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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Prozeßsteuerungsnetze und insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrachten von Daten in einem
Prozeßsteuerungsnetz,
das verteilte Steuerfunktionen hat.
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BESCHREIBUNG
DES STANDS DER TECHNIK
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Großprozesse
wie chemische, Erdöl-
und andere Herstellungs- und Raffinationsprozesse umfassen zahlreiche
Feldeinrichtungen, die an verschiedenen Stellen angeordnet sind,
um Parameter des Prozesses zu messen und zu steuern und dadurch
die Steuerung des Prozesses auszuführen. Diese Feldeinrichtungen
können
beispielsweise Sensoren wie Temperatur-, Druck- und Durchflußmengensensoren
sowie Steuerelemente wie Ventile und Schalter sein.
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Historisch
verwendete die Prozeßsteuerungsindustrie
manuelle Vorgänge
wie das manuelle Ablesen von Pegel- und Druckmessern, das Drehen von
Ventilrädern
usw., um die Meß-
und Steuerungs-Feldeinrichtungen innerhalb eines Prozesses zu betätigen. Mit
dem Beginn des 20. Jahrhunderts begann die Prozeßsteuerungsindustrie mit der
Verwendung der lokalen pneumatischen Steuerung, wobei lokale pneumatische
Steuereinrichtungen, Wandler und Ventilpositionierer an verschiedenen
Stellen innerhalb einer Prozeßanlage
angeordnet wurden, um die Steuerung von bestimmten Stellen der Anlage auszuführen. Mit
dem Aufkommen des mikroprozessorbasierten verteilten Steuerungssystems
bzw. DCS in den siebziger Jahren des 20. Jahrhunderts hat sich die
verteilte elektronische Prozeßsteuerung in
der Prozeßsteuerungsindustrie
durchgesetzt.
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Wie
bekannt ist, umfaßt
in DCS einen Analog- oder Digitalcomputer wie etwa eine programmierbare
Logiksteuereinrichtung, die mit zahlreichen elektronischen Überwachungs-
und Steuereinrichtungen wie etwa elektronischen Sensoren, Gebern, Strom-/Druckwandlern, Ventilpositionierern
usw. verbunden ist, die in einem Prozeß verteilt angeordnet sind.
Der DCS-Rechner speichert und implementiert ein zentrales und häufig komplexes
Steuerungsmodell, um die Messung und Steuerung von Einrichtungen
innerhalb des Prozesses auszuführen
und dadurch Prozeßparameter
in Abhängigkeit
von einem Gesamtsteuerungsmodell zu steuern. Gewöhnlich ist jedoch das von einem
DCS implementierte Steuermodell Eigentum des Herstellers der DCS-Steuereinrichtung,
was wiederum eine Erweiterung, Aktualisierung, Umprogrammierung
und den Service des DCS erschwert, weil der das DCS Bereitstellende
auf eine integrale Weise involviert werden muß, um eine dieser Aktivitäten auszuführen. Ferner
sind die Geräte, die
von einem bestimmten DCS verwendet oder innerhalb eines solchen
angeschlossen werden können,
eventuell wegen der geschützten
Art der DCS-Steuereinrichtung und wegen der Tatsache begrenzt, daß jemand,
der eine DCS-Steuereinrichtung bereitstellt, eventuell bestimmte
Einrichtungen oder Funktionen von Einrichtungen, die von anderen
hergestellt werden, nicht unterstützt.
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Zur Überwindung
eines Teils der Probleme, die bei der Verwendung von urheberrechtlich
geschützten
DCS auftreten, hat die Prozeßsteuerungsindustrie
eine Reihe von offenen Standard-Kommunikationsprotokollen entwickelt,
beispielsweise das HART®-, PROFIBUS®-,
WORLDFIP®-,
LONWORKS®-,
Device-Net®-
und CAN-Protokoll, die es möglich
machen, daß von
verschiedenen Herstellern stammende Feldeinrichtungen gemeinsam
innerhalb desselben Prozeßsteuerungsnetzes
verwendet werden können.
Tatsächlich
kann jede Feldeinrichtung, die einem dieser Protokolle entspricht,
innerhalb eines Prozesses verwendet werden, um mit einer DCS-Steuereinrichtung
oder einer anderen Steuereinrichtung, die das Protokoll unterstützt, zu
kommunizieren bzw. davon gesteuert zu werden, und zwar selbst dann,
wenn diese Feldeinrichtung von einem anderen Hersteller als dem
der DCS-Steuereinrichtung stammt.
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Ferner
gibt es heute eine Bewegung innerhalb der Prozeßsteuerungsindustrie, die Prozeßsteuerung
zu dezentralisieren und dadurch DCS-Steuereinrichtungen entweder
zu vereinfachen oder die Notwendigkeit für diese DCS-Steuereinrichtungen weitgehend
zu eliminieren. Eine dezentrale Steuerung wird erhalten, indem Prozeßsteuerungseinrichtungen
wie etwa Ventilpositionierer, Geber usw. eine oder mehrere Prozeßsteuerfunktionen
ausführen und
dann Daten auf einer Busstruktur zur Nutzung durch anderen Prozeßsteuereinrichtungen
für die Ausführung anderer
Steuerfunktionen übertragen. Zur
Implementierung dieser Steuerfunktionen weist jede Prozeßsteuereinrichtung
einen Mikroprozessor auf, der imstande ist, eine oder mehrere Steuerfunktionen
auszuführen
und außerdem
mit anderen Prozeßsteuereinrichtungen
unter Anwendung eines Standard- und
offenen Kommunikationsprotokolls zu kommunizieren. Auf diese Weise
können
von verschiedenen Herstellern stammende Feldeinrichtungen innerhalb
eines Prozeß steuerungsnetzes
miteinander verbunden werden, um miteinander zu kommunizieren und
eine oder mehrere Prozeßsteuerfunktionen
auszuführen
unter Bildung einer Steuerschleife, ohne daß ein Eingriff durch eine DCS-Steuereinrichtung
stattfindet. Das volldigitale Zweidrahtbusprotokoll, das heute von
der Fieldbus Foundation verbreitet wird und als das FOUNDATIONTM Fieldbus-Protokoll (nachstehend "Fieldbus"-Protokoll) bekannt
ist, ist ein offenes Kommunikationsprotokoll, das es von verschiedenen
Herstellern stammenden Einrichtungen ermöglicht, zusammenzuwirken und miteinander über einen
Standardbus zu kommunizieren, um eine dezentrale Steuerung innerhalb
eines Prozesses auszuführen.
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Wie
oben gesagt, vereinfacht und eliminiert in manchen Fällen die
Dezentralisierung von Prozeßsteuerfunktionen
die Notwendigkeit für
eine geschützte
DCS-Steuereinrichtung, wodurch wiederum ein Prozeßbediener
sich für
eine Änderung
oder eine Erweiterung eines von der DCS-Steuereinrichtung implementierten
Steuerungsmodells nicht auf den Hersteller der DCS-Steuereinrichtung
verlassen muß.
Die dezentrale Steuerung macht es allerdings schwieriger, Echtzeitwerte
von Prozeßparametern
an einer zentralen Stelle für
die Feldeinrichtungen zu kompilieren und zu betrachten. Obwohl also
die verarbeitenden Steuerfunktionen des Prozeßbedieners bei diesem dezentralen
Steuerungsschema verringert oder vereinfacht werden, ist es immer
noch erwünscht,
die aktuellen Betriebsbedingungen in dem Prozeßsteuerungsnetz an einer zentralen
oder einzigen Stelle zu überwachen.
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In
einer Standard-DCS-Umgebung und in vielen verteilten Steuerungsumgebungen
wird Echtzeitinformation von einer Hauptrecheneinrichtung angesammelt,
indem Informationsanforderungen an die Feldeinrichtungen gestellt
werden. Wenn der Prozeßbediener
den aktuellen Wert von einem oder mehreren Prozeßparametern betrachten möchte, erzeugt
die Hauptrecheneinrichtung Anforderungsmeldungen für die Feldeinrichtungen,
welche die vom Bediener gewählten
Parameter speichern. Die Anforderungsmeldungen werden von der Hauptrecheneinrichtung
auf dem Bus zu den Feldeinrichtungen übertragen. Bei Empfang der
Anforderungsmeldungen erzeugen die Feldeinrichtungen Antwortmeldungen, die
auf dem Bus zurück
zu der Hauptrecheneinrichtung übertragen
werden. Daher umfaßt
jede Übertragung
von Prozeßparametern
von einer Feldeinrichtung zu einer Hauptrecheneinrichtung zwei Bustransaktionen:
eine Informationsanforderungsmeldung und eine Antwortmeldung.
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In
vielen Fällen
sind die von den Feldeinrichtungen durch die Hauptrecheneinrichtung
angeforderten Prozeßsteuerparameter
solche Parameter, die anderweitig von einer Feld einrichtung zu einer anderen
Feldeinrichtung unter Anwendung einer separaten Bustransaktion übertragen
werden. Außerdem überwacht
der Hauptrechner Informationen von vielen Feldeinrichtungen, so
daß ein
großes
Busverkehrsvolumen durch den Überwachungsbetrieb
erzeugt wird. Die Große
Menge an Busverkehr, die aus dem Überwachungsvorgang resultiert,
kann den Kommunikationsdurchsatz von anderen wichtigen Kommunikationsvorgängen reduzieren
und eventuell das Gesamtansprechverhalten des Prozeßsteuerungsnetzes
verringern.
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Ein
Busüberwacher
bzw. -monitor ist eine Art von bekannter Einrichtung, die Daten
ansammelt, ohne daß unbedingt
zusätzlicher
Busverkehr in einer DCS-Umgebung anfällt. Busüberwacher haben keine Fähigkeit,
zu sprechen oder Anforderungen auf dem Bus abzugeben, aber die hören den
Bus ständig
ab und erfassen alle Bustransaktionen, die auf dem Bussegment erzeugt
werden, dem sie zugeordnet sind. Derzeit bekannte Busüberwacher
sind so ausgebildet, daß sie
den Busverkehr überwachen
und das Leistungsvermögen
des Kommunikationsprotokolls und des Busnetzes auswerten. Die Busüberwacher sollen
nicht verwendet werden, um Prozeßdaten zu überwachen, und haben daher
nur begrenzte Fähigkeiten
zum Filtern, Sortieren und Speichern von Prozeßdaten. Beispielsweise kann
ein Busüberwacher so
konfiguriert sein, daß er
alle Meldungen eines bestimmten Protokollmeldungstyps, etwa alle
Anforderungsmeldungen oder alle Antwortmeldungen, filtert und speichert,
aber der Busüberwacher
kann die in den gefilterten Meldungen enthaltenen Prozeßdaten nicht
extrahieren, speichern oder manipulieren. Um bestimmte Prozeßdaten zu
betrachten, ist eine gesonderte Einrichtung notwendig, um die in
dem Busüberwacher
gespeicherte Information zu extrahieren, zu sortieren und zu manipulieren.
Daher ermöglichen die
derzeit in DCS-Umgebungen implementierten Busüberwacher nicht ohne weiteres
den Zugang zu den aktuellen Betriebsbedingungen in dem Prozeßsteuerungsnetz.
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WO
98 14852 betrifft eine durch ein Netz zugängliche Schnittstelle in einem
Prozeßsteuerungsnetz.
Dieses System erlaubt es einem abgesetzten Kommunikationsnetz, mit
dem Prozeßsteuersystem unter
Verwendung eines Prozeßkommunikationsprotokolls
zu kommunizieren.
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US 5 706 455 betrifft ein
automatisches Steuerungs-/Überwachungssystem
mit der Fähigkeit,
eine Systemdatenbank zu konfigurieren und zu definieren. Ferner
werden Informationen, die bestimmte physische Einrichtungen betreffen,
innerhalb der Steuerungsstruktur in grafische Darstellungen übertragen.
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Keines
dieser Dokumente zeigt ein System, das imstande ist, Prozeßparameter
von Einrichtungen während
der Perioden planmäßiger Kommunikation über das
Netz zu überwachen
oder diese Werte für
den späteren
Abruf zu speichern. Insbesondere wird nichts darüber erwähnt, daß eine solche Überwachung
und Speicherung möglich
ist, ohne daß über das
Netz spezielle Anforderungen übermittelt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Betrachtungsprozeßfunktionsmodul
gemäß dem Patentanspruch
1, das in einer Prozeßsteuereinrichtung implementiert
und in einem Prozeßsteuernetz
verwendet werden kann, das eine Vielzahl von Einrichtungen hat,
die mit einem Bus kommunikativ gekoppelt sind. Ferner weist jede
der Einrichtungen ein oder mehr Prozeßfunktionsmodule auf, die imstande sind,
eine Eingabefunktion, eine Ausgabefunktion oder eine Steuerfunktion
in dem Prozeßsteuernetz durchzuführen, und
die imstande sind, auf dem Bus unter Nutzung von planmäßigen periodischen
Kommunikationen zu kommunizieren. Dabei weist das Betrachtungsprozeßfunktionsmodul
folgendes auf:
eine Datenerfassungseinheit, die eine Vielzahl
von Eingangssignalen empfängt,
die Werte von mindestens einem Prozeßparameter enthalten. Diese
Eingangssignale werden von einer Vielzahl der Prozeßfunktionsmodule
in einer oder mehreren Einrichtungen erzeugt und unter Nutzung der
planmäßigen periodischen
Kommunikationen übertragen.
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Ferner
ist eine Speichereinheit vorgesehen und speichert mindestens einen
Wert von jedem von dem mindestens einen Prozeßparameter, ohne den mindestens
einen Wert zu verwenden, um die Prozeßsteuerung durchzuführen.
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Es
ist eine Datenübertragungseinheit
vorgesehen, welche die gespeicherten Werte des mindestens einen
Prozeßparameters
in der Speichereinheit mit den Werten des mindestens einen Prozeßparameters
von den Eingangssignalen entweder überschreibt oder verkettet.
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Eine
weitere Ausführungsform
ist in Patentanspruch 7 angegeben, in dem ein Betrachtungsbusmonitor
angegeben wird, wobei das entsprechende Betriebsverfahren in Patentanspruch
18 angegeben wird. Der Betrachtungsbusmonitor kann in einem Prozeßsteuernetz
verwendet werden, das eine Vielzahl von Einrichtungen hat, die mit
einem Bus kommunikativ gekoppelt sind, wobei jede von den Einrichtungen
mindestens ein Prozeßfunktionsmodul aufweist,
das imstande ist, eine Eingabefunktion, eine Ausgabefunktion oder
eine Steuerfunktion in dem Prozeßsteuernetz durchzuführen, und
das imstande ist, auf dem Bus zu kommunizieren. Eine Benutzeroberfläche ist
ebenfalls kommunikativ mit dem Betrachtungsbusmonitor verbunden.
Der Betrachtungsbusmonitor weist folgendes auf:
eine Datenerfassungseinheit,
die wirksam ist, um sämtliche
Transaktionen auf dem Bus zu erfassen und Prozeßdatennachrichten zu erkennen,
die Werte von Prozeßparametern
enthalten, die von dem Betrachtungsbusmonitor zu überwachen
sind, wobei die Prozeßdatennachrichten
von mindestens einer von den Einrichtungen erzeugt und auf dem Bus übertragen
werden.
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Eine
Speichereinheit ist vorgesehen und so konfiguriert, daß sie mindestens
einen Wert von mindestens einem Prozeßparameter speichert, ohne den
mindestens einen Wert zu verwenden, um die Prozeßsteuerung durchzuführen.
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Eine
Datenübertragungseinheit
bewirkt, daß die
Werte des mindestens einen Prozeßparameters in der Speichereinheit
gespeichert werden. Diese Datenübertragungseinheit
empfängt
Anforderungen für
mindestens einen gespeicherten Wert des mindestens einen Prozeßparameters
von der Benutzeroberfläche.
