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WO2016087149A1 - Verfahren zum überschreiben eines nicht-flüchtigen speichers eines feldgerätes - Google Patents

Verfahren zum überschreiben eines nicht-flüchtigen speichers eines feldgerätes Download PDF

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Publication number
WO2016087149A1
WO2016087149A1 PCT/EP2015/075501 EP2015075501W WO2016087149A1 WO 2016087149 A1 WO2016087149 A1 WO 2016087149A1 EP 2015075501 W EP2015075501 W EP 2015075501W WO 2016087149 A1 WO2016087149 A1 WO 2016087149A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
application
field device
volatile memory
firmware
specific firmware
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/075501
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Immanuel Vetter
Niels DONKERS
Endre LÀZÁR
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg filed Critical Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Publication of WO2016087149A1 publication Critical patent/WO2016087149A1/de

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0426—Programming the control sequence
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/20—Pc systems
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    • G05B2219/25064—Update component configuration to optimize program execution
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32144—Define device description using dd files

Definitions

  • the invention relates to a method for overwriting a non-volatile memory of a field device.
  • Sensors for measuring process variables include fill level gauges, flowmeters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity meters, etc., which record the respective process variables level, flow, pressure, temperature, pH or conductivity.
  • Actuators, such as valves or pumps, are used to influence process variables
  • Field devices are in principle all devices that are used close to the process and the
  • field devices are thus understood to mean, in particular, also remote I / Os, radio adapters or in general devices which are arranged on the field level.
  • a variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.
  • communication between at least one higher-level unit and the field devices generally takes place via a bus system, such as Profibus® PA, Foundation Fieldbus® or HART®.
  • the bus systems can be designed both wired and wireless.
  • the higher-level unit is used for process control, process visualization, process monitoring and commissioning and operation of the field devices and is also referred to as a configuration / management system. Programs based on parent
  • Units run independently are for example the operating tool or operating program FieldCare the company group Endress + Hauser, the Pactware operating tool, Fisher-Rosemount AMS operating tool or Siemens PDM operating tool.
  • Operator tools integrated into control system applications include Siemens' PCS7, ABB's Symphony, and Emerson's Delta V.
  • the term 'operation of field devices' in particular the configuration and parameterization of field devices, but also the diagnosis for the early detection of errors to the
  • Such field devices in this case include electronics with a computing unit, for example.
  • a microprocessor on which or runs a firmware that is used for controlling and regulating the field device. This firmware is created by the field device manufacturers and corresponding to the field device
  • the firmware includes all possible functionalities of the field device, completely independent of what application-specific tasks are later considered with the field device.
  • the field device is thus supplied by the field device manufacturers with a firmware that is completely overloaded for later use.
  • the operating tools or operating devices or also operating programs already described above are used. Since not all field devices offer the same functionality, especially with field devices from different field device manufacturers, these diverge
  • the device description file can be stored in the field device or on an external data medium.
  • An operator panel extracts the data for configuration or parameterization of the
  • Field device required information from the device description file. This makes it possible to use different field devices from different manufacturers across platforms with a single operator panel.
  • FF Fieldbus Foundation
  • HAF HART Communication Foundation
  • PNO Profibus user organization
  • EDDL Electronic Device Description Language
  • the measured values must already be processed in the field device by means of extensive functions. This requirement is essentially determined by a full, i. the totality of
  • the object is achieved by a method for overwriting a non-volatile memory of a field device with a
  • application specific firmware is capable of a
  • Use case firmware created. For this purpose, a device description file describing the field device with regard to all its functionalities is used, and the functionalities required for the specific application or use case are filtered out and then a
  • firmware generally refers to a program or software that has functions for controlling and regulating the
  • Field device contains.
  • the firmware in contrast to the known from the prior art modular software strategies that describe a full firmware, the firmware according to the teaching of the invention by adapting to a reduced specific application or application. This offers the advantage that the one needed for the application-specific firmware
  • Method is provided that a check of the overwriting of the application-specific firmware in the non-volatile memory of the field device is performed.
  • a smartphone or a portable computer, in particular a tablet is used as the operating device.
  • Automation system is performed. In particular, it is provided that at the time of commissioning and before overwriting the
  • commissioning refers to the first intended use of the field device. This typically takes place when integrating the field device in an existing automation system.
  • Device description file is performed with the device description file or device description files on the server and in the event that on the server a new or more recent
  • the application-specific firmware is generated via a linker which compiles object files which were generated via a compiler.
