DE69902503T2

DE69902503T2 - Managementsystem von Feldgeräten

Info

Publication number: DE69902503T2
Application number: DE69902503T
Authority: DE
Inventors: Kari Hartikainen; Tuomo Honkanen
Original assignee: Metso Field Systems Oy
Current assignee: Valmet Automation Oy
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: EP0964325A1; FI981235A0; US6298377B1; DE964325T1; EP0964325B1; FI981235A7; FI114745B; DE69902503D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Feldgerätemanagement in industriellen Prozesssystemen und ähnlichen Systemen.

Gebiet der Erfindung

Feldgeräte für industrielle Prozesse bezeichnen im Allgemeinen Regelungsyorrichtungen, Steuerungsvorrichtungen, Sensoren, Messwertwandler und dergleichen, die direkt mit dem Prozess verbunden sind. Ein typisches Feldgerät ist ein Steuerungsventil, das mit einer Ventilsteuerungseinrichtung versehen ist, wie beispielsweise einer Ventilsteuerungseinrichtung ND800 von Neles Controls Oy. So genannte intelligente Feldgeräte sind mit einer Steuerungslogik oder einer Software versehen, die es ermöglichen können, das Feldgerät lokal beispielsweise mittels eines geeigneten Steuerungsalgorithmus zu steuern, Status- und Messdaten zu sammeln und/oder mit einem Feldmanagementsystem entsprechend einem Feldkommunikationsprotokoll wie beispielsweise HART (Highway Addressable Remote Transducer) zu kommunizieren. Zusätzlich umfassen intelligente Feldgeräte derzeit so viel an Diagnosemitteln, dass ein Feldgerät in der Lage ist, über eine zugehörige Fehlerhaftigkeit zu informieren. Diese Information kann verwendet werden, um zu erkennen, dass das Gerät eine Wartung benötigt, was die Wartungskosten verringert, da unnötige Gerätetests vermieden werden. Außerdem vergrößert sich der Nutzungsgrad einer Fabrik (eines Betriebs), wenn die Anzahl von unvorhergesehenen Abschaltungen abnimmt.
Typische Feldmanagementsysteme sind PC-Programme, die mit graphischen Benutzerschnittstellen versehen sind und folgende Eigenschaften umfassen: Konfiguration eines Feldgeräts, eine Konfigurationsdatenbank, eine Wartungssteuerung von Feldgeräten auf der Grundlage von Statusdaten, die von dem Feldgerät empfangen werden, und eine Statusdatenbank für Feldgeräte. Beispiele für herkömmliche Feldmanagementsysteme sind: Field Manager, hergestellt von Fisher-Rosemount Inc., Documint, hergestellt von Honeywell Inc., Cornerstone, hergestellt von Applied Technologies Inc., und Smartvision, hergestellt von Elsag-Bailey.
Die Wartungssteuerungsfunktion ist typischerweise automatisch und kann durch den Benutzer konfiguriert werden. Bei einer Wartungssteuerung tastet eine Software die Feldgeräte wie durch den Benutzer gewünscht ab und speichert die Statusdaten, die durch den Benutzer gewünscht sind, in der Statusdatenbank zusammen mit einer Zeitkennzeichnung. Die Statusdatenbank kann mittels einer graphischen Benutzerschnittstelle durchsucht werden, die sie irgendwo in der Fabrik befinden kann. Auf diese Weise werden universelle Statusdaten, die, soweit es beispielsweise Zustandsdaten betrifft, sehr begrenzt sind, von dem Feldgerät empfangen. Statusdatenelemente, die den Zustand der Vorrichtung beschreiben, sind typischerweise; in normalem Zustand und in ungenügendem Zustand. Dies ist oftmals nicht ausreichend für eine Wartung nach Voraussage oder vorbeugende Wartung.
Fabrikbetreiber wenden so genannte Steuerraumanwendungen bzw. Steuerzentralenanwendungen bei Betreiben der Fabrik durch Istwert-Prozesssteuerungsautomationssysteme an. Da der Betreiber den Prozess tagtäglich überwacht, könnte er einen Wartungsschritt eines vorbestimmten Feldgeräts rechtzeitig starten, wenn er über den Zustand dieses Feldgeräts informiert wäre. Eine Schwierigkeit besteht darin, eine Information über einen Fehler in dem Feldgerät dem Betreiber oder Wartungspersonal der Fabrik zur Kenntnis zu bringen, da Automationssysteme digitale Feldkommunikationsprotokolle, wie beispielsweise HART, nicht unterstützen. Ein Grund hierfür ist, dass sie in erster Linie als Konfigurationsprotokolle für das Feldgerät betrachtet worden sind oder dass das Kommunikationsprotokoll eine Übertragung von Betriebsstatusdaten des Feldgeräts nicht unterstützt. Die Diagnose des Feldgeräts ist eindeutig ein Bereich, der den Feldgerätezulieferer betrifft und nicht den Zulieferer des Istwert-Automationssystems. Die derzeitigen Steuerraumanwendungen zeigen lediglich die Daten, die zum Betreiben des Prozesses erforderlich sind, und der Betreiber muss den Status der Feldgeräte, die den Prozess betreffen, in einer separaten Feldgeräte- Managementsoftware überprüfen. Eine separate Feldgeräte- Managementsoftware in dem Steuerraum bzw. der Steuerzentrale zu verwenden, ist für den Betreiber mit Schwierigkeiten verbunden, da keine Verbindung zwischen den Feldgeräten, die durch die Software angezeigt werden, und dem zu überwachenden Prozess vorhanden ist. Dies führt zu der Tatsache, dass der Betreiber hauptsächlich den Prozess überwacht und auf den Zustand des Feldgeräts nicht reagiert, bis es eine Störung in dem Prozess verursacht.
