DE10251502A1 - Field device for process automation for recording and / or influencing a process variable with at least two communication interfaces - Google Patents

Field device for process automation for recording and / or influencing a process variable with at least two communication interfaces Download PDF

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Abstract

Bei einem Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariablen sind zwei Kommunikationsschnittstellen K1 und K2 vorgesehen. Die Kommunikationsschnittstelle K1 dient zur Verbindung mit einem ersten Feldbus, die Kommunikationsschnittstelle K2 zur Verbindung mit einem zweiten Feldbus. Im Feldgerät erfolgt eine Protokollumsetzung für die Daten, die zwischen den beiden Feldbussen FB1 bzw. FB2 übertragen werden. Ein zusätzliches Gateway zur Verbindung der beiden Feldbusse ist nicht mehr notwendig.Two communication interfaces K1 and K2 are provided in a field device for process automation for recording and / or influencing a process variable. The communication interface K1 is used for connection to a first fieldbus, the communication interface K2 for connection to a second fieldbus. A protocol conversion takes place in the field device for the data which are transmitted between the two field buses FB1 and FB2. An additional gateway to connect the two fieldbuses is no longer necessary.

Description

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariablen mit mindestens zwei Kommunikationsschnittstellen.The invention relates to a field device for process automation for recording and / or influencing a process variable with at least two Communication interfaces.

In der Automatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zum Erfassen und/oder Beeinflussen von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massendurchflussmesser, Druckmesser, Temperaturmesser etc., die die entsprechende Prozessvariable Füllstand Massedurchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen. Diese Feldgeräte werden auch als Sensoren bezeichnet. Neben Sensoren gibt es noch weiter Feldgeräte, sogenannte Aktoren, die z. B. als Ventile den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt regeln oder Pumpen die zum Befüllen von Behältern dienen. Aktoren beeinflussen die jeweilige Prozessvariable Durchfluss, Füllstand, Temperatur etc..In automation technology often field devices used to record and / or influence process variables serve. examples for such field devices are level meters, mass flow meters, Pressure gauges, temperature gauges etc., which the corresponding process variable level Record mass flow, pressure or temperature. These field devices are also referred to as sensors. In addition to sensors, there are other field devices, so-called Actuators, e.g. B. as valves the flow of a liquid in a pipe section regulate or pumps that are used to fill containers serve. Actuators influence the respective process variable flow, level, Temperature etc.

Moderne Feldgeräte besitzen normalerweise eine Kommunikationsschnittstelle über die sie mit einem Feldbus verbunden sind. Der Feldbus dient zur digitalen Datenkommunikation mit Steuereinheiten bzw. Leitsystemen oder anderen Feldgeräten.Modern field devices usually have one Communication interface via which are connected to a fieldbus. The fieldbus is used for digital Data communication with control units or control systems or others Field devices.

Als Steuereinheiten werden häufig speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) eingesetzt, die den Prozessablauf steuern. In diesen Steuereinheiten werden die Messwerte der verschiedenen Sensoren ausgewertet bzw. überwacht und die Aktoren entsprechend angesteuert. Häufig sind die Feldbusse noch über diese Steuerungen bzw. über Gateways mit übergeordneten Kommunikationsnetzwerken verbunden, die zur Datenkommunikation mit Leitsystemen (Siemens Simatic S7, Fisher Rosemount Delta V, ABB Symphony) und evtl. auch mit Business Systemen (z. B. SAP R3) dienen.Programmable logic controllers are often used as control units Controllers (PLC) are used to control the process flow. In These control units are the measured values of the various sensors evaluated or monitored and actuated the actuators accordingly. The fieldbuses are often still above this Controls or via Gateways with parent Communication networks connected to data communication with Control systems (Siemens Simatic S7, Fisher Rosemount Delta V, ABB Symphony) and possibly also with business systems (e.g. SAP R3).

