DE102014117179A1

DE102014117179A1 - Monitoring the intrinsically safe operation of a field device

Info

Publication number: DE102014117179A1
Application number: DE102014117179.9A
Authority: DE
Inventors: Fabian Bihler; Michael Ulrich
Original assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Current assignee: Endress and Hauser Process Solutions AG
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2014-11-24
Publication date: 2016-05-25

Abstract

Es wird ein Feldgerät (200) beschrieben, das für die Zündschutzart Eigensicherheit ausgelegt ist. Das Feldgerät umfasst eine geräteinterne Überwachungsschaltung (203), die dazu ausgelegt ist, mindestens eine Größe zu erfassen, die für eine am Feldgerät anliegende Spannung oder einen durch das Feldgerät (200) fließenden Strom oder eine vom Feldgerät aufgenommene Leistung charakteristisch ist. Die geräteinterne Überwachungsschaltung (203) ist dazu ausgelegt, die mindestens eine erfasste Größe mit mindestens einem Grenzwert für einen eigensicheren Betrieb zu vergleichen und bei Überschreitung des mindestens einen Grenzwerts ein Anzeigeelement (206) zu aktivieren. Das Anzeigeelement zeigt an, ob im bisherigen Betrieb des Feldgeräts eine Überschreitung des mindestens einen Grenzwerts für den eigensicheren Betrieb aufgetreten ist oder nicht, wobei ein aktiviertes Anzeigeelement den Verlust der Eignung des Feldgeräts (200) für einen Einsatz im eigensicheren Betrieb anzeigt.A field device (200) is described, which is designed for intrinsic safety type of protection. The field device comprises a device-internal monitoring circuit (203), which is designed to detect at least one variable which is characteristic of a voltage applied to the field device or of a current flowing through the field device (200) or of a power absorbed by the field device. The device-internal monitoring circuit (203) is designed to compare the at least one detected variable with at least one limit value for an intrinsically safe operation and to activate a display element (206) when the at least one limit value is exceeded. The display element indicates whether or not the at least one limit value for the intrinsically safe operation has exceeded the previous operation of the field device, wherein an activated display element indicates the loss of the suitability of the field device (200) for use in intrinsically safe operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät, das für die Zündschutzart Eigensicherheit ausgelegt ist, sowie ein Verfahren zur Überwachung eines eigensicheren Betriebs eines Feldgeräts durch eine geräteinterne Überwachungsschaltung.The invention relates to a field device which is designed for the type of protection intrinsic safety, and to a method for monitoring an intrinsically safe operation of a field device by a device-internal monitoring circuit.

In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.In process automation technology, field devices are often used to detect and / or influence process variables. Examples of such field devices are level gauges, mass flowmeters, pressure and temperature measuring devices, etc., which detect the corresponding process variables level, flow, pressure or temperature as sensors.

Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress+Hauser hergestellt und vertrieben.A variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.

Für elektrische Betriebsmittel und Feldgeräte ist für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen insbesondere die Zündschutzart Eigensicherheit von Bedeutung. Die Zündschutzart Eigensicherheit basiert auf dem Prinzip der Strom- und Spannungsbegrenzung in einem Stromkreis. In einem eigensicheren Stromkreis wird die Energie des Stromkreises, die in der Lage sein könnte, eine explosionsfähige Atmosphäre zu zünden, so begrenzt, dass weder durch Funken noch durch unzulässige Erwärmung der elektrischen Bauteile eine Zündung stattfinden kann. Beim eigensicheren Betrieb eines Feldgeräts ist es daher insbesondere wichtig, dass die Grenzwerte für Spannung, Strom und Leistung eingehalten werden.For electrical equipment and field devices, in particular the type of protection intrinsic safety is of importance for use in potentially explosive atmospheres. The intrinsic safety type of protection is based on the principle of current and voltage limitation in one circuit. In an intrinsically safe circuit, the energy of the circuit, which could be able to ignite a potentially explosive atmosphere, is limited so that ignition can not take place either by sparks or by inadmissible heating of the electrical components. In intrinsically safe operation of a field device, it is therefore particularly important that the limits for voltage, current and power are met.

Allerdings ist die Einhaltung der Grenzwerte für die Eigensicherheit im alltäglichen Betrieb schwer zu verfolgen. Häufig kommt es beim Verbinden zweier Betriebsmittel unbedacht zu einer wechselseitigen Übertragung von Überspannungen und Ladungen und zu einer Verletzung der Grenzwerte für den eigensicheren Betrieb.However, compliance with intrinsic safety limits is difficult to track in day-to-day operations. When connecting two devices, there is often a careless transfer of overvoltages and charges and a violation of the limit values for intrinsically safe operation.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte Überwachung des eigensicheren Betriebs eines Feldgeräts zu ermöglichen.It is an object of the invention to enable a simplified monitoring of the intrinsically safe operation of a field device.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 16 angegebenen Merkmale.This object is achieved by the features specified in claims 1 and 16.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Feldgerät ist für die Zündschutzart Eigensicherheit ausgelegt und umfasst eine geräteinterne Überwachungsschaltung, die dazu ausgelegt ist, mindestens eine Größe zu erfassen, die für eine am Feldgerät anliegende Spannung oder einen durch das Feldgerät fließenden Strom oder eine vom Feldgerät aufgenommene Leistung charakteristisch ist. Die geräteinterne Überwachungsschaltung ist dazu ausgelegt, die mindestens eine erfasste Größe mit mindestens einem Grenzwert für einen eigensicheren Betrieb zu vergleichen und bei Überschreitung des mindestens einen Grenzwerts ein Anzeigeelement zu aktivieren. Das Anzeigeelement zeigt an, ob im bisherigen Betrieb des Feldgeräts eine Überschreitung des mindestens einen Grenzwerts für den eigensicheren Betrieb aufgetreten ist oder nicht, wobei ein aktiviertes Anzeigeelement den Verlust der Eignung des Feldgeräts für einen Einsatz im eigensicheren Betrieb anzeigt.The field device according to the invention is designed for the intrinsic safety type of protection and comprises a device-internal monitoring circuit which is designed to detect at least one variable which is characteristic of a voltage applied to the field device or of a current flowing through the field device or of a power consumed by the field device. The device-internal monitoring circuit is designed to compare the at least one detected variable with at least one limit value for an intrinsically safe operation and to activate a display element when the at least one limit value is exceeded. The display element indicates whether in the previous operation of the field device, an exceeding of the at least one limit value for the intrinsically safe operation has occurred or not, wherein an activated display element indicates the loss of the suitability of the field device for use in intrinsically safe operation.

Mit Hilfe der geräteinternen Überwachungsschaltung können während des Betriebs eines Feldgeräts die Grenzwerte für mindestens eines von Spannung, Strom und Leistung überwacht werden. Wenn ein Grenzwert überschritten wird, wird das Anzeigeelement gesetzt. Anhand des Anzeigeelements kann unmittelbar erkannt werden, dass ein Grenzwert überschritten wurde und dass das Gerät nicht mehr für einen eigensicheren Betrieb geeignet ist. Durch die Überwachungsschaltung und das Anzeigeelement wird ermöglicht, dass Probleme in Bezug auf die Eigensicherheit sofort erkannt werden können, wobei insbesondere erkannt werden kann, bei welchen Geräten eine Grenzwertüberschreitung aufgetreten ist. Insofern leistet die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung einen Beitrag zur Einhaltung der Grenzwerte für den eigensicheren Betrieb und verbessert den Explosionsschutz.With the aid of the device-internal monitoring circuit, the limits for at least one of voltage, current and power can be monitored during the operation of a field device. If a limit is exceeded, the indicator is set. Based on the display element can be immediately recognized that a limit has been exceeded and that the device is no longer suitable for intrinsically safe operation. The monitoring circuit and the display element make it possible for intrinsic safety problems to be recognized immediately, with it being possible in particular to detect which devices have exceeded the limit value. In this respect, the monitoring circuit according to the invention makes a contribution to compliance with the limit values for intrinsically safe operation and improves the explosion protection.

Wenn zwei Betriebsmittel miteinander verbunden werden, besteht die Möglichkeit einer wechselseitigen Übertragung von Spannungen und Ladungen zwischen den beiden Betriebsmitteln. Wenn daher bei einem Feldgerät ein Grenzwert für den eigensicheren Betrieb überschritten wurde, besteht die Gefahr, dass sich die Überspannung bzw. Ladung in schwer zu verfolgender Weise auf andere Betriebsmittel überträgt. Durch eine derartige Übertragung von Überspannungen und Ladungen auf andere Betriebsmittel wird auch die Eignung dieser anderen Betriebsmittel für den eigensicheren Betrieb zerstört. Durch das Anzeigeelement ist bei einem Feldgerät sofort von außen erkennbar, dass das Feldgerät zu viel Spannung oder Ladung abbekommen hat. Eine Überschreitung von Grenzwerten wird frühzeitig erkannt, und es können geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden.When two devices are connected together, there is the possibility of a mutual transfer of voltages and charges between the two devices. Therefore, if a limit value for the intrinsically safe operation has been exceeded for a field device, there is a risk that the overvoltage or charge will be transferred to other equipment in a manner that is difficult to track. Such a transfer of overvoltages and charges to other equipment also destroys the suitability of these other resources for intrinsically safe operation. As a result of the display element, it is immediately apparent from the outside in a field device that the field device has received too much voltage or charge. Exceeding limits will be detected early and appropriate countermeasures can be taken.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. Show it:

1 ein Feldbussystem gemäß dem Standard PROFIBUS mit mehreren explosionsgeschützten Bereichen sowie zwei typische Szenarios, bei denen die Regeln der Zündschutzart Eigensicherheit verletzt werden; 1 a fieldbus system according to the PROFIBUS standard with several explosion-proof areas as well as two typical scenarios which the rules of type of protection intrinsic safety are violated;

2 ein Blockschaltbild einer geräteinternen Überwachungsschaltung zur Überwachung der am Feldgerät anliegenden Spannung; 2 a block diagram of a device-internal monitoring circuit for monitoring the voltage applied to the field device voltage;

3A den Verlauf der Spannungsüberwachung als Funktion der Zeit; 3A the course of voltage monitoring as a function of time;

3B den zugehörigen Zustand des Anzeigeelements als Funktion der Zeit; 3B the associated state of the display element as a function of time;

4 die Integration eines bistabilen Anzeigeelements in die Bedienfront eines Feldgeräts; 4 the integration of a bistable display element in the front panel of a field device;

5A ein erstes Beispiel, wie eine Schaltung zur Spannungsüberwachung realisiert werden kann; 5A a first example of how a circuit for voltage monitoring can be realized;

5B ein zweites alternatives Beispiel, wie eine Schaltung zur Spannungsüberwachung realisiert werden kann; 5B a second alternative example of how a voltage monitoring circuit can be realized;

6 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Überwachung des durch das Feldgerät fließenden Stroms; und 6 a block diagram of a circuit for monitoring the current flowing through the field device current; and

7 den Verlauf der Stromüberwachung als Funktion der Zeit. 7 the course of current monitoring as a function of time.

