EP2183670A1 - Verfahren zum verbessern einer diagnosefunktion eines feldgerätes - Google Patents

Verfahren zum verbessern einer diagnosefunktion eines feldgerätes

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Publication number
EP2183670A1
EP2183670A1 EP08802994A EP08802994A EP2183670A1 EP 2183670 A1 EP2183670 A1 EP 2183670A1 EP 08802994 A EP08802994 A EP 08802994A EP 08802994 A EP08802994 A EP 08802994A EP 2183670 A1 EP2183670 A1 EP 2183670A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
field device
diagnostic
information
knowledge system
rule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08802994A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eugenio Ferreira Da Silva Neto
Michael Maneval
Klaus Nunnenmacher
Georg Veith
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Process Solutions AG
Original Assignee
Endress and Hauser Process Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Process Solutions AG filed Critical Endress and Hauser Process Solutions AG
Publication of EP2183670A1 publication Critical patent/EP2183670A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/22—Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing
    • G06F11/2257—Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing using expert systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for improving a diagnostic function of a field device which is connected via a field bus with a higher-level unit and which generates diagnostic information with respect to the field device and / or with respect to at least one other field device connected to the fieldbus ,
  • field devices are often used which serve to detect and / or influence process variables.
  • Sensors such as level gauges, flowmeters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity measuring devices, etc., which record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature, pH or conductivity, are used to record process variables.
  • actuators such as valves or pumps, via which the flow of a liquid in a pipe section or the level in a container can be changed.
  • field devices all devices are referred to in principle, which are used close to the process and provide the process-related information or process.
  • a variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.
  • Bus systems are connected to one or more higher-level units.
  • the higher-level units are control systems or control units, such as a PLC (Programmable Logic Controller) or a PLC (Programmable Logic Controller).
  • the higher-level units serve, among other things, for process control, process visualization, process monitoring and commissioning of the field devices.
  • Computer-aided maintenance systems used to maintain in one or more database (s) maintenance-related information regarding the field devices and, where applicable, other devices used in the installation ('computer-aided maintenance systems').
  • These typically software-based computer-aided maintenance systems can perform various functions related to the management and organization of maintenance, depending on the vendor and the configuration of each installation.
  • these computerized maintenance systems may perform the operations and functions that have traditionally been performed manually by maintenance personnel or by an administrator responsible for maintaining the equipment, to schedule scheduled maintenance, and to document performed maintenance.
  • CMMS Computer-aided maintenance management system
  • Asset management in particular administration and provision of Device data, manuals, checklists, warranty information, maintenance intervals, service agreements, purchase date information, expected life information, spare parts information, field device error message information and troubleshooting, and / or parameterization, calibration, and / or configuration information for each field device (and possibly other devices of a system);
  • CMMS complementary metal-oxide-semiconductor
  • PAM Plant Asset Management
  • CMMS and PAM have other software-based computer-aided maintenance systems that maintain maintenance-related information of one or more field devices in one or more databases, and these other maintenance systems typically perform at least some of the functionality discussed above with respect to CMMS and PAM.
  • databases and database systems which may also be equipped with additional functionalities, such as search functions.
  • databases and database systems for example, vendor-specific information relating to one or more of the field devices of the plant, plant-specific information, information relating to a digital communication over a fieldbus of the plant, and / or specific information relating to a process, an industry and / or an application stored and to get managed.
  • Some of these databases and database systems are provided and managed by the plant operator, so that only the plant operator can access them.
  • the computer or data processing system on which such a computerized maintenance system and / or the databases and database systems provided by the plant operator are / are implemented is often arranged spatially separate from the individual field devices (and possibly from other devices of the installation).
  • databases are also provided by manufacturers of field devices, by system operators, etc., centrally in one or more corresponding database (s) or database system (s).
  • the centrally provided information may include one or more of the informational areas mentioned above in relation to the proprietary information areas managed by the plant operators.
  • the information of these databases or database systems are, for example, via the Internet via corresponding portal pages, via password-protected logins are available.
  • databases or database systems are referred to as "centrally provided databases or database systems.”
  • up-to-date information about the field device such as information, may be available throughout the life cycle of a field device from that manufacturer with regard to the calibration of the field device, with regard to maintenance and repair work, with regard to procurement, installation, setup and operation, etc.
  • Such a system is provided, for example, by Endress + Hauser through the "Web-enabled asset management system W @ M".
  • field devices usually have diagnostic functions to monitor the process in the environment of the field device and / or the functionality of the field device itself and to determine if necessary, an abnormal situation. If an abnormal situation is detected, then in the Usually a corresponding diagnostic information sent to the parent unit. In addition, depending on the risk level (criticality) of the detected abnormal situation, the relevant field device can be automatically switched to emergency operation. In the higher-level unit or in another PC-based platform to which the diagnostic information has also been transmitted, a further analysis of the abnormal situation that has occurred is usually carried out and, if necessary, further required steps in the system, such as changing over the system an emergency operation, made. In the following, with reference to FIG. 1, various applied diagnostic functions of a field device 2 are explained. In Fig.
  • the field device 2 comprises a Resource Block RB and a Transducer Block TB, each of which is defined in the Foundation® Fieldbus Specification (Foundation® Specification, Function Block Application Process, Revision FS 1.7).
  • the "resource block” RB is connected to a hardware 6 of the field device 2 via a link 4.
  • the "transducer block” TB is connected via a further link 4 to a hardware 8 of a sensor (not shown) of the field device 2.
  • the field device 2 has functional blocks, which in the present example are formed by the standard function blocks "Analog Input” AI and "Proportional-Integral-Derivative” PID. These standard function blocks are also specified in the Foundation® Fieldbus specification.
  • a diagnostic block DB which is likewise formed by a function block, is provided in the field device.
  • the diagnostic block DB can perform one or more of the diagnostic functions explained below.
  • the "Resource Block” RB, the "Transducer Block” TB, and the function blocks "Analog Input” AI and "Proportional Integral Derivative” PID are each connected via links 4 to the diagnostic block DB. About the links 4, the respective Blocks communicate with each other, in Fig. 1, the direction of the flow of information is shown by the arrows on the links 4 respectively.
  • diagnostic block DB for example, a monitoring of
  • Values are performed to determine whether an upper or a lower limit is exceeded or fallen below. If this is the case, then this abnormal situation can be communicated to the higher-level unit by appropriate diagnostic information, in particular by status information which is transmitted by the field device together with the respective value to the fieldbus.
  • Such status information is available, for example, in the Profibus® Specification (Profibus Profile Specification, Version 3.0) and the Foundation® Fieldbus Specification, among others for the function blocks “Analog Input” (AI), “Discrete Input” (D1), “Totalizer” (TOT) (only for Profibus® bus system), “Analog Output” (AO) and “Discrete Output” (DO)
  • this status information can also be used to communicate further abnormal situations the higher-level unit and / or another PC-based platform reads out diagnostic information from the field device, in particular from the diagnostic block of the field device.
  • the diagnostic block DB as a further module also have a field device diagnostics (English: “Device Diagnostics”) and / or a loop diagnostics (English: “Loop Diagnostics”) have.
  • a field device diagnostics English: "Device Diagnostics”
  • a loop diagnostics English: "Loop Diagnostics”
  • Loop diagnostics can be used to monitor the functionality of a loop, such as a PID loop, for example, to monitor whether a PID loop is set correctly and whether the process variability of the PID Loop within a given frame.
  • Modern field devices are sometimes highly sophisticated Data processing and communication capabilities. This is made possible in particular by the provision of powerful CPUs and memories in the field devices.
  • These "smart” field devices provide diagnostic capabilities that were not possible with traditional, “simple” field devices with less powerful CPUs, memory, and less communication capabilities. While conventionally much of the detection and analysis of abnormal situations has been performed in the parent unit or other PC-based platform, in the “smart” field devices further diagnostics are performed in the field device itself and the result sent digitally over the fieldbus to the parent
  • These diagnostic functions carried out in the field device comprise, in particular, the execution of statistical process monitoring SPM (Statistical Process Monitoring) and a pattern recognition technology ("Pattern Recognition Technology").
  • SPM Statistical Process Monitoring
  • Pattern Recognition Technology Pattern Recognition Technology
  • diagnostic PV diagnostic process variables, "diagnostics PV” or “diagnostic process variables”
  • a signal in particular the output value of a sensor or another process, is detected at a specific frequency.
  • the advantage in the detection of the signal by the field device itself is that this detection can be performed at a very high frequency and thus valuable diagnostic information about the detected signal can be created.
  • drift, distortion (bias), noise and / or peaks of the signal may be detected by the SPM.
  • the noise can increase or decrease.
  • Drift is a gradual change of the signal. With a bias, the value or level of the signal changes, so there is an offset to the normal level of the signal. If peaks occur in the signal, then some values of the detected signal are significantly higher or lower than the normal noise of the signal.
  • the pattern recognition technology is undergoing
  • Diagnostic algorithm first a learning phase, and only then the actual process monitoring (monitoring phase) is performed.
  • the field device is operated during a "normal" process sequence and thereby determines parameters that are typical of a normal process flow.
  • This parameter set created in the learning phase is also referred to as a reference pattern, whereby such a reference pattern can already be provided by the manufacturer in the field device Additionally or alternatively, the plant operator may have the field device undergo the learning phase at the actual site of use in the facility
  • the pattern recognition technology is combined with the SPM, such that in particular a reference pattern is created with respect to statistical parameters of a detected signal.
  • a mean value, a variance, a standard deviation and / or a difference between a maximum value and a minimum value of the detected signal can be determined as typical statistical parameters
  • the detected signal can also be processed, in particular filtered and / or smoothed and then analyzed.
  • other statistical methods for evaluating the signal such as PLS (partial least square analysis) and PCA (principal component analysis) are used.
  • PLS partial least square analysis
  • PCA principal component analysis
  • the field device transmits corresponding diagnostic information via the fieldbus, which if appropriate specifies further details of the type of deviation from the reference pattern, to the higher-level unit and / or to another PC-based platform.
  • the parent unit and / or the another PC-based platform further analyzes the diagnostic information obtained and then takes appropriate measures to prevent the process in the system from being damaged, to issue an alarm message and / or to place an order for a corresponding maintenance order.
  • the pattern recognition technology with the SPM so abnormal situations can be detected early and corrected in a timely manner. This can be used to implement a predictive maintenance strategy, which means that the abnormal situation has no or very little effect on the process, as it can be detected and corrected in a timely manner.
  • diagnostic service programs are implemented in the higher-level unit or, if appropriate, in another PC-based platform to which the diagnostic information is transmitted.
  • diagnostic service programs the diagnostic information obtained, in particular the type of deviation of the parameters from the reference pattern, are analyzed.
  • the diagnostic service program can in many cases provide detailed information about the cause of the abnormal situation and / or a recommendation to remedy it, i. indicate an error occurred and / or a maintenance work to be performed. For example, it is then indicated by such a diagnostic service program that a particular sensor is dirty and accordingly cleanable.
  • diagnostic service programs There is a problem with such diagnostic service programs that they do not have for all possible deviations of the parameters of a reference pattern a link to a corresponding cause and / or a recommendation to remedy them. This means that the diagnostic service program can not always provide detailed information and / or error messages. Some of them are also from Diagnostic information transmitted to the field device is not sufficiently detailed, so that several possible causes are determined by the diagnostic service program. In order to minimize the number of such cases, the diagnostic service programs are created specifically for certain types of field devices and include the greatest possible number of links between possible parameter patterns and corresponding causes and / or recommendations for remedying them. However, the scope of such sophisticated and specialized diagnostic service programs is limited to the particular type of field devices.
  • the object of the present invention is a
  • a method for improving a diagnostic function of a field device which is connected via a field bus with a higher-level unit and with respect to the field device and / or with respect to at least one other field device connected to the field device diagnostic information created, deployed.
  • the generated diagnostic information is transmitted to a knowledge system that has at least access to maintenance-relevant information with respect to the field device to which the diagnostic information is created.
  • the method has the following steps, which are performed after performing a maintenance job on the field device to which the diagnostic information is created:
  • maintenance generally refers to maintenance, inspection, repair and improvement
  • Maintenance includes measures for delaying wear on a device
  • inspection includes measures for determining and assessing an actual state of a device
  • measures for returning a device to a functional state such as a repair etc.
  • Improvements include, in particular, increasing the functional reliability of a device without changing the function performed by the device Maintenance, inspection, repair and improvement.
  • Persons performing the maintenance, inspection, repair and improvement measures are referred to herein generally as maintenance personnel.
  • Automated updating is understood to mean that this updating in the field device is performed automatically, i.e., without human intervention. Preferably, this updating is performed by appropriate software in the field device.
  • the knowledge system may include one or more of the above-described computer-aided maintenance systems, databases and / or database systems that manage maintenance-relevant information integrally.
  • the knowledge system may also be completely or partially separate and have access only to all or part of these systems.
  • the fieldbus can be formed for example by a Profibus® bus system, a Foundation® Fieldbus bus system or by a HART® bus system.
  • non-standardized, digital bus systems are possible.
  • the rules preferably correspond to the respective bus standard, so that step C) of the automated updating in the individual field devices can be carried out without difficulty.
  • the bus connection can be wired or wireless (wireless) realized.
  • sensors and actuators in particular come into consideration.
