Entwicklung eines Gerätetreibers zur Ferndiagnose mit Hilfe von TIXI Alarm-Modems

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1 Informatik» Angewandte Informatik» Technische Informationssysteme Entwicklung eines Gerätetreibers zur Ferndiagnose mit Hilfe von TIXI Alarm-Modems Verteidigung des Großen Beleges Dresden, 7. Juni 2007

2 Gliederung Motivation TIXI-Alarm-Modems Fernwartungskonzept von Tixi.Com Betriebsphase des Alarm-Modems TIXI-Konfigurationswerkzeuge Konzepte der Treiberkapsel Aufbau des Analysedatensatzes Signalauswahl Signalaufzeichnung Weitere Funktionen der Treiberkapsel Test der Treiberkapsel Zusammenfassung und Ausblick Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 2

3 Motivation verschiedene Fernwartungslösungen existieren bereits Fernwartung über Ethernet Fernwartung über Telefonverbindung Probleme: entsprechende Schnittstelle (Ethernet) muss verfügbar sein bei Telefonverbindung ist Standleitung erforderlich nur für analoges Telefonnetz möglich Treiberkapsel kann nur mit Siemens Steuerungen arbeiten Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 3

4 Motivation Fernwartung mit TIXI-Alarm-Modems PROZESS Alarm-Modem ist über Standardmedium mit Steuerung verbunden Alarm-Modem bietet den Zugang zum Weitverkehrsnetz (analoges Telefonnetz, ISDN, GSM, Ethernet) Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 4

5 Motivation Fernwartung mit TIXI-Alarm-Modems autonome Arbeitsweise der Alarm-Modems sichert eine kosteneffiziente Nutzung der Telefonverbindung universelle Befehlssprache ermöglicht die Fernwartung von Steuerungen verschiedener Hersteller AutoSPy Treiberkapsel: TIXI Alarm- Modem Siemens SIMATIC S7 Moeller Easy ABB AC010 Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 5

6 TIXI-Alarm-Modems Motivation TIXI-Alarm-Modems Fernwartungskonzept von Tixi.Com Betriebsphase des Alarm-Modems TIXI-Konfigurationswerkzeuge Konzepte der Treiberkapsel Aufbau des Analysedatensatzes Signalauswahl Signalaufzeichnung Weitere Funktionen der Treiberkapsel Test der Treiberkapsel Zusammenfassung und Ausblick Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 6

7 Fernwartungskonzept von Tixi.Com automatische Alarmierung des Wartungspersonals im Fehlerfall Überwachung des Steuerungssystems bei Alarm kann SMS, Fax oder versendet werden mehrstufiges Alarm-Modell durch Quittierung Fernschalten der Anlage durch SMS oder Anruf Alarm-Modem muss Daten des Steuerungssystems speichern durch Feature-Pack Datalogging wird Zustandsprotokoll erstellt Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 7

8 Betriebsphase des Alarm-Modems Prozess-Schnittstelle Signalverarbeitung Konfiguration External Bus Input-Ports Output-Ports External Variables Variables-Processing Event-States Scheduler Event-Handler PROCCFG Database SCHEDULE Database EVENTS Database LOG Database Job-Generator TEMPLATE Database ISP Database Log-System Job-System USER Database SMS Fax Express- Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 8

9 Das Inbetriebnahmewerkzeug TILA TILA = TIXI Alarm-Editor komfortable assistentengeführte Inbetriebnahme Speicherung der Dialogdaten in TiXML-Projektdatei in Funktionsumfang stark eingeschränkt Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 9

10 Das Werkzeug TICO TICO = TiXML-Console Terminalprogramm zur Arbeit mit Alarm-Modems häufig benutzte Befehle in Template-Box Erstellen eines Abbildes der Konfiguration des Alarm- Modems (TICO-Projektdatei) Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 10

11 Die Befehlssprache TiXML Sprache zum Datenaustausch und zur Konfiguration Grundlage der TILA- und TICO-Projektdateien lehnt an XML-Standard an Einsparung an Datenvolumen durch Dummyattribut _ XML: <vorname>tobias</vorname> TiXML: <vorname _= Tobias /> Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 11

12 Konzepte der Treiberkapsel Motivation TIXI-Alarm-Modems Fernwartungskonzept von Tixi.Com Betriebsphase des Alarm-Modems TIXI-Konfigurationswerkzeuge Konzepte der Treiberkapsel Aufbau des Analysedatensatzes Signalauswahl Signalaufzeichnung Weitere Funktionen der Treiberkapsel Test der Treiberkapsel Zusammenfassung und Ausblick Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 12

