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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Inbetriebnahme von Feldgeräten, welche Vorrichtung an eine Spannungsversorgung anschließbar ist, wobei die Spannungsversorgung dazu dient, die Feldgeräte mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung einer solchen Vorrichtung.
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Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Inbetriebnahme von Feldgeräten, wobei die Feldgeräte an eine Spannungsversorgung angeschlossen werden, wobei die Feldgeräte vermittels der Spannungsversorgung mit elektrischer Energie versorgt werden.
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In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. In der Regel sind Feldgeräte in modernen Fabrikationsanlagen über Feldbussysteme (HART, Profibus, etc.) mit übergeordneten Einheiten, z. B. Leitsystemen oder Steuereinheiten, verbunden.
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Die digitale Kommunikation zwischen den Feldgeräten kann bspw. mittels des HART-Protokolls erfolgen. Feldgeräte, die das HART-Protokoll unterstützen, kurz HART-Feldgeräte, lassen sich im Multidrop-Betriebsmodus betreiben. Die Feldgeräte werden dabei parallel geschaltet und kommunizieren mit Hilfe eines Kommunikationswiderstands, welcher in Reihe zur Spannungsversorgung der Feldgeräte geschaltet ist. Eine Anordnung in der solche HART-Feldgeräte miteinander verbunden sind, ist z. B. aus der Offenlegungsschrift
US 2008/0040515 A1 bekannt geworden. Im Multidrop-Betriebsmodus beträgt die Stromaufnahme der HART-Feldgeräte gewöhnlich konstante 4 mA. Steht eine einzige Versorgungsquelle, welche einen auf 20 mA begrenzten Strom liefern kann zur Verfügung, so könnten theoretisch maximal fünf Feldgeräte parallel an dieser Quelle betrieben werden.
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In der Praxis ist es bisher an einer schaltbaren 4..20 mA Spannungsquelle kaum möglich, fünf Feldgeräte parallel an der Spannungsquelle zu betreiben, da viele Feldgeräte beim Start eine gewisse Zeit mehr Strom (Einschaltstrom) als 4 mA benötigen, bevor sie in den Multidrop-Betriebsmodus schalten und einen Konstantstrom von 4 mA einstellen. Die Summe der Einschaltströme nur zweier HART-Feldgeräte übersteigt so oft schon die im angenommenen Fall zur Verfügung stehenden 20 mA.
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Eine analoge Problematik stellt sich auch für Systeme und Feldgeräte, die bspw. nach dem Profibus-PA-Standard ausgelegt sind. Bei solchen Profibus-Feldgeräten, kann durch eine Limitierung der Energiezufuhr, z. B. aufgrund einer Ex-Zone, der maximale Strom und damit auch die Anzahl der Feldgeräte, die an ein Spannungsquelle anschliessbar sind, beschränkt sein. Gleiches gilt auch für Feldgeräte und Systeme, die gemäß dem Foundation Fieldbus-Standard ausgelegt sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Start mehrerer Feldgeräte, die gemeinsam von einer, insbesondere strombegrenzten, Spannungsversorgung mit elektrischer Energie versorgt werden, zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, die Verwendung der Vorrichtung und ein Verfahren gelöst.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung wenigstens eine Starterschaltung umfasst, welche Starterschaltung dazu dient, mindestens ein entsprechend einer vorgegebenen Reihenfolge der Feldgeräte auf ein vorhergehendes der Feldgeräte folgendes Feldgerät zumindest solange von der Spannungsversorgung zu trennen, bis das vorhergehende Feldgerät einen im Wesentlichen konstanten Strom aufnimmt, der zum Betreiben des vorhergehenden Feldgerätes in einem bestimmten Betriebsmodus dient.
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Durch die Spannungsversorgung kann eine Versorgungsspannung bereitgestellt werden, die zum Betreiben der Feldgeräte, insbesondere zum Versorgen der Feldgeräte mit elektrischer Energie, dient. Bei der Spannungsversorgung kann es sich insbesondere auch um eine strombegrenzte Spannungsversorgung handeln, d. h. der maximale Strom, den die Spannungsversorgung bereitstellen kann, ist begrenzt. Insbesondere kann mittels der Spannungsversorgung der im Wesentlichen konstante elektrische Strom bereitgestellt werden, welchen die Feldgeräte, insbesondere das vorhergehende Feldgerät, in dem bestimmten Betriebsmodus aufnimmt. Die Feldgeräte können mit einer einzigen Spannungsversorgung verbunden und von dieser Spannungsversorgung mit elektrischer Energie versorgt sein. Die Reihenfolge der Feldgeräte kann durch die Reihenfolge, in der die Feldgeräte an die Vorrichtung, bspw. von der Spannungsversorgung aus betrachtet, angeschlossen sind, vorgegeben werden. Das gemäß der vorgegebenen Reihenfolge auf ein vorhergehendes Feldgerät folgendes Feldgerät kann dann zumindest solange von der Spannungsversorgung getrennt werden, bis das vorhergehende Feldgerät einen im Wesentlichen konstanten Strom aufnimmt.
