WO2017102363A1 - Verfahren zum bereitstellen eines generischen diagnosemodells - Google Patents

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WO2017102363A1
WO2017102363A1 PCT/EP2016/079478 EP2016079478W WO2017102363A1 WO 2017102363 A1 WO2017102363 A1 WO 2017102363A1 EP 2016079478 W EP2016079478 W EP 2016079478W WO 2017102363 A1 WO2017102363 A1 WO 2017102363A1
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diagnostic information
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field bus
fieldbus
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PCT/EP2016/079478
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Johannes Sprenger
Fabian Bihler
Michael Kalbermatter
Andreas BÜCHIN
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Endress+Hauser Process Solutions Ag
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a computer-implemented method for providing a generic diagnostic model in a node of an automation network and to a system of automation technology.
  • field devices are often used to detect and / or influence process variables.
  • sensors such as
  • 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. A variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.
  • Bus systems connected to higher-level units are Profibus®,
  • Control systems or control units such as SPS
  • PLC Protein Logic Controller
  • Process visualization, process monitoring, process control and commissioning of the field devices In order to optimize plant availability, diagnostic systems are used in modern systems in the area of individual field devices and sometimes also across subsegments or the entire plant. At the level of the field devices, various properties of the field device itself as well as properties of a process in which the field device is used are monitored and possibly evaluated by the respective field device in order to generate a diagnosis. The resulting
  • the diagnostic information can be in the form of
  • Diagnostic information required for the execution of their functions are transmitted. Which can be provided by a field device
  • Fieldbus segment according to field device type, depending on the manufacturer and often also depending on the device version of the field device.
  • Profibus DP, Profibus PA and HART have different diagnostic information
  • the diagnostic messages that can be provided by a field device are usually bus-specific diagnostic information.
  • Diagnostic information of the individual network nodes can not be uniformly recorded and / or interpreted by all participants, since their data structure, access methods and timing synchronization mechanisms are different or not uniform / standardized. This makes it more difficult for a higher-level unit to access diagnostic messages from field devices of different fieldbus segments.
  • Condition monitoring unit a human condition monitoring unit Machine interface (English: Human Machine Interface, short: HMI) and / or a SCADA system (English expression: Supervisory Control and Data Acquisition) considered.
  • a human condition monitoring unit Machine interface English: Human Machine Interface, short: HMI
  • SCADA system English expression: Supervisory Control and Data Acquisition
  • the object is achieved by a computer-implemented method for providing a generic diagnostic model and a system of automation technology.
  • the object is achieved by a computer-implemented method for providing a generic diagnostic model in a node of an automation network, wherein the automation network has a plurality of subordinate fieldbus segments connected to the node, each having a plurality Fieldbus participants and the method comprises the following steps:
  • Diagnostic information to be enriched with meta-information in addition, so accessed via the generic diagnostic model to specific diagnostic information of each field bus subscriber, in particular uniformly and / or temporally synchronized access.
  • a generic diagnostic model is proposed, which allows a consolidated view of the specific diagnostic information of the field devices in subordinate fieldbus segments for unified propagation.
  • information relating to the states of a field device is to be understood as specific diagnostic information.
  • Diagnostic information is defined in accordance with Namur Recommendation NE 107 in four field device condition classes (Maintenance Requirement, Out of Specification, Function Check, and Failure), which provide information about the state of the field device in question.
  • This diagnostic information includes the state of the device, textual description and
  • diagnostic information in the form of a Short description (English short text) with "field device corroded" present.
  • Clean cleaning fluid "are also included in the diagnostic information.
  • meta information represents information that contains (additional) features about process values but does not include the process values themselves.
  • a field device with a motor which outputs the speed of the motor as the process value.
  • Meta information is then, for example, the value range, the physical unit of the speed, a maximum value or even a minimum value.
  • the subordinate device information of the fieldbus participants is available in a structured manner (for example according to the Namur recommendation NE 107), including additional error classification in the fieldbus subscribers.
  • Information is read, for example by means of a gateway, and enriched with additional information which can be derived from the error classification and the error standard NE107.
  • additional information is more accurate
  • Fieldbus participant pending error By analyzing the sources of error, a field bus user creates a prioritization of the errors that have occurred. By means of meta-information it is then possible to display the high-priority errors, ordered according to the priority, as well as their remedial measures.
