DE10220390A1 - Verdrahtungsfehler-Erfassung,-Diagnose und -Bericht für Prozesssteuersysteme - Google Patents

Abstract

Eine Verdrahtungsfehler-Erfassungs-, -Diagnose- und -Berichttechnik ermöglicht Verbindungseinrichtungen in einem Prozesssteuersystem elektrische Eigenschaften eines Segmentprotokollbusses und die elektrischen Eigenschaften der Signale zu messen, die über dem Protokollbus gesendet werden. Die Technik verbindet eine Signalleitung eines Segmentprotokollbusses mit einem aus einer Mehrzahl von Messblöcken in einer Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit. Der eine aus der Mehrzahl der Messblöcke misst eine elektrische Eigenschaft, die mit dem Segmentprotokollbus zugeordent ist und sendet die gemessene elektrische Eigenschaft an einen Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager. Der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager analysiert die gemessene elektrische Eigenschaft, um den Verdrahtungsfehlertyp zu bestimmen, und berichtet den Verdrahtungsfehlertyp an eine Anwenderschnittstelle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Prozesssteuersysteme und, im spezielleren automatisches Erfassen, Diagnose und Berichten von Verdrahtungsfehlern in Kommunikationssegmenten eines Prozesssteuersystems.

Moderne Prozesssteuersysteme sind üblicherweise auf Mikroprozessor basierte verteilte Steuersysteme (DCSs). Eine herkömmliche DCS-Konfiguration weist ein oder mehrere Anwenderschnittstellengeräte auf, beispielsweise Workstations, die über einen Datenbus (beispielsweise Ethernet) mit ein oder mehreren Steuerungen verbunden sind. Die Steuerungen sind im allgemeinen physikalisch nah an einem gesteuerten Prozess angeordnet und sie sind mit zahlreichen elektronischen Überwachungsgeräten und Feldgeräten verbunden, beispielsweise mit elektronischen Sensoren, Transmittern, Strom/Druckwandlern, Ventilstellgliedern, etc., die überall im Prozess angeordnet sind.

In herkömmlichen DCS werden Steueraufgaben durch Bereitstellen eines Steueralgorythmus in jedem der Steuerungen verteilt. Die Steuerungen führen unabhängig die Steueralgorithmen durch, um die mit den Steuerungen gekoppelten Feldgeräte zu steuern. Diese Dezentralisation der Steueraufgaben liefert eine größere Gesamtsystemflexibilität. Wenn ein Anwender beispielsweise wünscht, einen neuen Prozess oder Teil eines Prozesses an das DCS hinzuzufügen, kann der Anwender eine zusätzliche Steuerung (mit einem geeigneten Steueralgorithmus) hinzufügen, der mit geeigneten Sensoren, Stellgliedern, etc. verbunden ist. Wenn der Anwender alternativ wünscht, einen existierenden Prozess zu modifizieren, können neue Steuerparameter oder Steueralgorithmen, beispielsweise von einer Anwenderschnittstelle auf eine geeignete Steuerung über den Datenbus heruntergeladen werden.

Um eine verbesserte Modularität und Kompatibilität zwischen Herstellern bereitzustellen, sind Hersteller von Prozesssteuerungen in jüngerer Zeit immer mehr zur weiteren Dezentralisation der Steuerung in einem Prozess übergegangen. Diese modernen Anwendungen basieren auf intelligenten Feldgeräten, die unter Verwendung eines offenen Protokolls kommunizieren, beispielsweise mit dem HART-, PROFIBUS-, WORLDFIP-, Device-Net-, CAN- und Fieldbus- Protokoll. Diese intelligenten Feldgeräte sind im wesentlichen Mikroprozessor basierte Geräte, beispielsweise Sensoren, Stellglieder usw., die in einigen Fällen, beispielsweise in Verbindung mit Fieldbus-Geräten, auch einige Steuerschleifenfunktionen ausführen, die herkömmlich durch eine DCS-Steuerung ausgeführt wurden. Da einige intelligente Feldgeräte eine Steuerungsmöglichkeit bereitstellen und unter Verwendung eines offenen Protokolls kommunizieren, können Feldgeräte von einer Vielfalt von Herstellern miteinander an einem üblichen digitalen Datenbus miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten, um eine Kontrollschleife ohne die Intervention einer herkömmlichen DCS-Steuerung auszuführen.

Es ist bekannt, dass intelligente Feldgeräte, beispielsweise Fieldbus-Geräte, einen oder mehrere logische Funktionsblöcke aufweisen können, die Steuerungsfunktionen oder Teile einer Steuerungsfunktion ausführen. Diese Funktionsblöcke können beispielsweise analoge Eingabefunktionen, analoge Ausgabefunktionen, proportional-integral-differenzial (PID) Steuerfunktion oder jede andere gewünschte Steuerfunktion ausführen. Wie weiter unten im größeren Detail diskutiert wird, können die Funktionsblöcke in einem intelligenten Feldgerät kommunikativ mit anderen Funktionsblöcken in dem intelligenten Feldgerät oder mit Funktionsblöcken in anderen intelligenten Feldgeräten verbunden sein, um jede gewünschte Steuerfunktion auszuführen. Beispielsweise kann ein analoger Eingabeblock verwendet werden, einen Fluidfluss mittels eines Flusssensors zu überwachen, und ein PID-Block kann einen Fluidfluss-Wert verarbeiten, der von dem analogen Eingabeblock bereitgestellt wird, um antwortende Signale über einen analogen Ausgabeblock an ein Stellglied zu liefern, das die Position eines Ventilstopfens moduliert. Deshalb können diese Funktionsblöcke miteinander kommunikativ verbunden sein, um eine PID-basierte Steuerschleife zu bilden, die den Fluidfluss durch ein Ventil steuert.

Intelligente Feldgeräte kommunizieren üblicherweise unter Verwendung eines offenen Protokolls, das sich von dem Protokoll unterscheidet, welches von den Steuerungen in einem Prozesssteuersystem verwendet wird. Als ein Ergebnis wird üblicherweise ein Schnittstellengerät, beispielsweise ein Eingabe/Ausgabe (I/O)-Gerät als Verbindungseinrichtung verwendet um einen Kommunikationsgateway zwischen jedem Segment (d. h. zwischen jeder miteinander verbundenen Gruppe von intelligenten Feldgeräten) und einer Steuerung bereitzustellen. Diese Verbindungseinrichtungen ermöglichen den intelligenten Feldgeräten in einem Segment, über einen Protokolldatenbus (beispielsweise ein Fieldbus-Datenbus) mit den Funktionsblöcken einer Steuerung und mit intelligenten Feldgeräten zusammenzuarbeiten, die mit anderen Segmenten des Prozesssteuersystems verbunden sind. Deshalb ermöglichen diese Verbindungseinrichtungen eine nahtlose Integration von intelligenten Feldgeräten in einem verteilten Prozesssteuersystem, weil sie die Verknüpfung von Feldgeräteinformation ermöglichen, beispielsweise Funktionsblockinformation, die in einem oder mehreren der Feldgeräte angeordnet ist, mit Funktionsblockinformation, die in der Steuerung oder anderen Feldgeräten und Steuerungen angeordnet ist, die überall im Prozesssteuersystem verteilt sind.

Erfassen, Diagnose und Berichten eines Verdrahtungsfehlers in einem Segment ist üblicherweise sehr schwierig, da heutige Verbindungseinrichtungen elektrische Eigenschaften, beispielsweise den Widerstand, die Kapazität etc., eines Segmentprotokollbusses oder die Amplitude, Frequenz, Rauschniveau etc. der über dem Segmentprotokollbus übertragenen Signale weder messen noch analysieren können. Als ein Ergebnis können Anwender auf der Systemebene (beispielsweise an einem Bedienerterminal mit einer graphischen Anwenderschnittstelle) nicht einfach einen Verdrahtungsfehler an einem bestimmten Segment identifizieren und sie sind üblicherweise durch das System lediglich informiert, dass der gesamte Prozess nicht richtig funktioniert und/oder dass ein Kommunikationsfehler aufgetreten ist. Beispielsweise kann in dem Fall, wenn zwei oder mehrere Protokollbusdrähte in einem Segment miteinander kurzschließen (oder mit einem anderen gemeinsamen Potential) die Steuerung dem Anwender über eine Anwenderschnittstelle berichten, dass die intelligenten Feldgeräte in diesem Segment nicht antworten. Die Steuerung liefert dem Anwender üblicherweise jedoch nicht irgendeine zusätzliche Information, die verwendet werden kann, um zu bestimmen, warum die Geräte mit der Antwort aussetzen. In der Tat können weder die Steuerung noch die Verbindungseinrichtung den Widerstand der Busdrähte messen, um die Kurzschluss-bedingungen zu erfassen, um dadurch der Erfassung und dem Bericht eines derartigen Verdrahtungsfehlers vorzubeugen.