In vielen Bereichen der Industrie kommen brennbare und explosionsfähige Stoffe in Form von Gasen, Dämpfen, Nebel oder Stäuben vor. Diese brennbaren Stoffe können im Gemisch mit Sauerstoff eine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Für das Zustandekommen einer Explosion ist ein brennbarer Stoff erforderlich, der zusammen mit Luft bzw. Sauerstoff eine explosionsfähige Atmosphäre bildet. Solange keine Zündung erfolgt, kommt es nicht zu einer Explosion. Wenn jedoch eine Zündquelle hinzukommt und sich ein Funke bildet, dann wird die explosionsfähige Atmosphäre gezündet, und es kommt zu einer Explosion.In many areas of industry, flammable and explosive substances occur in the form of gases, vapors, mists or dusts. These combustible substances can form an explosive atmosphere when mixed with oxygen. For the occurrence of an explosion, a combustible substance is required, which forms an explosive atmosphere together with air or oxygen. As long as there is no ignition, there will be no explosion. However, when an ignition source is added and a spark is generated, the explosive atmosphere is ignited and an explosion occurs.

Abhängig von der Häufigkeit und der Dauer des Auftretens explosionsfähiger Atmosphäre werden die betreffenden Bereiche, Anlagen oder Anlagenteile in Zonen unterschiedlichen Gefährdungsgrads eingeteilt. Bei Gasen und Dämpfen unterscheidet man Zone 0, Zone 1 und Zone 2, wobei der Gefährdungsgrad in Zone 0 am höchsten ist. Die Betreiber von Anlagen bzw. Anlagenteilen, in denen explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann, sind verpflichtet, in den explosionsgefährdeten Bereichen die Gefahr von Explosionen durch Schutzmaßnahmen zu verhindern. Dabei unterscheidet man zwischen primärem Explosionsschutz, sekundärem Explosionsschutz und konstruktivem Explosionsschutz.Depending on the frequency and the duration of the occurrence of an explosive atmosphere, the areas, installations or system parts concerned are divided into zones with different degrees of danger. For gases and vapors, a distinction is made between Zone 0, Zone 1 and Zone 2, whereby the degree of danger in Zone 0 is the highest. The operators of systems or parts of installations in which an explosive atmosphere may occur are obliged to prevent the danger of explosions by means of protective measures in the potentially explosive areas. A distinction is made between primary explosion protection, secondary explosion protection and constructive explosion protection.

Der primäre Explosionsschutz umfasst alle Maßnahmen, mit denen die Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre von vornherein verhindert wird, beispielsweise durch die Vermeidung von brennbaren Stoffen oder durch die Begrenzung der Konzentration dieser Stoffe. Wenn sich die Bildung explosionsfähiger Atmosphäre nicht vermeiden lässt, dann wird der sekundäre Explosionsschutz wichtig. Der sekundäre Explosionsschutz bezeichnet Maßnahmen, mit denen die Zündung der explosionsfähigen Atmosphäre verhindert wird. Beim konstruktiven Explosionsschutz geht es um die Beschränkung der Auswirkungen einer Explosion. Zum konstruktiven Explosionsschutz gehören beispielsweise eine explosionsdruckfeste Bauweise, die Explosionsunterdrückung und die Explosionsdruckentlastung.The primary explosion protection includes all measures which prevent the formation of an explosive atmosphere from the outset, for example by avoiding combustible substances or by limiting the concentration of these substances. If the formation of an explosive atmosphere can not be avoided, secondary explosion protection becomes important. Secondary explosion protection refers to measures to prevent the ignition of the explosive atmosphere. Constructional explosion protection is about limiting the effects of an explosion. For constructive explosion protection includes, for example, a explosion-proof design, the explosion suppression and the explosion pressure relief.

Für elektrische Betriebsmittel und insbesondere für Feldgeräte sind insbesondere die verschiedenen Zündschutzarten zu beachten, die zum sekundären Explosionsschutz gehören. Die Zündschutzarten definieren konstruktive und schaltungstechnische Maßnahmen für Betriebsmittel zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. Durch diese Maßnahmen wird die Zündung einer umgebenden explosionsfähigen Atmosphäre durch Funkenbildung oder unzulässige Erwärmung verhindert.For electrical equipment and in particular for field devices in particular the various types of protection are to be considered, which belong to the secondary explosion protection. The types of protection define design and circuit measures for equipment for use in potentially explosive atmospheres. These measures prevent the ignition of a surrounding explosive atmosphere due to sparking or excessive heating.

Bei elektrischen Betriebsmitteln und insbesondere bei Feldgeräten ist insbesondere die Zündschutzart "Eigensicherheit" (Kennzeichnung „Ex i“) von Bedeutung. Die Zündschutzart "Eigensicherheit" basiert auf dem Prinzip der Strom- und Spannungsbegrenzung in einem Stromkreis. Ein eigensicherer Stromkreis ist ein Stromkreis, in dem weder ein Funke noch ein thermischer Effekt eine Zündung einer bestimmten explosionsfähigen Atmosphäre verursachen kann. Die Energie des Stromkreises, die in der Lage sein könnte, explosionsfähige Atmosphäre zum Zünden zu bringen, wird dabei so begrenzt, dass weder durch Funken noch durch unzulässige Erwärmung der elektrischen Bauteile die Zündung der umgebenden explosionsfähigen Atmosphäre stattfinden kann. Die Zündschutzart "Eigensicherheit" findet insbesondere in der industriellen Mess-, Steuer- und Regelungstechnik und insbesondere bei Feldgeräten ihre Anwendung, da dort keine hohen Ströme, Spannungen und Leistungen erforderlich sind.For electrical equipment and especially for field devices, the type of protection "intrinsic safety" ("Ex i" designation) is particularly important. The type of protection "intrinsic safety" is based on the principle of current and voltage limitation in one circuit. An intrinsically safe circuit is a circuit in which neither a spark nor a thermal effect can cause ignition of a particular explosive atmosphere. The energy of the circuit, which could be able to cause explosive atmosphere to ignite, is limited so that neither the spark nor by excessive heating of the electrical components, the ignition of the surrounding explosive atmosphere can take place. The "intrinsically safe" type of protection is used, in particular, in industrial measuring and control technology, and in particular in field devices, since no high currents, voltages and power are required there.

Wesentlicher Gesichtspunkt der Zündschutzart "Eigensicherheit" ist die Fehlerbetrachtung bezüglich der Einhaltung der Spannungs-, Strom- und Leistungsgrenzen. Eigensichere elektrische Betriebsmittel und eigensichere Teile von zugehörigen Betriebsmitteln werden hinsichtlich dieser Fehlerbetrachtung in unterschiedliche Sicherheitslevel "Ex ia", "Ex ib", bzw. "Ex ic" eingeteilt. Ein Feldgerät mit Sicherheitslevel „Ex ia“ erfüllt die strengsten Anforderungen und kann sowohl in Zone 0 als auch in Zone 1 und Zone 2 eingesetzt werden.An essential aspect of the type of protection "intrinsic safety" is the consideration of the fault with regard to compliance with the voltage, current and power limits. Intrinsically safe electrical equipment and intrinsically safe parts of associated equipment are divided into different safety levels "Ex ia", "Ex ib", or "Ex ic" with regard to this error consideration. A field device with safety level "Ex ia" meets the strictest requirements and can be used in Zone 0 as well as in Zone 1 and Zone 2.

Beim Zusammenschalten von verschiedenen eigensicheren Betriebsmitteln (beispielsweise Feldgeräten) zu einem Gesamtsystem kann nicht ohne weiteres davon ausgegangen werden, dass auch das Gesamtsystem die Anforderungen an die Eigensicherheit erfüllt. Vielmehr hat der Betreiber bei der Zusammenschaltung von Betriebsmitteln zu einem eigensicheren Stromkreis den Nachweis zu führen, dass auch die Eigensicherheit des Gesamtsystems gegeben ist. Dabei müssen zur Überprüfung, ob die Zusammenschaltung mehrerer eigensicherer Geräte den Anforderungen der Eigensicherheit genügt, die sicherheitstechnischen Maximalwerte der Ein- und Ausgangsparameter der Betriebsmittel verglichen werden. Außerdem sind die Kabelparameter mit zu berücksichtigen, die zusammen mit den Geräteparametern einen Einfluss auf die zulässige Leitungslänge haben. Die Zusammenschaltung ist nur dann erlaubt, wenn alle notwendigen Bedingungen erfüllt sind. Um dies zu dokumentieren, muss der Planer den sogenannten "Eigensicherheitsnachweis" erstellen. When interconnecting various intrinsically safe resources (for example, field devices) to an overall system, it can not easily be assumed that the entire system also fulfills the intrinsic safety requirements. Rather, the operator has to prove in the interconnection of resources to an intrinsically safe circuit that the intrinsic safety of the overall system is given. In order to check whether the interconnection of several intrinsically safe devices meets the requirements of intrinsic safety, the safety-related maximum values of the input and output parameters of the equipment must be compared. In addition, the cable parameters must be taken into account, which, together with the device parameters, have an influence on the permissible cable length. Interconnection is only allowed if all necessary conditions are met. To document this, the planner must create the so-called "intrinsic safety proof".

