Automatisierungstechnik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Anlage der Automatisierungstechnik, wobei in der Anlage eine Vielzahl von Feldgeräten eingebunden sind, wobei die Feldgeräte Daten generieren, bei denen es sich insbesondere um Messdaten, Steuerdaten, Kalibrier- /Parametrierdaten, Diagnose-, Historien- und/oder Statusdaten handelt und wobei die Feldgeräte untereinander und mit zumindest einer übergeordneten Einheit mittels eines ersten

Kommunikationsnetzwerks in Kommunikationsverbindung stehen. Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Cloud Gateway, welches zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Feldgeräte bekannt geworden, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Automatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierung werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, bzw. Sensoren. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, pH-Messung, Füllstandmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck,

Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktoren verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.

Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser-Gruppe produziert und vertrieben.

In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über Kommunikationsnetzwerke wie beispielsweise Feldbusse (Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) mit übergeordneten Einheiten verbunden. Bei den übergeordneten Einheiten handelt es sich um Steuereinheiten, wie beispielsweise eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) oder einen PLC (Programmable Logic Controller). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Die von den Feldgeräten, insbesondere von Sensoren, erfassten Messwerte werden über das jeweilige Bussystem an eine (oder gegebenenfalls mehrere) übergeordnete Einheit(en) übermittelt, die die Messwerte gegebenenfalls weiterverarbeiten und an den Leitstand der Anlage weiterleiten. Der Leitstand dient zur Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung und Prozessteuerung über die übergeordneten Einheiten. Daneben ist auch eine Datenübertragung von der übergeordneten Einheit über das Bussystem an die Feldgeräte erforderlich, insbesondere zur Konfiguration und Parametrierung von Feldgeräten sowie zur Ansteuerung von Aktoren.

Heutzutage verfügbare Systeme zum Überwachen von Anlagenkomponenten (sogenannte„Asset Health'-Systeme) rufen zyklisch Daten von Feldgeräten (bspw. Informationen über die

Gerätegesundheit) ab. Die Informationen, welche Daten abgerufen werden sollen, sind jedoch lokal im Überwachungssystem gespeichert. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass das

Überwachungssystem lokal läuft und auch die besagten Informationen über die abzurufenden Daten nur lokal verfügbar sind. Eine automatische Aktualisierung oder eine entferne Konfiguration des Überwachungssystems ist folglich nicht vorgesehen. Beispielweise müssen beim Einbau eines neuen Feldgerätetyps besagte lokal gespeicherte Informationen aktualisiert werden - andernfalls ist dem Überwachungssystem das Feldgerät unbekannt oder es kann nur standardisierte

Feldgerätedaten abrufen. Herstellerspezifische Diagnosedaten, wie beispielsweise bei Feldgeräten der Anmelderin verfügbare„Heartbeaf'-Diagnosedaten, sind auf diesem Wege nicht abrufbar.

Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Cloud Gateway vorzustellen, welches eine benutzerfreundliche und insbesondere flexible

Überwachung von Komponenten einer Anlage der Automatisierungstechnik erlaubt.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Überwachen einer Anlage der Automatisierungstechnik gelöst, wobei in der Anlage eine Vielzahl von Feldgeräten eingebunden sind, wobei die Feldgeräte Daten generieren, bei denen es sich insbesondere um Messdaten, Steuerdaten, Kalibrier-

/Parametrierdaten, Diagnose-, Historien- und/oder Statusdaten handelt und wobei die Feldgeräte untereinander und mit zumindest einer übergeordneten Einheit mittels eines ersten

Kommunikationsnetzwerks in Kommunikationsverbindung stehen, umfassend:

Verbinden eines Cloud Gateways, insbesondere eines Routers oder eines Switches, mit dem Kommunikationsnetzwerk der Anlage;

Ermitteln der an dem ersten Kommunikationsnetzwerk angeschlossenen Feldgeräte mittels des Cloud Gateways;

