DE60207106T2

DE60207106T2 - Eigensicheres feldgerätwartungs-werkzeug

Info

Publication number: DE60207106T2
Application number: DE60207106T
Authority: DE
Inventors: Martin Zielinski; Daniel E. Vande Vusse; Kun Yang; R. Alan DEWEY; C. Alden RUSSELL
Original assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Current assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: EP1454202B1; JP2005512219A; ATE308775T1; RU2004120544A; WO2003050625A3; US20030109937A1; US6889166B2; WO2003050625A2; AU2002364717A1; US7117122B2; BRPI0214729B1; US20050114086A1; JP4594620B2; CN1299178C; RU2299458C2; DE60207106D1; BR0214729A; EP1454202A2; CN1599891A; AU2002364717A8

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eigensichere Feld-Wartungswerkzeuge sind bekannt. Solche Werkzeuge sind in der Prozesssteuerungs- und Messindustrie sehr nützlich, um Operatoren zu erlauben, bequem mit Feldvorrichtungen in einer gegebenen Prozessinstallation zu kommunizieren und/oder diese abzufragen. Beispiele solcher Prozessinstallationen umfassen petrochemische Installationen, pharmazeutische Installationen, chemische Installationen, Zellstoffinstallationen und andere Verarbeitungsinstallationen. In solchen Installationen kann das Prozesssteuerungs- und Messnetzwerk mehrere zehn oder sogar Hunderte verschiedene Feldvorrichtungen enthalten, die eine periodische Wartung erfordern, um sicherzustellen, dass solche Vorrichtungen richtig funktionieren und/oder kalibriert sind. Wenn ein oder mehrere Fehler in der Prozesssteuerungs- und Messinstallation erfasst werden, erlaubt außerdem die Verwendung eines eigensicheren tragbaren Feld- Wartungswerkzeugs den Technikern, solche Fehler im Feld schnell zu diagnostizieren.
Eine solche Vorrichtung wird unter der Handelsbezeichnung Modell 275 HART^®-Kommunikator vertrieben, erhältlich von Fisher-Rosemount Systems, Inc., Eden Prairie, Minnesota. HART^® ist eine registrierte Handelsmarke der HART^® Communication Foundation. Das Modell 275 stellt einen Host wichtiger Funktionen und Fähigkeiten zur Verfügung und erlaubt im Allgemeinen eine hoch effektive Feldwartung. Das Modell 275 unterstützt jedoch derzeit nicht die Kommunikation mit Nicht-HART^®-Vorrichtungen (HART, Highway Addressable Remote Transducer = schnell adressierbarer Fern steuerungswandler).
Das HART^®-Protokoll weist eine physikalische Hybrid-Schicht auf, die digitale Kommunikationssignale umfasst, die dem Standard-Analogsignal mit 4–20 mA überlagert sind. Die Datenübertragungsrate beträgt etwa 1,2 KBits/s. Die HART^®-Kommunikation ist eines der primären Kommunikationsprotokolle in der Prozessindustrie.
Ein weiteres wichtiges Prozessindustrie-Kommunikationsprotokoll ist bekannt als das FOUNDATION^TM-Feldbus-Kommunikationsprotokoll. Dieses Protokoll beruht auf einer ISA-Norm (ISA-S50.01-1992, veröffentlicht von der Instrument Society of America im Jahr 1992). Eine praktische Implementierung wurde von der Fieldbus-Foundation (FF) spezifiziert. Der FOUNDATION^TM-Feldbus ist ein vollständig digitales Kommunikationsprotokoll mit einer Übertragungsrate von etwa 31,25 KBits/s.
Bekannte eigensichere Feld-Wartungswerkzeuge, wie z. B. dasjenige, das in WO 98/14855 offenbart ist, sind nicht fähig, unter Verwendung von mehr als einem Prozessindustrie-Standardprotokoll effektiv zu interagieren. Die Bereitstellung einer Vorrichtung, die die Fähigkeit hat, mit mehr als einem Prozessindustrie-Standardprotokoll zu arbeiten, und die eine protokollspezifische Kalibrierung und Konfigurationsoperationen effektiv bereitstellt, wäre ein bedeutender Fortschritt in der Technik.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung beruht auf einem eigensicheren Feld-Wartungswerkzeug gemäß Anspruch 1.
