kommt die Problematik hinzu, dass verschiedene Versionen einer Bediensoftware oftmals
auch Anpassungen an den Gerätetreibern benötigen. Der
Anwender steht somit vor der Aufgabe einer Flut von verschiedenen
Gerätetreibern
und Versionen verwalten zu müssen,
wenn er sein Gerät für die gewünschte Anwendung
parametrieren möchte.
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Ein
weiterer Nachteil, der sich aus der Anwendung der Gerätetreiber
der genannten Art ergibt, sind die sich durch die verschiedenen
herstellerspezifischen Kommandos ergebenden Übertragungszeiten. Da die einzelnen
Parameter durch verschiedene unterschiedliche Kommandos sequentiell übermittelt werden,
ergibt durch das HART Übertragungsprotokoll
eine relativ lange Übertragungszeit
für die
Parametrierung. Besonders in Anlagen mit mehreren hundert oder gar
1000 Transmittern macht sich dieser Nachteil deutlich bemerkbar.
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Aus
der WO 01/23971 ist ein umprogrammierbares Feldgerät in einem
verteilten Prozesssteuerungsnetzwerk bekannt, bei dem über ein
Standardprotokoll ein neuer Programmcode in das Feldgerät heruntergeladen
wird, während
das Feldgerät
seine Prozesssteuerungsfunktion ausübt. Nachdem der neue Programmcode
heruntergeladen und gespeichert ist, wird das Feldgerät bezüglich seiner
Prozesssteuerungsfunktion außer
Betrieb gesetzt, mit dem neuen Programmcode umprogrammiert und anschließend unter
Ausführung
des neuen Programmcodes wieder in Betrieb genommen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Parametrierung
von Feldgeräten
und ein dazu geeignetes Feldgerät
anzugeben, dass sich ausschließlich
auf die Nutzung universeller und gebräuchlicher Kommandos stützt, so dass
separate Treiber zur Beschreibung der Geräteeigenschaften verzichtbar
sind. Auf diese Art sollen alle aus dem Stand der Technik bekannten
Nachteile vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit den Schritten des Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner wird
die Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung geht von einem Feldgerät
aus, das mit einem Controller ausgestattet und zur Kommunikation
mindestens mit einer Bedieneinrichtung unter Verwendung des HART-Protokolls
ertüchtigt
ist.
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Die
HART-Spezifikation erlaubt die Hinterlegung von Zeichenketten im
sogenannten Packed-ASCII-Format im Feldgerät und stellt Kommandos zum
Schreiben und Lesen dieser Zeichenketten bereit. Für diese
Zeichenketten sind nur Großbuchstaben,
Ziffern und ausgewählte
Sonderzeichen zugelassen. Die Kommandos zum Schreiben und Lesen
dieser Zeichenketten gehören
zur Gruppe der universellen Kommandos. Einzelheiten hierzu sind
in den Dokumenten HCF_SPEC-99, Revision 8.0 vom 18.04.2001 und HCF_SPEC-127,
Revision 6.0 vom 18.04.2001 der HART-Spezifikation offenbart.
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Erfindungsgemäß wird in
mindestens einer dieser Zeichenketten mindestens eine Parameterinformation
von einem Bediengerät
an das Feldgerät übertragen.
Im Feldgerät
wird die Zeichenkette analysiert und zeichenweise interpretiert.
In Abhängigkeit
von erkannten Zeichen wird aus der Zeichenkette mindestens eine
Teilzeichenkette extrahiert. Jede Teilzeichenkette wird zeichenweise
interpretiert, der einzustellende Parameter aus der Teilzeichenkette ermittelt
und eingestellt.
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Erfindungsgemäß ist das
Feldgerät
dazu mit einem Programm, sogenannter Firmware, geladen, das mittels
des Controllers ausführbar
ist und das ein Verfahren gemäß eines
der Ansprüche
1 bis 5 ausführt.
Dieses Programm weist Routinen zur Analyse von Zeichenketten und
Routinen zur Konvertierung von Zeichenketten in Zahlen auf. Das
universelle Kommando zur Übermittlung
einer Nachricht wird üblicherweise
von jeder Bediensoftware für
Personalcomputer beziehungsweise Handheldterminals unterstützt.
