EP1934661A1 - Verfahren zum sicheren versenden von daten eines feldgerätes der prozessautomatisierungstechnik - Google Patents

Verfahren zum sicheren versenden von daten eines feldgerätes der prozessautomatisierungstechnik

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EP1934661A1
EP1934661A1 EP06793523A EP06793523A EP1934661A1 EP 1934661 A1 EP1934661 A1 EP 1934661A1 EP 06793523 A EP06793523 A EP 06793523A EP 06793523 A EP06793523 A EP 06793523A EP 1934661 A1 EP1934661 A1 EP 1934661A1
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EP
European Patent Office
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fieldbus
field device
control signal
data
analysis
Prior art date
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EP06793523A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Kilian
Bernd Strütt
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Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25153—Checking communication
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25423—Verification of controlled value by comparing with recorded value, signature
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard

Definitions

  • the invention relates to a method for securely transmitting data of a field device of process automation technology.
  • field devices are often used, which serve to detect and / or influencing process variables.
  • field devices are level gauges, mass flow meters, pressure and temperature measuring devices, pH and conductivity meters, etc., which detect the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature or pH value or conductivity value as sensors.
  • actuators z As valves control the flow of a liquid in a pipe section or as pumps the level in a container.
  • field devices in modern automation systems are connected via fieldbus systems (HART, Profibus, Foundation Fieldbus, etc.) to higher-order units (eg, control systems or control units).
  • HART fieldbus systems
  • Profibus Foundation Fieldbus
  • Foundation Fieldbus Foundation Fieldbus
  • these units are used for process control, process visualization, process monitoring.
  • the company networks can also be connected to public networks, eg. B. connected to the Internet.
  • the data to be sent are generated in an application program of the field device.
  • the data may be measured values, alarm messages, etc.
  • the data to be sent are packaged in fieldbus telegrams, which are specified according to the fieldbus used.
  • a connection unit (Medium Access Unit MAU)
  • the fieldbus telegrams are converted into send signals which correspond to the physical requirements of the fieldbus.
  • an alarm message either not at all or not be transmitted according to the fieldbus specifications, so that it does not arrive at the receiver or is not readable for this.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for securely sending data from a field device of the process automation technology over a fieldbus, which does not have the disadvantages mentioned above, that in particular detects errors in data transmission.
  • the essential idea of the invention is to read the fieldbus telegram again when sending in the relevant field device as a control signal and to check.
  • the data values contained in the control signal are compared with the data value provided for sending.
  • errors in packaging the data in fieldbus telegrams or errors in the signal generation in the interface unit can be excluded.
  • control signal is analyzed for its physical properties and compared with default values.
  • the transmission signal can be adjusted again by means of a corresponding readjustment.
  • connection unit In a simpler embodiment of the invention, only a single connection unit is foreseen.
  • FIG. 3 shows a flowchart of the individual method steps of FIG
  • a network of automation technology is shown in more detail.
  • a data bus Dl several computer units in smaller workstations WSl, WS2, connected. These computer units serve as higher-level units (control systems or control units), among others for process visualization, process monitoring and engineering, as well as for operating and monitoring field devices.
  • the data bus Dl operates z. Eg according to the Profibus DP standard or according to the HSE (High Speed Ethernet) standard of the Foundation Fieldbus.
  • the data bus D1 is connected to a fieldbus segment SM1.
  • the field bus segment SMl consists of several field devices Fl, F2, F3, F4, which are connected to each other via a field bus FB.
  • the field devices F1, F2, F3, F4 may be sensors or actuators.
  • the fieldbus FB operates according to one of the known fieldbus standards Profibus, Foundation Fieldbus or HART.
  • FIG. 2 is a block diagram of a field device according to the invention z. B. Fl shown in more detail.
  • a microprocessor ⁇ P is connected to the measurement processing via an analog-to-digital converter A / D and an amplifier V to a sensor MA, which detects a process variable (eg, pressure, flow or level).
  • the microprocessor ⁇ P is connected to a plurality of memories.
  • the memory VM serves as a temporary (volatile) working memory RAM.
  • Another memory EPROM or flash memory FLASH serves as memory for the microprocessor ⁇ P. feeding application program.
  • NVM z non-volatile writeable data storage
  • Eg EEPROM memory parameter values (eg calibration data, etc.) are stored.
