Verfahren zum Verwalten eines Feldgeräts und Automatisie rungssystem

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwal ten eines Feldgeräts sowie ein Automatisierungssystem.

Aus der Fachliteratur aber auch aus universellen Nachschlage werken wie einer unter dem Namen Wikipedia kollektiv erstell ten und online bereitgestellten Enzyklopädie ist das Konzept eines Feldgeräts bekannt. Ein Feldgerät, oder englisch Field Device, ist eine technische Einrichtung im Bereich der Auto matisierungstechnik, die mit einem Produktionsprozess in di rekter Beziehung steht. »Feld« bezeichnet in der Automatisie rungstechnik den Bereich außerhalb von Schaltschränken bzw. Leitwarten. Feldgeräte können somit sowohl Aktoren (Stell glieder, Ventile etc.) als auch Sensoren (Messumformer) in der Fabrik- und Prozessautomation sein.

Im Bereich des Cloud-Computing ist es bekannt, dass eine Con tainerorchestrierungssoftware vollautomatisch eine Anwendung, die mehrere in jeweils einem Container vorliegenden Dienste nutzt, auf unterschiedliche Server oder Hosts des Cloud- Computing Netzwerks verteilt und dort je nach verfügbaren Ressourcen ausführt. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität sowie eine optimierte Lastverteilung und damit Effizienz des Gesamtsystems .

Bei Automatisierungssystemen, die beispielsweise durch eine Anzahl von Feldgeräten gebildet werden, ist eine solche Funk tionalität nicht bekannt. Hier werden die Anwendungen, die von einem jeweiligen Feldgerät ausgeführt werden, jeweils in dividuell angepasst und eine Zuordnung von Ressourcen des Feldgeräts wird manuell, beispielsweise durch einen Operator, vorgenommen . Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Verwalten ei nes Feldgeräts bereitzustellen.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Verwalten eines Feldgeräts vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird eine Beschreibung des Feldgeräts, welche Ressourcen des Feld geräts umfasst, bereitgestellt . In einem zweiten Schritt wird eine Beschreibung einer anzuwendenden Verwaltungsoperation, welche von der anzuwendenden Verwaltungsoperation benötigte Ressourcen umfasst, bereitgestellt. In einem dritten Schritt wird ein aktueller Zustand des Feldgeräts, welcher von ange wendeten Verwaltungsoperationen abhängt, erfasst. In einem vierten Schritt wird eine Kompatibilität der anzuwendenden Verwaltungsoperation mit dem Feldgerät in Abhängigkeit der Beschreibung des Feldgeräts, der Beschreibung der anzuwenden den Verwaltungsoperation und des aktuellen Zustands des Feld geräts ermittelt. In einem fünften Schritt wird die anzuwen dende Verwaltungsoperation in Abhängigkeit der ermittelten Kompatibilität angewendet.

Dieses Verfahren ermöglicht es vorteilhaft, Containertechno logie für Software einzusetzen, die für ihre korrekte Funkti on direkten Zugriff auf Hardwareschnittstellen und/oder spe zifische Hardwarefunktionalitäten benötigt. Unter Container technologie wird hierbei verstanden, dass eine bestimmte Funktionalität in einem Container definiert vorliegt, wobei unter Verwendung beispielsweise einer Containerorchestrie rungssoftware die Funktionalität auf einem Feldgerät instal liert und damit bereitgestellt wird. Dies geschieht vorzugs weise vollautomatisch, wobei bei Funktionalitäten, die eine Nach- oder Umrüstung des Feldgeräts benötigen, auch eine Ope ratorinteraktion vorgesehen sein kann. Damit kann ein Automa tisierungssystem so flexibel einsetzbar sein, wie es von Cloud-Computing Systemen in Bezug auf die Ausführung von Software bekannt ist. Insbesondere lässt sich mit diesem Ver fahren ein ganzes Automatisierungssystem verwalten, so dass für neue Funktionalitäten gar kein oder nur ein minimaler Aufwand seitens eines Operators zu deren Bereitstellung er forderlich ist. Insbesondere ist es nicht nötig, den Zustand eines Feldgeräts manuell zu erfassen, eine Kompatibilität ei nes Feldgeräts mit einer bestimmten Funktionalität oder Ver waltungsoperation manuell zu prüfen sowie Einstellungen an einem Feldgerät manuell vorzunehmen.

Das vorgeschlagene Verfahren arbeitet ausschließlich basie rend auf Beschreibungen von Hardware, wie den Feldgeräten und gegebenenfalls zusätzlichen Elementen, und Software, wie der anzuwendenden Verwaltungsoperation. Dies ermöglicht auch die Verwaltung von Feldgeräten, für die der Hersteller die Be schreibung nicht in dem benötigten Format (oder in der benö tigten Version des Formats) zu Verfügung stellt, weil diese auch durch Dritte bereitgestellt oder selbst erzeugt werden kann. Interne Abhängigkeiten eines Feldgeräts werden bei spielsweise in einem Handbuch beschrieben, was zum Beispiel als Grundlage für die Beschreibung des jeweiligen Feldgeräts dienen kann. Die Beschreibung kann hierbei auch teil

automatisiert erzeugt werden.

Unter dem Verwalten eines Feldgeräts wird vorliegend jede Ak tion oder Operation verstanden, durch die sich ein Zustand oder eine Konfiguration des Feldgeräts ändert. Beispielsweise kann ein Feldgerät hardwaremäßig verwaltet werden, indem ein Bauteil, wie eine Betriebsleuchte, ein Werkzeug oder derglei chen, hinzugefügt, entfernt und/oder verändert wird. Weiter hin kann ein Feldgerät softwaremäßig verwaltet werden, indem beispielsweise eine Firmware aktualisiert, ein Betriebspro gramm hinzugefügt oder entfernt und/oder eine in Software im plementierte Funktion hinzugefügt oder entfernt wird.

