DE102012109348A1

DE102012109348A1 - Verfahren zum sicheren Bedienen eines Feldgerätes

Info

Publication number: DE102012109348A1
Application number: DE201210109348
Authority: DE
Inventors: Thorsten Deuser; Thomas Fridolin Döbele; Stefan Griner; Robert Kölblin
Original assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Current assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedienen eines Feldgerätes (F1–F4) der Automatisierungstechnik, das über eine Kommunikationsschnittstelle bedienbar ist, wobei sich ein Bediener über ein Passwort, welches einer spezifischen Benutzerrolle zugeordnet ist, am Feldgerät (F1–F4) anmeldet, wobei anhand der spezifischen Benutzerrolle Zugriffsrechte auf Parameter des Feldgerätes (F1–F4) vergeben sind und das Feldgerät (F1–F4) nur die zulässigen Parameter zur Parametrierung des Feldgerätes freischaltet und wobei das Verfahren zur Anmeldung am Feldgerät folgende Verfahrensschritte vorsieht:
– Eingabe des Passwortes,
– Ermittlung, der entsprechend des eingegebenen Passwortes, hinterlegten spezifischen Benutzerrolle,
– Freigabe der zulässigen Parameter des Feldgerätes (F1–F4), wobei die zulässigen Parameter durch eine Rollen-Parameter-Matrix (RP) mit der spezifischen Benutzerrolle verknüpft sind und die zulässigen Parameter anhand der hinterlegten Benutzerrollen ermittelt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum sicheren Bedienen eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen dienen. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, etc., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen 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. Neben den zuvor genannten Sensoren und Aktoren werden als Feldgeräte allgemein auch solche Einheiten bezeichnet, die direkt an einem Feldbus angeschlossen sind und zur Kommunikation mit den übergeordneten Einheiten dienen, wie z.B. Remote I/Os, Gateways, Linking Devices und Wireless Adapters. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress + Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.
Vor der Inbetriebnahme und zum Verändern der Funktion während des Betriebes des Feldgerätes beim Feldgerätebetreiber müssen die Feldgeräte mittels Parametern parametriert bzw. konfigurtiert werden. Zur Parametrierung, insbesondere zum Lesen und/oder Schreiben von Parametern, werden Bedienwerkzeuge bzw. Bedientools eingesetzt. Derartige Bedienwerkzeuge sind dabei in der Regel auf einer separat von dem jeweiligen Feldgerät ausgebildeten Kommunikationseinheit implementiert und stehen über einen Feldbus oder über eine Service-Schnittstelle des Feldgerätes (über die gegebenenfalls auch mit einem herstellerspezifischen Protokoll kommuniziert wird) mit dem Feldgerät in Kommunikationsverbindung.
Damit zwischen einem mit dem Feldgerät in Kommunikationsverbindung stehenden Bedienwerkzeug und dem Feldgerät kein zyklischer Abgleich aller Daten, insbesondere von in dem Feldgerät vorgesehenen Parametern, erfolgen muss, wird zwischen statischen Parametern und dynamischen Parametern eines Feldgerätes unterschieden. Dynamische Parameter, wie beispielsweise Messwerte, Statusinformationen, Fehlermeldungen, etc., ändern ihren Wert insbesondere in Abhängigkeit von der zu messenden oder zu beeinflussenden Prozessgrößen und/oder in Abhängigkeit von dem Gerätezustand des Feldgerätes. Dynamische Parameter des Feldgerätes werden in der Regel im Rahmen einer zyklischen Kommunikation durch eine übergeordnete Einheit, welche die Prozesssteuerung durchführt, zyklisch gelesen bzw. bei einem Stellbefehl zyklisch geschrieben. Demgegenüber ändern sich statische Parameter nur, wenn sich an der Gerätekonfiguration des Feldgerätes etwas ändert. Eine solche Änderung der Gerätekonfiguration erfolgt in der Regel durch das Bedienen des Feldgerätes über ein Bedienwerkzeug oder über eine Vorortbedienung. Solch ein Bedienen wird in der Regel durch einen Nutzer oder durch ein übergeordnetes System bzw. eine übergeordnete Rechnereinheit durchgeführt. Ein zyklisches Auslesen von statischen Parametern ist hierbei nicht vorgesehen.
Diese Möglichkeit der Änderung der Gerätekonfiguration durch einen Nutzer bzw. Bediener oder durch ein übergeordnetes System birgt jedoch die Gefahr, dass das Gerät nicht richtig parametriert wurde, da für die Veränderung von Parameterwerten bestimmte Kenntnisse bspw. des Messprinzips, des physikalischen Prozesses den das Feldgerät beobachtet und/oder beeinflusst, nötig sind. Oftmals hat der Bediener bzw. Nutzer nicht die ausreichenden Kenntnisse hierüber, so dass es durch falsches ungewolltes Verändern der statischen Parameter zu Fehleinstellungen kommt. Darüber hinaus ist auch eine bewusste Manipulation der Parameterwerte denkbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät vorzuschlagen, dass derartig ausgelegt ist, dass es durch einen Bediener möglichst sicher bedienbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Bedienen eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik gelöst, wobei das Feldgerät über eine Kommunikationsschnittstelle bedienbar ist und sich ein Bediener über ein Passwort, welches einer spezifischen Benutzerrolle zugeordnet ist, am Feldgerät anmeldet, wobei anhand der spezifischen Benutzerrolle Zugriffsrechte auf Parameter des Feldgerätes vergeben sind und das Feldgerät nur die zulässigen Parameter zur Parametrierung des Feldgerätes freischaltet und wobei das Verfahren zur Anmeldung am Feldgerät folgende Verfahrensschritte vorsieht:

