WO2003054645A2 - Verfahren zum datenaustausch zwischen einem feldgerät und einem steuergerät via internet - Google Patents

Verfahren zum datenaustausch zwischen einem feldgerät und einem steuergerät via internet Download PDF

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming

Definitions

  • the invention relates to a method for data exchange between a field device and a control device via the Internet.
  • Detect process medium in a pipe section or level meters which determine the level of a liquid or a bulk material in a container.
  • field devices In addition to the pure transmission of measured values, field devices also allow the transmission of various information stored in the field device, such as, for. B. parameters (zero point, measured value range etc.), measurement curves and diagnostic information.
  • the parameters can be set from a control unit (configuration and parameterization).
  • the field device must be configured and parameterized each time it is installed for the first time or when a device is replaced.
  • One possibility is to connect the field device and the control device to a modem via a public communication network.
  • Modem can also be integrated directly in the field device.
  • the field device is not directly connected to the communication network but via a gateway.
  • the data transmission takes place e.g. via the public telephone network (analogue
  • a connection via the Internet is cheaper. Here it chooses
  • the control unit which is connected to the Internet via a modem or directly, can be accessed via the corresponding IP address of the modem
  • Access field device information For example, the current measured value of the field device can be queried by the control device via the HTML page http: // 195.123.123.123/messwert1.html, the IP address of the field device being 195.123.123.123.
  • IP address of the modem is not fixed, but from the Internet service provider with each new dialing from his
  • IP address pool is assigned.
  • the object of the invention is therefore to specify a method for data exchange between a field device and a control device via the Internet, in which the field device can always be addressed via the same permanent address and which is inexpensive and easy to implement.
  • the essential idea of the invention is that a distribution server
  • Field device requests directed to a permanent address are forwarded to the current IP address of the field device.
  • the modem is only temporarily connected to the Internet service provider, the telephone costs are relatively low.
  • the field device is periodically queried from the distribution server.
  • the information from the field device is temporarily stored on the distribution server.
  • the user can call up the information of the field device from the distribution server via a field device query. There are no delays due to the connection establishment.
  • Fig. 1 several field devices that are connected to a control device via the Internet
  • 1 shows a plurality of field devices 1, 2, 3, 4 which are connected via a gateway 55 and modem 13 or a modem 14 to an Internet service provider 40a via the public telephone network 30.
  • the Internet service provider 40a enables the connection to the Internet 20.
  • a control device 50 is also connected to the Internet 20 via an Internet service provider 40b.
  • the controller 50 e.g. A PC-based measurement data acquisition system enables communication with the common Internet protocols (TCP / IP and HTTP).
  • the control device 50 can communicate with the field devices 1, 2, 3, 4 via an HTTP client (e.g. a standard web browser).
  • Gateway 55 and field device 4 are able to communicate with the common Internet protocols (TCP / IP, HTTP, SMTP).
  • Field device 4 or in the gateway 55 have a web interface with an integrated web server (e.g. HTTP server).
  • the field device 1-4 or the gateway 55 have a permanent address via which they can be addressed.
  • a distribution server 45 is connected on the one hand directly to the Internet 20 and via one or more modems (here 11, 12) to the public telephone network 30.
  • the configuration of the distribution server 45 is described in more detail below.
  • the user calls up the side of the distribution server 45 from the control unit 50 via a web browser (www.verteilerserver.com). Authentication and password request are conceivable as a security mechanism.
  • a form field can be used to create a new field device or to call up a field device that has already been created and to change its configuration data.
  • the configuration data include the telecommunications connection number of the corresponding modems, the permanent address of the field device, specification of an alternative access name for the field device or gateway, possibly with a branched structure to describe a measuring point (for example, call: www.verteilerserver.com/Hauptmesswert.cqi ?
  • the distribution server 45 need not necessarily be configured over the Internet. It can also be configured directly by the administrator of distribution server 45.
  • the method according to the invention is explained in more detail below on the basis of a field device query relating to a field device that is directly connected to a modem.
  • a query about a field device connected to a modem via a gateway is made accordingly.
  • a field device request for a permanent address of the field device is sent from the control device 50 to the distribution server 45 via the Internet.
  • the distribution server 45 dials the modem 14. The selection takes place after the distribution server 45 has its internal database after the permanent one Has searched address 11074EBB76 and the corresponding telecommunications
  • the modem 14 dials after the specified ringing
  • Internet service provider 40a and transmits the current IP address to the
  • the control device 50 is now connected directly to the field device 4.
  • the user can easily address the field device 4 from the control device 50 and thus query data from the field device 4 or transmit data to the field device 4 without knowing the current IP address of the field device 4.
  • the field device data are mirrored in the distribution server 45.
  • the distribution server 45 dials the modem 14 at regular intervals, whereupon the field device dials into the Internet and communicates its current IP address to the distribution server 45.
  • the distribution server 45 can then access the field device 4 via the Internet and temporarily store the current information of the field device 4.
  • the user also selects only the permanent address of the field device 4 and can thus call up the information of the field device 4 stored in the distribution server 45. This means there are no delays due to the telephone connection.
  • the query on the part of the distribution server 45 can be configured by the user himself.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem Feldgerät und einem Steuergerät via Internet, Modem und öffentlichem Telefonnetz wird nach dem Einwählvorgang des Modems beim Internet-Service-Provider über das öffentliche Telefonnetz, die aktuelle IP-Adresse des Modems an den Verteiler-Server übertragen. Feldgeräte-Anfragen vom Steuergerät auf eine permanente Adresse des Feldgerätes werden über die aktuelle IP-Adresse an das Feldgerät weitergeleitet.