Unter einem Feldgerät wird vorliegend insbesondere eine hard waremäßig ausgebildete Einheit verstanden, die eine bestimmte Funktionalität aufweist oder bereitstellt . Beispiele für Feldgeräte sind Produktionsanlagen, Messgeräte, Computer und dergleichen mehr. Derartige Feldgeräte umfassen insbesondere Steuerrechner oder Mikrocontroller, wie beispielsweise ein Field-programmable Gate Array (FPGA) , die gewisse Ressourcen sowie Verknüpfungen oder Relationen zwischen Ressourcen auf weisen können. Ein Feldgerät kann dabei eine einzelne Steue rung oder ein einzelnes Gerät sein. Ein Feldgerät kann aber auch eine Vielzahl an Steuerungen oder funktionalen Einheiten aufweisen, wie beispielsweise ein Steuerschrank, die bei spielsweise strukturell verbunden sind und/oder funktionell _Z usammenwirken. Dann kann eine jede Steuerung oder funktiona le Einheit, die in dem Feldgerät zusammengefasst sind, als ein mit den weiteren Steuerungen oder funktionalen Einheiten verknüpftes und/oder abhängiges Feldgerät aufgefasst werden.

Die Beschreibung eines jeweiligen Feldgeräts umfasst die Res sourcen, die das Feldgerät aufweist. Beispielsweise kann ein Feldgerät eine bestimmte Anzahl an physischen Ausgängen auf weisen, eine bestimmte Rechenkapazität, eine bestimmte Spei cherkapazität, eine maximale Taktfrequenz, zugeordnete Ein heiten wie ein Netzwerkadapter und dergleichen mehr. Die Be schreibung enthält vorzugsweise alle Ressourcen, die das Feldgerät aufweist. Die Beschreibung des Feldgeräts kann aber auch nur eine Teilmenge der tatsächlich verfügbaren Ressour cen umfassen. Beispielsweise können vorhandene Ressourcen, die für den Betrieb des Feldgeräts reserviert sind, in der Beschreibung nicht aufgeführt sein. Unter Ressourcen werden hierbei auch einstellbare Parameterwerte, feste Parameterwer te sowie Abhängigkeiten unter mehreren Ressourcen verstanden, die entsprechend in der Beschreibung enthalten sind. Bei spielsweise kann ein Prozessor mit einer Taktfrequenz betrie ben werden, die aus einem Grundtakt mittels eines Multiplika tors gebildet wird, wobei der Multiplikator nur gewisse vor gegebene Werte annehmen kann. Dann sind sowohl der Grundtakt, die möglichen Multiplikatorwerte, sowie der Zusammenhang zwi schen Grundtakt und Multiplikator in der Beschreibung angege ben .

Beispielsweise ist eine Taktfrequenz einer Schnittstelle zur digitalen Datenübertragung, wie eine serielle Schnittstelle, von einem solchen vorgegebenen oder vorgebbaren Grundtakt ab- geleitet. Daher kann eine Abhängigkeit zwischen einem Pro zessortakt und einem Schnittstellentakt bestehen.

Die Beschreibung des Feldgeräts wird vorzugsweise von einem Hersteller des Feldgeräts bereitgestellt. Dies kann bei spielsweise durch Zugriff auf eine Herstellerdatenbank erfol gen, die Beschreibungen der von dem Hersteller hergestellten Feldgeräte umfasst. Das Feldgerät kann beispielsweise durch eine Seriennummer identifiziert werden. Die Beschreibung des Feldgeräts ist vorzugsweise auf dem Feldgerät selbst hinter legt. Die Beschreibung des Feldgeräts kann alternativ oder zusätzlich durch einen Operator des Feldgeräts bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Beschreibung des Feldgeräts auch dynamisch bereitgestellt werden, beispielsweise indem einzelne Bausteine des Feldgeräts identifiziert werden und die Integration der einzelnen Bausteine zu dem Feldgerät er mittelt wird.

Eine Verwaltungsoperation umfasst ein Verwalten des Feldge räts. Eine Verwaltungsoperation kann als eine Funktionalität des Feldgeräts verstanden werden. Wenn eine Verwaltungsopera tion angewendet wurde, dann weist das Feldgerät anschließend die von der Verwaltungsoperation bereitgestellte Funktionali tät auf. Beispielsweise umfasst die Verwaltungsoperation die Installation einer Software auf einem Feldgerät. Beispiels weise soll ein Messgerät konfiguriert werden, das ein analo ges Eingangssignal digitalisiert, eine bestimmte Funktion auf die digitalisierten Messwerte anwendet, und die abgeleiteten Messwerte ausgibt. Die Beschreibung der Verwaltungsoperation umfasst dann die Software mit der anzuwendenden Funktion so wie eine hardwaremäßige Konfiguration des Feldgeräts.

Die Beschreibung der anzuwendenden Verwaltungsoperation kann beispielsweise durch einen Operator bereitgestellt oder einer Bibliothek von Verwaltungsoperationen entnommen werden. Ins besondere kann die Beschreibung einer Verwaltungsoperation derart bereitgestellt werden, dass die erforderliche oder ge wünschte Funktionalität definiert wird und anschließend auto- matisch eine Beschreibung der Verwaltungsoperation erzeugt wird, beispielsweise indem grundlegende Verwaltungsoperatio nen hintereinandergeschaltet oder verknüpft werden. Eine in dividuelle Anpassung der so erzeugten Verwaltungsoperation kann beispielsweise durch den Operator erfolgen.

