DE102006033503A1

DE102006033503A1 - Drahtlose Leistungsübertragungssysteme und -verfahren

Info

Publication number: DE102006033503A1
Application number: DE102006033503A
Authority: DE
Inventors: Marion Alvah Keyes Iv; Robert L. Yeager
Original assignee: Emerson Process Management Power and Water Solutions Inc
Current assignee: Emerson Process Management Power and Water Solutions Inc
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2007-03-22
Also published as: CN1912786B; HK1150472A1; CA2552849A1; HK1150471A1; GB2428915A; GB2428915B; GB0614379D0; CN1912786A; CA2552849C; HK1099609A1; US20070021140A1

Abstract

Offenbart werden Verfahren, Geräte und Produkte, um eine Vorrichtung unter Verwendung von drahtlos übertragener Leistung mit Strom zu versorgen. Anfänglich erlangt ein drahtlos übertragendes Basisgerät eine Nachfrage nach drahtlos übertragener Leistung. Das drahtlos übertragende Basisgerät ermittelt dann einen Leistungsbedarf, welcher einem drahtlos angeschlossenen Feldgerät zugeordnet ist, und vergleicht den Leistungsbedarf mit einer verbleibenden Leistungskapazität des drahtlos übertragenden Basisgeräts. Das drahtlos übertragende Basisgerät überträgt dann drahtlos Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät auf der Grundlage des Vergleichs des Leistungsbedarfs mit der verbleibenden Leistungskapazität. Die drahtlos übertragene Leistung wird dem Versorgen einer Feldvorrichtung mit Leistung zugeordnet, welche betriebsmäßig mit dem drahtlos angeschlossenen Feldgerät verbunden ist.

Description

Bereich der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahrenssteuerungssysteme und insbesondere auf drahtlose Leistungsübertragungssysteme und -verfahren.
Hintergrund
Verfahrenssteuerungssysteme wie jene, welche in chemischen, Erdöl- oder anderen Verfahren verwendet werden, beinhalten typischerweise einen oder mehrere zentrale Verfahrenscontroller, welche zumindest mit einer Host- oder Anwender-Workstation und, über analoge, digitale oder kombinierte analog/digitale Busse, mit einer oder mehreren Feldvorrichtungen, übertragend verbunden sind. Die Feldvorrichtungen, welche zum Beispiel Vorrichtungscontroller, Ventile, Ventilsteller, Schalter und Sender (z. B. Temperatur, Druck und Durchflusssensoren) sein können, führen innerhalb der Verfahrenssteuerungssysteme Funktionen aus, so wie das Öffnen oder Schliessen von Ventilen und das Messen von Verfahrensparametern. Ein zentraler Verfahrenscontroller empfängt Signale, die Verfahrensmessungen anzeigen, welche von den Feldvorrichtungen gemacht wurden und/oder andere Informationen mit Bezug auf die Feldvorrichtungen, und verwendet diese Information um ein Steuerungsverfahren zu implementieren und erzeugt dann Steuerungssignale, die über die Busse oder andere Kommunikationsverbindungen zu den Feldvorrichtungen gesendet werden, um den Betrieb des Verfahrenssteuerungssystems zu steuern.
Feldvorrichtungen können innerhalb eines Verfahrenssteuerungssystems überall platziert werden. In manchen Fällen werden Feldvorrichtungen an Orten platziert, die für das Installieren von elektrischen Leitungen oder Kabeln für Strom und Kommunikation nicht ideal sind. So können zum Beispiel Umweltbedingungen in manchen Verfahrenssteuerungsgebieten bei der Verdrahtung oder Verkabelung Versagen und Fehlfunktionen verursachen. Ausserdem ist das Installieren von Gehäusen oder Metallrohrleitungen, um die Verkabelung zu schützen, typischerweise zeitraubend, teuer und nach der Installation schwierig zu rekonfigurieren (z. B. umzulegen).
In manchen Fällen wird eine grosse Anzahl von Feldvorrichtungen innerhalb eines relativ kleinen Verfahrenssteuerungsgebiets verteilt. Das Installieren von elektrischen Kabeln oder Leitungen für eine grosse Anzahl von Feldvorrichtungen innerhalb eines relativ kleinen Gebiets ist oft komplex, zeitraubend und kann Probleme, so wie Verhängen, Querverbindungen und Schwierigkeiten bei der Durchführung von Nachrüstungen, Reparaturen oder Auswechslungen, hervorrufen. Des Weiteren steigert das Bereitstellen von Strom und Kommunikation über Kabel oder Drähte die Komplexität und Schwierigkeit des erneuten Anordnens oder des Rekonfigurierens eines Verfahrenssteuerungssystems.
Jüngste Entwicklungen, welche Probleme angehen, die mit fest verdrahteten Feldvorrichtungen in Zusammenhang stehen, beinhalten drahtloses Kommunizieren mit Feldvorrichtungen und das Versorgen von Feldvorrichtungen mit Strom unter Verwendung von Batterien. Während das Zurverfügungstellen von drahtloser Kommunikation und Batterien die Notwendigkeit von Kabeln oder Leitungen eliminieren (oder zumindest verringern) kann, schaffen Batterien zusätzliche Aufgaben, so wie das Kontrollieren der Batterieniveaus, das regelmässige Auswechseln von Feldvorrichtungsbatterien und das Entsorgen von gebrauchten Batterien auf eine sichere, legale Weise.
Zusammenfassung
Im Folgenden werden beispielhafte Verfahren und Geräte zum drahtlosen Übertragen von Leistung offenbart. In Übereinstimmung mit einem Beispiel erfordert ein Verfahren, welches eine Vorrichtung unter Verwendung von drahtlos übertragener Leistung, mit Leistung versorgt, eine über ein drahtlos übertragendes Basisgerät erlangte Nachfrage nach drahtlos übertragener Leistung. Das drahtlos übertragende Basisgerät bestimmt dann einen Leistungsbedarf eines drahtlos übertragenden Feldgeräts und vergleicht den Leistungsbedarf mit einer verbleibenden Leistungskapazität des drahtlos übertragenden Basisgeräts. Das drahtlos übertragende Basisgerät überträgt dann drahtlos Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät, auf der Grundlage des Vergleichs des Leistungsbedarfs mit der verbleibenden Leistungskapazität. Die drahtlos übertragene Leistung wird dem Betreiben einer Feldvorrichtung zugeordnet, welche operativ mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät verbunden ist.
In Übereinstimmung mit einem anderen Beispiel erfordert ein Verfahren des Empfangens von drahtlos übertragener Leistung, das Empfangen einer Übertragung mit niedriger Leistung über ein drahtlos übertragendes Feldgerät und das Versorgen einer Kommunikationsschaltung des drahtlos übertragenden Feldgeräts mit Leistung, unter Verwendung der Übertragung mit niedriger Leistung. Das drahtlos angeschlossene Feldgerät kommuniziert dann eine Leistungsnachfragenachricht, empfängt drahtlos übertragene Leistung, welcher der Leistungsnachfragenachricht zugeordnet wird, und versorgt eine Feldvorrichtung mit Storm, unter Verwendung von drahtlos übertragener Leistung.
In Übereinstimmung mit einem anderen Beispiel erfordert ein Verfahren zur Verwaltung von drahtloser Leistungsübertragung, das drahtlose Übertragen von Leistung über ein erstes drahtlos übertragendes Basisgerät zu einem drahtlos übertragenden Feldgerät, auf der Grundlage eines ersten Leistungsbedarfs und das Versorgen einer Feldvorrichtung, welche dem drahtlos übertragenden Feldgerät zugeordnet ist, mit Leistung, unter Verwendung der drahtlos übertragenen Leistung. Eine Nachfrage wird dann vom drahtlos übertragenden Feldgerät erlangt, um die drahtlos übertragene Leistung, zu einem zweiten Leistungsbedarf, zu steigern. Der zweite Leistungsbedarf wird dann mit einer verbleibenden Leistungskapazität vergleichen, welche dem ersten drahtlos übertragenden Basisgerät zugeordnet wird. Leistung wird dann drahtlos zum drahtlosen Feldgerät, auf der Grundlage der zweiten Leistungsnachfrage und dem Vergleich der zweiten Leistungsnachfrage mit der verbleibenden Leistungskapazität, übertragen.
In Übereinstimmung mit noch einem anderen Beispiel, beinhaltet ein System zum drahtlosen Übertragen von Leistung zumindest ein drahtlos übertragendes Feldgerät, welches kommunikativ mit einer Feldvorrichtung verbunden ist, und zumindest ein drahtlos übertragendes Basisgerät, welches kommunikativ mit einem Feldgerät verbunden ist. Das drahtlos angeschlossene Feldgerät wird konfiguriert, um drahtlos Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät zu übertragen und das drahtlos angeschlossene Feldgerät wird konfiguriert, um drahtlos übertragene Leistung zu empfangen und Feldvorrichtungen mit Leistung zu versorgen, unter Verwendung von drahtlos übertragener Leistung. Das drahtlos übertragende Basisgerät wird auch konfiguriert, um Verfahrenssteuerungsdaten mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät auszutauschen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahrenssteuerungssystem darstellt, das die im Folgenden beschriebenen drahtlosen Leistungsübertragungssysteme und -verfahren verwendet.
2 ist eine beispielhafte Leistungsbedarfstabelle, welche dem Leistungsbedarf einer Vielzahl von drahtlos übertragenden Feldgeräten zugeordnet wird.
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Systemredundanzkonfiguration abbildet, die verwendet werden kann um das beispielhafte Verfahrenssteuerungssystem von 1 zu implementieren, um einen fehler-toleranten Betrieb zur Verfügung zu stellen.
4 bildet detaillierte Blockdiagramme eines beispielhaften drahtlos übertragenden Basisgeräts und eines beispielhaften drahtlos übertragenden Feldgeräts ab.
5 ist ein detailliertes Schema des beispielhaften Signalkonditionierers des beispielhaften drahtlos übertragenden Basisgeräts von 4.
6 ist ein detailliertes Schema des beispielhaften Signalkonditionierers des beispielhaften drahtlosen Feldempfängers von 4.
Die 7A und 7B sind Flussdiagramme, welche ein beispielhaftes Verfahren darstellen, das verwendet werden kann, um den beispielhaften drahtlosen Feldempfänger von 4 zu implementieren.
Die 8A-8C sind Flussdiagramme, welche ein beispielhaftes Verfahren darstellen, das verwendet werden kann, um das beispielhafte drahtlos übertragende Basisgerät von 4 zu implementieren.
9 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens, das verwendet werden kann, um Leistungsbelastungen unter einer Vielzahl von drahtlos übertragenden Basisgeräten umzuordnen.
10 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens, das verwendet werden kann, um redundant Leistung und Daten über eine Vielzahl von Frequenzen, von einem drahtlos übertragenden Basisgerät zu einem oder mehreren drahtlos übertragenden Feldgeräten, zu übertragen.
11 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Prozessorsystemssystems, das verwendet werden kann, um die im Folgenden beschriebenen, beispielhaften Systeme und Verfahren zu implementieren.
Ausführliche Beschreibung
Obwohl das Folgende beispielhafte Systeme offenbart, welche unter anderem Komponenten, Software und/oder Firmware welche auf Hardware ausgeführt werden beinhalten, sollte darauf hingewiesen werden, dass solche Systeme nur darstellend sind und nicht als beschränkend angesehen werden sollten. Es wird zum Beispiel in Betracht gezogen, dass jede oder alle dieser Hardware-, Software-, und Firmware-Komponenten ausschliesslich in Hardware, ausschliesslich in Software, oder in jeder Kombination von Hardware und Software gebildet werden könnten. Dementsprechend werden, während das Folgende beispielhafte Systeme beschreibt, Fachleute sofort feststellen, dass die zur Verfügung gestellten Beispiele nicht der einzige Weg sind, um solche Systeme zu implementieren.
Im Gegensatz zu bekannten Systemen, die Feldvorrichtungsstrom (z. B. Wechselstrom/(AC) oder Gleichstrom/(DC)) benötigen, welcher über elektrische Leitungen oder Kabel und/oder über Batterie zur Verfügung gestellt wird, können die im Folgenden beschriebenen Systeme und Methoden verwendet werden, um Feldvorrichtungen (z. B. einen Temperatursensor, einen Drucksensor, einen Status-(geöffnet/geschlossen) Sensor, einen Stellzylinder, etc.) in einem Verfahrenssteuerungssystem zu implementieren, die unter Verwendung von drahtlos übertragener Leistung arbeiten und die drahtlos innerhalb des Verfahrenssteuerungssystems kommunizieren. In einem Beispiel ist ein Basisgerät konfiguriert, um drahtlos Leistung (z. B. unter der Verwendung von elektromagnetischen Radiofrequenzwellen) zu drahtlos übertragenden Feldgeräten zu übertragen, welche verbundene Feldvorrichtungen aufweisen, und um Verfahrenskontrolldaten mit den drahtlos übertragenden Feldgeräten, über drahtlose Übertragungen, auszutauschen. Drahtloses Übertragen von Leistung und Daten zu Feldvorrichtungen stellt einer verfahrenstechnischen Anlage grössere Flexibilität zur Verfügung, um die physischen Anordnungen von Verfahrenssteuerungssystemen zu konfigurieren. In den dargestellten Beispielen, welche unten beschrieben werden, ist die Anordnung eines Verfahrenssteuerungssystems nicht durch die Standorte von fest verdrahteten Leistungsquellen oder fest verdrahteten Netzwerken beschränkt. Stattdessen können Feldvorrichtungen und andere Elemente eines Verfahrenssteuerungssystems überall platziert werden und drahtlose Leistungsübertragungen verwenden, um Leistung und drahtlose Datenkommunikation zu empfangen, um Daten mit anderen Verfahrenssteuerungsvorrichtungen oder Geräten auszutauschen. Drahtlose Leistung und Daten ermöglichen verhältnismässig leichter und schneller das Rekonfigurieren der Anlage von Verfahrenssteuerungssystemen, da verhältnismässig weniger Kabel oder Leitungen bewegt oder installiert werden müssen, um Feldvorrichtungen wieder zu platzieren.
Das im Folgenden beschriebene, beispielhafte Feldgerät kann mit einer elektrischen Stromquelle (z. B. einer Wechselstromquelle, einer Gleichstromquelle, etc.) über Kabel oder Leitungen verbunden werden und ist kommunikativ mit Steuerungsanlagen (z. B. Anwendungsstationen, Controllern, Prozessorsystemen, Servern, etc.) verbunden, welche dazu verwendet werden können um ein Verfahrenssteuerungssystem zu verwalten, zu automatisieren und zu steuern. Die Steuerungsanlage wird verwendet um Verfahrenssteuerungsdaten (z. B. Konfigurationsinformation, Statusinformation, Steuerungsparameterinformation, etc.) zu speichern und mit Feldvorrichtungen auszutauschen. Es kann zum Beispiel ein Verfahrenssteuerungssystemserver oder eine Anwendungsstation Konfigurationsinformationen an Feldvorrichtungen, über das beispielhafte drahtlos übertragende Basisgerät, kommunizieren oder Feldvorrichtungsstatus oder Messinformationen, über das beispielhafte drahtlos übertragende Basisgerät aufnehmen.
