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