  • Diagnostic model accessed by a parent unit of the node. According to an advantageous embodiment, the access of the
  • OPC UA is a new standard protocol for vendor-independent
  • Field bus segments at least one Profibus DP, one Profibus PA, HART, Ehternet IP, Profinet or a Foundation Fieldbus segment used.
  • Diagnostic information is merged via an OPC UA protocol in the node.
  • the task is accomplished by a system of
  • Fieldbus segments each having a plurality of field bus subscribers, the fieldbus subscribers of each fieldbus segment specific
  • system further comprises at least one higher-level unit, which accesses the generic diagnostic model in the node via an OPC-UA protocol.
  • a further advantageous embodiment of the system according to the invention provides that the node comprises a gateway.
  • a further advantageous embodiment of the system according to the invention provides that the fieldbus segments have at least one Profibus DP, one Profibus PA or HART segment.
  • An advantageous embodiment of the system according to the invention provides that the specific diagnostic information have at least one Profibus DP, one Profibus PA or HART-specific diagnostic information.
  • An advantageous embodiment of the system according to the invention provides that the specific diagnostic information information, in particular diagnostic information, according to the NAMUR recommendation NE107 include.
  • Fig. 1 a schematic representation of an automation network for explaining the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an automation network 1 for explaining the method according to the invention.
  • Automation network 1 comprises three field bus segments 4a, 4b, 4c which are connected via a common node 3 with a plurality of superordinated units 1 1.
  • a plurality of systems come into consideration as higher-level units, in particular those which have an OPC-UA connection to the
  • the higher-level unit can be a programmable logic controller (short: PLC) or process control system (short: PLS), a Manufacturing Execution System (MES)
  • PLC programmable logic controller
  • PLS process control system
  • MES Manufacturing Execution System
  • Production Planning and Control System PPS
  • CRM Customer Relationship Management System
  • HMI Human Machine Interface
  • SCADA Supervisory Control and Data Acquisition System
  • the higher-level unit or units is / are connected to the node via a fieldbus with OPC-UA protocol 10, so that the unit or units can access the central node.
  • the node 3 is in turn connected via a field bus with the various fieldbus segments.
  • the first fieldbus segment 4a represents a segment based on Profibus DP. Accordingly, the field devices associated with the first fieldbus segment have specific Profibus DP diagnostic information.
  • the second fieldbus segment 4b represents a segment based on Profibus PA. Accordingly, the field devices associated with the second fieldbus segment have specific Profibus PA diagnostic information.
  • the third fieldbus segment 4b represents a HART-based segment. Accordingly, those associated with the third fieldbus segment
  • the specific diagnostic information is stored in a switch or gateway, e.g. a remote I / O processed before they are supplied to the node.
  • the switch or the gateway also have their own specific diagnostic information, for example physical
  • the Feldbusteilnehnner next to the bus-specific diagnostic information A, C, D or E also have information B according to the NAMUR recommendation NE107.
  • the specific diagnostic information thus includes the bus-specific diagnostic information A, C, D or E and the diagnostic information B according to the NAMUR recommendation NE107 (in the version dated 12.06.2006).
  • the supply of different specific diagnostic information to the node via an OPC UA protocol via an OPC UA protocol.
  • the node which is, for example, a gateway, processes and / or transforms and temporally synchronizes the specific diagnostic information to a generic or uniform diagnostic model or information model.
  • meta-information is introduced in this model so that higher-level units are enabled to access specific diagnostic information of the respective field bus subscriber about access and to automatically query the structure or characteristics of the model or information.
  • the provision of meta information through a central hub allows many use cases of Industry 4.0, such as increased automation of the monitoring function of a system. Likewise can through
  • Meta information visualization of the specific diagnostic information automatically done.
