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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage sowie ein Konfigurationssystem hierzu. Die Erfindung findet insbesondere Verwendung in der Prozessautomation oder Maschinensteuerung zum Steuern von Prozessen und/oder Anlagenkomponenten.
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Automatisierungssysteme zur Steuerung eines technischen Prozesses oder einer technischen Anlage umfassen üblicherweise eine Steuerungseinrichtung (SPS), die in einem Verbund einer Vielzahl von intelligenten elektrischen Geräten integriert werden. Intelligente elektronische Geräte sind mikroprozessorbasierte Geräte wie beispielsweise Schutz- und Steuergeräte, Motorschutzgeräte, intelligente Schalter und Spannungsregler, Frequenzumrichter, Druck- und Temperaturmessumformer, Durchflussmesser und Stellantriebe.
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Aus dem Beitrag „FDI Device Integration – Best of Both Worlds", atp edition 6/2010, Seiten 16 bis 19, ist bekannt, Feldgeräte mit dem FDI-Konzept (Field Device Integration IEC-62769) in eine Automatisierungsanlage zu integrieren. Grundlage dieses Konzepts ist die Bereitstellung von Informationen zur Konfiguration von Feldgeräten in einem gerätespezifischen FDI-Paket. Dieses FDI-Paket umfasst eine fest vorgegebene Informationsmenge, welche aus einer Device Definition, Business Logic, User Interface Description und User Interface Plug-In’s besteht. Die Device Definition umfasst Verwaltungsinformationen und das Gerätemodell. Die Business Logic beschreibt die Kommunikationslogik zum Gerät und dient der Konsistenzsicherung des Gerätemodells. Die User Interface Description beschreibt die Präsentation der Geräteparameter und Gerätefunktionen. Die User Interface Plug-In’s sind programmierte Komponenten von Oberflächenanteilen zur Darstellung der Geräteparameter und Funktionen.
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Bei der Konfiguration von Feldgeräten mittels EDD (Electronic Device Description) Technologie IEC 61804 stellt ein Gerätehersteller eine EDD bereit, die Informationen über die Kommunikation mit dem Gerät, die Geschäftslogik und die Benutzerschnittstellen, also welche Eingabemasken sollten einem Benutzer dargestellt werden, beinhaltet. Zur Geschäftslogik gehört beispielsweise, wann welche Parameter geschrieben werden dürfen.
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In der EDD können neben einem einzelnen Benutzerelement mit verschiedenen Parametern, Graphen und anderer Elemente auch neue Fenster und Dialoge definiert sein. Ein Host hat dabei gewisse Freiheiten und kann beispielsweise mehrere in der EDD definierten Menüs gleichzeitig in verschiedenen Fenstern darstellen oder auch Benutzerschnittstellen von verschiedenen Geräteinstanzen.
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Die FDI Technologie benutzt diese Mechanismen der EDD und stellt das Konzept des FDI Package bereit, bei dem neben einer EDD noch andere Informationen wie Benutzerhandbuch enthalten sein können, aber auch sogenannte UIPs (User Interface PlugIn), die weitere Benutzerschnittstellen in anderen Technologien, wie beispielsweise .NET Assemblies, bereitstellen, welche im Gegensatz zu EDD basierten Benutzerschnittstellen aus programmiertem und zu einer Komponente compilierten Code besteht.
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FDI-Pakete werden typischerweise von Geräteherstellern erstellt und von Systemherstellern verwendet, um die Felderäte verschiedener Gerätehersteller in ein Produktivsystem zu integrieren und konfigurieren.
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Die FDI-Technologie basiert auf einer Client-Server-Architektur, in der die Feldgeräte zentral mit einen Server, dem FDI-Server, verwaltet werden. Auf diesem FDI-Server ist die Konfiguration der Automatisierungsanlage, im Einzelnen deren Topologie, sowie die Konfiguration jedes Feldgeräts innerhalb dieser Topologie gespeichert. Die Feldgeräte der Automatisierungsanlage sind FDI-Clients.
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Zur tatsächlichen Konfiguration der Automatisierungsanlage ist ein Konfigurationswerkzeug vorgesehen, dass geeignet ist, die Konfiguration der FDI-Clients zu verwalten. Alle Änderungen werden zunächst auf den FDI-Server geschrieben und vom FDI-Server in das jeweilige Feldgerät übertragen. Dabei sieht die FDI-Technologie zwingend eine bestehende Kommunikationsverbindung, welche in Automatisierungsanlage regelmäßig als Netzwerkverbindung ausgebildet ist, zwischen dem FDI-Client und dem FDI-Server vor.
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Nachteiligerweise wird die Offline-Konfiguration der Automatisierungsanlage oder Teilen davon durch die FDI-Technologie nicht unterstützt.
