-
In
der Automatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt,
die zur Erfassung/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen.
-
Beispiele
für derartige
Feldgeräte
sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck-
und Temperaturmessgeräte
etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand,
Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.
-
Zur
Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie z. B. Ventile
oder Pumpen, die es erlauben, den Durchfluss einer Flüssigkeit
in einem Rohrleitungsabschnitt oder dem Füllstand in einem Behälter zu ändern.
-
Eine
Vielzahl solcher Feldgeräte
wird von der Fa. Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
-
In
der Regel sind Feldgeräte über Feldbussysteme
(Profibus, Foundation Fieldbus, HART, etc.) mit übergeordneten Einheiten, z.
B. Leitsystemen oder Steuereinheiten verbunden. Diese dienen zur Prozesssteuerung,
Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung
oder zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
-
Die
einwandfreie Funktion der Feldgeräte bzw. aller an ein Feldbussystem
angeschlossenen Einheiten ist von entscheidender Bedeutung für einen
reibungslosen und sicheren Prozessablauf in einem Unternehmen. Störungen im
Prozessablauf aufgrund von Fehlfunktionen einzelner Feldgeräte können erhebliche
Kosten verursachen.
-
Bei
der Inbetriebnahme von Feldgeräte
müssen
diese konfiguriert und parametriert werden, um die Programmausführung den
speziellen Anwendung anzupassen. Hierfür ist es häufig notwendig, das Feldgerät über Kabel
und einen entsprechenden Adapter mit einer tragbaren Rechnereinheit
(Laptop) zu verbinden. Die Konfigurations- und Parametrierdaten werden
von der tragbaren Rechnereinheit zum Feldgerät nach dem Herstellen dieser
separaten Kommunikationsverbindung übertragen. Spätere Änderungen
der Konfigurations- bzw. Parametrierdaten sowie Softwareänderungen
werden so durchgeführt.
-
Bei
Fehlfunktionen eines Feldgerätes
müssen
häufig
entsprechende Diagnosedaten aus dem Feldgerät ausgelesen werden, die Hinweise
auf mögliche
Fehlerursachen liefern. Das Auslesen kann ebenfalls über eine
solche tragbare Rechnereinheit erfolgen.
-
Die Übertragung
von Konfigurations- bzw. Parametrierdaten oder Softwareänderungen
bzw. das Auslesen von Diagnoseinformationen ist mit ein tragbaren
Rechnereinheit relativ aufwendig. Teilweise können tragbare Rechnereinheiten
bei bestimmten Anwendungen in Ex-Bereichen oder im Außenbereich
wegen extremer Wetterbedingungen nicht eingesetzt werden. Teilweise
muss der Produktionsprozess unterbrochen werden, um eine Parametrierung
bzw. Konfigurierung eines Feldgerätes vornehmen zu können.
-
In
der Regel ist für
die oben genannten Aufgaben ausgebildetes und geschultes Personal
notwendig, das die entsprechenden Konfigurier- und Parametrierwerkzeuge,
die auf den tragbaren Rechnereinheiten installiert sind, bedienen
kann.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten zwischen
einer Rechnereinheit und einer Feldgerät der Automatisierungstechnik
anzugeben, die die oben genannten Nachteile nicht aufweisen, die
insbesondere eine einfache Datenübertragung
zwischen einer Rechnereinheit und einem Feldgerät der Automatisierungstechnik
ermöglicht
und die einfach und kostengünstig
herstellbar ist.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
-
Vorteilhafte
Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die
wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass zur Übertragung
von Daten zwischen der Rechnereinheit und dem Feldgerät eine tragbare Speichereinheit
verwendet wird, die mit einer Standardschnittstelle der Rechnereinheit
bzw. des Feldgeräts
verbindbar ist.
-
Mit
dieser Speichereinheit können
in einfacher Weise Konfigurier- bzw. Parametrierdaten, und Softwareprogramme
(updates) oder Programmänderungen
ins Feldgerät übertragen
werden. Die entsprechenden Daten werden von der Rechnereinheit in
die Speichereinheit übertragen.
