WO2012013424A1 - Verfahren zur integration eines ersatz-feldgeräts anstelle eines feldgeräts in ein feldbussystem - Google Patents

Verfahren zur integration eines ersatz-feldgeräts anstelle eines feldgeräts in ein feldbussystem Download PDF

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WO2012013424A1
WO2012013424A1 PCT/EP2011/060199 EP2011060199W WO2012013424A1 WO 2012013424 A1 WO2012013424 A1 WO 2012013424A1 EP 2011060199 W EP2011060199 W EP 2011060199W WO 2012013424 A1 WO2012013424 A1 WO 2012013424A1
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WO
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field device
parameterization
replacement
configuration
data
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PCT/EP2011/060199
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Jürg BÜNZLI-WURZER
Denis Juillet
Michael Maneval
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Endress+Hauser Process Solutions Ag
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Publication date
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    • 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
    • G05B19/0426—Programming the control sequence
    • 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
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31132—FDT interfacing profibus field device drivers DTM with engineering tool
    • 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
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32144—Define device description using dd files

Definitions

  • the invention relates to a method for integrating a replacement field device instead of a field device into a fieldbus system, wherein the field device and the replacement field device are incompatible, the field device and the replacement field device providing or making available process values for a defined point of measurement get, with the field device or the replacement field device communicates via a fieldbus with a parent unit.
  • Conductivity meters etc., which record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature, pH or conductivity.
  • actuators such as valves or pumps, via which the flow of a liquid in a pipe section or the level in a container can be changed.
  • field devices are all devices that are used close to the process and that provide or process process-relevant information. In connection with the invention are under
  • Units run independently, are for example the operating tool
  • Emerson The term 'operation of field devices' in particular the configuration and parameterization of field devices, but also the
  • Configuration / management systems can recognize and interpret the data supplied by the field devices.
  • the device descriptions for each field device type or for each field device type in different measuring points / applications are usually provided by the respective device manufacturer.
  • different device descriptions for the different fieldbus systems have to be created. So there are - to name just a few examples - HART, Fieldbus Foundation and Profibus device descriptions.
  • the number of device descriptions is very large, - it corresponds to the large number of different field devices or field device types in the different measuring points or in the
  • FF Fieldbus Foundation
  • HCF HART Communication Foundation
  • PNO Profibus User Organization
  • EDDL uniform electronic device description language
  • DTM Device Type Manager
  • device manager or device driver are used, which require a frame or a frame application as a runtime environment.
  • DTMs are used for full operation of the field devices and in particular comply with the FDT Field Device Tool specification.
  • the industry-standard FDT specification corresponds to an interface specification and is used by the PNO - Profibus User Organization - in cooperation with the ZVEI -
  • a new configuration of the replacement field device can be very complex, depending on the scope of the parameters to be configured.
  • the reconfiguration is usually based on printouts of previous device configurations of the field device to be replaced.
  • the reconfiguration is done manually and therefore naturally with a lot of effort.
  • a method has become known with which a first field device of a process control system is to be replaced by a second field device.
  • the first field device has a removable one
  • the data storage device is a SMART card on which the configuration data of the field device is stored. In the event of a failure or replacement of the first field device by the second field device, the SMART Card is replaced with the
  • the second field device is the identical record of the first
  • the invention has for its object to propose a method that a fast measuring point specific configuration with incompatible
  • modified parameterization / configuration data of the changed data set of the field device Determination of the differing parameterization / configuration data between the delivery data record of the
  • the basic parameters of the replacement field device being well-defined and including a basic setting for the process values that the field device provides or provides in the defined measuring point
  • the parameterization / configuration data of the delivery data record are stored after the initial commissioning of the field device to be replaced.
  • Basic parameters correspond to predefined profiles. They are usually in fieldbus protocols, such as Profibus PA (Profibus Profile), HART (HART Universal Commandos), Fieldbus Foundation or Common
  • Basic parameters ideally cover a basic setting of the corresponding field device that is determined by the process value prepared for the control unit or supplied by the control unit. Using the basic parameters, the process value for the corresponding measuring point is processed so that the process value is correctly interpreted by the control unit.
  • Basic parameters are, for example, physical units, such as units of length, which can be described in m, cm, mm, inch, by upper or lower measurement margins or by alarms that are at over- or
  • the parameterization / configuration data between the delivery data record of the field device and by the parameterization / configuration changed record of the field device from a field device fully descriptive device description created.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention proposes that the configuration instruction is created by the operating unit by merging the basic parameters and the parameterization / configuration data from the field device and the replacement field device, wherein redundant parameterization / configuration data are removed during merging.
  • the method according to the invention provides that the
  • Configuration instruction is used to adapt the replacement field device based on a minimum number of basic parameters and parameter / configuration data to the appropriate site.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention provides that the basic parameters and the parameterization / configuration data are stored by the field device and the replacement field device in the operating device.
  • the basic parameters and the parameterization / configuration data are determined by the field device and the replacement field device by means of a communication device driver from the device description or from the device driver.
  • the configuration instruction is composed of two data components: a basic data component which contains unambiguous instructions relating to the parameterization / configuration data and a parameter data component which contains instructions relating to the device-specific Parameterization / configuration data contains.
