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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen mindestens
einer statischen Datenstruktur eines Feldgerätes gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In
der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte
eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen
dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie
beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte,
Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte,
Leitfähigkeitsmessgeräte, etc., welche die entsprechenden
Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur,
pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung
von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder
Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit
in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem
Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte
werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah
eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern
oder verarbeiten. Neben den oberhalb genannten Sensoren und Aktoren
werden als Feldgeräte allgemein auch solche Einheiten bezeichnet,
die direkt an den Feldbus angeschlossen sind und zur Kommunikation mit
einer übergeordneten Einheit dienen (z. B. Remote I/Os,
Gateways, Linking Devices, etc.). Eine Vielzahl solcher Feldgeräte
wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
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In
modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über
Bussysteme (Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®,
etc.) mit übergeordneten Einheiten verbunden. Normalerweise
handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um Leitsysteme
bzw. Steuereinheiten, wie beispielsweise SPS (speicherprogrammierbare
Steuerung) oder PLC (Programmable Logic Controller). Die übergeordneten
Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung,
Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
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Die
einzelnen Feldgeräte müssen vor ihrem Einsatz
für die jeweilige Anwendung konfiguriert werden, so dass
sie innerhalb der Anlage eine gewünschte Funktion ausführen.
Hierzu müssen einzelne Parameter, die in dem Feldgerät
vorgesehen sind, eingestellt werden. Parameter eines Feldgerätes
sind beispielsweise ein Messbereich, Grenzwerte, Einheiten, Einstellung
von Betriebsmodi, etc.. Dieser Vorgang wird teilweise auch als „Engineering” bezeichnet.
Auch während des Einsatzes von Feldgeräten in
einer Anlage werden unter anderem deren Parameterwerte überwacht
und gegebenenfalls geändert. Zur Durchführung
der oberhalb angegebenen Funktionen werden entsprechende Werkzeuge
(bzw. Tools) eingesetzt, die auf einer, von dem betreffenden Feldgerät
separat ausgebildeten Datenverarbeitenden Einheit implementiert
sind. Über solche Werkzeuge, die je nach bereitgestellten
Funktionen teilweise auch als Engineeringwerkzeug (Engineeringtool; z.
B. „ControlCare Application Designer®” von
Endress + Hauser) bzw. als Bedienwerkzeug (Bedientool; z. B. „FieldCare®” von Endress + Hauser)
bezeichnet werden, sind in einem Feldgerät vorgesehene
Parameter (auf einer entsprechenden Anzeige oder einem Bildschirm)
darstellbar und können gegebenenfalls von einem Benutzer
eingestellt, insbesondere aktiviert, deaktiviert oder geändert,
werden. Dementsprechend wird durch solche Werkzeuge unter anderem
das Lesen und Schreiben (d. h. Einstellen) von Parametern eines
Feldgerätes ermöglicht. Diese Werkzeuge werden
nachfolgend allgemein als Parametrierwerkzeuge bezeichnet. Sie können
insbesondere als Engineeringwerkzeug und/oder als Bedienwerkzeug
ausgebildet sein.
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Für
das Lesen und/oder Schreiben von Parametern eines Feldgerätes,
das allgemein als Parametrieren bezeichnet wird, kommuniziert ein
Parametrierwerkzeug über eine digitale Kommunikationsschnittstelle des
Feldgerätes mit dem Feldgerät. Die Kommunikation
kann beispielsweise über einen Feldbus (z. B. Profibus®, Foundation® Fieldbus,
HART®, etc.) gemäß einem
entsprechenden Feldbus-Protokoll oder über eine herstellerspezifische
Schnittstelle, wie beispielsweise über eine, an dem Feldgerät
vorgesehene Service-Schnittstelle, gemäß einem
herstellerspezifischen Protokoll erfolgen.
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In
einem Parametrierwerkzeug kann durch eine Benutzeraktion, wie beispielsweise
durch Auswahl eines Fensters oder durch Auswahl einer, durch das
Parametrier werkzeug bereitgestellten Option, eine Vielzahl von Parametrier-Anfragen,
insbesondere von Lese- und/oder Schreib-Anfragen, von Parametern
eines Feldgerätes ausgelöst werden. Beispielsweise
wird in der Regel auf einer Seite oder in einem Fenster einer visuell (auf
einem entsprechenden Bildschirm oder einer entsprechenden Anzeige)
dargestellten Benutzeroberfläche eines Parametrierwerkzeuges
eine Mehrzahl von Parametern eines Feldgerätes dargestellt.
Wird solch eine Seite oder solch ein Fenster durch einen Benutzer
ausgewählt, so müssen für eine Darstellung
dieser Parameter durch das Parametrierwerkzeug entsprechende Lese-Anfragen
für diese Parameter an das betreffende Feldgerät
gesendet werden. Teilweise weisen einzelne Parameter mindestens
einen abhängigen Parameter derart auf, dass für
eine Darstellung dieses Parameters auch der mindestens eine, abhängige
Parameter ausgelesen werden muss. Für diese abhängigen
Parameter müssen durch das Parametrierwerkzeug ebenfalls entsprechende
Lese-Anfragen an das Feldgerät gesendet werden.
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Bisher
erfolgte das Lesen und/oder Schreiben von Parametern eines Feldgerätes
in der Regel parameterorientiert. Dies bedeutet, dass pro Parameter,
der zu lesen oder zu schreiben ist, jeweils ein Telegramm, insbesondere
ein Anfrage-Telegramm und ein zugehöriges Antwort-Telegramm,
verwendet wurde. Insbesondere zum Lesen eines Parameters wurde von
dem Parametrierwerkzeug ein Anfrage-Telegramm mit einer Lese-Anfrage
für diesen Parameter an das Feldgerät gesendet.
Auf dieses Anfrage-Telegramm hin wurde von dem Feldgerät
wiederum ein Antwort-Telegramm mit einer entsprechenden Antwort
an das Parametrier-Gerät gesendet. In dem Antwort-Telegramm
ist dabei, sofern der Lesevorgang korrekt ausgeführt wurde,
der Wert des angeforderten Parameters enthalten. In entsprechender
Weise wurde bisher auch zum Schreiben eines Parameters von dem Parametrierwerkzeug
ein Anfrage-Telegramm mit einer Schreib-Anfrage für diesen
Parameter an das Feldgerät gesendet, in dem der zu schreibende
Wert des Parameters übermittelt wird. Das Anfrage-Telegramm
wurde wiederum mit einem entsprechenden Antwort-Telegramm von dem
Feldgerät bestätigt. Zum Lesen bzw. zum Schreiben
mehrerer Parameter ein und desselben Feldgerätes musste
folglich durch das Parametrierwerkzeug eine der Anzahl der zu lesenden
bzw. zu schreibenden Parameter entsprechende Anzahl an Telegrammen
gesendet werden.
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Insbesondere
bei Protokollen mit niedriger Baudrate, wie beispielsweise bei dem
HART®-Protokoll, kann folglich
das Lesen und/oder Schreiben mehrerer Parameter eines Feldgerätes
einen langen Zeitraum in Anspruch nehmen. Ferner führt
dieses parameterorientierte Lesen und/oder Schreiben von Parametern
zu einem erhöhten Datenverkehr auf dem Feldbus oder einer
anderweitigen digitalen Kommunikationsverbindung zwischen dem Parametrierwerkzeug
und dem Feldgerät. Darüber hinaus sind bei einer
Vielzahl von standardisierten Kommunikationsprotokollen, insbesondere
bei dem HART®-Protokoll, die Telegramme
derart aufgebaut, dass die Steuerinformationen (z. B. in dem HART®-Protokoll als „Frame” (Rahmen)
bezeichnet) einen erheblichen Anteil des gesamten Datenumfangs eines
Telegramms bilden. Besonders dann, wenn die durch ein Telegramm
bereitgestellte maximale Nutzdatenkapazität nicht voll
ausgenutzt wird, was insbesondere bei der Übermittlung
von Parametrier-Informationen zu nur einem Parameter der Fall ist,
ist der Nutzdatenanteil eines Telegramms vergleichsweise klein.
