用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的方法和裝置的製作方法
2023-07-23 09:29:16
專利名稱：用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序的用於診斷網絡、尤其是診斷現場總線系 統的方法以及根據權利要求13的前序的用於應用該方法的相應裝置。
背景技術：
該診斷方法和診斷裝置應用於監視網絡尤其是監視現場總線系統。 工業網絡連接各種各樣的處理系統，如現場設備、控制裝置和可視化裝置。其中可
以理解為 _現場設備尤其是傳感器、調整裝置(Stellglied)或傳動裝置，-控制裝置，即開環和閉環控制(控制)尤其是控制裝置調節器和帶有控制程序和
調節程序的計算機，以及-可視化裝置尤其是顯示裝置和計算機屏幕或移動裝置。
工業網絡是-現場總線系統，如Prof ibus或者Interbus，以及-基於乙太網的系統，如Profinet， 其中兩個網絡通過路由器相互耦合或者相互分離。 現場總線系統包括網絡、至少一個現場設備以及必要時還有網絡基本結構部件， 例如轉發器和/或耦合器，其中現場總線系統中現場設備通常區分為主設備和從設備。在 此主設備可以主動地訪問共有資源，而當從設備被主設備要求時，那麼才可以訪問這些資 源。 多個伺服器和客戶機通過網絡相互通信，其中伺服器是提供服務的電腦程式。 與之相對地，客戶機就是按照客戶機_伺服器模式通過網絡進行與伺服器的連接並與之交 換信息的電腦程式。其中伺服器可以隨時對客戶機的建立聯繫作出反應。網絡瀏覽器是 建立與網絡伺服器的聯繫以及向其請求特定的網頁並且提供給用於顯示的輸出單元的客 戶機。 廣播描述了網絡中的一個特性，廣播就是其中數據分組可以從一個點向網絡所有 的用戶傳輸的信息。 SNMP(簡單網絡管理協議)是如下網絡協議，藉助該協議可以監視和控制網絡的用戶。 在工業網絡尤其是現場總線系統中可能會出現不同的錯誤，例如由運行出錯的或
者錯誤配置的處理系統、電磁幹擾或線路中斷所導致的無效的信號電平或者無效的信號形
式。因此必須對工業網絡進行監視，對此各種不同的診斷裝置為人們所知。 那麼在文獻DE 102 43 782 Al中介紹了一種對集成在現場總線系統中的現場設
備進行診斷和/或參數化的裝置，藉助該裝置設備參數可以由現場設備讀出和/或傳輸到
現場設備中，以及讀出的和/或要傳輸的設備參數通過輸出單元可以進行可視化表示。 但是缺點是，該裝置也用於診斷活動的總線參與者(Busteilnehmer)而由此幹擾現場總線，出於診斷的目的，這是為很多設備使用者所不希望的。 此外的缺點是，採用該裝置一直只可以對一個現場設備進行診斷。對多個現場設 備只可以逐個地而由此不能同時並且不能連續地進行監視。 由文獻DE 102 52 892 Al還可以知道一種用於診斷現場設備的方法，其中軟體代 理集成在總線設備的處理器上，出現錯誤時所述處理器給引導系統(Leitsystem)發送錯 誤報告。但是其中的缺點是，只有在出現錯誤的情況下才發送關於現場設備狀態的報告給 引導系統。 因此，上述兩種解決方案具有缺點，就是需要生產廠商特有的評估軟體，而這大大 限制了解決方案的應用範圍。 此外，我們知道還可以將所謂的協議分析器用於診斷現場總線系統。協議分析器 例如是電報分析器(Telegrammanalysator)或者總線監視器，其主要由帶有相應軟體的接 口組件組成而由此對總線中傳輸的數據分組，所謂的電報，進行評估。其中這些接口組件例 如就是PC插卡或者外部適配器，其中外部適配器通過人們熟知的接口 ，例如USB接口與計 算機連接。 那麼例如由文獻DE 10 2006 051 444 B4可知計算機實現的總線系統診斷方法和 相應裝置，其中對傳輸的數據分組進行採集、分析、存儲，其中將當前採集到的數據分組與 先前存儲的數據分組相比較用於分析而導出現場總線系統的當前狀態。但其缺點在於，計 算機實現的診斷方法是設備特有和/或生產廠商特有的軟體，這又大大限制了解決方案的 應用範圍。此外，每個現場設備大部分具有大量的設備參數，由此在該解決方案中需要傳輸 的數據量也很大。 其缺點還在於，計算機實現的診斷方法和相應裝置僅僅適用於監視現場總線系 統。 此外，由文獻DE 101 19 151 Al可知一種用於現場總線系統的診斷裝置，但該裝 置結合在高級(uebergeordneten)應用中，例如可視化應用。該高級應用以軟體的形式在 計算機上與接口組件(如PC插卡)集成在一起。其中每個診斷裝置與計算機電氣連接。