In existierenden Prozesssteuersystemen wird die Diagnose eines Verdrahtungsfehlers eines Segmentprotokollbusses üblicherweise durch ein Losschicken eines Feldtechnikers ausgeführt, um jedes verdächtigte Segment visuell zu inspizieren. Zusätzlich verwendet der Feldtechniker eine Vielfalt an Testausrüstung, beispielsweise ein Ohmmeter, ein Voltmeter, ein Oszilloskop, ein Signalerzeuger, ein Kapazitätsmesser usw., um die elektrischen Eigenschaften eines Segmentprotokollbusses zu messen und mit erwarteten Bereichen oder Niveaus zu vergleichen und um die Qualitäten zu bewerten, beispielsweise das Rauschniveau, die Amplitude, die Frequenz etc. der Kommunikation und Spannungsversorgungssignale, die über die Busdrähte gesendet werden. Die gemessenen elektrischen Eigenschaften des Segmentprotokollbusses und die gemessenen elektrischen Eigenschaften der über die Busdrähte gesendeten Signale können von dem Feldtechniker verwendet werden, um die spezifische Natur oder Typ eines Verdrahtungsfehlers (beispielsweise ein Kurzschluss, ein offener Stromkreis, ein ungenügender Abschluss etc.) zu diagnostizieren, um dadurch dem Feldtechniker zu ermöglichen, eine geeignete korrigierende Handlung vorzunehmen. Deshalb hat in existenten Systemen ein Feldtechniker üblicherweise keine andere Information, als dass ein Kommunikationsproblem existiert, die anzeigt, in welchem Segment der Verdrahtungsfehler aufgetreten ist oder welcher Verdrahtungsfehlertyp das Kommunikationsproblem verursacht hat. Als ein Ergebnis muss ein Feldtechniker eine relativ große Menge von Ausrüstung an jedem verdächtigten Ort (oder möglicherweise allen) des Segmentbusses bringen, um zu garantieren, dass eine ausreichende Diagnose des Segmentortes durchgeführt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Verdrahtungsfehler-Erfassungs-, -Diagnose- und Berichttechnik ermöglicht Verbindungseinrichtungen (d. h. Schnittstellen zwischen intelligenten Feldgeräten und Steuerungen in einem Prozesssteuersystem), die elektrischen Eigenschaften eines Segmentprotokollbusses und der über den Protokollbus gesendeten Signale zu messen. Die hierin beschriebene Technik ermöglicht den Verbindungseinrichtungen auch, die gemessenen elektrischen Eigenschaften zu analysieren, um zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler an einem Protokollbus existiert, der mit diesen Verbindungseinrichtungen verbunden ist. Zusätzlich ermöglicht die hierin beschriebene Technik den Verbindungseinrichtungen, die Verdrahtungsfehlerinformation, beispielsweise elektrische Eigenschaftsinformation, Signalqualitätsinformation, Diagnoseinformation etc., entsprechenden Steuerungen zu berichten, die nacheinander automatisch diese Verdrahtungsfehlerinformation an einen Anwender über eine Anwenderschnittstelle berichten können. Auf diese Weise ermöglicht die hierin beschriebene Verdrahtungsfehler-Eriassungs-, -Diagnose- und -Berichttechnik einem Anwender, Inbetriebnahmeaktivitäten, beispielsweise Verdrahtungstests, in einer effizienten und geeigneten Weise von einem Bedienerterminal auszuführen, um dadurch den Bedarf an einem Feldtechniker zu verringern oder zu beseitigen, jedes Segment überall im Prozesssteuersystem physikalisch zu inspizieren, wie es in aktuellen Systemen notwendig ist.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein System und ein Verfahren zur Verwendung in einem Prozesssteuersystem mit einer Anwenderschnittstelle, einer Steuerung und einem Protokollbus eine Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit mit einer Mehrzahl von Messblöcken und eine Signalschalteinheit und einen Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager auf. Das System und Verfahren können eine Signalleitung des Protokollbusses mit einem aus der Mehrzahl der Messblöcke verbinden. Zusätzlich können das System und das Verfahren eine elektrische Eigenschaft messen, die dem Protokollbus zugeordnet ist, unter Verwendung der einen aus der Mehrzahl der Messblöcke und sie können die gemessene elektrische Eigenschaft an den Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager senden. Jedenfalls weiterhin können das System und das Verfahren einen Verdrahtungsfehlertyp auf Grundlage der gemessenen elektrischen Eigenschaft bestimmen und können automatisch den Verdrahtungsfehlertyp an die Anwenderschnittstelle berichten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein System zur Erfassung eines Verdrahtungsfehlers zur Anwendung in einem Prozesssteuersystem mit einer Anwenderschnittstelle, einer Steuerung, einem Protokollbus und einem Prozessor eine Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit auf. Die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit kann eine Mehrzahl von Messblöcken und eine Signalschalteinheit aufweisen. Das System kann ferner ein computerlesbares Medium und eine erste Routine aufweisen, die in dem computerlesbaren Medium gespeichert und dazu ausgebildet ist, durch den Prozessor ausgebildet zu werden, die bewirkt, dass die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit eine Signalleitung des Protokollbusses mit einem aus der Mehrzahl der Messblöcke verbindet. Das System kann ferner eine zweite Routine aufweisen, die auf dem computerlesbaren Medium gespeichert und dazu ausgebildet ist, durch den Prozessor ausgeführt zu werden, die bewirkt, dass die Verdrahtungsfehler- Erfassungseinheit eine elektrische Eigenschaft, die dem Protokollbus zugeordnet ist, unter Verwendung der einen aus der Mehrzahl der Messblöcke zu messen. Ferner kann das System eine dritte Routine aufweisen, die in dem computerlesbaren Medium gespeichert und dazu ausgebildet ist, durch den Prozessor ausgeführt zu werden, die einen Verdrahtungsfehler auf Grundlage der gemessenen elektrischen Eigenschaft bestimmt. Zusätzlich kann das System eine vierte Routine aufweisen, die in dem computerlesbaren Medium gespeichert und dazu ausgebildet ist, durch den Prozessor ausgeführt zu werden, die den Verdrahtungsfehlertyp automatisch an die Anwenderschnittstelle berichtet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Prozesssteuersystems mit einer Verbindungseinrichtung, das in Segmenten des Protokollbusses Verdrahtungsfehler erfasst, diagnostiziert und berichtet;

Fig. 2 ist ein detaillierteres, beispielhaftes Blockdiagramm der Verbindungseinrichtung aus Fig. 1;

Fig. 3 ist ein detaillierteres, beispielhaftes Blockdiagramm der Verdrahtungsfehler- Erfassungseinheit aus Fig. 2;

Fig. 4A und 4B sind beispielhafte Flussdiagramme, die eine Weise aufzeigen, in der die Verbindungseinrichtung aus den Fig. 1 und 2 verwendet werden kann, um in Segmenten des Protokollbusses Verdrahtungsfehler zu erfassen, zu diagnostizieren und zu berichten;

Fig. 5 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm, das eine andere Weise aufzeigt, in der die Verbindungseinrichtung aus Fig. 1 und 2 verwendet werden kann um in Segmenten des Protokollbusses Verdrahtungsfehler zu erfassen, diagnostizieren und berichten; und

Fig. 6 ist ein beispielhaftes, schematisches Blockdiagramm einer tragbaren Verdrahtungsfehler- Erfassungs- und -Diagnoseeinrichtung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Obwohl eine Technik zum Erfassen, Diagnostizieren und Berichten von Verdrahtungsfehlern in einem verteilten Prozesssteuersystem in Verbindung mit einem Prozesssteuersystem in Detail beschrieben ist, das Prozesssteuerfunktionen unter Verwendung von Fieldbus-Geräten implementiert, kann die hierin beschriebene Verdrahtungsfehler-Erfassungs-, -Diagnose- und -Berichttechnik mit einem Prozesssteuersystem verwendet werden, das Steuerfunktionen unter Verwendung anderer Arten von Feldgeräten und Kommunikationsprotokollen ausführt, einschließlich von Protokollen, die sich auf andere als Zwei-Drahtbusse stützen, und Protokollen, die nur analoge oder beides, Analog- und Digitalkommunikation unterstützen, beispielsweise solche wie vorstehend erwähnt.

Das Fieldbus-Protokoll ist ein rein digitales, serielles, Zwei-Weg-Kommunikationsprotokoll, das eine standardisierte physikalische Schnittstelle an eine Zwei-Draht-Schleife oder -Bus bereitstellt, die Feldgeräte, beispielsweise Sensoren, Stellglieder, Steuerungen, Ventile etc., miteinander verbindet, die in einer Instrumentierungs- oder Prozesssteuerumgebung, beispielsweise einer Fabrik oder einer Anlage, angeordnet sind. Das Fieldbus-Protokoll stellt in der Tat ein lokales Bereichsnetzwerk für Feldgeräte in einem Prozess bereit, das diesen Feldgeräten ermöglicht, zusammenzuarbeiten, um Steuerfunktionen an in einem Prozess verteilten Orten auszuführen und um miteinander vor und nach der Ausführung dieser Steuerfunktionen zu kommunizieren, um eine Gesamtsteuerstrategie zu implementieren. Obgleich das Fieldbus-Protokoll ein relativ neues, rein digitales Kommunikationsprotokoll ist, das zur Verwendung in Prozesssteuersystemen entwickelt wurde, ist das Fieldbus-Protokoll bekannt und in zahlreichen Artikeln, Broschüren und Spezifikationen im Detail beschrieben, die veröffentlicht, verteilt und unter anderem von der Fieldbusstiftung erhältlich sind, einer nicht kommerziellen Organisation mit Hauptsitz in Austin, Texas.

Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Prozesssteuersystem 10, das beispielsweise Fieldbus-Feldgeräte verwendet. Das Prozesssteuersystem 10 umfaßt Anwenderschnittstellen 12 und 14, die beispielsweise Workstations sein können, die in einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Anzahl von anderen Geräten, beispielsweise einer Datenspeichereinrichtung 16 und einer Steuerung 18, über einen Systemebenen-Datenbus 20 verbunden sind. Der Systemebenen- Datenbus 20 kann ein Ethernet-Datenbus oder jeder andere Datenbus sein, der zur Datenübertragung geeignet ist.

Die Steuerung 18 kann eine DCS-Steuerung sein und sie kann mit den Anwenderschnittstellen 12 und 14 unter Verwendung eines proprietären Kommunikationsprotokolls über dem Systemebenen-Datenbus 20, oder in jeder anderen geeigneten Weise, kommunizieren. Beispielsweise kann die Steuerung 18 Alarm-, Status- und Diagnoseinformation an die Anwenderschnittstellen 12 und 14 entsenden und kann zusätzlich über den Systemebenen- Datenbus 20 Anwenderbefehle/-anforderungen von den Anwenderschnittstellen 12 und 14 empfangen. Die Steuerung 18 kann ferner Steueralgorithmen zur Anwendung in Steuerungsfeldgeräten umfassen, die mit der Steuerung 18 in jeder üblichen oder jeder anderen gewünschten Weise verbunden sind.

