| WO/2002/042113 | METHOD FOR TILTING A SEAT OF A VEHICLE |
| WO/2003/046673 | ENGINEERING AND AUTOMATION SYSTEM |
| WO/2012/025375 | METHOD FOR TRANSMITTING SENSOR DATA |
POLZER, Kurt (Im Kleeacker 19, Tübingen, 72072, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zum Ersetzen einer bestehenden Leiteinrichtung (7) in einem Automatisierungssystem durch eine neue Leitein- richtung (7'), wobei die bestehende und neue Leiteinrichtung (7, 7') jeweils dazu ausgebildet sind, Messwerte von Automa¬ tisierungskomponenten (1) des Automatisierungssystems zu erhalten, zu verarbeiten und Steuerwerte für die oder einzelne der Automatisierungskomponenten (1) und/oder andere Automati- sierungskomponenten (1) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Testen der neuen Leiteinrichtung (7') während des Betriebs der bestehenden Leiteinrichtung (7), wobei diese Messwerte erhält und Steuerwerte an die Automatisierungskomponenten (1) ausgibt, die Messwerte und Steuerwerte drahtlos an die neue Leiteinrichtung (7') übertragen und die von dieser erzeugten Steuerwerte mit den von der bestehenden Leiteinrichtung (7) erzeugten Steuerwerten verglichen werden, und dass nach dem Test die von der neuen Leiteinrichtung (7') erzeugten Steuerwerte anstelle der von der bisherigen Leitein- richtung (7) erzeugten Steuerwerte an die Automatisierungskomponenten (1) ausgegeben werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Automatisierungskomponenten (1) über drahtgebundene Kommunikationswege (8) mit der bestehenden Leiteinrichtung (7) verbunden ist und dass nach dem Test die drahtgebundenen Kommunikationswege (8) von der bestehenden Leiteinrichtung (7) gelöst und an die neue Leiteinrichtung (7') geschaltet werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatisierungskomponenten (1) mit Funkadaptern (10) zur drahtlosen Übertragung der Messwerte und/oder Steuerwerte an die neue Leiteinrichtung (7') versehen werden. 4. Automatisierungssystem mit einer Leiteinrichtung (7'), die dazu ausgebildet ist, Messwerte von Automatisierungskomponenten (1) des Automatisierungssystems zu erhalten und Steuer- werte für die oder einzelne der Automatisierungskomponenten (1) und/oder andere Automatisierungskomponenten (1) zu erzeu gen, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatisierungskomponenten (1) Sendemittel (10) zur drahtlosen Übertragung der Messwerte und der erhaltenen Steuerwerte an die Leiteinrichtung (7') aufweisen und dass die Leiteinrichtung (7') Mittel (17) zum Vergleich der von ihr erzeugten Steuerwerte mit den von den Automatisierungskomponenten (1) empfangenen Steuerwerten aufweist. 5. Automatisierungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendemittel aus Funkadaptern (10) bestehen, die lösbar an den Automatisierungskomponenten (1) montiert sind. 6. Automatisierungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (7') Mittel (15) zum Umschalten zwischen dem drahtlosen und einem drahtgebundenen Empfang der Messwerte aufweist. |
Verfahren zum Ersetzen einer bestehenden Leiteinrichtung in einem Automatisierungssystem durch eine neue Leiteinrichtung und dazu ausgebildetes Automatisierungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ersetzen einer bestehenden Leiteinrichtung in einem Automatisierungssystem durch eine neue Leiteinrichtung.
Die Erfindung betrifft ferner ein dazu ausgebildetes Automatisierungssystem.