  • Fig. 2 a schematic representation of the invention.
  • Figure 1 shows a schematic representation of the prior art.
  • the basic structure of field devices 2 is essentially always the same. These include a sensor and / or actuator unit 8 for measuring or setting a process variable, an I / O unit 9 for connecting the field device to a field bus, an input / output unit 10, for example a touch screen, for obtaining information from the fieldbus Field devices 2 read or enter and a main electronics 1 1, which produces the necessary electrical connections between the individual units and performs the necessary control and / or regulation of the individual units.
  • the main electronics 1 1 a Computing unit 12 on which a firmware is executed, which was previously written in a non-volatile memory of the field device.
  • This full-scale firmware 3a which maps all functionalities of the field device 2, is in turn written by the field device manufacturer into the non-volatile memory 1 of the field device 2. Upon delivery of the field device 2 are thus all possible functionalities, ie the entirety of the functionalities 6 of the field device 2 fixed. In other words, the set of field device 2 available
  • Flow meter for an application-specific task measures the mass and density, whereas the temperature is not measured.
  • the full firmware 3a in which all three functionalities are implemented, is overloaded. In FIG. 1, this assignment of functionality and parameters or
  • Functionality a has the parameters a1 and a2.
  • the functionality a "measure temperature" represent and on the parameter a1, this can be activated, whereas via the parameter a2 whose unit, for example. Kelvin or degrees Celsius, is set.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the invention.
  • the essential structure of the field device is the same as previously described.
  • the firmware differs in the non-volatile memory is different. This is adapted to an application-specific task.
  • the method according to the invention for writing the application-specific firmware into the non-volatile memory 1 of the field device 2 comprises the following steps: a. Prepare an operating device 4 for overwriting the non-volatile memory 1. For this purpose, on the HMI device 4 a
  • Device description file 5 made available, for example, in which this is downloaded by means of the operating device 4 from a server on which the latest device description files are provided by the field device manufacturer. It is also conceivable, however, that these are manually, i. from an operator on the HMI device 4 is played.
  • the device description file 5 includes, as described above, all device functions and thus the entirety of the functionalities 6 of the respective field device 2, which were known or possible at the time of creation of the device description file 5 for the corresponding field device 2. Since the hardware of the various field devices or field device types normally differs, there are also different ones for each field device or field device type
  • Device description files 5 Accordingly, it is available make sure that the device description file 5 on the HMI device 4 to ensure that a matching to the field device 2
  • Device description file 5 is made available. This can take place either manually, ie in which the operator based on his knowledge of the field device 2, the corresponding
  • Device description file 5 makes available or in which an automatic detection, for example. By electronic readout of an identification code of the field device is performed. This is
  • Identification code can, for example, represent the serial number of the field device 2, and is typically stored on a so-called "Electronic Name Plate” (ENP for short) of the field device 2.
  • ENP also represents a non-volatile memory, in which for the corresponding field device 2 b.
  • an application-specific firmware 3b is created on the basis of the previously selected or derived subset of functionalities 7. In this case, according to the selection made previously, the application-specific firmware 3b has only a part of the functionalities in the device description file 5
  • the application-specific firmware 3b is written into the non-volatile memory 1 of the field device 2, so that the field device 2 is able to perform an application-specific task on the basis of the application-specific firmware 3b written in the non-volatile memory 1.
  • a check of the overwriting of the application-specific firmware in the non-volatile memory of the field device 2 is performed.
  • this adaptation of firmware 2 will be on-site, i. during commissioning of the field device in an automation system instead.
  • the field device points to performing the
  • inventive method still no firmware on or no firmware has been written to the non-volatile memory.
  • a portable computer or a smartphone is used as the operating device 4.
  • Examples of such a portable computer is a tablet or even a laptop.
  • Field device it is also conceivable that the method also in advance, i. before the field device 2 is integrated into the automation system, is carried out and / or that a part of the method step is performed before the actual startup of the field device 2 and a part thereafter.
  • Checking and / or updating the application-specific firmware 3b is performed. For this purpose, after establishing a connection to the field device 2 by means of the control unit 4, an information on the application-specific firmware 3b, for example. A version number, read from the field devices 2. This information may, for example, also be stored in the ENP or written in the application-specific firmware 3b be easy to read out. Based on this information, an association of the device description file 5 used to create the application-specific firmware 3b can be performed. Subsequently, via the operating device 4, a check used to create the application-specific firmware 3b
  • Device description files 5 and in the event that the server is a new or more recent device description file, a new application-specific firmware based on the new or
  • Object files created by a compiler are generated.
