DE102013215152A1

DE102013215152A1 - Field devices arrangement

Info

Publication number: DE102013215152A1
Application number: DE102013215152.7A
Authority: DE
Inventors: Fritz VOLKERT; Martin Schmidt
Original assignee: Micropatent BV
Current assignee: Micropatent BV
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Feldgeräteanordnung, mit mindestens einem Feldgerät, einer Steuereinheit sowie einem Feldbus (2), über den das Feldgerät und die Steuereinheit miteinander kommunizieren. Erfindungsgemäß weist die Feldgeräteanordnung zudem mindestens eine Energiewandleranordnung (3) und mindestens eine Primärbatterie (4) zur Versorgung des Feldgerätes mit elektrischer Energie auf, sowie eine Energiesteuerungseinheit (5), die in Abhängigkeit von der Menge der von der Energiewandleranordnung (3) bereitgestellten elektrischen Energie den Anteil der Primärbatterie (4) an der dem Feldgerät zur Verfügung gestellten elektrischen Energie steuert.The invention relates to a field device arrangement comprising at least one field device, a control unit and a field bus (2) via which the field device and the control unit communicate with one another. According to the invention, the field device arrangement additionally has at least one energy converter arrangement (3) and at least one primary battery (4) for supplying the field device with electrical energy, and a power control unit (5) which depends on the amount of electrical energy provided by the energy converter arrangement (3) controls the proportion of the primary battery (4) to the electrical energy provided to the field device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feldgeräteanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 umfassend mindestens ein Feldgerät, eine Steuereinheit sowie einen Feldbus, über den das Feldgerät und die Steuereinheit miteinander kommunizieren. The invention relates to a field device arrangement according to the preamble of claim 1 comprising at least one field device, a control unit and a field bus, via which the field device and the control unit communicate with each other.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Feldgeräte (z. B. in Form von Sensoren und/oder Stellgliedern) über einen Datenbus („Feldbus“) miteinander zu verbinden. Über den Feldbus können die Sensoren/Stellglieder untereinander kommunizieren, wobei unterschiedliche Kommunikationsprotokolle (z.B. das „Highway Adressable Remote Transducer“ – HART-Protokoll) zum Einsatz kommen können. Ein derartiger Feldbus ist z. B. in der DE 10 2010 042 199 A1 beschrieben. It is known from the prior art to connect field devices (eg in the form of sensors and / or actuators) to one another via a data bus ("field bus"). The sensors / actuators can communicate with each other via the fieldbus, whereby different communication protocols (eg the "Highway Addressable Remote Transducer" - HART protocol) can be used. Such a fieldbus is z. B. in the DE 10 2010 042 199 A1 described.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, den an den Feldbus angeschlossenen Feldgeräten auf möglichst effiziente Weise Energie zur Verfügung zu stellen. The problem underlying the invention is to provide the field devices connected to the field bus in the most efficient way energy available.

Dieses Problem wird durch die Feldgeräteanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This problem is solved by the field device arrangement with the features according to claim 1. Further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Danach wird eine Feldgeräteanordnung zur Verfügung gestellt, mit

– mindestens einem Feldgerät;
– einer Steuereinheit;
– einem Feldbus, über den das Feldgerät und die Steuereinheit miteinander kommunizieren;
– mindestens einer Energiewandleranordnung und mindestens einer Primärbatterie zur Versorgung des Feldgerätes mit elektrischer Energie; sowie
– einer Energiesteuerungseinheit, die in Abhängigkeit von der Menge der von der Energiewandleranordnung bereitgestellten elektrischen Energie den Anteil der Primärbatterie, d.h. den Anteil der dem Feldgerät von der Primärbatterie bereitgestellten Energie, an der dem Feldgerät (insgesamt, d.h. von der Primärbatterie als auch von der Energiewandleranordnung) zur Verfügung gestellten elektrischen Energie steuert.

Thereafter, a field device arrangement is provided with

- at least one field device;
A control unit;
A field bus via which the field device and the control unit communicate with each other;
- At least one energy converter arrangement and at least one primary battery for supplying the field device with electrical energy; such as
- A power control unit, depending on the amount of electrical energy provided by the energy converter assembly, the proportion of the primary battery, ie the proportion of the field device from the primary battery energy provided at the field device (in total, ie from the primary battery as well as the energy converter arrangement ) provides electrical energy.

