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Die
Erfindung betrifft ein Feldgerät gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Gerätesimulation
zur Simulation eines Feldgeräts gemäß Anspruch
16. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur automatisierten
Erzeugung einer Gerätebeschreibungsdatei gemäß Anspruchs
17.
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In
der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte
eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen
dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind
Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte,
Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren
die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss,
Druck bzw. Temperatur erfassen.
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Zur
Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, z. B. Ventile
oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit
in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem
Behälter geändert werden kann.
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Als
Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet,
die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen
liefern oder verarbeiten.
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Eine
Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress+Hauser
hergestellt und vertrieben.
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In
der Regel sind Feldgeräte in modernen Industrieanlagen über
Bussysteme (Profibus, Foundation Fieldbus, HART, Industrial Ethernet,
etc) mit übergeordneten Steuereinheiten und/oder Hostsystemen
verbunden. Diese übergeordneten Einheiten dienen unter
anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung
sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
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Um
eine übergeordnete Steuereinheit bzw. ein Hostsystem über
Gerätetyp und Funktionalität der angeschlossenen
Feldgeräte zu informieren, werden Gerätebeschreibungsdateien
verwendet, die häufig auch als Gerätetreiber bezeichnet werden.
Die Gerätebeschreibungsdateien werden von der jeweiligen
Steuereinheit bzw. dem Hostsystem eingelesen bzw. importiert, und
mit Hilfe der in einer jeweiligen Gerätebeschreibungsdatei
enthaltenen Informationen kann die Steuereinheit bzw. das Hostsystem
das Feldgerät korrekt ansteuern.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
102 08 530 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines
Peripheriegerätes mittels einer Host-Einheit. Dabei wird
der Host-Einheit von dem Peripheriegerät eine das Peripheriegerät
beschreibende Gerätedatei für die Konfiguration
des Peripheriegerätes zur Verfügung gestellt.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
103 43 670 A1 beschreibt einen Gerätetreiber für
Feldgeräte der Prozessautomatisierungstechnik der in eine
Steuereinheit ladbar und applikationsspezifisch anpassbar ist. Der Gerätetreiber
konfiguriert sich mithilfe einer dem Feldgerät zugeordneten
Projektierungsdatei P selbst. Die Projektierungsdatei P bestimmt
die applikationsspezifische Funktionalität des Feldgeräts,
indem sie das Instanziieren und Verknüpfen von Modulen
im Feldgerät bewirkt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, zu einem Feldgerät eine optimal zu
dem Feldgerät passende Gerätebeschreibungsdatei
zur Verfügung stellen zu können.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1, 16 und
17 angegebenen Merkmale.
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Vorteilhafte
Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Entsprechend
den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzeugt
das Feldgerät die passende Gerätebeschreibungsdatei
in Abhängigkeit von der eigenen Konfiguration selbst, wobei
die Gerätebeschreibungsdatei spezifisch an die Konfiguration
des Feldgeräts angepasst ist. Zur Erzeugung der Gerätebeschreibungsdatei
umfasst das Feldgerät ein Generatormodul, welches dazu
ausgelegt ist, nach der Konfiguration des Feldgeräts auf
Daten zur Konfiguration zuzugreifen, basierend auf den Daten zur
Konfiguration eine spezifische Gerätebeschreibungsdatei
zu erzeugen, die an die Konfiguration des Feldgeräts angepasst
ist, und die spezifische Gerätebeschreibungsdatei abzuspeichern.
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Entsprechend
den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die
zur Inbetriebnahme des Feldgeräts benötigte Gerätebeschreibungsdatei
bzw. der Gerätetreiber durch das Feldgerät selbst
erzeugt und zur Verfügung gestellt. Dies hat zum einen
den Vorteil, dass die vom Feldgerät erzeugte Gerätebeschreibungsdatei
konkret auf die Konfiguration und Parametrisierung des Feldgeräts
abgestimmt werden kann. Durch das Bereitstellen einer derartigen ”maßgeschneiderten” Gerätebeschreibungsdatei
kann die vom Feldgerät zur Verfügung gestellte
Funktionalität bestmöglich genutzt werden. Ein
weiterer Vorteil ist, dass die Gerätebeschreibungsdatei
nicht über das Internet oder auf CD oder DVD zur Verfügung
gestellt werden muss, sondern vom Feldgerät selbst bereitgestellt
wird. Dadurch können unrichtige Zuordnungen zwischen der
Gerätebeschreibungsdatei und dem Feldgerät vermieden
werden. Das Feldgerät stellt die für den eigenen
Betrieb benötigte Gerätebeschreibungsdatei in
der benötigten Version bereit, so dass dem Benutzer automatisch
eine optimal an die Konfiguration des Feldgeräts angepasste
Gerätebeschreibungsdatei zur Verfügung steht,
ohne dass es zu Fehlern und Verwechslungen kommen kann. Somit kann
der vom Feldgerät bereitgestellte Funktionsumfang optimal
genutzt werden.