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Beispielsweise
weist ein Telegramm gemäß dem HART®-Protokoll
14 Steuerzeichen, die den „Frame” des Telegramms
bilden, und bis zu 25 Nutzdatenzeichen auf. Jedes zu übertragende
Zeichen (Steuerzeichen, Nutzdatenzeichen) mit einem Datenumfang
von acht Bits erfordert einen Datenumfang (bzw. eine Datenlänge) von
11 Bits, wobei die zusätzlichen drei Bits gemäß dem
HART®-Protokoll Kontrollinformationen,
insbesondere ein Start-Bit, ein Stop-Bit und ein ungerades-Paritäts-Bit,
bilden. Ein vollständig mit Nutzdaten gefülltes
Telegramm weist demnach einen Datenumfang von 429 Bits auf. Für
die Übertragung eines Zeichens (d. h. hier: 11 Bits) werden
bei einer Übertragungsrate von 1.200 Bits/s (Bits pro Sekunde)
9,17 ms benötigt. Für die Übertragung
eines vollständig mit Nutzdaten gefüllten Parametrier-Telegramms
und eines vollständig mit Nutzdaten gefüllten
Parametrier-Antworttelegramms wird folglich bei dem HART®-Protokoll jeweils ein Zeitraum
von 357,51 ms benötigt. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Telegrammen ist in dem HART®-Protokoll
eine Zeitdauer von 75 ms vorgesehen. Dadurch ergibt sich eine gesamte
Zykluszeit von 790,03 ms, wobei weitere 75 ms vor dem Absenden eines
nächsten Telegramms gewartet werden müssen. Demnach
ergibt sich bei insgesamt 50 übertragenen Nutzdatenzeichen
eine effektive Übertragungsgeschwindigkeit von 63,29 Nutzdaten zeichen
pro Sekunde (sofern die Wartezeit von 75 ms vor dem Absenden des
nächsten Telegramms nicht mit eingerechnet wird).
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Solch
eine hohe effektive Übertragungsgeschwindigkeit von Nutzdaten
wird bei dem oberhalb beschriebenen parameterorientierten Lesen
und/oder Schreiben von Parametern in der Regel nicht erreicht. Wird beispielsweise
ein Anfrage-Telegramm gemäß dem HART®-Protokoll
mit einer Lese-Anfrage von einem Parametrierwerkzeug an das Feldgerät
gesendet, so sind in dem Anfrage-Telegramm als Nutzdaten in der
Regel lediglich 2 Bytes (d. h. 2 Nutzdatenzeichen) Adressierung
des betreffenden Parameters enthalten. In dem zugehörigen
Antwort-Telegramm mit einer entsprechenden Antwort sind als Nutzdaten
wiederum die 2 Bytes Adressierung des betreffenden Parameters und
der Parameter (bzw. der Wert des Parameters) selbst enthalten. Der
Parameter wird beispielsweise durch eine Gleitkommazahl (Float)
gebildet, die in der Regel gemäß dem IEEE-754-Standard dargestellt
wird und einen Datenumfang von 4 Bytes aufweist. Folglich enthält
das Antwort-Telegramm 6 Nutzdatenzeichen. Insgesamt werden
in dem Zyklus also 8 Nutzdatenzeichen übertragen. Unter
Bezugnahme auf die oberhalb gemachten Angaben zum Aufbau eines Telegramms
(HART®-Protokoll) und der Übertragungsrate
ergibt sich für das vorliegende Beispiel eine gesamte Zykluszeit
von 405,01 ms und eine effektive Übertragungsgeschwindigkeit
von 19,75 Nutzdatenzeichen pro Sekunde (wiederum wurde die Wartezeit
von 75 ms vor dem Absenden des nächsten Telegramms nicht
mit eingerechnet).
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Um
die effektive Übertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen,
besteht bisher in einigen Feldbussystemen, insbesondere bei HART®, bereits die Möglichkeit,
mehrere Parameter eines Feldgerätes in einer statischen
Datenstruktur, insbesondere in einem Record (Datensatz), zusammenzufassen.
Solche statischen Datenstrukturen werden bereits bei der Herstellung
eines Feldgerätes in dem Feldgerät erstellt und
werden während der Lebensdauer des Feldgerätes
in der Regel nicht mehr geändert. Im Einsatz des Feldgerätes
können dann Parametrier-Informationen zu der Mehrzahl von
Parametern, wie beispielsweise Parameterwerte und/oder eine Adressierung
der Parameter, die in einer gemeinsamen, statischen Datenstruktur
zusammengefasst sind, in einem gemeinsamen Datenstruktur-Telegramm übermittelt
werden. Derartige Datenstruktur-Telegramme können insbesondere
zum Lesen und zum Schreiben von Parametern eingesetzt werden.
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Bisher
besteht dabei das Problem, dass die Gruppe von Parametern eines
Feldgerätes, für die in einem Parametrierwerkzeug
aufgrund einer Benutzeraktion eine Lese-Anfrage ausgelöst
wird, oftmals nicht in einer entsprechenden, statischen Datenstruktur,
insbesondere in einem Record, zusammengefasst sind. Dieser Fall
kann beispielsweise dann auftreten, wenn die Werte mehrerer Parameter
zu lesen sind, die auf einer/einem, von einem Benutzer ausgewählten
Seite oder Fenster des Parametrierwerkzeuges darzustellen sind.
Falls für eine auftretende Lese- oder Schreib-Anfrage mehrerer
Parameter keine passende(n) statische(n) Datenstruktur(en) in dem
Feldgerät existiert/existieren, so muss zumindest für
einen Teil der Parameter jeweils ein Telegramm für jeden
einzelnen Parameter übermittelt werden.
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Eine
Ursache dieser Problematik liegt darin, dass häufig durch
einen Hersteller von Feldgeräten zunächst die
Firmware (insbesondere ein Festwertspeicher des Feldgerätes
mit vom Hersteller gespeicherter Software und Daten) eines Feldgerätes
erstellt wird. Bei diesem Schritt werden auch die statischen Datenstrukturen,
insbesondere die Records, eines Feldgerätes erstellt. Im
Nachhinein werden oftmals noch Bedieneigenschaften des Feldgerätes
festgelegt, insbesondere welche Parameter in einem Parametrierwerkzeug
auf einer Seite oder auf einem Fenster zusammen angezeigt werden
sollen, sowie Parameterabhängigkeiten, was bedeutet, dass
ein Zugriff auf einen Parameter zum Darstellen desselben in einem
Parametrierwerkzeug auch einen Zugriff auf mindestens einen abhängigen
Parameter erfordert. Diese Bedieneigenschaften werden einem Parametrierwerkzeug
in der Regel durch Informationen zur Geräteintegration
des Feldgerätes, insbesondere durch eine Gerätebeschreibung
(engl.: Device Description) oder einen Gerätetreiber, wie
beispielsweise einem DTM (engt: Device Type Manager), bekannt gemacht.
Durch die oberhalb genannten Bedieneigenschaften wird dementsprechend
beeinflusst, welche Parameter bei Auswahl einer Seite oder eines
Fensters auf einer Benutzeroberfläche des Parametrierwerkzeuges
zusammen gelesen werden müssen. Aufgrund der nachträglichen
Festlegung dieser Bedieneigenschaften sind diese oftmals nicht konform
mit den bereits in der Firmware des Feldgerätes festgelegten
statischen Daten strukturen, insbesondere Records. Eine nachträgliche
Anpassung der statischen Datenstrukturen in dem Feldgerät
wäre mit erhöhtem Aufwand und Kosten verbunden
und wird deshalb in der Regel nicht mehr durchgeführt.
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Eine
weitere Ursache für diese Problematik liegt darin, dass
beispielsweise bei Herausgabe einer neuen Version eines Feldgerätes
oftmals dessen Bedieneigenschaften geändert werden. Dabei
wird häufig auch die Benutzeroberfläche in einem
Parametrierwerkzeug derart geändert, dass sich Änderungen
ergeben, welche Parameter zusammen auf einer Seite und/oder einem
Fenster der Benutzeroberfläche angezeigt werden. Eine entsprechende
Anpassung der statischen Datenstrukturen in dem Feldgerät
wird oftmals nicht durchgeführt.