  • the field device generates "diagnostic information" with respect to "the field device and / or” with respect to at least one other field device connected to the fieldbus, not only diagnostic information directly to the field device itself, such as Defect on a sensor of the field device includes, but this diagnostic information may also relate to causes that are only in the environment of the field device, so that they can be diagnosed by the field device, for example, errors in communication via the fieldbus or the diagnosis, Accordingly, the "maintenance-relevant information relating to the field device" referred to in claim 1, a "maintenance work performed on this field device” and the “in relation to this field device include on Errors that have occurred "Information, maintenance work or errors that affect not only the field device directly but also its environment and / or sphere of influence.
  • step C) of the automated Updating the diagnostic function of the field device requires some intelligence of the field device.
  • the field device preferably has a built-in intelligence, in particular a CPU (Central Processing Unit) and a memory unit, which is designed such that the step of the automated updating of the diagnostic function of the field device can be carried out by the built-in intelligence.
  • a CPU Central Processing Unit
  • a memory unit which is designed such that the step of the automated updating of the diagnostic function of the field device can be carried out by the built-in intelligence.
  • field devices connected to a fieldbus do not have sufficient data processing and storage capabilities to perform this step.
  • such "simple" field devices can also generate no or only limited diagnostic information.
  • This field device generating diagnostics can also generate diagnostic information for several simple field devices, in which case the diagnosing field device can generate all diagnostic information or only supplementary diagnostic information for the simple field device
  • the diagnosing field device can generate all diagnostic information or only supplementary diagnostic information for the simple field device
  • steps A for example, values which are transmitted from the simple field device to the fieldbus, and to generate diagnostic information about these values, are accordingly referred to in step A) of claim 1 between the diagnostic information generated prior to performing the maintenance work in relation to the simple field device and the maintenance work performed on this simple field device and / or the error that has occurred with respect to this simple field device.
  • steps B) and C) of claim 1 relate to the transmission of the rule to the field device that generates the diagnosis and the automated updating of the diagnostic function of at least the field device that generates the diagnosis.
  • a higher-level unit such as a PLC
  • the diagnostic function of the superordinate unit is improved as indicated in the method according to claim 19.
  • the field device creates diagnostic information with respect to itself.
  • the steps A), B) and C) given in claim 1 all relate to at least the field device which has generated the diagnostic information with respect to itself.
  • the rule is transmitted at least to the field device, by which the diagnostic information was created.
  • the knowledge system can also transfer the rule to other field devices. This can be done by sending (broadcasting) to all field devices with which the knowledge system can communicate. In this case, it is advantageous if step C) is carried out only by the field devices for which the transmitted rule is actually relevant.
  • the knowledge system may also selectively transmit the rule only to the field devices that are of the same type and / or that are connected to the same fieldbus.
  • step A preferably takes place automatically by a corresponding software implemented in the knowledge system.
  • a rule may also be created by an expert.
  • a combination of these two variants may be useful.
  • simple rules can be created automatically by the software, while more complex rules are created by an expert.
  • Due to the learning ability of the field device according to the invention its diagnostic function is constantly being improved based on experiences made during the execution of maintenance work. This improves the intelligence of the entire fieldbus network over time. Particularly in the case of new problems, new errors, changed process conditions, newly developed field devices, etc., it is no longer so often necessary to carry out time-consuming updates of the diagnostic service programs and the diagnostic functions of the field devices.
  • the field device can in future provide more detailed, higher-quality diagnostic information when the same abnormal situation occurs.
  • the knowledge system can more directly and directly indicate a possible cause of the abnormal situation and / or an instruction to remedy the abnormal situation, ie, information about the error that has occurred and / or about a maintenance work to be performed, after receiving such more detailed, higher-level diagnostic information.
  • diagnostic information generated by the field device matches those contained in the relationship of the rule.
  • the field device provides additional diagnostic information about the maintenance work specified in the relationship and / or the error indicated in the relationship.
  • a feedback information regarding a maintenance work actually performed on the field device and / or with respect to an error actually occurred at the field device is transmitted to the knowledge system and the step A) of Creating a rule in the knowledge system will depend on this feedback information carried out.
  • the knowledge system is informed about the actually performed maintenance work and / or the error actually occurring at the field device so that it can correctly create the rule in step A).
  • a maintenance person is carrying a mobile, handheld device, such as a PDA (Personal Digital Assistant) during the performance of a maintenance job, it is advantageous if this feedback information is provided via the mobile , hand-portable device is transmitted to the knowledge system.
  • PDA Personal Digital Assistant
  • the knowledge system can be provided spatially separate from the parent unit.
  • the diagnostic information created can be transmitted to the knowledge system via the higher-level unit and / or via a gateway connected to the fieldbus.
  • the knowledge system and the higher-level unit are connected to one another via a communication path, wherein this arrangement is preferably designed as a client-server architecture.
  • a gateway is connected to the field bus, and the knowledge system can read via the gateway information from the fieldbus, and thus the diagnostic information transmitted to the fieldbus.
  • the rule created in the knowledge system establishes a relationship between the diagnostic information created prior to the execution of the maintenance work and an alarm level to be specified and / or triggered by the corresponding field device in the presence of this diagnostic information.
  • the alert level is particularly relevant to the priority with which the corresponding diagnostic information is handled and how quickly appropriate maintenance work is initiated to remedy the cause of the abnormal situation.
  • the relationship to the specified and / or triggered alarm level is established in dependence on a maintenance strategy.
  • the maintenance strategy is preferably predictive so that the occurrence of greater damage and / or disturbances can be avoided, or alternatively, the maintenance strategy could also be reactive, meaning that it only reacts when a failure occurs
  • Another possible maintenance strategy is a pro-active maintenance strategy, which means that maintenance work is performed in a very short time to minimize the occurrence of a failure or failure, but this maintenance strategy is costly and time consuming
  • the maintenance performed corresponds to the NAMUR recommendation NE 107. According to an advantageous development of the invention, the
  • Field device at least one of the following diagnostic functions: a statistical process monitoring SPM; a pattern recognition technology; a limit monitoring; a field device diagnostics (English: “Device Diagnostics”) and a loop diagnostics (English: “Loop Diagnostics”).
  • the learning function according to the invention can be realized, wherein the learning function is particularly advantageous in the statistical process monitoring SPM and the pattern recognition technology.
  • the field device has a function block in the form of a diagnostic block. In this case, one or more of the diagnostic functions specified above can be realized by the diagnostic block.
  • the diagnostic block is designed as an "Advanced Diagnostic Block", by means of which a statistical process monitoring SPM can be carried out and a learning function and a monitoring function can be carried out as part of a pattern recognition technology for the realization of such an "Advanced Diagnostic Block "will be equipped with sophisticated data processing and communication capabilities.
  • the communication path can be formed at least partially by the fieldbus.
  • the communication paths can be used, which have been explained above with respect to the transmission of generated diagnostic information from the field device to the knowledge system.
  • the rule may be transferred from the knowledge system to the PDA via a wireless connection. Subsequently, the rule can then be wired or wirelessly transmitted from the PDA to the field device generating the diagnosis or, if appropriate, to the higher-ranking unit that creates the diagnosis.
  • the method has the following further steps:
  • the step D) of transmission of the received rule to at least one further field device via a communication path which is wireless said wireless communication path preferably via a W-LAN, infrared, Bluetooth, HSDPA, UMTS, EDGE or GPRS is formed.
  • said wireless communication path preferably via a W-LAN, infrared, Bluetooth, HSDPA, UMTS, EDGE or GPRS is formed.
  • a wireless communication path can thus more field devices in the environment of the field device, which transmits the rule further achieved.
  • the advantage of a wireless communication path is that it does not increase the traffic on the fieldbus.
  • the communication path can also be formed by the fieldbus.
  • the transmission of the rule to the at least one further field device can also be controlled by the higher-level unit.
  • the wireless as well as the wired transmission can be carried out by broadcasting to all field devices with which the field device transmitting the rule can communicate. In this case, it is advantageous if step E) is carried out only by the field devices for which the transmitted rule is actually relevant.
  • the field device which transmits the rule can also selectively transmit the rule only to the field devices (peer-to-peer transmission), which are of the same type.
  • the knowledge system has a server which has access to at least one database, preferably to a plurality of databases, wherein the at least one database maintenance-relevant information at least to the system, the field bus, field devices connected thereto and the parent Unit comprises.
  • the attachment is generally related to a plant taken in the field devices are commonly used, such as a production plant, a tank system with multiple tanks, a chemical plant with several processes to be monitored and / or regulated, etc.
  • databases are provided externally from the server, the access can for example via a Intranet or the Internet. This is particularly advantageous in the case of the centrally provided databases described above.
  • the knowledge system preferably has access to one or more of the following maintenance-relevant information about the installation, wherein the information is preferably managed in corresponding databases: manufacturer-specific information relating to one or more of the field devices; Plant-specific information; Information relating to the digital communication over the fieldbus of the plant; Specific information regarding a process, industry and / or application.
  • individual ones of these databases can also be formed by centrally provided databases.
  • corresponding rules are also created in the centrally provided databases, by the diagnostic information generated before carrying out a maintenance work with respect to a field device and the maintenance work carried out on the relevant field device and / or with respect to the relevant field device occurred errors are related to each other.
  • a plant operator can not only benefit from the experience gained in their own plant. Rather, the rules that were created based on experience in other facilities can also be used.
  • the knowledge system has or has access to a computer-aided maintenance system, in particular a "CMMS” and / or a "PAM”.
  • CMMS computer-aided maintenance system
  • PAM PAM
  • PDA Personal Digital Assistant
  • the mobile device which can be hand-carried, can thus be used to create a network connection to the knowledge system, regardless of the current position, for example via the Internet or an intranet.
  • a wired network access is often not possible in a system for security reasons. This allows the maintenance person in a convenient and easy way to obtain additional information needed.
  • a notebook can also be used as a mobile, portable device.
  • a pocket-sized device such as the size of a PDA or a cell phone, is preferred.
  • an interactive guidance in particular an interactive query, provided by the exchange through the exchange of maintenance-relevant information between the knowledge system and the mobile, hand-portable device to be performed on the field device maintenance work and / or an error that has occurred with regard to the relevant field device can be determined.
  • This allows a maintenance person based on the situation found on site by the interactive guide, in particular by the interactive query, get the information needed in a quick and easy way and perform a required maintenance work directly.
  • Fig. 1 a schematic representation of a field device having a diagnostic block
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a fieldbus network and a knowledge system according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a fieldbus network and a knowledge system according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a fieldbus network and a knowledge system according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a small fieldbus network, in which three field devices FO, F1 and F2 and a control unit PLC are connected to a fieldbus F.
  • the control unit PLC is a master, while the field devices FO, F1 and F2 are slaves.
  • the communication between the control unit PLC and the field devices FO, F1 and F2 takes place via the fieldbus F according to the corresponding fieldbus standard.
  • a knowledge system 10 is provided, which is formed in the present embodiment by a computer.
  • a computer-aided maintenance system is implemented, which in the present embodiment is formed by a CMMS 12 and a PAM 14.
  • two databases 16, 18, which are proprietary databases provided by the plant operator are integrally formed. Plant-specific information is stored in the database 16 and information relating to the digital communication via the fieldbus F of the plant is stored in the database 18.
  • a centrally provided database 20 is provided.
  • manufacturer-specific information regarding the field devices FO, F1 and F2 are stored.
  • the database 20 is provided by the manufacturer of the field devices and updated.
  • the manufacturer may provide rules each establishing a relationship between the diagnostic information generated prior to performing maintenance work on a particular field device type and the maintenance work performed on that field device type and / or the error that has occurred with respect to that field device type.
  • the knowledge system 10 can then access these rules as needed.
  • the knowledge system 10 has a server 22 that has access to the information managed by the CMMS 12, the PAM 14, as well as by the databases 16 and 18.
  • the access takes place within the knowledge system 10 via corresponding lines, which are shown schematically in Fig. 2 by the lines 24.
  • the server 22 can access the centrally provided database 20 via the Internet.
  • the corresponding Internet connection is shown schematically in FIG. 2 by the line 26.
  • the field device FO can be constructed, for example, as the field device 2 shown in FIG. Based on the diagnosis in the field device FO, the field device FO generates diagnostic information. This diagnostic information is transmitted by the field device FO to the fieldbus F to the control unit SPS.
  • the knowledge system 10 and the control unit SPS are connected to each other via a communication path 28, this arrangement preferably being designed as a client-server architecture.
  • the diagnostic information is transmitted to the knowledge system 10 via this communication path 28.
  • the computerized maintenance system 12, 14 in the knowledge system 10 informs a service person 30 that maintenance work is to be performed on the field device FO.
  • the diagnostic information provided by the field device FO is not detailed enough, so that the knowledge system 10 can not make a clear statement as to what kind of error on the field device FO has occurred and what maintenance work the maintenance person 30 must perform.
  • the maintenance person 30 next goes to the location of the
  • a hotspot system is set up in the area of the installation in which the field devices FO, F1 and F2 are located.
  • the PDA 32 has a W-LAN interface 34 through which the PDA 32 can gain access to the local W-LAN provided by the hotspot system.
  • the hotspot system has an interface 36 between the W-LAN and the Internet.
  • the wireless connection between the W-LAN interface 34 of the PDA 32 and the interface 36 is shown as a dashed line 38. Accordingly, wireless internet access is established from the PDA 32 via the hotspot system.
  • the knowledge system 10 is also connected to the Internet via a corresponding interface.
  • the Internet connection between the interface 36 and the knowledge system 10 is shown in FIG. 2 by the solid line 40.
  • the knowledge system 10 may provide interactive guidance or interrogation whereby, through the exchange of maintenance-related information between the knowledge system 10 and the mobile hand-held device 32, a maintenance work to be performed on the field device FO and / or in relation to the Field device FO occurred error can be determined.