Nach dem Herstellen der Verbindung Speichereinheit Feldgerät werden
die entsprechenden Daten ausgelesen. In gleicher Weise ist eine
Datenübertragung
vom Feldgerät zur
Rechnereinheit möglich.
-
In
einer Weiterentwicklung weist die Speichereinheit eine steckbare
Adaptereinheit auf, die mit der Standardschnittstelle verbindbar
ist und die eine zweite Schnittstelle besitzt, die mit einer am
Feldgerät
vorgesehenen Schnittstelle verbindbar ist.
-
Um
den Zustand der Datenübertragung
vom Feldgerät
zur Speichereinheit bzw. von der Speichereinheit zum Feldgerät anzuzeigen
sind an der Speichereinheit Anzeigeelemente angeordnet.
-
Nachfolgend
ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 Tanklager
mit mehreren Flüssigkeitsbehältern in
schematischer Darstellung;
-
2 Tanklager
gemäß 1 mit
den erfindungswesentlichen Bestandteilen teilweise in vergrößerter Darstellung.
-
In 1 ist
das Beispiel für
eine industrielle Anlage ein typisches Tanklager, teilweise auch
als Tankfarm bezeichnet, mit mehreren Flüssigkeitsbehältern FB1,
FB2, FB3, FB4, FB5 schematisch dargestellt. Bei den Flüssigkeitsbehältern handelt
es sich um Lagerbehälter
für Rohöl. Ein Tanklager
kann sich über
ein Gebiet von mehreren Kilometern strecken.
-
Um
den Füllstand
in den Lagerbehältern
zu erfassen, weist jeder Flüssigkeitsbehälter FTB1,
FB2, FB3, FB4, FTB5 je einen Füllstandssensor
FA1, FA2, FA3, FA4, FA5 und je ein Drucksensor FP1, FP2, FP3, FP4,
FP5 auf. Meist wird in diesem Anwendungsbereich die Radartechnik
zur Füllstandsmessung
eingesetzt. Die Sensoren sind über
eine Zweidrahtleitung L z. B. gemäß dem HART-Standard mit einer
Umsetzeinheit U verbunden, von wo aus eine Signalleitung SL zur
Warte führt.
Es sind auch Anwendungen bekannt, wo Sensoren direkt mit der zur
Warte führenden
Signalleitung verbunden sind.
-
In
der Warte ist eine Rechnereinheit RA1 vorgesehen, die als Leitsystem
dient und die unter anderem zur Visualisierung der aktuellen Füllstände in den
Lagerbehältern
FB1, FB2, FB3, FB4, FB5, z.B. mit Hilfe der Software „Fuels
Manager", Fa. Endress +
Hauser, dient. Der Rechnereinheit RA1 ist eine Fernwirkeinheit RTU1
vorgesehen, in der die von den Sensoren kommenden Daten gespeichert
und für den
Abruf durch die Rechnereinheit RA1 über eine RS232 bzw. RS485 Schnittstelle
bzw. Netzwerkstelle bereitgestellt werden.
-
Für den Datenaustausch
zwischen den Sensoren und der Warte W wird im Nahbereich der Flüssigkeitsbehälter die
HART-Technik und für
die Fernübertragung
bis zur Warte eine proprietäre
Datenübertragungstechnik
oder ein entsprechender Industriestandard eingesetzt.
-
Bei
der Umsetzeinheit U kann es sich z. B. um das Produkt „Tankside
Monitor" Fa. Endress
+ Hauser handeln.
-
In 2 ist
das Tanklager gemäß 1 mit den
erfindungswesentlichen Komponenten teilweise in vergrößerter Darstellung
skizziert. Eine tragbare Speichereinheit SP ist mit der Rechnereinheit
RA1 verbindbar. Die Speichereinheit SP ist weiterhin mit den einzelnen
Feldgeräten
verbindbar. Beispielhaft angedeutet ist die mögliche Verbindung mit der Umsetzeinheit
U1 bzw. mit dem Füllstandssensor
FA1, der zu Anzeige ein abgesetztes Display DP aufweist.