Insbesondere kommuniziert die Steuerung 18 mit intelligenten Feldgeräten 22 bis 26 über eine Verbindungseinrichtung 28. Die Feldgeräte 22 bis 26 sind in einem Kommunikationsnetzwerk über einen nichtproprietären Datenbus 30 verbunden und kommunizieren miteinander und mit der Verbindungseinrichtung 28, um eine oder mehrere Prozesssteuerschleifen entweder in Verbindung mit oder unabhängig von der Steuerung 18 auszuführen. Die intelligenten Feldgeräte 22 bis 26 können beispielsweise Fieldbus-Geräte sein, wobei in diesem Fall der nichtproprietäre Protokolldatenbus 30 das Fieldbus-Signalprotokoll benutzt. Andere Arten von Geräten und Protokollen können jedoch genauso verwendet werden.

Obwohl die intelligenten Feldgeräte 22 bis 26 in Fig. 1 mit dem nichtproprietären Protokolldatenbus 30 in einer Standardbustypkonfiguration verbunden dargestellt sind, in der mehrere Geräte mit dem selben Drahtpaar verbunden sind, erlaubt das Fieldbus-Protokoll andere Geräte-/Drahttopologieen einschließlich Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, in denen jedes Gerät mit einer Steuerung oder einem Host über einen separaten Zwei-Draht-Paar (ähnlich zu typischer 4-20 mA analogen DCS-Systemen), Baum oder "Spur"-Verbindungen verbunden sind, in denen jedes Gerät mit einem gemeinsamen Punkt in einem Zwei-Drahtbus verbunden ist, der beispielsweise eine Verbindungsbox oder ein Anschlußbereich in einem der Feldgeräte in einem Prozesssteuersystem sein kann.

Jedes der intelligenten Feldgeräte 22 bis 26 ist zur Kommunikation über den nichtproprietären Protokolldatenbus 30 und zur unabhängigen Ausführung einer oder mehreren Prozesssteuerfunktionen unter Verwendung von Daten geeignet, die durch das Feldgerät des Prozesses oder von einem verschiedenen Feldgerät über Kommunikationssignale an dem Bus 30 beschafft wurden. Insbesondere sind Fieldbus-Geräte zur direkten Implementierung von einer gesamten Steuerstrategie geeignet, die in der Vergangenheit vollständig in einer DCS- Steuerung ausgeführt wurde.

Um eine Steuerungsstrategie unter Verwendung von in einer Prozesssteuersystem aufgeteilten Funktionsblöcken zu implementieren, muß die Ausführung der Funktionsblöcke mit Bezug zu der Ausführung in anderen Funktionsblöcken in einer speziellen Steuerschleife exakt festgesetzt sein. In gleicher Weise muß die Kommunikation zwischen verschiedenen Funktionsblöcken an dem Bus 30 exakt festgesetzt sein, so dass die geeigneten Daten jedem Funktionsblock bereitgestellt werden, bevor dieser Block ausführt.

Für an dem Bus 30 auftretende Kommunikation muß der LAS (link aktiv scheduler) der die Verbindungseinrichtung 28 oder jedes andere intelligente Feldgerät mit einer Linkmastereigenschaft (beispielsweise eines der Feldgeräte 22 bis 26) sein kann, die Kommunikation an dem Protokollbus 30 aktiv festsetzen und steuern. Der LAS speichert und aktualisiert eine Kommunikationsliste (d. h. eine Verbindungsaktivliste, bzw. link activ schedule), die die Zeiten enthält, mit der jeder Funktionsblock jedes Gerätes zum periodischen (d. h. synchronen) Start der Kommunikationsaktivität an dem Bus 30 aufgelistet ist, und die Zeitdauer enthält, in der diese Kommunikationsaktivität auftritt. Während nur eins und genau ein aktives LAS-Gerät an dem Bus 30 ist, können andere intelligente Feldgeräte mit einer Linkmastereigenschaft (beispielweise das Gerät 22) als Reserve-LAS dienen und aktiv werden, wenn beispielsweise der aktuelle LAS ausfällt.

Allgemein gesagt, die Kommunikationsaktivitäten über dem Bus 30 werden in sich wiederholende Makrozyklen aufgeteilt, von denen jeder eine synchrone Kommunikation für jeden Funktionsblock (mit externen Verbindung) aktiv an dem Bus 30 und eine oder mehrere asynchrone Kommunikation für ein oder mehrere der Funktionsblöcke oder Geräte aktiv an dem Bus 30 aufweist. Um die Bandbreite an dem Bus 30 zu erhalten, brauchen Kommunikationen zwischen zwei Funktionsblöcken in einem einzelnen Gerät nicht an dem Bus 30 herausgebracht werden und können unter Verwendung von Kommunikationsverbindungen vollzogen werden, die vollständig innerhalb des Gerätes sind.

Allgemein gesagt, die Verbindungseinrichtung 28 stellt eine Kommunikations- Überleiteinrichtung oder Brücke zwischen den intelligenten Feldgeräten 22 bis 26 bereit, die unter Verwendung eines nichtproprietären Protokolls und einer Steuerung 18 kommunizieren, die nicht das nichtproprietäre Protokoll verwenden kann. Genauer, die Verbindungseinrichtung 28 überwacht die gesamte Kommunikation von dem Protokollbus 30 der intelligenten Feldgeräte und arbeitet die überwachten Kommunikationen ab, so dass die durch die Steuerung 18 geforderte Funktionsblockinformation nach Bedarf zu der Steuerung 18 gefördert werden kann, einem Feldgerät zugeordnete Identifikationsinformation (beispielsweise Adressen, Kennzeichen etc.) zu einem Anwenderanschluss gefördert werden kann und einem Protokollbus 30 der Feldgeräte zugeordnete Kommunikations-Diagnoseinformation (beispielsweise Zeit- und Verbindungsprobleme) durch Erfassen einer Umleitung zwischen den aktuellen Informationen an den Bus 30 und den gelisteten Kommunikationen in Übereinstimmung mit einer Verbindungsaktivliste erzeugt werden kann, die in der Verbindungseinrichtung 28 gespeichert ist.

Fig. 2 ist ein detaillierteres exemplarisches Blockdiagramm der in Fig. 1 gezeigten Verbindungseinrichtung 28. Die Verbindungseinrichtung 29 ermöglicht eine Integration der Feldgeräte 22 bis 26 (Fig. 1) in das Prozesssteuersystem 10 (Fig. 1). Zusätzlich zur Bereitstellung üblicher Kommunikationsverbindungen zwischen den Funktionsblockparametern der intelligenten Feldgeräte 22 bis 26 an dem nichtproprietären Protokollbus 30 ermöglicht beispielsweise die Verbindungseinrichtung 28 auch Kommunikationsverbindungen zwischen Funktionsblöcken der intelligenten Feldgeräte 22 bis 26 und Funktionsblöcken, die in der Steuerung 18 angeordnet sind. Deshalb ermöglicht die Verbindungseinrichtung 28 einem Anwender, Steuerschleifen unter Verwendung von Funktionsblöcken zu definieren, die innerhalb der Steuerung 18 und in einem oder mehreren der Feldgeräte 22 bis 26 angeordnet sind.

Wie vorstehend festgestellt, liefert die Verbindungseinrichtung 28 Diagnosemöglichkeiten zur Erleichterung der Fehlersuche von Kommunikationsproblemen an dem Protokollbus 30 der Feldgeräte. Die Verbindungseinrichtung 28 überwacht und analysiert im wesentlichen die gesamte Kommunikation an dem Protokollbus 30 und verwendet die Verbindungsaktivliste als eine Kommunikationsvorlage, um Kommunikations- und Verbindungsprobleme zu identifizieren, beispielsweise wenn ein Feldgerät ausfällt, um frische Daten zur korrekten Zeit an den korrekten Empfänger zu liefern, oder wenn es ausfällt, um irgendwelche Daten zu liefern. Da die Verbindungseinrichtung 28 frei mit der Steuerung 18 kommunizieren kann, kann die Diagnoseinformation einfach zum Anwender auf der Systemebene (d. h. einer Anwenderschnittstelle) gefördert werden, was die Notwendigkeit für den Anwender beseitigt, lokal Kommunikationsprobleme eines Feldgerätes zu überwachen und manuell zu bestimmen.

Die Verbindungseinrichtung 28 trägt automatisch zu der gesamten Kommunikation an dem Protokollbus 30 unter Verwendung beispielsweise der Verbindungsaktivliste bei. Da die Verbindungsaktivliste eine Kommunikationsvorlage für den Protokollbus 30 enthält, kann die Verbindungseinrichtung 28 genaue Zeiten bestimmen, zu denen bestimmte Feldgeräte aufgelistet sind, um auf dem Bus 30 zu kommunizieren. Deshalb können durch Vergleich der Verbindungsaktivliste mit den aktuellen Kommunikationen an dem Bus 30 Abweichungen von der Verbindungsaktivliste, als mögliche Kommunikationsprobleme mit bestimmten Feldgeräten identifiziert werden. Diese Abweichungen von der Verbindungsaktivliste können von der Verbindungseinrichtung 28 verwendet werden, um Kommunikations-Diagnoseinformation zu erzeugen, die mit den intelligenten Feldgeräten 22 bis 26 zugeordnet ist, was nützlich bei der Fehlersuche und/oder Konfiguration des Prozesssteuersystems 10 (Fig. 1) sein kann. Beispielsweise kann die Diagnoseinformation Verbindungsprobleme aufweisen, beispielsweise einen Ausfall eines Gerätes, Daten geeignet an ein anforderndes Gerät zu übermitteln, und/oder sie kann Zeitprobleme aufweisen, die unter Verwendung statistischer Informationen identifiziert werden können, beispielsweise die Häufigkeit eines Gerätes zu versagen, um frische Daten an ein anforderndes Gerät zu liefern. Natürlich kann eine große Variation von anderen kommunikationsbezogenen Diagnoseinformationen durch geeignete Vergleiche und Analysen der aktuellen und der gelisteten Kommunikationsaktivitäten erzeugt werden.