  • the knowledge system 10 may provide a question tree that the maintenance person 30 processes at the site of the job to guide them to the desired information.
  • the maintenance person 30 Based on the information provided by the knowledge system 10, the maintenance person 30 performs a corresponding one Maintenance work by. Subsequently, the maintenance person 30 transmits via the PDA 32 feedback information to the knowledge system 10 as to whether the maintenance work specified by the knowledge system 10 and / or the specified error was correct. If the information from the knowledge system 10 was incorrect, the service person 30 inputs the actual error with respect to the field device FO and the actual maintenance work performed.
  • a rule is prepared by an appropriate software, which establishes a relationship between the diagnostic information prepared before carrying out the maintenance work with respect to the field device FO and the maintenance work performed on the field device FO and / or with respect to Field device FO produces errors.
  • the created rule is transmitted from the knowledge system 10 to the field device FO.
  • the transmission can again take place via the communication path 28, the control unit SPS and the fieldbus F.
  • the transmission can also be wireless, for example via UMTS.
  • the knowledge system 10 has a transmitter 42 and the field device FO has a corresponding receiver 44.
  • the wireless connection via UMTS is shown schematically in FIG. 2 by the dashed line 46.
  • the field device FO its diagnostic function is automatically updated on the basis of the rule obtained in such a way that information which is generally contained is taken into account when generating diagnostic information.
  • the field device F1 which is also connected to the fieldbus F, in the present embodiment of the same type as the field device FO. Accordingly, by the rule that the field device FO has received, the diagnostic function of the field device F1 can also be improved.
  • the field device FO is designed in the present case such that it can also transmit the received rule to the field device F1.
  • the transmission can take place via the fieldbus F.
  • the transmission can also be wireless, for example via UMTS.
  • FIG. the field device FO has a transmitter 48 and the field device F1 has a corresponding receiver 50.
  • the wireless connection via UMTS is shown schematically in FIG. 2 by the dashed line 52.
  • its diagnostic function is automatically updated on the basis of the rule received in such a way that information which is generally contained is taken into account when generating diagnostic information.
  • the knowledge system 10 is not connected to the control unit SPS via a communication path as in the first embodiment. Rather, a gateway 54 is connected to the fieldbus F and the knowledge system 10 reads via the gateway 54 diagnostic information that is transmitted to the fieldbus F out.
  • the field device FO is designed merely as a "simple" field device, which means that it can only perform simple diagnostic functions .
  • Field device F1 which is also connected to the field bus F, has sufficient data processing and storage capabilities to provide for the "simple" field device FO to provide supplementary diagnostic information.
  • the field device F1 reads out values which are transmitted from the "simple" field device FO to the fieldbus F and generates supplementary diagnostic information for this purpose.
  • This supplementary diagnostic information is likewise determined by the field device F1 via the fieldbus F to the control unit SPS is explained, the knowledge system 10 via the gateway 54 reads both the created by the field device FO and created by the field device F1, additional diagnostic information.
  • a service person 30 is again informed via the knowledge system 10 and sent to the field device FO on site.
  • the exchange of maintenance-relevant information with the knowledge system 10 and the determination of a maintenance work to be performed and / or an error takes place using a PDA 32, as will be explained in the first embodiment.
  • a rule is established which establishes a relationship between the diagnosis information prepared before performing the maintenance work with respect to the field device FO and the maintenance work performed on the field device FO and / or the error occurring with respect to the field device FO.
  • this rule is not transmitted to the field device FO, but to the field device F1. Accordingly, the step of automatically updating the diagnostic function is also performed in the field device F1.
  • the transmission of the rule of the knowledge system 10 to the field device F1 can be wired via the gateway 54 and the fieldbus F or wireless, for example via UMTS done.
  • the wireless transmission is again shown schematically in FIG. 3 by the transmitter 42 on the knowledge system 10, the receiver 44 on the field device F1 and the UMTS connection 46.
  • control unit PLC will generate diagnostic information regarding the field device FO.
  • diagnostic information is then transmitted from the control unit SPS (for example via the gateway 54) to the knowledge system 10.
  • the rule created in the knowledge system is in turn transmitted to the control unit SPS and the diagnostic function of the control unit SPS is updated based on the rule obtained.
  • the knowledge system 10 and the control unit SPS are integrally formed.
  • the knowledge system 10 is connected directly to the fieldbus F.
  • the transmission of diagnostic information from the field devices FO, F1 and F2 to the knowledge system 10 as well as the transmission of the rule from the knowledge system 10 to the corresponding field device can take place exclusively via the fieldbus F.
  • a wireless transmission is again possible, as shown in FIG. 4 with respect to the field device FO by the transmitter 42 on the knowledge system 10, the receiver 44 on the field device FO and the UMTS connection 46.
  • the learning function indicated in step C) is not limited to the diagnostic functions described in the present application.
  • more than one centrally provided database such as several centrally provided databases from different manufacturers, can be provided, to which the server of the knowledge system can access via an internet connection or an intranet connection.
  • the CMMS, the PAM and / or other proprietary databases provided by the plant operator may also be provided spatially separate from the knowledge system. In this case, the server of the knowledge system can access it again via an internet connection or an intranet connection.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern einer Diagnosefunktion eines Feldgerätes (F0; F1; F2), das über einen Feldbus (F) mit einer übergeordneten Einheit (SPS) verbunden ist und das in Bezug auf das Feldgerät (F0; F1; F2) und/oder in Bezug auf mindestens ein anderes, an dem Feldbus (F) angeschlossenes Feldgerät (F0; F1; F2) Diagnoseinformationen erstellt. Die erstellten Diagnoseinformationen werden an ein Wissenssystem (10) übermittelt. Nach Durchführen einer Instandhaltungsarbeit an dem Feldgerät (F0; F1; F2), zu dem die Diagnoseinformationen erstellt werden, wird in dem Wissenssystem (10) eine Regel erstellt, welche eine Beziehung zwischen den vor Durchführung der Instandhaltungsarbeit erstellten Diagnoseinformationen und der durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder dem aufgetretenen Fehler herstellt. Anschließend wird die Regel von dem Wissenssystem (10) an zumindest das Feldgerät (F0; F1; F2), durch das die Diagnoseinformationen erstellt wurden, übermittelt. Die Diagnosefunktion des Feldgerätes (F0; F1; F2), an das die Regel übermittelt wurde, wird basierend auf der Regel dahingehend automatisiert aktualisiert, dass in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen berücksichtigt werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Verbessern einer Diagnosefunktion eines Feldgerätes
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern einer Diagnosefunktion eines Feldgerätes, das über einen Feldbus mit einer übergeordneten Einheit verbunden ist und das in Bezug auf das Feldgerät und/oder in Bezug auf mindestens ein anderes, an dem Feldbus angeschlossenes Feldgerät Diagnoseinformationen erstellt.
[0002] In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, etc., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann.
[0003] Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
[0004] In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über
Bussysteme (Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) mit einer oder mehreren übergeordneten Einheiten verbunden. Normalerweise handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um Leitsysteme bzw. Steuereinheiten, wie beispielsweise eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) oder eine PLC (Programmable Logic Controller). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
[0005] Um die Ausfallzeiten einer Anlage, in der Feldgeräte eingesetzt werden, möglichst gering zu halten, werden in modernen Industrieanlagen häufig computerunterstützte Instandhaltungssysteme eingesetzt, die in einer oder mehreren Datenbank(en) instandhaltungsrelevante Informationen bezüglich der Feldgeräte und gegebenenfalls auch der weiteren Geräte, die in der Anlage eingesetzt werden, verwalten (im Folgenden: computerunterstützte Instandhaltungssysteme). Diese in der Regel Software-basierten computerunterstützten Instandhaltungssysteme können je nach Anbieter und je nach Konfiguration der jeweiligen Anlage verschiedene Funktionen in Bezug auf die Verwaltung und Organisation von Instandhaltungsarbeiten ausführen. Insbesondere können diese computerunterstützten Instandhaltungssysteme die Abläufe und Funktionen ausführen, die herkömmlich von Wartungspersonal oder von einer für die Instandhaltung der Anlage verantwortlichen Verwaltungsperson manuell ausgeführt wurden, um vorzunehmende Instandhaltungsarbeiten zu planen und durchgeführte Instandhaltungsarbeiten zu dokumentieren.
Ein derartiges Software-basiertes computerunterstütztes
Instandhaltungssystem ist unter der Bezeichnung „CMMS" (englisch: „Computerised Maintenance Management System"; deutsch: „Computerunterstütztes Instandhaltungs-Management System") bekannt. In der Regel werden durch ein CMMS zumindest die nachfolgenden Funktionen bereitgestellt, wobei Abweichungen bei den von einzelnen Anbietern angebotenen CMMS auftreten können:
• Erstellen und Planen von Instandhaltungsaufträgen für die einzelnen Feldgeräte (und gegebenenfalls weiterer Geräte einer Anlage), basierend auf gerätespezifischen Instandhaltungsintervallen und den Daten von bereits durchgeführten Instandhaltungsarbeiten sowie gegebenenfalls zusätzlich basierend auf Informationen über verfügbares Wartungspersonal;
• Aufnehmen und Dokumentieren von Serviceberichten, Fehlerberichten, Eingaben bezüglich erforderlicher Ersatzteile und/oder von Aufträgen bezüglich weiterer vorzunehmender Instandhaltungsarbeiten;
• Asset Management, insbesondere Verwaltung und Bereitstellung von Gerätedaten, Handbüchern, Checklisten, Gewährleistungsinformationen, Instandhaltungsintervallen, Sericeverträgen, Informationen über das Kaufdatum, Informationen über die zu erwartende Lebensdauer, Ersatzteilinformationen, Informationen zu Fehlermeldungen des Feldgerätes und zur Problembehandlung derselben und/oder Informationen zur Parametrierung, Kalibrierung und/oder Konfigurierung der einzelnen Feldgeräte (und gegebenenfalls weiterer Geräte einer Anlage);
• Lagerverwaltung, insbesondere Verwalten von Lagerbeständen und Durchführen einer Abfrage bezüglich der Verfügbarkeit von Ersatzteilen, Werkzeugen, Hilfsmitteln und Verbrauchsmaterialien an ein Lager (beispielsweise des Anlagenbetreibers) oder an einen Hersteller;
• Statistische Analyse, insbesondere Bereitstellung von Informationen bezüglich der Häufigkeit von verschiedenen Defekten oder Fehlern, Anzahl von bereits vorgenommenen Instandhaltungsarbeiten, Instandhaltungskosten, etc., bei den verschiedenen Feldgeräten (und gegebenenfalls bei den weiteren Geräten einer Anlage).
[0007] Alternativ oder zusätzlich zu einem CMMS kann ein „PAM" (englisch: „Plant Asset Management"; deutsch: Anlagen-Asset-Management") bereitgestellt werden. In einem PAM sind in der Regel für die einzelnen Feldgeräte (und gegebenenfalls für die weiteren Geräte einer Anlage) verschiedene relevante Informationen und deren zeitliche Abfolge gespeichert. Insbesondere sind in einem PAM gerätespezifische Daten angefangen von dem Herstellungsdatum bis zu dem aktuellen Datum, wie beispielsweise Informationen über vorgenommene Instandhaltungsarbeiten, über ausgetauschte Teile, etc. dokumentiert. Neben CMMS und PAM existieren weitere Software-basierte computerunterstützte Instandhaltungssysteme, durch die instandhaltungsrelevante Informationen eines oder mehrerer Feldgeräte in einer oder mehreren Datenbank(en) verwaltet werden. Diese weiteren Instandhaltungssysteme führen in der Regel zumindest einen Teil der oberhalb in Bezug auf CMMS und PAM erläuterten Funktionen aus.
[0008] Zusätzlich zu den computerunterstützten Instandhaltungssystemen werden teilweise von den Anlagenbetreibern auch Datenbanken und Datenbanksysteme, die gegebenenfalls noch mit weiteren Funktionalitäten, wie beispielsweise Suchfunktionen, ausgestattet sein können, eingesetzt. In diesen Datenbanken und Datenbanksystemen können beispielsweise herstellerspezifische Informationen bezüglich eines oder mehrerer der Feldgeräte der Anlage, anlagenspezifische Informationen, Informationen bezüglich einer digitalen Kommunikation über einen Feldbus der Anlage, und/oder spezifische Informationen bezüglich eines Prozesses, einer Industrie und/oder einer Anwendung gespeichert und verwaltet werden. Diese Datenbanken und Datenbanksysteme werden zum Teil proprietär von dem Anlagenbetreiber bereitgestellt und verwaltet, so dass in der Regel auch nur der Anlagenbetreiber darauf Zugriff hat.
[0009] Sowohl die oberhalb genannten, computerunterstützten
Instandhaltungssysteme als auch die proprietären, von dem Anlagenbetreiber bereitgestellten Datenbanken und Datenbanksysteme werden häufig anlagenübergreifend eingesetzt. Dementsprechend ist häufig der Computer oder die Datenverarbeitungsanlage, auf dem/der solch ein computerunterstütztes Instandhaltungssystem und/oder die von dem Anlagenbetreiber bereitgestellten Datenbanken und Datenbanksysteme implementiert ist/sind, räumlich getrennt von den einzelnen Feldgeräten (und gegebenenfalls von weiteren Geräten der Anlage) angeordnet.