  • the executed in the microprocessor ⁇ P application program defines the individual functionalities of the field device (measured value calculation, envelope evaluation, linearization of the measured values, diagnostic tasks, etc.).
  • microprocessor ⁇ P is connected to a display operation unit A / B (e.g., multi-button LCD display).
  • the microprocessor ⁇ P is connected via a communication controller COM1 to a fieldbus interface FBS1, which is also referred to as an interface unit or as a MAU (Medium Attache Unit).
  • a power supply unit NT supplies the necessary energy for the individual electronic components of the field device F1. It can be fed from the fieldbus FB or from another source of energy.
  • the supply lines for the power supply of the individual components in the field device are not shown for clarity.
  • a second communication controller COM2 and a second fieldbus interface FBS2 are also provided in the field device Fl according to the invention, which is also connected to the fieldbus FB.
  • a data value is generated in the application program, which runs in the microcontroller ⁇ P of the field device.
  • This data value can be a measured value or an alarm message.
  • the fieldbus telegram consists z. Example from start identifier, address field, control bits, the actual data field with the data value, check bits and end identifier.
  • the fieldbus telegram is converted into a transmission signal which corresponds to or should correspond to the physical specifications of the fieldbus standard used (method step c).
  • the transmission signal is detected during transmission as a control signal (method step d). This can be done with the second fieldbus interface FBS2 and the second communication controller COM2. Alternatively, the detection of the control signal with the fieldbus interface FBSL and the communication controller COMl is conceivable, in which case the two components FBS2 and COM2 are omitted.
  • control signal in the fieldbus interface FBS2 is again converted into a fieldbus telegram and fed to the communication controller COM2, where the corresponding data content of the telegram is read out as a second data value.
  • the data value actually sent, the second data value is compared with the data value provided by the application program for sending, the first data value.
  • the waveform of the control signal can be analyzed.
  • values for typical signal shapes corresponding to the fieldbus specifications are stored in the field device.
  • the frequency can be readjusted during a HART transmission so that the frequency lies in the specified range of 1200 Hz +/- 12 Hz or 2200 Hz +/- 22 Hz (HART Physical Layer Specification Rev 8.1).
  • bus systems such. B. Profibus or Foundation Fieldbus the bit time of 32 microsec +/- 0.9 microsec are tracked. This also ensures secure data transmission. Since the values for typical signal forms of the fieldbus telegrams are stored in the field device, bus systems of different types can also be automatically recognized by the field device. The values of the fieldbus telegrams transmitted via the fieldbus are determined and compared with the stored values. Bus systems with the same bus physics can not be distinguished.
  • the signal form of the control signal can also be analyzed, it is also possible to check signals from other field devices as to whether they correspond to the fieldbus specifications in appropriate tolerances and, if not, generates a corresponding message in order to signal the error or to be able to initiate countermeasures.
  • the transmission and simultaneous reading of the telegram to be sent takes place with the same fieldbus cut parts, ie the field device has only one fieldbus interface FBS, if necessary, can also be dispensed with the second communication controller, so that a communication controller COM is sufficient.
  • Periodic disturbances may indicate couplings that correlate to events in the field device or other field devices (eg, the ultrasonic pulse). It is possible to reduce the influence of such couplings by deliberately shifting (eg delaying) the transmission time. Such a shift can be carried out independently by the field device. This also makes the data transfer safer.
  • the invention ensures a substantially secure transmission of data via a fieldbus. This is especially true for safety critical applications, the strict regulations and requirements, such as. B. IEC 61508 SIL 3, must meet, important.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum sicheren Versenden von Daten von einem Feldgerät der Prozessautomatisierungstechnik über einen Feldbus wird das Sendesignal während des Versendens im Feldgerät als Kontrollsignal erfasst. Über die Analyse des Kontrollsignals kann festgestellt werden, ob die gewünschten Daten ordnungsgemäß vom Dateninhalt bzw. von der Signalform gesendet wurden.

Description

Beschreibung
Verfahren zum sicheren Versenden von Daten eines Feldgerätes der
Prozessautomatisierungstechnik
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sicheren Versenden von Daten eines Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik.
[0002] In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozess variablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH- und Leitfähigkeitsmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur bzw. pH- Wert bzw. Leitfähigkeitswert erfassen.
[0003] Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, die z. B. als Ventile den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt oder als Pumpen den Füllstand in einem Behälter steuern.
[0004] Als Feldgeräte werden auch Registriergeräte bezeichnet, die vor Ort Messdaten aufzeichnen.
