DE102004032966A1

DE102004032966A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Überprüfung/Überwachung oder Analyse eines Kommunikationsnetzwerks

Info

Publication number: DE102004032966A1
Application number: DE102004032966A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schulze
Original assignee: Endress and Hauser Deutschland Holding GmbH
Current assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung/Überwachung oder Analyse eines Kommunikationsnetzwerkes, bestehend aus mindestens einer Prozessleitstelle, zumindest einem Feldbussystem (4) und mehreren Feldgeräten (5) zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße und/oder Aktoren (5), die über das Feldbussystem (4) mit der Prozessleitstelle (3) direkt oder indirekt kommunizieren. In einem Soll-Zustand des Kommunikationsnetzwerks (2) an definierten Messstellen (X) des Kommunikationsnetzwerkes (2) jeweils zumindest ein messstellenspezifisches Bussignal und/oder ein analoges Messwertsignal bestimmt/erfasst werden bzw. wird. Die bestimmten messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale werden als Soll-Daten abgespeichert. Zu einem späteren Zeitpunkt in einem Ist-Zustand des Kommunikationsnetzwerks (2) werden die entsprechenden messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale erfasst und als Ist-Daten abgespeichert und/oder bereitgestellt. Nachfolgend wird eine Abweichung bzw. eine tendenzielle Abweichung zwischen den Ist-Daten und den Soll-Daten ermittelt und ggf. zur Analyse des Kommunikationsnetzwerks (2) herangezogen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überprüfung und/oder Überwachung oder Analyse eines Kommunikationsnetzwerks.

In einem Kommunikationsnetzwerk kommuniziert eine Vielzahl von Teilnehmern über ein Bussystem miteinander. Bei dem Kommunikationsnetzwerk kann es sich beispielsweise um einen Server handeln, der in Verbindung mit einer Vielzahl von Clients, hier PCs, Drucker, usw. steht. Bei dem Netzwerk handelt es sich beispielsweise um ein LAN. Vermehrt werden Kommunikationsnetzwerke auch in der Prozessautomation eingesetzt. Über das Kommunikationsnetzwerk wird z.B. eine komplette Fertigungsanlage zur Herstellung von pharmazeutischen oder chemischen Produkten gesteuert. Die Steuerung erfolgt von einer Prozessleitstelle aus; diese kommuniziert über ein Bussystem mit den angeschlossenen Teilnehmern, bei denen es sich insbesondere um Feldgeräte und/oder Aktoren handelt. Die Kommunikation findet auf der Basis eines standardisierten Kommunikationsprotokolls statt. Beispielhaft sind hier Profibus PA und Fieldbus Foundation zu nennen.

Arbeitet das Bussystem oder einer der Teilnehmer fehlerhaft, so ist es je nach Grösse des Kommunikationsnetzwerks sehr zeitaufwendig, die Fehlerquelle ausfindig zu machen. Je nach Art eines Fehlers besteht die Gefahr, dass die gesamte Anlage zum Stillstand kommt, was nachfolgend zu Produktionsverlusten und erheblichen Gewinneinbussen führen kann. Der Betreiber einer Prozessanlage ist daher in hohem Masse daran interessiert, dass die Anlage stetig und fehlerfrei arbeitet. Die Erfindung schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, die eine ungestörte, stetige Funktion der Prozessanlage bzw. des Kommunikationsnetzwerks mit den angeschlossenen Teilnehmern gewährleisten. Erreichen lässt sich dies dadurch, dass sich anbahnende Fehler bereits im Vorfeld vor dem eigentlichen Fehlerfall/Ausfall des Teilnehmers bzw. des Bussystems aufgespürt bzw. erkennbar gemacht werden, so dass frühzeitig entsprechende Massnahmen zur Beseitigung des Fehlers in Angriff genommen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit denen eine vorausschauende Wartung und Fehler-/Ausfallanalyse in einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Vielzahl von Teilnehmern möglich ist.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die aus mindestens einer Leitstelle, aus zumindest einem Bussystem und aus mehreren Teilnehmern besteht, die über das Bussystem mit der Leitstelle kommunizieren. Weiterhin sind vorgesehen: zumindest ein Prüfgerät, das in einem Soll-Zustand des Kommunikationsnetzwerks an definierten Messstellen des Kommunikationsnetzwerks jeweils zumindest ein messstellenspezifisches Bussignal und/oder zumindest ein analoges Messwertsignal erfasst, wobei das Prüfgerät zu einem späteren Zeitpunkt in einem Ist-Zustand des Kommunikationsnetzwerks die entsprechenden messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale erfasst und als Ist-Daten abspeichert und/oder bereitstellt; eine Speichereinheit, in der die erfassten messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale als Soll-Daten abgespeichert werden; eine Anzeigeeinheit, über die eine Abweichung oder eine tendenzielle Abweichung zwischen den Ist-Daten und den Soll-Daten oder Fehler bzw. sich anbahnende Fehler in dem Kommunikationsnetzwerk dem Servicepersonal mitgeteilt wird bzw. mitgeteilt werden.