Beispielsweise ist das Feldgerät in Form eines Sensors ausgebildet, z.B. in Form eines Temperatur- oder Vibrationssensors. Selbstverständlich können auch andere Arten von Sensoren verwendet werden. Insbesondere ist mindestens ein weiteres Feldgerät in Form eines Stellgliedes (Aktuator) vorhanden, das in Abhängigkeit von einer vom Sensor erfassten Messgröße, d.h. in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal, das der Sensor bei Erfassen der Messgröße erzeugt, eine Vorrichtung steuert oder auf sonstige Weise auf seine Umgebung einwirkt. Denkbar ist auch, dass die erfindungsgemäße Feldgeräteanordnung mindestens ein Feldgerät in Form einer Funkkommunikationseinheit umfasst. Insbesondere ist die Funkkommunikationseinheit ausgebildet, über den Feldbus Daten (z.B. Messdaten eines Sensors) zu empfangen und drahtlos an einen Empfänger (der insbesondere entfernt zu dem Feldbus positioniert ist) zu senden. For example, the field device is in the form of a sensor, e.g. in the form of a temperature or vibration sensor. Of course, other types of sensors may be used. In particular, at least one further field device in the form of an actuator (actuator) is present, which is dependent on a measured variable detected by the sensor, i. in response to an electrical signal generated by the sensor upon detection of the measurement, controls a device or otherwise acts on its environment. It is also conceivable that the field device arrangement according to the invention comprises at least one field device in the form of a radio communication unit. In particular, the radio communication unit is configured to receive data (e.g., measurement data from a sensor) via the fieldbus and transmit it wirelessly to a receiver (which is particularly remote from the fieldbus).

Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei einem „Feldgerät“ nicht unbedingt um ein Gerät handelt, das für den Außeneinsatz geeignet ist. Denkbar ist vielmehr durchaus, dass das Feldgerät im Innern eines Gebäudes verwendet wird. Die Bezeichnung „Feldgerät“ bezieht sich insofern insbesondere auf alle Geräte, die entfernt von der Steuereinheit positionierbar sind; z.B. außerhalb von Schaltschränken oder Leitwarten. It should be noted that a "field device" is not necessarily a device suitable for outdoor use. Rather, it is conceivable that the field device is used inside a building. The term "field device" refers insofar in particular to all devices that can be positioned away from the control unit; e.g. outside of control cabinets or control rooms.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Energiesteuerungseinheit so ausgelegt, dass sie in Abhängigkeit von der Menge der von der Energiewandleranordnung bereitgestellten elektrischen Energie eine Energieversorgung des Feldgerätes entweder nur durch elektrische Energie der Primärzelle oder nur durch elektrische Energie der Energiewandleranordnung bewirkt. According to one embodiment of the invention, the energy control unit is designed such that, depending on the amount of electrical energy provided by the energy converter arrangement, it effects a power supply of the field device either only by electrical energy of the primary cell or only by electrical energy of the energy converter arrangement.

Insbesondere sind die Energiewandleranordnung und die Primärbatterie zumindest mittelbar über eine Schalteinheit mit dem Feldgerät verbunden, wobei die Energiesteuerungseinheit die Schalteinheit so schaltet, dass entweder die Primärbatterie oder die Energiewandleranordnung mit dem Feldgerät verbunden ist. In particular, the energy converter arrangement and the primary battery are at least indirectly connected via a switching unit to the field device, wherein the energy control unit switches the switching unit so that either the primary battery or the energy converter arrangement is connected to the field device.

Die Energie der Primärbatterie und/oder der Energiewandleranordnung wird dem Feldgerät z. B. über den Feldbus zugeführt. Denkbar ist allerdings auch, dass die Energie der Primärbatterie und/oder der Energiewandleranordnung dem Feldgerät über mindestens eine zum Feldbus separate Leitung zugeführt wird. The energy of the primary battery and / or the energy converter arrangement is the field device z. B. supplied via the fieldbus. However, it is also conceivable that the energy of the primary battery and / or the energy converter arrangement is supplied to the field device via at least one line separate from the fieldbus.