Zur Vereinfachung des Eigensicherheitsnachweises wurde das Konzept "FISCO" (Field Bus Intrinsically Safe Concept, eigensicheres Feldbuskonzept) entwickelt. Durch FISCO wird ein eigensicheres Feldbussystem für explosionsgefährdete Bereiche geschaffen, bei dem sich die Eigensicherheit besonders einfach dokumentieren lässt. Zur Gewährleistung der Eigensicherheit des Gesamtsystems dürfen ausschließlich Feldbusgeräte verwendet werden, die gemäß FISCO zertifiziert sind. Außerdem müssen bei der Zusammenschaltung des gesamten Feldbussystems verschiedene Grundregeln eingehalten werden, beispielsweise in Hinblick auf Kabellängen, Kabeltypen und Energieeinspeisung. Wenn jedes einzelne der angeschlossenen Feldgeräte FISCO-zertifiziert ist und zusätzlich die im FISCO-Konzept vorgesehenen Grundregeln eingehalten werden, dann kann davon ausgegangen werden, dass auch das Gesamtsystem die Anforderungen an die Eigensicherheit erfüllt.To simplify the intrinsic safety proof, the concept "FISCO" (Field Bus Intrinsically Safe Concept) was developed. FISCO creates an intrinsically safe fieldbus system for potentially explosive areas where intrinsic safety is particularly easy to document. To ensure the intrinsic safety of the overall system, only field bus devices certified in accordance with FISCO may be used. In addition, the interconnection of the entire fieldbus system must comply with several basic rules, such as cable lengths, cable types and power feed. If each of the connected field devices is FISCO-certified and in addition the basic rules provided for in the FISCO concept are adhered to, then it can be assumed that the entire system also fulfills the intrinsic safety requirements.

Im Folgenden sollen die Eigensicherheitsanforderungen für die gebräuchlichsten Feldbusprotokolle HART, PROFIBUS, FOUNDATION fieldbus und die Industrial Ethernet Protokolle kurz diskutiert werden.In the following, the intrinsic safety requirements for the most common fieldbus protocols HART, PROFIBUS, FOUNDATION fieldbus and the Industrial Ethernet protocols are briefly discussed.

Eigensicherheit beim Feldbusprotokoll HARTIntrinsic safety in the fieldbus protocol HART

Das Feldbusprotokoll HART (Highway Addressable Remote Transducer) wurde als digitales Feldbusprotokoll auf die bereits vorher existierende analoge Messwertübertragung per 4–20 mA Stromeinheitssignal aufgesattelt. Feldgeräte, die Messwerte entsprechend dem bisherigen analogen 4–20 mA Einheitssignalstandard übertragen, können zusammen mit Feldgeräten verwendet werden, bei denen der Messwert entsprechend dem Protokoll HART in digitaler Form auf das Stromsignal aufmoduliert wird. Der Strom zur Speisung der Feldgeräte wird bei HART vom Master bereitgestellt. Zur Übertragung von Nachrichten vom Feldgerät zum Master wird dem Speisestrom auf Seiten des Feldgeräts eine Strommodulation aufgeprägt.The fieldbus protocol HART (Highway Addressable Remote Transducer) was mounted as a digital fieldbus protocol on the previously existing analog measured value transmission via 4-20 mA current unit signal. Field devices transmitting measured values in accordance with the previous analog 4-20 mA standard signal standard can be used together with field devices in which the measured value is digitally modulated to the current signal in accordance with the HART protocol. The power for feeding the field devices is provided by the master at HART. To transmit messages from the field device to the master, a current modulation is impressed on the supply current on the side of the field device.

Entsprechend dem HART-Standard betriebene Feldgeräte können durch entsprechende Begrenzung von Strom, Spannung, Leistung, Kapazität und Induktivität an einen Einsatz im eigensicheren Bereich angepasst werden. Für den eigensicheren Betrieb von HART-Feldgeräten sind folgende Grenzwerte einzuhalten: U_i ≤ 30 V DC I_i ≤ 300 mA P_i ≤ 1 W C_i ≤ 10 nF L_i = 0 Field devices operated in accordance with the HART standard can be adapted to use in the intrinsically safe area by appropriate limitation of current, voltage, power, capacitance and inductance. The following limit values must be observed for intrinsically safe operation of HART field devices: U _i ≤ 30 V DC I _i ≤ 300 mA P _i ≤ 1 W C _i ≤ 10 nF L _i = 0

Eigensicherheit beim PROFIBUS-ProtokollIntrinsic safety in the PROFIBUS protocol

PROFIBUS ist das weltweit am weitesten verbreitete Feldbusprotokoll und wird sowohl in der Prozessindustrie als auch in der Fertigungsindustrie eingesetzt. PROFIBUS kommt in den Varianten PROFIBUS-DP (Decentralized Peripherals, dezentrale Peripherie) und PROFIBUS-PA (Process Automation, Prozessautomatisierung) zum Einsatz.PROFIBUS is the world's most widely used fieldbus protocol and is used in the process industry as well as in the manufacturing industry. PROFIBUS is used in the variants PROFIBUS-DP (Decentralized Peripherals) and PROFIBUS-PA (Process Automation, Process Automation).

Die Variante PROFIBUS-DP ermöglicht Datenraten von bis zu 12 Mbit/s auf verdrillten Zweidrahtleitungen und/oder Lichtwellenleitern. Busleitungen gemäß dem Standard PROFIBUS-DP dienen wegen der hohen Übertragungsbandbreite meist als Rückgrat bzw. „Backbone“ eines Feldbussystems. An ein PROFIBUS-DP System können über Segmentkoppler bzw. Segment Couplers ein oder mehrere PROFIBUS-PA Subsysteme mit Feldgeräten angeschlossen werden.The PROFIBUS-DP variant enables data rates of up to 12 Mbit / s on twisted-pair cables and / or fiber-optic cables. Bus cables in accordance with the PROFIBUS-DP standard are usually used as the backbone or "backbone" of a fieldbus system due to their high transmission bandwidth. One or more PROFIBUS-PA subsystems with field devices can be connected to a PROFIBUS-DP system via segment couplers or segment couplers.

Bei PROFIBUS-PA ist die Datenübertragungsrate wesentlich niedriger als bei PROFIBUS-DP, nämlich bei 31,25 kbit/s. PROFIBUS-PA wird in erster Linie in der Prozess- und Verfahrenstechnik zur Kommunikation zwischen Mess- und Prozessgeräten und Aktoren einerseits und Prozessleitsystemen bzw. SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) andererseits eingesetzt.With PROFIBUS-PA, the data transfer rate is considerably lower than with PROFIBUS-DP, namely at 31.25 kbit / s. PROFIBUS-PA is primarily used in process and process engineering for communication between measuring and process devices and actuators on the one hand and process control systems or PLC (programmable logic controller) on the other hand.

Bei PROFIBUS-PA erfolgt die Datenübertragung entsprechend der MBP(Manchester Bus Powered)-Übertragungstechnik. Dabei werden sowohl die Datenübertragung als auch die Speisung der Feldgeräte über eine zweiadrige Busleitung abgewickelt. Zur Datenübertragung wird der auf dem Feldbus fließende Strom entsprechend dem Manchester-Code moduliert. Auf diese Weise wird ein Datenaustausch zwischen Master und Feldgerät bei gleichzeitiger Speisung des Feldgeräts ermöglicht.With PROFIBUS-PA, the data transfer takes place according to the MBP (Manchester Bus Powered) transmission technology. Both the data transmission and the power supply of the Field devices unwound via a two-core bus cable. For data transmission, the current flowing on the fieldbus is modulated according to the Manchester code. In this way, a data exchange between the master and field device is enabled while feeding the field device.

Bei PROFIBUS-PA kann die Leistung so begrenzt werden, dass auch ein Einsatz in explosionsgefährlicher Umgebung möglich ist. Für den eigensicheren Betrieb von Feldgeräten in einem PROFIBUS-PA System gelten folgende Grenzwerte: U_i ≤ 24 V DC I_i ≤ 250 mA P_i ≤ 1,2 W C_i ≤ 5 nF L_i ≤ 10 µH With PROFIBUS-PA, the power can be limited so that it can also be used in potentially explosive environments. The following limit values apply to the intrinsically safe operation of field devices in a PROFIBUS-PA system: U _i ≤ 24 V DC I _i ≤ 250 mA P _i ≤ 1.2 W C _i ≤ 5 nF L _i ≤ 10 μH

Es ist empfehlenswert, die Eigensicherheit des PROFIBUS-PA Systems bzw. Subsystems mit Hilfe des FISCO-Konzepts sicherzustellen. Für die FISCO-Zertifizierung eines PROFIBUS-PA-Feldgeräts gelten folgende Grenzwerte: U_i ≤ 17,5 V DC I_i ≤ 500 mA P_i ≤ 5,5 W C_i ≤ 5 nF L_i ≤ 10 µH. It is recommended to ensure the intrinsic safety of the PROFIBUS-PA system or subsystem using the FISCO concept. The following limit values apply to the FISCO certification of a PROFIBUS PA field device: U _i ≤ 17.5 V DC I _i ≤ 500 mA P _i ≤ 5.5 W C _i ≤ 5 nF L _i ≤ 10 μH.

