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Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, sowie ein System und ein Verfahren zum Auffinden und Bedienen eines Feldgerätes in einer Automatisierungsanlage.
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In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also insbesondere auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
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Solche Feldgeräte sind in größeren Automatisierungsanlagen meist über einen sehr weiten Bereich verteilt und/oder an schwierig zu erreichenden Stellen, bspw. auf einem Tank, angeordnet. Im Fall einer Störung oder auch zur routinemäßigen Wartung, müssen diese Feldgeräte in möglichst kurzer Zeit identifiziert und lokalisiert werden, um vor Ort die Störung beseitigen bzw. die Wartung durchführen zu können. Neuere Feldgeräte weisen zur einfacheren Bedienung ein Funkmodul auf, mittels dem eine drahtlose Bedienung des Feldgerätes mittels eines Bedientools durchgeführt werden kann. Derartige Bedientools laufen auf einem mobilen Endgerät eigenständig ab und bauen mittels eines integrierten Funkmodules eine Verbindung zu dem Feldgerät auf. Die drahtlose Bedienung eines Feldgerätes mittels eines mobilen Endgerätes weist allerdings den Nachteil auf, dass in einer Automatisierungsanlage, in der eine Vielzahl von Feldgeräten verbaut sind, eine spezifische Auswahl eines einzigen Feldgerätes schwierig ist, da in dem Bedientool alle in Reichweite der Funkverbindung liegenden Feldgeräte zur Auswahl angezeigt werden. Somit hat ein Bediener, beispielsweise ein Servicetechniker, die Schwierigkeit genau das zur Bedienung gewollte Feldgerät, welches beispielsweise auf dem Tank angeordnet ist, für die drahtlose Bedienung auszuwählen und nicht versehentlich ein anderes Feldgerät, welches auch in der Reichweite der Funkverbindung liegt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das einfache Auffinden und Bedienen eines spezifisch ausgewählten Feldgerätes in einer Automatisierungsanlage zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch ein Feldgerät, ein System und ein Verfahren zum Auffinden und Bedienen eines Feldgerätes in einer Automatisierungsanlage gelöst.
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Hinsichtlich des Feldgerätes wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Feldgerät der Automatisierungstechnik zumindest ein Sensorelement, eine Authentifizierungseinrichtung und eine Datenübertragungseinrichtung zur drahtlosen Datenübertragung umfasst, wobei das Sensorelement zumindest ein erstes Authentifizierungsmerkmal, welches einem auf das Sensorelement eintreffenden optischen Signal aufmoduliert ist, der Authentifizierungseinrichtung zuführt, wobei die Authentifizierungseinrichtung bei erfolgreicher Authentifizierung die Datenübertragungseinrichtung für eine drahtlose Datenübertragung aktiviert und die Datenübertragungseinrichtung ein Identifikationsmerkmal zur Identifizierung des Feldgerätes aussendet, umso die drahtlose Datenübertragung mit dem Feldgerät zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird das Feldgerät mit einem photosensitiven Sensorelement ausgestattet, welches ein darauf eintreffendes optisches Signal, bspw. einen Laserstrahl, einer Authentifizierungseinrichtung zuführt. Aus sicherheitsrelevanten Gründen, ist dem optischen Signal ein erstes Authentifizierungsmerkmal aufmoduliert, welches somit ebenfalls an die Authentifizierungseinrichtung weitergeleitet wird.
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Mit der Authentifizierungseinrichtung wird sichergestellt, dass derjenige, der das optische Signal inkl. des ersten Authentifizierungsmerkmals auf das Sensorelement des Feldgerätes gerichtet hat, auch berechtigt ist dieses Feldgerät zu bedienen. Basierend auf einer erfolgreichen Authentifizierung wird eine Datenübertragungseinrichtung des Feldgerätes für eine drahtlose Datenübertragung aktiviert. Anschließend sendet die Datenübertragungseinrichtung ein dem Feldgerät eindeutig zuordenbares Identifikationsmerkmal aus, um so genau diese Feldgerät zu identifizieren.
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Auf diese Weise kann bspw. ein Servicetechniker, der mit einem mobilen Endgerät ausgestattet ist, welches ebenfalls eine zur Datenübertragungseinrichtung des Feldgerätes kompatible Datenübertragungseinrichtung aufweist, anhand des ausgesendeten Identifikationsmerkmals, das spezifisch zu bedienende Feldgerät mittels des mobilen Endgerätes bedienen. Dies geschieht typischerweise so, dass durch das Aussenden des Identifikationsmerkmal seitens des Feldgerätes, das entsprechende Feldgerät auf einer Liste eines Programms angezeigt wird, das auf dem mobilen Endgerät abläuft. Das Programm, bspw. eine App, läuft, wie bereits erwähnt auf dem mobilen Endgerät ab, und zeigt alle zur Verfügung stehenden Feldgeräte an, deren Funkmodul aktiv ist. Dies ist vergleichbar mit einer WLAN-Liste wie sie bspw. bei Laptops exisitiert, in der alle zur Verfügung stehenden drahtlosen Netzwerke angezeigt werden.