Prüfen, ob für zumindest einen Teil der ermittelten Feldgeräte auf einem über ein zweites Kommunikationsnetzwerk mit dem Cloud Gateway verbundenen Server zu den ermittelten Feldgeräten korrespondierende Gerätebeschreibungen vorhanden sind; Herunterladen der zu den jeweiligen ermittelten Feldgeräten korrespondierenden Gerätebeschreibungen von dem Server über das zweite Kommunikationsnetzwerk und Installieren der Gerätebeschreibungen auf dem Cloud Gateway;

Erstellen zumindest eines Konfigurationsplans mittels des Servers, wobei der Konfigurationsplan zumindest ein abzufragendes Feldgerät, den Typ der abzufragenden

Daten der Feldgeräte und die Häufigkeit des Abfragens, bzw. einen oder mehrere Zeitpunkt für das Abfragen, der Daten für jedes einzelne der abzufragenden Feldgerät definiert;

Übermitteln des Konfigurationsplans an das Cloud Gateway;

- Abfragen der Daten von den abzufragenden Feldgeräten mittels des Cloud Gateways gemäß dem auf dem Cloud Gateway befindlichen Konfigurationsplan;

Übermitteln der abgefragten Daten an den Server durch das Cloud Gateway; und Sammeln und Auswerten der übermittelten Daten auf dem Server. Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass auf einfache Art und Weise eine Überwachung von Feldgeräten der Automatisierungstechnik in einer Anlage etabliert werden kann. Das Cloud Gateway besitzt eine quasi„Plug and Play"-Funktionalität, indem dieses alle an ihm angeschlossenen Feldgeräte automatisch erkennt und sich deren korrespondierende Gerätebeschreibungen von dem Server herunterlädt. Hierbei werden nur diejenigen

Gerätebeschreibungen heruntergeladen, für welche auch tatsächlich Feldgeräte vorhanden sind. Im idealen Fall muss ein Bediener das Cloud Gateway lediglich an einen oder mehrere Feldbusse anschließen, sowie die Parameter für die Kommunikation mit dem Server über das zweite

Kommunikationsnetzwerk eingeben. Diese Parameter sind beispielsweise Zugangsdaten für den Server.

Das Cloud Gateway ist derart ausgestaltet, dass dieses mit einer Vielzahl unterschiedlicher Kommunikationsnetzwerke, welche sich sowohl hardwaremäßig (OSI Layer 1 , beispielsweise hinsichtlich des Steckertyps, der übermittelten elektrischen Leistung, etc.), aber auch hinsichtlich des jeweils verwendeten Protokolls unterscheiden. Das erste Kommunikationsnetzwerk kann dabei sowohl drahtgebunden als auch drahtlos ausgestaltet sein. Es werden beispielsweise Feldbusse der Automatisierungstechnik, wie beispielsweise HART, Profibus, Foundation Fieldbus, aber auch IT- Kommunikationsnetzwerke, wie beispielsweiese Ethernet unterstützt. Das Cloud Gateway ermöglicht den gleichzeitigen Anschluss mehrerer erster, auch untereinander verschiedener Kommunikationsnetzwerke.

Bei dem zweiten Kommunikationsnetzwerk handelt es sich insbesondere um das Internet, bzw. um ein Kommunikationsnetzwerk, welches einen Zugang zum Internet ermöglicht. Im Falle, dass das zweite Kommunikationsnetzwerk drahtlos ausgestaltet ist, handelt es sich bei diesem insbesondere um GSM, UMTS, LTE, 5G, etc. Der Server ist vorteilhafterweise für einen Bediener mittels des Internets erreichbar und ermöglicht Cloud-Funktionalitäten. Das Erstellen des Konfigurationsplans wird entweder automatisch vom Server vorgenommen, oder mithilfe des Bedieners. Im letztgenannten Fall verbindet sich der Bediener, beispielsweise mittels eines PCs, mit dem Server und erstellt, beispielsweise mithilfe einer Eingabemaske, den