Der aktuelle Zustand des Feldgeräts hängt insbesondere von den angewendeten Verwaltungsoperationen ab. Durch angewendete Verwaltungsoperationen werden Ressourcen benötigt, welche für weitere Verwaltungsoperationen nicht oder nicht uneinge schränkt zur Verfügung stehen. Einmal angewendete Verwal tungsoperationen lassen sich durch eine entsprechende Verwal tungsoperation auch wieder entfernen, wobei dann die von der ursprünglich angewendeten Verwaltungsoperation benötigten Ressourcen wieder freigegeben werden.

Das Erfassen bzw. die Ermittlung des aktuellen Zustands des Feldgeräts erfolgt durch ein Abfragen des Feldgeräts oder, alternativ, durch ein Auswerten mindestens einer Log-Datei. Alternativ wird eine Kombination aus den beiden genannten Er fassungsoperationen angewandt, also ein Abfragen des Feldge räts und ein Auswerten mindestens einer Log-Datei.

Beispielsweise kann ein Status-Request an das Feldgerät über tragen werden, woraufhin das Feldgerät eine entsprechende Status-Meldung an das anfragende Gerät überträgt. Dies kann auch als Polling bezeichnet werden.

Vorteilhaft wird eine Log-Datei vorgehalten, die zumindest für den aktuellen Status indikativ ist. Die Log-Datei kann auf dem Feldgerät selbst oder von einer zentralen Instanz, die zur Verwaltung des Feldgeräts oder einer Anzahl von Feld geräten in einem Automatisierungssystem eingerichtet ist, vorgehalten werden.

Wenn der aktuelle Zustand erfasst wurde, wird eine Kompatibi lität der anzuwendenden Verwaltungsoperation mit dem Feldge rät in Abhängigkeit der Beschreibung des Feldgeräts, der Be schreibung der anzuwendenden Verwaltungsoperation und des ak- tuellen Zustands des Feldgeräts ermittelt. Das Ergebnis die ses Ermittelns kann ein "Ja", ein "Nein" oder auch ein "be dingtes Ja" als Antwort auf die Frage, ob die anzuwendende Verwaltungsoperation mit dem Feldgerät kompatibel ist, sein.

Wenn die anzuwendende Verwaltungsoperation mit dem Feldgerät kompatibel ist, dann kann die Verwaltungsoperation auf dem Feldgerät angewendet werden, was gemäß dem fünften Schritt des Verfahrens erfolgt.

Wenn die anzuwendende Verwaltungsoperation mit dem Feldgerät nicht kompatibel ist, dann kann die Verwaltungsoperation auf dem Feldgerät nicht angewendet werden.

Wenn die anzuwendende Verwaltungsoperation mit dem Feldgerät bedingt kompatibel ist, dann kann die Verwaltungsoperation beispielsweise grundsätzlich anwendbar sein, aber möglicher weise nicht ausgehend von dem aktuellen Zustand des Feldge räts. In diesem Fall ist beispielsweise zunächst eine andere Verwaltungsoperation oder eine Kette von Verwaltungsoperatio nen anzuwenden, bis die anzuwendende Verwaltungsoperation an gewendet werden kann.

Das Verfahren wird vorzugsweise durch eine für ein Automati sierungssystem mit einer Anzahl von Feldgeräten zentralen In stanz durchgeführt, wie beispielsweise einem Zentralrechner.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Feldgerät in eine Cloud-Computing-Umgebung eingebunden.

Eine Cloud-Computing-Umgebung zeichnet sich beispielsweise durch eine Vernetzung der darin eingebundenen Elemente aus. Diese sind insbesondere zur Kommunikation untereinander ein gerichtet, können also beispielsweise Daten, Meldungen und/oder Anfragen untereinander austauschen.

Vorzugsweise weist jedes Feldgerät in der Cloud-Computing- Umgebung eine eindeutige Kennung auf, beispielsweise eine Netzwerkadresse oder eine MAC-Adresse, so dass es von den weiteren Teilnehmern der Cloud-Computing-Umgebung erkannt und direkt angesprochen werden kann. In Ausführungsformen können auch Unternetze innerhalb der Cloud-Computing-Umgebung exis tieren, wobei die in einem Unternetz enthaltenen Feldgeräte beispielsweise über einen gemeinsamen Zugriffpunkt (Access- Point) mit den Feldgeräten außerhalb des Unternetzes kommuni zieren können.

Die Einbindung der Feldgeräte in eine Cloud-Computing- Umgebung weist den Vorteil auf, dass aus dem Bereich des Cloud-Computing bekannte Lösungen, wie beispielsweise Contai nerorchestrierungssoftware, in dem vorliegenden Verfahren verwendet werden können, was ein hohes Einsparpotenzial bie tet .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zum Ermitteln der Kompatibilität ein Vergleich von freien Res sourcen des Feldgeräts mit von der anzuwendenden Verwaltungs operation benötigten Ressourcen durchgeführt.