但是，上面推薦的解決方案具有的缺點是，高級計算機與每個診斷裝置單獨電氣 連接以及每個診斷裝置的診斷數據在計算機中的更新是逐個進行的。由此每個診斷裝置的 診斷數據在計算機中的更新是延遲的，從而使現場總線系統中的錯誤並不是隨著其出現而 是延遲地在計算機中更新和顯示的。 由文獻DE 197 31 026 C2還可知一種用於自動化技術的控制和數據傳輸裝備 (Anlage)的診斷裝置，該裝置通過連接裝置與現場總線系統連接而通過接口與乙太網連 接。由此，相應控制和數據傳輸裝備通過乙太網可以與計算機連接，其中計算機具有網絡管 理器而接口數據在相應現場總線系統和網絡管理器之間傳輸。 但是該解決方案具有缺點。因而在具有網絡管理器的該解決方案中設備特有的軟 件是必須的，由此大大限制了解決方案的應用範圍。由於在接口和計算機之間要交換的大 量的數據從而使該解決方案的應用範圍因乙太網的帶寬受到限制。此外，在以網絡管理器 形式的中央布置的情況下，不可能實現同時、相互獨立和從不同地方對多個計算機的數據 進行訪問，從而也不可能實現分散診斷和/或診斷評估。
發明內容
本發明的任務在於，開發用於診斷現場總線系統的方法以及相應裝置，從而實現 所有現場總線系統的連續狀態分析以及同時地、相互獨立地以及從不同的地方對診斷數據 進行訪問。 該任務在方法方面通過權利要求1的特定技術特徵解決而在裝置方面通過權利 要求13的特定技術特徵解決。合乎目的的設計由從屬權利要求2到12和14到18給出。
用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的新方法和相應裝置去除了現有技術中 所述缺點。 用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的新方法應用中的優點是，在第一方法步 驟中，採集到的數據記錄在集成在每個現場總線診斷裝置中的評估單元中診斷以及作為診 斷的數據記錄存儲在相應的存儲介質中。由此首先一次實現了所有現場總線系統連續的狀 態分析。此外採集到的數據記錄在總線附近本地診斷以及不必首先通過網絡發送。由此網 絡減輕了負擔而不會通過網絡導致數據丟失。
以下情況也是有利的，即，，如果在第二方法步驟中通過集成在每個現場總線診斷
裝置中的伺服器將採集到的、診斷的並且存儲的數據記錄在網絡中提供以及現場總線診斷
裝置通過伺服器和網絡相互交換其數據記錄以及被交換的數據記錄存儲在現場總線診斷
裝置的存儲介質中，原因在於由此在每個存儲介質中，除了現場總線診斷裝置的採集到的、
診斷的並且存儲的數據記錄還存入了所有其他現場總線診斷裝置的交換的數據記錄。 如果在最後方法步驟中通過至少一個輸出單元，其中每個輸出單元通過客戶機與
網絡相連，所有的現場總線診斷裝置看到由一個任意伺服器在網絡中提供的採集到的、診
斷的並且存儲的數據記錄，那麼通過輸出單元對診斷數據的訪問也是同時的以及在時間和
地點上相互獨立的。 以下情況也是有利的，即，，如果存儲介質不斷或者按照規定的時間間隔或者應外 部請求彼此間交換存儲在存儲介質中的數據記錄或者只有在如下情況時交換存儲在存儲 介質中的數據記錄，即，如果在任意的存儲介質中當前採集到的數據記錄與相應的上一次 存儲的數據記錄不同。通過最初提到的數據記錄的交換方案實現連續的數據記錄交換，使 得也同時和最新地實現了錯誤識別。通過三個最後提到的數據記錄的交換方案分別實現了 非連續的數據記錄交換，這引起了交換數據量的減少以及由此引起了網絡負擔減輕。
以下情況也是有利的，S卩，，如果每一個數據記錄尤其包括時間、現場設備總線地 址、現場設備停止運行(Ausfaelle)次數、錯誤圖表數量以及重複次數，其中錯誤圖表數量 就是協議規範違反次數，例如校驗和的不符合，以及重複次數就是現場設備嘗試發送數據 分組和為此獲得接收方的接收確認的次數。其中，只有上述基本信息作為現場總線診斷裝 置間的數據記錄進行交換。那麼，通過對相應現場總線診斷裝置的伺服器進行實際的訪問 可以讀到相應現場總線的單個現場設備的詳細信息。由此，信息的描繪是清楚的以及結構 對於用戶容易理解地構建。 應用用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的裝置的優點是，每個現場總線診斷 裝置除了用於相應現場總線數據採集的接口，還具有用於評估相應現場總線採集到的數據 的評估單元、用於存儲相應現場總線採集到的數據的存儲介質和與網絡連接、用於在網絡 中提供採集和存儲的數據的伺服器。此外，現場總線診斷裝置通過網絡相互連接，其中現場總線診斷裝置通過其伺服器彼此間交換存儲在存儲介質上的數據以及存儲交換的數據，以 至於不斷地在每個存儲介質上存儲所有的存儲介質採集到的和存儲的數據，以及通過至少 一個具有與網絡連接的客戶機的輸出單元所有的存儲介質的採集到的和存儲的數據是可 以調用的。因此，這個新裝置允許所有的現場總線系統的連續狀態分析以及由至少一個輸 出單元同時地、時間上和地點上相互獨立地對診斷數據進行訪問。