-
Weiterhin
ist in der Figur eine tragbare Rechnereinheit LT (Laptop) dargestellt,
die über
eine Adapter (z. B. die Commubox FXH191, Fa. Endress + Hauser) mit
dem Füllstandssensor
FA1 über
entsprechende Verbindungskabel verbunden ist. Die Kreuze sollen
andeuten, dass diese Komponenten (LT, KB) aufgrund der durch die
Erfindung gegebene Möglichkeit
der Datenübertragung
nicht mehr benötigt
werden.
-
Nachfolgend
ist die Funktionsweise der Erfindung näher erläutert. Bisher erfolgte die
Konfigurierung und Parametrierung der Feldgeräte z. B. des Füllstandssensors
FA1 mit Hilfe der tragbaren Rechnereinheit LT. Hierzu wurde die
Rechnereinheit LT über
den Adapter KB mit dem zu konfigurierenden bzw. parametrierenden
Sensor (z. B. FA1) verbunden. Mit Hilfe eines Bedienprogramms wurden
die Daten von der Rechnereinheit LT zum Füllstandssensor FA1 bzw. Daten
vom Füllstandssensor
FA1 zur Rechnereinheit LT übertragen
werden. Wie bereits erwähnt
hat eine der Datenübertragung
erhebliche Nachteile insbesondere bei Anwendungen im Ex-Bereich.
Bestimmte raue Umgebungsbedingungen (Nässe, Kälte) erlauben ebenfalls nicht
den Einsatz eines herkömmlichen
tragbaren Rechners. Insbesondere bei Tanklagern können die
vorhandenen Kommunikationsverbindungen nicht zur Übertragung
von Zusatzinformationen (z. B. Konfigurier- oder Parametrierdaten)
genutzt werden, weil die eingesetzten Feldbusse proprietäre Protokolle
verwenden, die für eine
derartigen Datenübertragung
nicht ausgelegt sind. Ein Ansteigen des Busverkehrs durch diese
zusätzlichen
Daten ist auch möglich,
so dass die Datenübertragung
für die
Messdaten eingeschränkt
werden müsste.
Dies ist bei vielen Anwendungen nicht möglich.
-
Teilweise
weisen Feldgeräte,
die an entlegenen Orten installiert sind, gar keine Kabelverbindung zur
Datenübertragung
mit einer übergeordneten
Einheiten auf.
-
Erfindungsgemäß ist deshalb
die tragbare Speichereinheit SP für die Datenübertragung vorgesehen, die
mit der Rechnereinheit RA1 über
eine Standardschnittstelle (z. B. USB, Infrarot, Bluetooth) verbindbar
ist. Zur Konfigurierung- und Parametrierung der Feldgeräte werden
die entsprechenden Daten von der Rechnereinheit RA1 in die tragbare
Speichereinheit SP geladen. Zum Übertragen
der in der Speichereinheit SP gespeicherten Daten in die Feldgeräte, wird
die tragbare Speichereinheit SP direkt mit einer am Feldgerät (z. B.
Umsetzeinheit U1 bzw. Füllstandssensor
FA1) vorgesehenen passende Standardschnittstelle verbunden. Nach
dem Herstellen der Verbindung können
die Daten aus der Speichereinheit SP in das Feldgerät übertragen
werden.
-
Zur
Datenübertragung
zu bzw. von den Feldgeräten
kann so eine käuflich
erwerbbare und damit kostengünstige
Speichereinheit (z. B. USB-Stick) verwendet werden. Aufwendige Neuentwicklungen können so
entfallen.