  • As a linker understood a computer program that brings together individual program module to an executable program.

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Abstract

Verfahren zum Überschreiben eines nicht-flüchtigen Speichers eines Feldgerätes mit einer anwendungsspezifischen Firmware, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: • a. Vorbereiten eines Bediengerätes zum Überschreiben des nicht-flüchtigen Speichers, wobei auf dem Bediengerät eine Gerätebeschreibungsdatei (Device Description) verfügbar gemacht wird, die eine Gesamtheit der Funktionalitäten des Feldgerätes beschreibt; • b. Ableiten/Auswählen einer Teilmenge von Funktionalitäten aus der für das Feldgerät zur Verfügung stehenden Gesamtheit der Funktionalitäten die in der Gerätebeschreibungsdatei beschrieben sind, • c. Erstellung einer anwendungsspezifische Firmware anhand der Teilmenge von Funktionalitäten; • d. Überschreiben der anwendungsspezifischen Firmware in den nicht-flüchtigen Speicher des Feldgerätes, sodass das Feldgerät anhand der in den nicht-flüchtigen Speicher geschriebenen anwendungsspezifischen Firmware in der Lage ist eine anwendungsspezifische Aufgabe durchzuführen.

Description

Verfahren zum Überschreiben eines nicht-flüchtigen Speichers eines
Feldgerätes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überschreiben eines nicht- flüchtigen Speichers eines Feldgerätes.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessauto- matisierungstechnik 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, usw., 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. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also insbesondere auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. In modernen Prozessanlagen erfolgt die Kommunikation zwischen zumindest einer übergeordneten Einheit und den Feldgeräten in der Regel über ein Bussystem, wie beispielsweise Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART®. Die Bussysteme können sowohl drahtgebunden als auch drahtlos ausgestaltet sein. Die übergeordnete Einheit dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und Bedienung der Feldgeräte und wird auch als Konfigurier- /Managementsystem bezeichnet. Programme, die auf übergeordneten
Einheiten eigenständig ablaufen, sind beispielsweise das Bedientool bzw. Bedienprogramm FieldCare der Firmengruppe Endress+Hauser, das Bedientool Pactware, das Bedientool AMS von Fisher-Rosemount oder das Bedientool PDM von Siemens. Bedientools, die in Leitsystem-Anwendungen integriert sind, sind das PCS7 von Siemens, das Symphony von ABB und das Delta V von Emerson. Unter dem Begriff 'Bedienen von Feldgeräten' wird insbesondere das Konfigurieren und Parametrieren von Feldgeräten, aber auch die Diagnose zwecks frühzeitiger Erkennung von Fehlern an den
Feldgeräten oder im Prozess verstanden.
Derartige Feldgeräte umfassen dabei eine Elektronik mit einer Recheneinheit, bspw. einen Mikroprozessor, auf der bzw. dem eine Firmware abläuft, die zur Steuerung und Regelung des Feldgerätes dient. Diese Firmware wird seitens der Feldgerätehersteller erstellt und in das Feldgerät entsprechend
eingebettet. Die Firmware umfasst dabei alle möglichen Funktionalitäten die das Feldgerät besitzt, völlig losgelöst davon, was für anwendungsspezifische Aufgaben später mit dem Feldgerät angedacht sind.
Das Feldgerät wird also seitens der Feldgerätehersteller mit einer für den späteren Anwendungszweck völlig überfrachteten Firmware ausgeliefert. Um nun ein Feldgerät, welches in einer Prozessanlage eingebunden werden soll, für seine vorgesehene Funktion entsprechend zu konfigurieren (auch parametrieren genannt) werden die bereits oben beschriebenen Bedientools bzw. Bediengeräte oder auch Bedienprogramme verwendet. Da nicht alle Feldgeräte die gleiche Funktionalität aufbieten, insbesondere bei Feldgeräten unterschiedlicher Feldgerätehersteller divergieren diese
Funktionalitäten, wird seitens der Feldgerätehersteller für jedes Feldgerät eine sogenannte Gerätebeschreibung bzw. Gerätebeschreibungsdatei (engl.:
Device Description; kurz: DD) bereitgestellt. Diese Gerätebeschreibungsdatei beschreibt alle Gerätefunktionen und umfasst somit die Gesamtheit der
Funktionalitäten des jeweiligen Feldgerätes. Die Gerätebeschreibungsdatei kann im Feldgerät oder auf einem externen Datenträger abgelegt sein. Ein Bediengerät extrahiert die zur Konfiguration bzw. Parametrierung des
Feldgerätes erforderlichen Informationen aus der Gerätebeschreibungsdatei. Dadurch lassen sich mit einem einzigen Bediengerät verschiedene Feldgeräte unterschiedlicher Hersteller plattformübergreifend bedienen.