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Ein derartig ausgebildetes Feldgerät bietet somit den Vorteil, dass es bspw. über einen Laserpointer durch einen Servicetechniker einfach in einer Automatisierungsanlage durch Anvisieren ausgewählt werden kann, um anschließend die Bedienung mittels einer drahtlosen Kommunikation zu ermöglichen.
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Ferner bietet ein derartiges Feldgerät den Vorteil, dass der Energieverbrauch bzw. die Energieaufnahme der Datenübertragungseinrichtung reduziert wird, da diese standardmäßig deaktiviert ist und nur im Falle einer erfolgreichen Authentifizierung aktiviert wird.
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Darüber hinaus wird durch die Authentifizierungseinrichtung in Verbindung mit dem ersten Authentifizierungsmerkmal eine unberechtigte Bedienung des Feldgerätes verhindert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung, ist dem Feldgerät eine Seriennummer zugeordnet und das ausgesendete Identifikationsmerkmal von der Seriennummer abhängig.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, ist die Datenübertragungseinrichtung derartig ausgestaltet, dass erst nach erfolgreicher Authentifizierung eines zweiten Authentifizierungsmerkmales, die drahtlose Datenübertragung möglich ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, stellt die Datenübertragungseinrichtung eine Bluetooth-Einrichtung dar und arbeitet gemäß dem Bluetooth Standard.
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Hinsichtlich des Systems wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das System ein System zum Einsatz in der Automatisierungstechnik darstellt, welches zumindest ein Feldgerät nach wenigstens einer der vorhergehenden Ausgestaltungen, ein mobiles Endgerät und eine zur Aussendung eines optischen Signals erforderliche Signalsendeeinheit umfasst.
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Als mobiles Endgerät im Sinne der vorliegenden Erfindung, kommt im Prinzip jedes Gerät in Betracht, welches im Wesentlichen über die folgenden drei Attribute verfügt. Das erste und gleichzeitig wichtigste Attribut stellt die Möglichkeit der drahtlosen Datenübertragung dar, ferner sind die Erreichbarkeit und die Lokalisierbarkeit weitere Attribute, die ein solches mobiles Endgerät aufweist. Als mobiles Endgerät kommen beispielsweise Smartphone, Mobiltelefon, Laptop (mit UMTS), Tablet-PC, PDA, Netbook, UMPC, etc. in Betracht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung, umfasst das System eine zentrale Einheit, die mit dem mobilen Endgerät drahtlos verbindbar ist.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Systems der Automatisierungstechnik, welches nach zumindest einer der beiden vorhergehenden Ausgestaltungen ausgebildet ist, verwendet wird und das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- – Aussenden des optischen Signales, wobei dem optischen Signal das erste Authentifizierungsmerkmal aufmoduliert ist und durch Anvisierung des Sensorelementes mittels des optischen Signals das Feldgerät zur Bedienung ausgewählt wird;
- – Authentifizierung des ersten Authentifizierungsmerkmales durch eine Authentifizierungseinrichtung des Feldgerätes, wobei in dem Fall einer erfolgreichen Authentifizierung die Datenübertragungseinrichtung des Feldgerätes zur drahtlosen Datenübertragung aktiviert wird;
- – Aussenden des Identifikationsmerkmales mittels der Datenübertragungseinrichtung;
- – Empfang des ausgesendeten Identifikationsmerkmales mittels eines mobilen Endgerätes;
- – Ermittlung eines zweiten Authentifizierungsmerkmals, welches zum Aufbau einer drahtlosen Datenübertragung benötigt wird;
- – Aufbau der drahtlosen Datenübertragung zwischen dem mobilen Endgerät und der Datenübertragungseinrichtung des Feldgerätes, wobei der Aufbau der drahtlosen Datenübertragung nur bei erfolgreicher Authentifizierung des von dem mobilen Endgerät an das Feldgerät übermittelten zweiten Authentifizierungsmerkmals stattfindet;
- – Austausch von Daten zwischen dem mobilen Endgerät und dem Feldgerät. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt:
- – Deaktivierung der Datenübertragungseinrichtung nach Beendigung des Austauschs von Daten zwischen dem mobilen Endgerät und dem Feldgerät.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, greift das mobile Endgerät zur Ermittlung des zweiten Authentifizierungsmerkmals auf eine zentrale Einheit zu und ermittelt mittels der zentralen Einheit das zweite Authentifizierungsmerkmal Insbesondere wird das zweite Authentifizierungsmerkmal anhand des Identifikationsmerkmales ermittelt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, wird das zweite Authentifizierungsmerkmal von einem Bediener manuell in das mobile Endgerät eingegeben.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1: eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Auffinden und Bedienen eines Feldgerätes in einer Automatisierungsanlage.