Gemäß einer anderen Variante der Erfindung weist die Energiewandleranordnung einen Energiewandler sowie einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie, die von dem Energiewandler erzeugt wurde, auf. Der Energiewandler ist insbesondere ausgebildet, thermische, mechanische, solare Energie (d.h. insbesondere Strahlungsenergie) und/oder Energie sonstiger elektromagnetischer Wellen in elektrische Energie umzuwandeln. Beispielsweise handelt es sich bei dem Energiewandler um einen Thermogenerator, der nach dem Seebeck-Effekt unter Einwirkung eines Temperaturgradienten elektrische Energie erzeugt. According to another variant of the invention, the energy converter arrangement has an energy converter and an energy store for storing electrical energy generated by the energy converter. The energy converter is particularly adapted to convert thermal, mechanical, solar energy (i.e., in particular radiant energy) and / or energy of other electromagnetic waves into electrical energy. For example, the energy converter is a thermogenerator that generates electrical energy under the effect of a temperature gradient after the Seebeck effect.

Denkbar ist auch, dass die Energiewandleranordnung mehrere Energiewandler aufweist, wobei die von den Energiewandlern erzeugte elektrische Energie z.B. in einem gemeinsamen Energiespeicher gespeichert wird. Der Energiespeicher ist z. B. in Form einer aufladbaren Batterie ausgebildet, die über eine Batteriesteuerung mit dem Energiewandler (bzw. den mehreren Energiewandlern) verbunden ist. Die aufladbare Batterie ist z.B. auswechselbar ausgebildet und entsprechend insbesondere nicht verkapselt. Die Feldgeräteanordnung kann zudem eine Schutzschaltung zum Schutz der aufladbaren Batterie aufweisen. It is also conceivable that the energy converter arrangement comprises a plurality of energy converters, wherein the electrical energy generated by the energy converters is stored for example in a common energy storage. The energy storage is z. B. in the form of a rechargeable battery, which is connected via a battery control with the energy converter (or the plurality of energy converters). The rechargeable battery is formed, for example interchangeable and accordingly not encapsulated in particular. The field device arrangement can also have a protection circuit for protecting the rechargeable battery.

Die Energiesteuerungseinheit ist insbesondere über eine Schnittstelle (z. B. nach Art eines Modem, etwa eines HART-Modems) mit dem Feldbus verbunden. The energy control unit is in particular connected to the fieldbus via an interface (eg in the manner of a modem, for example a HART modem).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bildet der mindestens eine Energiewandler und die Energiesteuerungseinheit eine Einheit (ein Modul), d. h. sie sind z. B. in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und/oder an einer gemeinsamen Schaltplatine ausgebildet. Auch die oben erwähnte Schalteinheit kann Bestandteil des Moduls sein und zusammen mit dem Energiewandler (bzw. den mehreren Energiewandlern) und der Energiesteuerungseinheit an einer Schaltplatine ausgebildet sein. Des Weiteren könnte auch eine aufladbare Batterie, eine Batterieüberwachungseinheit(s.u.) und/oder eine Primärzelle Bestandteil des Moduls sein. According to a further embodiment of the invention, the at least one energy converter and the energy control unit form a unit (a module), i. H. they are z. B. arranged in a common housing and / or formed on a common circuit board. Also, the above-mentioned switching unit may be part of the module and be formed together with the energy converter (or the plurality of energy converters) and the power control unit on a circuit board. Furthermore, a rechargeable battery, a battery monitoring unit (see above) and / or a primary cell could also be part of the module.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung stellt die Energiewandleranordnung Zustandsinformationen auf dem Feldbus bereit, wobei das Feldgerät insbesondere ausgebildet ist, die Zustandsinformationen zu empfangen und in Abhängigkeit von den Zustandsinformationen seinen Betriebszustand zu wählen (insbesondere zu ändern). According to another embodiment of the invention, the energy converter arrangement provides state information on the field bus, wherein the field device is in particular designed to receive the state information and to select (in particular to change) its operating state as a function of the state information.

