DE112008000225T5

DE112008000225T5 - Netzwerküberwachung mit Kontrollsystem

Info

Publication number: DE112008000225T5
Application number: DE112008000225T
Authority: DE
Inventors: Kai Hansen; Marius-Petru Stanica; Esther Gelle
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: US20100016994A1; DE112008000225B4; SE0700135L; US8639799B2; WO2008087191A1

Abstract

Verfahren zum Überwachen eines industriellen Kontrollsystems (1), umfassend ein Anlagennetzwerk (2) für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk (3) für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen (15), ein Kontrollnetzwerk (4), das mit industriellen Kontrollern (18) verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte Erfassen von Prozessinformation (28), und Erfassen von Netzwerkinformation (29) umfasst, gekennzeichnet durch die weiteren Maßnahmen des Vergleichens von Information, die von einer Datenkommunikationsnetzwerküberwachung zur Verfügung gestellt wird, mit Prozesskontrollinformation und Verwenden des Ergebnisses des Vergleiches, um bei der Bestimmung einer Ursache eines Problems oder möglichen Problems in einem Prozess zu unterstützen, der von dem industriellen Kontrollsystem kontrolliert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Überwachen und Kontrollieren von Netzwerkinformationen in einer industriellen Anlage. Sie umfasst eine oder mehrere Techniken, um die Inbetriebnahme und den Betrieb einer Anlage zu erleichtern, und verwendet sowohl netzwerkgenerierte Informationen als auch Prozessinformationen.
HINTERGRUND
Industrielle Kontrollsysteme werden zum Beispiel in Herstellungs- und Prozessindustrien verwendet, wie zum Beispiel chemische Anlagen, Ölproduktions- oder Prozessanlagen, Raffinerien, Pulpen- und Papiermühlen, Stahlwerke und automatisierte Fabriken. Industrielle Kontrollsysteme werden auch oft in der elektrischen Leistungsindustrie verwendet. Solche industrielle Kontrollsysteme weisen eine erhebliche Menge an Netzwerkinfrastruktur auf, von der ein Hauptanteil auf Ethernet und TCP-IP Technologie gestützt werden kann. Mit solchen großen Daten- und Kontrollinfrastrukturen existiert ein wichtiges Erfordernis für eine effiziente Überwachung des Anlagenverhaltens, und auch für die effiziente Überwachung der Netzwerkinfrastruktur.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen industriellen Kontroller mit einem Verfahren und einem Mittel zur Verfügung zu stellen, um prozessbezogene Information mit netzwerkbezogener Datenkommunikationsinformation von der Datennetzwerkbeobachtung und/oder Überwachung zu kombinieren. Dies kann für die Anlagenentwicklung sowohl bei der Inbetriebnahme als auch bei der Betriebszeit verwendet werden. Die Verbesserung kann ebenfalls eine Ursachenidentifikation von fehlerhaften Prozessvorrichtungen liefern. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert eine Verbesserung für Verfahren des Netzwerkmanagements für eine industrielle Anlage, sowohl zur Zeit der Inbetriebnahme als auch zur Zeit des Betriebes.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zum Überwachen eines industriellen Kontrollsystems umfassend ein Anlagennetzwerk für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollervorrichtungen verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte Erfassen von Prozessinformation und Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, gekennzeichnet durch die weiteren Maßnahmen des Vergleichens von Information, die von einer Datenkommunikationsnetzwerküberwachung zur Verfügung gestellt wird mit Prozesskontrollinformation und Verwenden des Ergebnisses des Vergleiches, um bei der Bestimmung einer Ursache eines Problems oder möglichen Problems in einem Prozess zu unterstützen, der von dem industriellen Kontrollsystem kontrolliert wird.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zur Überwachung eines industriellen Kontrollsystems umfassend ein Anlagennetzwerk für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollervorrichtungen verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte Erfassen von Prozessinformation und Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, und weiterhin Vergleichen von Information, um eine Ursache eines Fehlers oder möglichen Fehlers zu bestimmen, wobei die Information in Echtzeit erfasst wird.
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zur Überwachung eines industriellen Kontrollsystems, umfassend ein Anlagennetzwerk für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollern verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte Erfassen von Prozessinformation und Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, und weiterhin Vergleichen von Information, um eine Ursache eines Fehlers oder möglichen Fehlers zu bestimmen, wobei der Prozess oder die Prozesskontrollinformation mittels eines Datenservers erfasst wird, der mit einem Standard für Objektverknüpfung oder Informationsaustausch zwischen verteilten, gemischten oder inhomogenen Systemen kompatibel ist.
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zur Überwachung eines industriellen Kontrollsystems, umfassend ein Anlagennetzwerk für die Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollern verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte Erfassen von Prozessinformation und Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, und weiterhin Vergleichen von Information, um eine Ursache eines Fehlers oder möglichen Fehlers zu bestimmen, wobei der Prozess oder die Prozesskontrollinformation mittels eines Datenservers erfasst wird, der mit OPC kompatibel ist.