Es wird ein verbessertes eigensicheres Feld-Wartungswerkzeug geschaffen. Das Werkzeug ist mit Prozesskommunikationsschleifen gemäß mehreren Prozessindustrie-Standardprotokollen betreibbar. Bevorzugte, jedoch optionale, Merkmale der Erfindung umfassen Hardware-Merkmale, wie z. B. einen Infrarotanschluss, ein abnehmbares Speichermodul und ein Erweiterungsspeichermodul.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Mehrfachabzweigung-Verdrahtungskonfiguration.
2A und 2B zeigen Möglichkeiten, wie ein eigensicheres Feld-Wartungswerkzeug mit einer Prozessvorrichtung verbunden werden kann.
3 ist eine schematische Ansicht eines Feld-Wartungswerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Flussdiagramm eines ersten FOUNDATION^TM-Feldbusspezifischen Diagnoseverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Flussdiagramm eines zweiten FOUNDATION^TM-Feldbusspezifischen Diagnoseverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Ansicht eines Bildschirmaufbaus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein verbessertes eigensicheres Feld-Wartungswerkzeug gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist mit wenigstens zwei Industriestandard-Vorrichtungsbeschreibungen betreibbar. In einer spezifischen Ausführungsform implementiert ein verbessertes eigensicheres Feld-Wartungswerkzeug eine Vorrichtungsbeschreibungssprache (DDL, device description language) sowohl gemäß HART^® als auch gemäß dem Feldbus. Das verbesserte Feld-Wartungswerkzeug wird verwendet, um sowohl Zweidraht- als auch Vierdraht-Feldvorrichtungen (d. h. solche mit externer Stromversorgung) unter Verwendung dieser Protokolle zu warten. Vorzugsweise werden sowohl die Konfiguration als auch die Kalibrierung über DDL-Technik unterstützt. Die DDL-Technik ist bekannt, wobei zusätzliche Informationen bezüglich der Vorrichtungsbeschreibungssprache zu finden sind im US-Patent 5.960.214 von Sharp, Jr. et. al.
Das verbesserte eigensichere Feld-Wartungswerkzeug erleichtert ferner eine bequeme Anzeige von Diagnoseinformationen von individuellen Feldvorrichtungen (z. B. Statusbits), sowie das Bereitstellen fortschrittlicher protokollspezifischer Netzwerk-Problembehebungsmerkmale. Weitere Einzelheiten und Vorteile des verbesserten eigensicheren Feld-Wartungswerkzeugs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung deutlich.
1 zeigt ein beispielhaftes System, im welchem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nützlich sind. Das System 10 enthält eine Steuervorrichtung 12, ein E/A- und Steueruntersystem 14, eine Eigensicherheits-(IS)-Barriere 16, eine Prozesskommunikationsschleife 18 und Feldvorrichtungen 20. Die Steuervorrichtung 12 ist mit dem E/A- und Steueruntersystem 14 über ein Verbindungsglied 21 verbunden, das irgendein geeignetes Verbindungsglied sein kann, wie z. B. ein lokales Netzwerk (LAN), das gemäß den Ethernet-Signalisierungsprotokollen oder irgendwelcher anderer geeigneter Protokolle arbeitet. Das E/A- und Steueruntersystem 14 ist mit der Eigensicherheitsbarriere 16 verbunden, die ihrerseits mit der Prozesskommunikationsschleife 18 verbunden ist, um einen Datenaustausch zwischen der Schleife 18 und dem E/A- und Steueruntersystem 14 zu erlauben, derart, dass die hindurchfließende Energie begrenzt ist.
In dieser Erläuterung ist die Prozesskommunikations- oder Prozesssteuerschleife 18 eine FOUNDATION^TM-Feldbus-Prozesskommunikationsschleife und ist mit den Feldvorrichtungen 20 verbunden, die in einer Mehrfachabzweigkonfiguration angeordnet und verbunden gezeigt sind. Eine (nicht gezeigte) alternative Prozesskommunikationsschleife ist eine HART^®-Prozesskommunikationsschleife. 1 zeigt eine Mehrfachabzweig-Verdrahtungskonfiguration, die die Systemverdrahtung im Vergleich zu anderen Topologien, wie z. B. der Sterntopologie, erheblich vereinfacht. Mehrfachabzweig-HART^®-Konfigurationen unterstützen maximal 15 Vorrichtungen, während Mehrfachabzweig-FOUNDATION^TM-Feldbuskonfigurationen maximal 32 Vorrichtungen unterstützen.