Die freien Ressourcen eines Feldgeräts lassen sich beispiels weise ermitteln, indem die Differenz zwischen der Beschrei bung des Feldgeräts, die insbesondere alle Ressourcen des Feldgeräts aufweist, und dem erfassten aktuellen Zustand des Feldgeräts, der insbesondere alle derzeit genutzten Ressour cen aufweist, gebildet wird. Wenn alle von der anzuwendenden Verwaltungsoperation benötigten Ressourcen auf dem Feldgerät frei sind, dann ist das Ergebnis des Vergleichs positiv und die anzuwendende Verwaltungsoperation kann angewendet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zum Ermitteln der Kompatibilität ein Vergleich aller Ressourcen des Feldgeräts mit allen Ressourcen, die von angewendeten Verwaltungsoperationen und der anzuwendenden Verwaltungsope ration benötigt werden, durchgeführt. Dies ist vorteilhaft, da sich bei einem solchen Vergleich beispielsweise ermitteln lässt, ob das Feldgerät über genü gend Ressourcen verfügt, um sowohl die bereits angewendeten Verwaltungsoperationen, als auch die neu anzuwendende Verwal tungsoperation auszuführen. Insbesondere lässt sich hiermit ein Optimierungspotential ausschöpfen, indem das Feldgerät umkonfiguriert wird. Vorzugsweise lässt sich hiermit eine Kompatibilität mit der anzuwendenden Verwaltungsoperation er reichen, indem früher angewendete Verwaltungsoperationen ganz oder teilweise rückgängig gemacht werden und/oder mit anderen Parametern angewendet werden. Dies kann auch als Greenfield- Ansatz bezeichnet werden.

Beispielsweise umfasst das Feldgerät zwei Ausgänge, die frei konfigurierbar sind, und zwei weitere Ausgänge, die miteinan der gekoppelt sind und jeweils gleich konfiguriert sind. Bei einer ersten angewendeten Verwaltungsoperation wurde der ers te der frei konfigurierbaren Ausgänge konfiguriert. Bei zwei weiteren Verwaltungsoperationen wurde der zweite frei konfi gurierbare Ausgang gleich wie der erste frei konfigurierbare Ausgang konfiguriert und einer der miteinander gekoppelten Ausgänge wurde konfiguriert, allerdings unterschiedlich zu den anderen beiden Ausgängen. Damit ist nun auch der vierte Ausgang konfiguriert. Die anzuwendende Verwaltungsoperation benötigt einen Ausgang, allerdings mit einer unterschiedli chen Konfiguration. Würden nun lediglich die freien Ressour cen mit den benötigten Ressourcen verglichen, so würde das Feldgerät als inkompatibel erscheinen, da kein Ausgang ver fügbar ist, der entsprechend konfiguriert werden kann. Durch den Vergleich aller benötigten Ressourcen kann ermittelt wer den, dass das Feldgerät die benötigten Ressourcen aufweist. Dann kann durch eine Umkonfiguration Kompatibilität herge stellt werden. Vorliegend würden beispielsweise die ersten beiden Verwaltungsoperationen, die jeweils einen Ausgang mit der gleichen Konfiguration benötigen, auf die beiden gekop pelten Ausgänge gelegt werden, so dass die frei konfigurier baren Ausgänge frei werden und von den beiden weiteren Ver waltungsoperationen beansprucht werden können. In Ausführungsformen des Verfahrens wird in Abhängigkeit der ermittelten Kompatibilität eine Optimierungsmaßnahme ermit telt, wobei die Optimierungsmaßnahme ein Umkonfigurieren des Feldgeräts umfasst.

In weiteren Ausführungsformen des Verfahrens umfasst die an zuwendende Verwaltungsoperation das Ermitteln einer Optimie rungsmaßnahme, wobei die Optimierungsmaßnahme eine Optimie rung des Feldgeräts unter einem bestimmten Gesichtspunkt um fasst, und das Anwenden der Verwaltungsoperation umfasst das Optimieren des Feldgeräts. Gesichtspunkte, unter denen das Feldgerät optimiert werden kann, umfassen einen Energiever brauch, eine Produktionsgeschwindigkeit, eine Reaktionsge schwindigkeit, und/oder eine Sicherheit des Feldgeräts.

Weiterhin können Optimierungsmaßnahmen unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von in einem Automatisierungssystem angeordne ten Feldgeräten ermittelt werden. Dabei ist es insbesondere möglich, dass Verwaltungsoperationen von einem Feldgerät auf ein anderes Feldgerät der Mehrzahl verschoben oder verlegt werden, um eine Optimierung zu erzielen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Erfassen des aktuellen Zustands des Feldgeräts ein Abfra gen des Feldgeräts und/oder ein Auswerten einer Log-Datei.

Beispielsweise kann ein Status-Request an das Feldgerät über tragen werden, woraufhin das Feldgerät eine entsprechende Status-Meldung an das anfragende Gerät überträgt. Dies kann auch als Polling bezeichnet werden.

Vorteilhaft wird eine Log-Datei vorgehalten, die zumindest für den aktuellen Status indikativ ist. Die Log-Datei kann auf dem Feldgerät selbst oder von einer zentralen Instanz, die zur Verwaltung des Feldgeräts oder einer Anzahl von Feld geräten in einem Automatisierungssystem eingerichtet ist, vorgehalten werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Log-Datei den aktuellen Zustand des Feldgeräts, wenigs tens einen früheren Zustand des Feldgeräts oder eine Sequenz früherer Zustände des Feldgeräts.

Vorzugsweise sind aus der Log-Datei beispielsweise alle Ver waltungsoperationen, die an dem Feldgerät angewendet wurden, ersichtlich. Hierunter fällt insbesondere auch das Löschen oder Entfernen einer Verwaltungsoperation. Die Log-Datei kann vorzugsweise auch weitere Informationen, beispielsweise einen Zeitstempel einer jeweiligen Verwaltungsoperation und/oder einen Operator, der die jeweilige Verwaltungsoperation ange wendet hat, enthalten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Anwenden der anzuwendenden Verwaltungsoperation ein Aus wählen genau einer kompatiblen Konfiguration des Feldgeräts aus einer Mehrzahl kompatibler Konfigurationen des Feldgeräts für die anzuwendende Verwaltungsoperation.