In der WO-96/12993 ist ein nicht-redundanter Sekundärzugang zu einer Vielzahl von Feldgeräten offenbart, die durch einen Steuerraum bzw. eine Steuerzentrale in einem verteilten Steuerungssystem gesteuert werden. Das Steuerraum-Computersystem kommuniziert mit dem Standard-Feldgeräten über einen Standardleitungsfeidbus, wohingegen auf Nicht-Standard- Feldgeräte über eine sekundäre leitungsfreie Verbindung durch ein separates Endgerät Zugriff genommen wird, wie beispielsweise eine sich in dem Steuerraum befindende Arbeitsstation.
Die Aussagekraft einer Diagnose in einem intelligenten Feldgerät vergrößert sich weiter in einer Feldbusumgebung. Es ist dann insbesondere wichtig, dass das Feldgeräte-Managementkonzept und ebenso die Ausgangssignale und Berichte, die dadurch bereitgestellt werden, für die Benutzer ausreichend klar und einfach sind. Die derzeitigen Verfahren sind für diesen Zweck nicht ausreichend einfach und fortgeschritten. Es ist anzunehmen, dass eine Zwei-Wege-Kommunikation der Feldgeräte eine Flut von Informationen in einer Wartungssteuerungssoftware und in Automationssystemen schafft. Dementsprechend vergrößern sie eher die Arbeitslast als dass sie sie verringern. Demgegenüber sollten die bereits in dem Steuerungsräumen existierenden Werkzeuge so weit wie möglich verwendet werden, um ein einfaches und leicht zu verwendendes Diagnosekonzept zu erreichen. Benutzerschnittstellen von neuen Anwendungsprogrammen sind in dem Steuerraum nicht erwünscht, da sie ein weiteres Training und Wartung erfordern sowie die Komplexität des Ablaufs und der Überwachung des Prozesses vergrößern. Tatsächlich sollte ein benutzerfreundliches Diagnosesystem für den Benutzer keinesfalls als eine Software erkennbar sein, die mit einer separaten Benutzerschnittstelle versehen ist.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in einem Wartungsmanagement von Feldgeräten, das für den Benutzer einfach und leicht zu verwenden ist.
Dies wird mit einem Feldmanagementverfahren gemäß Patentanspruch 1 und einem System gemäß Patentanspruch 8 erreicht.
Erfindungsgemäß kommuniziert ein Wartungssteuerungssystem von Feldgeräten mit den Feldgeräten des Prozesses über eine Feldkommunikationsschnittstelle unter Verwendung eines vorbestimmten Feldkommunikationsprotokolls, wie beispielsweise HART. Das System kann ebenso mehrere unterschiedliche Feldkommunikationsschnittstellen aufweisen. Über eine Feldkommunikationsschnittstelle werden Status- und/oder Diagnosedaten der Feldgeräte auf eine für jeden Feldgerätetyp spezifische Weise gesammelt. Das System verarbeitet die gesammelten Daten und erzeugt Zustands- oder Ereignisdaten, beispielsweise Warnungen und ebenso Störungs- und Wartungsdaten, für externe Systeme, beispielsweise für das Automationssystem, den Prozesssteuerraum oder irgendeine andere Steuerungseinrichtung der Fabrik. Die Ereignis- und Zustandsdaten werden zu einem externen System über ein offenes Kommunikationsverfahren unabhängig von dem Feldgerätetyp und der Feldkommunikationsschnittstelle übertragen. Derartige offene Kommunikationsverfahren sind beispielsweise elektronische Post, Internet, Intranet, DDE (Dynamic Data Exchange bzw. dynamischer Datenaustausch), Kurznachrichten. Das erfindungsgemäße System kann vorzugsweise mehrere unterschiedliche offene Kommunikationsverfahren unterstützen, durch die Ereignisdaten zu unterschiedlichen Zielen übertragen werden können. Die Interaktion zwischen dem erfindungsgemäßen System und einer anderen Partei über eine offene Kommunikationsschnittstelle kann beispielsweise ein Client-/Server-Typ sein, wobei in diesem Fall das erfindungsgemäße System beispielsweise als ein Server agiert.
Das erfindungsgemäße System erzeugt Ereignisdaten des Prozesses für ein beliebiges externes Ziel, das das durch das System verwendete, offene Kommunikationsverfahren unterstützt. Dies löst das derzeitige Problem, bei dem eine Anwendung und Datenübertragung des Automationssystems für jedes Feldgerät zugeschnitten sein muss, um die durch intelligente Feldgeräte erzeugten Informationen für das Automationssystem der Fabrik verfügbar zu machen. Die Erfindung kapselt die Datenübertragung ein und bietet offene Schnittstellen für Anwendungen des Automationssystems an. Eine Verwendung von offenen Kommunikationstechnologien verringert ebenso das Erfordernis für ein Zuschneiden und von Modifikationen in dem Automationssystem.