Das eigensichere Feld-Wartungswerkzeug 22 ist mit einer Schleife 18 verbunden, wie in 1 gezeigt ist. Wenn das Werkzeug 22 wie gezeigt mit einer Prozesssteuerschleife verbunden ist, kann es mehrere Kommunikations- und Diagnosefunktionen ausführen. Das Werkzeug 22 kann in genau der gleichen Weise wie der derzeit verfügbare HART^®-Kommunikator Modell 275 mit der HART^®-Prozesskommunikationsschleife verbunden werden und mit dieser interagieren.
2A zeigt das Werkzeug 22, das über Anschlüsse 24 mit der HART^®-kompatiblen Vorrichtung 20 verbunden ist. Alternativ kann das Werkzeug 22 mit einer HART^®-kompatiblen Vorrichtung an der Prozessinstrumentierungskommunikationsschleife, wie z. B. der Vorrichtung 24, über die Schleife selbst kommunizieren, wie in 2B gezeigt ist.
3 ist eine schematische Ansicht eines Feld-Wartungswerkzeugs 22 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt ist, enthält das Werkzeug 22 vorzugsweise drei Kommunikationsanschlüsse 26, 28 und 30, die das Verbinden des Werkzeugs 22 mit Prozesskommunikationsschleifen und/oder Vorrichtungen entsprechend wenigstens zweier Prozessindustrie-Standardprotokolle erleichtern. Wenn z. B. das Werkzeug 22 mit einer Schleife eines ersten Prozessindustrie-Standardprotokolls verbunden werden soll, wird eine solche Verbindung unter Verwendung des Anschlusses 26 und des gemeinsamen Anschlusses 28 bewerkstelligt. Dementsprechend wird die Verbindung anschließend über die Medienzugangseinheit 32 hergestellt, die dafür konfiguriert ist, an der Prozesskommunikationsschleife entsprechend dem ersten Industriestandardprotokoll zu interagieren. Wenn außerdem das Werkzeug 22 mit einer Prozess- und Steuermessschleife verbunden werden soll, die entsprechend einem zweiten Industriestandardprotokoll arbeitet, wird eine solche Verbindung über den gemeinsamen Anschluss 28 und den Anschluss 30 hergestellt. Somit wird eine solche Verbindung über die zweite Medienzugangseinheit 34 bewerkstelligt, die dafür konfiguriert ist, an der Prozesskommunikationsschleife entsprechend dem zweiten Industriestandardprotokoll zu interagieren. Beide Medienzugangseinheiten 32 und 34 sind mit dem Prozessor 36 verbunden, der Daten von einer der Medienzugangseinheiten empfängt und diese Daten entsprechend interpretiert.
Der Prozessor 36 ist ferner mit einem Tastenfeldmodul 38 und einem Anzeigemodul 40 verbunden. Das Tastenfeldmodul 38 ist mit dem Tastenfeld auf dem Gehäuse des Werkzeugs 22 verbunden, um verschiedene Tastenfeldeingaben von einem Benutzer zu empfangen. Das Anzeigemodul 40 ist mit der Anzeige verbunden, um Daten und/oder eine Benutzerschnittstelle zur Verfügung zu stellen.
Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das Werkzeug 22 zusätzliche Hardware-Verbesserungen, die eine verbesserte Funktionalität gegenüber derjenigen, die im Allgemeinen im Stand der Technik verfügbar ist, zu erleichtern. In einer Ausführungsform enthält das Werkzeug 22 einen Infrarotdatenzugangsanschluss 42, der mit dem Prozessor 36 verbunden ist, um dem Werkzeug 22 zu erlauben, Informationen zu und von einer separaten Vorrichtung unter Verwendung eines drahtlosen Infrarotdatenaustausches zu übertragen. Eine vorteilhafte Anwendung des Anschlusses 42 ist das Übertragen und/oder Aktualisieren von Vorrichtungsbeschreibungen, die in einem oder mehreren Speichern des Werkzeugs 22 gespeichert sind. Eine Vorrichtungsbeschreibung (DD, device description) ist eine Softwaretechnik, die verwendet wird, um Parameter in einer Feldvorrichtung in einem computerlesbaren Format zu beschreiben. Diese enthält alle Informationen, die für die Softwareanwendung notwendig sind, die auf dem Prozessor 36 ausgeführt wird, um die parametrischen Daten wiederzugewinnen und zu verwenden. Die separate Vorrichtung, wie z. B. ein Computer 12, kann eine neue Vorrichtungsbeschreibung von einer Diskette, einem CD-ROM oder dem Internet mittels einer drahtlosen Übertragung der neuen Vorrichtungsbeschreibung zum Werkzeug 22 erhalten.
