WO2012028367A1 - System zur kommunikation von mehreren clients mit mehreren feldgeräten in der automatisierungstechnik - Google Patents

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WO2012028367A1
WO2012028367A1 PCT/EP2011/061725 EP2011061725W WO2012028367A1 WO 2012028367 A1 WO2012028367 A1 WO 2012028367A1 EP 2011061725 W EP2011061725 W EP 2011061725W WO 2012028367 A1 WO2012028367 A1 WO 2012028367A1
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WO
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driver
dtm
communication
stub
proxy
Prior art date
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PCT/EP2011/061725
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürg BÜNZLI-WURZER
Denis Juillet
Michael Maneval
Original Assignee
Endress+Hauser Process Solutions Ag
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Filing date
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
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
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    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31251—Redundant access, wireless and hardware access to fielddevices
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2213/00—Indexing scheme relating to interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F2213/0038—System on Chip
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/4026—Bus for use in automation systems

Definitions

  • the invention relates to a system for communication of several clients with several field devices in automation technology.
  • 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
  • the bus systems can be designed both wired and wireless.
  • the higher-level control unit is used for process control, process visualization, process monitoring and commissioning and operation of the Field devices and is also referred to as a configuration / management system.
  • Programs that run independently on higher-level units include, for example, the FieldCare operating group from the Endress + Hauser group of companies, the Pactware operating tool, the Fisher-Rosemount AMS operating tool or the Siemens PDM operating tool.
  • Operator tools integrated into control system applications are Siemens' PCS7, ABB's Symphony, and Emerson's Delta V.
  • the term 'operation of field devices' is understood to mean in particular the configuration and parameterization of field devices, but also the diagnosis for the early detection of errors on the field devices or in the process.
  • Configuration / management systems can recognize and interpret the datasets delivered 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. So that the field devices in different
  • 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 -
  • the invention has for its object to propose a system that makes it possible to distribute communication components of the network topology of a project to different clients.
  • the object is achieved by a system for communication of multiple clients with multiple field devices, which is configured as follows: A communication server that addresses at least one communication channel is assigned a communication driver and per communication channel a stub driver. Each client is assigned a proxy driver and several device drivers for operating the field devices, wherein the
  • Field devices so that it is ensured that at any time only a client or - in the case of a communication driver, which offers this possibility - a defined number of clients can access in parallel to a selected field device / can.
  • a proxy driver is a program code that represents a different program code.
  • this other program code is on a remote server, a remote one
  • the stub driver is the local attachment for remotely addressing paged software components.
  • the functionality of a remote software system that can only be accessed via a network can be accessed on the local client in the form of a proxy driver - as if the function of the remote software system were available locally.
  • the proxy driver instead of actually implementing the desired functionality, the proxy driver translates the requests into network calls, communicates with the remote system, and delegates the appropriate action to the remote software system. For the using client this action remains hidden.
  • the stub driver also assumes the role of a proxy. As a proxy of a communication driver, the stub driver can control access to the communication driver.
  • the advantage of the system according to the invention is the fact that it comes to a load distribution.
  • Device drivers of a project can be started and used on different processors / clients with different applications. In particular, they can be configured via various arithmetic units / clients without conflicts in the access to the field devices. Via a frame application, eg an FDT FrameApplication, communication tasks on the
  • Outsourced communication server In general, it can be said that it is possible with the system according to the invention that different clients can access the field devices via the same communication connection or the same communication structure without conflicts occurring.
  • the clients are software programs that can perform one of the following tasks:
  • CM Condition Monitoring
  • the software program is used for parameterization and / or configuration of the field devices.
  • Corresponding software programs are available in different designs. In the introduction to the description corresponding programs are already described. Representative at this point the product FieldCare of the applicant is called.
  • the software program is used to manage and / or monitor the field devices over their lifetime.
  • Corresponding programs are also referred to as Plant Asset Management (PAM) systems. Representative at this point is the product called W @ M the applicant.