Eine Auswahl einer kompatiblen Konfiguration aus einer Anzahl von kompatiblen Konfigurationen kann insbesondere unter Opti mierungs-Gesichtspunkten automatisch erfolgen. Beispielsweise ist es bevorzugt, eine frei konfigurierbare Ressource des Feldgeräts nur dann zu verwenden, wenn das Feldgerät keine fest konfigurierte Ressource aufweist, die der benötigten Ressource der anzuwendenden Verwaltungsoperation entspricht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden vor dem Anwenden der anzuwendenden Verwaltungsoperation die für die anzuwendende Verwaltungsoperation benötigten Ressour cen auf dem Feldgerät reserviert.

Insbesondere bei Verwaltungsoperationen, die eine Operatorak tion erfordern, wie beispielsweise eine Änderung in der Hard ware, ist diese Ausführungsform vorteilhaft. Auf diese Weise wird in einem Zeitraum, in dem der Operator die Hardwareände- rung noch nicht vorgenommen hat, verhindert, dass eine weite re Verwaltungsoperation angewendet wird, die auf dem aktuel len Zustand vor der Hardwareänderung basiert, und die mög licherweise mit dem Feldgerät nach erfolgter Hardwareänderung nicht mehr kompatibel ist. Dies ist insbesondere bei komple xen Automatisierungssystemen mit einer Vielzahl an Feldgerä ten und/oder wenn eine größere Anzahl von Verwaltungsoperati onen nacheinander angewendet werden soll, vorteilhaft.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Anwenden der anzuwendenden Verwaltungsoperation ein Er stellen einer Handlungsanleitung umfassend alle an dem Feld gerät vorzunehmenden Operationen zum Erreichen eines Ziel- Zustands des Feldgeräts.

Die Handlungsanleitung richtet sich insbesondere an einen Operator des Feldgeräts. Die Handlungsanleitung umfasst vor zugsweise eine genaue Schritt-für-Schritt Abfolge von Opera tionen, um das Feldgerät in den Ziel-Zustand zu versetzen. Wenn das Feldgerät in dem Ziel-Zustand ist, dann ist die Ver waltungsoperation angewendet und die entsprechende Funktiona lität bereitgestellt . Dies ist vorteilhaft, da somit ein Ope rator nicht zwingend ein Spezialist des jeweiligen Feldgeräts sein muss, sondern durch die Handlungsanleitung in die Lage versetzt wird, das Feldgerät in den Ziel-Zustand zu verset zen .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Handlungsanleitung an einen Operator des Feldgeräts ausgege ben .

Das Ausgeben umfasst ein Ausdrucken, ein Anzeigen auf einem Bildschirm, ein Ansagen mittels eines Lautsprechers und der gleichen mehr. Vorzugsweise kann die Handlungsanleitung über ein Netzwerk übertragen werden, beispielsweise auf ein Mobil gerät des Operators. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Beschreibung des Feldgeräts und/oder die Beschreibung der anzuwendenden Verwaltungsoperation in einer schematischen Textform, insbesondere hierarchisch geordnet, bereitgestellt.

Der Vorteil einer solchen hierarchischen Darstellung in Text form liegt insbesondere in einer übersichtlichen Darstellung. Ferner ist diese Art der Darstellung nicht an ein bestimmtes System gebunden, sondern ist generell verständlich und kann in unterschiedliche systemspezifische Darstellungen überführt werden. Damit ist insbesondere eine universelle Beschreibung des Feldgeräts und der anzuwendenden Verwaltungsoperation möglich, die von unterschiedlichen Architekturen verwendbar ist .

Beispiele für eine solche Darstellung sind das JSON (Ja vaScript Object Notation) , HTML (Hypertext Markup Language) , XML (Extended Markup Language) oder YAML Format.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Bereitstellen der Beschreibung der anzuwendenden Verwal tungsoperation in Abhängigkeit einer zusätzlichen Informati on, insbesondere einer Eingabe eines Operators.

Die zusätzliche Information betrifft beispielsweise einen Pa rameter einer anzuwendenden Verwaltungsoperation. Beispiels weise kann eine anzuwendende Verwaltungsoperation den Einbau einer Signalleuchte umfassen. Es stehen unterschiedliche Sig nalleuchten hierzu zur Verfügung, beispielsweise eine Glüh birne, die mit 240 Volt Wechselspannung betrieben wird, sowie eine LED-Leuchte, die mit einer anderen Ansteuerspannung be trieben wird. Der Operator wählt die Signalleuchte beispiels weise unter Kosten-Gesichtspunkten aus, und die getroffene Auswahl als die zusätzliche Information ein. Damit ist die anzuwendende Verwaltungsoperation eindeutig festgelegt und das Verfahren kann durchgeführt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein mit der anzuwendenden Verwaltungsoperation kompatibles Feld gerät aus einer Anzahl von kompatiblen Feldgeräten eines Au tomatisierungssystems ausgewählt und die anzuwendende Verwal tungsoperation wird auf dem ausgewählten Feldgerät angewen det .

