WO2006069762A1

WO2006069762A1 - Verfahren zur konfiguration von feldgeräten

Info

Publication number: WO2006069762A1
Application number: PCT/EP2005/014008
Authority: WO
Inventors: Christian Meyer; Stefan Bollmeyer
Original assignee: Abb Patent Gmbh
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2006-07-06
Also published as: US20080228957A1; DE112005002653A5; US7783790B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konfiguration von Feldgeräten in einem Prozessautomatisierungssystem, bei dem die Feldgeräte mit anderen Automatisierungskomponenten über einen Feldbus miteinander verbunden sind. Zur Minimierung der Belastung des Feldbusses wird vorgeschlagen, die aktuelle Konfiguration jedes Feldgeräts als Abbild in einem Konfigurationswerkzeug zu speichern, bei der Erstinbetriebnahme einmalig den hinreichneden Satz Konfigurations- und Parameterdaten an jedes Feldgerät zu übertragen und zur bedarfsweisen Aktualisierung der Änderungsumfang gegenüber dem bisherigen Abbild der Konfigurations- und Parameterdaten an das betreffende Feldgerät zu übertragen.

Description

Verfahren zur Konfiguration von Feldgeräten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konfiguration von Feldgeräten in einem Prozessautomatisierungssystem.

Moderne Prozessautomatisierungssysteme, wie sie in der chemischen, Mineralöl- oder anderen Prozessindustrie eingesetzt werden, nutzen intelligente Feldeinrichtungen, Sensoren und Aktoren. Diese so genannten Feldgeräte sind über ein Feldbussystem oder andere Kommunikationseinrichtungen untereinander und mit den restlichen Prozessautomatisierungssystemskomponenten verbunden.

Die Automatisierungsfunktionen, im wesentlichen sind das Regelkreise, sind verteilt über diese Feldgeräte implementiert. Speziell durch den möglichen Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen sind die Ressourcen der Feldgeräte zur Speicherung der Konfiguration und der Parameter und die Übertragungsbandbreite der Feldbussysteme begrenzt. Zur Konfiguration und Parametrierung des Prozessautomatisierungssystems dient ein Konfigurationswerkzeug mit einer zentralen Konfigurationsdatenbank. Mit diesem Konfigurationswerkzeug können die Prozessautomatisierungsfunktionen einschließlich der Konfigurationen und die Parameter der Feldgeräte bereits ohne bestehende Kommunikationsverbindung mit den Feldgeräten projektiert werden (Offline Konfiguration). In einem weiteren Schritt wird dann das Konfigurationswerkzeug mit dem Feldbus verbunden und die Konfigurationen und Parameter in die Feldgeräte geladen. Bei diesem Ladevorgang ist ein Abgleich mit bereits im Gerät vorhandenen, beispielsweise vorkonfigurierten Daten zu berücksichtigen.

Die Konfigurationsgenerierung basiert auf Gerätebeschreibungsinformationen, um die speziellen Eigenschaften der Feldgeräte zu berücksichtigen. Diese

Gerätebeschreibungsinformationen werden regelmäßig in maschinenlesbarer Form als Datei vorgehalten.

Prozessautomatisierungssysteme werden für kritische kontinuierliche Prozesse eingesetzt, bei denen die Automatisierungsfunktion nur in bestimmten Zuständen angehalten werden kann. Der Einsatz von ressourcebeschränkten Feldgeräten an einem stark bandbreiten-begrenzten Feldbus erfordert besondere Verfahren, um auch im normalen Betrieb ohne Anhalten der Automatisierungsfunktion Änderungen an Konfigurations- und Parameterdaten über den Feldbus in die Feldgeräte laden zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Konfiguration von Feldgeräten in einem Prozessautomatisierungssystem anzugeben, bei dem die Belastungen der Kommunikationsverbindungen möglichst gering sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung geht von einem Konfigurationswerkzeug mit einer zentralen

