DE102008039696A1

DE102008039696A1 - Verfahren zum Betreiben eines Systems von Feldgeräten

Info

Publication number: DE102008039696A1
Application number: DE102008039696A
Authority: DE
Inventors: Stephan Konrad; Rainer Pöllath
Original assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-04
Also published as: EP2318813A2; US20110153037A1; WO2010026015A2; US8521309B2; ATE551800T1; EP2318813B1; WO2010026015A3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Systems von Feldgeräten, wobei das System mindestens zwei Feldgeräte aufweist, und wobei es sich bei den Feldgeräten insbesondere um Messgeräte und/oder Aktoren und/oder Anzeigegeräte handelt. Die Erfindung beinhaltet, dass von einem ersten Feldgerät ein zweites Feldgerät aktiviert wird und dass bei einer erfolgreichen Aktivierung eines vom ersten Feldgerät unterschiedlichen Feldgerätes das erste Feldgerät deaktiviert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Systems von Feldgeräten, wobei das System mindestens zwei Feldgeräte aufweist, und wobei es sich bei den Feldgeräten insbesondere um Messgeräte und/oder Aktoren und/oder Anzeigegeräte handelt. Das System ist beispielsweise ein System der Prozessautomatisierung.
In der modernen Mess- und Regeltechnik sind oft mehrere Feldgeräte, insbesondere Messgeräte, Aktoren oder auch Anzeigegeräte, über einen Bus miteinander verbunden. Hierfür existieren auch bereits unterschiedliche Datenprotokolle (4...20 mA-Signale, Foundation Fieldbus oder Profibus PA).
Eine Problematik liegt üblicherweise in der Energieversorgung der einzelnen Geräte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Systems von Feldgeräten vorzuschlagen, bei welchem insbesondere auf die Energieproblematik eingegangen wird.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass von einem ersten Feldgerät ein zweites Feldgerät aktiviert wird, und dass bei einer erfolgreichen Aktivierung eines vom ersten Feldgerät unterschiedlichen Feldgerätes das erste Feldgerät deaktiviert wird.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das System mindestens drei Feldgeräte aufweist, und dass von dem ersten Feldgerät im Fall einer erfolglosen Aktivierung des zweiten Feldgerätes ein drittes Feldgerät aktiviert wird.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das System mehrere Feldgeräte aufweist, und dass von dem ersten Feldgerät im Fall einer erfolglosen Aktivierung des zweiten Feldgerätes solange weitere Feldgeräte aktiviert werden, bis eine Aktivierung eines weiteren Feldgerätes erfolgreich ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass von mindestens einem Feldgerät nach seiner Aktivierung ein Signal an das Feldgerät übermittelt wird, von welchem es aktiviert worden ist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine übergeordnete Einheit vorgesehen ist, dass von mindestens einem Feldgerät nach seiner Aktivierung durch ein anderes Feldgerät ein Signal an die übergeordnete Einheit übermittelt wird, und dass das übermittelte Signal von dem anderen Feldgerät empfangen wird, von welchem das Feldgerät aktiviert worden ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine übergeordnete Einheit vorgesehen ist, und dass von mindestens einem Feldgerät bei einer erfolglosen Aktivierung eines anderen Feldgerätes ein Signal an die übergeordnete Einheit übermittelt wird.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass von einem Feldgerät die Aufgabe der übergeordneten Einheit erfüllt wird.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass von einem Leitsystem die Aufgabe der übergeordneten Einheit erfüllt wird.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass bei einer Deaktivierung eines Feldgerätes die Energieversorgung des Feldgerätes unter einen einstellbaren Wert gesetzt wird.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass bei einer Deaktivierung eines Feldgerätes die Energieversorgung des Feldgerätes ausgeschaltet wird.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass bei einer Deaktivierung eines Feldgerätes das Feldgerät von einer Spannungsversorgung getrennt wird.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass bei einer Aktivierung eines Feldgerätes die Energieversorgung des Feldgerätes über einen einstellbaren Wert gesetzt wird.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass bei einer Aktivierung eines Feldgerätes das Feldgerät mit einer Spannungsversorgung verbunden wird.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine übergeordnete Einheit vorgesehen ist, und dass mindestens ein Feldgerät durch die übergeordnete Einheit aktiviert wird.