Jedes beispielhafte drahtlos angeschlossene Feldgerät ist elektrisch und kommunikativ mit einer jeweiligen Feldvorrichtung verbunden. In einigen beispielhaften Implementierungen ist das drahtlos angeschlossene Feldgerät mit der Feldvorrichtung integriert. Das beispielhafte drahtlos angeschlossene Feldgerät empfängt die drahtlos übertragene Leistung, durch das drahtlos übertragende Basisgerät, versorgt Teile von sich mit Leistung, unter Verwendung eines Teils der drahtlos übertragenen Leistung, und stellt substantiell simultan einen Teil der empfangenen Leistung für die ihm zugeordnete Feldvorrichtung bereit, um die Feldvorrichtung mit Leistung zu versorgen. Auf diese Weise wird die Feldvorrichtung, unter Verwendung eines Teils der drahtlos übertragenen Leistung, mit Leistung versorgt.
Ausserdem tauscht jedes beispielhafte drahtlos angeschlossene Feldgerät Verfahrenssteuerungsdaten mit einer jeweiligen Feldvorrichtung (z. B. mit einer Feldvorrichtung, mit welcher es verbunden ist) aus. Es kann zum Beispiel das beispielhafte drahtlos übertragende Basisgerät Konfigurationsinformation von einem Steuerungsserver erhalten und die Konfigurationsinformation an entsprechende drahtlos angeschlossene Feldgeräte kommunizieren, wobei jedes von ihnen dann die Konfigurationsinformation an eine jeweilige Feldvorrichtung kommuniziert. Ausserdem kann jedes der drahtlos übertragenden Feldgeräte Statusinformationen von einer jeweiligen Feldvorrichtung an das drahtlos übertragende Basisgerät kommunizieren, welches dann die Statusinformationen an den Steuerungsserver kommuniziert.
Die beispielhaften drahtlos übertragenden Basisgeräte sind konfiguriert um sicher und zuverlässig Leistung zu den drahtlos übertragenden Feldgeräten zu übertragen und Verfahrenssteuerungsdaten mit den drahtlos übertragenden Feldgeräten auszutauschen. Es wird zum Beispiel, wie unten beschrieben, jedes drahtlos angeschlossene Feldgerät einem eindeutigen Identifizierer (ID), einem Sicherheitsschlüssel oder einem Code (z. B. einem drahtlosen Feldgerät-ID oder Variationen davon) zugeordnet, der dazu verwendet werden kann, um Leistung oder Daten ausschliesslich an ein einzelnes oder bestimmtes drahtlos übertragendes Feldgerät zu chiffrieren oder zu leiten. Die drahtlos übertragenden Basisgeräte können auch drahtlos Leistung und Daten unter Verwendung von Spread-Spectrum-Übertragungstechnik übertragen, die nur durch das einzelne oder bestimmte drahtlos angeschlossene Feldgerät decodierbar sind. Auf diese Weise können andere drahtlos übertragende Vorrichtungen die übertragene Leistung oder Daten nicht abhören. Eine verfahrenstechnische Anlage kann die unten beschriebenen Chiffrierungstechniken verwenden, um seine Verfahrenssteuerungssysteme vor mutwilligen Aktivitäten, so wie Manipulieren oder Hacking zu schützen und dadurch die Kosten, welche mit Reparatur und Aufrechterhaltung der Verfahrenssteuerungssysteme in Verbindung gebracht werden, verringern. Durch das Chiffrieren der drahtlos übertragenen Leistung, können auch die Fabrikressourcen der Verfahrenssteuerungsanlage (z. B. elektrische Energie) davor geschützt werden von Eindringlingen gestohlen oder umgeleitet zu werden.
Die beispielhaften drahtlos übertragenden Basisgeräte und die beispielhaften drahtlos übertragenden Feldgeräte, welche im Folgenden beschrieben werden, werden konfiguriert, um eine Vielzahl von Techniken zu verwenden, um zuverlässig und störungssicher Leistung zu übertragen und Daten auszutauschen. Die drahtlos übertragenden Basisgeräte können zum Beispiel störungssicher und/oder versagenssicher Leistungsübertragung, zum Beispiel, durch redundantes Übertragen von Leistung auf einer Vielzahl von Frequenzbändern, oder alternativ unter Verwendung von Frequenzwechselübertragungstechniken, zur Verfügung stellen. Die drahtlos übertragenden Basisgeräte können auch konfiguriert werden, um mit jedem der drahtlos übertragenden Feldgeräte zu kommunizieren. Auf diese Weise können, falls ein einzelnes drahtlos übertragendes Basisgerät versagt, ein oder mehrere drahtlos übertragende Basisgeräte das versagende Basisgerät ersetzen, durch das Durchführen der drahtlosen Leistungsübertragung und Datenkommunikation, welche zuvor durch das versagende drahtlos übertragende Basisgerät durchgeführt wurden. Des Weiteren können die drahtlos übertragenden Feldgeräte als Repeater funktionieren, so dass, falls ein drahtlos übertragendes Feldgerät zu weit von einem einzelnen drahtlos übertragenden Basisgerät entfernt ist, dieses drahtlos übertragende Basisgerät, über ein intermediäres Feldgerät, welches als Repeater arbeitet, Leistung zu, und Daten mit, dem drahtlosen Feldgerät übertragen und austauschen kann. Andere Redundanzen, welche mit Verfahrenssteuerungsanlagen (z. B. redundanten Prozessorsystemen, redundanten Anwendungsstationen, redundanten Controllern, etc.) zusammenhängen, können wie unten beschrieben auch implementiert werden, um fehler-tolerante und störungsresistente Funktionsweisen in einem Verfahrenssteuerungssystem zur Verfügung zu stellen. Eine verfahrenstechnische Anlage kann die im Folgenden beschriebenen, störungsresistenten, fehler-toleranten und zuverlässigen Beispiele für Leistungs- und Datenübertragungen verwenden, um die Ausfallzeiten, welche mit Ausstattungsfehlfunktionen in Verbindung gebracht werden, zu verringern und damit durch das Aufrechterhalten von beständigen Produktionsniveaus die Gewinne aufrechterhalten.
1 ist ein Blockdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahrenssteuerungssystem 100 darstellt, das die im Folgenden beschriebenen drahtlosen Leistungsübertragungssysteme und -verfahren verwendet. Das beispielhafte Verfahrenssteuerungssystem 100 beinhaltet ein erstes beispielhaftes drahtlos übertragendes Basisgerät 102a, ein zweites beispielhaftes Basisgerät 102b und ein drittes beispielhaftes Basisgerät 102c. Das beispielhafte Verfahrenssteuerungssystem 100 beinhaltet auch eine Vielzahl von drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g. Wie durch die gestrichelten Linien in 1 angezeigt, werden die drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c drahtlos mit den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g verbunden. Auf diese Weise können die drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c drahtlos Leistung zu, und Verfahrenssteuerungsdaten mit, den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g übertragen und austauschen. Jedes der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g ist elektrisch und kommunikativ mit einer jeweiligen Feldvorrichtung (z. B. der Feldvorrichtung 420 von 4) verbunden. Jede Feldvorrichtung wird mit der Funktionsweise eines jeweiligen Verfahrenselements, Geräten, Anlagenbereich etc. in Verbindung gebracht. Es wird zum Beispiel das drahtlos angeschlossene Feldgerät 104a mit einer Feldvorrichtung verbunden, die mit dem Betrieb eines Speichertanks 106 zu tun hat. In diesem Fall kann die Feldvorrichtung an dem Haltetank 106 ein Temperatursensor, ein Drucksensor, ein Niveausensor oder jeder andere passende Sensor, oder eine Kombination von Sensoren, sein.
Die drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c und die drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g können in jede passende mechanische Einfassung oder Gehäuse eingeschlossen werden. In einer beispielhaften Implementierung werden die drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c und die drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g in Plastikflachmaterial eingeschlossen, die die Aggregate 102a-c und 104a-g vor Manipulationen und Umweltfaktoren (z. B. Chemikalien, Wasser, Temperatur, etc.) schützt. Das Plastikflachmaterial kann angestrichen werden, so dass die drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c und die drahtlos übertragenden Feldgeräte (104a-g) visuell unauffällig sind (z. B. ästhetisch unauffällig, räumlich unauffällig, etc.).
Das beispielhafte Verfahrenssteuerungssystem 100 beinhaltet auch die Steuerungsanlage 108, die kommunikativ mit den drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c über ein Netzwerk 110 verbunden ist und kommunikativ mit den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g über die drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c verbunden sind. Die Steuerungsanlage 110 kann in einem oder mehreren Kontrollräumen einer verfahrenstechnischen Anlage platziert werden. Das Netzwerk 110 kann unter Verwendung von jedem fest verdrahteten oder drahtlosen lokalen Netzwerk (LAN) oder grossflächigen Netzerwerk (WAN) implementiert werden, so wie, zum Beispiel, durch fest verdrahtetes Ethernet, 802.11, Bluetooth^®, Internet, etc. In einer beispielhaften Implementierung kann das Netzwerk 110 digitale Datenbusse 314a und 314b, welche unten in Verbindung mit 3 beschrieben werden, implementieren.
Die Steuerungsanlage 108 kann Verfahrenssteuerungssoftware ausführen, die den Betrieb des Verfahrenssteuerungssystems 100 verwaltet und analysiert. Es kann zum Beispiel die Steuerungsanlage 108 verwendet werden, um Verfahrenssteuerungsdaten zu speichern und Verfahrenssteuerungsdaten mit den drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c und den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g auszutauschen. Die Steuerungsanlage 108 kann auch die Funktionsweise der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c verwalten und verfolgen. Es kann zum Beispiel die Steuerungsanlage 108 ermitteln, ob eines der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c versagt hat oder überlastet ist und kann Systemingenieure über jedes solcher Probleme, über Alarmsignale, informieren (z. B. E-Mail Nachrichten, Paging, Telefonanrufe, graphische Pop-up-Bildschirmanzeigen, Audio-Alarmsignale, etc.). Die Steuerungsanlage 108 wird unten in näheren Details, in Verbindung mit 3, beschrieben.
Die drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g können auch konfiguriert werden, um mit einer tragbaren Rechnervorrichtung 112 zu kommunizieren. Die tragbare Rechnervorrichtung 112 kann unter Verwendung eines persönlich-digitalen Assistenten (PDA), eines Mobiltelefons, eines Laptop oder jeder passenden, tragbaren Rechnervorrichtung implementiert werden. Die tragbare Rechnervorrichtung 112 kann konfiguriert werden, um drahtlos (z. B. unter Verwendung von 802.11, Bluetooth^®, etc.) mit den drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c und den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g zu kommunizieren und kann von einem Anwender 114 (z. B. einem Systemingenieur) angewendet werden, um Verfahrenssteuerungsdaten mit den drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c und/oder den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g auszutauschen. In einer beispielhaften Implementierung kann die tragbare Rechnervorrichtung 112 mit einem einzelnen Feldgerät, über jede Kombination von einem oder mehreren drahtlos übertragenden Basisgeräten und drahtlos übertragenden Feldgeräten, kommunizieren. In diesem Fall funktionieren das eine oder mehrere drahtlos übertragende Basisgeräte und drahtlos angeschlossene Feldgeräte als Repeater, um Verfahrenssteuerungsdaten zwischen tragbaren Rechnervorrichtungen 112 und einem einzelnen der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g auszutauschen.
2 ist eine beispielhafte Leistungsbedarfstabelle 200, welche dem Leistungsbedarf einer Vielzahl von drahtlos übertragenden Feldgeräten zugeordnet ist (z. B. den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g von 1). Die beispielhafte Leistungsbedarfstabelle 200 kann zum Beispiel unter Verwendung einer Nachschlagetabelle oder jeder anderen Datenstruktur implementiert werden und in einem Speicher eines drahtlos übertragenden Basisgeräts (z. B. den drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c von 1) gespeichert werden. Jedes der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c speichert eine Leistungsbedarfstabelle, die substantiell ähnlich oder identisch zu der Leistungsbedarfstabelle 200 ist. Jedes der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c verwendet eine jeweilige Leistungsbedarfstabelle, um einen Status derjenigen der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g, zu welchen dieses drahtlos übertragende Basisgerät drahtlos Leistung überträgt und die Menge von Leistung, die das drahtlos übertragende Basisgerät zu jedem der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g überträgt, zu protokollieren oder aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise kann jedes der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c seine verbleibende Leistungskapazität durch das Summieren der Menge von übertragener Leistung, wie in der Leistungsbedarfstabelle 200 angezeigt, und das Subtrahieren der Summe von seiner gesamten Leistungskapazität, ermitteln.
Die Leistungsbedarfstabelle 200 beinhaltet eine Geräte-ID-Spalte 202 zum Speichern einzigartiger IDs, welche jeweils mit jedem der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g in Verbindung gebracht werden und eine Leistungsbedarfsspalte 204 zum Speichern des Leistungsbedarfs von jedem der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g. Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 102b in der Geräte-ID-Spalte 202 die drahtlosen Feldgerät-IDs für jedes der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104c-f und in der Leistungsbedarfsspalte 204 die Menge von Leistung, welche von jedem der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104c-f benötigt wird, zu welcher das drahtlos übertragende Basisgerät 102b drahtlos Leistung überträgt, speichern. Die in der Leistungsbedarfsspalte 204 gespeicherten Werte zeigen die Menge von Leistung an, die drahtlos zu einem drahtlos übertragenden Feldgerät, durch das drahtlos über Basisgerät, in welchem die Leistungsbedarfstabelle 200 gespeichert wird, übertragen worden ist. Falls das drahtlos übertragende Basisgerät, welches die Leistungsbedarfstabelle 200 speichert, die gesamte Leistung, welche von diesem drahtlos übertragenden Feldgerät benötigt wird, zu einem einzelnen drahtlos übertragenden Feldgerät überträgt, dann wird die von dem drahtlos übertragenden Feldgerät benötigte Menge von Leistung in der Leistungsbedarfsspalte 204 gespeichert. Falls jedoch das drahtlos übertragende Basisgerät, welches die Leistungsbedarfstabelle 200 speichert, nur einen Teil der Leistung, welche von diesem drahtlos übertragenden Feldgerät benötigt wird, zu einem einzelnen drahtlos übertragenden Feldgerät überträgt, dann wird ein Leistungswert, welcher dem zu dem drahtlos übertragenden Feldgerät übertragenen Anteil von Leistung entspricht, in der Leistungsbedarfsspalte 204 gespeichert.