Dabei ruft die Datenübertragungseinheit den
mindestens einen gespeicherten Wert des mindestens einen Prozeßparameters
aus der Speichereinheit ab und überträgt den mindestens
einen gespeicherten Wert an die Benutzeroberfläche zur Anzeige als Antwort
auf die Anforderung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Blockbild eines Prozeßsteuerungsnetzes, welches
das Fieldbus-Protokoll verwendet;
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2 ist
ein schematisches Blockbild einer Fieldbus-Einrichtung, in der eine
Gruppe von drei Funktionsblöcken
vorgesehen ist;
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3 ist
ein schematisches Blockbild, das die Funktionsblöcke in einigen der Einrichtungen
des Prozeßsteuerungsnetzes
von 1 zeigt;
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4 ist
ein Schema einer Steuerschleife für eine typische Prozeßsteuerschleife
innerhalb des Prozeßsteuerungsnetzes
von 1;
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5 ist
ein Zeitschema für
einen Makrozyklus eines Segments des Busses des Prozeßsteuerungsnetzes
von 1;
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6 ist
ein schematisches Blockbild eines Prozeßsteuerungsnetzes mit einem
Betrachtungsfunktionsblock und einem Betrachtungsbusüberwacher
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7 ist
ein schematisches Funktionsblockbild des Betrachtungsfunktionsblocks
von 6; und
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8 ist
ein schematisches Funktionsblockbild des Betrachtungsbusüberwachers
von 6.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Betrachtungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung werden zwar
im einzelnen im Zusammenhang mit einem Prozeßsteuerungsnetz beschrieben,
das Prozeßsteuerfunktionen
auf eine dezentrale oder verteilte Weise unter Anwendung einer Gruppe
von Fieldbus-Einrichtungen implementiert, es ist aber zu beachten,
daß die
Betrachtungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung bei Prozeßsteuerungsnetzen
verwendet werden können,
die verteilte Steuerfunktionen unter Anwendung anderer Arten von
Feldeinrichtungen und Kommunikationsprotokollen ausführen, was
Protokolle einschließt,
die mit anderen als Zweidrahtbussen arbeiten, und Protokolle einschließt, die
nur analoge oder sowohl analoge als auch digitale Kommunikationen
unterstützen.
Beispielsweise können
die Betrachtungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung in jedem
Prozeßsteuerungsnetz
verwendet werden, das verteilte Steuerfunktionen ausführt, auch
wenn dieses Prozeßsteuerungsnetz
die HART-, PROFIBUS- usw. Kommunikationsprotokolle oder irgendwelche
anderen Kommunikationsprotokolle verwendet, die es heute gibt oder die
zukünftig
entwickelt werden. Ferner können
die Betrachtungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung auch bei
Standard-Prozeßsteuerungsnetzen verwendet
werden, die keine verteilten Steuerfunktionen durchführen, etwa
HART-Netzen usw., und können
mit jeder gewünschten
Prozeßsteuereinrichtung einschließlich Ventilen,
Positionierern, Gebern usw. verwendet werden.
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Der
Erläuterung
der Einzelheiten der Betrachtungsvorrichtungen der vorliegenden
Erfindung wird eine allgemeine Beschreibung des Fieldbus-Protokolls,
von Feld einrichtungen, die nach diesem Protokoll konfiguriert sind,
und der Art und Weise vorangestellt, wie in einem Prozeßsteuerungsnetz,
welches das Fieldbus-Protokoll verwendet, die Kommunikation erfolgt.
Es versteht sich aber, daß das
Fieldbus-Protokoll zwar ein relativ neues, vollständig digitales
Kommunikationsprotokoll ist, das zum Gebrauch in Prozeßsteuerungsnetzen
entwickelt wurde, dieses Protokoll in der Technik bekannt und im
einzelnen in zahlreichen Artikeln, Broschüren und Beschreibungen beschrieben
ist, die u. a. von der Fieldbus Foundation, einer gemeinnützigen Organisation
mit dem Sitz in Austin, Texas, veröffentlicht, verteilt und zur
Verfügung
gestellt werden. Insbesondere ist das Fieldbus-Protokoll und die
Art der Kommunikation mit das Fieldbus-Protokoll verwendenden Einrichtung
und der Speicherung von Daten in diesen im einzelnen in den Handbüchern mit
dem Titel Communications Technical Specification und User Layer
Technical Specification von der Fieldbus Foundation beschrieben;
diese Publikationen werden hier summarisch eingeführt.
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Das
Fieldbus-Protokoll ist ein vollkommen digitales, serielles, Zweiwege-Kommunikationsprotokoll,
das eine standardisierte physische Schnittstelle für eine Zweidrahtschleife
oder einen Zweidrahtbus bereitstellt, der "Feld"-Einrichtungen
wie Sensoren, Aktoren, Controller, Ventile usw. miteinander verbindet,
die in einer Instrumenten- oder Prozeßsteuerungsumgebung etwa einer
Fabrik oder einer Anlage angeordnet sind. Das Fieldbus-Protokoll
bietet tatsächlich
ein lokales Netz für
Feldinstrumente (Feldeinrichtungen) Innerhalb einer Prozeßanlage,
das es diesen Feldeinrichtungen ermöglicht, Steuerfunktionen an
Stellen auszuführen,
die innerhalb eines Prozesses verteilt sind, und miteinander vor
und nach der Ausführung
dieser Steuerfunktionen zu kommunizieren, um eine Gesamtsteuerungsstrategie
zu implementieren. Da das Fp bietet tatsächlich ein lokales Netz für Feldinstrumente
(Feldeinrichtungen) Innerhalb einer Prozeßanlage, das es diesen Feldeinrichtungen
ermöglicht,
Steuerfunktionen an Stellen auszuführen, die innerhalb eines Prozesses
verteilt sind, und miteinander vor und nach der Ausführung dieser Steuerfunktionen
zu kommunizieren, um eine Gesamtsteuerungsstrategie zu implementieren.
Da das Fieldbus-Protokoll die Verteilung von Steuerfunktionen innerhalb
eines Prozeßsteuerungsnetzes
möglich
macht, verringert es die Komplexität der zentralen Prozeßsteuereinrichtung,
die typischerweise einem DCS zugeordnet ist, oder eliminiert gänzlich die Notwendigkeit
für eine
solche.
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Es
wird nun auf 1 Bezug genommen. Ein Prozeßsteuerungsnetz 10,
welches das Fieldbus-Protokoll verwendet, kann einen Hauptrechner 12 aufweisen,
der mit einer Reihe anderer Einrichtungen wie etwa einem Programmlogikcontroller
(PLC) 13, einer Reihe von Steuereinrichtungen 14,
einer weiteren Haupteinrichtung 15 und einer Gruppe von Feldeinrichtungen 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 und 32 über eine
Zweidraht-Fieldbus-Schleife
oder einen solchen Bus 34 verbunden ist. Das Netz 10 kann
ferner andere Einrichtungen wie etwa einen Busüberwacher 35 aufweisen,
die den Bus 34 ständig
abhören
und Kommunikations- und Diagnoseinformation sammeln, die zur Bewertung
der Leistungsfähigkeit des
Netzes 10 genutzt wird. Der Bus 34 hat verschiedene
Abschnitte oder Segmente 34a, 34b und 34c, die
durch Brückeneinrichtungen 30 und 32 voneinander
getrennt sind. Jeder der Abschnitte 34a, 34b und 34c verbindet
eine Untergruppe der an den Bus 34 angeschlossenen Einrichtungen
miteinander, um Kommunikationen zwischen den Einrichtungen auf eine
noch zu beschreibende Weise zu ermöglichen. Selbstverständlich ist
das Netz von 1 nur beispielhaft, und es gibt
viele andere Möglichkeiten,
wie ein Prozeßsteuerungsnetz
unter Nutzung des Fieldbus-Protokolls
konfiguriert sein kann. Typischerweise ist ein Konfigurierer in
einer der Einrichtungen wie etwa dem Hauptrechner 12 angeordnet
und zuständig
für das
Einrichten oder Konfigurieren jeder der Einrichtungen (die insofern "intelligente" Einrichtungen sind,
als jede einen Mikroprozessor aufweist, der Kommunikations- und
in einigen Fällen
Steuerfunktionen ausüben
kann) sowie für
das Erkennen, wenn neue Feldeinrichtungen an den Bus 34 angeschlossen
werden, wenn Feldeinrichtungen von dem Bus 34 getrennt
werden, für
den Empfang von einigen der von den Feldeinrichtungen 6 bis 32 erzeugten
Daten und für
die Kopplung mit einem oder mehreren Benutzerendgeräten, die
sich in dem Hauptrechner 12 oder in einer anderen Einrichtung
befinden können, die
auf irgendeine Weise mit dem Hauptrechner 12 verbunden
ist.
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Der
Bus 34 unterstützt
oder erlaubt die rein digitale Zweiwege-Kommunikation und kann auch ein
Energiesignal an eine oder alle von den damit verbundenen Einrichtungen
liefern, beispielsweise die Feldeinrichtungen 16 bis 32.
Alternativ kann jede oder können
alle Einrichtungen 12 bis 32 ihre eigenen Energieversorgungen
haben oder können
mit externen Energieversorgungen über gesonderte Drähte (nicht
gezeigt) verbunden sein. Die Einrichtungen 12 bis 32 sind
in 1 so gezeigt, daß sie mit dem Bus 34 in
einer Standardverbindung vom Bustyp verbunden sind, wobei eine Vielzahl
von Einrichtungen mit dem gleichen Paar von Drähten verbunden ist, welche
die Bussegmente 34a, 34b und 34c bilden;
das Fieldbus-Protokoll erlaubt aber andere Einrichtungs-/Draht-Topologien
einschließlich Punkt-zu-Punkt-Verbindungen,
wobei jede Einrichtung mit einer Einrichtung oder einem Hauptrechner über ein
separates Zweidrahtpaar verbunden ist (ähnlich typischen analogen 4-20-mA-DCS-Systemen),
sowie Baum- oder Stichverbindungen, bei denen jede Einrichtung mit
einem gemeinsamen punkt in einem Zweidrahtbus verbunden ist, der
beispielsweise ein Verzweigungsstück oder ein Abschlußbereich
in einer der Feldeinrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuerungsnetzes
sein kann.
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Daten
können über die
verschiedenen Bussegmente 34a, 34b und 34c mit
den gleichen oder verschiedenen Übertragungs-Baudraten
oder -geschwindigkeiten entsprechend dem Fieldbus-Protokoll gesendet
werden. Beispielsweise sieht das Fieldbus-Protokoll eine Übertragungsrate
(H1) von 31,25 kbit/s vor, die als von den Bussegmenten 34b und 34c in 1 genutzt
dargestellt ist, und/oder sieht eine Übertragungsrate (H2) von 2,5
Mbit/s vor, die typischerweise für
die fortgeschrittene Prozeßsteuerung,
die Ferneingabe/-ausgabe und Hochgeschwindigkeits-Fabrikautomatisierungsanwendungen
verwendet wird und als von dem Bussegment 34a von 1 genutzt
dargestellt ist. Ebenso können
Daten über
die Bussegmente 34a, 34b und 34c entsprechend
dem Fieldbus-Protokoll unter Nutzung einer Spannungsmoden-Zeichengabe
oder einer Strommoden-Zeichengabe gesendet werden. Selbstverständlich ist
die maximale Länge
jedes Segments des Busses 34 nicht streng begrenzt, sondern
statt dessen durch die Übertragungsrate,
den Kabeltyp, den Drahtdurchmesser, die Busenergieoption usw. dieses
Abschnitts bestimmt.
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Das
Fieldbus-Protokoll klassifiziert die Einrichtungen, die mit dem
Bus 34 verbunden werden können, in drei Kategorien, und
zwar Basiseinrichtungen, Linkmaster-Einrichtungen und Brückeneinrichtungen. Basiseinrichtungen
(z. B. die Einrichtungen 18, 20, 24 und 28 von 1)
können
kommunizieren, d. h. Kommunikationssignale auf den Bus senden oder
von diesem empfangen, können
aber nicht die Reihenfolge oder den Zeitpunkt der Kommunikation,
die auf dem Bus 34 stattfindet, bestimmen. Linkmaster-Einrichtungen (wie
die Einrichtungen 16, 22 und 26 sowie
der Hauptrechner 12 von 1) sind
Einrichtungen, die über
den Bus 34 kommunizieren und imstande sind, den Fluß und die
zeitliche Steuerung von Kommunikationssignalen auf dem Bus 34 zu
steuern. Brückeneinrichtungen
(wie die Einrichtungen 30 und 32 von 1)
sind Einrichtungen, die konfiguriert sind, um auf einzelnen Segmenten
oder Zweigen eines Fieldbus-Busses zu kommunizieren und diese miteinander
zu verbinden, um größere Prozeßsteuerungsnetze
zu erschaffen. Falls gewünscht,
können
Brückeneinrichtungen
eine Umwandlung zwischen unterschiedlichen Datengeschwindigkeiten
und/oder unterschiedlichen Datenzeichengabeformaten bewirken, die
auf den verschiedenen Segmenten des Busses 34 verwendet werden,
können
Signale verstärken,
die zwischen den Segmenten des Busses 34 laufen, können die zwischen
den verschiedenen Segmenten des Busses 34 fließenden Signale
filtern und nur diejenigen Signale durchlassen, die dazu bestimmt
sind, von einer Einrichtung an einem der Bussegmente empfangen zu
werden, mit der die Brücke
verbunden ist, und/oder können
andere Aktionen ausführen,
die notwendig sing, um verschiedene Segmente des Busses 34 zu
verbinden. Brückeneinrichtungen,
die Bussegmente miteinander verbinden, die mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten arbeiten, müssen
an der Segmentseite der Brücke
mit niedrigerer Geschwindigkeit Linkmasterfähigkeiten haben. Die Hauptrechner 12 und 15,
der PLC 13 und die Steuereinrichtungen 14 können jede
Art von Fieldbus-Einrichtung sein, sind aber typischerweise Linkmastereinrichtungen.
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Jede
der Einrichtungen 12 bis 32 ist imstande, über den
Bus 34 zu kommunizieren und, was wichtig ist, ist imstande,
selbständig
eine oder mehrere Prozeßsteuerfunktionen
auszuüben
unter Nutzung von Daten, welche die Einrichtung von dem Prozeß oder von
einer anderen Einrichtung über Kommunikationssignale
auf dem Bus 34 gesammelt hat. Fieldbus-Einrichtungen sind
somit imstande, Teile einer Gesamtsteuerungsstrategie direkt zu
implementieren, die in der Vergangenheit von einer zentralen digitalen
Steuereinrichtung eines DCS ausgeführt wurde. Zur Ausführung von
Steuerfunktionen weist jede Fieldbus-Einrichtung einen oder mehrere
standardisierte "Blöcke" auf, die in einem
Mikroprozessor innerhalb der Einrichtung implementiert sind. Insbesondere
weist jede Fieldbus-Einrichtung einen Ressourcenblock auf und kann
null oder mehr Funktionsblöcke
sowie null oder mehr Wandlerblöcke
aufweisen. Diese Blöcke
werden als Blockobjekte bezeichnet.
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Ein
Ressourcenblock speichert und überträgt einrichtungsspezifische
Daten, die einige der Charakteristiken einer Fieldbus-Einrichtung
betreffen, beispielsweise einen Einrichtungstyp, eine Revisionsangabe
für die
Einrichtung sowie Angaben darüber,
wo andere einrichtungsspezifische Informationen innerhalb eines
Speichers der Einrichtung erhalten werden können. Verschiedene Hersteller
von Einrichtungen speichern zwar unterschiedliche Arten von Daten
in dem Ressourcenblock einer Feldeinrichtung, aber jede Feldeinrichtung,
die dem Fieldbus-Protokoll entspricht, enthält einen Ressourcenblock, der
einige Daten speichert.