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Der aufgenommene im Wesentlichen konstante elektrische Strom kann bspw. zum Aufrechterhalten gewisser Funktionalitäten, wie bspw. dem Erfassen von Messwerten usw., der Feldgeräte, insbesondere des vorhergehenden Feldgerätes, dienen. In einer Ausgestaltung der Erfindung können somit alle an die Vorrichtung angeschlossenen Feldgeräte, die über einen bestimmten Betriebsmodus mit einer im Wesentlichen konstanten Stromaufnahme verfügen, nacheinander in diesen Betriebsmodus überführt werden. Nachdem das vorhergehende, insbesondere unmittelbar vorhergehende, Feldgerät oder sämtliche vorhergehenden Feldgeräte in dem Betriebsmodus arbeiten und also jeweils eine im Wesentlichen konstante zum Betreiben in dem bestimmten Betriebsmodus vorgesehene Stromaufnahme aufweisen, kann auch das nachfolgende Feldgerät an die Spannungsversorgung angeschlossen und/oder also mit der von der Spannungsversorgung zur Verfügung gestellten Versorgungsspannung versorgt werden. Das nachfolgende Feldgerät kann nachdem sämtliche vorhergehenden Feldgeräte, insbesondere das vorhergehende Feldgerät eine im Wesentlichen konstante Stromaufnahme aufweist, gestartet werden und bspw. auch in dem bestimmten Betriebsmodus betrieben werden. Die Feldgeräte können auf diese Weise nacheinander bzw. nicht gleichzeitig gestartet werden und dadurch die Inbetriebnahme auch von mehreren Feldgeräten, insbesondere bei einer strombegrenzten Spannungsversorgung, erfolgen.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Feldgeräte, insbesondere vermittels der Starterschaltung, parallel zueinander an eine Versorgungsleitung anschließbar, welche Versorgungsleitung zur Versorgung der Feldgeräte mit einer zur Aufnahme des im Wesentlichen konstanten Stroms erforderlichen Betriebsspannung dient. Die Reihenfolge der Feldgeräte kann auch durch die Reihenfolge in der die Feldgeräte an die Versorgungsleitung, die bspw. eine Zweileiterstromschleife ist, angeschlossen sind vorgegeben werden. Insbesondere kann die Reihenfolge der Feldgeräte entsprechend der Reihenfolge, in der die Feldgeräte bspw. von der Spannungsversorgung aus gesehen, an die Versorgungsleitung angeschlossen sind, vorgegebene werden. Um die Feldgeräte an die Spannungsversorgung anzuschließen, können die Feldgeräte bspw. parallel an eine zu diesem Zweck vorgesehene Versorgungsleitung angeschlossen werden. Durch die Starterschaltung kann diese Versorgungsleitung erweitert, d. h. fortgesetzt werden. Bspw. kann vermittels der Vorrichtung und/oder der Starterschaltung, an die die Feldgeräte angeschlossen werden, die Feldgeräte parallel zu der Versorgungsleitung angeschlossen werden. Dadurch kann auch ein Feldbussystem bspw. in Baumstruktur gebildet werden, über das die Feldgeräte nicht nur mit Energie versorgt werden, sondern auch kommunizieren können. Dafür kann bspw. auf den im Wesentlichen konstanten Strom, der von den Feldgeräten in dem bestimmten Betriebsmodus aufgenommen wird, digitale Signale, die der digitalen Kommunikation über das Feldbussystem dienen, aufmoduliert werden.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung trennt die Starterschaltung das wenigstens eine folgende Feldgerät, insbesondere nach dem Einschalten des vorhergehenden Feldgerätes mittels der Starterschaltung, für eine vorgegebene Zeitspanne von der Spannungsversorgung. Nachdem das vorhergehende Feldgerät in dem bestimmten Betriebsmodus arbeitet, kann das folgende Feldgerät mit der Spannungsversorgung verbunden werden. Das folgende Feldgerät kann nachdem es auch mit der Spannungsversorgung verbunden ist gestartet, d. h. in Betrieb genommen werden. Durch das Trennen von der Spannungsversorgung, wird auch die Versorgung des folgenden Feldgerätes mit der Versorgungsspannung unterbrochen, so dass das folgende Feldgerät keine elektrische Energie, die von der Spannungsversorgung stammt, verbraucht.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung handelt es sich bei dem vorhergehenden Feldgerät um das unmittelbar entsprechend der vorgegebenen Reihenfolge auf das nachfolgende Feldgerät vorhergehende Feldgerät.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung trennt die Starterschaltung das wenigstens eine folgende Feldgerät zumindest solange, insbesondere genau solange, von der Spannungsversorgung, bis das vorhergehende Feldgerät einen für den bestimmten Betriebsmodus des vorhergehenden Feldgerätes dienenden im Wesentlichen konstanten Strom aufnimmt.