WO2005029293A1 - Eingabeeinheit für ein feldgerät - Google Patents

Eingabeeinheit für ein feldgerät Download PDF

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Don Cummings
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Definitions

  • the invention relates to an input unit for a field device according to the preamble of claim 1.
  • Field devices are e.g. used in process automation technology. They serve e.g. for registering, recording and / or influencing process variables. Examples of such field devices are level measuring devices, recording devices, e.g. paperless recorders, mass flow meters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity measuring devices etc., which as sensors record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature, pH value or conductivity value.
  • level measuring devices e.g. paperless recorders, mass flow meters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity measuring devices etc., which as sensors record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature, pH value or conductivity value.
  • Electrode cleaning systems, calibration systems and samplers are particularly worth mentioning here.
  • Input / output input units so-called remote I / Os, are also referred to as field devices.
  • Actuators are used to influence process variables.
  • Endress + Hauser® manufactures and sells a large number of such field devices.
  • Field devices in modern production systems are often connected to higher-level units via a fieldbus system (e.g. Profibus®, Foundation Fieldbus, HART etc.).
  • a fieldbus system e.g. Profibus®, Foundation Fieldbus, HART etc.
  • the sensors deliver the measured values that correspond to the current values of the recorded process variables. These measured values are sent to a registration device and / or to a control unit, e.g. B. a PLC (programmable logic controller), forwarded and recorded and / or evaluated there.
  • a control unit e.g. B. a PLC (programmable logic controller)
  • the process is controlled by such control units, where the measured values of the various field devices are evaluated and control signals for the corresponding actuators are generated on the basis of the evaluation.
  • Fieldbus systems are also generally referred to as process control systems.
  • An electronic signature or a signature by hand is to ensure that it is always traceable who has signed which documents and who has made which changes to field devices or control systems.
  • the object of the invention is to provide an input unit for a field device, which enables simple and secure identification of a user, which in particular permits validation of systems or system components in accordance with official regulations.
  • an input unit for a field device has a detection unit for an electronic identifier of a user, which allows a unique identification of a user and which thus corresponds to the new validation requests for plant / plant parts.
  • the electronic identifier can be e.g. B. is the signature of a user.
  • the signature is entered via a display (LCD display) provided on the input unit.
  • LCD display LCD display
  • electronic documents shown on the display can be handwritten by the user by entries on the display and / or can be commented on by hand.
  • comments on the electronic documents will be stored unchangeably and / or provided with the time of entry.
  • the signature is transmitted to the recording unit on a portable transmission unit.
  • the signature can be used to sign electronic documents that are shown on the display of the input unit.
  • the input unit advantageously meets the validation requirements FDA 21CFR PART 11.
  • the input unit EE is preferably with a communication network
  • FIG. 1 process control system in a schematic representation
  • Fig. 2 input unit according to the invention for a field device in a schematic representation.
  • the data bus D1 works e.g. B. after the HSE (high speed ethernet) Standard of the Foundation® Fieldbus.
  • the data bus D1 is connected to a fieldbus segment SM1 via a gateway G1, which is also referred to as a linking device.
  • the fieldbus segment SM1 consists of several field devices F1, F2, F3, F4, and an input unit EE, which are connected to one another via a fieldbus FB.
  • the fieldbus works e.g. B. according to the Foundation Fieldbus standard. However, the invention is not tied to this special fieldbus system.
  • the input unit EE for the field device is shown in more detail in FIG. 2.
  • the input unit EE can e.g. act as an integral part of the field device.
  • a sensor is shown as an example.
  • the input unit EE has a microcontroller ⁇ C, which is connected via an analog-digital converter A D to a sensor MA, which is used to record a process variable (e.g. temperature, pressure, flow).
  • a display / operating unit AB which is also connected to the microcontroller ⁇ C, is used to operate the field device and to display various information.
  • the usual RAM and an EPROM memory serve as memory for programs and parameters.
  • the microcontroller ⁇ C is connected to the fieldbus FB via a fieldbus interface FBS. Via the fieldbus FB e.g.
