MAIER, Stefan (Baselmatten 7, Rheinfelden, 79618, DE)
| Patentansprüche 1 . Verfahren zum Austausch eines an einem Feldbus befindlichen Feldgeräts (F; F1 , F2, F3) in einem dezentralen Prozessautomatisierungssystem, -wobei mittels einer automatischen Neuzuordnung eine eindeutige Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) des Feldgeräts (F; F1 , F2, F3) erzeugt wird, -wobei die Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) von dem auszutauschenden Feldgerät (F1 ) in ein Übertragungswerkzeug und/oder Display (D) übertragen und gespeichert wird, -wobei das Übertragungswerkzeug und/oder Display (D) die eindeutige Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) aus dem auszutauschenden Feldgerät (F1 ) in das typengleiche Ersatz-Feldgerät (F2, F3) einmalig überträgt, und -wobei die eindeutige Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) des auszutauschenden Feldgeräts (F1 ) selbständig durch eine im auszutauschenden Feldgerät (F1 ) vorliegende, eindeutige Nummer überschrieben wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Überschreibung der eindeutige Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) des auszutauschenden Feldgeräts (F1 ) selbständig durch eine in dem auszutauschenden Feldgerät (F1 ) vorliegende, eindeutige Nummer automatisch nach einem Neustart des auszutauschenden Feldgeräts (F1 ) durchgeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als vorliegende, eindeutige Nummer im auszutauschenden Feldgerät (F1 ) die Elektronik-Seriennummer (EL-SerienNr) der Elektronik des Feldgeräts (F1 ) verwendet wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei nach der Übertragung ins Display (D) und/oder nach einem Neustart des auszutauschenden Feldgeräts (F1 ), dessen eindeutige Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) mit den in den Ersatz-Feldgerät (F2, F3) vorliegenden Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) verglichen wird. 5. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein zusätzlicher Identifizierungsmarker (Token) mit der eindeutige Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) in das Übertragungswerkzeug übertragen wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zusätzliche Identifizierungsmaker (Token) mit der eindeutige Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) in das Übertragungswerkzeug (D) übertragen wird. 7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die eindeutige Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) des auszutauschenden Feldgeräts (F1 ) nur durch die eindeutige Nummer überschrieben wird, falls der Identifizierungsmaker (Token) im das Übertragungswerkzeug (D) vorliegt und die Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) im auszutauschenden Feldgerät (F1 ) und Übertragungswerkzeug (D) identisch sind. 8. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei nur der Hersteller spezifischen Teil der Identifizierungskennzeichnung (Device-ID) übertragen wird. |
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Austausch eines an einem Feldbus befindlichen Feldgeräts in einem dezentralen
Prozessautomatisierungssystem, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
In der Automatisierungstechnik werden heute Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte zur Erfassung von Prozessvariablen sind
Füllstandmessgeräte, Massedurchflussmesser, Druckmesser,
Temperaturmesser etc., die die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Massedurchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen. Beispiele für Feldgeräte zur Beeinflussung von Prozessvariablen sind sogenannte Aktoren, die z.B. als Ventile den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt oder als Pumpen den Füllstand eines Mediums in einem Behälter steuern. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firmengruppe Endress + Hauser angeboten und vertrieben. Unter dem in Verbindung mit dieser Erfindung stehenden Begriff Feldgerät sind somit alle Typen von Messgeräte und Aktoren zu verstehen. Weiterhin umfasst der Begriff Feldgerät aber auch z.B. ein Gateway, einen Funkadapter oder andere in ein Bussystem integrierte/integrierbare Busteilnehmer.
Die Feldgeräte sind über entsprechende Kommunikationsverbindungen, in der Regel über einen Datenbus, mit einer Prozessleitzentrale verbunden, die den gesamten Prozessablauf steuert bzw. einen direkten Zugriff zum
Bedienen, Parametrieren oder Konfigurieren auf die einzelnen Feldgeräte ermöglicht. Durch den direkten Zugriff können Einstellungen, z.B. Parameter, am Feldgerät geändert werden oder spezielle Diagnosefunktionen
aufgerufen werden. Neben dem Zugriff über die Prozessleitzentrale ist auch ein zeitweiliger Zugriff, z.B. über ein tragbares Handbediengerät bzw.