  • PAM Plant Asset Management
  • a driver is provided between the communication driver and a communication hardware [eg, "PROFIdtm DPV1" by Softing (communication driver) and “PROFIBUS driver” by Softing (driver)] that supports an implementation of the FDT standard on Windows ,
  • a communication hardware eg, "PROFIdtm DPV1" by Softing (communication driver) and "PROFIBUS driver” by Softing (driver)] that supports an implementation of the FDT standard on Windows ,
  • the presentation can be done on any Windows based PC.
  • system according to the invention is used when the clients are arranged on different spatially distributed computing units.
  • the communication driver supports a given fieldbus protocol. It is preferably one of the fieldbus protocols used in process automation technology. Previously, the bus protocols HART, Profibus PA, Fieldbus Foundation were mentioned as examples.
  • the communication driver is designed to be automatically or at the request of the user
  • the client can load or permanently install uninstalled or updated device drivers over the Internet or other distribution mechanisms, and then use them.
  • the proxy driver is configurable so that it establishes a communication connection to the stub driver automatically or in response to appropriate input from the operating personnel. This makes the desired stub driver accessible.
  • Advantageous embodiments relate to the configurations of the stub driver and the proxy driver.
  • the stub driver manages the communication connections between the clients and the field devices. In particular, the stub driver checks at certain intervals whether the clients, which have open communication links to the field devices, are still active at all. If it is found that one of the clients is no longer active, the stub driver closes the communication connections that are no longer in use.
  • the proxy driver of a client is designed to check whether the communication server is still active. If the proxy driver determines that the communication server is no longer available to the client, it interrupts the communication connection in the client.
  • the proxy driver and the stub driver are designed to detect, report and / or detect general error conditions in the communication between the communication driver and a device driver or a gateway driver possibly also dissolve. Furthermore, it is proposed that the proxy driver and the stub driver record the communication data, display for the purpose of analysis and / or store. If necessary, both drivers can merge the communication data for further analysis.
  • An advantageous embodiment of the system according to the invention provides that the stub driver in the communication server additionally has the function of a gateway driver. This opens the possibility that the device drivers can also be added and used in the communication server. Also in this case, the access is synchronized to the
  • the communication server with the included stub driver or stub drivers contained in the case of multiple communication channels is designed as a Windows service or hosted by a web server.
  • the communication server can also be used on computing units without direct
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a field device topology in an automation system
  • Fig. 2 is a schematic representation of a known from the prior art solution
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment of the system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a field device topology in an automation system. Shown is a field bus segment FS, in which four field devices F1, F2, F3 and F4 and a higher-level control unit Control are connected to a fieldbus FB.
  • the fieldbus FB works on the basis of one of the commonly used in automation technology
  • the higher-level control unit Control is, for example, a PLC (Programmable Logic Controller) or a PLS
  • the field devices F1, F2, F3, F4 are used to determine or monitor a physical or chemical process variable. Concrete examples have already been mentioned in the introduction to the description.
  • the higher-level control unit Control is connected to a display unit 2, which serves as a visualization system (eg for displaying
  • Process parameters, etc. is used.
  • the higher-level control unit Control is used for process control, for process visualization, for process parameters, etc.
  • a field bus interface F1 or a fieldbus access unit is connected in a parallel branch.
  • the fieldbus interface Fl or gateway 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 for example, a local corporate network, which is designed as Ethernet LAN. It can do that
  • higher-level network LAN can also be connected to the worldwide Internet.
  • different spatially distributed clients C1, C2 are connected.
  • a condition monitoring program runs on the client C1
  • a configuration / management system is installed on the client 2.
  • other field devices and / or networks and / or clients can also be connected to the field bus FB as well as to the higher-level network LAN.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a known from the prior art topology.
  • a software application is installed on a client C1, for example the applicant's configuration / management system FieldCare.
  • the device drivers DTM1, DTM2,... Of the field devices F1, F2,... are stored on the client C1.
  • the access from C1 to the field devices F1, F2,... Takes place via the communication driver Comm-DTM, the driver for the communication hardware and the communication hardware itself.
  • the parallel access from the client C2 takes place at the level of the communication hardware (solid line).
  • the parallel access from the client C2 does not first take place at the level of the client
  • the communication server CommServer addresses in the case shown a communication channel K1.