Die Zustandsinformation enthält beispielsweise eine Information bezüglich der von der Energiewandleranordnung aktuell bereitgestellten Energie, wobei das Feldgerät z.B. seine effektive Betriebsdauer in Abhängigkeit von dieser Information wählt. Denkbar ist, dass das Feldgerät periodisch von einem energiesparenden Zustand („Schlafmodus“) in einen Arbeitszustand geschaltet wird. Beispielsweise wird die Zeitdauer, während der sich das Feldgerät in dem Schlafmodus befindet, in Abhängigkeit von der aktuell von der Energiewandleranordnung bereitgestellten Energie eingestellt. The state information includes, for example, information regarding the energy currently provided by the energy converter device, the field device e.g. selects its effective operating time depending on this information. It is conceivable that the field device is periodically switched from an energy-saving state ("sleep mode") to a working state. For example, the time period during which the field device is in the sleep mode is set in dependence on the energy currently provided by the energy converter arrangement.

Alternativ oder zusätzlich zu der Information bezüglich der von der Energiewandleranordnung aktuell bereitgestellten Energie können Zustandsinformationen bezüglich anderer Komponenten der Feldgeräteanordnung auf dem Feldbus bereitgestellt werden, beispielsweise Informationen betreffend die Temperatur im Bereich des Energiewandlers, die von dem jeweiligen Energiewandler aktuell bereitgestellte Leistung, die aktuell aktive Energiequelle (Primärbatterie oder Energiewandleranordnung), die Temperatur der Primärbatterie, die Spannung der Primärbatterie, die Spannung des Energiespeichers der Energiewandleranordnung, den Ladezustand des Energiespeichers der Energiewandleranordnung und/oder die Gesamtbetriebszeit einer Komponente der Feldgeräteanordnung (etwa der Energiewandleranordnung und oder zumindest eines der Feldgeräte). As an alternative or in addition to the information regarding the energy currently provided by the energy converter arrangement, state information regarding other components of the field device arrangement can be provided on the fieldbus, for example information about the temperature in the area of the energy converter, the power actually provided by the respective energy converter, the currently active energy source (Primary battery or energy converter assembly), the temperature of the primary battery, the voltage of the primary battery, the voltage of the energy storage of the energy converter assembly, the state of charge of the energy storage of the energy converter assembly and / or the total operating time of a component of the field device arrangement (such as the energy converter arrangement and or at least one of the field devices).

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the figures. Show it:

1 schematisch eine Feldgeräteanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 1 schematically a field device arrangement according to a first embodiment of the invention; and

2 eine Feldgeräteanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 a field device arrangement according to a second embodiment of the invention.

Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Feldgeräteanordnung 1 umfasst einen Feldbus in Form eines HART-Busses 2, wobei der HART-Bus 2 als Zwei-Draht-HART-Bus ausgebildet ist. Über den HART-Bus 2 können mindestens ein Feldgerät (z. B. ein Sensor) mit einer Steuereinheit (nicht dargestellt) miteinander kommunizieren. In the 1 illustrated field device arrangement according to the invention 1 includes a field bus in the form of a HART bus 2 , where the HART bus 2 is designed as a two-wire HART bus. About the HART bus 2 For example, at least one field device (eg a sensor) can communicate with a control unit (not shown).

Die Feldgeräteanordnung 1 weist des Weiteren eine Energiewandleranordnung 3 auf, die eine Mehrzahl (vier) von Energiewandlern 31 umfasst und zur Versorgung des mindestens einen Feldgerätes dient. In den 1 und 2 sind die Signalleitungen gestrichelt und die Energieleitungen durchgezogen gezeichnet. The field device arrangement 1 further includes an energy converter arrangement 3 on which a plurality (four) of energy converters 31 includes and serves to supply the at least one field device. In the 1 and 2 the signal lines are dashed and the power lines drawn through.

Die Energiewandler 31 (die z.B. jeweils mit Spannungskonvertern 35 zusammenwirken; s.u.) bilden nicht unbedingt eine Einheit dar, vielmehr können sie beabstandet voneinander und von einer weiter unten beschriebenen Batterieüberwachungseinheit 34 und einem Energiespeicher 32 angeordnet (und etwa mit diesen Komponenten über Kabel verbunden) sein. Beispielsweise werden die Energiewandler 31 jeweils so platziert, dass sie eine möglichst große Menge an beispielsweise Wärmeenergie, Vibrationen, Sonneneinstrahlung erfahren. The energy converters 31 (eg, each with voltage converters 35 cooperate; su) do not necessarily constitute a unit, but may be spaced apart from each other and from a battery monitoring unit described below 34 and an energy store 32 arranged (and about these components connected via cable). For example, the energy converters 31 each placed so that they experience the largest possible amount of, for example, heat energy, vibration, sunlight.