Zwecks Schaffung einer einheitlichen Beschreibungssprache zur Erstellung derartiger Gerätebeschreibungsdateien für die Feldgeräte, haben die Fieldbus Foundation (FF), die HART Communication Foundation (HCF) und die
Profibus Nutzerorganisation (PNO) eine einheitliche elektronische
Gerätebeschreibungssprache (Electronic Device Description Language EDDL) erstellt. Die EDDL bzw. die entsprechende Electronic Device Description EDD ist in der Norm IEC 61804-2 definiert.
Um einen flexiblen Einsatz der Feldgeräte in verschiedenen Systemen zu vereinfachen müssen dazu die Messwerte bereits im Feldgerät mittels umfangreichen Funktionen aufbereitet werden. Diese Anforderung wird maßgeblich durch eine vollumfängliche, d.h. die Gesamtheit von
Funktionalitäten eines Feldgeräts beinhaltende Firmware realisiert, die typischerweise im Laufe der Zeit noch um weitere Funktionen erweitert wird.
Dies führt dazu, dass die Firmware was deren Speicherbedarf angeht relativ groß wird und somit ein entsprechender Speicher in dem Feldgerät vorhanden sein muss.
Daneben benötigt eine große Firmware (mit viel Funktionalität) auch eine schnellere Rechenleistung, die wiederum zu einem erhöhten Energiebedarf führt, welcher bei Feldgeräten, insbesondere bei Zweidraht-Feldgeräten oder auch batteriebetriebenen Feldgeräten, aber sehr begrenzt ist. Alternativ bei Beibehaltung der„aktuellen" Rechenleistung führt das Verarbeiten einer relativ großen Firmware zu einer Absenkung der Verarbeitungsgeschwindigkeit. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hinsichtlich der
Feldgeräteressourcen einsparende Firmware zu schaffen und diese in ein Feldgerät zu überschreiben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Überschreiben eines nicht-flüchtigen Speichers eines Feldgerätes mit einer
anwendungsspezifischen Firmware gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
a. Vorbereiten eines Bediengerätes zum Überschreiben des nichtflüchtigen Speichers, wobei auf dem Bediengerät eine
Gerätebeschreibungsdatei (engl. : Device Description) verfügbar gemacht wird, die eine Gesamtheit der Funktionalitäten des
Feldgerätes beschreibt;
b. Ableiten/Auswählen einer Teilmenge von Funktionalitäten aus der für das Feldgerät zur Verfügung stehenden Gesamtheit der
Funktionalitäten die in der Gerätebeschreibungsdatei beschrieben sind, c. Erstellung einer anwendungsspezifische Firmware anhand der
Teilmenge von Funktionalitäten;
d. Überschreiben der anwendungsspezifischen Firmware in den nichtflüchtigen Speicher des Feldgerätes, sodass das Feldgerät anhand der in den nicht-flüchtigen Speicher geschriebenen
anwendungsspezifischen Firmware in der Lage ist eine
anwendungsspezifische Aufgabe durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird eine für einen spezifischen Einsatzzweck bzw.
Anwendungsfall Firmware erstellt. Hierzu wird eine Gerätebeschreibungsdatei, die das Feldgerät hinsichtlich aller seiner Funktionalitäten beschreibt, verwendet und die für den spezifischen Einsatzzweck bzw. Anwendungsfall benötigten Funktionalitäten herausgefiltert und anschließend eine
anwendungsspezifische Firmware erstellt.