  • a basic data component which contains unambiguous instructions relating to the parameterization / configuration data
  • a parameter data component which contains instructions relating to the device-specific Parameterization / configuration data contains.
  • unique profiles of the fieldbus used in each case are used as basic data component, wherein the profiles are programmed for all field devices of the same profile in the field device and wherein the profiles are preferably cross-device manufacturers and ev. Even cross-device or device type spanning configured.
  • Fig. 1 a schematic representation of a communication network in automation technology
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the individual method steps of a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fieldbus segment FS in automation technology.
  • Four field devices F1, F2, F3 and F4 and a higher-order control unit Control are connected to a fieldbus FB in the fieldbus segment FS.
  • the fieldbus FB operates on the basis of one of the fieldbus protocols commonly used in automation technology.
  • the communication runs via the HART, Profibus PA or the Fieldbus Foundation Standard. It goes without saying that this enumeration is by no means a limitation.
  • Control unit Control e.g. is formed by a PLC, in the case of the use of the Profibus protocol as the master class 1 (MC1) processor configured while the field devices F1, F2, F3, F4 are slaves with respect to the master.
  • the higher-level control unit Control is equipped with a
  • Display unit 1 which serves as a visualization system (eg for displaying process parameters, etc.).
  • the higher-level control unit Control is used for process control, process visualization, process monitoring and / or commissioning of the field devices.
  • a field bus interface F1 or a fieldbus access unit is connected in a parallel branch.
  • the fieldbus interface Fl carries out a protocol conversion between the protocol of the higher-level network LAN and the protocol of the fieldbus FB.
  • the higher-level network LAN is, for example, a local corporate network that is designed as an Ethernet LAN.
  • the higher-level network LAN can also be connected to the worldwide Internet.
  • Parent network LAN is a PAM, that is a plant asset
  • Management system 2 which forms a superordinate communication unit with respect to the network structure and relative to the fieldbus interface Fl.
  • field devices and / or networks can be connected both to the field bus FB and to the higher-level network LAN.
  • the method according to the invention can in principle be used in any network of automation technology.
  • the field device F4 the field device A. Since the field device F4 or A is defective, it should be replaced by the inventive method by the replacement field device B. The operation is carried out when replacing a field device A usually via a local control unit BG, which at times with the
  • Field device A or is connected to the replacement device.
  • an operation via the higher-level control unit control or via a plant asset management system 2 is possible. Also possible is the direct access from the control unit Control or a Plant Asset
  • Management system 2 via an internet protocol.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the individual method steps of a preferred embodiment of the method according to the invention for integrating a replacement field device B instead of a field device A into a fieldbus system FB.
  • the field device A and the spare field device B are incompatible, i. the set parameterization / configuration data on
  • Field device A can not be used by the field device B, for example to cope with the respective measuring or setting task.
  • Both the field device A or A 'and subsequently the replacement field device B provide process values for the defined measuring point in the case of a sensor. If the field device is an actuator, then it receives the process values in order to fulfill the setting task.
  • the communication between the field device A or B and the control unit Control or the Plant Access Management System 2 preferably takes place via one of the known in automation technology
  • Fieldbus protocols such as HART, Profibus PA, Fieldbus Foundation, etc.
  • the subsequent on-site parameterization / configuration of the field device A - method step (b) - serves to optimally adapt the field device A to the task to be performed, e.g. to the measuring or setting task in the
  • the parameterization / configuration of the field device A (method step (b)) is usually carried out locally by means of an operating device BG.
  • the parameterization / configuration data 4 deviating from one another are determined between the delivery data record 3 of the field device A and the data record 4 of the field device A 'changed by the parameterization / configuration.
  • the deviation Deltal supplies the subset of parameterization / configuration data, which after the
  • the basic parameters 6 of the field device A 'to be replaced are determined on the basis of the device driver DTMA and on the basis of the delivery data record 3 of the field device A' to be replaced.
  • the basic parameters 6 of the field device A, A ' are well-defined and contain a basic setting for the process values that the field device A' provides in the defined measuring point. If the field device A 'is an actuator, the field device receives process values as manipulated values
  • the basic parameters 6 correspond to unique profiles or commands of the fieldbus FB used in each case.
  • the basic parameters 6 are characterized by the fact that they have unique profiles for the
  • the defective field device A ' is replaced by the incompatible field device B, e.g. because a compatible field device A does not exist.
  • method step (i) the basic parameters 6 of the field device A are compared with the basic parameters 7 of the field device B; a deviation delta2; 8 in the basic parameters 6, 7 is determined.
  • the deviation of the data 5, 8 determined from the method steps (d) and (i) is merged under method step (x).
  • Base parameter 8 device-type across a same basic behavior of the replaced field device A and the replacement field device B safely.
  • the result of the merge is output as configuration instruction 9 for the spare field device B, e.g. as an expression or on the screen of the HMI BG.
  • the invention allows a quick device replacement, in which the
  • the minimum dimension is designed so that the replacement field device B can serve at least one basic functionality correctly.
  • the replacement field device B Service personnel the replacement field device B (step (h)).
  • the data which are absolutely necessary for the correct use of the field device B at the intended application location are thus extracted from the sometimes very large number of parameterization / configuration data (in the case of complex field devices, this number is several hundred parameters).