Description

Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem Feldgerät und einem
Steuergerät via Internet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem Feldgerät und einem Steuergerät via Internet.
In der Prozeßleittechnik werden vielfach Feldgeräte zur Erfassung und
Beeinflussung von Prozeßgrößen eingesetzt.
Beispiele für Feldgeräte sind Temperatur-Meßgeräte, die die Temperatur eines
Prozeßmediums erfassen, Durchflußmesser, die den Durchfluß eines
Prozeßmediums in einem Rohrleitungsabschnitt erfassen oder Füllstandsmesser, die den Füllstand einer Flüssigkeit oder eines Schüttgutes in einem Behälter bestimmen.
Neben der reinen Meßwertübertragung erlauben Feldgeräte auch die Übertragung von verschiedenen im Feldgerät abgespeicherten Informationen wie z. B. Parameter (Nullpunkt, Meßwertspanne etc.), Meßkurven sowie Diagnoseinformationen. Die Parameter können von einem Steuergerät aus eingestellt werden (Konfigurierung und Parametrierung). Bei jeder Erstinstallation oder bei einem Gerätetausch muß das Feldgerät konfiguriert und parametriert werden.
Häufig ist ein Zugriff auf Feldgeräte über größere Entfernungen hinweg erwünscht.
Eine Möglichkeit besteht darin, das Feldgerät sowie das Steuergerät jeweils mit einem Modem über ein öffentliches Kommunikationsnetz zu verbinden. Das
Modem kann auch direkt im Feldgerät integriert sein. Alternativ ist das Feldgerät nicht direkt sondern über ein Gateway mit dem Kommunikationsnetz verbunden.
Die Datenübertragung erfolgt z.B über das öffentliche Telefonnetz (Analoges
Netz, ISDN, GSM oder UMTS)
Bei größeren Entfernungen bedeutet dies aber je nach Verbindungsdauer erhebliche Telefonkosten.
Kostengünstiger ist eine Verbindung über das Internet. Hierbei wählt sich das
Modem auf der Feldgeräteseite über das öffentliche Telefonnetz beim nächsten
Internet-Sevice-Provider an. Über das Internet können auch mehrere Benutzer gleichzeitig auf das Feldgerät zugreifen. Das Steuergerät, das über ein Modem oder direkt mit dem Internet verbunden ist, kann so über die entsprechende IP-Adresse des Modems auf die
Feldgeräteinformationen zugreifen. So kann zum Beispiel der aktuelle Meßwert des Feldgerätes vom Steuergerät über die HTML-Seite http:// 195.123.123.123/messwert1.html abgefragt werden, wobei die IP-Adresse des Feldgerätes 195.123.123.123 lautet.
Hierbei entstehen nur die Telefonkosten für die Verbindung zum nächsten
Internet-Service-Provider.
Nachteilig hierbei ist, daß die IP-Adresse des Modems nicht fest vorgegeben ist, sondern vom Internet-Sevice-Provider bei jedem Einwählvorgang neu aus seinem
IP-Adressen-Pool vergeben wird.
D.h. nach jedem Einwählvorgang muß der Anwender die IP-Adresse des
Feldgerätes ändern, um auf dieses zugreifen zu könnenn. Dies ist seitens des
Anwenders unerwünscht.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem Feldgerät und einem Steuergerät via Internet anzugeben, bei dem das Feldgerät immer über eine gleiche permanente Adresse angesprochen werden kann und das kostengünstig und einfach zu realisieren ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 3.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, daß ein Verteiler-Server
Feldgeräte-Anfragen, die auf eine permanente Adresse gerichtet sind auf die aktuelle IP-Adresse des Feldgerätes weiterleitet.
Dadurch wird ein bestimmtes Feldgerät immer über die gleiche permanente
Adresse angesprochen.