  • a First fieldbus segment in particular Profibus DP segmentb Second fieldbus segment, in particular Profibus PA segmentc Third fieldbus segment, in particular HART segment

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Abstract

Computerimplementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines generischen Diagnosemodells (2) in einem Knotenpunkt (3) eines Automatisierungsnetzwerkes (1), wobei das Automatisierungsnetzwerk (1) mehrere mit dem Knotenpunkt (3) verbundene untergeordnete Feldbussegmente (4a, 4b, 4c) mit jeweils mehreren Feldbusteilnehmern (5) aufweist und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen von spezifischen Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) durch die Feldbusteilnehmer (5) des jeweiligen Feldbussegmentes (4a, 4b, 4c); Zusammenführen der durch die Feldbusteilnehmer (5) bereitgestellten spezifischen Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) in dem Knotenpunkt (3); Überführung von allen zusammengeführten Diagnoseinformationen in das generische Diagnosemodel (2), wobei die spezifischen Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) zusätzlich mit Metainformationen angereichert werden, sodass über das generische Diagnosemodell (2) auf spezifische Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) jeweiligen Feldbusteilnehmers (5) zugegriffen werden kann.

Description

Verfahren zum Bereitstellen eines generischen Diagnosemodells
Die Erfindung bezieht sich auf ein Computerimplennentiertes Verfahren zum Bereitstellen eines generischen Diagnosemodells in einem Knotenpunkt eines Automatisierungsnetzwerkes sowie ein System der Automatisierungstechnik.
In der Prozessautomatisierungstechnik 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, 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. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel in
Automatisierungsnetzwerken über verschiedene Feldbussegmente bzw.
Bussysteme mit übergeordneten Einheiten verbunden. Beispiele für solche Feldbussegmente mit unterschiedlichen Bussystemen sind Profibus®,
Foundation® Fieldbus, HART®, etc.
Normalerweise handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um
Leitsysteme bzw. Steuereinheiten, wie beispielsweise SPS
(speicherprogrammierbare Steuerung) oder PLC (Programmable Logic Controller). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur
Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung, Prozesssteuerung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Um die Anlagenverfügbarkeit zu optimieren, werden in modernen Anlagen Diagnosesysteme im Bereich der einzelnen Feldgeräte sowie teilweise auch übergreifend für Teilsegmente oder die gesamte Anlage eingesetzt. Auf Ebene der Feldgeräte werden teilweise zur Erstellung einer Diagnose verschiedene Eigenschaften des Feldgerätes selbst sowie Eigenschaften eines Prozesses, in dem das Feldgerät eingesetzt wird, durch das jeweilige Feldgerät überwacht und gegebenenfalls ausgewertet. Die daraus erhaltenen
Diagnoseinformationen werden in dem Feldgerät durch entsprechende
Parameter (die auch als Diagnoseparameter bezeichnet werden)
bereitgestellt. Die Diagnoseinformationen können in Form von
Diagnosemeldungen an eine übergeordnete Einheit, welche die
Diagnoseinformationen für die Ausführung ihrer Funktionen benötigt, übermittelt werden. Die durch ein Feldgerät bereitstellbaren
Diagnosemeldungen unterscheiden sich in der Regel je nach
Feldbussegment, nach Feldgerätetyp, je nach Hersteller und oftmals auch je nach Geräteversion des Feldgerätes. So weisen insbesondere Profibus DP, Profibus PA und HART unterschiedlich Diagnoseinformationen in
unterschiedlichsten Formaten und Zugriffsverfahren auf. Dementsprechend sind die durch ein Feldgerät bereitstellbaren Diagnosemeldungen in der Regel busspezifische Diagnoseinformationen.