Unter dem Begriff der Firmware versteht man im Allgemeinen ein Programm bzw. eine Software, das Funktionen zur Steuerung und Regelung des
Feldgeräts enthält.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten modularen Softwarestrategien, die eine vollumfängliche Firmware beschreiben, wird die Firmware gemäß der erfindungsgemäßen Lehre durch Anpassen an einen spezifischen Einsatzzweck bzw. Anwendungsfall reduziert. Dies bietet den Vorteil, dass der für die anwendungsspezifische Firmware benötigte
Speicherbedarf reduziert wird. Zusätzlich wird auch noch die
Ausführungsgeschwindigkeit im Vergleich zum Ausführen einer
vollumfänglichen Firmware erhöht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Kontrolle des Überschreibens der anwendungsspezifischen Firmware in den nicht-flüchtigen Speicher des Feldgerätes durchgeführt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Bediengerät eine Smartphone oder ein tragbarer Computer, insbesondere ein Tablet, verwendet wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zumindest der Verfahrensschritt des
Überschreibens der anwendungsspezifischen Firmware in den nicht-flüchtigen Speicher während einer Inbetriebnahme des Feldgerätes in einer
Automatisierungsanlage durchgeführt wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme und vor dem Überschreiben der
anwendungsspezifischen Firmware in den nicht-flüchtigen Speicher noch keine Firmware in den nicht-flüchtigen Speicher geschrieben wurde.
Unter dem Begriff Inbetriebnahme ist die erstmalige bestimmungsgemäße Verwendung des Feldgerätes zu verstehen. Diese findet typischerweise beim Integrieren des Feldgerätes in eine bestehende Automatisierungsanlage statt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zum Verfügbar machen der
Gerätebeschreibungsdatei auf dem Bediengerät eine
Kommunikationsverbindung zu einem Server aufgebaut wird und die
Gerätebeschreibungsdatei von dem Server auf das Bediengerät
heruntergeladen wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Überprüfung und/oder Aktualisierung der anwendungsspezifischen Firmware durchgeführt wird, wobei hierzu eine Information zur anwendungsspezifischen Firmware aus dem Feldgeräte ausgelesen wird, wobei anhand der Information eine Zuordnung der zur Erstellung der anwendungsspezifischen Firmware herangezogenen Gerätebeschreibungsdatei durchgeführt wird und die zur Erstellung der anwendungsspezifischen Firmware herangezogenen
Gerätebeschreibungsdatei mit der bzw. den auf dem Server befindlichen Gerätebeschreibungsdatei bzw. Gerätebeschreibungsdateien durchgeführt wird und in dem Fall, dass auf dem Server eine neue bzw. aktuellere
Gerätebeschreibungsdatei vorliegt, eine neue anwendungsspezifische
Firmware basierend auf der neuen bzw. aktuellen Gerätebeschreibungsdatei erstellt wird und in den nicht-flüchtigen Speicher des Feldgerätes
überschrieben wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die anwendungsspezifische Firmware über einen Linker, der Objektdateien, die über einen Compiler erzeugt wurden, zusammenstellt, generiert wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung des Stands der Technik,
Fig. 2: eine schematische Darstellung der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Stands der Technik. Der prinzipielle Aufbau von Feldgeräten 2 ist im Wesentlichen immer gleich. Diese umfassen eine Sensor- und/oder Aktoreinheit 8, um eine Prozessgröße zu messen oder zu stellen, eine I/O- Einheit 9 um das Feldgeräte an einen Feldbus anzubinden, eine Ein/Ausgabeeinheit 10, bspw. ein Touchscreen, um Information aus dem Feldgeräte 2 auszulesen oder einzugeben und eine Hauptelektronik 1 1 , die die nötigen elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Einheiten herstellt und die nötige Steuerung und/oder Regelung der einzelnen Einheiten durchführt. Hierzu weist die Hauptelektronik 1 1 eine Recheneinheit 12 auf, auf der eine Firmware ausgeführt wird, die zuvor in einen nicht-flüchtigen Speicher des Feldgerätes geschrieben wurde.