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Die
Erzeugung der Gerätebeschreibungsdatei auf dem Feldgerät
hat darüber hinaus den zusätzlichen Vorteil, dass
das Generatormodul beispielsweise unmittelbar über Aktualisierungen
der Betriebssoftware und/oder des Konfigurators in Kenntnis gesetzt
werden kann und durch derartige Aktualisierungen dazu veranlasst
werden kann, umgehend eine aktuelle Version der Gerätebeschreibungsdatei
zu erzeugen. Dadurch wird sichergestellt, dass es sich bei der durch
das Feldgerät zur Verfügung gestellten Gerätebeschreibungsdatei
stets um eine aktuelle Version handelt, die dem aktuellen Zustand
des Feldgeräts genau entspricht.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Feldbussystem in schematischer Darstellung;
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2A eine
Struktur einer Gerätebeschreibungsdatei für zyklische
Dienste;
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2B eine
Struktur einer Gerätebeschreibungsdatei für azyklische
Dienste;
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3 ein
erfindungsgemäßes Feldgerät zur Erzeugung
einer Gerätebeschreibungsdatei;
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4 einen
Kommunikationsablauf zwischen einem Host und einem Feldgerät;
und
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5 eine
alternative Ausführungsform der Erfindung, bei der die
Gerätebeschreibungsdatei von einer Gerätesimulation
des Feldgeräts erzeugt wird.
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In 1 ist
ein Feldbussystem mit drei Feldgeräten F1, F2, F3, einer
Steuereinheit SPS und einem weiteren übergeordneten Hostsystem
H dargestellt, die über einen Feldbus F Daten austauschen.
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Bei
dem in 1 gezeigten Feldbussystem könnte es sich
beispielsweise um eine Überfüllsicherung bei einem
Flüssigkeitstank handeln. Das Feldgerät F1 misst
den Füllstand in einem Behälter. Das Feldgerät F2
ist ein Ventil und regelt den Abfluss der Flüssigkeit aus
dem Behälter. Weiterhin ist noch als Grenzstandschalter
das Feldgerät F3 vorgesehen, welches den maximalen Füllstand
im Behälter erfasst. Ein Steuerprogramm in der Steuereinheit
SPS, die zum Beispiel eine SPS-Einheit (speicherprogrammierbare
Steuerung) oder eine PLC-Einheit (Programmable Logic Controller)
sein kann, regelt den Füllstand in dem Behälter.
Die Steuereinheit SPS ist als Master des Feldbussystems eingerichtet,
während die Feldgeräte F1, F2, F3 als Slaves des
Feldbussystems ausgelegt sind.
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Die
Steuereinheit SPS ist für die Abwicklung des zyklischen
Datenverkehrs mit den Feldgeräten F1, F2, F3 ausgelegt.
Im Rahmen der zyklischen Datenübertragung werden die von
den Feldgeräten erfassten Messwerte in periodischen Abständen
zur Steuereinheit SPS übertragen. Darüber hinaus
können Steuerbefehle, die von der Steuereinheit SPS erzeugt
werden, in periodischen Abständen zu den Feldgeräten übermittelt
werden. Im Rahmen des zyklischen Datenverkehrs erfolgen die Zugriffe
ohne Adressenangabe.
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In
dem in 1 gezeigten Feldbussystem F ist zusätzlich
als weitere übergeordnete Einheit ein Hostsystem H vorgesehen,
das ebenfalls als Master ausgelegt ist und zur Abwicklung des azyklischen
Datenverkehrs mit den Feldgeräten dient. Über
den azyklischen Datenverkehr kann ein bestimmtes Feldgerät
parametriert und konfiguriert werden. Insbesondere ist es möglich, über
den azyklischen Datenverkehr Parameterwerte in ein Feldgerät
zu schreiben oder aus einem Feldgerät auszulesen. Auf diese
Weise kann mittels der azyklischen Dienste über das Hostsystem
H eine Parametrierung und Konfigurierung der Feldgeräte
durchgeführt werden. Hierzu kann auf Seiten des Hostsystems
H ein geeignetes Engineering-Programm eingesetzt werden, beispielsweise
das Programm ”FieldCare” der Fa. Endress+Hauser.