Beschrieben wird in der Erfindung somit ein Power- und Bus-Konzept für Feldgeräte in einem System von Feldgeräten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Sensoren/Messgeräte oder Aktoren als Beispiele für die Feldgeräte die meiste Zeit vollständig ausgeschaltet, d. h. nicht in einem Standby- oder Sleepmodus, und werden nur bei Bedarf aktiviert, beispielsweise mit einer elektrischen Spannung versorgt. Die Aktivierung kann z. B. über eine Adresse, ein Logik-Signal, eine separate Verbindungsleitung oder über beliebig ausgeführte Informationen erfolgen. Durch das Abschalten/vollständige Deaktivieren der nicht benötigten Feldgeräte und dass alleinige Anschalten/Aktivieren der benötigten Feldgeräte wird nur eine geringe Menge an Energie benötigt (Energieminimum).
Einige Vorteile der Erfindung sind:
Es sind nur die benötigten Sensoren/Aktoren in Betrieb, während die übrigen Feldgeräte ohne Energieversorgung und abgeschaltet sind. Es gibt eine einfache Steuerung, über welche ein ausgefallenes Feldgerät bzw. mehrere ausgefallene Feldgeräte überbrückt werden. Insbesondere ergeben sich Vorteile für die Anwendung im explosionsgefährdeten Bereich, da weniger aktive Kapazitäten vorhanden sind. Da überdies die Verluste auf den Leitungen reduziert sind, sind längere Leitungslängen möglich. Die benötigte Leistung zur Versorgung wird geringer, da nur eine Minimalenergie benötigt wird. Somit lassen sich kleinere Netzteile einsetzen. Weiterhin sind so Systeme ohne Adressierung realisierbar. Die Position/Adresse ist durch den Ablauf in der Messkette gegeben. In dem Fall, dass die Feldgeräte gleich sind, lässt sich auch bei allen die gleiche Ausgestaltung verwenden. Daher wird insbesondere die Montage vereinfacht, da alles Gleichteile sind und keine explizite Adresse nötig ist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1: eine erste schematische Darstellung eines Systems von Feldgeräten, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, und
2: eine detaillierte Darstellung des Systems der 1.
In der 1 sind mehrere Feldgeräte F1, F2, F3 bis FN dargestellt, welche über einen Feldbus FB mit einer übergeordneten Einheit LS, bei welcher es sich beispielhaft um ein Leitsystem handelt, verbunden sind. Bei den Feldgeräten handelt es sich beispielsweise um Messgeräte/Sensoren, Aktoren oder Anzeigegeräte. In einer Ausgestaltung handelt es sich beispielsweise um einzelne Temperatursensoren. Die Messgeräte können jedoch beispielsweise auch der Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstands eines Mediums, dessen pH-Wert, dessen Durchfluss oder Massedurchfluss dienen.
Jeweils zwei benachbarte Feldgeräte sind über zwei Leitungen mit den Bezeichnungen bzw. dem Zweck: Aktivierung des n-ten Feldgerätes AN und Aktivierung des (n-1)-ten Feldgerätes A(N-1) miteinander verbunden. Die Feldgeräte sind zudem mit einer Datenleitung D und zwei Energieversorgungsleitungen V1 und V2 untereinander bzw. hier auch mit dem Leitsystem LS verbunden. Über die Datenleitung D werden vorzugsweise die Daten, d. h. bei Aktor-Feldgeräten die Steuerungsdaten der Aktoren, bei den Sensor-Feldgeräten die Messdaten oder auch die Parameterdaten und bei den Anzeige-Feldgeräten die darzustellenden Daten übermittelt. Über die beiden Versorgungsleitungen V1 und V2 wird die elektrische Energie zur Verfügung gestellt.
Ein Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beispielsweise folgender:

1. Ein erstes Feldgerät F1 wird durch das Leitsystem LS aktiviert, d. h. eingeschaltet. Hierauf schaltet sich das erste Feldgerät F1 auf die Versorgungsleitungen V1, V2. Dann arbeitet das Feldgerät, misst beispielsweise eine Prozessgröße.
2. Das erste Feldgerät F1 aktiviert ein zweites Feldgerät F2.
3. Das zweite Feldgerät F2 schaltet sich auf die Versorgungsleitungen V1, V2 und erzeugt ein Signal, welches es auf die Datenleitung D gibt. D. h. in diesem Augenblick sind zwei Feldgeräte F1 und F2 mit Energie versorgt.
4. Das erste Feldgerät F1 erkennt das erfolgreiche Aktivieren des zweiten Feldgerätes F2 und wird deaktiviert. D. h. nun ist nur noch das zweite Feldgerät F2 aktiv.
5. Das zweite Feldgerät F2 aktiviert das dritte Feldgerät F3 usw. Dieser Ablauf gilt für alle entsprechend betriebenen Feldgeräte, welche am Feldbus FB angeschlossen sind. Es können dabei auch Feldgeräte angeschlossen sein, welche nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden, sondern z. B. ständig aktiviert sind.

Tritt nach dem zweiten Schritt, d. h. nach der Aktivierung oder vielmehr der versuchten Aktivierung des zweiten Feldgerätes F2 durch das erste Feldgerät F1 ein Fehler auf, indem beispielsweise das zweite Feldgerät F2 keine Statusmeldung ausgibt, so erkennt dies das erste Feldgerät F1 und versucht die Aktivierung des nächsten Feldgerätes, d. h. des dritten Feldgerätes F3. Sollte das dritte Feldgerät F3 sich auch nicht aktivieren lassen, so wird der Versuch mit den nächst folgenden Feldgeräten fortgesetzt, bis das Aktivieren endlich gelingt. Das erfolglose Aktivieren wird in einer Ausgestaltung auch an das Leitsystem LS kommuniziert. Ist das Aktivieren eines der nachfolgenden Feldgeräte erfolgreich, ist dies insbesondere durch das derartig aktivierte Feldgerät quittiert worden, so schaltet sich das zweite Feldgerät F2 ab. Das Verfahren wird dann ausgehend von diesem aktivierten Feldgerät weiter ausgeführt.
In der 2 sind drei Feldgeräte detaillierter dargestellt. Hierbei handelt es sich um die Felgeräte F(N-1), FN und F(N+1), also der Vorgänger (F(N-1)) und der Nachfolger (F(N+1)) des n-ten Feldgerätes FN.
Die drei Feldgeräte sind identisch ausgestaltet und jeweils auf die gleiche Art mit dem Feldbus FB verbunden. In den Feldgeräten befindet sich jeweils eine schaltbare Verbindung zwischen der Aktivierungsleitung des (n-1)-ten Feldgerätes A(N-1) und der zweiten Versorgungsleitung V2. Diese Verbindung ist je nach Schalterstellung entweder direkt – wie hier jeweils dargestellt – oder verläuft über den Mikroprozessor MP des Feldgerätes, so dass der Mikroprozessor MP entweder mit Energie versorgt wird oder nicht. In der hier dargestellten Variante ist die Aktivierungsleitung AN des n-ten Feldgerätes FN weiterhin mit der nächsten Aktivierungsleitung des (n-1)-ten Feldgerätes A(N-1) und dem Mikroprozessor MP verbunden. Der Mikroprozessor MP ist überdies mit der Datenleitung D verbunden und das jeweilige Feldgerät ist insgesamt mit der ersten Versorgungsleitung V1 kontaktiert. Der jeweils aktivierte Sensor ist der n-te Sensor.
In dieser Ausgestaltung wird somit über die Verdrahtung das Aktivieren vorgenommen bzw. lässt sich hiermit auch ein nicht-aktivierbares Feldgerät „überspringen”.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Systems von Feldgeräten, wobei das System mindestens zwei Feldgeräte aufweist, und wobei es sich bei den Feldgeräten insbesondere um Messgeräte und/oder Aktoren und/oder Anzeigegeräte handelt, dadurch gekennzeichnet, dass von einem ersten Feldgerät ein zweites Feldgerät aktiviert wird, und dass bei einer erfolgreichen Aktivierung eines vom ersten Feldgerät unterschiedlichen Feldgerätes das erste Feldgerät deaktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens drei Feldgeräte aufweist, und dass von dem ersten Feldgerät im Fall einer erfolglosen Aktivierung des zweiten Feldgerätes ein drittes Feldgerät aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System mehrere Feldgeräte aufweist, und dass von dem ersten Feldgerät im Fall einer erfolglosen Aktivierung des zweiten Feldgerätes solange weitere Feldgeräte aktiviert werden, bis eine Aktivierung eines weiteren Feldgerätes erfolgreich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einem Feldgerät nach seiner Aktivierung ein Signal an das Feldgerät übermittelt wird, von welchem es aktiviert worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine übergeordnete Einheit vorgesehen ist, dass von mindestens einem Feldgerät nach seiner Aktivierung durch ein anderes Feldgerät ein Signal an die übergeordnete Einheit übermittelt wird, und dass das übermittelte Signal von dem anderen Feldgerät empfangen wird, von welchem das Feldgerät aktiviert worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine übergeordnete Einheit vorgesehen ist, und dass von mindestens einem Feldgerät bei einer erfolglosen Aktivierung eines anderen Feldgerätes ein Signal an die übergeordnete Einheit übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Feldgerät die Aufgabe der übergeordneten Einheit erfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Leitsystem die Aufgabe der übergeordneten Einheit erfüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Deaktivierung eines Feldgerätes die Energieversorgung des Feldgerätes unter einen einstellbaren Wert gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Deaktivierung eines Feldgerätes die Energieversorgung des Feldgerätes ausgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Deaktivierung eines Feldgerätes das Feldgerät von einer Spannungsversorgung getrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Aktivierung eines Feldgerätes die Energieversorgung des Feldgerätes über einen einstellbaren Wert gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Aktivierung eines Feldgerätes das Feldgerät mit einer Spannungsversorgung verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine übergeordnete Einheit vorgesehen ist, und dass mindestens ein Feldgerät durch die übergeordnete Einheit aktiviert wird.