Konfigurationsdatenbank aus, mit dem die Prozessautomatisierungsfunktionen einschließlich der Konfigurationen und die Parameter der Feldgeräte bereits ohne bestehende Kommunikationsverbindung mit den Feldgeräten projektiert werden können. Die Erfindung geht ferner davon aus, dass alle Konfigurationen in dem Konfigurationswerkzeug eingestellt werden. Das Konfigurationswerkzeug nutz Konfigurationsdaten- und Parameterabbilder der Feldgeräte, die den letzten Ladezustand der Feldgeräte wiederspiegeln. Für jedes Feldgerät wird ein derartiges Abbild einmalig aufgenommen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nutzt das Konfigurationswerkzeug zur Versionsüberprüfung der Konfigurationsdatenabbilder mit den Daten der Feldgeräte anstelle eines kompletten Konfigurations- und Parametervergleichs Versionskennungen, die entweder durch das Feldgerät selbst verwaltet werden und implizit durch Ladeoperationen verändert werden oder mit den Konfigurationsdaten vom Konfigurationswerkzeug in die Feldgeräte geladen werden und damit zur

Identifikation der im Feldgerät vorhandenen Konfiguration genutzt werden können.

Konfigurationsänderungen werden durch das Konfigurationswerkzeug so auf die Konfigurations- und Parametereinträge der Feldgeräte abgebildet, dass zum einen die Auswirkungen auf die laufenden Prozessautomatisierungsfunktionen des gesamten Systems minimiert werden und zum anderen die erforderlichen Ladeoperationen bis zum Erreichen der neuen Konfiguration in den Feldgeräten reduziert werden.

Dazu wird zunächst die zuletzt geladene Konfiguration jedes Feldgeräts einmalig als Abbild im Konfigurationswerkzeug gespeichert. Auf diese Weise lassen sich auch bereits in der automatisierungstechnischen Anlage eingebundene, im Betrieb befindliche Feldgeräte nachträglich in die Konfiguration mittels besagtem Konfigurationswerkzeug einbinden.

Hinzutretende Feldgeräte werden zur Erstinbetriebnahme initial mit den minimal nötigen Konfigurations- und Parameterdaten versorgt. Diese Daten stellen die zuletzt geladene Konfiguration des Feldgeräts dar und werden dementsprechend als Abbild im Konfigurationswerkzeug gespeichert.

Im weiteren Verlauf werden Konfigurations- und Parameteränderungen aus dem

Konfigurationswerkzeug nur als Inkremente zur der zuletzt geladenen Konfiguration übertragen. - A -

Die I nkremente werden dabei im Konfigurationswerkzeug basierend auf Konfigurationsdatenabbildern der Feldgeräte generiert, die den letzten Ladezustand der Feldgeräte wiederspiegeln. Die Inkremente werden dabei so gewählt, dass zum einen die Auswirkungen auf den durch das System gesteuerten Prozess minimiert werden, zum anderen die Übertragungszeiten durch möglichst geringe Änderungen minimiert werden.

Dazu wird im einzelnen zunächst die aktuelle Konfiguration jedes Feldgeräts als Abbild im Konfigurationswerkzeug gespeichert. Im nächsten Schritt wird die Differenz aus der aktuellen Konfiguration und der zuletzt geladenen Konfiguration desselben Feldgeräts ermittelt. Schließlich wird die ermittelte Differenz zur bedarfsweisen Aktualisierung der Konfigurations- und Parameterdaten an das betreffende Feldgerät übertragen. Diese drei Schritte werden rekursiv für jede neue Konfiguration wiederholt.

Die erzeugte Konfiguration kann zur Umsetzung der gleichen Automatisierungsfunktion mehr Konfigurationseinträge nutzen, als eine, die nicht die aktuelle Konfiguration der Feldgeräte berücksichtigt. Dadurch können aber die erforderlichen Ladeoperationen bis zum Erreichen der neuen Konfiguration in den Feldgeräten reduziert und die Auswirkungen auf die Prozessautomatisierungsfunktion des gesamten Systems minimiert werden.

