DE10161401B4 - Field device for determining and / or monitoring a process variable - Google Patents
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Abstract
Feldgerät (1) zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessvariablen mit einem Messwertaufnehmer (3), einer Feldgeräteelektronik (2), welche eine Auswerte-/Steuereinheit (5) und mindestens eine herausnehmbare Speichereinheit (6.1) umfasst, wobei über eine Schnittstelle (7) zwischen der Auswerte-/Steuereinheit (5) und der herausnehmbaren Speichereinheit (6.1) ein Datenaustausch durchgeführt wirt (6.1) Teil eines herausnehmbaren Speichermoduls (6) ist, welches mittels einer individuellen Kennung (6.2) einem bestimmten Speichermodultyp zugeordnet ist, wobei die Auswerte-/Steuereinheit (5) abhängig von der individuellen Kennung (6.2) unterschiedliche Typen von herausnehmbaren Speichermodulen (6) unterscheidet und/oder erkennt.Field device (1) for determining and / or monitoring a process variable with a measured value transducer (3), field device electronics (2) which comprise an evaluation / control unit (5) and at least one removable storage unit (6.1), with an interface (7 ) a data exchange is carried out between the evaluation / control unit (5) and the removable storage unit (6.1) (6.1) is part of a removable storage module (6) which is assigned to a specific storage module type by means of an individual identifier (6.2), the evaluations - / control unit (5) differentiates and / or recognizes different types of removable memory modules (6) depending on the individual identifier (6.2).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessvariablen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a field device for determining and / or monitoring a process variable according to the preamble of claim 1.
Ein solches Feldgerät weist neben der primären Funktion, nämlich der Erzeugung von Messwerten aus den von einem Messwertaufnehmer erzeugten Messsignalen, zahlreiche weitere Funktionalitäten auf, die ein effizientes und sicheres Führen des zu beobachtenden Prozesses unterstützen. Dazu zählen unter anderem solche zusätzlichen Funktionen, wie die Eigenüberwachung des Feldgerätes, das Abspeichern von Messwerten, das Erzeugen von Steuersignalen für Stellglieder, die Inbetriebnahme des Feldgerätes sowie dessen Anbindung an ein Datenübertragungssystem usw..In addition to the primary function, namely the generation of measured values from the measuring signals generated by a measuring transducer, such a field device has numerous other functionalities which support an efficient and reliable guiding of the process to be observed. These include such additional functions as the self-monitoring of the field device, the storage of measured values, the generation of control signals for actuators, the commissioning of the field device and its connection to a data transmission system, etc ..
Diese und weitere Zusatzfunktionen der Feldgeräte werden üblicherweise mittels einem Mikroprozessor und entsprechender auf dem Mikroprozessor ablauffähiger Programme realisiert. Die zugehörigen Programmcodes werden üblicherweise vor der Inbetriebnahme des Feldgerätes in einen Speicher einprogrammiert, beispielsweise in ein PROM oder in ein EEPROM,.These and other additional functions of the field devices are usually realized by means of a microprocessor and corresponding run on the microprocessor programs. The associated program codes are usually programmed into a memory prior to the commissioning of the field device, for example in a PROM or in an EEPROM.
Die mittels der Feldgeräte beobachteten Prozesse unterliegen dabei sowohl hinsichtlich der baulichen Ausführung der Anlagen als auch hinsichtlich der zeitlichen Abfolgen einzelner Prozessschritte einer steten Modifikation. In entsprechender Weise sind auch die Feldgeräte an die sich ändernden Prozessbedingungen anzupassen und weiter zu entwickeln. Dies erstreckt sich sowohl auf die Messwertaufnehmer, aber vor allem auch auf die im Feldgerät implementierten Funktionen, wie z. B. die Ansteuerung des Messwertaufnehmers, die Auswertung der Messsignale oder die Präsentation der Messergebnisse sowie die Kommunikation mit einer Leitzentrale über ein Datenübertragungssystem.The processes observed by means of the field devices are subject to constant modification both with regard to the structural design of the plants and with regard to the chronological sequence of individual process steps. In a corresponding way, the field devices must be adapted to the changing process conditions and further developed. This extends to both the transducers, but above all to the implemented in the field device functions such. As the control of the transducer, the evaluation of the measurement signals or the presentation of the measurement results as well as the communication with a control center via a data transmission system.