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1 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Auffinden und Bedienen eines spezifischen Feldgerätes 1a in einer aus einer Vielzahl von Feldgeräten 1a, 1b, 1c, 1d bestehenden Automatisierungsanlage 2. In der gezeigten Darstellung umfasst die Automatisierungsanlage 2 die Feldgeräte 1a, 1b, 1c und 1d. Von diesen Feldgeräten 1a, 1b, 1c, 1d soll exemplarisch das Feldgerät 1a zum Bedienen ausgewählt werden.
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Ferner umfassen die dargestellten Feldgeräte 1a, 1b, 1c, 1d zumindest ein Sensorelement 3, ein Authentifizierungseinrichtung 4 und eine Datenübertragungseinrichtung 5, wobei das Sensorelement 3 derartig ausgestaltet ist, dass es das Auftreffen bzw. das Eintreffen eines optischen Signals 6 detektiert und das optische Signal 6 in Form eines elektrischen Signales der Authentifizierungseinrichtung 4 zuführt. Das optische Signal 6 ist beispielsweise ein Laserstrahl, welcher aus einer Signalsendeeinheit 13, bspw. einem Laserpointer, stammt. Dem optischen Signal 6 ist ein erstes Authentifizierungsmerkmal 7 aufmoduliert. Anhand dieses aufmodulierten ersten Authentifizierungsmerkmales 7, welches das Sensorelement 3 in Form eines elektrischen Signals der Authentifizierungseinrichtung 7 zuführt, aktiviert die Authentifizierungseinrichtung 4 nach erfolgreicher Authentifizierung die Datenübertragungseinrichtung 5, um so eine drahtlose Datenverbindung zur Bedienung des Feldgerätes 1a zu ermöglichen.
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Als erstes Authentifizierungsmerkmal 7 kann beispielsweise ein für die Automatisierungsanlage 2 einheitlicher Schlüssel bzw. Key dienen. Dieser lässt sich, in einfacherweise, durch den Laserpointer dem optischen Signal 6 als erstes Authentifizierungsmerkmal 7 aufmodulieren. Durch die Authentifizierung wird eine missbräuchliche Bedienung des Feldgerätes 1a verhindert, da im Falle einer Bestrahlung des Sensorelementes 3 mittels eines optischen Signals 6 ohne oder mit einem falschen ersten Authentifizierungsmerkmal 7, keine Aktivierung der Datenübertragungseinrichtung 5 stattfindet.
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Die aktivierte Datenübertragungseinrichtung 5 des Feldgerätes 1a sendet nach Aktivierung ein Identifikationsmerkmal 8 aus, um so die drahtlose Datenübertragung mit dem Feldgerät 1a zu ermöglichen. Zum Aufbau einer drahtlosen Datenverbindung ist die Datenübertragungseinrichtung 5 derartig ausgebildet, dass erst nach erfolgreicher Authentifizierung eines zweiten Authentifizierungsmerkmales 10 die Übertragung von Daten möglich ist.
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Die in 1 gezeigte Datenübertragungseinrichtung stellt eine Bluetooth-Einrichtung dar, die gemäß dem Bluetooth-Standard arbeitet.
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Im Folgenden wird auf das in 1 dargestellte Verfahren zum Auffinden bzw. zur Auswahl eines spezifischen Feldgerätes 1a in einer Automatisierungsanlage 2 und zum Bedienen dieses spezifisch ausgewählten Feldgerätes 1a eingegangen.
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Zur Auswahl eines spezifischen Feldgerätes 1a in der Automatisierungsanlage 2 wird in einem ersten Schritt das optische Signal 6, welches beispielsweise der Laserstrahl des Laserpointers darstellt, durch einen Bediener, bspw. einen Servicetechniker 15 auf das Sensorelement 3 des Feldgerätes 1a visiert bzw. gerichtet, um so das Feldgerät 1a unter den vielen Feldgeräten 1a, 1b, 1c, 1d der Automatisierungsanlage 2, zur Bedienung auszuwählen. Das ausgesendete optische Signal 6 umfasst dabei das erste Authentifizierungsmerkmal 7.