In Automatisierungssystemen für technische oder industrielle Anlagen, z. B. der Prozessindustrie, Produktions- und Fertigungsindustrie, Kraftwerksindustrie, Gebäudetechnik oder Netzwerktechnik, führen in der betreffenden Anlage örtlich verteilte, dezentrale Automatisierungskomponenten, wie z. B. Feld- oder Prozessgeräte, vorgegebene Funktionen im Rahmen der Anlagenautomatisierung aus und tauschen dabei prozess-, anlagen- und/oder geräterelevante Informationen ggf. untereinander, immer aber mit übergeordneten Komponenten des Automatisierungssystems, insbesondere dessen Leit- bzw. Engineer ¬ ingsystem, aus. Zu den Automatisierungskomponenten gehören u. a. Messumformer für Druck, Temperatur, Durchfluss, Füllstand usw., Analysengeräte für Gas- oder Flüssigkeitsanalyse, Wägesysteme, Stellantriebe, Stellungsregler für Ventile, son ¬ stige dezentrale Regler und Frequenzumrichter für elektromotorische Antriebe. Zum Austausch der Daten innerhalb des Automatisierungssystems sind die Automatisierungskomponenten im dezentralen Peripheriebereich, ggf. zusammen mit dezentraler Steuerung und Regelung und Bedienung und Beobachtung, über Feldbusse oder andere Kommunikationswege miteinander verbunden, wobei unterschiedliche Feldbusse über Buskoppler miteinander verbunden sind. Die Feldbusse können wiederum über Steuereinrichtungen, wie z. B. speicherprogrammierbare Automatisierungsgeräte, an einem zentralen Anlagenbus angebunden sein, an dem auch das Leit- bzw. Engineeringsystem, also die zentrale Steuerung, Regelung, Bedienung und Beobachtung, angeschlossen ist. Das Leit- bzw. Engineeringsystem besteht aus einer oder aus mehreren Leiteinrichtungen, wobei hier unter einer Leiteinrichtung auch ein Teilsystem des Leit- bzw. Engineeringsystems zu verstehen ist.
Aus der US 7623479 ist ein Automatisierungssystem bekannt, bei dem die Automatisierungskomponenten sowohl drahtgebunden als auch drahtlos mit dem Leitsystem kommunizieren können, wobei die drahtgebundene Kommunikation für die eigentliche Prozessautomatisierung und die drahtlose Kommunikation bei Störungen oder Wartungsarbeiten an der drahtgebundenen Kommunikation oder für besondere Überwachungs- und Steueraufgaben verwendet wird. Für die drahtlose Kommunikation enthalten die Automatisierungskomponenten Funksender oder sind gruppenweise an Funksendern angeschlossen. Inzwischen sind auch Funksender in Form von lösbar an Automatisierungskomponenten montierbaren Adaptern bekannt geworden. Beim Ersatz eines bestehenden Automatisierungssystems durch ein neues werden oft die vorhandenen Automatisierungskomponenten weiter verwendet und nur das Leitsystem oder Teile davon (Leiteinrichtung) ausgetauscht. Die Automatisierungskom ¬ ponenten können aber nur an einem System gleichzeitig ange- schlössen und betrieben werden. Beim Wechsel der Leiteinrichtung werden die Automatisierungskomponenten von der alten Leiteinrichtung abgeklemmt und an die neue Leiteinrichtung angeschlossen. Diese Umverdrahtung ist aufwendig und führt zu langen und kostenintensiven Stillstandzeiten. Um diese Still- Standzeiten zu reduzieren, können neue Leitungen zusätzlich zu den vorhandenen installiert werden, jedoch ist dazu in den Kabelschächten oft nicht ausreichend Platz vorhanden. Erst nach dem Anschluss der Automatisierungskomponenten an die neue Leiteinrichtung kann deren Test und Inbetriebnahme er- folgen.