Die Auswahl des Feldgeräts kann insbesondere unter Optimie rungs-Gesichtspunkten und/oder Sicherheits-Gesichtspunkten erfolgen. Die Auswahl wird vorzugsweise automatisch durchge führt. Es kann auch ein geteilter Auswahlprozess vorliegen, bei dem beispielsweise automatisch eine Teilmenge der kompa tiblen Feldgeräte ausgewählt und einem Operator vorgelegt wird, der dann eines der Feldgeräte auswählt. Alternativ kann ein Operator eine Teilmenge alle kompatiblen Feldgeräte vor geben, wobei aus der Teilmenge automatisch eines ausgewählt wird. Die Auswahl einer solchen Teilmenge kann beispielsweise eine örtliche Begrenzung widerspiegeln. So können zum Bei spiel alle in einem bestimmten Bereich, wie einem Raum, einer Produktionsanlage angeordneten Feldgeräte ausgewählt werden, so dass außerhalb dieses Raums angeordnete Feldgeräte für die anzuwendende Verwaltungsoperation nicht in Betracht kommen.

Weitere Beispiele für Parameter, auf denen basierend die Aus wahl getroffen werden kann, sind der Hersteller der Feldgerä te, die Seriennummer der Feldgeräte, der Firmwarestand der Feldgeräte, eine Auslastung der Feldgeräte, und dergleichen mehr .

Die Auswahl kann auch als Negativ-Auswahl erfolgen, bei der Geräte, die ein bestimmtes Merkmal oder einen bestimmten Pa rameterwert aufweisen, ausgeschlossen werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Vorrich tung die Durchführung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt veranlasst . Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm- Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B.

Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form ei ner herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertra gung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammpro dukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Automatisierungssystem mit einer Anzahl von Feldgeräten vorgeschlagen. Jedes Feldge rät der Anzahl ist mittels einer Steuerungsvorrichtung ver waltbar, wobei die Steuerungsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt eingerichtet ist.

Das Automatisierungssystem ist beispielsweise als eine Pro duktionsanlage, eine Fabrik, ein Rechenzentrum, ein For schungsanlage, ein Gebäudesystem, ein Verkehrsleit- und Kon- trollsystem und/oder ein Fahrzeugkontrollsystem ausgebildet.

Die Steuerungsvorrichtung kann dabei als eine zentrale In stanz für alle oder für einen Teil der in dem Automatisie rungssystem angeordneten Feldgeräten ausgebildet sein. Zumin dest eines der Feldgeräte kann aber auch eine eigene Steue rungsvorrichtung aufweisen, die zur Durchführung des Verfah rens eingerichtet ist.

Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausfüh rungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Auto matisierungssystem entsprechend.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der je weiligen Grundform der Erfindung hinzufügen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfin dung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgen den beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Wei teren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungs formen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher er läutert .

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Aus führungsform eines Verfahrens zum Verwalten eines Feldgeräts ;

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer weite ren Ausführungsform eines Verfahrens zum Verwalten eines Feldgeräts;

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer weite ren Ausführungsform eines Verfahrens zum Verwalten eines Feldgeräts; und

Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Aus führungsform eines Automatisierungssystems.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausfüh rungsform eines Verfahrens zum Verwalten eines Feldgeräts 100 (siehe Fig. 3 oder 4) .

In einem ersten Schritt S1 eine Beschreibung BF (siehe Fig. 2 oder 3) des Feldgeräts 100, welche Ressourcen 101 - 108 (sie he Fig. 3) des Feldgeräts 100 umfasst, bereitgestellt. Die Beschreibung BF des Feldgeräts 100 ist beispielsweise hierar chisch geordnet. Zum Beispiel umfasst das Feldgerät einen Prozessor mit 100 MHz Taktfrequenz und einem internen Cache von 128 kByte, einen Arbeitsspeicher von 8 Mbyte, einen Fest speicher von 64 Mbyte sowie vier Pins, die als Eingang oder Ausgang konfigurierbar sind. In einem zweiten Schritt S2 wird eine Beschreibung BV (siehe Fig. 2 oder 3) einer anzuwenden den Verwaltungsoperation, welche von der anzuwendenden Ver waltungsoperation benötigte Ressourcen 101 - 108 umfasst, be reitgestellt. Die Beschreibung BV der anzuwenden Verwaltungs operation umfasst beispielsweise die Angaben, dass eine Soft ware SW (siehe Fig. 2) mit 12 Mbyte Speicherplatz installiert werden soll und dass ein Eingang und zwei Ausgänge sowie eine bestimmte Rechenleistung benötigt werden. In einem dritten Schritt S3 wird ein aktueller Zustand Z0 (siehe Fig. 2 oder 3) des Feldgeräts 100, welcher von angewendeten Verwaltungs operationen abhängt, erfasst. Der aktuelle Zustand Z0 gibt beispielsweise an, dass 32 Mbyte des Fest _S peichers belegt sind, der Prozessor zu 25% ausgelastet ist, ein Pin als Ein gang konfiguriert ist und ein Pin als Ausgang konfiguriert ist, wobei der Eingang und der Ausgang nur zu 10% ausgelastet sind. Unter der Auslastung des Eingangs und/oder des Ausgangs kann hierbei insbesondere eine zeitliche Auslastung und/oder eine Auslastung bezüglich einer maximalen Stromtragfähigkeit verstanden werden. In einem vierten Schritt S4 wird eine Kom patibilität K (siehe Fig. 2 oder 3) der anzuwendenden Verwal tungsoperation mit dem Feldgerät 100 in Abhängigkeit der Be schreibung BF des Feldgeräts 100, der Beschreibung BV der an zuwendenden Verwaltungsoperation und des aktuellen Zustands Z0 des Feldgeräts 100 ermittelt. Vorliegend wird beispiels weise ermittelt, dass das Feldgerät 100 genügend freie Res sourcen 101 - 108 aufweist. In einem fünften Schritt S5 wird die anzuwendende Verwaltungsoperation in Abhängigkeit der er mittelten Kompatibilität K angewendet, vorliegend wird also die anzuwendende Verwaltungsoperation angewendet, indem die Software SW installiert wird und die Pins entsprechend konfi guriert werden. Die Konfiguration erfolgt dabei beispielswei se derart, dass der Eingang von mehreren angewendeten Verwal tungsoperationen gemeinsam genutzt wird.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Verwalten eines Feldge räts 100 (siehe Fig. 3 oder 4), wobei dies in diesem Beispiel mittels einer Steuerungsvorrichtung 210 durchgeführt wird. Beispielsweise soll vorliegend ein eine Bewegung eines Robo terarms überwachender Mikrokontroller um eine Temperaturer fassung erweitert werden. Der Mikrokontroller 100 liegt bei spielsweise als eine Platine vor.

