WO2010026011A1 - Verfahren zum betreiben eines gerätes der prozessautomatisierungstechnik - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines gerätes der prozessautomatisierungstechnik Download PDF

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WO2010026011A1
WO2010026011A1 PCT/EP2009/060037 EP2009060037W WO2010026011A1 WO 2010026011 A1 WO2010026011 A1 WO 2010026011A1 EP 2009060037 W EP2009060037 W EP 2009060037W WO 2010026011 A1 WO2010026011 A1 WO 2010026011A1
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unit
communication unit
error
signal
telegram
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PCT/EP2009/060037
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Tobias Mieth
Sven-Matthias Scheibe
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Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg
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Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a device of the process automation technology which has a digital communication interface for communicating with at least one further device of the process automation technology and a communication unit which is set up in such a way that they can be transmitted via the digital communication interface according to a predetermined protocol. having.
  • Many devices are used in process automation technology that have a digital communication interface and that communicate via a digital communication connection with at least one other device in accordance with a corresponding protocol.
  • sensors are used which are used to detect process variables of a liquid, such as a pH, conductivity, turbidity, oxygen content, chlorine content, sludge level, etc.
  • the sensors used have an analogous working part, by means of which the respective process variable is detected and optionally processed.
  • the value obtained is digitized in an integrally provided in the sensor evaluation and optionally further processed.
  • the respective value is then digitally communicated to another device of the process automation technology in accordance with a corresponding protocol via a digital communication interface of the sensor.
  • the sensors used in the field of industrial fluid analysis usually communicate via a digital communication interface of the sensor and a corresponding digital communication connection with a transmitter.
  • the digital communication connection is usually designed as a serial point-to-point connection.
  • the values obtained are processed further. If several sensors are connected to the transmitter, values of different sensors can also be combined during further processing if necessary.
  • the transmitter can in turn via another digital communication link, such as via a Feidbus (Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) or another network system (eg Ethernet®) connected to one or more superordinate / higher-level unit (s).
  • the higher-level units are control systems or control units, such as PLC (Programmable Logic Controller) or PLC (Programmable Logic Controller).
  • the higher-level units serve, among other things, for process control, process visualization, process monitoring and commissioning of the field devices.
  • a communication unit is provided in the sensors, which is set up in such a way that by means of the latter, telegrams can be transmitted (sendable and receivable) in accordance with the respective protocol via the digital communication interface.
  • the transmitter usually forms a master and the sensor a slave.
  • the transmitter master
  • the sensor slave
  • the transmitter For transmitting the respective values from the sensor to the transmitter, the transmitter (master) sends a corresponding request message and the sensor (slave) sends in response an associated response message in which the requested value (in particular a measured value) is transmitted.
  • the protocols used are at least partially designed such that when an error occurs within the slave or sensor, a corresponding error message (in a response message) can be transmitted to the master.
  • the master can then respond directly to the error message and, if necessary, communicate the error to a device (e.g., a process control system) that is higher in process control than the master.
  • a communication unit of a sensor or generally a slave which forms a device of the process automation technology
  • a predetermined time eg 500 ms
  • the reasons for the fact that no reply program has been received on the request message telegram sent out can generally have different causes
  • the reason for the absence of a response telegram lies in the area of the master.Also, the case may arise that the relevant sensor is no longer connected to the master and therefore the master does not receive a response telegram Cause can be received on a resubmitted request telegram then a response telegram from the respective slave.
  • An essential criterion with regard to safety-related technical requirements is that errors occurring in a device are recognized quickly. Furthermore, any errors that may occur are to be communicated as directly as possible to a higher-level device with regard to the process control, so that appropriate measures can quickly be taken to remedy the error or at least initiate the necessary safety precautions.
  • field devices are generally also those units which are connected directly to the field bus and serve for communication with a higher-level unit (eg remote I / Os, gateways, linking devices, etc.).
  • a higher-level unit eg remote I / Os, gateways, linking devices, etc.
  • a variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.
  • field devices are often also connected via bus systems (Profibus®, Foun- dation® Fieldbus, HART®, etc.) are connected to higher-level units.
  • the problem does not exist only in devices of process automation technology, which form a slave with respect to a communication with another device and / or can only send the telegrams in response to a request program and not independently. Even with devices that can independently send telegrams and send, for example, at predetermined times or in predetermined situations telegrams to another device with which they communicate via a digital communication connection (eg via Ethernet®), a failure of their communication unit usually only be detected with a significant time delay. Again, the failure of a telegram from the device in question may have different causes, so that not directly in the absence of a telegram failure of the device in question is detected. Rather, a predetermined period of time or a predetermined number of communication cycles is waited until a failure of the relevant device is detected.
  • a digital communication connection eg via Ethernet®
  • the object of the present invention is to provide a device of the process automation technology and a method for operating such a device of process automation technology, in which a failure of the communication unit of the device is quickly detected.
  • Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
  • a method is provided for operating a device of the process automation technology, wherein the device has a digital communication interface for communicating with at least one further device of the process automation system, a communication unit which is set up in such a way that by means of the latter via the digital communication interface a predetermined protocol can be transmitted, and a fault telegram transmitting unit, which is in signal communication with the communication unit comprises.
  • the method has the following steps:
  • Such an error telegram can be sent, for example, immediately after the signal change (in particular if the device can independently send telegrams) or in response to a request telegram from a master (in particular if the device forms a slave, which does not independently send telegrams can) be sent.
  • the method according to the invention is also advantageous with respect to the error analysis, since the fault cause is directly deduced by the error telegram can.
  • the device of the process automation technology is formed, in particular, by an industrial liquid analysis sensor, which is used in conjunction with a measuring system.
  • the digital communication connection can be formed, in particular, by a serial point-to-point connection, but the device of the process automation technique can in any case also be characterized by a field device described above (sensor, Actuator, but also a gateway, Remote! / O or Linking Device) are formed, which in use via a fieldbus (eg Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) or a network system (eg Ethernet®) with a, with respect to the process control higher-level device ("another device of the process automation technology"), such as a higher-level unit (controller, PLC, process control system, etc.) communicates.
  • a fieldbus eg Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.
  • a network system eg Ethernet®
  • the device can generally be formed by a device of the process automation technology which, in use, communicates via a digital communication link with a device ("further device of the process automation technology") with respect to the process control, for example a value, in particular a value, around the higher-order device
  • the device of the process automation technology can be configured in such a way that it can independently transmit telegrams (eg in the case of an Ethernet® network system)
  • the device of the process automation technology can also be designed as a slave, which can only transmit a response telegram in response to a request telegram n reply to a request telegram can send an answer telegram.
  • the digital communication connection can be formed both by a wired and a wireless communication connection (eg radio).
  • the communication unit is formed by a unit which is set up in such a way that, by means of the latter, messages can be transmitted over the digital communication interface in accordance with a predetermined protocol, that is to say they can be transmitted and received.
  • a predetermined protocol that is to say they can be transmitted and received.
  • the received telegrams are checked by the communication unit for completeness, for the presence of a transmission error, etc.
  • payload data to be sent is inserted into corresponding subscripts by the communication unit in accordance with the respective protocol, or "" unpacked “so that they are available in the device and can be processed. packed "and sent via the digital communication interface of the device.
  • the communication unit is designed in particular in the layers 1-7 of the OSI reference model (OSI: Open Systems Interconnection), wherein it can also be formed only in a part of these layers.
  • OSI Open Systems Interconnection
  • a communication unit has an interface driver and a data processing unit, in particular a CPU (central processing unit).
  • the interface driver is on the way! formed in the layers 1 and 2 of the OSI Referenzmodeils, wherein it may be formed only in one of these layers.
  • a failure of the functionality of the Lichtunikationsseänheit exists if the device can send by the Karlunikationseänheit no more telegram via the communication interface.
  • the reason for this can be, inter alia, that received request message ramme can no longer be received by the Medunikationsseinhereli according to the predetermined rules and / or that user data to be sent by the communication unit can no longer be inserted into appropriate telegrams and sent via the digital Lichtunikationsschn2011tsteüe.
  • the error telegram transmission unit is designed in such a way that it can transmit an error program (according to the respective protocol) via the digital communication interface. If telegrams are sent by the relevant device as an answer telegram in response to a respective request telegram from another device, the Fetched telegram transmission unit is preferably designed such that it contains at least the information contained in the received request telegram that is sent to the Further device in response to the request telegram are required evaluates. For example, it can (wholly or partially) evaluate the header or frame of a telegram.
  • the user data contained in a telegram are transmitted through the error telegram transmitting unit preferably not evaluated and also not forwarded to the device for further processing.
  • the other device which receives the error message is informed by the error message that the sending device can no longer send any messages.
  • the Wegerteiegramm also contain more information, in particular more detailed information on the error occurred the device.
  • the error telegram preferably has a sender address, so that the device which receives the error message can also recognize from which device the error message has been sent. If the error message is sent in response to a request message, then the error message is preferably designed such that it can be seen for the device which has sent the request message that the error message forms a response message to the request message.
  • the error message can be specified, for example, in the respective protocol.
  • the error message may also be described in information on the Ge rate integration of the device concerned, in particular in a device description (DD) (English term: Device Description) and / or in a device driver, such as a DTM (Device Type Manager) , Another device that has access to this device integration information can then interpret this correctly when receiving such an error message.
  • DD device description
  • DTM Device Type Manager
  • the error message can only be sent to a special, additional device. If the error telegram forms a response to a request telegram, then the error telegram is preferably sent to the further device which sent the request telegram. Furthermore, it can also be provided that the error message is sent to a plurality of devices, in particular in a broadcast mode. This is advantageous in particular when the device in which the failure of the communication unit has occurred communicates with a plurality of devices. It is preferably provided that the error telegram is sent to at least one device, which is superior to the process control.
  • the signal connection between the communication unit and the error telegram transmission unit is preferably designed such that a signal, in particular a signal change, is communicated from the communication unit to the error telegram transmission unit.