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Systemredundanzkonfiguration abbildet, die verwendet werden kann um das beispielhafte Verfahrenssteuerungssystem von 1 zu implementieren, um fehler-tolerante Betriebsweisen zur Verfügung zu stellen. Wie in 3 gezeigt, beinhaltet die Steuerungsanlage 108 (1) des Verfahrenssteuerungssystems 100 einen aktiven Controller 302, einen Standby-Controller 304, eine Betreiberstation 306, eine aktive Anwendungsstation 308 und eine Standby-Anwendungsstation 310, von welchen alle kommunikativ über einen Bus oder ein lokales Netzwerk (LAN) 312, welches üblicherweise als Anwendungskontrollnetzwerk (ACN) bezeichnet wird, verbunden werden. Die Betreiberstation 306 und die Anwendungsstationen 308 und 310 können unter Verwendung von einer oder mehreren Workstations oder jedes anderen passenden Computersystems oder Verfahrensaggregats implementiert werden. Es könnten zum Beispiel die Anwendungsstationen 308 und 310 unter Verwendung von Einzelprozessor-PCs, Einzel- oder Mehrfach-Prozessor-Workstations, etc. implementiert werden. Ausserdem kann das LAN 312 unter Verwendung von jedem gewünschten Kommunikationsmedium und -protokoll implementiert werden. Es kann zum Beispiel das LAN 312 auf einem fest verdrahteten oder drahtlosen Ethernet-Kommunikationsschema aufgebaut werden, welches wohl bekannt ist und deshalb im Folgenden nicht in näheren Details beschrieben wird. Wie von Fachleuten sofort erkannt werden wird, kann jedes andere passende Kommunikationsmedium und -protokoll verwendet werden. Des Weiteren können, obwohl ein Einzel-LAN gezeigt wird, mehr als ein LAN und geeignete Kommunikationshardware in den Anwendungsstationen 308 und 310 verwendet werden, um redundante Kommunikationswege zwischen den Anwendungsstationen 308 und 310 zur Verfügung zu stellen.
Die Controller 302 und 304 können mit drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c (1), über jeweilige digitale Datenbusse 314a und 314b (z. B. einem aktiven digitalen Datenbus 314a und einem digitalen Standby-Datenbus 314b) und jeweilige Eingabe/Ausgabe (I/O)-Vorrichtungen 316a und 316b (z. B. einer aktiven I/O-Vorrichtung 316a und einer Standby (I/O)-Vorrichtung 316b) verbunden werden. In einem Beispiel können die digitalen Datenbusse 314a und 314b durch das Netzwerk 110 von 1 implementiert werden. In einem alternativen Beispiel können die drahtlos übertragende Basisgeräte 102a-c Feldbus kompatibel sein, wobei in jenem Fall die drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c über die digitalen Datenbusse 314a und 314b, unter Verwendung des wohl bekannten Feldbus Protokolls, kommunizieren. In noch einem anderen alternativen Beispiel könnten noch andere Typen von Kommunikationsprotokollen verwendet werden. Es können zum Beispiel die drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c stattdessen Profibus oder HART kompatible Vorrichtungen sein, die über die Datenbusse 314a und 314b, unter Verwendung der wohl bekannten Profibus und/oder HART Kommunikationsprotokolle, kommunizieren. Zusätzliche I/O Vorrichtungen (ähnlich oder identisch mit den I/O Vorrichtungen 316a und 316b) können mit den Controllern 302 und 304 verbunden werden, um zusätzliche Gruppen von drahtlos übertragenden Basisgeräten zu ermöglichen, welche Feldbus Vorrichtungen, HART Vorrichtungen, etc. sein können, um mit den Controllern 302 und 304 zu kommunizieren.
Jeder der Controller 302 und 304 kann, zum Beispiel, ein Delta V^TM Controller, vertrieben von Fisher-Rosemount Systems, Inc., sein. Es können jedoch die Controller 302 und 304 unter Verwendung von jedem anderen Typ von Controllern implementiert werden. Die Controller 302 und 304 können eine oder mehr Verfahrenssteuerungsroutinen durchführen, welche mit dem Verfahrenssteuerungssystem 100 zusammenhängen, die von einem Systemingenieur oder einem anderen Systembetreiber, unter Verwendung der Betreiberstation 306, erzeugt worden sind und welche an die Controller 302 und 304 heruntergeladen und in ihnen initialisiert worden sind. Obwohl die beiden redundanten Controller (z. B. die Controller 302 und 304) in dem dargestellten Beispiel gezeigt werden, kann das Verfahrenssteuerungssystem 100 jede Anzahl von redundanten Controllern beinhalten.
Der Standby-Controller 304 funktioniert als Ersatz für den aktiven Controller 302, in Fällen in welchen der aktive Controller 302 aus irgendeinem Grund nicht mehr in der Lage ist die Verfahrenssteuerungsroutine durchzuführen, welche dem Verfahrenssteuerungssystem 100 zugeordnet wird. Die Controller 302 und 304 werden kommunikativ über einen ersten Redundanzlink 318 verbunden.
Der erste Redundanzlink 318 kann ein separater, zugeordneter (z. B. nicht geteilter) Kommunikationslink zwischen dem aktiven Controller 302 und dem Standby-Controller 304 sein. Der erste Redundanzlink 318 kann, unter Verwendung von, zum Beispiel, einem zugeordneten Ethernet-Link (z. B. dedizierten Ethernet Karten in jedem der Controller 302 und 304, die miteinander verbunden sind), implementiert werden. In anderen Beispielen kann jedoch der erste Redundanzlink 318 unter Verwendung des LAN 312 oder eines redundanten LAN (nicht gezeigt) implementiert werden, von welchen keines notwendigerweise zugeordnet ist, und das kommunikativ mit den Controllern 302 und 304 verbunden ist. Es kann natürlich in anderen beispielhaften Implementierungen der erste Redundanzlink 318 unter Verwendung einer universellen Serienbus (USB) Schnittstelle, einer RS-232 Schnittstelle, einer IEEE 1394 (FireWire^TM) Schnittstelle oder jeder anderen passenden Schnittstelle implementiert werden.
Allgemein gesagt tauschen die Controller 302 und 304 kontinuierlich, im Ausnahmefall, oder periodisch Informationen (z. B. in Antwort auf Parameterwertänderungen, Konfigurationsänderungen der Anwendungsstation, etc.) über den ersten Redundanzlink 318 aus, um einen Redundanzkontext einzurichten und aufrechtzuerhalten. Der Redundanzkontext ermöglicht eine nahtlose oder ruckfreie Übergabe oder Umschaltung der Steuerung zwischen dem aktiven Controller 302 und dem Standby-Controller 304. Es ermöglicht zum Beispiel der Redundanzkontext, dass eine Steuerungsübergabe oder -umschaltung vom aktiven Controller 302 an den Standby-Controller 304, als Antwort auf ein Hardware- oder Softwareversagen innerhalb des aktiven Controllers oder als Antwort auf eine Anweisung von einem Systemanwender oder einem Systembetreiber oder einer Kundenanwendung des Verfahrenssteuerungssystems 100, gemacht wird.
In jedem Fall können die Controller 302 und 304 als ein Einzel-Knoten in dem LAN 312 erscheinen und, auf diese Weise, als ein redundantes Paar funktionieren. Insbesondere funktioniert der Standby-Controller 304 als eine "hot" Standby-Anwendungsstation, die in dem Fall, wenn der aktive Controller 302 versagt oder eine Umschaltungsanweisung von einem Anwender empfängt, sofort und nahtlos die Steuerung von Anwendungen oder Funktionen, welche vom aktiven Controller 302 ausgeführt werden, übernimmt und weiterführt, ohne das Benötigen von zeitraubender Initialisierung oder anderer Anwenderinterventionen. Um solch ein "hot" Standby-Schema zu implementieren, verwendet der gegenwärtig aktive Controller (z. B. der aktive Controller 302) den Redundanzkontext um Information, so wie, zum Beispiel, Konfigurationsinformation, Steuerungsparameterinformation, etc., über den ersten Redundanzlink 318 an seinen redundanten Partnercontroller (z. B. den Standby-Controller 304), zu kommunizieren. Auf diese Weise kann eine nahtlose oder ruckfreie Übertragung der Steuerung oder Umschaltung vom gegenwärtig aktiven Controller (z. B. dem aktiven Controller 302) an seinen redundanten Partner- oder Standby-Controller (z. B. den Standby-Controller 304) gemacht werden, so lange wie der Standby-Controller 304 bereit und in der Lage ist die Steuerung zu übernehmen.
Um zu gewährleisten, dass der Standby-Controller 304 bereit und in der Lage ist, die Steuerung von Anwendungen, virtuellen Steuerungsfunktionen, Kommunikationsfunktionen, etc., welche gegenwärtig vom aktiven Controller 302 durchgeführt werden, zu übernehmen, ermittelt der Redundanzkontext, ob der Standby-Controller 304 Zugang zu den physischen Ressourcen (z. B. dem LAN 312, anderen externen Datenressourcen, etc.) hat, die benötigte Programmierungsinformation (z. B. Konfigurations- und Verbindungsinformation) hat und ob die benötigte Qualität des Dienstes (z. B. Prozessorgeschwindigkeit, Speicherbedarf, etc.) verfügbar ist. Der Redundanzkontext kann auch ermitteln, ob der Standby-Controller 304 über den digitalen Standby-Datenbus 314b zu den drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c Zugang hat. Ausserdem wird der Redundanzkontext aufrechterhalten, um zu gewährleisten, dass der Standby-Controller 304 immer bereit ist die Steuerung zu übernehmen. Diese Redundanzkontext-Aufrechterhaltung wird durch das Übermitteln von Statusinformationen, Konfigurationsinformationen oder jeglichen anderen Informationen ausgeführt, welche gebraucht werden um funktionale Synchronisation zwischen den redundanten Controllern 302 und 304 aufrechtzuerhalten.
In einigen Beispielen können die Controller 302 und 304 konfiguriert sein, so dass in dem Fall, wenn der aktive Controller 302 versagt und anschliessend sich wieder zu einem betriebsfähigen Zustand erholt oder repariert oder ersetzt (und in geeigneter Weise konfiguriert) wird, der aktive Controller 302 die Steuerung vom Standby-Controller 304 wiedererlangt und der Standby-Controller 304 seinen Status als eine hot Standby-Station wieder aufnimmt. Es kann jedoch, falls gewünscht, der Standby-Controller 304 konfiguriert werden, um zu verhindern, dass eine sich wieder erholende Anwendungsstation die Steuerung, ohne die Zustimmung des Systemanwenders oder eine andere Art von Anwenderintervention, wiedererlangt.
Wie in 1 abgebildet, kann das Verfahrenssteuerungssystem 100 auch eine entfernte Betreiberstation 320 beinhalten, die kommunikativ über einen Kommunikationslink 322 und ein LAN 324 mit den Anwendungsstationen 308 und 310 verbunden ist. Die entfernte Betreiberstation 320 kann geographisch entfernt platziert sein, wobei in jenem Fall der Kommunikationslink 322 vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ein drahtloser Kommunikationslink, ein internet-basiertes oder anders geschaltetes, paket-basiertes Kommunikationsnetzwerk, Telefonverbindungen (z. B. digitale Standleitungen) oder eine beliebige Kombination davon, ist. Obwohl zwei Betreiberstationen (z. B. die Betreiberstation 306 und die entfernte Betreiberstation 320) in dem dargestellten Beispiel gezeigt werden, kann das Verfahrenssteuerungssystem 100 kommunikativ mit jeder Anzahl von Betreiberstationen verbunden werden.
Wie im Beispiel von 1 abgebildet, sind die aktive Anwendungsstation 308 und die Standby-Anwendungsstation 310 kommunikativ über das LAN 312 und über einen zweiten Redundanzlink 326 verbunden. Der zweite Redundanzlink 326 ist substantiell ähnlich oder identisch mit dem ersten Redundanzlink 318 und wird verwendet, um funktionale Synchronisation zwischen der aktiven und der Standby-Anwendungsstation 308 und 310 aufrechtzuerhalten. Es können zum Beispiel die Anwendungsstationen 308 und 310 funktionale Synchronisation über den zweiten Redundanzlink 326 aufrechterhalten und die Standby-Anwendungsstation 310 kann als ein Ersatz für die aktive Anwendungsstation 308 funktionieren, in einer Weise, die substantiell ähnlich oder identisch, zu der oben beschriebenen, in Verbindung mit dem ersten Redundanzlink 318 und den Controllern 302 und 304, ist.
Die aktive Anwendungsstation 308 ist üblicherweise für das Ausführen (d.h. Executing) von virtuellen Steuerungsfunktionen, Kampagnenmanagement-Anwendungen, Wartungsmanagement-Anwendungen, diagnostischen Anwendungen und/oder jeder anderen gewünschten Funktion oder Anwendungen verantwortlich, die mit der Durchführung und/oder der Überwachung von Verfahrenssteuerungsaktivitäten, Unternehmensoptimierungsaktivitäten, etc. in Verbindung stehen können, welche innerhalb der Verfahrenssteuerungssysteme 100 benötigt werden. Die Standby-Anwendungsstation 310 wird in einer identischen Weise wie die aktive Anwendungsstation 308 konfiguriert und beinhaltet auf diese Weise eine Kopie von jeder Funktion und Anwendung, die für die Ausführung innerhalb der aktiven Anwendungsstation 308 benötigt wird. Weiterhin beinhaltet die Standby-Anwendungsstation 310 Hardware und/oder Zugang zu Ressourcen, die identisch oder zumindest funktionell äquivalent zu den, für die aktive Anwendungsstation 308 verfügbaren Ressourcen sind. Darüber hinaus verfolgt die Standby-Anwendungsstation 310 die Funktionsweise der aktiven Anwendungsstation 308 (z. B. die gegenwärtigen Parameterwerte, welche von den, innerhalb der aktiven Anwendungsstation 308 ausgeführten Anwendungen verwendet werden) über den zweiten Redundanzlink 326. Obwohl in dem dargestellten Beispiel zwei Anwendungsstationen (z. B. die Anwendungsstationen 308 und 310) gezeigt werden, kann das Verfahrenssteuerungssystem 100 eine beliebige Anzahl von Anwendungsstationen enthalten.
Die drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c und die drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g sind konfiguriert, um in einer redundanten Weise zu arbeiten, um des Weiteren die fehler-tolerante und störungssichere Funktionsweise des Verfahrenssteuerungssystems 100 zur Verfügung zu stellen. In dem dargestellten Beispiel von 3 kann jedes der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c zu jedem der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a, 104f und 104g Leistung übertragen und Information mit ihnen austauschen. Auf diese Weise können, falls irgendeines der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c versagt oder aus irgendeinem Grund nicht verfügbar wird (z. B. Leistungsverlust, Manipulieren, Hacking, etc.), die zuvor, durch die nicht verfügbaren drahtlos übertragenden Basisgeräte, durchgeführten Funktionsweisen (z. B. Leistungsübertragung, Datenkommunikation, etc.) übernommen oder durch eine andere oder mehrere der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c durchgeführt werden. Es kann zum Beispiel jedes der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c einen verdrahteten oder drahtlosen Redundanzlink (nicht gezeigt), der substantiell ähnlich oder identisch mit den oben beschriebenen Redundanzlinks 318 und 326 ist, aufrechterhalten. Jedes der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c kann funktionale Synchronisation mit einem oder mehreren der anderen drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c aufrechterhalten und als Ersatz für eines oder mehrere der anderen drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c in einer Weise funktionieren, die substantiell ähnlich oder identisch mit der oben, in Verbindung mit dem ersten Redundanzlink 318 und den Controllern 302 und 304 beschriebenen, ist.
Jedes der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g wird konfiguriert, um als ein Repeater zu arbeiten, um Leistung und Information, welche von einem der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c empfangen wurden, zu einem anderen der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g zurück zu übertragen. Auf diese Weise kann, falls eines der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g zu weit von einem nächstgelegenen der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c entfernt ist, oder falls ein RF-undurchlässiges oder RF-dämpfendes Objekt (z. B. eine Mauer, ein Behälter, ein Mixer, etc.) zwischen einem der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g und einem nächstgelegenen der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c angeordnet oder platziert ist, das nächstgelegene der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c Leistung zu, und Daten mit, dem einen zu weit entfernten oder blockierten, der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g, über ein anderes der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g, übertragen und austauschen. In dem dargestellten Beispiel von 3 kann das drahtlos übertragende Basisgerät 102a Leistung und Daten zu dem drahtlos übertragenden Feldgerät 104g, über das drahtlos angeschlossene Feldgerät 104a, wie durch die gestrichelte Linie abgebildet, übertragen.