Handheld, tragbarer Rechner oder ein Handy möglich. Um die Bedienung verschiedener Feldgeräte von der Prozessleitzentrale zu ermöglichen, muss der Prozessleitzentrale die Funktionalität des Feldgerätes bekannt sein. Die Funktionalität eines Feldgerätes wird normalerweise mittels einer Gerätebeschreibung beschrieben. Hierfür stehen spezielle
standardisierte Gerätebeschreibungssprachen zur Verfügung; Beispiele sind CAN - EDS (Control Aria Network - Electronic Data Sheet), Hart - DDL (Hart - Device Description Language), FF - DDL (Fieldbus Foundation - Device Description Language), Profibus - GSD (Profibus - Gerätestammdaten), Profibus - EDD (Profibus - Electronic Device Description). Von der
Prozessleitzentrale erfolgt die Bedienung des Feldgerätes meist über eine grafische Bedienoberfläche, die die Inbetriebnahme, Wartung,
Datensicherung, Problembehebung und Gerätedokumentation erleichtert.
In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über
Bussysteme, wie beispielsweise über Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART® mit zumindest einer übergeordneten Steuereinheit verbunden. Die von der Steuereinheit gesteuerte Datenkommunikation auf dem
Bussystem kann sowohl drahtgebunden als auch drahtlos erfolgen.
Normalerweise handelt es sich bei der übergeordneten Steuereinheit um eine SPS bzw. eine PLC (Programmable Logic Controller) oder um eine DCS (Distributed Control System). Das übergeordnete Steuersystem dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und Bedienung der Feldgeräte. Neben den übergeordneten Steuersystemen mit integriertem Konfigurier- /Managementsystem sind eigenständige Konfigurier-/Managementsysteme bekannt geworden. Eigenständige Konfigurier-/Managementsysteme sind beispielsweise das Bedien Werkzeug FieldCare der Firmengruppe
Endress+Hauser, das Bedien Werkzeug Pactware, das Bedien Werkzeug AMS von Fisher-Rosemount oder das Bedien Werkzeug PDM von Siemens.
Bedienwerkzeugs, die in Leitsystem-Anwendungen integriert sind, sind das PCS7 von Siemens, das Symphony von ABB und das Delta V von Emerson. Die Datenübertragung zwischen dem Feldgerät und der Prozessleitzentrale erfolgt drahtgebunden oder drahtlos nach einem der bekannten internationalen Standards für Feldbusse, wie z.B. Hart, Foundation Fieldbus, Profibus, CAN etc oder für entfernt angeordnete Anlagenteile über öffentliche Kommunikationsnetze. Zur Identifikation der einzelnen Feldgeräte am
Feldbus und zur Steuerung der Kommunikation hat jedes Feldgerät eine eigene, eindeutige Identifikationsnummer bzw. Adresse, über die die
Feldbus-Kommunikation entsprechend koordiniert wird.
Im Gegensatz zu ProfiBus erfolgt die Adressenvergabe bzw.
Adressenverwaltung an die Feldgeräte bei Foundation Fieldbus automatisch. Damit am Foundation Fieldbus neue Feldgeräte erkannt werden können, wird zur Identifikation der Feldgeräte die Identifikationsnummer verwendet. Diese Identifikationsnummer, so fordert es die Fieldbus Foundation
Spezifikation, muss weltweit einmalig und eindeutig festgelegt werden. Über die Reservierung eines Hersteller-Codes bei der Foundation, der Bestandteil dieser Identifikationsnummer ist, wird sichergestellt, dass die Leitsysteme die Feldgeräte unterschiedlicher Hersteller unterscheiden können. Über einen vom jeweiligen Hersteller zu definierenden Device Type Code werden die einzelnen Feldgerätefamilien eines Hersteller unterschieden. Pro Familie müssen dann die einzelnen Feldgeräte über eine, pro Feldgerät zu
vergebende Nummer, weltweit eindeutig sein. Würden zwei Feldgeräte mit der gleichen Identifikationsnummer am Bus angeschlossen, würden diese nicht vom Leitsystem erkannt werden können.
Dies ist in der Technischen Datenblatt TN-002„Device ID Format 1 .1 " aus der Spezifikation von FOUNDATION Fieldbus beschrieben.