Die Verbindungseinrichtung 28 stellt ebenso Möglichkeiten zur Erfassung, Diagnose und Berichten von Verdrahtungsfehlern bereit. Wie weiter unten im größeren Detail beschrieben werden wird, kann die Verbindungseinrichtung 28 die elektrischen Eigenschaften, beispielsweise den Widerstand, die Kapazität etc., des Protokollbusses 30 messen und sie kann auch die elektrischen Eigenschaften der Signale messen, die über dem Bus 30 gesendet werden, beispielsweise die Amplitude, die Frequenz, den Rauschpegel etc. der Signale. Die Verbindungseinrichtung 28 kann ferner die gemessenen elektrischen Eigenschaften verarbeiten oder analysieren, um zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler an dem Bus 30 vorliegt, und sie kann die spezifische Natur des Verdrahtungsfehlers diagnostizieren. Beispielsweise kann die Verbindungseinrichtung 28 einen oder mehrere Widerstände messen, die einem oder mehreren Busdrähten oder Signalleitungen des Busses 30 zugeordnet sind, und kann auf Grundlage eines Vergleiches der gemessenen Widerstände mit vorbestimmten Widerstandswerten oder Bereichen von Widerstandswerten bestimmen, dass ein Verdrahtungsfehler an einem oder mehreren der Busdrähte (beispielsweise ein Kurzschluß, ein offener Stromkreis, ein ungeeigneter Abschluß etc.) vorliegt. Die Verbindungseinrichtung 28 kann dann die erfasste Verdrahtungsfehler-Information, die Verdrahtungsfehler-Diagnoseinformation aufweist, an die Steuerung 18 fördern oder berichten, welche der Reihe nach diese Information an den Anwender mittels einer oder mehrerer der Anwenderschnittstellen 12 und 14 berichten kann.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfasst die Verbindungseinrichtung 28 eine Mehrzahl von funktionalen Blöcken 100, die von einem Prozessor 102 gesteuert werden, um Kommunikation an dem Protokollbus 30 über einen Kommunikationsstapel 104 zu veröffentlichen und zu empfangen und Erfassen, Diagnose und automatisches systemebenen Berichten von Verdrahtungsfehlern an dem Protokollbus 30 zu ermöglichen. Die funktionalen Blöcke 100 können unter Verwendung jeder gewünschten Kombination von Hardware und Software implementiert werden. Im allgemeinen werden die funktionalen Blöcke unter Verwendung des Prozessors 102 leistungsfähig implementiert, um eine Anzahl von Softwarecodesegmenten oder -Modulen auszuführen, die von einem lokalen computerlesbaren Speicher 106 abgerufen werden. Andere Kombinationen von Hardware und Software unter Verwendung beispielsweise algorithmusspezifischer integrierter Schaltungen (das sind ASICs) oder andere Arten von Hardware können jedoch verwendet werden um die gleichen Funktionen ohne Verlassen des Rahmens und des Sinns der Erfindung zu vollziehen.

Die funktionalen Blöcke 100 in der Verbindungseinrichtung 28 enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Kommunikationsmonitor 108, einen Verbindungsmanager 110, einen Selbstabfühlmanager 112, einen Feldgerätemanager 114, einen Funktionsblockdatenmanager 116, einen Datenbankmanager 118, einen LAS-Manager 120, einen Lebendlistenmanager 122, einen Kommunikations-Diagnosemanager 124 und einen Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126. Die Verbindungseinrichtung 28 umfaßt ebenso eine Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128, die, wie weiter unten im Detail beschrieben wird, funktionale Blöcke aufweist, die die elektrischen Eigenschaften des Busses 30 und die elektrischen Eigenschaften der Signale messen kann, die über den Bus 30 gesendet werden. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128 kommunikativ mit dem Verdrahtungsfehler- Diagnosemanager 126 gekoppelt, und stellt elektrische Eigenschaftsinformationen dem Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 zum weiteren Verarbeiten und Berichten an den Anwender auf der Systemebene bereit.

Einen allgemeinen Umriss der Betriebsvorgänge der vorstehend bezeichneten funktionalen Blöcke 100 wird nachstehend geliefert und wird von einer detaillierten Diskussion gefolgt, wie die verschiedenen funktionalen Blöcke zusammenarbeiten, um Möglichkeiten zur Kommunikationsfehlersuche bereitzustellen, die einem Systemanwender ermöglichen, entfernt eine Fehlersuche eines Segmentprotokollbusses beispielsweise über eine Anwenderschnittstelle durchzuführen.

Der Kommunikationsstapel 104 ist ein üblicher Fieldbus-Kommunikationsstapel, der den funktionalen Blöcken 100 ermöglicht, Informationen entlang des Protokollbusses 30 an die Feldgeräte 22 bis 26 (Fig. 1) zu kommunizieren (d. h. zu empfangen und zu senden). Der Kommunikationsmonitor 108 überwacht die gesamte Kommunikation auf dem Bus 30 und leitet die Kommunikation an einen oder mehrere der anderen funktionalen Blöcke 110 bis 124 zur weiteren Verarbeitung weiter.

Der Verbindungsmanager 110 verwendet den Kommunikationsstapel 104, um die Kommunikationen auf dem Protokollbus 30 zu koordinieren. Beispielsweise kann der Kommunikationsmanager 110 die Verbindungsaktivliste verwenden, deren Kopien in dem Speicher 106 gespeichert ist, um Informationen von den Feldgeräten 22 bis 26 während entweder eines asynchronen oder synchronen Kommunikationsintervalls eines Makrozyklusses auf dem Bus 30 zu senden/empfangen. Ein Teil der Information, die synchron gesendet wird, kann Funktionsblockinformationen aufweisen, die von Funktionsblöcken in der Steuerung 18 gebraucht oder gesendet werden. Auf diese Weise ermöglicht der Verbindungsmanager 110 der Verbindungseinrichtung 28, die synchronen Kommunikationseigenschaften eines Feldgerätes zu emulieren.

Der Feldgerätemanager 114 steuert das Herunterladen der Konfigurationsinformation auf die Fieldbus-Geräte 22 bis 26. Beispielsweise können virtuelle Kommunikationsbeziehungen (VCR), Adressen, Kennzeichen etc. von einem Anwender über die Anwenderschnittstellen 12 und 14, die Steuerung 18 und der Verbindungseinrichtung 28 zu einem oder mehreren der Feldgeräte 22 bis 26 gesendet werden.

Der LAS-Manager 120 steuert das Laden der Verbindungs-aktivliste in jedem anderen LAS, der an dem Protokollbus 30 präsent sein kann. Der Datenbankmanager 118 speichert Fieldbus- Informationen zum Berichten an die Steuerung 18. Die in dem Datenbankmanager 118 gespeicherte Fieldbus-Information kann Betrachtungslisteninformation, Daten, die durch die Steuerung 18 angefordert wurden (d. h. Funktionsblockinformationen), statistische Informationen etc. aufweisen, die sich auf Kommunikation auf dem Bus 30 beziehen. Der Kommunikations-Diagnosemanager 124 erfaßt Kommunikationsprobleme (beispielsweise Zeitprobleme) auf dem Protokollbus 30 und berichtet diese Probleme an den Anwender über eine der Anwenderschnittstellen 12 und 14, der Steuerung 18 und dem Systemebenen- Netzwerk 20.

Der Autoabfühlmanager 112, der Lebendlistenmanager 122 und der Kommunikations- Diagnosemanager 124 arbeiten zusammen, um Kommunikationsprobleme, die den Kommunikationen auf dem Protokollbus 30 zugeordnet sind, automatisch zu analysieren/erfassen und an den Anwender zu berichten, um dadurch dem Anwender zu ermöglichen, um in die Kommunikationsfehlersuche von der Systemebene (beispielsweise der Anwenderschnittstelle 12 und 14) einzugreifen. Der Autoabfühlmanager 112 verwendet die Verbindungsaktivliste und die Lebendliste zu Identifizierung und zur Kommunikation mit den Feldgeräten 22 bis 26 über den Verbindungsmanager 110 und den Kommunikationsstapel 108. Der Lebendlistenmanager 122 erfasst, wenn Feldgeräte hinzugefügt werden oder nicht mehr länger auf dem Protokollbus 30 kommunizieren, und berichtet Veränderungen an den Autoabfühlmanager 112 und den Kommunikations-Diagnosemanager 124. Der Autoabfühlmanager 112 kann Identifikationsinformationen beispielsweise Adressen, Kennzeichen, Seriennummern, funktionale Rollen (beispielsweise ob das Feldgerät ein Basisgerät oder ein Brückengerät ist) etc. sammeln und erzeugen, die einem oder mehreren der Feldgeräte 22 bis 26 zugeordnet sind, und vergleicht die Identifikationsinformation mit Inbetriebnahmeinformation (d. h. Konfigurationsinformation), die in dem Datenbankmanager 118 und/oder dem Speicher 106 gespeichert ist. Auf Grundlage des Vergleiches bestimmt der Autoabfühlmanager 112, ob eine Diskrepanz besteht, beispielsweise ob ein Gerät zugefügt wurde oder von dem Protokollbus 30 entfernt wurde. Um die Diagnosemöglichkeiten der Verbindungseinrichtung 28 weiter zu verbessern, kann der Autoabfühlmanager dazu ausgebildet sein, jede Diskrepanz an den Anwender automatisch zu berichten.