In modernen Anlagen der Prozessautomatisierungstechnik werden häufig mehrere Teilsegmente mit unterschiedlichen Feldbussen vernetzt, sodass in einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik eine hohe Anzahl von unterschiedlichen Diagnoseinformationen auftreten. Die unterschiedlichen
Diagnoseinformationen der einzelnen Netzwerknoten lassen sich jedoch nicht durch alle Teilnehmer einheitlich erfassen und/oder interpretieren, da deren Datenstruktur, Zugriffsverfahren und zeitliche Synchronisationsmechanismen unterschiedlich bzw. nicht einheitlich/standardisiert ist. Dies erschwert es insbesondere für eine übergeordnete Einheit auf Diagnosemeldungen von Feldgeräten unterschiedlicher Feldbussegmente zuzugreifen. Als
übergeordnete Einheiten kommen dabei insbesondere eine
Zustandsüberwachungseinheit (engl: Condition Monitoring Unit), eine Mensch- Maschine-Schnittstelle (engl: Human-Machine-Interface, kurz: HMI) und/oder ein SCADA-System (engl Ausdruck: Supervisory Control and Data Acquisition) in Betracht. Erst in jüngerer Zeit wurden einheitliche Diagnosekonzepte entwickelt, in denen einheitliche, Feldgerätetyp bzw. feldbusspezifische übergreifende Diagnosemeldungen definiert wurden. Solch ein Diagnosekonzept ist insbesondere in der NAMUR-Empfehlung NE 107 beschrieben. Darin werden vier Statussignale (bzw. vier Feldgerät-Zustandsklassen) definiert, die jeweils Aussagen über den Zustand des betreffenden Feldgerätes liefern. Bei modernen, dieser NAMUR-Empfehlung entsprechenden Feldgeräten müssen die in einem Feldgerät erstellten Diagnosemeldungen in genau eine dieser vier Feldgerät-Zustandsklassen kategorisiert werden. Anhand der Feldgerät- Zustandsklasse kann ein Anlagenbetreiber schnell die Bedeutung und
Relevanz einer auftretenden Diagnosemeldung eines Feldgerätes erfassen und die erforderlichen Schritte einleiten. Allerdings bleibt, das grundsätzliche Problem, dass es aktuelle nicht möglich ist, auf die unterschiedlichen (feldbus- ) spezifischen Diagnoseinformationen harmonisiert und zeitlich synchronisiert selbst zuzugreifen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit vorzuschlagen, mit der auf alle Diagnoseinformationen harmonisiert und zeitlich synchronisiert zugegriffen werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Computerimplementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines generischen Diagnosemodells sowie ein System der Automatisierungstechnik gelöst.
Hinsichtlich des Computerimplementierten Verfahrens wird die Aufgabe durch Computerimplementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines generischen Diagnosemodells in einem Knotenpunkt eines Automatisierungsnetzwerkes gelöst, wobei das Automatisierungsnetzwerk mehrere mit dem Knotenpunkt verbundene untergeordnete Feldbussegmente mit jeweils mehreren Feldbusteilnehmern aufweist und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen von spezifischen Diagnoseinfornnationen durch die
Feldbusteilnehmer des jeweiligen Feldbussegmentes;
- Zusammenführen, vorzugsweise zeitliches und/oder inhaltliches
Zusammenführen, der durch die Feldbusteilnehmer bereitgestellten spezifischen Diagnoseinformationen in dem Knotenpunkt;
- Überführung von allen zusammengeführten Diagnoseinformationen in das generische Diagnosemodel, wobei die spezifischen
Diagnoseinformationen zusätzlich mit Metainformationen angereichert werden, sodass über das generische Diagnosemodell auf spezifische Diagnoseinformationen jeweiligen Feldbusteilnehmers zugegriffen, insbesondere einheitlich und/oder zeitlich synchronisiert zugegriffen werden kann.
Erfindungsgemäß wird ein generisches Diagnosemodell vorgeschlagen, welches eine konsolidierte Sicht der spezifischen Diagnoseinformationen der Feldgeräte in untergeordneten Feldbussegmenten zur vereinheitlichten Weitergabe ermöglicht.
Durch Anreicherung der Metainformationen werden die Struktur des
Diagnosemodells und die Merkmale der Diagnoseinformation
maschinenlesbar zur Verfügung gestellt. Dies ist insbesondere für Industrie 4.0 Szenarien vorteilhaft. Als spezifische Diagnoseinformationen sind hierbei Informationen bezüglich der Zustände eines Feldgerätes zu verstehen. Derartige
Diagnoseinformationen werden gemäß der Namur Empfehlung NE 107 in vier Feldgerät-Zustandsklassen (Wartungsbedarf, Außerhalb der Spezifikation, Funktionskontrolle und Ausfall) definiert, die jeweils Aussagen über den Zustand des betreffenden Feldgerätes liefern. Diese Diagnoseinformationen beinhalten den Zustand des Gerätes, textuelle Beschreibung und
Abhilfemaßnahmen um etwaige Fehlzustände des Gerätes zu beheben.
Beispielsweise kann eine solche Diagnoseinformation in Form einer Kurzbeschreibung (engl. ShortText) mit„Feldgerät korrodiert" vorliegen.