  • the signal connection is wired, but it can also be wireless, such as via radio, infrared, etc.
  • a signal change can be realized inter alia by the fact that, when the communication unit is functioning, a permanent or even repeated, in particular periodic, signal is sent from the communication unit to the Feheltenegramm transmitting unit and that stops the transmission of the signal in case of failure ⁇ er function capability of the communication unit , Such a signal change is technically simple and process reliable realized. Conversely, however, even when the functionality of the communication unit no signal and only in case of failure of the functionality of a signal from the communication unit to the Feheltenegramm transmission unit can be transmitted. Furthermore, provision can also be made for a first signal to be available when the communication functionality is functional and for a functional failure!
  • the first signal may have a first (constant) level and the second signal a second (constant) level, wherein the respective level is easily adjustable by means of a PuJl-up resistor and / or a pull-down resistor.
  • the communication unit transmits a sign of vital signs signal, which is formed in particular by a permanent signal (for example a constant or a varying, temporally lasting signal) via the signal connection to the Feheltenegramm- transmitting unit.
  • a "signal for life signal” is a signal which is transmitted by the communication unit (as a repeated, in particular periodic signal or preferably as a permanent signal), as long as its functionality is given received by the Feheltenegramm transmission unit, this means that the functionality of the communication unit has failed. when provided that in case of failure of the functionality of the communication unit, a cancellation of the life signal is signal.
  • the method has the following steps:
  • the signal connection is designed in such a way that both a signal change from the communication unit to the error telegram transmission unit and a signal change from the error telegram transmission unit to the communication unit can be transmitted. If appropriate, two signal connection lines can also be provided.
  • a failure of the functional capability of the error telegram transmission unit is present in particular if it can no longer determine a failure of the functionality of the communication unit or if this, as explained above with respect to a failure of Medunikationseänheit, no more telegram on the digital Kom- communication interface can send more.
  • the fault telegram transmitting unit transmits the function of the same via the signal connection a vital sign signal, which is formed in particular by a permanent signal, to the communication unit.
  • the sign of life signal can be designed in a corresponding manner, as described above in relation to the sign of vital signs! the communication unit is explained.
  • the variants specified above can be realized.
  • the signal change is caused by the absence of a signal, in particular a beacon signal, which is transmitted by the communication unit and / or the error telegram transmission unit.
  • a signal change is technically simple and process reliable realized.
  • the transmitted from the communication unit to the Feheltenegramm transmission unit sign of life Signa! when the error telegram transmission unit is functional, it is processed by the error telegram transmission unit according to predetermined rules, in particular inverted, and the processed vital sign signal is transmitted by the error telegram transmission unit to the communication unit as a beacon signal of the Feheltenegramm- transmitting unit.
  • the saw connection and the functionality of the message frame transmission unit can be monitored in a simple manner by the communication unit.
  • the FehSertelegramm-Sendeeinhett formed integrally formed in the device.
  • the signal connection can be realized in this case in a simple manner, since it runs inside the device.
  • the Error telegram transmitting unit connected in parallel to the communication unit to the digital Ltdunäkationsterrorismstelte that the error telegram transmitting unit receives the same telegrams as the communication unit. In this way, it is possible that the error telegram transmitting unit, if a request telegram has been received and the functionality of the communication unit has failed, then can send a corresponding error telegram in response to the request leg.
  • the Fehiertelegramm transmission unit at least the information contained in the received request message, which is required for communication with the other device that has sent the request message, evaluates. These are, for example, information contained in a header or a frame of the telegram.
  • the FehSertelegramm transmission unit and the communication unit are formed on a common board.
  • the transmission of a signal change from the communication unit to the error telegram transmission unit and / or the transmission of a signal change from the error telegram transmission unit to the communication unit preferably takes place via the circuit board. In this way, a simple, space-saving and cost-effective reaction of the error telegram transmission unit succeeds.
  • the device is via a digital communication connection, in particular via a serial connection, a fieldbus (eg Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) or a network (eg Ehternet®), with at least one further device of Process automation technology connected and communicates in use with this at least one, further device according to a corresponding protocol.
  • a fieldbus eg Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.
  • a network eg Ehternet®
  • an error telegram by which a failure of the communication unit is displayed and which is transmitted by the error telegram transmission unit when a signal change transmitted by the communication unit occurs, and / or an error telegram, is entered by the Failure of the error telegram transmission unit is displayed and which is sent by the communication unit when a signal change transmitted by the error telegram transmission unit occurs, is sent by the device in response to a request telegram of at least one further device of the process automation technology.
  • this development is particularly advantageous if the device in question sends only or at least also telegrams in response to a respective request telegram.
  • the error telegram is preferably sent in response at least to the at least one further device which has sent the request telegram.
  • a fault telegram is displayed by which a failure of the communication unit and which is sent upon the occurrence of a transmitted from the communication unit signal change by the error telegram transmitting unit, and / or an error telegram by which a failure of the error telegram transmitting unit is displayed and which is sent by the communication unit when a signal change transmitted by the error telegram transmission unit occurs, is sent by the device independently, in particular directly after a signal change has occurred.
  • An "independent" sending of the error telegram presupposes that the device in question is designed in such a way that it can send a telegram on its own initiative and can not only send a corresponding response telegram in response to a request telegram Telegrams are provided in some protocols, such as in an Ethernet® network system, where sending "immediately after the occurrence of a signal change" means sending at the earliest possible time. Nevertheless, a (small) time delay may result from receipt of the Signalai skilledung, for example, by a device-internal processing time and, depending on the protocol, by a period of time that must be waited by the device until it receives a transmission time to send the telegram , is conditional.
  • the at least one further device of the process automation technology with which the device communicates via the digital communication connection in accordance with a corresponding protocol, is superordinate to the device with regard to the process control.
  • the parent device can quickly take appropriate action to correct the error or at least to initiate the necessary security measures.
  • the communication unit and / or the error telegram transmission unit each have / have an interface driver and a processor unit, in particular a CPU (Centrat Processing Unit).
  • the processor unit is preferably set up in such a way that it carries out the transmission of telegrams explained above via the digital communication interface.
  • the processor unit can also have other functions.
  • the processor unit preferably initiates a transmission of a signal change from the communication unit or from the error message transmission unit via the signal connection.
  • the processor unit is designed such that even when a functional failure of the processor unit occurs, a transmission of a signal change from the communication unit or from the error telegram transmission unit via the Signaithetic. If the signal change in a termination of a signal, such a signal change is particularly simple and reliable processable.
  • the present invention furthermore relates to a device of the process automation technology which has a digital communication interface for communication with at least one further device of the process automation technology and a communication unit, wherein the communication unit is set up in such a way that it can be transmitted via the digital communication interface according to a predetermined protocol are.
  • the device also has a faulty lert telegram transmitting unit, which is in signal communication with the communication unit, wherein the communication unit is configured such that in case of failure of their functionality, a signal change from the communication unit via the signal connection to the Stephenteiegramm transmitting unit is transmitted and wherein the error telegram transmitting unit set up in that, when a signal change transmitted by the communication unit occurs, it sends a fault telegram indicating a failure of the communication unit via the digital communication interface.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device of the process automation technology with a communication unit and a fault telegram transmission unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a first variant of an integration of a device according to the invention of the process automation technology into a communication structure with further devices; and 3 shows a schematic representation of a second variant of an integration of a device according to the invention of the process automation technology into a communication structure with further devices.
  • a device of the process automation technology 2 is shown schematically, having a digital communication interface 4 for communication with at least one other (not shown) device of the process automation technology.
  • the digital communication interface 4 is designed here as a serial communication interface.
  • the device 2 is connected to two data lines TxD (transmitted data) and RxD (received data) via the serial communication interface 4, the device 2 receiving telegrams via the line RxD and telegrams via the line TxD sends.
  • the device 2 also has a communication unit 6, which is set up in such a way that, by means of the latter, it can transmit and receive telegrams in accordance with a protocol used via the digital communication interface 4.
  • the communication interface 4 has an interface driver (not explicitly shown) and a CPU. Messages that are received via the digital communication interface 4 are checked by the communication unit 6, inter alia, for completeness and depending on the protocol further information contained in a header or frame of the telegram, evaluated by the communication unit 6. The user data contained in telegrams are extracted or "unpacked” so that they are available for further processing in the device 2. This is illustrated schematically in FIG. 1 by the arrow 8.
  • the CPU of the communication unit 6 can also be embodied such that the user data is processed in this manner .
  • Paymentable data which are to be transmitted via the digital communication interface 4 are reversed by the commutation unit 6 according to the respective protocol inserted into telegrams or "packaged", which in particular the integration of the same into a frame or the addition of a header includes.
  • the communication unit 6 receives the user data to be sent from a (not shown) processor of the device 2, as shown schematically by the arrow 10.
  • the CPU of the communication unit 6 may be designed such that it provides the user data to be sent.
  • the device 2 further comprises an integrally formed in the device 2 Actuallyertegramm- transmitting unit 12.
  • the error telegram transmission unit 12 is connected in parallel to the communication unit 6 to the serial communication interface 4 in such a way that it receives the same telegrams as the communication unit 6. This is realized in the present exemplary embodiment in such a way that the error telegram transmission unit 12 is likewise connected to the RxD line via which the communication unit 6 receives telegrams.
  • the user data contained in a received telegram is not evaluated by the error telegram transmitting unit 12 and also not to the device 2 for further processing whge rge I eitel Furthermore, the error telegram transmitting unit 12 is connected to the TxD line so that they over the digital communication interface 4 telegrams, in particular a Fehiertelegramm send.
  • the message telegram transmission unit 12 is in signal connection with the communication unit 6.
  • the communication unit 6 is set up in such a way that it transmits a permanent vital signs signal, which is formed by a rectangular signal, to the error telegram transmission unit 12 via the signal connection 14 , This is shown schematically in Fig. 1 by the arrow 16.
  • This vital sign signal is transmitted by the communication unit 6 as long as its functionality is given.
  • the transmission of the vital signs signal is aborted.