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Demgemäß besteht
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren bereitzustellen, durch
das auf einfache Weise eine effektive Übertragungsrate
zwischen einem Parametrierwerkzeug und einem Feldgerät
erhöht werden kann.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen mindestens
einer statischen Datenstruktur eines Feldgerätes bereitgestellt,
wobei in einer statischen Datenstruktur jeweils mehrere Parameter
des Feldgerätes zusammengefasst sind, und wobei im Einsatz
des Feldgerätes Parametrier-Informationen zu der Mehrzahl
von Parametern, die in einer gemeinsamen, statischen Datenstruktur
zusammengefasst sind, in einem gemeinsamen Datenstruktur-Telegramm über
eine digitale Kommunikationsschnittstelle des Feldgerätes übermittelbar
sind. Das Verfahren weist dabei nachfolgende Schritte auf:
- A) Erfassen einer Mehrzahl von Parametern des
Feldgerätes in einer (elektronischen) Datenbank, wobei zu
den Parametern, die mindestens einen abhängigen Parameter
derart aufweisen, dass ein Zugriff auf den Parameter zum Darstellen
desselben in einem Parametrierwerkzeug auch einen Zugriff auf den
mindestens einen abhängigen Parameter erfordert, entsprechende
Verweise auf den mindestens einen abhängigen Parameter
in der Datenbank erfasst werden;
- B) Eingeben von Parametern, die in einem Parametrierwerkzeug
zusammen darzustellen sind, in eine Datenverarbeitende Einheit;
- C) Automatisiertes Zusammenfassen der eingegebenen Parameter
und deren abhängiger Parameter in mindestens eine statische
Datenstruktur durch die Datenverarbeitende Einheit basierend auf
in der Datenbank erfassten Informationen zu den eingegebenen Parametern,
wobei in einer statischen Datenstruktur jeweils so viele Parameter
zusammengefasst werden, dass ein Datenumfang der Parametrier-Informationen
zu diesen Parametern eine maximale Nutzdatenkapazität eines
Datenstruktur-Telegramms nicht übersteigt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die mindestens eine statische Datenstruktur
basierend auf in der Datenbank erfassten Informationen zu den eingegebenen
Parametern automatisiert bestimmt, so dass der Zeitaufwand für
die Erstellung der statischen Datenstrukturen reduziert werden kann.
Ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
gewährleistet, dass die bestimmten statischen Datenstrukturen
an die Bedieneigenschaften des Feldgerätes angepasst sind,
insbesondere dass Parameter, die zusammen in einem Parametrierwerkzeug
darzustellen sind und deren abhängige Parameter in mindestens
einer, entsprechenden, statischen Datenstruktur zusammengefasst
sind. Dadurch können Parametrier-Informationen zu diesen
Parametern gleichzeitig bzw. zeitnah zwischen dem Feldgerät
und einem Parametrierwerkzeug mit einer hohen effektiven Übertragungsrate übermittelt
werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner vorteilhaft,
dass die Bedieneigenschaften, die entscheidend für die
Frage sind, welche Parameter in einem Parametrierwerkzeug zusammen
dargestellt werden und welche Parameter dementsprechend aus dem
Feldgerät zusammen gelesen werden müssen, vor
der Bestimmung der mindestens einen statischen Datenstruktur festgelegt
werden. Insbesondere werden die Parameterabhängigkeiten
bereits in der Datenbank erfasst. Welche Parameter zusammen in dem
Parametrierwerkzeug darzustellen sind, wird bei dem Schritt des
Eingebens von Parametern (Schritt B)), festgelegt. Ferner können
durch das erfindungsgemäße Verfahren die für
einen Feldgerätetyp erstellten statischen Datenstrukturen
auch auf einfache Weise angepasst werden, falls beispielsweise eine
neue Version des Feldgerätes herausgegeben wird. Werden
bei dieser neuen Version die Eigenschaften geändert, welche
Parameter zusammen auf einer Seite und/oder einem Fenster in dem
Parametrierwerkzeug dargestellt werden, so müssen lediglich
bei Schritt B) die jeweiligen Parameter neu eingegeben werden. Sind
ferner bei der neuen Version auch neue oder geänderte Parameterabhängigkeiten
hinzugekommen, so müssen diese in der Datenbank ergänzt werden.
Im Übrigen können die bereits vorhandenen Informationen
in der Datenbank genutzt werden, so dass der Aufwand für
die Erstellung passender statischer Datenstrukturen erheblich reduziert
ist.
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Mit „Feldgerät” wird
insbesondere auf die oberhalb genannten Sensoren und Aktoren Bezug
genommen. Wie oberhalb bereits angegeben ist, umfasst der Begriff „Feldgerät” im
weiteren Sinne auch Remote I/Os, Gateways, Linking Devices, etc..
Die „digitale Kommunikationsschnittstelle” des
Feldgerätes, über die Datenstruktur-Telegramme übermittelbar
(send bar und/oder empfangbar) sind, kann insbesondere durch eine
Feldbus-Schnittstelle (z. B. Profibus®,
Foundation® Fieldbus, HART®, proprietäres Feldbussystem,
etc.) sowie durch eine Service-Schnittstelle des Feldgerätes,
an der beispielsweise ein tragbares Handbediengerät (Handheld),
ein PDA (engl.: Personal Digital Assistant; deutsch: Persönlicher
Digitaler Assistent), etc. anschließbar ist, gebildet werden.
Die Kommunikation über die digitale Kommunikationsschnittstelle
kann dabei drahtgebunden oder auch drahtlos, wie beispielsweise über
Funk, erfolgen. Vorzugsweise ist das Datenstruktur-Telegramm gemäß einem
standardisierten Feldbus-Protokoll (z. B. Profibus®,
Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) aufgebaut, es kann jedoch
auch gemäß einem proprietären bzw. herstellerspezifischen
Protokoll aufgebaut sein. Die jeweilige, zur Verfügung
stehende maximale Nutzdatenkapazität eines Datenstruktur-Telegramms
ist dabei von dem jeweiligen Feldbus-Protokoll und gegebenenfalls
von dem jeweils eingesetzten Telegrammtyp abhängig.
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Das
Parametrierwerkzeug kann auf verschiedenen, separat von dem Feldgerät
ausgebildeten, Datenverarbeitenden Einheiten, insbesondere auf einer übergeordneten
Einheit, einem tragbaren Personal-Computer (Laptop), einem tragbaren
Handbe diengerät (Handheld), einem PDA, etc., die im Einsatz
mit dem Feldgerät über dessen digitale Kommunikationsschnittstelle
in Kommunikationsverbindung stehen, implementiert sein. Eine übergeordnete
Einheit kann dabei direkt an dem Feldbus, an dem das betreffende
Feldgerät angeschlossen ist, oder an einem übergeordneten
Kommunikationsnetzwerk angeschlossen sein. Ein tragbarer Personal-Computer
(Laptop), ein tragbares Handbediengerät (Handheld) und/oder
ein PDA kann/können im Einsatz über den Feldbus,
an dem das betreffende Feldgerät angeschlossen ist, oder über
eine entsprechende, an dem Feldgerät vorgesehene Service-Schnittstelle
mit dem Feldgerät kommunizieren.
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Wie
oberhalb bereits erläutert wird, wird als „Parametrierwerkzeug” allgemein
ein Werkzeug bezeichnet, das eine Benutzeroberfläche bereitstellt,
auf der eine Mehrzahl von Parametern eines Feldgerätes
darstellbar sind und das derart angepasst ist, dass durch dieses
Parameter des Feldgerätes lesbar sind. Daneben kann das
Parametrierwerkzeug auch noch weitere Funktionen aufweisen, insbesondere
kann es das Schreiben von Parametern eines Feldgerätes
ermöglichen. Als „Parametrier-Informationen” werden
in dem vorliegenden Zusammenhang Informationen bezeichnet, welche
die Parameter, die in einer zugehörigen, statischen Datenstruktur
zusammengefasst sind, betreffen. Insbesondere können die
Parametrier-Informationen jeweils die Parameterwerte dieser Parameter
sowie eine Adressierung (bzw. Adresse) für diese Parameter
umfassen. Wie nachfolgend noch im Detail erläutert wird,
ist eine gemeinsame Adressierung für sämtliche,
in einer statischen Datenstruktur zusammengefassten Parameter vorteilhaft.
Je nach Ausbildung der Datenstruktur und des zugehörigen
Datenstruktur-Telegramms kann aber alternativ auch eine separate
Adressierung für jeden Parameter der statischen Datenstruktur
verwendet werden. Parametrier-Informationen bilden hierbei Nutzdatenzeichen
in den betreffenden Datenstruktur-Telegrammen.