Eigensicherheit beim FOUNDATION fieldbus ProtokollIntrinsic safety in the FOUNDATION fieldbus protocol

FOUNDATION fieldbus ist ebenfalls ein weitverbreitetes Feldbusprotokoll. Von FOUNDATION fieldbus gibt es zwei verschiedene Varianten.FOUNDATION fieldbus is also a widely used fieldbus protocol. There are two different variants of FOUNDATION fieldbus.

Die Variante FOUNDATION fieldbus HSE (High-Speed Ethernet) dient zur Übertragung großer Datenvolumina zwischen Input/Output-Subsystemen, Host-Systemen, Verbindungsgeräten und Gateways, wobei Datenraten von 100/1000 Mbit/s möglich sind. In der Regel bilden die gemäß dem Standard FOUNDATION fieldbus HSE realisierten Busleitungen wegen der hohen Übertragungsbandbreite das Rückgrat bzw. "Backbone" eines FOUNDATION fieldbus-Systems. An ein HSE-Backbone können über sogenannte Linking Devices in Verbindung mit Power Conditionern jeweils FOUNDATION fieldbus H1-Subsysteme angeschlossen werden.The FOUNDATION fieldbus HSE (High-Speed Ethernet) variant is used to transfer large volumes of data between input / output subsystems, host systems, connection devices and gateways, with data rates of 100/1000 Mbit / s being possible. As a rule, the bus lines realized according to the FOUNDATION fieldbus HSE standard form the backbone or backbone of a FOUNDATION fieldbus system because of the high transmission bandwidth. FOUNDATION fieldbus H1 subsystems can be connected to an HSE backbone via so-called linking devices in conjunction with power conditioners.

Die Variante FOUNDATION fieldbus H1 ist für die Anbindung von Feldgeräten an einen Host ausgelegt. Dabei wird über eine verdrillte Twisted Pair-Leitung sowohl der Datenaustausch als auch die Speisung der Feldgeräte abgewickelt, wobei die Datenübertragung mit einer Frequenz von 31,25 kbit/s erfolgt. FOUNDATION fieldbus H1 kann bei geeigneter Leistungsbegrenzung für den eigensicheren Betrieb eingesetzt werden. Dabei gelten für den eigensicheren Betrieb von FOUNDATION fieldbus H1-Systemen folgende Grenzwerte: U_i ≤ 24 V DC I_i ≤ 250 mA P_i ≤ 1,2 W C_i ≤ 5 nF L_i ≤ 10 µH The variant FOUNDATION fieldbus H1 is designed for the connection of field devices to a host. In this case, both the data exchange and the power supply of the field devices is handled via a twisted pair cable, the data transmission takes place with a frequency of 31.25 kbit / s. FOUNDATION fieldbus H1 can be used for intrinsically safe operation with suitable power limitation. The following limit values apply to intrinsically safe operation of FOUNDATION fieldbus H1 systems: U _i ≤ 24 V DC I _i ≤ 250 mA P _i ≤ 1.2 W C _i ≤ 5 nF L _i ≤ 10 μH

Es ist empfehlenswert, die Eigensicherheit des gesamten FOUNDATION fieldbus H1 Systems bzw. Subsystems mit Hilfe des FISCO-Konzepts sicherzustellen. Für die FISCO-Zertifizierung eines FOUNDATION fieldbus Feldgeräts gelten folgende Grenzwerte: U_i ≤ 17,5 V DC I_i ≤ 500 mA P_i ≤ 5,5 W C_i ≤ 5 nF L_i ≤ 10 µH. It is recommended to ensure the intrinsic safety of the entire FOUNDATION fieldbus H1 system or subsystem using the FISCO concept. The following limit values apply to the FISCO certification of a FOUNDATION fieldbus field device: U _i ≤ 17.5 V DC I _i ≤ 500 mA P _i ≤ 5.5 W C _i ≤ 5 nF L _i ≤ 10 μH.

In 1 ist ein Beispiel für ein Feldbussystem entsprechend dem Protokoll PROFIBUS gezeigt, das mehrere Explosionsschutzbereiche umfasst. Als zentrale Steuereinheit ist eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) 100 vorgesehen. Der Kernbereich 101 des Feldbussystems ist entsprechend dem Standard PROFIBUS-DP ausgebildet, um die hier benötigte hohe Übertragungskapazität zur Verfügung zu stellen. Die Busleitungen 102 im Kernbereich 101 sind daher entsprechend dem Standard PROFIBUS-DP ausgebildet. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel sind neben der SPS 100 ein Datenschreiber 103, ein weiteres Steuerungsmodul 104 sowie zwei Segmentkoppler 105, 106 an die Busleitungen 102 im Kernbereich 101 angeschlossen.In 1 an example of a fieldbus system according to the protocol PROFIBUS is shown, which includes several explosion protection areas. The central control unit is a PLC (programmable logic controller) 100 intended. The core area 101 of the fieldbus system is designed according to the standard PROFIBUS-DP in order to provide the high transmission capacity required here. The bus lines 102 in the core area 101 are therefore designed according to the standard PROFIBUS-DP. At the in 1 example shown are in addition to the PLC 100 a data recorder 103 , another control module 104 as well as two segment couplers 105 . 106 to the bus lines 102 in the core area 101 connected.

Der Segmentkoppler 105 ist dazu ausgelegt, den im Kernbereich 101 verwendeten Standard PROFIBUS-DP (RS485) in den Standard PROFIBUS-PA (MBP) umzusetzen und umgekehrt. Das PROFIBUS-Protokoll bleibt dabei gleich. Der Segmentkoppler 105 ist als Segmentkoppler für explosionsgeschützte Bereiche ausgelegt. Dies bedeutet, dass der Segmentkoppler 105 zugleich als Explosionsschutzbarriere ausgelegt ist und entsprechend den Anforderungen der Zündschutzart "Eigensicherheit" die elektrische Leistung für das nachfolgend angeschlossene Feldbus-Subsystem 107 begrenzt, beispielsweise durch den Einsatz von Zenerdioden. An das Feldbus-Subsystem 107 sind vier Feldgeräte 108, 109, 110, 111 angeschlossen. Das Feldbus-Subsystem 107 und die Feldgeräte 108–111 sind für den Einsatz im explosionsgeschützten Bereich ausgelegt. Bei den Feldgeräten 108–111 kann es sich zum Beispiel um FISCO-zertifizierte Geräte des Sicherheitslevels „Ex ia“ handeln. Zur Abwicklung der Kommunikation innerhalb des Feldbus-Subsystems 107 wird der Standard PROFIBUS-PA mit der Übertragungstechnik MBP eingesetzt.The segment coupler 105 is designed to be in the core area 101 used standard PROFIBUS-DP (RS485) in the standard PROFIBUS-PA (MBP) and vice versa. The PROFIBUS protocol remains the same. The segment coupler 105 is designed as a segment coupler for explosion-proof areas. This means that the segment coupler 105 at the same time designed as an explosion protection barrier and in accordance with the requirements of the type of protection "intrinsic safety", the electrical power for the subsequently connected fieldbus subsystem 107 limited, for example by the use of Zener diodes. To the fieldbus subsystem 107 are four field devices 108 . 109 . 110 . 111 connected. The fieldbus subsystem 107 and the field devices 108 - 111 are designed for use in explosion-proof areas. With the field devices 108 - 111 For example, these may be FISCO-certified devices of the "Ex ia" security level. For handling communication within the fieldbus subsystem 107 The standard PROFIBUS-PA is used with the MBP transmission technology.

Im Unterschied zum Segmentkoppler 105, welcher zugleich eine Explosionsschutzbarriere beinhaltet, umfasst der Segmentkoppler 106 keine Explosionsschutzbarriere. Der Segmentkoppler 106 ist lediglich dafür zuständig, den im Kernbereich 101 verwendeten Standard PROFIBUS-DP (RS485) in den Standard PROFIBUS-PA (MBP) umzusetzen und umgekehrt.In contrast to the segment coupler 105 , which at the same time includes an explosion protection barrier, comprises the segment coupler 106 no explosion protection barrier. The segment coupler 106 is only responsible, the core area 101 used standard PROFIBUS-DP (RS485) in the standard PROFIBUS-PA (MBP) and vice versa.

Die für explosionsgefährdete Bereiche erforderliche Leistungsbegrenzung entsprechend der Zündschutzart "Eigensicherheit" wird durch die beiden nachgeschalteten Explosionsschutzbarrieren 112, 113 realisiert. Die beiden Explosionsschutzbarrieren 112, 113 sind dazu ausgelegt, eine Leistungsbegrenzung der übertragenen Signale entsprechend den Anforderungen der Zündschutzart "Eigensicherheit" zu gewährleisten. Hierzu beinhalten die Explosionsschutzbarrieren 112, 113 beispielsweise eine Mehrzahl von Zenerdioden, welche die nachfolgend angeordneten Subsysteme vor Überspannungen schützen. An die Explosionsschutzbarriere 112 sind die beiden Feldgeräte 114, 115 angeschlossen, die im explosionsgeschützten Bereich eingesetzt werden. Die beiden Feldgeräte 114, 115 erfüllen die Eigensicherheitsanforderungen entsprechend dem Sicherheitslevel "Ex ia". An die Explosionsschutzbarriere 113 sind die beiden Feldgeräte 116, 117 angeschlossen, die für die Zündschutzart Eigensicherheit „Ex ia" ausgelegt sind und die im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden. Die Kommunikation zwischen dem Segmentkoppler 106 und den Feldgeräten 114–117 wird entsprechend dem Standard PROFIBUS-PA mit der Übertragungstechnik MBP abgewickelt.The power limitation required for potentially explosive areas according to the type of protection "intrinsic safety" is obstructed by the two downstream explosion protection barriers 112 . 113 realized. The two explosion protection barriers 112 . 113 are designed to ensure a power limitation of the transmitted signals according to the requirements of the type of protection "intrinsic safety". These include the explosion protection barriers 112 . 113 For example, a plurality of Zener diodes, which protect the subsequently arranged subsystems from surges. To the explosion protection barrier 112 are the two field devices 114 . 115 connected, which are used in the explosion-proof area. The two field devices 114 . 115 meet the intrinsic safety requirements according to the security level "Ex ia". To the explosion protection barrier 113 are the two field devices 116 . 117 connected, which are designed for type of protection intrinsic safety "Ex ia" and which are used in potentially explosive atmospheres Communication between the segment coupler 106 and the field devices 114 - 117 is handled in accordance with the PROFIBUS-PA standard with MBP transmission technology.

