DE102012112635A1

DE102012112635A1 - Funkmodul für ein Feldgerät

Info

Publication number: DE102012112635A1
Application number: DE102012112635.6A
Authority: DE
Inventors: François Ichtertz
Original assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Current assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-26
Also published as: US9730161B2; US20140170989A1

Abstract

Funkmodul (FM) für ein Feldgerät (F1), wobei das Funkmodul (FM) einen Ablaufplan (AP) enthält, demgemäß Prozessdaten, insbesondere Messdaten, von dem Feldgerät (F1) vermittels des Funkmoduls (FM) abgerufen und drahtlos an eine übergeordnete Einheit übertragen werden, wobei das Funkmodul (FM) anhand des Ablaufplans (AP) Steuersignale an das Feldgerät (F1) überträgt, die dazu dienen, die Leistungsaufnahme des Feldgerätes (F1) zu steuern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Funkmodul für ein Feldgerät sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes.
Aus dem Stand der Technik sind bereits ein Reihe von Funkmodulen bekannt geworden, die zum Nachrüsten eines Feldgerätes mit einem Funkmodul und somit zum Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung mit dem Feldgerät dienen, bekannt geworden.
Ein derartiges Funkmodul ist bspw. aus der EP 1754116 B1 bekannt geworden, welches Funkmodul an eine Feldgeräteschnittstelle oder einen herkömmlichen digitalen Schaltausgang lösbar mit der Sensorelektronik des Feldgerätes verbindbar ist.
Ferner ist aus der EP 1442338 B1 eine Vorrichtung bestehend aus einem Funkmodul und einem Feldgerät bekannt geworden, wobei das Funkmodul an eine Feldbusschnittstelle des Feldgerätes anschliessbar ist.
Ferner ist es bekannt geworden, dass das Funkmodul eine Energieversorgung beinhaltet, vermittels welcher das angeschlossene Feldgerät mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Energieversorgung erfolgt dabei über eine Energiequelle mit begrenzter Kapazität, wie bspw. eine Batterie oder einem Akku.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Betriebs- oder Standzeit eines Feldgerätes das über ein Funkmodul mit einer Energiequelle verfügt zu verlängern bzw. allgemein Energie einzusparen.
Die Aufgabe wird durch ein Funkmodul für ein Feldgerät sowie ein Verfahren zum betrieben eines Feldgerätes gelöst.
Hinsichtlich des Funkmoduls wird die Aufgabe durch Funkmodul für ein Feldgerät gelöst, wobei das Funkmodul einen Ablaufplan enthält, demgemäß Prozessdaten, insbesondere Messdaten, von dem Feldgerät vermittels des Funkmoduls abgerufen und drahtlos an eine übergeordnete Einheit übertragen werden, wobei das Funkmodul anhand des Ablaufplans Steuersignale an das Feldgerät überträgt, die dazu dienen, die Leistungsaufnahme des Feldgerätes zu steuern.
Dadurch kann in Abhängigkeit der von dem Feldgerät erforderlichen Funktion bzw. des Funktionsumfang die Leistungsaufnahme des Feldgerätes gesteuert bzw. geregelt werden. Bspw. ist es nur zu bestimmten Zeiten oder bei bestimmten vorgegebenen und in dem Ablaufplan hinterlegten Bedingungen erforderlich, ein Funksignal vermittels des Funkmoduls abzusetzen. Zu Zeitpunkten oder unter bestimmten Bedingungen ist es also nicht erforderlich, dass das Feldgerät bspw. einen Messwert bestimmt oder verarbeitet oder gewisse Funktionen ausübt. Es ist somit eine Idee der Erfindung das Feldgerät während dieser Phasen, wie bspw. für einen bestimmten Zeitraum oder bis bestimmte vorgegebene Bedingungen erfüllt sind, die Leistungsaufnahme des Feldgerätes zu reduzieren.