Bei den messstellenspezifischen Bussignalen kann es sich um sehr unterschiedliche Signale handeln, z.B. um

– einen Spannungspegel, wobei die Versorgungsspannung des Bussystems der Versorgungsspannung der Teilnehmer entspricht
– die Signalstärke des Kommunikationsprotokolls – hierbei entspricht der Spannungspegel einem High/Low Signal
– die Induktivitäts- und/oder Kapazitätswerte eines Netzwerkstranges zwischen dem Segmentkoppler und den Teilnehmern (den Feldgeräten in einem in einer Prozessanlage installierten Verbund von Feldgeräten/Aktoren oder den Clients in einem PC-Netzwerk)
– die Stromaufnahme eines Netzwerkstrangs
– Störspannungen/EMV RMV Signale
– das Kommunikationsprotokoll
– die Busprotokolle, die technologieabhängige Sollwerte verkörpern.

Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die anhand einer Abweichung oder anhand einer tendenziellen Abweichung der Ist-Daten von den Soll-Daten Fehler oder sich anbahnende Fehler in dem Kommunikationsnetzwerk erkennt und Vorschläge für Gegenmassnahmen macht bzw. entsprechende Vorschläge zur Anzeige bringt. Bei den Maßnahmen handelt es sich um Massnahmen in Richtung 'Predictive Maintenance' bzw. in Richtung 'Advanced Diagnostics'. So könnte ein Vorschlag lauten: "Ersetze den Teilnehmer XYZ innerhalb der nächsten X Monate durch einen neuen Teilnehmer" oder 'Der Wartungszyklus sollte bei dem Teilnehmer YXZ um x Monate vergrößert/verkleinert werden".

Bevorzugt wird ein Datenlogger zur Aufzeichnung der Ist-Daten eingesetzt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung schlägt – wie bereits zuvor gesagt – vor, dass es sich bei der Leitstelle um einen Server und bei den Teilnehmern um PCs handelt. Alternativ kann es sich bei der Leitstelle um ein Prozessleitsystem und bei den Teilnehmern um Feldgeräte zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgrösse und/oder um Aktoren (Pumpen, Ventile) handeln.

Bevorzugt sind mehrere PCs oder Feldgeräte in einem Netzwerkstrang angeordnet. Ein Netzwerkstrang besteht aus einer Netzwerkweiche und aus mehreren PCs oder alternativ aus einem Segmentkoppler und mehreren Feldgeräten und/oder Aktoren. Die PCs oder die Feldgeräte/Aktoren sind in einem Netzwerkstrang entweder elektrisch miteinander verdrahtet, oder sie stehen drahtlos miteinander in Verbindung – tauschen Information also via Funk aus. Unter einem Netzwerkstrang ist somit die Verkabelung zwischen einem Segmentkoppler und den Teilnehmern zu verstehen. Bei der 'Verkabelung' kann es sich – wie bereits erwähnt – um eine elektrische oder um eine drahtlose Verkabelung/Vernetzung zwischen einem PLS (Prozessleitsystem) oder einem Server über mögliche Segmentkoppler oder Netzwerkweichen und den Teilnehmern am Kommunikationsnetzwerk handeln.

Unter einem Teilnehmer ist ganz allgemein ein Feldgerät (ein Ventil, ein Messgerät, ein Aktor), ein Client (z.b. ein PC: = Personal Computer, etc.) zu verstehen.

