WO2005015329A1 - Device for determining and/or monitoring a process variable - Google Patents

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WO2005015329A1
WO2005015329A1 PCT/EP2004/007463 EP2004007463W WO2005015329A1 WO 2005015329 A1 WO2005015329 A1 WO 2005015329A1 EP 2004007463 W EP2004007463 W EP 2004007463W WO 2005015329 A1 WO2005015329 A1 WO 2005015329A1
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protective function
safety
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PCT/EP2004/007463
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Alexander Müller
Roland Müller
Stefan Probst
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Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/23—Pc programming
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/20—Pc systems
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25428—Field device

Definitions

  • the invention relates to a device for determining and / or monitoring a process variable
  • the aim of the invention is to develop a field device with several functions, with at least one of the functions being a safety-relevant function, in such a way that, at least for the important safety function, the development guidelines which correspond to a specified safety standard (for example IEC 61508 ) are adhered to without preventing the integration in components not developed according to these guidelines.
  • a specified safety standard for example IEC 61508
  • the task here is to safely parameterize field devices that meet the security standard using tools that have not been developed in accordance with the security standards, such as local displays or PC tools.
  • the aim of the invention is to ensure reliable parameterization, for example of the FMG 60 field device, under the conditions of the IEC61508 standard.
  • the ToF Tool, AMS, PDM, etc. can be mentioned as tools.
  • Fig. 1 the data flow for a safe parameterization of field devices is described.
  • All parameters are defined as usual via selection menus. These parameters are sent to the device by the display or by other operating tools.
  • the parameters are saved in the device. If the device is to be locked in terms of functional safety, the parameters can be converted into text by a software developed in accordance with IEC61508 in the field device.
  • a password is entered first for locking. With this entry, certain parameters such as filters etc. are set to default values that are not used by the user when using the field device as e.g. SIL2 device can be edited.
  • the safety-relevant and editable parameters are shown on the display again.
  • the user must confirm each parameter individually or in groups. To do this, he changes the selection character "v" from No to Yes and confirms with "Enter”. With this confirmation, the parameter or the parameter group is pre-locked.
  • the password must be entered again. If the password is entered correctly during confirmation, all safety-relevant and editable parameters are finally locked in the device. The password is no longer visible. It is represented by XXXX.
  • the number of individual confirmations without the password should e.g. be at least three. A maximum of no more than ten confirmations
  • a total reset is provided.
  • a total reset sets all parameters to the default value.
  • the password is deleted.
  • the prerequisite for this procedure is that the device goes to fault current after a total reset and reliably monitors this state of the output current.
  • a special feature of the FMG60 is that the parameters are sent to the Application ⁇ C via a Main ⁇ C, since the existing M-PI platform is to be used. In general, the procedure also applies to a one-processor solution or the Main ⁇ C is also developed in accordance with the requirements of IEC61508. The transfer and conversion into ASCII text by the application ⁇ C is not necessary.
  • the main advantage of this approach is the independence of the tools. Since the entire safety-related software is in the field device, the operating tool does not have to be considered in the safety concept. It only needs to be able to display the text to be confirmed in full.

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Abstract

The invention relates to a device for determining and/or monitoring a physical or chemical process variable. Said device comprises at least one electrical, electronic and/or programmable electronic component that fulfils at least one safety-relevant protection function, said safety-relevant protection function meeting a pre-determined safety standard and being developed according to said pre-determined safety standard.