Die Datenstruktur von Ereignisdaten ist vorzugsweise unabhängig von dem Feldgerätetyp, d. h. sie ist für alle Feldgerätetypen ähnlich. Allgemeine bzw. generische Zustands-(Status-) und Ereignisdaten bezeichnen hierbei alle allgemeinen bzw. generischen Daten, die von von dem Feldgerät empfangenen Rohdaten verarbeitet oder hergeleitet werden, wobei die allgemeinen bzw. generischen Daten eine einfache Verbindung des Feldgeräte-Managementsystems beispielsweise mit einer Anwendung des Automationssystems ermöglichen oder in einer lesbaren benutzerfreundlichen Form vorliegen. Das erfindungsgemäße Feldmanagementsystem ermöglicht eine aktive Übertragung von allgemeinen bzw. generischen Zustandsdaten der Feldgeräte zu der Steuerraumsoftware des Automationssystems sowie eine Verknüpfung der Objekte eines graphischen Prozessdiagramms, das bei der Benutzerschnittstelle angezeigt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der. Erfindung beruht die Verknüpfung auf eine festen Liste allgemeiner bzw. generischer Zustandsdatenelemente, die den Zustand des Feldgeräts zeigen, wobei die Liste vor einem Konfigurator der Wartungssoftware die Einzelheiten verbirgt, aus welchen Rohdaten die allgemeinen bzw. generischen Zustandsdaten des Feldgeräts bestehen, d. h., die Liste ermöglicht eine Verbindung einer herstellerspezifischen Wartungsmanagementanwendung der Feldgeräte mit einer Steuerraumanwendung. Das erfindungsgemäße System erzeugt diese allgemeinen bzw. generischen Zustandsdatenelemente (Datenstrukturen) unabhängig von dem Feldgerätetyp aus den Status- und/oder Diagnosedaten, die für jeden Feldgerätetyp spezifisch sind und von den Feldgeräten gesammelt sind, und überträgt diese zu der Steuerraumanwendung. Aus Sicht der Steuerraumanwendung sind die Schnittstelle und die Zustandsdatenelemente immer ähnlich, wobei sie typischerweise durch den Konfigurator der Steuerraumsoftware definiert sind. Beispielsweise erfordert das Hinzufügen eines neuen Feldgerätetyps zu dem Prozess lediglich Änderungen in dem erfindungsgemäßen Feldgeräte-Managementsystem. In dem System können gerätetypspezifische Daten, aus denen ein vorbestimmtes Zustandsdatenelement erzeugt wird, ebenso verändert werden oder frei kombiniert werden. Beispielsweise ist es möglich, virtuelle Feldgeräte durch Verbinden zweier oder mehrerer physikalischer Feldgeräte zu erzeugen. Beispielsweise können zwei aufeinanderfolgende Notstoppventile ein virtuelles Notstoppgerät bilden, dessen Zustand durch das Zusammenwirken der zwei Geräte dargestellt ist. Oder ein virtuelles Umlaufgerät kann entsprechend ein Ventil und eine Durchflussanzeigeeinrichtung umfassen.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden die Status- und/oder Diagnosedaten und/oder allgemeine bzw. generische Zustandsdaten, die den Zustand eines Feldgeräts genauer beschreiben, zu einer Datenbank übertragen, von wo aus sie durch eine separate Anwendung lesbar sind, oder sie werden in einer benutzerfreundlichen Form als ein Bericht, beispielsweise in einem HTML-Format, als eine WWW-Seite ausgegeben, wodurch sie in jedem Teil der Fabrik oder außerhalb der Fabrik mittels eines herkömmlichen Browsers gelesen werden können, oder sie werden als ein Bericht beispielsweise in einem ASCII-Format ausgegeben, wodurch sie lokal gelesen werden können. Andere Dokumentformate können ebenso verwendet werden. Da der Zustand eines Feldgeräts in einem Textformat beschrieben werden kann, kann der Inhalt des Berichts durch ein herstellerspezifisches Wartungsmanagementsystem des Feldgeräts erzeugt werden, im Gegensatz zu Feldmanagementsystemen gemäß dem Stand der Technik, bei denen die Status- und/oder Diagnosedaten eines Feldgeräts auf einem Standardinhalt beruhen, der wiederum sehr begrenzt ist.
Die Erfindung ermöglicht es, dass das Wartungsmanagementsystem eines Feldgeräts begrenzte allgemeine bzw. generische Zustandsdaten, die für die Betreiber der Fabrik ausreichend sind, zu dem Steuerraum sowie ausführlichere textbasierte Zustandsdaten zu dem Wartungspersonal zu übertragen.
Das erfindungsgemäße System kann ebenso unverarbeitete (ROH-) Status- und/oder Diagnosedaten, die von Feldgeräten gesammelt werden, in einer Datenbank für eine spätere Verarbeitung speichern. Die spätere Verarbeitung kann beispielsweise in einer genaueren Diagnose des Feldgeräts durch eine gerätespezifische Software bestehen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist jeder Feldgerätetyp (aber nicht jedes Gerät) ein bestimmtes Anwendungsprogramm oder eine bestimmte Einheit auf, das/die Geräteagent genannt wird. Ein Geräteagent ist eine Anwendung, die automatisch laufen soll und die eingerichtet ist, Status- und/oder Diagnosedaten von Feldgeräten eines spezifischen Typs zu sammeln, Daten zu verarbeiten und Zustands- oder Ereignisberichte auf der Grundlage der gesammelten und/oder verarbeiteten Daten zu erzeugen. Die Geräteagenten sind unabhängig voneinander, verwenden aber eine gemeinsame Feldkommunikationsschnittstelle zu den Feldgeräten und gemeinsame Dienste der offenen Kommunikationsschnittstelle, wie beispielsweise Server-/Client-Dienste. Diese modulare Struktur ermöglicht ein Einfügen eines neuen Feldgerätetyps in das System, indem es mit einem bestimmten Geräteagenten versehen wird. Dementsprechend erfordern Aktualisierungen eines alten Feldgerätetyps lediglich eine Modifikation, beispielsweise eine neue Programmierung in einem Geräteagenten. Virtuelle Feldgeräte, die vorstehend beschrieben sind, können ebenso durch einen Geräteagenten bereitgestellt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Feldgeräte- Wartungsmanagementsystem, das mit einem Prozessautomationssystem einer Fabrik verbunden ist, und
