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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Feldbusgerät zur Erfassung eines Betriebszustandes eines Automatisierungstechnikgerätes sowie ein Kommunikationsgerät zur Kommunikation mit dem Feldbusgerät.
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Ein Betriebszustand eines Automatisierungstechnikgerätes wird häufig mittels eines Feldbusgerätes erfasst, wobei das Feldbusgerät einen Sensor zum Erfassen von Sensordaten, welche auf den Betriebszustands des Automatisierungstechnikgerätes hinweisen, aufweist. Beispielsweise weist das Feldbusgerät einen Sensor zum Erfassen einer elektrischen Leistungsaufnahme des Automatisierungstechnikgerätes auf. Hierbei ist das Feldbusgerät häufig in einem gesicherten Bereich, wie einem Schaltschrank, angeordnet.
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Ein Zugriff auf die erfassten Sensordaten für einen Benutzer des Feldbusgerätes ist hierbei häufig nur durch ein aufwändiges Integrieren eines Kommunikationsgerätes in ein mit dem Feldbusgerät verbundenes überlagertes Bussystem oder durch einen Zugang des Benutzers in den gesicherten Bereich, in welchem des Feldbusgerät angeordnet ist, vorgesehen, wodurch ferner eine Betriebssicherheit reduziert sein kann.
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Die Druckschrift
US 2010/0145476 A1 betrifft einen tragbaren Kommunikator zur Verwendung in einem Prozesssteuerungssystem. Hierbei weist das Prozesssteuerungssystem eine Steuereinheit auf, welche zur Kommunikation mit einem Feldgerät ausgebildet ist.
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Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein effizientes und energiesparendes Konzept zur Erfassung eines Betriebszustands eines Automatisierungstechnikgerätes zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Feldbusgerät zur Erfassung eines Betriebszustandes eines Automatisierungstechnikgerätes gelöst, mit: einem Sensor zum Erfassen von Sensordaten, welche auf den Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes hinweisen; einem Kontroller, welcher ausgebildet ist, eine Signalisierungsinformation auf der Basis der der erfassten Sensordaten zu erzeugen; und einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle, welche ausgebildet ist, eine Aufforderung zur Übermittlung der erzeugten Signalisierungsinformation über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk zu empfangen und ansprechend auf den Empfang der Aufforderung die erzeugte Signalisierungsinformation über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk auszusenden. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes effizient erfasst und an ein Kommunikationsgerät eines Benutzers übermittelt werden kann. Ferner kann durch das Aussenden der erzeugten Signalisierungsinformation ansprechend auf den Empfang der Aufforderung der Vorteil einer Energieersparnis erreicht werden, da die erzeugte Signalisierungsinformation lediglich auf Anforderung ausgesendet wird.
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Das Feldbusgerät kann ein Eingabe-/Ausgabe-Gerät, wie ein IO-Gerät, der Automatisierungstechnik sein. Ferner kann das Feldbusgerät eine Feldbusschnittstelle zur Kommunikation mit einem überlagerten Bussystem aufweisen. Beispielsweise ist das Feldbusgerät ein Lokalbusteilnehmer. Ferner kann das Feldbusgerät eine Leistungsmessklemme, ein Gerät zum Condition Monitoring oder ein Gerät zur Zustandsüberwachung des Automatisierungstechnikgerätes durch Vibrationsmessung und/oder Temperaturmessung sein. Das Automatisierungstechnikgerät kann eine Maschine sein.
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Der Sensor kann einen Temperatursensor, einen Vibrationssensor und/oder einen Sensor zum Erfassen einer elektrischen Leistungsaufnahme umfassen. Ferner können die erfassten Sensordaten Temperaturwerte, Vibrationswerte und/oder elektrische Leistungsaufnahmewerte des Automatisierungstechnikgerätes umfassen. Aus den erfassten Sensordaten können ferner Rückschlüsse auf den Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes gezogen werden. Beispielsweise kann ein hoher Temperaturwert auf eine Überlastung des Automatisierungstechnikgerätes hinweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Sensor ein in dem Feldbusgerät integrierter Sensor sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor ein externer Sensor sein, welcher an dem Feldbusgerät angeschlossen werden kann. Hierbei kann das Feldbusgerät ferner eine Sensorschnittstelle zum Anschluss des Sensors an dem Feldbusgerät aufweisen.
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Der Kontroller kann durch einen Mikrokontroller oder einen Prozessor gebildet sein. Ferner kann der Kontroller die Signalisierungsinformation kontinuierlich oder ansprechend auf den Empfang der Aufforderung erzeugen. Die Signalisierungsinformation kann eine Charakterisierung der erfassten Sensordaten umfassen. Hierzu kann der Kontroller ausgebildet sein, einen Sensorwert aus den erfassten Sensordaten zu extrahieren und den extrahierten Sensorwert mit einem Schwellwert zu vergleichen, um die erfassten Sensordaten zu charakterisieren. Beispielsweise überschreitet ein in den erfassten Sensordaten umfasster Temperaturwert einen vorbestimmten maximalen Temperaturschwellwert des Automatisierungstechnikgerätes und der Kontroller erzeugt eine Signalisierungsinformation, welche einen Hinweis auf eine thermische Überlastung des Automatisierungstechnikgerätes umfasst.