Anhand des in 1 gezeigten PROFIBUS-Systems sollen im Folgenden zwei typische Situationen dargestellt werden, bei denen im alltäglichen Betrieb des Feldbussystems unbedacht Verletzungen der Regeln für die Eigensicherheit auftreten können.Based on the in 1 In the following, two typical situations will be illustrated in which, in everyday operation of the fieldbus system, unintentional violations of the rules for intrinsic safety can occur.

Beispielsweise kommen bei Störungsfällen bei der Fehlersuche häufig mobile Diagnosegeräte zum Einsatz, die zu Diagnosezwecken an Busleitungen oder an Feldgeräte anschließbar sind, um Parameter zum aktuellen Zustand des Systems auslesen zu können. Häufig steht kein speziell für explosionsgefährdete Bereiche geeignetes Diagnosegerät zur Verfügung. In diesen Fällen kommt es häufig vor, dass ein nicht für den explosionsgefährdeten Bereich ausgelegtes mobiles Diagnosegerät 118 über eine Anschlussleitung 119 mit einem für den explosionsgefährdeten Betrieb ausgelegten Subsystem 107 verbunden wird. In diesem Fall können Überspannungen und Ladungen von dem mobilen Diagnosegerät 118 in das Subsystem 107 eingespeist werden. Durch die Überschreitung der Spannungs- und Stromgrenzwerte für den eigensicheren Betrieb kann die im Subsystem 107 abgespeicherte elektrische Leistung für eine Funkenbildung ausreichend sein.For example, troubleshooting frequently involves the use of mobile diagnostic devices which can be connected to bus lines or field devices for diagnostic purposes in order to be able to read out parameters for the current state of the system. Often there is no suitable diagnostic device for potentially explosive areas. In these cases it often happens that a mobile diagnostic device not designed for the hazardous area 118 via a connecting cable 119 with a subsystem designed for explosion-prone operation 107 is connected. In this case, overvoltages and charges from the mobile diagnostic device 118 into the subsystem 107 be fed. Exceeding the voltage and current limits for intrinsically safe operation may cause in the subsystem 107 stored electric power for sparking be sufficient.

Darüber hinaus ist in 1 noch ein weiteres Szenario veranschaulicht, bei dem es zu einer Überschreitung der Grenzwerte für die Eigensicherheit kommen kann. Bei einer Störung wird häufig ein einzelnes Feldgerät ausgebaut und zu Überprüfungszwecken an eine externe Stromquelle angeschlossen. Beispielsweise könnte das Feldgerät 116 bei einem Defekt ausgebaut und zu Überprüfungszwecken über ein Buskabel 120 an eine externe Stromquelle 121 angeschlossen werden. Zur Einhaltung der Vorschriften über die Eigensicherheit ist es erforderlich, dass die externe Stromquelle 121 den Eigensicherheitsanforderungen entspricht. Wenn die externe Stromquelle 121 nicht für den eigensicheren Betrieb ausgelegt ist, werden beim Anschluss des Feldgeräts 116 Überspannungen und Ladungen auf das Feldgerät 116 übertragen. Später, wenn das Feldgerät 116 wieder an seinem ursprünglichen Ort im Feldbussystem installiert ist, kann es dadurch zu einer Funkenbildung kommen. Insofern ist es wichtig, dass die externe Stromquelle 121 die nötige Leistungsbegrenzung für den eigensicheren Betrieb aufweist.In addition, in 1 illustrates yet another scenario where intrinsic safety thresholds may be exceeded. In the event of a fault, a single field device is often removed and connected to an external power source for verification purposes. For example, the field device could 116 removed in case of a defect and for verification purposes via a bus cable 120 to an external power source 121 be connected. To comply with intrinsic safety regulations, it is necessary that the external power source 121 complies with intrinsic safety requirements. When the external power source 121 is not designed for intrinsically safe operation, when connecting the field device 116 Overvoltages and charges on the field device 116 transfer. Later, when the field device 116 Once again installed in its original location in the fieldbus system, this can lead to sparking. In this respect, it is important that the external power source 121 has the necessary power limitation for intrinsically safe operation.

Aber selbst wenn dies der Fall ist und eine für den eigensicheren Betrieb geeignete externe Stromquelle 121 verwendet wird, kann es vorkommen, dass die externe Stromquelle 121 vor dem Anschluss des Feldgeräts 116 mit einem anderen Betriebsmittel verbunden war, das seinerseits nicht den Eigensicherheitsanforderungen entsprach. Durch die Verbindung mit dem nicht eigensicheren Betriebsmittel könnte die externe Stromquelle 121 mit einer Überspannung oder einer Ladung kontaminiert worden sein, die dann von der externen Stromquelle 121 auf das jetzt neu angeschlossene Feldgerät 116 übertragen wird. Obwohl der Betreiber darauf geachtet hat, dass die externe Stromquelle 121 den Anforderungen an die Eigensicherheit entspricht, kann es zu derartigen Mehrfachübertragungen von Überspannungen und Ladungen kommen, die sich nur schwer nachvollziehen lassen. Beispielsweise könnte auch das Feldgerät 116 infolge einer Betriebsstörung eine zu hohe Spannung oder Ladung abbekommen haben. Wenn dann das ausgebaute Feldgerät 116 mit der eigensicheren externen Stromquelle 121 verbunden wird, dann überträgt sich die im Feldgerät 116 gespeicherte Überspannung bzw. überschüssige Ladung auf die externe Stromquelle 121, so dass die externe Stromquelle 121 infolge dieser Spannungs- oder Ladungsübertragung nicht mehr die Anforderungen an die Eigensicherheit erfüllt.But even if this is the case and an external power source suitable for intrinsically safe operation 121 used, it may happen that the external power source 121 before connecting the field device 116 was connected to another resource, which in turn did not meet intrinsic safety requirements. Connecting to the non-intrinsically safe equipment could cause the external power source 121 have been contaminated with an overvoltage or a charge, which is then from the external power source 121 to the now newly connected field device 116 is transmitted. Although the operator has made sure that the external power source 121 the requirements for intrinsic safety, it may be to such multiple transmissions of Overvoltages and charges come, which are difficult to understand. For example, the field device could also be used 116 have suffered too high a voltage or charge due to a malfunction. If then the removed field device 116 with the intrinsically safe external power source 121 is connected, then transmits in the field device 116 stored overvoltage or excess charge on the external power source 121 so that the external power source 121 no longer meets the requirements for intrinsic safety due to this voltage or charge transfer.

Aus den vorgenannten Beispielen wird deutlich, dass die Einhaltung der Grenzwerte für die Eigensicherheit im alltäglichen Betrieb nur schwer zu verfolgen ist, weil es beim Verbinden zweier Betriebsmittel zu einer wechselseitigen Übertragung von Überspannungen und Ladungen und somit zu einer Verletzung der Grenzwerte für den eigensicheren Betrieb kommen kann.It is clear from the above examples that compliance with the limits for intrinsic safety in everyday operation is difficult to follow because, when two devices are connected, there is a mutual transfer of overvoltages and charges and thus a violation of the limit values for intrinsically safe operation can.

Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird daher vorgeschlagen, innerhalb eines Betriebsmittels, insbesondere innerhalb eines Feldgeräts, Überwachungsschaltungen vorzusehen, die die Einhaltung der Grenzwerte für die Eigensicherheit überwachen und bei einer Überschreitung dieser Grenzwerte ein irreversibles Anzeigeelement aktivieren. Dadurch kann man sofort erkennen, ob das jeweilige Betriebsmittel beim bisherigen Betrieb entsprechend den Vorschriften zur Eigensicherheit betrieben wurde oder ob eine unzulässige Übertragung von elektrischer Energie stattgefunden hat.According to the embodiments of the present invention, it is therefore proposed to provide monitoring circuits within a resource, in particular within a field device, which monitor compliance with intrinsic safety limits and activate an irreversible display element if these limits are exceeded. As a result, it can be immediately recognized whether the respective equipment has been operated during previous operation in accordance with the provisions on intrinsic safety or whether an inadmissible transmission of electrical energy has taken place.