Für derartige Änderungen der implementierten Funktionen sind in programmierbaren Feldgeräten entsprechende Rekonfigurationen der gespeicherten Programme erforderlich. Diese Rekonfigurationen werden üblicherweise vor Ort vorgenommen und können beispielsweise die Änderung einzelner Feldgeräteparameter und/oder das Laden von umfangreichen Auswerteprogrammen umfassen.For such changes in the implemented functions, appropriate reconfigurations of the stored programs are required in programmable field devices. These reconfigurations are usually carried out on site and may include, for example, the change of individual field device parameters and / or the loading of extensive evaluation programs.
Eine Möglichkeit zur Realisierung der Rekonfigurationen besteht darin, die eingebauten Speicher, die die zu ändernde Software enthalten, durch andere Speicher, die die geänderte Software enthalten, zu ersetzen. Dies kann beispielsweise durch ein Umstecken einzelner Speicherelemente oder durch Auswechseln der entsprechenden Speicherplatinen erfolgen.One way to implement the reconfigurations is to replace the built-in memory containing the software to be modified with other memory containing the modified software. This can be done for example by repositioning individual memory elements or by replacing the corresponding memory boards.
Ein gattungsgemäßes Feldgerät wird in der
In der Offenlegungsschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Feldgerät so weiterzubilden, dass ein Benutzer die Funktionalität des Feldgerätes einfach und schnell an neue Bedingungen anpassen und/oder erweitern kann.The invention has the object of developing the generic field device so that a user can easily and quickly adapt the functionality of the field device to new conditions and / or expand.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by the features of claim 1. The subclaims relate to advantageous embodiments and further developments of the invention.
Der Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, die herausnehmbare Speichereinheit als Teil eines Speichermoduls auszuführen, wobei das Speichermodul mittels individuellen Kennung einer bestimmten Speichereinheit des Speichermoduls zugeordnet ist und wobei die Auswerte-/Steuereinheit abhängig von der individuellen Kennung unterschiedliche Typen von herausnehmbaren Speichermodulen unterscheidet und/oder erkennt.The main idea of the invention is to carry out the removable memory unit as part of a memory module, the memory module being assigned to a specific memory unit of the memory module by means of an individual identifier, and the evaluation / control unit distinguishing different types of removable memory modules depending on the individual identifier and / or recognizes.
Einerseits erkennt die Auswerte-/Steuereinheit durch die individuelle Kennung in vorteilhafter Weise automatisch für welche Funktionen das eingesteckte Speichermodul verwendet werden kann.On the one hand recognizes the evaluation / control unit by the individual identifier in an advantageous manner automatically for which functions the inserted memory module can be used.
Andererseits umfasst das Speichermodul mehrere Speichereinheiten um verschiedene Anpassungen und/oder Erweiterungen gleichzeitig durchführen zu können und eine modular aufgebaute Funktionserweiterung des Feldgerätes zu ermöglichen.On the other hand, the memory module comprises a plurality of memory units in order to be able to carry out different adaptations and / or extensions simultaneously and to enable a modular expansion of the functional field of the field device.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung führt die Auswerte-/Steuereinheit abhängig vom erkannten Typ des Speichermoduls bestimmte vorgegebene Funktionen aus und/oder stellt bestimmte vorgegebene Parameter ein. Dadurch werden die notwendigen Massnahmen, um das Speichermodul zu initialisieren und in die Funktionalität des Feldgerätes einzubinden, ohne Zutun des Benutzer durchgeführt. Auf diese Weise wird die Funktionalität des Feldgerätes einfach erweitert und verändert und somit an die Ansprüche der Messaufgabe und an die Wünsche des Benutzers optimal angepasst. So können beispielsweise die notwendigen Parameterdaten einfach im Feldgerät hinterlegt werden und auf Grund der individuellen Kennung weiß die Auswerte-/Steuereinheit welche Parameter ersetzt werden müssen und/oder wie der entsprechende Speicherinhalt für den Betrieb des Feldgerätes zu verwenden ist und/oder ob bestimmte im Feldgerät vorhandene bzw. ermittelte Daten im Speichermodul gespeichert werden müssen. In a further advantageous embodiment of the invention, the evaluation / control unit executes certain predetermined functions depending on the detected type of memory module and / or sets certain predetermined parameters. As a result, the necessary measures for initializing the memory module and incorporating it into the functionality of the field device are carried out without user intervention. In this way, the functionality of the field device is simply extended and changed and thus optimally adapted to the requirements of the measurement task and to the wishes of the user. Thus, for example, the necessary parameter data can be easily stored in the field device and due to the individual identifier knows the evaluation / control unit which parameters must be replaced and / or how to use the corresponding memory content for the operation of the field device and / or whether certain in the field device existing or determined data must be stored in the memory module.