  • the communication channel K1 represents an FDT component or in general, a software component which is located between the communication driver Comm-DTM or the gateway driver Gateway-DTM and the device driver DTM1, DTM2, ..
  • the communication server CommServer is a
  • Each client C1, C2, ... are proxy driver proxy DTM and the
  • the communication between the clients C1, C2,... And the field devices F1, F2,... Takes place via the proxy driver Proxy-DTM of the corresponding client C1, C2, the stub driver Stub-DTM and the communication driver CommDTM.
  • the stub driver stub DTM controls the communication link of the individual clients C1, C2, ... with the field devices F1, F2, ... so that it is ensured that at any time only a client C1, C2, ... on one
  • the stub driver stub DTM can also be designed so that it allows the parallel access of clients C1, C2, ... to the field devices F1, F2,.
  • the communication driver (Comm-DTM) assigned to the communications server CommServer is designed such that it initiates a field device scan automatically or at the request of the operating personnel and the device drivers DTM1, DTM2,... Of the field devices F1, F2,. in the respective client C1, C2, ... can make available for use.
  • the proxy driver (proxy DTM) is preferably configured to establish a communication connection to the stub driver stub DTM automatically or upon appropriate input from the operator.
  • the stub driver stub DTM and the proxy driver proxy DTM are also designed to provide additional communication
  • Comm-DTM is the communication driver
  • the driver can also be integrated in the Comm DTM.
  • gateway is meant a special DTM (Gateway DTM) used between the communication driver CommDTM and a device driver DTM1, DTM2, ....

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Kommunikation von mehreren Clients (C1, C2,...) mit mehreren Feldgeräten (F1, F2,...), wobei ein Kommunikationsserver (CommServer) vorgesehen ist, der zumindest einen Kommunikationskanal (K1) adressiert, wobei dem Kommunikationsserver (CommServer) ein Kommunikationstreiber (Comm-DTM) und pro Kommunikationskanal (K1, K2,...) ein Stub-Treiber (Stub-DTM) zugeordnet sind, wobei jedem Client (C1, C2,...) ein Proxy-Treiber (Proxy-DTM) und mehrere Gerätetreiber (DTM1, DTM2,..) zur Bedienung der Feldgeräte (F1, F2,...) zugeordnet sind, wobei die Kommunikation zwischen den Clients (C1, C2,...) und den Feldgeräten (F1, F2,...) im Falle eines Kommunikationskanals (K1) über den Proxy-Treiber (Proxy-DTM) des entsprechenden Clients (C1, C2,...), den Stub-Treiber (Stub-DTM) und den Kommunikationstreiber (CommDTM) erfolgt, und wobei der Stub-Treiber (Stub-DTM) die Kommunikationsverbindung der einzelnen Clients (C1, C2,...) mit den Feldgeräten (F1, F2,...) so regelt, dass sichergestellt ist, dass jederzeit nur ein Client (C1, C2,...) oder eine definierte Anzahl von Clients (C1, C2,...) parallel auf ein ausgewähltes Feldgerät (F1; F2;...) zugreifen kann.

Description

System zur Kommunikation von mehreren Clients
mit mehreren Feldgeräten in der Automatisierungstechnik
Die Erfindung betrifft ein System zur Kommunikation von mehreren Clients mit mehreren Feldgeräten in der Automatisierungstechnik.