Neben der Parametrierung und Konfigurierung der Feldgeräte
werden die azyklischen Dienste insbesondere auch zur Analyse und
Diagnose von auf Seiten der Feldgeräte auftretenden Diagnoseereignissen
eingesetzt. Im Unterschied zu den zyklischen Diensten erfolgt der
Zugriff auf Geräteparameter bei den azyklischen Diensten
in der Regel mittels einer Adressangabe.
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Während
bei dem in 1 gezeigten System die Steuerung
des Systems durch eine oder mehrere übergeordnete Steuereinheiten
erfolgt, sind auch Feldbussysteme denkbar, bei denen die Funktionalität
des Masters ganz oder teilweise von einem oder mehreren der angeschlossenen
Feldgeräte übernommen wird.
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Eine
Vielzahl unterschiedlicher Typen von Feldgeräten werden
von verschiedenen Herstellern angeboten, wobei zu jedem Feldgerätetyp
verschiedene Hardwareversionen und Softwareversionen existieren
können. Um die Feldgeräte korrekt ansteuern zu
können, müssen sowohl die Steuereinheit SPS als
auch das Hostsystem H über den Gerätetyp, die
Hardware- und Softwareversion, die Adressraumbelegung und die Konfiguration
der Feldgeräte informiert werden. Dies geschieht in der
Regel mit Hilfe von Gerätebeschreibungsdateien, die oft
auch als Gerätetreiber bezeichnet werden. Die Gerätebeschreibungsdateien
bzw. Gerätetreiber werden beispielsweise von der jeweiligen
Herstellerfirma des Feldgeräts oder von Feldbus-Organisationen (PNO,
Fieldbus Foundation, ODVA, etc.) über Download-Bereiche
im Internet bereitgestellt, oder es werden Bibliotheken mit Gerätebeschreibungsdateien
auf CD oder DVD ausgeliefert. Anschließend werden zu den Feldgeräten
passende Gerätebeschreibungsdateien von der Steuereinheit
SPS und vom Hostsystem H eingelesen bzw. importiert und als Grundlage
für die Kommunikation mit den an den Feldbus angeschlossenen Feldgeräten
F1, F2, F3 verwendet.
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Zur
Festlegung des Formats und der Syntax der Gerätebeschreibungsdateien
sind eine Reihe von Standards definiert worden. Tabelle 1 gibt einen Überblick über
die gebräuchlichsten Standards von Gerätebeschreibungsdateien
für die Feldbusprotokolle Profibus-PA, Fieldbus Foundation,
HART und die Industrial Ethernet-Protokolle, und zwar aufgeschlüsselt
nach zyklischen Diensten und azyklischen Diensten. Es ist zu betonen,
dass die in Tabelle 1 gezeigte Übersicht unvollständig
ist und lediglich einen Überblick über die gebräuchlichsten
Standards vermitteln will.
| | Zyklische
Dienste | Azyklische
Dienste |
| Profibus-PA | GSD | DD,
EDD DTM |
| Fieldbus
Foundation (FF) | CFF | DD,
EDD DTM |
| HART | DD, EDD
DTM |
| Industrial
Ethernet | EDS, GSDML,
DTM |
Tabelle
1
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Bei
Profibus-PA werden die Geräteeigenschaften für
den zyklischen Datenaustausch im Format GSD (General Slave Data
bzw. Gerätestammdatei) spezifiziert. Bei der Fieldbus Foundation
wird für den zyklischen Datenaustausch eine Gerätebeschreibungsdatei
im Format CFF (Common File Format) verwendet.
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Zur
Gerätebeschreibung für den azyklischen Datenaustausch
werden bei Profibus-PA und Fieldbus Foundation Gerätebeschreibungen
gemäß den Standards DD (Device Description), EDD
(Enhanced Device Description), und DTM (Device Type Manager) verwendet.
Insbesondere bei den Standards EDD und DTM werden zusätzlich
zu Geräteparametern, Gerätefunktionalität
und Adressraumbelegung auch Grafikfeatures und grafische Benutzeroberflächen
spezifiziert, die die Parametrierung und Konfigurierung des jeweiligen Feldgeräts
erleichtern sollen. Zur Erzeugung dieser grafischen Oberflächen
sind im Standard EDD spezielle Grafikbefehle vorgesehen, die nach
Art einer Interpreter-Sprache abgearbeitet werden. Im Standard DTM
(Device Type Management) wird dagegen eine ausführbare
Datei (ein Executable) zur Verfügung gestellt, das die genannten
Grafikfeatures umfasst.