Die individuelle Kennung des Speichemoduls wird durch elektronische Bauelemente und/oder durch mechanische Bauelemente und/oder durch einen Programmcode realisiert.The individual identifier of the memory module is realized by electronic components and / or by mechanical components and / or by a program code.
Bei einer Ausführungsform ist die individuelle Kennung des Speichemoduls durch einen ohmschen Kennwiderstand mit einem vom Typ des Speichermoduls abhängigen Widerstandswert realisiert.In one embodiment, the individual identifier of the memory module is implemented by an ohmic characteristic resistor having a resistance value dependent on the type of the memory module.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die individuelle Kennung des Speichemoduls durch einen Stecker, der sich in Abhänigkeit vom peichmodultyp nur in einer bestimmten Position einstecken lässt, realisiert.In another embodiment, the individual identifier of the memory module is realized by a plug, which can be plugged in only in a certain position depending on the type of memory module.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die individuelle Kennung des Speichemoduls durch ein fest im Speichermodul gespeichertes Codewort realisiert, das vom Typ des Speichermoduls abhängig ist.In a further embodiment, the individual identifier of the memory module is realized by a codeword permanently stored in the memory module, which depends on the type of the memory module.
Die Zuordnung eines Speichermoduls zu einem bestimmten Typ von Speichermodulen ist vom Speicherinhalt der Speichereinheit und/oder von der Verwendung des Speichermoduls abhängig.The allocation of a memory module to a specific type of memory modules depends on the memory contents of the memory unit and / or on the use of the memory module.
So sind beispielsweise Speichermodule mit gespeicherten ablauffähigen programmierten Funktionen einem ersten Typ von Speichermodulen zugeordnet. Speichermodule zur Speichererweiterung des Feldgerätes sind einem zweiten Typ von Speichermodulen zugeordnet. Speichermodule zur Parametrierung des Feldgerätes sind einem dritten Typ von Speichermodulen zugeordnet. Speichermodule, welche als Datenlogger ausgeführt sind, sind einem vierten Typ von Speichermodulen zugeordnet. Es versteht sich von selbst, dass der gespeicherte Inhalt eines Speichermodul auch Kombinationen der oben genannten Speicherinhalte umfassen kann, insbesondere wenn das Speichermodul mehrere verschiedene Speichereinheiten umfasst. So können beispielsweise ablauffähige programmierte Funktionen und freie Speicherplätze zur Speichererweiterung in einem Speichermodul vorhanden sein. Ein solches Speichermodul wäre dann über seine individuelle Kennung einem fünften Typ von Speichermodulen zugeordnet, usw..For example, memory modules having stored executable programmed functions are associated with a first type of memory module. Memory modules for memory expansion of the field device are associated with a second type of memory modules. Memory modules for parameterizing the field device are assigned to a third type of memory module. Memory modules which are designed as data loggers are assigned to a fourth type of memory module. It goes without saying that the stored content of a memory module can also comprise combinations of the above-mentioned memory contents, in particular if the memory module comprises a plurality of different memory units. For example, executable programmed functions and free memory locations for memory expansion may be present in a memory module. Such a memory module would then be assigned via its individual identifier a fifth type of memory modules, etc ..
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Speichermodul zusätzlich zur Speichereinheit Bedienelemente und/oder Anzeigeelemente.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the memory module in addition to the memory unit controls and / or display elements.
Dadurch ist es möglich, unabhängig vom Feldgerät in das die Speichereinheit installiert ist, notwendige Bedienschritte durchzuführen bzw. bestimmte Daten vor Ort zu visualisieren, insbesondere auch dann, wenn das betroffene Feldgerät nicht über eigene Anzeige- und/oder Bedienelemente verfügt.This makes it possible, regardless of the field device in which the memory unit is installed to perform necessary operating steps or to visualize specific data on site, especially if the affected field device does not have its own display and / or controls.