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Jedoch kommt der Offline-Konfiguration in allen jenen Fällen Bedeutung zu, bei denen eine bestehende Kommunikationsverbindung zwischen dem Konfigurationswerkzeug und dem FDI-Server nicht hergestellt und/oder aufrechterhalten werden kann. Dies betrifft im Einzelnen aber nicht abschließend alle Einstellungen an einem Feldgerät, welche initial unmittelbar beim Hersteller oder während der Betriebszeit zur Wartung und/oder Reparatur vorgenommen werden. Darüber hinaus sind alle Engineering-Arbeiten betroffen, welche zu einem Zeitpunkt vorgenommen werden, zu dem der FDI-Server noch garnicht aufgesetzt ist. Davon sind insbesondere Projektplanungen betroffen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Konfigurationssystem zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage anzugeben, welches ohne bestehende Kommunikationsverbindung zum FDI-Server auskommt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die verfahrensgemäßen Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Darüber hinaus wird diese Aufgabe vorrichtungsgemäß durch ein Konfigurationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung geht aus von der Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage mit einem zentralen FDI-Server, wobei auf dem FDI-Server die Topologie der Automatisierungsanlage sowie die Konfiguration jedes Feldgeräts innerhalb dieser Topologie gespeichert sind, und mit einem Konfigurationswerkzeug, welches über eine Netzwerkverbindung mit dem zentralen FDI-Server verbunden ist und mit einem zur Verwaltung und Konfiguration geeignetes Softwarepaket ausgestattet ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage bei unterbrochener Netzwerkverbindung mit dem zentralen FDI-Server in einem ersten Schritt auf dem Konfigurationswerkzeug ein lokaler FDI-Server geladen und ausgeführt wird. In einem zweiten Schritt wird die Konfiguration mindestens eines Feldgeräts vom zentralen FDI-Server auf den lokalen FDI-Server geladen. In einem dritten Schritt wird das mindestens eine Feldgerät zumindest logisch mit dem lokalen FDI-Server verbunden und konfiguriert. Schließlich wird bei bestehender Netzwerkverbindung dieses mindestens einen Feldgeräts zum zentralen FDI-Server die aktuelle Konfiguration dieses mindestens einen Feldgeräts regelbasiert in den Datenbestand des zentralen FDI-Servers übernommen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Konfiguration des mindestens einen Feldgeräts aus dem Datenbestand des lokalen FDI-Servers in den Datenbestand des zentralen FDI-Servers übernommen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Konfiguration des mindestens einen Feldgeräts aus der in dem Feldgerät gespeicherten Konfiguration in den Datenbestand des zentralen FDI-Servers übernommen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird mit der Konfiguration des mindestens einen Feldgeräts mindestens ein Teil der Topologie der Automatisierungsanlage vom zentralen FDI-Server auf den lokalen FDI-Server geladen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Konfiguration des mindestens einen Feldgeräts und/oder des mindestens einen Teils der Topologie der Automatisierungsanlage, welche auf dem lokalen FDI-Server geladen sind, auf dem zentralen FDI-Server gesperrt.
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Vorrichtungsgemäß umfasst das Softwarepaket des Konfigurationswerkzeugs zur Verwaltung und Konfiguration von Feldgeräten einer Automatisierungsanlage bei fehlender Netzwerkverbindung zum zentralen FDI-Server einen lokalen FDI-Server, auf dem die Topologie der Automatisierungsanlage sowie die Konfiguration jedes Feldgeräts innerhalb dieser Topologie zumindest teilweise gespeichert sind. Das Softwarepaket des Konfigurationswerkzeugs umfasst darüber hinaus clientseitige Routinen zum Bereitstellen lokal geänderter Konfigurationen bei wiederhergestellter Netzwerkverbindung zum zentralen FDI-Server. Das Softwarepaket des zentralen FDI-Servers weist serverseitige Routinen zur regelbasierten Übernahme bereitgestellter, lokal geänderter Konfigurationen von dem lokalen FDI-Server des Konfigurationswerkzeugs auf.
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Die Übernahme der lokal geänderten Konfigurationen erfolgt in Abhängigkeit von vorgegebenen Schreibsperren auf dem zentralen FDI-Server. Hierzu sind verschiedene Szenarien konfigurierbar.
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Weitere Eigenschaften, Vorteile und die Wirkungsweise werden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der einzigen Figur ist eine Automatisierungsanlage 10 im Umfang der für die Beschreibung der Erfindung wesentlichen Bestandteile gezeigt.