Handelt es sich bei dem Kommunikationsnetzwerk z. B. um einen Verbund aus Feldgeräten und/oder Aktoren, wie sie in der Prozessautomation zur Steuerung und Regelung von Prozessanlagen eingesetzt werden, so sind die Bussignale entweder elektrische analoge Grössen und/oder Bus- oder Kommunikationsprotokolle. In der Prozess- und Automatisierungstechnik werden unterschiedliche Standards von Bus- und Kommunikationsprotokollen verwendet. Beispielhaft seien an dieser Stelle Profibus PA und Fieldbus Foundation genannt.

Bei der Auswerteeinheit und/oder der Anzeigeeinheit handelt es sich um ein Software-Tool. Ein Tool, das beispielsweise in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist das IBA-Tool – 'Installed Base Analyst' – ein Ersatzteil-Finde-Tool, das von der Endress+Hauser Gruppe angeboten und vertrieben wird. Beschrieben ist dieses IPA-Tool im Detail in der nicht vorveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung DE 103 22 080.1 .

Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung handelt es sich bei dem Prüfgerät um ein Messgerät zur Erfassung einer elektrischen Grösse, z. B. eines analogen Spannungs- oder Stromwertes, oder um ein Messgerät zur Erfassung von kommunikationstypischen Bussignalen.

Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das die folgenden Verfahrensschritte beinhaltet:

– in einem Soll-Zustand des Kommunikationsnetzwerkes werden bzw. wird an definierten Messstellen des Kommunikationsnetzwerkes jeweils zumindest ein messstellenspezifisches Bussignal und/oder ein analoges Messwertsignal bestimmt;
– die bestimmten messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale werden als Soll-Daten abgespeichert;
– zu einem späteren Zeitpunkt werden in einem Ist-Zustand des Kommunikationsnetzwerkes die entsprechenden messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale erfasst und als Ist-Daten abspeichert und/oder bereitstellt;
– eine Abweichung oder eine tendenzielle Abweichung zwischen den Ist-Daten und den Soll-Daten wird erkannt;
– die Abweichung bzw. die tendenzielle Abweichung wird zur Analyse des Kommunikationsnetzwerkes herangezogen.
– ggf. werden Vorschläge für Maßnahmen zur Beseitigung von Fehlern oder sich anbahnenden Fehlern dem Bedienpersonal bereitgestellt.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren handelt es sich also um ein Verfahren zur vorbeugenden Untersuchung/Überprüfung (predictive Maintenance) und nachfolgenden Fehlerbeseitigung in Kommunikatsnetzwerken. Die Erfindung ermöglicht somit die genaue Analyse eines bestehenden Kommunikationsnetzwerks. Generell bezieht sich die Erfindung auf alle möglichen Arten von Kommunikationsnetzwerken; bevorzugt kommt sie aber zum Einsatz in der Feldbus-Technolgie.

Die Erfindung ermöglicht die vorbeugende und frühzeitige Erkennung von möglichen Fehlern und Schwachstellen innerhalb eines Netzwerkes (bevorzugt in der Prozessautomation). Ziel ist es, eine hohe Gewähr dafür zu haben, dass in dem Prozess keine Fehler auftreten. Unter Zuhilfenahme einer Auswerte-Software ermöglicht es die Erfindung, vorausschauende Bewertungen hinsichtlich der Ausfallhäufigkeiten einzelner Teilnehmer in einer Fertigungsanlage oder in einem Kommunikationsnetzwerk durchzuführen.

Die oben beschriebenen Bussignale werden mittels eines Busmonitors, eines Oszilloskops, eines Spannungs-, Kapazitäts-, Induktivitäts- und Strommessgeräts oder mittels kommunikationstypischer technischer Messgeräte erfasst. Die Erfassung der Daten und Messwerte wird typischerweise in den Mess- und Auswertegeräten gespeichert (Datenlogger); alternativ kann die Erfassung auch manuell erfolgen. Vorzugsweise ist die Erfassung der Soll-Daten bei Erst-Inbetriebnahme oder alternativ bei Wieder-Inbetriebnahme des Kommunikationsnetzwerks vorzunehmen. Die Datenaufnahme kann also auch durchaus in einem bereits bestehendem Kommunikationsnetzwerk durchgeführt werden.