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Ein
Funktionsblock definiert und implementiert eine Eingangsfunktion,
eine Ausgangsfunktion oder eine Steuerfunktion, die der Feldeinrichtung
zugeordnet ist, und somit werden Funktionsblöcke im allgemeinen als Eingangs-,
Ausgangs- und Steuerfunktionsblöcke
bezeichnet. Andere Kategorien von Funktionsblöcken wie Hybridfunktionsblöcke können jedoch
existieren oder zukünftig
entwickelt werden. Jeder Eingangs- oder Ausgangsfunktionsblock erzeugt
mindestens einen Prozeßsteuereingang
(wie etwa eine Prozeßvariable
von einer Prozeßmeßeinrichtung)
oder Prozeßsteuerausgang
(wie etwa eine Ventilposition, die einer Aktoreinrichtung zugeführt wird),
während
jeder Steuerfunktionsblock einen Algorithmus verwendet (der eventuell
geschützt
sein kann), um einen oder mehrere Prozeßausgänge aus einem oder mehreren
Prozeßeingängen und Steuereingängen zu
erzeugen. Beispiele von Standard-Funktionsblöcken umfassen Analogeingangs(AI)-,
Analogausgangs(AO)-, Bias(B)-, Steuerselektor(SC)-, diskreter Eingangs(DI)-,
diskreter Ausgangs(DO)-, manueller Lade(ML)-, Proportional/Differential(PD)-,
Proportional/Integral/Differential(PID)-, Verhältnis(RA)- und Signalselektor(SS)-Funktionsblöcke. Andere
Arten von Funktionsblöcken
gibt es jedoch ebenfalls, und neue Arten von Funktionsblöcken können definiert
oder erzeugt werden, um in der Fieldbus-Umgebung wirksam zu sein.
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Ein
Wandlerblock koppelt die Eingänge
und Ausgänge
eines Funktionsblocks mit lokalen Hardwareeinrichtungen wie Sensoren
und Einrichtungsbetätigern,
um es Funktionsblöcken
zu ermöglichen, die
Ausgänge
von lokalen Sensoren zu lesen und lokale Einrichtungen anzuweisen,
eine oder mehrere Funktionen wie etwa das Bewegen eines Ventilelements
auszuführen.
Wandlerblöcke
enthalten charakteristisch Information, die notwendig ist, um Signale
zu interpretieren, die von einer lokalen Einrichtung abgegeben werden,
und um lokale Hardwareeinrichtungen richtig zu steuern, die beispielsweise Information
zur Erkennung des Typs einer lokalen Einrichtung, Kalibrierinformation,
die einer lokalen Einrichtung zugeordnet ist, usw. aufweisen. Ein
einzelner Wandlerblock ist typischerweise jedem Eingangs- oder Ausgangsfunktionsblock
zugeordnet. Die meisten Funktionsblöcke können Alarm- oder Ereignisanzeigen
auf der Basis von vorbestimmten Kriterien erzeugen und sind imstande,
in verschiedenen Betriebsarten bzw. Moden unterschiedlich wirksam zu
sein. Allgemein gesagt, können
Funktionsblöcke wirksam
sein: in einem automatischen Modus, in dem beispielsweise der Algorithmus
eines Funktionsblocks automatisch abläuft; einem Bedienermodus, in
dem der Eingang oder Ausgang beispielsweise eines Funktionsblocks
manuell gesteuert wird; einem Außerdienst-Modus, in dem der
Block unwirksam ist; einem Kaskadenmodus, in dem die Operation des Blocks
durch den Ausgang eines anderen Blocks beeinflußt (bestimmt) wird; und einem
oder mehreren Fernmoden, in dem ein abgesetzter Computer den Modus
des Blocks bestimmt. Andere Operationsmoden gibt es jedoch in dem
Fieldbus-Protokoll.
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Es
ist bedeutsam, daß jeder
Block imstande ist, mit anderen Blöcken in der gleichen Feldeinrichtung
oder verschiedenen Feldeinrichtungen über den Fieldbus-Bus 34 zu
kommunizieren, wobei Standard-Mitteilungsformate verwendet werden,
die durch das Fieldbus-Protokoll definiert sind. Infolgedessen können Kombinationen
von Funktionsblöcken
(in derselben Einrichtung oder in verschiedenen Einrichtungen) miteinander
kommunizieren, um eine oder mehrere dezentrale Steuerschleifen zu
erzeugen. Beispielsweise kann ein PID-Funktionsblock in einer Feldeinrichtung über den
Bus 34 so angeschlossen sein, daß er einen Ausgang eines AI-Funktionsblocks
in einer zweiten Feld einrichtung empfängt, Daten an einen AO-Funktionsblock
in einer dritten Feldeinrichtung abgibt und einen Ausgang des AO-Funktionsblocks
als Rückführungswert
empfängt,
um eine Prozeßsteuerschleife
zu erzeugen, die separat und getrennt von jeder DCS-Steuereinrichtung
ist. Auf diese Weise verlagern Kombinationen von Funktionsblöcken Steuerfunktionen
aus einer zentralen DCS-Umgebung, was es DCS-Multifunktionssteuereinrichtungen
erlaubt, Überwachungs-
oder Koordinierungsfunktionen auszuüben oder vollständig zu
entfallen. Ferner bilden Funktionsblöcke eine grafische blockorientierte
Struktur zum einfachen Konfigurieren eines Prozesses und erlauben
die Verteilung von Funktionen zwischen Feldeinrichtungen unterschiedlicher
Hersteller, weil diese Blöcke
ein gleichbleibendes Kommunikationsprotokoll verwenden.
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Die
hier erörterten
Blockobjekte werden zwar als "Funktionsblöcke" in Verbindung mit
dem Fieldbus-Protokoll bezeichnet, es ist aber für den Fachmann ersichtlich,
daß Prozeßsteuerungsnetze,
die andere Kommunikationsprotokolle verwenden, Prozeßfunktionsmodule
aufweisen, die zu den beschriebenen Funktionsblöcken analog sind. Die Beispiele in
der folgenden Beschreibung sind zwar auf das Fieldbus-Protokoll
ausgerichtet, aber die vorliegende Erfindung ist in Netzen anwendbar,
die andere Kommunikationsprotokolle verwenden, und ist nicht auf Prozeßsteuerungsnetze
beschränkt,
die das Fieldbus-Protokoll verwenden.
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Zusätzlich dazu,
daß jede
Feldeinrichtung Blockobjekte enthält und implementiert, weist
jede Feldeinrichtung eines oder mehrere andere Objekte auf wie Linkobjekte,
Trendobjekte, Warnobjekte und Betrachtungsobjekte. Linkobjekte definieren
die Verbindungen zwischen den Eingängen und Ausgängen von
Blöcken
(wie Funktionsblöcken)
sowohl innerhalb der Feldeinrichtung als auch über den Fieldbus-Bus 34.
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Trendobjekte
erlauben eine lokale Trendbildung von Funktionsblockparametern für den Zugang durch
andere Einrichtungen wie etwa den Hauptrechner 12 oder
Steuereinrichtungen 14 von 1. Trendobjekte
halten kurzzeitige historische Daten, die sich auf beispielsweise
einen Funktionsblockparameter beziehen, und berichten diese Daten
an andere Einrichtungen oder Funktionsblöcke über den Bus 34 auf
eine asynchrone Weise. Warnobjekte berichten Alarme und Ereignisse über den
Bus 34. Diese Alarme oder Ereignisse können sich auf irgendein Ereignis
beziehen, das innerhalb einer Einrichtung oder eines der Blöcke einer
Einrichtung eintritt. Betrachtungsobjekte sind vordefinierte Gruppierungen von
Blockparametern, die in Standard-Mensch-/Maschine-Schnittstellen verwendet
werden, und können von
Zeit zu Zeit an andere Einrichtungen zum Betrachten gesendet werden.
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In 2 ist
eine Fieldbus-Einrichtung, die beispielsweise eine der Feldeinrichtungen 16 bis 28 von 1 ist,
gezeigt und weist drei Ressourcenblöcke 48, drei Funktionsblöcke 50, 51 und 52 und
zwei Wandlerblöcke 53 und 54 auf.
Einer der Funktionsblöcke 50 (der
ein Eingabefunktionsblock sein kann) ist durch den Wandlerblock 53 mit
einem Sensor 55 verbunden, der beispielsweise ein Temperatursensor,
ein Sollwert-Anzeigesensor usw. sein kann. Der zweite Funktionsblock 51 (der
ein Ausgabefunktionsblock sein kann) ist durch den Wandlerblock 54 mit einer
Ausgabeeinrichtung wie etwa einem Ventil 56 verbunden.
Der dritte Funktionsblock 52 (der ein Steuerfunktionsblock
sein kann) hat ein ihm zugeordnetes Trendobjekt 57 zur
Trendbildung des Eingabeparameters des Funktionsblocks 52.
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Linkobjekte 58 definieren
die Blockparameter von jedem der zugehörigen Blöcke, und Warnobjekte 59 liefern
Alarme oder Ereignismitteilungen für jeden der zugehörigen Blöcke. Betrachtungsobjekte 60 sind
jedem der Funktionsblöcke 50, 51 und 52 zugeordnet
und enthalten oder gruppieren Datenlisten für die Funktionsblöcke, denen
sie zugeordnet sind. Diese Listen enthalten Informationen, die für jede einer
Gruppe von verschiedenen definierten Ansichten notwendig sind. Natürlich ist 2 nur
beispielhaft, und andere Anzahlen und Arten von Blockobjekten, Linkobjekten,
Warnobjekten, Trendobjekten und Betrachtungsobjekten können in
jeder Feldeinrichtung vorgesehen sein.
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Es
wird nun auf 3 Bezug genommen; das Blockbild
des Prozeßsteuerungsnetzes 10,
das die Einrichtungen 16, 18 und 24 als
Positionierer-/Ventileinrichtungen und die Einrichtungen 20, 22, 26 und 28 als
Geber zeigt, zeigt außerdem
die Funktionsblöcke,
die der Positionierer-/Ventileinrichtung 16, dem Geber 20 und
der Brücke 30 zugeordnet sind.
Wie 3 zeigt, umfaßt
die Positionierer-/Ventileinrichtung 16 einen Ressourcen(RSC)-Block 61, einen
Wandler(XDR)-Block 62 und eine Reihe von Funktionsblöcken wie
einen Analogausgangs/AO)-Funktionsblock 63, zwei PID-Funktionsblöcke 64 und 65 und
einen Signalwähl(SS)-Funktionsblock 69.
Der Wandler bzw. Geber 20 umfaßt einen Ressourcenblock 61,
zwei Wandlerblöcke 62 und
zwei Analogeingangs(AI)-Funktionsblöcke 66 und 67.
Ferner weist die Brücke 30 einen
Ressourcenblock 61 und einen PID-Funktionsblock 68 auf.
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Es
versteht sich, daß die
verschiedenen Funktionsblöcke
von 3 in einer Reihe von Steuerschleifen zusammenwirken
können
(indem sie über
den Bus 34 kommunizieren), und die Steuerschleifen, in
denen die Funktionsblöcke
der Positionierer-/Ventileinrichtung 16,
des Gebers 20 und der Brücke 30 liegen, sind
in 3 durch einen Schleifenerkennungsblock identifiziert,
der mit jedem dieser Funktionsblöcke
verbunden ist. Wie 3 zeigt, sind also der AO-Funktionsblock 63 und
der PID-Funktionsblock 64 der Positionierer-/Ventileinrichtung 16 und
der AI-Funktionsblock 66 der Wandler 20 in einer
Steuerschleife LOPP1 zusammengeschaltet, während der SS-Funktionsblock 69 der
Positionierer-/Ventileinrichtung 16, der AI-Funktionsblock 69 des
Gebers 20 und der PID-Funktionsblock 68 der Brücke 30 in
einer mit LOOP2 bezeichneten Schleife zusammengeschaltet sind. Der
andere PID-Funktionsblock 65 der Positionierer-/Ventileinrichtung 16 ist
in eine mit LOOP3 bezeichnete Steuerschleife eingefügt.
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Die
miteinander verbundenen Funktionsblöcke, welche die mit LOOP1 in 3 bezeichnete Steuerschleife
bilden, sind im einzelnen in dem Schema dieser Steuerschleife gemäß 4 gezeigt.
Wie aus 4 hervorgeht, ist die Steuerschleife
LOOP1 vollständig
aus Kommunikationsverbindungen zwischen dem AO-Funktionsblock 63 und
dem PID-Funktionsblock 64 der
Positionierer-/Ventileinrichtung 16 und dem AI-Funktionsblock 6G des
Gebers 20 (3) gebildet. Das Steuerschleifendiagramm
von 4 zeigt die Übertragungsverbindungen
zwischen diesen Funktionsblöcken
unter Verwendung von Linien, an denen die Prozeß- und Steuereingänge und
-ausgänge
dieser Funktionsblöcke angebracht
sind. So ist der Ausgang des AI-Funktionsblocks 66, der
ein Prozeßmeß- oder
Prozeßparametersignal
aufweisen kann, kommunikativ über
das Bussegment 34b mit dem Eingang des PID-Funktionsblocks 64 verbunden,
der einen Ausgang hat, der ein Steuersignal aufweist und kommunikativ
mit einem Eingang des AO-Funktionsblocks 63 verbunden ist.
Ein Ausgang des AO-Funktionsblocks 63, der ein Rückführungssignal
aufweist, das beispielsweise die Position des Ventils 16 bezeichnet,
ist mit einem Steuereingang des PID-Funktionsblocks 64 verbunden.
Der PID-Funktionsblock 64 verwendet dieses Rückführungssignal
gemeinsam mit dem Prozeßmeßsignal
von dem AI-Funktionsblock 66 zur Implementierung der geeigneten
Steuerung des AO-Funktionsblocks 63. Natürlich können die
durch die Linien in dem Steuerschleifenschema von 4 bezeichneten
Verbindungen intern innerhalb einer Feldeinrichtung ausgeführt werden,
wenn, wie im Fall der AO- und PID-Funktionsblöcke 63 und 64,
die Funktionsblöcke
innerhalb derselben Feldeinrichtung sind (z. B. der Positionierer-/Ventileinrichtung 16),
oder diese Verbindungen können über den
Zweidraht-Kommunikationsbus 34 unter Verwendung von synchronen
Standard-Fieldbus-Kommunikationen implementiert sein. Selbstverständlich werden
andere Steuerschleifen von anderen Funktionsblöcken implementiert, die in
anderen Konfigurationen kommunikativ miteinander verbunden sind.
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Zur
Implementierung und Durchführung
von Kommunikations- und Steueraktivitäten verwendet das Fieldbus-Protokoll
drei allgemeine Technologiekategorien, die als eine physikalische
Schicht bzw. Bitübertragungsschicht,
ein Kommunikations-"Stapel" und eine Benutzerschicht
bezeichnet sind. Die Benutzerschicht umfaßt die Steuer- und Konfigurationsfunktionen,
die in Form von Blöcken
(wie Funktionsblöcken)
und Objekten innerhalb einer bestimmten Prozeßsteuereinrichtung oder Feldeinrichtung vorgesehen
sind. Die Benutzerschicht ist typischerweise in einer urheberrechtlich
geschützten
Weise von dem Hersteller der Vorrichtung konstruiert, muß jedoch
imstande sein, Mitteilungen entsprechend dem Standard-Mitteilungsformat
zu empfangen und zu senden, das von dem Fieldbus-Protokoll definiert ist,
und von einem Benutzer auf übliche
Weise konfiguriert zu werden. Die Bitübertragungsschicht und der
Kommunikationsstapel sind notwendig, um die Kommunikation zwischen
verschiedenen Blöcken verschiedener
Feldeinrichtungen auf eine standardisierte Weise unter Verwendung
des Zweidraht-Busses 34 auszuführen, und können nach dem wohlbekannten
in Schichten aufgebauten Kommunikationsmodell Open Systems Interconnect
bzw. OSI ausgebildet sein.