Selbstverständlich kann die Energiewandleranordnung 3 mehr oder weniger als die dargestellten vier Energiewandler 31 aufweisen. Den Energiewandlern 31 ist wie bereits erwähnt jeweils ein Spannungskonverter 35 zugeordnet, der dazu dient, die von den Energiewandlern 31 erzeugte Spannung in einer andere (z.B. höhere Spannung) zu konvertieren. Die Spannungskonverter 35 sind z.B. jeweils nach Art eines Aufwärtswandlers ausgebildet. Gemäß 1 bilden die Energiewandler 31 und die Spannungskonverter 35 jeweils eine Einheit, wobei sie insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und/oder an einer gemeinsamen Schaltplatine angeordnet sind. Denkbar ist jedoch auch (vgl. 2), dass es sich bei den Energiewandlern 31 und den Spannungskonvertern um separate Komponenten handelt. Of course, the energy converter arrangement 3 more or less than the four illustrated energy converters 31 exhibit. The energy converters 31 is as already mentioned in each case a voltage converter 35 which is used by the energy converters 31 to convert generated voltage into another (eg higher voltage). The voltage converter 35 For example, each formed in the manner of an up-converter. According to 1 form the energy converters 31 and the voltage converters 35 one unit each, in particular in a common housing arranged and / or arranged on a common circuit board. However, it is also conceivable (cf. 2 ) that it is the energy converters 31 and the voltage converters are separate components.

Die Energiewandleranordnung 3 umfasst darüber hinaus einen Energiespeicher in Form einer aufladbaren Batterie 32, mit der die Spannungskonverter 35 über einen Combiner (Kombinierer) 33 verbunden sind und die ausgebildet ist, zumindest einen Teil der von den Energiewandlern 31 erzeugten Energie zu speichern. Zur Steuerung des Ladens und Entladens der Batterie 32 ist zwischen den Combiner 33 und die Batterie 32 eine Batterieüberwachungseinheit 34 geschaltet, die insbesondere dem Schutz der aufladbarern Batterie 32 dient. Die Batterieüberwachungseinheit 34 umfasst eine Ladungs- sowie eine Entladungssteuerungssektion 341, 342. Eine Batterieladestandsüberwachung („fuel gauge“) 36 ermittelt den aktuellen Ladestand der Batterie und kommuniziert diesen an eine weiter unten erläuterte Energiesteuerungseinheit 5. The energy converter arrangement 3 In addition, it includes an energy store in the form of a rechargeable battery 32 with which the voltage converter 35 via a combiner 33 are connected and which is formed, at least part of the energy converters 31 to save generated energy. For controlling the charging and discharging of the battery 32 is between the combiner 33 and the battery 32 a battery monitoring unit 34 In particular, the protection of the rechargeable battery 32 serves. The battery monitoring unit 34 includes a charge and a discharge control section 341 . 342 , A battery gauge ("fuel gauge") 36 Determines the current charge level of the battery and communicates it to a power control unit explained below 5 ,

Des Weiteren umfasst die Feldgeräteanordnung 1 eine Primärbatterie 4, wobei sowohl die Energiewandleranordnung 3 (d.h. die aufladbare Batterie 32) als auch die Primärbatterie 4 zur Versorgung zumindest eines der an dem HART-Bus angeschlossenen Feldgeräte dient. Insbesondere werden sämtliche mit dem HART-Bus verbundene Feldgeräte über die Primärbatterie 4 und die Energiewandleranordnung 3 versorgt. Bei Vorhandensein einer aufladbaren Batterie wird insbesondere zuerst aus dieser versorgt. Erst, wenn die aufladbare Batterie 32 entladen ist, erfolgt die Versorgung aus der Primärbatterie 4. Unabhängig davon füllen die Energiewandler 31 unter Aufsicht der Batterieüberwachungseinheit die aufladbare Batterie 32. Zwischen der Primärbatterie 4 und der Schalteinheit 6 befindet sich eine (weitere) Batterieladestandsüberwachung 41, die zur Überwachung des Ladezustandes (Restkapazität) der Primärbatterie 4 dient. Furthermore, the field device arrangement comprises 1 a primary battery 4 where both the energy converter arrangement 3 (ie the rechargeable battery 32 ) as well as the primary battery 4 for supplying at least one of the field devices connected to the HART bus. In particular, all field devices connected to the HART bus are connected via the primary battery 4 and the energy converter arrangement 3 provided. In the presence of a rechargeable battery is in particular supplied first from this. Only when the rechargeable battery 32 discharged, the supply is from the primary battery 4 , Regardless, the energy converters are filling up 31 under the supervision of the battery monitoring unit the rechargeable battery 32 , Between the primary battery 4 and the switching unit 6 there is a (further) battery charge monitor 41 for monitoring the state of charge (remaining capacity) of the primary battery 4 serves.