  • the display operating unit AB has a display D and a plurality of switches S.
  • the display D is designed as a so-called LCD touch screen and serves as a registration unit EF for the electronic signature.
  • a user can identify himself on site at the input unit EE using his own signature. Here he writes his name (signature) on the display D using a corresponding pen. The user's signature is thus available in electronic form.
  • electronic documents such.
  • B. calibration reports, test reports or data recorded by a recording device can be displayed, which can be signed on site by a user.
  • the electronic signature can be saved together with the corresponding documents.
  • the user can comment on documents shown, for example by entering handwritten notes or marking selected areas, for example by arrows or circles. Depending on requirements, these entries can be saved unchangeably and / or the time of the entry can be provided. The entry can also be stored in such a way that it can no longer be deleted.
  • the user's signature can also be used for access control for field devices.
  • the name string is also saved in the field device F1
  • Transfer communication connection e.g. radio WiFi, Ethernet, infrared
  • Control unit stored names compared.
  • the user no longer has to enter his name by hand on the display D, but instead transmits his signature to a corresponding recording unit using a portable transmission unit in which his signature is stored electronically.
  • the display D does not have to be elaborately designed as a touch screen.
  • So-called smart labels or radio tags which are also referred to as electronic labels, are particularly suitable for such a transmission unit.
  • These labels are transponders that are queried via a radio signal from a distance of approx. 2 m and decode this signal accordingly. The energy required for signal processing is also obtained from this radio signal.
  • the label also sends out its reply message as a radio signal.

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Abstract

Bei einer Eingabeeinheit EE für ein Feldgerät ist eine Erfassungseinheit EF für eine elektronische Kennung eines Benutzers vorgesehen, die eine eindeutige Identifizierung des Benutzers ermöglicht.

Description

Eingabeeinheit für die Prozes sautomatisierungstechnik
Die Erfindung betrifft eine Eingabeeinheit für ein Feldgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Feldgeräte werden z.B. in der Prozessautomatisierungstechnik eingesetzt. Sie dienen z.B. zur Registrierung, Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Registriergeräte, z.B. papierlose Schreiber, Massendurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH- Redoxpotential-Messgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeitswert erfassen.
Neben derartigen Mess- und Registriergeräten sind in der Prozessautomatisierungstechnik auch Systeme bekannt, die neben der reinen Messwerterfassung auch weitere Aufgaben erfüllen. Zu nennen sind hier insbesondere Elektrodenreinigungssysteme, Kalibriersysteme sowie Probenehmer.
Ebenfalls als Feldgeräte werden EinVAusgangseingabeeinheiten, sogenannte Remote I/Os bezeichnet.
Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, die z. B. als Ventile den Durchfluss einer Flüssigkeit an einem Rohrleitungsabschnitt steuern oder die als Pumpen den Füllstand in einem Behälter verändern. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser® hergestellt und vertrieben.
Häufig sind Feldgeräte in modernen Fabrikationsanlagen über ein Feldbussystem (z. B. Profibus®, Foundation Fieldbus, HART etc.) mit übergeordneten Einheiten z. B. Leitsystemen bzw. Steuereinheiten verbunden.
Diese übergeordneten Einheiten dienen zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Bedienung der Feldgeräte.
Häufig sind Feldbussysteme auch mit verschiedenen Firmennetzwerken verbunden.
Zur Bedienung der Feldgeräte sind entsprechende Bedienprogramme (Bedientools) in den Leitsystemen bzw. Steuereinheiten notwendig. Diese Bedienprogramme können eigenständig ablaufen oder auch in größere Leitsystemanwendungen integriert sein.
Die Sensoren liefern die Messwerte, die den aktuellen Werten der erfassten Prozessvariablen entsprechen. Diese Messwerte werden an ein Registriergerät und/oder an eine Steuereinheit z. B. eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung), weitergeleitet und dort aufgezeichnet und/oder ausgewertet.