Der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 empfängt die gemessenen elektrischen Eigenschaften anzeigenden Signale, die mit den Signalleitungen oder Drähten des Busses 30 zugeordnet sind, von der Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128 und verarbeitet diese Signale weiter, um zu bestimmen, ob es irgendwelche Verdrahtungsfehler an dem Bus 30 gibt. Insbesondere kann der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 bestimmen, dass ein Verdrahtungsfehler in einem bestimmten Segment des Protokollbusses in dem System 10 (beispielsweise der Bus 30) besteht, und er kann ferner die spezifische Natur oder den Typ des Verdrahtungsfehlers identifizieren. Beispielsweise kann der Verdrahtungsfehler- Diagnosemanager 126 bestimmen, dass eine bestimmte Signalleitung des Busses 30 kurz geschlossen, offen geschaltet, ungeeignet abgeschlossen, exzessiv rauschend etc. ist. Jede dieser von dem Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 erzeugte Verdrahtungsfehlerinformation kann an die Steuerung 18 kommuniziert werden, die nacheinander die Verdrahtungsfehlerinformation an den Anwender über eine der Anwenderschnittstellen 12 und 14 berichten kann. Deshalb ermöglichen die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128 und der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 dem Systemanwender an einer der Schnittstellen 12 und 14 einen Verdrahtungsfehler in irgendeinem Segment des Protokollbusses des Prozesssteuersystemes 10 zu identifizieren, wodurch die Erfordernis eines Feldtechnikers beseitigt wird, physikalisch jedes Kommunikationssegment während eines Systemchecks oder der Inbetriebnahme zu inspizieren. Der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 sendet ebenfalls Steuersignale und Befehle an die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128, um den Betrieb der Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128 zu steuern. Beispielsweise kann der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 Befehle an die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128 senden, die die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128 veranlassen, eine Messung einer bestimmten elektrischen Eigenschaft oder eine Folge von Messungen zu bestimmten Zeiten auszuführen.

Fig. 3 ist ein detaillierteres beispielhaftes Blockdiagramm der Verdrahtungsfehler- Erfassungseinheit 128 aus Fig. 2. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Verdrahtungsfehler- Erfassungseinheit 128 eine Signalschalteinheit 150, eine Mehrzahl von Messblöcken 152, einen Steuerkreis 154 für lichtimitierende Dioden (LED) und eine Mehrzahl von LEDs 156 auf. Lediglich beispielhaft weist die Mehrzahl der Messblöcke 152 einen Ohmmeterblock 158; einen Voltmeterblock 160, einen Signalerzeugungsblock 162, einen Rauschmessblock 164, einen Massenschlussdedektorblock 166 und einen Kapazitätsmessblock 168 auf. Natürlich können, falls gewünscht, alle anderen Blöcke zum Messen der elektrischen Eigenschaften des Busses 30 oder der über dem Bus gesendeten Signale umfasst sein.

Die Signalschalteinheit 150 umfaßt einen Signalschaltkreis, der als Reaktion auf Befehle von dem Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 eine oder mehrere Signalleitungen oder Drähte des Busses 30 mit einem oder mehreren der Messblöcke 158 bis 168 verbindet. Zusätzlich kann die Signalschalteinheit 150 die Signalleitungen des Busses 30 mit einem Kommunikationsschaltkreis (das ist die physikalische Schicht des Kommunikationsstapels 104) in der Verbindungseinheit 28 verbinden. Die Signalschalteinheit 150 kann unter Verwendung elektromechanischer Geräte, beispielsweise Relays, Reed-Schalter etc. implementiert sein und/oder kann Halbleiterbauelemente beispielsweise diskrete Transistoren, analoge Multiplexer etc. verwenden. Natürlich können statt dessen jede anderen geeignete Signalschaltgeräte verwendet werden, ohne den Rahmen und den Sinn der Erfindung zu verlassen.

Der Ohmmeterblock 158 ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, dazu konfiguriert, Widerstände zwischen null Ohm und wenigstens zwanzig Megaohm durch Senden eines relativ kleinen Gleichstroms (DC) durch ein ausgewähltes Paar von Signalleitungen des Busses 30 und durch Messen eines resultierenden Spannungsabfalls zu messen. Aufgrund des relativ geringen Gleichstroms, der bei dieser Widerstandsmessmethode verwendet wird, benötigt der Ohmmeterblock 159 jedoch die Signalschalteinheit 150, um die Signalleitung des Busses 30 von dem Kommunikationsschaltkreis in der Verbindungseinrichtung 28 zu trennen, während der Ohmmeterblock 158 die Widerstandsmessung ausführt.

Auf der anderen Seite ist der Voltmeterblock 160 dazu konfiguriert, Spitze-zu-Spitze- Wechselstrom (AC)-Spannung, Gleichstromspannung, Wechselstromeffektiv (RMS)-Spannung etc. zu messen, während die Signalleitung des Busses 30 mit dem Kommunikationsschaltkreis in der Verbindungseinrichtung 28 verbunden sind und während Fieldbus-Kommunikationen an dem Bus 30 aktiv sind. Verbinden des Voltmeterblocks 160 mit den Signalleitungen des Busses 30 auf diese Art und Weise hat keine praktische Auswirkung auf aktive Kommunikationen, da der Voltmeterblock 160 eine hohe Eingangsimpedanz (beispielsweise größer als ein Megaohm) aufweist. Im Betrieb kann der Voltmeterblock 160 verwendet werden, um jede Gleichstromversorgungsspannung an dem Bus 30, die Signalamplitude oder Stärke (unter Verwendung beispielsweise einer Spitze-zu-Spitze-Spannungsmessfunktion) an dem Bus 30 oder jede andere Spannung zu messen, die die Qualität der über dem Bus 30 gesendeten Signale anzeigen kann.

Der Signalerzeugungsblock 162 ist dazu konfiguriert, um Wechselstromsignale zu erzeugen, die über eine oder mehrere Signalleitungen des Busses 30 gesendet werden und beispielsweise mit dem Voltmeterblock 160 gemessen werden können, um die Sendeeigenschaften der Bussignalleitungen zu bestimmen. Der Signalerzeugungsblock 162 kann jede Vielfalt von gewünschten Wellenformen, beispielsweise Rechteck-wellenformen, Sägezahnwellenformen, Sinuswellenformen, Impulse, Stufenfunktionswellenformen, frequenzmodulierte Wellenformen, amplitudenmodulierte Wellenformen etc. liefern. Deshalb kann der Signalerzeugungsblock 162 verwendet werden, um die Reaktion des Busses 30 auf verschieden Typen von Kommunikation oder Signalen zu messen, wodurch es möglich ist, diese Messungen zu verwenden, um eine Vielfalt von Verdrahtungsfehlern zu diagnostizieren. Beispielsweise kann der Signalerzeuger 162 eine Sinusstromwellenform mit fester Amplitude an eine oder mehrere der Signalleitungen des Busses 30 ausgeben und die resultierende Spitze-zu-Spitze-Spannung kann durch den Voltmeterblock 160 gemessen werden. Die Spitze-zu-Spitze-Spannung, die durch den Voltmeterblock 160 gemessen wird, kann die Last an dem Bus 30 anzeigen und, in dem Fall, dass die Spitze-zu-Spitze-Spannung im wesentlichen nahe null Volt ist, kann sie einen Kurzschluß an einer oder mehreren Busleitungen anzeigen. Im allgemeinen benötigt die Verwendung des Signalerzeugungsblockes 162, um Signale an den Bus 30 zu senden, die Signalschalteinheit 150, um den Kommunikationsschaltkreis der Verbindungseinrichtung 28 von dem Bus 30 zu trennen.

Der Rauschmessblock 164 kann über die Signalschalteinheit 150 mit dem Bus 30 verbunden sein, während Fieldbus-Kommunikationen an dem Bus 30 aktiv sind, um Rauschpegel zu messen, die an einer oder mehreren Signalleitungen des Busses 30 in einem oder mehreren Frequenzbändern präsent sind. Der Rauschmessblock 164 kann jede übliche oder jede andere geeignete Filtertechnik verwenden, um selektiv Spitzenrauschleistung, Durchschnittsrauschleistung etc. in einem gewünschten Frequenzband zu messen.

Der Massenschluss-Erfassungsblock 166 kann über die Signalschalteinheit 150 mit dem Bus 30 verbunden sein, wenn die Signalleitungen des Busses 30 von dem Kommunikationsschaltkreis des Kommunikationsstapels 104 getrennt ist, um zu bestimmen, ob die Massesignalleitung oder der Draht des Busses 30 unzulässig mit einem anderen Potential verbunden ist. Der Massenschluss-Erfassungsblock 166 erfasst einen unüblichen niedrigen Widerstand (beispielsweise einen Kurzschluß) zwischen einer Bussignalleitung und der Systemmasse beispielsweise den unüblichen niedrigen Widerstand, der aus einem Kurzschluß der Massenssignalleitung oder -drahtes des Bus 30 mit einer Schutzleitung oder jeder anderen Signalleitung oder -drahtes des Busses 30 resultiert.

Der Kapazitätsmessblock 168 kann über die Signalschalteinheit 150 (wenn die Signalleitungen des Busses 30 von dem Kommunikationsschaltkreis der Verbindungseinrichtung 28 getrennt sind) verbunden sein, um eine Kapazität zwischen einem Paar von Busleitungen zu messen. Der Kapazitätsmessblock 168 kann unter Verwendung jeder üblichen Technik implementiert sein, beispielsweise Techniken, die eine Ladungsrate (d. h. eine zeitbasierte Technik) oder eine Impedanz messen oder jeder anderen Technik.

Im allgemeinen können die Messblöcke 158 bis 168 unter Verwendung jeder geeigneten Technik zum Messen der elektrischen Eigenschaften der Signalleitung und Signale implementiert sein, die über die Signalleitung gesendet werden. Beispielsweise können die Messblöcke 158 bis 168 unter Verwendung von digitalsignalverarbeitenden Techniken oder analogsignalverarbeitenden Techniken oder alternativ jeder Kombination von analog- und digitalverarbeitenden Techniken implementiert sein, ohne den Rahmen und den Sinn der Erfindung zu verlassen.