[0010] Neben den proprietären, von den Anlagenbetreibern bereitgestellten
Datenbanken werden teilweise auch von Herstellern von Feldgeräten, von Systembetreibern, etc. zentral in einer oder mehreren entsprechenden Datenbank(en) oder Datenbanksystem(en) Informationen bereitgestellt. Die zentral bereitgestellten Informationen können insbesondere einen oder mehrere der Informationsbereiche, die oberhalb in Bezug auf die proprietären, von den Anlagenbetreibern verwalteten Informationsbereiche genannt sind, umfassen. Die Informationen dieser Datenbanken oder Datenbanksysteme werden beispielsweise über das Internet über entsprechende Portalseiten, die über passwortgeschützte Logins zugänglich sind, bereitgestellt. Im Folgenden werden diese Datenbanken oder Datenbanksysteme als „zentral bereitgestellte Datenbanken oder Datenbanksysteme" bezeichnet. Beispielsweise kann bei Datenbanksystemen, die von Herstellern von Feldgeräten bereitgestellt werden, über den gesamten Lebenszyklus eines Feldgerätes dieses Herstellers hinweg auf aktuelle Informationen zu dem Feldgerät, wie beispielsweise auf Informationen bezüglich der Kalibrierung des Feldgerätes, bezüglich Wartungs- und Reparaturarbeiten, bezüglich Beschaffung, Installation, Einrichtung und Betrieb, etc., zugegriffen werden. Ein solches System wird beispielsweise von Endress + Hauser durch das „Web-enabled Asset Managementsystem W@M" bereitgestellt.
[0011] Ferner werden verschiedene Diagnosesysteme eingesetzt, um
Ausfallzeiten einer Anlage oder das Auftreten von Störungen in einer Anlage zu vermeiden. Solche Ausfallzeiten oder Störungen können durch abnormale Situationen, insbesondere durch defekte und/oder verschmutzte Anlagenteile, verursacht werden. Dabei haben Störungen und Ausfälle der Anlage nicht nur erhebliche Gewinneinbußen des Anlagenbetreibers zur Folge. Je nachdem, was für ein Prozess in einer Anlage abläuft, können auftretende Störungen zu erheblichen gesundheitlichen Risiken der Personen im Umfeld der Anlage und zu Umweltschäden führen. Durch die eingesetzten Diagnosesysteme wird angestrebt, eine abnormale Situation, wie beispielsweise einen Defekt oder Fehler, eine vorzunehmende Instandhaltungsarbeit, etc., möglichst frühzeitig zu erfassen. Dadurch kann die Gefahr, dass aufgrund einer abnormalen Situation größere Schäden an der Anlage auftreten, erheblich reduziert werden. Insbesondere kann bei einem frühzeitigen Entdecken einer abnormalen Situation deren Ursache oftmals behoben werden, ohne dass die gesamte Anlage stillgelegt werden muss.
[0012] Bei den bekannten Diagnosesystemen weisen Feldgeräte in der Regel Diagnosefunktionen auf, um den Prozess in der Umgebung des Feldgerätes und/oder die Funktionalität des Feldgerätes selbst zu überwachen und um gegebenenfalls eine abnormale Situation festzustellen. Wird eine abnormale Situation festgestellt, so wird in der Regel eine entsprechende Diagnoseinformation an die übergeordnete Einheit gesendet. Zusätzlich kann je nach Gefahrstufe (criticality) der erfassten abnormalen Situation das betreffende Feldgerät automatisch in einen Notbetrieb umgeschaltet werden. In der übergeordneten Einheit oder in einer anderweitigen PC-basierten Plattform, an welche die Diagnoseinformation ebenfalls übermittelt wurde, werden in der Regel eine weitergehende Analyse zu der aufgetretenen abnormalen Situation durchgeführt und gegebenenfalls weitere erforderliche Schritte in der Anlage, wie beispielsweise das Umstellen der Anlage auf einen Notbetrieb, vorgenommen. Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 verschiedene angewandte Diagnosefunktionen eines Feldgerätes 2 erläutert. In Fig. 1 ist ein Feldgerät 2, das an ein Foundation® Fieldbus Bussystem anschließbar und entsprechend diesem Standard aufgebaut ist, dargestellt. Das Feldgerät 2 weist einen „Resource Block" RB und einen „Transducer Block" TB auf, die jeweils in der Foundation® Fieldbus Spezifikation (Foundation® Specification, Function Block Application Process, Revision FS 1.7) definiert sind. Der „Resource Block" RB steht dabei über einen Link 4 mit einer Hardware 6 des Feldgerätes 2 in Verbindung. Der „Transducer Block" TB ist über einen weiteren Link 4 mit einer Hardware 8 eines (nicht dargestellten) Sensors des Feldgerätes 2 verbunden. Ferner weist das Feldgerät 2 Funktionsblöcke auf, die im vorliegenden Beispiel durch die Standardfunktionsblöcke „Analog Input" AI und „Proportional-Integral-Derivative" PID gebildet werden. Diese Standardfunktionsblöcke sind ebenfalls in der Foundation® Fieldbus Spezifikation spezifiziert. Zusätzlich ist in dem Feldgerät ein Diagnoseblock DB, der ebenfalls durch einen Funktionsblock gebildet wird, vorgesehen. Der Diagnoseblock DB kann dabei eine oder mehrere der nachfolgend erläuterten Diagnosefunktionen ausführen. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind der „Resource Block" RB, der „Transducer Block" TB, sowie die Funktionsblöcke „Analog Input" AI und „Proportional-Integral-Derivative" PID jeweils über Links 4 mit dem Diagnoseblock DB verbunden. Über die Links 4 können die jeweiligen Blöcke miteinander kommunizieren, wobei in Fig. 1 die Richtung des Informationsflusses jeweils durch die Pfeile an den Links 4 dargestellt ist.
[0014] In dem Diagnoseblock DB kann beispielsweise eine Überwachung von
Werten dahingehend durchgeführt werden, ob ein oberer oder ein unterer Grenzwert über- bzw. unterschritten wird. Ist dies der Fall, so kann diese abnormale Situation durch eine entsprechende Diagnoseinformation, insbesondere durch eine Statusinformation, die von dem Feldgerät zusammen mit dem jeweiligen Wert auf den Feldbus übermittelt wird, an die übergeordnete Einheit mitgeteilt werden. Derartige Statusinformationen sind beispielsweise in der Profibus® Spezifikation (Profibus Profile Specification, Version 3.0) und der Foundation® Fieldbus Spezifikation unter anderem für die Funktionsblöcke „Analog Input" (AI), „Discrete Input" (Dl), „Totalizer" (TOT) (nur bei Profibus®-Bussystem), „Analog Output" (AO) und „Discrete Output" (DO) spezifiziert. Neben der Überschreitung von Grenzwerten können durch diese Statusinformationen auch noch weitere abnormale Situationen mitgeteilt werden. Daneben besteht auch die Möglichkeit, dass die übergeordnete Einheit und/oder eine anderweitige PC-basierte Plattform Diagnoseinformationen aus dem Feldgerät, insbesondere aus dem Diagnoseblock des Feldgerätes, ausliest.
[0015] Ferner kann der Diagnoseblock DB als weitere Module auch noch eine Feldgerät-Diagnostik (englisch: „Device Diagnostics") und/oder eine Schleifen-Diagnostik (englisch: „Loop Diagnostics") aufweisen. Über die Feldgerät-Diagnostik können beispielsweise Fehler an einem Sensor des Feldgerätes 2, das Auftreten von Elektronik-Fehlern, wie beispielsweise ein Speicherproblem an einem Mainboard des Feldgerätes 2, und/oder das Auftreten von Problemen bei der Kommunikation über den Feldbus erfasst werden. Über die Schleifen-Diagnostik kann die Funktionalität einer Schleife (englisch: „Loop"), wie beispielsweise einer PID-Schleife überwacht werden. Beispielsweise kann bei einer PID-Schleife überwacht werden, ob diese korrekt eingestellt ist und ob eine Prozess-Variabilität der PID-Schleife innerhalb eines vorgegebenen Rahmens ist.
[0016] Moderne Feldgeräte sind teilweise mit hoch entwickelten Datenverarbeitungs- und Kommunikationsfähigkeiten ausgestattet. Dies wird insbesondere durch Vorsehung von leistungsfähigen CPUs und Speichern in den Feldgeräten ermöglicht. Durch diese „intelligenten" Feldgeräte können Diagnosefunktionen bereitgestellt werden, die bei den herkömmlichen, „einfachen" Feldgeräten mit weniger leistungsfähigen CPUs, Speichern und weniger Kommunikationsfähigkeiten nicht möglich waren. Während herkömmlich ein Großteil der Erfassung und Analyse von abnormalen Situationen in der übergeordneten Einheit oder einer anderweitigen PC-basierten Plattform durchgeführt wurde, wird bei den „intelligenten" Feldgeräten eine weitergehende Diagnose in dem Feldgerät selbst durchgeführt und das Ergebnis digital über den Feldbus an die übergeordnete Einheit (bzw. an eine anderweitige PC-basierte Plattform) übermittelt. Diese in dem Feldgerät durchgeführten Diagnosefunktionen umfassen insbesondere die Durchführung einer Statistischen Prozessüberwachung SPM (englisch: „Statistical Process Monitoring") und einer Muster-Erkennungstechnologie (englisch: „Pattern Recognition Technology"). Die von solchen „intelligenten" Feldgeräten bereitgestellten und digital über den Feldbus übermittelten Diagnoseinformationen werden teilweise auch als Diagnose-PV (Diagnose-Prozessvariablen; englisch: „diagnostics PV" bzw. diagnostics process variables") bezeichnet. Bei der Statistischen Prozessüberwachung SPM wird ein Signal, insbesondere der Ausgangswert eines Sensors oder eines anderweitigen Prozesses, mit einer bestimmten Frequenz erfasst. Der Vorteil bei der Erfassung des Signals durch das Feldgerät selbst ist, dass diese Erfassung mit einer sehr hohen Frequenz durchgeführt werden kann und damit wertvolle Diagnoseinformationen über das erfasste Signal erstellt werden können. Insbesondere können durch die SPM ein Drift, eine Verzerrung (Bias), ein Rauschen und/oder Spitzen des Signals erfasst werden. Dabei kann das Rauschen zu- oder abnehmen. Unter Drift wird eine graduelle Änderung des Signals verstanden. Bei einer Verzerrung (Bias) ändert sich der Wert oder das Niveau des Signals, es tritt also ein Offset gegenüber dem normalen Niveau des Signals auf. Treten Spitzen in dem Signal auf, so sind einige Werte des erfassten Signals deutlich höher oder niedriger als das normale Rauschen des Signals. Bei der Muster-Erkennungstechnologie durchläuft der
Diagnosealgorithmus zunächst eine Lernphase, und erst anschließend wird die eigentliche Prozessüberwachung (Überwachungsphase) durchgeführt. In der Lernphase wird das Feldgerät während eines „normalen" Prozessablaufs betrieben und bestimmt dabei Parameter, die typisch für einen normalen Prozessablauf sind. Dieser in der Lernphase erstellte Parametersatz wird auch als Referenzmuster bezeichnet. Dabei kann solch ein Referenzmuster bereits von dem Hersteller in dem Feldgerät konfiguriert werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Anlagenbetreiber das Feldgerät die Lernphase am tatsächlichen Einsatzort in der Anlage durchlaufen lassen. Vorzugsweise wird die Muster-Erkennungstechnologie mit der SPM kombiniert, so dass insbesondere ein Referenzmuster in Bezug auf statistische Parameter eines erfassten Signals erstellt wird. Als typische statistische Parameter können beispielsweise ein Mittelwert, eine Varianz, eine Standardabweichung und/oder eine Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert des erfassten Signals bestimmt werden. Ferner kann das erfasste Signal auch bearbeitet, insbesondere gefiltert und/oder geglättet werden und erst anschließend analysiert werden. Daneben werden auch weitere statistische Methoden zur Auswertung des Signals, wie beispielsweise PLS (partial least Square analysis) und PCA (principal component analysis) eingesetzt. In der Überwachungsphase wird das Signal überwacht und die in der Überwachungsphase erfassten und/oder bestimmten Parameter (siehe oben) werden mit dem in der Lernphase erstellten Parametersatz (Referenzmuster) verglichen. Treten Abweichungen von dem Referenzmuster auf, so kann dies als Hinweis auf das Vorliegen einer abnormalen Situation dienen. Das Feldgerät sendet in diesem Fall über den Feldbus entsprechende Diagnoseinformationen, die gegebenenfalls nähere Details zu der Art der Abweichung von dem Referenzmuster angeben, an die übergeordnete Einheit und/oder an eine anderweitige PC-basierte Plattform. In der übergeordneten Einheit und/oder der anderweitigen PC-basierten Plattform werden die erhaltenen Diagnoseinformationen weiter analysiert und es werden dann entsprechende Maßnahmen getroffen, um den Prozess in der Anlage vor Schäden zu bewahren, um eine Alarmmeldung auszugeben und/oder um einen Auftrag für einen entsprechenden Instandhaltungsauftrag zu geben. Insbesondere bei einer Kombination der Muster-Erkennungstechnologie mit der SPM können so frühzeitig abnormale Situationen erkannt und rechtzeitig behoben werden. Dadurch kann eine voraussagende („predictive") Instandhaltungsstrategie realisiert werden. Dies bedeutet, dass die abnormale Situation keine oder nur sehr geringe Auswirkungen auf den Prozess hat, da sie rechtzeitig erkannt und behoben werden kann.
