WO2008071626A1 - Verfahren zum auslesen von parametern eines feldgerätes der prozessautomatisierungstechnik - Google Patents

Verfahren zum auslesen von parametern eines feldgerätes der prozessautomatisierungstechnik Download PDF

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WO2008071626A1
WO2008071626A1 PCT/EP2007/063457 EP2007063457W WO2008071626A1 WO 2008071626 A1 WO2008071626 A1 WO 2008071626A1 EP 2007063457 W EP2007063457 W EP 2007063457W WO 2008071626 A1 WO2008071626 A1 WO 2008071626A1
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field device
data traffic
control unit
telegram
cyclic data
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PCT/EP2007/063457
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English (en)
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Inventor
Alain Chomik
Udo Fuchs
Pierre Harnist
Original Assignee
Endress+Hauser Flowtec Ag
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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
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25428—Field device

Definitions

  • the invention relates to a method for reading out parameters of a field device of the process automation technology according to the preamble of claim 1.
  • field devices are often used which serve to detect and / or influence process variables.
  • Examples of such field devices are level gauges, mass flowmeters, pressure and temperature measuring devices, etc., which detect the corresponding process variables level, flow, pressure or temperature as sensors.
  • actuators z. B. as valves the flow of a liquid in a pipe section or as pumps can change the level in a container.
  • the higher-level units are programmable logic controllers (PLCs). These control units function as master class 1 for the bus system Profibus PA or DP. They are responsible for the cyclic data traffic on the bus system. Cyclic data traffic with the corresponding cyclical services only converts measured values from field devices into control units PatXML 2/8 FL0360-WO
  • the object of the invention is therefore to provide a method for reading out parameters of a field device of the process automation technology, which is feasible with a control unit that has only cyclic services, and which is simple and inexpensive.
  • Control unit is connected and that in the cyclic traffic
  • Fig. 1 Profibus network in a schematic representation Fig. 2 Profibus state machine
  • Fig. 1 is a small Profibus network with three field devices F1, F2, F3, a control unit PLC and another higher-level unit WS1 shown.
  • the field device F1 measures the level in a container.
  • Field device F2 regulates the drain from the tank as a valve.
  • the field device F3 is still provided as a limit level switch, which detects the maximum level in the container.
  • the control unit SPS is a Profibus master.
  • the field devices F1, F2, F3 are as Profibus slaves.
  • control unit PLC The communication between the control unit PLC and the field devices F1, F2, F3 is carried out according to the known Profibus standards.
  • a Profibus state machine for the field device F1 is shown schematically. After switching on the power supply (state Power On), the system switches to the "Waiting for parameterization" state (Wait Param) After successful parameterization, the system switches to the "Waiting for configuration” state (Wait Cfg). After successful configuration the state data exchange (Data Exch) is reached.
  • the function blocks are, for example, an "analog input block” (AI block), which provides a measured variable measured by a field device, for example the volume flow, measured value, mass flow, density or temperature for the master.
  • AI block receives the corresponding measured value from another block provided in the field device, namely a transducer block
  • a channel parameter determines which of the possible measured values the AI block receives from the transducer block the configuration of the system.
  • a class 1 master can also be used with the help of cyclic data traffic
  • DO block (DO block) 'processed in the field device.
  • DO block z. B. defined actions are triggered in the device.
  • Newer field devices, in particular the company Endress + Hauser Flowtec AG always have AI, AO and DO blocks.
  • AI AI
  • AO optical
  • DO blocks With the acyclic services of the master class 1 and 2 all parameters of the field device can be addressed. For this purpose, the parameters are mapped to specific addresses.
  • the essential idea of the invention is the blocks AI, AO and
  • DO to emulate acyclic read access.
  • Certain control sequences can trigger services with the DO block.
  • the necessary information, such as the address of the desired parameter, is encoded in the AO block.
  • the desired parameter value is then added to the AI block
  • the request contains one AO and one each
  • the response is an AI range.
  • Parameters is transmitted AO block section of the same telegram. After reading the telegram in the field device of PatXML 7/8 FL0360-WO
  • Channel parameter of the AI block is set to the address value AW and the desired parameter is transferred to the AI block. Subsequently, the parameter value standing in the AI block is in one
  • Field device AO a DO and an AI block are provided.
  • the method according to the invention can also be used with others
  • the method shows how an acyclic read access by a
  • Control unit PLC which acts as master class 1
  • PLC can only be realized with the help of cyclic data traffic. This makes it possible also with control units (master class 1) of the older generation, read a variety of parameter values from field devices.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Auslesen von Parametern eines Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik, das über ein Bussystem mit einer Steuereinheit verbunden ist, wird mit Hilfe eines zyklischen Telegramms das Feldgerät in einen Auslese-Modus versetzt und der Adresswert des gewünschten Parameters übergeben. Der Parameterwert wird ein Feldgerät in ein Telegramm des zyklischen Datenverkehrs verpackt und an die Steuereinheit übertragen.