Ausgehend von einem bekannten Verfahren zum Ersetzen einer bestehenden Leiteinrichtung in einem Automatisierungssystem durch eine neue Leiteinrichtung, wobei die bestehende und neue Leiteinrichtung jeweils dazu ausgebildet sind, Messwerte von Automatisierungskomponenten des Automatisierungssystems zu erhalten, verarbeiten und Steuerwerte für die oder einzel- ne der Automatisierungskomponenten und/oder andere Automatisierungskomponenten zu erzeugen, wird gemäß der Erfindung das Problem der Stillstandzeiten dadurch gelöst, dass zum Testen der neuen Leiteinrichtung während des Betriebs der bestehenden Leiteinrichtung, wobei diese Messwerte erhält und Steuer- werte an die Automatisierungskomponenten ausgibt, die Messwerte und Steuerwerte drahtlos an die neue Leiteinrichtung übertragen und die von dieser erzeugten Steuerwerte mit den von der bestehenden Leiteinrichtung erzeugten Steuerwerten verglichen werden, und dass nach dem Test die von der neuen Leiteinrichtung erzeugten Steuerwerte anstelle der von der bisherigen Leiteinrichtung erzeugten Steuerwerte an die Automatisierungskomponenten ausgegeben werden.
Die neue Leiteinrichtung wird also getestet, während die Automatisierungskomponenten noch zusammen mit der alten Leiteinrichtung betrieben werden. Dabei erhält die neue Leiteinrichtung auf drahtlosem Kommunikationsweg die von den Automatisierungskomponenten erzeugten Messwerte, wozu je nach Be ¬ darf auch gerätespezifische Parameter und Statusinformationen gezählt werden. Die neue Leiteinrichtung erzeugt in Anhängigkeit von den erhaltenen Messwerten und gegebenenfalls von Bedieneingaben durch Bedienpersonal Steuerwerte, die aber nicht an die Automatisierungskomponenten ausgegeben, sondern mit den von der alten Leiteinrichtung erzeugten und an die Auto- matisierungskomponenten ausgegebenen Steuerwerten verglichen werden. Erst nach erfolgreichem Test der neuen Leiteinrichtung werden die Automatisierungskomponenten zusammen mit der neuen Leiteinrichtung betrieben, indem die von der neuen Leiteinrichtung erzeugten Steuerwerte anstelle der von der bisherigen Leiteinrichtung erzeugten Steuerwerte an die Automatisierungskomponenten ausgegeben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann unabhängig davon zur Anwendung kommen, ob in dem Automatisierungssystem die Auto ¬ matisierungskomponenten standardmäßig drahtgebunden und/oder drahtlos mit der alten bzw. neuen Leiteinrichtung kommunizie- ren. Derzeit sind jedoch Automatisierungssysteme mit drahtgebundener oder zumindest überwiegend drahtgebundener Kommuni ¬ kationsstruktur (Bussysteme, Zweidrahtleitungen) immer noch die Regel, wobei das erfindungsgemäße Verfahren gerade in Bezug auf diese Automatisierungssysteme große Vorteile zeigt. Bei solchen Automatisierungssystemen, in denen zumindest ein Teil der Automatisierungskomponenten über drahtgebundene Kommunikationswege mit der bestehenden Leiteinrichtung verbunden ist, werden nach dem Test der neuen Leiteinrichtung die drahtgebundenen Kommunikationswege von der bestehenden Leiteinrichtung gelöst und an die neue Leiteinrichtung geschaltet .