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 auf der Feldebene 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 Datensätze 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. Gerätetreiber, die auf dem FDT 1 .2.x Standard beruhen, sind Microsoft Com basiert. Deshalb ist es notwendig, eine lokale Kopie der einzelnen Dateien, z.B. exe, dll, .. lokal zu installieren und eine COM definierte Registrierung auf dem entsprechenden Client vorzunehmen, auf dem die Applikation installiert ist, die auf die Feldgeräte zugreift. Weiterhin sind Kommunikationstreiber oftmals an lokale Schnittstellen, wie z.B. serielle Schnittstellen gebunden. Der Nachteil der bekannten Lösung ist darin zu sehen, dass ein lokales Projekt einer Prozessanlage auf Kommunikationszugänge der lokalen Recheneinheit bzw. des lokalen Clients beschränkt ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System vorzuschlagen, das es ermöglicht, Kommunikationsanteile der Netzwerktopologie eines Projekts auf verschiedene Clients zu verteilen. Die Aufgabe wird durch ein System zur Kommunikation von mehreren Clients mit mehreren Feldgeräten gelöst, das folgendermaßen ausgestaltet ist: Einem Kommunikationsserver, der zumindest einen Kommunikationskanal adressiert, ist ein Kommunikationstreiber und pro Kommunikationskanal ein Stub-Treiber zugeordnet. Jedem Client sind ein Proxy-Treiber und mehrere Gerätetreiber zur Bedienung der Feldgeräte zugeordnet, wobei die
Kommunikation zwischen den Clients und den Feldgeräten im Falle eines Kommunikationskanals über den Proxy-Treiber des entsprechenden Clients, den Stub-Treiber und den Kommunikationstreiber erfolgt. Der Stub-Treiber regelt die Kommunikationsverbindung der einzelnen Clients mit den
Feldgeräten so, dass sichergestellt ist, dass jederzeit nur ein Client oder - im Falle eines Kommunikationstreibers, der diese Möglichkeit bietet - eine definierte Anzahl von Clients parallel auf ein ausgewähltes Feldgerät zugreifen kann/können.
Unter Proxy-Treiber wird ein Programmcode verstanden, der stellvertretend für einen anderen Programmcode steht. Beispielsweise ist dieser andere Programmcode auf einem entfernten Server, einem entfernten
Softwaresystem, installiert. Der Stub-Treiber ist der lokale Anknüpfpunkt, um ausgelagerte Softwarekomponenten aus der Ferne ansprechen zu können. Die Funktionalität eines entfernten, nur über ein Netzwerk erreichbaren Softwaresystems wird auf dem lokalen Client in Form eines Proxy-Treibers erreichbar - so als wäre die Funktion des entfernten Softwaresystems lokal vorhanden. Statt die gewünschte Funktionalität jedoch tatsächlich zu implementieren, übersetzt der Proxy-Treiber die Anfragen in Netzwerkanrufe, kommuniziert mit dem entfernten System und delegiert die entsprechende Aktion an das entfernte Softwaresystem weiter. Für den nutzenden Client bleibt diese Aktion verborgen. Der Stub-Treiber übernimmt gleichfalls die Funktion eines Stellvertreters. Als Stellvertreter eines Kommunikationstreibers kann der Stub-Treiber den Zugriff auf den Kommunikationstreiber steuern. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Systems ist darin zu sehen, dass es zu einer Lastverteilung kommt. Gerätetreiber eines Projekts können auf verschiedenen Recheneinheiten/Clients mit unterschiedlichen Applikationen gestartet und verwendet werden. Insbesondere können sie über verschiedene Recheneinheiten/Clients konfiguriert werden, ohne dass es zu Konflikten beim Zugriff auf die Feldgeräte kommt. Über eine Rahmenapplikation, z.B. eine FDT FrameApplication, werden Kommunikationsaufgaben auf den
Kommunikationsserver ausgelagert. Generell lässt sich sagen, dass es mit dem erfindungsgemäßen System möglich ist, dass verschiedene Clients über die gleiche Kommunikationsverbindung bzw. die gleiche Kommunikationsstruktur auf die Feldgeräte zugreifen können, ohne dass Konflikte auftreten.
Bei den Clients handelt es sich insbesondere um Software-Programme, die eine der nachfolgenden Aufgaben erfüllen können:
- Das Software-Programm überwacht die korrekte Funktionalität der
Feldgeräte. Entsprechende Software-Programme werden als Condition Monitoring (CM) Programme bezeichnet.
- Das Software-Programm dient zur Parametrierung und/oder Konfigurierung der Feldgeräte. Entsprechende Software-Programme sind in unterschied- liehen Ausgestaltungen verfügbar. In der Beschreibungseinleitung sind entsprechende Programme bereits beschrieben. Stellvertretend sei an dieser Stelle das Produkt FieldCare der Anmelderin genannt.