Das entnehmbare Speichermodul 44 ist entnehmbar über einen/eine Anschluss/Schnittstelle 44 mit dem Prozessor 36 verbunden. Das entnehmbare Speichermodul 44 ist dafür ausgelegt, Software-Anwendungen zu speichern, die anstatt der primären Anwendungen auf dem Prozessor 36 ausgeführt werden können. Zum Beispiel kann das Modul 44 Anwendungen enthalten, die den HART^®- oder FOUNDATION^TM-Feldbus-Kommunikationsanschluss verwenden, um eine umfassende Diagnose für ein gegebenes Prozessventil zur Verfügung zu stellen. Außerdem kann das Modul 44 Software-Anwendungen speichern, die bei der Kalibrierung oder Konfiguration spezifischer Vorrichtungen hilfreich sind. Das Modul 44 kann ferner ein Software-Abbild für eine neue oder aktualisierte primäre Vorrichtungsanwendung speichern, die anschließend in den nichtflüchtigen Speicher der Vorrichtung 36 übertragen werden kann, um eine Ausführung der aktualisierten Anwendung zu ermöglichen. Ferner bietet das Modul 44 einen entnehmbaren Speicher für die Konfiguration mehrerer Vorrichtungen, was dem Feldwartungsoperator erlaubt, eine relativ große Menge an Vorrichtungsdaten zu erfassen und bequem zu speichern oder solche Daten durch einfaches Entnehmen des Moduls 44 zu übertragen.
Das Modul 44 ist vorzugsweise dafür ausgelegt, in Gefährdungsbereichen in einer Prozessanlage austauschbar zu sein. Somit entspricht das Modul 44 vorzugsweise den Eigensicherheitsanforderungen, die dargelegt sind in: APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I, II AND III, DIVISION 1 HAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATIONS, CLASS NUMBER 3610, herausgegeben von Factory Mutual Research, Oktober 1988. Anpassungen, um zusätzlichen Industrienormen zu entsprechen, wie z. B. der Canadian Standards Association (CSA) und der europäischen CENELEC, werden ebenfalls in Betracht gezogen. Beispiele spezifischer struktureller Anpassungen für das Speichermodul 44 und/oder die Schnittstelle 46, um eine Entsprechung zu erleichtern, umfassen Energiebegrenzungsschaltungen, so dass der Betriebsspannungspegel des Speichermoduls 44 ausreichend niedrig ist, so dass die innerhalb des Moduls 44 gespeicherte Energie keine Zündquelle erzeugen kann. Außerdem kann das Modul 44 eine Strombegrenzungsschaltung enthalten, um sicherzustellen, dass in dem Fall, in dem spezifische Anschlüsse am Modul 44 kurzgeschlossen werden, die Entladungsenergie ausreichend niedrig ist, so dass eine Entzündung unterbunden wird. Die Schnittstelle 44 kann vorzugsweise physikalische Eigenschaften aufweisen, die spezifisch so gestaltet sind, dass ein Freilegen elektrischer Kontakte am Speichermodul 44 für die Umgebung verhindert wird, während sie gleichzeitig geeigneten Schnittstellenkontakten erlaubt, einen elektrischen Kontakt mit dem Modul 44 herzustellen. Zum Beispiel kann das Modul 44 eine Umverkleidung enthalten, die durch das Verbinden des Moduls 44 mit der Schnittstelle 46 Durchstoßen oder anderweitig verschoben werden kann.
Das Werkzeug 22 enthält ferner vorzugsweise ein Erweiterungsspeichermo dul 48, das mit dem Prozessor 36 über einen Verbinder 50 verbunden wird, der vorzugsweise an der Hauptplatine des Werkzeugs 22 angeordnet ist. Das Erweiterungsspeichermodul 48 kann Vorrichtungsbeschreibungen der ersten und zweiten Industriestandardprotokolle enthalten. Das Modul 48 kann ferner Lizenzcodes enthalten, die die Funktionalität des Werkzeugs 22 bezüglich der mehreren Protokolle bestimmen. Zum Beispiel können Daten, die sich innerhalb des Moduls 48 befinden, anzeigen, dass das Werkzeug 22 nur dazu berechtigt ist, innerhalb eines einzigen Prozessindustrie-Standardmodus zu arbeiten, wie z. B. dem HART^®-Protokoll. Schließlich kann eine andere Einstellung dieser Daten innerhalb des Moduls 48 anzeigen, dass das Werkzeug 22 berechtigt ist, entsprechend zwei oder mehr Industriestandardprotokollen zu arbeiten. Das Modul 48 wird vorzugsweise an einem Verbinder 50 an der Hauptplatine angesetzt und kann tatsächlich eine teilweise Zerlegung des Werkzeugs 22 erfordern, wie z. B. das Entnehmen des Batterieblocks, um Zugang zum Anschluss 50 zu erhalten.