In der Regel erfolgt die Prozesssteuerung von solchen Steuereinheiten, wo die Messwerte der verschiedenen Feldgeräte ausgewertet werden und aufgrund der Auswertung Steuersignale für die entsprechenden Aktoren erzeugt werden.
Neben der reinen Messwertübertragung liefern moderne Feldgeräte auch zusätzliche Informationen bezüglich Diagnose, Status, etc.. Die Parametrierung und Konfigurierung der Feldgeräte kann ebenfalls über das Feldbussystem erfolgen. Feldbussysteme bezeichnet man auch allgemein als Prozesskontrollsysteme.
Die Sicherheitsanforderungen für die Herstellung bestimmter Produkte (Arzneimittel, Lebensmittel, Kosmetika) werden immer strenger. Zu nennen ist hier als Beispiel die Vorschrift der amerikanischen Regierungsbehörde FDA, 21CFR PART 11Rules. Die entsprechenden Produktionsanlagen und Herstellungsprozesse müssen einer strengen Überprüfung standhalten und die Einhaltung der Richtlinien muss ständig überwacht werden.
Die Hersteller sind verpflichtet entsprechende Nachweise zu erbringen, die belegen, dass ihr Produktionsprozess entsprechend den Vorgaben und Qualitätsanforderungen durchgeführt wird. Dieser Vorgang wird auch als Validierung bezeichnet. Die Eigenschaften eines Produktes werden unter anderem auch durch das Prozesskontrollsystem beeinflusst. Hierzu zählen insbesondere die Feldgeräte und die Leitsysteme. Für eine umfangreiche Anlagendokumentation ist es notwendig, Prüfprotokolle, Prüfberichte und Kalibrierungsprotokolle zu erfassen und zu archivieren. Diese Protokolle und Berichte wurden bisher in Papierform abgelegt. Im Zuge der elektronischen Archivierung ist es auch möglich diese Dokumente in elektronischer Form abzulegen. Die Vorschriften FDA, 21CFR PART 11 betreffen insbesondere die elektronische Archivierung von verschiedenen Daten. Diese Vorschriften sehen weiterhin vor, dass Dokumente elektronisch unterzeichnet werden können.
Eine elektronische Unterschrift bzw. eine Unterschrift per Hand soll gewährleisten, dass immer nachvollziehbar ist, wer welche Dokumente abgezeichnet hat und wer welche Änderungen an Feldgeräten bzw. Leitsystemen vorgenommen hat.
Bisher war es üblich, Kalibrierprotokolle und Prüfberichte in Papierform mit in die Produktionsanlagen zu nehmen und an dem zu untersuchenden Feldgerät abzuzeichnen. Eingaben (z.B. Parameteränderungen) an einem Feldgerät konnten bisher leicht vorgenommen werden, ohne dass die entsprechende Person im nachhinein zu identifizieren war.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eingabeeinheit für ein Feldgerät anzugeben, die eine einfache und sichere Identifikation eines Benutzers ermöglicht, die insbesondere eine den behördlichen Regelungen entsprechende Validierung von Anlagen bzw. Anlageteilen erlaubt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass eine Eingabeeinheit für ein Feldgerät eine Erfassungseinheit für eine elektronische Kennung eines Benutzers aufweist, die eine eindeutige Identifikation eines Benutzers erlaubt und die so den neuen Validierungsaufforderungen für Anlage/Anlageteile entspricht.
Bei der elektronischen Kennung kann es sich z. B. um die Unterschrift eines Benutzers handeln.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung wird die Unterschrift über ein an der Eingabeeinheit vorgesehenes Display (LCD-Display) eingegeben.
Gemäß einer Weiterbildung können auf dem Display dargestellte elektronische Dokumente vom Benutzer durch Eingaben über das Display handschriftlich abgezeichnet werden und/oder sind handschriftlich kommentierbar. Vorteilhafter Weise werden Kommentare zu den elektronischen Dokumenten unveränderbar abgespeichert werden und/oder mit der Uhrzeit der Eingabe versehen.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird die Unterschrift an einer tragbaren Sendeeinheit an die Erfassungseinheit übertragen.