In einem Leitsystem wird der Prozessablauf überwacht und visualisiert. Das Leitsystem dient auch zum Engineering der verschiedenen Feldgeräte. Häufig wird auf der Feldebene nicht nur ein Bus eingesetzt, sondern verschiedene Busse, mit unterschiedliche Bus-Protokollen. Ein Grund hierfür liegt darin, dass jeder Feldbus nun eine beschränkte Kabellänge erlaubt und somit relativ weit auseinanderliegende Feldgeräte nicht über jeden Feldbus miteinander verbunden werden können. Ein weiterer Grund für den Einsatz unterschiedlicher Feldbusse ist die Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. Nicht jeder Feldbus kann in Ex-Bereichen eingesetzt werden. Ein weiterer Grund für unterschiedliche Busse ist die Datenrate, die bei Feldbussen relativ gering ist.The process flow is monitored in a control system and visualized. The control system also serves to engineer the various field devices. Frequently not only one bus is used at the field level, but different ones Buses with different bus protocols. One reason for this is that every fieldbus now allows a limited cable length and therefore relative field devices far apart no over every fieldbus can be connected to each other. Another reason for the use different fieldbuses is used in potentially explosive atmospheres Areas. Not every fieldbus can be used in Ex areas. Another reason for Different buses is the data rate, which is relative for field buses is low.

Die Datenkommunikation auf den verschiedenen Bussen erfolgt nach unterschiedlichen Protokollen. Deshalb sind Gateways als Verbindungen zwischen den Bussen notwendig. In den Gateways erfolgt eine Protokollumsetzung auf die in den jeweiligen Bussen verwendeten Protokolle.The data communication on the different Buses are carried out according to different protocols. That is why Gateways necessary as connections between the buses. In the A gateway is implemented in the protocol in the respective Buses used protocols.

Bei der Verwendung zweier unterschiedlicher Busse ist deshalb immer ein Gateway als Verbindung notwendig. Da es sich bei dem Gateway um ein separates Gerät handelt, das in der Regel in einem Schallschrank eingebaut werden muss, ist eine aufwendige Installation notwendig.When using two different ones A gateway is therefore always necessary as a connection for buses. There the gateway is a separate device, which is usually must be installed in a cabinet, is a complex Installation necessary.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariablen mit zwei Kommunikationsschnittstellen anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht besitzt und das insbesondere einfach zu installieren und kostengünstig ist.The object of the invention is a Field device for process automation for capturing and / or influencing a process variable with two Communication interfaces indicate the disadvantages mentioned above does not own and that is particularly easy to install and inexpensive.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.This task is solved by the features specified in claim 1.

Wesentliche Idee der Erfindung ist es, bei einem Feldgerät zwei Kommunikationsschnittstellen für zwei unterschiedliche Busse vorzusehen, wobei die Protokollumsetzung für Daten die zwischen den beiden Bussen übertragen werden sollen im Feldgerät selbst erfolgt. Dadurch ist eine zusätzliches Gateway nicht mehr notwendig.Essential idea of the invention is it, in a field device two communication interfaces for two different buses to be provided, the protocol conversion for data between the two Transfer buses should be in the field device done itself. As a result, an additional gateway is no longer necessary.

Vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further development of the Invention are in the subclaims specified.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the following of an embodiment shown in the drawing. It demonstrate:

1 schematische Darstellung einer Automatisierungsanlage mit zwei Feldbussen, die über ein Gateway verbunden sind. 1 schematic representation of an automation system with two field buses that are connected via a gateway.

2 schematische Darstellung einer Automatisierungsanlage mit zwei Feldbussen ohne Gateway Verbindung. 2 schematic representation of an automation system with two field buses without gateway connection.