[0005] Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Fa. Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
[0006] In der Regel sind Feldgeräte in modernen Automatisierungsanlagen über Feldbussysteme (HART, Profibus, Foundation Fieldbus, etc.), mit übergeordneten Einheiten (z. B. Leitsysteme oder Steuereinheiten) verbunden. Diese Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung.
[0007] Meist sind die Feldbussysteme in Unternehmensnetzwerke integriert. Damit kann aus unterschiedlichen Bereichen eines Unternehmens auf Prozess- bzw. Feldgerätedaten zugegriffen werden.
[0008] Zur weltweiten Kommunikation können die Firmennetzwerke auch mit öffentlichen Netzwerken, z. B. dem Internet verbunden sein.
[0009] Bei der Kommunikation eines Feldgeräts mit einer übergeordneten Einheit, werden die zu versendenden Daten in einem Anwendungsprogramm des Feldgeräts erzeugt.
[0010] Bei den Daten kann es sich um Messwerte, Alarmmeldungen etc. handeln.
[0011] In einem Kommunikations-Controller werden die zu versendenden Daten in Feldbustelegramme verpackt, die gemäß dem verwendeten Feldbus spezifiziert sind. In einer Anschalteinheit (Medium Access Unit MAU) werden die Feldbustelegramme in Sendesignale umgewandelt, die den physikalischen Anforderungen des Feldbusses entsprechen.
[0012] Insbesondere bei sicherheitskritischen Anwendungen ist eine sichere und zu- verlässige Datenübertragung notwendig.
[0013] Bei herkömmlichen Feldgeräten wird jedoch nicht geprüft, ob die im Gerät erzeugten Daten auch wirklich über den Feldbus als Sendesignale von der Anschalteinheit versendet werden.
[0014] So kann eine Alarmmeldung entweder gar nicht oder nicht entsprechend der Feldbusspezifikationen übertragen werden, so dass sie beim Empfänger nicht ankommt oder für diesen nicht lesbar ist.
[0015] Das Anwendungsprogramm geht jedoch davon aus, dass das Telegramm mit der Alarmmeldung richtig übertragen und vom Empfänger empfangen wurde. Es hat deshalb keine Veranlassung das betreffende Telegramm nochmals zu versenden.
[0016] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum sicheren Versenden von Daten eines Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik über einen Feldbus anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist, dass insbesondere Fehler bei der Datenübertragung erkennt.
[0017] Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensmerkmale.
[0018] Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0019] Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, das Feldbustelegramm beim Senden nochmals im betreffenden Feldgerät als Kontrollsignal einzulesen und zu überprüfen.
[0020] Bei dieser Überprüfung kann festgestellt werden, ob das Feldbustelegramm richtig gesendet wurde.
[0021] Es sind prinzipiell zwei unterschiedliche Analysenvarianten denkbar; einmal im Hinblick auf den Dateninhalt und zum anderen im Hinblick auf die Signalform.
[0022]
[0023] So wird im ersten Fall der im Kontrollsignal enthaltenen Datenwerte mit dem Datenwert, der zum Versenden bereitgestellt wurde, vergleichen. Dadurch können Fehler beim Verpacken der Daten in Feldbustelegramme bzw. Fehler bei der Signalerzeugung in der Anschalteinheit ausgeschlossen werden.
[0024] Im zweiten Fall wird das Kontrollsignal auf seine physikalischen Eigenschaften hin analysiert und mit Vorgabewerten verglichen.
[0025] Somit ist gewährleistet, dass das gesendete Signal gewisse Anforderungen der Feldbusspezifikation hinsichtlich der Signalform erfüllt.
[0026] Werden diese Anforderungen nicht erfüllt, so kann durch eine entsprechende Nachregelung, das Sendesignal wieder angepasst werden.
[0027] Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Feldbustelegramm als „sauberes"
Signal, das den Feldbusspezifikationen entspricht, übertragen worden. Somit muss das Signal auch beim Empfänger prinzipiell empfangbar und damit auch lesbar sein.
[0028] Falls Fehler bei der physikalischen Signalerzeugung oder beim Verpacken der
Daten auftreten und diese festgestellt werden, wird eine entsprechende Fehlermeldung erzeugt und z. B. an das Leitsystem gesendet.
[0029] Erfindungsgemäß sind zwei Anschalteinheiten im Feldgerät vorgesehen, die identisch aufgebaut sind.