Darüber hinaus weist die Feldgeräteanordnung 1 eine Energiesteuerungseinheit 5 auf, die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Menge der von Energiewandleranordnung 3, d.h. insbesondere in Abhängigkeit von der von der aufladbaren Batterie 32 bereitgestellten elektrischen Energie den Anteil der von der Primärbatterie 4 an der dem Feldgerät insgesamt zur Verfügung gestellten elektrischen Energie steuert. Hierfür ist die Energiesteuerungseinheit 5 mit einer Schalteinheit 6 verbunden, die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem (elektrischen) Signal der Energiesteuerungseinheit 5 entweder die Primärbatterie 4 oder die Energiewandleranordnung 3 über eine zum HART-Bus 2 separate Leitung 8 mit einem an den HART-Bus 2 angeschlossenen Feldgerät zu verbinden. In addition, the field device arrangement 1 an energy control unit 5 which is formed, depending on the amount of energy converter arrangement 3 , ie in particular depending on the rechargeable battery 32 provided electric energy the proportion of the primary battery 4 controls at the total power provided to the field device provided electrical energy. This is the energy control unit 5 with a switching unit 6 connected, which is formed in response to an (electrical) signal of the power control unit 5 either the primary battery 4 or the energy converter arrangement 3 over to the HART bus 2 separate line 8th with one to the HART bus 2 connected field device to connect.

In der in 1 gezeigten Darstellung befindet sich die Schalteinheit 6 in einer Stellung, in der sie die Primärbatterie 4 mit dem Feldgerät verbindet, während die Verbindung zwischen der aufladbaren Batterie 32 und dem Feldgerät (und damit zwischen der Energiewandleranordnung 3 und dem Feldgerät) unterbrochen ist. Insbesondere wird die Energiesteuerungseinheit 5 die Schalteinheit 6 in diese Stellung bringen, d.h. die Versorgung des (der) Feldgeräte(s) auf Versorgung durch die Primärbatterie 4 umstellen, wenn die von der aufladbaren Batterie 32 bereitgestellte Spannung unter einen vorgebbaren Spannungswert fällt. In the in 1 shown representation is the switching unit 6 in a position in which they are the primary battery 4 connects to the field device while the connection between the rechargeable battery 32 and the field device (and thus between the energy converter arrangement 3 and the field device) is interrupted. In particular, the power control unit becomes 5 the switching unit 6 in this position, ie the supply of (the) field device (s) for supply by the primary battery 4 change over when the from the rechargeable battery 32 provided voltage falls below a predetermined voltage value.