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Die
Bitübertragungsschicht,
die der OSI-Schicht 1 entspricht, ist in jede Feldeinrichtung und
den Bus 34 eingebettet und wirksam zur Umwandlung von elektromagnetischen
Signalen, die von dem Fieldbus-Übertragungsmedium
(dem Zweidrahtbus 34) empfangen werden, in Mitteilungen,
die von dem Kommunikationsstapel der Feldeinrichtung genutzt werden
können.
Die Bitübertragungsschicht
kann man sich als den Bus 34 und die auf dem Bus 34 vorhandenen
elektromagnetischen Signale an den Eingängen und Ausgängen der
Feldeinrichtungen vorstellen.
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Der
Kommunikationsstapel, der in jeder Fieldbus-Einrichtung vorhanden
ist, weist eine Datensicherungsschicht, die der OSI-Schicht 2 entspricht,
eine Fieldbus-Zugangsunterschicht sowie eine Fieldbus-Mitteilungsdarstellungsschicht,
die der OSI-Schicht 6 entspricht, auf. Es gibt in dem Fieldbus-Protokoll
keine entsprechende Struktur für
die OSI-Schichten 3 bis 5. Die Anwendungen einer Fieldbus-Einrichtung
weisen jedoch eine Schicht 7 auf, während eine Benutzerschicht
eine Schicht 8 ist, die in dem OSI-Protokoll nicht definiert ist.
Jede Schicht in dem Kommunikationsstapel ist für die Codierung oder Decodierung
eines Teils der Mitteilung oder des Signals zuständig, das auf dem Fieldbus-Bus 34 übertragen
wird. Infolgedessen werden von jeder Schicht des Kommunikationsstapels
bestimmte Anteile des Fieldbus-Signals wie Präambeln, Anfangsbegrenzer und
Endbegrenzer hinzugefügt
oder entfernt, und in manchen Fällen
werden die davon befreiten Anteile des Fieldbus-Signals decodiert,
um zu erkennen, wohin der Rest des Signals oder der Mitteilung gesendet
werden soll, oder ob das Signal verworfen werden soll, weil es beispielsweise
eine Mitteilung oder Daten für
Funktionsblöcke
enthält,
die sich nicht in der empfangenden Feldeinrichtung befinden.
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Die
Datensicherungsschicht steuert die Übertragung von Mitteilungen
auf den Bus 34 und verwaltet den Zugang zu dem Bus 34 entsprechend einem
deterministischen zentralen Busablaufplaner, der als linkaktiver
Ablaufplaner bezeichnet und noch im einzelnen beschrieben wird.
Die Datensicherungsschicht entfernt eine Präambel von den Signalen auf
dem Übertragungsmedium
und kann die empfangene Präambel
nutzen, um den internen Takt der Feldeinrichtung mit dem ankommenden
Fieldbus-Signal zu synchronisieren. Ebenso wandelt die Datensicherungsschicht
Mitteilungen auf dem Kommunikationsstapel in physikalische Fieldbus-Signale
um und codiert diese Signale mit Taktinformation, um ein "synchrones serielles" Signal zu bilden,
das eine geeignete Präambel
zur Übertragung
auf dem Zweidrahtbus 34 hat. Während des Decodierungsvorgangs erkennt
die Datensicherungsschicht spezielle Codes innerhalb der Präambel wie
Anfangsbegrenzer und Endbegrenzer, um den Beginn und das Ende einer bestimmten
Fieldbus-Mitteilung zu erkennen, und kann eine Prüfsumme ausführen, um
die Integrität des
Signals oder der Mitteilung, die von dem Bus 34 empfangen
wird, zu verifizieren. Ebenso überträgt die Datensicherungsschicht
Fieldbus-Signale auf den Bus 34 durch Hinzufügen von
Anfangs- und Endbegrenzern zu Mitteilungen an dem Kommunikationsstapel
und Plazieren dieser Signale auf dem Übertragungsmedium zum richtigen
Zeitpunkt.
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Die
Fieldbus-Mitteilungsdarstellungsschicht erlaubt der Benutzerschicht
(d. h. den Funktionsblöcken,
Objekten usw. einer Feldeinrichtung), über den Bus 34 unter
Verwendung eines Standardsets von Mitteilungsformaten zu kommunizieren,
und beschreibt die Kommunikationsdienste, Mitteilungsformate und
Protokollverhalten, die notwendig sind, um Mitteilungen aufzubauen,
die an dem Kommunikationsstapel zu plazieren und der Benutzerschicht
zuzuführen
sind. Da die Fieldbus-Mitteilungsdarstellungsschicht standardisierte
Kommunikationen für die
Benutzerschicht liefert, sind spezielle Fieldbus-Mitteilungsdarstellungs-Kommunikationsdienste
für jede
Art von oben beschriebenen Objekten definiert. Beispielsweise umfaßt die Fieldbus-Mitteilungsdarstellungsschicht
Objektlexikondienste, die es einem Benutzer erlauben, ein Objektlexikon
einer Einrichtung zu lesen. In dem Objektlexikon sind Objektbeschreibungen
gespeichert, die jedes der Objekte (etwa Blockobjekte) einer Einrichtung
beschreiben oder identifizieren. Die Fieldbus-Mitteilungsdarstellungsschicht
stellt ferner Kontextverwaltungsdienste bereit, die es einem Benutzer
erlauben, Kommunikationsbeziehungen zu lesen und zu ändern, die als
noch zu beschreibende virtuelle Kommunikationsbeziehungen (VCR)
bekannt und einem oder mehreren Objekten einer Einrichtung zugeordnet sind.
Ferner stellt die Fieldbus-Mitteilungsdarstellungsschicht variable
Zugangsdienste, Ereignisdienste, Hochlade- und Herunterladedienste
und Programmaufrufdienste bereit, die sämtlich im Fieldbus-Protokoll
wohlbekannt sind und daher nicht mehr im einzelnen beschrieben werden.
Die Fieldbus-Zugangsunterschicht bildet die Fieldbus-Mitteilungsdarstellungsschicht
in die Datensicherungsschicht ab.
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Um
die Operation dieser Schichten zuzulassen oder zu ermöglichen,
weist jede Fieldbus-Einrichtung
eine Managementinformationsbasis MIB auf, die eine Datenbank ist,
die VCR, dynamische Variablen, Statistiken, Zeitablaufpläne des linkaktiven Ablaufplaners,
Funktionsblockausführungs-Zeitablaufpläne und Einrichtungskennungs-
und Adresseninformation speichert. Selbstverständlich kann auf die Informationen
innerhalb der MIB jederzeit unter Anwendung von Fieldbus-Standardmitteilungen
oder -befehlen zugegriffen oder können diese geändert werden.
Ferner ist gewöhnlich
jede Einrichtung mit einer Einrichtungsbeschreibung versehen, um
einem Benutzer oder einem Hauptrechner eine ausführliche Betrachtung der Information
in dem VFD zu geben. Eine Einrichtungsbeschreibung, die typischerweise mit
einem Token versehen sein muß,
um von einem Hauptrechner genutzt werden zu können, speichert Information,
die der Hauptrechner benötigt,
um die Bedeutung der Daten in den VFD einer Einrichtung zu verstehen.
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Zur
Implementierung einer Steuerungsstrategie unter Verwendung von Funktionsblöcken, die
in einem Prozeßsteuerungsnetz
verteilt sind, muß natürlich die
Ausführung
der Funktionsblöcke
in bezug auf die Ausführung
anderer Funktionsblöcke
in einer bestimmten Steuerschleife präzise geplant sein. Ebenso muß die Kommunikation
zwischen verschiedenen Funktionsblöcken präzise auf dem Bus 34 geplant
sein, so daß die
richtigen Daten jedem Funktionsblock zur Verfügung gestellt werden, bevor
dieser Block ausgeführt
wird.
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Die
Art und Weise, wie verschiedene Feldeinrichtungen (und verschiedene
Blöcke
in Feldeinrichtungen) über
das Fieldbus-Übertragungsmedium kommunizieren,
wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Damit eine Kommunikation stattfindet, wirkt eine der Linkmastereinrichtungen
an jedem Segment des Busses 34 (z. B. die Einrichtungen 12, 16 und 26)
als linkaktiver ablaufplaner (LAS), der die Kommunikation an dem
zugehörigen
Segment des Busses 34 aktiv plant und steuert. Der LAS
für jedes
Segment des Busses 34 speichert und aktualisiert einen
Kommunikationsablaufplan (einen linkaktiven Ablaufplan), der die
Zeiten enthält,
zu denen jeder Funktionsblock jeder Einrichtung planmäßig eine periodische
Kommunikationsaktivität
auf dem Bus 34 beginnt, und die Zeitdauer, während der
diese Kommunikationsaktivität
stattfinden soll. Es kann zwar eine – und nur eine – aktive
LAS-Einrichtung an jedem Segment des Busses 34 geben, aber
andere Linkmastereinrichtungen (wie die Einrichtung 22 an dem
Segment 34b) können
als Reserve-LAS dienen und aktiv werden, wenn beispielsweise der
aktuelle LAS ausfällt.
Basiseinrichtungen sind nicht fähig,
zu irgendeiner Zeit ein LAS zu werden.
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Allgemein
gesagt, sind Kommunikationsaktivitäten über den Bus 34 in
sich wiederholende Makrozyklen unterteilt, von denen jeder eine
synchrone Kommunikation für
jeden Funktionsblock aufweist, der an einem bestimmten Segment des
Busses 34 aktiv ist, und eine oder mehrere asynchrone Kommunikationen
für einen
oder mehrere der Funktionsblöcke
oder Einrichtungen aufweist, die an einem Segment des Busses 34 aktiv
sind. Eine Einrichtung kann aktiv sein, d. h. Daten zu jedem Segment
des Busses 34 senden und Daten von jedem Segment des Busses 34 empfangen,
auch wenn sie physisch mit einem anderen Segment des Busses 34 verbunden
ist, und zwar durch koordinierte Operation der Brücken und
der LAS an dem Bus 34.
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Während jedes
Makrozyklus führt
jeder der Funktionsblöcke,
die an einem bestimmten Segment des Busses 34 aktiv sind,
gewöhnlich
zu einer anderen, jedoch präzise
geplanten (synchronen) Zeit aus und publiziert zu einer anderen
präzise
geplanten Zeit seine Ausgangsdaten an diesem Segment des Busses 34 als
Reaktion auf einen Zwangsdatenbefehl, der von dem geeigneten LAS
erzeugt wird. Bevorzugt ist für
jeden Funktionsblock geplant, daß er seine Ausgangsdaten kurz
nach dem Ende der Ausführungsperiode
des Funktionsblocks publiziert. Ferner sind die Datenpublizierungszeiten
der verschiedenen Funktionsblöcke
seriell so geplant, daß keine zwei
Funktionsblöcke
an einem bestimmten Segment des Busses 34 Daten gleichzeitig
publizieren. Während
der Zeit, in der eine synchrone Kommunikation nicht stattfindet,
darf jede Feldeinrichtung nacheinander Alarmdaten, Betrachtungsdaten
usw. auf asynchrone Weise unter Nutzung von tokengesteuerten Kommunikationen übertragen.
Die Ausführungszeiten
und die erforderliche Zeitdauer zur vollständigen Ausführung jedes Funktionsblocks
sind in der Managementinformationsbasis MIB der Einrichtung gespeichert,
in der sich der Funktionsblock befindet, während, wie oben gesagt, die
Zeiten zum Senden der Zwangsdatenbefehle zu jeder der Einrichtungen an
einem Segment des Bisses 34 in der MIB der LAS-Einrichtung
für dieses
Segment gespeichert sind. Diese Zeiten sind typischerweise als Versatzzeiten
gespeichert, weil sie die Zeiten bezeichnen, zu denen ein Funktionsblock
ausführen
soll oder Daten als Versatz vom Beginn einer "absoluten Linkplanstartzeit" senden soll, die
allen Einrichtungen bekannt ist, die mit dem Bus 34 verbunden
sind.
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Zur
Durchführung
von Kommunikationen während
jedes Makrozyklus sendet der LAS, beispielsweise der LAS 16 des
Bussegments 34b, einen Zwangsdatenbefehl an jede der Einrichtungen
an dem Bussegment 34b entsprechend der Liste von Übertragungszeiten,
die in dem linkaktiven Ablaufplan gespeichert sind. Bei Empfang
eines Zwangsdatenbefehls publiziert ein Funktionsblock einer Einrichtung
seine Ausgangsdaten auf dem Bus 34 für einen bestimmten Zeitraum.
Da jeder Funktionsblock typischerweise so eingeplant ist, daß er so
ausführt, daß die Ausführung dieses
Blocks beendet ist, kurz bevor der Block nach Plan einen Zwangsdatenbefehl empfängt, sollten
die als Reaktion auf einen Zwangsdatenbefehl publizierten Daten
die neuesten Ausgangsdaten des Funktionsblocks sein. Wenn jedoch ein
Funktionsblock langsam ausführt
und keine neuen Ausgänge
zwischengespeichert hat, wenn er den Zwangsdatenbefehl erhält, publiziert
der Funktionsblock die Ausgangsdaten, die während des letzten Durchlaufs
des Funktionsblocks erzeugt wurden, und zeigt durch Verwendung eines
Zeitstempels an, daß die
publizierten Daten alte Daten sind.
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Nachdem
der LAS einen Zwangsdatenbefehl an jeden Funktionsblock an einem
bestimmten Segment des Busses 34 gesendet hat und während der Zeiten,
in denen Funktionsblöcke
ausführen,
kann der LAS asynchrone Kommunikationsaktivitäten stattfinden lassen. Zur
Ausführung
einer asynchronen Kommunikation sendet der LAS eine Tokendurchlaßmitteilung
an eine bestimmte Feldeinrichtung. Wenn eine Feldeinrichtung eine
Tokendurchlaßmitteilung
empfängt,
hat diese Feldeinrichtung vollen Zugang zu dem Bus 34 (oder
einem Segment davon) und kann asynchrone Mitteilungen wie etwa Alarmmeldungen,
Trenddaten, vom Bediener ausgeführte
Sollwertänderungen
usw. senden, bis die Mitteilungen komplett sind oder eine maximale
zugewiesene "Tokenhaltezeit" abgelaufen ist.
Danach gibt die Feldeinrichtung den Bus 34 (oder ein bestimmtes Segment
davon) frei, und der LAS sendet eine Tokendurchlaßmitteilung
an eine andere Einrichtung. Dieser Prozeß wird wiederholt bis zum Ende
des Makrozyklus oder bis der LAS planmäßig einen Zwangsdatenbefehl
sendet, um eine synchrone Kommunikation zu bewirken. Selbstverständlich kann
in Abhängigkeit
von der Menge an Mitteilungsverkehr und der Anzahl von Einrichtungen
und Blöcken,
die mit einem bestimmten Segment des Busses 34 verbunden sind,
nicht jede Einrichtung in jedem Makrozyklus eine Tokendurchlaßmitteilung
empfangen.
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5 ist
ein Zeitplan, der die Zeiten zeigt, zu denen Funktionsblöcke an dem
Bussegment 34b von 1 während jedes
Makrozyklus des Bussegments 34b ausführen, und die Zeiten zeigt,
zu denen synchrone Kommunikationen während jedes dem Bussegment 34b zugeordneten
Makrozyklus stattfinden. In dem Zeitplan von 5 ist die
Zeit auf der Horizontalachse bezeichnet, und Aktivitäten, die
den verschiedenen Funktionsblöcken
der Positionierer-/Ventileinrichtung 16 und des Gebers 20 (von 3)
zugeordnet sind, sind auf der Vertikalachse aufgetragen. Die Steuerschleife,
in der jeder der Funktionsblöcke
wirksam ist, ist in 5 als Index angegeben. So bezeichnet
AILOOP1 den AI-Funktionsblock 66 des Gebers 20,
PIDLOOP2 bezeichnet den PID-Funktionsblock 64 der
Positionierer-/Ventileinrichtung 16 usw. Die Blockausführungsperiode
jedes der gezeigten Funktionsblöcke
ist mit einem schraffierten Kästchen bezeichnet,
wogegen jede planmäßige synchrone Kommunikation
durch einen vertikalen Balken in 5 bezeichnet
ist.