13 Analysedatensatz Variable: Eine Variable repräsentiert innerhalb des Alarm-Modems den Wert eines Signals der angeschlossenen Steuerung. (Ein-/Ausgänge, Zähler, Timer, ) Prozess-Variablen: Der Wert dieser Variablen ergibt sich aus der Verknüpfung anderer Variablen. Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 13

14 Analysedatensatz Bezeichnet alle Änderungen an der Konfiguration des Alarm-Modems, welche das Funktionieren der Signalaufzeichnung sicherstellen. Warum sollte ein Analysedatensatz verwendet werden: unvollständiges oder inkonsistentes Datalogging-Book verfügbare Datalogs für Monitoring ungeeignet Vergleichbarkeit der Signale nicht gewährleistet (Triggerbedingungen werden fehlerhaft ausgewertet) TILA regelt das Erstellen von Datalogs mit starken Einschränkungen Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 14

15 Analysedatensatz - Signalauswahl Bus Station 1 Station 2 Station 3 Datalog 1 Datalog 2 V1 V1 V1 V2 V3 V2 V3 V2 V3 Datalog des Analysedatensatzes Informationen über Variablen: symbolischer und technischer Name, Typ, Adresse im Speicher des Alarm- Modems Quellen: TILA-Projektdatei, TICO-Projektdatei, direkt aus Alarm-Modem Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 15

16 Analysedatensatz - Signalauswahl dialoggeführte Auswahl der Signale in der Treiberkapsel Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 16

17 Analysedatensatz - Signalaufzeichnung Prozess-Schnittstelle Signalverarbeitung Konfiguration External Bus Input-Ports Output-Ports External Variables Variables-Processing Event-States Event-Handler Scheduler PROCCFG Database SCHEDULE Database EVENTS Database LOG Database 1. Verfahren: manuelles Auslösen (durch DoOn-Befehl) 2. Verfahren: zeitgesteuertes Auslösen 3. Verfahren: in Abhängigkeit einer Variablen [<SetConfig _= SCHEDULE/Schedule > _= EVENTS/EventHandler > TEMPLATE [<SetConfig_= LOG/LogDefinition/Records _= PROCCFG/EventStates > > Database <ASPLog_8804> Job-Generator <ASPLog_8804 _= ASPLog_8804 <Var_0 _= Bit value= /Process/Bus1/Device_0/Variable_1 Name= AutoSPy EventHandler > EventGenerator > Name= AutoSPy EventGenerator > ISP format= R16 /> Database <Var_1 <BinLog <Minute _= Bit _= 0-59 /> _= ASPLog_8804 /> value= /Process/Bus1/Device_0/Variable_0 format= R16 /> <Event _= ASPLog_8804 /> </ASPLog_8804> Log-System Job-System <ProcessVar _= Process/Bus1/Device_0/Variable_0 USER flank= both /> </SetConfig>] Database </SetConfig>] <Enabled _= FAST /> </ASPLog_8804> [<SetConfig SMS _= LOG/LogDefinition/LogFiles Express- Fax > </SetConfig>] <ASPLog_8804 size= contenttype= binary record= ASPLog_8804 /> </SetConfig>] Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 17

18 Analysedatensatz - Signalaufzeichnung Ringspeicher des Datalogs wird mit Datalog-Einträgen gefüllt Verfahren Auslesestrategie Verbindung zum Alarm-Modem manuelles Auslösen direkt nach Senden des DoOn-Befehls muss immer gehalten werden zeitgesteuert wenn mit neuen Datalog-Einträgen gerechnet werden kann nur notwendig, wenn Datalog-Einträge ausgelesen werden variablengesteuert so oft wie möglich muss immer gehalten werden Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 18

19 Analysedatensatz - Signalaufzeichnung <ReadLog> <ID_1 _="2007/06/02,02:58:00"> <Var_0 _="1" /> <Var_1 _="0" /> </ID_1> <ID_2 _="2007/06/02,02:58:04"> <Var_0 _="0" /> <Var_1 _="1" /> </ID_2> <ID_3 _="2007/06/02,02:58:06"> <Var_0 _="0" /> <Var_1 _="1" /> </ID_3> <ID_4 _="2007/06/02,02:58:12"> <Var_0 _="1" /> <Var_1 _="0" /> </ID_4> <ID_5 _="2007/06/02,02:58:15"> <Var_0 _="1" /> <Var_1 _="0" /> </ID_5> <ID_6 _="2007/06/02,02:58:17"> <Var_0 _="0" /> <Var_1 _="1" /> </ID_6> <ID_7 _="2007/06/02,02:58:20"> <Var_0 _="0" /> <Var_1 _="1" /> </ID_7> </ReadLog> Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 19