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Beim
Feldbusprotokoll HART wird eine Gerätebeschreibungsdatei
im Standard DD, EDD oder DTM verwendet, um sowohl den zyklischen
Datenaustausch als auch den azyklischen Datenaustausch zu beschreiben.
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Neben
den bisher diskutierten Feldbusprotokollen Profibus, Fieldbus Foundation
und HART gewinnen die sogenannten Industrial Ethernet-Protokolle
an Bedeutung, zu denen unter anderem die Feldbusprotokolle EtherNet/IP,
ProfiNet, und EtherCAT gehören.
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Beim
Feldbusprotokoll EtherNet/IP ist eine Gerätebeschreibungsdatei
entsprechend dem Standard EDS (Electronic Data Sheet) zur Beschreibung
sowohl des zyklischen als auch des azyklischen Datenaustauschs vorgesehen.
Bei EtherNet/IP wird die Gerätebeschreibungsdatei im Standard
EDS sowohl von der für den zyklischen Datenaustausch zuständigen
Steuereinheit SPS als auch von dem für den azyklischen
Datenaustausch zuständigen Hostsystem H eingelesen, um
die zur Ansteuerung des Feldgeräts benötigten
Informationen zu erhalten.
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In 2A ist
die Struktur einer Gerätebeschreibungsdatei für
zyklische Dienste gemäß einem der Standards GSD
oder CFF beispielhaft gezeigt. Die Gerätebeschreibungsdatei 200 umfasst
einen Abschnitt 201, der eine Auflistung der am zyklischen
Datenaustausch beteiligten Parameter umfasst. Im Abschnitt 202 werden
Attribute zu den im Abschnitt 201 aufgelisteten Parametern
spezifiziert, also zum Beispiel Label oder Texte zu den Parametern,
Grenzwertdefinitionen für die Parameter, etc. Zusätzlich
kann die Gerätebeschreibungsdatei 200 weitere
Abschnitte 203 umfassen.
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In 2B ist
die Struktur einer Gerätebeschreibungsdatei 204 für
den azyklischen Datenaustausch gezeigt, beispielsweise gemäß einem
der Standards DD oder EDD. Die Gerätebeschreibungsdatei 204 umfasst
einen Abschnitt 205 mit einer Auflistung der für
den azyklischen Datenaustausch relevanten Parameter. Im Abschnitt 206 werden
die Attribute der im Abschnitt 205 aufgelisteten Parameter
spezifiziert, also beispielsweise Label, Texte, Grenzwertdefinitionen,
etc. Der Abschnitt 207 umfasst Menüdefinitionen
für den azyklischen Datenverkehr, während die
Attribute zu den Menüdefinitionen im Abschnitt 208 enthalten
sind. Darüber hinaus werden im Abschnitt 209 Methoden
definiert, mit denen ein Benutzer vom übergeordneten Hostsystem H
aus unter Verwendung des azyklischen Datenverkehrs auf das Feldgerät
zugreifen kann. Zusätzlich kann die Gerätebeschreibungsdatei 204 weitere
Abschnitte 210 umfassen.
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In 2A und 2B sind
separate Gerätebeschreibungsdateien für den zyklischen
und den azyklischen Datenaustausch gezeigt. Alternativ dazu kann
auch eine gemeinsame Gerätebeschreibungsdatei für
zyklische und azyklische Dienste vorgesehen sein. Beispielsweise
ist bei den Feldbusprotokollen HART und EtherNet/IP eine gemeinsame
Geratebeschreibungsdatei für den zyklischen und azyklischen
Datenaustausch vorgesehen.
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Um
die zu den vorhandenen Feldgeräten passenden Gerätebeschreibungsdateien
bzw. Gerätetreiber zu beschaffen, wurden die benötigten
Gerätebeschreibungsdateien bisher von Download-Bereichen
im Internet heruntergeladen, die von den Geräteherstellern
bzw. den Feldbusorganisationen angeboten werden. Auf diesen Seiten
stehen eine Vielzahl unterschiedlicher Gerätebeschreibungsdateien
für verschiedene Feldgerätetypen, verschiedene
Hardwareversionen, unterschiedliche Feldbusprotokolle und unterschiedliche
Softwareversionen (z. B. V 1.00.00, V 1.01.00, V 2.00.00, etc.)
zur Verfügung, aus denen ein Benutzer jeweils eine geeignete
Gerätebeschreibungsdatei auswählen kann. Alternativ
kann der Benutzer Bibliotheken von Gerätebeschreibungsdateien
nutzen, die auf CD oder DVD zur Verfügung gestellt werden.