Fig. 2 Bauelemente des Wartungsmanagementsystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung kann bei allen industriellen Prozessen oder dergleichen angewendet werden, die intelligente Feldgeräte umfassen. Intelligente Feldgeräte bezeichnen hierbei ein beliebiges Gerät, das einen Prozess oder automatisiertes System oder eine zugehörige Steuerung betrifft, welches gesteuert werden soll und in der Lage ist, Daten zu erzeugen, die den Zustands des Geräts direkt oder indirekt beschreiben, wobei diese Daten als Zustandsdaten bekannt sind. Ein typisches intelligentes Feldgerät dieser Art ist ein Steuerungsventil, das mit einer Ventilsteuerungseinrichtung versehen ist.
In Fig. 1 ist erfindungsgemäß ein allgemeines Blockschaltbild eines Prozessautomationssystems sowie eines damit verbundenen Wartungsmanagementsystems von Feldgeräten gezeigt. Das Automationssystem umfasst Steuerraumprogramme bzw. Steuerzentralenprogramme und Datenbanken 11 sowie Prozesssteuerungsprogramme und einen nachstehend als I/O-Teil bezeichneten Eingabe-/Ausgabe- Teil 12. Der Steuerungs- und I/O-Teil 12 ist über Busse entsprechend dem HART-Standard mit intelligenten Feldgeräten verbunden, die durch Steuerungsventile 14, 15, 16 und Ventilsteuerungseinrichtungen 14A, 15A, 16A gebildet sind. Die Ventilsteuerungseinrichtung kann beispielsweise eine ND 800 von Neles Controls Oy sein. HART (Highway Addressable Remote Transducer) beruht auf einer Übertragung von digitalen Daten zusammen mit einem herkömmlichen 4 bis 20 mA Analogsignal. HART ermöglicht eine Zwei-Wege-Kommunikation, mittels derer intelligente Feldgeräte gesteuert werden können und Daten von diesen ausgelesen werden können. Ein HART-Protokoll folgt dem Referenzmodell eines Protokollstapels gemäß OSI (Open System Interconnection bzw. Offene Systemverbindung), wobei dieses Modell von der Internationalen Organisation für Standardisierung (ISO bzw. International Organization for Standardization) entwickelt worden ist. In Schicht 7 (Anwendungsschicht) werden HART-Anweisungen übertragen. Ein HART-Anweisungssatz umfasst universelle Befehle, die von allen Feldgeräten verstanden werden, und gerätespezifische Befehle, die Funktionen bereitstellen, die auf einzelnes Gerät (Gerätetyp) eingeschränkt sind. Das HART-Protokoll ermöglicht eine Punkt-zu-Punkt- Konfiguration, bei der ein separater Bus (Leitungspaar) zwischen jedem Feldgerät und einer Haupteinheit vorhanden ist, oder eine Mehrpunktkonfiguration, bei der bis zu 15 Feldgeräte mit dem selben Feldbus (Leitungspaar) verbunden sind. Das HART-Protokoll ist ausführlicher beispielsweise in der Veröffentlichung HART Field Communication Protocol: An Introduction for Users and Manufacturers, HART Communication Foundation, 1995, beschrieben. Das HART-Protokoll ist ebenso de facto zu einem industriellen Standard geworden. Es ist jedoch ersichtlich, dass der Typ oder die Durchführung der Feldkommunikationsschnittstelle, d. h. des Feldbusses und des von ihm verwendeten Protokolls, für die vorliegende Erfindung nicht maßgeblich ist.
Der Zustand von Feldgeräten wird mittels eines erfindungsgemäßen Feldgeräte-Wartungsmanagementsystems 10 überwacht, wobei das System Daten von den Feldgeräten sammelt. Zu diesem Zweck ist jedes Feldgerät 14, 15 und 16 über einen jeweiligen Feldbus mit einem herkömmlichen HART-Multiplexer 9 verbunden, der wiederum über einen RS- 485-Bus 8 mit einem PC 6 verbunden ist. Das Betriebssystem des PC 6 ist beispielsweise Windows 95/98 oder Windows NT. Außerdem ist eine Arbeitsstation 6 mit einem lokalen Netzwerk LAN der Fabrik verbunden (wobei sie über das Netzwerk beispielsweise mit einer Steuerraumsoftware kommunizieren kann).
Die Arbeitsstation 6 umfasst eine Wartungsmanagementsoftware für. Feldgeräte. Der Zweck, der Software ist, Daten von den intelligenten Feldgeräten 14 bis 16 zu sammeln. Diese Datensammlung ist vollautomatisch und erfordert kein Personal. Auf der Grundlage der gesammelten Daten kann der Zustand des Geräts analysiert werden und eine über den Zustand informierende Nachricht kann zu einem anderen System gesendet werden, wie beispielsweise zu den anderen Teilen des Automationssystems der Fabrik, beispielsweise zu einer Anzeige der Steuerraumanwendung.
In Fig. 2 ist ein allgemeines Blockschaltbild gezeigt, das Bauelemente bzw. Komponenten des Feldgeräte- Wartungsmanagementsystems oder einer Software gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Der Zweck eines Kommunikationsstapels 21 ist, Verkehr über einen HART-Bus zu ermöglichen. Der Kommunikationsstapel umfasst Routinen RS-485 für die Steuerung serieller Anschlüsse und von Schnittstellenfunktionen zur Verarbeitung von Daten, die über die seriellen Anschlüsse kommen, durch Software.