[0019] Moderne Diagnosesysteme sind dabei nicht nur dazu ausgelegt, eine abnormale Situation möglichst frühzeitig zu erfassen. In der Regel sind in der übergeordneten Einheit bzw. gegebenenfalls in einer anderweitigen PC-basierten Plattform, an welche die Diagnoseinformationen übermittelt werden, Diagnose-Serviceprogramme (diagnostic tools) implementiert. In diesen Diagnose-Serviceprogrammen werden die erhaltenen Diagnoseinformationen, insbesondere die Art der Abweichung der Parameter von dem Referenzmuster, analysiert. Basierend auf Erfahrungswerten und/oder auf Regeln, die im Voraus in dem Diagnose-Service-programm erstellt wurden, kann das Diagnose-Serviceprogramm in vielen Fällen eine detaillierte Auskunft über die Ursache für die abnormale Situation und/oder eine Empfehlung zu deren Behebung, d.h. einen aufgetretenen Fehler und/oder eine vorzunehmende Instandhaltungsarbeit, angeben. Beispielsweise wird durch solch ein Diagnose-Serviceprogramm dann angegeben, dass ein bestimmter Sensor verschmutzt und dementsprechend zu reinigen ist.
[0020] Dabei besteht bei solchen Diagnose-Serviceprogrammen das Problem, dass diese nicht für sämtliche mögliche Abweichungen der Parameter von einem Referenzmuster eine Verknüpfung zu einer entsprechenden Ursache und/oder einer Empfehlung zu deren Behebung aufweisen. Damit kann das Diagnose-Serviceprogramm nicht in allen Fällen eine detaillierte Auskunft und/oder Fehlermeldung geben. Teilweise sind auch die von dem Feldgerät übermittelten Diagnoseinformationen nicht ausreichend detailliert, so dass durch das Diagnose-Serviceprogramm mehrere mögliche Ursachen ermittelt werden. Um die Anzahl solcher Fälle möglichst gering zu halten, werden die Diagnose-Serviceprogramme speziell für bestimmte Arten von Feldgeräten erstellt und umfassen eine möglichst große Anzahl an Verknüpfungen zwischen möglichen Parametermustern und entsprechenden Ursachen und/oder Empfehlungen zu deren Behebung. Dadurch ist der Einsatzbereich solcher hoch entwickelten und spezialisierten Diagnose-Serviceprogramme jedoch auf die bestimmte Art von Feldgeräten beschränkt. Insbesondere dann, wenn neue Feldgeräte entwickelt werden, in dem Prozess neue Situationen auftreten oder ein Feldgerät in einem neuen Einsatzbereich eingesetzt wird, müssen aufwändige Updates der Diagnose-Serviceprogramme und gegebenenfalls auch der Diagnosefunktionen der Feldgeräte selbst durchgeführt werden, um weiterhin eine effektive Diagnose bereitstellen zu können. Dies ist mit erheblichen Kosten und Aufwand verbunden.
[0021] Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein
Verfahren bereitzustellen, durch welches eine effektive Diagnose und eine Anpassung und/oder Erweiterung eines Diagnosesystems flexibel und mit wenig Aufwand ermöglicht wird.
[0022] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0023] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbessern einer Diagnosefunktion eines Feldgerätes, das über einen Feldbus mit einer übergeordneten Einheit verbunden ist und das in Bezug auf das Feldgerät und/oder in Bezug auf mindestens ein anderes, an dem Feldbus angeschlossenes Feldgerät Diagnoseinformationen erstellt, bereitgestellt. Die erstellten Diagnoseinformationen werden an ein Wissenssystem übermittelt, das zumindest auf instandhaltungsrelevante Informationen in Bezug auf das Feldgerät, zu dem die Diagnoseinformationen erstellt werden, Zugriff hat. Das Verfahren weist die nachfolgenden Schritte auf, die nach Durchführen einer Instandhaltungsarbeit an dem Feldgerät, zu dem die Diagnoseinformationen erstellt werden, durchgeführt werden:
[0024] A) Erstellen einer Regel in dem Wissenssystem, welche eine Beziehung zwischen den vor Durchführung der Instandhaltungsarbeit erstellten Diagnoseinformationen in Bezug auf dieses Feldgerät und der an diesem Feldgerät durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder dem in Bezug auf dieses Feldgerät aufgetretenen Fehler herstellt;
[0025] B) Übermitteln der Regel von dem Wissenssystem an zumindest das Feldgerät, durch das die Diagnoseinformationen erstellt wurden;
[0026] C) Automatisiertes Aktualisieren der Diagnosefunktion des Feldgerätes, an das die Regel übermittelt wurde, basierend auf der Regel dahingehend, dass in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen berücksichtigt werden.
[0027] Mit „Instandhaltung" wird im vorliegenden Zusammenhang allgemein auf Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung Bezug genommen. Wartung umfasst dabei Maßnahmen zur Verzögerung von Abnutzungen an einem Gerät. Inspektion umfasst insbesondere Maßnahmen zur Feststellung und Beurteilung eines Istzustandes eines Gerätes. Instandsetzung umfasst insbesondere Maßnahmen zur Rückführung eines Gerätes in den funktionsfähigen Zustand, wie beispielsweise eine Reparatur. Verbesserungen umfassen insbesondere die Steigerung der Funktionssicherheit eines Gerätes, ohne die von dem Gerät ausgeführte Funktion zu ändern. Dementsprechend umfassen auch „instandhaltungsrelevante Informationen" allgemein Informationen, welche die Maßnahmen der Wartung, der Inspektion, der Instandsetzung und der Verbesserung betreffen. Personen, welche die Maßnahmen der Wartung, der Inspektion, der Instandsetzung und der Verbesserung durchführen, werden hier allgemein als Wartungspersonen bezeichnet. Unter einem „automatisierten Aktualisieren" wird verstanden, dass dieses Aktualisieren in dem Feldgerät automatisch, d.h. ohne menschliches Eingreifen, durchgeführt wird. Vorzugsweise wird dieses Aktualisieren durch eine entsprechende Software in dem Feldgerät durchgeführt.
[0028] Das Wissenssystem kann insbesondere eines oder mehrere von den oberhalb beschriebenen computerunterstützten Instandhaltungssystemen, Datenbanken und/oder Datenbanksystemen, die instandhaltungsrelevante Informationen verwalten, integral aufweisen. Alternativ dazu kann das Wissenssystem auch vollständig oder teilweise separat ausgebildet sein und lediglich Zugriff auf alle oder einen Teil dieser Systeme haben.
[0029] Der Feldbus kann beispielsweise durch ein Profibus® Bussystem, ein Foundation® Fieldbus Bussystem oder durch ein HART® Bussystem gebildet werden. Daneben sind auch nicht standardisierte, digitale Bussysteme möglich. Die Regeln entsprechen vorzugsweise dem jeweiligen Busstandard, so dass der Schritt C) des automatisierten Aktualisierens in den einzelnen Feldgeräten problemlos durchführbar ist. Die Busverbindung kann dabei drahtgebunden oder auch drahtlos (wireless) realisiert sein. Als Feldgeräte, bei denen die Erfindung eingesetzt werden kann, kommen insbesondere Sensoren und Aktoren in Betracht.
[0030] Gemäß der vorliegenden Erfindung erstellt das Feldgerät „in Bezug auf" das Feldgerät und/oder „in Bezug auf mindestens ein anderes, an dem Feldbus angeschlossenes Feldgerät Diagnoseinformationen. Davon werden nicht nur Diagnoseinformationen unmittelbar zu dem betreffenden Feldgerät selbst, wie beispielsweise ein Defekt an einem Sensor des Feldgerätes, umfasst, sondern diese Diagnoseinformationen können auch Ursachen betreffen, die lediglich im Umfeld des Feldgerätes liegen, so dass sie durch das Feldgerät diagnostiziert werden können. Dies betrifft beispielsweise Fehler in der Kommunikation über den Feldbus oder auch die Diagnose, dass eine Leitung, in der ein Durchflusssensor des Feldgerätes angeordnet ist, verstopft ist. Dementsprechend umfassen auch die in Anspruch 1 genannten „instandhaltungsrelevanten Informationen in Bezug auf das Feldgerät", eine „an diesem Feldgerät durchgeführte Instandhaltungsarbeit" und der „in Bezug auf dieses Feldgerät aufgetretene Fehler" Informationen, Instandhaltungsarbeiten bzw. Fehler, die nicht nur das Feldgerät unmittelbar sondern auch dessen Umfeld und/oder Einflussbereich betreffen.
[0031] Für den in Anspruch 1 angegebenen Schritt C) des automatisierten Aktualisierens der Diagnosefunktion des Feldgerätes ist eine gewisse Intelligenz des Feldgerätes erforderlich. Vorzugsweise weist das Feldgerät hierfür eine eingebaute Intelligenz, insbesondere eine CPU (Central Processing Unit) und eine Speichereinheit, auf, die derart ausgebildet ist, dass der Schritt des automatisierten Aktualisierens der Diagnosefunktion des Feldgerätes durch die eingebaute Intelligenz durchführbar ist. Teilweise weisen an einem Feldbus angeschlossene Feldgeräte keine ausreichenden Datenverarbeitungs- und Speicherfähigkeiten auf, um diesen Schritt durchzuführen. In der Regel können solche „einfachen" Feldgeräte auch keine oder nur beschränkte Diagnoseinformationen erstellen. Ist solch ein einfaches Feldgerät an dem Feldbus angeschlossen, so kann auch ein weiteres, an dem Feldbus angeschlossenes Feldgerät, das ausreichende Datenverarbeitungs- und Speicherfähigkeiten aufweist (im Folgenden: Diagnose erstellendes Feldgerät) für dieses einfache Feldgerät Diagnoseinformationen erstellen. Ein solches Diagnose erstellendes Feldgerät kann dabei auch für mehrere einfache Feldgeräte Diagnoseinformationen erstellen. Dabei kann das Diagnose erstellende Feldgerät sämtliche Diagnoseinformationen oder auch nur ergänzende Diagnoseinformationen für das einfache Feldgerät erstellen. Das Diagnose erstellende Feldgerät kann hierzu beispielsweise Werte, die von dem einfachen Feldgerät auf den Feldbus übermittelt werden, auslesen und zu diesen Werten Diagnoseinformationen erstellen. In Schritt A) des Anspruchs 1 wird dementsprechend eine Beziehung zwischen den vor Durchführung der Instandhaltungsarbeit erstellten Diagnoseinformationen in Bezug auf das einfache Feldgerät und der an diesem einfachen Feldgerät durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder dem in Bezug auf dieses einfache Feldgerät aufgetretenen Fehler hergestellt. Die Schritte B) und C) des Anspruchs 1 hingegen betreffen das Übermitteln der Regel an das die Diagnose erstellende Feldgerät und das automatisierte Aktualisieren der Diagnosefunktion zumindest des Diagnose erstellenden Feldgerätes. Alternativ kann, insbesondere bei der Vorsehung solcher „einfachen" Feldgeräte, auch eine übergeordnete Einheit, wie beispielsweise eine SPS, für mindestens ein an dem selben Feldbus angeschlossenes Feldgerät Diagnoseinformationen erstellen. In diesem Fall wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Diagnosefunktion der übergeordneten Einheit verbessert, wie dies in dem Verfahren gemäß Anspruch 19 angegeben ist. Die in dem Absatz oberhalb erläuterten Varianten und Weiterbildungen, die in Bezug auf das Diagnose erstellende Feldgerät erläutert werden, sind dann auch bei der übergeordneten Einheit entsprechend realisierbar. Ferner sind die in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 18 angegebenen Weiterbildungen und nachfolgend diskutierten Varianten entsprechend auch bei dem Verfahren gemäß Anspruch 19 anwendbar.
[0033] Als weitere Alternative ist in Anspruch 1 angegeben, dass das Feldgerät in Bezug auf sich selbst Diagnoseinformationen erstellt. In diesem Fall betreffen die in Anspruch 1 angegebenen Schritte A), B) und C) alle zumindest das Feldgerät, das die Diagnoseinformationen in Bezug auf sich selbst erstellt hat.
[0034] Gemäß Schritt B) wird die Regel zumindest an das Feldgerät, durch das die Diagnoseinformationen erstellt wurden, übermittelt. Daneben kann das Wissenssystem die Regel auch an weitere Feldgeräte übermitteln. Dies kann durch Senden (Broadcasten) an alle Feldgeräte, mit denen das Wissenssystem kommunizieren kann, erfolgen. In diesem Fall ist vorteilhaft, wenn der Schritt C) nur von den Feldgeräten durchgeführt wird, für welche die übermittelte Regel tatsächlich relevant ist. Alternativ kann das Wissenssystem die Regel auch nur an die Feldgeräte selektiv übermitteln, die von dem gleichen Typ sind und/oder die an demselben Feldbus angeschlossen sind.