In vorteilhafter Weise, kann die Unterschrift zum Abzeichnen von elektronischen Dokumenten dienen, die im Display der Eingabeeinheit angezeigt werden.
In vorteilhafter Weise genügt die Eingabeeinheit den Validierungsanforderungen FDA 21CFR PART 11.
Vorzugsweise ist die Eingabeeinheit EE mit einem Kommunikationsnetzwerk
KN verbindbar.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Prozesskontrollsystem in schematischer Darstellung;
Fig. 2 erfindungsgemäße Eingabeeinheit für ein Feldgerät in schematischer Darstellung.
In Fig. 1 ist ein Prozesskontrollsystem für ein Feldgerät näher dargestellt, das als Kommunikationsnetzwerk KN dient. An einen Datenbus D1 sind mehrere Leitsysteme bzw. Steuereinheiten (Workstations) WS1 , WS2, die zur Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung und zum Engineering dienen, angeschlossen. Der Datenbus D1 arbeitet z. B. nach dem HSE (high speed ethernet) Standard der Foundation® Fieldbus. Über einen Gateway G1 , das auch als Linking Device bezeichnet wird, ist der Datenbus D1 mit einem Feldbussegment SM1 verbunden. Das Feldbussegment SM1 besteht aus mehreren Feldgeräten F1 , F2, F3, F4, und einer Eingabeeinheit EE, die über einen Feldbus FB miteinander verbunden sind. Der Feldbus arbeitet z. B. nach dem Foundation Fieldbus Standard. Die Erfindung ist jedoch nicht an dieses spezielle Feldbussystem gebunden.
In Fig. 2 ist die Eingabeeinheit EE für das Feldgerät näher dargestellt. Bei der Eingabeeinheit EE kann es sich z.B. um einen integralen Bestandteil des Feldgeräts handeln. Beispielhaft ist ein Sensor dargestellt. Die Eingabeeinheit EE weist einen Mikrocontroller μC auf, der über einen Analog-Digital-Wandler A D mit einem Messaufnehmer MA, der zur Erfassung einer Prozessvariablen (z.B. Temperatur, Druck, Durchfluß) dient, verbunden ist. Zum Bedienen des Feldgerätes und zur Anzeige verschiedener Informationen dient eine Anzeige/Bedieneinheit AB die ebenfalls mit dem Mikrocontroller μC verbunden ist. Als Speicher für Programme und Parameter dienen die üblichen RAM- und ein EPROM-Speicher. Über eine Feldbusschnittstelle FBS ist der Mikrocontroller μC mit dem Feldbus FB verbunden. Über den Feldbus FB können z.B. Daten zwischen den Feldgeräten und den übergeordneten Einheiten WS1 bzw. WS2 ausgetauscht werden. Die Anzeigebedieneinheit AB weist ein Display D und mehrere Schalter S auf. Das Display D ist als sogenannter LCD Touch Screen ausgebildet und dient als Erfassungseinheit EF für die elektronische Unterschrift.
Nachfolgend ist die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.
Ein Benutzer kann sich vor Ort an der Eingabeeinheit EE über seine eigenhändige Unterschrift identifizieren. Hierbei schreibt er mit einem entsprechenden Stift seinen Namen (Unterschrift) auf das Display D. Die Unterschrift des Benutzers steht so in elektronischer Form zur Verfügung. Auf dem Display D können elektronische Dokumente z. B. Kalibrierprotokolle, Prüfberichte oder von einem Registriergerät aufgezeichnete Daten dargestellt werden, die so vor Ort von einem Benutzer abgezeichnet werden können. Die elektronische Unterschrift kann so zusammen mit den entsprechenden Dokumenten abgespeichert werden. Zusätzlich kann der Benutzer dargestellte Dokumente kommentieren in dem er z.B. handschriftliche Notizen eingibt oder Markierungen ausgewählter Bereiche z.B. durch Pfeile oder Einkreisungen vornimmt. Diese Eingaben können je nach Bedarf unveränderbar abgespeichert werden und/oder mit der Uhrzeit der Eingabe versehen werden. Ebenso kann die Eingabe derart abgelegt werden, dass sie nachträglich nicht mehr gelöscht werden kann.