- Das Software-Programm dient zur Verwaltung und/oder Überwachung der Feldgeräte über deren Lebensdauer. Entsprechende Programme werden auch als PAM-Systeme (Plant Asset Management) bezeichnet. Stellvertretend sei an dieser Stelle das Produkt W@M der Anmelderin genannt.
Als besonders vorteilhaft wird es in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung erachtet, wenn die zum Einsatz kommenden Treiber:
Kommunikationstreiber, Stub-Treiber, Proxy-Treiber, Gerätetreiber, Gateway- Treiber entsprechend dem bereits zuvor erwähnten FDT-Standard
ausgestaltet sind. Weiterhin ist in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung zwischen dem Kommunikationstreiber und einer Kommunikationshardware [z.B.„PROFIdtm DPV1 " von Softing (Kommunikationstreiber) und„PROFIBUS Treiber" von Softing (Treiber)] ein Treiber vorgesehen, der eine Umsetzung des FDT- Standards auf Windows unterstützt. Somit kann die Darstellung auf jedem Windows basierten PC erfolgen.
Insbesondere kommt das erfindungsgemäße System dann zum Einsatz, wenn die Clients auf unterschiedlichen, räumlich verteilten Recheneinheiten angeordnet sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems schlägt vor, dass der Kommunikationstreiber ein vorgegebenes Feldbusprotokoll unterstützt. Bevorzugt handelt es sich um eines der Feldbusprotokolle, die in der Prozessautomatisierungstechnik eingesetzt werden. Bereits zuvor wurden als Beispiele die Busprotokolle HART, Profibus PA, Fieldbus Foundation genannt.
Darüber hinaus schlägt eine vorteilhafte Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Systems vor, dass der Kommunikationstreiber so ausgestaltet ist, dass er automatisch oder auf Anforderung des
Bedienpersonals einen Feldgeräte-Scan initiiert und die Beschreibung der passenden Gerätetreiber für die aufgefundenen Feldgeräte dem jeweiligen Client zur Verfügung stellt. Der Client kann beispielsweise noch nicht installierte oder aktualisierte Gerätetreiber über Internet oder andere Verteilmechanismen laden oder fest installieren und diese anschließend verwenden.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Proxy-Treiber so konfigurierbar ist, dass er automatisch oder auf entsprechende Eingabe des Bedienpersonals hin eine Kommunikationsverbindung zu dem Stub-Treiber herstellt. Hierdurch ist der gewünschte Stub-Treiber ansprechbar. Vorteilhafte Ausgestaltungen betreffen die Ausgestaltungen des Stub- Treibers und des Proxy-Treibers. So ist beispielsweise vorgesehen, dass der Stub-Treiber die Konnnnunikationsverbindungen zwischen den Clients und den Feldgeräten verwaltet. Insbesondere überprüft der Stub-Treiber in gewissen Zeitabständen, ob die Clients, welche offene Konnnnunikationsverbindungen zu den Feldgeräten haben, überhaupt noch aktiv sind. Wird festgestellt, dass einer der Clients nicht mehr aktiv ist, so schließt der Stub-Treiber die nicht mehr verwendeten Kommunikationsverbindungen.
Der Proxy-Treiber eines Clients ist so ausgestaltet, dass er überprüft, ob der Kommunikationsserver noch aktiv ist. Stellt der Proxy-Treiber fest, dass der Kommunikationsserver nicht mehr für den Client erreichbar ist, so unterbricht er die Kommunikationsverbindung im Client.