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung trennt die Starterschaltung das wenigstens eine folgende Feldgerät solange von der Spannungsversorgung, bis das vorhergehende Feldgerät einen für den bestimmten Betriebsmodus des vorhergehenden Feldgerätes dienenden im Wesentlichen konstanten Strom aufnimmt, welcher einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet bzw. unterschreitet. So kann das auf das vorhergehende Feldgerät folgende Feldgerät solange von der Spannungsversorgung getrennt bleiben, bis der Strom der von der Spannungsversorgung zur Verfügung gestellt werden kann ausreicht, um einerseits das vorhergehende Feldgerät zu betrieben und andererseits das folgende Feldgerät zu starten, d. h. einzuschalten zu können. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung bzw. die Starterschaltung vermittels entsprechender Schwellwerte ausgelegt sein, bis zu deren über- bzw. unterschreiten das folgende Feldgerät von der Spannungsversorgung getrennt verbleibt. Bei den Schwellwerten kann es sich um Stromwerte handeln, die von einer entsprechenden Schaltung mit der Stromaufnahme des vorhergehenden Feldgerätes verglichen wird.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Feldgeräte über ein Zweidraht-Feldbussystem, insbesondere über ein HART-Feldbussystem, verbunden. Die Verbindung zur Kommunikation zwischen den Feldgeräten über das Feldbussystem kann dabei über die Vorrichtung, insbesondere die Starterschaltung, und/oder bevorzugt über dieselbe Versorgungsleitung(en) erfolgen, die auch zur Energieversorgung der Feldgeräte dienen.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung erfolgt die Kommunikation über das Zweidraht-Feldbussystem über digitale Signale. Wie bereits erwähnt können zur digitalen Kommunikation zwischen den Teilnehmern des Feldbussystems, d. h. den Feldgeräten, die digitalen Signale auf den im Wesentlichen konstanten Strom aufmoduliert werden. Dies kann besonders bevorzugt gemäß dem HART-Protokoll erfolgen.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung handelt es sich bei dem vorhergehenden Feldgerät bevorzugt um ein HART-Feldgerät, das über einen Multidrop-Betriebsmodus verfügt.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung handelt es sich bei den Feldgeräten um HART-Feldgeräte, die über einen Multidrop-Betriebsmodus verfügen, und bei dem bestimmten Betriebsmodus handelt es sich um den Multidrop-Betriebsmodus.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung trennt die Starterschaltung das wenigstens eine folgende Feldgerät zumindest solange von der Spannungsversorgung, bis das vorhergehende Feldgerät, insbesondere alle entsprechend der vorgegebenen Reihenfolge dem nachfolgenden Feldgerät vorhergehenden Feldgeräte, in dem Multidrop-Betriebsmodus ist bzw. sind.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst die Starterschaltung einen Schalter, der dazu dient, das wenigstens eine folgende Feldgerät von der Spannungsversorgung zu trennen.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Starterschaltung Teil eines der Feldgeräte, insbesondere des ersten der Feldgeräte.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Vorrichtung und/oder die Starterschaltung separat von den Feldgeräten ausgeführt, insbesondere in einem separaten Gehäuse untergebracht. In diesem Fall können insbesondere mehrere der Starterschaltungen in einem Gehäuse untergebracht sein, und über Anschlüsse an dem Gehäuse kontaktiert werden. Dadurch kann eine Verbindung zwischen den Feldgräten auch durch nacheinander parallel an die Versorgungsleitung angeschlossene Starterschaltungen erfolgen, wobei an jede Starterschaltung bspw. ein Feldgerät anschliessbar ist.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Starterschaltung zwei eingangsseitige Anschlüsse auf, die zum Anschließen der Spannungsversorgung dienen. Die eingangsseitigen Anschlüsse können zum Verbinden der Vorrichtung über die Verbindungsleitung mit der Spannungsversorgung dienen. Zudem können die eingangsseitgen Anschlüsse der Vorrichtung bzw. der Starterschaltung auch zum Verbinden der Starterschaltung mit dem vorhergehenden Feldgerät und/oder einer vorhergehenden, insbesondere baugleichen, Starterschaltung dienen.