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Bei
dem Schritt des Erfassens (Schritt A)) werden vorzugsweise alle,
in dem betreffenden Feldgerät vorgesehene Parameter in
der Datenbank erfasst. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein,
dass nur ein Teil der Parameter, insbesondere die Parameter, die
für die Bedieneigenschaften des Feldgerätes über
ein Parametrierwerkzeug relevant sind, in der Datenbank erfasst
werden. Sofern zu einem Parameter einer oder mehrere abhängige
Parameter existieren, so werden in der Datenbank entsprechende Informationen über
diese Abhängigkeiten aufgenommen. Dies kann durch übliche,
bei Datenbanken allgemein angewandte Techniken, wie beispielsweise
durch die Aufnahme entsprechender Verweise auf die abhängigen
Parameter bei dem betreffenden Parameter, realisiert werden. Abhängige
Parameter eines bestimmten Parameters können beispielsweise änderbare
Einheiten des bestimmten Parameters sein. Ferner kann die Sichtbarkeit
eines Parameters in dem Parametrierwerkzeug, d. h. die Tatsache,
ob dieser Parameter für einen Benutzer auf der Benutzeroberfläche
des Parametrierwerkzeuges dargestellt wird, in Abhängigkeit
von einer Benutzerrolle (d. h. dessen Autorisation) des jeweiligen
Benutzers, in Abhängigkeit von einem ausgewählten
Betriebsmodus, etc., und damit in Abhängigkeit von einem
entsprechenden, abhängigen Parameter, definiert sein. Ferner
können auch Mehrflach-Abhängigkeiten vorliegen,
was bedeutet, dass die abhängigen Parameter wiederum von
weiteren Parametern abhängen. Informationen über
solche Mehrfach-Abhängigkeiten werden vorzugsweise ebenfalls
in der Datenbank erfasst. Unter einem Zugriff auf einen Parameter
wird insbesondere ein Lesezugriff verstanden, je nach Ausbildung
des Feldgerätes und je nach Art der betreffenden Parameter
kann der Zugriff aber auch durch einen Schreibzugriff gebildet werden.
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Der
Schritt des Eingebens (Schritt B)) kann manuell durch eine Person
oder auch automatisiert durchgeführt werden. Bei einem
automatisierten Eingeben kann beispielsweise vorgesehen sein, dass
dann, wenn in einer entsprechenden, Datenverarbeitenden Einheit
bezüglich der Bedienung eines Feldgerätes die
Eigenschaften festgelegt wurden, die entscheidend dafür
sind, welche Parameter zusammen in einem Parametrierwerkzeug darzustellen
sind, entsprechende Informationen automatisiert gemäß Schritt
B) eingegeben werden.
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Unter
einer Darstellung von Parametern „zusammen” in
einem Parametrierwerkzeug wird insbesondere der Fall umfasst, bei
dem Parameter auf einer Seite oder auf einem Fenster (einer Benutzeroberfläche) eines
Parametrierwerkzeuges, d. h. im Wesentlichen gleichzeitig, darzustellen
sind. Zusätzlich kann aber auch der Fall umfasst sein,
bei dem Parameter auf mehreren, in Zusammenhang stehenden Seiten
oder Fenstern, d. h. zeitnah, darzustellen sind. Dies können
beispielsweise Parameter sein, die auf einer ersten Seite (bzw. Fenster)
dargestellt werden, und Parameter, die auf einer zeitlich nachfolgenden
zweiten Seite (bzw. Fenster) oder einer Unterseite (bzw. Unterfenster)
der ersten Seite dargestellt werden. Allgemein werden bei Schritt
B) vorzugsweise die Parameter eingegeben, die in einem Parametrierwerkzeug
gleichzeitig oder zeitnah dargestellt werden und die deshalb im
Hinblick auf eine Reduzierung des Datenverkehrs zwischen dem Parametrierwerkzeug
und dem Feldgerät sinnvollerweise in mindestens einem Datenstruktur-Telegramm
gemeinsam gelesen werden sollen.
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Bei
dem Schritt des automatisierten Zusammenfassens (Schritt C)) werden
durch die Datenverarbeitende Einheit automatisiert, d. h. ohne menschliches
Eingreifen, nach vorbestimmten Regeln bzw. Algorithmen die eingegebenen
Parameter und deren abhängige Parameter in mindestens eine
statische Datenstruktur zusammengefasst. Die Datenverarbeitende
Einheit muss dabei nicht speziell ausgebildet sein, sie muss lediglich für
die Durchführung der Schritte B) und C) (beispielsweise
durch Vorsehung einer entsprechenden Software) geeignet sein. Ferner
muss sie Zugriff auf die in der Datenbank erfassten Informationen
haben, was beispielsweise durch Speicherung der Datenbank auf der
Datenverarbeitenden Einheit realisierbar ist. Ferner ist nicht erforderlich,
dass die Datenverarbeitende Einheit in Kommunikationsverbindung
mit dem Feldgerät steht. Vielmehr werden in der Datenverarbeitenden
Einheit lediglich die Parameter, die in mindestens einer statischen Datenstruktur
zusammenzufassen sind, bestimmt. Die tatsächliche Erstellung
der mindestens einen statischen Datenstruktur in dem Feldgerät
kann auch zu einem späteren Zeitpunkt und gegebenenfalls
auch ohne Verwendung der Datenverarbeitenden Einheit erfolgen.
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Für
den Fall, dass eine statische Datenstruktur nicht ausreicht, um
die zugehörigen Parametrier-Informationen der eingegebenen
Parameter und deren abhängiger Parameter in einem entsprechenden
Datenstruktur-Telegramm unterzubringen, so werden vorzugsweise so
viele statische Datenstrukturen bestimmt, dass sämtliche
Parametrier-Informationen in den entsprechenden Datenstruktur-Telegrammen
untergebracht werden können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung werden bei dem Schritt des automatisierten
Zusammenfassens so viele Parameter in einer statischen Datenstruktur
zusammengefasst, dass durch den Datenumfang der zugehörigen
Parametrier-Informationen zu diesen Parametern eine maximale Nutzdatenkapazität
eines Datenstruktur-Telegramms möglichst weitgehend ausgenutzt
wird. Dadurch wird eine möglichst hohe, effektive Übertragungsrate
erreicht. Auch bei dieser Weiterbildung kann je nach Datenumfang
der Parametrier-Informationen eine der statischen Datenstrukturen,
bei mehreren vorzugsweise die als letztes bestimmte statische Datenstruktur,
nur teilweise „aufgefüllt” sein, so dass
eine maximale Nutzdatenkapazität eines zugehörigen
Datenstruktur-Telegramms zu dieser letzten statischen Datenstruktur
nicht vollständig ausgenutzt wird. Unter einer möglichst
weitgehenden Ausnutzung der maximalen Nutzdatenkapazität
wird insbesondere ein „Auffüllen” einer
statischen Datenstruktur mit Parametern bis zu einem Füllgrad
verstanden, bei dem der Datenumfang der Parametrier-Informationen
der bereits zusammengefassten Parameter kleiner oder gleich der
maximalen Nutzdatenkapazität eines Datenstruktur-Telegramms
ist, bei der aber die Hinzufügung eines weiteren Parameters
zu der statischen Datenstruktur zu einer Überschreitung
der maximalen Nutzdatenkapazität führen würde.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist ein Datenstruktur-Telegramm zu
einer statischen Datenstruktur ein Anfrage-Datenstruktur-Telegramm,
das von einem Parametrierwerkzeug an das Feldgerät sendbar
ist, und ein Antwort-Datenstruktur-Telegramm, das als Antwort auf
das Anfrage-Datenstruktur-Telegramm von dem Feldgerät an
das Parametrierwerkzeug sendbar ist, auf. Das Anfrage-Datenstruktur-Telegramm
und das Antwort-Datenstruktur-Telegramm betreffen dabei jeweils
die in der Datenstruktur zusammengefassten Parameter. Für
die Bestimmung des Datenumfangs der Parametrier-Informationen sind
diejenigen Parametrier-Informationen des Anfrage-Datenstruktur-Telegramms
oder des Antwort-Datenstruktur-Telegramms maßgeblich, die
den größeren Datenumfang aufweisen. In der Regel
wird eine Kommunikation zwischen einem Parametrierwerkzeug und einem
Feldgerät dadurch eingeleitet, dass das Parametrierwerkzeug eine