  • the replacement field device B can be configured with a greatly reduced number of parameterization / configuration data.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Integration eines Ersatz-Feldgeräts (B) anstelle eines Feldgeräts (A, A') in ein Feldbussystem (FB), wobei das Feldgerät (A) und das Ersatz-Feldgerät (B) inkompatibel sind, wobei das Feldgerät (A) und das Ersatz-Feldgerät (B) Prozesswerte für eine definierte Messstelle zur Verfügung stellen bzw. im Falle von Aktoren Prozesswerte als Stellwerte zur Verfügung gestellt bekommen, wobei das Feldgerät (A) bzw. das Ersatz-Feldgerät B über einen Feldbus mit einer übergeordneten Einheit (Control) kommuniziert. Die Erfindung erlaubt eine schnellen Geräteaustausch, in dem die wesentlichen Parametrier-/Konfigurierdaten auf ein Mindestmaß beschränkt in einer Konfigurationsanweisung (9) bereitgestellt werden. Das Mindestmaß ist so ausgelegt, dass das Feldgerät zumindest eine Basisfunktionalität korrekt bedienen kann.

Description

Verfahren zur Integration eines Ersatz-Feldgeräts
anstelle eines Feldgeräts in ein Feldbussystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Integration eines Ersatz-Feldgeräts anstelle eines Feldgeräts in ein Feldbussystem, wobei das Feldgerät und das Ersatz-Feldgerät inkompatibel sind, wobei das Feldgerät und das Ersatz- Feldgerät Prozesswerte für eine definierte Messstelle zur Verfügung stellen bzw. zur Verfügung gestellt bekommen, wobei das Feldgerät bzw. das Ersatz- Feldgerät über einen Feldbus mit einer übergeordneten Einheit kommuniziert.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessauto- matisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise
Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und
Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte,
Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., 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. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter
Feldgeräten also insbesondere auch Remote I/Os, Funkadapter bzw.
allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. In modernen Prozessanlagen erfolgt die Kommunikation zwischen zumindest einer übergeordneten Steuereinheit und den Feldgeräten in der Regel über ein Bussystem, wie beispielsweise Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART®. Die Bussysteme können sowohl drahtgebunden als auch drahtlos ausgestaltet sein. Die übergeordnete Steuereinheit dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und Bedienung der Feldgeräte und wird auch als Konfigurier- /Managementsystem bezeichnet. Programme, die auf übergeordneten
Einheiten eigenständig ablaufen, sind beispielsweise das Bedientool
FieldCare der Firmengruppe Endress+Hauser, das Bedientool Pactware, das Bedientool AMS von Fisher-Rosemount oder das Bedientool PDM von
Siemens. Bedientools, die in Leitsystem-Anwendungen integriert sind, sind das PCS7 von Siemens, das Symphony von ABB und das Delta V von
Emerson. Unter dem Begriff 'Bedienen von Feldgeräten' wird insbesondere das Konfigurieren und Parametrieren von Feldgeräten, aber auch die
Diagnose zwecks frühzeitiger Erkennung von Fehlern an den Feldgeräten oder im Prozess verstanden. Die Integration von Feldgeräten in Konfigurier-/ Managementsysteme erfolgt üblicherweise über Gerätebeschreibungen, die dafür sorgen, dass die
Konfigurier/Managementsysteme die von den Feldgeräten gelieferten Daten erkennen und interpretieren können. Bereit gestellt werden die Gerätebeschreibungen für jeden Feldgerätetyp bzw. für jeden Feldgerätetyp in unterschiedlichen Messstellen/Anwendungen in der Regel von dem jeweiligen Gerätehersteller. Damit die Feldgeräte in unterschiedliche Feldbussysteme integriert werden können, müssen unterschiedliche Gerätebeschreibungen für die unterschiedlichen Feldbussysteme erstellt werden. So gibt es - um nur einige Beispiele zu nennen - HART-, Fieldbus Foundation- und Profibus- Gerätebeschreibungen. Die Anzahl der Gerätebeschreibungen ist sehr groß, - entspricht sie doch der großen Zahl der unterschiedlichen Feldgeräte bzw. Feldgerätetypen in den unterschiedlichen Messstellen bzw. in den
unterschiedlichen Anwendungen und in den unterschiedlichen Bussystemen. Üblicherweise werden die Gerätebeschreibungen in dem jeweiligen
Konfigurier/Managementsystem abgespeichert sein. Hinzu kommt, dass aufgrund der Weiterentwicklung der Feldgeräte die Gerätebeschreibungen immer wieder an die geänderte Funktionalität angepasst werden müssen. Zwecks Schaffung einer einheitlichen Beschreibungssprache für die
Feldgeräte, haben die Fieldbus Foundation (FF), die HART Communication Foundation (HCF) und die Profibus Nutzerorganisation (PNO) eine
einheitliche elektronische Gerätebeschreibungssprache (Electronic Device Description Language EDDL) erstellt. Die EDDL bzw. die entsprechende Electronic Device Description EDD ist in der Norm IEC 61804-2 definiert.