Description

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozeßgröße Device for determining and / or monitoring a process variable
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer ProzeßgrößeThe invention relates to a device for determining and / or monitoring a process variable
Ziel der Erfindung ist es, ein Feldgerät mit mehreren Funktionen, wobei es sich bei zumindest einer der Funktionen um eine sicherheitsrelevante Funktion handelt, so zu entwickeln, daß mindestens für die wichtige Sicherheits- funktion die Entwicklungsrichtlinien, die einem vorgegebenen Sicherheitsstandard entsprechen (z.B. IEC 61508) eingehalten werden, ohne hierbei die Einbindung in nicht nach diesen Richtlinien entwickelten Komponenten zu verhindern.The aim of the invention is to develop a field device with several functions, with at least one of the functions being a safety-relevant function, in such a way that, at least for the important safety function, the development guidelines which correspond to a specified safety standard (for example IEC 61508 ) are adhered to without preventing the integration in components not developed according to these guidelines.
Dabei stellt sich die Aufgabe der sicheren Parametrierung von Feldgeräten, die dem Sicherheitsstandard genügen, mit nicht nach den Sicherheitsstandards entwickelten Tools, wie lokalen Displays oder PC Tools. Insbesondere ist es das Ziel der Erfindung, eine sichere Parametrierung z.B des Feldgeräts FMG 60 unter den Bedingungen der Norm IEC61508 zu gewährleisten. Als Tools sind das ToF Tool, AMS, PDM, etc. zu nennen.The task here is to safely parameterize field devices that meet the security standard using tools that have not been developed in accordance with the security standards, such as local displays or PC tools. In particular, the aim of the invention is to ensure reliable parameterization, for example of the FMG 60 field device, under the conditions of the IEC61508 standard. The ToF Tool, AMS, PDM, etc. can be mentioned as tools.
Da die zur Zeit von der Anmelderin verwendeten Tools wie FHX oder ToF- Tool nicht nach der SIL-Norm IEC61508 entwickelt wurden und PC gestützte Tools wegen der mangelnden Sicherheit der PC's generell nicht als sicher betrachtet werden können, gilt es, eine Vorgehensweise festzulegen, die sicherstellt, das im Feldgerät die Parameter so wirksam sind wie es vom Anwender auf Grund der Applikation definiert wurde.Since the tools currently used by the applicant as FHX or ToF Tool were not developed by the SIL standard IEC61508 and PC-based tools s can be considered safe because of the lack of security of PCs generally do not, it is necessary to establish a procedure , which ensures that the parameters in the field device are as effective as the user defined them based on the application.
Da das Feldgerät von sich aus nicht kontrollieren kann, welche Parameter richtig sind, ist eine fehlersichere Kontrolle durch den Anwender erforder- lieh. Um nicht mit einem ersten unsicheren Tool zu parametrieren und mit einem zweiten unsicheren Tool kontrollieren zu müssen, ist hier die Vorgehensweise für FMG 60 festgelegt, die es erlaubt, mit ein und dem selben Tool zu parametrieren und zu kontrollieren.Since the field device cannot control which parameters are correct on its own, fail-safe control by the user is required. So as not to parameterize with a first unsafe tool and with To have to control a second unsafe tool, the procedure for FMG 60 is specified here, which allows parameterization and control with one and the same tool.
In Fig. 1 ist der Datenfluß für eine sichere Parametrierung von Feldgeräten beschrieben. Es werden zuerst alle Parameter wie gewohnt über Auswahlmenüs definiert. Diese Parameter werden vom Display oder von anderen Bedien-Tools ins Gerät gesendet.In Fig. 1 the data flow for a safe parameterization of field devices is described. First, all parameters are defined as usual via selection menus. These parameters are sent to the device by the display or by other operating tools.
Im Gerät werden die Parameter gespeichert. Soll das Gerät unter den Gesichtspunkten der funktionalen Sicherheit verriegelt werden, so können die Parameter von einer nach IEC61508 entwickelten SW im Feldgerät in einen Text umgewandelt werden.The parameters are saved in the device. If the device is to be locked in terms of functional safety, the parameters can be converted into text by a software developed in accordance with IEC61508 in the field device.
Zur Verriegelung wird zuerst ein Paßwort eingegeben. Durch diese Eingabe werden bestimmte Parameter wie Filter usw. auf Defaultwerte gesetzt, die nicht durch den Anwender bei Verwendung des Feldgeräts als z.B. SIL2 Gerät editiert werden können.A password is entered first for locking. With this entry, certain parameters such as filters etc. are set to default values that are not used by the user when using the field device as e.g. SIL2 device can be edited.