Geräteagenten 22&sub1; ... 22N sind unabhängige Programmbauelemente, die den Kommunikationsstapel 21 nach belieben verwenden. Ein Geräteagent ist gerätetypspezifisch (nicht gerätespezifisch). Beispielsweise können zwei unterschiedliche Steuerungsventile oder Steuerungsventile von unterschiedlichen Herstellern unterschiedliche Gerätetypen darstellen. Zwei identische Feldgeräte, die unterschiedliche Verwendungen haben oder unterschiedliche Gegenstände überwachen, können ebenso zu unterschiedlichen Gerätetypen gehören. Im Allgemeinen können Feldgeräte, die gegenseitig unterschiedliche Anwendungen (Geräteagenten) zum Sammeln von Daten, zur Analyse und zur Herstellung von Statusdaten erfordern, als unterschiedliche Gerätetypen klassifiziert werden. Ein Geräteagent umfasst alle erforderlichen Daten- und Anweisungssätze zum Auslesen, Analysieren und/oder Verarbeiten der Status- und Diagnosedaten der Feldgeräte eines vorbestimmten Typs und ebenso zur Erzeugung von Statusdaten für das Gerät. Außerdem kann der Gerätagent 22 die gesammelten Rohdaten und Gerätezustandsdaten, die daraus hergeleitet werden, über eine Datenbankschnittstelle 23 bei einer agentenspezifischen Datenbank für eine spätere Verwendung speichern. Eine genauere Diagnose des Feldgeräts kann dann auf der Grundlage der Rohdaten durch eine gerätespezifische Software ausgeführt werden, wie beispielsweise durch Valve-Manager, wenn die ND800-Ventilsteuerungseinrichtung verwendet wird. Die Geräteagenten 22 weisen eine einfache Agentenschnittstelle zu einem Kern 25 der Software auf. Über die Agentenschnittstelle kann der Geräteagent 22 eine Information über den Zustand jedes Feldgeräts zu dem Kern 25 senden. Diese Zustandsdaten des Feldgeräts, die über die Agentenschnittstelle zu senden sind, werden Ereignisdaten genannt. Ereignisdaten sind vorzugsweise in einem offen Format, das unabhängig von dem Feldgerätetyp ist, wie beispielsweise ein textbasierter Bericht. Es ist ebenso möglich, dass ein intelligentes Feldgerät seinen Zustand selbst analysiert, wodurch die über den Kommunikationsstapel 21 empfangenen Rohdaten bereits die Zustandsdaten des Feldgeräts umfassen können. In diesem Fall kann der Geräteagent die Zustandsdaten weiter verarbeiten, beispielsweise auf der Grundlage der Daten, die er von dem Prozessautomationssystem empfangen hat, oder die Zustandsdaten des Geräts als solche zu dem Kern 25 übertragen.
Der Softwarekern 25 umfasst einen Zeitgeber und ein Management der Agenten, Ereignisdaten und Geräte. Die, Aufgabe des Zeitgebers ist, jedem Geräteagent 22&sub1; ... 22N separat eine Erlaubnis zu geben, den Kommunikationsstapel 21 zu verwenden, d. h. auf den HART-Feldbus zuzugreifen. Eine Prioritätsstufe der Feldgeräte kann variiert werden, wodurch einem vorbestimmten Feldgerät eine höhere Anzahl von Datenabrufzugriffen in einer Zeiteinheit als einem anderen Feldgerät zugewiesen werden kann. Die Anzahl der gerätespezifischen Prioritätsstufen kann beispielsweise vier sein: von dem Feldgerät werden keine Daten abgerufen, von dem Feldgerät werden Daten normal abgerufen, von dem Feldgerät werden Daten doppelt sooft wie normal abgerufen und von dem Feldgerät werden Daten viermal sooft wie normal abgerufen. Zusätzlich kann der Zeitgeber den Geräteagenten 22&sub1; ... 22N eine Erlaubnis geben, zeitgesteuerte Daten von den Feldgeräten bei geeigneten Intervallen zu sammeln, beispielsweise einmal pro Stunde, pro Tag, pro Woche, pro Monat oder pro Jahr, wobei die Daten nicht dringend sind, sondern beispielsweise für eine Wartung nach Voraussage nützlich sind.
Für das Wartungsmanagement der Geräteagenten kann der Kern 25 Daten der Geräteagenten 22 des Systems umfassen. Für das Feldgerätemanagement umfasst der Kern 25 Daten der Feldgeräte, die der Steuerung jedes Geräteagenten 22 unterworfen sind.
Für das Management von Ereignisdaten werden die durch die Geräteagenten 22 zu dem Kern 25 übertragenen Ereignisse in einer feldgerätespezifischen Datenbank in dem Kern gespeichert. Anders ausgedrückt, die Zustandsdaten jedes Feldgeräts sind separat in dem Kern 25 gespeichert. Wenn der Kern 25 ein ein vorbestimmt es Feldgerät betreffendes Ereignis von einem Geräteagenten empfängt, vergleicht er dieses Ereignis mit dem vorangegangenen Ereignis, das in der Datenbank des Feldgeräts in dem Kern 25 gespeichert ist. Wenn sich der Inhalt des Ereignisses geändert hat, d. h., es ist eine Änderung in dem Zustand des Feldgeräts aufgetreten, sendet der Kern 25 die geänderten Bedingungsdaten weiter über eine offene Kommunikationsschnittstelle, wodurch die Änderung in dem Zustand des Feldgeräts beispielsweise bei der Benutzerschnittstelle der Steuerraumanwendung erscheint. Diese Art der Ereignisübertragung wird "ausnahmebasiert" genannt, da lediglich über die Änderungen in dem Status des Feldgeräts weiter informiert wird.