Neben den zuvor beschriebenen Gerätebeschreibungen werden in
zunehmendem Maße sog. Device Type Manager (DTM) bzw. Gerätemanager oder Gerätetreiber eingesetzt, die als Laufzeitumgebung einen Frame bzw. eine Rahmenapplikation benötigen. DTMs dienen zur vollumfänglichen Bedienung der Feldgeräte und entsprechen insbesondere der FDT - Field Device Tool - Spezifikation. Die als Industriestandard geltende FDT- Spezifikation entspricht einer Schnittstellenspezifikation und wird von der PNO - Profibus Nutzer Organisation - in Zusammenarbeit mit dem ZVEI -
Zentralverband Elektrotechnik- und Elektroindustrie - entwickelt. Die jeweils aktuelle FDT-Spezifikation ist über den ZVEI bzw. die PNO bzw. die FDT- Group erhältlich. Die Integration der Feldgeräte in ein Konfigurier-/ Managementsystem erfolgt online nach Installation des Feldgeräts in der Prozessanlage mittels einer DCS, einer PLC, einem Notebook oder einem sonstigen Handbedientool. Ebenfalls ist es bekannt geworden, die Integration offline über ein Konfigurier- / Managementsystem vorzunehmen und das Feldgerät anschließend in die Prozessanlage zu integrieren. Gerätetreiber, insbesondere FDT 1 .2.x DTMs, die auf Microsoft COM Technologie basieren, müssen jeweils lokal auf der zugehörigen Recheneinheit installiert werden.
Im Falle eines inkompatibeln Gerätetauschs kann eine Neukonfiguration des Ersatz-Feldgeräts je nach Umfang der zu konfigurierenden Parameter sehr aufwändig sein. Üblicherweise basiert die Neukonfiguration auf Ausdrucken von bisherigen Gerätekonfigurationen des zu ersetzenden Feldgeräts. Die Neukonfiguration erfolgt manuell und ist daher naturgemäß mit viel Aufwand. Zudem ist sie nur sinnvoll durchführbar, wenn das Bedienpersonal über das notwendige Fachwissen verfügt. Erschwerend kommt hinzu, dass in der Regel keine bzw. nur eine unzureichende Dokumentation der aktuellen
Konfiguration des ersetzenden Feldgeräts vorhanden ist. Sehr problematisch ist dies, wenn während der zeitintensiven Neukonfiguration des Ersatz- Feldgeräts die Prozessanlage, in der das Feldgerät installiert ist, stillsteht. In weiten Bereichen der Automatisierungstechnik, insbesondere in
pharmazeutischen und biotechnologischen Prozessen, sind derartige Ausfälle völlig unakzeptabel. Besonders problematisch ist es, wenn der Ausfall des Feldgeräts zu einem Zeitpunkt erfolgt, wenn kein fachkundiges Service- Personal vor Ort ist.
Aus der GB 2 403 042 A ist ein Verfahren bekannt geworden, mit dem ein ein erstes Feldgerät eines Prozesssteuerungssystems durch ein zweites Feldgerät ersetzt werden soll. Das erste Feldgerät weist eine entfernbare
Datenspeichervorrichtung auf. Bei der Datenspeicherungsvorrichtung handelt es sich um eine SMART Card, auf der die Konfigurationsdaten des Feldgeräts gespeichert sind. Bei einem Ausfalls oder Austausch des ersten Feldgeräts durch das zweite Feldgerät, wird die SMART Card mit den
Konfigurationsdaten entnommen und in dem zweiten Feldgerät installiert. Somit liegt dem zweiten Feldgerät der identische Datensatz des ersten
Feldgeräts vor.
Problematisch an der bekannten Lösung ist, dass sie nur bei einem
kompatiblen Gerätetausch einsetzbar ist. Wird das zu ersetzende Feldgerät durch ein nicht kompatibles Feldgerät ersetzt, funktioniert das in der GB 2 403 042 A beschriebene Verfahren nicht. Nachteilige bei der bekannten Lösung ist darüber hinaus, dass das Feldgerät zur Aufnahme der SMART Card entsprechend modifiziert sein muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das eine schnelle messstellenspezifische Konfiguration bei inkompatiblem
Feldgerätetausch möglich macht. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die folgenden Merkmale aufweist:
- Speichern der Parametrier-/Konfigurierdaten des Auslieferungsdatensatzes des Feldgeräts - bei dem Auslieferungsdatensatz sind üblicherweise die Defaultwerte eingestellt -
- Parametrieren/Konfigurieren des Feldgeräts mittels eines Bediengeräts und Speichern der durch die Parametrierung/ Konfigurierung
geänderten Parametrier-/Konfigurierdaten des geänderten Datensatzes des Feldgeräts Ermittlung der voneinander abweichenden Parametrier- /Konfigurierdaten zwischen dem Auslieferungsdatensatz des
Feldgeräts und dem durch die Parametrierung/Konfigurierung geänderten Datensatz des Feldgeräts
- Speichern der Basisparameter des Feldgeräts, wobei die
Basisparameter des Feldgeräts wohldefiniert sind und eine
Grundeinstellung für die Prozesswerte, die das Feldgerät in der definierten Messstelle bereitstellt bzw. bereitgestellt bekommt, beinhalten
- Ersetzen des Feldgeräts durch das inkompatible Ersatz-Feldgerät
- Speichern der Basisparameter des inkompatiblen Ersatz-Feldgeräts, wobei die Basisparameter des Ersatz-Feldgeräts wohldefiniert sind und eine Grundeinstellung für die Prozesswerte, die das Feldgerät in der definierten Messstelle bereitstellt bzw. bereitgestellt bekommt, beinhalten
- Ermitteln der Abweichungen in den Basisparametern zwischen den Basisparametern des Feldgeräts und den Basisparametern des inkompatiblen Ersatz-Feldgeräts
- Erstellen der Konfigurationsanweisung aufgrund der abweichenden Parametrier-/Konfigurierdaten und der abweichenden Basisparameter
- Parametrieren/Konfigurieren des Ersatz-Feldgeräts auf der Grundlage der Konfigurationsanweisung. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein inkompatibler Gerätetausch in kurzer Zeit möglich. Da die einzustellenden Parametrierdaten über eine relativ geringe Zahl von Basisparametern definiert sind - quasi werden die Parametrierdaten über die Basisparameter gefiltert und in der
Konfigurationsanweisung zusammengefasst - kann auch weniger
qualifiziertes Bedienpersonal den Austausch auf der Basis der
Konfigurationsanweisung korrekt und schnell vornehmen.