Obwohl die Messblöcke 158 bis 168 lediglich beispielhaft als separate funktionale Blöcke gezeigt sind, können eine oder mehrere der Messfunktionen, die von den Blöcken 158 bis 168 ausgeführt werden, falls gewünscht, kombiniert werden. Beispielsweise können der Voltmeterblock 160 und der Rauschmessblock 164 unter Verwendung eines Digitaloszilloskopblockes implementiert werden, der Bussignale in digitale Werte konvertiert und diese digitalen Werte verarbeitet, um Spannungen und/oder Rauschen unter Verwendung beispielsweise digitaler Filtertechniken, Spektralanalysetechniken (beispielsweise Techniken auf Basis der schnellen Fourier-Transformation) etc. zu messen.

Obwohl einige der Messblöcke 158 bis 168 hierin als mit dem Bus 30 verbunden beschrieben sind, während die Kommunikation inaktiv ist, um dadurch diese Messblöcke an einem Stören der Kommunikation zu hindern, können zusätzlich andere Methoden der Störungsvermeidung statt dessen verwendet werden. Beispielsweise können Messblöcke, die Fieldbus- Kommunikationen stören könnten, während asynchroner Fieldbus-Kommunikationsintervallen angeschlossen sein, welche den Fieldbus-Geräten an dem Bus 30 ermöglichen, um während festgesetzter synchroner Intervalle unbeeinträchtigt zu kommunizieren. Alternativ können diese Messblöcke gelistet sein, um Messaktivitäten während bestimmter synchroner Intervalle in einer Art durchzuführen, die andere synchrone Kommunikation an dem Bus 30 nicht stören. Auf jeden Fall sollte erkannt werden, dass es nicht notwendigerweise benötigt wird, dass die Drähte oder Leitungen des Busses 30 von dem Kommunikationsstapel 104 getrennt sind, während Widerstandsmessungen, Kapazitätsmessungen oder jede andere Messungen durchgeführt werden.

Der LED-Steuerschaltkreis 154 kann Signale oder Befehle von einem oder mehreren der Messblöcke 152 und/oder von dem Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 empfangen, um eine oder mehrere der LEDs 156 zu beleuchten bzw. illuminieren. Jede der LEDs 156 kann einzig mit einem bestimmten Typ von Verdrahtungsfehler korrespondieren und/oder kann mit einer bestimmten Signalleitung des Busses 30 korrespondieren. Beispielsweise kann eine der LEDs 156 illuminiert werden, wenn der Ohmmeterblock 158 einen Kurzschluss zwischen dem "+" und "-" Signalleitung des Busses 30 erfaßt, eine andere der LEDs 156 kann illuminiert werden, wenn der Verdrahtungsfehlerdiagnosemanager 126 (unter Verwendung beispielsweise des Kapazitätsmessblockes 168) bestimmt, dass die "+" Signalleitung ungenügend angeschlossen ist, wiederum eine andere der LEDs 156 kann illuminiert werden, wenn der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 (unter Verwendung beispielsweise des Voltmeterblocks 160) bestimmt, dass die gemessene Signalstärke zwischen den "+" und "-" Signalleitungen unterhalb eines minimalen vorbestimmten Schwellwertes ist etc. Natürlich kann der LED-Schaltkreis 154 und die LEDs 156 dazu konfiguriert sein, in jeder gewünschten Weise zu illuminieren, um eine lokale (d. h. an dem Segmentort) visuelle Anzeige zu liefern, dass ein bestimmter Verdrahtungsfehler besteht, um dadurch dem Feldtechniker zu ermöglichen, den Ort und die Natur eines Verdrahtungsfehlers eines Segmentes des Protokollbusses schnell zu identifizieren.

Fig. 4A und 4B sind beispielhafte Flussdiagramme, die eine Art und Weise anzeigen, in der die Verbindungseinrichtung 28 aus Fig. 1 und 2 verwendet werden kann, um Verdrahtungsfehler in Segmenten des Protokollbusses zu erfassen, diagnostizieren und berichten. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, werden die in den Fig. 4A und 4B gezeigten Blöcke durch den Diagnosemanager 126 ausgeführt, der in Verbindung mit der Verdrahtungsfehler- Erfassungseinheit 128 arbeitet. Alternativ können einige der in den Fig. 4A und 4B gezeigten Blöcke durch die Steuerung 18 und/oder eine oder beide der Anwenderschnittstellen 12 und 14 ausgeführt werden. Obwohl der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 vollständig in der Verbindungseinrichtung 28 dargestellt ist, können ferner einige oder alle der Funktionen des Verdrahtungsfehler-Diagnosemanagers 126 statt dessen innerhalb der Steuerung 18, innerhalb einer oder beider der Anwenderschnittstellen 12 und 14 oder innerhalb irgendeines anderen Gerätes in dem Prozesssteuersystem 10 angeordnet sein.

Wie in der Fig. 4A gezeigt, trennt der Block 200 die Signalleitungen des Segmentprotokollbusses 30 an dem Kommunikationsschaltkreis (das ist die physikalische Schicht des Kommunikationsstapels 104) der Verbindungseinrichtung 28. Block 202 verwendet den Ohmmeterblock 158 (Fig. 3), um den Widerstand zwischen den "+" und "-" Signalleitungen des Busses 30 zu messen und zu bestimmen, ob der gemessene Widerstand größer als 50 k ist. Wenn der gemessene Widerstand größer als 50 k ist, geht die Steuerung zum Block 206 über. Wenn im Gegensatz dazu der gemessene Widerstand geringer oder gleich 50 k ist, geht die Steuerung zum Block 204 über. Block 204 berichtet einen Verdrahtungsfehler an den Anwender auf einer Systemebene und zeigt an, dass die "+" und "-" Signalleitungen auf einem bestimmten Segment (beispielsweise von dem mit dem Bus 30 zugeordneten Segment) miteinander kurzgeschlossen sein können und gibt anschließend die Steuerung an den Block 206 weiter. Um den Verdrahtungsfehler an den Anwender auf der Systemebene zu berichten, kann der Diagnosemanager 126 die Verdrahtungsfehlerinformation an die Steuerung 18 liefern, die der Reihe nach die Verdrahtungsfehlerinformation zu einem oder beiden der Anwenderschnittstellen 12 und 14 liefert.

Block 206 misst die Widerstände zwischen jeder der "+" und "-" Signalleitung und der Schutzleitung des Busses 30. Zusätzlich misst der Block 206 die Widerstände zwischen der "+" und "-" Signalleitung und dem Systemmassepotential (beispielsweise eine Systemmasseleitung). Block 206 bestimmt danach, ob einer der gemessenen Widerstände größer als 20 M ist und, wenn einer der von dem Block 206 gemessenen Widerstände größer als 20 M ist, geht die Steuerung auf Block 210 über, in anderem Fall geht die Steuerung auf den Block 208 über. Block 208 berichtet einen Verdrahtungsfehler an den Anwender auf der Systemebene und zeigt an, dass ein Kurzschluss zwischen bestimmten Signalleitungen eines bestimmten Segmentes bestehen kann. Wenn mehrere Fehler, beispielsweise mehrere Kurzschlüsse gefunden wurden, dann berichtet der Block 208 alle Fehler an den Anwender auf der Systemebene. Block 208 gibt dann die Steuerung an Block 210 über.

Block 210 misst die Kapazität zwischen den "+" und "-" Signalleitungen und vergleicht den gemessenen Kapazitätswert mit einem vorbestimmten Bereich von Kapazitätswerten, beispielsweise 0,8 µF bis 1,2 µF. Wenn die von dem Block 210 gemessene Kapazität außerhalb des vorbestimmten Bereiches von Kapazitätswerten fällt, geht die Steuerung zu Block 212 über, im anderen Fall geht die Steuerung direkt zu Block 214 über. Block 212 berichtet einen Verdrahtungsfehler an den Anwender auf der Systemebene und zeigt an, dass ein bestimmtes Segment nicht geeignet angeschlossen sein kann. Üblicherweise zeigt ein gemessener Kapazitätswert von weniger als 0,5 µF an, dass kein Anschluss mit dem Segment gekoppelt ist, wohingegen ein gemessener Kapazitätswert von 2 µF anzeigt, dass zwei Anschlüsse (das ist ein zusätzlicher Anschluss) mit diesem Segment gekoppelt sind. Block 212 gibt dann die Steuerung an Block 214 weiter.

Block 214 misst den Kapazitätswert zwischen den "+" und "-" Signalleitungen und der Schutzleitung und zwischen den "+" und "-" Signalleitungen und der Systemmasse. Wenn einer der gemessenen Kapazitätswerte weniger als 300 nF aufweist, gibt Block 214 die Steuerung an Block 218 weiter, im anderen Fall gibt Block 214 die Steuerung an Block 216 weiter. Block 216 berichtet einen Verdrahtungsfehler an den Anwender auf Systemebene und zeigt an, dass eine geringe Schutzverbindung an diesen Leitungen (in einem bestimmten Segment) mit exzessiven Kapazitäten (d. h. größer als 300 nF) sein kann. Nachdem der Block 216 Verdrahtungsfehler berichtet hat, wird die Prozedur beendet.

Block 218 bestimmt, ob einer der Blöcke 204 bis 212 einen Verdrahtungsfehler berichtet hat, und wenn ein Fehler berichtet wurde, wird die Prozedur beendet, in anderem Fall, wenn keine Fehler berichtet wurden, geht die Steuerung auf Block 220 über. Block 220 verbindet erneut die Leitungen des Busses 30 mit dem Kommunikationsschaltkreis (das ist die physikalische Schicht in dem Kommunikationsstapel 104) der Verbindungseinrichtung 28. Als Folge dieser Verbindung wird Strom an die Feldgeräte 22 bis 26 geliefert und Fieldbus-Kommunikationen zwischen den Feldgeräten 22 bis 26 und der Steuerung 18 können wieder aufgenommen werden. Block 220 gibt die Steuerung anschließend weiter an Block 222.