Der Ablaufplan kann bspw. in Form einer Tabelle, die Zeitpunkt und/oder Zeiträume umfasst, und/oder Bedingungen, wie bspw. das Vorliegen einer Diagnoseanforderung oder einer Fehlermeldung des Feldgerätes umfasst, vorliegen. Vorzugsweise ist der Ablaufplan in einer Speichereinheit des Funkmoduls gespeichert. Der Ablaufplan kann auch von dem Feldgerät bspw. nach dem Anschließen des Funkmoduls an das Feldgerät aus einer Speichereinheit des Feldgerätes an das Funkmodul übertragen werden.
In einer Ausführungsform des Funkmoduls werden die Steuersignale über eine Signalleitung, die zum Übertragen von Daten zwischen dem Feldgerät und dem Funkmodul dient, übertragen. Bei dem Steuersignal bzw. den Steuersignalen kann es sich bevorzugt um digitale Signale handeln, die über die Signalleitung von einem µC des Funkmoduls an einen µC des Feldgerätes übertragen werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls weist das Funkmodul eine entsprechende Schnittstelle zur Datenübertragung an das Feldgerät auf. Vorzugsweise können über die Schnittstelle die Steuersignale zum Steuern der Leistungsaufnahme des Feldgerätes als auch die prozessrelevanten Daten, wie bspw Messwerte oder Parameter bzw. Parameterwerte, als auch die Energieversorgung, also die Leistungsaufnahme des Feldgerätes erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls weist das Funkmodul eine Energiequelle aufweist, vermittels welcher das Feldgerät und das Funkmodul mit elektrischer Energie versorgt werden. Vorzugsweise wird das Funkmodul als auch das Feldgerät ausschließlich aus der Energiequelle des Feldgerätes mit elektrischer Energie versorgt. Bei der Energiequelle handelt es sich bspw. um eine Energiequelle wie bspw. eine Batterie oder ein Akku oder eine Brennstoffzelle um eine Energiequelle mit begrenzter Kapazität.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls verfügt das Feldgerät über verschiedene Betriebsmodi, und die Steuersignale dient dazu, das Feldgerät von einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus zu versetzen, wobei sich die Leistungsaufnahme des Feldgerätes in dem jeweiligen Betriebsmodus voneinander unterscheiden. Bspw. kann das Feldgerät derart auf das Funkmodul abgestimmt sein, bzw. können die verschiedenen Betriebsmodi des Feldgerätes dem Funkmodul bekannt sein und bspw. auch in dem Ablaufplan oder an anderer Stelle in dem Funkmodul hinterlegt also bekannt sein, dass das Funkmodul in Abhängigkeit des Ablaufplans und der von dem Feldgerät erforderlichen prozessrelevanter Daten den entsprechend erforderlichen Betriebsmodus vorgibt indem bspw. ein entsprechendes den jeweiligen Betriebsmodus hervorrufendes Steuersignal von dem Funkmodul an das Feldgerät bzw. genauer an die Betriebselektronik des Feldgerätes überträgt.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls wobei es sich bei dem ersten Betriebsmodus um einen Stromsparmodus, wie bspw. einen Sleep-Modus, einen Hibernate-Modus oder einen Standby-Modus handelt. Ferner kann es sich dabei schlicht um einen Modus des Feldgerätes handeln bei dem die Erfassung einer Messgröße unterlassen wird, um Energie zu sparen.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls wobei der zweite Betriebsmodus dazu dient, eine Prozessgröße zu ermitteln und entsprechende Prozessdaten vermittels des Funkmoduls drahtlos zu übertragen.