Description

PatXML 1/8 FL0360-WO
Beschreibung
Verfahren zum Auslesen von Parametern eines Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslesen von Parametern eines Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.
[0003] Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, die z. B. als Ventile den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt oder als Pumpen den Füllstand in einem Behälter ändern können.
[0004] Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten.
[0005]
[0006] Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress+Hauser hergestellt und vertrieben.
[0007] In der Regel sind Feldgeräte in modernen Industrieanlagen über
Bussysteme (Profibus, Foundation Fieldbus, etc.) mit übergeordneten Einheiten (Leitsystemen oder Steuereinheiten) verbunden. Diese übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
[0008] In der Regel handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS). Diese Steuereinheiten fungieren bei dem Bussystem Profibus PA oder DP als Master Klasse 1. Sie sind für den zyklischen Datenverkehr auf dem Bussystem zuständig. Über den zyklischen Datenverkehr mit den entsprechenden zyklischen Diensten werden nur Messwerte von Feldgeräten zu Steuereinheiten PatXML 2/8 FL0360-WO
übertragen.
[0009] Zum Schreiben und Auslesen von Feldgeräte-Parametern sowie zur Diagnose der Feldgeräte werden meist zusätzlich Bedieneinheiten eingesetzt, die mit den Feldgeräten über azyklische Dienste im azyklischen Datenverkehr kommunizieren und als Master Klasse 2 fungieren.
[0010] Seit kurzem wurden die Profibus Spezifikation angepasst, so dass auch Master der Klasse 1 über azyklische Dienste verfügen können. Dies bedeutet, dass Steuereinheiten, die den neuen Spezifikationen entsprechen, nun auch ein Auslesen von Parametern aus Feldgeräten erlauben.
[0011] Heute sind in den bestehenden Anwendungen vor allem Steuereinheiten der älteren Generation anzutreffen, die nur über zyklische Dienste verfügen.
[0012] Auch in zukünftigen Anwendungen dürften aus Bewährtheitsgründen häufig noch Steuereinheiten der älteren Generation eingesetzt werden.
[0013] Um die neu spezifizierten azyklischen Dienste nutzen zu können, müssten die im Einsatz befindlichen älteren Steuereinheiten gegen neue Steuereinheiten ausgetauscht werden.
[0014] Hierfür ist eine Stilllegung der Anlage und somit eine Unterbrechung des Steuerungsprozesses notwendig. Solche Maßnahmen sind mit erheblichen Kosten für den Anwender verbunden. Ferner kann die Integration einer neue Steuereinheit in eine bestehende Anwendung nur mit Hilfe von entsprechend qualifiziertem Fachpersonal durchgeführt werden.
[0015] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Auslesen von Parametern eines Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik anzugeben, das mit einer Steuereinheit, die nur über zyklischen Dienste verfügt, durchführbar ist und das einfach und kostengünstig ist.
[0016] Gelöst wird diese Aufgabe durch folgende im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
[0017] Verfahren zum Auslesen von Parametern eines Feldgerätes der
Prozessautomatisierungstechnik, das über ein Bussystem mit einer PatXML 3/8 FL0360-WO
Steuereinheit verbunden ist und das im zyklischen Datenverkehr
Telegramme mit der Steuereinheit austauscht, wobei der zyklische
Datenverkehr dazu dient, Prozessdaten im Feldgerät ohne
Adressenangabe zu lesen bzw. zu schreiben, [0018] gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
1. Umschalten des Feldgerätes in einen Auslesemodus durch ein
Telegramm des zyklischen Datenverkehrs [0019]
1. Übertragung des Adresswerts eines gewünschten Parameters in einem
Telegramm des zyklischen Datenverkehrs zum Feldgerät [0020]
