Im Umfeld der Prozesstechnik, insbesondere bei der Petrochemie, wird häufig der Foundation Fieldbus H1 (FF) eingesetzt. Er bietet umfangreiche Möglichkeiten zur Geräteparametrierung und -diagnose. Eine spezielle Parametrierschnittstelle am Sensor kann damit ebenso entfallen wie der möglicherweise lange und mitunter beschwerliche Weg zum Sensor. Die Prozessperipherie wird typischerweise an so genannten H1-Segmenten angeschlossen, die auch eigensicher ausgeführt sein können. Zahlreiche Hersteller bieten ein breites Spektrum an Sensoren und Aktoren für FF an. Um den Anwendern die Entscheidung für FF zu erleichtern und deren Investitionen zu sichern, müssen seitens der Hersteller die Kompatibilität und Interoperabilität insbesondere der Leittechnik verbessert werden und Übergänge zu etablierten Steuerungsarchitekturen geschaffen werden. Ein Beispiel hierfür ist das Gateway FG-100 FF/M von FF zu Modbus/TCP von Softing. Als Standard für die Kommunikation über Ethernet-TCP/IP hat sich Modbus-TCP in der Automatisierungstechnik etabliert. Basis hierfür bildet eine stabile Spezifikation, eine verfügbare Technologie und eine Vielzahl industrieller Seriengeräte wie Steuerungen beinahe jeder beliebigen Leistungsklasse. Wesentliche Vorteile dieser Systeme: Die Spezifikationen sind schon seit einigen Jahren stabil und der Einsatz erfordert kein grundsätzliches Umdenken beim Anwender. Diese Systeme sind nicht für verteilte Automatisierung, sondern für eine schnelle, zuverlässige Übertragung von Daten über Ethernet gedacht. Dementsprechend wurde einfach Ethernet-TCP/IP als eine weitere Übertragungstechnik für das bereits seit 1979 bekannte Modbus-Protokoll zugelassen. Die bewährten einfachen Modbus-Dienste wie das Lesen und Schreiben von Adressräumen wurden unverändert beibehalten und auf TCP/IP als Übertragungsmedium abgebildet. Das FG-100 FF/M agiert aus H1-Sicht als H1-Feldgerät mit einer Reihe von E/A-Blöcken, die unter Verwendung eines marktgängigen FF-Konfigurationswerkzeugs mit weiteren Blöcken anderer Feldgeräten verknüpft werden können. Für die H1-Konfiguration stellt das FG-100 FF/M wie jedes H1-Feldgerät eine entsprechende Gerätebeschreibungsdatei zur Verfügung, die vom jeweiligen H1-Konfigurator eingelesen wird. Ob der FF-Konfigurator Teil eines Leitsystems ist oder ob es sich um eine Stand-alone-Anwendung handelt, ist unerheblich. Für den Zugang zum H1-Segment kann das Linking Device FG-100 FF/HSE von Softing verwendet werden. Das Gateway stellt vier voneinander unabhängige H1-Segmente zur Verfügung. Der Messwert eines Sensors (AI-Block) kann mit einem Ausgangsblock (MAO-Block) des Gateways verknüpft werden.Damit wird der Messwert Bestandteil des im Gateway gehaltenen Prozessabbilds, das von der Modbus-Seite aus gelesen werden kann. Umgekehrt kann eine Sollwertvorgabe von einem Modbus/TCP-Gerät in das Gateway geschrieben werden. Auch diese wird dadurch Bestandteil des internen Prozessabbilds und kann über einen Eingangsblock des Gateways mit einem Aktor im Feld verbunden werden. Auf der Modbus-Seite implementiert das Gateway die übliche Registerschnittstelle. Es agiert als Server, der mehreren Clients gleichzeitig Zugriff auf die Prozessdaten gewährt, die mit den von Modbus definierten einzelnen und kombinierten Schreib- und Lesefunktionen übertragen werden. Durch die zuvor beschriebene Funktionsweise des Geräts besteht eine klare Trennung der H1- und der Modbus/TCP-Seite. Dementsprechend ist eine voneinander unabhängige Konfiguration beider Seiten möglich, ohne dabei spezielles Know-how der anderen Seite haben zu müssen. Zur Integration des Gateways Modbus/TCP-seitig verfügt das Gerät über einen integrierten Web Server. Dieser stellt für die entsprechenden Dienste benutzerfreundliche und übersichtliche HTML-Seiten zur Verfügung.
Netzwerkadministration, Server- und Client-Konfiguration im Browser
Ergänzt wird die Funktionalität durch eine Online-Hilfe – so kann auf die Bedienungsanleitung weitestgehend verzichtet werden. Die Web-Seiten können durch Eingabe der IP-Adresse über jeden Standard-Browser aufgerufen werden. Der Modbus-Server des Gateways erfordert außer der Einstellung des IP-Ports keine Konfiguration, da das Mapping der lokalen FF-Funktionsblöcke auf die Modbus-Register festgelegt ist. Auch die Konfiguration der Modbus-Client-Funktion erfolgt über das Web-Interface. Quelldaten in Form der Registeradresse, Datentrigger (Werteveränderungen oder Zeitbedingungen) und Zielgeräte (IP und Registeradresse) werden hier individuell festgelegt. Darüber hinaus dient das Web-Interface zur Netzwerkadministration des Gateways und zur Ausführung umfangreicher Diagnose- und Inbetriebnahmefunktionen. Neben einem ausführlichen Selbsttest, Status- und Versionsinformationen sind auch die Prozessdaten und Zustandsinformationen der angeschlossenen Feldgeräte abrufbar. Durch eine Up- und Download-Funktion können alle im Gateway vorhandenen Konfigurationsdaten über das Web-Interface gesichert und wieder auf das Gerät übertragen werden, sodass bei einem Gerätetausch keine erneute Konfiguration erforderlich ist.☐
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