Danach werden die sicherheitsrelevanten und editierbaren Parameter (nun in Text-Form) wieder auf dem Display angezeigt. Der Anwender muß jeden Parameter einzeln oder in Gruppen bestätigen. Dazu ändert er das Auswahlzeichen „v" von Nein auf Ja und bestätigt mit „Enter". Mit dieser Bestätigung wird der Parameter oder die Parametergruppe vorverriegelt. Am En- de der Abfragesequenz muß das Paßwort nochmals eingegeben werden. Wird das Paßwort bei der Bestätigung richtig eingegeben, so werden im Gerät alle sicherheitsrelevanten und editierbaren Parameter endgültig verriegelt. Das Paßwort ist damit nicht mehr einsehbar. Es wird durch XXXX dargestellt.Then the safety-relevant and editable parameters (now in text form) are shown on the display again. The user must confirm each parameter individually or in groups. To do this, he changes the selection character "v" from No to Yes and confirms with "Enter". With this confirmation, the parameter or the parameter group is pre-locked. At the end of the query sequence, the password must be entered again. If the password is entered correctly during confirmation, all safety-relevant and editable parameters are finally locked in the device. The password is no longer visible. It is represented by XXXX.
Ein Entriegelung ist dann nur noch mit dem richtigen Paßwort möglich. Da- zu muß das Paßwort nur einmal eingegeben werden. Die nicht editierbaren Parameter müssen nicht bestätigt werden.Unlocking is then only possible with the correct password. There- the password only has to be entered once. The non-editable parameters do not have to be confirmed.
Die Anzahl der einzelnen Bestätigungen ohne das Paßwort sollte z.B. min- destens drei betragen. Maximal sollten nicht mehr als zehn BestätigungenThe number of individual confirmations without the password should e.g. be at least three. A maximum of no more than ten confirmations
erfolgen. Bei einer größeren Anzahl würde vermutlich blind bestätigt ohne zu lesen. Der Sicherheitseffekt wäre aufgehoben.respectively. A larger number would probably be confirmed blindly without reading. The security effect would be eliminated.
Für den Fall, das das Paßwort vergessen wurde, ist ein Total Reset vorgesehen. Durch einen Total Reset werden alle Parameter auf den Default Wert gesetzt. Das Paßwort wird gelöscht. Bedingung für diese Vorgehensweise ist, das das Gerät nach einem Total Reset auf Fehlerstrom geht und diesen Zustand des Ausgangsstroms sicher überwacht.In the event that the password is forgotten, a total reset is provided. A total reset sets all parameters to the default value. The password is deleted. The prerequisite for this procedure is that the device goes to fault current after a total reset and reliably monitors this state of the output current.
Daß die Parameter hier über einen Main μC in den Application μC geschickt werden, ist eine Besonderheit des FMG60, da die vorhandene M-PIattform verwendet werden soll. Generell gilt das Verfahren auch für eine EinProzessor-Lösung oder der Main μC ist ebenfalls unter den Vorgaben der IEC61508 entwickelt. Hierbei ist die Weitergabe und Umwandlung in ASCII Text durch den Application μC nicht erforderlich.A special feature of the FMG60 is that the parameters are sent to the Application μC via a Main μC, since the existing M-PI platform is to be used. In general, the procedure also applies to a one-processor solution or the Main μC is also developed in accordance with the requirements of IEC61508. The transfer and conversion into ASCII text by the application μC is not necessary.
Der Hauptvorteil dieser Vorgehensweise liegt in der Unabhängigkeit der Tools. Da die gesamte sicherheitsrelevante Software im Feldgerät liegt, muß das Bedientool im Sicherheitskonzept nicht weiter berücksichtigt werden. Es muß lediglich in der Lage sein, den zu bestätigenden Text vollständig anzuzeigen.The main advantage of this approach is the independence of the tools. Since the entire safety-related software is in the field device, the operating tool does not have to be considered in the safety concept. It only needs to be able to display the text to be confirmed in full.
Sind zwischen einem für die sicherheitsrelevante Funktion zuständigen Funktionsblock und einer das sicherheitsrelevante Signal auswertenden Einheit mehrere nicht nach einem Sicherheitsstandard entwickelten Blöcke (z.B. ein noch nicht zertifiziertes Bussystem) angeordnet, ist eine sichere Rückkopplung des sicherheitsrelevanten Signals notwendig.Are several blocks not developed according to a safety standard between a function block responsible for the safety-relevant function and a unit evaluating the safety-relevant signal (e.g. a not yet certified bus system), a safe feedback of the safety-relevant signal is necessary.
Dieses Vorgehen erweitert die Kombinationsmöglichkeiten von Komponenten und Funktionen für den Anwender, ohne die Betriebsbewährung des Gesamtsystems nachweisen zu müssen, da die sicherheitsrelevanten Funktionen im einem sicheren Design-Prozess erstellt wurden und isoliert von anderen Funktionen gesehen werden können, die nicht entsprechend auf dem Markt verfügbar sind. This procedure expands the possible combinations of components and functions for the user without having to prove the operational reliability of the overall system, since the safety-relevant functions were created in a safe design process and can be seen in isolation from other functions that are not available on the market are.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozeßgröße mit zumindest einer elektrischen, e- lektronischen und/oder programmierbar elektronischen Komponente, die zumindest eine sicherheitsrelevante Schutzfunktion erfüllt bzw. erfüllen, wobei die sicherheitsrelevante Schutzfunktion einem vorgegebenen Sicherheitsstandard genügt und entsprechend dem vorgegebenen Sicherheitsstandard entwickelt ist.1. Device for determining and / or monitoring a physical or chemical process variable with at least one electrical, electronic and / or programmable electronic component that fulfills or fulfill at least one safety-relevant protective function, the safety-relevant protective function satisfying a predetermined safety standard and corresponding to that specified security standard is developed.