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zur Überwachung eines industriellen Kontrollsystems, umfassend ein Anlagennetzwerk für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollern verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte Erfassen von Prozessinformation und Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, und weiterhin Vergleichen von Information, um eine Ursache eines Fehlers oder möglichen Fehlers zu bestimmen, wobei die Datenkommunikationsnetzwerküberwachungsinformation mittels einer Vorrichtung und/oder einer Anwendung erfasst wird, die mit SNMP (Simple Network Management Protocol) kompatibel ist.
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zur Überwachung eines industriellen Kontrollsystems, umfassend ein Anlagennetzwerk für die Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollern verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte Erfassen von Prozessinformation und Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, und weiterhin Vergleichen von Information, die von einer Datenkommunikationsnetzwerküberwachung bereitgestellt werden mit Prozesskontrollinformation und Verwenden des Ergebnisses des Vergleiches, um bei der Bestimmung einer Ursache eines Problems oder möglichen Problems in einem Prozess zu unterstützen, der von einem Prozesskontrolle in dem industriellen Kontrollsystem kontrolliert wird, und Vergleichen der kombinierten Information, die gemäß SNMP und OPC erfasst wurde, um bei der Bestimmung der Ursache des Fehlers oder des möglichen Fehlers zu unterstützen.
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zur Überwachung eines industriellen Kontrollsystems, wobei Prozessinformation mit Netzwerkinformation verglichen wird und zum Aufnehmen einer Information und/oder eines Ereignisses und/oder eines Alarms in dem industriellen Kontrollsystem, wenn die Prozessinformation ein Problem anzeigt, aber die Netzwerküberwachungsinformation kein Problem anzeigt.
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zur Überwachung eines industriellen Kontrollsystems, wobei Prozessinformation mit Netzwerkinformation verglichen wird, und durch Testen, bei Erhalt eines fehlerhaften Status für eine Prozessvorrichtung, dass die Prozesslogik wie erwartet ist, und Testen aller Netzwerkvorrichtungen, mit denen die Prozessvorrichtung verbunden ist, bei Erhalt der Bestätigung, dass die Prozesslogik wie erwartet ist, und durch Erzeugen eines Alarms für die Prozesslogik der Prozessvorrichtung oder für die Prozessvorrichtung, wenn alle Netzwerkvorrichtungen einen normalen Status zeigen; andernfalls Erzeugen eines Alarms, wenn einige der Netzwerkvorrichtungen einen fehlerhaften Status für die fehlerhaften Netzwerkvorrichtungen zeigen.
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zur Überwachung eines industriellen Kontrollsystems, wobei Prozessinformation mit Netzwerkinformation verglichen wird, und durch Identifizieren einer oder mehrerer Personen, die für den kontrollierten Prozess verantwortlich sind, und durch Senden von Information, die auf einer Kopie der aufgenommenen Information basiert, an eine oder mehrere von ihnen.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein industrielles Kontrollsystem beschrieben, umfassend ein Anlagennetzwerk für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollern verbunden ist, wobei das System Mittel zum Erfassen von Prozessinformation und Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, wobei das System weiterhin Netzwerkisolationsmittel zum Isolieren der Netzwerke und ein oder mehrere Anwendungsmittel zum Vergleichen von Informationen umfasst, die von einer Datenkommunikationsnetzwerküberwachung zur Verfügung gestellt werden, mit Prozesskontrollinformation und Verwenden des Ergebnisses des Vergleiches, um bei der Bestimmung einer Ursache eines Problems oder möglichen Problems in einem Prozess zu unterstützen, der von dem industriellen Kontrollsystem kontrolliert wird.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein industrielles Kontrollsystem beschrieben, umfassend ein Anlagennetzwerk zur Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollern verbunden ist, wobei das System Mittel zum Erfassen von Prozessinformation und zum Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, wobei das System weiterhin zumindest ein Datenservermittel umfasst, das mit OPC kompatibel ist.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein industrielles Kontrollsystem beschrieben, umfassend ein Anlagennetzwerk zur Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollern verbunden ist, wobei das System Mittel zum Erfassen von Prozessinformation und zum Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, wobei das System weiterhin Mittel zum Erfassen von Datenkommunikationsnetzwerküberwachungsinformation umfasst, die eine Vorrichtung, eine Anwendung oder einen Agenten umfassen, die mit SNMP (Simple Network Management Protocol) kompatibel sind.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein industrielles Kontrollsystem beschrieben, umfassend ein Anlagennetzwerk für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen, ein Kontrollnetzwerk, das mit industriellen Kontrollern verbunden ist, wobei das System Mittel zum Erfassen von Prozessinformation und zum Erfassen von Netzwerkinformation umfasst, wobei das System weiterhin Mittel zum Vergleichen der kombinierten Information umfasst, die gemäß SNMP und OPC erfasst wurden.
Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Information von dem industriellen Prozess oder der Ausstattung mit Informationen von den Datenkommunikationsnetzwerken kombiniert werden kann und die Erfindung eine verbesserte diagnostische Fähigkeiten in industriellen Anlagen und Prozessen zur Verfügung stellt. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass die Funktionalität, die von existierenden Netzwerkmanagementtools angeboten wird, von der vorliegenden Erfindung erweitert wird, und somit eine existierende Lücke bei der Zustandsdetektion und Auswertung füllt. Dies liefert verbesserte Information und wird dazu beitragen, den Anlagebetrieb sowohl während der Inbetriebnahme als auch während der Betriebszeit zu vereinfachen durch die Vereinfachung der Detektion von fehlerhaften oder versagenden Prozessvorrichtungen. Der zusätzliche Anwendungsbereich liefert Information, um die Ursachenidentifikation von einigen fehlerhaften oder versagenden Prozessvorrichtungen durchzuführen. Diese Verbesserung ist auch während der Anlagenentwicklung oder während Aufrüstungen von Nutzen, wieder sowohl während der Inbetriebnahme als auch während des darauffolgenden normalen Betriebes.
Zusätzliche Vorteile beinhalten, dass die diagnostische Funktionalität für bestehende, industrielle Kontrollervorrichtungen und andere vernetzte Prozessvorrichtungen verbessert wird, ohne zusätzliche Hardware oder Änderungen in der Konfiguration. Die komplexen Verfahren können auch auf eine benutzerfreundliche Art implementiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Verfahren der Erfindung können ein oder mehrere Verfahren von einer Recheneinheit ausgeführt werden, die eine oder mehrere Mikroprozessoreinheiten oder Computer umfasst. Die Kontrolleinheit/Kontrolleinheiten umfassen Speichermittel, zum Beispiel solche zum Speichern eines oder mehrerer Computerprogramme zum Ausführen der verbesserten Verfahren. Bevorzugterweise enthält ein solches Computerprogramm Anweisungen für den Prozessor, um das Verfahren, wie es oben erwähnt wurde und wie es unten detaillierter beschrieben wird, durchzuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter in Verbindung mit den beiliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben, worin:
1 eine detaillierte Ansicht der Kombination zwischen Prozess- und Netzwerkinformation zeigt,
2 eine Ansicht zeigt, wie die Prozess- und Netzwerkinformation kombiniert werden und wo die Ergebnisse auf einer Überwachungsstation für eine industrielle Anlage angezeigt werden,
3 ein vereinfachtes Beispiel einer Verbindung von Netzwerkvorrichtungen und die Übertragung von Prozess- und Netzwerkinformation an eine Überwachungsstation von einem industriellen Kontroller zeigt,
4 einen schematischen Überblick des Netzwerkes und der relevanten Ausstattung zeigt, die in der industriellen Anlage verwendet werden soll,
5 einen Algorithmus für den Vergleich und die Kombination von Daten für eine Prozesskontrollanwendung und von einer Netzwerküberwachungsanwendung zeigt,
6 eine vereinfachte HMI (Human Machine Interface = Mensch-Maschine-Schnittstelle) für eine Anwendung für die Prozesskontrolle oder die Überwachung von Prozesskontrollvorrichtungen in einem industriellen Kontrollsystem zeigt,
7 eine vereinfachte HMI (Human Machine Interface = Mensch Maschine Schnittstelle) für eine Anwendung zum Überwachen von Zuständen eines Datenkommunikationsnetzwerks in einem industriellen Kontrollsystem zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
3 zeigt eine vereinfachte und allgemeine Sicht über ein industrielles Anlagenkontrollsystemnetzwerk 1, das ein Anlagennetzwerk 2 zur Überwachung mit Arbeitsplätzen 15 enthält, ein Client/Server Netzwerk 3 für eine Serververbindung mit den Arbeitsplätzen 15, ein Kontrollnetzwerk 4 für die Verbindung mit industriellen Kontrollern 18 und ein Feldnetzwerk 5 für die Verbindung von ferngesteuerten Eingangs-/Ausgangsvorrichtungen 19 und/oder Proxyvorrichtungen 20. Netzwerkisolationsvorrichtungen 8, 8' werden verwendet, um die Netzwerke zu isolieren. Das Anlagennetzwerk 2 kann über eine geeignete Firewall 11 an ein öffentliches Netzwerk, wie zum Beispiel das Internet 14 angeschlossen werden.
1 zeigt ein industrielles Anlagennetzwerk als ein Blockdiagramm. Das Anlagennetzwerk kann als ein gemischtes oder inhomogenes Netzwerk betrachtet werden, da es zwei oder mehrere Netzwerke oder Unternetzwerke beinhalten kann, die miteinander verbunden sind und die mit einem unterschiedlichen Protokoll oder einem unterschiedlichen Satz von Protokollen laufen. Das Anlagennetzwerk von 1 beinhaltet zum Beispiel ein Client/Server Netzwerk 3 und ein Kontrollnetzwerk 4, die durch eine Netzwerkisolationsvorrichtung getrennt sind, einen für SNMP freigegebenen Schalter oder industriellen Router 9, einen industriellen Kontroller 20 und eine für Ethernet freigegebene ferngesteuerte Eingangs-/Ausgangsvorrichtung 22. In einer Entwicklung kann die ferngesteuerte Eingangs-/Ausgangsvorrichtung 22 optional eine für Ethernet freigegebene Vorrichtung sein, die mit einem Äquivalent einer Ethernetverbindung oder mit einem Netzwerk für Hochgeschwindigkeitsübertragung von bis zu 100 Megabits oder mehr eingerichtet ist, die IEEE Standards, wie zum Beispiel IEEE 802 oder später entspricht. SNMP Netzwerkinformation kann von der industriellen Kontrollerüberwachungsstation 15 auf 2, von dem Schalter 9 und von der Netzwerkisolationsvorrichtung 8 erfasst werden. Prozessinformation wird von dem industriellen Kontroller 20 und von der Vorrichtung erfasst. Vorzugsweise ist der industrielle Kontroller ein hochentwickelter industrieller Kontroller, wie zum Beispiel vom Typ des AC800M oder später, die von ABB geliefert werden.