  • the error telegram transmission unit 12 is set up in such a way that it detects this signal change and then sends an error telegram, by means of which a failure of the communication unit 6 is indicated, via the digital communication interface 4.
  • the device 2 is designed as a slave, which via the data lines RxD and TxD with another device (not shown), which forms a master communicates.
  • the device 2 is designed such that it can only send telegrams in response to a request telegram of the master. If a malfunction of the communication unit 6 occurs, the error telegram transmission record 12 sends an error telegram, by which a failure of the communication unit 6 is displayed, as a response telegram to a request telegram of the master.
  • the error telegram transmission unit 12 evaluates at least the information contained in a header or a frame of a request telegram, which is necessary for being able to send the error telegram to the master as an answer telegram to the request telegram.
  • the error telegram transmission unit 12 is further configured such that it transmits via the digital communication connection 14 a permanent sign of life signal, which is formed by a square wave signal, to the communication unit 6. This is shown schematically in Fig. 1 by the arrow 18.
  • the error program transmission unit 12 inverts the sign of life signal received from the communication unit 6 and transmits the inverted signal as a sign of vital signs (the error message transmission unit 12) to the communication unit 6.
  • This vital sign signal (the error message transmission unit 12) is transmitted by the error telegram transmitting unit 12 as long as their functionality is given. In case of failure of the functionality of the error telegram transmitting unit 12, the transmission of the vital signs signal is aborted.
  • the communication unit 6 is set up in such a way that it detects this signal change and then sends an error program, by which a failure of the error telegram transmission unit is indicated, via the digital communication interface 4 (to the master). Further, the communication unit 6 is arranged to also check whether the beacon signal obtained from the fault telegram transmitting unit 12 forms the inverted signal from the beacon signal transmitted from the communication unit 6. In this way, the signal connection between the communication unit 6 and the error telegram transmission unit 12 can be monitored.
  • a point-to-point connection is understood here to mean that, in addition to the respective terminals which are connected to the point-to-point connection (here in each case one sensor and the transmitter 26), no further devices are connected to the respective connection ,
  • the transmitter 26 and the sensors S1, S2 and S3 communicate in accordance with a manufacturer-specific protocol, wherein the transmitter 26 forms a master and the sensors S1, S2 and S3 each form slaves.
  • the sensors S1, S2, S3 can in this case send telegrams only as response programs in response to a request telegram which they receive from the master (transmitter 26).
  • Each of the sensors S1, S2, S3 can be embodied as an apparatus according to the invention for process automation technology, as it is explained above. Thereby, a radio frequency failure of a communication unit thereof can be quickly detected.
  • Transmitter 26 is connected in the controller via another digital communication connection (not shown) to a higher-level process control device, such as a controller, etc. If a failure of a communication unit of a sensor occurs, the transmitter can also communicate this error to the higher-level device so that corresponding steps can be initiated.
  • three field devices F1, F2 and F3 are connected via a field bus F to a higher-level unit 28.
  • the superordinate unit 28 forms a master and the feeder units F1, F2 and F3 each form slaves.
  • the field devices F1, F2 and F3 can in this case send telegrams only as response telegrams in response to request telegrams which they receive from the master (higher-level unit 28).
  • Each of the field devices F1, F2 and F3 can be designed as a device according to the invention of process automation technology, as explained above. As a result, a functional failure of a communication unit can be detected quickly.
  • the higher-level unit 28 can be connected via a (not shown) digital communication connection with a, with respect to the process control superordinate device.
  • the higher-level unit 28 may be designed as a PLC, which communicates with a higher-level process control system via a corresponding network (eg Ehternet®).
  • a corresponding network eg Ehternet®
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiments illustrated in the figures, in particular "one" (in particular in the claims) not only refers in each case to "a single” (component), but can also be used in cases in which it is technically makes sense to include several.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gerätes (2) der Prozessautomatisierungstechnik, wobei das Gerät (2) eine digitale Kommunikationsschnittstelle (4) zur Kommunikation mit mindestens einem weiteren Gerät der Prozessautomatisierungstechnik, eine Kommunikationseinheit (6), die derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle (4) Telegramme gemäß einem vorbestimmten Protokoll übermittelbar sind, und eine Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12), die in Signalverbindung (14) mit der Kommunikationseinheit (6) steht, aufweist. Bei Ausfall der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit (6) wird eine Signaländerung von der Kommunikationseinheit (6) an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) übermittelt. Daraufhin sendet die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) ein Fehlertelegramm über die digitale Kommunikationsschnittstelle (4).

Description

Verfahren zum Betretben eines Gerätes der Prozessautomatisϊerungstechnik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik, das eine digitale Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit mindestens einem weiteren Gerät der Prozessautomatisierungstechnik und eine Kommunikationseinheit, die derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle Telegramme gemäß einem vorbestimmten Protokoll übermittelbar sind, aufweist.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Geräte eingesetzt, die eine digitale KommunikationsschnittsteÜe aufweisen und die über eine digitale Kommunikationsverbindung mit mindestens einem weiteren Gerät gemäß einem entsprechenden Protokoll kommunizieren.
Insbesondere im Bereich der industriellen Flüssigkeitsanalyse werden Sensoren eingesetzt, die zur Erfassung von Prozessvariablen einer Flüssigkeit, wie beispielsweise eines pH-Wertes, einer Leitfähigkeit, einer Trübung, eines Sauerstoffgehalts, eines Chlorgehalts, eines Schlammspiegels, etc., dienen. Die eingesetzten Sensoren weisen in der Regel einen analog arbeitenden Teil auf, durch den die jeweilige Prozess- variable erfasst und gegebenenfalls bearbeitet wird. Der erhaltene Wert wird in einer integral in dem Sensor vorgesehenen Auswerteelektronik digitalisiert und gegebenenfalls weiterverarbeitet. Über eine digitale KommunikationsschnittsteNe des Sensors wird im Einsatz dann der jeweilige Wert gemäß einem entsprechenden Protokoll digital an ein weiteres Gerät der Prozessautomatisierungstechnik kommuniziert. Die bisher eingesetzten Sensoren im Bereich der industriellen Flüssigkeitsanalyse kommunizieren in der Regel über eine digitale Kommunikatäonsschnittstelle des Sensors und eine entsprechende digitale Kommunikationsverbindung mit einem Messumformer. Die digitale Kommunikationsverbindung ist dabei in der Regel als serielle Punkt- zu-Punkt-Verbindung ausgebildet. In dem Messumformer werden die erhaltenen Werte weiterverarbeitet. Sind an dem Messumformer mehrere Sensoren angeschlossen, so können gegebenenfalls bei der Weiterverarbeitung auch Werte verschiedener Sensoren kombiniert werden. Der Messumformer kann wiederum über eine weitere digitale Kommunikationsverbindung, wie beispielsweise über einen Feidbus (Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) oder ein anderweitiges Netzwerksystem (z.B. Ethernet®), mit einer oder mehreren übergeordneter/übergeordneten Einheit(en) verbunden sein. Normalerweise handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um Leitsysteme bzw. Steuereinheiten, wie beispieSs- weise SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) oder PLC (Programmable Logic Controller). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
In den Sensoren ist jeweils eine Kommunikationseinheit vorgesehen, die derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelie Telegramme gemäß dem jeweiligen Protokoll übermittelbar (sendbar und empfangbar) sind. Bei den bisher eingesetzten Protokollen für die Kommunikation zwischen einem Messumformer und einem Sensor im Bereich der industriellen Flüssigkeitsanalyse bildet der Messumformer in der Regel einen Master und der Sensor einen Slave. Für die Übermittlung der jeweiligen Werte von dem Sensor an den Messumformer sendet der Messumformer (Master) ein entsprechendes AnfrageteJegramm und der Sensor (Slave) sendet in Antwort darauf ein zugehöriges Antworttelegramm, in dem der angeforderte Wert (insbesondere ein Messwert) übermittelt wird. Dabei sind die einge- setzten Protokolle zumindest teilweise derart ausgelegt, dass bei Auftreten eines Fehlers innerhalb des Slaves bzw. Sensors eine entsprechende Fehlermeldung (in einem Antworttelegramm) an den Master übermittelt werden kann. Der Master kann dann direkt auf die Fehlermeldung reagieren und gegebenenfalls den Fehler an ein Gerät (z.B. an ein Prozessleitsystem), das bezüglich der Prozesssteuerung überge- ordnet zu dem Master ist, kommunizieren.
Problematischer ist der Fall, bei dem eine Kommunikationseinheit eines Sensors bzw. allgemein eines Slaves, der ein Gerät der Prozessautomatisierungstechnik bildet, derart defekt ist, dass in Antwort auf ein Anfragetelegramm kein Telegramm über die digitale Kommunikationsschnittstelle des Gerätes übermittelbar ist. In diesem Fall wird in dem Master (der ebenfalls ein Gerät der Prozessautomatisierungstechnik bildet), eine vorbestimmte Zeit (z.B. 500 ms) abgewartet, ob auf ein Anfragetelegramm ein Antworttetegramm erhalten wird. Nach Ablauf der vorbestimmten Zeit tritt in dem Master ein „Timeout" (Zeitablauf) der Kommunikation ein, was die Feststellung um- fasst, dass auf das abgesendete Anfragetelegramm kein Antwortteiegramm erhalten wurde. Allgemein kann das Ausbleiben einer Antwort auf ein Anfragetelegramm eines Masters verschiedene Ursachen haben. Beispielsweise kann bereits das von dem Master abgesendete Anfragetelegramm fehlerhaft gewesen sein, so dass die Ursache für das Ausbleiben eines Antworttelegramms im Bereich des Masters liegt. Ferner kann auch der Fall auftreten, dass der betreffende Sensor nicht mehr an dem Master angeschlossen ist und der Master deshalb kein Antworttelegramm erhält. Je nach Ursache kann auf ein erneut abgesendetes Anfragetelegramm dann ein Ant- worttelegramm von dem betreffenden Slave erhalten werden.