[0035] Das Erstellen einer Regel in dem Wissenssystem (Schritt A)) erfolgt vorzugsweise automatisch durch eine entsprechende Software, die in dem Wissenssystem implementiert ist. Alternativ dazu kann solch eine Regel jedoch auch durch einen Experten erstellt werden. Insbesondere kann eine Kombination dieser beiden Varianten sinnvoll sein. In diesem Fall können beispielsweise einfache Regeln automatisch durch die Software erstellt werden, während komplexere Regeln durch einen Experten erstellt werden. [0036] Durch die erfindungsgemäße Lernfähigkeit des Feldgerätes wird dessen Diagnosefunktion basierend auf Erfahrungen, die bei der Durchführung von Instandhaltungsarbeiten gemacht werden, ständig verbessert. Dadurch wird die Intelligenz des gesamten Feldbus-Netzwerkes über die Zeit verbessert. Insbesondere bei neuen Problemen, neuen Fehlern, geänderten Prozessbedingungen, neu entwickelten Feldgeräten, etc. ist es nicht mehr so häufig erforderlich, aufwändige Updates der Diagnose-Serviceprogramme und der Diagnosefunktionen der Feldgeräte durchzuführen. Dadurch, dass das Feldgerät in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen berücksichtigt, kann das Feldgerät in Zukunft bei Auftreten derselben abnormalen Situation direkt detailliertere, höherwertige Diagnoseinformationen bereitstellen. Dadurch kann durch das Wissenssystem nach Erhalt solcher detaillierteren, höherwertigen Diagnoseinformationen unmittelbarer und direkter eine mögliche Ursache für die abnormale Situation und/oder eine Anweisung zur Behebung der abnormalen Situation, d.h. Informationen zu dem aufgetretenen Fehler und/oder zu einer durchzuführenden Instandhaltungsarbeit, angegeben werden. Dies wird insbesondere dann ermöglicht, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen derart berücksichtigt werden, dass in dem Fall, in dem die von dem Feldgerät erstellten Diagnoseinformationen denjenigen, die in der Beziehung der Regel enthalten sind, entsprechen, durch das Feldgerät zusätzliche Diagnoseinformationen zu der in der Beziehung angegebenen Instandhaltungsarbeit und/oder zu dem in der Beziehung angegebenen Fehler bereitgestellt werden.
[0037] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird nach Durchführung einer Instandhaltungsarbeit an dem Feldgerät eine Feedback-Information bezüglich einer tatsächlich an dem Feldgerät durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder bezüglich eines tatsächlich an dem Feldgerät aufgetretenen Fehlers an das Wissenssystem übermittelt und der Schritt A) des Erstellens einer Regel in dem Wissenssystem wird in Abhängigkeit von dieser Feedback-Information durchgeführt. Dadurch wird das Wissenssystem über die tatsächlich durchgeführte Instandhaltungsarbeit und/oder den tatsächlich an dem Feldgerät aufgetretenen Fehler informiert, so dass es in Schritt A) die Regel korrekt erstellen kann. Insbesondere dann, wenn eine Wartungsperson während der Durchführung einer Instandhaltungsarbeit ein mobiles, in der Hand tragbares Gerät, wie beispielsweise einen PDA (Personal Digital Assistant bzw. Persönlicher Digitaler Assistent), mit sich führt, ist vorteilhaft, wenn diese Feedback-Information über das mobile, in der Hand tragbare Gerät an das Wissenssystem übermittelt wird.
[0038] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die erstellten Diagnoseinformationen von dem Feldgerät, durch das die Diagnoseinformationen erstellt werden, über den Feldbus an die übergeordnete Einheit übermittelt. Das Wissenssystem kann dabei räumlich getrennt von der übergeordneten Einheit vorgesehen sein. In diesem Fall können die erstellten Diagnoseinformationen über die übergeordnete Einheit und/oder über ein an dem Feldbus angeschlossenes Gateway an das Wissenssystem übermittelt werden. In ersterem Fall sind das Wissenssystem und die übergeordnete Einheit über einen Kommunikationspfad miteinander verbunden, wobei diese Anordnung vorzugsweise als Client-Server-Architektur ausgebildet ist. In dem zweiten Fall ist ein Gateway an dem Feldbus angeschlossen, und das Wissenssystem kann über das Gateway Informationen aus dem Feldbus, und damit die auf den Feldbus übermittelten Diagnoseinformationen, auslesen.
[0039] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung stellt die in dem Wissenssystem erstellte Regel eine Beziehung zwischen den vor Durchführung der Instandhaltungsarbeit erstellten Diagnoseinformationen und einer bei Vorliegen dieser Diagnoseinformationen durch das entsprechende Feldgerät anzugebenden und/oder auszulösenden Alarmstufe her. Die Alarmstufe ist insbesondere dafür relevant, mit welcher Priorität die entsprechenden Diagnoseinformationen behandelt werden und wie schnell eine entsprechende Instandhaltungsarbeit zur Behebung der Ursache für die abnormale Situation eingeleitet wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Beziehung zu der anzugebenden und/oder auszulösenden Alarmstufe in Abhängigkeit von einer Instandhaltungsstrategie hergestellt. Wie oberhalb erläutert wird, ist die Instandhaltungsstrategie vorzugsweise voraussagend („predictive"), so dass das Auftreten größerer Schäden und/oder Störungen vermieden werden kann. Alternativ dazu könnte die Instandhaltungsstrategie auch reaktiv sein, was bedeutet, dass erst reagiert wird, wenn ein Ausfall oder ein Defekt aufgetreten ist. Eine weitere mögliche Instandhaltungsstrategie ist eine pro-aktive Instandhaltungsstrategie, was bedeutet, dass Instandhaltungsarbeiten in sehr kurzen Zeiträumen durchgeführt werden, um das Auftreten eines Ausfalls oder eines Defektes möglichst vollständig zu vermeiden. Diese Instandhaltungsstrategie ist jedoch kosten- und zeitaufwändig. Vorzugsweise entspricht die realisierte Instandhaltung der NAMUR Empfehlung NE 107. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das
Feldgerät zumindest eine der nachfolgenden Diagnosefunktionen auf: eine Statistische Prozessüberwachung SPM; eine Muster-Erkennungstechnologie; eine Grenzwert-Überwachung; eine Feldgerät-Diagnostik (englisch: „Device Diagnostics"); und eine Schleifen-Diagnostik (englisch: „Loop Diagnostics"). Bei diesen Diagnosefunktionen kann die erfindungsgemäße Lernfunktion realisiert werden, wobei die Lernfunktion insbesondere bei der Statistischen Prozessüberwachung SPM und der Muster-Erkennungstechnologie vorteilhaft ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Feldgerät einen Funktionsblock in Form eines Diagnoseblocks auf. In diesem Fall kann eine oder mehrere der oberhalb angegebenen Diagnosefunktionen durch den Diagnoseblock realisiert werden. Vorzugsweise ist der Diagnoseblock als „Advanced Diagnostic Block" (Hoch Entwickelter Diagnoseblock), durch den eine Statistische Prozessüberwachung SPM durchführbar und im Rahmen einer Muster-Erkennungs-technologie eine Lernfunktion und eine Überwachungsfunktion ausführbar ist, ausgebildet. Wie oberhalb erläutert wird, muss das Feldgerät für die Realisierung solch eines „Advanced Diagnostic Block" mit hoch entwickelten Datenverarbeitungs- und Kommunikationsfähigkeiten ausgestattet sein.
[0041] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt der Schritt B) des Übermitteins der Regel von dem Wissenssystem an zumindest das Feldgerät, durch das die Diagnoseinformationen erstellt wurden, über einen Kommunikationsweg, der zumindest im Bereich des Feldgerätes drahtlos ist, wobei dieser drahtlose Kommunikationsweg vorzugsweise über ein W-LAN (Wireless Local Area Network), Infrarot, Bluetooth, HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) oder über GPRS (General Packet Radio Service) gebildet wird. Alternativ dazu kann der Kommunikationsweg zumindest teilweise durch den Feldbus gebildet werden. Hierzu können beispielsweise die Kommunikationswege genutzt werden, die oberhalb in Bezug auf die Übermittlung von erstellten Diagnoseinformationen von dem Feldgerät an das Wissenssystem erläutert wurden. Ferner besteht die Möglichkeit, die Regel von dem Wissenssystem an ein mobiles, in der Hand tragbares Gerät, insbesondere an ein PDA, das von einer Wartungsperson vor Ort zu dem betreffenden Feldgerät mitgeführt wird, zu übertragen. Wie nachfolgend im Detail erläutert wird, kann die Regel insbesondere über eine drahtlose Verbindung von dem Wissenssystem auf das PDA übertragen werden. Anschließend kann die Regel dann von dem PDA auf das Diagnose erstellende Feldgerät oder gegebenenfalls auf die Diagnose erstellende übergeordnete Einheit drahtgebunden oder drahtlos übertragen werden.
[0042] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren die nachfolgenden, weiteren Schritte auf:
[0043] D) Übermitteln der erhaltenen Regel durch das Feldgerät, an das die Regel von dem Wissenssystem übermittelt wurde, an mindestens ein weiteres Feldgerät;
[0044] E) Automatisiertes Aktualisieren der Diagnosefunktion des mindestens einen weiteren Feldgerätes basierend auf der Regel dahingehend, dass in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen berücksichtigt werden.
[0045] Dadurch wird nicht nur die Diagnosefunktion des Feldgerätes, an dem die Instandhaltungsarbeit durchgeführt wurde, verbessert, sondern auch die Diagnosefunktionen weiterer Feldgeräte. Diese weiteren Feldgeräte können damit direkt beim erstmaligen Auftreten der betreffenden abnormalen Situation detailliertere, höherwertige Diagnoseinformationen erstellen. Vorzugsweise erfolgt der Schritt D) des Übermitteins der erhaltenen Regel an mindestens ein weiteres Feldgerät über einen Kommunikationsweg, der drahtlos ist, wobei dieser drahtlose Kommunikationsweg vorzugsweise über ein W-LAN, Infrarot, Bluetooth, HSDPA, UMTS, EDGE oder über GPRS gebildet wird. Je nach Reichweite des gewählten drahtlosen Kommunikationsweges können damit weitere Feldgeräte in der Umgebung des Feldgerätes, welches die Regel weiter übermittelt, erreicht werden. Der Vorteil eines drahtlosen Kommunikationsweges besteht darin, dass damit der Datenverkehr auf dem Feldbus nicht erhöht wird. Alternativ dazu kann der Kommunikationsweg auch durch den Feldbus gebildet werden. Dabei kann die Übermittlung der Regel an das mindestens eine weitere Feldgerät auch durch die übergeordnete Einheit gesteuert werden. Die drahtlose wie auch die drahtgebundene Übermittlung kann durch Senden (Broadcasten) an alle Feldgeräte, mit denen das Feldgerät, welches die Regel übermittelt, kommunizieren kann, erfolgen. In diesem Fall ist vorteilhaft, wenn der Schritt E) nur von den Feldgeräten durchgeführt wird, für welche die übermittelte Regel tatsächlich relevant ist. Alternativ kann das Feldgerät, welches die Regel weiter übermittelt, die Regel auch nur an die Feldgeräte selektiv übermitteln (Peer-to-Peer Übermittlung), die von dem gleichen Typ sind.
[0046] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Wissenssystem einen Server auf, der auf mindestens eine Datenbank, vorzugsweise auf mehrere Datenbanken, Zugriff hat, wobei die mindestens eine Datenbank instandhaltungsrelevante Informationen zumindest zu der Anlage, die den Feldbus, damit verbundene Feldgeräte und die übergeordnete Einheit aufweist, enthält. Als Anlage wird allgemein auf eine Anlage Bezug genommen, bei der Feldgeräte üblicherweise eingesetzt werden, wie beispielsweise eine Produktionsanlage, eine Tankanlage mit mehreren Tanks, eine Chemieanlage mit mehreren zu überwachenden und/oder zu regelnden Prozessen, etc. Sind Datenbanken extern von dem Server vorgesehen, so kann der Zugriff beispielsweise über ein Intranet oder das Internet erfolgen. Dies ist insbesondere bei den oberhalb beschriebenen, zentral bereitgestellten Datenbanken vorteilhaft. Vorzugsweise hat das Wissenssystem auf eine oder mehrere der nachfolgenden instandhaltungsrelevanten Informationen zu der Anlage Zugriff, wobei die Informationen vorzugsweise in entsprechenden Datenbanken verwaltet werden: Herstellerspezifische Informationen bezüglich eines oder mehrerer der Feldgeräte; Anlagenspezifische Informationen; Informationen bezüglich der digitalen Kommunikation über den Feldbus der Anlage; Spezifische Informationen bezüglich eines Prozesses, einer Industrie und/oder einer Anwendung.
[0047] Wie oberhalb erläutert wurde, können einzelne dieser Datenbanken auch durch zentral bereitgestellte Datenbanken gebildet werden. In diesem Fall ist besonders vorteilhaft, wenn in den zentral bereitgestellten Datenbanken ebenfalls entsprechende Regeln erstellt werden, durch die vor Durchführung einer Instandhaltungsarbeit erstellte Diagnoseinformationen in Bezug auf ein Feldgerät und die an dem betreffenden Feldgerät durchgeführte Instandhaltungsarbeit und/oder der in Bezug auf das betreffende Feldgerät aufgetretene Fehler miteinander in Beziehung gesetzt werden. Dadurch kann ein Anlagenbetreiber nicht nur von den Erfahrungen profitieren, die in der eigenen Anlage gemacht wurden. Vielmehr können auch die Regeln genutzt werden, die basierend auf Erfahrungen in anderen Anlagen erstellt wurden.
[0048] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Wissenssystem ein computerunterstütztes Instandhaltungssystem, insbesondere ein „CMMS" und/oder ein „PAM" auf oder hat darauf Zugriff.
[0049] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei der
Durchführung einer Instandhaltungsarbeit an dem Feldgerät, zu dem die Diagnoseinformationen erstellt werden, zum Austausch von instandhaltungsrelevanten Informationen mit dem Wissenssystem von einem mobilen, in der Hand tragbaren Gerät, insbesondere von einem PDA (Personal Digital Assistant bzw. Persönlicher Digitaler Assistent), das/der eine Schnittstelle für einen drahtlosen Netzzugang aufweist, ein drahtloser Netzzugang hergestellt und eine Netzverbindung mit dem Wissenssystem hergestellt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Wartungsperson vor Ort feststellt, dass sie weitere Informationen für die Durchführung einer Instandhaltungsarbeit benötigt. Durch das mobile, in der Hand tragbare Gerät kann damit unabhängig von der aktuellen Position eine Netzverbindung, wie beispielsweise über das Internet oder ein Intranet, zu dem Wissenssystem hergestellt werden. Ein kabelgebundener Netzzugang ist in einer Anlage oftmals aus Sicherheitsgründen nicht möglich. Damit kann sich die Wartungsperson auf bequeme und einfache Weise weitere, benötigte Informationen beschaffen. Als mobiles, in der Hand tragbares Gerät kann grundsätzlich auch ein Notebook eingesetzt werden. Bevorzugt ist jedoch ein Gerät im Taschenformat, wie beispielsweise in der Größe eines PDA oder eines Handys.