現在，該新的用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的方法以及相應裝置要藉助
於兩個實施例進行闡述。 其中 圖1顯示了第一實施例中的裝置示意圖， 圖2顯示了第二實施例中的裝置示意圖， 圖3顯示了層1的網表示意圖。 圖4顯示了層2的錯誤統計視圖的示意圖。 圖5顯示了層2的總線統計視圖的示意圖。 圖6顯示了層2的診斷列表視圖的示意圖。 圖7顯示了層2的實況列表(Live List)視圖的示意圖而 圖8顯示了根據第一實施例的錯誤出現時的裝置示意圖。 附圖標記列表 1.伺服器 2.客戶機 3.網糹各 4.現場總線診斷裝置 5.現場總線 6.輸出單元 7.接口 8.評估單元 9.存儲介質 10.乙太網 11.計算機 12.移動裝置 13.網絡瀏覽器 14.網絡伺服器 15.裝備(Anlage) 16.出錯現場總線 17.出錯現場設備 根據圖l，新的用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的裝置主要由至少兩個服 務器1和至少一個客戶機2組成，其通過網絡3相互連接，其中每個伺服器1集成在用於相 應待監視現場總線5的相應現場總線診斷裝置4中以及每個客戶機2集成在相應輸出單元
86中。
此外，在現場總線診斷裝置4中除了伺服器1還分別設置有
-用於待監視的現場總線5的數據採集的接口 7，
_用於採集到的相應現場總線5的數據評估的評估單元8以及
_用於採集到的相應現場總線5的數據存儲的存儲介質9。 在新的用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的裝置的功能中，相應現場總線5 上發送的數據通過現場總線診斷裝置4採集作為數據記錄，在相應評估單元8中評估以及 在相應存儲介質9中存儲。其中採集到的數據記錄通過評估結果擴展並作為帶有評估的數 據記錄存儲。此外，伺服器1通過網絡3相互交換數據以及將這些交換的數據存儲到相應 的存儲介質9，從而使這些交換的數據在所有的伺服器1中都是可以使用的。通過客戶機2 和網絡3可以在地點和時間上相互獨立地訪問所有的伺服器l，其中除了採集到的和存儲 的數據記錄，包括評估，所有伺服器1的交換的數據都可以使用。 為了使現場總線診斷裝置4的所有伺服器1和所有的客戶機2同時間(Uhrzeit) 運行，伺服器1和客戶機2通過網絡3與圖1中未標示出的時間伺服器連接。
根據圖l，在新的用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的裝置的第一實施例中， 網絡3是乙太網10。除此之外，輸出單元6是帶有相應網絡瀏覽器13作為客戶機2的計算 機11和移動裝置12以及集成在現場總線診斷裝置4中的伺服器1分別是網絡伺服器14， 其中網絡瀏覽器13和網絡伺服器14連接在乙太網10上。 通過與網絡瀏覽器13的連接以及網絡伺服器14到乙太網IO上的連接，所有的現 場總線診斷裝置4可以通過網絡伺服器14相互連接以及與計算機11和移動裝置12連接。 除此之外，每個現場總線診斷裝置4具有帶有相應存儲介質9的相應評估單元8，還具有接 口 7，其中每個現場總線診斷裝置4可以通過其接口 7與待監視的相應現場總線5連接起 來。 根據圖2，在新的用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的裝置的第二實施例中， 至少一個裝備15分別對應於至少兩個現場總線診斷裝置4，其中現場總線診斷裝置4如同 第一實施例來實施，以及可與計算機11和移動裝置12連接。 同樣在計算機11和移動裝置12中分別集成有與乙太網10相連的網絡瀏覽器13 以及在現場總線診斷裝置4中分別集成有與乙太網10相連的網絡伺服器14，從而使所有裝 備15的所有現場總線診斷裝置4可以通過乙太網10相互間連接以及與計算機11和移動 裝置12連接。 同樣，現場總線診斷裝置4還各自具有帶有存儲介質9的評估單元8以及具有接 口 7，其中，在這個實施例中，各個現場總線診斷裝置4通過其接口 7與對應裝備15的待監 視的相應現場總線5連接起來。 作為備選，每個裝備15的現場總線診斷裝置4通過圖2中未標示出的路由器相互 耦合或者相互分開，從而在一個或者多個裝備網絡(Anlage皿etzen)中，位於一個或多個 地點上分散的位置的裝備15的所有的現場總線診斷裝置4通過相應的路由器與乙太網10 相連。 在上述兩個實施例中，每個現場總線診斷裝置4監視相應現場總線5中的數據傳 輸。其中通過接口 7採集到相應現場總線5中的數據傳輸分別作為數據記錄、在相應評估單元8中對其進行評估以及與評估一起存儲在相應存儲介質9中。這些數據記錄包括的信 息關於 (1).現場設備狀態和設備特有信息，如