Aus diesem Grund wird bei Auftreten eines „Timeout" der Kommunikation in dem Master nicht direkt festgestellt, dass der betreffende Slave, insbesondere dessen Kommunikationseinheit, ausgefallen ist. Vielmehr wird das Anfragetelegramm in der Regel erneut durch den Master abgesendet und erneut auf ein Antworttelegramm des Slave gewartet. Erst nach Auftreten einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden „Timeouts" (z.B. nach Auftreten von drei oder mehr „Timeouts") wird in dem Master ein Ausfall des betreffenden Slaves festgestellt. Die Feststellung eines Ausfalls oder Defekts einer Kommunikationseinheit eines Slaves ist demzufolge erst mit einer erheblichen Zeitverzögerung möglich.
im Hinblick auf Anwendungen, in denen hohe Sicherheitsanforderungen gestellt werden, ist solch eine zeitverzögerte Feststellung eines defekten Gerätes nachteilig. Insbesondere dann, wenn ein Gerät eine bestimmte Sicherheitsanforderungsstufe bzw. ein bestimmtes Sicherheitsintegritätsievel (SIL) erfüllen muss, kann erforderlich sein, dass ein Ausfall oder ein Defekt einer Kommunikationseinheit eines Gerätes schneller als bei der oberhalb geschilderten Konstellation erfasst wird. Im Hinblick auf Sicherheitsanforderungen von Geräten der Prozessautomatisierungstechnik ist insbesondere die Norm IEC 61508 bzw. DIN EN 61508 relevant. In dieser sind vier verschiedene Stufen bzw. Levels zur Spezifizierung der Anforderungen für die Sicherheitsintegrität von Sicherheitsfunktionen vorgesehen. Insbesondere sind darin beispielsweise Vorgaben enthalten, wie ein Gerät (hier: der Prozessautomatisierungstechnik) ausgebildet, getestet und sich im Betrieb verhalten muss, um eine be- stimmte Sicherheitsstufe zu erfüllen. Ein wesentliches Kriterium bezüglich sicher- heftstechnischer Anforderungen ist, dass auftretende Fehler in einem Gerät schnell erkannt werden. Ferner sind gegebenenfalls auftretende Fehler möglichst unmittelbar an ein, bezüglich der Prozesssteuerung übergeordnetes Gerät zu kommunizieren, so dass schnell entsprechende Maßnahmen zur Behebung des Fehlers oder zumindest zum Einleiten der erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen ergriffen werden können.
Die oberhalb erläuterte Problematik, dass ein Ausfall der Kommunikationseinheit eines Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik nur mit einer erheblichen Zeitver- zögerung festgestellt werden kann, existiert nicht nur bei den oberhalb beschriebenen Sensoren der industriellen Flüssigkeitsanalyse. Vielmehr besteht die Problematik allgemein bei Geräten der Prozessautomatisierungstechnik, die eine digitale Kommunikationsschnittstelle und eine Kommunikationseinheit, die derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle Telegramme gemäß einem vorbestimmten Protokoll übermittelbar sind, aufweisen.
Insbesondere besteht diese Problematik allgemein bei Feldgeräten, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Pro- zessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durch- flussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, etc., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Neben den oberhalb genannten Sensoren und Aktoren werden als Feldgeräte allgemein auch solche Einheiten bezeichnet, die direkt an den Feldbus angeschlossen sind und zur Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit dienen (z.B. Remote I/Os, Gateways, Linking Devices, etc.). Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. Alternativ zu der oberhalb beschriebenen, seriellen Punkt-zuPunkt-Verbindung sind Feldgeräte oftmals auch über Bussysteme (Profibus®, Foun- dation® Fieldbus, HART®, etc.) mit übergeordneten Einheiten verbunden. Auch bei Feldgeräten kann allgemein ein Ausfall ihrer jeweiligen Kommunikationseinheit, die derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle (Feldbus-Schnittstelle) Telegramme gemäß einem entsprechenden Feldbus-Protokoli übermittelbar sind, in der Regel nur mit einer erheblichen Zeitverzögerung festgestellt werden.
Ferner existiert die Problematik nicht nur bei Geräten der Prozessautomatisierungs- technik, die in Bezug auf eine Kommunikation mit einem weiteren Gerät einen Slave bilden und/oder die Telegramme nur in Antwort auf ein Anfrageteiegramm und nicht selbständig senden können. Auch bei Geräten, die selbständig Telegramme senden können und die beispielsweise zu vorbestimmten Zeiten oder bei vorbestimmten Situationen Telegramme an ein weiteres Gerät senden, mit dem sie über eine digitale Kommunikationsverbindung kommunizieren (z.B. über Ethernet®), kann ein Ausfall ihrer Kommunikationseinheit in der Regel nur mit einer erheblichen Zeitverzögerung festgestellt werden. Auch hier kann das Ausbleiben eines Telegramms von dem betreffenden Gerät verschiedene Ursachen haben, so dass nicht direkt bei Ausbleiben eines Telegramms ein Ausfall des betreffenden Gerätes festgestellt wird. Vielmehr wird eine vorbestimmte Zeitdauer oder eine vorbestimmte Anzahl von Kommu- nikationszykien abgewartet, bis ein Ausfall des betreffenden Gerätes festgestellt wird.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Gerät der Prozessautomatisierungstechnik sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik bereitzustellen, bei dem ein Ausfall der Kommunikationseinheit des Gerätes schnell feststellbar ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Gerät der Prozessautoma- tisierungstechnik gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik bereitgestellt, wobei das Gerät eine digitale Kommunikationsschnittsteile zur Kommunikation mit mindestens einem weiteren Gerät der Prozessautomatisäerungstechnik, eine Kommunikationseinheit, die derart ein- gerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle Telegramme gemäß einem vorbestimmten Protokoll übermittelbar sind, und eine Fehlertelegramm-Sendeeinheit, die in Signalverbindung mit der Kommunikationseinheit steht, aufweist. Das Verfahren weist dabei nachfolgende Schritte auf:
A) Übermitteln einer Signaländerung von der Kommunikationseinheit über die Sig- naiverbindung an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit bei Ausfall der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit; und
B) Senden eines Fehlertelegramms, durch das ein Ausfall der Kommunikationseinheit angezeigt wird, über die digitale Kommunikationsschnittstelle durch die Fehierteiegramm-Sendeeinheit bei Auftreten einer von der Kommunikationsein- heit übermittelten Signaländerung.
Durch die Übermittlung einer Signaländerung von der Kommunikationseinheit an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit bei Ausfall der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit und durch das Absenden eines Fehlertelegramms sind in dem Gerät selbst entsprechende Mechanismen vorgesehen, durch die direkt auf den Ausfall der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit hingewiesen werden kann. Je nach Protokoll kann solch ein Fehlertelegramm beispielsweise unmittelbar nach Auftreten der Signaländerung (insbesondere, falls das Gerät selbständig Telegramme absenden kann) oder auch in Antwort auf ein Anfragetelegramm eines Masters (insbeson- dere, falls das Gerät einen Slave bildet, der nicht selbständig Telegramme absenden kann) abgesendet werden. Im Vergleich zu dem oberhalb erläuterten, passiven Abwarten mehrerer „Timeouts" erfolgt die Feststellung eines Ausfalls der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit eines Gerätes deutlich schneller. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren auch hinsichtlich der Fehleranalyse vorteilhaft, da an- hand des Fehlertelegramms direkt auf die Fehlerursache geschlossen werden kann.
Das Gerät der Prozessautomatisierungstechnik wird insbesondere durch einen Sensor der industriellen Flüssigkeitsanalyse gebildet, der im Einsatz mit einem Messum- former („weiteres Gerät der Prozessautomatisierungstechnik") über eine digitale Kommunikationsverbindung kommuniziert. Die digitale Kommunikationsverbindung kann dabei insbesondere durch eine serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung gebildet werden. Das Gerät der Prozessautomatisäerungstechnik kann aligemeiner aber auch durch ein oberhalb beschriebenes Feldgerät (Sensor, Aktor, aber auch ein Gateway, Remote !/O oder Linking Device) gebildet werden, das im Einsatz über einen Feldbus (z.B. Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) oder ein Netzwerksystem (z.B. Ethernet®) mit einem, bezüglich der Prozesssteuerung übergeordneten Gerät („weiteres Gerät der Prozessautomatisierungstechnik"), wie beispielsweise einer überge- ordneten Einheit (Controller, SPS, Prozessleitsystem, etc.), kommuniziert. Ferner kann das Gerät allgemein durch ein Gerät der Prozessautomatisierungstechnik gebildet werden, das im Einsatz über eine digitale Kommunikationsverbindung mit einem, bezüglich der Prozesssteuerung übergeordneten Gerät („weiteres Gerät der Prozessautomatisierungstechnik") kommuniziert, beispielsweise um den übergeord- neten Gerät einen Wert, insbesondere einen Messwert, zu übersenden und/oder um von dem übergeordneten Gerät Befehle bezüglich der Prozesssteuerung zu empfangen. Je nach Protokoll kann das Gerät der Prozessautomatisierungstechnik derart ausgebildet sein, dass es selbständig Telegramme versenden kann (z.B. bei einem Ethernet®-Netzwerksystem). Femer kann das Gerät der Prozessautomatisierungs- technik auch als Slave ausgebildet sein, der nur in Antwort auf ein Anfragetelegramm ein Antworttelegramm übersenden kann. Auch kann das Gerät der Prozessautomatisierungstechnik derart ausgebildet sein, dass es sowohl selbständig Telegramme versenden als auch in Antwort auf ein Anfragetelegramm ein Antworttelegramm senden kann. Die digitale Kommunikationsverbindung kann dabei sowohl durch eine drahtgebundene als auch eine drahtlose Kommunikationsverbindung (z.B. Funk) gebildet werden.