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Die Automatisierungsanlage 10 umfasst mindestens einen zentrale FDI-Server 11, in dem die Topologie der Automatisierungsanlage 10 sowie Konfigurationen aller Feldgeräte 13 – nachstehend zusammengefasst als Konfiguration 15 bezeichnet – gespeichert sind. Die Feldgeräte 13 sind mit der Automatisierungsanlage 10 über eine Netzwerkverbindung 12 verbunden. Zur Verwaltung und Konfiguration der Feldgeräte 13 ist die Automatisierungsanlage 10 mit einem Konfigurationswerkzeug 14 ausgestattet. Dieses Konfigurationswerkzeug 14 kann über die bestehende Netzwerkverbindung 12 oder direkt mit dem zentralen FDI-Server 11 verbunden sein.
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Zur Offline-Konfiguration der Automatisierungsanlage 10 oder eines Teils davon, bei der das Konfigurationswerkzeug 14 von dem zentralen FDI-Server 11 getrennt ist, also weder eine Netzwerkverbindung 12 noch eine direkte Verbindung mit dem zentralen FDI-Server 11 besteht, ist eine Einrichtung vorgesehen, die nachstehend als Client-Netzwerk 20 bezeichnet wird.
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Das Client-Netzwerk 20 weist zumindest ein Konfigurationswerkzeug 21 mit einem zur Konfiguration der Komponenten einer Automatisierungsanlage 10 geeigneten Softwarepaket auf. Dieses Softwarepaket umfasst einen lokalen FDI-Server 22.
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Zur Änderung der Konfiguration 15 eines Feldgeräts 13 oder der Topologie außerhalb der Automatisierungsanlage 10 wird die Konfiguration 15 des betreffenden Teils der Automatisierungsanlage 10 von dem zentralen FDI-Server 11 zum lokalen FDI-Server 22 übertragen. Das Feldgerät 13 wird zumindest logisch mit dem lokalen FDI-Server 22 verbunden und konfiguriert.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung werden mit dem Konfigurationswerkzeug 21 nur die Daten der Konfiguration 15 eines Feldgeräts 13 oder der Topologie der Automatisierungsanlage 10 geändert, ohne eine physikalische Struktur anzupassen. Im Ergebnis liegt auf dem lokalen FDI-Server 22 eine aktuelle Konfiguration 25 vor.
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Gemäß einer zweiten Ausgestaltung wird das Feldgerät 13 mit dem lokalen FDI-Server 22 kommunikativ verbunden, indem das Feldgerät 13 über eine Kommunikationsverbindung 24 an das Konfigurationswerkzeug 21 angeschlossen wird. In dieser Ausgestaltung wird die aktuelle Konfiguration 25 in das Feldgerät 13 geschrieben.
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Unabhängig von den beiden Ausgestaltungen wird die aktuelle Konfiguration 25 des Feldgeräts 13 oder der Topologie der Automatisierungsanlage 10 bei bestehender Netzwerkverbindung 12 mit dem zentralen FDI-Server 11 in den Datenbestand des zentralen FDI-Servers 11 regelbasiert übernommen.
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In einer ersten Ausführungsform ist das Schreiben auf den zentralen FDI-Server 11 restriktiv. Dabei wird das zu konfigurierende Feldgerät 13 exklusiv am zentralen FDI-Server 11 gesperrt. In diesem Zustand erlaubt der zentrale FDI-Server 11 keinen Zugriff auf das Feldgerät 13, weder lesend noch schreibend. Der Zugriff bezieht sich in dieser Offenbarung auf die Konfiguration des Feldgeräts 13, während die primäre Funktionalität des Feldgeräts 13, beispielsweise das Liefern von Messwerten, unbeeinträchtigt bleibt. Das betreffende Feldgerät 11 ist in diesem Zustand bei unterbrochener Netzwerkverbindung 12 zum zentralen FDI-Server 11 auf dem lokalen FDI-Server 22 konfigurierbar. Bei Änderungen der Konfiguration 15 des Feldgeräts 13 wird bei bestehender Netzwerkverbindung 12 zum zentralen FDI-Server 11 die aktuelle Konfiguration 25 des Feldgeräts 13 von dem lokalen FDI-Server 22 auf den zentralen FDI-Server 11 übertragen und danach die Sperre des Feldgeräts 13 auf dem zentralen FDI-Server 11 aufgehoben.