[0050] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird durch das Wissenssystem eine interaktive Führung, insbesondere eine interaktive Abfrage, bereitgestellt, durch die durch Austausch von instandhaltungsrelevanten Informationen zwischen dem Wissenssystem und dem mobilen, in der Hand tragbaren Gerät eine an dem betreffenden Feldgerät durchzuführende Instandhaltungsarbeit und/oder ein in Bezug auf das betreffende Feldgerät aufgetretener Fehler ermittelbar ist/sind. Dadurch kann eine Wartungsperson basierend auf der vor Ort vorgefundenen Situation durch die interaktive Führung, insbesondere durch die interaktive Abfrage, auf schnelle und einfache Weise die benötigten Informationen erhalten und eine erforderliche Instandhaltungsarbeit direkt durchführen.
[0051] Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren zeigen: [0052] Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Feldgerätes, das einen Diagnoseblock aufweist;
[0053] Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Feldbus-Netzwerkes und eines Wissenssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
[0054] Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Feldbus-Netzwerkes und eines Wissenssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
[0055] Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Feldbus-Netzwerkes und eines Wissenssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
[0056] Die schematische Darstellung in Fig. 2 zeigt ein kleines Feldbus-Netzwerk, bei dem drei Feldgeräte FO, F1 und F2 sowie eine Steuereinheit SPS an einem Feldbus F angeschlossen sind. Die Steuereinheit SPS ist ein Master, während die Feldgeräte FO, F1 und F2 jeweils Slaves sind. Die Kommunikation zwischen der Steuereinheit SPS und den Feldgeräten FO, F1 und F2 erfolgt über den Feldbus F nach dem entsprechenden Feldbus-Standard.
[0057] Räumlich getrennt von der Steuereinheit SPS ist ein Wissenssystem 10 vorgesehen, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Computer gebildet wird. Auf dem Wissenssystem 10 ist ein computerunterstütztes Instandhaltungssystem implementiert, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein CMMS 12 und ein PAM 14 gebildet wird. In dem Wissenssystem 10 sind ferner zwei Datenbanken 16, 18, die proprietär, von dem Anlagenbetreiber bereitgestellte Datenbanken sind, integral ausgebildet. In der Datenbank 16 sind anlagenspezifische Informationen gespeichert und in der Datenbank 18 sind Informationen bezüglich der digitalen Kommunikation über den Feldbus F der Anlage gespeichert. Räumlich getrennt von dem Wissenssystem 10 und dem Feldbus-Netzwerk ist eine zentral bereitgestellte Datenbank 20 vorgesehen. In dieser Datenbank 20 sind herstellerspezifische Informationen bezüglich der Feldgeräte FO, F1 und F2 gespeichert. Die Datenbank 20 wird dabei von dem Hersteller der Feldgeräte bereitgestellt und aktualisiert. Insbesondere kann der Hersteller in solch einer Datenbank Regeln bereitstellen, die jeweils eine Beziehung zwischen den vor Durchführung einer Instandhaltungsarbeit erstellten Diagnoseinformationen in Bezug auf einen bestimmten Feldgerätetyp und der an diesem Feldgerätetyp durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder dem in Bezug auf diesen Feldgerätetyp aufgetretenen Fehler herstellen. Auf diese Regeln kann das Wissenssystem 10 dann bei Bedarf zugreifen.
[0058] Ferner weist das Wissenssystem 10 einen Server 22 auf, der Zugriff auf die von dem CMMS 12, dem PAM 14, sowie von den Datenbanken 16 und 18 verwalteten Informationen hat. Der Zugriff erfolgt dabei innerhalb des Wissenssystems 10 über entsprechende Leitungen, die in Fig. 2 schematisch durch die Linien 24 dargestellt sind. Auf die zentral bereitgestellte Datenbank 20 kann der Server 22 über das Internet zugreifen. Die entsprechende Internetverbindung ist in Fig. 2 schematisch durch die Linie 26 dargestellt.
[0059] Im Folgenden wird ein Beispiel erläutert, bei dem in einem Diagnoseblock DB des Feldgerätes FO eine abnormale Situation erfasst wird. Das Feldgerät FO kann dabei beispielsweise wie das in Fig. 1 dargestellte Feldgerät 2 aufgebaut sein. Basierend auf der Diagnose in dem Feldgerät FO erstellt das Feldgerät FO Diagnoseinformationen. Diese Diagnoseinformationen übermittelt das Feldgerät FO auf den Feldbus F zu der Steuereinheit SPS. Das Wissenssystem 10 und die Steuereinheit SPS sind über einen Kommunikationspfad 28 miteinander verbunden, wobei diese Anordnung vorzugsweise als Client-Server-Architektur ausgebildet ist. Die Diagnoseinformationen werden über diesen Kommunikationspfad 28 an das Wissenssystem 10 übermittelt. Das computerunterstützte Instandhaltungssystem 12, 14 in dem Wissenssystem 10 informiert eine Wartungsperson 30 darüber, dass an dem Feldgerät FO eine Instandhaltungsarbeit durchzuführen ist. Im vorliegenden Beispielfall sind die von dem Feldgerät FO bereitgestellten Diagnoseinformationen nicht detailliert genug, so dass das Wissenssystem 10 keine eindeutige Angabe dazu machen kann, was für eine Art von Fehler an dem Feldgerät FO aufgetreten ist und welche Instandhaltungsarbeit die Wartungsperson 30 durchführen muss.
[0060] Die Wartungsperson 30 geht als nächstes zu dem Einsatzort des
Feldgerätes FO und führt dabei einen PDA 32 mit sich. Am Einsatzort kann die Wartungsperson 30 über das Internet Verbindung zu dem Wissenssystem 10 aufnehmen. Hierzu ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Bereich der Anlage, an der sich die Feldgeräte FO, F1 und F2 befinden, ein Hotspot-System eingerichtet. Der PDA 32 weist eine W-LAN Schnittstelle 34 auf, über die der PDA 32 zu dem lokalen W-LAN, das durch das Hotspot-System bereitgestellt wird, Zugang erhalten kann. Ferner weist das Hotspot-System eine Schnittstelle 36 zwischen dem W-LAN und dem Internet auf. In Fig. 1 ist die W-LAN Verbindung zwischen der W-LAN Schnittstelle 34 des PDA 32 und der Schnittstelle 36 als gestrichelte Linie 38 dargestellt. Demgemäß wird über das Hotspot-System ein drahtloser Internetzugang von dem PDA 32 aus hergestellt. Auch das Wissenssystem 10 ist über eine entsprechende Schnittstelle an dem Internet angeschlossen. Die Internetverbindung zwischen der Schnittstelle 36 und dem Wissenssystem 10 ist in Fig. 2 durch die durchgezogene Linie 40 dargestellt. Dementsprechend kann die Wartungsperson 30 vom Einsatzort aus instandhaltungsrelevante Informationen mit dem Wissenssystem 10 austauschen. Insbesondere kann das Wissenssystem 10 eine interaktive Führung oder eine interaktive Abfrage bereitstellen, wobei durch den Austausch von instandhaltungsrelevanten Informationen zwischen dem Wissenssystem 10 und dem mobilen, in der Hand tragbaren Gerät 32 eine an dem Feldgerät FO durchzuführende Instandhaltungsarbeit und/oder ein in Bezug auf das Feldgerät FO aufgetretener Fehler ermittelbar ist. Bei der Durchführung einer interaktiven Abfrage kann das Wissenssystem 10 beispielsweise einen Fragenbaum bereitstellen, den die Wartungsperson 30 am Einsatzort abarbeitet und so zu den gewünschten Informationen geführt wird.
[0061] Basierend auf den von dem Wissenssystem 10 bereitgestellten Informationen führt die Wartungsperson 30 eine entsprechende Instandhaltungsarbeit durch. Anschließend übermittelt die Wartungsperson 30 über den PDA 32 eine Feedback-Information an das Wissenssystem 10, ob die von dem Wissenssystem 10 angegebene Instandhaltungsarbeit und/oder der angegebene Fehler korrekt war. Falls die Angaben von dem Wissenssystem 10 nicht korrekt waren, gibt die Wartungsperson 30 den tatsächlichen Fehler in Bezug auf das Feldgerät FO und die tatsächlich durchgeführte Instandhaltungsarbeit ein.
[0062] Anschließend wird in dem Wissenssystem 10 durch eine entsprechende Software eine Regel erstellt, die eine Beziehung zwischen den vor Durchführung der Instandhaltungsarbeit erstellten Diagnoseinformationen in Bezug auf das Feldgerät FO und der an dem Feldgerät FO durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder dem in Bezug auf das Feldgerät FO aufgetretenen Fehler herstellt. Anschließend wird die erstellte Regel von dem Wissenssystem 10 an das Feldgerät FO übermittelt. Die Übermittlung kann dabei wiederum über den Kommunikationspfad 28, die Steuereinheit SPS und den Feldbus F erfolgen. Alternativ dazu kann die Übermittlung auch drahtlos, beispielsweise über UMTS, erfolgen. Diese Alternative ist in Fig. 2 ebenfalls dargestellt. Hierzu weist das Wissenssystem 10 einen Sender 42 und das Feldgerät FO einen entsprechenden Empfänger 44 auf. Die drahtlose Verbindung über UMTS ist in Fig. 2 schematisch durch die gestrichelte Linie 46 dargestellt.
[0063] In dem Feldgerät FO wird dessen Diagnosefunktion basierend auf der erhaltenen Regel dahingehend automatisiert aktualisiert, dass in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen berücksichtigt werden.
[0064] Das Feldgerät F1 , das ebenfalls an dem Feldbus F angeschlossen ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von dem gleichen Typ wie das Feldgerät FO. Demgemäß kann durch die Regel, die das Feldgerät FO erhalten hat, auch die Diagnosefunktion des Feldgerätes F1 verbessert werden. Das Feldgerät FO ist in dem vorliegenden Fall derart ausgebildet ist, dass es die erhaltene Regel auch an das Feldgerät F1 übermitteln kann. Die Übermittlung kann dabei über den Feldbus F erfolgen. Alternativ dazu kann die Übermittlung auch drahtlos, beispielsweise über UMTS, erfolgen. Diese Alternative ist in Fig. 2 ebenfalls dargestellt. Hierzu weist das Feldgerät FO einen Sender 48 und das Feldgerät F1 einen entsprechenden Empfänger 50 auf. Die drahtlose Verbindung über UMTS ist in Fig. 2 schematisch durch die gestrichelte Linie 52 dargestellt. In dem Feldgerät F1 wird dessen Diagnosefunktion basierend auf der erhaltenen Regel dahingehend automatisiert aktualisiert, dass in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen berücksichtigt werden.
[0065] Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine zweite
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Dabei werden gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform eingegangen.
[0066] Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wissenssystem 10 nicht wie bei der ersten Ausführungsform über einen Kommunikationspfad mit der Steuereinheit SPS verbunden. Vielmehr ist ein Gateway 54 an dem Feldbus F angeschlossen und das Wissenssystem 10 liest über das Gateway 54 Diagnoseinformationen, die auf den Feldbus F übermittelt werden, aus.
[0067] Ferner ist das Feldgerät FO lediglich als „einfaches" Feldgerät ausgebildet, was bedeutet, dass es nur einfache Diagnosefunktionen ausführen kann. Das Feldgerät F1 , das ebenfalls an dem Feldbus F angeschlossen ist, weist ausreichende Datenverarbeitungs- und Speicherfähigkeiten auf, um für das „einfache" Feldgerät FO ergänzende Diagnoseinformationen zu erstellen. Das Feldgerät F1 liest hierzu Werte, die von dem „einfachen" Feldgerät FO auf den Feldbus F übermittelt werden, aus und erstellt hierzu ergänzende Diagnoseinformationen. Diese ergänzenden Diagnoseinformationen werden von dem Feldgerät F1 ebenfalls über den Feldbus F an die Steuereinheit SPS ermittelt. Wie oberhalb erläutert wird, liest das Wissenssystem 10 über das Gateway 54 sowohl die von dem Feldgerät FO erstellten als auch die von dem Feldgerät F1 erstellten, ergänzenden Diagnoseinformationen aus. [0068] Wird nun in Bezug auf das Feldgerät FO eine abnormale Situation erfasst, so wird wiederum über das Wissenssystem 10 eine Wartungsperson 30 benachrichtigt und vor Ort zu dem Feldgerät FO gesendet. Der Austausch von instandhaltungsrelevanten Informationen mit dem Wissenssystem 10 und die Ermittlung einer durchzuführenden Instandhaltungsarbeit und/oder eines Fehlers erfolgt dabei unter Heranziehung eines PDA 32, wie es bei der ersten Ausführungsform erläutert wird. Gleichermaßen wird in dem Wissenssystem 10 eine Regel erstellt, die eine Beziehung zwischen den vor Durchführung der Instandhaltungsarbeit in Bezug auf das Feldgerät FO erstellten Diagnoseinformationen und der an dem Feldgerät FO durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder dem in Bezug auf das Feldgerät FO aufgetretenen Fehler herstellt. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform wird diese Regel nicht an das Feldgerät FO, sondern an das Feldgerät F1 übermittelt. Dementsprechend wird auch in dem Feldgerät F1 der Schritt des automatisierten Aktualisierens der Diagnosefunktion durchgeführt. Die Übermittlung der Regel von dem Wissenssystem 10 an das Feldgerät F1 kann dabei drahtgebunden über das Gateway 54 und den Feldbus F oder drahtlos, beispielsweise über UMTS, erfolgen. Die drahtlose Übermittlung ist in Fig. 3 wiederum schematisch durch den Sender 42 an dem Wissenssystem 10, dem Empfänger 44 an dem Feldgerät F1 und die UMTS-Verbindung 46 dargestellt.