So sind bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Bedienhinweise die benötigt werden in der Sprache des Benutzers im Speichermodul gespeichert (beispielsweise in japanisch, englisch, französisch oder deutsch, usw.). Zusätzlich können die entsprechenden Umrechnungstabellen für landestypische Maßeinheiten im Speichermodul gespeichert sein. Dadurch werden die Messwerte in der vom Benutzer erwarteten Maßeinheit umgerechnet und angezeigt. Durch diese Massnahmen ist eine einfache Anpassung der Benutzerführung an das jeweilige Bestimmungsland möglich.Thus, in a particularly advantageous embodiment of the invention, the operating instructions that are needed in the language of the user stored in the memory module (for example, in Japanese, English, French or German, etc.). In addition, the corresponding conversion tables for country-specific units of measure can be stored in the memory module. This converts and displays the measurements in the unit of measure expected by the user. These measures make it easy to adapt the user guidance to the respective destination country.
Bei einer werteren Ausführungsform der Erfindung ist das herausnehmbare Speichermodul als Speicherkarte ausgeführt und die Schnittstelle in der Feldgeräteelektronik umfasst eine entsprechende Kartenleseeinheit. Als Speicherkarte sollen hier alle Speichermedien verstanden werden, auf die über elektrische Kontakte oder kontaktlos, etwa über optische oder elektromagnetische Signale, direkt zugegriffen werden kann.In a werteren embodiment of the invention, the removable memory module is designed as a memory card and the interface in the field device electronics includes a corresponding card reading unit. As a memory card here all storage media are to be understood, which can be accessed directly via electrical contacts or contactless, such as optical or electromagnetic signals.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Schnittstelle als Sende-/Empfangseinheit für einen drahtlosen Datenaustausch ausgeführt. Der drahtlose Datenaustausch zwischen der Feldgeräteelektronik und dem Speichermodul wird beispielsweise durch Infrarotsignale oder durch Funksignale, oder durch ein induktive Datenübertragung (Transpondertechnik) ausgeführt. Im Unterschied zur zuvor beschriebenen Variante mit Speicherkarte erfolgt kein direkter physikalischer Zugriff auf das Speichermedium.In another embodiment, the interface is designed as a transmitter / receiver unit for a wireless data exchange. The wireless data exchange between the field device electronics and the memory module is carried out, for example, by infrared signals or by radio signals, or by an inductive data transmission (transponder technology). In contrast to the variant with memory card described above, there is no direct physical access to the storage medium.
Bei einer werteren vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, ist die Schnittstelle und das Speichermodul mit eigensicheren Stromkreisen ausgeführt, wodurch das Speichermodul auch in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben und/oder gesteckt werden kann.In a werteren advantageous embodiment of the invention, the interface and the memory module with intrinsically safe circuits executed, whereby the memory module can also be operated and / or plugged in potentially explosive areas.
Durch die beschriebenen Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können in vorteilhafter Weise Parametrierdaten, Listen mit Fehlerzuständen oder Messwerten, sowie der eigentliche Programmcode einfach in der Feldgerätelektronik gespeichert werden und auch Parametrierdaten in andere Geräte übertragen werden, etwa bei Tankfarmen, was die Inbetriebnahme vieler gleichartiger Füllstandssensoren oder die Dokumentation von Messwerten, Fehlercodes, oder Parametrierdaten erleichtert. Der besondere Vorteil dabei ist, dass der Anwender keine Vielzahl von verschiedenen Bedienprogrammen auf seinem Rechner installieren muß und aufgrund der seltenen Verwendung sich nicht immer wieder aufs neue mit der Bedienung vertraut machen muss. Zudem ist es nun auf einfache Weise durch Umstecken des Speichermoduls möglich, die Parametrierdaten und eventuell auch das Bedienprogramm in die installierte Ersatzelektronik bei Ausfall der Feldgeräteelektronik zu übernehmen. So können auch umfangreiche Parametrierdaten mit vielen verschiedenen Parametern und Wertelisten (Referenzkurven, Linearisierungtabellen) die jeweils über tausend Punkte enthaften können einfach übertragen werden, wobei die Feldgeräteelektronik automatisch durch die individuelle Kennung weiß, wie es mit den Daten verfahren muss. Durch eine kleine und kompakte Ausführung des Speichermoduls ist eine schnelle Installation auch an schwierigen Einbauorten mit extremen