Das verbesserte eigensichere Feld-Wartungswerkzeug, das oben beschrieben worden ist, erleichtert verbesserte Feldbus-spezifische und HART^®-spezifische Diagnosen, wie im Folgenden genauer erläutert wird.
4 ist ein Flussdiagramm eines ersten Diagnoseverfahrens, das für den FOUNDATION^TM-Feldbus spezifisch ist und unter Verwendung eines verbesserten eigensicheren Feld-Wartungswerkzeugs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführbar ist. Genauer, wenn das Werkzeug 22 zuerst mit einen H1-Segment (Übertragungsleitung mit einem verdrillten Drahtpaar) verbunden wird, identifiziert das Werkzeug 22 alle mit diesem Segment verbundenen Vorrichtungen, wie im Block 60 gezeigt ist. Diese Identifikation wird unabhängig von der "Lebendig-Liste" durchgeführt. Die "Lebendig-Liste" bezeichnet hier eine Liste von Knoten, die eine Master-Vorrichtung am Netzwerk identifiziert hat, wobei die Liste unter Netzwerk-Mastern zirkuliert. Eine Software-Option innerhalb des Werkzeugs 22 erlaubt vorzugsweise einem Benutzer, die Abfrage alle Adressen, die im Block 60 ausgeführt wird, zu überspringen und das Werkzeug 22 einfach anzuweisen, die bestehende Lebendig-Liste zu verwenden. Sobald alle angeschlossenen Vorrichtungen identifiziert worden sind, kann die Liste der verbundenen identifizierten Vorrichtungen mit der "Lebendig-Liste" verglichen werden, um Unterschiede zwischen den aktuellen Vorrichtungen, die am H1-Segment gefunden worden sind, und der Lebendig-Liste zu identifizieren, wie im Block 62 gezeigt ist. Der Vergleich kann verwendet werden, um eine Diagnoseausgabe zu erzeugen, wie im Block 64 gezeigt ist. Vorzugsweise kann der Feldwartungsoperator diese Diagnose bei Bedarf über ein (nicht gezeigtes) Tastenfeld ausführen.
5 ist ein Flussdiagramm eines zweiten Diagnoseverfahrens, das für den FOUNDATION^TM-Feldbus spezifisch ist und mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführbar. Wenn das Verfahren der 9 beginnt, kommuniziert das Werkzeug 22 sehr schnell mit jeder identifizierten Vorrichtung am H1-Segment, wie im Block 70 gezeigt ist. Nach den Regeln des Kommunikationsprotokolls sendet das Werkzeug 22 so viele Nachrichten wie möglich an jede Vorrichtung. Im Block 72 protokolliert das Werkzeug 22 alle Kommunikationsfehler, die es für jeden Knoten am H1-Segment erkennt. Im Block 74 teilt das Werkzeug 22 ein Protokoll der Fehler, die es am H1-Segment erkannt hat, mit, wie im Block 74 gezeigt ist. Eine solche Mitteilung kann in Form des Sendens geeigneter Informationen an einen Steuerraum stattfinden, oder einfach durch Anzeigen solcher Protokollinformationen an der Benutzerschnittstelle des Werkzeugs 22. Die Vorrichtungen am H1-Segment, die eine höhere Anzahl als eine mittlere Anzahl von Kommunikationsfehlern erfahren, weisen wahrscheinlich einen intermittierenden zugeordneten Fehler auf. Typische Fehler umfassen eine lose Verbindung, defekte Abschlüsse, elektronische Fehler und/oder Fehler bezüglich der Topologie. Es ist vorzugsweise eine Software-Option vorhanden, die dem Feldwartungsbenutzer erlaubt, individuelle Knoten für das Werkzeug 22 auszuwählen, um die Kommunikationsfehler abzufragen.