Die zum Test der neuen Leiteinrichtung verwendeten Steuerwerte der bisherigen Leiteinrichtung können von dieser direkt drahtlos an die neue Leiteinrichtung übertragen werden. Vorzugsweise werden die Steuerwerte von denjenigen Automatisierungskomponenten, für die sie bestimmt sind, an die neue Leiteinrichtung übertragen, so wie auch die Messwerte von denjenigen Automatisierungskomponenten, die sie erzeugen, an die neue Leiteinrichtung übertragen werden. Dazu können die Automatisierungskomponenten Funksender enthalten oder zu zweit oder mehreren an Funksendern angeschlossen sein. Bei Automatisierungssystemen mit drahtgebundener Kommunikationsstruktur werden die drahtlosen Kommunikationswege nur für den Test der neuen Leiteinrichtung benötigt, so dass die Automatisierungskomponenten vorzugsweise mit Funkadaptern zur drahtlosen Übertragung der Messwerte und/oder Steuerwerte an die neue Leiteinrichtung versehen werden. Die Funkadapter sind lösbar an den Automatisierungskomponenten montiert und können somit nach Inbetriebnahme der neuen Leiteinrichtung entfernt werden. Ein Automatisierungssystem mit einer Leiteinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Messwerte von Automatisierungskomponenten des Automatisierungssystems zu erhalten und Steuerwerte für die oder einzelne der Automatisierungskomponenten und/oder andere Automatisierungskomponenten zu erzeugen, ist entsprechend der Erfindung in der Weise ausgebildet, dass die Auto ¬ matisierungskomponenten Sendemittel zur drahtlosen Übertragung der Messwerte und der erhaltenen Steuerwerte an die Leiteinrichtung aufweisen und dass die Leiteinrichtung Mittel zum Vergleich der von ihr erzeugten Steuerwerte mit den von den Automatisierungskomponente empfangen Steuerwerten aufweist.
Dabei bestehen die Sendemittel aus den oben genannten Gründen vorzugsweise aus Funkadaptern, die lösbar an den Automatisierungskomponenten montiert sind.
Die Leiteinrichtung weist vorzugsweise Mittel zum Umschalten zwischen dem drahtlosen Empfang der Messwerte während des Tests und einem drahtgebundenen Empfang der Messwerte nach dem Anschluss der neuen Leiteinrichtung an die drahtgebundene Kommunikationsstruktur auf.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im Einzelnen zeigen :
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Automatisierungssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens und
Figur 2 ein Blockschaltbild mit zwei Automatisierungskomponenten in Form eines Sensors bzw. Aktors, die von einem alten an ein neues Automatisierungsgerät an- geschlossen werden sollen.
Figur 1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung ein Beispiel für ein Automatisierungssystem mit einer Vielzahl von Automatisierungskomponenten (Feldgeräte) 1, die in einem zu steuernden und/oder zu regelnden Prozess, also auf Feld ¬ ebene 2, vorgegebene Mess-, Steuer- und Regelungsfunktionen wahrnehmen und dabei insbesondere Messgrößen aus dem Prozess erfassen und durch Stelleingriffe auf den Prozess einwirken. Bei den Feldgeräten 1 kann es sich um Sensoren, Aktoren, Messumformer, Analysengeräte, Antriebe usw. handeln. Die Feldgeräte 1 tauschen über ein in der Regel drahtgebundenes Kommunikationssystem 3 prozess-, funktions- und/oder geräte- relevante Daten untereinander und mit einem Leit- und Engi ¬ neeringsystem 4 aus, wozu die Feldgeräte 1 über einen Feldbus 5, z. B. nach dem PROFIBUS-Standard, an Ein- und Ausgabe-Baugruppen 6 von Automatisierungsgeräten 7, z. B. speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) , angeschlossen sind, welche wiederum über einen zentralen Anlagenbus 8 mit übergeordneten Rechnersystemen 9 verbunden sind.