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Gemäß dem Zeitplan
von 5 führt
also während
jedes bestimmten Makrozyklus des Segments 34b (von 1)
der Funktionsblock AILOOP1 zuerst während des
Zeitraums aus, der mit dem Kästchen 70 bezeichnet
ist. Während
des Zeitraums, der mit dem vertikalen Balken 72 bezeichnet
ist, wird dann der Ausgang des Funktionsblocks AILOOP1 auf dem
Bussegment 34b als Reaktion auf einen Zwangsdatenbefehl
von dem LAS für
das Bussegment 34b publiziert. Ebenso bezeichnen die Kästchen 74, 76, 78, 80 und 81 die
Ausführungszeiten
der Funktionsblöcke
PIDLOOP1, AILOOP2,
AOLOOP1, SSLOOP2 und
PIDLOOP3 (die für jeden der verschiedenen Blöcke verschieden
sind), während
die vertikalen Balken 82, 84, 86, 88 und 89 die
Zeiten bezeichnen, in denen die Funktionsblöcke PIDLOOP1,
AILOOP2, AOLOOP1,
SSLOOP2 Und PIDLOOP3 Daten
auf dem Bussegment 34b publizieren.
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Wie
ersichtlich ist, zeigt das Zeitablaufschema von 5 auch
die Zeiten, die für
asynchrone Kommunikationsaktivitäten
verfügbar
sind, die während
der Ausführungszeiten
jedes der Funktionsblöcke
und während
der Zeit am Ende des Makrozyklus stattfinden können, während der keine Funktionsblöcke ausführen und
keine synchrone Kommunikation auf dem Bussegment 34b stattfindet.
Selbstverständlich
können,
falls gewünscht,
verschiedene Funktionsblöcke
absichtlich so eingeplant sein, daß sie gleichzeitig ausführen, und
nicht alle Funktionsblöcke
müssen
Daten auf dem Bus publizieren, wenn beispielsweise keine andere
Einrichtung an den von einem Funktionsblock erzeugten Daten teilnimmt.
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Feldeinrichtungen
können
Daten und Mitteilungen über
den Bus 34 publizieren oder übertragen unter Verwendung
von drei virtuellen Kommunikationsbeziehungen (VCR), die in der
Fieldbus-Zugangsunterschicht des Stapels jeder Feldeinrichtung definiert
sind. Ein Client/Server-VCR wird für in Warteschlange befindliche,
ungeplante, vom Benutzer initiierte Eins-zu-eins-Kommunikationen
zwischen Einrichtungen auf dem Bus 34 verwendet. Diese
Warteschlangenmitteilungen werden in der Reihenfolge gesendet und
empfangen, in der sie für
die Übertragung übergeben
werden, entsprechend ihrer Priorität und ohne Überschreiben vorhergehender
Mitteilungen. So kann eine Feldeinrichtung eine Client/Server-VCR
verwenden, wenn sie eine Tokendurchlaßmitteilung von einer LAS empfängt, um
eine Anforderungsmitteilung an eine andere Einrichtung auf dem Bus 34 zu
senden. Die Anfordernde wird als "Client" bezeichnet, und die Einrichtung, welche
die Anforderung empfängt,
wird als "Server" bezeichnet. Der Server
sendet eine Antwort, wenn er eine Tokendurchlaßmitteilung von dem LAS empfängt. Die
Client/Server-VCR wird beispielsweise genutzt, um vom Bediener ausgelöste Anforderungen
wie etwa Sollwertänderungen,
Abstimmparameterzugang und -änderungen,
Alarmbestätigungen
und Einrichtungshochlade- und -herunterladevorgänge auszuführen.
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Ein
Berichtverteilungs-VCR wird für
in Warteschlange befindliche unplanmäßige, vom Benutzer initiierte
Eins-an-viele-Kommunikationen verwendet. Wenn beispielsweise eine
Feldeinrichtung mit einem Ereignis- oder Trendbericht ein Durchlaßtoken von einem
LAS empfängt,
sendet diese Feldeinrichtung ihre Mitteilung an eine "Gruppenadresse", die in der Fieldbus-Zugangsunterschicht
des Kommunikationsstapels dieser Einrichtung definiert ist. Einrichtungen, die
so konfiguriert sind, daß sie
diese VCR abhören, empfangen
den Bericht. Die Berichtverteilungs-VCR wird typischerweise von
Fieldbus-Einrichtungen
verwendet, um Alarmmitteilungen an Bedienerkonsolen zu senden.
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Ein
Publizierer/Teilnehmer-VCR-Typ wird für in einem Puffer befindliche
Eins-an-viele-Kommunikationen
verwendet. Gepufferte Kommunikationen sind solche, die nur die neueste
Version der Daten speichern und senden, und somit überschreiben neue
Daten vorhergehende Daten vollständig.
Funktionsblockausgänge
weisen beispielsweise gepufferte Daten auf. Eine "Publizierer"-Feldeinrichtung
publiziert oder sendet eine Mitteilung unter Nutzung des Publizierer/Teilnehmer-VCR-Typs
an alle "Teilnehmer"-Feldeinrichtungen an dem Bus 34,
wenn die Publizierereinrichtung eine Zwangsdatenmitteilung von dem
LAS oder von einer Teilnehmereinrichtung empfängt. Die Publizierer-/Teilnehmer-Beziehungen sind
vorbestimmt und definiert und in der Fieldbus-Zugangsunterschicht
des Kommunikationsstapels jeder Feldeinrichtung gespeichert.
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Um
die richtigen Kommunikationsaktivitäten über den Bus 34 sicherzustellen,
sendet jeder LAS periodisch eine Zeitverteilungsmitteilung an alle
Feldeinrichtungen, die mit einem Segment des Busses 34 verbunden
sind, was es den empfangenden Einrichtungen ermöglicht, ihre lokale Anwendungszeit
so einzustellen, daß sie
miteinander synchron sind. Zwischen diesen Synchronisierungsmitteilungen
wird die Taktzeit in jeder Einrichtung auf der Basis ihres eigenen
internen Takts selbständig
aufrechterhalten. Die Taktsynchronisierung erlaubt es den Feldeinrichtungen,
Daten in dem gesamten Fieldbus-Netz
mit Zeitstempel zu versehen, um beispielsweise zu zeigen, wann Daten
erzeugt wurden.
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Ferner
speichert jeder LAS (und jede andere Linkmastereinrichtung) an jedem
Bussegment eine "aktuelle
Liste", die eine
Liste sämtlicher
Einrichtungen ist, die mit diesem Segment des Busses 34 verbunden
sind, d. h. sämtlicher
Einrichtungen, die auf eine Tokendurchlaßmitteilung richtig ansprechen. Der
LAS erkennt ständig
neue Einrichtungen, die einem Bussegment hinzugefügt werden,
durch periodisches Aussenden von Prüfknotenmitteilungen an Adressen,
die sich nicht auf der aktuellen Liste befinden. Tatsächlich muß jeder
LAS mindestens eine Adresse prüfen,
nachdem er einen Zyklus des Sendens von Tokendurchlaßmitteilungen
an alle Feldeinrichtungen in der aktuellen Liste komplettiert hat. Wenn
eine Feldeinrichtung an der geprüften
Adresse vorhanden ist und die Prüfknotenmeldung
empfängt, sendet
die Einrichtung sofort eine Prüfantwortmeldung
zurück.
Bei Empfang einer Prüfantwortmeldung fügt der LAS
die Einrichtung der aktuellen Liste hinzu und bestätigt durch
Senden einer Knotenaktivierungsmeldung an die geprüfte Feldeinrichtung.
Eine Feldeinrichtung bleibt so lange auf der aktuellen Liste, wie
diese Feldeinrichtung auf Tokendurchlaßmitteilungen richtig anspricht.
Ein LAS entfernt jedoch eine Feldeinrichtung von der aktuellen Liste,
wenn die Feldeinrichtung nach drei aufeinanderfolgenden Versuchen
das Token nicht benutzt oder das Token sofort an den LAS zurücksendet.
Wenn eine Feldeinrichtung der aktuellen Liste hinzugefügt oder
davon entfernt wird, sendet der LAS Änderungen der aktuellen Liste
an alle andern Linkmastereinrichtungen an dem entsprechenden Segment
des Busses 34, so daß jede
Linkmastereinrichtung eine aktuelle Kopie der aktuellen Liste aufrechterhalten
kann.
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Wie
oben gesagt, werden die Kommunikationsverbindungen zwischen den
Feldeinrichtungen und ihren Funktionsblöcken von einem Prozeßingenieur
bestimmt und innerhalb des Prozeßsteuerungsnetzes 10 implementiert
unter Anwendung einer Konfigurationsanwendung, die sich beispielsweise
in dem Hauptrechner 12 befindet. Nach dem Konfigurieren
arbeitet jedoch das Prozeßsteuerungsnetz 10 ohne
jede Rück sichtig
auf die Kompilierung von Echtzeitwerten von Prozeßparametern
zur Betrachtung an einer Anzeigeeinrichtung. Weil die Verarbeitung
in dem Prozeßsteuerungsnetz 10 dezentral
erfolgt, empfängt
keine einzige Einrichtung Echtzeitwerte für alle Prozeßparameter
des Prozeßsteuerungsnetzes 10.
Wenn ein Benutzer Echtzeitinformationen sammeln und betrachten möchte, hat
der Benutzer derzeit mehrere Alternativen zur Gewinnung der Information,
wobei jede davon die Komplexität
und den Busverkehr des Netzes erhöht.
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Bei
einer Alternative ist eine Prozeßsteuereinrichtung wie etwa
die Steuereinrichtung 14 oder der Hauptrechner 15 von 3 mit
einer Benutzerschnittstelle konfiguriert, die dem Benutzer erlaubt, Echtzeitinformation
von einer oder mehreren Feldeinrichtungen in dem Prozeßsteuerungsnetz 10 anzufordern.
Bei Empfang der Anforderung von der Benutzerschnittstelle setzt
die Prozeßsteuereinrichtung Anforderungsmitteilungen
für jede
Feldeinrichtung in Warteschlange (typischerweise unter Anwendung von
asynchronen Kommunikationen). Wenn die Prozeßsteuereinrichtung eine Tokendurchlaßmitteilung von
ihrem zugehörigen
LAS empfängt,
sendet die Einrichtung die Anforderungsmitteilungen an die Feldeinrichtungen
unter Anwendung von Client/Server-VCRs. Die Feldeinrichtungen empfangen
die Anforderungen, formatieren Antwortmitteilungen mit den aktuellen
Werten der angeforderten Prozeßparameter
und übermitteln
die Antwortmitteilungen, wenn Tokendurchlaßmitteilungen von ihrem zugehörigen LAS
empfangen werden. Bei dieser Alternative wird eine erhebliche Menge
an Busverkehr erzeugt, um die Echtzeitinformation abzurufen. Zwei
zusätzliche Transaktionen,
eine Anforderung und eine Antwort, werden für jede Feldeinrichtung erzeugt,
in der ein angeforderter Prozeßparameter
gespeichert ist. Da diese Alternative asynchrone Transaktionen verwendet,
können
zusätzlich
mehrere Makrozyklen ablaufen, bevor alle Anforderungsmitteilungen
gesendet und die entsprechenden Antworten empfangen werden, wodurch
die Reaktionszeit zum Anzeigen des aktuellen Werts der angeforderten
Information für
die Prozeßsteuereinrichtung
verlangsamt wird. Ferner sind die Feldeinrichtungen Niedrigenergie-Einrichtungen,
die keine zusätzlichen
CPU-Zyklen zur Verfügung
haben, um Prozeßparameter
zum Betrachten zu liefern.
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Bei
einer anderen Alternative speichern Trendbildungsobjekte in Feldeinrichtungen
eine bestimmte Anzahl von Mitteilungen, die Prozeßdaten enthalten,
in Pufferspeichern und übertragen
anschließend
Pakete der gepufferten Mitteilungen auf dem Bus an andere Einrichtungen.
Die Trendobjekte speichern die Werte von einem oder mehreren Prozeßparametern,
die entweder von Funktionsblöcken in
der Feldeinrichtung oder von Funktionsblöcken in anderen Feldeinrichtungen
gespeichert und auf dem Bus übertragen werden.
Wenn der Puffer des Trendobjekts voll ist, werden die zwischengespeicherten Daten
unter Nutzung von asynchronen Kommunikationen übertragen, und zwar entweder
als Antwort auf den Empfang einer Anforderungsmitteilung für die Trenddaten
oder automatisch bei Empfang einer Tokendurchlaßmitteilung für die Feldeinrichtung.
Für Prozeßparameter,
die entlang dem Bus von einer Feldeinrichtung zu dem Trendobjekt
in einer anderen Feldeinrichtung übertragen werden, sind jedesmal ein
oder zwei zusätzliche
Transaktionen erforderlich, wenn ein Paket mit gepufferten Mitteilungen
von dem Trendobjekt zu einer anderen Feldeinrichtung übertragen
wird. Für
Prozeßparameter,
die von einem Funktionsblock zu einem Trendobjekt innerhalb derselben
Feldeinrichtung übertragen
werden, ist die Trendbildung der Daten weniger effizient und erfordert
mehr CPU-Zyklen als die sofortige Publizierung der Mitteilungen.
In beiden Situationen reduziert der Trendbildungsvorgang die Effizienz
des Busnetzwerks.
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Zur Überwindung
dieser Probleme beispielsweise in einem Fieldbus-Prozeßsteuerungsnetz
ist eine neue Art von Funktionsblock gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgesehen, um Echtzeitwerte für eine
Vielzahl von Prozeßparametern
zum Zweck der Anzeige an einer Betrachtungsoberfläche zu erhalten und
zu verteilen. Der Betrachtungsfunktionsblock oder Informationszugangsfunktionsblock
der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, daß er mit
Funktionsblöcken
anderer Einrichtungen über
den Bus 34 unter Nutzung von synchronen periodischen Kommunikationen
(z. B. des Publizierer/Teilnehmer-VCR des Fieldbus-Protokolls) kommuniziert,
um Echtzeitwerte für
einen signifikanten Anteil oder eine relevante Untergruppe von Prozeßparametern
zu erhalten, einen oder mehrere Werte der Prozeßparameter speichert und mit
den Funktionsblöcken
von Prozeßsteuereinrichtungen über den
Bus 34 unter Nutzung von asynchronen Kommunikationen (z.
B. der Client/Server-VCR des Fieldbus-Protokolls oder einer äquivalenten
Kommunikationsbeziehung in einem anderen Protokoll) kommuniziert,
um die gespeicherte Information zu verteilen, wenn diese von einem Benutzer über eine
Schnittstelle angefordert wird. Die gespeicherten Werte können auch
an externe Einrichtungen übertragen
werden, die mit der Feldeinrichtung, die den Betrachtungsfunktionsblock
enthält, über irgendein
anderes Kommunikationsprotokoll oder ein anderes Medium wie Ethernet
verbunden ist und damit kommunizieren. Auf diese Weise ist der Betrachtungsfunktionsblock
imstande, Echtzeitwerte für
Prozeßparameter
zu erfassen, ohne daß Anforderungsmitteilungen
an jede einzelne Feldeinrichtung übermittelt werden müssen. Ferner
kann der Benutzer die aktuellen Werte sämtlicher Prozeßparameter,
die ihn interessieren, erhalten durch Abgabe einer einzigen Anforderungsmitteilung
von der Anzeigeeinrichtung an den Betrachtungsfunktionsblock.