Bspw. kann auch ein Situation eintreten, die zwar eine Kommunikation über das Funkmodul erfordert bei der aber keine Daten aktuell aus dem Feldgerät abgerufen werden, müssen. Daher ist es nicht erforderlich, dass das Feldgerät zu diesem Zeitpunkt mit elektrischer Energie aus der Energiequelle des Funkmoduls mit elektrischer Energie versorgt wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls ist durch den Ablaufplan festgelegt, zu welchen Zeitpunkten ein Prozesswert über das Funkmodul übermittelt wird bzw. zu welchem Zeitpunkt ein Prozesswert von dem Feldgerät abgerufen wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls ist das Funkmodul über die Schnittstelle an einen feldgeräteinternen Bus anschliessbar.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls ist das Funkmodul als Adapter zum Nachrüsten des Feldgerätes mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls handelt es sich bei der Schnittstelle zw. dem Feldgerät und dem Funkmodul um eine induktive bzw. kapazitive Schnittstelle.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls sind das Funkmodul und das Feldgerät über einen Leistungssteuerungs-Bus, d.h. Power-Management-Bus, miteinander verbindbar.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Feldgerät mit einer Schnittstelle zur Datenübertragung gelöst, wobei eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Leistungsaufnahme des Feldgerätes vorgesehen ist, die vermittels der von dem Funkmodul übertragenen Steuersignale die Leistungsaufnahme des Feldgerätes steuert.
In einer Ausführungsform des Feldgeräts handelt es sich bei dem Feldgerät um ein Messgerät.
In einer weiteren Ausführungsform des Funkmoduls wird das Feldgerät vermittels des Funkmoduls mit elektrischer Energie, die über die Schnittstelle übertragen wird, versorgt.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes gelöst, wobei anhand eines in einem Funkmodul enthaltenen Ablaufplans Prozessdaten, insbesondere Messdaten, von dem Feldgerät vermittels des Funkmoduls abgerufen und drahtlos an eine übergeordnete Einheit übertragen werden, wobei das Funkmodul anhand des Ablaufplans Steuersignale an das Feldgerät überträgt, und wobei durch diese Steuersignale die Leistungsaufnahme des Feldgerätes gesteuert wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung eines an ein Feldgerät angeschlossenen Funkmoduls, und
2: eine schematische Darstellung der Schnittstelle zur Datenübertragung zw. dem Feldgerät und dem Funkmodul.
1 zeigt ein Feldgerät F1, an das ein Funkmodul FM angeschlossen ist. Das Feldgerät weist einen Messaufnehmer MA auf der zum Aufnehmen, Ermitteln oder Erfassen einer Messgröße eines Messstoffs dient. Das von dem Messaufnehmer MA erzeugte Messsignal wird bspw. über einen Analog-Digital-Wandler A/D einer Betriebselektronik BE zugeführt.
Die Betriebselektronik BE kann bspw. über eine Kommunikationseinheit K2 verfügen und ist über die Schnittstelle FS mit dem Funkmodul FM verbunden. Über die Schnittstelle FS können Daten als die zur Versorgung des Feldgerätes F1 mit elektrischer Energie bzw. der erforderlichen Spannung bzw. der dazu erforderliche Strom übertragen werden.
Zu diesem Zweck weist das Funkmodul FM eine Energieversorgungseinheit EV auf, bei der sich bspw. um eine Batterie handelt auf.