-
Besitzt
das Feldgerät
keine gleiche/passende Standardschnittstelle, so ist an der tragbaren Speichereinheit
eine Adaptereinheit vorgesehen, die auf die Standardschnittstelle
der Speichereinheit aufsteckbar ist und die eine zweite Schnittstelle
besitzt, die mit einer am Feldgerät vorgesehenen Schnittstelle
verbindbar ist.
-
Bei
der Schnittstelle am Feldgerät
kann es sich um eine HART- oder eine Service-Schnittstelle handeln.
-
Feldgeräte kommunizieren über ihre
Service-Schnittstellen häufig
als Kommunikations-Slaves. Entsprechend muss die Speichereinheit
SP als Master für
die Datenübertragung
fungieren. Der hierfür
notwendige Mikrocontroller kann auch in der Adaptereinheit vorgesehen
sein. USB-Sticks
weisen von sich aus einen Mikrocontroller auf, so dass kein zusätzlicher
Mikrocontroller benötigt
wird.
-
Falls
notwendig kann auch eine Batterie in der Adaptereinheit vorgesehen
sein.
-
Zum
Datenaustausch mit der Rechnereinheit RA1 dient, wie oben bereits
erwähnt,
die Speichereinheit SP ohne Adaptereinheit. Hierzu wird die Adaptereinheit
einfach von der Speichereinheit SP abgezogen.
-
Zum
Datenaustausch mit dem Feldgerät
wird die Adaptereinheit auf die Standardschnittstelle der Speichereinheit
SP aufgesteckt und danach wird die zweite Schnittstelle der Adaptereinheit
mit der Schnittstelle am Feldgerät verbunden.
Speichereinheit und Adaptereinheit bilden in diesem Zustand quasi
eine neue erweiterte Speichereinheit.
-
Mit
Hilfe der Adaptereinheit kann die Speichereinheit SP auch zum Datenaustausch
mit Feldgeräten,
die keine Standardschnittstelle aufweisen eingesetzt werden. Die
Adaptereinheit lässt
sich ohne große
Kosten entwickeln. Sie erweitert den Anwendungsbereich der Speichereinheit
SP erheblich.
-
Die Übertragung
von Daten (z. B. Diagnoseinformationen) von den Feldgeräten zur
Rechnereinheit RA1 erfolgt in entsprechender Weise.
-
Der
Zustand der Datenübertragung
kann an der tragbaren Speichereinheit SP mit Hilfe von Anzeigeelementen
(z. B. Leuchtdioden) angezeigt werden.
-
Mit
Hilfe der tragbaren Speichereinheit ist in einfacher Weise eine
Datenübertragung
zwischen der Rechnereinheit RA1 und einem Feldgerät möglich. Als
Daten kommen insbesondere Konfigurier- und Parametrierdaten sowie
Software-Updates für die
Feldgeräte,
bzw. Diagnosedaten aus den Feldgeräten in Betracht.
-
Die
erfindungsgemäße Datenübertragung kann
auch von ungeschultem Personal durchgeführt werden und ist auch in
Ex-Bereichen einsetzbar.
-
Um
die Datenübertragungen
zu dokumentieren, wird in einer Weiterentwicklung der Erfindung jede
Datenübertragung
zu einem Feldgerät
mit einem Zeitstempel versehen und in der Speichereinheit SP abgespeichert.
Hierzu muss die Speichereinheit SP bzw. die Adaptereinheit eine
Echtzeituhr RTC aufweisen.
-
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Datenübertragung
unabhängig
vom eingesetzten Feldbusprotokoll ist. Die tragbare Speichereinheit
SP ist außerdem
sehr kostengünstig.
-
Es
können
auch leicht mehrere Feldgeräte parametriert
bzw. konfiguriert werden. Hierfür
werden die Daten für
die Feldgeräte
mit einer Kennung für das
betreffende Feldgerät
(TAG) versehen. So werden bei einer Verbindung der Speichereinheit
SP mit einem Feldgerät
nur die für
dieses Feldgerät
bestimmten Daten ausgelesen.