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei es sich bei der Vorrichung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozeßgröße um eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung und/oder Überwachung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter handelt und wobei es sich bei der Schutzfunktion um eine Grenzschalterfunktion handelt.2. Device according to claim 1, wherein the device for determining and / or monitoring a physical or chemical process variable is a device for the continuous measurement and / or monitoring of the fill level of a filling material in a container, and wherein the protective function is concerned is a limit switch function.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schutzfunktion bzw. die Grenzschalterfunktion hard- und/oder softwaremäßig ausgestaltet ist.3. Device according to claim 2, wherein the protective function or the limit switch function is designed in terms of hardware and / or software.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei die Schutzfunktion bzw. die Grenzschalterfunktion redundant ausges- taltet ist.4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the protective function or the limit switch function is designed redundantly.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei die Schutzfunktion bzw. die Grenzschalterfunktion diversitär ausgestaltet ist. 5. The device according to claim 1, 2 or 3, wherein the protective function or the limit switch function is diversified.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwecks Übertragung der Schutzfunktion ein digitales Bussystem vor gesehen ist, das einem vorgegebenen Sicherheitsstandard genügt und das entsprechend dem vorgegebenen Sicherheitsstandard entwickelt ist.6. The device according to claim 1 or 2, wherein for the purpose of transmitting the protective function, a digital bus system is seen that meets a specified security standard and that is developed in accordance with the specified security standard.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schutzfunktion bzw. die Grenzschalterfunktion aus einem analogen Stromsignal abgeleitet ist.7. The device according to claim 1 or 2, wherein the protective function or the limit switch function is derived from an analog current signal.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Signalstrecke mit zumindest einer Teilkomponente vorgesehen ist, über die zumindest das analoge Stromsignal der Schutzfunktion bzw. der Grenzschalterfunktion von der ersten Einheit in die zweite Einheit übertragbar ist, wobei die erste Einheit dem vorgegebenen Sicherheitsstandard genügt und nach dem vorgegebenen Sicherheitsstandard entwickelt ist, wobei die Signalstrecke und/oder die zweite Einheit dem Sicherheitsstandard nicht genügen/genügt, und wobei eine Regel-/Auswerteeinheit vorgesehen ist, die die Schutzfunktion bzw. die Grenzschalterfunktion von der zweiten Einheit in die erste nach dem vorgegebenen Sicherheitsstandard entwickelten Einheit zurücküberträgt, und wobei die von der ersten Einheit übertragene Schutzfunktion bzw. Grenzschalterfunktion und die in die erste Einheit zurückgelesene Schutzfunktion bzw. Grenzschalterfunktion erkennbar und unterscheidbar sind.8. The device according to claim 7, wherein a signal path is provided with at least one subcomponent, via which at least the analog current signal of the protective function or the limit switch function can be transmitted from the first unit to the second unit, the first unit meeting the specified safety standard and according to the specified safety standard is developed, the signal path and / or the second unit not meeting the safety standard, and a control / evaluation unit is provided which transfers the protective function or the limit switch function from the second unit to the first according to the specified safety standard developed unit, and wherein the protective function or limit switch function transmitted by the first unit and the protective function or limit switch function read back into the first unit are recognizable and distinguishable.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Eingabeeinheit, ein Bedientool und/oder ein Display vorgesehen ist, über das die Vorrichtung parametrierbar und/oder kalibrierbar ist. 9. The device according to claim 8, wherein an input unit, an operating tool and / or a display is provided, via which the device can be parameterized and / or calibrated.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Schaltelement vorgesehen ist, über das die Schutzfunktion bzw. die Grenzschalterfunktion ein- oder ausschaltbar ist.10. The device according to claim 1 or 2, wherein a switching element is provided, via which the protective function or the limit switch function can be switched on or off.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei eine Betriebsart wählbar ist, die durch eine Beschränkung der Parameter und durch eine Nutzung von zumindest einem Signalpfad und/oder zumindest einer Funktion charakterisiert ist, die eine sichere Diagnose des Signalpfades zu einem gewählten Zeitpunkt erlaubt. 11. The apparatus of claim 10, wherein an operating mode is selectable, which is characterized by a restriction of the parameters and by using at least one signal path and / or at least one function that allows a reliable diagnosis of the signal path at a selected point in time.
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