Auszug aus der TN-002„Device ID Format 1.1 "
DEVJD is a Visible String data type of 32 octets in length. It is used in the address assignment procedure to uniquely identify the device. FF- 880 specifies (in Section 8 page 52) "This contains the device
Information. It is set to a unique value for each individual device by the manufacturer. The exact format and values for part of the string are specified by profile." This Tech Note defines the format for DEVJD. Format
Rules
(1 ) The first six (6) octets shall be a string of hexadecimal characters * expressing the Manufacturer's ID (MANUFACJD), a 24-bit binary number already registered with FF.
(2) The next twenty-six (26) octets shall be a unique visible string (26 characters) assigned by the manufacturer.
(3) The contents of the twenty-six (26) octet visible string shall be left justifed, and padded with Spaces to the right to fill the entire twenty-six (26) octet field. There must be no NUL (0x00) characters in the field.
* Note applying to rules (1 ) and (2):
"When an alphabetic character (a-f) appears in the hexadecimal characters, upper case (A-F) shall be used." For example, "48574C
" shall be used instead of "48574c ".
NOTE: The original requirement that "the next four (4) octets" following the MANUFACJD "shall be a string of hexadecimal characters * expressing the Device Type (DEV_TYPE), a 16-bit binary number assigned by the manufacturer" has been removed.
DEVJD is Unique
Since each Manufacturer's ID is registered with FF, the first six octets are guaranteed to be unique to each manufacturer. It is the manufacturer's responsibility to make the remaining part unique with respect only to their own manufacturing Operations. Individual manufacturers do not need to know how other manufacturers use the remaining part, because their Manufacturer's ID portion of the DEVJD would never coincide with another manufacturer's. Restricting the contents of the last twenty-six (26) octets to visible string characters according to the format specified by Rule (4) allows the device ID to be easily displayed by diagnostic Werkzeugs.
In einem gruppenweiten Standard definiert Endress + Hauser, dass die Seriennummer des jeweiligen Feldgerätes als Bestandteil der Identifikationsnummer bzw. Device-ID zu verwenden ist. Da diese
Seriennummer von sich aus schon weltweit eindeutig vergeben wird, kommt Endress+Hauser somit der Forderung der Foundation Fieldbus Spezifikation nach, die Identifikationsnummer weltweit eindeutig zu halten.
Andere Hersteller verwenden nicht unbedingt die Seriennummer der
Feldgeräte als Bestandteil der Identifikationsnummer, stellen aber trotzdem über eindeutige Nummern sicher, dass ihre Identifikationsnummer weltweit eindeutig ist.
Somit wird aber immer die Identifikationsnummer eindeutig dem Feldgerät zugeordnet.
Eine weitere wichtige Kennung für das Leitsystem ist der Geräte- Messstellenkennzeichnung bzw. Tag. Dieser wird bei der Inbetriebnahme oder der Projektierung der Anlage vom Kunden vergeben und Identifiziert die Messstelle. Über die Identifizierung des Feldgerätes über die
Identifikationsnummer und die Zuordnung eines Messstellenkennzeichnung bzw. Tags werden im Leitsystem die Identifikationsnummer und die
Messstellenbezeichnung miteinander gekoppelt. Diese Kopplung führt bei einem Feldgerätetausch dazu, dass im Leitsystem der entsprechenden Messstelle mit der entsprechenden Messstellenkennzeichnung ein neues Feldgerät mit neuer Identifikationsnummer zugeordnet werden muss.