Anfrage (hier: ein Anfrage-Datenstruktur-Telegramm) an das Feldgerät
sendet. Je nach Aufbau des Anfrage- und des Antwort-Datenstruktur-Telegramms
kann der Datenumfang der jeweils ü bermittelten Parametrier-Informationen
bei dem Anfrage- oder auch bei dem Antwort-Datenstruktur-Telegramm
größer sein. Durch diese Weiterbildung wird folglich
gewährleistet, dass die zur Verfügung stehende,
maximale Nutzdatenkapazität weder bei dem Anfrage- noch
bei dem zugehörigen Antwort-Datenstruktur-Telegramm überschritten
wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung werden bei dem Schritt des automatisierten
Zusammenfassens die eingegebenen Parameter und jeweils deren zugehörige
abhängige Parameter in der Reihenfolge, in der die eingegebenen
Parameter in die Datenverarbeitende Einheit eingegeben wurden, in
mindestens eine statische Datenstruktur zusammengefasst. Dies bedeutet,
dass kein Umsortieren der eingegebenen Parameter und jeweils deren
zugehöriger, abhängiger Parameter durchgeführt
wird. Dadurch ist das Verfahren einfach realisierbar. Vorzugsweise
erfolgt das Zusammenfassen wieder derart, dass eine maximale Nutzdatenkapazität
des mindestens eine Datenstruktur-Telegramms möglichst
weitgehend ausgenutzt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung werden bei dem Schritt des automatisierten
Zusammenfassens die eingegebenen Parameter und jeweils deren zugehörige
abhängige Parameter derart mindestens einer statischen
Datenstruktur zugeordnet, dass sämtliche, bei dem Schritt
des Eingebens eingegebene Parameter und deren abhängige
Parameter in einer möglichst geringen Anzahl von statischen
Datenstrukturen zusammengefasst werden. Insbesondere ist bei dieser
Weiterbildung vorgesehen, dass die einzelnen Parameter (die eingegebenen
und deren abhängige Parameter) umsortiert werden, um bei
den einzelnen statischen Datenstrukturen eine möglichst
weitgehende Ausnutzung der maximalen Nutzdatenkapazität
und damit eine minimale Anzahl an statischen Datenstrukturen zu
erreichen. Durch solch eine Optimierung, insbesondere durch solch
ein Umsortieren, kann beispielsweise ein Parameter, dessen Parametrier-Informationen
noch in eine bereits teilgefüllte statische Datenstruktur
passen, unabhängig von der Reihenfolge der Parameter dieser
statischen Datenstruktur zugeordnet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist ein Datenstruktur-Telegramm zu
einer statischen Datenstruktur ein Anfrage-Datenstruktur-Telegramm,
das von einem Pa rametrierwerkzeug an das Feldgerät sendbar
ist und das eine Lese-Anfrage für die Mehrzahl von Parametern,
die in der statischen Datenstruktur zusammengefasst sind, betrifft,
und ein Antwort-Datenstruktur-Telegramm, das von dem Feldgerät
an das Parametrierwerkzeug sendbar ist und in dem die Werte der
Mehrzahl von Parametern, die in der statischen Datenstruktur zusammengefasst
sind, übermittelbar sind, auf. Ein solcher Lesezugriff
auf Parameter des Feldgerätes ist ein typischer Zugriff,
der zum Darstellen dieser Parameter in einem Parametrierwerkzeug
durchzuführen ist. Die Werte der Mehrzahl von Parametern
bilden dabei Parametrier-Informationen, die in dem Antwort-Datenstruktur-Telegramm übermittelt
werden. Daneben können die Parametrier-Informationen auch
noch weitere Daten, wie beispielsweise eine Adressierung der Parameter
dieser statischen Datenstruktur, eine Datenlänge der einzelnen
Parameter (z. B. bei Profibus®)
etc. aufweisen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung wird in der Datenbank zu jedem Parameter
ein Datenumfang dieses Parameters erfasst. Dadurch kann bei dem
Schritt des Zusammenfassens der jeweilige Datenumfang, der zum Übermitteln
des Wertes des Parameters erforderlich ist, mit berücksichtigt
werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Parameter mit
jeweils unterschiedlichem Datenumfang in der Datenbank erfasst werden.
In der Datenbank können ferner auch noch weitere Informationen
erfasst werden, wie beispielsweise ein Datenumfang für
eine Adressierung der Parameter, ein Datentyp, ein Parametername
der einzelnen Parameter, etc..
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung wird der Datenumfang von Parametrier-Informationen
zu Parametern, die in einer statischen Datenstruktur zusammengefasst
sind, durch den Datenumfang einer Adressierung für diese
Parameter und durch den Datenumfang der Werte dieser Parameter gebildet.
Die Parametrier-Informationen zu den Parametern werden insbesondere
dann durch die Adressierung und die Werte derselben gebildet, wenn
von einem Parametrierwerkzeug an ein Feldgerät ein Anfrage-Datenstruktur-Telegramm gemäß dem
HART®-Standard mit einer Schreibanfrage
oder wenn von dem Feldgerät an das Parametrierwerkzeug
ein Antwort-Datenstruktur-Telegramm gemäß dem
HART®-Standard auf eine Schreib-
oder Lese-Anfrage hin übersendet wird.
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Vorzugsweise
wird jeweils einer statischen Datenstruktur eine gemeinsame Adressierung
bzw. Adresse zugeordnet, so dass sämtliche, in dieser statischen
Datenstruktur zusammengefassten Parameter über diese gemeinsame
Adresse adressierbar sind. Dadurch kann der Datenumfang für
eine Adressierung der Parameter weiter reduziert werden. Solch eine
gemeinsame Adresse wird in der Regel derart vergeben, dass den Parametern
einer statischen Datenstruktur eine bisher, in dem Feldgerät
noch nicht vergebene Adresse zugeordnet wird. Durch Verwendung dieser
Adresse in einem Telegramm mit einer Lese- oder Schreib-Anfrage kann
in dem Feldgerät anhand der gemeinsamen Adresse direkt
erkannt werden, dass eine Mehrzahl von Parametern, die einer gemeinsamen,
statischen Datenstruktur zugeordnet sind, zu lesen oder zu schreiben
ist. Alternativ oder zusätzlich kann je nach Art des verwendeten
Telegramms bzw. des jeweiligen Feldbus-Protokolls auch ein spezieller
Befehl in dem jeweiligen Telegramm mit einer Lese- oder Schreib-Anfrage
verwendet werden, durch den angegeben wird, dass eine Mehrzahl von
Parametern zu lesen oder zu schreiben ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung wird die statische Datenstruktur durch
einen Record und das Datenstruktur-Telegramm durch ein Record-Telegramm
gebildet. Unter einem Record wird dabei eine statische Datenstruktur
verstanden, in der Parameter unterschiedlicher Datentypen zusammengefasst
werden können. Für den erläuterten Zweck,
Parameter, die in einem Parametrierwerkzeug zusammen darzustellen
sind, in mindestens eine statische Datenstruktur zusammenzufassen,
ist die Ausbildung der statischen Datenstruktur als Record vorteilhaft,
da oftmals Parameter unterschiedlicher Datentypen zusammen in dem
Parametrierwerkzeug darzustellen sind. Alternativ zu einem Record
kann die statische Datenstruktur auch durch ein Array gebildet werden.
In einem Array können nur Parameter desselben Datentyps
zusammengefasst werden, so dass dann nicht die oberhalb, in Bezug
auf Records erläuterten Vorteile erzielbar sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist das Datenstruktur-Telegramm gemäß einem
standardisierten Feldbus-Protokoll, insbesondere gemäß dem
HART®-Protokoll (vgl. „HART® Field Communication Protocol Specifications,
Revision 7.0”; erhältlich über die HART® Communication Foundation), aufgebaut.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei Verwendung des HART®-Protokolls
vorteilhaft, da dieses eine vergleichsweise niedrige Baudrate aufweist
und damit die erfindungsgemäße Steigerung der
effektiven Übertragungsgeschwindigkeit besonders vorteilhaft
ist. Die Erfindung kann jedoch auch bei einem anderen standardisierten
Bussystem, wie beispielsweise bei Profibus® (vgl.