Bevorzugt werden die Parametrier-/Konfigurierdaten des Auslieferungs- datensatzes nach der Erst-Inbetriebnahme des zu ersetzenden Feldgeräts gespeichert.
Basisparameter entsprechen vordefinierten Profilen. Sie sind üblicherweise in den Feldbusprotokollen, wie Profibus PA (Profibus Profile), HART (HART Universal Commandos), Fieldbus Foundation oder auch über Common
Practice definiert. Basisparameter zeichnen sich dadurch aus, dass sie von geringer Anzahl sind und sowohl herstellerübergreifend als auch teilweise gerätetypübergreifend wohldefiniert sind, so dass sie ohne
Informationsverlust übertragen werden können. Basisparameter decken idealerweise eine Grundeinstellung des entsprechenden Feldgeräts ab, die über den für die Steuereinheit aufbereiteten bzw. von der Steuereinheit gelieferten Prozesswert bestimmt sind. Über die Basisparameter wird der Prozesswert für die entsprechende Messstelle so aufbereitet, dass der Prozesswert von der Steuereinheit korrekt interpretiert wird. Bei den
Basisparametern handelt es sich beispielsweise um physikalische Einheiten, wie Längeneinheiten, die in m, cm, mm, inch beschrieben werden können, um obere oder untere Messspannen oder um Alarme, die bei Über- bzw.
Unterschreiten eines Grenzwertes gesetzt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Parametrier-/Konfigurierdaten zwischen dem Auslieferungsdatensatz des Feldgeräts und dem durch die Parametrierung/Konfigurierung geänderten Datensatz des Feldgeräts aus einer das Feldgerät vollumfänglich beschreibenden Gerätebeschreibung erstellt.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Parametrier-/Konfigurierdaten zwischen dem Auslieferungsdatensatz des Feldgeräts und dem durch die
Parametrierung/Konfigurierung geänderten Datensatz des Feldgeräts aus einem das Feldgerät vollumfänglich beschreibenden Gerätetreiber erstellt werden. Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt vor, dass die Konfigurationsanweisung von dem Bediengerät über ein Mergen der Basisparameter und der Parametrier-/Konfigurierdaten von dem Feldgerät und dem Ersatz-Feldgerät erstellt wird, wobei beim Mergen redundante Parametrier-/Konfigurierdaten entfernt werden.
Insbesondere sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass die
Konfigurationsanweisung verwendet wird, um das Ersatz-Feldgerät anhand einer minimalen Anzahl von Basisparametern und Parametrier- /Konfigurierdaten an die entsprechende Messstelle anzupassen. Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Basisparameter und die Parametrier-/Konfigurierdaten von dem Feldgerät und dem Ersatz-Feldgerät in dem Bediengerät gespeichert werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Basisparameter und die Parametrier- /Konfigurierdaten von dem Feldgerät und dem Ersatz-Feldgerät mittels eines Kommunikations-Gerätetreibers aus der Gerätebeschreibung bzw. aus dem Gerätetreiber ermittelt werden.
Als besonders vorteilhaft wird es im Zusammenhang mit dem erfindungs- gemäßen Verfahren angesehen, dass die Konfigurationsanweisung aus zwei Datenanteilen zusammengesetzt ist: einem Basisdatenanteil, der eindeutige Anweisungen bezüglich der Parametrier-/Konfigurierdaten enthält, und einem Parameterdatenanteil, der Anweisungen bezüglich der gerätespezifischen Parametrier-/Konfigurierdaten enthält. Hierbei werden als Basisdatenanteil eindeutige Profile des jeweils eingesetzten Feldbusses verwendet, wobei die Profile für alle Feldgeräte des gleichen Profils im Feldgerät programmiert werden und wobei die Profile bevorzugt geräteherstellerübergreifend und ev. sogar geräteübergreifend bzw. gerätetypübergreifend ausgestaltet sind.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Kommunikationsnetzwerkes in der Automatisierungstechnik und
Fig. 2: eine schematische Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte einer bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Feldbussegments FS in der Automatisierungstechnik. In dem Feldbus-Segment FS sind vier Feldgeräte F1 , F2, F3 und F4 sowie eine übergeordnete Steuereinheit Control an einen Feldbus FB angeschlossen sind. Der Feldbus FB arbeitet auf der Basis eines der in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldbusprotokolle.