Das Werkzeug 22 kann ferner zusätzliche Eigenschaften des FOUNDATION^TM-Feldbussegments, mit dem es verbunden ist, messen. Genauer kann das Werkzeug 22 verwendet werden, um den Rauschpegel auf dem Feldbussegment zu messen. Das Werkzeug 22 verwendet vorzugsweise ein oder mehrere frequenzspezifische Filter, um die Signalamplitude innerhalb eines ausgewählten Frequenzbandes zu messen. Zum Beispiel verwendet das Werkzeug 22 vorzugsweise ein Tiefpassfilter, um einen Niederfrequenzabschnitt des Rauschens zu extrahieren, der auf dem Feldbussegment vorhanden ist. Dieser Parameter kann wertvolle Problembeseitigungsinformationen für die Feldwartungsoperatoren liefern. Genauer kann er ein Problem anzeigen, das durch eine fehlerhafte Stromversorgung hervorgerufen wird. Außerdem kann das Werkzeug 22 ein Bandpassfilter verwenden, um Rauschinformationen nahe der Frequenz der FOUNDATION^TM-Feldbus-Signalisierungsfrequenzen während der Zeit zwischen den Nachrichten extrahieren. Dieser Parameter kann wertvolle Problembeseitigungsinformationen für die Feldwartungsoperatoren liefern, da ein Rauschen nahe der FOUNDATION^TM-Feldbus-Signalisierungsfrequenz das echte FOUNDATION^TM-Feldbussignal sehr verletzlich machen kann. Außerdem kann das Werkzeug 22 auch verwendet werden, um die Kapazität in einem FOUNDATION^TM-Feldbussegment zu messen. Die Kapazitätsinformationen können verwendet werden, um Abschirmungs- oder Erdungsprobleme zu erkennen.
Das verbesserte eigensichere Feld-Wartungswerkzeug kann verwendet werden, um mehrere HART^®-spezifische Diagnosen durchzuführen. Zum Beispiel ist das Werkzeug 22 vorzugsweise dafür ausgelegt, unter Verwendung zweier unterschiedlicher Spannungspegel für HART^®-Datenaustausch zu kommunizieren. Der erste HART^®-Kommunikationsspannungspegel (normal) wird ausgewählt, um die HART^®-Spezifikationen zu erfüllen, die oben angegeben worden sind. Der zweite Spannungspegel ist jedoch für eine Kommunikation mittels des Werkzeugs 22 in einem verbesserten Kommunikationsmodus vorgesehen, wenn das Werkzeug 22 ein stärkeres Signal erzeugt, als die HART^®-Spezifikation angibt, und lauscht und auf Signale antwortet, die schwächer sind als diejenigen, die normalerweise von der HART^®-Spezifikation erlaubt sind. Das HART^®-Netzwerkdiagnoseverfahren enthält vorzugsweise das Senden eines HART^®-Befehls Null zu jeder HART^®-Netzwerkadresse im normalen Modus. Die gesendete Nachrichtenzahl wird jedes Mal dann inkrementiert, wenn das Werkzeug 22 versucht, mit einer gegebenen HART^®-Adresse zu kommunizieren. Wenn eine Antwort ohne Fehler vom Werkzeug 22 empfangen wird, inkrementiert die Diagnose innerhalb des Werkzeugs 22 die Anzahl der guten Antworten, die von dieser Adresse empfangen worden sind, wobei das Diagnoseverfahren zur nächsten Adresse vorrückt. Wenn jedoch entweder ein Fehler in der Antwort von der ausgewählten Netzwerkadresse vorliegt, oder gar keine Antwort vorliegt, geht das Werkzeug 22 anschließend in den verbesserten Kommunikationsmodus über. Im verbesserten Kommunikationsmodus wird der höhere Spannungspegel verwendet, um HART^®-Kommunikationssignale zu erzeugen, die Amplituden aufweisen, die diejenigen überschreiten, die normalerweise von der HART^®-Spezifikation erlaubt sind. Wenn eine Antwort ohne Fehler von der ausgewählten Netzwerkadresse im verbesserten Kommunikationsmodus empfangen wird, wird der Schwache-Antwort-Zähler dieser Netzwerkadresse inkrementiert. Das Werkzeug 22 geht zur nächsten Netzwerkadresse über und versucht weiterhin alle Netzwerkadressen zu erreichen bis der Feldwartungsoperator das Werkzeug 22 anweist, anzuhalten, oder bis ein automatisches Abschaltereignis eintritt. Die Software innerhalb des Werkzeugs 22 erlaubt dem Feldwartungsbenutzer, spezifische HART^®-Netzwerkadressen auszuwählen, um diese abzufragen. Ferner sind vorzugsweise auch Gruppen von Netzwerkadressen auswählbar. Somit kann ein Feldwartungsoperator z. B. selektiv die Adressen 0, 1 und 4 abfragen.