1. Übertragen des dem Adresswert zugeordneten Parameterwerts als Messwert in einem Telegramm des zyklischen Datenverkehrs an die Steuereinheit [0021] Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, alle drei
Verfahrenschritte A, B, C über zyklische Telegramme auszuführen [0022] Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben. [0023] [0024] Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. [0025] Es zeigen:
[0026] Fig. 1 Profibus-Netzwerk in schematischer Darstellung [0027] Fig. 2 Profibus - Zustandsmaschine [0028] In Fig. 1 ist ein kleines Profibus Netzwerk mit drei Feldgeräten F1 , F2, F3, einer Steuereinheit SPS und einer weiteren übergeordneten Einheit WS1 dargestellt. [0029] Als Anwendung ist eine Überfüllsicherung bei einem Flüssigkeitstank denkbar. Das Feldgerät F1 misst den Füllstand in einem Behälter. Das
Feldgerät F2 regelt als Ventil den Abfluss aus dem Behälter. Darüber hinaus ist noch als Grenzstandschalter das Feldgerät F3 vorgesehen, welches den maximalen Füllstand im Behälter detektiert. [0030] Ein Steuerprogramm in der Steuereinheit SPS, die z. B. eine SPS-Einheit PatXML 4/8 FL0360-WO
(speicherprogrammierbare Steuerung) bzw. eine PLC-Einheit (Programable Logic Controller) sein kann, regelt den Füllstand in einem Behälter. Die Steuereinheit SPS ist als Profibus-Master. Die Feldgeräte F1 , F2, F3 sind als Profibus- Slaves.
[0031] Die Kommunikation zwischen der Steuereinheit SPS und den Feldgeräten F1 , F2, F3 erfolgt entsprechend den bekannten Profibus-Standards.
[0032] In Fig. 2 ist eine Profibus-Zustandsmaschine für das Feldgerät F1 schematisch dargestellt. Nach dem Einschalten der Spannungsversorgung (Zustand Power On) geht das System in den Zustand „Warten auf Parametrierung" (Wait Param) über. Nach erfolgreicher Parametrierung geht das System in den Zustand „Warten auf Konfigurierung" (Wait Cfg) über. Nach erfolgreicher Konfigurierung wird der Zustand Datenaustausch (Data Exch) erreicht.
[0033] Haben alle Feldgeräte F1 , F2, F3 diesen Zustand erreicht, so können sie mit der Steuereinheit SPS zyklisch Daten austauschen.
[0034] Nachfolgend werden zunächst die Profibus Dienste erläutert bevor das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben wird.
[0035] Der zyklische Datenaustausch zwischen der Steuereinheit SPS (Master Klasse 1) und den Feldgeräten F1 , F2, F3 (Slaves) erfolgt über so genannte Funktions-Blöcke, die in den Feldgeräten implementiert sind, dabei werden in den Telegrammen keine Adressen spezifiziert.
[0036] Bei den Funktionsblöcken handelt es sich beispielsweise um einen .Analog Input Block" (AI-Block), der eine von einem Feldgerät gemessenen Messgröße z. B. den Volumenfluss, Messwert, Massedurchfluss, Dichte bzw. Temperatur für den Master bereitstellt. Der AI-Block erhält den entsprechenden Messwert von einem weiteren im Feldgerät vorgesehenen Block, nämlich einem Transducer-Block. In einem Channel-Parameter ist festgelegt, welcher der möglichen Messwerte der AI-Block vom Transducer-Block erhält. Der Channel-Parameter wird bei der Konfiguration des Systems festgelegt.
[0037] Ein Master Klasse 1 kann auch mit Hilfe des zyklischen Datenverkehrs
Daten in ein Feldgerät schreiben. Diese .Output' Daten werden z. B. in den Funktionsblöcken .Analog Output (AO-Block)' oder Digital Output PatXML 5/8 FL0360-WO
(DO-Block)' im Feldgerät verarbeitet. Mit Hilfe eines DO-Blocks können z. B. definierte Aktionen im Gerät ausgelöst werden. [0038] Neuere Feldgeräte insbesondere der Firma Endress+Hauser Flowtec AG verfügen stets über AI-, AO- und DO-Blöcke. [0039] Mit den azyklischen Diensten des Master Klasse 1 und 2 können sämtliche Parameter des Feldgeräts angesprochen werden. Hierfür werden die Parameter auf bestimmte Adressen abgebildet. Diese