Die Kommunikationseinheit wird durch eine Einheit gebildet, die derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle Telegramme ge- maß einem vorbestimmten Protokoll übermättelbar, das heißt sendbar und empfangbar, sind. Je nach verwendetem Protokoll werden die empfangenen Telegramme durch die Kommunikationseinheit auf Vollständigkeit, auf das Vorliegen eines Übertragungsfehlers, etc. überprüft. Ferner werden die in den empfangenen Telegrarrv men enthaltenen Nutzdaten durch die Kommunikationseinheit extrahiert bzw. „ausgepackt", so dass sie in dem Gerät verfügbar sind und gegebenenfalls verarbeitet werden können. In umgekehrter Richtung werden zu sendende Nutzdaten durch die Kommunikationseinheit gemäß dem jeweiligen Protokoll in entsprechende TeIe- gramme eingefügt bzw. „verpackt" und über die digitale Kommunikationsschnittsteile des Gerätes versendet. Die Kommunikationseinheit ist dabei insbesondere in den Schichten 1-7 des OSl-Referenzmodells (OSI: Open Systems Interconnection) ausgebildet, wobei sie auch nur in einem Teil dieser Schichten ausgebildet sein kann. In der Regel weist eine Kommunikationseinheit einen Schnittstellen-Treiber und eine Datenverarbeitende Einheit, insbesondere eine CPU (Central Processing Unit; Zentrale Prozessoreinheit), auf. Der Schnittstellen-Treiber ist in der Rege! in den Schichten 1 und 2 des OSl-Referenzmodeils ausgebildet, wobei er auch nur in einer dieser Schichten ausgebildet sein kann.
Ein Ausfall der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseänheit liegt dann vor, wenn das Gerät durch die Kommunikationseänheit kein Telegramm mehr über die Kommunikationsschnittstelle versenden kann. Die Ursache dafür kann unter anderem darin liegen, dass erhaltene Anfrageteäeg ramme nicht mehr gemäß den vorbestimmten Regeln durch die Kommunikationseinheät empfangen werden können und/oder dass zu sendende Nutzdaten durch die Kommunikationseinheit nicht mehr in entsprechende Telegramme eingefügt und über die digitale Kommunikationsschnättsteüe versendet werden können.
Die Fehlertelegramm-Sendeeinheät ist derart ausgebildet, dass sie über die digitale Kommunikationsschnittstelle ein Fehlerteiegramm (gemäß dem jeweiligen Protokoll) senden kann. Werden von dem betreffenden Gerät Telegramme als Antworttelegramm in Antwort auf ein jeweiliges Anfragetelegramm eines weiteren Gerätes gesendet, so äst die Fehierteϊegramm-Sendeeinheit vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie zumindest die in dem empfangenen Anfragetelegramm enthaltenen Infor- mationen, die für das Absenden eines Antworttelegramms an das weitere Gerät in Antwort auf das Anfragetelegramm erforderlich sind, auswertet. Beispielsweise kann sie den Header (Kopf) bzw. den Frame (Rahmen) eines Telegramms (ganz oder teilweise) auswerten. Die in einem Telegramm enthaltenen Nutzdaten werden durch die Fehlertelegramm-Sendeeinheit vorzugsweise nicht ausgewertet und auch nicht an das Gerät zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet.
Das weitere Gerät, welches das Fehlertelegramm empfängt, wird durch das Fehlerte- legramm darüber informiert, dass das absendende Gerät keine Telegramme mehr versenden kann. Daneben kann das Fehlerteiegramm auch noch weitere Informationen, insbesondere nähere Informationen zu dem aufgetretenen Fehler des Gerätes, enthalten. Das Fehlertelegramm weist vorzugsweise eine Absenderadresse auf, so dass das Gerät, welches das Fehlertelegramm empfängt, auch erkennen kann, von welchem Gerät das Fehlertelegramm abgesendet wurde. Wird das Fehlertelegramm in Antwort auf ein Anfragetelegramm gesendet, so ist das Fehlertefegramm vorzugsweise derart ausgebildet, dass für das Gerät, welches das Anfragetelegramm gesendet hat, erkennbar ist, dass das Fehlertelegramm ein Antworttelegramm auf das Anfragetelegramm bildet. Das Fehlertelegramm kann beispielsweise in dem jeweiligen Protokoll spezifiziert sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Fehlertelegramm auch in Informationen zur Ge rate Integration des betreffenden Gerätes, insbesondere in einer Gerätebeschreibung (DD) (englischer Ausdruck: Device Description) und/oder in einem Gerätetreiber, wie beispielsweise einem DTM (Device Type Manager), beschrieben sein. Ein weiteres Gerät, das Zugriff auf diese Informationen zur Gerätein- tegration hat, kann dann bei Erhalt eines solchen Fehlertelegramms dieses korrekt interpretieren.
Das Fehlertelegramm kann dabei nur an ein spezielles, weiteres Gerät gesendet werden. Bildet das FehSertelegramm eine Antwort auf ein Anfragetelegramm, dann wird das Fehlertelegramm vorzugsweise an das weitere Gerät gesendet, welches das Anfragetelegramm gesendet hat. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass das Fehlertelegramm an mehrere Geräte, insbesondere in einem Broadcast-Modus, gesendet wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Gerät, in dem der Ausfall der Kommunikationseinheit aufgetreten ist, mit mehreren Geräten kommuniziert. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Fehlertelegramm zumindest an ein Gerät, das bezüglich der Prozesssteuerung übergeordnet ist, gesendet wird. Die Signalverbindung zwischen der Kommunikationseinheit und der Fehlertelegramm-Sendeeinheit ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass darüber ein Signal, insbesondere eine Signaländerung, von der Kommunikationseinheit zu der Fehlertelegramm-Sendeeinheit übermittelbar äst. Vorzugsweise ist die Signalverbindung drahtgebunden, sie kann aber auch drahtlos, wie beispielsweise über Funk, Infrarot, etc. erfolgen. Eine Signaländerung kann unter anderem dadurch realisiert werden, dass bei Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit ein dauerhaftes oder auch ein wiederholtes, insbesondere periodisches, Signal von der Kommunikationseinheit an die Fehiertelegramm-Sendeeinheit gesendet wird und dass bei Ausfall άer Funkti- onsfähigkeit der Kommunikationseinheit die Übermittlung des Signals stoppt. Eine derartige Signaländerung ist technisch einfach und prozesssicher realisierbar. Umgekehrt kann aber auch bei Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit kein Signal und erst bei Ausfall der Funktionsfähigkeit ein Signal von der Kommunikationseinheit an die Fehiertelegramm-Sendeeinheit übermittelt werden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass bei Funktionsfähigkeit der Kommunikationseänheit ein erstes Signal und bei Funktionsausfal! der Kommunikationseinheät ein zweites Signa! von der Kommunikationseinheit an die Fehlerteiegramm-Sendeeinheit übermittelt wird. Beispielsweise kann das erste Signal einen ersten (konstanten) Pegel und das zweite Signal einen zweiten (konstanten) Pegel aufweisen, wobei der jeweilige Pegel ein- fach mit Hilfe eines PuJl-Up-Widerstandes und/oder eines Pull-Down-Widerstandes einstellbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung übermittelt die Kommunikationseinheit bei Funktionsfähigkeit derselben über die Signalverbindung ein Lebenszeichen-Signal, das insbesondere durch ein dauerhaftes Signal (bspw. ein konstantes oder ein variierendes, zeitlich anhaltendes Signal) gebildet wird, an die Fehiertelegramm- Sendeeinheit. Als „Lebenszeichen-Signal" wird dabei ein Signal bezeichnet, das solange von der Kommunikationseinheät (als wiederholtes, insbesondere periodisches Signal oder vorzugsweise als dauerhaftes Signal) gesendet wird, wie dessen Funkti- onsfähigkeit gegeben ist. Wird kein Signal mehr oder nur ein geändertes Signal durch die Fehiertelegramm-Sendeeinheit empfangen, so bedeutet dies, dass die Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit ausgefallen ist. Vorzugsweise ist da- bei vorgesehen, dass bei Ausfall der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit ein Abbruch des Lebenszeichen-Signals erfolgt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Verfahren nachfolgende Schritte auf:
C) Übermitteln einer Sägnaiänderung von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit über die Signalverbindung an die Kommunikationseinheit bei Ausfall der Funktionsfähigkeit der Fehlertelegramm-Sendeeinheät; und
D) Senden eines Fehlertelegramms, durch das ein Ausfall der Fehlertelegramm- Sendeeinheit angezeigt wird, über die digitale KommunikationsschnittsteSle durch die Kommunikationseinheit bei Auftreten einer von der Fehiertelegramm- Sendeeinheit übermittelten Signaländerung.
