WO2006056532A1 - Automatische, sichere identifizierung und parametrierung von gekoppelten automatisierungskomponenten über nahbereichskommunikation - Google Patents

Automatische, sichere identifizierung und parametrierung von gekoppelten automatisierungskomponenten über nahbereichskommunikation Download PDF

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Definitions

  • Modern automated systems contain a large number of automation components that are connected to one another. These connections may be of an "intelligent” nature (Ethernet network, WLAN, Bluetooth, fieldbus, ISDN, etc.) or of a "primitive” nature (analog signals, binary terminal signals, motor supply line, mains supply line, analogue telephone line, etc.).
  • the components connected to each other require information about one another, which is necessary for the respective identification and adaptation.
  • this information can already be easily exchanged today, if e.g. there is a digital network with intelligent components and automatic address and topology recognition (eg Ethernet network). In many cases, however, this information exchange is not yet possible or associated with uncomfortable or error-prone commissioning steps.
  • ge a variety of other examples can be called ge.
  • the first problem is to obtain the correct data, e.g. on the basis of current data sheets of the components. Subsequently, inputting of these data can lead to input errors. Faulty information leads to long-term troubleshooting and in the worst case to equipment or personal injury. Therefore, suitably qualified personnel are required for commissioning.
  • the information that can not be acquired automatically must be entered manually.
  • the information is read from data sheets and entered via commissioning devices (eg notebook as engineering system, PDA).
  • commissioning devices eg notebook as engineering system, PDA
  • the automation components contain lists of the data of the connectable components. In these cases, the commissioning engineer must select the respectively connected component from this list. The problem here is that the list stored in the automation component is often not up to date.
  • the object of the invention is to make the handling of automation devices more user-friendly and safer.
  • an industrial automation component has means for short-range communication.
  • Nahbrooks ⁇ communication is a communication that takes place only over a Ent distance of about 0 to 20 cm, in particular 0 to 5 cm and more preferably 0 to 1 cm and no longer takes place at greater distances.
  • the invention exploits the possibilities of near field communication (NFC) in order to exchange the missing information.
  • NFC near field communication
  • This is a simple and inexpensive, wireless communication, which is limited to ein ⁇ ne transmission path of a few centimeters. Due to the forced proximity between the communicating components, an unambiguous assignment of these components to one another is given. Functionally, this type of communication closes the existing gap between already completely intelligent connections, such as wired Ethernet and intelligent connections, which still require manual input. need to be commissioned, such as Bluetooth and W-LAN.
  • NFC technology can communicate not only with active but also with passive components such as the very inexpensive RF transponders and smart cards, it is also possible to transmit the information of non-intelligent components such as standard motors, contactors and simple sensors conditions, provided that they are permitted with corresponding components.
  • Short-range communication is used to automatically put wireless network connections between engineering systems and intelligent automation components into operation.
  • Short-range communication is used to read information from non-intelligent automation components equipped with RF transponders into a data collection device (data logger) or an engineering system.
  • An engineering system is used to link and process this information.
  • B. to check the compatibility of the connected automation components.
  • Short-range communication is used to transfer data from an engineering system or a data logger into an intelligent automation component.
  • Short-range communication is used to read data from non-intelligent components equipped with RF transponders into intelligent automation components.
  • An application example is the connection of an engineering system to one or more automation components via a wireless network connection (eg WLAN or Bluetooth).
  • a wireless network connection eg WLAN or Bluetooth.
  • this wireless communication had first to be put into operation, for which purpose, at first, a wired commissioning device would be connected to the automation system. had to be connected. This is unacceptable for the commissioning of a communication channel which is only occasionally required.
  • the engineering system only has to be brought into the spatial vicinity of the automation components for a short time, whereby the WLAN or Bluetooth connection is automatically parameterized.
  • Other components which can also be communicated via WLAN which are located in the factory floor, are not included in the communication network; A clear authorization of the participants in the wireless communication is thus possible.
  • non-intelligent components such as standard motors, contactors and simple sensors are equipped with very inexpensive, passive RF transponders.
  • An engineering system or a data logger such. B. a PDA is placed in the vicinity of the put into operation components, so that a unique association is made. In this case, the relevant data of these non-intelligent components can then be determined using
  • NFC in the engineering system or the data logger take over. Thereafter, the engineering system or the data logger is brought into spatial proximity with the intelligent automation component to which the non-intelligent components are to be connected.
  • Data from the intelligent automation component are also read into the engineering system via the NFC interface.
  • the connected components can then be automatically checked for compatibility; the read-in data of the non-intelligent components can be transferred into the intelligent automation component, whereupon it adapts automatically to the attached components.
  • a further example of application includes that a non-intelligent component with an RF transponder during commissioning is brought to the intelligent automation component to which it is to be connected.
  • the intelligent automation component automatically reads the data from the RF transponder via its NFC interface without the aid of an engineering system and adapts itself automatically to the connected component.
  • Short-range communication technology can also replace the bar codes printed today on automation components. The advantage of short-range communication technology here is the practically unlimited amount of information and the possibility in principle of also transferring data back into the component.