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In 6 ist
ein Betrachtungsfunktionsblock 100 als in dem Hauptrechner 12 von 3 vorgesehen
gezeigt. Der Betrachtungsfunktionsblock 100 ist typischerweise
in einer Hauptrechnereinrichtung oder einer anderen Benutzeroberflächeneinrichtung vorgesehen.
Der Kommunikationsstapel des Hauptrechners 12 verbindet
den Betrachtungsfunktionsblock 100 kommunikativ mit dem
Bus 34, so daß der Betrachtungsfunktionsblock 100 mit
allen anderen Einrichtungen in dem Prozeßsteuerungsnetz 10 kommunizieren
kann. Beispielsweise möchten
die Benutzer des Prozeßsteuerungsnetzes 10 vielleicht Zugang
zu dem Echtzeitwert der Ventilschaftposition der Positionierer-/Ventileinrichtung 16 haben,
die etwa in dem AO-Funktionsblock 63 gespeichert sein kann.
Um den neuesten Meßwert
der Ventilschaftposition zu übertragen,
wird zwischen dem AO-Funktionsblock 63 und dem Betrachtungsfunktionsblock 100 eine
Publizierer/Teilnehmer-VCR eingerichtet. Der AO-Funktionsblock 63 wird
als eine "Publizierer"-Feldeinrichtung
innerhalb der Fieldbus-Zugangsunterschicht des Kommunikationsstapels
der Positionierer-/Ventileinrichtung 16 definiert.
Dementsprechend wird der Betrachtungsfunktionsblock 100 als
eine "Teilnehmer"-Feldeinrichtung
innerhalb der Fieldbus-Zugangsunterschicht des Kommunikationsstapels
des Hauptrechners 12 definiert. Der Betrachtungsfunktionsblock 100 kann
einer von vielen Teilnehmern für
jede Publizierermitteilung sein.
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Im
Idealfall ist der Betrachtungsfunktionsblock 100 ein Teilnehmer
für publizierte
Mitteilungen, die bereits auf dem Bussegment 34a übertragen
wurden. Beispielsweise kann ein PID-Funktionsblock in dem Ventil 24 an
dem Bussegment 34c den Wert eines Prozeßparameters von dem PID-Funktionsblock 64 anfordern,
um die Operation des Ventils 24 zu steuern. Um den Wett
des Prozeßparameters
zu übertragen,
wird zwischen dem PID-Funktionsblock 64 und dem PID-Funktionsblock
innerhalb des Ventils 24 eine Publizierer/Teilnehmer-VCR
eingerichtet. Während
jedes Makrozyklus publiziert der PID-Funktionsblock 64 eine
Mitteilung mit dem Wert des Prozeßparameters auf dem Bus 34 als
Reaktion auf einen Zwangsdatenbefehl, der von seinem zugehörigen LAS
erzeugt wird. Die Mitteilung geht von dem Segment 34b zu
dem Segment 34a und zu dem Segment 34c, wo die
Mitteilung von dem Kommunikationsstapel des Ventils 24 detektiert
wird. Der Betrachtungsfunktionsblock 100 ist als ein zusätzlicher
Teilnehmer der Meldung von dem PID-Funktionsblock 64 eingerichtet.
Bei Konfiguration auf diese Weise detektiert der Kommunikationsstapel
des Hauptrechners 12 die Mitteilung auf dem Segment 34a und überführt die
Mitteilung an den Betrachtungsfunktionsblock 100. Der Betrachtungsfunktionsblock 100 kann
den vorhergehenden Wert für
den Prozeßparameter,
der darin gespeichert ist, mit dem Wert von der publizierten Meldung
ersetzen oder überschreiben. Der
neue Wert für
den Parameter wird in dem Betrachtungsfunktionsblock 100 gespeichert,
bis die nächste
Mitteilung von dem PID-Funktionsblock 64 publiziert wird.
Alternativ kann der Betrachtungsfunktionsblock 100 eine
Vielzahl von Werten des Parameters speichern und den neuen Wert
zu den vorhandenen gespeicherten Werten hinzufügen. In dieser Situation wird
der Prozeßparameter
von dem Betrachtungsfunktionsblock 100 überwacht, ohne zusätzlichen
Busverkehr zu erzeugen.
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In
manchen Fällen
hat der Betrachtungsfunktionsblock 100 keinen Zugang zu
Mitteilungen, die nicht auf seinem zugeordneten Bussegment 34a übertragen
werden. Beispielsweise werden Mitteilungen, die zwischen dem AO-Funktionsblock 63 der Positionierer-/Ventileinrichtung 16 und
einem Funktionsblock in dem Geber 20 übertragen werden, nur auf dem
Bussegment 34b übertragen.
Ebenso werden Mitteilungen zwischen zwei Funktionsblöcken innerhalb
derselben Feldeinrichtung, etwa zwischen dem PID-Funktionsblock 64 und
dem AO-Funktionsblock 63 in der Positionierer-/Ventileinrichtung 16, nicht
auf irgendeinem Bussegment übertragen.
Um den Wert eines Prozeßparameters
zu erhalten, der in diesen Situationen ausgetauscht wurde, wird
der Betrachtungsfunktionsblock 100 als ein zusätzlicher Teilnehmer
für die
Mitteilungen eingerichtet, die von dem PID-Funktionsblock 64 publiziert
werden. Bei Konfiguration auf diese Weise wird die Mitteilung auf dem
Segment 34b zu dem Segment 34a übertragen, wo
der Kommunikationsstapel des Hauptrechners 12 die Mitteilung
detektiert und sie zu dem Betrachtungsfunktionsblock 100 überträgt. Diese
Anordnung führt
zu einer Zunahme des Busverkehrs, macht es aber nicht erforderlich,
daß die
Feldeinrichtung zusätzliche
CPU-Zyklen benötigt,
um zusätzliche
Mitteilungen zu übertragen,
so daß dadurch
die Arbeitsbelastung der Feldeinrichtung nicht erhöht wird,
weil die Einrichtung bereits intern von dem PID-Funktionsblock 64 zu
dem AO-Funktionsblock 63 oder extern zu dem Funktionsblock
in dem Geber 20 publiziert.
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In
einem ganz seltenen Fall ist der Betrachtungsfunktionsblock 100 so
konfiguriert, daß der
Wert eines Prozeßparameters überwacht
wird, der anderweitig nicht zwischen Funktionsblöcken übertragen wird. Beispielsweise
kann der AO-Funktionsblock 63 einen Prozeßparameter
für die
Positionierer-/Ventileinrichtung speichern, der von keinen weiteren
Funktionsblöcken
in dem Prozeßsteuerungsnetz 10 genutzt
wird, aber von dem Betrachtungsfunktionsblock 100 überwacht
wird. In diesem Fall wird zwischen dem AO-Funktionsblock 63 und dem Betrachtungsfunktionsblock 100 eine
separate Publizierer/Teilnehmer-VCR eingerichtet. Als Antwort auf
einen Zwangsdatenbefehl publiziert der AO-Funktionsblock 63 eine
Mitteilung mit dem Wert des Prozeßparameters, die von dem Kommunikationsstapel
des Hauptrechners 12 detektiert und zu dem Betrachtungsfunktionsblock 100 übertragen
wird. In diesen seltenen Fällen
werden durch die Über tragung
der zusätzlichen
Mitteilung der Busverkehr und die Arbeitsbelastung der Feldeinrichtung
geringfügig
erhöht.
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Der
Betrachtungsfunktionsblock 100 ist so konfiguriert, daß er den
Bedürfnissen
der Benutzer des Prozeßsteuerungsnetzes 10 entspricht.
Der Betrachtungsfunktionsblock 100 kann so konfiguriert sein,
daß er
gleichzeitig Daten von einer Vielzahl von Funktionsblöcken des
Prozeßsteuerungsnetzes 10 empfängt und
speichert. Das kann Daten von sämtlichen
Funktionsblöcken,
von einem erheblichen Anteil der Funktionsblöcke oder von einer relevanten Untergruppe
der Funktionsblöcke
umfassen. Zusätzlich
kann der Betrachtungsfunktionsblock 100 so konfiguriert
sein, daß er
eine Vielzahl von Prozeßparametern
von einem einzigen Funktionsblock empfängt und speichert. Ferner kann
das Prozeßsteuerungsnetz 10 eine
Vielzahl von Betrachtungsfunktionsblöcken aufweisen, wobei jeder
Betrachtungsfunktionsblock eine relevante Untermenge der Prozeßparameter
des Netzes empfängt
und speichert.
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Die
in dem Betrachtungsfunktionsblock 100 gespeicherte Information
kann vom Benutzer aufgerufen werden, indem er die Werte von einem
oder mehreren Prozeßparametern
an einer Benutzerschnittstelle wie etwa einem der Hauptrechner 12, 15,
einer Anzeigeeinrichtung 102, die ebenfalls mit dem Bus 34 verbunden
ist, oder einer externen Anzeigeeinrichtung 104, die mit
dem Hauptrechner 12 über
Ethernet oder ein anderes Kommunikationsprotokoll verbunden ist
und damit kommuniziert, anfordert. Beispielsweise benutzt ein Benutzer
der Anzeigeeinrichtung 102 eine Benutzerschnittstelle oder eine
grafische Benutzeroberfläche,
um einen oder mehrere Prozeßparameter
zur Betrachtung auszuwählen,
von denen einer die Ventilschaftposition der Positionierer-/Ventileinrichtung 16 sein
kann. Die Anzeigeeinrichtung 102, die einen Kommunikationsstapel
aufweist, formatiert eine Anforderungsmitteilung für den Betrachtungsfunktionsblock 100 und
stellt die Mitteilung in die Warteschlange für die asynchrone Kommunikation.
Wenn die Anzeigeeinrichtung 102 von dem zugehörigen LAS
ein Durchlaßtoken
empfängt, überträgt die Anzeigeeinrichtung 102 die
Mitteilung auf dem Bus 34. Der Hauptrechner 12 empfängt die
Anforderungsmitteilung und leitet sie zu dem Betrachtungsfunktionsblock 100 weiter.
Der Betrachtungsfunktionsblock 100 ruft die angeforderte und
darin gespeicherte Information, z. B. die Ventilschaftposition,
auf und formatiert eine Antwortmitteilung und stellt sie in die
Warteschlange. Wenn der Hauptrechner 12 eine Tokendurchlaßmitteilung
für den
Betrachtungsfunktionsblock 100 von dem zugehörigen LAS
empfängt, überträgt der Hauptrechner 12 die
Mitteilung auf dem Bus 34. Die Anzeigeeinrichtung 102 empfängt die
Antwortmitteilung und zeigt die Prozeßparameter einschließlich der
Ventilschaftposition an der Benutzerschnittstelle an.
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Der
Betrachtungsfunktionsblock 100, der im einzelnen in 7 gezeigt
ist, umfaßt
eine Datenübertragungseinheit 112,
die publizierte Prozeßparameter
von einer Vielzahl von Feldeinrichtungen empfängt und decodiert, die publizierten
Werte der Prozeßparameter
in einer Speichereinheit 114 speichert, angeforderte Prozeßparameter
aus der Speichereinheit 114 aufruft und an anfordernde
Betrachtungseinrichtungen überträgt und ganz
allgemein die Operation des Betrachtungsfunktionsblocks 100 steuert.
Die Datenübertragungseinheit 112 ermöglicht es
einer Datensammeleinheit 116, die Prozeßparameter zu sammeln und zu übertragen,
die von den anderen Funktionsblöcken
innerhalb des Prozeßsteuerungsnetzes 10 publiziert
und dem Betrachtungsfunktionsblock 100 unter Nutzung von
planmäßigen periodischen
Kommunikationen übermittelt
werden. Es versteht sich, daß der
Datensammeleinheit 116 jede Anzahl von Prozeßparametern
zugeführt
werden kann in Abhängigkeit
von der Art und Weise, wie der Betrachtungsfunktionsblock 100 konfiguriert
ist.
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Die
Speichereinheit 114 ist ein Speicher zum Speichern der
Prozeßparameter,
die von dem Feldeinrichtungen publiziert werden. Die Speichereinheit 114 hat
eine Kapazität,
die zur Überwachung
einer Vielzahl von Prozeßparametern
geeignet ist, und ihre Größe ist abhängig von
der Anzahl der zu überwachenden
Prozeßparameter,
der Anzahl von zu speichernden Werten der überwachten Parameter, der Informationsmenge,
die den überwachten
Parametern zugeordnet ist und mit den überwachten Parametern gespeichert
wird, der Auflösung
oder Abtastrate der gespeicherten Daten und dergleichen. Die Funktionsblöcke aktualisieren
die Werte und publizieren Mitteilungen für ihre jeweiligen Prozeßparameter während jedes
Makrozyklus. In manchen Fällen überwacht
der Betrachtungsfunktionsblock 100 einen Prozeßparameter
mit einer hohen Auflösung,
wobei die Datenübertragungseinheit 112 den
Wert des Parameters in der Speichereinheit 114 häufig aktualisiert.
Die Aktualisierung kann mit einer Häufigkeit von einmal pro Makrozyklus
erfolgen, so daß jeder
publizierte Wert in der Speichereinheit 114 gespeichert wird.
In anderen Fällen überwacht
der Betrachtungsfunktionsblock 100 einen Prozeßparameter
mit niedriger Auflösung,
wobei die Datenübertragungseinheit 112 den
Wert des Parameters in der Speichereinheit 114 weniger
häufig
als in jedem Makrozyklus aktualisiert, so daß weniger als alle publizierten
Werte des Parameters in der Speichereinheit 114 gespeichert werden.
In beiden Fällen
kann auch ein Zeitstempel, der den Zeitpunkt bezeichnet, zu dem
ein Wert gemessen wurde, in der Speichereinheit 114 gemeinsam
mit dem Wert eines Prozeßparameters
gespeichert werden. Ferner kann die Speichereinheit 114 einen
Speicheralgorithmus speichern, der einem überwachten Prozeßparameter
zugewiesen ist. Der Speicheralgorithmus kann Operationen an dem überwachten
Parameter ausführen,
um Funktionen wie Filtern, Antialiasing, Datenkompression und dergleichen
auszuführen.
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Wie
oben erörtert
wird, verwaltet die Datenübertragungseinheit 112 den
Speicherraum in der Speichereinheit 114. Für jeden
gegebenen Prozeßparameter
weist die Datenübertragungseinheit 112 ausreichend
Platz in der Speichereinheit 114 zu. Wenn die Datenübertragungseinheit 112 de
Wert des Prozeßparameters
von der zugehörigen
Feldeinrichtung durch die Datensammeleinheit 116 empfängt, überschreibt
die Datenübertragungseinheit 112 den gespeicherten
Wert des Prozeßparameters
in der Speichereinheit 114 mit dem Wert von der publizierten
Mitteilung oder fügt
den bereits darin gespeicherten Werten den Wert von der Mitteilung
hinzu. Die Datenübertragungseinheit 112 kann
auch den Prozeßparameter
manipulieren durch Ausführen
eines Speicheralgorithmus, der dem Parameter zugewiesen und in der
Speichereinheit 114 gespeichert ist. Wenn die Datenübertragungseinheit 112 eine
Anforderung für
den Prozeßparameter
von einer Betrachtungseinrichtung empfängt, wird der gespeicherte Wert
oder die Werte des Prozeßparameters
aus der Speichereinheit 114 von der Datenübertragungseinheit 112 abgerufen
und in einer Antwortmitteilung an die Betrachtungseinrichtung gesendet.
Falls gewünscht,
kann ein Zeitstempel oder sonstige Information, die den gespeicherten
Prozeßparametern zugeordnet
ist, ebenfalls in der Speichereinheit 114 gespeichert und
von der Datenübertragungseinheit 112 abgerufen
werden.