Dadurch daß das Modem nur zeitweise mit dem Internet-Service-Provider verbunden ist sind die Telefonkosten relativ gering.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer alternativen Ausgestaltung erfolgt eine periodische Abfrage des Feldgerätes vom Verteiler-Server aus. Die Informationen des Feldgerätes werden auf dem Verteiler-Server zwischengespeichert. Über eine Feldgeräte-Abfrage kann der Anwender die Informationen des Feldgerätes vom Verteiler-Server abrufen. Hierbei entstehen keine Verzögerungen durch den Verbindungsaufbau.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : mehrere Feldgeräte die mit einem Steuergerät via Internet verbunden sind
Figur 1 zeigt mehrer Feldgeräte 1 ,2,3,4 die über ein Gateway 55 und Modem 13 bzw. ein Modem 14 mit einem Internet-Service-Provider 40a über das öffentlichen Telefonnetz 30 verbunden sind.
Der Internet-Sevice-Provider 40a ermöglicht die Verbindung zum Internet 20. Ein Steuergerät 50 ist ebenfalls über einen Internet-Service-Provider 40b mit dem Internet 20 verbunden.
Das Steuergerät 50 z.B. ein PC-basierendes Meßdatenerfassungssystem erlaubt die Kommunikation mit den gängigen Internetprotokollen (TCP/IP und HTTP). Über einen HTTP-Client (z.B. ein Standard-Webbrowser) kann das Steuergerät 50 mit den Feldgeräten 1 ,2,3,4 kommunizieren.
Gateway 55 sowie Feldgerät 4 sind in der Lage mit den gängigen Internet- Protokollen (TCP/IP, HTTP, SMTP) zu kommunizieren. Feldgerät 4 bzw. im Gateway 55 verfügen über ein Web-Interface mit integriertem Web-Server (z.B. HTTP-Server).
Das Feldgerät 1-4 bzw. das Gateway 55 verfügen über eine permanente Adresse über die sie angesprochen werden können.
Neben einer Verbindung des Steuergerätes 50 über einen Internet-Service- Provider 40b ist auch eine direkte Verbindung mit dem Internet 20 möglich.
Ein Verteiler-Server 45 ist einerseits direkt mit dem Internet 20 und über ein oder mehrere Modems (hier 11 , 12) mit dem öffentlichen Telefonnetz 30 verbunden.
Nachfolgend ist die Konfiguration des Verteilerservers 45 näher beschrieben.
Der Anwender ruft vom Steuergerät 50 über einen Webbrowser die Seite des Verteilerservers 45 auf (www.verteilerserver.com). Als Sicherheitsmechanismus ist eine Authentifizierung und Passwortabfrage denkbar.
Über eine Formulareingabe kann eine neues Feldgerät angelegt oder ein bereits angelegtes Feldgerät aufgerufen und dessen Konfigurationsdaten geändert werden. Die Konfigurationsdaten umfassen die Telekomunikations- Anschlussnummer der entsprechenden Modems, die permanente Adresse des feldgerätes, Angabe eines alternativen Zugangsnamens für das Feldgerät bzw. Gateway ev. mit verzweigter Struktur zur Beschreibung einer Messstelle (Aufruf z.B. über: www.verteilerserver.com/Hauptmesswert.cqi?Site=Tanklager111&TankNr.14), die Aktivierung oder Deaktivierung der periodischen Abfrage der Feldgerätedaten zur Spiegelung der Daten des Feldgerätes oder des Gateways im Verteilerserver 45 und Simulation des Geräteverhaltens bei einer Anfrage auf die permanente IP- Adresse durch Zugriff auf die abgespeicherte Geräteinformation, der Abfragezyklus der zur Spiegelung notwendigen Gerätedaten in Zeiteinheiten (Stunden, Minuten) und
Angabe der Anzahl der Klingelvorgänge bis sich das Feldgerät 4 bzw. das Gateway 55 im Internet 20 einwählt.
Der Verteilerserver 45 muss nicht unbedingt über das Internet konfiguriert werden. Er kann auch direkt durch den Administrator des Verteilerservers 45 konfiguriert werden.
Nachfolgend ist das erfindungsgemässe Verfahren anhand einer Feldgeräte- Abfrage zum einem Feldgerät das direkt mit einem Modem verbunden ist näher erläutert. Eine Abfrage zu einem Feldgerät das über ein Gateway mit einem Modem verbundne ist erfogt entsprechend.
Eine Feldgeräte-Anfrage auf eine permanente Adresse des Feldgerätes wird vom Steuergerät 50 aus an den Verteilerserver 45 via Internet gesendet. Die Feldgeräte-Anfrage kann zur Abfrage des Hauptmesswertes des Feldgerätes 4 folgendermassen lauten www.verteilerserver.com/hauptmesswert.cgi? PA=11074EBB76, wobei die permanente Adresse des Feldgerätes 4 seiner HART-Adresse entspricht, die 11074EBB76 lautet. Der Verteilerserver 45 wählt daraufhin das Modem 14 an. Die Anwahl erfolgt nachdem der Verteilerserver 45 seine interne Datenbank nach der permanenten Adresse 11074EBB76 durchsucht hat und die entsprechende Telekomunikations-