-總線地址和現場設備類型 _現場設備處於啟動或開始階段、穩定運行(im stationaerenBetrieb)、關機或者 停止運行，-現場設備已經或者被錯誤地參數化或者配置，
-現場設備發送運行狀態，
-現場設備發送警告或者錯誤報告以及
_現場設備發送現場設備的輸入/輸出數據。
(2).涉及到現場總線和其與不同處理系統(現場設備、控制裝置和可視化裝置)
連接的狀態信息，如-連接狀態已經或被建立，-連接狀態已經或被撤銷， _連接性質，如周期性的、非周期性的、邏輯信道號碼。
(3).描繪總線特有參數的狀態信息，如
_拓撲，-傳輸方式，線路長度和傳輸速率，
_優先級、循環時間和中斷時間，
_錯誤統計，如電報重複或出錯電報。 因此，每個現場總線診斷裝置4監視相應現場總線5中的數據傳輸，其中相應現場 總線5中的數據傳輸通過相應現場總線診斷裝置4的接口 7和評估單元8作為上述數據記 錄不中斷地採集和評估以及存儲在相應存儲介質9中，從而使各個當前數據記錄和以前數 據記錄存儲在每個現場總線診斷裝置4中。 現場總線診斷裝置4藉助於廣播通過集成在每個現場總線診斷裝置4中的網絡服 務器14和乙太網10同時交換其網址，從而使在每個現場總線診斷裝置4上網絡伺服器14 的網址可以為所有其他現場總線診斷裝置4所調用。 如果現在計算機11和/或移動裝置12通過相應的網絡瀏覽器13和乙太網10與 任意現場總線診斷裝置4的網絡伺服器14連接，則藉助於計算機11和/或移動裝置14 一 方面可以訪問所有其他現場總線診斷裝置4的網絡伺服器14，另一方面可以訪問該現場總 線診斷裝置4當前採集到的、評估的並且存儲的數據記錄。其中，是否按照上述實施例訪問 一個或者多個裝備15的現場總線診斷裝置4是任意的。 現場總線診斷裝置4的網址或者當前採集到的數據記錄的數據交換可以不斷地、 按照規定的時間間隔或者應外部請求或命令實現。 藉助於現場總線診斷裝置4不斷的數據交換實現對所有現場總線診斷裝置4上採 集到的、評估的並且存儲的數據記錄的穩定和連續的更新。通過按照規定時間間隔的數據 交換(其中例如每個時間間隔為1秒到60秒之間)不連續地且以規定時間間隔地實現所 有現場總線診斷裝置4上採集到的、評估的並且存儲的數據記錄的更新。應外部請求或命 令的數據交換實現了不連續地和以任意特定時間間隔對所有現場總線診斷裝置4上採集到的、評估的並且存儲的數據記錄的更新，其中請求是在計算機11和/或移動裝置12中的 用戶輸入命令或者通過集成在評估單元8中的電腦程式來引發。 也可以考慮，數據交換隻在如下情況時進行，S卩，如果在任意的存儲介質9上當前 採集到的數據記錄與相應的上一次存儲的數據記錄不同。由此也實現了不連續地和以任 意特定時間間隔對所有現場總線診斷裝置4上採集到的、評估的並且存儲的數據記錄的更 新。 在每一個網絡伺服器14中安裝了網絡應用，藉此提供其他的網絡伺服器14的網 址以及當前採集到的、通過評估單元8評估的並且存儲在存儲介質9上的數據記錄。此外， 網絡應用具有多個、分級布置的層。 根據圖3，在最上層1中，網表中按照其網址表格式地列有所有的與網絡3、尤其是
乙太網10相連接的現場總線診斷裝置4。此外，顯示所有現場總線診斷裝置4的狀態，其中
狀態顯示分別是通過帶有著色的圖標的圖形表示。其中圖標在顏色中的著色為-紅色，如果當時在所顯示診斷裝置4對應的現場總線5中與該現場總線5的至少
一個現場設備的通信不可能時，-黃色，如果當時在所顯示診斷裝置4中存在具有至少一個偏差的診斷結果，該偏 差是與該現場總線診斷裝置4對應的現場總線5的現場設備與相應額定狀態的偏差，
_綠色，如果當時在與該診斷裝置4對應的現場總線5中沒有診斷結果以及
-灰色，如果當時所顯示的診斷裝置4未激活。
此外，在層1上布置有表格式的摘要列表，其中 _所有當時與網絡3、尤其是乙太網10連接的現場總線診斷裝置4的總量，-所有當時監視其對應現場總線5的現場總線診斷裝置4的總量， _所有其中當時存在具有至少一個偏差的診斷結果的現場總線診斷裝置4的總
量，該偏差是與相應現場總線診斷裝置4對應的現場總線5的現場設備與相應額定狀態之
間的偏差，以及-所有其中當時對分別與該現場總線診斷裝置4對應的現場總線5的監視未激活 的現場總線診斷裝置4的總量。 此外，對於所有的在網表和摘要列表中表示的格子，通過與光標相結合的工具提 示功能看到更多的信息。 通過對網表中的任意格子的確認實現由第一層到第二層的切換，在其中屬於現場 總線5的現場設備的狀態以表格的形式總結。所屬的還有錯誤統計、總線統計、診斷列表以 及實況列表的視圖。 根據圖4的錯誤統計的視圖一方面包括表格式的錯誤統計以及停止運行和重複 的圖表形式的圖形化評估，其中重複就是現場設備嘗試發送數據分組和接收器為此獲得接 收確認的次數。其中表格式的錯誤統計包含具有現場設備狀態顯示的列，其中，這些狀態顯 示分別又是通過帶有著色的圖標的圖形化表示。在第二層中，圖標的著色可能有紅色、黃 色、綠色和灰色。其中著色即-紅色，如果當時在診斷裝置4與屬於該圖標的現場設備之間不可能有通信，-黃色，如果屬於該圖標的現場設備與額定狀態存在偏差，-綠色，如果當時沒有對於屬於該圖標的現場設備的診斷結果以及