Um die Soll-Daten unter realen Referenzbedingungen zu erhalten, ist es zweckmässig, die Daten während des Betriebes des Kommunikationsnetzwerks, insbesondere während des Betriebs aller zugehörigen Anlagenkomponenten wie Motoren, Pumpen, Regelventilen, etc. zu ermitteln. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass alle möglichen Störeinflüsse auf die Netzwerk-Topologie aufgenommen werden können bzw. dass sich diese tatsächlich vorhandenen Störeinflüsse in den Soll-Daten wieder-spiegeln. Bei den Störeinflüssen handelt es sich beispielsweise um EMV/RMI Signale. Alle Soll-Daten werden pro Messstelle bevorzugt in einer Datenbank abgelegt. Bei den Soll-Daten, wie später auch bei den Ist-Daten, handelt es sich also um messstellenspezifische Bussignale oder um messstellenspezifische analoge Messwertsignale. Bevorzugte Messstellen sind insbesondere die Segmentkoppler oder die Teilnehmer des Kommunikationsnetzwerks.

Bevorzugt werden die Daten (Soll- oder Ist-Daten) entsprechend der nachfolgend aufgeführten Struktur in einer Datenbank erfasst. Bei der Datenbank handelt es sich z.B. um das sog. IBA-Tool, das von der Endress+Hauser Gruppe angeboten und vertrieben wird. IBA ist die Abkürzung für Installed Base Analyst:

– Messstellenort
– Gerätedaten (Typ, Geräte-Nr., usw.)
– Bussignale
– Messwertdaten ( wie zuvor beschrieben)
– Typische Soll-Daten (entsprechend den Herstellerangaben)
– Max/Min Werte
– Toleranzwerte/Grenzwerte
– Fehlerliste nach Fehlerbild (abhängig von den Soll-Daten und der Technologie, etc.)
– eine Zeitmarke, die angibt, wann die Daten erfaßt wurden.

Bei der Erfassung der physikalischen Bussignale, wie z.B. den Strom- und den Spannungswerten, etc. werden in einer Datenbank zusätzlich die Soll-Daten für den jeweiligen Teilnehmer aufgenommen. Die Soll-Daten lassen sich vorzugsweise den anlagen- und technologietypischen Datenblättern entnehmen. Sind diese nicht vorhanden, so werden die Ist-Daten in einem definierten Zustand des Kommunikationsnetzwerks erfasst und als Soll-Daten abgespeichert. Zusätzliche Soll-Daten (z.B. zwecks Überprüfung der gemessenen Daten) können den entsprechenden Datenblättern der jeweils eingesetzten Netzwerk-Technologie entnommen werden. Die anlagentypischen, messstellenspezifischen Bussignale werden messtechnisch erfasst und als Solldaten abgespeichert, insofern Sie nicht die für den Betrieb notwendigen Werte unter- oder überschreiten. Hierbei können direkt bei der Erstaufnahme der Soll-Daten bereits in der Anlage bzw. in dem Netzwerk vorhandene Fehler erkannt werden. Diese werden nach Fehlerlisten beseitigt. Hierzu werden die Ist-Daten durch eine erneute Erfassung der messstellenspezifischen Bussignale oder der messstellenspezifischen analogen Messwertsignale aufgenommen.

Durch die wiederkehrende Prüfung und Erfassung der Daten kann eine Historie der Messwerte des Kommunikationsnetzwerks in der Datenbank hinterlegt werden. Hierdurch wird eine vorausschauende Wartung möglich.

Der Vergleich der Ist-Daten mit den Soll-Daten unter Einbeziehung von Toleranzwerten kann entweder automatisch über eine Auswerteeinheit oder manuell erfolgen. Bei Unterschreiten der vorgegebenen Toleranzwerte werden entsprechende Fehlerprotokolle für die betroffenen Messstellen ausgegeben. Bevorzugt wird auch eine Vorschlagsliste mit Massnahmen zur Beseitigung der aufgetretenen oder sich anbahnenden Fehler ausgegeben. Die Fehlerprotokolle bzw. die Fehlerbeseitigungsvorschläge werden in Abhängigkeit von den entsprechenden technologietypischen Massnahmen bei der Erstaufnahme der Soll-Daten erfasst.

Aus der Historie der Daten lässt sich auch erkennen, ob die Ist-Daten die Tendenz zeigen, aus dem Toleranzbereich um die Soll-Daten wegzudriften. Anhand der Geschwindigkeit der Änderungen lässt sich weiterhin erkennen, zu welchem Zeitpunkt die Toleranzgrenzen mit hoher Wahrscheinlichkeit überschritten werden. Es können somit mittels der Erfindung Trend-Statistiken erstellt werden. Diese werden nachfolgend zur Einleitung vorbeugender Massnahmen zwecks Vermeidung von Ausfällen herangezogen.