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Zur
Parametrierung eines erfindungsgemäßen Feldgerätes mit entsprechender Firmware
ist es damit ausreichend, für
jede Einstellmöglichkeit
eine definierte Zeichenkette an das Feldgerät zu senden. Diese definierte
Zeichenkette wird vom Anwender mit der Bedieneinrichtung über das
dazu vorgesehene universelle Kommando an das Feldgerät übergeben. Spezielle
Treiber sind somit verzichtbar.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In
der einzigen Figur ist ein Feldgerät 1 dargestellt, das
mindestens mit einem Controller, mit Anschlüssen zum Anschluss eines Feldbusses 2 und
mit Anschlüssen zum
Anschluss eines Sensors 5 ausgestattet ist. An den Feldbus 2 ist
ferner eine zentrale Einrichtung 3 angeschlossen, die geeignet
ist, Messwerte von dem Feldgerät 1 abzurufen
beziehungsweise Stellwerte an das Feldgerät 1 zu senden. Darüber hinaus
ist an den Feldbus 2 zumindest temporär eine Bedieneinrichtung 4 angeschlossen,
mit der das Feldgerät 1 parametrierbar
ist. Der Datenaustausch zwischen dem Feldgerät 1, der zentrale
Einrichtung 3 und der Bedieneinrichtung 4 erfolgt
mit Kommandos nach der HART-Spezifikation.
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Dabei
ist als Feldgerät 1 ein
Temperaturmessumformer vorgesehen, an den verschiedenartige Temperatursensoren 5 anschließbar sind.
Dazu zählen
insbesondere aber nicht abschließend Widerstandsthermometer
und Thermoelemente. Innerhalb dieser Gruppen von Temperatursensoren 5 sind
verschiedene Typen mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften
gebräuchlich.
Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, das Feldgerät 1 durch Übergabe
mindestens eines Parameters auf den angeschlossenen Temperatursensor 5 einzustellen.
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Dazu
wird unter Zuhilfenahme der Bedieneinrichtung 4 mit einem
universellen Kommando der HART-Spezifikation eine Zeichenkette an
den Temperaturmessumformer übertragen.
Die einzelnen Zeichen der Zeichenkette sind im sogenannten gepackten
ASCII-Format kodiert, wobei drei Byte zur Übertragung von vier Zeichen
ausreichend sind. Bei einer zulässigen
Zeichenkettenlänge
von 24 Byte sind somit 32 Zeichen in einer Zeichenkette mit einem
Kommando übertragbar.
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Die
Zeichenkette wird vom Temperaturmessumformer empfangen, analysiert
und zeichenweise interpretiert. In Abhängigkeit von erkannten Zeichen wird
aus der Zeichenkette mindestens eine Teilzeichenkette extrahiert.
Jede Teilzeichenkette wird zeichenweise interpretiert, der einzustellende
Parameter aus der Teilzeichenkette ermittelt und eingestellt. Dabei
kann vorgesehen sein, dass eine Zeichenkette mehrere Teilzeichenketten
umfasst, die jeweils für sich
einen Parameterwert repräsentieren.
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Dazu
ist ein mittels des Controllers des Temperaturmessumformers ausführbares
Programm geladen, das Routinen zur Analyse von Zeichenketten und
Routinen zur Konvertierung von Zeichenketten in Zahlen aufweist.
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In
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Parameterwert explizit in der übertragenen
Zeichenkette enthalten. Dabei wird eine Teilzeichenkette bestehend
aus den drei Zeichen „1"-„0"-„0" (Eins-Null-Null)
als Zahlenwert 100 (Einhundert) interpretiert.
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In
einer ersten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die den einzustellenden Parameter repräsentierende
Teilzeichenkette an einer vorgegebenen Position innerhalb der Zeichenkette
angeordnet ist und ab dieser Position mit einer definierten Länge erwartet
wird.
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Vorteilhafterweise
sind dabei mit einer Zeichenkette vorgegebener begrenzter Länge mehrere Parameterinformationen
in Abhängigkeit
von deren Längen
in derselben Zeichenkette übertragbar.
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In
einer zweiten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der den einzustellenden Parameter repräsentierenden
Teilzeichenkette ein Bezeichner vorangestellt ist. Soweit bei der
Analyse und zeichenweisen Interpretation der Zeichenkette ein vereinbarter
Bezeichner erkannt wird, wird die sich anschließende Teilzeichenkette als
Parameter interpretiert. Dabei wird die Länge der den einzustellenden
Parameter repräsentierenden
Teilzeichenkette aus dem Bezeichner abgeleitet. Mit einem vereinbarten
Bezeichner „PT" werden in einer
Zeichenkette „PT100" die auf den vereinbarten
Bezeichner folgenden drei Zeichen als Parameter mit dem Zahlenwert 100 (Einhundert)
interpretiert.