Der Kern 25 überträgt die Ereignisnachrichten über eine Statusdatenübertragungsschnittstelle zu einer Ereignisverarbeitungseinrichtung oder zu mehreren Ereignisverarbeitungseinrichtungen 26, 27 und 28. Eine Ereignisverarbeitungseinrichtung ist ein Programmelement, dessen Aufgabe es ist, eine Ereignisnachricht in ein Format zu ändern, das für ein anderes System verständlich ist. Das andere System kann beispielsweise eine Datenbank, ein Steuerraum bzw. eine Steuerzentrale eines Automationssystems oder Wartungsberichtsystem sein. Die Ereignisverarbeitungseinrichtungen stellen eine offene Kommunikationsschnittstelle mit dem anderen System bereit. Eine offene Kommunikationsschnittstelle bedeutet beispielsweise, dass das Kommunikationsverfahren, durch das die Zustandsdaten der Feldgeräte zu dem anderen System übertragen werden, unabhängig von dem Typ des Feldgeräts und von der Beschaffenheit der Feldkommunikationsschnittstelle ist. Die Ereignisverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise ein E-Mailprogramm sein, das die Statusdaten des Feldgeräts als einen E-Mailbericht zu dem anderen System sendet. Die Ereignisverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise ebenso ein WWW(World Wide Web)-Server 26 sein, der einen HTML-Bericht aus den Zustandsdaten der Feldgeräte erzeugt, wobei der Bericht als eine WWW-Seite angeboten wird. Das andere System kann dann die WWW-Seite mit einem herkömmlichen Browser über Intranet oder Internet lesen. Die Ereignisverarbeitungseinrichtung kann ebenso einen HTML-Bericht oder einen anderen textbasierten Bericht erzeugen, der dann zu dem anderen System gesendet wird. Die Ereignisverarbeitungseinrichtung kann ebenso den erzeugten (beispielsweise textbasierten) Bericht in der Datenbank speichern, aus der er ausgelesen werden kann. Die Ereignisverarbeitungseinrichtung kann ebenso ein DDE- Server sein, der sich in Kommunikation mit beispielsweise dem Steuerraum oder anderen Systemen über ein lokales Netzwerk LAN befindet. Die Ereignisverarbeitungseinrichtungen 26, 27 und 28 sind vorzugsweise Windows-Programme, möglicherweise kommerzielle Programme. Zwischen dem Kern 25 und dem Ereignisverarbeitungseinrichtungen 26 bis 28 ist dann vorzugsweise eine Schnittstelle entsprechend dem Disributed Component Object Model (DCOM) vorhanden, wobei über diese Schnittstelle eine Ereignisnachricht, die über den Zustands des Feldgeräts informiert, von dem Kern 25 zu dem Ereignisverarbeitungseinrichtungen 26 bis 28 übertragen werden kann.
Der Kern 25 überträgt die Zustandsdaten zu der Ereignisverarbeitungseinrichtung beispielsweise als einen textbasierten Bericht oder eine Datei, die die Ereignisverarbeitungseinrichtung beispielsweise als den Inhalt einer E-Mailnachricht oder einer Kurznachricht (beispielsweise GSM) einfügt, und die Verarbeitungseinrichtung sendet die Nachricht zu einer vorbestimmten Adresse oder vorbestimmten mehreren Adressen. Dementsprechend kann die Ereignisverarbeitungseinrichtung den Inhalt der HTML/WWW- Seite auf der Grundlage der textbasierten Zustandsdaten ändern, die von dem Kern empfangen werden. Internet und Intranet sind TCP/IP-Netzwerke, die an sich bekannt sind, wobei die bedeutsamste Anwendung hiervon das WWW ist, wobei aber ebenso andere Datenkommunikationsdienste angeboten werden, die für den Zweck der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. All diese sind allgemein bekannte Datenübertragungstechnologien, für die ausführliche Informationen und kommerzielle Anwendungen verfügbar sind, und es ist nicht erforderlich, diese hier weiter zu beschreiben. Im Ganzen ist die Grundidee des offenen Kommunikationsschnittstellenkonzepts der vorliegenden Erfindung, dass irgendeine allgemeine Datenübertragungstechnologie, die durch andere Systeme unterstützt wird, als eine offenen Schnittstelle angewendet werden kann.
Die modulare Struktur der Wartungsmanagementsoftware oder des Wartungsmanagementsystems von Feldgeräten gemäß der Erfindung ermöglicht eine Weiterentwicklung und Änderung des Systems Bauelement für Bauelement. Zusätzlich können diese modularen Funktionen auf das lokale Netzwerk der Fabrik und sogar auf das Internet verteilt werden, was ein wichtiges Merkmal darstellt, da das Automationssystem einer modernen Fabrik um ein lokales Netzwerk herum aufgebaut ist und diese Tendenz sogar noch verstärkt wird. Die modulare Struktur ermöglicht ebenso eine flexible Auswahl und Änderung der Ereignisverarbeitungseinrichtung, d. h. der verwendeten offenen Kommunikationstechnologie. Somit muss das System nicht auf einer vorbestimmten Kommunikationstechnologie beruhen, sondern es kann zu entwickelnde, neue Technologien einfügen, wenn es erforderlich ist. Die modulare Struktur bietet ebenso eine einfache Art zur Ausführung einer Ereignisverarbeitung, die die durch das andere System verwendete Kommunikationstechnologie jederzeit unterstützt. Folglich wird das Erfordernis für das Zuschneiden verringert.
Es ist ersichtlich, dass bei der technischen Weiterentwicklung die Grundidee der Erfindung auf viele unterschiedliche Arten ausgeführt werden kann. Folglich sind die Erfindung sowie die zugehörigen Ausführungsbeispiele nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele begrenzt, sondern sie können in dem Bereich der Patentansprüche variieren.