Als vorteilhaft wird es im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System angesehen, wenn der Proxy-Treiber und der Stub-Treiber so ausgestaltet sind, das sie allgemeine Fehlerzustände in der Kommunikation zwischen dem Kommunikationstreiber und einem Gerätetreiber oder einem Gateway-Treiber detektieren, melden und/oder ggf. auch auflösen. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Proxy-Treiber und der Stub-Treiber die Kommunikationsdaten aufzeichnen, zwecks Analyse darstellen und/oder speichern. Falls erforderlich, können beide Treiber die Kommunikationsdaten für weitere Analysezwecke mergen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass der Stub-Treiber im Kommunikationsserver zusätzlich die Funktion eines Gateway-Treibers hat. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass die Gerätetreiber auch im Kommunikationsserver hinzugefügt und verwendet werden können. Auch in diesem Fall erfolgt die Synchronisierung der Zugriffe auf die
Felgeräte - gemischt lokal und von den Clients - im Stub-Treiber. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass der Kommunikationsserver mit dem enthaltenen Stub-Treiber bzw. den enthaltenen Stub-Treibern im Falle von mehreren Kommunikationskanälen als Windows Service ausgestaltet ist oder von einem Web Server gehostet wird. Somit kann der Kommunikationsserver auch auf Recheneinheiten ohne direkte
Benutzerinteraktion von Ferne über Remote-Schnittstellen genutzt werden.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Feldgerätetopologie in einer Automatisierungsanlage,
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Lösung und
Fig. 3: eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Feldgerätetopologie in einer Automatisierungsanlage. Dargestellt ist ein Feldbussegment FS, bei dem 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.
Bei der übergeordneten Steuereinheit Control handelt es sich beispielsweise um eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) oder eine PLS
(Prozessleitsystem). Die Feldgeräte F1 , F2, F3, F4 dienen zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße. Konkrete Beispiele sind in der Beschreibungseinleitung bereits genannt worden. Die übergeordnete Steuereinheit Control ist mit einer Anzeigeeinheit 2 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 bzw. Gateway 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 sind unterschiedliche räumlich verteilt angeordnete Clients C1 , C2 angeschlossen. Beispielsweise läuft auf dem Client C1 ein Condition Monitoring Programm, während auf dem Client 2 ein Konfigurier/Managementsystem installiert ist. Sowohl an dem Feldbus FB als auch an dem übergeordneten Netzwerk LAN können selbstverständlich auch noch weitere Feldgeräte und/oder Netzwerke und/oder Clients angeschlossen sein.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Topologie. Auf einem Client C1 ist eine Softwareapplikation installiert, beispielsweise das Konfigurier/Managementsystem FieldCare der Anmelderin. Die Gerätetreiber DTM1 , DTM2, ... der Feldgeräte F1 , F2, ... sind auf dem Client C1 gespeichert. Der Zugriff von C1 auf die Feldgeräte F1 , F2, ... erfolgt über den Kommunikationstreiber Comm-DTM, den Treiber für die Kommunikations-Hardware und die Kommunikations-Hardware selbst.
Sind weitere Clients C2, C3, ... vorhanden, die gleichzeitig über den gleichen Kommunikationskanal auf die Feldgeräte F1 , F2, ... zugreifen wollen, so gibt es Probleme. Mit der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist es nicht in allen Fällen möglich, dass zwei Kommunikationstreiber auf die gleiche Kommunikations-Hardware zugreifen. Es gibt Treiber und Hardware, welche einen parallelen Zugriff erlauben, andere wiederum erlauben dies nicht.
Liegt der Client C2 auf einem anderen Rechner wie der Client C1 , so erfolgt der parallele Zugriff vom Client C2 auf der Ebene der Kommunikations- Hardware (durchgezogene Linie).
Wenn der Client C2 auf dem selben Rechner liegt wie der Client C1 , so geschieht der parallele Zugriff vom Client C2 nicht erst auf Ebene der
Kommunikations-Hardware sondern schon auf Treiberebene. Die
entsprechende Verbindungslinie ist in Fig. 2 strichliert dargestellt.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems zur Kommunikation von mehreren, räumlich verteilt angeordneten Clients C1 , C2, ... mit mehreren Feldgeräten F1 , F2, die in einer Prozessanlage installiert sind. Der Kommunikationsserver CommServer adressiert im gezeigten Fall einen Kommunikationskanal K1 . Der Kommunikationskanal K1 stellt eine FDT Komponente bzw. allgemein, eine Softwarekomponente dar, welche sich zwischen dem Kommunikationstreiber Comm-DTM oder dem Gateway-Treiber Gateway-DTM und dem Gerätetreiber DTM1 , DTM2, ..