Entsprechende Abhilfemaßnahmen wie beispielsweise„Sensor mit
Reiningungsflüssigkeit reinigen" sind in den Diagnoseinformationen ebenfalls enthalten.
Metainformationen stellen im Sinne der vorliegenden Erfindung Informationen dar, die (zusätzliche) Merkmale über Prozesswerte enthalten, aber nicht die Prozesswerte selbst umfassen. Als Beispiel sei an Feldgerät mit einem Motor gedacht, welches als Prozesswert die Drehzahl des Motors ausgibt.
Metainformationen sind dann bspw. der Wertebereich, die physikalische Einheit der Drehzahl, ein Maximalwert oder aber auch einen Minimalwert.
Durch Anreicherung der Metainformationen werden die Struktur des
Diagnosemodells und die Merkmale der Diagnoseinformation
maschinenlesbar zur Verfügung gestellt. Hierfür stehen die unterlagerten Geräteinformationen der Feldbusteilnehmer in strukturierter Weise zur Verfügung (beispielsweise gemäß der Namur Empfehlung NE 107), inklusive zusätzlicher Fehlerklassifizierung in den Feldbusteilnehmern. Diese
Informationen werden, beispielsweise mittels eines Gateways, gelesen und mit zusätzlichen Informationen, welche anhand der Fehlerklassifizierung und des Fehlerstandards NE107 abgeleitet werden können, angereichert. Die zusätzlichen Informationen sind unter anderem genauere
Fehlerbeschreibungen und deren Abhilfemaßnahmen für alle im
Feldbusteilnehmer anstehenden Fehler. Durch Analyse der Fehlerquellen erstellt ein Feldbusteilnehmer eine Priorisierung der aufgetretenen Fehler. Mittels Metainformationen ist es dann möglich, die hochprioren Fehler, geordnet nach der Priorität, sowie deren Abhilfemaßnahmen, anzuzeigen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird auf das generische
Diagnosemodell durch eine dem Knotenpunkt übergeordnete Einheit zugegriffen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Zugriff der
übergeordneten Einheit auf den Knotenpunkt über ein OPC-UA Protokoll durchgeführt. OPC UA ist ein neues Standardprotokoll zur Hersteller-unabhängigen
Kommunikation, insbesondere in der Prozessautomatisierung, spezifiziert durch die OPC Foundation. Der ursprüngliche Name für OPC war zwar OLE for Process Control, OPC wird aber inzwischen ohne einen Hinweis auf eine Abkürzung benutzt. UA steht für Unified Architecture. Nachstehend werden häufig englischsprachige Begriffe benutzt, da sie bestimmte im Standard definierte Funktionen oder Spezifikationen umschreiben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird als untergeordnete
Feldbussegmente zumindest ein Profibus DP-, ein Profibus PA-, HART-, Ehternet IP-, Profinet- oder ein Foundation Fieldbus-Segment verwendet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden über die
Metainformationen des generischen Diagnosemodells auf spezifische
Diagnoseinformationen zugegriffen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden die spezifischen
Diagnoseinformationen über ein OPC-UA Protokoll in dem Knotenpunkt zusammengeführt werden. Hinsichtlich des Systems wird die Aufgabe durch ein System der
Automatisierungstechnik gelöst, welches zumindest folgendes aufweist:
- ein Automatisierungsnetzwerk;
- mehrere innerhalb des Automatisierungsnetzwerkes befindliche
Feldbussegmente mit jeweils mehreren Feldbusteilnehmern, wobei die Feldbusteilnehmer jedes Feldbussegments spezifische
Diagnoseinformationen umfassen;
- ein Knotenpunkt innerhalb des Automatisierungsnetzwerkes, wobei die Feldbussegmente mit dem Knotenpunkt verbunden sind, und der Knotenpunkt dazu ausgelegt ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das System ferner zumindest eine übergeordnete Einheit, die über ein OPC-UA Protokoll auf das generische Diagnosemodell in dem Knotenpunkt zugreift, aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass der Knotenpunkt ein Gateway umfasst.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Feldbussegmente zumindest ein Profibus DP-, ein Profibus PA- oder HART-Segment aufweisen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die spezifischen Diagnoseinformationen zumindest eine Profibus DP, ein Profibus PA oder HART spezifische Diagnoseinformation aufweisen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die spezifischen Diagnoseinformationen Informationen, insbesondere Diagnoseinformationen, gemäß der NAMUR Empfehlung NE107 umfassen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Automatisierungsnetzwerkes zur Erklärung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Automatisierungsnetzwerkes 1 zur Erklärung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das
Automatisierungsnetzwerk 1 umfasst dabei drei Feldbussegmente 4a, 4b, 4c die über einen gemeinsamen Knotenpunkt 3 mit mehreren übergeordneten Einheiten 1 1 verbunden sind. Als übergeordnete Einheiten kommt dabei eine Vielzahl von Systemen in Betracht, insbesondere solche, die eine OPC-UA Anbindung an den
Knotenpunkt ermöglichen. Bspw. kann die übergeordnete Einheit eine speicherprogrammierbare Steuerung (kurz: SPS) bzw. Prozessleitsystem (kurz: PLS), ein Manufacturing Execution System (kurz: MES), ein
Produktionsplanung und -Steuerung System (kurz: PPS), ein Customer- Relationship-Management System (kurz: CRM), ein Webserver, eine Mensch- Maschine-Schnittstelle (kurz: HMI) und/oder eine Supervisory Control and Data Acquisition System (kurz: SCADA) sein.