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Eine
Eingabe-Hostschnittstelle 118 innerhalb des Betrachtungsfunktionsblocks 100 empfängt Konfigurationsinformation,
die vom Benutzer an einer Benutzeroberfläche des Hauptrechners bzw.
Hosts 12 eingegeben wird. Die Konfigurationsinformation
kann Identifikationsinformation des zu speichernden Prozeßparameters,
der Feldeinrichtung und/oder des Funktionsblocks, die/der dem Prozeßparameter
zugeordnet ist, die Einheiten für
den Parameter, den für den
Parameter erforderlichen Speicherplatz umfassen und kann alle sonstigen
zugehörigen
Daten und Instruktionen oder Speicheralgorithmen für jede Datenmanipulation
des Prozeßparameters
aufweisen, welche die Datenübertragungseinheit 112 eventuell ausführen soll.
Die Eingabe-Hostschnittstelle 118 überträgt die Konfigurationsinformation
zu der Datenübertragungseinheit 112,
die wiederum Platz in der Speichereinheit 114 für den Prozeßparameter
und die zugehörige
Information zuweist. Die Konfigurationsinformation kann auch Revisionen
an Prozeßparametern
umfassen, die aktuell von dem Betrachtungsfunktionsblock 100 gespeichert
sind, wenn beispielsweise eine Feldeinrichtung wie etwa die Positionierer-/Ventileinrichtung 16 durch
eine erweiterte Positionierer-/Ventileinrichtung oder ein Ventil
eines anderen Herstellers ersetzt wird. Zusätzlich kann die Konfigurations information
eine Anweisung zum Beenden des Speicherns eines Prozeßparameters
und Neuzuweisen des Platzes in der Speichereinheit 114 aufweisen,
wenn beispielsweise eine Feldeinrichtung vollständig aus dem Prozeßsteuerungsnetz 10 entfernt
wird.
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Der
Betrachtungsfunktionsblock 100 hat ferner eine Ausgabe-Hostschnittstelle 120 zur
Verarbeitung von Anforderungsmitteilungen von den Betrachtungseinrichtungen.
Die von dem Hauptrechner 12 empfangenen Anforderungsmitteilungen
können
Anforderungen für
einen oder mehrere Prozeßparameter,
Anforderungen zum Umwandeln der Einheiten der Prozeßparameter
und/oder Anweisungen zum Formatieren der aufgerufenen Prozeßparameter
aufweisen. Die Ausgabe-Hostschnittstelle 120 empfängt die
Anforderungen von dem Host 12 und überträgt an die Datenübertragungseinheit 112 die
Anteile der Anforderungen, die von der Datenübertragungseinheit 112 verarbeitet
werden. Beispielsweise kann die Datenübertragungseinheit 112 nur
den Abruf der Prozeßparameterwerte
aus der Speichereinheit 114 abwickeln, während die
Ausgabe-Hostschnittstelle 120 alle Umwandlungs- und Formatierungsfunktionen
abwickelt. In diesem Fall leitet die Ausgabe-Hostschnittstelle 120 die
Prozeßparameteranforderung
an die Datenübertragungseinheit 112 weiter,
und bei Empfang des Prozeßparameterwerts
von der Datenübertragungseinheit 112 führt die
Ausgabe-Hostschnittstelle 120 die erforderlichen Umwandlungen
und Formatierungen durch. Alternativ kann die Datenübertragungseinheit 112 die
Prozeßparameterwerte
aus der Speichereinheit 114 abrufen und auch Umwandlungen
und die Formatierung ausführen.
In diesem Fallleitet die Ausgabe-Hostschnittstelle 120 die
gesamte Anforderungsmitteilung an die Datenübertragungseinheit 112 weiter
und gibt, nachdem die Datenübertragungseinheit 112 die
Anforderung verarbeitet hat, die Antwortmitteilung an den Kommunikationsstapel des
Hauptrechners 12 aus, damit sie zu der Betrachtungseinrichtung
auf dem Bus 34 übertragen
wird.
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An
dieser Stelle ist zu beachten, daß 7 ein Funktionsblockschema
als Basis für
die Beschreibung der Funktionalität des Betrachtungsfunktionsblocks 100 zeigt.
Die hier beschriebene Funktionalität kann unter den Elementen
des Betrachtungsfunktionsblocks 100 unterschiedlich zugewiesen
sein. Beispielsweise können
die von der Datensammeleinheit 116 ausgeführten Funktionen
insgesamt in die Funktionalität
der Datenübertragungseinheit 112 eingebunden
sein. Die Funktionalität
der Eingabe-Hostschnittstelle 118 und der Ausgabe-Hostschnittstelle 120 könnten in
einer einzigen Hostschnittstelleneinheit kombiniert sein, die sowohl
Ein- als auch Ausgabemitteilungen abwickelt. Außerdem können Bereiche der hier beschriebenen
Funktionalität
zwischen dem Betrachtungsfunktionsblock 100 und anderen Einrichtungen
in dem Prozeßsteuerungsnetz 10 neu zugewiesen
werden. Beispielsweise könnte
der Betrachtungs funktionsblock 100 ausschließlich als
ein Aufbewahrungsort für
die aktuellen Werte der Prozeßparameter
wirksam sein, während
die Feldeinrichtungen alle erforderlichen Umwandlungen und die Betrachtungseinrichtungen
alle Anzeigeformatierungsfunktionen ausführen. Ferner kann die Betrachtungseinrichtung,
welche die Prozeßparameter
anfordert, einen vorformatierten Bildschirm aufweisen und daher
nur den Betrachtungsfunktionsblock 100 benötigen, um
die gespeicherten Werte der Prozeßparameter ohne jede zusätzliche
Manipulation der angeforderten Daten zur Verfügung zu stellen. Andere Funktionszuweisungen
und -verteilungen sind für den
Fachmann offensichtlich, und die Erfinder gehen davon aus, daß sie mit
dem Betrachtungsfunktionsblock der vorliegenden Erfindung anwendbar
sind.
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Es
wurde zwar beschrieben, daß der
Betrachtungsfunktionsblock 100 eine Ventilschaftposition
speichert und überträgt, die
von einem PID-Funktionsblock 64 einer Positionierer-/Ventileinrichtung 16 geliefert
wird, der Betrachtungsfunktionsblock 100 der vorliegenden
Erfindung kann aber im Zusammenhang mit anderen Funktionsblöcken und
anderen Feldeinrichtungen nach Wunsch verwendet und in Prozeßsteuerungsnetzen
implementiert werden, die andere Konfigurationen als die in 6 gezeigte haben.
Beispielsweise könnte
der Betrachtungsfunktionsblock 100 so konfiguriert sein,
daß er
die Prozeßparameter
von einigen oder allen Funktionsblöcken in einem Prozeßsteuerungsnetz
speichert und einige oder alle der gespeicherten Prozeßparameter an
jede von einer Vielzahl von Betrachtungseinrichtungen überträgt.
-
Ferner
wurde der hier beschriebene Betrachtungsfunktionsblock zwar in Form
eines Fieldbus-"Funktionsblocks" implementiert, es
ist aber zu beachten, daß die
Betrachtungsfunktion der vorliegenden Erfindung unter Verwendung
anderer Arten von Blöcken,
Programmen, Hardware, Firmware usw. implementiert werden kann, die
anderen Arten von Steuersystemen und/oder Kommunikationsprotokollen
zugeordnet sind. Das Fieldbus-Protokoll verwendet zwar den Ausdruck "Funktionsblock", um eine bestimmte
Art von Entität
zu beschreiben, die eine Prozeßsteuerfunktion
ausüben
kann, tatsächlich ist
aber zu beachten, daß der
hier verwendete Ausdruck Funktionsblock nicht auf diese Weise eingeschränkt ist
und jede Art von Einrichtung, Programm, Routine oder sonstige Entität umfaßt, die
imstande ist, eine Prozeßsteuerfunktion
auf irgendeine Weise an verteilten Stellen innerhalb eines Prozeßsteuerungsnetzes
auszuführen.
Die hier beschriebenen und beanspruchten Betrachtungsfunktionsblöcke können daher
in andren Prozeßsteuerungsnetzen implementiert
werden oder andere Prozeßsteuerungs-Kommunikationsprotokolle
oder -modelle verwenden (die es entweder bereits gibt oder die zukünftig entwickelt
werden), die nicht das verwenden, was das Fieldbus-Protokoll streng
als einen "Funktionsblock" bezeichnet, solange
diese Netze oder Protokolle vorsehen oder ermöglichen, daß Steuerfunktionen an verteilten
Stellen innerhalb eines Prozesses ausgeführt werden.
-
Ferner
wurde zwar hier beschrieben, daß Betrachtungsfunktionsblöcke zum
Speichern und Übertragen
von Prozeßparametern
für Positionierer-/Ventileinrichtungen
verwendet werden, es ist aber zu beachten, daß diese Funktionsblöcke dazu dienen
können,
Prozeßparameter
für andere
Arten von Einrichtungen wie Register, Gebläse, Sensoren, Hosteinrichtungen,
Steuereinrichtungen, Brückeneinrichtungen,
Schnittstellen oder alle anderen Einrichtungen, die eine Komponente
des Prozeßsteuerungsnetzes
sein können,
zu speichern und zu übertragen.
-
Ferner
wird die hier beschriebene Betrachtungsfunktion zwar bevorzugt in
Software implementiert, die in einer Prozeßsteuereinrichtung gespeichert
ist, sie kann aber alternativ oder zusätzlich in Hardware, Firmware
usw. nach Wunsch implementiert werden. Wenn sie in Software implementiert
ist, kann der Betrachtungsfunktionsblock der vorliegenden Erfindung
in jedem computerlesbaren Speicher wie etwa auf einer Magnetplatte,
einer Laserplatte oder einem anderen Datenträger, in einem RAM oder ROM
eines Rechners usw. gespeichert sein. Ebenso kann diese Software
einem Benutzer oder einer Einrichtung mittels jeder bekannten oder
gewünschten Liefermethode
geliefert werden, beispielsweise über einen Nachrichtenübertragungskanal
wie eine Telefonleitung, das Internet usw.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine neue Art von Busüberwacher
bzw. -monitor bereitgestellt, um Echtzeitwerte für eine Vielzahl von Prozeßparametern
zu gewinnen und anzuzeigen. Bekannte Busüberwacher haben Kommunikations-
und Diagnoseinformation zur Bewertung des Leistungsvermögens des
Busnetzes erfaßt,
dagegen ist der Betrachtungsbusüberwacher der
vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß er Prozeßdaten erfaßt, speichert und anzeigt,
die auf dem Bus übertragen
werden, um das Leistungsvermögen
des Prozeßsteuerungsnetzes
zu bewerten. Prozeßdaten
sind als die eindeutigen Parameter definiert, die auf die Operation
und Steuerung des Prozesses bezogen sind und die Unterhaltung der
Einrichtungen betreffen, die dem Prozeß direkt zugeordnet sind. Prozeßdaten umfassen,
ohne darauf beschränkt
zu sein, Daten wie Sollwerte, Prozeßvariablen, Alarme, Trendbildungsinformation
und dergleichen oder jede sonstige Information, die direkt auf die Prozeßaktivität oder auf
Sensoren in dem Prozeß oder
auf Einrichtungen, die direkt mit dem Prozeß verbunden ist, bezogen ist.
-
Der
Betrachtungsbusüberwacher
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist so konfiguriert, daß er sämtliche Daten, die über den
Bus 34 übertragen werden,
erfaßt
und die erfaßten
Daten filtert, um die Prozeßdaten über das
Netz zu erhalten und die Kommunikations- und Diagnoseinformation zu verwerfen. Die
erhaltenen Prozeßdaten
können
weiter gefiltert werden, um Echtzeitwerte für einen signifikanten Anteil
oder eine relevante Untermenge von Prozeßparametern zu ergeben. Der
Betrachtungsbusüberwacher
speichert einen oder mehrere Werte der Prozeßparameter und zeigt die gespeicherte
Information nach Anforderung durch einen Anwender über eine Benutzerschnittstelle
an. Auf diese Weise kann der Betrachtungsbusüberwacher Echtzeitwerte für Prozeßparameter
gewinnen, ohne Anforderungsmitteilungen an jede einzelne Feldeinrichtung
zu senden. Ferner kann der Benutzer die aktuellen Werte aller Prozeßparameter
abrufen, die von Interesse sind, indem er die Information an der
Benutzerschnittstelle des Betrachtungsbusüberwachers anfordert.
-
6 zeigt
einen Betrachtungsfunktionsblock 130, der mit dem Bus 34 an
dem Segment 34b verbunden ist. Der Betrachtungsbusüberwacher 130 hört konstant
den Busverkehr auf dem Segment 34b ab und erfaßt sämtliche
Transaktionen, die auf dem Segment 34b übertragen werden. Der Betrachtungsbusüberwacher 130 verwirft
Kommunikations- und Diagnosemitteilungen im Busverkehr und entfernt Dateianfangs-
und -ende-Etiketten und dergleichen von den die Prozeßdaten enthaltenden
Mitteilungen. Die verbleibenden Prozeßdaten werden von dem Betrachtungsbusüberwacher 130 gefiltert
oder sortiert, um Echtzeitwerte für einen Prozeßparameter,
einen signifikanten Anteil von Prozeßparametern oder eine relevante
Untermenge von Prozeßparametern
zu erhalten, für
deren Überwachung
der Betrachtungsbusüberwacher 130 konfiguriert
ist. Der Betrachtungsbusüberwacher 130 ist
mit dem Bus 34 kommunikativ gekoppelt, so daß der Betrachtungsbusüberwacher 130 Mitteilungen
erfassen kann, die auf dem Bus 34 von sämtlichen anderen Einrichtungen
in dem Prozeßsteuerungsnetz 10 übertragen
werden. Beispielsweise können
die Benutzer des Prozeßsteuerungsnetzes 10 Zugang
zu dem Echtzeitwert für
die Ventilschaftposition der Positionierer-/Ventileinrichtung 16 wünschen,
die in dem AO-Funktionsblock 63 gespeichert und zu einem
Funktionsblock in der Positionierer-/Ventileinrichtung 24 übertragen
ist. Um den neuesten Meßwert
der Ventilschaftposition zu sammeln, ist der Betrachtungsbusüberwacher 130 so
konfiguriert, daß er
die Mitteilung, welche die Ventilschaftposition enthält und von
dem AO-Funktionsblock 63 zu der Positionierer-/Ventileinrichtung 24 übertragen wird,
erkennt. Wenn die Meldung von dem AO-Funktionsblock 63 übertragen
wird, erfaßt
der Betrachtungsbusüberwacher 130 die
Mitteilung, unterscheidet die Mitteilung von anderen Kommunikations-, Diagnose-
und Prozeßdatenmitteilungen
und speichert den Wert der darin enthaltenen Ventilschaftposition.
-
Der
Betrachtungsbusüberwacher 130 ist
so konfiguriert, daß er
den Bedürfnissen
der Anwender des Prozeßsteuerungsnetzes 10 entspricht.
Der Betrachtungsbusüberwacher 130 kann
so konfiguriert sein, daß er
gleichzeitig Daten von einer Vielzahl von Funktionsblöcken des
Prozeßsteuerungsnetzes 10 empfängt und
speichert. Diese können
Daten von sämtlichen
Funktionsblöcken,
von einem signifikanten Anteil der Funktionsböcke oder von einer relevanten
Untermenge der Funktionsblöcke
umfassen. Zusätzlich
kann der Betrachtungsbusüberwacher 130 so
konfiguriert sein, daß er
eine Vielzahl von Prozeßparametern
von einem einzigen Funktionsblock empfängt und speichert. Ferner kann
das Prozeßsteuerungsnetz 10 eine
Vielzahl von Betrachtungsbusüberwachern
aufweisen, von denen jeder eine relevante Untermenge der Prozeßparameter
des Netzes empfängt
und speichert.