Der Zustand Z0 des Mikrokontrollers 100 liegt als eine hie rarchische Beschreibung in Textform vor. Darin sind die ver wendeten Ressourcen 101 - 106 sowie deren Hierarchie darge stellt. Demnach hängen die Ressourcen 102, 103 und 106 von der Ressource 101 ab, die Ressourcen 104 und 105 hängen von der Ressource 103 ab. Beispielsweise ist die Ressource 101 eine CPU, die Ressource 102 ist ein Signaleingang, die Res source 103 ist eine Software-Schnittstelle die ein Überwa chungssignal an die Signalausgänge 104, 105 ausgibt, und die Ressource 106 ist ein Speicherbereich der zur Ausführung der Funktionalität reserviert ist.

Eine Beschreibung BF des Mikrokontrollers 100 wird hier von außen bereitgestellt, beispielsweise durch den Hersteller des Mikrokontrollers 100. Eine Beschreibung BV der anzuwendenden Verwaltungsoperation wird beispielsweise aus einem Katalog oder einer Bibliothek von Verwaltungsoperationen bereitge stellt. Die Beschreibung BV der Verwaltungsoperation enthält vorliegend eine benötigte Hardware HW sowie eine benötigte Software SW. Die Hardware HW ist hier ein Temperaturfühler, die Software SW ist ein Programm, das in Abhängigkeit eines von dem Temperaturfühler HW an einem Eingang des Mikrokon trollers 100 bereitgestellten Signals einen Temperaturwert ermittelt. Die Software SW ist dabei vorzugsweise ein Be standteil der Beschreibung BV der Verwaltungsoperation, bei spielsweise in Form eines Containers.

Die Beschreibung BF des Mikrokontrollers 100, die Beschrei bung BV der anzuwendenden Verwaltungsoperation und der Zu stand Z0 des Mikrokontrollers 100 werden von der Steuerungs vorrichtung 210 ausgewertet, um eine Kompatibilität K des Mikrokontrollers 100 mit der anzuwendenden Verwaltungsopera- tion zu ermitteln. Vorliegend ist der Mikrokontroller 100 kompatibel, so dass die anzuwendende Verwaltungsoperation an gewendet werden kann. Die Steuerungsvorrichtung 210 instal liert daher die Software SW auf dem Mikrokontroller 100 und erstellt eine Handlungsanweisung für einen Operator, welcher Temperaturfühler HW zu installieren ist und wie dieser an dem Mikrokontroller 100 zu installieren ist. Die Handlungsanwei sung enthält also beispielsweise eine Typen-Kennung für den Temperaturfühler HW und eine Angabe, mit welchen Pins oder Kontakten auf der Platine des Mikrokontrollers 100 die Kon takte des Temperaturfühlers HW zu kontaktieren sind.

Durch das Anwenden der Verwaltungsoperation geht der Mikro kontroller 100 von dem Zustand Z0 in den Zustand ZI über, der eine weitere Ressource 107 umfasst, die vorliegend dem in stallierten Temperaturfühler HW inklusive zugehöriger Soft ware SW entspricht.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Verwalten eines Feldge räts 100.

In der Fig. 3 weist das Feldgerät 100 acht Ressourcen 101 - 108 auf, die durch unterschiedliche Symbole dargestellt sind. Ein leeres Symbol repräsentiert eine freie Ressource, ein schraffiertes Symbol repräsentiert eine belegte Ressource. Hier sind die Ressourcen 101, 102 und 107 in dem Ausgangszu stand Z0 des Feldgeräts 100 belegt, wobei die Ressourcen 101, 102 zusätzlich eine Relation R oder gegenseitige Abhängigkeit aufweisen. Die Relation R kann beispielsweise eine Abhängig keit einer jeweiligen Taktfrequenz von einem gemeinsamen Taktgeber darstellen. Das Feldgerät 100 ist beispielsweise eine Steuerung in einer Fertigungsanlage.

Es liegt eine Beschreibung BF der Steuerung 100 vor, die alle Ressourcen 101 - 108 sowie Relationen R zwischen Ressourcen umfasst. Die Beschreibung BF der Steuerung 100 wurde bei- spielsweise von dem Hersteller der Steuerung 100 bereitge stellt, was durch den Pfeil S1 dargestellt ist.

Die anzuwendende Verwaltungsoperation betrifft das Installie ren einer zusätzlichen Meldeleuchte in der Fertigungsanlage, welche eine Störung anzeigt, sobald die Leistung der Ferti gungsanlage unter einen bestimmten Wert fällt. Die entspre chenden Kennzahlen der Fertigungsanlage werden beispielsweise durch entsprechende Sensoren erfasst, von einer Analysesoft ware analysiert und an eine Monitorsoftware gemeldet, welche die Störung anzeigt und auch eine Quittierung der Störung er möglicht. Die anzuwendende Verwaltungsoperation wird durch eine entsprechende Beschreibung BV beschrieben, die bei spielsweise von dem Hersteller der Fertigungsanlage bereitge stellt S2 wird.