Durch die Auswertung der Daten erhält das Servicepersonal bzw. der Betreiber des Kommunikationsnetzwerks eine auf Historiendaten beruhende Übersicht über den Zustand des Netzwerkes und dessen Funktionalität sowie generell einen Überblick über den Zustand des Kommunikationsnetzwerks. Erfindungsgemäss sind daher statistische Berechnungen über Ausfallwahrscheinlichkeiten und vorausschauende Betriebszeitberechnungen möglich.

Die Auswertung selbst kann einzeln oder kumulativ nach den folgenden Parametern erfolgen:

– Messstelle
– Netzwerkstrang
– Geräteyp
– Abweichung vom Sollwert
– Unter/Überschreitung des Sollwerts/der Sollwerte
– Erreichen des Grenzwerts/der Grenzwerte
– Messstelle in Ordnung
– Fehlerprotokoll
– Maßnahmenkatalog zur Behebung des Fehlers.

Die Ausgabe der Auswertung kann nach Wunsch angepasst und gefiltert werden, z.B. ist es möglich, nur fehlerhafte Messstellen oder aber alle Messstellen eines Netwerkstrangs auszugeben. Durch die Vorgabe eines anlagenspezifischen Toleranzwertes – dies entspricht vorzugsweise einem Sollwert für alle auftretenden Kommunikationsstörungen für das Kommunikationsnetzwerk – erhält das Servicepersonal bzw. der Betreiber eine verlässliche Bewertung über die generelle Betriebssicherheit seines Kommunikationsnetzwerks und damit seiner Prozessanlage.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung,

2: ein Flussdiagramm zur Visualisierung des erfindungsgemässen Verfahrens bei der Erst-Inbetriebnahme oder bei der Wieder-Inbetriebnahme des Kommunikationsnetzwerks und

3: ein Flussdiagramm zur Visualisierung des erfindungsgemässen Verfahrens bei der wiederkehrenden Überprüfung des Kommunikationsnetzwerks.

1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zur Überprüfung/Überwachung oder Analyse eines Kommunikationsnetzwerks 2. Insbesondere handelt es sich im gezeigten Fall um eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 zur Überwachung einer industriellen Prozessanlage. Das Kommunikationsnetzwerk 2 besteht aus einer Prozessleitstelle 3 und einem Bussystem 4, über das eine Vielzahl von Teilnehmern (Feldgeräten/Aktoren 5) mit der Prozessleitstelle 3 kommuniziert.

Das Prüfgerät 9 erfasst in einem Soll-Zustand des Kommunikationsnetzwerks 2 an definierten Messstellen des Kommunikationsnetzwerks 2, die in der 1 mit einem 'X' gekennzeichnet sind, jeweils zumindest ein messstellenspezifisches Bussignal und/oder zumindest ein analoges Messwertsignal. Gekennzeichnete Messstellen X betreffen im gezeigten Fall die Segmentkoppler 10 und mehrere Feldgeräte/Aktoren 5. Die erfassten messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale werden als Soll-Daten in einer Speichereinheit 6 abgespeichert. In welcher Form die Daten bevorzugt abgespeichert werden, z.B. in einer Datenbank, ist bereits an vorhergehender Stelle ausführlich beschrieben. Möglich ist es selbstverständlich auch, die Soll-Daten und die tolerierbaren Grenzwerte für die Soll-Daten den Datenblättern der Hersteller der einzelnen Komponenten zu entnehmen. In einem solchen Fall dient die Nachfolge-Messung bereits einer Überprüfung und Fehleranalyse der Prozessanlage. Insbesondere lassen sich auf diese Art generelle Störeinflüsse auf die Prozessanlage im Betrieb klar erkennen.