Die Unterschrift des Benutzers kann neben dem Abzeichnen von Dokumenten auch zur Zugangskontrolle für Feldgeräte dienen.
In diesem Fall wird der Namenszug im Feldgerät F1 mit abgespeicherten
Namenszügen verglichen werden. In einer alternativen Ausgestaltung der
Erfindung wird der Namenszug über eine zusätzliche
Kommunikationsverbindung (z.B. Funk WiFi, Ethernet, Infrarot) an eine übergeordnete Steuereinheit übertragen und dort mit den in dieser
Steuereinheit abgespeicherten Namenszügen verglichen.
Nur wenn der eingegebene Namenszug mit einem abgespeicherten
Namenszug übereinstimmt, kann der Benutzer Änderungen am Feldgerät vornehmen.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung muss der Benutzer seinen Namenszug nicht mehr per Hand über das Display D eingeben, sondern er überträgt seine Unterschrift mittels einer tragbaren Sendeeinheit, in der seine Unterschrift elektronisch gespeichert ist, an eine entsprechende Erfassungseinheit. In diesem Fall muss das Display D nicht aufwendig als Touch Screen ausgebildet sein.
Zum Abzeichnen von Dokumenten oder zur Zugangskontrolle genügt es, dass sich der Benutzer mit der tragbaren Sendeeinheit der Eingabeeinheit EE nähert und seine elektronische Unterschrift von der tragbaren Sendeeinheit an die Eingabeeinheit EE übertragen wird. Besonders geeignet für eine solche Sendeeinheit sind so genannte Smartlabels oder Radiotags, die auch als elektronische Etiketten bezeichnet werden. Bei diesen Etiketten handelt es sich um Transponder, die über ein Funksignal aus einem Abstand von ca. 2 m abgefragt werden und dieses Signal entsprechend Dekodieren. Aus diesem Funksignal wird auch die Energie, die zur Signalverarbeitung benötigt wird, gewonnen. Das Etikett sendet seine Antwortnachricht ebenfalls als Funksignal aus.
Mit der erfindungsgemäßen Eingabeeinheit EE ist eine sichere und eindeutige Identifikation eines Benutzers, die auch strengen Validierungsanforderungen genügt, möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Eingabeeinheit für ein Feldgerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit EE eine Erfassungseinheit EF für eine elektronische Kennung eines Benutzers aufweist, die eine eindeutige Identifizierung des Benutzers ermöglicht.
2. Eingabeeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Kennung eine Unterschrift ist.
3. Eingabeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschrift vom Benutzer per Hand über ein an der Erfassungseinheit EF vorgesehenes Displays D eingegeben wird.
4. Eingabeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschrift von einer tragbaren Sendeeinheit per Funk an die Erfassungseinheit EF übertragen wird.
5. Eingabeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschrift zum Abzeichnen von elektronischen Dokumenten dient.
6. Eingabeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit EE als Feldgerät ausgebildet ist.
7. Sendeeinheit für die Prozessautomatisierungstechnik, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sendeeinheit eine elektronische Unterschrift eines Benutzers gespeichert ist, die drahtlos an die Erfassungseinheit übertragen wird.
8. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie den Zertifizierungsregeln FDA 21 CFR Part 11 Rules genügt.
9. Eingabeeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit EE mit einem Kommunikationsnetzwerk KN verbindbar ist.
10. Eingabeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Display D dargestellte elektronische Dokumente vom Benutzer durch Eingaben über das Display D handschriftlich abgezeichnet werden können und/oder handschriftlich kommentierbar sind.
11. Eingabeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Kommentare zu den elektronischen Dokumenten unveränderbar abgespeichert werden und/oder mit der Uhrzeit der Eingabe versehen werden.
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