In 2 ist eine derartige Überwachungsschaltung schematisch in Form eines Blockschaltbilds dargestellt. Das gestrichelt eingezeichnete Feldgerät 200 weist zwei Anschlüsse 201, 202 auf, über die das Feldgerät 200 an einen Feldbus angeschlossen werden kann. Über die beiden Anschlüsse 201, 202 erfolgt sowohl die Speisung als auch die Datenübertragung. Innerhalb des Feldgeräts 200 wird eine permanente Überwachung der an den Anschlüssen 201, 202 anliegenden Spannung durchgeführt. Hierzu wird die zwischen den Anschlüssen 201, 202 anliegende Spannung einem Komparator 203 zugeführt, der diese Spannung mit einer Referenzspannung 204 vergleicht. Solange die zwischen den Anschlüssen 201, 202 anliegende Spannung geringer ist als die Referenzspannung 204, liegt der Ausgang 205 auf logisch „Null“, und das Anzeigeelement 206 ist nicht aktiv. Sobald die zwischen den Anschlüssen 201, 202 anliegende Spannung die Referenzspannung 204 überschreitet, liegt am Ausgang 205 eine positive Spannung an, und durch das Anzeigeelement 206 und den strombegrenzenden Widerstand 207 beginnt ein Strom zu fließen. Dadurch wird das Anzeigeelement 206 gesetzt. Ein einmal gesetztes Anzeigeelement 206 bleibt auch dann gesetzt, wenn die Spannung an den Anschlüssen 201, 202 nach Überschreiten der Referenzspannung 204 wieder auf Werte unterhalb der Referenzspannung 204 abfällt. Es wird also ein bistabiles Anzeigeelement 206 benötigt, das bereits bei einem einmaligen Stromimpuls irreversibel gesetzt wird.In 2 Such a monitoring circuit is shown schematically in the form of a block diagram. The dashed line field device 200 has two connections 201 . 202 on, over which the field device 200 can be connected to a fieldbus. About the two connections 201 . 202 both the supply and the data transmission takes place. Within the field device 200 will be a permanent monitoring of the connections 201 . 202 applied voltage. This is done between the connections 201 . 202 voltage applied to a comparator 203 fed to this voltage with a reference voltage 204 compares. As long as the between the connections 201 . 202 voltage applied is less than the reference voltage 204 , is the exit 205 on logical "zero", and the indicator 206 is not active. Once the between the connections 201 . 202 voltage applied the reference voltage 204 exceeds, is located at the exit 205 a positive voltage, and by the display element 206 and the current limiting resistor 207 a current starts to flow. This will cause the display element 206 set. Once set display element 206 remains set even when the voltage at the terminals 201 . 202 after exceeding the reference voltage 204 again to values below the reference voltage 204 drops. It is therefore a bistable display element 206 requires that is set irreversible even with a single current pulse.

Als Anzeigeelement 206 kommt beispielsweise eine LCD-Anzeige in Frage, bei der die Orientierung der Flüssigkristalle durch einen kurzen Stromstoß so verändert werden kann, dass sich die Anzeige verfärbt. Das Anzeigeelement 206 muss in der Lage sein, einen einmaligen Stromimpuls in eine bleibende Veränderung des Anzeigezustands umzusetzen, beispielsweise in eine bleibende Verfärbung der Anzeige. Eine derartige LCD-Anzeige, die bei einem einmaligen Stromstoß ihren Zustand ändert, wird als bistabile LCD-Anzeige bezeichnet.As a display element 206 For example, an LCD display in question in which the orientation of the liquid crystals can be changed by a short surge so that the display is discolored. The display element 206 must be able to translate a single current pulse into a permanent change in display state, such as a permanent discoloration of the display. Such an LCD display, which changes its state in a single surge, is referred to as a bistable LCD display.

Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung des Anzeigeelements 206 ist der Einsatz von elektronischem Papier, das auch als E-Papier, E-Paper oder E-Ink bezeichnet wird. Das elektronische Papier umfasst eine Vielzahl von Mikrokapseln, in denen elektrisch geladene weiße Teilchen in gefärbtem Öl schwimmen. Elektronisches Papier basiert auf dem Prinzip der Elektrophorese. Je nach Polarität des angelegten elektrischen Feldes wandern die weißen Partikel entweder an die Oberseite der Mikrokapsel, wo sie für den Betrachter sichtbar sind, oder an die Unterseite, so dass der Betrachter an diesem Punkt die dunklere Farbe des Öls sieht. Bei elektronischem Papier bleibt der in das Display geschriebene Inhalt auch ohne Spannungsquelle über Wochen erhalten.Another possibility for the realization of the display element 206 is the use of electronic paper, which is also referred to as e-paper, e-paper or e-ink. The electronic paper comprises a plurality of microcapsules in which electrically charged white particles float in colored oil. Electronic paper is based on the principle of electrophoresis. Depending on the polarity of the applied electric field, the white particles migrate either to the top of the microcapsule where they are visible to the viewer, or to the bottom so that the viewer sees the darker color of the oil at that point. With electronic paper, the content written to the display is retained for weeks without a power source.

Neben diesen beiden Beispielen sind noch andere Möglichkeiten zur Realisierung eines bistabilen Anzeigeelements realisierbar. Möglich wäre beispielsweise eine Ausnutzung von durch einen elektrischen Puls induzierten thermischen Effekten. Alternativ oder zusätzlich zur Anzeige auf einem Anzeigeelement wäre es auch möglich, die Überschreitung des Grenzwerts durch Speichern eines Eintrags in einem geräteinternen nichtflüchtigen Speicher zu dokumentieren.In addition to these two examples, other possibilities for realizing a bistable display element can be realized. For example, it would be possible to utilize thermal effects induced by an electrical pulse. Alternatively or in addition to the display on a display element, it would also be possible to document the exceeding of the limit value by storing an entry in a device-internal non-volatile memory.

In 3A und 3B ist die Spannungsüberwachung als Funktion der Zeit dargestellt. Die Kurve 300 zeigt den zeitlichen Verlauf der am Feldgerät anliegenden Spannung. Der für die Zündschutzart Eigensicherheit geltende Spannungsgrenzwert U_i ist in 3A als gestrichelte Linie 301 eingezeichnet. Solange sich die Spannung im Bereich 302 unterhalb des Grenzwerts U_i bewegt, sind die Anforderungen an die Eigensicherheit erfüllt. Sobald die Spannung auch nur kurzfristig in den Bereich 303 oberhalb des Grenzwerts U_i gerät, liegt eine Verletzung der Eigensicherheitsanforderungen vor. In 3A ist zu erkennen, dass die Spannung zum Zeitpunkt 304 den Grenzwert U_i überschreitet. Allerdings ist diese Überschreitung nur kurzfristig; ab dem Zeitpunkt 305 liegt die Spannung wieder unterhalb des Grenzwerts U_i.In 3A and 3B Voltage monitoring is shown as a function of time. The curve 300 shows the time course of the voltage applied to the field device. The voltage limit value U _i valid for the intrinsic safety type of protection is in 3A as a dashed line 301 located. As long as the voltage is in the range 302 moved below the limit U _i , the intrinsic safety requirements are met. Once the voltage even in the short term in the area 303 above the limit value U _i , there is a violation of intrinsic safety requirements. In 3A is to recognize that the voltage at the time 304 exceeds the limit U _i . However, this excess is only short-term; from the time 305 the voltage is again below the limit U _i .

In 3B ist der zum Spannungsverlauf gehörige Zustand des bistabilen Anzeigeelements 206 als Funktion der Zeit aufgetragen. Das Anzeigeelement 206 zeigt an, ob es beim bisherigen Betrieb des Feldgeräts zu einer Überschreitung des Spannungsgrenzwerts gekommen ist. Bis zum Zeitpunkt 304 liegt keine Überschreitung des Grenzwerts vor, insofern ist die Anzeige bis zum Zeitpunkt 304 nicht gesetzt. Zum Zeitpunkt 304 kommt es zu einer Überschreitung des Grenzwerts U_i, und dementsprechend wird die Anzeige zum Zeitpunkt 304 gesetzt. Ab dem Zeitpunkt 305 liegt die Spannung wieder unterhalb des Grenzwerts U_i. Da es sich bei dem Anzeigeelement um ein bistabiles Anzeigeelement handelt, bleibt die Anzeige auch nach dem Zeitpunkt 305 weiterhin gesetzt und zeigt an, dass im bisherigen Betrieb eine Überschreitung des Spannungsgrenzwerts U_i aufgetreten ist. Wenn die Anzeige gesetzt ist, bedeutet dies, dass das Gerät nicht mehr für einen Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich geeignet ist.In 3B is the condition associated with the voltage waveform of the bistable display element 206 plotted as a function of time. The display element 206 Indicates whether the voltage limit has been exceeded during previous operation of the field device. Until the time 304 If the limit value is not exceeded, the indication is up to the point in time 304 not set. At the time 304 If the limit value U _{i is} exceeded, and the display is correspondingly at the time 304 set. From the moment 305 the voltage is again below the limit U _i . Since the display element is a bistable display element, the display also remains after the time 305 continues set and indicates that in previous operation, an exceeding of the voltage limit U _i has occurred. If the display is set, this means that the device is no longer suitable for use in potentially explosive atmospheres.

In 4 ist das Feldgerät 200 gezeigt. An der Frontseite des Feldgeräts 200 ist zusätzlich zum Display 400 und den Bedienelementen 401 das Anzeigeelement 206 angeordnet. Das Anzeigeelement 206 ist wie oben beschrieben als bistabiles Anzeigeelement ausgelegt und zeigt an, ob die Grenzwerte für den eigensicheren Betrieb beim bisherigen Einsatz des Feldgeräts 200 eingehalten wurden oder nicht. Sollte es im bisherigen Betrieb zu einer Überschreitung der Grenzwerte gekommen sein, ist das Anzeigeelement 206 gesetzt. In diesem Fall dürfte das Feldgerät 200 nicht mehr im eigensicheren Bereich eingesetzt werden.In 4 is the field device 200 shown. At the front of the field device 200 is in addition to the display 400 and the controls 401 the display element 206 arranged. The display element 206 is designed as a bistable display element as described above and indicates whether the limits for intrinsically safe operation in the previous use of the field device 200 have been respected or not. Should it have come in previous operation to exceed the limits, the display element 206 set. In this case, the field device is likely 200 no longer be used in the intrinsically safe area.

In 5A ist eine konkrete Schaltung zur Spannungsüberwachung gezeigt. Die Schaltung ist dazu ausgelegt, die an den Anschlüssen eines Feldgeräts 500 anliegende Spannung U mittels eines Komparators 501 zu überwachen. Der Komparator 501 verfügt über zwei Eingänge 502, 503, an denen die zu vergleichenden Spannungen angelegt werden.In 5A a concrete circuit for voltage monitoring is shown. The circuit is designed to be connected to the terminals of a field device 500 applied voltage U by means of a comparator 501 to monitor. The comparator 501 has two entrances 502 . 503 to which the voltages to be compared are applied.