Zu einem späteren Zeitpunkt im Betrieb bzw. in einem definierten Ist-Zustand des Kommunikationsnetzwerks 2 erfasst das Prüfgerät 9 wiederum die zuvor erfassten messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale und speichert diese Werte als Ist-Daten ebenfalls in der Speichereinheit 6 ab. Die Speichereinheit 6 kann z.B. Teil eines Datenloggers 11 sein. Die Auswerteeinheit 8 erkennt anhand eines Vergleichs der Ist-Daten mit den Soll-Daten eine Abweichung oder eine tendenzielle Abweichung der Ist-Daten von den Soll-Daten. Sobald die Abweichung einen vorgegebenen Toleranzbereich verlässt wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Ebenfalls erhält das Bedienpersonal eine Information, wenn der Fehler zwar noch innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt, wenn jedoch seit der letzten Überprüfung eine tendenzielle Vergrösserung des Fehlers aufgetreten ist. Bevorzugt erfolgt die Anzeige an der Anzeigeeinheit 7.

In 2 ist ein Flussdiagramm zur Visualisierung des erfindungsgemässen Verfahrens bei der Erst-Inbetriebnahme oder bei der Wieder-Inbetriebnahme des Kommunikationsnetzwerks 2 zu sehen. Die einzelnen Verfahrensschritte sind im Nachfolgenden beschrieben, wobei die einzelnen Verfahrensschritte in der eingezeichneten Pfeilrichtung durchlaufen werden.

Zuerst werden die anlagenspezifischen bzw. messstellenspezifischen Parameter und Soll-Daten erfasst. Entweder erfolgt die Erfassung auf der Grundlage einer Messung, oder die Information wird aus den Datenblättern der Hersteller der Anlage bzw. der Geräte gewonnen. Diese Soll-Daten werden zusammen mit den vorgegebenen Toleranzwerten in einer Datenbank, z.B. in dem IBA-Tool abgespeichert. Sind die Soll-Daten und die Toleranzwerte, z.B. aus den Datenblättern erfasst und abgespeichert, so wird nachfolgend im Betrieb der Prozessanlage bevorzugt eine Ist-Datenerfassung durchgeführt. Die entsprechenden messstellenspezifischen Ist-Daten werden ebenfalls in der Datenbank abgespeichert. Anschliessend erfolgt ein Vergleich der Ist-Daten mit den Soll-Daten. Dieser Vergleich erfolgt bevorzugt über ein Auswerte-Tool, jedoch kann die Auswertung auch manuell durchgeführt werden. Anhand der Abweichungen lassen sich Fehler in der Prozessanlage oder an einzelnen Feldgeräten/Aktoren 5 erkennen und gezielt beheben.

Anschliessend folgt eine erneute Ist-Daten-Erfassung. Auch diese Daten werden in der Datenbank abgespeichert. Durch das Vorhandensein von Ist-Daten, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten gewonnen wurden, wird eine Historie des Kommunikationsnetzwerks 2 erstellt. Anhand der Daten kann nachfolgend eine Dokumentation angefertigt und eine verlässliche Aussage hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Prozessanlage bzw. von einzelnen Feldgeräten/Aktoren 5 der Prozessanlage getroffen werden. So lässt sich z.B. eine klare Aussage darüber treffen, welche Geräte sehr störanfällig sind und welche problemlos arbeiten.

In 3 ist ein Flussdiagramm zur Visualisierung des erfindungsgemässen Verfahrens bei der wiederkehrenden Überprüfung des Kommunikationsnetzwerks 2 dargestellt. Die Ist-Daten werden an allen definierten Messstellen X des Kommunikationsnetzwerks 2 erfasst. Die erfassten Ist-Daten werden in einer geeigneten Datenbank gespeichert. Diese Ist-Daten werden mit den vorhandenen Soll-Daten verglichen. Treten außerhalb von vorgegebenen Toleranzwerten angesiedelte Abweichungen zwischen den Ist-Daten und den Soll-Daten auf oder zeigen sich anhand der Historie sich anbahnende Fehler, so werden diese behoben bzw. es werden geeignete Gegenmassnahmen vorgeschlagen und eingeleitet. Anschliessend werden die Ist-Daten noch einmal erfasst und in der Datenbank abgespeichert. Auch hier wird wiederum eine Dokumentation erstellt und/oder die Ergebnisse werden ausgedruckt.