11
-灰色，如果當時屬於該圖標的現場設備未激活。 在表格式的錯誤統計的另外的列中列有總線地址、標籤、停止運行的次數以及對 於每臺現場設備的重複次數。 另一方面，錯誤統計的視圖上還布置有表格式的摘要列表，其中列有
-所有當時布置在現場總線5中的現場設備的總量，
_所有當時停止運行的現場設備的總量，-所有的其中當時分別存在具有偏差的診斷結果的現場設備的總量，該偏差是現 場設備與相應額定狀態的偏差，-主設備的數量、從設備的數量以及其他設備的數量，
_停止運行的主設備的數量以及
-主設備重複的總量 以及其他如IP位址、名稱、標籤(Tag)、測量狀態以及波特率。 根據圖5，總線統計視圖一方面包含表格式的列表，該列表在相應列中列出-具有通過圖標和著色的圖形化表示的現場設備的狀態顯示，-地址、標籤以及協議類型， -日期、控制時間(Kontrollzeit)，-數據交換時間以及-帶寬和數據傳輸率。 此外分別以圓圖的形式圖形化地表示協議分配和帶寬分配。 另一方面，總線統計的視圖上還布置有表格式的摘要列表，該列表與錯誤統計視 圖的摘要列表相同。 根據圖6在診斷列表視圖中一方面在表格式的診斷列表中、在相應列中列出
-具有通過圖標和著色的圖形化表示的現場設備的狀態顯示，
-標識號、地址、日期、時間以及
-從設備的標識號以及診斷細節， 其中診斷細節是對現場設備狀態的言語(verbal)解釋。這種言語解釋例如是-從設備停止運行，-從設備沒有準備好數據交換，-從設備必須重新參數化，或-從設備狀態OK。 另一方面，診斷列表視圖中同樣還布置有表格式的摘要列表，該列表既與錯誤統
計視圖的表格式摘要列表相同，也與總線統計視圖的表格式摘要列表相同。 根據圖7，在實況列表視圖中一方面以排列的形式總結了屬於現場總線5的現場
設備相應的狀態，其中狀態顯示又分別是通過帶有著色的圖標的圖形化表示。另一方面，在
實況列表視圖中同樣還布置有表格式的摘要列表，該列表與錯誤統計的、總線統計的以及
診斷列表的視圖的表格式摘要列表相同。 在所有的層2的視圖中也可以通過用光標激活的工具提示從所有的格子看到更 多的信息。 在這個位置可以看出，在圖3至7應用的網址、主機名稱以及日期說明是假設的說明而在實際上使用網絡應用時用實際的說明來替代。 在新的用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的裝置的設計中，在評估單元8中 至少要實現一個用於識別設備特有錯誤碼的翻譯器，其中翻譯器讀取由與現場總線5相連 的現場設備的廠商一起供應的文本文件而錯誤碼的言語解釋顯示在根據圖6的診斷列表 的視圖上。 由此，出現錯誤碼時在診斷列表視圖中使用該錯誤碼的翻譯來擴展當前採集到和 存儲的數據記錄。其中翻譯可以是言語提示，如"電報錯誤率嚴重"，"信號線中斷"，"對屏蔽 短路(Kurzschluss gegenSchirm)，，或者"電阻太大，，。 在另外的新的用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的裝置的設計中，在現場總 線診斷裝置4的評估單元8中分別安裝有軟體代理，其中每個軟體代理在相應的現場總線 5中出現錯誤時自主地通過其網絡伺服器14、乙太網10以及網絡瀏覽器13向計算機11和 /或移動裝置12例如通過電子郵件、SMS或者SNMP傳輸錯誤報告。 新的用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的裝置的作用方式現在例如應該在 第一實施例中闡述。此外認為，根據圖8，布置在現場總線16中的現場設備17處存在因接 觸部腐蝕的錯誤，這逐漸地導致現場總線5上的數據傳輸變差。其中首先通過現場總線診 斷裝置4隻採集和存儲單個的錯誤數據記錄。此外，現場總線診斷裝置4不斷通過其相應 的網絡伺服器14和乙太網IO交換其網址，從而可以不斷更新地在每個現場總線診斷裝置 4上調用所有其他現場總線診斷裝置4的網絡伺服器14的網址。 如果現在計算機11和/或移動裝置12通過其網絡瀏覽器13以及乙太網10與任 意現場總線診斷裝置4的網絡伺服器14相連，那麼計算機11和/或移動裝置12就有通過 網址對所有現場總線診斷裝置4的訪問。那麼在計算機11和/或移動裝置12顯示現場總 線診斷裝置4的當前採集到的、通過評估單元8評估的、存儲的數據記錄以及通過連結的網 址也顯示其它在層1中的現場總線診斷裝置4的存儲的數據記錄。 