20 Analysedatensatz Abtastzeiten Verfahren manuelles Auslösen Serielle Kommunikation oder Wählverbindung Regelfall: 4-5 Sekunden TCP/IP Regelfall: 1 Sekunde zeitgesteuert (worst-case: mit 9600Baud 8 Sekunden) Minimum 1 Minute (in Abständen durch andere Aufgaben des Alarm- Modems verzögert) (dafür äquidistant und planbar) variablengesteuert theoretisch zu jeder Sekunde (praktische Umsetzbarkeit aber durch Vorhandensein eines Taktsignals erschwert) Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 20

21 Weitere Funktionen der Treiberkapsel auswählbare Zeitbasis der Signalaufzeichnung Formatkonvertierung automatisches Wiederverbinden kosteneffiziente Nutzung der Wählverbindung bei zeitgesteuerter Datenerfassung Toolbox zur Automatisierung verschiedener Aufgaben Uhr des Alarm-Modems stellen Modeminformationen auslesen Zurücksetzen des Alarm-Modems Werkzeuge zum Konfigurationsmanagement Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 21

22 Weitere Funktionen der Treiberkapsel Erzeugen eines Sicherungspunktes Rettung der ursprünglichen Konfiguration im Fehlerfall Erstellen eines Abbildes der Konfigurationsdatenbanken des Alarm-Modems wird in Signalspurdatei (*.trc-datei) gespeichert Entfernen von Fragmenten des Analysedatensatzes Signalspurdokument (*.trc-datei) nicht mehr vorhanden schnelles Entfernen aller Analysedatensätze Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 22

23 Test der Treiberkapsel Motivation TIXI-Alarm-Modems Fernwartungskonzept von Tixi.Com Betriebsphase des Alarm-Modems TIXI-Konfigurationswerkzeuge Konzepte der Treiberkapsel Aufbau des Analysedatensatzes Signalauswahl Signalaufzeichnung Weitere Funktionen der Treiberkapsel Test der Treiberkapsel Zusammenfassung und Ausblick Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 23

24 Aufbau des Laborarbeitsplatzes analoges Modem Diamond SupraExpress 56 Telefonanlage TELNET MINI1x4F Notebook Samsung R40 TAE-Anschlusskabel TAE-Anschlusskabel RJ45-Cross-Kabel (Ethernet) Entwicklungsund Test-PC COM2 HM71 HE76 Spannungsquelle Schalter Siemens Simatic S COM2 COM1 COM2 COM1 MPI COM1 serielles Anschlusskabel MPI-Anschlusskabel Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 24

25 Ausgewählte Testläufe verschiedene Testläufe zur Erprobung der drei Verfahren zum Erstellen von Datalog-Einträgen kosteneffiziente Nutzung der Wählverbindung über mehrere Stunden automatisches Wiederverbinden zum Alarm-Modem unter Verwendung der drei verschiedenen Kommunikationsmedien Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 25

26 Zusammenfassung und Ausblick Motivation TIXI-Alarm-Modems Fernwartungskonzept von Tixi.Com Betriebsphase des Alarm-Modems TIXI-Konfigurationswerkzeuge Konzepte der Treiberkapsel Aufbau des Analysedatensatzes Signalauswahl Signalaufzeichnung Weitere Funktionen der Treiberkapsel Test der Treiberkapsel Zusammenfassung und Ausblick Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 26

27 Zusammenfassung Kritik an der Verwendung von TIXI-Alarm-Modems: nicht für das Erfassen von zeitkritischen Ereignissen konzipiert durch großes Pollintervall kann kein Rückschluss auf den tatsächlichen Signalverlauf gezogen werden Kritik an der Treiberkapsel: derzeit keine Überprüfung der Machbarkeit eines schreibenden Eingriffes in die Konfiguration des Alarm-Modems (Plausibilitätskontrolle) Treiberkapsel erkennt den Verlust einer Verbindung über Timeouts (besser: Nutzung der spezifischen Steuersignale) Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 27

28 Ausblick Erweiterungsmöglichkeiten der Treiberkapsel: Erzeugen eines internen Taktsignals zur Optimierung des dritten Verfahrens zum Erstellen von Datalog-Einträgen (variablengesteuert) Optimierung der kosteneffizienten Nutzung der Wählverbindung Werkzeug zur Konvertierung des Sicherungspunktes aus Signalspurdatei (*.trc-datei) in TICO-Projektdatei (*.cnf-datei) Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 28

29 Entwicklung eines Gerätetreibers zur Ferndiagnose mit Hilfe von TIXI Alarm-Modems. Tobias Luckner Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Tobias Luckner Fernwartung mit TIXI Alarm-Modems Folie 29