Infolge der Vielzahl der angebotenen Versionen werden jedoch häufig
die falschen Gerätebeschreibungsdateien heruntergeladen
und installiert, so dass die heruntergeladene Gerätebeschreibungsdatei
nicht zu dem vorhandenen Feldgerät passt. Infolge dieser
Zuordnungsfehler kann es zu Fehlern bei der Inbetriebnahme des Feldgeräts
kommen, beispielsweise werden Geräteinformationen falsch
interpretiert, oder das Feldgerät läuft nicht
an.
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Entsprechend
den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die
zur Inbetriebnahme des Feldgeräts benötigte Gerätebeschreibungsdatei
bzw. der Gerätetreiber durch das Feldgerät selbst
erzeugt und zur Verfügung gestellt. Dies hat zum einen
den Vorteil, dass die vom Feldgerät erzeugte Gerätebeschreibungsdatei
konkret auf die Konfiguration und Parametrisierung des Feldgeräts
abgestimmt werden kann. Durch das Bereitstellen einer derartigen
Gerätebeschreibungsdatei kann die vom Feldgerät
zur Verfügung gestellte Funktionalität bestmöglich
genutzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Gerätebeschreibungsdatei
nicht über das Internet oder auf CD oder DVD zur Verfügung
gestellt werden muss, sondern vom Feldgerät selbst bereitgestellt
wird. Dadurch können unrichtige Zuordnungen zwischen der
Gerätebeschreibungsdatei und dem Feldgerät vermieden
werden. Das Feldgerät stellt die für den eigenen
Betrieb benötigte Gerätebeschreibungsdatei in
der benötigten Version zur Verfügung, so dass
dem Benutzer automatisch eine optimal an die Konfiguration des Feldgeräts
angepasste Gerätebeschreibungsdatei zur Verfügung
gestellt wird, ohne dass es zu Fehlern und Verwechslungen kommen
kann. Somit kann der vom Feldgerät bereitgestellte Funktionsumfang
optimal genutzt werden.
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In 3 ist
ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Feldgeräts
gezeigt, das dazu ausgelegt ist, eine an die Konfiguration des Feldgeräts
spezifisch angepasste Gerätebeschreibungsdatei zu erzeugen
und bereitzustellen. Das Feldgerät 300 umfasst eine
Prozessoreinheit 301, einen nichtflüchtigen Speicher 302,
beispielsweise einen Flash-Speicher, sowie einen flüchtigen
Speicher 303, beispielsweise ein RAM.
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Auf
dem nichtflüchtigen Speicher 302 ist die zum Betrieb
des Feldgeräts 300 erforderliche Betriebssoftware 304 in
ihrer jeweils aktuellen Version gespeichert. Im nichtflüchtigen
Speicher 302 ist darüber hinaus ein Konfigurator 305 gespeichert,
der dazu dient, das Feldgerät 300 zu konfigurieren,
wobei die Konfiguration des Feldgeräts 300 basierend
auf Vorgaben des Benutzers vorgenommen wird. Aus den vom Feldgerät 300 zur
Verfügung gestellten Funktionsblocks werden die benötigten
Funktionsblocks ausgewählt und miteinander verknüpft.
Dabei werden beispielsweise die Ausgänge von einem Funktionsblock
mit den Eingängen eines weiteren Funktionsblocks verbunden.
Anschließend werden die ausgewählten Funktionsblocks
durch den Konfigurator 305 auf bestimmte Adressbereiche
abgebildet. Durch diesen Vorgang, der auch als „Mapping” bezeichnet
wird, wird eine Adressraumbelegung durchgeführt.
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Im
nichtflüchtigen Speicher 302 ist darüber
hinaus eine Gerätelogik 306 gespeichert, die dazu
vorgesehen ist, während der Konfiguration anhand von vorgegebenen
Regeln zu überprüfen, ob die vom Benutzer vorgenommene
Auswahl und Verknüpfung von Funktionsblocks zulässig
ist. Entsprechend dem Pfeil 307 überprüft
die Gerätelogik 306 während der Konfiguration,
ob sich aus dem Zusammenwirken der Funktionsblocks eine sinnvolle
Messdatenverarbeitung ergibt. Die Gerätelogik 306 enthält
insbesondere Informationen darüber, auf welche Weise die
vom Feldgerät bereitgestellten Funktionsblocks miteinander
verschaltet werden dürfen.
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Anschließend
wird im Schritt 308 ein spezifischer Satz von Konfigurationsdaten 309 erzeugt,
der die vom Benutzer vorgenommene und von der Gerätelogik 306 überprüfte
Konfiguration des Feldgeräts 300 beschreibt.