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst die Starterschaltung zwei Versorgungsanschlüsse, wobei die Versorgungsanschlüsse zum Anschließen des zumindest einen vorhergehenden Feldgerätes dienen.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Starterschaltung zwei ausgangsseitige Anschlüsse auf, über die das auf das vorhergehende Feldgerät entsprechend der vorgegebenen Reihenfolge folgende Feldgerät und/oder eine weitere Starterschaltung anschließbar ist. Bei den eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Anschlüssen und/oder bei den Versorgungsanschlüssen kann es sich bspw. um Anschlussklemmen handeln.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung verfügt die Starterschaltung über eine Messeinrichtung, die dazu dient, die Stromaufnahme über die eingangsseitigen Anschlüsse, die ausgangsseitigen Anschlüsse und/oder die Versorgungsanschlüsse der Starterschaltung zu bestimmen.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung dient die Messeinrichtung dazu, die Stromaufnahme des zuletzt gestarteten Feldgerätes zu bestimmen.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist mindestens eine Auswerteelektronik vorgesehen, die dazu dient, den Schalter, der zur Trennung des folgenden Feldgerätes von der Spannungsversorgung dient, anzusteuern.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung erfolgt die Ansteuerung des Schalters durch die Auswerteelektronik in Abhängigkeit von der, insbesondere vermittels der Messeinrichtung, bestimmten Stromaufnahme über die eingangsseitigen und/oder ausgangsseitgen Anschlüsse und/oder die Versorgungsanschlüsse. Vermittels der Auswerteelektronik kann der Schalter geschlossen werden, so dass das über die ausgangsseitgen Anschlüsse eine Spannung abgreifbar ist oder der Schalter kann geöffnet werden, so dass zwischen den ausgangsseitigen Anschlüssen kein Strom fließen kann und also auch keine Spannung abgreifbar ist.
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Weiterhin wird die Aufgabe durch die Verwendung der Vorrichtung und/oder Starterschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche zur Initialisierung, insbesondere zur Inbetriebnahme, eines bestimmten Betriebsmodus eines Feldgerätes, insbesondere eines Multidrop-Betriebsmodus eines HART-Feldgerätes, gelöst.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens ein entsprechend einer vorgegebenen Reihenfolge der Feldgeräte auf ein vorhergehendes der Feldgeräte folgendes Feldgerät zumindest solange von der Spannungsversorgung getrennt wird, bis das vorhergehende Feldgerät einen für einen bestimmten Betriebsmodus des vorhergehenden Feldgerätes dienenden im Wesentlichen konstanten Strom aufnimmt. Nachdem die Stromaufnahme des vorhergehenden Feldgerätes im Wesentlichen konstant ist, kann das nachfolgende Feldgerät mit der Spannungsversorgung verbunden werden und ebenfalls in Betrieb genommen, d. h. gestartet werden.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden die Feldgeräte, insbesondere vermittels einer Starterschaltung, parallel zueinander an eine Versorgungsleitung angeschlossen, über welche Versorgungsleitung die Feldgeräte mit der Spannungsversorgung verbunden werden.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden die Feldgeräte entsprechend der vorgegebenen Reihenfolge in Betrieb genommen.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das nachfolgende Feldgerät solange, insbesondere genau solange, von der Spannungsversorgung getrennt, bis das vorhergehende Feldgerät einen im Wesentlichen konstanten Strom aufnimmt, der zum Betreiben des vorhergehenden Feldgerätes in einem bestimmten Betriebsmodus, insbesondere dem Multidrop-Betrieb, arbeitet.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird nachdem das vorhergehende Feldgerät in dem Multidrop-Betriebsmodus arbeitet, das nachfolgende Feldgerät in Betrieb genommen.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Stromaufnahme des vorhergehenden Feldgerätes und/oder wenigstens eines Teils der Feldgeräte ermittelt.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Schalter, durch den das nachfolgende Feldgerät von der Versorgungsspannung getrennt wird, in Abhängigkeit der ermittelten Stromaufnahme angesteuert.