1 zeigt schematisch Geräte innerhalb eines Überwachungs- und Kommunikationssystems einer industriellen Anlage, einen industriellen Kontroller, der entweder zum Behandeln oder Bearbeiten von Prozessinformation 28 oder zum Behandeln oder Bearbeiten von Netzwerkinformation 29 verwendet wird, nach einer Ausführungsform der Erfindung. Prozessinformation 28 wird innerhalb eines Entwicklerpaketes einer Prozesskontrollsoftware, wie zum Beispiel ControlBuilder verwendet. Netzwerkinformation wird innerhalb einer Netzwerküberwachungsanwendung gebraucht, wie zum Beispiel ein PNSM (PC, Netzwerk und Softwareüberwachungs) Gerät. Beide Geräte können mit dem Alarmsystem und mit dem Informationsanzeigesystem mittels OPC (OLE für Prozesskontrolle) und mittels der zugrundeliegenden Architektur der Prozesskontrollsystemsoftware kommunizieren.
2 zeigt eine allgemeine Ansicht über ein schematische Format oder Layout für den vorgeschlagenen Algorithmus für den Vergleich von Netzwerkinformation 290 mit Prozessinformation 280, der die Objekttyprepräsentationen für Prozessvorrichtungen und für Netzwerkvorrichtungen berücksichtigt. Es sollte erwähnt werden, dass in dem Objekttyp für eine Prozessvorrichtung eine Liste aller seiner Verbindungen mit Netzwerkvorrichtungen gegeben ist.
5 zeigt einen Kombinationsalgorithmus, wo die Prozesswerte, die den Zustand einer Prozessvorrichtung betreffen, mit den Netzwerkwerten von den Netzwerkvorrichtungen, mit denen die Prozessvorrichtung verbunden ist, verglichen werden. Wenn der Prozesswert von einer Prozessvorrichtung einen fehlerhaften Status anzeigt, dann muss die Prozesslogik, die auf der Prozessvorrichtung installiert ist, getestet werden. Diesem Test muss ein weiterer folgen, der alle Netzwerkvorrichtungen betrifft, mit denen die jeweilige Prozessvorrichtung verbunden ist. Wenn alle Netzwerkvorrichtungen einen korrekten Status anzeigen, dann beruht der fehlerhafte Status, der auf der Prozessvorrichtung gezeigt wird, höchstwahrscheinlich auf der installierten Prozesslogik auf der jeweiligen Vorrichtung und ein Alarm sollte abgesetzt werden und der Fehler sollte repariert werden. Wenn einige der Netzwerkvorrichtungen, mit denen die Prozessvorrichtung verbunden ist, um einen fehlerhaften Status zeigen, dann kann der fehlerhafte Status, den die Prozessvorrichtung gezeigt hat, auf fehlerhaften Netzwerkvorrichtungen beruhen und ein Alarm sollte abgesetzt werden und der Fehler repariert werden.
Diesen Schritten des Algorithmus kann ein Test der Ethernetschnittstelle der Prozessvorrichtung folgen, um sicherzustellen, dass der fehlerhafte Status sich nicht auf diese Situation bezieht. Im Falle, dass dieser Test fehlerhaft anzeigt, sollte ein Alarm abgesetzt werden und der Fehler repariert werden. Der Algorithmus läuft dann bis keine fehlerhaften Stati mehr berichtet werden.
TESTBEISPIEL
In dem folgenden Beispiel werden Netzwerk- und Kontrollinformationen für eine Kontrollvorrichtung erfasst, welche in diesem Fall ein ABB AC800M Kontroller war, der in einer Testinstallation installiert war. Netzwerkinformation wurde ebenso für die Verbindungen dieses Kontrollers an einen Netzwerkschalter erfasst, welcher eine Netzwerkvorrichtung ist, das heißt, eine Vorrichtung zum Regulieren von Datenkommunikationen über ein Netzwerk.
Die Kontrollvorrichtung berichtete wiederholt einen schlechten Netzwerkstatus im Zweistundenintervall und zu jeder Zeit alle zwei Stunden berichtete die Netzwerkvorrichtung hohen Bandbreitengebrauch für den Anschluss, mit dem die Kontrollvorrichtung verbunden war.