Die am Feldgerät 500 anliegende Spannung U wird zunächst mittels eines aus den beiden Widerständen 504, 505 bestehenden Spannungsteilers auf einen niedrigeren Spannungswert heruntergeteilt. Die am Mittenabgriff des Spannungsteilers abgreifbare Teilspannung wird dem ersten Eingang 502 des Komparators 501 zugeführt. Diese Teilspannung ist proportional zu der am Feldgerät 500 anliegenden Spannung U. An den zweiten Eingang 503 des Komparators 501 wird eine Referenzspannung angelegt. Diese Referenzspannung wird mittels einer in Sperrrichtung geschalteten Zenerdiode 506 erzeugt. An der Zenerdiode 506 und dem in Reihe geschalteten Vorwiderstand 507 liegt die Spannung U an. Die Zenerdiode 506 ist so gewählt, dass ihre Zenerspannung U_Z kleiner ist als die Spannung U. Daher wird die Zenerdiode 506 leitend. Der Vorwiderstand 507 begrenzt den durch die Zenerdiode 506 fließenden Strom. Am Abgriff 508 zwischen der Zenerdiode 506 und dem Vorwiderstand 507 stellt sich die Zenerspannung U_Z der Zenerdiode 506 ein. Die Höhe der am Abgriff 508 abgreifbaren Zenerspannung U_Z ist von eventuellen Schwankungen der von der Spannungsquelle 500 bereitgestellten Spannung unabhängig und eignet sich deshalb gut als Referenzspannung. Die am Abgriff 508 bereitgestellte Zenerspannung U_Z wird dem zweiten Eingang 503 des Komparators 501 als Referenzspannung zugeführt.The on the field device 500 applied voltage U is first by means of one of the two resistors 504 . 505 existing voltage divider divided down to a lower voltage value. The partial voltage which can be picked off at the center tap of the voltage divider becomes the first input 502 of the comparator 501 fed. This partial voltage is proportional to that on the field device 500 applied voltage U. To the second input 503 of the comparator 501 a reference voltage is applied. This reference voltage is by means of a reverse-connected zener diode 506 generated. At the zener diode 506 and the series resistor connected in series 507 is the voltage U on. The zener diode 506 is chosen so that its zener voltage U _{Z is} less than the voltage U. Therefore, the Zener diode 506 conductive. The series resistor 507 limited by the zener diode 506 flowing electricity. At the tap 508 between the zener diode 506 and the series resistor 507 the zener voltage U _{Z of} the zener diode is set 506 one. The height of the tap 508 tappable Zener voltage U _Z is of possible fluctuations of the voltage source 500 provided voltage independently and therefore is well suited as a reference voltage. The tap 508 Zener voltage U _{Z provided} is the second input 503 of the comparator 501 supplied as a reference voltage.

Im Komparator 501 wird die vom Spannungsteiler erzeugte Teilspannung mit der Referenzspannung verglichen. Solange die am ersten Eingang 502 anliegende Teilspannung kleiner ist als die Referenzspannung am zweiten Eingang 503, dann ist der Grenzwert für die Eigensicherheit nicht überschritten, und am Ausgang des Komparators 501 erscheint eine logische "Null". Es fließt dann kein Strom durch das Anzeigeelement 509, und das Anzeigeelement 509 wird nicht gesetzt.In the comparator 501 the partial voltage generated by the voltage divider is compared with the reference voltage. As long as the first entrance 502 applied partial voltage is smaller than the reference voltage at the second input 503 , then the intrinsic safety limit is not exceeded, and at the output of the comparator 501 a logical "zero" appears. Then no current flows through the display element 509 , and the display element 509 is not set.

Sobald jedoch die am ersten Eingang 502 anliegende Teilspannung die Referenzspannung am zweiten Eingang 503 übersteigt, dann ist der Grenzwert für die Eigensicherheit überschritten. Am Ausgang des Komparators 501 erscheint eine logische "Eins", und es beginnt ein Strom durch das Anzeigeelement 509 und den strombegrenzenden Widerstand 510 zu fließen. Infolge dieses Stromflusses wird das Anzeigeelement 509 gesetzt. Das Anzeigeelement 509 bleibt auch dann gesetzt, wenn am Ausgang des Komparators 501 wieder die logische "Null" anliegt. Das Anzeigeelement 509 zeigt an, ob es im bisherigen Betrieb des Feldgeräts 500 zu einer Überschreitung des Grenzwerts für die Eigensicherheit gekommen ist.However, once the first input 502 applied partial voltage, the reference voltage at the second input 503 exceeds the intrinsic safety limit. At the output of the comparator 501 a logical "one" appears and a current through the display element begins 509 and the current limiting resistor 510 to flow. As a result of this current flow, the display element 509 set. The display element 509 remains set even if at the output of the comparator 501 again the logical "zero" is applied. The display element 509 indicates whether it was in the previous operation of the field device 500 the intrinsic safety limit has been exceeded.

In 5B ist eine alternative Schaltung zur Überwachung der an einem Feldgerät 511 anliegenden Spannung gezeigt. Zur Überwachung der am Feldgerät 511 anliegenden Spannungen ist innerhalb des Feldgeräts 511 eine Überwachungsschaltung vorgesehen, die aus einer Hintereinanderschaltung eines strombegrenzenden Vorwiderstands 512, einer in Sperrrichtung geschalteten Zenerdiode 513 und eines Anzeigeelements 514 besteht. Dabei ist die Zenerspannung U_Z der Zenerdiode 513 so bemessen, dass sie in etwa dem Grenzwert der Spannung für den eigensicheren Betrieb des Feldgeräts 511 entspricht. Solange U < U_Z gilt, bleibt die Zenerdiode 513 gesperrt. Es fließt dann kein Strom durch die Überwachungsschaltung, und das Anzeigeelement 514 wird nicht gesetzt. Wenn jedoch die am Feldgerät 511 anliegende Spannung U die Zenerspannung U_Z der Zenerdiode 513 überschreitet, wenn also U > U_Z gilt, kommt es zu einem Durchbruch der Zenerdiode 513, und die Zenerdiode 513 wird leitend. Es kommt dann zu einem Stromfluss durch den Vorwiderstand 512, die Zenerdiode 513 und das Anzeigeelement 514, wobei die Höhe des Stroms vom Vorwiderstand 512 begrenzt wird. Durch diesen Stromfluss wird das Anzeigeelement 514 gesetzt. Auch wenn die Spannung U später wieder auf einen Wert unterhalb der Zenerspannung U_Z abfällt, bleibt das Anzeigeelement 514 weiterhin gesetzt und zeigt an, dass im bisherigen Betrieb des Feldgeräts 511 eine Verletzung der Grenzwerte für die Eigensicherheit aufgetreten ist.In 5B is an alternative circuit for monitoring the on a field device 511 shown voltage applied. For monitoring of the field device 511 applied voltages is within the field device 511 a monitoring circuit is provided, which consists of a series connection of a current-limiting series resistor 512 , a reverse-connected zener diode 513 and a display element 514 consists. In this case, the zener voltage U _{Z of} the zener diode 513 so that they are approximately the voltage limit for the intrinsically safe operation of the field device 511 equivalent. As long as U <U _Z holds, the zener diode remains 513 blocked. Then no current flows through the monitoring circuit, and the display element 514 is not set. If, however, those on the field device 511 applied voltage U the zener voltage U _{Z of} the Zener diode 513 exceeds, so if U> U _Z applies, there is a breakthrough of the zener diode 513 , and the zener diode 513 becomes conductive. It then comes to a current flow through the series resistor 512 , the Zener diode 513 and the display element 514 , where the height of the current from the series resistor 512 is limited. This current flow causes the display element 514 set. Even if the voltage U drops again later to a value below the zener voltage U _Z , the display element remains 514 continues to set and indicates that in the previous operation of the field device 511 a violation of intrinsic safety limits has occurred.

Bisher sind Maßnahmen und Schaltungen zur Überwachung der Spannung diskutiert worden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, innerhalb eines Feldgeräts den durch das Feldgerät fließenden Strom zu überwachen. Insbesondere kann überwacht werden, ob der durch das Feldgerät fließende Strom unterhalb des Grenzwerts für den eigensicheren Betrieb bleibt oder ob dieser Grenzwert überschritten wird. Darüber hinaus kann durch eine kombinierte Spannung- und Stromüberwachung eine Überwachung der von einem Feldgerät aufgenommenen Leistung realisiert werden.So far, measures and circuits for monitoring the voltage have been discussed. Alternatively or additionally, it is possible to monitor the current flowing through the field device within a field device. In particular, it can be monitored whether the current flowing through the field device remains below the limit value for intrinsically safe operation or whether this limit value is exceeded. In addition, a monitoring of the power consumed by a field device can be realized by a combined voltage and current monitoring.

6 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Überwachung des durch ein Feldgerät fließenden Stroms. Um den durch das Feldgerät 600 fließenden Strom I erfassen zu können, ist innerhalb des Feldgeräts 600 ein niederohmiger Shuntwiderstand 601 vorgesehen. Entsprechend dem Ohmschen Gesetz fällt an dem Shuntwiderstand 601 eine Spannung U_Shunt = R_Shunt·I ab. Die Spannung U_Shunt ist also proportional zu dem durch das Feldgerät 600 fließenden Strom I. Die Spannung U_Shunt wird einem Komparator 602 zugeführt. Darüber hinaus wird dem Komparator 602 eine Referenzspannung 603 zugeführt. Diese Referenzspannung 603 repräsentiert den Stromgrenzwert I_i für den eigensicheren Betrieb des Feldgeräts 600. Wenn die Spannung U_Shunt unterhalb der Referenzspannung 603 bleibt, ist ein eigensicherer Betrieb des Feldgeräts 600 gewährleistet. 6 shows a block diagram of a circuit for monitoring the current flowing through a field device current. To the by the field device 600 to be able to detect flowing current I is within the field device 600 a low impedance shunt resistor 601 intended. According to the Ohm's law falls on the shunt resistor 601 a voltage U _shunt = R _shunt · I ab. The voltage U _shunt is thus proportional to that by the field device 600 flowing current I. The voltage U _shunt becomes a comparator 602 fed. In addition, the comparator is 602 a reference voltage 603 fed. This reference voltage 603 represents the current limit I _i for the intrinsically safe operation of the field device 600 , When the voltage U _{shunt is} below the reference voltage 603 remains, is an intrinsically safe operation of the field device 600 guaranteed.