Auf diese Weise kann auch ein Ausfall der Funktionsfähig keit der Fehlertelegramm- Sendeeinheit aktiv erfasst und durch Absenden des entsprechenden Fehlertele- gramms gemeldet werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Bereitstellung von Sicherheitsfunktionen vorteilhaft. Die Signalverbindung ist dabei derart ausgebildet, dass darüber sowohl eine Signaländerung von der Kommunikationseinheit an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit als auch eine Signaländerung von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit an die Kommunikationseinheit übermittelbar ist. Gegebenen- falls können auch zwei Signalverbindungsleitungen vorgesehen sein. Ein Ausfall der Funktionsfähägkeit der Fehlertelegramm-Sendeeinheit liegt dabei insbesondere dann vor, falls diese einen Ausfall der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit nicht mehr feststellen kann oder falls diese, wie oberhalb in Bezug auf einen Ausfall der Kommunikationseänheit erläutert wird, kein Telegramm mehr über die digitale Kom- munikationsschnittstelle mehr versenden kann. Zu verschiedenen Varianten in Bezug auf eine von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit übermittelbare Signaländerung, in Bezug auf die Ausbildung des Fehlertelegramms (durch das ein Ausfall der Fehlertelegramm-Sendeeinheit angezeigt wird) und in Bezug auf mögliche weitere Geräte, an die das Fehlertelegramm gesendet werden kann, wird auf die Erläuterungen ober- halb zu Anspruch 1 verwiesen. Die zu Anspruch 1 erläuterten Varianten sind dabei in entsprechender Weise realisierbar. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung übermittelt die Fehlertelegramm- Sendeeinheit bei Funktionsfähigkeit derselben über die Signalverbindung ein Lebenszeichen-Signal, das insbesondere durch ein dauerhaftes Signal gebildet wird, an die Kommunikationseinheit. Das Lebenszeichen-Signal kann dabei in entsprechen- der Weise ausgebildet sein, wie dies oberhalb in Bezug auf das Lebenszeichen- Signa! der Kommunikationseinheit erläutert wird. Ferner sind die oberhalb angegebenen Varianten realisierbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Signaländerung durch das Ausblei- ben eines Signals, insbesondere eines Lebenszeichen-Signals, das von der Kommunikationseinheit und/oder der Fehlertelegramm-Sendeeinheit übermittelt wird, ge- büdet. Eine derartige Signaländerung ist technisch einfach und prozesssicher realisierbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das von der Kommunikationseinheit an die Fehiertelegramm-Sendeeinheit übermittelte Lebenszeichen-Signa! bei Funktionsfähigkeit der Fehlertelegramm-Sendeeinheit durch die Fehlertelegramm- Sendeeinheit nach vorbestimmten Regeln bearbeitet, insbesondere invertiert, und das bearbeitete Lebenszeichen-Signal wird von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit an die Kommunikationseinheit als Lebenszeichen-Signal der Fehiertelegramm- Sendeeinheit übermittelt. Dadurch kann auf einfache Weise durch die Kommunäkati- onseinheit die Sägnaiverbindung sowie die Funktionsfähigkeit der Fehiertelegramm- Sendeeinheit überwacht werden. Liegt beispielsweise bei der Signalverbindung im Bereich der FehJertelegramm-Sendeeinheit ein Kurzschluss vor und wird das von der Kommunikationseinheit empfangene Lebenszeichen-Signal durch die Fehiertelegramm-Sendeeinheit einfach unverändert zurück zu der Kommunikationseinheit geleitet, so kann ein derartiger Fehler durch die Kommunikationseinheit erkannt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung äst die FehSertelegramm-Sendeeinhett integral in dem Gerät ausgebildet. Dadurch wird ein einfacher Geräteaufbau erreicht. Auch die Signalverbindung kann in diesem Fall auf einfache Weise realisiert werden, da sie innerhalb des Gerätes verläuft. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Fehlertelegramm-Sendeeinheit derart parallel zu der Kommunikationseinheit an der digitalen Kommunäkationsschnittstelte angeschlossen, dass die Fehlertelegramm- Sendeeinheit die gleichen Telegramme wie die Kommunikationseinheit empfängt. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass die Fehlertelegramm-Sendeeinheit dann, falls ein Anfragetelegramm erhalten wurde und die Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit ausgefallen ist, ein entsprechendes Fehlertelegramm in Antwort auf das Anfragete leg ramm senden kann. Wie oberhalb erläutert wird, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Fehiertelegramm-Sendeeinheit zumindest die in dem empfangenen Anfragetelegramm enthaltenen Informationen, die für eine Kommunikation mit dem weiteren Gerät, welches das Anfragetetegramm gesendet hat, erforderlich sind, auswertet. Dies sind beispielsweise Informationen, die in einem Header (Kopf) bzw. einen Frame (Rahmen) des Telegramms enthalten sind..
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die FehSertelegramm-Sendeeinheit und die Kommunikationseinheit auf einer gemeinsamen Platine ausgebildet. Vorzugsweise erfolgt die Übermittlung einer Signaländerung von der Kommunikationseinheit an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit und/oder die Übermittlung einer Signaländerung von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit an die Kommunikationseinheit über die Platine. Auf diese Weise gelingt eine einfache, raumsparende und kostengünstige Reaii- sierung der Fehlertelegramm-Sendeeinheit.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Gerät über eine digitale Kommunikationsverbindung, insbesondere über eine serielle Verbindung, einen Feldbus (z.B. Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) oder ein Netzwerk (z.B. Ehternet®), mit mindestens einem weiteren Gerät der Prozessautomatisierungstechnik verbunden und kommuniziert im Einsatz mit diesem mindestens einem, weiteren Gerät gemäß einem entsprechenden Protokoll. Hierbei wird auf die oberhalb, in Bezug auf Anspruch 1 erläuterten Alternativen verwiesen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Kommunikationseinheit angezeigt wird und das bei Auftreten einer von der Kommunikationseinheit übermittelten Signaländerung durch die Fehlertele- gramm-Sendeeinheit gesendet wird, und/oder ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Fehlertelegramm-Sendeeinheit angezeigt wird und das bei Auftreten einer von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit übermittelten SignaJänderung durch die Kommunikationseinheit gesendet wird, durch das Gerät in Antwort auf ein Anfragetelegramm mindestens eines weiteren Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik gesendet. Wie oberhalb erläutert wird, ist diese Weiterbildung insbesondere dann vorteilhaft, falls das betreffende Gerät nur oder zumindest auch Telegramme in Antwort auf ein jeweiliges Anfragetelegramm sendet. Vorzugsweise wird das Fehiertele- gramm in diesem Fall zumindest an das mindestens eine, weitere Gerät, welches das Anfragetelegramm gesendet hat, als Antwort gesendet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Kommunikationseinheit angezeigt wird und das bei Auftreten einer von der Kommunikationseinheit übermittelten Signaländerung durch die Fehlertelegramm-Sendeeinheit gesendet wird, und/oder ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Fehlertelegramm-Sendeeinheit angezeigt wird und das bei Auftreten einer von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit übermittelten Signaländerung durch die Kommunikationseinheit gesendet wird, durch das Gerät selbständig, insbesondere direkt nach Auftreten einer Signaländerung, gesendet. Auf diese Weise kann das Auftreten eines Ausfalls der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit und/oder der Fehlertelegramm-Sendeeinheit schnell erfasst und nach außen kommuniziert werden. Ein „selbständiges" Versenden des Fehlertelegramms setzt dabei voraus, dass das betreffende Gerät derart ausgebildet ist, dass es auf eigene Initiative ein Telegramm versenden kann und nicht nur in Antwort auf ein Anfragetelegramm ein entsprechendes Antworttelegramm versenden kann. Diese Option eines selbständi- gen Versendens von Telegrammen ist in einigen Protokollen, wie beispielsweise bei einem Ethernet®-Netzwerksystem, vorgesehen. Unter einem Versenden „direkt nach Auftreten einer Signaländerung" wird dabei ein Versenden zu einem frühest möglichen Zeitpunkt verstanden. Dennoch kann sich auch hier eine (geringe) zeitliche Verzögerung ab Erhalt der Signaiänderung ergeben, die beispielsweise durch eine geräteinterne Bearbeitungszeit und, je nach Protokoll, durch eine Zeitdauer, die durch das Gerät abgewartet werden muss, bis es eine Sendezeit zum Absenden des Telegramms erhält, bedingt ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das mindestens eine weitere Gerät der Prozessautomatisierungstechnik, mit dem das Gerät über die digitale Kommunikationsverbindung gemäß einem entsprechenden Protokoll kommuniziert, bezüglich der Prozesssteuerung übergeordnet zu dem Gerät. Insbesondere im Hinblick auf die Re- aüsierung von sicherheitstechnischen Funktionen ist vorteilhaft, wenn aufgetretene Fehler an ein, bezüglich der Prozesssteuerung übergeordnetes Gerät kommuniziert werden. Auf diese Weise kann das übergeordnete Gerät schnell entsprechende Maßnahmen zur Behebung des Fehlers oder zumindest zum Einleiten der erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen ergreifen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist/weisen die Kommunikationseinheit und/oder die Fehlertelegramm-Sendeeinheit jeweils einen Schnittstellen-Treiber und eine Prozessoreinheit, insbesondere eine CPU (Centrat Processing Untt; Zentrale Prozessoreinheit), auf. Die Prozessoreinheit ist dabei vorzugsweise derart eingerich- tet, dass sie die oberhalb erläuterte Übermittlung von Telegrammen über die digitale Kommunikationsschnittstelle durchführt. Daneben kann die Prozessoreinheit auch weitere Funktionen aufweisen. Vorzugsweise veranlasst die Prozessoreinheit bei Auftreten eines Funktionsausfalls des zugehörigen Schnittstellen-Treibers eine Ll- bermittlung einer Signaiänderung von der Kommunikationseinheit bzw. von der Feh- lertelegramm-Sendeeinheit über die Signalverbindung. Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass die Prozessoreinheit derart ausgebildet ist, dass auch bei Auftreten eines Funktionsausfalls der Prozessoreinheit eine Übermittlung einer Signaländerung von der Kommunikationseinheit bzw. von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit über die Signaiverbindung erfolgt. Besteht die Signaländerung in einem Abbruch eines Signals, so ist solch eine Signaländerung besonders einfach und prozesssicher realisierbar.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Gerät der Prozessautomatisierungstechnik, das eine digitale Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit mindes- tens einem weiteren Gerät der Prozessautomatisierungstechnik und eine Kommunikationseinheit aufweist, wobei die Kommunikationseinheit derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle Telegramme gemäß einem vorbestimmten Protokoll übermittelbar sind. Das Gerät weist dabei ferner eine Feh- lertelegramm-Sendeeinheit auf, die in Signalverbindung mit der Kommunikationseinheit steht, wobei die Kommunikationseinheit derart eingerichtet ist, dass bei Ausfall ihrer Funktionsfähigkeit eine Signaländerung von der Kommunikationseinheit über die Signalverbindung an die Fehlerteiegramm-Sendeeinheit übermittelt wird und wo- bei die Fehlertelegramm-Sendeeinheit derart eingerichtet ist, dass sie bei Auftreten einer von der Kommunikationseinheit übermittelten Signaländerung ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Kommunikationseinheit angezeigt wird, über die digitale Kommunikationsschnittstelle sendet.