Profibus Profile Specification, Version 3.0) oder Foundation® Fieldbus (vgl. Foundation® Specification, Function Block
Application Process, Revision FS 1.7) angewendet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist das Verfahren nachfolgenden Schritt
auf, der nach dem Schritt des automatisierten Zusammenfassens durchgeführt
wird: Erstellen mindestens einer statischen Datenstruktur in einem
Feldgerät entsprechend der mindestens einen, bestimmten,
statischen Datenstruktur. Dies bedeutet, dass die mindestens eine,
statische Datenstruktur, die, wie oberhalb angegeben, bestimmt wurde,
tatsächlich in der Firmware des Feldgerätes erstellt
wird und das Feldgerät entsprechende Datenstruktur-Telegramme über
dessen digitale Kommunikationsschnittstelle senden und empfangen
kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist das Verfahren nachfolgenden Schritt
auf, der nach dem Schritt des automatisierten Zusammenfassens durchgeführt
wird: Erfassen der für eine Bedienung relevanten Informationen
bezüglich der mindestens einen, in einem Feldgerät
erstellten Datenstruktur in einer Gerätebeschreibung und/oder
in einem Gerätetreiber des Feldgerätes.
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Für
eine Bedienung bzw. Parametrierung eines Feldgerätes müssen
einem Parametrierwerkzeug die hierzu relevanten Eigenschaften des
betreffenden Feldgerätes bekannt gemacht werden. Diese
Eigenschaften werden allgemein als Informationen zur Geräteintegration
des Feldgerätes (englische Bezeichnung: means for device
integration) bezeichnet und umfassen insbesondere die oberhalb genannten
Gerätebeschreibung und Gerätetreiber. Um eine
herstellerübergreifende Bedienung von unterschiedlichen
Parametrierwerkzeugen aus zu ermöglichen, wurden Standards
in Bezug auf diese Informationen zur Geräteintegration
geschaffen. Dadurch kann einem Benutzer, unabhängig von
welchem Hersteller das jeweilige Parametrierwerk zeug ist, eine einheitliche
Benutzeroberfläche zur Bedienung eines Feldgerätes
bereitgestellt werden.
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Beispielsweise
können die Informationen zur Geräteintegration
eines Feldgerätes Informationen über die in dem
betreffenden Feldgerät vorgesehenen Parameter, insbesondere
einen Namen, einen Datentyp und gegebenenfalls Informationen über
Einschränkungen des Wertebereichs dieser Parameter enthalten.
Daneben können die Informationen zur Geräteintegration
des Feldgerätes auch Informationen über die von
dem Feldgerät gelieferten Eingangs- und Ausgangssignale,
Informationen bezüglich der Kommunikation des Feldgerätes über
einen Feldbus, von dem Feldgerät gelieferte Status- und
Diagnoseinformationen, Daten und Regeln für Abarbeitungsvorgänge
(z. B. Konfigurierung, Kalibrierung) und/oder Informationen über
Anwenderdialoge, etc. umfassen.
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Gemäß der
vorliegenden Weiterbildung umfassen die Informationen zur Geräteintegration
insbesondere die für eine Bedienung relevanten Informationen
bezüglich der mindestens einen, in einem Feldgerät
erstellten Datenstruktur, so dass diese Informationen auch dem Parametrierwerkzeug
bekannt gemacht werden können. Dementsprechend können
dann entsprechende Datenstruktur-Telegramme zwischen dem Feldgerät und
dem Parametrierwerkzeug übermittelt werden. Ferner weisen
diese Informationen zur Geräteintegration vorzugsweise
auch Informationen darüber auf, welche Parameter jeweils
in dem Parametrierwerkzeug auf einer Seite bzw. in einem Fenster
zusammen anzuzeigen sind. Dadurch wird erreicht, dass unabhängig
von einem Hersteller des Parametrierwerkzeuges jeweils die gleichen
Parameter des Feldgerätes auf einer Seite der Benutzeroberfläche
dargestellt werden und somit die erstellten Datenstrukturen passend
zu dieser Darstellung sind.
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Wie
bereits oberhalb angegeben ist, können Informationen zur
Geräteintegration eines Feldgerätes in Form einer
Gerätebeschreibung (DD) (engl.: „Device Description”)
und/oder in Form eines Gerätetreibers, insbesondere in
Form eines „Device Type Managers” (DTM), des Feldgerätes
bereitgestellt werden. Die Gerätebeschreibung wird in der
Regel in textbasierter Form erstellt (z. B. im ASCII-Textformat).
Hierzu werden je nach verwendetem Feldbus-System entsprechende Gerätebeschrei bungssprachen
verwendet, wie beispielsweise die HART® Device
Description Language, Foundation Fieldbus Device Description Language,
Electronic Device Description Language (EDDL), Field Device Configuration
Markup Language und GSD/Profibus (GSD: General Station Description).
Die in der Gerätebeschreibung bereitgestellten Informationen
werden in der Regel durch einen Interpreter interpretiert bzw. übersetzt
und an das Parametrierwerkzeug, das eine Rahmenapplikation für
die Gerätebeschreibung bildet, bereitgestellt. Ein Gerätetreiber,
insbesondere ein „Device Type Manager”, ist eine
gerätespezifische Software, die Daten und Funktionen des
Feldgerätes kapselt und graphische Bedienelemente bereitstellt.
Solch ein Gerätetreiber benötigt zur Ausführung
eine entsprechende Rahmenapplikation, beispielsweise benötigt
ein „Device Type Manager” zur Ausführung
eine FDT-Rahmenapplikation (FDT: Field Device Tool). Ein Parametrierwerkzeug
kann beispielsweise solch eine Rahmenapplikation für einen
Gerätetreiber eines Feldgerätes bilden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm mit einem
Programmcode zur Durchführung des oberhalb angegebenen
Verfahrens, wenn das Programm in einer Datenverarbeitenden Einheit (bzw.
Computer) ausgeführt wird, sowie ein Computerprogrammprodukt
mit einem Programmcode zur Ausführung des oberhalb angegebenen
Verfahrens, wenn das Programm in einer Datenverarbeitenden Einheit
(bzw. Computer) ausgeführt wird.
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Weitere
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren
zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung eines einfachen Feldbus-Netzwerkes;
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2A:
ein beispielhafter Aufbau eines Anfrage-Datenstruktur-Telegramms
mit einer Lese-Anfrage gemäß dem HART®-Protokoll;
-
2B:
ein beispielhafter Aufbau eines Antwort-Datenstruktur-Telegramms
auf die Lese-Anfrage gemäß dem HART®-Protokoll;
und
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3:
eine beispielhafte Darstellung von Parametern in einem Parametrierwerkzeug.
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1 ist
eine beispielhafte, schematische Darstellung eines einfachen Feldbus-Netzwerkes,
bei dem vier Feldgeräte FG0, FG1, FG2 und FG3, eine übergeordnete
Einheit B, auf der ein Parametrierwerkzeug implementiert ist, und
eine Steuereinheit SPS an einem Feldbus F angeschlossen sind. Der
Feldbus F arbeitet nach dem HART®-Standard.
Die Steuereinheit SPS ist ein (primärer) Master, während
die Feldgeräte FG0, FG1, FG2 und FG3 Slaves sind. Die Kommunikation
zwischen der Steuereinheit SPS und den Feldgeräten FG0,
FG1, FG2 und FG3 sowie zwischen der übergeordneten Einheit
B und den Feldgeräten FG0, FG1, FG2 und FG3 erfolgt gemäß dem
HART®-Protokoll.
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2A zeigt
beispielhaft ein Anfrage-Datenstruktur-Telegramm mit einer Lese-Anfrage,
wobei das Telegramm gemäß dem HART®-Protokoll
aufgebaut. Das Telegramm weist, wie bereits im einleitenden Teil
erläutert wurde, 14 Steuerzeichen, die den „Frame” des
Telegramms bilden, und bis zu 25 Nutzdatenzeichen (Nutzdatenteil
des Telegramms) auf. Die Steuerzeichen (bzw. der „Frame”)
weisen unter anderem eine Präambel (engl.: Preamble), ein
entsprechendes Kommando (hier: Lese-Anfrage) und ein Prüfbyte
(engl.: Check Byte) am Ende des Telegramms auf. Bezüglich
der Details der weiteren Steuerzeichen, die in den 2A und 2B allgemein
als „FRAME” bezeichnet sind, wird auf das HART®-Protokoll verwiesen. In dem Nutzdatenteil
(durch Fettdruck hervorgehoben) des Anfrage-Datenstruktur-Telegramms
ist die Adresse („ADRESSE”) einer statischen Datenstruktur
angegeben, deren Parameter ausgelesen werden sollen. Dabei ist sämtlichen
Parametern, die in der statischen Datenstruktur zusammengefasst
sind, eine gemeinsame Adresse zugeordnet. Die einzelnen Parameter
sind über diese gemeinsame Adresse in einer vorbestimmten
Reihenfolge auslesbar. Die Information, welche Parameter über
die gemeinsame Adresse („ADRESSE”) adressiert
werden, ist in dem Feldgerät implementiert und ferner in
den Informationen zur Geräteintegration des Feldgerätes
(z. B. in einer Gerätebeschreibung oder in einem Gerätetreiber)
beschrieben.