Beispielsweise läuft die Kommunikation über den HART, Profibus PA oder den Fieldbus Foundation Standard. Es versteht sich von selbst, dass diese Aufzählung keineswegs eine Beschränkung darstellt. Die übergeordnete
Steuereinheit Control, die z.B. durch eine SPS gebildet wird, ist im Falle der Nutzung des Profibus Protokolls als Master Klasse 1 (MC1 ) Prozessor konfiguriert, während die Feldgeräte F1 , F2, F3, F4 bezüglich des Masters Slaves sind. Die übergeordnete Steuereinheit Control ist mit einer
Anzeigeeinheit 1 verbunden, die als Visualisierungssystem (z.B. zur Anzeige von Prozessparametern, etc.) dient. Die übergeordnete Steuereinheit Control dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung und/oder zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. An dem Feldbus FB ist in einem parallelen Zweig ein Feldbus-Interface Fl bzw. eine Feldbuszugriffseinheit angeschlossen. Das Feldbus-Interface Fl führt eine Protokollumsetzung zwischen dem Protokoll des übergeordneten Netzwerkes LAN und dem Protokoll des Feldbusses FB durch. Das
übergeordnete Netzwerk LAN ist beispielsweise ein lokales Firmennetz, das als Ethernet-LAN ausgebildet ist. Dabei kann das übergeordnete Netzwerk LAN auch an das weltweite Internet angeschlossen sein. An dem
übergeordneten Netzwerk LAN ist ein PAM, also ein Plant Asset
Management-System 2, das in Bezug auf die Netzwerkstruktur und relativ zu dem Feldbus-Interface Fl eine übergeordnete Kommunikationseinheit bildet, angeschlossen. Sowohl an dem Feldbus FB als auch an dem übergeordneten Netzwerk LAN können selbstverständlich auch noch weitere Feldgeräte und/oder Netzwerke angeschlossen sein. Es versteht sich von selbst, dass das erfindungsgemäßen Verfahren prinzipiell in jedem beliebigen Netzwerk der Automatisierungsechnik eingesetzt werden kann. Um einen konkreten Bezug auf die in Fig. 2 gezeigte Ausgestaltung herzustellen, entspricht z.B. das Feldgerät F4 dem Feldgerät A. Da das Feldgerät F4 bzw. A defekt ist, soll es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das Ersatz-Feldgerät B ersetzt werden. Die Bedienung erfolgt beim Ersetzen eines Feldgeräts A üblicherweise über ein Vorort-Bediengerät BG, das zeitweise mit dem
Feldgerät A bzw. mit dem Ersatzgerät verbunden wird. Selbstverständlich ist auch eine Bedienung über die übergeordnete Steuereinheit Control oder über das ein Plant Asset Management-System 2 möglich. Möglich ist auch der direkte Zugriff von der Steuereinheit Control oder dem ein Plant Asset
Management-System 2 über ein Internetprotokoll .
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Integration eines Ersatz-Feldgeräts B anstelle eines Feldgeräts A in ein Feldbussystem FB. Das Feldgerät A und das Ersatz-Feldgerät B sind inkompatibel, d.h. die eingestellten Parametrier-/Konfigurierdaten am
Feldgerät A können von dem Feldgerät B nicht genutzt werden, um z.B. der jeweiligen Mess- oder Stellaufgabe gerecht zu werden. Der Ausfall des Feldgeräts A bzw. A' führt im schlimmsten Fall zu einem Stillstand der Prozessanlage.
Sowohl das Feldgerät A bzw. A' als auch nachfolgend das Ersatz-Feldgerät B stellen im Falle eines Sensors Prozesswerte für die definierte Messstelle zur Verfügung. Handelt es sich bei dem Feldgerät um einen Aktor, so bekommt dieser die Prozesswerte zur Verfügung gestellt, um die Stellaufgabe zu erfüllen. Die Kommunikation zwischen dem Feldgerät A bzw. B und der Steuereinheit Control bzw. dem Plant Access Managementsystem 2 erfolgt bevorzugt über eines der in der Automatisierungstechnik bekannten
Feldbusprotokolle, wie HART, Profibus PA, Fieldbus Foundation, usw.
Im Verfahrensschritt (a) werden Parametrier-/Konfigurierdaten des
Auslieferungsdatensatzes 3 des Feldgeräts A über einen Kommunikations- treiber CommDTM aus dem Gerätetreiber DTMA ausgelesen und als
Auslieferungsdatensatz 3 abgespeichert. Die Bereitstellung der Parametrier- /Konfigurierdaten kann ebenso aus der Gerätebeschreibung (Device
Description) erfolgen. Beide beschreiben die Feldgeräte vollumfänglich. Die Abspeicherung der Parametrier-/Konfigurierdaten des Auslieferungs- datensatzes 3 erfolgt zeitlich vor der Parametrierung/Konfigurierung des Feldgeräts A.