Die Beschreibung BV der anzuwendenden Verwaltungsoperation enthält Freiheitsgrade, die beispielsweise durch einen Opera tor der Fertigungsanlage festgelegt werden können. Vorliegend wählt der Operator zum Beispiel eine Meldeleuchte aus einer Anzahl von möglichen oder verfügbaren Meldeleuchten aus, wo mit die elektrischen Eigenschaften der Meldeleuchte festge legt werden, wie beispielsweise 24 V Wechselspannung oder 24 V Gleichspannung und 3 W Leistung. Weiterhin kann der Opera tor einen Quittiertaster auswählen, der beispielsweise eine maximale Spannung von 48 V aufweist. Diese Informationen I werden daher vorliegend von dem Operator eingegeben, womit die anzuwendende Verwaltungsoperation eindeutig bestimmt ist.

Die Fertigungsanlage bildet ein vernetztes Automatisierungs system 200 (siehe Fig. 4), welches eine Mehrzahl an Feldgerä ten 100, wie die Steuerung 100, umfasst. Weiterhin umfasst das Automatisierungssystem 200 eine Steuerungsvorrichtung 210 (siehe Fig. 4), die beispielsweise eine Implementierung des Verfahrens auf einem Rechner oder Server in dem Automatisie rungssystem 200 ist. Eine jeweilige Beschreibung BF der in dem Automatisierungssystem 200 angeordneten Feldgeräte 100 und die Beschreibung BV der anzuwendenden Verwaltungsoperati- on inklusive den Informationen I werden der Steuerungsvor richtung 210 bereitgestellt.

Die Steuerungsvorrichtung 210 erfasst dann einen jeweiligen aktuellen Zustand Z0 der Feldgeräte 100. Vorliegend wird bei spielswiese jeweils eine Log-Datei ausgewertet, die auf einem Server in dem Automatisierungssystem 200 gespeichert ist. Es wird dann die Kompatibilität K ermittelt S4.

Beispielsweise umfasst die Fertigungsanlage 200 eine Mehrzahl an Steuerungen 100, die potentiell geeignet sind, um die ge wünschte Funktionalität auszuführen. Es wird überprüft, wel che der Steuerungen 100 die benötigten Ressourcen aufweisen, insbesondere, ob eine Anschlussklemme zur Steuerung der Mel deleuchte und ein Anschluss für den Quittiertaster frei sind. Es wird die Steuerung 100 gefunden, bei der die benötigten Ressourcen 104 und 108 noch frei sind. Die Steuerungsvorrich tung 210 wendet die anzuwendende Verwaltungsoperation an S5, indem die Ressourcen 104, 108 in der kompatiblen Steuerung 100 reserviert werden, die Steuerungssoftware zum Steuern der Meldeleuchte installiert wird und eine Handlungsanleitung für den Operator der Fertigungsanlage 200 erzeugt und an diesen ausgegeben wird. Die Handlungsanleitung beschreibt detail liert, an welche Anschlussklemmen und in welchem Schalt schrank oder Verteilerbox der Operator die Meldeleuchte und den Quittiertaster anschließen muss. Damit wird die Steuerung 100 in den Zustand ZI überführt, in dem gegenüber dem Zustand Z0 die Ressourcen 104 und 108 belegt und mittels einer Rela tion R verknüpft sind.

In Ausführungsformen des Verfahrens wird nicht jede einzelne Steuerung der Fertigungsanlage als ein Feldgerät 100 betrach tet, sondern die Fertigungsanlage bildet insgesamt ein Feld gerät, wobei die Steuerungen 100 Ressourcen der Fertigungsan lage darstellen, die wiederum eigene, zugeordnete Ressourcen umfassen . Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausfüh rungsform eines Automatisierungssystems 200. Das Automatisie rungssystem 200 umfasst in diesem Beispiel vier Feldgeräte 100 und eine Steuerungsvorrichtung 210, die zum Verwalten der Feldgeräte 100 eingerichtet ist, wie beispielsweise anhand der Fig. 1 - 3 beschrieben.

Die vier Feldgeräte 100 und die Steuerungsvorrichtung 210 sind untereinander mittels einer Kommunikationsverbindung verbunden, über die sie Daten, Anfragen und dergleichen aus- tauschen können. Eines der Feldgeräte 100 ist dabei ein ab hängiges Feldgerät, das mittels eines anderen Feldgeräts 100 verwaltbar ist.

Wenn eine Verwaltungsoperation angewendet werden soll, dann kann die Steuerungsvorrichtung 210 das geschilderte Verfahren an allen vier Feldgeräten 100 bis zum Ermitteln der Kompati bilität K durchführen. Sofern mehrere Feldgeräte 100 kompati bel sind, wählt die Steuerungsvorrichtung 210 eines der kom patiblen Feldgeräte 100 aus und wendet die anzuwendende Ver waltungsoperation an diesem Feldgerät 100 an. Wenn sich kein kompatibles Feldgerät 100 ergibt, kann die Steuerungsvorrich tung 210 beispielsweise prüfen, ob durch eine Optimierungs maßnahme innerhalb des Automatisierungssystems 200 eine Kom patibilität K erreicht werden kann. Beispielsweise wird dabei ermittelt, dass eine auf dem einen Feldgerät 100 angewendete Verwaltungsoperation auf ein anderes Feldgerät 100 verschoben werden kann, um ein kompatibles Feldgerät 100 zu erhalten.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.