1: erfindungsgemässe Vorrichtung
2: Kommunikationsnetzwerk
3: Prozessleitstelle
4: Bussystem
5: Felgerät/Aktor
6: Speichereinheit
7: Anzeigeeinheit
8: Auswerteeinheit
9: Prüfgerät
10: Segmentkoppler
11: Datenlogger
12: Netzwerkstrang
13: Verbindungsleitung

Claims

Vorrichtung zur Überprüfung/Überwachung oder Analyse eines Kommunikationsnetzwerks (2), bestehend aus mindestens einer Leitstelle (3), zumindest einem Bussystem (4) und mehreren Komponenten (5), die über das Bussystem (4) mit der Leitstelle (3) kommunizieren, wobei zumindest ein Prüfgerät (9) vorgesehen ist, das in einem Soll-Zustand des Kommunikationsnetzwerkes (1) an definierten Messstellen (X) des Kommunikationsnetzwerks (2) jeweils zumindest ein messstellenspezifisches Bussignal und/oder zumindest ein analoges Messwertsignal erfasst, einer Speichereinheit (6), in der die erfassten messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale als Soll-Daten abgespeichert werden; wobei das Prüfgerät (9) zu einem späteren Zeitpunkt in einem Ist-Zustand des Kommunikationsnetzwerks (2) die entsprechenden messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale erfasst und als Ist-Daten abspeichert und/oder bereitstellt, und wobei eine Anzeigeeinheit (7) vorgesehen ist, über die eine Abweichung oder eine tendenzielle Abweichung zwischen den Ist-Daten und den Soll-Daten oder Fehler oder sich anbahnende Fehler dem Servicepersonal mitgeteilt wird bzw. mitgeteilt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Auswerteeinheit (8) vorgesehen ist, die anhand einer Abweichung oder anhand einer tendenziellen Abweichung der Ist-Daten von den Soll-Daten Fehler oder sich anbahnende Fehler in dem Kommunikationsnetzwerk (2) erkennt und zur Anzeige bringt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Datenlogger (11) vorgesehen ist, der die Ist-Daten aufzeichnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der Leitstelle (3) um einen Server und bei den Teilnehmern (5) um PCs handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der Leitstelle (3) um ein Prozessleitsystem und bei den Teilnehmern um Feldgeräte (5) zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgrösse und/oder um Aktoren (5) handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei mehrere PCs oder Feldgeräte (5) in einem Netzwerkstrang (12) angeordnet sind, wobei der Netzwerkstrang (12) aus einer Netzwerkweiche und mehreren PCs oder aus einem Segmentkoppler (10) und mehreren Feldgeräten und/oder Aktoren (5) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die PCs oder die Feldgeräte und/oder Aktoren (5) in einem Netzwerkstrang (12) elektrisch miteinander verdrahtet sind oder drahtlos miteinander in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Bussignalen um elektrische Grössen und/oder um Bus- oder Kommunikationsprotokolle handelt.
Vorrichtung nach 1 oder 2, wobei es sich bei der Auswerteeinheit (8) und/oder der Anzeigeeinheit (7) um ein Software-Tool handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Prüfgerät (9) um ein Messgerät zur Erfassung einer elektrischen Grösse oder um Messgerät zur Erfassung von kommunikationstypischen Bussignalen handelt.
Verfahren zur Überprüfung/Überwachung oder Analyse eines Kommunikationsnetzwerkes, bestehend aus mindestens einer Prozessleitstelle, zumindest einem Feldbussystem (4) und mehreren Feldgeräten (5) zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgrösse und/oder Aktoren (5), die über das Feldbussystem (4) mit der Prozessleitstelle (3) direkt oder indirekt kommunizieren, wobei in einem Soll-Zustand des Kommunikationsnetzwerks (2) an definierten Messstellen (X) des Kommunikationsnetzwerkes (2) jeweils zumindest ein messstellenspezifisches Bussignal und/oder ein analoges Messwertsignal bestimmt werden bzw. wird, wobei die bestimmten messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale als Soll-Daten abgespeichert werden, wobei zu einem späteren Zeitpunkt in einem Ist-Zustand des Kommunikationsnetzwerks (2) die entsprechenden messstellenspezifischen Bussignale und/oder die analogen Messwertsignale erfasst und als Ist-Daten abspeichert und/oder bereitstellt werden, wobei eine Abweichung oder eine tendenzielle Abweichung zwischen den Ist-Daten und den Soll-Daten ermittelt wird und wobei die Abweichung bzw. die tendenziellen Abweichung zur Analyse des Kommunikationsnetzwerks (2) herangezogen wird.