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Die Erfindung beruht auf dem Prinzip des gestaffelten Startens von Feldgeräten. Es wird daher u. a. eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgeschlagen, welche einerseits an den, insbesondere strombegrenzten, Versorgungsanschluss (bspw. eines Wireless Adapters) angeschlossen werden kann, durch diesen versorgt wird und die andererseits angeschlossenen Feldgeräte sequentiell so startet, bis jeweils das momentan gestartete Feldgerät in den bestimmten Betriebsmodus geschaltet hat und mit einer im Wesentlichen konstanten Stromaufnahme arbeitet. Danach wird jeweils das nächste Feldgerät gestartet. Befinden sich alle angeschlossenen Feldgeräte in dem vorgesehenen Betriebsmodus, kann per Kommando oder automatisch der Feldgeräte-Bus gescannt werden und alle angeschlossenen Feldgeräte erkannt werden. Die Feldgeräte können dann Daten untereinander oder mit einem übergeordneten Leitsystem oder einer entsprechenden Steuereinheit innerhalb des Feldgeräte-Bus austauschen.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung der Erfindung,
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2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung,
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3: beispielhaft den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme eines Feldgerätes nach dem Starten des Feldgerätes, und
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4: eine schematische Darstellung der Erfindung in einer dritten Ausgestaltung.
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1 zeigt eine erste Ausgestaltung der Erfindung. Wie eingangs erwähnt, brauchen z. B. HART-Feldgeräte für gewöhnlich nach dem Einschalten eine gewisse Zeit einen höheren Strom als z. B. 4 mA (Einschaltstrom I(t), vgl. 3). Es kann daher zumindest eine Starterschaltung S4, S5, S6 vorgesehen sein, die einen Versorgungsanschluss V1, V2, V3 für eines der Feldgeräte F2, F3, F4 erst nach einer fest eingestellten Zeit, welche größer ist als die Startzeit eines zuvor gestarteten Feldgerätes F1, F2, F3, mit der Spannungsversorgung verbindet. Bspw. gilt für das Starten des dritten Feldgerätes F3, dass das dritte Feldgerät F3 erst mit der Versorgungsspannung versorgt und also gestartet wird, nachdem die Zeit, die das zweite Feldgeräte F2 zum Starten benötigt, d. h. nachdem dessen Startzeit, verstrichen ist. Genauso wird das vierte Feldgerät F4 erst mit der Versorgungsspannung versorgt und also gestartet, nachdem die Startzeit des dritten Feldgerätes F3 verstrichen ist.
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In der Ausführungsform gemäß 1 ist eine, insbesondere schaltbare und strombegrenzte 4..20 mA, Spannungsquelle PS über eine Zweidrahtleitung 2L mit der vorgeschlagenen Vorrichtung, einer sog. Starterbox SB, verbunden. Die Zweileiterstromschleife 2L ist an die eingangsseitigen Anschlüsse E der Starterbox SB angeschlossen. Eine erste, zweite und dritte Starterschaltung S4, S5, S6 sind in die Starterbox SB integriert und über die Versorgungsanschlüsse V1, V2, V3 kontaktierbar. Über einen Versorgungsanschluss V4 ist das erste Feldgerät F1 an die Starterbox angeschlossen. Das erste Feldgerät F1 ist im Ausführungsbeispiel von 1 über die Versorgungsanschlüsse V4 direkt mit den eingangsseitgen Anschlüssen E der Vorrichtung verbunden. Das zweite Feldgerät F2, das dritte Feldgerät F3 und das vierte Feldgerät F4 hingegen sind jeweils über zumindest eine Starterschaltung S4, S5, S6 mit den eingangsseitigen Anschlüssen E und also der Spannungsquelle PS verbunden. Die Feldgeräte F1, F2, F3, F4 sind somit über die Starterbox SB mit der Spannungsquelle PS verbunden bzw. über die Starterschaltungen S4, S5, S6 verbindbar. Dabei sind die Feldgeräte F1, F2, F3, F4 parallel zueinander an die Zweileiterstromschleife 2L angeschlossen.