Konfigurationsplan. Feldgeräte, welche im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannt sind, sind bereits im einleitenden Teil der Beschreibung beispielhaft genannt worden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Einbinden eines neuen Feldgeräts in die Anlage automatisch von dem Cloud Gateway detektiert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Cloud Gateway für das neue Feldgerät eine zu dem neuen Feldgerät korrespondierende Gerätebeschreibung von dem Server herunterlädt und installiert. Ein Hinzufügen eines neuen Feldgeräts ist somit problemlos möglich, was die Flexibilität des

Überwachens erhöht. Das Detektieren und Herunterladen der Gerätebeschreibung verläuft auch hier automatisch, so dass ein Bediener selbst diese Schritte nicht vornehmen muss.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, die Gerätebeschreibungen für eines oder mehrere Feldgeräte selbstständig zu aktualisieren, wenn das Feldgerät entweder hardwareseitig neu konfiguriert oder neu parametriert wird, bzw. die Firmware aktualisiert wird, oder wenn für ein oder mehrere

Feldgeräte, bzw. Feldgerätetypen aktualisierte Gerätebeschreibungen zur Verfügung stehen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, der aktuell auf dem Cloud Gateway befindliche Konfigurationsplan mittels des Servers angepasst wird, indem der Server eine Kopie des Konfigurationsplans vorhält, wobei ein Bediener auf den Server zugreift und die in der Kopie des Konfigurationsplans enthaltenen Definitionen ändert. Hierbei kann es sich um den Server handeln, an welchen die abgefragten Daten übermittelt werden, bzw. von welchem die Gerätebeschreibungen heruntergeladen werden. Alternativ befindet sich der Server lokal bei dem Bediener/Kunden. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Server, mittels welchem der Bediener den Konfigurationsplan bearbeitet, als Webserver des Cloud Gateways ausgestaltet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die angepasste Kopie des Konfigurationsplans auf das Cloud Gateway geladen wird, um den aktuell auf dem Cloud Gateway befindlichen Konfigurationsplan zu aktualisieren. Es kann hierbei vorgesehen sein, den vorher vorhandenen Konfigurationsplan in einer Historie zu speichern, um diesen bei Bedarf wieder verwenden zu können.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Cloud Gateway den aktuell auf dem Cloud Gateway befindlichen Konfigurationsplan anhand historischer Informationen selbstständig optimiert und aktualisiert. Ein Beispiel solcher historischen Informationen können Events sein, welche in einem Diagnosefall eines Feldgeräts generiert werden. Es kann auch vorgesehen sein, die selbstständige Optimierung des Konfigurationsplans von dem Server vornehmen zu lassen, falls dieser auf die historischen Informationen Zugriff besitzt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Aktualisieren des Konfigurationsplans im laufenden Betrieb des Cloud

Gateways durchgeführt wird. Der Betrieb des Cloud Gateways wird dadurch nicht unterbrochen, was eine flexible und einfache Anpassung ermöglicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die angepasste Kopie des Konfigurationsplans , bzw. der durch das Cloud Gateway aktualisierte Konfigurationsplan auf dem Server gespeichert wird und standardmäßig für den Produkttyp des

Feldgeräts und/oder für die Prozessstelle des Feldgeräts vorgeschlagen wird. Ein Benutzer kann auf diese Art und Weise vorkonfigurierte, zur Applikation passende Konfigurationspläne übernehmen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Feldgerät eine Warnmeldung generiert und an den Server übermittelt, im Falle dass für zumindest eines der Feldgeräte keine korrespondierende Gerätebeschreibung auf der Datenbank vorhanden ist. Der Bediener wird durch die Warnmeldung beispielsweise aufgefordert, die fehlenden Gerätebeschreibungen auf den Server zu laden, bzw. eine Internetadresse anzugeben, unter welcher sich die fehlenden Gerätebeschreibungen aufrufen lassen.

Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Cloud Gateway gelöst, welches zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist. Bei dem Cloud Gateway handelt es sich um ein Netzwerkgerät, insbesondere um einen Switch oder einen Router, welches eine Verbindung der Feldgeräte zu dem Server etabliert.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 : ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems. Hierbei ist eine Anlage A der Automatisierungstechnik dargestellt. An einem Datenbus D1 sind mehrere Workstation-PC WS1 , WS2 in der Leitebene der Anlage A angeschlossen. Diese Workstation-PCs dienen als

übergeordnete Einheiten (Leitsystem bzw. Steuereinheit), unter anderem zur Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung und zum Engineering wie zum Bedienen und Überwachen von Feldgeräten. Der Datenbus D1 arbeitet z. B. nach dem Profibus DP-Standard oder nach dem HSE (High Speed Ethernet)-Standard der Foundation Fieldbus. Über ein Gateway G1 , das auch als Linking Device, Field Controller oder auch als Segment-Koppler bezeichnet wird, ist der Datenbus D1 mit einem Feldbus-Segment SM1 verbunden. Das Feldbus-Segment SM1 besteht aus mehreren Feldgeräten F1 , F2, F3, F4, die über ein erstes Kommunikationsnetzwerk KN miteinander verbunden sind. Bei den Feldgeräten F1 , F2, F3, F4 kann es sich sowohl um Sensoren oder um Aktoren handeln. Bei dem ersten Kommunikationsnetzwerk handelt es sich insbesondere um einen Feldbus der

Automatisierungstechnik, welcher entsprechend nach einem der bekannten z.B. Feldbusstandards Profibus, Foundation Fieldbus oder HART arbeitet.

Beispiele und Funktionen solcher Feldgeräte F1 , F2, F3, F4 sind bereits im einleitenden Teil der Beschreibung aufgeführt worden.

An das erste Kommunikationsnetzwerk KN 1 ist ein Cloud Gateway CG angeschlossen. Bei diesem handelt es sich insbesondere um einen Router oder einen Switch. Über ein zweites

Kommunikationsnetzwerk KN2 ist das Cloud Gateway CG mit einem cloudfähigen Server SE in Kommunikationsverbindung. Bei dem zweiten Kommunikationsnetzwerk KN2 handelt es sich insbesondere um das Internet. Neben dem ersten Kommunikationsnetzwerk KN 1 kann das Cloud Gateway CG an eine Vielzahl weiterer, verschiedener Kommunikationsnetzwerke angeschlossen werden. Bei erstmaligem Verbinden mit dem ersten Kommunikationsnetzwerk KN1 sucht das Cloud Gateway CG nach an dem ersten Kommunikationsnetzwerk KN 1 angeschlossenen Feldgeräten F1 , F2, F3, F4. Hierfür hört es beispielsweise den zyklischen Datenverkehr zwischen den Feldgeräten und dem Gateway G1 ab und extrahiert aus diesem die Feldbusadresse der Feldgeräte F1 , F2, F3, F4.

Anschließend fragt das Cloud Gateway mittels azyklischer Kommunikation weitere Informationen der Feldgeräte F1 , F2, F3, F4 ab, bspw. deren Seriennummer, Gerätetyp, Firmwareversion, etc. Hierfür ist das Cloud Device je nach verwendetem Feldbus als Master ausgestaltet. Mittels diesen weiteren Informationen kann das Cloud Gateway CG die Feldgeräte F1 , F2, F3, F4 eindeutig bestimmen und vom Server SE die jeweils passenden Gerätebeschreibungen oder Treiber herunterladen und installieren. Diese Vorgänge geschehen automatisch und stellen daher für einen Bediener BE einen hohen Komfort dar. Sind für ein oder mehrere Feldgeräte F1 , F2, F3, F4 keine passenden Gerätebeschreibungen auf dem Server SE vorhanden, so generiert das Cloud Gateway CG eine Alarmmeldung, welche an den Server SE übermittelt wird.

Werden Feldgeräte F1 , F2, F3, F4 geupdatet oder kommen neue Feldgeräte hinzu, so detektiert das Cloud Gateway CG diese Änderungen automatisch und lädt die nun aktuell passenden

Gerätebeschreibungen für die geänderten Feldgeräte F1 , F2, F3, F4 herunter.