根據圖3在層1中，在網表中表格式地按照其網址列出所有的與乙太網IO相連接 的現場總線診斷裝置4以及顯示所有現場總線診斷裝置4的狀態。因為由現場設備17的 接觸部腐蝕引起的錯誤在現場總線16中，網址為x. y. z. 92的現場總線診斷裝置4對應的 圖標著色為紅色。其中首先紅色著色只表明，當時在所顯示的現場總線診斷裝置4的對應 的現場總線17中出現錯誤。 通過點擊該紅色著色圖標發生任意現場總線診斷裝置4通過該出錯的現場總線 診斷裝置4的層1向層2的切換。 在網址為x. y. z. 92的出錯的現場總線診斷裝置4的層2，屬於現場總線16的現場 設備的狀態總結在表格式的視圖中，如錯誤統計視圖、總線統計視圖、診斷列表視圖以及實 況列表視圖。 根據圖7，如果調用實況列表視圖，那麼屬於現場總線16的現場設備的相應狀態 以排列的形式通過帶有著色的圖標總結，其中總線地址為124的現場設備17的圖標著色為 紅色。 通過切換為根據圖4的錯誤統計視圖，其中顯示有表格式的錯誤統計和圖形化的 評估，增加對總線地址為124的現場設備17的停止運行和重複的次數的認識。其中目前為 止現場設備17有4次停止運行和21次重複。
切換到根據圖5的總線統計視圖的情況下，可以認識到出錯的現場設備17對現場 總線16帶寬的影響。 通過切換為根據圖6的診斷列表可以藉助現場設備17狀態的言語解釋認識到出 錯現場設備17的診斷細節，其中總線地址為124的現場設備17的狀態在時間的歷史上不 斷在"從設備停止運行"與"從設備狀態0K"之間變換。 最後通過總線地址為124的現場設備17的狀態的言語解釋以及停止運行次數和 必要重複次數可以帶來必要的措施，如現場設備17的維修。 其中可以考慮，網絡伺服器14中的網絡應用轉換成多種語言，從而使層中使用的 語言符合計算機11和/或移動裝置12的用戶的本國語言。其中層中語言的選擇或者可以 取決於計算機11和/或移動裝置12的網絡瀏覽器13的乙太網地址或者可以通過層1中 附加的選擇開關由用戶設置。 也可以考慮，在計算機11和/或移動裝置12上分別安裝評估軟體，藉此或者可以
實現現場總線診斷裝置的診斷數據的中央處理和存儲，或者可以完成對現場總線診斷裝置
4的數據記錄的擴展診斷和預測以及由此得出對單個現場總線5狀態的推論。 對於第一備選，評估軟體可以是應用軟體或者用 Net或Java的程式語言編寫的
電腦程式，其自主地詢問、評估以及存儲採集到的現場總線診斷裝置的數據記錄。如果在
評估中發現錯誤碼，那麼顯示警告或者通過電子郵件、SMS或SNMP通知用戶。 在第二備選中進行所有現場總線診斷裝置4的單個數據記錄的額定_實際對比，
其中由存儲的數據記錄分別計算出要與當前採集的數據記錄相比較的理論數據記錄。為了
確定理論數據記錄，使用數學-統計方法，如誤差計算，或者還有人工神經網絡。如果當前
採集到的數據記錄與理論數據記錄的偏差超過界限值，那麼在計算機11和/或移動裝置12
上就引發警報，其上顯示警報或者通過電子郵件、SMS或SNMP通知用戶。 還可以考慮，現場總線診斷裝置4通過集成在每個現場總線診斷裝置4上的網絡
伺服器13和乙太網10不僅交換其網址還交換其各個當前採集到的數據記錄，從而使所有
現場總線診斷裝置4的當前採集到的、評估的並且存儲的數據記錄存儲在每個現場總線診
斷裝置4上。 還可以考慮，如果現場總線診斷裝置4應外部請求相互交換存儲在存儲介質9上 的數據記錄，其中外部請求由評估單元8實現以及其中請求手動地通過評估單元8的操作 者或者通過集成在評估單元8中的程序引發。 作為備選，計算機11和/或移動裝置12也可以通過相應的網絡瀏覽器13和以太 網10同時與所有的現場總線診斷裝置4的網絡伺服器14連接，藉此對於每個現場總線診 斷裝置4在相應的網絡伺服器13中分別打開瀏覽器窗口 。那麼計算機11和/或移動裝置 12通過相應瀏覽器窗口就有了對所有現場總線診斷裝置4的訪問。那麼在計算機11和/ 或移動裝置12上當前採集的、通過相應評估單元8評估的、存儲的所有現場總線診斷裝置 4的數據記錄分別在層1或者只在層2顯示。 還可以考慮，網絡3為無線電網絡，諸如無線、UMTS或者藍牙，其中相應伺服器1和 客戶機2使用符合無線電網絡的網絡類型的無線電技術來配備。
1權利要求