– Eingabe des Passwortes,
– Ermittlung, der entsprechend des eingegebenen Passwortes, hinterlegten spezifischen Benutzerrolle,
– Freigabe der zulässigen Parameter des Feldgerätes, wobei die zulässigen Parameter durch eine Rollen-Parameter-Matrix mit der spezifischen Benutzerrolle verknüpft sind und die zulässigen Parameter anhand der hinterlegten Benutzerrollen ermittelt werden.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren dadurch gelöst, dass jeder Bediener bzw. Anwender sich zur Anmeldung am Feldgerät über ein Passwort anmelden muss, welches einer bestimmten Benutzerrolle zugeordnet ist, die wiederum entsprechende Rechte bzgl. des Zugriffs auf das Feldgerät, insbesondere den Zugriff auf statische Parameter, definiert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht folgende Teilschritte zur Vergabe und/oder Anpassung und/oder Veränderung der Benutzerrollen durch den Bediener bzw. den Feldgerätebetreiber des Feldgerätes vor:

– Eingabe eines Masterpasswortes,
– Überprüfung des Masterpasswortes auf Richtigkeit,
– Vergabe neuer und/oder Anpassung bestehender Benutzerrollen,
– Speicherung der neu vergebenen und/oder angepassten bestehenden Benutzerrollen in der Rollen-Parameter-Matrix.

Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Feldgerätehersteller die Vergabe und/oder Anpassung und/oder Veränderung der Benutzerrollen in der Rollen-Parameter-Matrix durchführt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass über die Rollen-Parameter-Matrix die Sichtbarkeit und/oder die Lese- und/oder Schreibrechte für die Parameter rollenspezifisch festgelegt werden.
Eine weitere günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zur Verwaltung der spezifischen Benutzerrollen und/oder Freischaltung der entsprechend der spezifischen Benutzerrollen am Feldgerät freizuschaltenden zulässigen Parameter ein LDAP-Server (Lightweight Directory Access Protocol) eingesetzt wird. Dies bietet den Vorteil, dass eine zentrale Vergabe der Benutzerrollen mit den entsprechenden Zugriffsrechten auf die zulässigen Parameter für alle Feldgeräte möglich ist. Hierfür wird der LDAP-Server zur Verwaltung der Zugangskennung und/oder der Durchführung der Zugangskontrolle für die Feldgeräte eingesetzt. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung eines Netzwerkes der Prozessautomatisierungstechnik mit mehreren Feldgeräten,
2: ein Flussdiagramm für den Anmeldeprozess an einem Feldgerät gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Netzwerkes der Prozessautomatisierungstechnik mit mehreren Feldgeräten F1–F4, die über einen Datenbus D1 an mehreren Rechnereinheiten (Workstations) WS1, WS2 angeschlossen sind. Diese Rechnereinheiten WS1, WS2 können als übergeordnete Einheiten (Leitsysteme bzw. Steuereinheiten) zur Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung und zum Engineering aber auch zum Bedienen und Überwachen der Feldgeräte F1–F4 dienen. Der Datenbus D1 arbeitet nach einem in der Prozessautomatisierungstechnik gängigen Standard (PROFINet, HSE – High Speed Ethernet, proprietäres Ethernetprotokoll, etc.). Über ein Gateway G1, das auch als Linking Device bezeichnet wird, ist der Datenbus D1 mit einem Feldbussegment verbunden. Das Feldbussegment umfasst mehrere Feldgeräte F1–F4 die über einen Feldbus FB miteinander verbunden sind. Bei den Feldgeräten F1–F4 kann es sich sowohl um Sensoren als auch um Aktoren handeln. Der Feldbus FB arbeitet entsprechend einem der bekannten Feldbus-Standards, Foundation Fieldbus oder HART. An den Feldbus FB ist temporär eine tragbare Rechnereinheit bzw. Bedieneinheit BE anschließbar, welche zur Bedienung, insbesondere zur Parametrierung, eines der Feldgeräte F1–F4 dient. Hierzu ist vorgesehen, dass die Bedieneinheit BE über den Feldbus FB mit einem oder mehreren spezifisch ausgewählten Feldgeräten F1–F4 kommuniziert.
Alternativ kann die Bedieneinheit BE auch über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle verfügen, über die eine Kommunikation mit einem oder mehreren spezifisch ausgewählten Feldgeräten F1–F4 möglich ist. Mittels dieser Kommunikation ist beispielsweise eine Parametrierung der Feldgeräte F1–F4 möglich. Hierzu muss sich ein Bediener durch Eingabe eines Passwortes an den entsprechenden Feldgeräten F1–F4 anmelden.
Ferner zeigt 1 einen LDAP-Server LDAP, der zur Verwaltung der spezifischen Benutzerrollen bzw. der Verwaltung der Zugangskennung und/oder die Freischaltung der entsprechend der spezifischen Benutzerrollen am Feldgerät F1–F4 freizuschaltenden zulässigen Parameter eingesetzt wird. Hierzu wird im Feldgerät F1–F4 die IP-Adresse sowie die Zugangskennung einschließlich des Passworts zur Anmeldung am LDAP-Server LDAP hinterlegt, um das Feldgerät F1–F4 zur Kommunikation mit dem LDAP-Server LDAP zu befähigen. Die Rollen-Parameter-Matrix RP ist somit beim Einsatz eines LDAP-Servers LDAP auch auf diesem hinterlegt und verknüpft die freizuschaltenden zulässigen Parameter mit der entsprechenden spezifischen Benutzerrolle.
Für den Zugang zum Feldgerät F1–F4 meldet sich der Bediener durch Eingabe des Passwortes am Feldgerät F1–F4 an. Nach der Eingabe des Passwortes erkundigt sich das Feldgerät F1–F4 beim LDAP-Server LDAP, ob das Passwort einer spezifischen Benutzerrolle zugeordnet ist und teilt gegebenenfalls dem Feldgerät F1–F4 die spezifische zugeordnete Benutzerrolle mit. Das Feldgerät F1–F4 autorisiert daraufhin den Bediener und erlaubt den Zugriff auf die zu der spezifisch Benutzerrolle verknüpften freizuschaltenden zulässigen Parameter.