Die oberhalb in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläuterten Weiterbildungen und Varianten sind in entsprechender Weise auch bei dem erfind ungsgemä- ßen Gerät der Prozessautomatisierungstechnik realisierbar. Bei den angegebenen Verfahrensschritten müssen die jeweiligen Bauteile des Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik in entsprechender weise ausgebildet bzw. eingerichtet sein, so dass die jeweiligen Schritte durchführbar sind. Insbesondere ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass die Fehlerteiegramm-Sendeeinheit derart eingerichtet ist, dass bei Ausfall ihrer Funktionsfähigkeit eine Signaländerung von der Fehlerteiegramm-Sendeeinheit über die Signalverbindung an die Kommunikationseinheit übermittelt wird und dass die Kommunikationseinheit derart eingerichtet ist, dass sie bei Auftreten einer von der Fehlerteiegramm-Sendeeinheit übermittelten Signaländerung ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Fehlerteiegramm- Sendeeinheit angezeigt wird, über die digitale Kommunikationsschnittstelle sendet.
Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik mit einer Kommunikationseinheit und einer Fehlertelegramm- Sendeeinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer ersten Variante einer Einbindung eines erfindungsgemäßen Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik in eine Kommunikationsstruktur mit weiteren Geräten; und Fig. 3: eine schematische Darstellung einer zweiten Variante einer Einbindung eines erfindungsgemäßen Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik in eine Kommunikatäonsstruktur mit weiteren Geräten.
In Fig. 1 ist schematisch ein Gerät der Prozessautomatisierungstechnik 2 dargestellt, das eine digitale Kommunikationsschnittstelle 4 zur Kommunikation mit mindestens einem weiteren (nicht dargestellten) Gerät der Prozessautomatisierungstechnik aufweist. Die digitale Kommunikationsschnittstelle 4 ist hierbei als serielle Kommunikationsschnittstelle ausgebildet. Insbesondere ist das Gerät 2 über die serielle Kommu- nikationsschnittstelle 4 an zwei Datenleitungen TxD (Transmitted Data; gesendete Daten) und RxD (Received Data; empfangene Daten) angeschlossen, wobei das Gerät 2 über die Leitung RxD Telegramme empfängt und über die Leitung TxD Telegramme sendet.
Das Gerät 2 weist ferner eine Kommunikationseinheit 6 auf, die derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle 4 Telegramme gemäß einem verwendeten Protokoll sendbar und empfangbar sind. Die Kommunikationsschnittstelle 4 weist einen (nicht explizit dargestellten) Schnittstellentreiber und eine CPU auf. Telegramme, die über die digitale Kommunikationsschnittsteüe 4 empfangen werden, werden durch die Kommunikationseinheit 6 unter anderem auf Vollständigkeit überprüft und je nach Protokoll werden weitere Informationen, die in einem Header oder Frame des Telegramms enthalten sind, durch die Kommunikationseinheit 6 ausgewertet. Die in Telegrammen enthaltenen Nutzdaten werden extrahiert bzw. „ausgepackt", so dass sie in dem Gerät 2 für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung stehen. Dies ist in Fig. 1 schematisch durch den Pfeil 8 dargestellt. Für die weitere Verarbeitung der Nutzdaten kann ein entsprechender (nicht dargestellter) Prozessor vorgesehen sein. Alternativ kann aber auch die CPU der Kommunikationseinheit 6 derart ausgebildet sein, dass die Nutzdaten in dieser weite rverarbeätet werden. Nutzdaten, die über die digitale Kommunikationsschnittstelie 4 zu senden sind, werden in umgekehrter Richtung durch die Kommunäkationseinheit 6 gemäß dem jeweiligen Protokoll in Telegramme eingefügt bzw. „verpackt", was insbesondere die Einbindung derselben in einen Frame bzw. die Hinzufügung eines Headers, umfasst. In der dargestellten Ausführungsform erhält die Kommunikationseinheit 6 die zu sendenden Nutzdaten von einem (nicht dargestellten) Prozessor des Gerätes 2, wie schematisch durch den Pfeil 10 dargestellt ist. Alternativ kann wiederum auch die CPU der Kommunikationseinheit 6 derart ausgebildet sein, dass diese die zu sendenden Nutzdaten bereitstellt.
Das Gerät 2 weist ferner eine integral in dem Gerät 2 ausgebildete Fehlertelegramm- Sendeeinheit 12 auf. Die Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 ist derart parallel zu der Kommunikationseinheit 6 an der seriellen Kommunikationsschnittstelle 4 angeschlossen, dass sie die gleichen Telegramme wie die Kommunikationseinheit 6 emp- fängt. Dies ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart realisiert, dass die Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 ebenfalls an der RxD-Leitung, über welche die Kommunikationseinheit 6 Telegramme empfängt, angeschlossen ist. Dabei werden die in einem erhaltenen Telegramm enthaltenen Nutzdaten nicht durch die Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 ausgewertet und auch nicht an das Gerät 2 zur weiteren Verarbeitung weite rge I eitel Ferner ist die Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 an der TxD-Leitung angeschlossen, so dass sie über die digitale Kommunikationsschnittstelle 4 Telegramme, insbesondere ein Fehiertelegramm, senden kann.
Die Fehfertelegramm-Sendeeinheit 12 steht mit der Kommunikationseinheit 6 in Sig- nalverbindung 14. Die Kommunikationseinheit 6 ist dabei derart eingerichtet, dass sie über die Signalverbindung 14 ein dauerhaftes Lebenszeichen-Signal, das durch ein Rechtecksignal gebildet wird, an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 übermittelt. Dies ist in Fig. 1 schematisch durch den Pfeil 16 dargestellt. Dieses Lebenszeichen- Signal wird durch die Kommunikationseinheit 6 solange übermittelt, wie deren Funk- tionsfähigkeit gegeben ist. Bei Ausfall der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit 6 wird die Übermittlung des Lebenszeichen-Signals abgebrochen. Die Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 ist derart eingerichtet, dass sie diese Signaländerung erfasst und daraufhin ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Kommunikationseinheit 6 angezeigt wird, über die digitale Kommunikationsschnittstelle 4 versen- det.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispie! ist das Gerät 2 als Slave ausgebildet, der über die Datenleitungen RxD und TxD mit einem weiteren (nicht dargestellten) Gerät, das einen Master bildet, kommuniziert. Das Gerät 2 ist dabei derart ausgebildet, dass es Telegramme nur in Antwort auf ein Anfragetelegramm des Masters senden kann. Bei Auftreten eines Funktionsausfalls der Kommunikationseinheit 6 sendet die Feh- tertelegramm-Sendeeinheft 12 ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Kom- munikationseinheit 6 angezeigt wird, als Antworttelegramm auf ein Anfragetelegramm des Masters. Hierzu wertet die Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 zumindest die in einem Header oder einem Frame eines Anfragetelegramms enthaltenen Informationen aus, die dafür erforderlich sind, um das Fehlertelegramm an den Master als Antworttelegramm auf das Anfragetelegramm senden zu können.
Die Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 ist ferner derart ausgebildet, dass sie über die digitale Kommunikationsverbindung 14 ein dauerhaftes Lebenszeichen-Signal, das durch ein Rechtecksignal gebildet wird, an die Kommunikationseänheit 6 übermittelt. Dies ist in Fig. 1 schematisch durch den Pfeil 18 dargestellt. Dabei invertiert die Feh- lerteiegramm-Sendeeinheit 12 das von der Kommunikationseinheit 6 erhaltene Lebenszeichen-Signal und übermittelt das invertierte Signal als Lebenszeichen-Signal (der Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12) an die Kommunikationseinheit 6. Dieses Lebenszeichen-Signal (der Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12) wird durch die Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 solange übermittelt, wie deren Funktionsfähigkeit gegeben ist. Bei Ausfall der Funktionsfähigkeit der Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 wird die Übermittlung des Lebenszeichen-Signals abgebrochen. Die Kommunikationseinheit 6 ist derart eingerichtet, dass sie diese Signaländerung erfasst und daraufhin ein Fehlerteiegramm, durch das ein Ausfall der Fehlertelegramm-Sendeeinheit angezeigt wird, über die digätafe Kommunikationsschnittstelle 4 (an den Master) versendet. Ferner ist die Kommunikationseinheit 6 derart eingerichtet, dass sie auch überprüft, ob das von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 erhaltene Lebenszeichen-Signal das invertierte Signal von dem Lebenszeichen-Signal, das von der Kommunikationseinheit 6 übermittelt wird, bildet. Auf diese Weise kann auch die Signalverbindung zwischen der Kommunikationseinheit 6 und der Fehlertelegramm-Sendeeinheit 12 überwacht werden.
In Fig. 2 sind drei Sensoren S1 , S2 und S3 dargestellt, die jeweils über eine serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung 20, 22, 24 mit einem Messumformer 26 verbunden sind. Die Sensoren S1 , S2 und S3 bilden beispielsweise Sensoren der industriellen FSüs- sigkeitsanalyse. Unter einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung wird dabei verstanden, dass neben den jeweiligen Endgeräten, die an der Punkt-zu-Punkt-Verbindung angeschlossen sind (hier jeweils ein Sensor und der Messumformer 26) keine weiteren Geräte an der jeweiligen Verbindung angeschlossen sind. Der Messumformer 26 und die Sensoren S1 , S2 und S3 kommunizieren gemäß einem herstellerspezifischen Protokoll, wobei der Messumformer 26 einen Master bildet und die Sensoren S1 , S2 und S3 jeweils Slaves bilden. Die Sensoren S1 , S2, S3 können hierbei Telegramme nur als Antwortteiegramme in Antwort auf ein Anfragetelegramm, das sie von dem Master (Messumformer 26) erhalten, senden. Jeder der Sensoren S1 , S2, S3 kann dabei als erfindungsgemäßes Gerät der Prozessautomatisierungstechnik, wie es o- berhaib erläutert ist, ausgebildet sein. Dadurch kann ein Funkttonsausfall einer Kommunikationseinheit derselben schnell erfasst werden. Der Messumformer 26 ist in der Reget über eine weitere (nicht dargestellte) digitale Kommunikationsverbin- düng mit einem, bezüglich der Prozesssteuerung übergeordneten Gerät, wie beispielsweise einem Controller, etc., verbunden. Falls ein Ausfall einer Kommunikationseinheit eines Sensors auftritt, kann der Messumformer diesen Fehler auch an das übergeordnete Gerät kommunizieren, so dass entsprechende Schritte eingeleitet werden können.