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Alternativ können die Feldgeräte F2, F3, F4 anstelle der externen Starterbox SB über eine Starterschaltung verfügen, die innerhalb des Gehäuses des jeweiligen Feldgerätes F2, F3, F4 untergebracht ist, und insbesondere in die Betriebselektronik des jeweiligen Feldgerätes F2, F3, F4 integriert ist.
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Die Starterschaltungen S4, S5, S6 können dabei im Wesentlichen aus jeweils mindestens einem Schaltverzögerer SV1, SV2, SV3 bestehen, durch den das jeweils angeschlossene Feldgerät F2, F3, F4 erst nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit mit der Spannungsquelle PS verbunden wird. Die Verzögerungszeiten der Starterschaltungen S4, S5, S6 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass ein an eine der Starterschaltungen S4, S5, S6 angeschlossenes Feldgerät F2, F3, F4 erst mit der Spannungsquelle PS verbunden wird, wenn das vorhergehende Feldgerät bzw. die vorhergehenden Feldgeräte bereits in dem bestimmten Betriebsmodus sind. Im Fall von HART-Feldgeräten ist dies beispielsweise der Multidrop-Modus. So startet ein auf ein vorhergehendes HART-Feldgerät nachfolgendes HART-Feldgerät bspw. erst, wenn das vorhergehende HART-Feldgerät bereits im Multidrop-Betriebsmodus mit einer im Wesentlichen konstanten Stromaufnahme von 4 mA arbeitet. Die Zeit, die ein Feldgerät, zum Starten und/oder um in einem bestimmten Betriebsmodus zu arbeiten, braucht kann bspw. vom Hersteller des jeweiligen Feldgerätes angegeben werden und die Starterschaltung bzw. der Schaltverzögerer entsprechend darauf abgestimmt werden. Die Startzeit eines Feldgerätes kann aber auch gemessen und die Verzögerungszeit entsprechend eingestellt werden.
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Der Schaltverzögerer einer, mehrerer oder aller an die Starterschaltung S4, S5, S6 angeschlossenen Feldgeräte F2, F3, F4 kann dabei bspw. manuell ausgelöst werden. So können bspw. nachdem sämtliche in Betrieb zu nehmenden Feldgeräte S2, S3, S4 an die Starterbox SB angeschlossen sind, einer oder mehrere oder alle Schaltverzögerer SV1, SV2, SV3 ausgelöst werden und dadurch die angeschlossenen Feldgeräte nacheinander gestartet werden.
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Selbstverständlich können, insbesondere abhängig von der Strombegrenzung der Spannungsquelle PS und der Stromaufnahme der Feldgeräte, auch mehr als die vier in 1 gezeigten Feldgeräte F1, F2, F3, F4 an die Starterbox SB angeschlossen und in Betrieb genommen werden.
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Die Feldgeräte F1, F2, F3, F4 können insbesondere über die Zweileiterstromschleife 2L und die Starterbox SB auch ein Bussystem bilden, über welches sie Daten miteinander und/oder mit einer Steuereinheit, nicht gezeigt, austauschen. Das Bussystem kann vorzugsweise nachdem die Feldgeräte gestartet, d. h. in einem bestimmten Betriebsmodus mit einer im Wesentlichen konstanten Stromaufnahme arbeiten, ebenfalls in Betrieb genommen werden.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung. Eine Starterschaltung S1, S2, S3 erkennt hier selbstständig anhand der Stromaufnahme, wann das aktuell gestartete Feldgerät F5, F6, F7 einen bestimmten vorgegebenen Betriebsmodus mit einer im Wesentlichen konstanten Stromaufnahme, die zum Betreiben des Feldgerätes dient, erreicht hat und verbindet daraufhin das entsprechend der vorgegebene Reihenfolge der Feldgeräte nachfolgende Feldgerät mit der Spannungsversorgung PS. Die Reihenfolge der Feldgeräte kann dabei durch die Reihenfolge, in der die Feldgeräte mit der Zweileiterstromschleife 2L verbunden sind bzw. in der die Starterschaltungen, über die die Feldgeräte an die Zweileiterstromschleife angeschlossen sind, miteinander verbunden sind, vorgegeben werden. Da das Ausführungsbeispiel gemäß 2, im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, unabhängig von einer vorgegebenen, evt. an der Startzeit des jeweiligen Feldgerätes orientierten Verzögerungszeit, ist, sondern vielmehr die tatsächliche Stromaufnahme des an die Starterschaltung angeschlossenen Feldgerätes berücksichtigt, stellt das Ausführungsbeispiel gemäß 2 eine besonders bevorzugte Ausführungsform dar.