Ferner weist das Funkmodul FM eine Betriebselektronik bspw. in Form eines Mikroprozessors µC1 auf. Zudem ist ein Ablaufplan AP in dem Funkmodul FM gespeichert oder verfügbar, demgemäß das Funkmodul FM mit einer übergeordneten Einheit, wie bspw. einem Bediengerät, Funksignale absetzt, um die prozessrelevante Daten, die bspw. von dem Feldgerät stammen, enthalten.
In Abhängigkeit des Ablaufplans AP, zu englisch: „schedule“, sendet das Funkmodul FM nicht nur prozessrelevante Daten, sondern vermittels des Funkmoduls FM bzw. des Ablaufplans AP wird auch die Leistungsaufnahme des angeschlossenen Feldgerätes F1 vermittels über die Schnittstelle FS abgesetzter Steuersignale gesteuert.
Diese Steuersignale können dazu dienen, das Feldgerät F1 in bestimmte den Steuersignalen entsprechende Betriebszustände zu versetzen.
Zum Empfangen der Steuersingale kann das Feldgerät F1 ein entsprechendes Leistungsmodul M1, das zur Steuerung der Leistungsaufnahme des Feldgerätes F1 dient, enthalten. Das Funkmodul FM steuert also dieses Leistungsmodul M1 an. Das Leistungsmodul M1 kann dann bspw. über einen Transistor die Leistungsaufnahme des Feldgerätes F1 steuern und/oder mit der Betriebselektronik BE des Feldgerätes F1 kommunizieren, um einen bestimmten durch die Steuersignale vorgegebenen Betriebsmodus zu initiieren.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Schnittstelle FS zw. dem Feldgerät F1 und dem Funkmodul FM. Die Schnittstelle FS kann dabei aus einer oder mehreren Signalleitungen bestehen, die zum Übertragen von digitalen Daten zw. dem Feldgerät F1 und dem Funkmodul FM, zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder zur Übertragung eines Steuersignals von dem Funkmodul FM an das Feldgerät F1 dient bzw. dienen.
Bspw. kann die Schnittstelle FS dazu dienen, die Kommunikationseinheit K2 des Feldgerätes F1 mit der Kommunikationseinheit K1 des Funkmoduls FM zu verbinden. Ferner kann die Schnittstelle FS dazu dienen die Steuersignale, die zum Steuern der Leistungsaufnahme des Feldgerätes F1 dienen, von der Kommunikationseinheit S0 des Funkmoduls an eine entsprechende Steuereinheit S1 des Feldgerätes F1 zu übertragen, welche Steuereinheit des Feldgerätes F1 dazu dient, die Leistungsaufnahme des Feldgerätes F1 zu steuern. Zudem kann die Schnittstelle FS dazu dienen, ein Leistungsmodul M0 des Funkmoduls FM mit einem Leistungsmodul M1 des Feldgerätes F1 zu verbinden. Dies kann wie in 2 gezeigt über getrennt voneinander verlaufende Signalleitungen erfolgen.
Ferner kann, wie bspw. in 2 gezeigt, die Kommunikation zur Datenübertragung zwischen dem Feldgerät F1 und dem Funkmodul FM als auch das Empfangen und verarbeiten der Steuersignale vermittels eines Mikroprozessors µC2 des Feldgerätes F1 erfolgen.
Es wird somit erfindungsgemäß ein Funkmodul FM vorgeschlagen, dass absetzbar von dem Feldgerät F1 angeordnet werden kann und mit dem Feldgerät F1 verbindbar, bspw. über ein kabelgebundene Verbindung über die Schnittstelle FS, ist. Somit ist es möglich trotzdem das Funkmodul FM nicht standardmäßig Bestandteil des Feldgerätes F1 ist, die Leistungsaufnahme des Feldgerätes F1 vermittels des Funkmoduls FM zu steuern. Dadurch wird die Standzeit bzw. Laufzeit des Feldgerätes F1 und/oder des Funkmodul FM verlängert. Zudem ergibt sich die Möglichkeit eines einfachen Austauschs der in dem Funkmodul FM vorhandenen Energieversorgung EV wie bspw. einer Batterie.
Für die Datenübertragung der prozessrelevanten Daten zw. dem Feldgerät und dem Funkmodul kann bspw. ein 4–20mA Signal und/oder das HART-Protokoll verwendet werden.
Bezugszeichenliste