In Fig. 3 sind drei Feldgeräte F1 , F2 und F3 über einen Feldbus F mit einer übergeordneten Einheit 28 verbunden. Die übergeordnete Einheit 28 bildet dabei einen Master und die Feidgeräte F1 , F2 und F3 bilden jeweils Slaves. Die Feldgeräte F1 , F2 und F3 können hierbei Telegramme nur als Antworttelegramme in Antwort auf Anfragetelegramme, die sie von dem Master (übergeordnete Einheit 28) erhalten, senden. Jedes der Feldgeräte F1 , F2 und F3 kann dabei als erfindungsgemäßes Gerät der Prozessautomatisierungstechnik, wie es oberhalb erläutert ist, ausgebildet sein. Dadurch kann ein Funktionsausfall einer Kommunikationseinheit derselben schnell erfasst werden. Gegebenenfalls kann die übergeordnete Einheit 28 über eine (nicht dargestellte) digitale Kommunikationsverbindung mit einem, bezüglich der Prozesssteuerung übergeordneten Gerät verbunden sein. Beispielsweise kann die übergeordnete Einheit 28 als SPS ausgebildet sein, die über ein entsprechendes Netzwerk (z.B. Ehternet®) mit einem übergeordneten Prozessleitsystem kommuniziert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, insbesondere wird mit „ein" (insbesondere in den Ansprüchen) nicht nur jeweils auf „ein einziges" (Bauteil) Bezug genommen sondern kann in Fäi- len, in denen es technisch sinnvoll ist, auch mehrere umfassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik, das eine digitale Kommunikationsschnittsteile (4) zur Kommunikation mit min- destens einem weiteren Gerät der Prozessautomatisierungstechnik, eine Kommunikationseinheit (6), die derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle (4) Telegramme gemäß einem vorbestimmten Protokoll übermittelbar sind, und eine Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12), die in Signalverbindung (14) mit der Kommunikationseinheit (6) steht, aufweist, wobei das Verfahren nachfolgende Schritte aufweist:
A) Übermitteln einer Signaländerung von der Kommunikationseinheit (6) über die Signalverbindung (14) an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) bei Ausfaii der Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinheit (6); und
B) Senden eines Fehlertelegramms, durch das ein Ausfaii der Kommunikati- onseinheit (6) angezeigt wird, über die digitale Kommunikationsschnittstel-
Ie (4) durch die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) bei Auftreten einer von der Kommunikationseinheit (6) übermittelten Signaländerung,
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunika- tionseinheit (6) bei Funktionsfähigkeit derselben über die Signaiverbindung (14) ein Lebenszeichen-Signal, das insbesondere durch ein dauerhaftes Signal gebildet wird, an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) übermittelt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch nachfolgende Schritte:
C) Übermitteln einer Signaländerung von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) über die Signaiverbindung (14) an die Kommunikationseinheit (6) bei Ausfall der Funktionsfähigkeit der Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12); und D) Senden eines Fehlertelegramms, durch das ein Ausfaii der Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) angezeigt wird, über die digitale Kommunikationsschnittstelle (4) durch die Kommunikationseinheit (6) bei Auftreten einer von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) übermittelten Signaiände- rung.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) bei Funktionsfähigkeit derselben über die Signalver- bindung (14) ein Lebenszeichen-Signal, das insbesondere durch ein dauerhaftes Signal gebildet wird, an die Kommunikationseinheit (6) übermittelt.
5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaiänderung durch das Ausbleiben eines Signals, insbeεonde- re eines Lebenszeichen-Signals, das von der Kommunikationseinheit (6) und/oder der Fehlertelegramm-Sendeeinheät (12) übermittelt wird, gebildet wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Kommunikationseinheit (6) an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) ü- bermittelte Lebenszeichen-Signal bei Funktionsfähigkeit der Fehlerteiegramm-
Sendeeinheit (12) durch die Fehlerteiegramm-Sendeeinheit (12) nach vorbe- stimmten Regeln bearbeitet, insbesondere invertiert, und das bearbeitete Lebenszeichen-Signal von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) an die Kommunikationseinheit (6) als Lebenszeichen-Signal der Fehiertelegramm- Sendeeinheit (12) übermittelt wird.
7. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) integral in dem Gerät ausgebildet ist, wobei sie insbesondere derart parallel zu der Kommunikationseinheit (6) an der digitalen Kommunikationsschnittstelle (4) angeschlossen ist, dass die
Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) die gleichen Telegramme wie die Kommunikationseinheit (6) empfängt.
8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Fehlerteiegramm-Sendeeinheit (12) und die Kommunikationseinheit (6) auf einer gemeinsamen Platine ausgebildet sind, wobei insbesondere die Übermittlung einer Signaländerung von der Kommunikationseinheit (6) an die Fehlerteiegramm-Sendeeinheit (12) und/oder die Übermittlung einer Signal- äπderung von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) an die Kommunikationseinheit (6) über die Platine erfolgt.
9. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Gerät (2; S1 , S2, S3; F1 , F2, F3) über eine digitale Kommunikationsverbindung (RxD, TxD; 20, 22, 24; F), insbesondere über eine serielle Kommunikationsverbindung (RxD1 TxD; 20, 22, 24), einen Feldbus (F) oder ein Netzwerk, mit mindestens einem weiteren Gerät (26; 28) der Prozessautomati- sierungstechnik verbunden ist und im Einsatz mit diesem mindestens einem, weiteren Gerät (26; 28) gemäß einem entsprechenden Protokoll kommuniziert.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Kommunikationseinheit (6) angezeigt wird und das bei Auftreten einer von der Kommunikationseinheit (6) ü- bermittelten Signaländerung durch die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) gesendet wird, und/oder ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) angezeigt wird und das bei Auftreten einer von der Fehlertelegramm- Sendeeinheit (12) übermittelten Signaländerung durch die Kommunikationsein- heit (6) gesendet wird, durch das Gerät (2; S1 , S2, S3; F1 , F2, F3) in Antwort auf ein Anfragetelegramm mindestens eines weiteren Gerätes (26; 28) der Prozessautomatisie- rungstechnik gesendet wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Kommunikationseinheit (6) angezeigt wird und das bei Auftreten einer von der Kommunikationseinheit (6) ü- bermittelten Signaländerung durch die Fehiertelegramm-Sendeeinheit (12) gesendet wird, und/oder ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Fehlertelegramm-Sendeeinheit
(12) angezeigt wird und das bei Auftreten einer von der Fehlertelegramm- Sendeeinheit (12) übermittelten Signaländerung durch die Kommunikationseinheit (6) gesendet wird, durch das Gerät selbständig, insbesondere direkt nach Auftreten einer Signal- änderung, gesendet wird;
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere Gerät (26; 28) der Prozessautomatisierungs- technik, mit dem das Gerät (2; S1 , S2, S3; F1 , F2, F3) über die digitale Kommunikationsverbindung (RxD, TxD; 20, 22, 24; F) gemäß einem entsprechenden Protokoll kommuniziert, bezüglich der Prozesssteuerung übergeordnet zu dem Gerät (2; S1 , S2, S3; F1 , F2, F3) ist.
13. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (6) und/oder die Fehlertelegramm- Sendeeinheit (12) jeweils einen Schnittstellen-Treiber und eine Prozessoreinheit, insbesondere eine CPU (Central Processing Unit; Zentrale Prozessorein- heit), aufweist/aufweisen, wobei die Prozessoreinheit insbesondere bei Auftreten eines Funktionsausfalls des zugehörigen Schnittstellen-Treibers eine Übermittlung einer Signaländerung von der Kommunikationseinheit (6) bzw. von der Fehlertelegramm- Sendeeinheit (12) über die Signalverbindung (14) veranlasst.
14. Gerät der Prozessautomatisierungstechnik aufweisend eine digitale Kommunikationsschnittstelle (4) zur Kommunikation mit mindestens einem weiteren Gerät der Prozessautomatisierungstechnik und eine Kommunikationseinheit (6), wobei die Kommunikationseinheit (6) derart eingerichtet ist, dass durch diese über die digitale Kommunikationsschnittstelle (4) Telegramme gemäß einem vorbestimmten Protokoll übermittelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät eine Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) aufweist, die in Signaiver- bindung (14) mit der Kommunikationseinheit (6) steht, wobei die Kommunikati- onseinheit (6) derart eingerichtet ist, dass bei Ausfall ihrer Funktionsfähigkeit eine Signaländerung von der Kommunikationseinheit (6) über die Signalverbindung (14) an die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) übermittelt wird und wobei die Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) derart eingerichtet ist, dass sie bei Auf- treten einer von der Kommunikationseinheit (6) übermittelten Signaländerung ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Kommunikationseinheit (6) angezeigt wird, über die digitale Kommunikationsschnittstelle (4) sendet.
15. Gerät der Prozessautomatisierungstechnik gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerteiegramm-Sendeeinheit (12) derart eingerichtet ist, dass bei Ausfall ihrer Funktionsfähigkeit eine Signaländerung von der Fehlertelegramm-Sendeeinheit (12) über die Signalverbindung (14) an die Kommunikationseinheit (6) übermittelt wird und dass die Kommunikationseinheit (6) derart eingerichtet ist, dass sie bei Auftreten einer von der Fehlerteiegramm-
Sendeeinheit (12) übermittelten Signaländerung ein Fehlertelegramm, durch das ein Ausfall der Fehlerteiegramm-Sendeeinheit (12) angezeigt wird, über die digitale Kommunikationsschnittstelle (4) sendet.
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