6 ist eine schematische Ansicht eines Bildschirmaufbaus, der Informationen bezüglich der Ergebnisse der HART^®-spezifischen Netzwerkdiagnosen auf einer Anzeige 80 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Anzeige 80 zeigt in einigen Ausführungsformen Daten bezüglich aller 16 Adressen auf dem HART^®-Segment an. Es wird jedoch ausdrücklich angenommen, dass zum Erleichtern einer geeigneten lesbaren Anzeige ein oder mehrere Bildschirme erforderlich sein können, um alle 16 Adressen anzuzeigen. Die Anzeige 80 enthält vorzugsweise einen Abschnitt 82, der Informationen bezüglich der Gleichspannung an der Schleife liefert. Der Abschnitt 84 zeigt die HART^®-Adresse der getesteten Vorrichtung und zeigt vorzugsweise nur diejenigen HART^®-Vorrichtungen, die dafür konfiguriert sind, abgetastet zu werden. Der "Nachrichten-Gesendet"-Abschnitt 86 liefert die Gesamtzahl der zu der Vorrichtung an der spezifizierten Adresse gesendeten HART-Nachrichten. Es ist zu beachten, dass alle Zähler vorzugsweise zu *** rollen, wenn die Anzahl der Zeichen den zulässigen Raum in der Spalte überschreitet. Wenn dies eintritt, ist die Gesamtzahl der gesendeten Nachrichten in der "Einzelheiten" Bildschirmansicht verfügbar, wenn der Feldwartungsoperator den Einzelheiten-Abschnitt 88 bezüglich der ausgewählten Vorrichtungsadresse selektiert. Der "Gute-Antwort"-Abschnitt 90 und der "Schwache-Antwort"-Abschnitt 92 zeigen die Gesamtzahl der Antworten, die im normalen Signalisierungsmodus bzw. im verbesserten Signalisierungsmodus erhalten wurden. Der Netzwerkqualitätsabschnitt 94 liefert eine Wortqualifikation der an der spezifizierten Adresse beobachteten Kommunikationsqualität. Bevorzugte Pegel und vorgeschlagene Namen sind folgende:

A – gut – das HART^®-Netzwerk ist mit Standard-HART^®-Modems nutzbar, wie z. B. Multiplexern und im Handel erhältlichen Steuersystemen, um kontinuierliche Rückkopplungsdaten von der Vorrichtung zu liefern. Das Netzwerk kann für kontinuierliche Daten von der Vorrichtung verwendet werden;
B – nutzbar – das HART^®-Netzwerk ist mit Standard-HART^®-Modems nutzbar, wie z. B. Multiplexern und im Handel erhältlichen Steuersystemen, um den Vorrichtungsstatus zu konfigurieren und zu prüfen. Das Netzwerk kann für Konfiguration der Vorrichtungen mit Standard-HART^®-Modems verwendet werden. Das Netzwerk ist nicht zuverlässig genug für einen kontinuierlichen Datenfluss von den Vorrichtungen für fortschrittliche Diagnosen, wie z. B. Ventilsignaturen;
C – schwach – das HART^®-Netzwerk ist nur mit dem Werkzeug 22 im verbesserten Kommunikationsmodus nutzbar. Die Netzwerkvorrichtung wird mit Multiplexern oder anderen im Handel erhältlichen HART^®-Produkten nicht zuverlässig arbeiten; und
D – keine Vorrichtung – HART^®-Netzwerk nicht nutzbar.

Zusätzliche Abschnitte der Anzeige 80 sind bei 96, 98 und 100 gezeigt. Der Abschnitt 96 startet und stoppt wahlweise die Netzwerkabtastung, wenn er vom Feldwartungsoperator ausgewählt wird. Der Abschnitt 96 wählt eine spezifische HART^®-Adresse zur Abtastung aus. Schließlich erlaubt der Auswahlabschnitt 100 dem Feldwartungsoperator, die Bildschirmansicht zu verlassen.