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In
dem Antwort-Datenstruktur-Telegramm, das von dem Feldgerät
nach Erhalt des Anfrage-Datenstruktur-Telegramms gesendet wird,
werden in dessen Nutzdatenteil wiederum die gemeinsame Adresse („ADRESSE”)
sowie die Parameterwerte der Parameter der statischen Datenstruktur
in einer vorgegebenen Reihenfolge („PAR 1”, „PAR
2”, ... „PAR 9”) übermittelt,
wie in 2B dargestellt ist. Das Antwort-Datenstruktur-Telegramm,
das gemäß dem HART®-Protokoll
aufgebaut ist, weist wiederum 14 Steuerzeichen, die den „Frame” des
Telegramms bilden, und bis zu 25 Nutzdatenzeichen auf. In Bezug
auf den „Frame” des Antwort-Datenstruktur-Telegramms
wird auf die Erläuterungen zu 2A verwiesen.
Die zu den dargestellten Anfrage- und Antwort-Datenstruktur-Telegrammen
zugehörige, statische Datenstruktur wird durch einen Record gebildet.
Dementsprechend handelt es sich bei den Anfrage- und Antwort-Datenstruktur-Telegrammen
jeweils um Record-Telegramme.
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In 3 ist
beispielhaft eine Seite 2 einer Benutzeroberfläche, die
von einem Parametrierwerkzeug bereitgestellt wird, dargestellt.
Auf dieser Seite werden die Werte der Parameter A, B, C, D, E und
F eines (nicht dargestellten) Feldgerätes angezeigt. Um
diese Parameter anzeigen zu können, müssen diese
Parameter A, B, C, D, E und F aus dem Feldgerät ausgelesen
werden. Ferner existieren zu den Parametern B, C, D und E jeweils
abhängige Parameter, die für eine Darstellung
der Parameter B, C, D und E ebenfalls aus dem Feldgerät
ausgelesen werden müssen. Insbesondere ist der Parameter
B nur dann sichtbar, was bedeutet, dass der Parameter B nur dann
auf der in 3 dargestellten Seite der Benutzeroberfläche
dargestellt wird, falls ein Benutzer, der das Parametrierwerkzeug
bedient, entsprechend autorisiert ist. Um die jeweils vorliegende Benutzer-Autorisation
zu erhalten, muss der Wert des Parameters „USERLEVEL” ausgelesen
werden. Nur falls dieser auf „all” (alle) eingestellt
ist, was bedeutet, dass der betreffende Benutzer autorisiert ist,
ist der Parameter B auf der in 3 dargestellten
Seite der Benutzeroberfläche sichtbar. Der Parameter C
hängt von dem jeweiligen Betriebsmodus, in dem das Feldgerät
betrieben wird, ab. Insbesondere ist der Parameter C nur dann auf
der in 3 dargestellten Seite der Benutzeroberfläche
sichtbar, falls das Feldgerät in dem Betriebsmodus „Füllstandsmessung” betrieben
wird. Um die erforderlichen Informationen über den eingestellten
Betriebsmodus zu erhalten, muss in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
neben dem Parameter C auch der Wert des Parameters „MODE” ausgelesen
werden. Für den Parameter D, der ein durch einen Benutzer änderbarer
Parameter ist, existiert ein oberer, variabler Grenzwert, der durch
den Parameter „MaxEditiergrenze” angegeben wird.
Dementsprechend ist für eine Darstellung des Parameters D
auf der in 3 dargestellten Seite der Benutzeroberfläche
erforderlich, dass auch der Wert des Parameters „MaxEditiergrenze” ausgelesen
wird. Der Wert des Parameters E kann in verschiedenen, physikalischen
Einheiten angegeben werden (hier: mm), wobei die jeweilige, ausgewählte
Einheit durch den Parameter „DISTANZEINHEIT” angegeben
wird. Für eine Darstellung des Parameters E auf der in 3 dargestellten
Seite der Benutzeroberfläche muss dementsprechend auch
der Wert des Parameters „DISTANZEINHEIT” ausgelesen
werden.
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Dies
bedeutet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass,
obwohl nur sechs Parameter auf der Seite 2 darzustellen sind, insgesamt
zehn Parameter gelesen werden müssen. Der Datentyp der
Parameter A, B, D, MaxEditiergrenze, E und DISTANZEINHEIT ist jeweils „Float” (deutsch:
Gleitkommazahl) und der Datenumfang der Werte dieser Parameter ist
jeweils 4 Bytes. Der Datentyp des Parameters USERLEVEL ist Uint16
(deutsch: Ganzzahl mit Datenumfang von 16 Bit) und der Datenumfang
des Parameterwertes ist 2 Byte. Der Datentyp der Parameter C, MODE
und F ist jeweils Uint8 (deutsch: Ganzzahl mit Datenumfang von 8
Bit) und der Datenumfang der jeweiligen Parameterwerte beträgt
jeweils 1 Byte.
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Werden
die zu lesenden Parameter parameterorientiert (d. h. jeweils ein
Anfrage- und Antwort-Telegramm pro Parameter) übermittelt,
so erfordert dies eine erhebliche Zeitdauer. Bei Verwendung von
Telegrammen, die gemäß dem HART®-Protokoll
aufgebaut sind, werden für die Übertragung eines
Zeichens (bei einer Übertragungsrate von 1.200 Bits/s)
jeweils 9,17 ms benötigt, wie im einleitenden Teil der
Beschreibung näher erläutert wird. In einem Anfrage-Telegramm
mit einer Lese-Anfrage sind dementsprechend jeweils die 14 Steuerzeichen
sowie eine Adressierung, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
einen Datenumfang von 2 Bytes aufweist, zu übertragen.
Demgemäß ergibt sich die Zeitdauer des Anfrage-Telegramms
aus dem Produkt der zu übermittelnden Zeichen (hier: 16)
und der Zeitdauer pro Zeichen (hier: 9,17 ms), so dass ein Wert von
146,7 ms erhalten wird. In dem Antwort-Telegramm ist zusätzlich
der jeweilige Parameterwert enthalten, der bei den Parametern A,
B, D, MaxEditiergrenze, E und Distanzeinheit durch jeweils 4 Zeichen,
bei dem Parameter USERLEVEL durch 2 Zeichen und bei den Parametern
C, MODE und F durch jeweils 1 Zeichen gebildet wird. In entsprechender
Weise wie für das Anfrage-Telegramm wird für die
Zeitdauer des Antwort-Telegramms für die Parameter A, B,
D, MaxEditiergrenze, E und Distanzeinheit jeweils ein Wert von 183,4
ms, für den Parameter USERLEVEL ein Wert von 165,1 ms und
für die Parameter C, MODE und F jeweils ein Wert von 155,9
ms erhalten. Ferner ist zu berücksichtigen, dass gemäß dem
HART®-Protokoll zwischen jedem
Telegramm jeweils eine Zeitdauer von 75 ms abgewartet wird, was
bei der Übermittlung von 10 Anfrage-Telegrammen und 10
Antwort-Telegrammen eine Zeitdauer von 1.500 ms ergibt.
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Insgesamt
wird folglich für das Auslesen der 10 Parameter eine Zeitdauer
von 4.700 ms (bzw. 4,7 Sekunden) erhalten.
-
Im
Folgenden wird eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens erläutert. Vor der Erstellung von statischen
Datenstrukturen in einem Feldgerät werden die Bedieneigenschaften
des Feldgerätes, die für eine Darstellung von
Parametern in einem Parametrierwerkzeug relevant sind, festgelegt.