Die übergeordnete Einheit bzw. Einheiten ist bzw. sind über ein Feldbus mit OPC-UA Protokoll 10 mit dem Knotenpunkt verbunden, sodass die Einheit bzw. Einheiten auf den zentralen Knotenpunkt zugreifen kann bzw. können. Der Knotenpunkt 3 ist wiederum über einen Feldbus mit den verschiedenen Feldbussegmenten verbunden.
Das erste Feldbussegment 4a stellt ein auf Profibus DP basiertes Segment dar. Entsprechend weisen die dem ersten Feldbussegment zugehörigen Feldgeräte spezifische Profibus DP Diagnoseinformationen auf.
Das zweite Feldbussegment 4b stellt ein auf Profibus PA basiertes Segment dar. Entsprechend weisen die dem zweiten Feldbussegment zugehörigen Feldgeräte spezifische Profibus PA Diagnoseinformationen auf.
Das dritte Feldbussegment 4b stellt ein auf HART basiertes Segment dar. Entsprechend weisen die dem dritten Feldbussegment zugehörigen
Feldgeräte spezifische HART Diagnoseinformationen auf. Im Fall des HART- Segmentes werden die spezifischen Diagnoseinformationen in einem Switch bzw. Gateway, z.B. einem Remote I/O verarbeitet, bevor sie dem Knotenpunkt zugeführt werden. Der Switch bzw. das Gateway haben zusätzlich eigene spezifische Diagnoseinformationen, bspw. physikalische
Netzwerkeigenschaften, welche ebenfalls dem Knotenpunkt zugeführt werden. Aus den Profibus DP und Profibus PA Segmenten werden die
feldbusspezifischen Diagnoseinformationen der jeweiligen Feldbusteilnehmer dem Knotenpunkt direkt zugeführt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, können die Feldbusteilnehnner neben den busspezifischen Diagnoseinfornnationen A, C, D oder E auch Informationen B gemäß der NAMUR Empfehlung NE107 aufweisen. In diesem Fall umfassen die spezifischen Diagnoseinformationen also die busspezifischen Diagnoseinformationen A, C, D oder E und die Diagnoseinformationen B gemäß der NAMUR Empfehlung NE107 (in der Version mit Stand vom 12.06.2006).
Die Zuführung der unterschiedlichen spezifischen Diagnoseinformationen zu dem Knotenpunkt erfolgt über eine OPC-UA Protokoll. Der Knotenpunkt, welcher bspw. ein Gateway ist, verarbeitet und/oder transformiert und zeitlich synchronisiert die spezifischen Diagnoseinformationen zu einem generischen bzw. einheitlichen Diagnosemodell bzw. Informationsmodell. In diesem Modell werden zusätzlich Metainformationen eingebracht, sodass es übergeordneten Einheiten ermöglicht wird, auf spezifische Diagnoseinformationen des jeweiligen Feldbusteilnehmers zu Zugriffen und die Struktur bzw. Merkmale des Modells bzw. Informationen automatisiert abzufragen. Die Bereitstellung der Metainformationen durch einen zentralen Knotenpunkt ermöglicht viele Use-Cases der Industrie 4.0, wie bspw. erhöhte Automatisierbarkeit der Überwachungsfunktion eines Systems. Ebenfalls kann durch
Metainformationen die Visualisierung der spezifischen Diagnoseinformationen automatisch erfolgen.