Anschluss-Nummer des Modems 14 ermittelt hat.
Das Modem 14 wählt sich nach den vorgegebenen Klingelvorgängen beim
Internet-Service-Provider 40a ein und überträgt die aktuelle IP-Adresse an den
Verteilerserver 45 z. B. über den Aufruf www.verteilerserver.com/DvnamiclP.cgi? PA=11074EBB76 & IP=168.33.127.11
Der Verteilerserver 45 leitet die Feldgeräte-Anfrage auf die aktuelle IP-Adresse des Feldgerätes 4 durch den Aufruf http://168.33.127.11/hauptmesswert.cqi? PA= 11074EBB76 weiter.
Das Steuergerät 50 ist nun direkt mit dem Feldgerät 4 verbunden.
Dadurch kann der Anwender in einfacher Weise, das Feldgerät 4 vom Steuergerät 50 aus ansprechen und so Daten vom Feldgerät 4 abfragen bzw. Daten zum Feldgerät 4 übertragen ohne die aktuelle IP-Adresse des Feldgerätes 4 zu kennen.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden die Feldgerätedaten im Verteilerserver 45 gespiegelt. Dazu wählt der Verteiler-Server 45 in regelmäßigen Zeitabständen das Modem 14 an, worauf sich das Feldgerät ins Internet einwählt und seine aktuelle IP-Adresse dem Verteiler-Server 45 mitteilt. Darauf kann der Verteiler-Server 45 auf das Feldgerät 4 über das Internet zugreifen und die aktuellen Informationen des Feldgerätes 4 Zwischenspeichern.
Bei dieser Ausgestaltung wählt der Anwender ebenfalls nur die permanente Adresse des Feldgerätes 4 und kann so die im Verteiler-Server 45 abgespeicherten Informationen des Feldgerätes 4 abrufen. Dadurch ergeben sich keine Verzögerungen durch den Telefon- Verbindungsaufbau.
Da der Anwender die Informationen nur in bestimmten Abständen benötigt ist es sinnvoll, daß die Abfrage seitens des Verteiler-Servers 45 vom Anwender selbst konfigurierbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem Feldgerät (1 , 2, 34), das über ein Modem (13, 14) und das öffentliche Telefonnetz (30) mit dem Internet (20) verbunden ist und einem Steuergerät (50) das ebenfalls mit dem Internet (20) verbunden ist, mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Senden einer Feldgeräte-Anfrage auf eine permanente Adresse des Feldgerätes vom Steuergerät (50) an einen Verteilerserver (45) via Internet (20) b) Anwahl des Modems (13, 14) vom Verteilerserver (45) aus c) Einwahl des Modems (13, 14) bei einem Internet-Service-Provider (40a) und Übertragung der aktuellen IP-Adresse des Feldgerätes (1 , 2, 3, 4) zum Verteilerserver (45) d) Weiterleitung der Feldgeräte-Anfrage auf die aktuelle IP-Adresse des Feldgerätes (1 , 2, 3, 4)
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Feldgeräte (2, 3, 4) über ein Gateway (55) mit einem Modem (13) verbunden sind.
3. Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem Feldgerät (1 , 2, 3, 4), das über ein Modem (13, 14) und das öffentliche Telefonnetz (30) mit dem Internet (20) verbunden ist und einem Steuergerät (50) das ebenfalls mit dem Internet (20) verbunden ist, mit folgenden Verfahrensschritten: a)perodisches Abfragen der Feldgeräte-Information des Feldgerätes (1 , 2, 3, 4) vom Verteiler-Server (45) aus
^Zwischenspeichern der Feldgeräte-Information im Verteiler-Server(45) c) Übertragung der Feldgeräte-Information bei einer Feldgeräte-Anfrage auf die permanente Adresse des Feldgeräts (1 , 2, 3, 4) vom Steuergerät (50).
PCT/EP2002/014034 2001-12-21 2002-12-11 Verfahren zum datenaustausch zwischen einem feldgerät und einem steuergerät via internet WO2003054645A2 (de)

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