Claims

1. Wartungsmanagementverfahren für Feldgeräte, wobei die Feldgeräte (14, 15, 16) eine erste Gruppe von Feldgeräten eines ersten Typs, die einen ersten Daten- und Befehlssatz zum Lesen, Analysieren und/oder Verarbeiten von Status- und Diagnosedaten der Feldgeräte des ersten Typs in der ersten Gruppe aufweisen, und eine zweite Gruppe von Feldgeräten eines zweiten Typs umfassen, die einen zweiten Daten- und Befehlssatz zum Lesen, Analysieren und/oder Verarbeiten von Status- und Diagnosedaten der Feldgeräte des zweiten Typs in der zweiten Gruppe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst:

Sammeln (22) von Status- und/oder Diagnosedaten der Feldgeräte des ersten Typs (14, 15, 16) in einem Prozess über eine Feldkommunikationsschnittstelle (8, 21) unter Verwendung eines Feldkommunikationsprotokolls auf eine feldgerätetypspezifische Weise unter Verwendung des ersten Daten- und Befehlssatzes sowie Bereitstellen von Zustandsdaten der Feldgeräte in der ersten Gruppe, wobei die Zustandsdaten unabhängig von dem Gerätetyp der Feldgeräte sind,

Sammeln (22) von Status- und/oder Diagnosedaten der Feldgeräte des zweiten Typs (14, 15, 16) in einem Prozess über eine Feldkommunikationsschnittstelle unter Verwendung eines Feldkommunikationsprotokolls auf eine feldgerätetypspezifische Weise unter Verwendung des zweiten Daten- und Befehlssatzes sowie Bereitstellen von Zustandsdaten der Feldgeräte in der zweiten Gruppe, wobei die Zustandsdaten unabhängig von dem Gerätetyp der Feldgeräte sind,

Übertragen (25, 26, 27, 28) der Zustandsdaten der Feldgeräte zu einer anderen Anwendung eines Automationssystems (11), wie zu einer Steuerraumsoftware oder einer Wartungsmanagementsoftware, oder zu einer anderen Anwendungssoftware mittels eines offenen Kommunikationsverfahrens, das unabhängig von dem Feldgerätetyp und der Feldkommunikationsschnittstelle (8, 21) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zustandsdaten mittels des offenen Kommunikationsverfahrens übertragen werden, wie mittels elektronischer Post, Hyper-Text- Multi-Sprache, Dynamischen Datenaustauschs und einer Kurznachricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten

Bereitstellen (22&sub1;, 22N, 25) von allgemeinen Zustandsdatenelementen eines vorbestimmten Typs, die für alle Feldgerätetypen (14, 15, 16) identisch sind, von den für jeden Feldgerätetyp spezifischen Status- und/oder Diagnosedaten,

Übertragen (26, 27, 28) der Zustandsdatenelemente zu einer Steuerraumanwendung (11) und

Anzeigen der Informationen über die Zustandsdatenelemente auf einer grafischen Benutzerschnittstelle der Steuerraumanwendung, was vorzugsweise mit den Objekten einer Prozessdarstellung verbunden ist, die die jeweiligen Feldgeräte darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten

Übertragen von nicht-verarbeiteten, gerätetypspezifischen Status- und/oder Diagnosedaten in eine Datenbank (24) und

Lesen der Status- und/oder Diagnosedaten in der Datenbank (24) durch eine getrennte Anwendung zur Erstellung einer genaueren Diagnose und/oder genauerer Berichte.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten

Verarbeiten (25) der gerätetypspezifischen Status- und/oder Diagnosedaten in einen von dem Feldgerätetyp unabhängigen Zustandsbericht, wie einem textbasierenden Zustandsbericht,

Übertragen (25, 26, 27, 28) des Zustandsberichts mittels eines offenen, von dem Feldgerätetyp unabhängigen Kommunikationsverfahrens, wie mittels elektronischer Post, Hyper-Text-Multi-Sprache, Dynamischen Datenaustauschs, World Wide Web, Internet, Intranet, und/oder Speichern des Zustandsberichts in einer Datenbank (24), damit er später gelesen oder übertragen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, mit den Schritten

Umwandeln (26) der gerätetypspezifischen Status- und/oder Diagnosedaten in einen HTML-Bericht,

Übertragen des umgewandelten HTML-Berichts zu einer Datenbank (29) und

Lesen des HTML-Berichts in der Datenbank (29) mittels einer Datenbank-Suchroutine.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten

Sammeln von Prozesssteuerungsdaten über die Kommunikationsschnittstelle von dem den Prozess steuernden Automationssystem (11, 12),

Verwenden der Prozesssteuerungsdaten zur Analyse und/oder Verarbeitung der feldgerätespezifischen Status- und/oder Diagnosedaten und zum Erzeugen von Zustandsberichten oder von allgemeinen Zustandsberichten, die von dem Feldgerätetyp unabhängig sind.