Weiterhin muss der im System gespeicherte Parametersatz ins neue
Feldgerät geladen werden. Erst nach dieser Neuzuordnung und dem
Download ist das Feldgerät an dieser Messstelle wieder betriebsbereit. Über Mechanismen wie z.B. das HistoROM Konzept von Endress+Hauser, Zwischenspeicherung der Parameter im Display oder einen Parameter Up- /Download über den Feldbus können die Parameter und Einstellungen von einem Feldgerät ins andere kopiert werden. Allerdings kann die
Identifikationsnummer nicht Bestandteil dieses kopierfähigen
Parametersatzes sein, da sonst die weltweit eindeutige Vergabe der
Identifikationsnummer nicht mehr gewährleistet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum zuverlässigen Feldgeräte-Austausch an einem Feldbus zu ermöglichen, ohne dass die Durchführung eine Neuzuordnung einer neuen Identifikationsnummer zu einer bereits bestehenden Messstellenkennzeichnung in einem Leitsystem notwendig ist.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Anspruch 1 angeführten Verfahrensmerkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen des Verfahrens angegeben.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. In den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind zur besseren Übersicht und zur Vereinfachung die
Elemente, die sich in ihrem Aufbau und/oder in ihrer Funktion entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
Idealerweise wird ein neues Feldgerät F in der Prozessanlage montiert und kann so in Betrieb genommen werden, dass aus Sicht des Leitsystems nur ein temporärer Geräteausfall zu quittieren ist, diese Austausch-Funktion im Leitsystem aber nicht ausgeführt werden muss und eine automatische Neuzuordnung einer eindeutigen Identifikationskennzeichnung Device-ID des Feldgeräts F ermöglicht. Diese automatische Neuzuordnung hätte den großen Kundennutzen, dass bei einem Geräteausfall der Monteur auf der Anlage ein Gerätetausch vornehmen kann, ohne dass er zusätzlich Leitsystemkenntnisse besitzen muss oder dass eine zusätzliche höher qualifizierte Fachkraft für den
Austausch im Leitsystem benötigt wird. Der Austausch erfolgt in diesem Fall quasi so einfach, wie bei einem 4-20mA - Stromschleifen gespeisten
Zweileiter-Feldgeräts F1 .
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein erstes Verfahren gelöst. Dieses erste Verfahren ist in der Fig. 1 dargestellt. Der herstellerspezifische Teil der Identifikationsnummer Device-ID wird nicht mehr fest an das Gerät bzw. Feldgerät F gebunden. Prinzipiell kann die Identifikationsnummer Device-ID von einem zum anderen Feldgerät F transferiert werden. Das widerspricht erst einmal nicht der FOUNDATION Fieldbus Spezifikation. Es muss nur sichergestellt werden, dass die Identifikationsnummer Device-ID nicht mehrfach in unterschiedlichen Feldgeräten F in diesem oder weiteren dezentralen Prozessautomatisierungssystemen vorkommen kann. Um sicher zu stellen, dass die Identifikationsnummer Device-ID nicht mehrfach vorkommt, wird diese Identifikationsnummer Device-ID auf das
transferierende Bedienwerkzeug, Display und/oder Übertragungswerkzeug D übertragen. Wird der herstellerspezifische Teil der Identifikationsnummer Device-ID auf das Übertragungswerkzeug D übertragen, wird diese im ersten Feldgerät F1 durch eine andere eindeutige Nummer ersetzt. Das kann z.B. die Elektronik-Seriennummer EL-SerienNr sein. Somit besitz das erste Feldgerät F1 immer noch eine weltweit eindeutige Identifikationsnummer. Die Identifikationsnummern Device-ID, entspricht allerdings nicht mehr die Nummer, die im Leitsystem der entsprechenden Messstelle Tag in der Prozessanlage zugeordnet ist. In einem weiteren Schritt kann die Identifikationsnummer Device-ID im Übertragungswerkzeug D auf ein neues zweites Feldgerät F2 übertragen werden. Die bisher verwendete Identifikationsnummer Device-ID im neuen zweiten Feldgerät F2 wird entweder auf das Übertragungswerkzeug D zurück transferiert oder überschrieben. Das könnte davon abhängen, ob die bisher verwendete Identifikationsnunnnner Device-ID eine von Endress+Hauser vergeben Identifikationsnunnnner Device-ID ist oder allgemein die Elektronik- Seriennummer EL-SerienNr repräsentiert. Ist eine andere eindeutige Identifikationsnummer Device-ID schon im zweiten Feldgerät vorhanden, wird die neue Identifikationsnummer Device-ID nicht aus dem Display D an das zweite Feldgerät F2 übertragen. Sondern die neue Identifikationsnummer Device-ID kann aus dem Display D an ein weiteres drittes Feldgerät F3 übertragen werden, welche über eine vom Hersteller vergebene Identifikationsnummer Device-ID verfügt.