Seitens des Feldgeräteherstellers wird eine vollumfängliche Firmware 3a erzeugt, die das Steuern und Regeln des Feldgerätes 2 für alle seine
Funktionen ungeachtet der späteren anwendungsspezifischen Aufgabe ermöglicht. Diese vollumfängliche Firmware 3a, die alle Funktionalitäten des Feldgerätes 2 abbildet wird wiederum seitens des Feldgeräteherstellers in den nicht-flüchtigen Speicher 1 des Feldgerätes 2 geschrieben. Bei Auslieferung des Feldgerätes 2 stehen somit alle möglichen Funktionalitäten, also die Gesamtheit der Funktionalitäten 6 des Feldgerätes 2 fest. Oder anders ausgedrückt, der im Feldgerät 2 zur Verfügung stehende Satz von
Funktionalitäten unterstützt den gesamten prinzipiellen Aufgabenbereich des Feldgerätes 2, ungeachtet des späteren angedachten Einsatzzweckes. Das Feldgerät 2 mit all seinen Funktionalitäten wird dann nach der Inbetriebnahme in einer Automatisierungsanlage auf die anwendungsspezifische Aufgabe konfiguriert bzw. parametriert, sodass meist nur ein Bruchteil der
Funktionalitäten aktiv verwendet wird. Da die Teilmenge der verwendeten Funktionalitäten 7 sehr unterschiedlich sein kann und die jeweilige Funktion möglichst allgemein nutzbar sein soll, verfügt fast jede Funktion über einen umfangreichen Parametersatz anhand dessen sich die jeweilige Funktion konfigurieren lässt. Beispielsweise verfügt ein Durchflussmessgerät über die Funktionalität„Masse messen", die
Funktionalität„Dichte messen" und/oder auch„Temperatur messen". Mittels spezifischen Parametern lassen sich diese Funktionalitäten zum einen aktivieren bzw. deaktivieren aber auch in dem Fall, dass sie aktiviert sind, entsprechend konfigurieren. So lässt sich, um wieder auf das vorherige Beispiel zurückzukommen, einstellen, dass ein spezifisches
Durchflussmessgerät für eine anwendungsspezifische Aufgabe die Masse und die Dichte misst, wohingegen die Temperatur nicht gemessen wird. Für diese anwendungsspezifische Aufgabe ist die vollumfängliche Firmware 3a, in der alle drei Funktionalitäten implementiert sind, überfrachtet. In Fig 1 ist diese Zuordnung von Funktionalität und Parameter bzw.
Parametersatz in dem rechten Kasten angedeutet, in dem bspw. die
Funktionalität a die Parameter a1 und a2 aufweist. Dabei kann bspw. die Funktionalität a„Temperatur messen" darstellen und über den Parameter a1 kann diese aktiviert werden, wohingegen über den Parameter a2 deren Einheit, bspw. Kelvin oder Grad Celsius, eingestellt wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Erfindung. Hierbei ist der wesentliche Aufbau des Feldgerätes gleich wie zuvor beschrieben.
Erfindungsgemäß unterscheidet sich jedoch die Firmware die in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben ist. Diese ist auf eine anwendungsspezifische Aufgabe hin angepasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren um die anwendungsspezifische Firmware in den nicht-flüchtigen Speicher 1 des Feldgerätes 2 zu schreiben umfasst die folgenden Schritte: a. Vorbereiten eines Bediengerätes 4 zum Überschreiben des nichtflüchtigen Speichers 1 . Hierzu wird auf dem Bediengerät 4 eine
Gerätebeschreibungsdatei 5 verfügbar gemacht, bspw. in dem diese mittels des Bediengerätes 4 von einem Server, auf dem die aktuellsten Gerätebeschreibungsdateien seitens des Feldgeräteherstellers bereitgestellt werden, heruntergeladen wird. Denkbar ist aber auch, dass diese manuell, d.h. von einem Bediener, auf das Bediengerät 4 aufgespielt wird.
Die Gerätebeschreibungsdatei 5 umfasst, wie eingangs beschrieben, alle Gerätefunktionen und somit die Gesamtheit der Funktionalitäten 6 des jeweiligen Feldgerätes 2, die zu dem Zeitpunkt der Erstellung der Gerätebeschreibungsdatei 5 für das entsprechende Feldgerät 2 bekannt bzw. möglich waren. Da sich die Hardware der verschiedenen Feldgeräte bzw. Feldgerätetypen normalerweise unterscheidet, gibt es auch für jedes Feldgerät bzw. Feldgerätetyp unterschiedliche
Gerätebeschreibungsdateien 5. Dementsprechend ist beim Verfügbar machen der Gerätebeschreibungsdatei 5 auf dem Bediengerät 4 darauf zu achten, dass eine zu dem Feldgerät 2 passende
Gerätebeschreibungsdatei 5 verfügbar gemacht wird. Dies kann entweder manuell stattfinden, also in dem der Bediener anhand seines Wissens über das Feldgerät 2 die entsprechende
Gerätebeschreibungsdatei 5 verfügbar macht oder in dem eine automatische Erkennung, bspw. durch elektronisches Auslesen eines Identifikationscodes des Feldgerätes, durchgeführt wird. Dieser
Identifikationscode kann bspw. die Seriennummer des Feldgerätes 2 darstellen, und ist typischerweise auf einer sogenannten„Electronic Name Plate" (kurz: ENP) des Feldgerätes 2 abgelegt. Das ENP stellt dabei ebenfalls einen nicht-flüchtigen Speicher dar, in dem für das entsprechende Feldgerät 2 spezifische Informationen abgelegt werden. b. Der nächste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Teilmenge von Funktionalitäten 7 aus der in der
Gerätebeschreibungsdatei 5 beschriebenen Gesamtheit der
Funktionalitäten 6 ausgewählt bzw. abgeleitet wird, die zur
Konfiguration des Feldgerätes 2 für einen spezifischen
Anwendungszweck bzw. für den anwendungsspezifischen Einsatz des Feldgerätes 2 benötigt werden. c. Im anschließenden Schritt wird eine anwendungsspezifische Firmware 3b anhand der zuvor ausgewählten bzw. abgeleiteten Teilmenge von Funktionalitäten 7 erstellt. Die anwendungsspezifische Firmware 3b weist dabei entsprechend der zuvor getroffenen Auswahl nur ein Teil der Funktionalitäten der in der Gerätebeschreibungsdatei 5
beschriebenen Funktionalitäten auf und ist somit, was deren Größe bzw. Speicherbedarf angeht, deutlich geringer als eine aus dem Stand der Technik bekannte vollumfängliche Firmware 3a, die alle in einer Gerätebeschreibungsdatei 5 beschriebenen Funktionalitäten
wiederspiegelt.