8. Wartungsmanagementsystem (6) für Feldgeräte, wobei das System umfasst:

eine erste Gruppe von Feldgeräten (14, 15, 16) eines ersten Typs, die einen ersten Daten- und Befehlssatz zum Lesen, Analysieren und/oder Verarbeiten von Status- und Diagnosedaten der Feldgeräte des ersten Typs in der ersten Gruppe aufweisen,

eine zweite Gruppe von Feldgeräten (14, 15, 16) eines zweiten Typs, die einen zweiten Daten- und Befehlssatz zum Lesen, Analysieren und/oder Verarbeiten von Status- und Diagnosedaten der Feldgeräte des zweiten Typs in der zweiten Gruppe aufweisen,

eine Feldkommunikationsschnittstelle (21), die ein Feldkommunikationsprotokoll zur Kommunikation mit den Feldgeräten (14, 15, 16) in einem Prozess, vorzugsweise mit Feldeinheiten eines Prozessautomationssystems (11, 12), verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass das System umfasst:

einen ersten Geräteagenten (22&sub1;) zum Sammeln der Status- und/oder Diagnosedaten der Feldgeräte (14, 15, 16) des ersten Typs über die Feldkommunikationsschnittstelle (21) in einer feldgerätetypspezifischen Weise, der den ersten Daten- und Befehlssatz verwendet, sowie zum Bereitstellen von Zustandsdaten der Feldgeräte in der ersten Gruppe, wobei die Zustandsdaten unabhängig von dem Gerätetyp der Feldgeräte sind,

einen zweiten Geräteagenten (22N) zum Sammeln der Status- und/oder Diagnosedaten der Feldgeräte (14, 15, 16) des zweiten Typs über die Feldkommunikationsschnittstelle (21) in einer feldgerätetypspezifischen Weise, der den zweiten Daten- und Befehlssatz verwendet, sowie zum Bereitstellen von Zustandsdaten der Feldgeräte in der zweiten Gruppe, wobei die Zustandsdaten unabhängig von dem Gerätetyp der Feldgeräte sind,

Einrichtungen (25, 26, 27, 28) zur Übertragung von Zustandsdaten oder Zustandsberichten der Feldgeräte (14, 15, 16) des ersten Typs und des zweiten Typs mittels eines offenen, von dem Feldgerätetyp unabhängigen Kommunikationsverfahrens und der Feldkommunikationsschnittstelle (21) zu einer anderen Anwendung des Automationssystems (11), wie zu einer Steuerraumsoftware oder einer Wartungsmanagementsoftware, oder zu einem anderen Ziel.

9. System nach Anspruch 8, wobei das System eine Steuerungseinrichtung (25) umfasst, die das Sammeln der Status- und/oder Diagnosedaten über die Feldkommunikationsschnittstelle (21) sowie die Übertragung der Zustandsdaten oder der Zustandsberichte steuert.

10. System nach Anspruch 9, wobei die Steuerungseinrichtung (25) eingerichtet ist, die durch die Geräteagenten (22&sub1;, 22N) bereitgestellten Zustandsdaten der Feldgeräte (14, 15, 16) in einer feldgerätespezifischen Weise zu speichern und die Zustandsdaten oder den Zustandsbericht lediglich in einem Fall zu übertragen, bei dem eine Änderung des Zustands des Feldgeräts (14, 15, 16) erfasst wird.

11. System nach Anspruch 9, wobei die Feldkommunikationsschnittstelle einen Feldbus (8) umfasst, an den zwei oder mehr Feldgeräte (14, 15, 16) angeschlossen sind, und die Steuerungseinrichtung den Geräteagenten (22&sub1;, 22N) Datenabrufdurchläufe für einen Zugriff auf den Feldbus zuweist.

12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das System eine Datenbank (24) aufweist, in die die Geräteagenten (22&sub1;, 22N) nicht-verarbeitete, von den Feldgeräten (14, 15, 16) gesammelte Status- und/oder Diagnosedaten und/oder hiervon erzeugte Zustandsdaten für eine spätere Verarbeitung speichern.

13. System nach Anspruch 12, wobei die Datenbank (24) durch eine gerätetypspezifische Diagnoseanwendung lesbar ist.

14. System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das offene Kommunikationsverfahren eines oder mehrere der nachstehenden umfasst: elektronische Post, DDE, HTML, Kurznachricht, Intranet, Internet.

15. System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei eine Distributed-Component-Object-Model-Schnittstelle zur Übertragung der Zustandsdaten der Feldgeräte zwischen der Steuerungseinrichtung und einem Anwendungsprogramm (26, 27, 28) vorhanden ist, die das offene Kommunikationsverfahren unterstützt.

16. System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Steuerungseinrichtung (25) eine Benutzer- und Konfigurationsschnittstelle aufweist, über die der Betrieb der Steuerungseinrichtung ferngesteuert wird.