Block 222 misst den Gleichstrom zwischen den "+" und "-" Signalleitungen des Busses 30 und, wenn der gemessene Gleichstromspannung zwischen 18,6 V und 19,4 V liegt, gibt Block 222 die Steuerung an Block 226 weiter, in anderem Fall geht die Steuerung auf Block 224 über. Block 224 berichtet einen Verdrahtungsfehler an den Anwender auf der Systemebene und zeigt an, dass die Stromversorgung an dem Bus 30 außerhalb des Wertebereiches ist. Block 224 gibt dann die Steuerung an Block 226 weiter.

Block 226 misst die Spitze-zu-Spitze-Spannung zwischen den "+" und "-" Signalleitungen und beendet die Prozedur, wenn die gemessene Spitze-zu-Spitze-Spannung zwischen 500 mV und 900 mV liegt. In anderem Fall gibt Block 226 die Steuerung an Block 228 weiter. Block 228 berichtet einen Verdrahtungsfehler an den Anwender auf der Systemebene und zeigt an, dass die Signalstärke an dem Bus 30 ungenügend ist. Es ist bekannt, dass eine ungenügende Signalstärke an einem Segmentprotokollbus von einer exzessiven Buslänge (d. h. der Drahtlänge), von zu vielen mit den Segment verbundenen Geräten und/oder von einem oder mehreren Feldgeräten mit ungenügender Signalaussteuerung herrühren kann. Natürlich kann eine exzessive Anzahl von Abschlüssen an einem Segment ebenfalls die Signalstärke veranlassen, unterhalb von 500 mV zu fallen. Der Kapazitätstest, der in Verbindung mit Block 210 beschrieben wurde, kann jedoch verwendet werden, um spezifisch einen ungenügenden Abschluss eines Segmentbusses zu identifizieren. Nachdem der Block 228 einen Verdrahtungs­ fehler berichtet, wird die Prozedur beendet.

Fig. 5 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm, das eine andere Weise aufzeigt, in der die in Fig. 1 und 2 gezeigte Verbindungseinrichtung 28 verwendet werden kann, um Verdrahtungsfehler eines Segmentprotokollbusses zu erfassen, diagnostizieren und berichten. Block 300 bestimmt, ob ein schwerer Kommunikationsfehler an dem Bus 30 aufgetreten ist. Schwere Kommunikationsfehler beinhalten solche Fehler, die Feldgeräte an einem Segmentprotokollbus an einer geeigneten Zusammenarbeit hindern. Schwere Kommunikationsfehler können durch Vergleichen der aktuellen Kommunikationen (und dem Zeitablauf der Kommunikationen) mit gelisteten Kommunikationen erfasst werden, die in der Verbindungs-aktivliste gespeichert sind. Wenn beispielsweise ein Gerät versagt, zu der gelisteten Zeit gemäß der Verbindungs-aktivliste zu kommunizieren, kann Block 300 bestimmen, dass ein schwerer Kommunikationsfehler aufgetreten ist. Wenn ein schwerer Kommunikationsfehler aufgetreten ist, geht die Steuerung auf Block 302 über. Block 302 berichtet den schweren Kommunikationsfehler an den Anwender auf der Systemebene und Block 302 gibt anschließend die Steuerung an Block 304 weiter. Block 304 ruft eine Kommunikationsfehler-Diagnoseprozedur auf. Beispielsweise kann Block 304 die in den Fig. 4A und 4B gezeigte Prozedur aufrufen, um dadurch dem Systemanwender zu ermöglichen, zu bestimmen, ob der Kommunikationsfehler ein Resultat eines auf die Verdrahtung bezogenen Problems ist.

Wenn der Block 300 keinen schweren Kommunikationsfehler erfasst, geht die Steuerung auf Block 306 über. Block 306 misst das Rauschniveau an dem Bus 30 und vergleicht das gemessene Rauschniveau mit einem vorbestimmten Schwellwert. Wenn das gemessene Rauschniveau größer als der vorbestimmte Schwellwert ist, geht die Steuerung auf Block 308 über, in anderem Fall geht die Steuerung auf Block 310 über. Block 308 berichtet dem Anwender auf der Systemebene, dass ein exzessives Rauschen an dem Bus 30 vorhanden ist und gibt dann die Steuerung an Block 310 weiter.

Block 310 misst das Signalniveau (beispielsweise die Spitze-zu-Spitze-Spannung) über die "+" und "-" Signalleitungen des Busses 30 und vergleicht das gemessene Signalniveau mit einem vorbestimmten Bereich von Werten. Wenn das gemessene Signalniveau außerhalb eines vorbestimmten Bereiches von Werten fällt, geht die Steuerung auf Block 312 über, in anderem Fall kehrt die Steuerung zum Block 300 zurück. Block 312 berichtet an den Anwender auf der Systemebene, dass das gemessene Signalniveau außerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist, und anschließend kehrt die Steuerung zum Block 300 zurück.

Die Verdrahtungsfehler-Erfassungs-, -Diagnose- und -Berichttechnik, die vorstehend als Beispiel in Verbindung mit den Fig. 4A und 4B beschrieben wurde, kann während der Inbetriebnahme des Systems 10 (Fig. 1) verwendet werden, um dadurch die Notwendigkeit für einen Feldtechniker zu beseitigen, die Verdrahtung des Busses 30 oder die Verdrahtung irgendeines anderen Segmentprotokollbusses innerhalb des Systems 10 physikalisch zu inspizieren. Mit anderen Worten kann das System 10 in einer ökonomischen Weise durch einen Anwender in Betrieb genommen werden, der sich an einer der Anwenderschnittstellen 12 und 14 befindet. Ferner kann die Technik periodisch während des Betriebes des Systems 10 entweder und/oder als Antwort auf eine Anforderung durch einen Systembetreiber aufgerufen werden, Vollständigkeitsprüfungen der Systemverdrahtung durchzuführen. Weiterhin kann die hierin beschriebene Verdrahtungsfehler-Erfassungs-, Diagnose- und -Berichttechnik automatisch in Reaktion auf einen erfassten Kommunikationsfehler ausgeführt werden, wie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt.

Falls Software implementiert, können die funktionalen Blöcke und Prozesssteuerroutinen, die hier diskutiert wurden, in jedem computerlesbaren Speicher, beispielsweise auf einer magnetischen Disc, einer Laserdisc oder einem anderen Speichermedium, in einem RAM oder ROM eines Computers, einer Steuerung, eines Feldgerätes etc. gespeichert sein. Gleichfalls kann die Software an einen Anwender oder ein Gerät über jede bekannte oder gewünschte Auslieferungsmethode, einschließlich beispielsweise über einen Kommunikationskanal wie eine Telefonleitung, das Internet etc., ausgeliefert werden.

Obwohl die Verdrahtungsfehler-Erfassungs-, -Diagnose- und Berichttechnik hierin als in einer oder mehreren Verbindungseinrichtungen eines verteilten Prozesssteuersystems beschrieben wurde, kann die Technik alternativ in einer tragbaren Vorrichtung verkörpert sein. Eine derartige tragbare Vorrichtung kann durch das Einschließen der Merkmale und Funktionen des Verdrahtungsfehler-Diagnosemanagers 126 und der Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128 in eine tragbare Einheit implementiert sein, die beispielsweise von einem Feldtechniker getragen werden kann und lokal mit einem Segmentprotokollbus verbunden werden kann, um dadurch zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler an dem Segmentprotokollbus existiert.

Fig. 6 ist ein beispielhaftes schematisches Blockdiagramm einer tragbaren Verdrahtungsfehler- Erfassungs- und -Diagnosevorrichtung 400. Wie in Fig. 6 gezeigt, weist die tragbare Verdrahtungsfehler-Erfassungs- und -Diagnosevorrichtung 400 den Verdrahtungsfehler- Diagnosemanager 126 und die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128 auf, die vorstehend in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 detailliert beschrieben wurden. Die Vorrichtung 400 umfasst ferner einen Speicher 402, einen Prozessor 404, der kommunikativ mit dem Speicher 402 gekoppelt ist, ein Display bzw. Anzeige 406, eine Tastatur 408 und eine Stromversorgung 410.

Der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager 126 und die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit 128 wirken allgemein wie vorstehend beschrieben mit der Ausnahme, dass Verdrahtungsfehler nicht notwendigerweise an eine Anwenderschnittstelle auf der Systemebene berichtet werden. Statt dessen wird die Verdrahtungsfehler-Information als grafische und/oder textliche Information in dem Display 406 angezeigt. Ein Anwender kann bestimmte Testsequenzen anfordern, in dem Speicher 404 gespeicherte Informationen abrufen oder Testparameter eingeben oder verändern unter Verwendung der Tastatur 408 etc. Bevorzugt, aber nicht notwendigerweise weist die Stromversorgung 410 eine Batterie auf, so dass der Bus 30 getestet werden kann, ohne eine lokale Stromversorgung in der Nähe jedes Segmentes zu benötigen, das getestet werden soll. Im Betrieb kann ein Feldtechniker die Vorrichtung 400 mit einem Segment verbinden, das verdächtigt wird, einen Verdrahtungsfehler aufzuweisen, oder mit jedem Segment, das in Betrieb genommen werden soll, und ruft eine gewünschte Testsequenz auf.