Im nächsten Schritt wird die anwendungsspezifische Firmware 3b in den nicht-flüchtigen Speicher 1 des Feldgerätes 2 geschrieben, sodass das Feldgerät 2 anhand der in den nicht-flüchtigen Speicher 1 geschriebenen anwendungsspezifischen Firmware 3b in der Lage ist eine anwendungsspezifische Aufgabe durchzuführen. e. In einem für das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich der
Erhöhung der Sicherheit vorteilhaften optionalen Schritt, wird eine Kontrolle des Überschreibens der anwendungsspezifischen Firmware in den nicht-flüchtigen Speicher des Feldgerätes 2 durchgeführt.
Typischerweise findet diese Anpassung der Firmware 2 Vorort, d.h. bei der Inbetriebnahme des Feldgerätes in einer Automatisierungsanlage statt. In diesem Fall, weist das Feldgerät bis zum Durchführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens noch keine Firmware auf bzw. wurde noch keine Firmware in den nicht-flüchtigen Speicher geschrieben.
Zum Übertragen bzw.„Flashen" wie es auch genannt wird, ist es vorteilhaft, wenn als Bediengerät 4 ein tragbarer Computer oder ein Smartphone eingesetzt wird. Beispiele für einen derartigen tragbaren Computer ist ein Tablet oder auch ein Laptop.
Neben dem Durchführen des Verfahrens bei der Inbetriebnahme des
Feldgerätes ist es aber auch denkbar, dass das Verfahren auch im Vorfeld, d.h. bevor das Feldgerät 2 in die Automatisierungsanlage integriert wird, durchgeführt wird und/oder, dass ein Teil der Verfahrensschritt vor der eigentlichen Inbetriebnahme des Feldgerätes 2 durchgeführt wird und ein Teil danach.
Weiterhin hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine
Überprüfung und/oder Aktualisierung der anwendungsspezifischen Firmware 3b durchgeführt wird. Hierzu wird nach dem ein Verbindungsaufbau zu dem Feldgerät 2 mittels des Bediengerätes 4 erfolgt ist, eine Information zur anwendungsspezifischen Firmware 3b, bspw. eine Versionsnummer, aus dem Feldgeräte 2 ausgelesen. Diese Information kann bspw. ebenfalls in dem ENP abgelegt sein oder in die anwendungsspezifische Firmware 3b geschrieben sein, sodass sie sich einfach auslesen lässt. Anhand dieser Information kann eine Zuordnung der zur Erstellung der anwendungsspezifischen Firmware 3b verwendeten Geratebeschreibungsdatei 5 durchgeführt werden. Anschließend kann über das Bediengerät 4 eine Überprüfung, der zur Erstellung der anwendungsspezifischen Firmware 3b verwendeten
Geratebeschreibungsdatei, mit der auf dem Server befindlichen
Gerätebeschreibungsdateien 5 durchgeführt werden und in dem Fall, dass auf dem Server eine neue bzw. aktuellere Gerätebeschreibungsdatei vorliegt, eine neue anwendungsspezifische Firmware basierend auf der neuen bzw.
aktuellen Gerätebeschreibungsdatei erstellt werden. Diese wird dann wiederum in den nicht-flüchtigen Speicher des Feldgerätes 2 überschrieben.