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Entsprechend
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im
nichtflüchtigen Speicher 302 des Feldgeräts 300 ein
Generator 310 gespeichert, der dazu ausgelegt ist, ausgehend
von der Konfiguration des Feldgeräts 300 eine
spezifische Gerätebeschreibungsdatei zu erzeugen. Hierzu
greift der Generator 310 zunächst, wie durch Pfeil 311 veranschaulicht,
auf den Satz von Konfigurationsdaten 309 zu, welcher die
aktuelle Konfiguration des Feldgeräts 300 beschreibt.
Ausgehend von der so ermittelten Konfiguration erzeugt der Generator 310 die
Gerätebeschreibungsdatei bzw. den Gerätetreiber
unter Verwendung einer Syntax, die durch eine der im nichtflüchtigen
Speicher 302 abgelegten Syntaxdefinitionen 312 bis 315 festgelegt
ist. Beispielsweise kann in der Syntaxdefinition 312 die
Syntax der Gerätebeschreibungsdateien für Profibus-PA,
in der Syntaxdefinition 313 die Syntax der Gerätebeschreibungsdateien
für Fieldbus Foundation, in der Syntaxdefinition 314 die
Syntax der Gerätebeschreibungsdateien für EtherNet/IP
und in der Syntaxdefinition 315 die Syntax der Gerätebeschreibungsdateien
für ProfiNet spezifiziert sein. Zur Erzeugung einer Gerätebeschreibungsdatei
im Standard CFF greift der Generator 310 daher beispielsweise
auf die Syntaxdefinition 313 zu, wie dies durch Pfeil 316 veranschaulicht
ist. Ausgehend von der aktuellen Konfiguration des Feldgeräts 300 erzeugt
der Generator 310 unter Verwendung der Syntaxdefinition 313 eine
spezifische Gerätebeschreibungsdatei 317. Die
erzeugte spezifische Gerätebeschreibungsdatei 317 wird
vom Generator 310 entsprechend Pfeil 318 im flüchtigen
Speicher 303 abgespeichert.
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Wenn
die spezifische Gerätebeschreibungsdatei 317 lediglich
im flüchtigen Speicher 303 abgelegt ist, dann
bedeutet dies, dass die Gerätebeschreibungsdatei 317 bei
einer Unterbrechung der Stromversorgung gelöscht wird.
Um dies zu verhindern, kann es sinnvoll sein, die spezifische Gerätebeschreibungsdatei 317 nach
ihrer Erstellung in den nichtflüchtigen Speicher 302 zu
kopieren, wie dies durch Pfeil 319 veranschaulicht ist.
Die so erzeugte Kopie 320 der Gerätebeschreibungsdatei 319 bleibt
dann auch bei Unterbrechung der Stromversorgung erhalten. Die Kopie 320 kann
entweder über den Feldbus selbst oder aber über
eine zusätzliche Serviceschnittstelle aus dem Feldgerät 300 ausgelesen
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann der nichtflüchtige
Speicher 302 als aus dem Feldgerät 300 entnehmbares
Speichermodul ausgebildet sein, beispielsweise als SD-Karte oder
als USB-Stick. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung
kann der nichtflüchtige Speicher mit den darauf gespeicherten
Daten aus dem Feldgerät 300entnommen werden,
um Daten zu einem anderen System zu transportieren. Beispielsweise
kann die SD-Karte oder der USB-Stick mit der darauf gespeicherten
Kopie 320 der Gerätebeschreibungsdatei zu einer
Steuereinheit SPS oder einem Hostsystem H transportiert und dort
eingelesen werden.
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Der
nichtflüchtige Speicher 302 kann beispielsweise
als EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory),
als FRAM (Ferroelectric Random Access Memory) oder als Flash-Speicher
ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der nichtflüchtige Speicher 302 als Flash-Speicher
realisiert. Bei dieser Ausführungsform können
die im nichtflüchtigen Speicher 302 gespeicherten
Module aktualisiert werden, indem eine Flash-Aktualisierung des
gesamten nichtflüchtigen Speichers 302 oder von
Teilbereichen des nichtflüchtigen Speichers 302 durchgeführt
wird. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, eine Vorgängerversion
der Betriebssoftware 304 durch eine Nachfolgeversion zu
ersetzen. Bei der Nachfolgeversion der Betriebssoftware kann es
sich beispielsweise um eine aktualisierte Version der Betriebssoftware
handeln, die einen gegenüber der Vorgängerversion
erweiterten Funktionsumfang aufweist. Ebenso kann im Rahmen einer
Flash-Aktualisierung der Konfigurator 305, die Gerätelogik 306 und
auch der Generator 310 durch eine Nachfolgeversion ersetzt
werden.