befindet. Dem Kommunikationsserver CommServer sind ein
Kommunikationstreiber Comm-DTM und Stub-Treiber Stub-DTM zugeordnet. Jedem Client C1 , C2, ... sind ein Proxy-Treiber Proxy-DTM und die
Gerätetreiber DTM1 , DTM2, ... der Feldgeräte F1 , F2, .. zugeordnet, mit denen der Client C1 ,C2, .. kommunizieren möchte. Die Kommunikation zwischen den Clients C1 , C2, ... und den Feldgeräten F1 , F2, ... erfolgt über den Proxy-Treiber Proxy-DTM des entsprechenden Clients C1 , C2, den Stub-Treiber Stub-DTM und den Kommunikationstreiber CommDTM. Hierbei regelt der Stub-Treiber Stub-DTM die Kommunikationsverbindung der einzelnen Clients C1 , C2, ... mit den Feldgeräten F1 , F2, ... so, dass sichergestellt ist, dass jederzeit nur ein Client C1 , C2, ... auf ein
ausgewähltes Feldgerät F1 , F2, ... zugreifen kann. Der Stub-Treiber Stub- DTM kann auch so ausgestaltet sein, dass er den parallelen Zugriff von Clients C1 , C2, ... auf die Feldgeräte F1 , F2, ... erlaubt.
Der dem Kommunikationsserver CommServer zugeordnete Kommunikations- treiber (Comm-DTM) ist so ausgestaltet, dass er automatisch oder auf Anforderung des Bedienpersonals einen Feldgeräte-Scan initiiert und die Gerätetreiber DTM1 , DTM2, ... der aufgefundenen Feldgeräte F1 , F2, ... in dem jeweiligen Client C1 , C2, ... für die Verwendung zugänglich machen kann.
Der Proxy-Treiber (Proxy-DTM) ist bevorzugt so konfiguriert, dass er automatisch oder auf entsprechende Eingabe des Bedienpersonals hin eine Kommunikationsverbindung zu dem Stub-Treiber Stub-DTM herstellt. Der Stub-Treiber Stub-DTM und der Proxy-Treiber Proxy-DTM sind darüber hinaus so ausgestaltet, dass sie noch weitere, die Kommunikation
verbessernde Funktionalitäten ausführen können. Auf eine Wiederholung dieser bereits zuvor genannten Funktionalitäten wird an dieser Stelle verzichtet. Da die Treiber bevorzugt nach der FDT Spezifikation erstellt sind, ist zwischen dem Kommunikationstreiber Comm-DTM und der
Kommunikationshardware vielfach ein Treiber vorgesehen, der eine
Umsetzung des FDT-Standards auf Windows unterstützt. Der Treiber kann auch im Comm-DTM integriert sein. Mit„Gateway" ist ein spezielles DTM (Gateway-DTM) gemeint, das zwischen dem Kommunikationstreiber Comm- DTM und einem Gerätetreiber DTM1 , DTM2, ... eingesetzt wird.

Claims

Patentansprüche
1 . System zur Kommunikation von mehreren Clients (C1 , C2, ...) mit mehreren Feldgeräten (F1 , F2, ...), wobei ein Kommunikationsserver
(CommServer) vorgesehen ist, der zumindest einen Kommunikationskanal (K1 ) adressiert, wobei dem Kommunikationsserver (CommServer) ein
Kommunikationstreiber (Comm-DTM) und pro Kommunikationskanal (K1 , K2, ...) ein Stub-Treiber (Stub-DTM) zugeordnet sind, wobei jedem Client (C1 , C2, ...) ein Proxy-Treiber (Proxy-DTM) und mehrere Gerätetreiber (DTM1 , DTM2, ..) zur Bedienung der Feldgeräte (F1 , F2, ...) zugeordnet sind, wobei die Kommunikation zwischen den Clients (C1 , C2, ...) und den Feldgeräten (F1 , F2, ...) im Falle eines Kommunikationskanals (K1 ) über den Proxy- Treiber (Proxy-DTM) des entsprechenden Clients (C1 , C2, ...), den Stub- Treiber (Stub-DTM) und den Kommunikationstreiber (ConnnnDTM) erfolgt, und wobei der Stub-Treiber (Stub-DTM) die Kommunikationsverbindung der einzelnen Clients (C1 , C2, ...) mit den Feldgeräten (F1 , F2, ...) so regelt, dass sichergestellt ist, dass jederzeit nur ein Client (C1 , C2, ...) oder eine definierte Anzahl von Clients (C1 , C2, ...) parallel auf ein ausgewähltes Feldgerät (F1 ; F2; ...) zugreifen kann.