[0030] In einer einfacheren Ausgestaltung der Erfindung ist nur eine einzige Anschalteinheit vorhersehen.
[0031] Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
[0032] Es zeigen:
[0033] Fig. 1 Netzwerk der Automatisierungstechnik in
[0034] schematischer Darstellung;
[0035] Fig.2 Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Feldgerätes;
[0036] Fig. 3 Flussdiagramm der einzelnen Verfahrensschritten des
[0037] erfindungsgemäßen Verfahrens.
[0038]
[0039] In Fig. 1 ist ein Netzwerk der Automatisierungstechnik näher dargestellt. An einem Datenbus Dl sind mehrere Rechnereinheiten in kleinere Workstations WSl, WS2, angeschlossen. Diese Rechnereinheiten dienen als übergeordnete Einheiten (Leitsysteme bzw. Steuereinheiten), unter anderem zur Prozess Visualisierung, Prozessüberwachung und zum Engineering sowie zum Bedienen und Überwachen von Feldgeräten. Der Datenbus Dl arbeitet z. B. nach dem Profibus DP-Standard oder nach dem HSE (High Speed Ethernet)-Standard der Foundation Fieldbus.
[0040] Über ein Gateway Gl, das auch als Linking Device oder auch als Segment- Koppler bezeichnet wird, ist der Datenbus Dl mit einem Feldbus-Segment SMl verbunden. Das Feldbus-Segment SMl besteht aus mehreren Feldgeräten Fl, F2, F3, F4, die über einen Feldbus FB miteinander verbunden sind. Bei den Feldgeräten Fl, F2, F3, F4 kann es sich sowohl um Sensoren oder um Aktoren handeln. Der Feldbus FB arbeitet entsprechend nach einem der bekannten Feldbusstandards Profibus, Foundation Fieldbus oder HART.
[0041] In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Feldgerätes z. B. Fl näher dargestellt. Eine Mikroprozessor μP ist zur Messwertverarbeitung über einen Analog-Digital-Wandler A/D und einen Verstärker V mit einem Messaufnehmer MA verbunden, der eine Prozessvariable (z. B. Druck, Durchfluss oder Füllstand) erfasst. Der Mikroprozessor μP ist mit mehreren Speichern verbunden. Der Speicher VM dient als temporärer (flüchtiger) Arbeitspeicher RAM. Ein weitere Speicher EPROM oder Flash-Speicher FLASH dient als Speicher für das im Mikroprozessor μP aus- zuführende Anwendungsprogramm. In einem nichtflüchtigen beschreibbaren Datenspeicher NVM z. B. EEPROM- Speicher werden Parameterwerte (z. B. Kalibrierdaten etc.) abgespeichert.
[0042] Das im Mikroprozessor μP ausgeführte Anwendungsprogramm definiert die einzelnen Funktionalitäten des Feldgerätes (Messwertberechnung, Hüllkurvenauswertung, Linearisierung der Messwerte, Diagnoseaufgaben etc.).
[0043] Weiterhin ist der Mikroprozessor μP mit einer Anzeigebedieneinheit A/B (z. B. LCD-Anzeige mit mehreren Drucktasten) verbunden.
[0044] Zur Kommunikation mit dem Feldbus-Segment SMl ist der Mikroprozessor μP über einen Kommunikations-Controller COMl mit einer Feldbusschnittstelle FBSl, die auch als Anschalteinheit oder als MAU (Medium Attache Unit) bezeichnet wird, verbunden. Ein Netzteil NT liefert die notwendige Energie für die einzelnen Elektronikkomponenten des Feldgerätes Fl. Es kann vom Feldbus FB gespeist werden oder von einer anderen Energiequelle. Die Versorgungsleitungen für die Energieversorgung der einzelnen Komponenten im Feldgerät sind der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.
[0045] Zusätzlich zu einem herkömmlichen Feldgerät sind bei dem erfindungsgemäßen Feldgerät Fl noch ein zweiter Kommunikations-Controller COM2 und eine zweite Feldbusschnittstelle FBS2 vorgesehen, die ebenfalls mit dem Feldbus FB verbunden ist.
[0046] Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand Fig.3 näher erläutert.
[0047] In einem ersten Verfahrens schritt a wird ein Datenwert im Anwendungsprogramm, das im Mikrokontroller μP des Feldgeräts abläuft, erzeugt.