Sobald ein Feldwartungsoperator eine spezifische HART^®-Adresse auf der Bildschirmansicht ausgewählt hat, veranlasst das Auswählen des "Einzelhei ten-Abschnitts" 88 das Werkzeug 22, eine Gesamtzahl für die Nachrichten, insgesamt gesendet, insgesamt gut und insgesamt schwach, zur Verfügung zu stellen. Eine rollbare Liste einer willkürlichen Anzahl von jüngstens schlechten Antworten einschließlich der Zeit des Auftretens und der Fehlereinzelheiten, wie z. B. Parität und zyklische Redundanzprüfung (CRC), können im Einzelheitenabschnitt zur Verfügung gestellt werden.
Schließlich enthält ein verbessertes eigensicheres Feld-Wartungswerkzeug mehrere Hardware-Verbesserungen, sowie verbesserte industrieprotokollspezifische Netzwerkdiagnosen. Das verbesserte eigensichere Feld-Wartungswerkzeug ist mit mehreren Prozesskommunikations- und Messschleifen, die das eine oder das andere Industriestandardkommunikationsprotokoll aufweisen, vorteilhaft nutzbar. Ein Feldwartungstechniker muss daher nicht mehrere verschiedene tragbare Vorrichtungen im Feld mitführen, sondern kann vorteilhaft ein einzelnes Werkzeug verwenden, um mit mehreren Prozessindustrie-Standardkommunikationsschleifen zu interagieren.

Claims

Eigensicheres Feld-Wartungswerkzeug (22), umfassend: Anschlüsse (26, 28, 30), die wahlweise mit einer Prozesskommunikationsschleife (18) verbindbar sind, die ein Prozessindustriestandard-Kommunikationsprotokoll aufweist; eine erste Medienzugriffseinheit (32), die mit den Anschlüssen (26, 28, 30) verbunden ist, wobei die erste Medienzugriffseinheit (32) dafür ausgelegt ist, entsprechend einem ersten Prozessindustriestandard-Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren; einen Prozessor (36), der mit der ersten Medienzugriffseinheit (32) verbunden ist; eine Tastatur (38), die mit dem Prozessor (36) verbunden ist, um Benutzereingaben zu empfangen; eine Anzeigevorrichtung (40), die mit dem Prozessor (36) verbunden ist, um Daten anzuzeigen; und ein Speichermodul (44, 48), das mit dem Prozessor (36) verbunden ist; und gekennzeichnet durch eine zweite Medienzugriffseinheit (34), die mit den Anschlüssen (26, 28, 30) und mit dem Prozessor (36) verbunden ist, wobei die zweite Medienzugriffseinheit (34) dafür ausgelegt ist, entsprechend einem zweiten Prozessindustriestandard-Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren.
Werkzeug (22) nach Anspruch 1, bei dem das Speichermodul (44) so ausgelegt ist, dass es in gefährlichen Umgebungen abnehmbar ist.
Werkzeug (22) nach Anspruch 2, bei dem das abnehmbare Speichermodul (44) Energiebegrenzungsschaltungen aufweist, die dafür ausgewählt sind, die Einhaltung der Eigensicherheit zu erleichtern.
Werkzeug (22) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Speichermodul (44) abnehmbar ist und eine Softwareanwendung enthält, die auf dem Prozessor (36) ausführbar ist.
Werkzeug (22) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das abnehmbare Speichermodul (44) Speicher für Vorrichtungskonfigurationsdaten bereitstellt.
Werkzeug (22) nach Anspruch 1, bei dem das Speichermodul (48) ein Erweiterungsspeichermodul ist, das über einen auf einer Hauptplatine angeordneten Verbinder (50) mit dem Prozessor (36) verbunden ist.
Werkzeug (22) nach Anspruch 6, bei dem das Erweiterungsmodul (48) Daten bezüglich einer Protokollautorisierung enthält.
Werkzeug (22) nach Anspruch 6, bei dem das Erweiterungsmodul (48) Daten enthält, die zusätzliche Softwareanwendungen autorisieren.
Werkzeug (22) nach Anspruch 6, bei dem das Erweiterungsmodul (48) Daten bezüglich mehrerer Vorrichtungsbeschreibungen enthält, wobei eine erste Vorrichtungsbeschreibung der mehreren Vorrichtungsbeschreibungen eine Feldbusvorrichtungsbeschreibung ist und eine zweite Vorrichtungsbeschreibung der mehreren Vorrichtungsbeschreibungen eine HART^®-Vorrichtungsbeschreibung ist.