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Die
in dem Betrachtungsbusüberwacher 130 gespeicherte
Information kann vom Benutzer durch Anfordern der Werte von einem
oder mehreren Prozeßparametern
an einer Benutzerschnittstelle an dem Betrachtungsbusüberwacher 130 abgerufen werden.
Beispielsweise verwendet ein Benutzer an dem Betrachtungsbusüberwacher 130 eine
Benutzerschnittstelle oder eine grafische Benutzeroberfläche, um
einen oder mehrere Prozeßparameter
zur Betrachtung auszuwählen,
von denen einer die Ventilschaftposition der Positionierer-/Ventileinrichtung 16 sein
kann. Die gespeicherten Werte der ausgewählten Prozeßparameter werden aus dem Speicher innerhalb
des Betrachtungsbusüberwachers 130 abgerufen
und an der Benutzerschnittstelle angezeigt.
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Der
Betrachtungsbusüberwacher 130,
der im einzelnen in 8 gezeigt ist, umfaßt eine
Datenübertragungseinheit 132,
die allgemein den Betrieb des Betrachtungsbusüberwachers 130 steuert.
Die Datenübertragungseinheit 132 ermöglicht einer
Datenerfassungseinheit 134, die Mitteilungen im Busverkehr
auf dem Bus 34 zu erfassen und die Kommunikations- und
Diagnosemitteilungen zu verwerfen und nur die Prozeßdatenmitteilungen
zu der Datenübertragungseinheit 132 zu übertragen,
die von den Funktionsblöcken
innerhalb des Prozeßsteuerungsnetzes 10 publiziert
werden. Die Datenübertragungseinheit 132 empfängt die
Prozeßdatenmitteilungen von
der Datenerfassungseinheit und verwirft Komponenten der Prozeßdatenmitteilungen
wie Dateianfangs-, Dateiende-Etiketten, Zeitinformationen und dergleichen.
Die Datenübertragungseinheit 132 filtert die
Werte der Prozeßparameter
aus, für
deren Überwachung
der Betrachtungsbusüberwacher 130 konfiguriert
ist, und speichert die publizierten Werte der Prozeß parameter
in einer Speichereinheit 136. Bei Anforderungen von einer
Benutzerschnittstelle 138 oder 140 ruft die Datenübertragungseinheit 132 angeforderte
Prozeßparameter
aus der Speichereinheit 136 ab und überträgt sie zu der anfordernden
Benutzerschnittstelle 138 oder 140 zum Zweck der
Anzeige.
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Die
Speichereinheit 136 ist ein Speicher zur Speicherung der
Prozeßparameter,
die aus den Prozeßdatenmitteilungen
extrahiert werden. Die Speichereinheit 136 hat eine Kapazität, die zur Überwachung
einer Vielzahl von Prozeßparametern
geeignet ist, und ihre Größe ist abhängig von
der Anzahl der zu überwachenden
Prozeßparameter,
der Anzahl von Werten der zu speichernden überwachten Parameter, der Informationsmenge,
die den überwachten Parametern
zugeordnet und mit den überwachten Parametern
gespeichert ist, der Auflösung
oder Abtastrate der gespeicherten Daten und dergleichen. Die Funktionsblöcke aktualisieren
die Werte und publizieren Mitteilungen für ihre jeweiligen Prozeßparameter während jedes
Makrozyklus. In manchen Fällen überwacht
der Betrachtungsbusüberwacher 130 einen
Prozeßparameter
mit hoher Auflösung,
wobei die Datenübertragungseinheit 132 den
Wert des Parameters in der Speichereinheit 134 häufig aktualisiert.
Die Aktualisierung kann mit einer Häufigkeit von einmal je Makrozyklus
stattfinden, so daß jeder
publizierte Wert in der Speichereinheit 134 gespeichert wird.
In anderen Fällen überwacht
der Betrachtungsbusüberwacher 130 einen
Prozeßparameter
mit niedriger Auflösung,
wobei die Datenübertragungseinheit 132 den
Wert des Parameters in der Speichereinheit 134 weniger
häufig
als in jedem Makrozyklus aktualisiert, so daß in der Speichereinheit 134 nicht alle
publizierten Werte des Parameters gespeichert werden. In beiden
Fällen
kann ein Zeitstempel, der den Zeitpunkt bezeichnet, zu dem ein Wert
gemessen wurde, ebenfalls gemeinsam mit dem Wert eines Prozeßparameters
in der Speichereinheit 136 gespeichert werden. Ferner kann
die Speichereinheit 136 einen Speicheralgorithmus speichern,
der einem überwachten
Prozeßparameter
zugeordnet ist. Der Speicheralgorithmus kann eine Operation an dem überwachten
Parameter ausführen,
um Funktionen wie Filtern, Antialiasing, Datenkompression und dergleichen
auszuführen.
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Wie
oben erörtert
wird, verwaltet die Datenübertragungseinheit 132 den
Speicherplatz in der Speichereinheit 136. Für jeden
gegebenen Prozeßparameter
weist die Datenübertragungseinheit 132 ausreichend
Platz in der Speichereinheit 136 zu, um einen oder mehrere
Werte des Prozeßparameters
zu speichern. Wenn die Datenübertragungseinheit 132 den
Wert des Prozeßparameters
aus der Prozeßdatenmitteilung
extrahiert, die von der Datenerfassungseinheit 134 übertragen
wird, überschreibt
die Datenübertragungseinheit 132 den
gespeicherten Wert des Prozeßparameters
in der Speichereinheit 136 mit dem Wert aus der publizierten
Mitteilung oder hängt
den Wert aus der Mitteilung an die darin gespeicherten Werte an.
Die Datenübertragungseinheit 132 kann
auch den Prozeßparameter
manipulieren durch Ausführen
eines Speicheralgorithmus, der dem Parameter zugeordnet und in der
Speichereinheit 136 gespeichert ist. Wenn die Datenübertragungseinheit 132 eine
Anforderung von einer der Benutzerschnittstellen 138, 140 nach
dem Prozeßparameter
empfängt,
werden der gespeicherte Wert oder die Werte des Prozeßparameters
aus der Speichereinheit 136 von der Datenübertragungseinheit 132 aufgerufen
und der anfordernden Benutzerschnittstelle 138 oder 140 zur
Anzeige zugeführt.
Falls gewünscht,
kann in der Speichereinheit 136 auch ein Zeitstempel oder
eine andere Information, die den gespeicherten Prozeßparametern
zugeordnet ist, gespeichert und von der Datenübertragungseinheit 132 abgerufen
werden.
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Die
Benutzerschnittstelle 138 in dem Betrachtungsbusüberwacher 130 ist
so ausgebildet, daß sie
einem Benutzer die Eingabe von Konfigurationsinformation für den Betrachtungsbusüberwacher 130 gestattet.
Die Konfigurationsinformation kann aufweisen: Erkennungsinformation
des zu speichernden Prozeßparameters,
der dem Prozeßparameter zugeordneten
Feldeinrichtung und/oder des Funktionsblocks, der Einheiten für den Parameter,
den für den
Parameter und andere zugehörige
Daten erforderlichen Speicherplatz sowie Anweisungen oder Speicheralgorithmen
für eine
Datenmanipulation des Prozeßparameters,
welche die Datenübertragungseinheit 132 vielleicht
ausführen
soll. Die Benutzerschnittstelle 138 überträgt die Konfigurationsinformation
zu der Datenübertragungseinheit 132,
die ihrerseits Platz in der Speichereinheit 136 für den Prozeßparameter
und die zugehörige
Information zuweist. Die Konfigurationsinformation kann auch Revisionen an
Prozeßparametern
aufweisen, die aktuell von dem Betrachtungsbusüberwacher 130 gespeichert werden,
wenn beispielsweise eine Feldeinrichtung wie die Positionierer-/Ventileinrichtung 16 durch
eine erweiterte Positionierer-/Ventileinrichtung oder eine Ventileinrichtung
eines anderen Herstellers ersetzt wird. Außerdem kann die Konfigurationsinformation eine
Anweisung enthalten, das Speichern eines Prozeßparameters zu beenden und
den Platz in der Speichereinheit 136 neu zuzuweisen, wenn
beispielsweise eine Feldeinrichtung überhaupt aus dem Prozeßsteuerungsnetz 10 entfernt
wird.
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Die
Benutzerschnittstelle 138 erlaubt einem Benutzer auch die
Eingabe von Anforderungen für die
Anzeige von Information, die in dem Betrachtungsbusüberwacher 130 gespeichert
ist. Die Anforderungsmitteilungen können Anforderungen für einen
oder mehrere Prozeßparameter,
Anforderungen zur Umwandlung der Einheiten der Prozeßparameter und/oder
Anweisungen zur Formatierung der abgerufenen Prozeßparameter aufweisen.
Die Benutzerschnittstelle 138 überträgt zu der Datenübertragungseinheit 132 die
Anteile der Anforderungen, die von der Datenübertragungseinheit 132 verarbeitet werden.
Beispielsweise kann die Datenübertragungseinheit 132 nur
das Abrufen der Prozeßparameterwerte
aus der Speichereinheit 136 abwickeln, während die
Benutzerschnittstelle 138 alle Umwandlungs- und Formatierungsfunktionen
abwickelt. In diesem Fall leitet die Benutzerschnittstelle 138 die Prozeßparameteranforderung
an die Datenübertragungseinheit 132,
und bei Empfang des Prozeßparameterwerts
von der Datenübertragungseinheit 132 führt die
Benutzerschnittstelle 138 die erforderlichen Umwandlungen
und Formatierungen aus. Alternativ kann die Datenübertragungseinheit 132 die
Prozeßparameterwerte
aus der Speichereinheit 136 abrufen und außerdem Umwandlungen
und Formatierungen ausführen.
In diesem Fall leitet die Benutzerschnittstelle 138 die
gesamte Anforderungsmitteilung an die Datenübertragungseinheit 132,
und nachdem diese die Anforderung verarbeitet hat, wird die umgewandelte
und formatierte Information an der Anzeige des Betrachtungsbusüberwachers 130 angezeigt.
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Die
externe Benutzerschnittstelle 140 kann vorgesehen sein,
um einem Benutzer zu erlauben, Konfigurationsinformation, Informationsanforderungen
oder beides von einem Ort aus einzugeben, der von dem Betrachtungsbusüberwacher 130 entfernt ist.
Die externe Benutzerschnittstelle 140 ist auf die gleiche
Weise wie die interne Benutzerschnittstelle 138 wie oben
beschrieben wirksam. Die Benutzerschnittstelle 140 kann
mit dem Betrachtungsbusüberwacher 130 über jedes
bekannte Medium verbunden sein und kommuniziert mit der Datenübertragungseinheit 132 zur Übertragung
von Daten unter Anwendung jedes bekannten Datenübertragungsprotokolls wie etwa
TCP/IP, Datenstrombildung, Ethernet oder dergleichen. Außerdem kann
der Betrachtungsbusüberwacher 130 sowohl
eine interne Benutzerschnittstelle 138 als auch eine externe
Benutzerschnittstelle 140 gemäß 8 aufweisen,
oder er kann nur eine einzige Benutzerschnittstelle 138 oder 140 in
Abhängigkeit
von den Bedürfnissen
einer bestimmten Anwendung aufweisen.
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Es
ist hier zu beachten, daß 8 ein
Funktionsblockbild als Grundlage zur Beschreibung der Funktionalität des Betrachtungsbusüberwachers 130 darstellt.
Die hier beschriebene Funktionalität kann unter den Elementen
des Betrachtungsbusüberwachers 130 auf
andere Weise aufgeteilt sein. Beispielsweise könnten die von der Datenerfassungseinheit 134 ausgeführten Funktionen
vollständig
in die Funktionalität
der Datenübertragungseinheit 132 eingebunden
sein. Ferner könnten
die von der Datenerfassungseinheit 134 und der Benutzerschnittstelle 138 ausgeführten Funktionen
auf die oben beschriebenen Weisen oder in anderen alternativen Konfigurationen
zugewiesen sein. Weitere Funktionszuweisungen und -verteilungen
sind für
den Fachmann offensichtlich, und die Erfinder gehen davon aus, daß sie mit
dem Betrachtungsbusüberwacher
gemäß der vorliegenden
Erfindung nützlich
sind.
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Es
wurde zwar beschrieben, daß der
Betrachtungsbusüberwacher 130 eine
Ventilschaftposition speichert und anzeigt, die von dem PID-Funktionsblock 64 einer
Positionierer-/Ventileinrichtung 16 geliefert
wird, aber der Betrachtungsbusüberwacher 130 der
vorliegenden Erfindung kann in Verbindung mit anderen Funktionsblöcken und
anderen Feldeinrichtungen nach Wunsch in Prozeßsteuerungsnetzen benutzt und
implementiert werden, deren Konfigurationen nicht der in 6 gezeigten
entsprechen. Beispielsweise könnte
also der Betrachtungsbusüberwacher 130 so
konfiguriert sein, daß er
Prozeßparameter
von einigen oder allen Funktionsblöcken in einem Prozeßsteuerungsnetz
speichert und einige oder alle gespeicherten Prozeßparameter
an den Benutzerschnittstellen 138, 140 anzeigt.
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Ferner
ist zwar der hier beschriebene Betrachtungsbusüberwacher in einem Prozeßsteuerungsnetz
implementiert, das nach einem Fieldbus-Protokoll arbeitet, es ist
aber zu beachten, daß die
Betrachtungsfunktionalität
der vorliegenden Erfindung unter Anwendung anderer Arten von Programmen,
Hardware, Firmware usw. implementiert werden kann, die anderen Arten
von Steuersystemen und/oder Kommunikationsprotokollen zugeordnet sind.
Das Fieldbus-Protokoll verwendet zwar den Ausdruck "Funktionsblock" zur Beschreibung
eines bestimmten Typs von Entität,
die imstande ist, eine Prozeßsteuerfunktion
auszuüben,
es ist aber zu beachten, daß der
hier verwendete Ausdruck Funktionsblock nicht derart eingeschränkt ist
und jede Art von Einrichtung, Programm, Routine oder sonstige Entität umfaßt, die
imstande ist, eine Prozeßsteuerfunktion
auf jede Weise an verteilten Stellen innerhalb eines Prozeßsteuerungsnetzes
auszuführen.
So kann der hier beschriebene und beanspruchte Betrachtungsbusüberwacher
in Prozeßsteuerungsnetzen
implementiert werden, die andere Prozeßsteuerungs-Kommunikationsprotokolle
oder -modelle verwenden (die es entweder bereits gibt oder die zukünftig entwickelt
werden), solange diese Netze oder Protokolle die Ausführung von
Steuerfunktionen an verteilten Stellen innerhalb eines Prozesses
zulassen oder vorsehen.
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Ferner
werden Betrachtungsbusüberwacher hier
zur Verwendung bei der Speicherung und Übertragung von Prozeßparametern
für Positionierer-/Ventileinrichtungen
beschrieben, es ist aber zu beachten, daß diese Busüberwacher zum Speichern und Übertragen
von Prozeßparametern
für andere Arten
von Einrichtungen benutzt werden können, etwa für Register,
Gebläse,
Sensoren, Hosteinrichtungen, Steuereinrichtungen, Brückeneinrichtungen, Schnittstellen
oder jede andere Einrichtung, die eine Komponente des Prozeßsteuerungsnetzes
sein kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf spezielle
Ausführungsbeispiele
beschrieben, diese sollen jedoch nur beispielhaft sein und die Erfindung
nicht einschränken;
für den
Fachmann ist ersichtlich, daß an
den beschriebenen Ausführungsbeispielen Änderungen,
Hinzufügungen oder
Weglassungen vorgenommen werden können, ohne daß dies eine
Abweichung vom Umfang der Erfindung darstellt.