[0048] Bei diesem Datenwert kann es sich um einen Messwert oder eine Alarmmeldung handeln.
[0049] Zum Versenden über den Feldbus FB muss dieser Datenwert in ein Feldbustelegramm verpackt werden (Verfahrens schritt b). Das Feldbustelegramm besteht z. B. aus Startkennung, Adressfeld, Controlbits, dem eigentlichen Datenfeld mit dem Datenwert, Prüfbits und Endkennung.
[0050] In der Feldbusschnittstelle FBSl wird das Feldbustelegramm in ein Sendesignal umgewandelt, das den physikalischen Spezifikationen des eingesetzten Feldbusstandards entspricht bzw. entsprechen sollte (Verfahrens schritt c).
[0051] Das Sendesignal wird beim Versenden als Kontrollsignal erfasst (Verfahrens schritt d). Dies kann mit der zweiten Feldbusschnittstelle FBS2 und dem zweiten Kommunikations -Controller COM2 erfolgen. Alternativ ist auch die Erfassung des Kontrollsignals mit der Feldbusschnittstelle FBSl und dem Kommunikations-Controllers COMl denkbar, wobei dann die beiden Komponenten FBS2 und COM2 entfallen.
[0052] Anschließend erfolgt eine Analyse des Kontrollsignals im Feldgerät (Verfahrens schritt e).
[0053] Es besteht nun die Möglichkeit das Kontrollsignal im Hinblick auf seine Signalform bzw. auf den Dateninhalt hin zu analysieren um Fehler festzustellen.
[0054] Gemäß Anspruch 2 wird das Kontrollsignal in der Feldbusschnittstelle FBS2 wieder in ein Feldbustelegramm umgewandelt und dem Kommunikations-Controller COM2 zugeführt, wo der entsprechende Dateninhalt des Telegramms als zweiter Datenwert ausgelesen wird.
[0055] Anschließend wird der tatsächlich gesendete Datenwert, der zweite Datenwert, mit dem Datenwert, der vom Anwendungsprogramm zum Versenden bereitgestellt wurde, dem ersten Datenwert, verglichen.
[0056] Dadurch kann überprüft werden, ob der erste Datenwert ordnungsgemäß über den Feldbus versendet wurde.
[0057] Stimmen die beiden Datenwerte nicht miteinander überein, so liegt eine
Fehlfunktion vor. Insbesondere bei Alarmwerten muss sichergestellt werden, dass diese auch beim Empfänger richtig ankommen.
[0058] Alternativ kann die Signalform des Kontrollsignals analysiert werden. Hierzu sind Werte für typische Signalformen entsprechend den Feldbusspezifikationen im Feldgerät abgelegt.
[0059] Bei dieser Analyse können Signaldrifts erfasst werden und geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Untere anderem kann die Frequenz bei einer HART- Übertragung nachgeregelt werden, damit die Frequenz im spezifizierten Bereich von 1200 Hz +/- 12Hz bzw. 2200 Hz +/- 22 Hz (HART Physical Layer Spezifikation Rev 8.1) liegt.
[0060] Ebenso kann bei einem Bussystem wie z. B. Profibus oder Foundation Fieldbus die Bitzeit von 32 μsec +/- 0.9 μsec nachgeführt werden. Dadurch wird ebenfalls eine sichere Datenübertragung gewährleistet. Da die Werte für typische Signalformen der Feldbustelegramme im Feldgerät abgespeichert sind, können auch Bussysteme unterschiedlicher Art automatisch vom Feldgerät erkannt werden. Es werden die Werte der über den Feldbus übertragenen Feldbustelegramme bestimmt und mit den gespeicherten Werten verglichen. Bussysteme mit der gleichen Busphysik können aber nicht unterschieden werden.
[0061] Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren u. a. auch die Signalform des Kontrollsignals analysiert werden kann, können auch Signale von anderen Feldgeräten geprüft werden, ob diese in entsprechenden Toleranzen den Feldbusspezifikationen entsprechen und falls nicht wird eine entsprechende Meldung erzeugt, um den Fehler zu signalisieren bzw. um Gegenmaßnahmen einleiten zu können.
[0062] In einer einfacheren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Senden und gleichzeitige Lesen des zu versendenden Telegramms mit derselben Feldbus- schnittsteile, d. h. das Feldgerät weist nur eine Feldbusschnittstelle FBS, gegebenenfalls kann auch auf den zweiten Kommunikations-Controller verzichtet werden, so dass ein Kommunikations-Controller COM ausreicht.