Während dieser Zeit zeigt die Kontrollinformation, die die Kontrollvorrichtung betrifft, einen guten Status. Diese spezielle Kontrollvorrichtung ist redundant und benötigt daher zwei Verbindungen zu der Netzwerkvorrichtung, siehe 6. 6 zeigt eine vereinfachte grafische Benutzerschnittstelle einer SNMP Netzwerkmanagementanwendung, die ein Netzwerk überwacht und die zum Beispiel auf einem Überwachungsarbeitsplatz für eine industrielle Anlage läuft. Eine solche Schnittstelle kann unter Verwendung einer SNMP Netzwerkmanagementanwendung, wie oben erwähnt, konstruiert worden sein. Die Figur zeigt eine erste Netzwerkvorrichtung 18' an einer ersten URL Adresse und eine zweite und redundante Netzwerkvorrichtung 18'' mit einer zweiten URL Adresse. Die erste Netzwerkvorrichtung ist mit sechs Anschlüssen verbunden, die als 31, 32, 34, 33, 36 und 35 angezeigt werden. Anschlüsse 34, 33 werden mit einem unterschiedlichen Aussehen von den Anschlüssen 31, 32, 35, 36 angezeigt, wobei die Anschlüsse 34, 33 einen nicht normalen Status bezeichnen. Diese Anschlüsse werden an einen redundanten Kontroller angeschlossen, der als 456F&G 41 und 456F&G(r) 42 gezeigt ist.
Drei Prozessvorrichtungen, die hier als HVAC, 123F&G und 123F&G(r) an den normalen Anschlüssen 31, 32, 35, 36 gezeigt sind, zeigen jeweils normalen Status an 40, 43, 44 für die jeweiligen Prozessvorrichtungen. Allerdings zeigt eine erste Prozesskontrollvorrichtung 456F und G einen schlechten Netzwerkstatus 41, der als ein gepunkteter Hintergrund in dem jeweiligen Bild oder Symbolobjekt der Prozesskontrollinformationsanwendung angezeigt wird. Die zweite und redundante Netzwerkvorrichtung 18'' für die gleiche Kontrollfunktion zeigt ebenfalls einen schlechten Netzwerkstatus 42 auf einer Bildobjektanzeige der zweiten Vorrichtung.
7 zeigt eine vereinfachte grafische Benutzerschnittstelle einer Netzwerkmanagementanwendung, die das Datenkommunikationsnetzwerk überwacht. 7 zeigt den zweidirektionalen Bandbreitengebrauch für zwei Anschlüsse 53, 57, das heißt Anschluss 38 und Anschluss 37. Die Figur zeigt eine Vielzahl von Prozess- und Netzwerkvorrichtungen 19, die miteinander verbunden sind. Die grafische Benutzerschnittstelle zeigt den bidirektionalen Bandbreitengebrauch zwischen einer Prozessvorrichtung 52 und einer Netzwerkvorrichtung 51. Daten werden an der grafischen Benutzerschnittstelle für die zwei Vorrichtungen angezeigt. Die grafische Benutzerschnittstelle zeigt zum Beispiel Daten an, die den Bandbreitengebrauch für die Anschlüsse 37 und 38 betreffen, zusammen mit den zwei ausgewählten Objekten. Die Daten enthalten Bandbreitendiagramme 54 und 55. Es kann gesehen werden, dass der erste Bandbreitengebrauch 54 (Richtung von Anschluss 37 zu Anschluss 38) periodisch einen exzessiven Bandbreitengebrauch zeigt und dass das zweite Diagramm 55 (Richtung von Anschluss 38 zu Anschluss 37) einen kontinuierlichen und relativ niedrigen Gebrauch von Bandbreite in dem Netzwerk zeigt. Diese Werte werden durch Verwendung von SNMP Information erhalten, die von den SNMP Agenten auf der Netzwerkvorrichtung 51 geliefert werden.
Während der Zeit, in der die Testuntersuchung stattfand, wurden die Kontroller 456F&G und 456F&G(R) 41 und 42 von 6 wieder gestartet. Nach dem Beenden der Startsequenz hatte das redundante Teil (456F und G(R) einen kompletten Hardwareausfall. Daher war der exzessive Bandbreitengebrauch von einem der zwei redundanten Kontrollvorrichtungen mittels der SNMP Netzwerküberwachung der Netzwerkvorrichtungen, die in dem Datennetzwerk verbunden sind, feststellbar.
Daher ist in dem obigen Testbeispiel durch das Vergleichen von bestimmten Informationen von dem Prozesskontrollsystem, schlechter Netzwerkstatus, mit Informationen von der SNMP Netzwerküberwachungsanwendung für die gleichen Vorrichtungen, in diesem Fall hoher Bandbreitengebrauch an einem Anschluss, ein falsches Signal von den Netzwerkdaten über eine der zwei redundanten Vorrichtungen ableitbar.