Adressen bestehen bei Profibus aus einer Kombination der Angabe
Slot-Index. [0040] Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, die Blöcke AI, AO und
DO zu nutzen, um einen azyklischen Lesezugriff nachzubilden. [0041] Mit bestimmten Kontrollsequenzen können mit dem DO-Block Dienste ausgelöst werden. Im AO-Block werden die notwendigen Informationen, wie die Adresse des gewünschten Parameters, codiert. [0042] Über den AI-Block wird der gewünschte Parameterwert dann zur
Steuereinheit übertragen. [0043] Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Request und einer Response, die zwischen Master und Slave ausgetauscht werden, näher erläutert. Die Request enthält jeweils einen AO und einen
DO-Bereich. Die Response einen AI-Bereich.
PatXML 6/8 FL0360-WO
AO DO
J
Set Auslese-Modus
Figure imgf000008_0001
Channel vom AI-Block Auszulesender Paiameter
V J
Request
AI
Figure imgf000008_0002
v_ _^>
Response
Im DO-Block-Abschnitt des Request-Telegramms wird eine
Kontrollsequenz an das Feldgerät gesendet, die das Feldgerät in einen
Auslesemodus schaltet. [0044] Der Adresswert AW (Slot/Index) und der Channel-Wert des gewünschten
Parameters wird AO-Block-Abschnitt desselben Telegramms übertragen. [0045] Nach dem Lesen des Telegramms wird im Feldgerät der PatXML 7/8 FL0360-WO
Channel-Parameter des AI-Blocks auf den Adresswert AW gesetzt und der gewünschte Parameter wird an den AI-Block übergegeben. [0046] Anschließend wird der im AI-Block stehende Parameterwert in einem
Telegramm des zyklischen Datenverkehrs quasi als Messwert an die
Steuereinheit übertragen. [0047] Im Prinzip reicht es für das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn im
Feldgerät ein AO-, ein DO- und ein AI-Block vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch mit anderen
Funktionsblöcken realisiert werden. Es eignet sich besonders gut für ein
Bussystem, das nach dem Profibus-Standard arbeitet. [0048] Das Verfahren zeigt, wie ein azyklischer Lesezugriff durch eine
Steuereinheit SPS, die als Master Klasse 1 fungiert, nur mit Hilfe der zyklischen Datenverkehrs realisiert werden kann. [0049] Dadurch ist es möglich auch mit Steuereinheiten (Master Klasse 1) der älteren Generation, eine Vielzahl von Parameterwerten aus Feldgeräten auslesen.

Claims

PatXML 8/8 FL0360-WOAnsprüche
1. Verfahren zum Auslesen von Parametern eines Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik, das über ein Bussystem mit einer Steuereinheit verbunden ist und das im zyklischen Datenverkehr Telegramme mit der Steuereinheit austauscht, wobei der zyklische Datenverkehr dazu dient, Prozessdaten im Feldgerät ohne Adressenangabe zu lesen bzw. zu schreiben, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Umschalten des Feldgerätes in einen Auslesemodus durch ein Telegramm des zyklischen Datenverkehrs
Übertragung des Adresswerts eines gewünschten Parameters in einem Telegramm des zyklischen Datenverkehrs zum Feldgerät Übertragen des dem Adresswert zugeordneten Parameterwerts als Messwert in einem Telegramm des zyklischen Datenverkehrs an die Steuereinheit
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Adresswert eine Slot/Index-Kennung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Feldgerät ein Analog-Input-Block AI vorgesehen ist, der den gewünschten Parameterwert bereitstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Bussystem nach dem Profibus-Standard arbeitet.
PCT/EP2007/063457 2006-12-12 2007-12-06 Verfahren zum auslesen von parametern eines feldgerätes der prozessautomatisierungstechnik WO2008071626A1 (de)

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