[0063] Diese Ausgestaltung der Erfindung ist zwar kostengünstiger aber sie weist dafür einige Nachteile auf. So können Fehler von Signalen, die von einem Referenzsignal oder einem Referenzelement im Kommunikations-Controller COM bzw. in der Feldbusschnittstelle abhängen nicht festgestellt werden. So bleibt eine Änderung der Oszillatorfrequenz unerkannt, weil keine zweite Oszillatorfrequenz zur Verfügung steht. Dasselbe gilt auch für anderer Bauteile wie Referenzdiode etc..
[0064] Denkbar ist auch eine Variante mit einer Feldbusschnittstelle und zwei Kommunikations-Controllern. Hierdurch werden die im obigen Abschnitt genannten Nachteile wieder verringert.
[0065] Ist der Dateninhalt des Kontrollsignals falsch so kann dies z. B. durch eine störende Einkopplung verursacht worden sein. Eine Möglichkeit für solche Einkopplungen stellen z. B. die Ultraschallimpule eines Ultraschalllaufzeitmessgeräts oder die Startimpulse von Elektromotoren dar.
[0066] In der Regel treten Einkopplungen statistisch unkorreliert auf, so dass Fehlfunktionen eher selten, und wenn dann zufällig, festgestellt werden.
[0067] Regelmäßige Störungen können auf Einkopplungen hinweisen, die korreliert zu Ereignissen im Feldgerät oder anderen Feldgeräten auftreten (z. B. dem Ultraschallimpuls). Es besteht die Möglichkeit durch gezieltes Verschieben (z. B. Verzögern) des Sendezeitpunktes den Einfluss solcher Einkopplungen zu verringern. Ein solches Verschieben kann vom Feldgerät selbständig durchgeführt werden. Dadurch wird auch die Datenübertragung sicherer.
[0068] Durch die Erfindung wird ein wesentlich sicheres Versenden von Daten über einen Feldbus gewährleistet. Dies ist insbesondere für sicherheitskritische Anwendungen, die strengen Vorschriften und Auflagen, wie z. B. IEC 61508 SIL 3, genügen müssen, wichtig.

Claims

Ansprüche
[0001] Verfahren zum sicheren Versenden von Daten von einem Feldgerät der Prozes- sautomatisierungstechnik über einen Feldbus gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte: Erzeugung eines zum Versenden über den Feldbus vorgesehenen ersten Datenwerts in einem Anwendungsprogramm des Feldgeräts, Verpackung des ersten Datenwerts in ein Feldbustelegramm Umwandlung des Feldbustelegramms in einer im Feldgerät vorgesehenen Anschalteinheit in ein Sendesignal, das über den Feldbus übertragen wird, Erfassung des Sendesignals beim Versenden als Kontrollsignal mit einer im Feldgerät vorgesehenen Anschalteinheit, Analyse des Kontrollsignals im Feldgerät.
[0002] Verfahren nach Anspruch 1 wobei die Analyse des Kontrollsignals folgende weiteren Verfahrens schritten umfasst: Umwandlung des Kontrollsignal in ein Feldbustelegramm, Auslesen des im Feldbustelegramm verpackten zweiten Daten werts, Vergleich des zum Versenden vorgesehenen ersten Datenwerts mit dem tatsächlich gesendeten zweiten Datenwert.
[0003] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Analyse des Kontrollsignals folgende weiteren Verfahrens schritten umfasst: Erfassen von mindestens einem Wert einer physikalischen Eigenschaften des Kontrollsignals, Vergleich des erfassten Wertes mit einem Vorgabewert.
[0004] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass, falls bei der Analyse des Kontrollsignals Abweichungen oder Fehler auftreten, eine Fehlermeldung erzeugt wird.
[0005] Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls bei der Analyse der physikalischen Eigenschaften des Kontrollsignals Abweichungen auftreten, eine Anpassung der Sendesignale erfolgt, um die Abweichungen zu verringern.
[0006] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschalteinheit im Feldgerät vorgesehen ist.
[0007] Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei getrennte Anschalteinheiten FBSl, FB S2 im Feldgerät vorgesehen sind.
[0008] Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.
EP06793523A 2005-10-11 2006-09-14 Verfahren zum sicheren versenden von daten eines feldgerätes der prozessautomatisierungstechnik Ceased EP1934661A1 (de)

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