SNMP ist ein Protokoll für Netzwerküberwachung und für die Berichterstattung, das in dem Anwendungslevel unter Verwendung von TCP/IP Transportprotokollen arbeitet. Es umfasst Agentensoftware und Managementsoftware in einer Client/Server Vorgehensweise. Die Managementsoftware führt zumindest eine Überwachungsfunktion durch, die Daten verwendet, auf die mittels Agenten zugegriffen wird, die in jedem der Knoten des Netzwerkes laufen, das so eingestellt ist. Eine Vielzahl von öffentlich zugänglichen SNMP Geräten ist verfügbar, ebenso wie kommerziell vertriebene SNMP Geräte und Pakete von solch gut bekannten Softwarefirmen wie Cisco, Sun, Hewlett Packard und Microsoft. Geräte zur Netzwerküberwachung und Berichterstattung, die ein Protokoll verwenden, das keine Protokolle auf Transportebene verwendet, wie zum Beispiel die TCP/UDP/IP Familie, oder Geräte, welche von anderen Protokollen als SNMP oder zusätzlich zu SNMP abhängen, können ebenfalls verwendet werden, um die Erfindung auszuführen.
Vorzugweise ist das industrielle Anlagennetzwerk mit einem oder mehreren Datenservern eingerichtet, die mit OLE kompatibel sind, zum Austauschen von Information, zum Lesen, Berichterstatten, und/oder Übertragen von Information, und besonders für Prozessinformation und anlagenbezogene Daten. Ein oder mehrere Datenserver, die mit anderen Standards kompatibel sind, wie zum Beispiel COM/DCOM (Distributed Component Object Model) oder DDE (Dynamic Data Exchange) oder anderen industriellen Qualitätsstandards für Informationsaustausch oder Objektverknüpfung über verteilte Systeme können anstatt oder genauso gut wie ein OLE Server verwendet werden. Andere Standards sind für die Objektverknüpfung und/oder den Informationsaustausch zwischen gemischten oder inhomogenen Systemen verfügbar, die die allgemeine Architektur für Vermittler von Objektanforderungen (Common Object Request Broker Architecture, CORBA) und OpenDoc, das von den Component Integration Laboratories (CI Labs) gesponsert wird, beinhalten. Andere Protokolle können in der Zukunft verwendet werden, wie zum Beispiel Java RMI (Remote Method Invocation).
Verfahren der Erfindung können durch ein oder mehrere Computerprogramme überwacht, kontrolliert oder durchgeführt werden. Ein oder mehrere Mikroprozessoren (oder Prozessoren oder Computer) umfassen einen Hauptprozessor CPU, der mit einer Roboterkontrolleinheit, wie beschrieben, verbunden oder darin enthalten ist, wobei die Prozessoren, PLCs oder Computer die Schritte der Verfahren nach einem oder mehreren Aspekten der Erfindung ausführen, wie zum Beispiel für Betriebs- oder Kontrollprozesse und Ausstattung in einem industriellen Kontrollsystem beschrieben wurde, und wie mit Bezug auf den Algorithmus, wie er in 5 beschrieben und gezeigt wird, beschrieben wurde. Es sollte verstanden werden, dass die Computerprogramme zum Ausführen der Verfahren nach der Erfindung auch auf einem oder mehreren industriellen Mehrzweckmikroprozessoren oder PLCs oder Computer anstatt von einem oder mehreren speziell angepassten Computer oder Prozessoren durchgeführt werden können.
Das Computerprogramm umfasst Computerprogrammcodeelemente oder Softwarecodeteile, die den Computer oder Prozessor dazu veranlassen, die Verfahren unter Verwendung von Gleichungen, Algorithmen, Daten, gespeicherten Werten, Berechnungen, Synchronisationen und Ähnlichem für die vorherig beschriebenen Verfahren auszuführen, und zum Beispiel in Bezug auf den Algorithmus aus 5. Ein Teil des Programms kann in einem Prozessor wie oben gespeichert werden, aber auch in einem ROM, RAM, PROM, EPROM oder EEPROM Chip oder ähnlichen Speichermitteln. Die oder einige der Programme können teilweise oder ganz auch lokal (oder zentral) auf oder in einer Datenspeichervorrichtung eines Kontrollsystems, ebenso wie auf einem anderen geeigneten Computer lesbaren Medium, wie zum Beispiel einer Magnetdiskette, CD-ROM oder DVD-Disk, Harddisk, magnetisch optische Datenspeichermittel, auf flüchtigen Speichern, auf einem Flashspeicher, wie Firmware, oder auf einem Datenserver gespeichert werden. Andere bekannte und geeignete Medien, die entfernbare Speichermedien, wie zum Beispiel einen Memorystick und andere entfernbare Flashspeicher, Festplatten etc. enthalten, können auch verwendet werden. Das Programm kann auch teilweise von einem Datennetzwerk geliefert oder aktualisiert werden, einschließlich eines öffentlichen Netzwerkes, wie zum Beispiel dem Internet.