Die nachfolgende Vorort-Parametrierung/ Konfigurierung des Feldgeräts A - Verfahrensschritt (b) - dient der optimalen Anpassung des Feldgeräts A an die zu erfüllende Aufgabe, z.B. an die Mess- oder Stellaufgabe in der
Prozessanlage. Auch diese nach Auslieferung geänderten Parametrier- /Konfigurierdaten 4 werden über einen Kommunikationstreiber CommDTM aus dem Gerätetreiber DTMA ermittelt und anschließend gespeichert
(Verfahrensschritt (c)). Das Parametrieren/Konfigurieren des Feldgeräts A (Verfahrensschritt (b)) erfolgt üblicherweise vor Ort mittels eines Bediengeräts BG. Unter dem Verfahrensschritt (d) werden die voneinander abweichenden Parametrier-/Konfigurierdaten 4 zwischen dem Auslieferungsdatensatz 3 des Feldgeräts A und dem durch die Parametrierung/Konfigurierung geänderten Datensatz 4 des Feldgeräts A' ermittelt. Die Abweichung Deltal liefert dabei die Teilmenge an Parametrier-/Konfigurierdaten, welche nach der
Erstinbetriebnahme des Feldgeräts A geändert worden sind.
Unter dem Verfahrensschritt (e) werden die Basisparameter 6 des zu ersetzenden Feldgeräts A' anhand des Gerätetreibers DTMA und anhand des Auslieferungsdatensatz 3 des zu ersetzenden Feldgeräts A' ermittelt.
Die Basisparameter 6 des Feldgeräts A, A' sind wohldefiniert und beinhalten eine Grundeinstellung für die Prozesswerte, die das Feldgerät A' in der definierten Messstelle bereitstellt. Handelt es sich bei dem Feldgerät A' um einen Aktor, so werden dem Feldgerät Prozesswerte als Stellwerte
bereitgestellt. Die Basisparameter 6 entsprechen eindeutigen Profilen bzw. Kommandos des jeweils eingesetzten Feldbusses FB. Die Basisparameter 6 zeichnen sich dadurch aus, dass sie eindeutige Profile für die
entsprechenden Feldgeräte beinhalten. Die Profile sind bevorzugt
geräteherstellerübergreifend und/oder zumindest teilweise geräteübergreifend ausgestaltet. Beispiele für Basisparameter sind bereits an vorhergehender Stelle genannt.
Unter dem Verfahrensschritt (f) wird das defekte Feldgerät A' durch das inkompatible Feldgerät B ersetzt, z.B. weil ein kompatibles Feldgerät A nicht vorhanden ist.
Unter dem Verfahrensschritt (g) werden die Basisparameter 7 des Feldgeräts B über einen Kommunikationstreiber CommDTMB ausgelesen und
abgespeichert. Unter dem Verfahrensschritt (i) werden die Basisparameter 6 des Feldgeräts A mit den Basisparametern 7 des Feldgeräts B verglichen; eine Abweichung Delta2; 8 in den Basisparametern 6, 7 wird ermittelt. Die Abweichung der aus den Verfahrensschritten (d) und (i) ermittelten Daten 5, 8 wird unter dem Verfahrensschritt (x) gemergt. Hierbei stellen die
Basisparameter 8 gerätetypübergreifend ein gleiches Grundverhalten von dem ersetzten Feldgerät A und dem Ersatz-Feldgerät B sicher. Die
Unterschiede in den Konfigurationsdaten 5 geben Aufschluss über
gerätetypspezifische Änderungen, die üblicherweise oder ggf. in ähnlicher Weise beim Ersatz-Feldgerät B nachgeführt werden müssen bzw. können.
Das Ergebnis des Mergens wird als Konfigurationsanweisung 9 für das Ersatz-Feldgerät B ausgegeben, z.B. als Ausdruck oder auf dem Bildschirm des Bediengeräts BG.
Die Erfindung erlaubt einen schnellen Geräteaustausch, in dem die
wesentlichen Parametrier-/Konfigurierdaten auf ein Mindestmaß beschränkt in einer Konfigurationsanweisung 9 bereitgestellt werden. Das Mindestmaß ist so ausgelegt, dass das Ersatz-Feldgerät B zumindest eine Basisfunktionalität korrekt bedienen kann.