Bezugszeichenliste
Automatisierungsnetzwerk
generisches Diagnosemodell
Knotenpunkt
a Erstes Feldbussegment, insbesondere Profibus DP-Segmentb Zweites Feldbussegment, insbesondere Profibus PA-Segmentc Drittes Feldbussegment, insbesondere HART-Segment
Feldgerät
Switch/Gateway des HART-Segmentes
Profibus DP Feldbus
Profibus PA Feldbus
HART Feldbus
0 Feldbus mit OPC-UA Protokoll
1 Übergeordnete Einheit
, B, C, D, E Spezifische Diagnoseinformation

Claims

Patentansprüche
1 . Computerimplementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines generischen Diagnosemodells (2) in einem Knotenpunkt (3) eines
Automatisierungsnetzwerkes (1 ), wobei das Automatisierungsnetzwerk (1 ) mehrere mit dem Knotenpunkt (3) verbundene untergeordnete
Feldbussegmente (4a, 4b, 4c) mit jeweils mehreren Feldbusteilnehmern (5) aufweist und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen von spezifischen Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) durch die Feldbusteilnehmer (5) des jeweiligen Feldbussegmentes (4a, 4b, 4c);
- Zusammenführen der durch die Feldbusteilnehmer (5) bereitgestellten spezifischen Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) in dem
Knotenpunkt (3);
- Überführung von allen zusammengeführten Diagnoseinformationen in das generische Diagnosemodel (2), wobei die spezifischen
Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) zusätzlich mit Metainformationen angereichert werden, sodass über das generische Diagnosemodell (2) auf spezifische Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) jeweiligen Feldbusteilnehmers (5) zugegriffen werden kann.
2. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf das generische Diagnosemodell (2) durch eine dem Knotenpunkt (3) übergeordnete Einheit (1 1 ) zugegriffen wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Zugriff der übergeordneten Einheit (1 1 ) auf den Knotenpunkt über ein OPC-UA Protokoll durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei als untergeordnete Feldbussegmente (4a, 4b, 4c) zumindest ein Profibus DP-, ein Profibus PA- oder HART-Segment verwendet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei über die Metainformationen des generischen Diagnosemodells auf spezifische Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) zugegriffen wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die spezifischen Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) über ein OPC- UA Protokoll (10) in dem Knotenpunkt (3) zusammengeführt werden.
7. System der Automatisierungstechnik zumindest aufweisend:
- ein Automatisierungsnetzwerk (1 );
- mehrere innerhalb des Automatisierungsnetzwerkes befindliche
Feldbussegmente (4a, 4b, 4c) mit jeweils mehreren Feldbusteilnehmern (5), wobei die Feldbusteilnehmer (5) jedes Feldbussegments (4a, 4b, 4c) spezifische Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) umfassen;
- ein Knotenpunkt (3) innerhalb des Automatisierungsnetzwerkes (1 ), wobei die Feldbussegmente (4a, 4b, 4c) mit dem Knotenpunkt (3) verbunden sind, und der Knotenpunkt (3) dazu ausgelegt ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
8. System nach Anspruch 7, ferner aufweisend zumindest eine
übergeordnete Einheit (1 1 ), die über ein OPC-UA Protokoll (10) auf das generische Diagnosemodell (2) in dem Knotenpunkt (3) zugreift.
9. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Knotenpunkt (3) ein Gateway umfasst.
10. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Feldbussegmente (4a, 4b, 4c) zumindest ein Profibus DP-, ein Profibus PA-, HART-, Ehternet IP-, Profinet- oder ein Foundation Fieldbus-Segment aufweisen.
1 1 . System nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, wobei die spezifischen Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) zumindest eine Profibus DP, ein Profibus PA oder HART spezifische Diagnoseinformation aufweisen.
12. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 1 1 , wobei die spezifischen Diagnoseinformationen (A, B, C, D, E) Informationen, insbesondere Diagnoseinformationen, gemäß der NAMUR Empfehlung NE107 umfassen.
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