Obwohl die Erfindung unter Bezug auf spezifische Beispiele beschrieben wurde, welche nur zur besseren Darstellung, nicht jedoch zur Begrenzung der Erfindung gewählt wurden, ist es deshalb für den Fachmann ersichtlich, dass Änderungen, Zusätze oder Streichungen an den offenbarten Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne den Gedanken und Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (28)

1. System, das einen Verdrahtungsfehler erfasst, zur Verwendung in einem Prozesssteuersystem mit einer Mehrzahl von intelligenten Feldgeräten, die kommunikativ an einen Protokollbus gekoppelt sind, wobei das System folgendes umfasst:
eine Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit, die derart ausgebildet ist, dass sie an den Protokollbus gekoppelt ist, um eine mit dem Protokollbus zugeordnete elektrische Eigenschaft zu messen; und
einen Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager, der mit der Verdrahtungsfehler- Erfassungseinheit gekoppelt ist und die gemessene elektrische Eigenschaft verwendet, um einen Verdrahtungsfehlertyp zu bestimmen.

2. System nach Anspruch 1, das ferner eine Verbindungseinrichtung aufweist, welche es einer Steuerung ermöglicht, mit der Mehrzahl der intelligenten Feldgeräte zu kommunizieren, und wobei die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit in der Verbindungseinrichtung angeordnet ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager in der Verbindungseinrichtung angeordnet ist.

4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit und der Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager in einer tragbaren Einheit angeordnet sind, die derart ausgebildet ist, um lokal an den Protokollbus gekoppelt zu werden.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die tragbare Einheit folgendes aufweist:
einen Speicher;
einen Prozessor, der kommunikativ mit dem Speicher verbunden ist;
ein Display, das kommunikativ mit dem Prozessor verbunden und dazu ausgebildet ist, Verdrahtungsfehler anzuzeigen;
eine Tastatur, die kommunikativ mit dem Prozessor verbunden ist; und
eine Stromversorgung, die die tragbare Einheit mit Strom versorgt.

6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit eine Signalschalteinheit und eine Mehrzahl von Messblöcken aufweist, die mit der Signalschalteinheit gekoppelt sind.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalschalteinheit dazu ausgebildet ist, an den Protokollbus gekoppelt zu sein und eine Signalleitung des Protokollbusses mit einem aus der Mehrzahl der Messblöcke zu koppeln.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalschalteinheit ferner dazu ausgebildet ist, die Signalleitung des Protokollbusses von einer Kommunikationsschaltung zu trennen.

9. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, insbesondere nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Signalschalteinheit auf Signale anspricht, die von dem Verdrahtungsfehler- Diagnosemanager gesendet werden.

10. System nach einem der Ansprüche 6 bis 9, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Messblöcke mindestens einen Block aus der Gruppe: Ohmmeterblock, Voltmeterblock, Signalerzeugungsblock, Geräuschmessblock, Masseschluss­ erfassungsblock und Kapazitätsmessblock aufweist.

11. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrahtungsfehlertyp mindestens einen Fehler aus der Gruppe: Kurzschluss, offener Stromkreis, Masseschluss, ungeeigneter Abschluss, ungenügende Signalstärke, minderqualitative Masseverbindung und/oder ungeeignete Spannungsversorgung aufweist.

12. Verfahren zum Erfassen eines Verdrahtungsfehlers zur Verwendung in einem Prozesssteuersystem mit einer Anwenderschnittstelle, einem Protokollbus, einer Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit, die eine Mehrzahl von Messblöcken und eine Signalschalteinheit aufweist, und mit einem Verdrahtungsfehler-Diagnosemanager, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Verbinden einer Signalleitung des Protokollbusses mit einem aus der Mehrzahl der Messblöcke;
Messen einer elektrischen Eigenschaft, die mit dem Protokollbus zugeordnet ist, unter Verwendung des einen aus der Mehrzahl der Messblöcke;
Senden der gemessenen elektrischen Eigenschaft an den Verdrahtungsfehler- Diagnosemanager;
Bestimmen des Verdrahtungsfehlertyps auf Grundlage der gemessenen elektrischen Eigenschaft; und
automatisches Berichten des Verdrahtungsfehlertyps an die Anwenderschnittstelle.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verbindens einer Signalleitung des Protokollbusses mit einem aus der Mehrzahl der Messblöcke den Schritt des Verbindens der Signalleitung mindestens einen Block aus der Gruppe: Ohmmeterblock, Voltmeterblock, Signalerzeugungsblock, Rauschmessblock, Massenfehlererfassungsblock und/oder Kapazitätsmessblock aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verbindens der Signalleitung des Protokollbusses mit einem aus der Mehrzahl der Messblöcke den Schritt des Verbindens der Signalleitung mit einem aus der Mehrzahl von Messblöcken als Antwort auf ein Signal von dem Verdrahtungsfehler- Diagnosemanager erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, insbesondere nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Messens der elektrischen Eigenschaft, die dem Protokollbus zugeordnet ist, unter Verwendung des einen aus der Mehrzahl der Messblöcke den Schritt des Trennens der Signalleitung des Protokollbusses von einem Kommunikationsschaltkreis aufweist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, insbesondere nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Messens der elektrischen Eigenschaft, die dem Protokollbus zugeordnet ist, den Schritt des Messens eines Widerstandes, einer Kapazität, einer Signalamplitude, eines Rauschniveaus und/oder einer Stromversorgungsspannung ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, insbesondere nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens des Verdrahtungsfehlertyps auf Grundlage der gemessenen - elektrischen Eigenschaft den Schritt des Vergleichens der gemessenen elektrischen Eigenschaft mit einem vorbestimmten Wert aufweist, der dem Verdrahtungsfehler zugeordnet ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vergleichens der gemessenen elektrischen Eigenschaft mit einem vorbestimmten Wert den Schritt des Verwendens eines vorbestimmten Wertes aufweist, der mindestens einen Wert aus der Gruppe: Kurzschluss, offener Stromkreis, Masseschluss, ungeeigneter Abschluss, ungenügende Signalstärke, minderqualitative Masseverbindung und/oder ungeeignete Versorgungsspannung zugeordnet ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, insbesondere nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des automatischen Berichtens des Verdrahtungsfehlertyps an die Anwenderschnittstelle den Schritt des Sendens von Verdrahtungsfehlerinformation an die Anwenderschnittstelle über eine Steuerung aufweist.

20. System zur Erfassung eines Verdrahtungsfehlers und zur Verwendung in einem Prozesssteuersystem mit einer Anwenderschnittstelle, einer Steuerung, einem Protokollbus, einem Prozessor und einer Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit, die eine Mehrzahl von Messblöcken und eine Signalschalteinheit aufweist, wobei das System folgendes umfasst:
ein computerlesbares Medium;
eine erste Routine, die in dem computerlesbaren Medium gespeichert und dazu ausgebildet ist, durch den Prozessor ausgeführt zu werden, und die bewirkt, dass die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit eine Signalleitung des Protokollbusses mit einem aus der Mehrzahl der Messblöcke verbindet;
eine zweite Routine, die in dem computerlesbaren Medium abgespeichert und derart ausgebildet ist, um durch den Prozessor ausgeführt zu werden, und die bewirkt, dass die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit eine elektrische Eigenschaft misst, die dem Protokollbus zugeordnet ist, unter Verwendung von einem aus der Mehrzahl der Messblöcke;
eine dritte Routine, die in dem computerlesbaren Medium abgespeichert und dazu ausgebildet ist, durch den Prozessor ausgeführt zu werden, und die einen Verdrahtungsfehlertyp auf Grundlage der gemessenen elektrischen Eigenschaft bestimmt; und
eine vierte Routine, die in dem computerlesbaren Medium abgespeichert und dazu ausgebildet ist, durch den Prozessor ausgeführt zu werden, die automatisch den Verdrahtungsfehlertyp an die Anwenderschnittstelle berichtet.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Routine ferner dazu ausgebildet ist, zu bewirken, dass die Verdrahtungsfehler-Erfassungseinheit die Signalleitung des Protokollbusses von einer Kommunikationsschaltung trennt.

22. System nach einem der Ansprüche 20 oder 21, insbesondere nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Routine ferner dazu ausgebildet ist, eine Größe aus der Gruppe: Widerstand, Kapazität, Signalamplitude, Rauschniveau und/oder Stromversorgungsspannung zu messen.

23. System nach einem der Ansprüche 20 bis 22, insbesondere nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Routine ferner ausgebildet ist, die gemessene elektrische Eigenschaft mit einem vorbestimmten Wert zu vergleichen, der mit dem Verdrahtungsfehler zugeordnet ist.

24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Routine ferner dazu ausgebildet ist, einen vorbestimmten Wert zu verwenden, der einem Fehler aus der Gruppe: Kurzschluss, offener Stromkreis, Masseschluss, ungeeigneter Abschluss, ungenügende Signalstärke, minderqualitative Masseverbindung und/oder ungeeignete Spannungsversorgung zugeordnet ist.

25. System, das Verdrahtungsfehler erfasst, zur Verwendung in einem Prozesssteuersystem mit einer Steuerung und einem Protokollbus, wobei das System folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Messblöcken, die kommunikativ mit der Steuerung gekoppelt und dazu ausgebildet sind, mit dem Protokollbus gekoppelt zu sein, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, einen aus der Mehrzahl der Messblöcke mit dem Protokollbus zu verbinden, um einen Verdrahtungsfehler zu erfassen.

26. System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Messblöcke einen Block aus der Gruppe: Ohmmeterblock, Voltmeterblock, Signalerzeugungsblock, Rauschmessblock, Massefehlererfassungsblock und/oder Kapazitätsmessblock aufweist.

27. System nach einem der Ansprüche 25 oder 26, insbesondere nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Messblöcke innerhalb einer Verbindungseinrichtung angeordnet sind.

28. System nach einem der Ansprüche 25 oder 27, insbesondere nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrahtungsfehler mindestens einen Fehler aus der Gruppe: Kurzschluss, offener Stromkreis, Masseschluss, ungeeigneter Abschluss, ungenügende Signalstärke, minderqualitative Masseverbindung und/oder ungeeignete Spannungsversorgung aufweist.