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Nach
Durchführung einer Flash-Aktualisierung ist die im flüchtigen
Speicher 303 gespeicherte spezifische Gerätebeschreibungsdatei 317 im
Regelfall nicht mehr aktuell. Nach Durchführung einer Flash-Aktualisierung
erzeugt der Generator 310 daher eine aktuelle Version der
spezifischen Gerätebeschreibungsdatei 317 und
speichert diese im flüchtigen Speicher 303 ab,
von wo aus sie in den nichtflüchtigen Speicher 302 kopiert
werden kann. Der Generator 310 kann dazu ausgelegt sein,
die aktuelle Version der Gerätebeschreibungsdatei 317 jeweils
automatisch zu erzeugen. Alternativ kann vor dem Erzeugen der aktuellen
Version jeweils beim Benutzer angefragt werden, ob die aktuelle
Version der Gerätebeschreibungsdatei erzeugt werden soll.
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Alternativ
zu dem Fall, dass eine Vorgängerversion der Betriebssoftware 304 durch
eine aktuellere Version der Betriebssoftware ersetzt wird, ist aber
auch der Fall denkbar, dass der Benutzer absichtlich eine frühere
Version der Betriebssoftware auf ein modernes Feldgerät
aufspielen will, um das Feldgerät an den Rest seines Feldbussystems
anzupassen. Auch in diesem Fall würde durch das Aufspielen
der Betriebssoftware automatisch die Erzeugung einer zur Softwareversion
passenden Gerätebeschreibungsdatei ausgelöst.
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Die
Erzeugung der Gerätebeschreibungsdatei auf dem Feldgerät 300 hat
den Vorteil, dass der Generator 310 stets unmittelbar über
Aktualisierungen der Betriebssoftware 304 und/oder des
Konfigurators 305 in Kenntnis gesetzt wird und durch derartige
Aktualisierungen dazu veranlasst werden kann, umgehend eine aktuelle
Version der Gerätebeschreibungsdatei zu erzeugen. Durch
die Anordnung des Generators 310 auf dem nichtflüchtigen
Speicher 302 kann erreicht werden, dass durch ein Update
der Betriebssoftware 304 und/oder des Konfigurators 305 automatisch
eine Neuerstellung der spezifischen Gerätebeschreibungsdatei 317 ausgelöst
wird. Auf ähnliche Weise kann auch dann, wenn der Benutzer
die Konfiguration des Feldgeräts 300 ändert,
eine Neuerstellung der spezifischen Gerätebeschreibungsdatei 317 veranlasst
werden. Dadurch wird sichergestellt, dass es sich bei der durch
das Feldgerät 300 zur Verfügung gestellten
Gerätebeschreibungsdatei stets um eine aktuelle Version
handelt, die dem aktuellen Zustand des Feldgeräts genau
entspricht. Wenn diese Version der Gerätebeschreibungsdatei
in die Steuerungseinheit SPS für zyklische Dienste oder
in das Hostsystem H für azyklische Dienste geladen wird,
ist sichergestellt, dass die zur Ansteuerung des Feldgeräts
verwendete Gerätebeschreibung dem aktuellen Zustand des
Feldgeräts 300 entspricht.
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In 4 ist
ein Kommunikationsablauf zwischen einem Host 400 und einem
Feldgerät 401 dargestellt, bei dem die jeweiligen
Versionen der Gerätebeschreibungsdatei, die auf Seiten
des Hosts 400 und des Feldgeräts 401 vorhanden
sind, miteinander abgeglichen werden. Zu Beginn des Kommunikationsablaufs,
im Schritt 402, aktiviert der Host 400 das Feldgerät 401,
wobei der Host 400 den Datenaustausch mit dem Feldgerät 401 entsprechend
einer auf Seiten des Hosts 400 verfügbaren Standard-Gerätebeschreibungsdatei
aufsetzt.
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Auf
Seiten des Feldgeräts 401 wird daraufhin im Schritt 403 entsprechend
dem erfindungsgemäßen Verfahren eine spezifische
Gerätebeschreibungsdatei erzeugt und abgespeichert, welche
an die Konfiguration des Feldgeräts 401 angepasst
ist.