Umgebungsbedingungen möglich, beispielsweise bei einem Füllstandsmessgerät auf einem hohen nur mit Leiter versehenen Silo oder bei Feldgeräten in Bereichen mit viel Schmutz, großer Feuchtigkeit, starken Vibrationen oder hohen Temperaturen.By the described embodiments and further developments of the invention, parametrization data, lists of error conditions or measured values, as well as the actual program code can be stored in the field device electronics and also parameterization data can be transferred to other devices, for example in tank farms, which enables the commissioning of many similar level sensors or facilitates the documentation of measured values, error codes or parameter data. The special advantage of this is that the user does not have to install a multiplicity of different operating programs on his computer and, due to the rare use, does not have to familiarize himself again and again with the operation. In addition, it is now possible by simply plugging in the memory module to take over the parameterization data and possibly also the operating program in the installed replacement electronics in case of failure of the field device electronics. Thus, even extensive parameterization data with many different parameters and lists of values (reference curves, linearization tables) that can contain more than a thousand points can be easily transmitted, whereby the field device electronics automatically knows how to handle the data by means of the individual identifier. A small and compact design of the memory module allows for quick installation even in difficult installation locations with extreme environmental conditions, such as a level gauge on a high laddered silo or field devices in areas of high dirt, high humidity, high vibration or high temperatures ,
Durch das erfindungsgemäße Speichermodul können also beliebige Daten direkt vom internen Speicher auf das Speichermodul übertragen werden ohne den Umweg über einen Rechner mit Bedienprogramm zu gehen. Das ist beim heutigen Stand der Technik deshalb interessant, weil einerseits die Messgeräte in der Regel bereits ein alphanumerisches Display zur Bedienführung enthalten und damit auch ohne externes Bedienprogramm bequem bedienbar sind und weil andererseits rein elektronische Speichermedien ohne jegliche Mechanik mittlerweile klein und billig sind, so dass sie auch im Gerät verbleiben können.By means of the memory module according to the invention, therefore, any data can be transmitted directly from the internal memory to the memory module without going through the detour via a computer with an operating program. This is interesting in the current state of the art because, on the one hand, the measuring devices usually already contain an alphanumeric display for operating control and are therefore easy to operate even without an external operating program and because, on the other hand, purely electronic storage media without any mechanics are now small and cheap, so that they can also remain in the device.
Zudem ist es möglich, dass auch der interne Speicher der Feldgeräteelektronik als Teil des herausnehmbaren Speichermoduls ausgeführt ist.In addition, it is possible that the internal memory of the field device electronics is designed as part of the removable memory module.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Fig. zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Feldgerätes.The invention will be explained in more detail with reference to the following drawing. The sole FIGURE shows a block diagram of a field device according to the invention.
Wie aus der Fig. ersichtlich ist, umfasst das erfindungsgemäße Feldgerät
Das Speichermodul
Zur Ausgestaltung der Schnittstelle
Zudem kann die Schnittstelle
Als Speichereinheiten
Durch die Ausstattung des Speichermoduls
Das Speichermodul
In besonders vorteilhafter Weise wird das Speichermodul
Das Speichermodul
Gleiches gilt für zusätzliche Gerätefunktionen die durch Programme realisiert sind. Dabei enthält das neue Speichermodul
Die Unterscheidung der verschiedenen Speichermodule
Das Speichermodul
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Feldgerätfield device
- 22
- FeldgeräteelektronikField device electronics
- 33
- Messwertaufnehmertransducer
- 44
- Signalwegpathway
- 4.14.1
- Schnittstelleinterface
- 55
- Auswerte-/SteuereinheitEvaluation / control unit
- 66
- Speichermodulmemory module
- 6.16.1
- Speichereinheitstorage unit
- 6.26.2
- individuelle Kennungindividual identifier
- 6.36.3
- Bedienelementecontrols
- 6.46.4
- Anzeigeelementdisplay element
- 77
- Schnittstelleinterface
- 7.17.1
- Signalwegpathway
- 88th
- Schnittstelleinterface
- 99
- DatenübertragungssystemData transfer system
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