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Auch in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Feldgeräte F5, F6, F7 an eine strombegrenzte Spannungsversorgung PS angeschlossen. Jedes der Feldgeräte F5, F6, F7 verfügt über eine Starterschaltung S1, S2, S3, durch welche die Stromaufnahme des jeweiligen Feldgerätes F5, F6, F7 bestimmt wird.
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Der Aufbau einer Starterschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 wird im Folgenden anhand einer der Starterschaltungen erläutert. So verfügt die Starterschaltung S2 über mehrere Anschlüsse E2, B2, V6. Die eingangsseitigen Anschlüsse E2 können zum Verbinden mit der Spannungsversorgung PS bzw. mit einer vorhergehenden Starterschaltung S1 dienen, während die Versorgungsanschlüsse V6 zum Verbinden des Feldgerätes F6, dessen Stromaufnahme überwacht werden soll, dienen. Weiterhin sind ggfs. ausgangsseitige Anschlüsse B2 vorgesehen, die zum Verbinden des ggfs. nachfolgenden Feldgerätes F7 vorgesehen sind. Das Feldgerät F6 dessen Stromaufnahme überwacht werden soll, kann zu diesem Zweck über die Versorgungsanschlüsse V6 parallel zu den anderen Feldgeräten F5, F7 und der Zweileiterstromschleife 2L, die zur Strom-/Spannungsversorgung dient, angeschlossen sein. Eine Messeinrichtung ME2 zur Bestimmung der Stromaufnahme des Feldgerätes F6 kann dabei in der Starterschaltung S2 integriert sein. Die Messeinrichtung ME2 kann dabei bspw. zwischen der Zweileiterstromschleife 2L und den Versorgungsanschlüssen V6 für das Feldgerät F6 dessen Stromaufnahme überwacht werden soll, angeordnet sein. Die Starterschaltung S2 kann ferner über eine Steuereinheit C2 verfügen, die einen Schalter W2 ansteuert. Zudem kann die Messeinrichtung ME2 mit der Steuereinheit C2 verbunden sein, wobei durch das von der Messeinrichtung ME2 an die Steuereinheit C2 ausgegebene Signal ermittelt werden kann, ob die Stromaufnahme des angeschlossenen Feldgerätes F6 im Wesentlichen konstant ist, ob also das Feldgerät F6 in dem bestimmten Betriebsmodus, ist. Ausgehend davon kann der Schalter W2 durch die Steuereinheit C2 angesteuert werden, um das nachfolgende Feldgerät F7 bzw. die ausgangsseitigen Anschlüsse B2 der Starterschaltung S2, über die das nachfolgende Feldgerät F7 mit der Starterschaltung S2 verbunden ist, von der Spannungsquelle PS zu trennen, so dass über die ausgangsseitigen Anschlüsse keine Versorgungsspannung abgreifbar ist. Ferner kann der Schalter W2 dann eingesetzt werden, um die ausgangsseitigen Anschlüsse B2 mit der Spannungsquelle PS zu verbinden und dadurch das nachfolgende Feldgerät F7 mit der Versorgunsspannung zu versorgen.
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Durch die vorgeschlagene Erfindung lässt sich an einen strombegrenzten speisenden Ausgang einer Spannungsversorgung PS dann mehr als ein Feldgerät betreiben. Von besonderem Vorteil ist dies, wenn es sich bei der Spannungsversorgung PS um ein anderes Gerät handelt und dieses speisende Gerät über eine, insbesondere unbegrenzte, Energiequelle verfügt und die anzuschließenden Feldgeräte, bei denen es sich insbesondere um HART-Feldgeräte handeln kann, örtlich nah beieinander lokalisiert sind. In der Praxis ist dies zum Beispiel bei einem Wireless Adapter der Fall, der an ein oder mehrere Feldgeräte angeschlossen wird. So können bspw. in einem einzigen Tank/Silo mehrere Sensoren benötigt werden, welche dann ohne Aufbau einer separaten Versorgung (Loop) einen einzigen Wireless Adapter angeschlossen werden. Der Adapter selbst kann in einem solchen Fall dann über ein Netzteil oder eine andere Energiequelle mit hoher Kapazität gespeist werden.