3 schematische Darstellung eines Feldgerätes mit zwei Kommunikationsschnittstellen. 3 schematic representation of a field device with two communication interfaces.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine herkömmliche Automatisierungsanlage bei der zwei Busse ein Feldbus FB1 und ein weiterer Datenbus FB2 über ein Gateway G miteinander verbunden sind. Der Feldbus FB1 ist mit drei Feldgeräten F1, F2 und F3 verbunden. Die Feldgeräte F bestehen im wesentlichen aus einem Transmitter T1, T2, T3 und einem Sensorelement S1, S2, S3. Beim Feldgerät F3 ist das Sensorelement S3 nicht direkt am Transmitter T3 angeordnet sondern am Ende einer längeren Verbindungsleitung L3. 1 shows a schematic representation of a conventional automation system in which two buses, a field bus FB1 and a further data bus FB2 are connected to one another via a gateway G. The fieldbus FB1 is connected to three field devices F1, F2 and F3. The field devices F essentially consist of a transmitter T1, T2, T3 and a sensor element S1, S2, S3. In the field device F3, the sensor element S3 is not arranged directly on the transmitter T3 but at the end of a longer connecting line L3.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Automatisierungsanlage entsprechend 1 mit zwei Bussen FB1 und FB2 jedoch ohne separates Gateway. Das Feldgerät F1' ist mit dem Feldbus FB1 und dem Bus FB2 direkt verbunden. 2 shows a schematic representation of an automation system accordingly 1 with two buses FB1 and FB2 but without a separate gateway. The field device F1 'is directly connected to the fieldbus FB1 and the bus FB2.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Feldgerätes hier F1' mit zwei Kommunikationsschnittstellen K1 und K2, die zum Anschluss an die jeweiligen Busse FB1 und FB2 dienen. 3 shows a schematic representation of a field device here F1 'with two communication interfaces K1 and K2, which are used for connection to the respective buses FB1 and FB2.

Die beiden Kommunikationsschnittstellen K1 und K2 sind jeweils mit einem Mikrocontroller MC verbunden. Das Sensorelement S1 dient zur Erfassung einer Prozessvariablen (z. B. Druck, Temperatur, Füllstand oder Durchfluss). Es ist über einen A/D-Wandler A/D mit dem Mikrocontroller MC verbunden. Als Speicherelemente des Feldgeräts F1' sind ein Speicher S (Programmspeicher) und ein EEPROM für nicht flüchtige Daten (Parameter) vorgesehen, die ebenfalls mit dem Mikrocontroller MC verbunden sind. Zur Anzeige und Bedienung des Feldgerätes F1' dient ein Display D, das ebenfalls mit dem Mikrocontroller MC verbunden ist. Die Spannungsversorgung des Feldgerätes erfolgt über eine separate Stromversorgungseinheit SV, die entweder über einen Feldbus oder separat über einen Versorgungsanschluss gespeist wird.The two communication interfaces K1 and K2 are each connected to a microcontroller MC. The sensor element S1 is used to record a process variable (e.g. pressure, temperature, level or flow). It's about one A / D converter A / D connected to the microcontroller MC. A memory S (program memory) and an EEPROM for non-volatile data (parameters) are provided as memory elements of the field device F1 'and are likewise connected to the microcontroller MC. A display D, which is also connected to the microcontroller MC, serves to display and operate the field device F1 '. The field device is supplied with voltage via a separate power supply unit SV, which is fed either via a fieldbus or separately via a supply connection.

Der Bus FB2 dient, wie in 2 dargestellt, zur Verbindung eines Feldgerätes (z. B. F1) mit einer speicherprogrammierbare Steuerung SPS. Als mögliche Kombination der beiden Busse FB1 und FB2 sind die folgenden bekannten Standards denkbar:
FB1: HART-FB2: Profibus DP, Profibus PA, Fieldbus Foundation H1, Fieldbus Foundation HSE, Ethernet, TCP/IP, GSM, Bluetooth
FB1: Profibus PA-FB2: Profibus DP, Fieldbus Foundation H1, Fieldbus Foundation HSE
FB1: Fieldbus Foundation H1–FB2: Fieldbus Foundation HSE, Profibus DP The bus FB2 serves as in 2 shown, for connecting a field device (e.g. F1) to a programmable logic controller PLC. The following known standards are conceivable as a possible combination of the two buses FB1 and FB2:
FB1: HART-FB2: Profibus DP, Profibus PA, Fieldbus Foundation H1, Fieldbus Foundation HSE, Ethernet, TCP / IP, GSM, Bluetooth
FB1: Profibus PA-FB2: Profibus DP, Fieldbus Foundation H1, Fieldbus Foundation HSE
FB1: Fieldbus Foundation H1 – FB2: Fieldbus Foundation HSE, Profibus DP

Nachfolgend ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Feldgerätes näher beschrieben. Das Feldgerät F1' kommuniziert in bekannter Weise mit der speicherprogrammierbaren Steuerung SPS über die Kommunikationsschnittstelle K2 und dem Feldbus FB2.Below is how it works of the field device according to the invention described in more detail. The field device F1 'communicates in a known manner with the programmable logic controller PLC via the Communication interface K2 and the fieldbus FB2.