Durch das hier beschriebene Verfahren können Änderungen, die ohne Kommunikationsverbindung mit den Feldgeräten (offline) erstellt wurden, inkrementell in die Geräte geladen werden oder mit den in den Geräten vorhandenen Daten abgeglichen werden, ohne die Prozessautomatisierungsfunktion des gesamten Systems unterbrechen zu müssen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, jedem Abbild einer Konfiguration eine Versionskennung zuzuordnen. Dadurch wird die Verwaltung einer Vielzahl von Konfigurationen in der Konfigurationsdatenbank erleichtert. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Versionskennungen durch jedes Feldgerät selbst verwaltet werden oder implizit durch Ladeoperationen verändert werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die

Versionskennungen mit den Konfigurationsdaten vom Konfigurationswerkzeug in die Feldgeräte geladen werden.

Dabei kann vorgesehen sein, dass vom Konfigurationswerkzeug aus den Versionskennungen und dem Abbild der zuletzt geladenen Konfiguration der Umfang der bedarfsweisen Aktualisierung der Konfigurations- und Parameterdaten ermittelt wird.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden die Versionskennungen gestuft. Die Stufung setzt auf der Erkenntnis auf, dass eine Gerätekonfiguration für ein neuzeitliches, komplexes Feldgerät eine gewisse, erfaßbare Granularität aufweist, die sich in Eigenschaften von Objekten wiederspiegelt. Dabei ist vorgesehen, neben dem Tatbestand der Änderung der Konfiguration in ihrer Gesamtheit auch die Änderung von Objekten zu kennzeichnen, soweit mindestens eine Eigenschaft geändert ist.

Aus den Stufen der Versionskennungen wird der Umfang der bedarfsweisen Aktualisierung der Konfigurations- und Parameterdaten dynamisch ermittelt, indem die Objekte ermittelt werden, deren Eigenschaften verändert worden sind. Vorteilhafterweise wird dadurch die Ermittlung des nötigen Aktualisierungsumfangs erleichtert.

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Claims

-7-Patentansprüche

1. Verfahren zur Konfiguration von Feldgeräten in einem Prozessautomatisierungssystem, bei dem die Feldgeräte mit anderen Automatisierungskomponenten über einen Feldbus miteinander verbunden sind, unter Zurhilfenahme eines Konfigurationswerkzeuges dadurch gekennzeichnet, - dass einmalig die zuletzt geladene Konfiguration jedes Feldgeräts als Abbild im

Konfigurationswerkzeug gespeichert wird, - und dass die folgenden Schritte rekursiv repetiert werden: a. Speichern der aktuellen Konfiguration jedes Feldgeräts als Abbild im Konfigurationswerkzeug, b. Ermittlung der Differenz aus der aktuellen Konfiguration und der zuletzt geladenen Konfiguration desselben Feldgeräts und c. Übertragung der ermittelten Differenz zur bedarfsweisen Aktualisierung der Konfigurations- und Parameterdaten an das betreffende Feldgerät.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Inbetriebnahme einmalig der für eine Erstinbetriebnahme minimal nötige Satz Konfigurations- und Parameterdaten an jedes Feldgerät übertragen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass jedem Abbild eine Versionskennung zugeordnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Versionskennungen durch jedes Feldgerät selbst verwaltet werden und implizit durch Ladeoperationen verändert werden. -8-

5. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Versionskennungen mit den Konfigurationsdaten vom Konfigurationswerkzeug in die Feldgeräte geladen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass vom Konfigurationswerkzeug aus den Versionskennungen und dem Abbild der zuletzt geladenen Konfiguration der Umfang der bedarfsweisen Aktualisierung der Konfigurations- und Parameterdaten ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Versionskennungen gestuft werden und dynamisch aus den Stufen der Versionskennungen der Umfang der bedarfsweisen Aktualisierung der

Konfigurations- und Parameterdaten ermittelt wird.