4 bildet ein beispielhaftes drahtlos übertragendes Basisgerät 402 und ein beispielhaftes drahtlos übertragendes Feldgerät 404 ab. Das beispielhafte drahtlos übertragende Basisgerät 402 kann verwendet werden, um die beispielhaften drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c von 1 zu implementieren und das beispielhafte drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 kann verwendet werden, um die beispielhaften drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g von 1 zu implementieren. Wie in 4 gezeigt, beinhaltet das drahtlos übertragende Basisgerät 402 eine Wechselstromschnittstelle 406, die konfiguriert ist, um elektrisch mit einer Wechselstromquelle 408 verbunden zu sein, um elektrischen Strom zu erlangen. Das beispielhafte Basisgerät 402 beinhaltet auch ein Datenkommunikationsgerät 410, das kommunikativ mit dem Netzwerk 110 verbunden und konfiguriert ist, um Verfahrenssteuerungsdaten mit einem Steuerungsserver (z. B. der Steuerungsanlage 108 von 1) über das Netzwerk 110 auszutauschen. Das Datenkommunikationsaggregat 410 kann unter der Verwendung jedes Typs von verdrahtetem oder drahtlosem Kommunikationsprotokoll implementiert werden, welches zum Beispiel verdrahtetes Ethernet, 802.11, Bluetooth^®, Feldbus, Profibus, HART, etc. beinhaltet.
Das beispielhafte Basisgerät 402 beinhaltet einen Leistungs-Signalkonditionierer 414, der konfiguriert ist um Wechselstrom von der Wechselstromschnittstelle 406 zu erlangen und die Leistung zu konditionieren. Es kann zum Beispiel der Leistungs-Signalkonditionierer 414 den Wechselstrom regulieren und das drahtlos übertragende Basisgerät 402 gegen starken Stromanstieg, Stromstösse, elektrostatische Entladungen, etc. zu schützen. Der Leistungs-Signalkonditionierer 414 wird unten in näheren Details, in Verbindung mit 5, beschrieben.
Das beispielhafte drahtlos übertragende Basisgerät 402 beinhaltet einen drahtlosen Leistungs- und Daten-Sender 416, um drahtlos Leistung und Daten zu drahtlos übertragenden Feldgeräten (z. B. das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404) zu übertragen. Der drahtlos übertragende Leistungs- und Daten-Sender 416 wird auch konfiguriert, um Daten an die tragbare Rechnervorrichtung 112 (1) zu übertragen. Der drahtlos übertragende Leistungs- und Daten-Sender 416 wird konfiguriert, um Radiofrequenz (RF)-Signale zu verwenden, um Leistung über drahtlose Leistungslinks zu übertragen und simultan Daten über drahtlose Datenlinks (z. B. drahtlose Kommunikationslinks) zu übertragen. Der drahtlose Leistungs- und Datensender 416 kann konfiguriert werden, um die Leistung und die Daten zu multiplexen und beide, unter Verwendung des gleichen Übertragungskanals oder Frequenzsignals, zu übertragen. In diesem Fall werden der drahtlose Leistungslink und der drahtlose Datenlink multigeplext oder substantiell simultan, über den gleichen Übertragungskanal oder Frequenzsignal, übertragen. Es können zum Beispiel der drahtlose Leistungs- und Datensender 416 konfiguriert werden, um in eine drahtlose Leistungsübertragung eingebettete oder gemultiplexte Datenpakete zu übertragen. Alternativ kann der drahtlose Leistungs- und Daten-Sender 416 konfiguriert werden, um Daten zu dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404, über einen Datenübertragungskanal zu übertragen und Leistung zu dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404, über einen Leistungsübertragungskanal, getrennt von dem Datenübertragungskanal (z. B. über eine unterschiedliche Frequenz, als die von dem Datenübertragungskanal verwendete), zu übertragen. In jedem Fall kann der drahtlose Leistungs- und Datensender 416 einen drahtlosen Feldgerät-ID-Code in die drahtlos übertragene Leistung und in die Daten, unter Verwendung jeder Technik, welche in der Technik für analoge Signale (z. B. Frequenzwechsel Kodierung (FSK), Phasenwechsel Kodierung (PSK), Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation, etc.) und/oder digitale Signale (z. B. Bit-Einfügung, Datenpaket-Bitfelder, etc.) wohlbekannt ist, einbetten, um dem drahtlos übertragenden Feldgerät anzuzeigen, zu welchem die Leistung und das jeweilige Datenpaket gehört.
Der drahtlose Leistungs- und Datensender 416 kann konfiguriert werden, um jedes von einer Vielzahl von unterschiedlichen Leistungsniveaus, über ein entsprechendes, von einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzsignalen, zu übertragen. Es kann zum Beispiel der drahtlose Leistungs- und Datensender 416 eine drahtlose Übertragung mit niedriger Leistung (z. B. eine drahtlose Übertragung von Leistung auf niedrigstem Niveau oder eine drahtlose Übertragung, welche ein minimales Leistungsniveau hat) auf einer einzelnen Frequenz übertragen, um anfänglich Basiskomponenten von einem drahtlos übertragenden Feldgerät für die Initialkommunikation einzuschalten. Die betreffende Frequenz, auf welcher der drahtlose Leistungs- und Datensender 416 die niedrige Mindestleistung überträgt (d.h. die drahtlose Übertragung mit niedriger Leistung), kann ein festgelegtes, vorgewähltes Frequenzsignal sein, auf das jedes der drahtlos übertragenden Feldgeräte zugreifen kann. In einer beispielhaften Implementierung ist die drahtlose Übertragung mit niedriger Leistung nicht für ein bestimmtes drahtlos übertragendes Feldgerät codiert, so dass jedes drahtlos angeschlossene Feldgerät die drahtlose Übertragung mit niedriger Leistung empfangen und verwenden kann. Auf diese Weise kann ein drahtlos übertragendes Feldgerät einen drahtlosen Leistungslink mit dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402, vor dem Empfangen einer grösseren Menge von Leistung vom drahtlos übertragenden Basisgerät 402, welches für die normale Funktionsweise einer beigefügten Vorrichtung (z. B. der unten beschriebenen Feldvorrichtung 420) benötigt wird, empfangen. Der drahtlose Leistungslink kann unter Verwendung eines anderen Frequenzsignals eingerichtet werden, als dem, welches für das Übertragen der Mindestleistung auf niedrigem Niveau verwendet wurde.
In dem beispielhaften Verfahrenssteuerungssystem 100 von 1, können alle der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c die geringe Mindestleistung übertragen, um flächendeckend Leistung zur Verfügung zu stellen oder andernfalls breite, substantiell kontinuierliche Abdeckung über ein bestimmtes Gebiet des Verfahrenssteuerungssystems 100 zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise kann, falls eines der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c versagt, jedes der en Feldgeräte 104a-g, welches dem abgestürzten drahtlos übertragenden Basisgerät entspricht (z. B. die in Kommunikation mit ihm sind, und/oder welche Leistung von ihm empfangen) zu einem anderen der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c umschalten (z. B. kommunizieren, Leistung erhalten, etc.).
Um fehler-tolerante und ausfallsichere Leistungsübertragungen und Datenübertragungen zur Verfügung zu stellen, kann der drahtlose Leistungs- und Datensender 416 auch konfiguriert werden, um Leistungsniveaus oder Mengen von Leistung, wie von drahtlos übertragenden Feldgeräten nachgefragt, zu übertragen und Daten an die drahtlos übertragenden Feldgeräte, unter Verwendung von einer oder mehreren robusten Übertragungsverfahren, so wie zum Beispiel Frequenzsprungverfahren oder simultane oder redundante Übertragungen von Leistung und/oder Daten über eine Vielzahl von Frequenzbändern, zu übertragen. Zusätzlich oder alternativ kann der drahtlose Leistungs- und Datensender 416 Daten und/oder Leistung drahtlos, unter Verwendung einer Frequenzausbreitungstechnik übertragen.
Ein drahtloser Leistungslink und/oder ein drahtloser Datenlink kann implementiert werden, unter Verwendung von einem oder mehreren drahtlosen Übertragungskanälen, welche zwischen einem drahtlos übertragenden Basisgerät (z. B. dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402) und einem drahtlos übertragenden Feldgerät (z. B. dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404) eingerichtet werden. Jeder des einen oder der mehreren drahtlosen Übertragungskanäle kann, unter Verwendung von einem oder mehreren einzelnen Frequenzsignalen, implementiert werden. Auf diese Weise kann das drahtlos übertragende Basisgerät 402 drahtlos Leistung und/oder Daten zu dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404, über eine Vielzahl von Frequenzen unter Verwendung einer Frequenzausbreitungs-Übertragungstechnik oder über ein Signal, welches substantiell aus einer Einzel-Frequenz zusammengesetzt ist, übertragen.
In einer beispielhaften Implementierung kann das drahtlos übertragende Basisgerät 402 drahtlos Leistung übertragen, unter Verwendung einer Frequenzsprungtechnik, durch das Einrichten eines drahtlosen Leistungslinks, welcher in der Lage ist drahtlos Leistung über eine Vielzahl von Übertragungskanälen oder Frequenzsignalen zu übertragen und periodisch einen unterschiedlichen, aus der Vielzahl von Kanälen oder Frequenzsignalen, während der Übertragung auszuwählen. Zusätzlich oder alternativ kann das drahtlos übertragende Basisgerät 402 drahtlos Leistung, unter Verwendung einer automatischen Kanal-Auswahltechnik oder einer automatischen Kanal-Umschalttechnik übertragen, die es dem drahtlos übertragenden Basisgerät ermöglicht, automatisch einen besten Kanal (z. B. eine Frequenz, welche der geringsten Menge von Interferenz zugeordnet wird) vor und während der Übertragung auszuwählen. Auf diese Weise kann das drahtlos übertragende Basisgerät 402 einen unterschiedlichen Kanal, jederzeit wenn ein gegenwärtig ausgewählter Kanal oder Frequenzsignal, aufgrund von zum Beispiel Frequenzüberlastung, Interferenz, etc., nicht verfügbar wird, auswählen.
Um die automatische Kanalauswahl oder Kanal-Umschalttechniken zu implementieren, kann das drahtlos übertragende Basisgerät 402 kommunikativ mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 über einen Datenkanal (z. B. einen drahtlosen Datenlink) verbunden sein, um Steuerungsdaten mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 auszutauschen und über eine Vielzahl von Leistungskanälen oder Frequenzen (z. B. einen drahtlosen Leistungslink) drahtlos Leistung zu dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 zu übertragen. Während der Leistungsübertragung kann das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ununterbrochen oder periodisch die Signalstärke und/oder das Signal-Rauschverhältnis der, über einen der Leistungskanäle empfangenen Leistung messen, um die Statusinformation der Verbindungsqualität (z. B. die Signalstärke, das Signal-Rauschverhältnis, etc.) zu erzeugen. Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 kann dann die Statusinformation der Verbindungsqualität zum drahtlos übertragenden Basisgerät 402, über den Datenkanal übertragen, um es dem drahtlos übertragenden Leistungsgerät 402 zu ermöglichen einen unterschiedlichen Kanal oder Frequenz auszuwählen, falls die Verbindungsqualität geringer als die vorher ermittelte Schwelle ist. Natürlich kann das drahtlos übertragende Basisgerät 402 und das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 auch konfiguriert werden, um Daten über drahtlose Datenlinks, unter Verwendung von jeder der oben beschriebenen Techniken auszutauschen, um störungssichere und fehler-tolerante Datenkommunikation zu gewährleisten.
Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 beinhaltet einen drahtlosen Datenempfänger 418, um Daten von drahtlos übertragenden Feldgeräten, anderen drahtlos übertragenden Basisgeräten und der tragbaren Rechnervorrichtung 112 (1) zu empfangen. Es kann zum Beispiel der drahtlose Datenempfänger 418 verwendet werden, um Leistungsnachfragenachrichten, Leistungsbestätigungsnachrichten, Leistungsübertragungsbeendigungsnachrichten, oder jede andere Nachricht von drahtlos übertragenden Feldgeräten oder drahtlos übertragenden Basisgeräten zu empfangen.
Das beispielhafte Feldgerät 404 wird konfiguriert, um Leistung zu empfangen, welche drahtlos vom drahtlos übertragenden Basisgerät 402 übertragen wird und eine Feldvorrichtung 420, unter Verwendung der empfangenen Leistung, mit Leistung zu versorgen. Tatsächlich beinhaltet das beispielhafte drahtlos angeschlossene Feldgerät einen drahtlosen Leistungs- und Datenempfänger 422, welcher konfiguriert ist um drahtlos Leistung und Daten, welche von den drahtlos übertragenden Basisgeräten und/oder anderen drahtlos übertragenden Feldgeräten übertragen werden, zu empfangen. Der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 kann RF-Schaltungen beinhalten, um Leistung und Daten, welche über eine Vielzahl von Frequenzen und/oder Frequenzausbreitung übertragen werden, zu empfangen. Der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 kann auch konfiguriert werden, um Leistung und Daten zu empfangen, die von dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 unter Verwendung von Frequenzsprungtechniken übertragen werden. Um es einem Anwender (z. B. dem Anwender 114 von 1) zu ermöglichen zu Verfahrenssteuerungsdaten im drahtlos übertragenden Feldgerät 404 und/oder in der Feldvorrichtung 420 Zugang zu haben, kann der drahtlos übertragende Leistung- und Datenempfänger 422 auch konfiguriert werden, um Daten von der tragbaren Rechnervorrichtung 112 von 1 zu empfangen.
Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 beinhaltet auch einen Leistungs-Signalkonditionierer 424. Der Leistungs-Signalkonditionierer 424 ist konfiguriert, um die drahtlos empfangene Leistung zu konditionieren. Es kann zum Beispiel der Leistungs-Signalkonditionierer 424 den empfangene Strom gleichrichten und jeden Stromanstieg oder Stromstösse, welche hierin vorhanden sind unterdrücken. Der Leistungs-Signalkonditionierer 424 kann dann die konditionierte Leistung an die Feldvorrichtung 420 senden. Eine beispielhafte Schaltung, die im Leistungs-Signalkonditionierer 424 implementiert werden kann, um die Leistung zu konditionieren, wird unten in Verbindung mit 6 beschrieben. Der Leistungs-Signalkonditionierer 424 kann auch konfiguriert werden, um eine Vielzahl von Leistungsmengen oder Leistungssignalen, welche über eine Vielzahl von Frequenzsignalen von einem oder mehreren Basisgeräten (z. B. einem oder mehreren der drahtlose Basisgeräte 102a-c von 1) empfangen wurden, zu summieren. Es kann zum Beispiel der Leistungs-Signalkonditionierer 424 eine Verstärkerschaltung zur Leistungssummierung beinhalten, um zwei oder mehrere Leistungssignale zu summieren, wie es in der Technik wohl bekannt ist, um die Menge von Leistung, welche von der Feldvorrichtung 420 benötigt wird, zu erzeugen.
Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 beinhaltet auch einen drahtlosen Leistungs- und Datensender 426, der konfiguriert werden kann um Daten zu drahtlos übertragenden Basisgeräten (z. B. dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402), zu anderen drahtlos übertragenden Feldgeräten (z. B. den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g von 1) und/oder zu der tragbaren Rechnervorrichtung 112 (1) zu übertragen. Es kann zum Beispiel der drahtlose Leistungs- und Datensender 426 verwendet werden, um Leistungsnachfragenachrichten, Leistungsbestätigungsnachrichten, Leistungs-Übertragungsendnachrichten, oder jede andere Nachricht zum drahtlos übertragenden Basisgerät 402 zu übertragen.
Der drahtlose Leistungs- und Datensender 426 ermöglicht es dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 als ein Repeater zum Weiterübertragen von Leistung und Daten von einem drahtlos übertragenden Basisgerät (z. B. dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 oder jedem der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c der 1 und 3) zu einem anderen drahtlos übertragenden Feldgerät (z. B. den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g von 1) zu funktionieren. Auf diese Weise kann, falls ein drahtlos übertragendes Feldgerät zu weit von einem nächstgelegenen drahtlos übertragenden Basisgerät entfernt oder, wie oben in Verbindung mit 3 beschrieben, blockiert ist, das nächstgelegene drahtlos übertragende Basisgerät Leistung zu, und Daten mit, dem zu-weit-entfernten oder blockierten drahtlos übertragenden Feldgerät, über das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404, übertragen und austauschen. Tatsächlich kann das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 Leistung und Daten, welche dem zu-weit-entfernten oder blockierten drahtlos übertragenden Feldgerät zugeordnet werden, über den drahtlos übertragenden Leistung- und Datenempfänger 322 erlangen und die Leistung und die Daten weiter zu diesem drahtlos übertragenden Feldgerät, über den drahtlosen Leistungs- und Datensender 326, übertragen. Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 kann Leistung und Daten differenzieren oder unterscheiden, welche einem anderen Feldgerät, auf der Grundlage von Sicherheitsschlüsseln oder Codes (z. B. drahtlosen Feldgerät-IDs oder Variationen davon) zugeordnet sind, die für das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 und jedes der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g einzigartig sind.
Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 beinhaltet eine Rectenna 428, die mit dem drahtlosen Leistung- und Datensender 426 und dem drahtlosen Leistung- und Datenempfänger 422 verbunden ist. Die Rectenna 428 kann von dem drahtlosen Leistungs- und Datensender 426 verwendet werden, um Daten zum drahtlos übertragenden Basisgerät 402 und der tragbaren Rechnervorrichtung 112 (1) zu übertragen und Leistung und Daten zu jedem anderen drahtlos übertragenden Feldgerät (z. B. den drahtlos übertragenden Feldgeräten 104a-g von 1) zu übertragen und kann vom drahtlosen Leistungs- und Datenempfänger 422 verwendet werden, um Leistungs- und Datenübertragungen vom drahtlosen Basisgerät 402 und der tragbaren Rechnervorrichtung 112 zu empfangen.
Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 beinhaltet auch einen Speicher 430, um Kommunikationssoftware oder Firmware, Verfahrenssteuerungsdaten, Laufzeit-Variablen oder jeden anderen Typ von Daten, maschinenlesbaren und ausführbaren Instruktionen oder Codes, etc. zu speichern. Der Speicher 430 kann ein geteilter Speicher sein, welcher durch den drahtlosen Leistungs- und Datenempfänger 422 und den drahtlosen Leistungs- und Datensender 426 zugänglich ist. Der Speicher 430 kann unter Verwendung von jeder Kombination von flüchtigen und nicht-flüchtigen Speichern implementiert werden. In manchen Implementierungen kann der Speicher 430 unter Verwendung eines nicht-flüchtigen Massenspeichers implementiert werden. Der Massenspeicher kann verwendet werden, um einen Leistungsbedarf der Feldvorrichtung 420 zu speichern. Der Massenspeicher kann auch verwendet werden, um kontinuierlich oder periodisch den Zustand des drahtlos übertragenden Feldgeräts 404 und/oder der Feldvorrichtung 420 zu speichern. Auf diese Weise können, falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 Leistung verliert, das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 und die Feldvorrichtung 420 sich schnell wieder erholen, nachdem Leistung, durch Abrufen von früherer Zustandsinformation vom Massenspeicher (z. B. dem Speicher 430), wiederhergestellt ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 kontinuierlich oder periodisch Zustandsinformation an die Steuerungsanlage 108 (1), die dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 und der Feldvorrichtung 420 zugeordnet ist, kommunizieren. In diesem Fall kann, nachdem Leistung, im Anschluss eines Verlusts von Leistung oder eines Leistungsausfalls, wiederhergestellt ist, das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 und die Feldvorrichtung 420 die Zustandsinformation von der Steuerungsanlage 108 über das drahtlos übertragende Basisgerät 402 zurückerhalten.
Die gespeicherte Zustandsinformation kann auch verwendet werden um eine Leistungskonservierungsroutine zu implementieren, in welcher das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 und die Feldvorrichtung 420 ausgeschaltet oder in einen Niedrig-Leistungs-Modus versetzt werden, wenn die volle Funktionsweise der Feldvorrichtung 420 nicht benötigt wird. Es kann zum Beispiel die Feldvorrichtung 420 in einen Niedrig-Leistungs-Modus eintreten, wenn nur teilweise die Funktionsweise der Feldvorrichtung 420 benötigt wird. Oder die Feldvorrichtung kann abgeschaltet werden, wenn die Funktionsweise der Feldvorrichtung 420 nicht benötigt wird.
5 ist ein detailliertes Schema des beispielhaften Signalkonditionierers 414 des beispielhaften drahtlos übertragenden Basisgeräts 402 von 4. Der beispielhafte Signalkonditionierer 414 beinhaltet einen Transformator 502, der die Wechselstromschnittstelle 406 mit dem drahtlosen Leistungs- und Datensender 416 verbindet. Der Transformator 502 kann verwendet werden, um Gleichstrom-Signalkomponenten zu isolieren oder sie am Übertragen zwischen der Wechselstromschnittstelle und dem drahtlosen Leistungs- und Datensender 416 zu hindern, während des Aufrechterhaltens der kontinuierlichen Wechselstromübertragung von der Wechselstromschnittstelle 406 zum drahtlosen Leistungs- und Datensender 416. Der Transformator 502 kann auch verwendet werden um Spannungen zu erhöhen oder zu senken.
6 ist ein detailliertes Schema des beispielhaften Leistungssignalkonditionierers 424 des beispielhaften drahtlos übertragenden Feldgeräts 404 von 4. Der beispielhafte Leistungssignalkonditionierer 424 beinhaltet einen Transformator 602, der den drahtlosen Leistungs- und Datenempfänger 422 mit der Feldvorrichtung 420 verbindet. Der Transformator 602 kann verwendet werden um Funktionen durchzuführen, welche substantiell ähnlich oder identisch mit jenen sind, welche durch den Transformator 502 des beispielhaften Signalkonditionierers 414, wie oben in Verbindung mit 5 beschrieben, durchgeführt wurden. Es wird jedoch anstelle des Konditionierens von Strom, welcher von einer Wechselstromquelle (z. B. der Wechselstromquelle 408 von 4) empfangen wird, der Transformator 602 verwendet, um die drahtlos übertragene Leistung zu konditionieren, welche durch den drahtlosen Leistungs- und Datenempfänger 422 empfangen wurde.
Die 7A bis 10 sind Flussdiagramme, die beispielhafte Verfahren abbilden, die verwendet werden können um drahtlos Leistung zu übertragen, unter Verwendung von drahtlos übertragenden Basisgeräten (z. B. dem beispielhaften drahtlos übertragenden Basisgerät 402 von 4 und/oder den beispielhaften Basisgeräten 102a-c von 1) und drahtlos übertragenden Feldgeräten (z. B. das beispielhafte drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 von 4 und/oder den beispielhaften Feldgeräten 104a-g von 1). Die beispielhaften Verfahren, welche in den Flussdiagrammen der 7A bis 10 abgebildet sind können in Software, Hardware und/oder einer Kombination davon implementiert werden. Es können zum Beispiel die beispielhaften Verfahren in Software implementiert werden, die über das beispielhafte Prozessorsystem 1110 von 11 ausgeführt wird, und/oder in ein Hardwaresystem, welches entsprechend dem beispielhaften drahtlos übertragenden Basisgeräts 402 von 4 und/oder dem beispielhaften drahtlos übertragenden Feldgerät 404 von 4 konfiguriert ist.
Obwohl die beispielhaften Verfahren, welche unten als eine einzelne Abfolge von Funktionsweisen beschriebenen werden, können eine oder mehrere Funktionsweisen neu angeordnet, hinzugefügt und/oder entfernt werden, um die gleichen oder ähnliche Ergebnisse zu erreichen. Ausserdem werden, obwohl die beispielhaften Verfahren, welche unten in Verbindung mit den 7A bis 10 beschrieben werden, in Verbindung mit jedem der drahtlos übertragenden Basisgeräte 402 (4) und 102a-c (1) und mit jedem der drahtlos übertragenden Feldgeräte 404 (4) und 104a-g (1) implementiert werden können, aus Gründen der Einfachheit, die beispielhaften Verfahren der 7A bis 10 generell bezüglich des drahtlos übertragenden Basisgeräts 402 und der drahtlos übertragenden Feldvorrichtung 404 beschrieben.
7 ist ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren darstellt, das verwendet werden kann, um das beispielhafte Feldgerät 404 von 4 zu implementieren. Anfänglich empfängt das beispielhafte drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 Minimalleistung für den Basisbetrieb (Block 702). Es kann zum Beispiel das drahtlos angeschlossene Feldgerät 402 kontinuierlich auf einer ausgewählten Frequenz eine Mindestmenge an Leistung übertragen, welche für den Basiskommunikationsbetrieb eines drahtlos übertragenden Feldgeräts (z. B. das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404) benötigt wird. Auf diese Weise kann das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 die Minimalleistung empfangen und seine Kommunikationsschaltungen (z. B. den drahtlosen Leistung- und Datenempfänger 422, den drahtlosen Leistung- und Datensender 426 und den Speicher 430 von 4) unter Verwendung der Minimalleistung mit Leistung betreiben, um einen Kommunikationslink mit dem drahtlos übertragenden Basisgerät oder anderen Basisgeräten einzurichten.
Nachdem das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 seine Kommunikationsschaltungen, unter Verwendung der Minimalleistung, welche in Block 702 erlangt wird, einschaltet, ermittelt das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 einen Leistungsbedarf, welcher der Feldvorrichtung 420 (Block 704) zugeordnet wird. Es kann zum Beispiel das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 den Leistungsbedarf von der Feldvorrichtung 420 oder vom Speicher 430 (falls der Leistungsbedarf im Speicher gespeichert wird) erhalten.
Der drahtlose Leistungs- und Datensender 426 sendet dann eine Leistungsnachfragenachricht (Block 706). Die Leistungsnachfrage zeigt dann den drahtlos übertragenden Basisgeräten (z. B. das drahtlos übertragende Basisgerät 402) an, dass das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 danach sucht einen drahtlosen Kommunikationslink und einen drahtlosen Leistungslink einzurichten und drahtlos übertragene Leistung in einer ausreichenden Menge zu empfangen, um den Leistungsbedarf der Feldvorrichtung, welche im Block 704 ermittelt wird, zu erfüllen oder zu genügen oder äquivalent zu sein. Die Leistungsnachfrage in Block 706 kann einen Identifikationscode oder -adresse des drahtlos übertragenden Feldgeräts 404 beinhalten. Die Leistungsnachfrage kann auch die Menge von Leistung beinhalten, welche vom drahtlos übertragenden Feldgerät 404 nachgefragt wird, die mit der Menge von Leistung übereinstimmt, welche für die volle Funktionsweise der Feldvorrichtung 420 und/oder für das Versorgen anderer Teile des drahtlos übertragenden Feldgeräts, so wie zum Beispiel dem Leistungssignalkonditionierer 424, benötigt wird.
Der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 erlangt dann eine Bestätigung vom drahtlos übertragenden Basisgerät (z. B. dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 von 4), die die Leistungsnachfrage (Block 708) empfangen hat. Es kann zum Beispiel der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 die Bestätigung vom drahtlos übertragenden Basisgerät 402, über einen drahtlosen Datenlink empfangen. Die Bestätigung kann anzeigen, dass das drahtlos übertragende Basisgerät 402 in der Lage ist die nachgefragte Menge von Leistung für das drahtlos übertragende Basisgerät 404 bereitzustellen.
Der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 richtet dann einen Kommunikationslink und einen Leistungslink mit dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 (Block 710) ein und beginnt drahtlos übertragene Leistung zu empfangen, von welchem zumindest das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 zur Feldvorrichtung 420 von 4 etwas überträgt. Der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 kann den drahtlosen Kommunikationslink verwenden, um Konfigurationsdaten und Verfahrenssteuerungsdaten mit dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 auszutauschen. Der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 kann Konfigurationsinformation vom drahtlos übertragenden Basisgerät 402 (Block 712) und/oder alle anderen Verfahrenssteuerungsdaten erlangen, die die Steuerungsanlage 108 (1) braucht, um mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 und/oder der Feldvorrichtung 420 zu kommunizieren. Der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 kann chiffrierte Leistung im Block 710, über den drahtlosen Leistungslink und chiffrierte Daten im Block 712, über den drahtlosen Kommunikationslink empfangen und die chiffrierten Leistung und Daten dechiffrieren. Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402 die übertragene Leistung und Daten unter Verwendung eines Sicherheitsschlüssels oder eines Codes (z. B. eines drahtlosen Feldgerät-IDs oder einer Variation davon) dechiffrieren, die für das drahtlose Feldgerät 404 einzigartig ist. Auf diese Weise kann kein anderes, als das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 die Leistung dechiffrieren und verwenden oder Zugriff auf die Daten haben.
Das drahtlos angeschlossene Feldgerät ermittelt dann, ob ein grösseres Leistungsniveau benötigt wird (Block 714). Es kann zum Beispiel das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ermitteln, ob die Feldvorrichtung 420 in einer speziellen Weise arbeitet oder andererseits Funktionsweisen durchführt, die ein grösseres Niveau oder Menge von Leistung benötigen. Falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ermittelt, dass ein grösseres Leistungsniveau benötigt wird, überträgt der drahtlose Leistungs- und Datensender eine Nachricht an das drahtlos übertragende Basisgerät 402, welches ein gesteigertes Leistungsniveau (Block 716) nachfragt. Der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 empfängt dann eine Bestätigungsnachricht vom drahtlos übertragenden Basisgerät 402 (Block 718). Die Bestätigungsnachricht zeigt an, ob das drahtlos übertragende Basisgerät 402 all die zusätzliche Leistung bereitstellen kann, welche benötigt wird, um das gestiegene Leistungsniveau, einen Teil des gestiegenen Leistungsniveaus oder keines der gestiegenen Leistungsniveaus, zu erreichen.
Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ermittelt dann, ob es die gestiegene Leistung von zwei oder mehreren drahtlos übertragende Basisgeräten (Block 720), auf der Grundlage von, zum Beispiel, der in Block 718 empfangenen Bestätigungsnachricht, empfangen wird. Falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 die gestiegene Leistung von zwei oder mehreren Basisgeräten nicht empfangen wird, ermittelt das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404, ob es die gestiegene Leistung vom gleichen drahtlos übertragenden Basisgerät (z. B. dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402) (Block 722) empfangen wird, mit welchem es einen Leistungslink in Block 710 eingerichtet hat.
Falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 in Block 722 ermittelt, dass es die gestiegene Leistung nicht vom gleichen drahtlos übertragenden Basisgerät empfangen wird, richtet das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 einen Leistungslink mit einem nächsten oder anderen drahtlos übertragenden Basisgerät (Block 724) ein und beendet den Leistungslink, welcher mit einem vorhergehenden drahtlos übertragenden Basisgerät in Block 710 eingerichtet wurde (Block 726). Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 kann auch einen Kommunikationslink mit dem drahtlos übertragenden Basisgerät in Block 724 einrichten. In Block 724 kann, falls das nächste drahtlos übertragende Basisgerät zu weit vom drahtlos übertragenden Feldgerät 404 entfernt ist, um einen Leistungslink aufzubauen oder falls ein RF-undurchlässiges oder RF-dämpfendes Objekt (z. B. eine Mauer, ein Behälter, ein Mixer, etc.) zwischen dem nächsten drahtlos übertragenden Basisgerät und dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 angeordnet oder platziert ist, das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 einen Leistungslink und einen Kommunikationslink mit dem nächsten drahtlos übertragenden Basisgerät, über ein anderes drahtlos übertragendes Feldgerät (z. B. eines der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g von 1), wie oben in Verbindung mit 3 beschrieben, einrichten. In diesem Fall funktioniert ein anderes drahtlos übertragendes Feldgerät als ein Repeater zwischen dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 und dem nächsten Basisgerät.
Falls in Block 720 das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ermittelt, dass die gestiegene Leistung von zwei oder mehreren drahtlos übertragenden Basisgeräten empfangen wird, richtet der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 einen anderen Leistungslink mit einem anderen Basisgerät (Block 728) (7B) ein. Der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger summiert dann die Leistungen, welche von zwei drahtlos übertragenden Basisgeräten (z. B. dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 von 4 und einem anderen drahtlos übertragenden Basisgerät) (Block 730) empfangen wurden. Es kann zum Beispiel der Leistungssignalkonditionierer 424 einen summierenden Leistungsverstärker, wie oben beschrieben beinhalten, um eine Vielzahl von Leistungssignalen, wie in der Technik bekannt ist, zu summieren.
Nachdem das drahtlos angeschlossene Feldgerät die empfangenen Leistungen in Block 730 summiert, oder nachdem das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 den zuvor eingerichteten Leistungslink in Block 726 beendet, oder falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 in Block 806 ermittelt, dass ein grösseres Leistungsniveau nicht benötigt wird, prüft das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 um zu ermitteln, ob dort ein Versagen eines drahtlos übertragenden Basisgeräts aufgetreten ist (Block 732). Falls dort das Versagen eines drahtlos übertragenden Basisgeräts aufgetreten ist, wird die Steuerung zu Block 702 zurückgegeben, um einen Leistungslink mit einem unterschiedlichen oder nächsten drahtlos übertragenden Basisgerät einzurichten. Falls das nächste drahtlos übertragende Basisgerät zu weit entfernt oder blockiert ist, können die oben beschriebenen Betriebsweisen implementiert werden, um Leistungs- und Kommunikationslinks mit einem anderen Basisgerät (z. B. einem nächsten drahtlos übertragenden Basisgerät), unter Verwendung eines anderen drahtlos übertragenden Feldgeräts (z. B. eines der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g), als einem Repeater zwischen dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 und dem nächsten drahtlos übertragenden Basisgerät, wie oben in Verbindung mit 3 beschrieben, einzurichten.
Falls dort kein Versagen eines drahtlos übertragenden Basisgeräts aufgetreten ist, ermittelt das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404, ob eine beigefügte Vorrichtung (z. B. die Feldvorrichtung 420 von 4) abgeschaltet worden ist (Block 734). Falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät ermittelt, dass das Feldgerät 420 nicht abgeschaltet ist, wird die Steuerung an Block 714 zurückgegeben, um erneut zu ermitteln, ob ein grösseres Leistungsniveau benötigt wird. Falls jedoch das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 in Block 730 ermittelt, dass die Feldvorrichtung 420 abgeschaltet ist, beendet das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 den Leistungslink mit dem/den drahtlos übertragenden Basisgeräte(n) (z. B. dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 und jedem anderen drahtlos übertragenden Basisgerät, mit welchem das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 einen Leistungslink eingerichtet hat) (Block 736) und das Verfahren wird beendet.
Die 8A-8C sind Flussdiagramme, welche ein beispielhaftes Verfahren darstellen, das verwendet werden kann um das beispielhafte drahtlos übertragende Basisgerät 402 von 4 zu implementieren. Anfänglich überträgt der drahtlose Leistungs- und Datensender 416 eine Minimalleistung zum grundlegenden Betrieb der drahtlos übertragenden Feldgeräte (z. B. des Feldgeräts 404 von 4 und/oder jedem der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g von 1) (Block 802). Wie oben in Verbindung mit Block 702 beschrieben wurde, können ein oder mehrere drahtlos angeschlossene Feldgeräte die Minimalleistung erlangen, um ihre Kommunikationsschaltkreise einzuschalten und Leistungsnachfragenachrichten zu senden.
Der drahtlose Datenempfänger 418 ermittelt dann ein oder mehrere Feldgeräte (Block 804). Es kann zum Beispiel der drahtlose Datenempfänger 418 ein drahtlos übertragendes Feldgerät (z. B. das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 von 4) ermitteln, das zu einem Verfahrenssteuerungsgebiet hinzugefügt oder hinbewegt wird, welches dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 zugeordnet ist. Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 ermittelt dann, ob jedes der ermittelten Feldgeräte Leistung benötigt (Block 806). Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402 eine Leistungsnachfragenachricht empfangen, welche durch das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404, wie oben in Verbindung mit Block 706 (7) beschrieben, gesendet wird und ermitteln, dass das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 Leistung benötigt. Falls keines der drahtlos übertragenden Feldgeräte Leistung benötigt, dann wird die Steuerung zu Block 804 zurückgegeben.
Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 in Block 806 ermittelt, dass das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 Leistung benötigt, ermittelt das drahtlos übertragende Basisgerät 402 die Menge von Leistung, welche durch das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 (Block 808) nachgefragt wird. Dann ermittelt das drahtlos übertragende Basisgerät 402 seine verbleibende Leistungskapazität (Block 810). Die Leistungskapazität des drahtlos übertragenden Basisgeräts 402 kann einer Leistungskapazitätsbegrenzung von einer Leistungsquelle (z. B. der Wechselstromschnittstelle 406, der Wechselstromquelle 408 von 4 oder einer Gleichstromquelle), oder den Leistungsraten der elektrischer Leistungskreise des drahtlos übertragenden Basisgeräts 402, oder der Menge von Leistung zugeordnet werden, die drahtlos über RF (z. B. um sichere RF-Leistungsniveaus aufrecht zu erhalten) übertragen werden kann. Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 kann seine verbleibende Leistungskapazität, durch das Zurückerhalten der Leistungswerte, welche in einer Leistungsbedarfspalte von einer Leistungsbedarfstabelle (z. B. der Leistungsbedarfsspalte 204 von der beispielhaften Leistungsbedarfstabelle 200 von 2) von dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 gespeichert sind, das Addieren von all den Leistungswerten und das Subtrahieren der Summe aller Leistungswerte, vom Leistungskapazitätslimit des drahtlos übertragenden Basisgeräts 402, ermitteln.
Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 ermittelt dann, ob es ausreichend Leistungskapazität (Block 12) aufweist. Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402 die verbleibende Leistungskapazität, welche in Block 810 ermittelt wurde, mit der in Block 808 ermittelten Menge von Leistung, welche vom drahtlos übertragenden Basisgerät 404 benötigt wird, vergleichen. Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 ermittelt, dass es eine ausreichende Leistungskapazität aufweist, richtet das drahtlos übertragende Basisgerät 402 einen Kommunikationslink und einen Leistungslink mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 (Block 814) ein. Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402 eine Nachricht zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 übertragen, welche anzeigt, dass das drahtlos übertragende Basisgerät 402 die benötigte Leistung bereitstellen kann und ist bereit, um einen drahtlosen Leistungslink mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 einzurichten. Nach dem Einrichten des drahtlosen Leistungslinks überträgt das drahtlos übertragende Basisgerät 402 dann drahtlos Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 (Block 816). Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402 drahtlos Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404, über den drahtlosen Leistungslink, unter Verwendung eines oder mehrerer Übertragungskanäle und/oder Frequenzsignale und jedes Typs von Übertragungstechniken (z. B. einer Einzel- oder Festfrequenzübertragungstechnik, Frequenzsprungübertragungstechnik, einer Spektralausbreitungsübertragungstechnik, etc.), übertragen. Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 kann dann Verfahrenssteuerungsdaten mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 (Block 818) austauschen. Alle übertragenen Daten können vor dem Übertragen unter Verwendung von, zum Beispiel, einem Sicherheitsschlüssel oder Code chiffriert werden und alle empfangenen Daten können unter Verwendung von, zum Beispiel, dem Sicherheitsschlüssel oder Code dechiffriert werden.
Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 kann dann ein Kommunikationssignal oder eine Nachricht vom drahtlos übertragenden Feldgerät 404 (Block 818) (8B) erhalten. Die Nachricht kann Steuerungsinformation, welche drahtloser Leistungslieferung zugeordnet sind, beinhalten. Es kann zum Beispiel die Nachricht anzeigen, dass das drahtlos übertragende Basisgerät 402 das Übertragen von Leistung stoppen soll oder, dass das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ein grösseres Leistungsniveau benötigt. Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 ermittelt dann, ob das Übertragen von drahtloser Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 fortgeführt werden soll (Block 822). Falls das drahtlos übertragende Basisgerät ermittelt, dass es das Übertragen von Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 nicht fortführen soll, beendet das drahtlos übertragende Basisgerät 402 den Leistungslink mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 und führt das Übertragen von Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 nicht fort (Block 822). Die Steuerung wird dann an Block 804 zurückgegeben.
Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 in Block 822 ermittelt, dass es das Übertragen von drahtloser Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 fortsetzen soll, ermittelt das drahtlos übertragende Basisgerät 402, ob das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 eine grössere Menge von Leistung benötigt (Block 826). Es kann zum Beispiel die in Block 820 empfangene Nachricht anzeigen, dass das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ein gestiegenes Leistungsniveau nachfragt. Falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 eine gestiegene Menge von Leistung nicht benötigt, wird die Steuerung an Block 820 zurückgegeben.
Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 in Block 826 ermittelt, dass das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ein grösseres Leistungsniveau nachfragt, dann ermittelt das drahtlos übertragende Basisgerät 402, ob es ausreichend verbleibende Leistungskapazität aufweist, um den nachgefragten Anstieg von Leistung zu übertragen (Block 828). Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 kann seine verbleibende Leistungskapazität auf der Grundlage seiner gesamten Leistungskapazität und der Leistungsbedarfswerte ermitteln, welche in seinen Leistungsbedarfstabellen (z. B. der beispielhaften Leistungsbedarfstabelle 200 von 2), wie oben in Verbindung mit 2 beschrieben, aufgelistet sind. Falls das drahtlos übertragende Basisgerät ausreichend verbleibende Leistungskapazität aufweist, steigert das drahtlos übertragende Basisgerät 402 die Menge der zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 übertragenen Leistung (Block 830).
Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 in Block 828 oder in Block 812 (8A) ermittelt, dass es nicht ausreichend Leistungskapazität aufweist, ermittelt das drahtlos übertragende Basisgerät 402, ob ein benachbartes drahtlos übertragendes Basisgerät ausreichend Leistungskapazität aufweist (Block 832), um die nachgefragte gestiegene Menge von Leistung an das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 bereitzustellen. Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402 mit benachbarten Basisgeräten, über den drahtlosen Leistungs- und Datensender 416 und den drahtlosen Datenempfänger 418, kommunizieren. Falls ein benachbartes Basisgerät ausreichend Leistungskapazität aufweist, gibt das drahtlos übertragende Basisgerät 402 das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 an das benachbarte Basisgerät ab (Block 834) und die Steuerung wird an Block 804 zurückgegeben.
Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 in Block 832 ermittelt, dass ein benachbartes Basisgerät nicht ausreichend Leistungskapazität aufweist, um die nachgefragte gestiegene Menge von Leistung bereitzustellen, ermittelt das drahtlos übertragende Basisgerät 402, ob die Summe seiner verbleibenden Leistungskapazität und die verbleibenden Leistungskapazitäten von einem oder mehreren benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräten ausreichend ist, um die nachgefragte gestiegene Menge von Leistung bereitzustellen (Block 836) (8C). Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402 kommunikativ mit anderen drahtlos übertragenden Basisgeräten, über das Netzwerk 110 oder über den drahtlosen Leistungs/Datensender 416 und den drahtlosen Datenempfänger verbunden und konfiguriert werden, um Leistungskapazitätsinformation mit den anderen drahtlos übertragenden Basisgeräten auszutauschen. Es kann zum Beispiel jedes der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c von 1 kontinuierlich oder periodisch seine verbleibende Leistungskapazität auf der Grundlage seiner gesamten Leistungskapazität und den Leistungsbedarfswerten ermitteln, welche, wie oben in Verbindung mit 2 beschrieben, in seiner Leistungsbedarfstabelle (z. B. der beispielhaften Leistungsbedarfstabelle 200 von 2) aufgelistet sind. Jedes der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c kann dann kontinuierlich oder periodisch oder auf Nachfrage eines anderen der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c seinen verbleibenden Leistungskapazitätswert an die anderen der drahtlosen Basisgeräte 102a-c, über eine Datenübertragung kommunizieren. Nachdem das drahtlos übertragende Basisgerät 402 die verbleibenden Leistungskapazitätswerte von einer der näher benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräte, unter Verwendung eines substantiell ähnlichen oder identischen Verfahrens empfängt, kann das drahtlos übertragende Basisgerät 402 die verbleibenden Leistungskapazitätswerte addieren, um zu ermitteln, ob die Summe seiner verbleibenden Leistungskapazität und die verbleibende Leistungskapazität von einem oder mehreren drahtlos übertragenden Basisgeräten ausreichend ist, um die nachgefragte gestiegene Menge von Leistung, über eine Vielzahl von drahtlos übertragenden Basisgeräten an das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 bereitzustellen.
Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 ermittelt, dass die Summe von Leistungskapazitäten ausreichend ist, um die nachgefragte gestiegene Menge von Leistung bereitzustellen, kommuniziert das drahtlos übertragende Basisgerät 402 eine Nachfrage an eines oder mehrere benachbarte drahtlos übertragende Basisgeräte, um drahtlos Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 zu übertragen (Block 838) und das drahtlos übertragende Basisgerät 402 überträgt drahtlos Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 (Block 840). Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402, auf der Grundlage der Anzahl von benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräten und der verbleibenden Leistungskapazitätswerte der benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräte, die Anzahl der benötigten, benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräte und die Menge der Leistung, welche von jedem der benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräte benötigt wird, um die nachgefragte Leistung für das drahtlos angeschlossene Feldgerät bereitzustellen, ermitteln. Nach dem Ermitteln der Anzahl von benötigten benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräten und der Menge der von jedem benötigten Leistung, kann das drahtlos übertragende Basisgerät 402 eine Leistungsnachfrage, zu den ausgewählten benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräten, die Menge von Leistung, welche von jedem der drahtlos übertragenden Basisgeräte benötigt wird, und den drahtlosen Feldgerät-ID des drahtlos übertragenden Feldgeräts 404, übertragen. Auf diese Weise kann jedes der ausgewählten, benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräte die drahtlose Feldgerät-ID in ein Leistungssignal einbetten, unter Verwendung von jeder in der Technik wohlbekannten Technik (z. B. FSK, PSK, Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation, etc.), und das Leistungssignal zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 übertragen. Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 kann eine Vielzahl von drahtlos übertragenen Leistungssignalen erlangen und jene Leistungssignale auswählen, welche die drahtlose Feldgerät-ID darin eingebettet haben, welcher dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 zugeordnet wird, und die empfangenen Leistungssignale, unter Verwendung von zum Beispiel eines Summierungsverstärkers, wie es in der Technik wohlbekannt ist, summieren, um die benötigte Leistung zu erzeugen. In einigen Implementierungen kann das drahtlos übertragende Basisgerät 402 auch zu jedem der ausgewählten, benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräte einen Frequenzwert übertragen, welcher eine Frequenz anzeigt, bei welcher ein Leistungssignal zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 übertragen werden soll. Nachdem das drahtlos übertragende Basisgerät 402 und das ausgewählte, benachbarte drahtlos übertragende Basisgerät drahtlose Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 überträgt, wird die Steuerung zu Block 804 zurückgegeben.
Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 in Block 836 ermittelt, dass die Summe der Leistungskapazitäten nicht ausreichend ist, um die nachgefragte gestiegene Menge von Leistung bereitzustellen, dann weisen das drahtlos übertragende Basisgerät 402 und eines oder mehrere benachbarte drahtlos übertragende Basisgeräte Leistungsbelastungen wieder zu, welche drahtlos übertragenden Feldgeräten zugeordnet werden (Block 842). Die Leistungsbelastungen werden durch das Abgeben von drahtlos übertragenden Feldgeräten (z. B. die drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g von 1) wieder unter benachbarten drahtlos übertragenden Basisgeräten (z. B. den drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c von 1) zugewiesen, um von einem drahtlos übertragenden Basisgerät genügend Leistungskapazität freizumachen, um es dem drahtlos übertragende Basisgerät zu ermöglichen, die nachgefragte Menge an drahtlos übertragener Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät 404 zu übertragen. Ein beispielhaftes Wiederzuweisungsverfahren für Belastungen wird unten, in Verbindung mit 9, in näheren Details beschrieben.
Nach dem Wiederzuweisen von Leistungsbelastungen, ermittelt das drahtlos übertragende Basisgerät 404, ob es ausreichende Leistungskapazität aufweist (Block 844). Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 404 ausreichend Leistungskapazität aufweist, wird die Steuerung zu Block 814 zurückgegeben, um einen Leistungslink mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät 404 einzurichten. Falls jedoch das drahtlos übertraggnde Basisgerät 404 nicht ausreichend Leistungskapazität aufweist, setzt das drahtlos übertragende Basisgerät 402 einen Alarm durch (Block 846). Der Alarm kann unter Verwendung einer E-Mail-Nachricht, einem Lichtindikator, einer Pop-up-Computeranzeige-Nachricht, einem hörbaren Alarm oder jedes anderen passenden Mittels ausgedrückt werden, um anzuzeigen, dass die Nachfrage nach einem drahtlos übertragenden Feldgerät nicht erfüllt oder bedient werden kann.
Nachdem der Alarm ausgedrückt ist, ermittelt das drahtlos übertragende Basisgerät, ob es das Überwachen von Nachrichten von drahtlos übertragenden Feldgeräten oder anderen drahtlos übertragenden Basisgeräten fortführen soll (Block 848). Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402 konfiguriert werden, um einen Standby-Modus zu beenden oder zu beginnen, falls es fehlerhaft funktioniert. Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 kann fehlerhaft funktionieren, falls es keine drahtlosen Feldgerät-IDs aufweist, welche in seiner Leistungsbedarfstabelle (z. B. der drahtlosen Leistungsbedarfstabelle 200) aufgelistet sind, aber ist nichtsdestoweniger nicht in der Lage Leistung zu übertragen. In diesem Fall ermittelt dann, falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 ermittelt, dass es keine drahtlosen Feldgerät-IDs aufweist, welche in seiner Leistungsbedarfstabelle aufgelistet sind, aber noch nicht in der Lage ist die Nachfrage des drahtlos übertragenden Feldgeräts 404 zu bedienen, das drahtlos übertragende Basisgerät, dass es das Überwachen nicht fortsetzen sollte und das Verfahren wird beendet. Andernfalls wird die Steuerung zu Block 804 zurückgegeben. Natürlich kann auch, jedes andere Kriterium so wie, zum Beispiel, die Tageszeit, der Empfang von Ein- oder Aus-Steuerungsbefehlen, etc., verwendet werden, um zu ermitteln, ob das drahtlos übertragende Basisgerät 402 das Überwachen von Nachrichten von drahtlos übertragenden Feldgeräten oder anderen Basisgeräten in Block 848 fortsetzen sollte.
9 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens, das verwendet werden kann, um Leistungsbelastungen unter einer Vielzahl von drahtlos übertragenden Basisgeräten (z. B. dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 von 4 und den drahtlos übertragenden Basisgeräten 102a-c von 1) wieder zuzuweisen. Das beispielhafte Verfahren von 9 kann verwendet werden, um die Funktionsweise von Block 842 von 8C zu implementieren. Anfänglich wählt das drahtlos übertragende Basisgerät 402 (oder eines der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c) ein erstes drahtlos übertragendes Feldgerät 404 (oder eines der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g) von der Leistungsbedarfstabelle 200 (2) (Block 902) aus und identifiziert ein benachbartes drahtlos übertragendes Basisgerät, welches ausreichend Kapazität aufweist, um Leistung an das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 (Block 904) bereitzustellen. Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 gibt dann das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 an ein identifiziertes benachbartes drahtlos übertragendes Basisgerät (Block 906) ab.
Das drahtlos übertragende Basisgerät 402 ermittelt dann, ob es ausreichend Leistungskapazität aufweist, um eine spezielle Menge von Leistung an ein nachfragendes drahtlos übertragendes Feldgerät (z. B. das drahtlos angeschlossene Feldgerät, welches Leistung in den Blöcken 808 von 8A nachfragt oder das drahtlos angeschlossene Feldgerät, welches ein gestiegenes Leistungsniveau in Block 826 von 8B nachfragt) (Block 908) bereitzustellen. Falls das drahtlos übertragende Basisgerät 402 ausreichend Leistungskapazität aufweist, wird der Prozess beendet. Falls jedoch das drahtlos übertragende Basisgerät 402 nicht ausreichend Leistungskapazität aufweist, ermittelt das drahtlos übertragende Basisgerät 402, ob es irgendwelche verbleibende, nicht analysierte drahtlos angeschlossene Feldgeräte in der Leistungsbedarfstabelle 200 (Block 910) gibt. Falls es nicht analysierte drahtlos angeschlossene Feldgeräte gibt, wird ein nächstes drahtlos übertragendes Feldgerät 404 von der Leistungsbedarfstabelle 200 (Block 912) ausgewählt und die Steuerung wird an Block 904 zurückgegeben. Falls es keine nicht analysierten drahtlos übertragenden Feldgeräte gibt, wird der Prozess beendet.
10 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens, das verwendet werden kann, um über eines oder mehrere Feldgeräte (z. B. das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 von 4 und/oder eines oder mehrere der drahtlos übertragenden Feldgeräte 104a-g von 1) Leistung und Daten zu empfangen, die redundant über eine Vielzahl von Frequenzen von einem drahtlos übertragenden Basisgerät (z. B. dem drahtlos übertragenden Basisgerät 402 von 4 oder einem der drahtlos übertragenden Basisgeräte 102a-c von 1) übertragen werden. Anfänglich erlangt das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 drahtlos übertragene Leistung über eine erste Frequenz (Block 1002). Das drahtlos angeschlossene Feldgerät kommuniziert dann eine Bestätigungsnachricht und eine gegenwärtig ausgewählte Frequenz an das drahtlos übertragende Basisgerät 402 (Block 104). Die Bestätigungsnachricht informiert das drahtlos übertragende Basisgerät 402, dass das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 erfolgreich Leistung vom drahtlos übertragenden Basisgerät 402 empfängt.
Das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ermittelt dann, ob eine beigefügte Vorrichtung (z. B. die Feldvorrichtung 420 von 4) abgeschaltet wird (Block 1006). Falls die Feldvorrichtung 420 nicht abgeschaltet wird, ermittelt das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404, ob es erfolgreich die drahtlos übertragene Leistung auf der gegenwärtig ausgewählten Frequenz empfängt (Block 1008). Es kann zum Beispiel der drahtlose Leistung- und Datenempfänger 422 die drahtlos übertragene Leistung überwachen, welche auf der ausgewählten Frequenz für einen drahtlosen Feldgerät-ID empfangen wird, welcher dem drahtlosen Feldgerät 404 zugeordnet wird, und falls der drahtlose Leistung- und Datenempfänger 422 die drahtlose Feldgerät-ID innerhalb einer vorher ermittelten Zeitschwelle nicht detektiert, kann das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ermitteln, dass es nicht erfolgreich die drahtlos übertragene Leistung empfängt. Alternativ oder zusätzlich kann der drahtlose Leistungs- und Datenempfänger 422 oder der Leistungssignalkonditionierer 424 die Signalstärke oder das, auf der ausgewählten Frequenz empfangene, Signal-Rauschverhältnis der drahtlos übertragenen Leistung, überwachen und, falls die Signalstärke oder das Signal-Rauschverhältnis über eine vorher ermittelte Schwelle hinausgeht (z. B. kleiner oder grösser als sie ist), kann das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 ermitteln, dass es die drahtlos übertragene Leistung nicht erfolgreich empfängt. Falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät in Block 1008 ermittelt, dass es erfolgreich die drahtlos übertragene Leistung über die ausgewählte Frequenz empfängt, wird die Steuerung zu Block 1004 zurückgegeben.
Falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 nicht erfolgreich die drahtlos übertragene Leistung empfängt, erlangt das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 drahtlos Leistung über eine nächste ausgewählte Frequenz (Block 1010). Es kann zum Beispiel das drahtlos übertragende Basisgerät 402 die gleiche Menge an Leistung über eine Vielzahl von Frequenzen übertragen, um ausfallsichere oder fehler-tolerante Leistungslieferung zu ermöglichen. In dieser Weise kann, falls eine einzelne Frequenz durch ein interferierendes Signal gestört oder gesperrt ist, das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404, unter Verwendung von Leistung, welche drahtlos auf anderen Frequenzen übertragen wird, arbeiten. Nach dem Erlangen von Leistung von einer unterschiedlichen Frequenz, wird die Steuerung zu Block 1004 zurückgegeben.
Falls das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 in Block 1006 ermittelt, dass die Feldvorrichtung 420 abgeschaltet ist, stoppt das drahtlos angeschlossene Feldgerät 404 das Empfangen von drahtlos übertragener Leistung vom drahtlos übertragenden Basisgerät 402 (Block 1012) und der Prozess wird beendet.
11 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Prozessorsystems, das verwendet werden kann, um die hierin beschriebenen Geräte, Verfahren und Produkte zu implementieren. Wie in 11 gezeigt, beinhaltet das Prozessorsystem 1110 einen Prozessor 1112, der mit einem Verbindungsbus 1114 verbunden ist. Der Prozessor 1112 beinhaltet einen Registersatz oder einen Registerraum 1116, welcher in 11 als völlig auf dem Chip enthalten dargestellt ist, aber welcher alternativ völlig oder partiell ausserhalb des Chip platziert werden könnte, und direkt mit dem Prozessor 1112, über dedizierte elektrische Verbindungen und/oder über den Verbindungsbus 1114 verbunden werden könnte. Der Prozessor 1112 kann jeder passende Prozessor, Prozessor-Einheit oder Mikroprozessor sein. Obwohl nicht in 11 gezeigt, kann das System 1110 ein Multi-Prozessor-System sein und, auf diese Weise, einen oder mehrere Prozessoren beinhalten, die identisch oder ähnlich zu dem Prozessor 1112 sind und die kommunikativ mit dem Verbindungsbus 1114 verbunden sind.
Der Prozessor 1112 von 11 wird mit einem Chipsatz 1118 verbunden, welcher einen Speichercontroller 1120 und einen Eingabe/Ausgabe (I/O) Controller 1122 beinhaltet. Wie wohlbekannt ist, stellt ein Chipsatz typischerweise I/O- und Speichermanagementfunktionen sowie eine Vielzahl von Mehrzweck- und/oder Spezialzweck-Registern, Timern, etc. zur Verfügung, die zugänglich sind oder von einem oder mehreren Prozessoren verwendet werden, welche mit dem Chipsatz 1118 verbunden sind. Der Speichercontroller 1120 führt Funktionen durch, die dem Prozessor 1112 (oder Prozessoren, falls dort mehrere Prozessoren sind) einen Zugang zu einem Systemspeicher 1124 und einem Massenspeicher 1125 ermöglichen.
Der Systemspeicher 1124 kann jeden gewünschten Typ von flüchtigen und/oder nicht-flüchtigen Speichern so wie, zum Beispiel, statischen Arbeitsspeicher (SRAM), dynamischen Arbeitsspeicher (DRAM), Flash-Speicher, Lesespeicher (ROM), etc. beinhalten. Der Massenspeicher 1125 kann jeden gewünschten Typ von Massenspeichervorrichtungen beinhalten, einschliesslich Festplattenlaufwerken, optischen Laufwerken, Bandspeichervorrichtungen, etc.
Der I/O-Controller 1122 führt Funktionen durch, die es dem Prozessor 1112 ermöglichen mit peripheren Eingabe/Ausgabe (I/O)-Vorrichtungen 1126 und 1128 und einer Netzwerkschnittstelle 1130 über einen I/O-Bus 1132 zu kommunizieren. Die I/O-Vorrichtungen 1126 und 1128 können jeder gewünschte Typ von I/O-Vorrichtungen, so wie zum Beispiel eine Tastatur, eine Videoanzeige oder ein Monitor, eine Maus, etc. sein. Die Netzwerkschnittstelle 1130 kann, zum Beispiel, eine Ethernet-Vorrichtung, eine Asynchrone Transfermodus (ATM) Vorrichtung, eine 802.11-Vorrichtung, ein DSL-Modem, ein Kabel-Modem, ein Mobil-Modem, etc. sein, das es dem Prozessorsystem 1110 ermöglicht mit einem anderen Prozessorsystem zu kommunizieren.
Während der Speichercontroller 1120 und der I/O-Controller 1122 in 11 als getrennte funktionale Blöcke, innerhalb des Chipsatzes 1118 abgebildet werden, können die Funktionen, welche von diesen Blöcken durchgeführt werden, in einen einzigen Halbleiterschaltkreis integriert sein oder, unter Verwendung von zwei oder mehreren getrennten, integrierten Schaltkreisen, implementiert sein.