MA

Messaufnahemer

A/D

Analog-Digital-Wandler

BE

Betriebselektronik des Feldgerätes

FS

Schnittstelle

AP

Ablaufplan

K1

Drahtgebundene Kommunikationseinheit des Funkmoduls

µC1

Mikroprozessor Funkmodul

µC2

Mikroprozessor Feldgerät

RF

Drahtlose Kommunikationseinheit

A

Antenne

EV

Energieversorgung

K2

Drahtgebunden Kommunikationsschnittstelle des Feldgerätes

S1

Steuereinheit des Feldgerätes zur Leistungsaufnahme

M1

Leistungsmodul

F1

Feldgerät

FM

Funkmodul

S0

Steuereinheit zum Absetzen von Steuersignalen

EV

Energieversorgung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1754116 B1 [0003]
EP 1442338 B1 [0004]

Claims

Funkmodul (FM) für ein Feldgerät (F1), wobei das Funkmodul (FM) einen Ablaufplan (AP) enthält, demgemäß Prozessdaten, insbesondere Messdaten, von dem Feldgerät (F1) vermittels des Funkmoduls (FM) abgerufen und drahtlos an eine übergeordnete Einheit übertragen werden, wobei das Funkmodul (FM) anhand des Ablaufplans (AP) Steuersignale an das Feldgerät (F1) überträgt, die dazu dienen, die Leistungsaufnahme des Feldgerätes (F1) zu steuern.
Funkmodul (FM) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Steuersignale über eine Signalleitung, die zum Übertragen von Daten zwischen dem Feldgerät (F1) und dem Funkmodul (FM) dient, übertragen werden.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Funkmodul (FM) eine entsprechende Schnittstelle (FS) zur Datenübertragung an das Feldgerät (F1) aufweist.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Funkmodul (FM) eine Energiequelle (EV) aufweist, vermittels welcher das Feldgerät (F1) und das Funkmodul (FM) mit elektrischer Energie versorgt werden.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Feldgerät (F1) über verschiedene Betriebsmodi verfügt, und die Steuersignale dazu dienen, das Feldgerät (F1) von einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus zu versetzen, wobei sich die Leistungsaufnahme des Feldgerätes (F1) in dem jeweiligen Betriebsmodus voneinander unterscheiden.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei dem ersten Betriebsmodus um einen Stromsparmodus, wie bspw. einen Sleep-Modus, einen Hibernate-Modus oder einen Standby-Modus handelt.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Betriebsmodus dazu dient, eine Prozessgröße zu ermitteln und entsprechende Prozessdaten vermittels des Funkmoduls (FM) drahtlos zu übertragen.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei durch den Ablaufplan (AP) festgelegt ist, zu welchen Zeitpunkten ein Prozesswert über das Funkmodul (FM) übermittelt wird bzw. zu welchem Zeitpunkt ein Prozesswert von dem Feldgerät (F1) abgerufen wird.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Funkmodul über die Schnittstelle an einen feldgeräteinternen Bus anschliessbar ist.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Funkmodul (FM) als Adapter zum Nachrüsten des Feldgerätes (F1) mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle (RF, A) ausgebildet ist.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei der Schnittstelle (FS) zw. dem Feldgerät (F1) und dem Funkmodul (FM) um eine induktive bzw. kapazitive Schnittstelle (FS) handelt.
Funkmodul (FM) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Funkmodul (FM) und das Feldgerät (F1) über einen Leistungssteuerungs-Bus, d.h. Power-Management-Bus, miteinander verbindbar sind.
Feldgerät (F1) mit einer Schnittstelle zur Datenübertragung, wobei eine Steuereinrichtung (S1) zur Steuerung der Leistungsaufnahme des Feldgerätes (F1) vorgesehen ist, die vermittels der von dem Funkmodul (FM)übertragenen Steuersignale die Leistungsaufnahme des Feldgerätes (F1) steuert.
Feldgerät (F1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei es sich bei dem Feldgerät um ein Messgerät handelt.
Feldgerät (F1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Feldgerät (F1) vermittels des Funkmoduls (FM) mit elektrischer Energie, die über die Schnittstelle übertragen wird, versorgt wird.
Verfahren zum Betrieben eines Feldgerätes (F1), wobei anhand eines in einem Funkmodul (FM) enthaltenen Ablaufplans (AP) Prozessdaten, insbesondere Messdaten, von dem Feldgerät (F1) vermittels des Funkmoduls (FM) abgerufen und drahtlos an eine übergeordnete Einheit übertragen werden, wobei das Funkmodul (FM) anhand des Ablaufplans (AP) Steuersignale an das Feldgerät (F1) überträgt, und wobei durch diese Steuersignale die Leistungsaufnahme des Feldgerätes (F1) gesteuert wird.