Bezüglich der Erstellung der anwendungsspezifischen Firmware 3b
wobei die anwendungsspezifische Firmware 3b über einen Linker, der
Objektdateien, die über einen Compiler erzeugt wurden, zusammenstellt, generiert wird. Als Linker ein Computerprogramm verstanden, das einzelne Programmmodul zu einem ausführbaren Programm zusammenführt.
Bezugszeichenliste
Nicht-flüchtiger Speicher
Feldgerät
Firmware
Bediengerät
Gerätebeschreibungsdatei
Gesamtheit der Funktionalitäten
Teilmenge der Funktionalitäten
Sensor- und/oder Aktoreinheit
I/O- Einheit
Ein/Ausgabeeinheit
Server

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Überschreiben eines nicht-flüchtigen Speichers (1 ) eines Feldgerätes (2) mit einer anwendungsspezifischen Firmware (3b), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
a. Vorbereiten eines Bediengerätes (4) zum Überschreiben des nichtflüchtigen Speichers (1 ), wobei auf dem Bediengerät (4) eine
Gerätebeschreibungsdatei (engl. : Device Description) verfügbar gemacht wird, die eine Gesamtheit der Funktionalitäten (6) des
Feldgerätes (2) beschreibt;
b. Ableiten/Auswählen einer Teilmenge von Funktionalitäten (7) aus der für das Feldgerät (2) zur Verfügung stehenden Gesamtheit der
Funktionalitäten (6) die in der Gerätebeschreibungsdatei (5)
beschrieben sind,
c. Erstellung einer anwendungsspezifische Firmware (3b) anhand der Teilmenge von Funktionalitäten (7);
d. Überschreiben der anwendungsspezifischen Firmware (3b) in den
nicht-flüchtigen Speicher (1 ) des Feldgerätes (2), sodass das Feldgerät (2) anhand der in den nicht-flüchtigen Speicher (1 ) geschriebenen anwendungsspezifischen Firmware (3b) in der Lage ist eine
anwendungsspezifische Aufgabe durchzuführen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei eine Kontrolle des Überschreibens der anwendungsspezifischen Firmware (3b) in den nicht-flüchtigen Speicher (1 ) des Feldgerätes (2) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei als Bediengerät (4) eine Smartphone oder ein tragbarer Computer, insbesondere ein Tablet, verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei zumindest der Verfahrensschritt des Überschreibens der anwendungsspezifischen Firmware (3b) in den nichtflüchtigen Speicher (1 ) während einer Inbetriebnahme des Feldgerätes (2) in einer Automatisierungsanlage durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme und vor dem Überschreiben der anwendungsspezifischen Firmware (3b) in den nicht-flüchtigen Speicher (1 ) noch keine Firmware in den nicht-flüchtigen Speicher (1 ) geschrieben wurde.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Verfügbar machen der Geratebeschreibungsdatei (5) auf dem Bediengerät (4) eine Kommunikationsverbindung zu einem Server (1 1 ) aufgebaut wird und die Geratebeschreibungsdatei (5) von dem Server (1 1 ) auf das Bediengerät (4) heruntergeladen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine Überprüfung und/oder
Aktualisierung der anwendungsspezifischen Firmware (3b) durchgeführt wird, wobei hierzu eine Information zur anwendungsspezifischen Firmware (3b) aus dem Feldgeräte (2) ausgelesen wird, wobei anhand der Information eine Zuordnung der zur Erstellung der anwendungsspezifischen Firmware (3b) herangezogenen Gerätebeschreibungsdatei (5) durchgeführt wird und die zur Erstellung der anwendungsspezifischen Firmware (3b) herangezogenen Gerätebeschreibungsdatei (5) mit der bzw. den auf dem Server (1 1 ) befindlichen Gerätebeschreibungsdatei bzw. Gerätebeschreibungsdateien durchgeführt wird und in dem Fall, dass auf dem Server (1 1 ) eine neue bzw. aktuellere Gerätebeschreibungsdatei vorliegt, eine neue
anwendungsspezifische Firmware (3b) basierend auf der neuen bzw.
aktuellen Gerätebeschreibungsdatei erstellt wird und in den nicht-flüchtigen Speicher (1 ) des Feldgerätes (2) überschrieben wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anwendungsspezifische Firmware (3b) über einen Linker, der Objektdateien, die über einen Compiler erzeugt wurden, zusammenstellt, generiert wird.
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