一種用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的方法，其中通過至少兩個現場總線診斷裝置(4)採集相應的現場總線(5)的當前數據傳輸作為數據記錄以及將所述數據記錄存儲在所對應的存儲介質(9)上，其中每個現場總線診斷裝置(4)對應於現場總線(5)，其特徵在於，-採集到的數據記錄在集成在每個現場總線診斷裝置(4)中的評估單元(8)中進行診斷以及作為診斷的數據記錄存儲在所述所對應的存儲介質(9)中，-通過集成在每個現場總線診斷裝置(4)中的伺服器(1)將採集到的、診斷的並且存儲的數據記錄在網絡(3)中提供，其中所述現場總線診斷裝置(4)通過所述伺服器(1)和所述網絡(3)相互交換數據記錄以及被交換的數據記錄存儲在所述存儲介質(9)中，從而使除了所述採集到的、診斷的並且存儲的現場總線診斷裝置(4)的數據記錄還在每個存儲介質(9)上存儲了所有其他現場總線診斷裝置(4)的交換的數據記錄，以及-通過至少一個輸出單元(6)可以看到由至少一個任意伺服器(1)提供在所述網絡(3)中的採集到的、診斷的並且存儲的數據記錄，其中每個輸出單元(6)通過客戶機(2)與所述網絡(3)相連。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，-所述現場總線診斷裝置(4)不斷地、按照規定的時間間隔或者應外部請求彼此間交 換存儲在所述存儲介質(9)中的數據記錄，或者-只有在如下情況下才彼此交換存儲在所述存儲介質(9)中的數據記錄，S卩，如果在任 意的存儲介質(9)中當前採集到的數據記錄與對應的上一次存儲的數據記錄不同。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述外部請求由所述評估單元(6)實現， 其中所述請求通過所述評估單元(6)的操作者手動地引發或者通過集成在所述評估單元 (6)中的電腦程式引發。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於，通過乙太網(10)交換存儲 在所述存儲介質(9)上的數據記錄，對此在每個現場總線診斷裝置(4)中分別集成所述存 儲介質(9)以及分別集成網絡伺服器(14)，從而使所述現場總線診斷裝置(4)通過其相應 的網絡伺服器(14)經由所述乙太網(10)相連。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，在具有各自網絡瀏覽器(13)的計算機 (11)和/或移動裝置(12)上所有存儲介質(9)的所述採集到的並且存儲的數據記錄都是 可顯示和可評估的，對此所述存儲介質(9)通過相應的網絡伺服器(14)經由所述乙太網(10) 與所述計算機(11)的網絡瀏覽器(13)和/或移動裝置(12)相連。
6. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，在具有各自網絡瀏覽器(13)的計算機(11) 和/或移動裝置(12)上所有存儲介質(9)的所述採集到的並且存儲的數據記錄都是 可顯示和可評估的，對此所述存儲介質(9)通過任意現場總線診斷裝置(4)的相應的網絡 伺服器(14)經由所述乙太網(10)與所述計算機(11)的網絡瀏覽器(13)和/或移動裝置(12) 相連。
7. 根據權利要求5和6中任一項所述的方法，其特徵在於，在分別集成在每個現場總線 診斷裝置(4)中的評估單元(8)中完成所有存儲介質(9)的數據記錄的診斷，所述診斷實 現對單個現場總線(5)的狀態的推論。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，在所述相應評估單元(8)中完成的診斷通過相應的網絡伺服器(14)提供在所述乙太網(10)中，以及其中包括(1) 具有網表的層l，在其中按照其網址列出所有的與所述網絡(3)、尤其是乙太網 (10)連接的現場總線診斷裝置(4)以及顯示所有現場總線診斷裝置(4)的狀態，其中這些 狀態顯示分別是通過帶有著色的圖標的圖形化表示，以及(2) 具有錯誤統計視圖、總線統計視圖、診斷列表視圖以及實況列表視圖的層2，其中 _關於現場設備停止運行的次數以及數據分組重複次數的錯誤統計，_關於數據交換時間、帶寬以及數據傳輸率的總線統計，_關於診斷細節、現場設備狀態的言語解釋的診斷列表，以及-關於所有屬於所述現場總線(5)的現場設備的相應狀態的實況列表給出信息。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，為了識別與所述現場總線(5)相連接的現 場設備的設備特有錯誤碼，在所述現場總線診斷裝置(4)的每個評估單元(8)中實施至少 一個用於識別所述設備特有錯誤碼的翻譯器。
10. 根據權利要求7到9中任一項所述的方法，其特徵在於，在每個評估單元(8)中 -進行將採集到的數據記錄相對所述相應存儲介質(9)中存儲的數據記錄的額定-實際比較，其中由所述存儲的數據記錄分別確定要與所述當前採集到的數據記錄相比較的理 論數據記錄，和/或-自主地以如下方式評估所述採集到的數據記錄，即，使得在識別到錯誤碼時顯示警報 或者通過電子郵件、SMS或SNMP通知用戶。
11. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，每個數據記錄尤其包括 -時間_所述現場設備的總線地址， _現場設備停止運行的次數， -錯誤圖表數量以及 _重複次數， 其中-所述重複次數是現場設備嘗試發送數據分組和為此獲得接收方的接收確認的次數以及-錯誤圖表數量是違反協議規範的次數。
12. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，每個現場總線診斷裝置(4) 分別對應於帶有至少一個現場總線(5)的至少一個裝備(15)。
13. —種用於診斷網絡、尤其是診斷現場總線系統的裝置，所述現場總線系統包括用於 各個現場總線(5)的至少兩個現場總線診斷裝置(4)，其中每個現場總線診斷裝置(4)具有 用於相應現場總線(5)的數據採集的接口 (7)，其特徵在於，每個現場總線診斷裝置(4)除 了用於所述相應現場總線(5)的數據採集的接口 (7)還具有-用於評估所述相應現場總線(5)的採集到的數據的評估單元(8)， -用於存儲所述相應現場總線(5)的採集到的數據的存儲介質(9)，以及 -與網絡(3)相連的伺服器(1)以及所述現場總線診斷裝置(4)通過所述網絡(3)相互連接，其中所述現場總線診斷裝置(4)彼此交換存儲在所述存儲介質(9)上的數據以及存儲交換的數據，從而不斷地將 所有存儲介質(9)的採集到的並且存儲的數據存儲在每個存儲介質(9)上，以及可通過至 少一個帶有與所述網絡(3)相連的客戶機(2)的輸出單元(6)被調用。
14. 根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，使用每個現場總線診斷裝置(4)採集相 應現場總線(5)的數據傳輸作為數據記錄以及在所述相應評估單元(8)中診斷以及作為診 斷的數據記錄存儲在所對應的存儲介質(9)中。
15. 根據權利要求13和14中任一項所述的裝置，其特徵在於，在每個現場總線診斷 裝置(4)中分別集成了作為伺服器(1)的網絡伺服器(14)，從而使所述現場總線診斷裝置 (4)通過其相應的網絡伺服器(14)經由乙太網(10)相互連接以及與所述輸出單元(6)連 接，其中所述至少一個帶有所述客戶機(2)的輸出單元(6)是帶有網絡瀏覽器(13)的計算 機(11)和/或帶有所述網絡瀏覽器(13)的移動裝置(12)。
16. 根據權利要求13到15中任一項所述的裝置，其特徵在於，每個網絡伺服器(14) 具有網絡應用，通過該網絡應用在相應評估單元(8)中完成的診斷提供在所述乙太網(10) 中，其中所述網絡應用細分為多個層。
17. 根據權利要求16所述的裝置，其特徵在於，層l包含網表，其中按照其網址列出所 有與所述乙太網(10)相連接的現場總線診斷裝置(4)以及顯示所有現場總線診斷裝置(4) 的狀態，其中-如果當時在對應於所顯示診斷裝置(4)的現場總線(5)中不可能進行與所述現場總 線(5)的至少一個現場設備的通信，出現狀態l，-如果當時在所顯示診斷裝置(4)中存在具有至少一個偏差的診斷結果，出現狀態2， 該偏差是所述診斷裝置(4)所對應的現場總線(5)的現場設備與相應額定狀態的偏差，-如果當時在所顯示診斷裝置(4)所對應的現場總線(5)中沒有診斷結果，出現狀態 3，以及-如果當時所顯示診斷裝置(4)未激活，顯示狀態4。
18. 根據權利要求16和17中任一項所述的裝置，其特徵在於，層2具有錯誤統計視圖、 總線統計視圖、診斷列表視圖以及實況列表視圖，其中_關於現場設備停止運行的次數以及數據分組重複次數的錯誤統計，_關於數據交換時間、帶寬以及數據傳輸率的總線統計，-關於通過現場設備狀態的言語解釋的診斷細節的診斷列表，以及-關於所有屬於所述現場總線(5)的現場設備的相應狀態的實況列表給出信息。
全文摘要
本發明的名稱為用於診斷網絡尤其是診斷現場總線系統的方法和裝置，來實現所有現場總線系統的連續狀態分析以及同時地、相互獨立地以及從不同的地點進行對診斷數據的訪問。如下實現，即採集到的數據記錄在集成在每個現場總線診斷裝置中的評估單元中診斷以及作為診斷的數據記錄存儲在所對應的存儲介質中，通過集成在每個現場總線診斷裝置中的伺服器，將採集到的、診斷的並且存儲的數據記錄提供在網絡中，以及通過至少一個輸出單元，所有的現場總線診斷裝置都可以看到由至少一個任意伺服器提供在網絡中的採集到的、診斷的並且存儲的數據記錄，其中每個輸出單元通過客戶機與網絡連接。這種診斷方法和裝置應用於網絡尤其是現場總線系統的監視。
文檔編號H04L12/26GK101741637SQ200910222140
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月6日 優先權日2008年11月6日
發明者S·希姆斯特德特, S·特裡賓 申請人:特雷賓和希姆施泰特過程自動化有限責任兩合公司