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Im
Schritt 404 teilt der Host 400 die Version der
auf Seite des Hosts verwendeten Gerätebeschreibungsdatei
dem Feldgerät 401 mit. Im Schritt 405 vergleicht
das Feldgerät 401 die auf Seiten des Hosts 400 verwendete
Version der Gerätebeschreibungsdatei mit der vom Feldgerät 401 erzeugten
Version der Gerätebeschreibungsdatei und beurteilt anhand
des Vergleichsergebnisses, wie gut (oder schlecht) die auf Seiten des
Hosts 400 vorhandene Version der Gerätebeschreibungsdatei
zum Ansteuern des Feldgeräts 401 geeignet ist.
Im Schritt 406 teilt das Feldgerät 401 dem
Host 400 das Ergebnis des Versionsvergleichs mit. Beispielsweise
kann das Feldgerät 401 dem Host 400 mitteilen,
dass die auf Seiten des Hosts vorhandene Version der Gerätebeschreibungsdatei
das Feldgerät 401 eher gut beschreibt, eher schlecht
beschreibt oder völlig ungeeignet ist.
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Der
Host 400 empfängt diese Rückmeldung und
entscheidet im Schritt 407, ob er die vom Feldgerät 401 angebotene
Version der Gerätebeschreibungsdatei herunterladen soll
oder nicht. Falls die vom Feldgerät 401 angebotene
Gerätebeschreibungsdatei geladen werden soll, kann optional
im Schritt 408 beim Benutzer angefragt werden, ob er oder
sie mit dem Herunterladen der Gerätebeschreibungsdatei
vom Feldgerät 401 einverstanden ist. Wenn der
Benutzer nicht mit dem Herunterladen einverstanden ist, wird der
Vorgang abgebrochen. Die Benutzeranfrage kann aber auch weggelassen
werden. In diesem Fall startet das Herunterladen automatisch.
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Im
Schritt 409 wird die aktuelle Version der Gerätebeschreibungsdatei
vom Feldgerät 401 angefordert. Im darauffolgenden
Schritt 410 wird die an die Konfiguration des Feldgeräts 401 angepasste
Version der Gerätebeschreibungsdatei vom Feldgerät 401 heruntergeladen
und in den Host 400 eingelesen. Der künftige Datenaustausch
mit dem Feldgerät 401 erfolgt dann entsprechend
dieser Gerätebeschreibungsdatei.
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Mit
Hilfe des in 4 gezeigten Versionsabgleichs
kann sichergestellt werden, dass eine auf Seiten des Feldgeräts
erzeugte aktuelle Gerätebeschreibungsdatei bemerkt und
in die Steuerungseinheit eingebunden wird. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform können sowohl die
Erzeugung der Gerätebeschreibungsdatei durch das Feldgerät
als auch das Laden der neuen Gerätebeschreibungsdatei durch
die übergeordnete Steuereinheit automatisiert ablaufen,
wodurch der Benutzer gänzlich davon befreit wird, sich
um die jeweiligen Versionen der Gerätebeschreibungsdateien
zu kümmern. Gemäß einer alternativen
Ausführungsform wird der Benutzer jedes Mal gefragt, bevor
eine neue Version der Gerätebeschreibungsdatei erzeugt
oder geladen wird.
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Bei
den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung
wurde die Gerätebeschreibungsdatei durch das Feldgerät
selbst erzeugt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann die Gerätebeschreibungsdatei auch von
einer Gerätesimulation erzeugt werden. Bei dieser Gerätesimulation
kann es sich beispielsweise um ein ausführbares Programm
handeln, welches das Verhalten eines Feldgeräts simuliert und
das auf einem PC oder einem Handheld läuft.
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In 5 ist
in einem Ablaufsdiagramm dargestellt, wie durch eine Gerätesimulation
eine Gerätebeschreibungsdatei erzeugt werden kann. Im Schritt 500 wird
die Gerätesimulation auf einem Rechner gestartet. Im nächsten
Schritt 501 wird vom Benutzer eine Konfiguration und Parametrierung
des simulierten Feldgeräts vorgenommen. Nach der Durchführung
der Gerätekonfiguration erzeugt die Simulation im nächsten
Schritt 502 basierend auf der Konfiguration eine Gerätebeschreibungsdatei,
die an die Konfiguration des Feldgeräts angepasst ist.
In Schritt 503 wird die so erzeugte Gerätebeschreibungsdatei
abgespeichert, und zwar entweder im Speicher des Rechners oder aber
auf einem entnehmbaren Speichermodul, beispielsweise auf einer SD-Karte
oder einem USB-Stick. Anschließend kann die auf dem Speichermodul
gespeicherte Gerätebeschreibungsdatei zu einer übergeordneten
Einheit für den zyklischen und/oder azyklischen Datenverkehr transportiert
und in Schritt 504 dort eingelesen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10208530
A1 [0008]
- - DE 10343670 A1 [0009]