Entsprechend dieser Konfigurationsanweisung 9 konfiguriert das
Servicepersonal das Ersatz-Feldgerät B (Verfahrensschritt (h)). Erfindungsgemäß werden somit aus der mitunter sehr großen Anzahl von Parametrier- /Konfigurierdaten (bei komplexen Feldgeräten liegt diese Zahl bei einigen Hundert Parametern) die Daten herausgezogen, die zum korrekten Einsatz des Feldgeräts B am vorgesehenen Einsatzort unbedingt notwendig sind. Nachfolgend kann das Ersatz-Feldgerät B mit einer stark reduzierten Anzahl von Parametrier-/Konfigurierdaten konfiguriert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Integration eines Ersatz-Feldgeräts (B) anstelle eines Feldgeräts (A) in ein Feldbussystem (FB), wobei das Feldgerät (A) und das Ersatz-Feldgerät (B) inkompatibel sind, wobei das Feldgerät (A) und das Ersatz-Feldgerät (B) Prozesswerte für eine definierte Messstelle zur
Verfügung stellen bzw. zur Verfügung gestellt bekommen, wobei das
Feldgerät (A) bzw. das Ersatz-Feldgerät B über einen Feldbus (FB) mit einer übergeordneten Einheit (Control) kommuniziert:
- Speichern der Parametrier-/Konfigurierdaten des Auslieferungsdatensatzes (3) des Feldgeräts (A)
- Parametrieren/Konfigurieren des Feldgeräts (A) mittels eines Bediengeräts (BG) und Speichern der durch die Parametrierung/Konfigurierung geänderten Parametrier-/Konfigurierdaten des geänderten Datensatzes (4) des
Feldgeräts (Α')
- Ermittlung der voneinander abweichenden Parametrier-/Konfigurierdaten (Delta 1 ) zwischen dem Auslieferungsdatensatz (3) des Feldgeräts (A) und dem durch die Parametrierung/Konfigurierung geänderten Datensatz (4) des Feldgeräts (A)
- Speichern der Basisparameter (6) des Feldgeräts (A), wobei die
Basisparameter (6) des Feldgeräts (A) wohldefiniert sind und die messstellen- spezifische Grundeinstellung für die Prozesswerte, die das Feldgerät (A) in der definierten Messstelle bereitstellt bzw. bereitgestellt bekommt, beinhalten
- Ersetzen des Feldgeräts (A) durch das inkompatible Ersatz-Feldgerät (B) - Speichern der Basisparameter (7) des inkompatiblen Ersatz-Feldgeräts (B), wobei die Basisparameter (7) des Ersatz-Feldgeräts (B) wohldefiniert sind und eine Grundeinstellung für die Prozesswerte, die das Feldgerät (B) in der definierten Messstelle bereitstellt bzw. bereitgestellt bekommt, beinhalten Ermitteln der Basisparameterunterschiede (8) zwischen den Basisparametern (6) des Feldgeräts (A) und den Basisparametern (7) des inkompatiblen Ersatz-Feldgeräts (B)
- Erstellen der Konfigurationsanweisung (9) aufgrund der abweichenden Parametrier-/Konfigurierdaten (5) und der abweichenden Basisparameter (8) - Parametrieren/Konfigurieren des Ersatz-Feldgeräts (B) auf der Grundlage der Konfigurationsanweisung (9).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei die Parametrier-/Konfigurierdaten (Delta 1 ) zwischen dem
Auslieferungsdatensatz (3) des Feldgeräts (A) und dem durch die
Parametrierung/Konfigurierung geänderten Datensatz (4) des Feldgeräts (Α') aus einer das Feldgerät (A) vollumfänglich beschreibenden
Gerätebeschreibung (DD) erstellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei die Parametrier-/Konfigurierdaten (5) zwischen dem
Auslieferungsdatensatz (3) des Feldgeräts (A) und dem durch die
Parametrierung/Konfigurierung geänderten Datensatz (4) des Feldgeräts (Α') aus einem das Feldgerät (A) vollumfänglich beschreibenden Gerätetreiber (DTM) erstellt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -3,
wobei die Konfigurationsanweisung (9) von dem Bediengerät (BG) über ein Mergen der Basisparameter (6, 7) und der Parametrier-/Konfigurierdaten (3, 4) von dem Feldgerät (A) und dem Ersatz-Feldgerät (B) erstellt wird, wobei beim Mergen redundante Parametrier-/Konfigurierdaten entfernt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
wobei die Konfigurationsanweisung (9) verwendet wird, um das Ersatz- Feldgerät (B) anhand einer minimalen Anzahl von Basisparametern (8) und Parametrier-/Konfigurierdaten (5) an die entsprechende Messstelle anzupassen.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basisparameter (6, 7) und die Parametrier-/Konfigurierdaten (3, 4) von dem Feldgerät (A) und dem Ersatz-Feldgerät (B) in dem Bediengerät (BG) gespeichert werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -6,
wobei die Basisparameter (6, 7) und die Parametrier-/Konfigurierdaten (3, 4) von dem Feldgerät (A) und dem Ersatz-Feldgerät (B) mittels eines
Kommunikations-Gerätetreibers (ConnnnDTM) gemäß der Gerätebeschreibung (DD) bzw. gemäß dem Gerätetreiber (DTM) ermittelt werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konfigurationsanweisung (9) aus zwei Datenanteilen
zusammengesetzt ist: einem Basisdatenanteil (8), der eindeutige
Anweisungen bezüglich der Basisparameter enthält, und einem
Parameterdatenanteil (5), der Anweisungen bezüglich der gerätespezifischer Parametrier-/Konfigurierdaten enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei als Basisdatenanteil (8) die vom jeweiligen Feldbus (FB) definierten Parameter-Profile verwendet werden, wobei die Profile für alle Feldgerätetypen (A, B) des gleichen Profils im Feldgerät (F1 , F2, ...) programmiert werden und wobei die Profile bevorzugt geräteherstellerübergreifend und/oder zumindest teilweise geräteübergreifend ausgestaltet werden.
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