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Das Sensorelement 3 leitet das eintreffende optische Signal 6 in Form eines elektrischen Signals an die Authentifizierungseinrichtung 4 weiter, welche wie bereits erwähnt bei einer erfolgreichen Authentifizierung des ersten Authentifizierungsmerkmales 7 die Datenübertragungseinrichtung 5 aktiviert. Wohingegen bei einer nicht erfolgreichen Authentifizierung keine weiteren Schritt vorgenommen werden.
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Im nächsten Schritt, sendet die aktivierte Datenübertragungseinrichtung 5 ein Identifikationsmerkmal 8 aus, das zur Identifikation des spezifisch ausgewählten Feldgerätes 1a dient, wobei das Identifikationsmerkmal 8 im einfachsten Fall die Seriennummer umfasst oder zumindest von der Seriennummer abhängt.
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Dieses Identifikationsmerkmal 8 wird im folgenden Schritt mittels eines mobilen Endgerätes 11 empfangen. Hierzu weist das mobile Endgerät 11, für die drahtlose Datenübertragung eine zu der Datenübertragungseinrichtung 5 des Feldgerätes 1a komplementäre Einrichtung auf.
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Nach dem Empfang des Identifikationsmerkmals 8 mittels des mobilen Endgerätes 11, wird im nächsten Schritt die drahtlose Datenverbindung zwischen dem Feldgerät 1a und dem mobilen Endgerät 11 aufgebaut, wobei der Aufbau der drahtlosen Datenübertragung nur nach erfolgreicher Authentifizierung eines zweiten Authentifizierungsmerkmales 10, das von dem mobilen Endgerät 11 an das Feldgerät 1a übermittelt wird, stattfindet.
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Das zweite Authentifizierungsmerkmal 10 kann dabei entweder ein von dem Hersteller des Feldgerätes 1a vorgegebener oder ein von dem Betreiber des Feldgerätes spezifisch vergebenes Authentifizierungsmerkmal sein. Dieses zweite Authentifizierungsmerkmal 10a ist auf einer zentralen Einheit 14 zusammen mit dem Identifikationsmerkmal 8a des Feldgerätes 1a hinterlegt. Typischerweise ist auf der zentralen Einheit 14 für alle Feldgeräte 1a, 1b, 1c, 1d das entsprechende Identifikationsmerkmal 8a, 8b, 8c, 8d zusammen mit dem dazugehörigen zweiten Authentifizierungsmerkmal 10a, 10b, 10c, 10d auf der zentralen Einheit 14 hinterlegt. Auf diese Weise kann das mobile Endgerät 11 zur Ermittlung des zweiten Authentifizierungsmerkmals 10 auf die zentrale Einheit 14 zugreifen und anhand des empfangenen Identifikationsmerkmales 8a das zu diesem Feldgerät 1a zugehörige zweite Authentifizierungsmerkmal 10a ermitteln. Hierzu ist die zentrale Einheit 14 beispielsweise als Webserver ausgebildet und das mobile Endgerät 11 kann sich über einen gängigen Mobilfunkstandard, bspw. UMTS/HSDPA/HSUPA, LTE, GSM/EDGE/GPRS, CMDA mit der zentralen Einheit verbinden.
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Anhand dieses zweiten Authentifizierungsmerkmales 10 wird, wie bereits erwähnt, bei erfolgreicher Authentifizierung die drahtlose Datenübertragung zwischen dem mobilen Endgerät 11 und dem Feldgerät 1a aufgebaut. Im anschließenden Schritt, werden Daten, bspw. Daten zur Parametrierung des Feldgerätes 1a, zwischen dem Feldgerät 1a und dem mobilen Endgerät 11 ausgetauscht.
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Im letzten Schritt, wird nach dem Austausch von Daten, die drahtlose Datenübertragung zwischen dem mobilen Endgerät 11 und dem Feldgerät 1a beendet bzw. abgebaut und anschließend die Datenübertragungseinrichtung 5 des Feldgerätes 1a deaktiviert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Feldgerät
- 2
- Automatisierungsanlage
- 3
- Sensorelement
- 4
- Authentifizierungseinrichtung
- 5
- Datenübertragungseinrichtung
- 6
- Optisches Signal
- 7
- Erstes Authentifizierungsmerkmal
- 8
- Identifikationsmerkmal
- 9
- Seriennummer
- 10
- Zweites Authentifizierungsmerkmal
- 11
- Mobiles Endgerät
- 12
- Drahtlose Datenübertragung
- 13
- Signalsendeeinheit
- 14
- Zentrale Einheit
- 15
- Bediener