Für die Datenkommunikation der speicherprogrammierbaren Steuerung SPS mit den Feldgeräten F2 bzw. F3 werden die entsprechenden Daten in dem jeweiligen Protokoll über den Bus FB1 an das Feldgerät F1' gesandt. Im Feldgerät F1' werden die Protokolle entsprechend umgesetzt und die Daten auf dem Bus FB1 zum jeweiligen Feldgerät F2 bzw. F3 übertragen.For the data communication of the programmable logic controller PLC with the field devices F2 or F3, the corresponding data in the respective protocol on the Bus FB1 to the field device F1 'sent. in the field device F1 'are the logs implemented accordingly and the data on the bus FB1 to the respective field device Transfer F2 or F3.

Die Datenkommunikation zwischen Feldgerät F2 bzw. F3 und der speicherprogrammierbaren Steuerung SPS erfolgt in umgekehrter Weise.The data communication between field device F2 or F3 and the programmable logic controller PLC take place in reverse Wise.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass die bei einer Verbindung von zwei Bussen notwendige Protokollumsetzung in einem Feldgerät erfolgt.The essential idea of the invention consists in the fact that the necessary when connecting two buses Protocol conversion takes place in a field device.

Claims (6)

Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstellen K1 und K2, wobei die erste Kommunikationsschnittstelle K1 zur Verbindung mit einem ersten Feldbus FB1 und die zweite Kommunikationsschnittstelle K2 zur Verbindung mit einem zweiten Datenbus FB2 dient und im Feldgerät eine Protokollumsetzung für Daten, die zwischen den beiden Bussen FB1 bzw. FB2 übertragen werden, erfolgt.field device for the Process automation for capturing and / or influencing a Process variable with two communication interfaces K1 and K2, the first communication interface K1 for connection to a first fieldbus FB1 and the second communication interface K2 is used for connection to a second data bus FB2 and a protocol conversion in the field device for data, which are transmitted between the two buses FB1 and FB2, respectively. Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem HART® Standard und der Datenbus FB2 dem Profibus PA, Profibus DP, Foundation Fieldbus H1 oder Foundation Fieldbus HSE Standard entspricht.Field device for process automation for recording and / or influencing a process variable with two communication interfaces according to claim 1, characterized in that the fieldbus FB1 corresponds to the HART ® standard and the data bus FB2 to the Profibus PA, Profibus DP, Foundation Fieldbus H1 or Foundation Fieldbus HSE standard , Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem Foundation Fieldbus Fit Standard und der Datenbus FB2 dem Foundation Fieldbus HSE oder dem Profibus DP Standard entspricht.field device for the Process automation for capturing and / or influencing a Process variable with two communication interfaces according to claim 1, characterized in that the fieldbus FB1 the Foundation Fieldbus Fit Standard and the data bus FB2 the Foundation Fieldbus HSE or the Profibus DP standard complies. Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnütstellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem HART® Standard und der Datenbus FB2 dem TCP/IP Standard entspricht.Field device for process automation for detecting and / or influencing a process variable with two communication interfaces according to claim 1, characterized in that the fieldbus FB1 corresponds to the HART ® standard and the data bus FB2 to the TCP / IP standard. Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem Profibus PA Standard und der Datenbus FB2 dem Profibus DP, Foundation Fieldbus H1 oder Foundation Fieldbus HSE Standard entspricht.field device for the Process automation for capturing and / or influencing a Process variable with two communication interfaces according to claim 1, characterized in that the fieldbus FB1 the Profibus PA Standard and the data bus FB2 the Profibus DP, Foundation Fieldbus H1 or Foundation Fieldbus complies with HSE standard. Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem HART® Standard und der Datenbus FB2 dem GSM oder Bluetooth Standard entspricht.Field device for process automation for detecting and / or influencing a process variable with two communication interfaces according to claim 1, characterized in that the fieldbus FB1 corresponds to the HART ® standard and the data bus FB2 to the GSM or Bluetooth standard.
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