Werden bei diesem Verfahren zusätzlich alle Parameter übertragen, entspricht das neue zweite Feldgerät F2 genau dem zu ersetzenden ersten Feldgerät F1 . Somit sieht es für das Leitsystem aus, als ob das erste
Feldgerät F1 nur für eine gewisse Zeit nicht am Feldbus installiert war. Ein Austausch der Feldgeräte F incl. Parameter-Download im Leitsystem ist durch dieses erfindungsgemäße Verfahren nicht erforderlich. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass eine vom Hersteller einmal vergebene
Identifikationsnummer Device-ID nicht mehrfach vorkommen kann.
In Fig. 2 ist einer weiterentwickelten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. In diesem zweiten Verfahren könnte das Transferieren der Identifikationsnummer Device-ID auf das Übertragungswerkzeug bzw. Display D zwar erfolgen, das Feldgerät F verwendet aber, solange das Übertragungswerkzeug bzw. Display D noch angeschlossen ist, diese
Identifikationsnummer Device-ID weiter. Erst nach Abbruch der Verbindung zwischen Übertragungswerkzeug bzw. Display D und dem Feldgerät F oder einem Neustart des Feldgeräts F wird die Identifikationsnummer Device-ID im Feldgerät F durch eine andere Nummer ersetzt. Das hätte z.B. den Vorteil, dass die Identifikationsnummer Device-ID auf das
Übertragungswerkzeug bzw. Display D übertragen werden kann, aus Sicht des Leitsystems das Feldgerät F aber noch weiterarbeitet. Fällt dann das Feldgerät F aus und muss ersetzt werden, befindet sich die
Identifikationsnummer Device-ID bereits auf der Displaykomponente bzw. dem Übertragungswerkzeug D und kann auf das neue zweite Feldgerät F2 übertragen werden.
Eine dritte Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wie folgt beschrieben, realisiert und in Fig. 3 entsprechend dargestellt.
Die Identifikationsnummer Device-ID wird vom auszutauschenden Feldgerät F1 ins Übertragungswerkzeug D kopiert. Das auszutauschende Feldgerät F1 selbst verwendet die Identifikationsnummer Device-ID weiterhin. Zusätzlich wird ein zusätzlicher Identifizierungsmarker Token ins
Übertragungswerkzeug bzw. Display D übertragen. Nach einem Neustart des auszutauschende Feldgerät F1 prüft das Feldgerät F1 oder nach Austausch des Feldgerät F1 prüft während der Inbetriebnahme das Ersatz-Feldgerät F2, F3, ob es den Identifizierungsmarker Token noch besitz. Besitzt das
Feldgerätes F den Identifizierungsmarker Token wird die
Identifikationsnummer Device-ID weiterhin verwendet. Ist der
Identifizierungsmarker Token im Feldgerätes F nicht vorhanden, wird geprüft, ob das Übertragungswerkzeug bzw. Display D die gleiche
Identifikationsnummer Device-ID, wie im Feldgerät F, trägt und es den dazugehörigen Identifizierungsmarker Token besitzt. Falls das
Übertragungswerkzeug bzw. Display D die gleiche Identifikationsnummer Device-ID, wie im Feldgerät F, trägt und der dazugehörigen
Identifizierungsmarker Token vorhanden ist, wird im Feldgerät F eine neue Identifikationsnummer Device-ID, z.B. die Elektronik-Seriennummer El- SerienNr, verwendet. Andernfalls wird die Identifikationsnummer Device-ID im Feldgerät F ebenfalls weiterverwendet.
Mit dieser Variante kann das auszutauschende Feldgerät F1 so lange betrieben werden, bis ein Austausch des Feldgeräts F erfolgen muss. In diesem Fall befindet sich die Identifikationsnummer Device-ID dann bereits auf dem Übertragungswerkzeug bzw. Display D und kann auf ein Ersatz- Feldgerät F2, F3 übertragen werden. Bezugszeichenliste
F Feldgerät
F1 Erstes Feldgerät, auszutauschendes Feldgerät
F2 Zweites Feldgerät, Ersatz-Feldgeräts
F3 Drittes Feldgerät, Ersatz-Feldgeräts
D Ubertragungswerkzeug, Tool, Display, Handheld, tragbares Handbediengerät, tragbarer Rechner, mobiles Telefon
FB Feldbus
Dev -ID Identifikationsnummer
Tag Messstellenkennzeichnung
Token Identifizierungsmarker
EI-SerienNr Elektronik-Seriennummer