Der Komparator 602 vergleicht die Spannung U_Shunt mit der Referenzspannung 603. Solange die Spannung U_Shunt kleiner ist als die Referenzspannung 603, liegt der Ausgang 604 des Komparators 602 auf logisch „Null“. In diesem Fall fließt kein Strom durch das Anzeigeelement 605. Wenn jedoch die Spannung U_Shunt die Referenzspannung 603 übersteigt, erscheint am Ausgang 604 des Komparators 602 eine logische „Eins“, und es beginnt ein Strom durch das Anzeigeelement 605 und den strombegrenzenden Widerstand 606 zu fließen. Durch diesen Stromfluss wird das Anzeigeelement 605 gesetzt. Das Anzeigeelement 605 bleibt auch dann gesetzt, wenn die Spannung U_Shunt wieder unter die Referenzspannung 603 abfällt und am Ausgang 604 des Komparators 602 wieder der Wert „Null“ anliegt. Das Anzeigeelement 605 zeigt an, ob im bisherigen Betrieb des Feldgeräts 600 der Grenzwert I_i für den Strom eingehalten wurde oder nicht.The comparator 602 compares the voltage U _shunt with the reference voltage 603 , As long as the voltage U _{shunt is} smaller than the reference voltage 603 , is the exit 604 of the comparator 602 logical "zero". In this case, no current flows through the display element 605 , However, if the voltage U _{shunt is} the reference voltage 603 exceeds, appears at the exit 604 of the comparator 602 a logical "one", and a current begins through the display element 605 and the current limiting resistor 606 to flow. This current flow causes the display element 605 set. The display element 605 remains set even when the voltage U _{shunt is} again below the reference voltage 603 falls off and at the exit 604 of the comparator 602 again the value "zero" is applied. The display element 605 indicates whether in previous operation of the field device 600 the limit value I _i for the current was respected or not.

In 7 ist der Verlauf der Stromüberwachung als Funktion der Zeit aufgetragen. Die Kurve 700 stellt den durch das Feldgerät fließenden Strom I dar. Dieser Strom I wird mittels des Shuntwiderstands 601 erfasst und laufend mit dem gestrichelt eingezeichneten Grenzwert 701 verglichen. Solange der Strom I innerhalb des Bereichs 702 unterhalb des Grenzwerts 701 bleibt, ist der eigensichere Betrieb des Feldgeräts gewährleistet. Wenn der Strom I den Grenzwert 701 überschreitet und in den Bereich 703 oberhalb des Grenzwerts 701 eindringt, sind die Vorschriften über die Eigensicherheit verletzt. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel überschreitet der Strom I zum Zeitpunkt 704 den Grenzwert 701. Ab dem Zeitpunkt 704 ist der eigensichere Betrieb des Feldgeräts nicht mehr gewährleistet. Deshalb wird zum Zeitpunkt 704 das Anzeigeelement 605 gesetzt. Auch wenn der Strom zum Zeitpunkt 705 wieder auf einen Wert unterhalb des Grenzwerts 701 abfällt, bleibt das Anzeigeelement 605 weiterhin gesetzt und zeigt an, dass im bisherigen Betrieb des Feldgeräts 600 eine Verletzung der Grenzwerte für die Eigensicherheit aufgetreten ist.In 7 the course of current monitoring is plotted as a function of time. The curve 700 represents the current I flowing through the field device. This current I is generated by means of the shunt resistor 601 recorded and running with the dashed line limit 701 compared. As long as the current I is within the range 702 below the limit 701 remains, the intrinsically safe operation of the field device is guaranteed. When the current I is the limit 701 passes and into the area 703 above the limit 701 intrusion, intrinsic safety rules are violated. At the in 7 As shown, the current I exceeds at the time 704 the limit 701 , From the moment 704 the intrinsically safe operation of the field device is no longer guaranteed. That's why at the time 704 the display element 605 set. Even if the current at the time 705 back to a value below the limit 701 drops, the display element remains 605 continues to set and indicates that in the previous operation of the field device 600 a violation of intrinsic safety limits has occurred.

Claims

A field device ( 200 . 500 . 511 . 600 ), which is designed for intrinsic safety type of protection, characterized by - a device-internal monitoring circuit, which is designed to detect at least one characteristic of a voltage applied to the field device or a current flowing through the field device or power absorbed by the field device containing at least one recorded quantity with at least one limit value ( 301 . 701 ) for an intrinsically safe operation and when the at least one limit value ( 301 . 701 ) a display element ( 206 . 509 . 514 . 605 ), and - the display element ( 206 . 509 . 514 . 605 ), which indicates whether in the previous operation of the field device exceeding the at least one limit value ( 301 . 701 ) has occurred for the intrinsically safe operation or not, - wherein an activated display element ( 206 . 509 . 514 . 605 ) the loss of the suitability of the field device ( 200 . 500 . 511 . 600 ) for use in intrinsically safe operation.

Field device according to claim 1, characterized in that the device-internal monitoring circuit is designed to that on the field device voltage to be applied or a quantity derived therefrom to be compared with a limit value and to activate the display element when the limit value is exceeded.

Field device according to claim 2, characterized in that the once activated display element remains activated even when the voltage applied to the field device voltage drops below the limit again.

Field device according to claim 2 or claim 3, characterized in that the device-internal monitoring circuit comprises a comparator, which is adapted to compare the voltage applied to the field device or a value derived therefrom with a predetermined reference value.

Field device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the device-internal monitoring circuit comprises a comparator with two inputs, wherein applied to the first input of the comparator, the voltage applied to the field device or a voltage derived therefrom, wherein at the second input of the comparator, a reference voltage is applied , and wherein the comparator is adapted to compare the voltages applied to the two inputs and to set a value at the output of the comparator depending on the comparison result.

Field device according to claim 5, characterized in that the comparator is adapted to compare the voltage applied to the field device or a voltage derived therefrom with a reference voltage and in the event that the voltage applied to the field device or the voltage derived therefrom is greater than that Reference voltage to output a positive voltage at the output of the comparator, wherein the output at the output of the comparator positive voltage causes a current flow through the display element.

Field device according to claim 2 or claim 3, characterized in that the device-internal monitoring circuit comprises a series circuit of a current-limiting resistor, a reverse-connected zener diode and a display element, wherein in the event that the voltage applied to the field device voltage exceeds the zener voltage of the zener diode, an opening the Zener diode occurs, with a current flow then activating the display element.

Field device according to Claim 1, characterized in that the device-internal monitoring circuit is designed to compare the current flowing through the field device or a variable derived therefrom with a limit value and to activate the indication element when the limit value is exceeded.

Field device according to claim 8, characterized in that the once activated display element remains activated even when the current flowing through the field device current drops below the limit again.

Field device according to claim 8 or claim 9, characterized by at least one of the following: the field device comprises a shunt resistor, the current flowing through the field device flowing through the shunt resistor, and wherein the voltage drop across the shunt resistor is proportional to the current flowing through the field device; the field device includes a shunt resistor, the current flowing through the field device flowing through the shunt resistor, the voltage dropping across the shunt resistor being proportional to the current flowing through the field device, and wherein the device-internal monitoring circuit comprises a comparator configured to resist the shunt resistor to compare the falling voltage or a quantity derived therefrom with a reference value and to activate the display element when the reference value is exceeded.

Field device according to one of claims 1 to 10, characterized by at least one of the following: Limit values that can be used for the intrinsically safe limits specified in the standards HART, PROFIBUS, FOUNDATION fieldbus; The limit values applicable to the intrinsically safe operation of fieldbus systems can be used according to the FISCO concept.

Field device according to claim 11, characterized in that the limit values thus defined are additionally reduced by a safety margin.

Field device according to one of claims 1 to 12, characterized by at least one of the following: the display element is a bistable display element; the display element can be irreversibly converted into the activated state by an electrical activation pulse from a non-activated state; the display element is designed to remain activated after a single activation by an electrical activation pulse; by activating the display element, at least one of a color change or a brightness change occurs.

Field device according to one of claims 1 to 13, characterized by at least one of the following: the display element is realized by means of electronic paper; the display element is realized by means of a bistable LCD display.

Field device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the field device is designed for at least one of the following fieldbus protocols: HART, Profibus-PA, FOUNDATION fieldbus H1, Industrial Ethernet.

A method for monitoring intrinsically safe operation of a field device ( 200 . 500 . 511 . 600 by an in-device monitoring circuit, the method comprising: detecting at least one quantity that is characteristic of a voltage applied to the field device or of a current flowing through the field device or of a power absorbed by the field device, comparing the at least one detected variable with at least a predetermined limit ( 301 . 701 ) for intrinsically safe operation, - if the at least one predetermined limit is exceeded ( 301 . 701 ), Activate a display element ( 206 . 509 . 514 . 605 ), which indicates whether in previous operation of the field device ( 200 . 500 . 511 . 600 ) an exceeding of the at least one limit value ( 301 . 701 ) has occurred for the intrinsically safe operation or not, - wherein an activated display element ( 206 . 509 . 514 . 605 ) the loss of the suitability of the field device ( 200 . 500 . 511 . 600 ) for use in intrinsically safe operation.