Die Energiesteuerungseinheit 5 ist zudem über eine Schnittstelle in Form eines HART-Modems 7 mit dem HART-Bus 2 verbunden. Über das HART-Modem 7 können einerseits Informationen, die auf dem Feldbus verfügbar sind, von der Energiesteuerungseinheit 5 erfasst und andererseits Information von der Energiesteuerungseinheit 5 auf dem HART-Bus 2 bereitgestellt werden. Denkbar ist, dass die Energiewandleranordnung 3 (umfassend insbesondere die Energiewandler 31, die Spannungskonverter 35, die aufladbare Batterie 32, die Energiesteuerungseinheit 5, die Batterieüberwachungseinheit 34, die Primärbatterie und/oder die Batterieladestandsüberwachung 36, 41 und die Schalteinheit 6 (oder auch nur einige dieser Komponenten) ein gemeinsames Modul bilden und entsprechend z.B. an einer gemeinsamen Leiterplatte ausgebildet und/oder in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. The energy control unit 5 is also via an interface in the form of a HART modem 7 with the HART bus 2 connected. About the HART modem 7 On the one hand, information that is available on the fieldbus can be obtained from the energy control unit 5 detected and on the other hand information from the power control unit 5 on the HART bus 2 to be provided. It is conceivable that the energy converter arrangement 3 (including in particular the energy converters 31 , the voltage converter 35 , the rechargeable battery 32 , the energy control unit 5 , the battery monitoring unit 34 , the primary battery and / or the battery level monitor 36 . 41 and the switching unit 6 (or even only some of these components) form a common module and are formed accordingly, for example, on a common circuit board and / or housed in a common housing.

Die Steuerung der Schalteinheit 6 durch die Energiesteuerungseinheit 5 kann in Abhängigkeit von einer auf dem HART-Bus verfügbaren Information erfolgen. Denkbar ist auch, dass auch die Energiesteuerungseinheit 5 Informationen auf den HART-Bus 2 gibt, die von den angeschlossenen Feldgeräten ausgelesen werden können. Beispielsweise können über die Energiesteuerungseinheit 5 und das Modem 7 Zustandsinformationen in Bezug auf die Energiewandleranordnung 3 zur Verfügung gestellt werden, insbesondere der Wert der aktuell von den jeweiligen Energiewandlern 31 und/oder der aufladbaren Batterie 32 bereitgestellten elektrischen Energie oder Spannung. The control of the switching unit 6 through the power control unit 5 can be done depending on information available on the HART bus. It is also conceivable that the energy control unit 5 Information on the HART bus 2 which can be read out by the connected field devices. For example, via the power control unit 5 and the modem 7 State information relating to the energy converter arrangement 3 be made available, in particular the value of the current energy converters 31 and / or the rechargeable battery 32 provided electrical energy or voltage.

Die Feldgeräte sind dann insbesondere so ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit von den auf dem HART-Bus 2 bereitgestellten Zustandsinformationen betreffend die Energiewandleranordnung 3 ihren Betriebszustand wählen. Denkbar ist z. B., dass es sich bei dem Feldgerät um ein Messgerät handelt, das in Abhängigkeit von den auf dem Bus 2 bereitstehenden Zustandsinformation seinen Messzyklus einstellt; z. B. die Zeiträume, in denen sich das Messgerät in einem energiesparenden Schlafmodus befindet, verkürzt oder verlängert. The field devices are then in particular designed so that they depend on the HART bus 2 provided state information concerning the energy converter arrangement 3 select their operating state. It is conceivable z. B. that the field device is a measuring device, which depends on the on the bus 2 ready status information sets its measuring cycle; z. As the periods in which the meter is in an energy-efficient sleep mode, shortened or extended.

2 stellt eine Feldgeräteanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 werden die Feldgeräte hier nicht über eine zum HART-Bus 2 separate Leitung (wie die Leitung 8 in 1) mit Energie versorgt, sondern über den HART-Bus 2 selber. Dies ist dadurch realisiert, dass die Schalteinheit 6 über eine HART-Schnittstelle 9 mit dem HART-Bus 2 verbunden ist, so dass in Abhängigkeit von der Stellung der Schalteinheit 6 entweder Energie der aufladbaren Batterie 32 oder Energie der Primärbatterie 4 in den HART-Bus 2 eingespeist und zu den (nicht dargestellten) Feldgeräten geleitet wird. 2 illustrates a field device arrangement according to a second embodiment of the invention. Compared to the first embodiment of 1 The field devices here are not connected to the HART bus 2 separate line (like the line 8th in 1 ) but via the HART bus 2 himself. This is realized by the fact that the switching unit 6 via a HART interface 9 with the HART bus 2 is connected, so that, depending on the position of the switching unit 6 either energy of the rechargeable battery 32 or energy of the primary battery 4 in the HART bus 2 is fed and directed to the field devices (not shown).