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Vorteilhafterweise
ist die Position der den einzustellenden Parameter repräsentierenden
Teilzeichenkette innerhalb der Zeichenkette variabel. Darüber hinaus
ist diese Ausführungsform
infolge der Verkettung von Bezeichner und Parameterinformation mit
eindeutigem Bezug anwenderfreundlich und einprägsam. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von
Fehlbedienungen verringert.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Parameterwert implizit in der übertragenen
Zeichenkette enthalten. Dabei stellt die Zeichenkette insgesamt
einen Bezeichner dar, der als Zeiger auf einen vordefinierten Parameter
oder Parametersatz bestehend aus mehreren zusammengehörigen Parametern
verweist, der im Controller des Temperaturmessumformers hinterlegt
ist.
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Diese
Ausführung
der Erfindung ist besonders vorteilhaft für komplexe Parametrieraufgaben, bei
denen eine vorbestimmte Relation einzelner Parameter zueinander
zu wahren ist oder bei denen die Summe der Zeichenlängen der
die einzustellenden Parameter repräsentierenden Teilzeichenketten
die zulässige
Länge der
Zeichenkette überschreitet.
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Darüber hinaus
ist mit dieser Ausführung
der Erfindung vorteilhaft eine Vorzugseinstellung des Temperaturmessumformers
ohne detailierte Parameterkenntnis erreichbar. So kann vorgesehen
sein, den Temperaturmessumformer durch einen naheliegenden Bezeichner,
beispielsweise „DEFAULT", auf die Werkseinstellungen
zurückzusetzen.
Auf diese Art sind häufig
wiederkehrende Einstellungen des Temperaturmessumformers durch den
Anwender bereits durch Eingabe des Bezeichners schnell und einfach
einstell- und wechselbar. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, jede Parameterinformationen enthaltende Zeichenkette
mit einem vereinbarten Sonderzeichen einzuleiten. Dadurch wird erreicht,
dass der unnötige
Aufruf der Routinen zur Analyse von Zeichenketten und Routinen zur
Konvertierung von Zeichenketten in Zahlen für Zeichenketten, die keine
Parameterinformationen aufweisen, vermieden wird. Ausserdem kann
dadurch die ursprüngliche
Funktion, das Speichern einer beliebigen Zeichenkette im Feldgerät, durch
weglassen des Sonderzeichens weitgehend erhalten bleiben. Dazu ist
ein beliebiges Sonderzeichen aus dem Zeichenvorrat auswählbar, das
weder in Bezeichnern noch in Parameterinformationen verwendet wird.
Ein bevorzugtes Sonderzeichen aus dem Zeichenvorrat ist „&".
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Das
vorgeschlagene Verfahren ermöglicht dem
Anwender eine einfach und schnell zu handhabende Möglichkeit
der Geräteeinstellung.
Durch die Rückführung der
Parametereinstellungen auf eine verdichtete, vordefinierte Zeichenkette,
kann die Information mit nur einem Kommando sicher und schnell in
das Gerät übertragen
werden. In Summe wird die Inbetriebnahme für den Anwender erheblich vereinfacht
und beschleunigt.
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Selbstverständlich liegt
es im Rahmen der Erfindung, dass derartig eingestellte Parameter
beispielsweise zur Kontrolle der Parametrierung durch die Bedieneinrichtung
abrufbar und auslesbar sind. Dazu wird mit der Bedieneinrichtung
ein Kommando an das Feldgerät
gesendet, das das Feldgerät
zur Ausgabe mindestens eines Parameters auffordert. Im Feldgerät wird das
empfangene Kommando interpretiert und die angeforderten Parameter
ermittelt.
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Die
angeforderten Parameter werden in eine Zeichenkette konvertiert.
Dazu ist ein mittels des Controllers des Feldgeräts ausführbares Programm geladen, das
Routinen zur Konvertierung von Zahlen in formatierte Zeichenketten
aufweist. Die formatierte Zeichenkette wird an die Bedieneinrichtung
gesendet. Mit der Bedieneinrichtung wird die empfangene Zeichenkette
angezeigt.
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- 1
- Feldgerät
- 2
- Feldbus
- 3
- zentrale
Einrichtung
- 4
- Bedieneinrichtung
- 5
- Temperatursensor