2. System nach Anspruch 1 ,
wobei es sich bei den Clients um Software-Programme handelt, die
- die korrekte Funktionalität der Feldgeräte überwachen oder
- die zur Parametrierung-/Konfigurierung der Feldgeräte dienen oder
- die zur Verwaltung und/oder Überwachung der Feldgeräte über deren
Lebensdauer dienen.
3. System nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Treiber (ConnnnDTM, Stub-DTM, Proxy-DTM, DTM1 , DTM2, ...) entsprechend dem FDT-Standard ausgestaltet sind.
4. System nach Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei zwischen dem Kommunikationstreiber (Comm-DTM) und einer
Kommunikationshardware ein Treiber vorgesehen ist, der eine Umsetzung des FDT-Standards auf Windows unterstützt.
5. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Clients auf unterschiedlichen, räumlich verteilten Recheneinheiten angeordnet sind.
6. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kommunikationstreiber (Comm-DTM) ein vorgegebenes Feldbusprotokoll
(HART, Profibus PA, Fieldbus Foundation) unterstützt.
7. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dass der Kommunikationstreiber (Comm-DTM) so ausgestaltet ist, dass er automatisch oder auf Anforderung des Bedienpersonals einen Feldgeräte- Scan initiiert und die Gerätetreiber (DTM1 , DTM2, ...) der aufgefundenen Feldgeräte (F1 , F2, ...) in dem jeweiligen Client (C1 , C2, ...) für die
Verwendung zugänglich macht..
8. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -7, wobei der Proxy- Treiber (Proxy-DTM) so konfigurierbar ist, dass er automatisch oder auf entsprechende Eingabe des Bedienpersonals hin eine Kommunikationsverbindung zu dem Stub-Treiber (Stub-DTM) herstellt.
9. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stub-Treiber (Stub-DTM) die offenen Kommunikationsverbindungen zwischen den Clients (C1 , C2, ..) und dem Feldgerät (F1 ) bzw. den
Feldgeräten (F1 , F2, ...) verwaltet und überprüft, ob die Clients (C1 , C2, ..), welche offene Kommunikationsverbindungen zu den Feldgeräten (F1 , F2, ... ) haben noch aktiv sind, und wobei der Stub-Treiber (Stub-DTM) nicht mehr verwendete Kommunikationsverbindungen schließt.
10. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Proxy-Treiber (Proxy-DTM) überprüft, ob der
Kommunikationsserver (CommServer) noch aktiv ist, und wobei der Proxy- Treiber (Proxy-DTM) die Verbindung im Client (C1 , C2, ..) abbricht, wenn der Kommunikationsserver (CommServer) nicht mehr erreichbar ist.
1 1 . System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Proxy-Treiber (Proxy-DTM) und der Stub-Treiber (Stub-DTM) so ausgestaltet sind, das sie allgemeine Fehlerzustände in der Kommunikation zwischen dem Kommunikationstreiber (Comm-DTM oder Gateway-DTM) und dem Gerätetreiber (DTM1 , DTM2, .. oder Gateway-DTM) detektieren, melden und/oder auflösen.
12. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Proxy-Treiber (Proxy-DTM) und der Stub-Treiber (Stub-DTM) so ausgebildet sind, dass sie die Kommunikationsdaten aufzeichnen, zwecks Analyse darstellen und/oder speichern und wobei der Proxy-Treiber (Proxy- DTM) und der Stub-Treiber (Stub-DTM) die Kommunikationsdaten ggf. für weitere Analysezwecke mergen.
13. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stub-Treiber (Stub-DTM) im Kommunikationsserver (CommServer) zusätzlich als Gateway-Treiber (Gateway-DTM) eingesetzt ist.
14. System nach Anspruch 13, wobei der Kommunikationsserver
(CommServer) (mit den enthaltenen Stub-DTMs) als Windows Service ausgestaltet ist oder von einem Web Server gehostet wird.
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