Die übrigen Komponenten des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels entsprechen denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, wobei jedoch die Spannungskonverter 35 beabstandet von den Energiewandlern 31 angeordnet sind. Dies ist natürlich nicht zwingend; vielmehr könnten die Spannungskonverter 35 auch wie in 1 eine Einheit mit den Energiewandlern 31 bilden. The remaining components of in 2 shown embodiment correspond to those of the first embodiment, but wherein the voltage converter 35 spaced from the energy converters 31 are arranged. Of course this is not mandatory; rather, the voltage converters could 35 also like in 1 a unit with the energy converters 31 form.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Feldgeräteanordnung Field devices arrangement
2 2: HART-Bus HART bus
3 3: Energiewandleranordnung Energy conversion device
4 4: Primärbatterie primary battery
5 5: Energiesteuerungseinheit Power control unit
6 6: Schalteinheit switching unit
7 7: Modem modem
8 8th: Leitung management
9 9: HART-Schnittstelle HART interface
31 31: Energiewandler energy converters
32 32: aufladbare Batterie rechargeable battery
33 33: Combiner Assemblers
34 34: Batterieüberwachungseinheit Battery monitoring unit
35 35: Spannungskonverter voltage converter
36, 41 36, 41: Batterieladestandsüberwachung Battery level monitoring
341 341: Ladungssteuerungssektion Charge control section
342 342: Entladungssteuerungssektion Discharge control section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010042199 A1 [0002]

Claims

Field device arrangement, with - at least one field device; A control unit; A fieldbus ( 2 ), via which the field device and the control unit communicate with each other, characterized by - at least one energy converter arrangement ( 3 ) and at least one primary battery ( 4 ) for supplying the field device with electrical energy; and - an energy control unit ( 5 ), which depends on the amount of energy used by the energy converter ( 3 ) provides the proportion of the primary battery ( 4 ) controls the electrical energy provided to the field device.

Field device arrangement according to claim 1, characterized in that the energy control unit ( 5 ) is designed so that it depends on the amount of energy used by the energy converter ( 3 ) provided electrical energy of the field device either only by electrical energy of the primary cell ( 4 ) or only by electrical energy of the energy converter arrangement ( 3 ) causes.

Field device arrangement according to claim 2, characterized in that the energy converter arrangement ( 3 ) and the primary battery ( 4 ) via a switching unit ( 6 ) are connected to the field device, the energy control unit ( 6 ) the switching unit ( 6 ) so that either the primary battery ( 4 ) or the energy converter arrangement ( 3 ) is connected to the field device. This is identical to claim 2, in which only the switch 6 was not mentioned. If the block diagram is valid, this switch must be there in any case.

Field device arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the energy of the energy converter arrangement ( 3 ) and / or the primary battery ( 4 ) the field device via the fieldbus ( 2 ) is supplied.

Field device arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the energy of the energy converter arrangement ( 3 ) and / or the primary battery ( 4 ) the field device via at least one to the field bus ( 2 ) separate line ( 8th ) is supplied.

Field device arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the energy converter arrangement ( 3 ) at least one energy converter ( 31 ) and an energy store ( 32 ), in which the energy converter ( 31 ) electrical energy can be stored, includes.

Field device arrangement according to claim 6, characterized in that the energy converter ( 31 ) is adapted to convert thermal, mechanical, solar and / or energy of electromagnetic waves into electrical energy.

Field device arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the energy converter arrangement ( 3 ) several energy converters ( 31 ), the energy converters ( 31 ) generated electrical energy in a common energy storage ( 32 ) is stored.

Field device arrangement according to one of claims 6 to 8, characterized in that the energy store ( 32 ) is in the form of a rechargeable battery.

Field device arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the fieldbus ( 2 ) is designed according to the HART standard.

Field device arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the field device is a sensor, an actuator or a radio communication unit.

Field device arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the energy control unit ( 5 ) Status information on the fieldbus ( 2 ).

Field device arrangement according to claim 12, characterized in that the field device is designed to receive the state information and to select its operating state in dependence on the state information.

Field device arrangement according to Claim 12 or 13, characterized in that the status information contains information relating to that of the energy converter arrangement ( 3 ) currently provided energy, the field device selects its operating time in dependence on this information.

Field device arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the energy control unit ( 5 ) via a modem ( 7 ) and / or an interface ( 9 ) with the fieldbus ( 2 ) connected is.