Im Folgenden wird angenommen, dass die aus den Automatisie ¬ rungsgeräten 7 bestehende Leiteinrichtung durch eine neue Leiteinrichtung 7' ersetzt werden soll. Dazu werden die Automatisierungskomponenten (Feldgeräte) 1 mit Funkadaptern 10 versehen, die von den Feldgeräten 1 erzeugte Messwerte bzw. von der bestehenden Leiteinrichtung 7 für die Feldgeräte 1 erzeugte Steuerwerte an die neue Leiteinrichtung 7 ' drahtlos übertragen. Die neue Leiteinrichtung 7', die dazu mit entsprechenden Funkempfängern 11 verbunden und noch nicht an dem Feldbus 5 angeschlossen ist, erzeugt in Anhängigkeit von den erhaltenen Messwerten und gegebenenfalls von z. B. an den Rechnersystemen 9 vorgenommenen Bedieneingaben Steuerwerte, die aber nicht an die Automatisierungskomponenten 1 ausgegeben, sondern mit den von der alten Leiteinrichtung 7 erzeugten und an die Automatisierungskomponenten 1 ausgegebenen Steuerwerten verglichen werden. Erst nach erfolgreichem Test der neuen Leiteinrichtung 7' werden die Automatisierungskom- ponenten zusammen mit der neuen Leiteinrichtung 7 ' betrieben, indem die alte Leiteinrichtung 7 von dem Kommunikationssystem 3 getrennt und die neue Leiteinrichtung 7 ' mit dem Feldbus 5 verbunden wird. Figur 2 zeigt in einem Blockschaltbild zwei Automatisierungs ¬ komponenten 1, von denen die linke einen Sensor 1-1 und die rechte einen Aktor 1-2 repräsentiert, und ein altes und neues Automatisierungsgerät 7 bzw. 7', welche die alte bzw. neue Leiteinrichtung repräsentieren. Der Sensor 1-1 ist an einer Eingabegaugruppe 6-1 und der Aktor 1-2 an einer Ausgabebaugruppe 6-2 des alten Automatisierungsgeräts 7 angeschlossen. Die von dem Sensor 1-1 gelieferten Messwerte werden über einen Eingangstreiber 12 einem Regelalgorithmus 13 zugeführt, der, gegebenenfalls in Abhängigkeit von weiteren Messwerten, Steuerwerte berechnet, die über einen Ausgangstreiber 14 dem Aktor 1-2 zugeführt werden. Das neue Automatisierungsgerät 7' weist entsprechend eine
Eingabegaugruppe 6'-l, einen Eingangstreiber 12', einen Regelalgorithmus 13', einen Ausgangstreiber 14' und eine Ausgabegaugruppe 6 ' -2 auf. Der Sensor 1-1 und der Aktor 1-2 sind zunächst noch nicht an dem Eingangstreiber 12' bzw. Ausgangs- treiber 14' angeschlossen.
Zum Testen des neuen Automatisierungsgeräts 7' werden die von dem Sensor 1-1 erzeugten Messwerte und die dem Aktor 1-2 zu ¬ geführten Steuerwerte drahtlos an das neue Automatisierungs- geräts 7' übertragen. Der dortige Funkempfänger 11 ist als Gateway ausgebildet, das die empfangenen Messwerte dem Eingangstreiber 12' zuführt. Dazu ist zwischen der Eingabebau ¬ gruppe 6'-l und dem Eingangstreiber 12' eine Umschalteinrichtung 15 vorgesehen, die je nach Schaltstellung entweder die von der Eingabebaugruppe 6'-l oder dem Funkempfänger 11 kommenden Messwerte dem Eingangstreiber 12' zuführt. Der nachgeordnete Regelalgorithmus 13' erzeugt Steuerwerte, die über eine weitere Umschalteinrichtung 16 entweder der Ausgabebaugruppe 6 '-2 oder einer Vergleichseinrichtung 17 zugeführt werden, welche außerdem die von dem Funkempfänger 11 empfangenen Steuerwerte des alten Automatisierungsgeräts 7 erhält. Die während des Betriebs des Sensors 1-1 und Aktors 1-2 zusammen mit dem alten Automatisierungsgerät 7 erhaltenen Mess- werte und erzeugten Steuerwerte werden drahtlos an das neue Automatisierungsgerät 7' übertragen, wobei die von dem neuen Automatisierungsgerät 7' aufgrund der übertragenen Messwerte erzeugten Steuerwerte mit den von dem alten Automatisierungs- gerät 7 erzeugten Steuerwerten verglichen werden. Nach dem Test werden der Sensor 1-1 und Aktor 1-2 von dem alten Auto ¬ matisierungsgerät 7 getrennt und an der Eingabe- bzw. Ausgabegaugruppe 6'-l bzw. 6 ' -2 des neuen Automatisierungsgeräts 7' angeschlossen.
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