Es sollte angemerkt werden, dass, während das obige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschreibt, es einige Varianten und Modifikationen gibt, die an der offenbarten Lösung vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert wird.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung beschreibt, wie die Überwachung von industriellen Anlagen durch den Vergleich und die Analyse von Prozessinformation und Netzwerkinformation verbessert werden kann. Der Vergleich kann dazu verwendet werden, Alarm und Bedienerinformation für netzwerkbezogene Ausfälle oder Prozessvorrichtungsausfälle zu liefern. Die Information kann auch dazu verwendet werden, eine Ursache eines Ausfalls zu identifizieren. Ein Verfahren wird beschrieben für die Überwachung eines industriellen Kontrollsystems (1), umfassend ein Anlagennetzwerk (2) für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk (3) für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen (15), ein Kontrollnetzwerk (4), das mit industriellen Kontrollern (18) verbunden ist. Das Verfahren umfasst die Schritte Erfassen von Prozessinformation (28) und Erfassen von Netzwerkinformation (29), und durch Vergleichen von Information, die von einer Datenkommunikationsnetzwerküberwachung zur Verfügung gestellt wird, mit Prozesskontrollinformationen und Verwenden des Ergebnisses des Vergleiches, um bei der Bestimmung einer Ursache eines Problems oder möglichen Problems in einem Prozess zu unterstützen, der von dem industriellen Kontrollsystem kontrolliert wird. Ein System und ein Computerprogramm werden auch beschrieben.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines industriellen Kontrollsystems (1), umfassend ein Anlagennetzwerk (2) für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk (3) für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen (15), ein Kontrollnetzwerk (4), das mit industriellen Kontrollern (18) verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte Erfassen von Prozessinformation (28), und Erfassen von Netzwerkinformation (29) umfasst, gekennzeichnet durch die weiteren Maßnahmen des Vergleichens von Information, die von einer Datenkommunikationsnetzwerküberwachung zur Verfügung gestellt wird, mit Prozesskontrollinformation und Verwenden des Ergebnisses des Vergleiches, um bei der Bestimmung einer Ursache eines Problems oder möglichen Problems in einem Prozess zu unterstützen, der von dem industriellen Kontrollsystem kontrolliert wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen in Echtzeit erfasst werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskontrollinformation von einem industriellen Kontroller (20) erfasst wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskontrollinformation mittels eines Datenservers aufgenommen und/oder übertragen wird, der mit einem Standard für Objektverknüpfung (object linking) oder Informationsaustausch zwischen verteilten oder inhomogenen Systemen kompatibel ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskontrollinformation mittels eines Datenservers erfasst wird, der mit OPC kompatibel ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenkommunikationsnetzwerküberwachungsinformation mittels einer Vorrichtung oder einer Anwendung erfasst wird, die mit SNMP (Simple Network Management Protocol) kompatibel ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass SNMP Netzwerkinformation aus einer industriellen Kontrollerüberwachungsstation (15), einem für SNMP freigegebener Schalter oder industriellen Router (9) und/oder einer Netzwerkisolationsvorrichtung (8) erfasst wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, gekennzeichnet durch Vergleichen der kombinierten Informationen, die gemäß SNMP und OPC erfasst wurden, verglichen werden, um bei der Bestimmung der Ursache des Problems oder des möglichen Problems zu unterstützen.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bestimmen, dass: die Prozessinformation Probleme anzeigt, aber die Netzwerküberwachungsinformation keine Probleme anzeigt, und Aufnehmen einer Information und/oder eines Ereignisses und/oder eines Alarms in dem industriellen Kontrollsystem.
Ein Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Testen nach Erhalt eines fehlerhaften Status für eine Prozessvorrichtung, dass die Prozesslogik wie erwartet ist, und Testen aller Netzwerkvorrichtungen, mit denen die Prozessvorrichtung verbunden ist, bei Erhalt der Bestätigung, dass die Prozesslogik wie erwartet ist, und Erzeugen eines Alarms für die Prozesslogik der Prozessvorrichtung oder für die Prozessvorrichtung, wenn alle Netzwerkvorrichtungen einen normalen Status zeigen; andernfalls Erzeugen eines Alarms, wenn einige der Netzwerkvorrichtungen einen fehlerhaften Status für die fehlerhaften Netzwerkvorrichtungen zeigen.
Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, gekennzeichnet durch Vergleichen der kombinierten Informationen, die gemäß SNMP und OPC erfasst wurden, unter Verwendung eines Algorithmus, der eingerichtet ist, die Objekttypdarstellung für Prozessvorrichtungen und für Netzwerkvorrichtungen miteinzubeziehen.
Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 9, gekennzeichnet durch Identifizieren einer oder mehrerer Personen, die für den kontrollierten Prozess verantwortlich sind, und Senden von Information, die auf einer Kopie der aufgenommenen Information basiert, an eine oder mehrere von ihnen.
Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 9, gekennzeichnet durch Bestimmen, dass: die Prozessinformation Probleme anzeigt, eine Information oder ein Ereignis oder ein Alarm aufgenommen wird, und eine oder mehrere verantwortliche Personen darüber informiert sind, dass die Prozessvorrichtung getestet werden muss, und wenn: die Netzwerkinformation keine Probleme anzeigt, und eine oder mehrere verantwortliche Personen darüber informiert sind, dass eine fehlerhafte Prozessvorrichtung ausfällt, und die Netzwerkinformation eine fehlerhafte aktive oder passive Netzwerkkomponente anzeigt, durch den Schritt des Informierens einer oder mehrerer verantwortlichen Personen, dass die Ursache netzwerkbezogen sein kann und nicht aufgrund einer fehlerhaften Prozessausstattung.
Ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erhalt einer Selektion von Prozess- und Netzwerkvorrichtungen, dann Erhalten eines Netzwerküberwachungsinformationsverlaufs und eines Prozesskontrollinformationsverlaufs und Vergleichen von Information, die durch die Datenkommunikationsnetzwerksüberwachung geliefert wird mit Prozesskontrollinformation und Verwenden des Ergebnisses des Vergleichs, um bei der Bestimmung einer Ursache eines Problems oder möglichen Problems in einem Prozess beizutragen, der von dem industriellen Kontrollsystem kontrolliert wird.
Ein industrielles Kontrollsystem (1) umfassend ein Anlagennetzwerk (2) für eine Überwachung, ein Client/Server Netzwerk (3) für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen (15), ein Kontrollnetzwerk (4), das mit industriellen Kontrollern (18) verbunden ist, wobei das System Mittel zum Erfassen von Prozessinformation (28) und Erfassen von Netzwerkinformation (29) umfasst, gekennzeichnet durch Netzwerkisolationsmittel (8, 8') zum Isolieren der Netzwerke und durch ein oder mehrere Anwendungsmittel zum Vergleichen von Informationen (29) die von einer Datenkommunikationsnetzwerküberwachung zur Verfügung gestellt werden, mit Prozesskontrollinformationen (28) und Verwenden des Ergebnisses des Vergleiches, um bei der Bestimmung einer Ursache eines Problems oder möglichen Problems in einem Prozess zu unterstützen, der von dem industriellen Kontrollsystem kontrolliert wird.
Ein System nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Datenservermittel, das/die mit einem oder mehreren Standards für Objektverknüpfung (object linking) oder Informationsaustausch zwischen verteilten oder inhomogenen Systemen kompatibel ist/sind.
Ein System nach einem der Ansprüche 15 oder 16, gekennzeichnet durch Datenservermittel, das/die mit OPC kompatibel ist/sind.
Ein System nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel zum Erfassen von Datenkommunikationsnetzwerküberwachungsinformation, umfassend eine Vorrichtung, eine Anwendung oder einen Agenten, das/die mit SNMP (Simple Network Management Protocol) kompatibel ist/sind.
Ein System nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Mittel, die Datenkommunikationsnetzwerküberwachungsinformation erfassen, wobei die Mittel eine industrielle Kontrollerüberwachungsstation (15), ein für SNMP freigegebener Schalter oder industrieller Router (9), und/oder eine Netzwerkisolationsvorrichtung (8) umfassen.
Ein System nach Anspruch 15 oder 19, gekennzeichnet durch Mittel zum Vergleichen der kombinierten Informationen, die gemäß SNMP und OPC erfasst wurden.
Ein System nach Anspruch 15 oder 19, gekennzeichnet durch Mittel zum Vergleichen der kombinierten Informationen, die gemäß SNMP und OPC erfasst wurden, unter Verwendung eines Algorithmus, der eingerichtet ist, die Objekttypdarstellung für Prozessvorrichtungen und für Netzwerkvorrichtungen miteinzubeziehen.
Ein System nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Datenspeichervorrichtung, die Computerprogrammmittel zum Vergleichen der kombinierten Informationen umfasst, die gemäß SNMP und OPC erfasst werden.
Ein System nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine graphische Benutzeroberfläche zum Anzeigen von Information, abhängig von dem Vergleichen der kombinierten Informationen, die gemäß SNMP und OPC erfasst werden.
Ein System nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine graphische Benutzeroberfläche zum Anzeigen von Information, abhängig von dem Vergleich der kombinierten Informationen, die gemäß SNMP erfasst werden und Prozessinformation, die von einem Datenservermittel, das mit einem oder mehreren Standards für Objektverknüpfung oder Informationsaustausch zwischen verteilten, gemischten oder inhomogenen Systemen kompatibel ist, bereit gestellt wird.
Ein System nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel zum Kommunizieren von Information an einen verantwortlichen Bediener oder andere Anwenderinformation über einen Alarm für eine Prozessvorrichtung oder eine Netzwerkvorrichtung.
Ein Computerprogramm zum Überwachen eines industriellen Kontrollsystems (1), umfassend ein Anlagennetzwerk (2) zur Überwachung, ein Client/Server Netzwerk (3) für eine Serververbindung mit Arbeitsplätzen (15), ein Kontrollnetzwerk (4), das mit industriellen Kontrollern (18) verbunden ist, umfassend Computercode und/oder Computersoftwaremittel, die, wenn sie in einen Computer eingespeist werden, den Computer dazu bringen, das Verfahren nach den Ansprüchen 1–14 auszuführen.
Ein computerlesbares Medium, umfassend ein Computerprogramm, das, wenn es in einem Computer oder Prozessor eingelesen wird, den Computer oder Prozessor dazu bringen wird, ein Verfahren nach den Schritten irgendeines Anspruchs der Ansprüche 1–14 auszuführen.