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Abstract

Automatische, sichere Identifizierung und Parametrierung von gekoppelten Automatisierungskomponenten über Nahbereichskommunikation In der Automatisierungstechnik werden Mittel zur Nahbereichskommunikation verwendet.

Description

Beschreibung
Automatische, sichere Identifizierung und Parametrierung von gekoppelten Automatisierungskomponenten über Nahbereichs- kommunikation
Moderne automatisierte Anlagen enthalten eine Vielzahl von Automatisierungskomponenten, die untereinander in Verbindung stehen. Diese Verbindungen können „intelligenter" Natur (Ethernet- Netzwerk, WLAN, Bluetooth, Feldbus, ISDN etc.) sein oder „primitiver" Natur (analoge Signale, binäre Klem¬ mensignale, Motorzuleitung, Netzzuleitung, analoge Telefon¬ leitung etc.) . In den meisten Fällen benötigen die miteinan¬ der verbundenen Komponenten Informationen übereinander, die zur jeweiligen Identifizierung und Adaptierung notwendig sind. Teilweise können diese Informationen schon heute prob¬ lemlos ausgetauscht werden, wenn z.B. ein digitales Netzwerk mit intelligenten Komponenten und automatischer Adress- und Topologieerkennung vorliegt (z. B. Ethernet-Netzwerk) . In vielen Fällen ist dieser Informationsaustausch jedoch noch nicht möglich oder mit unkomfortablen oder fehlerträchtigen Inbetriebnahmeschritten verbunden.
Beispiele bei intelligenten Verbindungen sind:
- Bei drahtlosen Netzwerken wie Bluetooth und WLAN müssen In¬ formationen ausgetauscht werden, welche der drahtlos erreich¬ baren Automatisierungskomponenten in einem Verbund arbeiten sollen und welche nicht. Entsprechende Autorisierungsschlüs- sei müssen ausgetauscht werden. Diese Schlüssel sind heute von Hand einzugeben. Dasselbe gilt für die Codes zur Ver¬ schlüsselung der zu übertragenden Informationen.
- Bei Feldbusverbindungen wie PROFIBUS müssen zunächst die Adressen der einzelnen Komponenten per Hand vergeben werden, z.B. über Einstellschalter an den Komponenten. Beispiele bei nichtintelligenten Verbindungen sind:
- Motoren ohne eingebaute Intelligenz (z.B. Norm- Asynchronmotoren) werden nur über ihre Motorphasen an den zu- gehörigen Umrichter angeschlossen. Der Umrichter benötigt für seinen Betrieb Angaben über den Motor. Diese können heute nur zum Teil über im Umrichter eingebaute Identifizierungsverfah¬ ren (z.B. Anregung des Motors mit Spannungspulsen) ermittelt werden. Wichtige, grundlegende Informationen, wie z.B. maxi- mal zulässige Drehzahl, Polzahl und maximal zulässiger Strom des Motors müssen per Hand vorgegeben werden.
- Die Parameter von Drehgebern ohne eingebaute Intelligenz, wie z.B. die Strichzahl, müssen heute von Hand eingegeben werden.
Darüber hinaus können eine Vielzahl weiterer Beispiele ge¬ nannt werden.
Sofern diese Informationen von Hand eingegeben werden müssen, besteht zuerst das Problem, die richtigen Daten zu erlangen, z.B. an Hand von aktuellen Datenblättern der Komponenten. An¬ schließend kann es bei der Eingabe dieser Daten zu Eingabe¬ fehlern kommen. Fehlerhafte Informationen führen zu langwie¬ riger Fehlersuche und im schlimmsten Fall zu Anlagen- oder Personenschäden. Daher ist für die Inbetriebnahme im Allge¬ meinen entsprechend qualifiziertes Personal notwendig.
Weitere Probleme entstehen, wenn fälschlicherweise Komponen¬ ten miteinander in Verbindung gebracht werden, die nicht kom- patibel zueinander sind. Beispiele hierfür sind
- Motoren, die von ihrem Spannungsbereich oder ihrem Funkti¬ onsprinzip nicht zu dem Umrichter passen,
- Geber mit nicht passenden Signal- oder Versorgungsspan- nungspegeln. Bisher müssen die nicht automatisch erfassbaren Informationen von Hand eingegeben werden. Dazu werden die Informationen von Datenblättern abgelesen und über Inbetriebnahmegeräte (z.B. Notebook als Engineering System, PDA) eingegeben. Alternativ enthalten die Automatisierungskomponenten Listen mit den Da¬ ten der anschließbaren Komponenten. In diesen Fällen muss der Inbetriebsetzer die jeweils angeschlossene Komponente aus dieser Liste auswählen. Problematisch ist hierbei, dass die in der Automatisierungskomponente abgespeicherte Liste häufig nicht aktuell ist.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Umgang mit Automatisierungsgeräten benutzerfreundlicher und sicherer zu machen.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentan¬ sprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausges¬ taltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Dementsprechend weist eine industrielle Automatisierungskom¬ ponente Mittel zur Nahbereichskommunikation auf. Nahbereichs¬ kommunikation ist eine Kommunikation, die nur über eine Ent¬ fernung von etwa 0 bis 20 cm, insbesondere 0 bis 5 cm und weiter bevorzugt 0 bis 1 cm erfolgt und bei größeren Entfer- nungen nicht mehr stattfindet.