Es versteht sich von selbst, dass in dem Falle, dass das eingegebene Passwort keiner spezifischen Benutzerrolle zugeordnete ist, das Feldgerät F1–F4 einen Zugriff des Bedieners verweigert.
Ferner wird nach einer erfolgreichen Anmeldung bzw. nach dem erfolgreichen Zugang zum Feldgerät F1–F4 die Rollen-Parameter-Matrix RP lokal auf dem entsprechenden Feldgerät F1–F4 gespeichert, umso bei einer Unterbrechung der Verbindung zum LDAP-Server LDAP weiterhin das Anmelden am Feldgerät F1–F4 zu ermöglichen.
Der Einsatz eines LDAP-Servers LDAP bietet neben dem Vorteil, dass die Verwaltung der Zugangskennung und/oder die Durchführung der Zugangskontrolle zentral für eine Vielzahl von Feldgeräten durchführbar ist auch den Vorteil, dass mittels des LDAP-Servers vergessene Passwörter zurückgesetzt und/oder neu aktiviert werden können, ohne dass ein Eingriff am Feldgerät F1–F4 direkt erforderlich ist. Somit vereinfacht sich die Administration der Feldgeräte F1–F4 beim Einsatz eines LDAP-Servers erheblich, da im Falle, dass kein LDAP-Server zum Einsatz kommt, an jedem Feldgerät das vergessene Passwort zurückgesetzt und/oder neu aktiviert werden müsste.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Feldgerätehersteller einen Standardumfang von Benutzerrollen vorgibt und der Bediener selbstständig festlegt, ob der LDAP-Server LDAP mit den standardmäßig vorgegebenen Benutzerrollen verwendet wird oder nicht. Selbstverständlich hat der Bediener die Möglichkeit Anpassungen bestehender und/oder Vergabe neuer Benutzerrollen durchzuführen.
2 zeigt ein Flussdiagramm für den bereits angedeuteten Anmeldeprozess an einem Feldgerät F1–F4 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Hierzu muss sich, wie bereits beschrieben, der Bediener für jede Anmeldung über ein Passwort am Feldgerät F1–F4 anmelden. Anhand dieses eingegebenen Passwortes findet anschließend eine Routine statt, die die zu dem eingegebenen Passwort die passende Benutzerrolle ermittelt. Nach dem die passende Benutzerrolle ermittelt wurde, werden die, entsprechend der Benutzerrolle, zulässigen statischen Parameter für den Bediener zur Parametrierung freigeschaltet. Hierzu sind die zulässigen Parameter durch eine Rollen-Parameter-Matrix RP mit den entsprechenden Benutzerrollen verknüpft. Für den Fall, dass keine passende Benutzerrolle gefunden wird, wird der Zugriff auf das Feldgerät verweigert.
Die Rollen-Parameter-Matrix RP legt für jeden einzelnen Parameter des Feldgerätes dessen Sichtbarkeit (Validity) bzw. dessen Lese- und/oder Schreibrechte (Handling) innerhalb einer Benutzerrolle spezifisch fest. Ferner ist denkbar, dass einzelne Parameter zu Gruppen zusammengefasst werden und somit alle Parameter der Gruppe die gleiche Sichtbarkeit bzw. die gleichen Lese- und/oder Schreibrechte bekommen. Beispielsweise soll die Benutzerrolle „A“ in der Lage sein, Warn- und/oder Alarmgrenzen eines bestimmten Parameters konfigurieren bzw. parametrieren zu können. Wohingegen die Benutzerrolle „B“ lediglich diese Parameter bzw. Grenzen einsehen können soll und die Benutzerrolle „C“ die Parameter bzw. die Grenzen gar nicht sehen soll.
Die Festlegung der Sichtbarkeit (Validity) bzw. die Lese- und/oder Schreibrechte (Handling) gemäß der entsprechenden Benutzerrolle kann hierbei auf zwei Arten durchgeführt werden. Zum einen kann die Vergabe und/oder Anpassung und/oder Veränderung der Benutzerrollen in der Rollen-Parameter-Matrix RP durch den Feldgerätehersteller durchgeführt werden. Hierbei sind die Benutzerrollen für den Bediener des Feldgerätes statisch, d.h. es besteht keine Möglichkeit seitens des Bedieners eine Änderung der Zugriffsrechte auf einen Parameter bzw. eine Änderung der Verknüpfung zwischen einem Parameter und der in der Rollen-Parameter-Matrix RP hinterlegten Benutzerrollen durchzuführen.
Zum anderen kann die Vergabe und/oder Anpassung und/oder Veränderung der Benutzerrollen in der Rollen-Parameter-Matrix RP durch den Bediener bzw. den Feldgerätebetreiber durchgeführt werden. Hierbei sind die Benutzerrollen für den Bediener dynamisch und es besteht die Möglichkeit seitens des Bedieners eine Änderung der Zugriffsrechte auf einen Parameter bzw. eine Änderung der Verknüpfung zwischen einem Parameter und der in der Rollen-Parameter-Matrix RP hinterlegten Benutzerrollen durchzuführen. Hierzu sieht das Verfahren folgende Teilschritte vor:

– Eingabe eines Masterpasswortes durch den Bediener bzw. Feldgerätebetreiber beim ersten Verbindungsaufbau, wobei das Masterpasswort vom Feldgerätehersteller werkseitig als initiales Masterpasswort hinterlegt wird. Der Bediener bzw. Feldgerätebetreiber kann somit, nach Eingabe und Überprüfung des Masterpasswortes auf dessen Richtigkeit, auf die Rollen-Parameter-Matrix RP zugreifen. Ferner ist er in der Lage, das werkseitig hinterlegte initiale Masterpasswort durch ein von ihm ausgewähltes Passwort zu ersetzen, umso einen Zugriff auf das Feldgerät F1–F4 durch nicht autorisierte Bediener zu unterbinden.
– Vergabe neuer und/oder Anpassung bestehender Benutzerrollen. Hierzu kann der Bediener die Zuordnung bestehender Zugriffsrechte bzw. bestehender Verknüpfungen zwischen Benutzerrollen und den entsprechenden zulässigen Parametern selbstständig anpassen oder ggfl. auch neue Zuordnungen bzw. Verknüpfungen erstellen.
– Speicherung der neu vergebenen und/oder angepassten bestehenden Benutzerrollen in der Rollen-Parameter-Matrix RP.

Bezugszeichenliste

F1–F4: Feldgerät
RP: Rollen-Parameter-Matrix
LDAP: LDAP-Server
WS1, WS2: Rechnereinheiten bzw. Workstation
D1: Datenbus
G1: Gateway
BE: Bedieneinheit
FB: Feldbus

Claims

Verfahren zum Bedienen eines Feldgerätes (F1–F4) der Automatisierungstechnik, das über eine Kommunikationsschnittstelle bedienbar ist, wobei sich ein Bediener über ein Passwort, welches einer spezifischen Benutzerrolle zugeordnet ist, am Feldgerät (F1–F4) anmeldet, wobei anhand der spezifischen Benutzerrolle Zugriffsrechte auf Parameter des Feldgerätes (F1–F4) vergeben sind und das Feldgerät (F1–F4) nur die zulässigen Parameter zur Parametrierung des Feldgerätes freischaltet und wobei das Verfahren zur Anmeldung am Feldgerät folgende Verfahrensschritte vorsieht: – Eingabe des Passwortes, – Ermittlung, der entsprechend des eingegebenen Passwortes, hinterlegten spezifischen Benutzerrolle, – Freigabe der zulässigen Parameter des Feldgerätes (F1–F4), wobei die zulässigen Parameter durch eine Rollen-Parameter-Matrix (RP) mit der spezifischen Benutzerrolle verknüpft sind und die zulässigen Parameter anhand der hinterlegten Benutzerrollen ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren folgende Teilschritte zur Vergabe und/oder Anpassung und/oder Veränderung der Benutzerrollen durch den Bediener des Feldgerätes (F1–F4) vorsieht: – Eingabe eines Masterpasswortes, – Überprüfung des Masterpasswortes auf Richtigkeit, – Vergabe neuer und/oder Anpassung bestehender Benutzerrollen, – Speicherung der neu vergebenen und/oder angepassten bestehenden Benutzerrollen in der Rollen-Parameter-Matrix (RP).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren vorsieht, dass der Feldgerätehersteller die Vergabe und/oder Anpassung und/oder Veränderung der Benutzerrollen in der Rollen-Parameter-Matrix (RP) durchführt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei über die Rollen-Parameter-Matrix (RP) die Sichtbarkeit und/oder die Lese- und/oder Schreibrechte für die Parameter rollenspezifisch festgelegt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Verwaltung der spezifischen Benutzerrollen und/oder Freischaltung der entsprechend der spezifischen Benutzerrollen am Feldgerät (F1–F4) freizuschaltenden zulässigen Parameter ein LDAP-Server (LDAP) eingesetzt wird.