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Im Falle von Änderungen der Topologie der Automatisierungsanlage 10 wird bei bestehender Netzwerkverbindung 12 der zu bearbeitende Teil der Topologie exklusiv am zentralen FDI-Server 11 gesperrt. Zu den möglichen Änderungen der Topologie gehören insbesondere das Hinzufügen und Löschen von Feldgeräten 13 sowie das Verschieben von Feldgeräten 13 an einen anderen topologischen Ort. Kein anderer Benutzer kann in dieser Zeit die Topologie in diesem Bereich ändern. In diesem Zustand erlaubt der zentrale FDI-Server 11 keinen Zugriff auf den ausgewählten Teil der Topologie, weder lesend noch schreibend. Dabei kann vorgesehen sein, die Feldgeräte 13 im ausgewählten Teil der Topologie zu sperren.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Feldgeräte 13 eine eindeutige, topologieunabhängige Kennung auf. Vorteilhafterweise kann ein solches Feldgerät 13 innerhalb der Topologie an jeden beliebigen topologischen Ort verschoben werden. Eine Sperre eines solchen Feldgeräts 13 ist bei Änderungen der Topologie der Automatisierungsanlage 10 verzichtbar.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bezieht sich die jeweilige Sperre eines Feldgeräts 13 und/oder einer Topologie auf das Schreiben von Konfigurationsdaten. Lesend sind die Konfigurationsdaten gesperrter Feldgeräte 13 und/oder Topologien zugreifbar.
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Nach einem alternativen Merkmal der Erfindung wird die Konfiguration der Feldgeräte 13 und/oder Topologien für den Zugriff bei fehlender Netzwerkverbindung 12 zum zentralen FDI-Server 11 (Offline-Konfiguration) gesperrt, während die Konfiguration der Feldgeräte 13 und/oder Topologien für den Zugriff bei bestehender Netzwerkverbindung 12 zum zentralen FDI-Server 11 (Online-Konfiguration) zugänglich ist. Somit stehen die nicht zur Offline Konfiguration benötigten Feldgeräte und deren Clients weiterhin im zentralen FDI-Server zur Bearbeitung zur Verfügung.
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In einer zweiten Ausführungsform wird auf das Sperren der Konfiguration der Feldgeräte 13 und/oder Topologien verzichtet. Zur Offline-Konfiguration von mindestens einem Feldgerät bei fehlender Netzwerkverbindung 12 zum zentralen FDI-Server 11 wird hierbei die Konfiguration dieses mindestens einen Feldgeräts 13 vom zentralen FDI-Server 11 auf den lokalen FDI-Server 22 geladen und das mindestens eine Feldgerät 13 physisch mit dem lokalen FDI-Server 2 verbunden. Die Änderungen der Konfiguration 25 dieses mindestens einen Feldgeräts 13 werden in das mindestens eine Feldgerät 13 geladen. Bei bestehender Netzwerkverbindung 12 dieses mindestens einen Feldgeräts 13 zum zentralen FDI-Server 11 wird die im Feldgerät 13 gespeicherte Konfiguration 25 dieses mindestens einen Feldgeräts 13 in den Datenbestand des zentralen FDI-Servers 11 übernommen. Vorteilhafterweise sind die tatsächlichen Konfigurationen der Feldgeräte 13, die mit dem zentralen FDI-Server 11 über die Netzwerkverbindung 12 verbunden sind, trotz Verzicht auf aufwändige Sperrmechanismen stets mit den auf dem zentralen FDI-Server 11 verwalteten Konfigurationen der Feldgeräte 13 übereinstimmend.
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In einer dritten Ausführungsform wird die Topologie gemäß der ersten Ausführungsform restriktiv gesperrt und die Konfigurationen 15 der Feldgeräte 13 bleiben gemäß der zweiten Ausführungsform ungesperrt.
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In einer vierten Ausführungsform werden die Konfigurationen 15 der Feldgeräte 13 gemäß der ersten Ausführungsform restriktiv gesperrt und die Topologie bleibt gemäß der zweiten Ausführungsform ungesperrt.
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Unabhängig von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wird die Konfiguration 15 eines Feldgeräts 13, welches zur gleichen Zeit bei bestehender Netzwerkverbindung 12 mit dem zentralen FDI-Server 11 und dem lokalen FDI-Server 22 des Konfigurationswerkzeugs 14 verbunden ist, wird die im Feldgerät 13 gespeicherte Konfiguration 25 dieses Feldgeräts 13 in den Datenbestand des zentralen FDI-Servers 11 übernommen. Vorteilhafterweise sind die tatsächlichen Konfigurationen 25 der Feldgeräte 13, die mit dem zentralen FDI-Server 11 über die Netzwerkverbindung 12 verbunden sind, stets mit den auf dem zentralen FDI-Server 11 verwalteten Konfigurationen 15 der Feldgeräte 13 übereinstimmend.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Automatisierungsanlage
- 11
- zentraler FDI-Server
- 12
- Netzwerkverbindung
- 13
- Feldgerät
- 14
- Konfigurationswerkzeug
- 15
- Konfiguration
- 20
- Client-Netzwerk
- 21
- Konfigurationswerkzeug
- 22
- lokaler FDI-Server
- 24
- Kommunikationsverbindung
- 25
- aktuelle Konfiguration
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „FDI Device Integration – Best of Both Worlds“, atp edition 6/2010, Seiten 16 bis 19 [0003]
- IEC-62769 [0003]
- IEC 61804 [0004]