Die Erfindung nutzt die Möglichkeiten der Nahbereichskommuni¬ kation (Near Field Communication; NFC) aus, um die fehlenden Informationen auszutauschen. Hierbei handelt es sich um eine einfache und preiswerte, drahtlose Kommunikation, die auf ei¬ ne Übertragungsstrecke von wenigen Zentimetern beschränkt ist. Auf Grund der erzwungenen Nähe zwischen den kommunizie¬ renden Komponenten ist eine eindeutige Zuordnung dieser Kom¬ ponenten zueinander gegeben. Diese Kommunikationsart schließt funktional die bestehende Lücke zwischen schon heute voll¬ ständig intelligenten Verbindungen wie drahtgebundenes Ether¬ net und intelligenten Verbindungen, die noch manuelle Einga- ben bei der Inbetriebnahme benötigen, wie Bluetooth und W- LAN. Da die NFC-Technologie nicht nur mit aktiven sondern auch mit passiven Komponenten wie den sehr preiswerten RF- Transpondern und Smart Cards kommunizieren kann, können hier- mit auch die Informationen von nicht-intelligenten Komponen¬ ten wie Normmotoren, Schützen und einfachen Sensoren übertra¬ gen werden, sofern diese mit entsprechenden Bauelementen aus¬ gestattet werden.
- Die Nahbereichskommunikationstechnologie wird bei Automati¬ sierungsgeräten angewendet.
- Nahbereichskommunikation wird benutzt, um drahtlose Netz¬ werkverbindungen zwischen Engineering Systemen und intelli¬ genten Automatisierungskomponenten automatisch in Betrieb zu setzen.
- Nahbereichskommunikation wird benutzt, um Informationen aus nicht-intelligenten Automatisierungskomponenten, die mit RF- Transpondern ausgestattet sind, in einen Datensammelvorrich- tung (Daten-Logger) oder ein Engineering System einzulesen. Ein Engineering System wird benutzt, um diese Informationen miteinander zu verknüpfen und zu verarbeiten, z. B. um die Kompatibilität der verbundenen Automatisierungskomponenten zu überprüfen.
- Nahbereichskommunikation wird benutzt um Daten von einem Engineering System oder einem Daten-Logger in eine intelli¬ gente Automatisierungskomponente zu übertragen.
- Nahbereichskommunikation wird benutzt, um Daten aus nicht¬ intelligenten Komponenten, die mit RF-Transpondern ausgestat¬ tet sind, in intelligente Automatisierungskomponenten einzu- lesen.
Ein Anwendungsbeispiel ist der Anschluss eines Engineering Systems an eine oder mehrere Automatisierungskomponenten über eine drahtlose Netzwerkverbindung (z. B. WLAN oder Blue- tooth) . Bisher musste hierfür zunächst diese drahtlose Kommu¬ nikation in Betrieb genommen werden, wozu unter Umständen zu¬ nächst ein drahtgebundenes Inbetriebnahmegerät an die Automa- tisierungskomponente angeschlossen werden musste. Dies ist für die Inbetriebnahme einer nur gelegentlich benötigten Kom¬ munikationstrecke inakzeptabel. Bei Einsatz der NFC muss das Engineering System nur kurzzeitig in die räumliche Nähe der Automatisierungskomponenten gebracht werden, wobei automa¬ tisch die WLAN- oder Bluetooth-Verbindung parametriert wird. Andere, ebenfalls über WLAN kommunikationsfähige Komponenten, die sich in der Fabrikhalle befinden, werden nicht in den Kommunikationsverbund aufgenommen; eine eindeutige Autorisie- rung der Teilnehmer an der drahtlosen Kommunikation ist also möglich.
In einem weiteren Anwendungsbeispiel werden nicht¬ intelligente Komponenten wie Normmotoren, Schütze und einfa- chen Sensoren mit sehr preiswerten, passiven RF-Transpondern ausgestattet. Ein Engineering System oder ein Daten-Logger wie z. B. ein PDA wird in die räumliche Nähe der in Betrieb zu nehmenden Komponenten gebracht, so dass eine eindeutige Zuordnung hergestellt wird. Dabei können dann die relevanten Daten dieser nicht-intelligenten Komponenten mit Hilfe von
NFC in das Engineering System oder den Daten-Logger übernom¬ men werden. Danach wird das Engineering System oder der Da¬ ten-Logger in räumliche Nähe mit der intelligenten Automati¬ sierungskomponente gebracht, an welche die nicht- intelligenten Komponenten angeschlossen werden sollen. Die
Daten der intelligenten Automatisierungskomponente werden e- benfalls über die NFC-Schnittstelle in das Engineering System eingelesen. Im Engineering System können dann die verbundenen Komponenten automatisch auf Kompatibilität überprüft werden; die eingelesenen Daten der nicht-intelligenten Komponenten können in die intelligente Automatisierungskomponente über¬ tragen werden, worauf sich diese automatisch an die ange¬ schlossenen Komponenten adaptiert.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel beinhaltet, dass eine nicht¬ intelligente Komponente mit einem RF- Transponder bei der In¬ betriebnahme kurzeitig an die intelligente Automatisierungs- komponente gehalten wird, an die sie angeschlossen werden soll. Die intelligente Automatisierungskomponente liest dabei automatisch, ohne Zuhilfenahme eines Engineering Systems, über ihre NFC-Schnittstelle die Daten aus dem RF-Transponder aus und adaptiert sich automatisch an die angeschlossenen Komponente. Die Nahbereichskommunikationstechnologie kann auch die heute auf Automatisierungskomponenten aufgedruckten Bar Codes ersetzen. Der Vorteil der Nahbereichskommunikati- onstechnologie hierbei ist die praktisch unbegrenzte Informa- tionsmenge und die prinzipielle Möglichkeit, auch Daten zu¬ rück in die Komponente zu übertragen.