Auf dem Cloud Gateway CG befindet sich zumindest ein Konfigurationsplan KP, oder auch

Ablaufplan. Dieser Konfigurationsplan KP legt fest, zu welchen Zeitpunkten welche Daten von welchen Feldgeräten F1 , F2, F3, F4 mittels des Cloud Gateways abgerufen werden sollen. Sind mehrere erste Kommunikationsnetzwerke an dem Cloud Gateway CG angeschlossen, so kann für jedes dieser ersten Kommunikationsnetzwerke ein eigener Konfigurationsplan auf dem Cloud Gateway CG vorgesehen sein.

Das Erstellen eines solchen Konfigurationsplans KP kann von einem Bediener BE mittels des Servers SE vorgenommen werden. Hierfür verbindet sich der Bediener BE beispielsweise mittels eines PCs via Internet mit dem Server SE und authentifiziert sich gegenüber diesem. Nach erfolgter Authentifizierung erhält der Bediener BE Zugriff auf ein Softwaretool ST des Severs SE welches eine Liste aller seiner ihm zugeordneten Cloud Gateways CG und die mit diesem verbundenen Feldgeräte F1 , F2, F3, F4 anzeigt. An dieser Stelle wird dem Bediener BE auch die Alarmmeldung angezeigt, welcher bei nicht-Vorliegens einer passenden Gerätebeschreibung für ein Feldgerät F1 , F2, F3, F4 von einem Cloud Gateway CG generiert wird. Mittels Eingabemasken kann der Bediener BE nun auf komfortable Art und Weise Konfigurationspläne KP für die verschiedenen Cloud Gateways CG erstellen. Des Weiteren wird bekommt der Bediener BE die bereits vorhandenen, auf den Cloud Gateways CG befindlichen Konfigurationspläne KP angezeigt und kann diese einsehen, bzw. bei Bedarf aktualisieren.

Nach Erstellen bzw. Aktualisieren eines Konfigurationsplans KP wird dieser an das Cloud Gateway CG übermittelt, worauf dieses den Konfigurationsplan KP installiert, bzw. einen bereits vorhandenen Konfigurationsplan KP überschreibt. Hierfür wird der Betrieb des Cloud Gateways CG nicht unterbrochen, so dass ein mitunter zeitintensiver Neustart des Cloud Gateways CG vor Ort nicht vonnöten ist. Vorteilhafterweise ist auf dem Server SE eine automatische Optimierungskomponente OK vorgesehen, welche ein selbstständiges Aktualisieren des Konfigurationsplans KP auf Basis historischer Informationen vorsieht.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Softwaretool ST und/oder die automatische

Optimierungskomponente OK nicht auf dem Server SE, sondern auf einem PC WS3 in der Anlage A, welcher mit dem ersten Kommunikationsnetzwerk KN1 verbunden ist, vorgesehen ist.

Alternativ kann das Softwaretool ST und/oder die automatische Optimierungskomponente OK auf dem Cloud Gateway CG selbst vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Bediener BE auf diese Komponenten beispielsweise über einen Webserver des Cloud Gateways CG zugreifen.

Basierend auf dem Konfigurationsplan KP fragt das Cloud Gateway CG die Daten von den Feldgeräten F1 , F2, F3, F4 ab und übermittelt die abgefragten Daten mittels des zweiten

Kommunikationsnetzwerks KN2 an den Server SE. Auf diesem werden die Daten gesammelt und können von dem Bediener BE eingesehen und zur weiteren Bearbeitung verwendet werden.

Bezugszeichenliste

A Anlage der Automatisierungstechnik

BE Bediener

CG Cloud Gateway

D1 Datenbus

F1. F2, F3, F4 Feldgeräte

G1 Gateway

KN1 erstes Kommunikationsnetzwerk KN2 zweites Kommunikationsnetzwerk

KP Konfigurationsplan

OK automatische Aktualisierungskomponente

SE Server

ST Softwaretool

WS1 , WS2 übergeordnete Einheit