Obwohl bestimmte Verfahren, Vorrichtungen und Produkte hier beschrieben worden sind, ist der Umfang dieses Patents hierauf nicht begrenzt. Im Gegenteil, deckt dieses Patent alle Verfahren, Vorrichtungen und Produkte ab, welche deutlich, entweder wörtlich oder unter dem Begriff der Gleichwertigkeit, in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren um eine Vorrichtung mit Leistung zu versorgen, unter Verwendung von drahtlos übertragener Leistung, umfassend: Erlangen einer Nachfrage für drahtlos übertragene Leistung, über ein drahtlos übertragendes Basisgerät; Ermitteln eines Leistungsbedarfs, welcher einem drahtlos übertragenden Feldgerät zugeordnet wird; Vergleichen des Leistungsbedarfs mit der verbleibenden Leistungskapazität des drahtlos übertragenden Basisgeräts; und drahtloses Übertragen von Leistung, über das drahtlos übertragende Basisgerät, auf der Grundlage des Vergleichs des Leistungsbedarfs mit der verbleibenden Leistungskapazität, wobei die drahtlos übertragene Leistung dem Versorgen einer Feldvorrichtung zugeordnet wird, welche betriebsmässig mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende Leistungskapazität zumindest einem sicheren Funkfrequenzleistungsniveau oder einer Leistungskapazitätsbegrenzung zugeordnet wird, welche einer Leistungsquelle zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drahtlose Leistungsübertragung über das drahtlos übertragende Basisgerät eine drahtlose Leistungsübertragung umfasst, bei der zumindest eine Frequenzsprungtechnik oder eine Spread-Spectrum-Technik verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Austauschen von Verfahrenssteuerungsdaten zwischen dem drahtlos übertragenden Basisgerät und dem drahtlos übertragenden Feldgerät.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Austauschen von Verfahrenssteuerungsdaten das Chiffrieren oder Dechiffrieren der Verfahrenssteuerungsdaten umfasst.
Vorrichtung zur Stromversorgung eines Geräts, unter Verwendung von drahtlos übertragener Leistung, umfassend: ein Prozessorsystem; und einen Speicher, welcher kommunikativ mit dem Prozessorsystem verbunden ist, wobei der Speicher gespeicherte Befehle beinhaltet, die es dem Prozessorsystem ermöglichen: eine Nachfrage nach drahtlos übertragener Leistung zu erlangen; einen Leistungsbedarf, welcher einem drahtlos übertragenden Feldgerät zugeordnet ist, zu ermitteln; den Leistungsbedarf mit einer verbleibenden Leistungskapazität eines drahtlos übertragenden Basisgeräts zu vergleichen; und drahtlos Leistung zu dem drahtlos übertragenden Feldgerät, auf der Grundlage des Vergleichs des Leistungsbedarfs mit der verbleibenden Leistungskapazität, zu übertragen, wobei die drahtlos übertragene Leistung dem Versorgen einer Feldvorrichtung zugeordnet wird, welche betriebsmässig mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende Leistungskapazität zumindest einem sicheren Funkfrequenzleistungsniveau, oder einer Leistungskapazitätsbegrenzung zugeordnet wird, welche einer Leistungsquelle zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, drahtlos Leistung zu übertragen, unter Verwendung von zumindest einer Frequenzsprungtechnik oder einer Spread-Spectrum-Technik.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, Verfahrenssteuerungsdaten zwischen einem drahtlos übertragenden Basisgerät und dem drahtlos übertragenden Feldgerät auszutauschen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, die Verfahrenssteuerungsdaten zu chiffrieren oder zu dechiffrieren.
Maschinenlesbarer Datenträger, welcher mit gespeicherten Befehlen versehen ist, die, wenn ausgeführt, eine Maschine veranlassen: eine Nachfrage nach drahtlos übertragener Leistung zu erlangen; einen Leistungsbedarf, welcher einem drahtlos übertragenden Feldgerät zugeordnet ist, zu ermitteln; den Leistungsbedarf mit einer verbleibenden Leistungskapazität eines drahtlos übertragenden Basisgeräts zu vergleichen; und drahtlos Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät, auf der Grundlage des Vergleichs des Leistungsbedarfs mit der verbleibenden Leistungskapazität, zu übertragen, wobei die drahtlos übertragene Leistung dem Versorgen einer Feldvorrichtung zugeordnet wird; welche funktionswirksam mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät verbunden ist.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende Leistungskapazität zumindest einem sicheren Funkfrequenzleistungsniveau, oder einer Leistungskapazitätsbegrenzung zugeordnet wird, welche einer Leistungsquelle zugeordnet sind.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 11, welcher mit gespeicherte Befehlen versehen ist, die bei Ausführung die Maschine veranlassen drahtlos Leistung zu übertragen, unter Verwendung von zumindest einer der Frequenzsprungtechnik oder einer Spread-Spectrum-Technik.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 11, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen Verfahrenssteuerungsdaten zwischen einem drahtlos übertragenden Basisgerät und dem drahtlos übertragenden Feldgerät auszutauschen.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 14, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt die Maschine veranlassen, die Verfahrenssteuerungsdaten zu chiffrieren oder zu dechiffrieren.
Verfahren zum Empfangen von drahtlos übertragener Leistung, umfassend: Empfangen einer Niedrigleistungsübertragung, über ein drahtlos übertragendes Feldgerät; Stromversorgung einer Kommunikationsschaltung des drahtlos übertragenden Feldgeräts, unter Verwendung der Niedrigleistungsübertragung; Kommunizieren einer Leistungsnachfragenachricht über das drahtlos angeschlossene Feldgerät; Empfangen von drahtlos übertragener Leistung, welche der Leistungsnachfragenachricht zugeordnet wird; und Stromversorgung einer Feldvorrichtung, unter Verwendung der drahtlos übertragenen Leistung.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedrigleistungsübertragung über ein Festfrequenzsignal erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschaltung konfiguriert ist, um zumindest Daten zu senden, oder Daten zu empfangen oder drahtlos übertragene Leistung zu empfangen.
Verfahren nach Anspruch 16, des Weiteren das Ermitteln umfassend, ob ein gestiegenes Leistungsniveau auf der Grundlage der Feldvorrichtung, benötigt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, des Weiteren umfassend das Dechiffrieren der drahtlos übertragenen Leistung.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunizieren der Leistungsnachfragenachricht das Chiffrieren der Leistungsnachfragenachricht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, des Weiteren umfassend das Ermitteln eines Leistungsbedarfs der Feldvorrichtung vor dem Kommunizieren der Leistungsnachfragenachricht.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlos übertragene Leistung unter Verwendung einer Spread-Spectrum-Technik übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangen der drahtlos übertragenen Leistung, welche der Leistungsnachfragenachricht zugeordnet ist, das Empfangen der drahtlos übertragenen Leistung, über ein Signal umfasst, welches eine erste Frequenz hat.
Verfahren nach Anspruch 24, des Weiteren umfassend: Empfangen der drahtlos übertragenen Leistung, über ein Signal, welches eine zweite Frequenz aufweist; und Stromversorgung der Feldvorrichtung, unter Verwendung der drahtlos übertragenen Leistung, welche über das Signal, welches die zweite Frequenz aufweist, empfangen wird.
Vorrichtung zum Empfangen von drahtlos übertragener Leistung, umfassend: ein Prozessorsystem; und einen Speicher, welcher kommunikativ mit dem Prozessorsystem verbunden ist, wobei der Speicher gespeicherte Befehle beinhaltet, die es dem Prozessorsystem ermöglichen: eine Niedrigleistungsübertragung zu erlangen; eine Kommunikationsschaltung, unter Verwendung der Niedrigleistungsübertragung, mit Strom zu versorgen; eine Leistungsnachfragenachricht zu übertragen; drahtlos übertragene Leistung zu empfangen, welche der Leistungsnachfragenachricht zugeordnet ist; und eine Feldvorrichtung unter Verwendung der drahtlos übertragenen Leistung mit Strom zu versorgen.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen die Niedrigleistungsübertragung über ein Festfrequenzsignal zu erlangen.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, zumindest Daten zu senden, oder Daten zu empfangen, oder drahtlos übertragene Leistung über die Kommunikationsschaltung zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, zu ermitteln, ob ein gestiegenes Leistungsniveau, auf der Grundlage der Feldvorrichtung, benötigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, die drahtlos übertragene Leistung zu dechiffrieren.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, die Leistungsnachfragenachricht zu chiffrieren.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, einen Leistungsbedarf der Feldvorrichtung, vor dem Kommunizieren der Leistungsnachfragenachricht, zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, die drahtlos übertragene Leistung unter Verwendung einer Spread-Spectrum-Technik zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen, die drahtlos übertragene Leistung über ein Signal zu empfangen, welches eine erste Frequenz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle es dem Prozessorsystem ermöglichen: die drahtlos übertragene Leistung über ein Signal zu empfangen, welches eine zweite Frequenz aufweist; und die Feldvorrichtung unter der Verwendung der drahtlos übertragenen Leistung, welche über das Signal, welches die zweite Frequenz hat, empfangen wird, mit Leistung zu versorgen.
Maschinenlesbarer Datenträger, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen: eine Niedrigleistungsübertragung zu erlangen; eine Kommunikationsschaltung unter Verwendung der Niedrigleistungsübertragung mit Strom zu versorgen; eine Leistungsnachfragenachricht zu übertragen; drahtlos übertragene Leistung zu empfangen, welche der Leistungsnachfragenachricht zugeordnet ist; und eine Feldvorrichtung mit Strom zu versorgen, unter Verwendung der drahtlos übertragenen Leistung.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 36, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen die Niedrigleistungsübertragung über ein Signal mit einer Festfrequenz zu erlangen.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 36, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen, zumindest Daten zu senden, oder Daten zu empfangen, oder drahtlos, über die Kommunikationsschaltung übertragene Leistung zu empfangen.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 36, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen zu ermitteln, ob ein gestiegenes Leistungsniveau, auf der Grundlage der Feldvorrichtung, benötigt wird.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 36, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen, die drahtlos übertragene Leistung zu dechiffrieren.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 36, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen, die Leistungsnachfragenachricht zu chiffrieren.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 36, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen, einen Leistungsbedarf der Feldvorrichtung vor der Kommunikation der Leistungsnachfragenachricht zu ermitteln.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 36, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen, die drahtlos übertragene Leistung unter Verwendung einer Spread-Spectrum-Technik zu übertragen.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 36, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen, die drahtlos übertragene Leistung über ein Signal zu empfangen, welches eine erste Frequenz hat.
Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 44, welcher gespeicherte Befehle aufweist, die, wenn ausgeführt, die Maschine veranlassen: die drahtlos übertragene Leistung über ein Signal zu empfangen, welches eine zweite Frequenz hat; und die Feldvorrichtung mit Leistung zu versorgen, unter der Verwendung der drahtlos übertragenen Leistung, welche über das Signal empfangen wird, welches die zweite Frequenz hat.
Verfahren zum Durchführen von drahtloser Leistungsübertragung, umfassend: drahtloses Übertragen von Leistung über ein erstes drahtlos übertragendes Basisgerät zu einem drahtlos übertragenden Feldgerät, auf der Grundlage eines ersten Leistungsbedarfs und Versorgen einer Feldvorrichtung mit Strom, welche dem drahtlos übertragenden Feldgerät zugeordnet ist, unter Verwendung der drahtlos übertragenen Leistung; Erlangen einer Nachfrage von dem drahtlos übertragenden Feldgerät, um die drahtlos übertragene Leistung auf einen zweiten Leistungsbedarf zu steigern; Vergleichen des zweiten Leistungsbedarfs mit einer verbleibenden Leistungskapazität, welche dem ersten drahtlos übertragenden Basisgerät zugeordnet ist; und drahtloses Übertragen von Leistung zu dem drahtlos übertragenden Feldgerät, auf der Grundlage des zweiten Leistungsbedarfs und des Vergleichs des zweiten Leistungsbedarfs mit der verbleibenden Leistungskapazität.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Übertragen von Leistung zur Vorrichtung auf der Grundlage des zweiten Leistungsbedarfs ein drahtloses Übertragen von Leistung über zumindest ein erstes drahtlos übertragendes Basisgerät oder ein zweites drahtlos übertragendes Basisgerät umfasst.
Verfahren nach Anspruch 46, des Weiteren das Chiffrieren der drahtlos übertragenen Leistung umfassend.
Verfahren nach Anspruch 46, des Weiteren das Dechiffrieren der Nachfrage vom drahtlos übertragenden Feldgerät umfassend.
Verfahren nach Anspruch 46, des Weiteren das drahtlose Übertragen von Leistung über das erste drahtlos übertragende Basisgerät unter Verwendung von zumindest einer Frequenzsprungtechnik, oder einer Spread-Spectrum-Technik umfassend.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Übertragen von Leistung zu einem drahtlos übertragenden Feldgerät auf der Grundlage eines zweiten Leistungsbedarfs und des Vergleichs des zweiten Leistungsbedarfs mit der verbleibenden Leistungskapazität das Neuzuweisen von Leistungsbelastungen umfasst, welche zumindest einem anderen drahtlos übertragenden Feldgerät, zwischen dem ersten drahtlos übertragenden Basisgerät und zumindest einem anderen drahtlos übertragenden Basisgerät, zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende Leistungskapazität zumindest einem sicheren Funkfrequenzleistungsniveau oder einer Leistungskapazitätsbegrenzung zugeordnet wird, welche einer Leistungsquelle zugeordnet ist.
System zum drahtlosen Übertragen von Leistung, umfassend: zumindest ein drahtlos übertragendes Feldgerät, welches kommunikativ mit einer Feldvorrichtung verbunden ist; zumindest ein drahtlos übertragendes Basisgerät, welches kommunikativ mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät verbunden und konfiguriert ist, um drahtlos Leistung zum drahtlos übertragenden Feldgerät zu übertragen, wobei das drahtlos angeschlossene Feldgerät konfiguriert ist, um drahtlos übertragene Leistung zu empfangen und die Feldvorrichtung, unter Verwendung der drahtlos übertragenen Leistung, mit Leistung zu versorgen, und wobei das drahtlos übertragende Basisgerät konfiguriert ist, um Verfahrenssteuerungsdaten mit dem drahtlos übertragenden Feldgerät auszutauschen.
System nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlos angeschlossene Feldgerät konfiguriert ist, um Verfahrenssteuerungsdaten mit einer tragbaren Rechnervorrichtung auszutauschen.
System nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlos angeschlossene Feldgerät konfiguriert ist, um zumindest die drahtlos übertragene Leistung oder die Verfahrenssteuerungsdaten, welche vom drahtlos übertragenden Basisgerät empfangen wurden, zu dechiffrieren.
System nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlos übertragende Basisgerät konfiguriert ist, um drahtlos Leistung unter Verwendung einer Spread-Spectrum-Übertragungsstechnik oder einer Frequenzsprung-Übertragungstechnik zu übertragen.
System nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlos übertragende Basisgerät konfiguriert ist, um das drahtlos angeschlossene Feldgerät an ein anderes drahtlos übertragendes Basisgerät zur Verbindung weiterzugeben.
System nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlos übertragende Basisgerät konfiguriert ist, um kontinuierlich Leistung auf niedrigem Niveau unter Verwendung eines Signals mit einer Festfrequenz zu übertragen.