Claims

Patentansprüche
1. Automatisierungskomponente, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie Mittel zur Nahbereichskommunikation aufweist.
2. Automatisierungskomponente nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie eine intelligente Automatisierungskomponente ist, insbesondere ein Engineeringsystem.
3. Automatisierungskomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie eine Datensammelvorrichtung ist, die insbesondere durch entsprechendes Einrichten und Programmieren eines PDAs realisiert ist.
4. Automatisierungskomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie eine nicht-intelligente Automatisierungskomponente ist, insbesondere ein Motor, eine Schütze und/oder ein Sen¬ sor.
5. Verfahren, bei dem in der Automatisierung eine Nahbe¬ reichskommunikation verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine erste Automatisie- rungskomponente in den Nahbereich einer zweiten Automatisie¬ rungskomponente gebracht ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die zweite Automatisie¬ rungskomponente eine Datensammelvorrichtung ist, die Daten von der ersten Automatisierungskomponente aufnimmt und an ei¬ ne dritte Automatisierungskomponente weitergibt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem eine Teilnahme an einem Kommunikationsverbund über Mittel zur Nah¬ bereichskommunikation autorisiert wird.
PCT/EP2005/055848 2004-11-25 2005-11-09 Automatische, sichere identifizierung und parametrierung von gekoppelten automatisierungskomponenten über nahbereichskommunikation WO2006056532A1 (de)

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