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Die Starterschaltungen S1, S2, S3 können dabei wie in 2 gezeigt, extern, d. h. außerhalb des jeweiligen Feldgerätes angeordnet sein und bevorzugt gemeinsam in einem Gehäuse untergebracht werden und so bspw. die im Ausführungsbeispiel zu 4 angegebene Starterbox SB1 bilden. Alternativ dazu können die Starterschaltungen S1, S2, S3 innerhalb des Gehäuses des jeweiligen Feldgerätes befinden. Natürlich können auch mehr als die in 2 gezeigten Feldgeräte F5, F6, F7 miteinander, insbesondere über die Starterschaltungen S1, S2, S3, verbunden werden.
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3 zeigt den Transienten des Stromverlaufs beim Einschalten eines Feldgerätes, d. h. den Einschaltstrom I(t). Während einer Einschaltphase weist ein Feldgerät eine sehr uneinheitliche, d. h. schwankende, Stromaufnahme auf, die nach einer gewissen Zeit, einen Wert annimmt, der im Wesentlichen durch einen bestimmten Betriebsmodus vorgegeben ist und zum Betreiben des Feldgerätes dient. Der tatsächliche Verlauf der Stromaufnahme kann durch eine Hüllkurve H angenähert werden.
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4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in Form einer Starterbox SB1. Die Starterbox SB1 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 4 weist zwei eingangsseitige Anschlüsse in Form einer ersten Anschlussklemme A_IN auf, über die die Starterbox SB1 mit der Spannungsversorgung PS verbindbar ist. Weiterhin weist die Starterbox SB1 weitere Anschlussklemmen A1, A2, A3, A4 auf, die zum Anschließen von Feldgeräten dienen. Beispielhaft ist in 4 nur ein Feldgerät F8 angeschlossen. Es können natürlich auch mehr als die gezeigten vier Anschlussklemmen zum Anschließen von Feldgeräten an die Starterbox SB1 vorgesehen sein. Die Starterbox SB1 ermöglicht es dann auf einfache Weise die angeschlossenen Feldgeräte in Betrieb zu nehmen. Dafür werden die Feldgeräte nachdem Sie an die Starterbox SB1 angeschlossen wurden, der Reihe nach, d. h. sequentiell, eines nach dem anderen in Betrieb genommen.
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Bezugszeichenliste
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- PS
- Spannungsversorgung
- SB
- Starterbox
- SB1
- Starterbox
- F1
- erstes Feldgerät
- F2
- zweites Feldgerät
- F3
- drittes Feldgerät
- F4
- viertes Feldgerät
- F5
- fünftes Feldgerät
- F6
- sechstes Feldgerät
- F7
- siebtes Feldgerät
- F8
- achtes Feldgerät
- S1
- erste Starterschaltung
- S2
- zweite Starterschaltung
- S3
- dritte Starterschaltung
- S4
- vierte Starterschaltung
- S5
- fünfte Starterschaltung
- S6
- sechste Starterschaltung
- A1
- erste Anschlussklemme
- A2
- zweite Anschlussklemme
- A3
- dritte Anschlussklemme
- A4
- vierte Anschlussklemme
- A_IN
- Anschlussklemme für Spannungsversorgung Stromstärke
- t
- Zeit
- I(t)
- Verlauf der Stromaufnahme eines Feldgerätes nach dem Einschalten
- mA
- Milliampere
- ME1
- erste Messeinrichtung
- ME2
- zweite Messeinrichtung
- ME3
- dritte Messeinrichtung
- C1
- erste Steuereinheit
- C2
- zweite Steuereinheit
- C3
- dritte Steuereinheit
- W1
- erster Schalter
- W2
- zweiter Schalter
- W3
- dritte Schalter
- 2L
- Zweileiterstromschleife
- E1
- eingangsseitige Anschlüsse
- SV1
- erster Schaltverzögerer
- SV2
- zweiter Schaltverzögerer
- SV3
- dritter Schaltverzögerer
- V1
- erster Versorgungsanschluss
- V2
- zweiter Versorgungsanschluss
- V3
- dritter Versorgungsanschluss
- B1
- erster ausgangsseitiger Anschluss
- B2
- zweiter ausgangsseitiger Anschluss
- B3
- dritter ausgangsseitiger Anschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0040515 A1 [0005]