Dies umfasst insbesondere die Definition von Abhängigkeiten
von Parametern sowie die Festlegung, welche Parameter in einem Parametrierwerkzeug
zusammen darzustellen sind. Anschließend werden sämtliche
Parameter des Feldgerätes in eine elektronische Datenbank
eingegeben. Dabei werden zu jedem Parameter ein Parametername, ein
Datenumfang des Parameters (bzw. des Parameterwertes) (in Bytes)
sowie die jeweils abhängigen Parameter erfasst. Solch eine
Datenbank ist in der nachfolgenden Tabelle 1 beispielhaft dargestellt,
wobei nur die zehn oberhalb genannten, zu lesenden Parameter dargestellt
sind. Tabelle 1:
| Parametername | Datenumfang
(in Bytes) | abhängig
von Parameter |
| A | 4 | |
| B | 4 | USERLEVEL |
| C | 1 | MODE |
| D | 4 | MaxEditiergrenze |
| E | 4 | DISTANZEINHEIT |
| F | 1 | |
| USERLEVEL | 2 | |
| MODE | 1 | |
| MaxEditiergrenze | 4 | |
| DISTANZEINHEIT | 4 | |
-
Anschließend
werden die Parameter, die in einem Parametrierwerkzeug zusammen
darzustellen sind, in eine Datenverarbeitende Einheit eingegeben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies die Parameter
A, B, C, D, E und F. Durch ein entsprechend eingerichtetes Programm
in der Datenverarbeitenden Einheit, das Zugriff auf die Datenbank
hat, werden die eingegebenen Parameter A, B, C, D, E und F sowie
die für die korrekte Darstellung benötigten Parameter
USERLEVEL, MODE, MaxEditiergrenze und DISTANZEINHEIT in mindestens
eine statische Datenstruktur, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
durch einen Record gebildet wird, derart zusammengefasst, dass ein
Datenumfang der Parametrier-Informationen (hier: der Parameterwerte
sowie einer gemeinsamen Adressierung) eine maximale Nutzdatenkapazität
(hier: 25 Byte) eines Datenstruktur-Telegramms (Record-Telegramms)
nicht übersteigt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird wiederum von einem Datenstruktur-Telegramm ausgegangen, das
gemäß dem HART®-Protokoll
aufgebaut ist. Dabei ist der Datenumfang der Parametrier-Informationen
((hier: eine gemeinsame Adressierung sowie die zu übermittelnden
Parameterwerte), die in einem Antwort-Datenstruktur-Telegramm zu übersenden
sind, größer als der Datenumfang der Parametrier-Informationen
(hier: eine gemeinsame Adressierung), die in dem Anfrage-Datenstruktur-Telegramm
zu übersenden sind, so dass die ersteren für die
Bestimmung des Datenumfangs der Parametrier-Informationen maßgeblich
sind.
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Ferner
werden bei dem Schritt des automatisierten Zusammenfassens die eingegebenen
Parameter und jeweils deren zugehörige abhängige
Parameter in der Reihenfolge, in der die eingegebenen Parameter darzustellen
sind, berücksichtigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ergibt sich dementsprechend nachfolgende Reihenfolge: A, USERLEVEL,
B, MODE, C, D, MaxEditiergrenze, Distanzeinheit, E, F. Ferner werden
die Parameter derart zusammengefasst, dass durch den Datenumfang
der zugehörigen Parametrier-Informationen die maximal verfügbare
Nutzdatenkapazität von 25 Zeichen eines Datenstruktur-Telegramms möglichst
weitgehend ausgenutzt wird. Daraus ergibt sich, dass die Parameter
A, USERLEVEL, B, MODE, C, MaxEditiergrenze und D in eine erste,
gemeinsame Datenstruktur (Record) zusammengefasst werden. Dieser ersten,
gemeinsamen Datenstruktur wird eine erste, gemeinsame Adresse (bzw.
Adressierung) zugeordnet. Die Nutzdaten eines ersten Anfrage-Datenstruktur-Telegramms
(mit einer Schreib-Anfrage) werden dementsprechend durch die erste
Adresse, die einen Datenumfang von 2 Zeichen aufweist, gebildet.
Die Nutzdaten eines zugehörigen, ersten Antwort-Datenstruktur-Telegramms
weisen neben der ersten Adresse die Parameter A, USERLEVEL, B, MODE,
C, MaxEditiergrenze und D auf. Dabei wird ein Datenumfang von 22
Zeichen erhalten. Der nachfolgende Parameter Distanzeinheit kann
nicht mehr in die erste Datenstruktur mit aufgenommen werden, da
dadurch die maximal verfügbare Nutzdatenkapazität
von 25 Zeichen überschritten werden würde. Die
verbleibenden Parameter DISTANZEINHEIT, E und F werden in einer
zweiten statischen Datenstruktur (Record), der eine zweite, gemeinsame
Adresse zugeordnet wird, zusammengefasst. Die Nutzdaten eines zweiten
Anfrage-Datenstruktur-Telegramms (mit einer Schreib-Anfrage) werden
wiederum durch die zweite Adresse, die einen Datenumfang von 2 Zeichen
aufweist, gebildet. Die Nutzdaten eines zugehörigen, zweiten
Antwort-Datenstruktur-Telegramms weisen neben der zweiten Adresse
die Parameter DISTANZEINHEIT, E und F auf, so dass ein Datenumfang
von 11 Zeichen erhalten wird.
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Im
Folgenden wird die Zeitdauer, die im Einsatz für das Auslesen
der zehn Parameter unter Verwendung der beiden Datenstruktur-Telegramme
erforderlich ist, berechnet. Dabei wird wiederum von dem oberhalb
angegebenen Telegramm-Aufbau (gemäß dem HART®-Protokoll) und der oberhalb angegebenen Übertragungsrate
ausgegangen. Dementsprechend wird für die Zeitdauer des
ersten und des zweiten Anfrage-Datenstruktur-Telegramms (jeweils
16 Zeichen) jeweils ein Wert von 146,7 ms, für die Zeitdauer
des ersten Antwort-Datenstruktur-Telegramms (36 Zeichen) ein Wert
von 330,1 ms und für die Zeitdauer des zweiten Antwort-Datenstruktur-Telegramms
(25 Zeichen) ein Wert von 229,3 ms erhalten. Zwischen jedem Telegramm wird
jeweils eine Zeitdauer von 75 ms abgewartet, was bei der Übermittlung
von zwei Anfrage-Datenstruktur-Telegrammen und zwei Antwort-Datenstruktur-Telegrammen
eine Zeitdauer von 300 ms ergibt. Insgesamt wird folglich für
das Auslesen der zehn Parameter eine Zeitdauer von 1.152,8 ms (ca.
1,15 Sekunden) erhalten. Die Übermittlung erfolgt folglich
erheblich schneller als bei einer parameterorien tierten Übermittlung,
die, wie oberhalb erläutert wird, eine Zeitdauer von 4.700
ms erfordern würde.
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Im
Folgenden wird eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens erläutert. Hierbei wird lediglich auf die Unterschiede
gegenüber der ersten Ausführungsform eingegangen.
Bei der zweiten Ausführungsform werden die einzelnen Parameter
gegebenenfalls derart umsortiert, dass ein möglichst hoher Füllgrad
(in Bezug auf einen Datenumfang) der einzelnen statischen Datenstrukturen
erzielt wird. Beispielsweise wurde bei der ersten Ausführungsform
bei dem ersten Antwort-Datenstruktur-Telegramm nur ein Nutzdatenanteil
von 22 Zeichen (bzw. Bytes) erreicht. Würden beispielsweise
die Parameter A, USERLEVEL, B, C, MaxEditiergrenze, D, und E in
eine gemeinsame statische Datenstruktur (hier: Record) zusammengefasst
werden, so würden die zugehörigen Parametrier-Informationen
(gemeinsame Adresse von 2 Zeichen und die Werte der Parameter A,
USERLEVEL, B, C, MaxEditiergrenze, D und E genau 25 Zeichen bilden.
Hierbei ist ersichtlich, dass durch solch ein Umsortieren in manchen
Konstellationen die Anzahl von statischen Datenstrukturen gegenüber
der ersten Ausführungsform noch weiter reduziert werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere
ist die vorliegende Erfindung zwar in Bezug auf das HART®-Feldbussystem beschrieben. Die
oberhalb angegebenen Vorteile können jedoch auch bei anderen
Feldbussystemen und auch bei einem abweichenden Telegrammaufbau
erzielt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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