[0069] Anstelle des Feldgerätes F1 kann bei der in Fig. 3 dargestellten
Anordnung auch die Steuereinheit SPS Diagnoseinformationen in Bezug auf das Feldgerät FO erstellen. Im Unterschied zu der oberhalb angegebenen Ausführungsform werden die Diagnoseinformationen dann von der Steuereinheit SPS (beispielsweise über das Gateway 54) an das Wissenssystem 10 übermittelt. Ferner wird die in dem Wissenssystem erstellte Regel wiederum an die Steuereinheit SPS übermittelt und die Diagnosefunktion der Steuereinheit SPS wird basierend auf der erhaltenen Regel aktualisiert.
[0070] Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine dritte
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Dabei werden gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform eingegangen.
[0071] Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform sind das Wissenssystem 10 und die Steuereinheit SPS integral ausgebildet. Dadurch ist das Wissenssystem 10 direkt an dem Feldbus F angeschlossen. Im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsformen kann dabei die Übermittlung von Diagnoseinformationen von den Feldgeräten FO, F1 und F2 an das Wissenssystem 10 sowie die Übermittlung der Regel von dem Wissenssystem 10 an das entsprechende Feldgerät (hier: FO) ausschließlich über den Feldbus F erfolgen. Alternativ ist in beiden Fällen selbstverständlich wieder eine drahtlose Übermittlung möglich, wie in Fig. 4 in Bezug auf das Feldgerät FO durch den Sender 42 an dem Wissenssystem 10, den Empfänger 44 an dem Feldgerät FO und die UMTS-Verbindung 46 dargestellt ist.
[0072] Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten und oberhalb beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist die in Schritt C) angegebene Lernfunktion nicht auf die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Diagnosefunktionen beschränkt. Ferner können auch mehr als nur eine zentral bereitgestellte Datenbank, wie beispielsweise mehrere zentral bereitgestellte Datenbanken von verschiedenen Herstellern, vorgesehen sein, auf die der Server des Wissenssystems über eine Internetverbindung oder eine Intranetverbindung zugreifen kann. Ferner können auch das CMMS, das PAM und/oder weitere proprietäre, von dem Anlagenbetreiber bereitgestellte Datenbanken räumlich getrennt von dem Wissenssystem vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Server des Wissenssystems wiederum über eine Internetverbindung oder eine Intranetverbindung darauf zugreifen.

Claims

Ansprüche
1. 1. Verfahren zum Verbessern einer Diagnosefunktion eines Feldgerätes (2; FO; F1 ; F2), das über einen Feldbus (F) mit einer übergeordneten Einheit (SPS) verbunden ist und das in Bezug auf das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) und/oder in Bezug auf mindestens ein anderes, an dem Feldbus (F) angeschlossenes Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) Diagnoseinformationen erstellt, wobei die erstellten Diagnoseinformationen an ein Wissenssystem (10) übermittelt werden, das zumindest auf instandhaltungsrelevante Informationen in Bezug auf das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), zu dem die Diagnoseinformationen erstellt werden, Zugriff hat, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte, die nach Durchführen einer Instandhaltungsarbeit an dem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), zu dem die Diagnoseinformationen erstellt werden, durchgeführt werden:
A) Erstellen einer Regel in dem Wissenssystem (10), welche eine Beziehung zwischen den vor Durchführung der Instandhaltungsarbeit erstellten Diagnoseinformationen in Bezug auf dieses Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) und der an diesem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder dem in Bezug auf dieses Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) aufgetretenen Fehler herstellt;
B) Übermitteln der Regel von dem Wissenssystem (10) an zumindest das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), durch das die Diagnoseinformationen erstellt wurden;
C) Automatisiertes Aktualisieren der Diagnosefunktion des Feldgerätes (2; FO; F1 ; F2), an das die Regel übermittelt wurde, basierend auf der Regel dahingehend, dass in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen berücksichtigt werden.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen derart berücksichtigt werden, dass in dem Fall, in dem die von dem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) erstellten Diagnoseinformationen denjenigen, die in der Beziehung der Regel enthalten sind, entsprechen, durch das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) zusätzliche Diagnoseinformationen zu der in der Beziehung angegebenen Instandhaltungsarbeit und/oder zu dem in der Beziehung angegebenen Fehler bereitgestellt werden.
3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feedback-Information bezüglich einer tatsächlich an dem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder bezüglich eines tatsächlich an dem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) aufgetretenen Fehlers an das Wissenssystem (10) übermittelt wird und der Schritt (A)) des Erstellens einer Regel in dem Wissenssystem (10) in Abhängigkeit von dieser Feedback-Information durchgeführt wird.
4. 4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erstellten Diagnoseinformationen von dem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), durch das die Diagnoseinformationen erstellt werden, über den Feldbus (F) an die übergeordnete Einheit (SPS) übermittelt werden und über die übergeordnete Einheit (SPS) und/oder über ein an dem Feldbus (F) angeschlossenes Gateway (54) an das Wissenssystem (10) übermittelt werden.
5. 5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Wissenssystem (10) erstellte Regel eine Beziehung zwischen den vor Durchführung der Instandhaltungsarbeit erstellten Diagnoseinformationen und einer bei Vorliegen dieser Diagnoseinformationen durch das entsprechende Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) anzugebenden und/oder auszulösenden Alarmstufe herstellt.
6. 6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zu der anzugebenden und/oder auszulösenden Alarmstufe in Abhängigkeit von einer Instandhaltungsstrategie, die vorzugsweise „predictive" (voraussagend) ist, hergestellt wird.
7. 7. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) zumindest eine der nachfolgenden Diagnosefunktionen aufweist: eine Statistische Prozessüberwachung SPM (englisch: „Statistical Process
Monitoring"); eine Muster-Erkennungstechnologie (englisch: „Pattern Recognition
Technology"); eine Grenzwert-Überwachung; eine Feldgerät-Diagnostik (englisch: „Device Diagnostics"); und eine Schleifen-Diagnostik (englisch: „Loop Diagnostics").
8. 8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) einen Funktionsblock in Form eines Diagnoseblocks (DB) aufweist, wobei der Diagnoseblock (DB) vorzugsweise als „Advanced Diagnostic Block" (Hoch Entwickelter Diagnoseblock), durch den eine Statistische Prozessüberwachung SPM durchführbar und im Rahmen einer Muster-Erkennungs-tech-nologie eine Lernfunktion und eine Überwachungsfunktion ausführbar ist, ausgebildet ist.
9. 9. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), durch das die Diagnoseinformationen erstellt werden, eine eingebaute Intelligenz, insbesondere eine CPU (Central Processing Unit) und eine Speichereinheit, aufweist, die derart ausgebildet ist, dass der Schritt des automatisierten Aktualisierens der Diagnosefunktion des Feldgerätes (2; FO; F1 ; F2) durch die eingebaute Intelligenz durchführbar ist.
10. 10. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (B)) des Übermitteins der Regel von dem Wissenssystem (10) an zumindest das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), durch das die Diagnoseinformationen erstellt wurden, über einen Kommunikationsweg erfolgt, der zumindest im Bereich des Feldgerätes (2; FO; F1 ; F2) drahtlos ist, wobei dieser drahtlose Kommunikationsweg (46) vorzugsweise über ein W-LAN (Wireless Local Area Network), Infrarot, Bluetooth, HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) oder über GPRS
(General Packet Radio Service) gebildet wird, oder der zumindest teilweise durch den Feldbus (F) gebildet wird.
11. 11. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die nachfolgenden, weiteren Schritte:
D) Übermitteln der erhaltenen Regel durch das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), an das die Regel von dem Wissenssystem (10) übermittelt wurde, an mindestens ein weiteres Feldgerät (2; FO; F1 ; F2);
E) Automatisiertes Aktualisieren der Diagnosefunktion des mindestens einen weiteren Feldgerätes (2; FO; F1 ; F2) basierend auf der Regel dahingehend, dass in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen berücksichtigt werden.
12. 12. Verfahren gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (D)) des Übermitteins der erhaltenen Regel durch das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), an das die Regel von dem Wissenssystem (10) übermittelt wurde, an mindestens ein weiteres Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) über einen Kommunikationsweg erfolgt, der drahtlos ist, wobei dieser drahtlose Kommunikationsweg (52) vorzugsweise über ein W-LAN (Wireless Local Area Network), Infrarot, Bluetooth, HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) oder über GPRS (General Packet Radio Service) gebildet wird, oder der durch den Feldbus (F) gebildet wird.
13. 13. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wissenssystem (10) einen Server (22) aufweist, der auf mindestens eine Datenbank (16, 18, 20), vorzugsweise auf mehrere Datenbanken, Zugriff hat, wobei die mindestens eine Datenbank (16, 18, 20) instandhaltungsrelevante Informationen zumindest zu der Anlage, die den Feldbus (F), damit verbundene Feldgeräte (FO; F1 ; F2) und die übergeordnete Einheit (SPS) aufweist, enthält.
14. 14. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wissenssystem (10) auf eine oder mehrere der nachfolgenden instandhaltungsrelevanten Informationen zu der Anlage, die den Feldbus (F), damit verbundene Feldgeräte (FO; F1 ; F2) und die übergeordnete Einheit (SPS) aufweist, Zugriff hat, wobei die Informationen vorzugsweise in entsprechenden Datenbanken (16, 18, 20) verwaltet werden: Herstellerspezifische Informationen bezüglich eines oder mehrerer der Feldgeräte (FO; F1 ; F2);
Anlagenspezifische Informationen;
Informationen bezüglich der digitalen Kommunikation über den Feldbus (F) der
Anlage;
Spezifische Informationen bezüglich eines Prozesses, einer Industrie und/oder einer Anwendung.
15. 15. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wissenssystem (10) ein computerunterstütztes Instandhaltungssystem, insbesondere ein „CMMS" (Computerised Maintenance Management System bzw. Computerunterstütztes Instandhaltungs-Management-System) (12) und/oder ein „PAM" (Plant Asset Management bzw. Anlagen-Asset-Management) (14) aufweist oder darauf Zugriff hat.
16. 16. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung einer Instandhaltungsarbeit an dem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), zu dem die Diagnoseinformationen erstellt werden, zum Austausch von instandhaltungsrelevanten Informationen mit dem Wissenssystem (10) von einem mobilen, in der Hand tragbaren Gerät, insbesondere von einem PDA (Personal Digital Assistant bzw. Persönlicher Digitaler Assistent) (32), das/der eine Schnittstelle (34) für einen drahtlosen Netzzugang aufweist, ein drahtloser Netzzugang hergestellt wird und eine Netzverbindung mit dem Wissenssystem (10) hergestellt wird.
17. 17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Wissenssystem (10) eine interaktive Führung, insbesondere eine interaktive Abfrage, bereitgestellt wird, durch die durch Austausch von instandhaltungsrelevanten Informationen zwischen dem Wissenssystem (10) und dem mobilen, in der Hand tragbaren Gerät (32) eine an dem betreffenden Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) durchzuführende Instandhaltungsarbeit und/oder ein in Bezug auf das betreffende Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) aufgetretener Fehler ermittelbar ist/sind.
18. 18. Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass über das mobile, in der Hand tragbare Gerät (32) eine Feedback-Information bezüglich einer tatsächlich an dem betreffenden Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder bezüglich eines tatsächlich an dem betreffenden Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) aufgetretenen Fehlers an das Wissenssystem (10) übermittelbar ist.
19. 19. Verfahren zum Verbessern einer Diagnosefunktion einer übergeordneten Einheit (SPS), die über einen Feldbus (F) mit mindestens einem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) verbunden ist und in Bezug auf mindestens ein an dem Feldbus (F) angeschlossenes Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) Diagnoseinformationen erstellt, wobei die erstellten Diagnoseinformationen an ein Wissenssystem (10) übermittelt werden, das zumindest auf instandhaltungsrelevante Informationen in Bezug auf das Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), zu dem die Diagnoseinformationen erstellt werden, Zugriff hat, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte, die nach Durchführen einer Instandhaltungsarbeit an dem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2), zu dem die Diagnoseinformationen erstellt werden, durchgeführt werden:
A) Erstellen einer Regel in dem Wissenssystem (10), welche eine Beziehung zwischen den vor Durchführung der Instandhaltungsarbeit erstellten Diagnoseinformationen in Bezug auf dieses Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) und der an diesem Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) durchgeführten Instandhaltungsarbeit und/oder dem in Bezug auf dieses Feldgerät (2; FO; F1 ; F2) aufgetretenen Fehler herstellt;
B) Übermitteln der Regel von dem Wissenssystem (10) an zumindest die übergeordnete Einheit (SPS);
C) Automatisiertes Aktualisieren der Diagnosefunktion der übergeordneten Einheit (SPS) basierend auf der Regel dahingehend, dass in der Regel enthaltene Informationen beim Erstellen von Diagnoseinformationen berücksichtigt werden.
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