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Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle kann einen Transceiver und/oder ein Funkmodul umfassen. Ferner kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein, nach dem Aussenden der bestimmten Signalisierungsinformation in einen Energiesparmodus, wie einen Sleep-Modus, umzuschalten. Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle kann ferner zur Kommunikation gemäß einem oder mehrerer der Standards Bluetooth, insbesondere Bluetooth 4.0 Low Energy, IEEE 802.15.4, ZigBee oder Wireless Local Area Network (WLAN) ausgebildet sein. Ferner kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation im 2,4GHz ISM-Band ausgebildet sein. Der Kontroller kann ferner zum Steuern einer Funktion der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein. Beispielsweise führt der Kontroller einen Bluetooth-Stack aus. Das drahtlose Kommunikationsnetzwerk kann ein Bluetooth-Kommunikationsnetzwerk, ein ZigBee-Kommunikationsnetzwerk oder ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk sein.
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Ein Benutzer oder Anwender des Feldbusgerätes kann mittels eines Kommunikationsgerätes die Aufforderung zur Übermittlung der erzeugten Signalisierungsinformation über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk an das Feldbusgerät aussenden. Ferner kann das Feldbusgerät ansprechend auf den Empfang der Aufforderung die erzeugte Signalisierungsinformation über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk an das Kommunikationsgerät aussenden. Das Kommunikationsgerät kann ferner eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der empfangenen Signalisierungsinformation aufweisen. Beispielsweise wird dem Benutzer die Signalisierungsinformation und/oder der Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes in Form einer Ampelanzeige angezeigt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes umfasst die Signalisierungsinformation eine Charakterisierung der erfassten Sensordaten oder die erfassten Sensordaten. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Signalisierungsinformation einen Hinweis auf den Betriebszustand des Automatisierungstechnikgeräts umfassen kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist der Kontroller ferner ausgebildet, auf der Basis der erfassten Sensordaten einen Sensorwert zu bestimmen und den bestimmten Sensorwert mit einem Schwellwert oder einer Anzahl von Schwellwerten zu vergleichen, um die erfassten Sensordaten zu charakterisieren. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Charakterisierung der erfassten Sensordaten effizient erzeugt werden kann. Die Schwellwerte können vorbestimmte Schwellwerte sein. Ferner kann die Anzahl 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 betragen. Beispielsweise repräsentieren die Schwellwerte für das Automatisierungstechnikgerät maximal zugelassene Temperaturwerte, Vibrationswerte und/oder elektrische Leistungsaufnahmewerte.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist der Sensor ein Sensor zum Erfassen einer elektrischen Leistungsaufnahme des Automatisierungstechnikgerätes, ein Temperatursensor zum Erfassen eines Temperaturwertes des Automatisierungstechnikgerätes oder ein Vibrationssensor zum Erfassen eines Vibrationswertes des Automatisierungstechnikgerätes. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass aus den erfassten Sensordaten besonders effizient auf den Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes rückgeschlossen werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes umfasst der Sensor einen Sensor zum Erfassen einer elektrischen Leistungsaufnahme des Automatisierungstechnikgerätes, einen Temperatursensor zum Erfassen eines Temperaturwertes des Automatisierungstechnikgerätes und/oder einen Vibrationssensor zum Erfassen eines Vibrationswertes des Automatisierungstechnikgerätes. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes durch Verwendung mehrerer unterschiedlicher Sensoren effizienter erfasst werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist die drahtlose Kommunikationsschnittstelle eine Bluetooth-Kommunikationsschnittstelle, eine ZigBee-Kommunikationsschnittstelle oder eine Wireless Local Area Network Kommunikationsschnittstelle. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente drahtlose Kommunikationsschnittstelle verwendet werden kann. Die Bluetooth-Kommunikationsschnittstelle kann zur Kommunikation gemäß eines Bluetooth Low Energy Standards, insbesondere gemäß des Standards Bluetooth 4.0 Low Energy, ausgebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist die drahtlose Kommunikationsschnittstelle ferner ausgebildet, eine Kennung über das Kommunikationsnetzwerk zu empfangen, und ist der Kontroller ferner ausgebildet, ansprechend auf den Empfang der Kennung die Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen der Aufforderung zur Übermittlung der erzeugten Signalisierungsinformation über das Kommunikationsnetzwerk einzurichten. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein effizienter Zugriffsschutz für die drahtlose Kommunikationsschnittstelle des Feldbusgerätes bereitgestellt werden kann. Die Kennung kann eine vorbestimmte Kennung, beispielsweise eine vorbestimmte alphanumerische Kennung, sein. Ferner kann die Kennung bei einer Herstellung des Feldbusgerätes festgelegt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist das Feldbusgerät mit einem Speicher ausgebildet, wobei der Kontroller ferner ausgebildet ist, die erzeugte Signalisierungsinformation in dem Speicher zu speichern, und wobei die drahtlose Kommunikationsschnittstelle ferner ausgebildet ist, ansprechend auf den Empfang der Aufforderung die gespeicherte Signalisierungsinformation aus dem Speicher auszulesen und die ausgelesene Signalisierungsinformation über das Kommunikationsnetzwerk auszusenden. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die erzeugte Signalisierungsinformation mehrfach, insbesondere an mehrere Kommunikationsgeräte, ausgesendet werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes sind der Kontroller und die drahtlose Kommunikationsschnittstelle über ein Serial Peripheral Interface Bussystem verbunden. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Funktion der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle effizient mittels des Kontrollers gesteuert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist das Feldbusgerät mit einer Platine ausgebildet, auf welcher der Kontroller und die drahtlose Kommunikationsschnittstelle angeordnet sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Feldbusgerät eine besonders kompakte Bauform aufweisen kann. Die Platine kann durch eine Leiterplatte, wie ein Printed Circuit Board (PCB), gebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes weist das Feldbusgerät ferner ein Gehäuse auf, in welchem die Platine aufgenommen ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Berührschutz für das Feldbusgerät bereitgestellt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist auf der Platine ferner eine Antenne für die drahtlose Kommunikationsschnittstelle angeordnet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Durchbruch in einer Wandung des Gehäuses des Feldbusgerätes zum Herausführen einer Antenne oder einer Antennenanschlussschnittstelle entfallen kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes weist die Antenne eine Mäanderstruktur auf oder ist die Antenne eine Keramik-Chip-Antenne. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Antenne verwendet werden kann. Ferner kann die Antenne durch eine PCB-Antenne gebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist das Feldbusgerät ausgebildet mit einer Feldbusschnittstelle, welche ausgebildet ist, kontinuierlich mittels des Sensors erfasste Sensordaten über ein weiteres Kommunikationsnetzwerk auszusenden. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Sensordaten effizient einer Steuerung des Automatisierungstechnikgerätes bereitgestellt werden können. Der Kontroller kann ferner zum Steuern einer Funktion der Feldbusschnittstelle ausgebildet sein. Ferner kann das weitere Kommunikationsnetzwerk ein Lokalbuskommunikationsnetzwerk sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist die Feldbusschnittstelle eine Lokalbusschnittstelle. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Feldbusgerät über die Feldbusschnittstelle mit elektrischer Energie versorgt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Feldbusgerätes ist das Feldbusgerät ein Lokalbusteilnehmer. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Feldbusgerät effizient mit einer Steuerung des Automatisierungstechnikgerätes kommunikationstechnisch verbunden werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kommunikationsgerät zum Anfordern einer Signalisierungsinformation von einem Feldbusgerät einer Mehrzahl von Feldbusgeräten über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk gelöst, mit: einer Benutzerschnittstelle zum Auswählen des Feldbusgerätes aus der Mehrzahl der Feldbusgeräte; und einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle, welche ausgebildet ist, eine Aufforderung zur Übermittlung der Signalisierungsinformation an das ausgewählte Feldbusgerät über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk auszusenden, und welche ausgebildet ist, die Signalisierungsinformation von dem ausgewählten Feldbusgerät über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk zu empfangen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein effizientes Kommunikationsgerät zum Anfordern der Signalisierungsinformation von dem erfindungsgemäßen Feldbusgerät geschaffen werden kann.
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Das Kommunikationsgerät kann zur Kommunikation mit dem erfindungsgemäßen Feldbusgerät verwendet werden. Weitere Merkmale des Kommunikationsgerätes ergeben sich unmittelbar aus der Funktionalität des erfindungsgemäßen Feldbusgerätes.
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Das Kommunikationsgerät kann ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Handy, ein Handheld, ein Tablet-Computer oder ein Laptop sein. Die Mehrzahl der Feldbusgeräte kann eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Feldbusgeräten sein. Ferner kann die Mehrzahl 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 oder 25 betragen.
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Die Benutzerschnittstelle kann ein Betätigungselement, wie einen Knopf, eine Taste, einen Schalter, einen Drehknopf oder ein Drehrad, und eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen einer Information bezüglich der Mehrzahl der Feldbusgeräte aufweisen. Ferner kann die Benutzerschnittstelle durch einen berührungsempfindlichen Bildschirm, wie einen Touchscreen, gebildet sein. Das Kommunikationsgerät kann ferner ausgebildet sein, mittels der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle Feldbusgeräte in einer Umgebung des Kommunikationsgerätes zu erkennen. Beispielsweise scannt das Kommunikationsgerät seine Umgebung nach Feldbusgeräten. Ferner kann eine Liste der erkannten Mehrzahl der Feldbusgeräte mittels der Benutzerschnittstelle angezeigt und ein Feldbusgerät der Mehrzahl der Feldbusgeräte mittels der Benutzerschnittstelle durch einen Benutzer des Kommunikationsgerätes ausgewählt werden.
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Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle kann zur Kommunikation gemäß einem oder mehrerer der Standards Bluetooth, insbesondere Bluetooth 4.0 Low Energy, IEEE 802.15.4, ZigBee oder Wireless Local Area Network (WLAN) ausgebildet sein. Ferner kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation im 2,4GHz ISM-Band ausgebildet sein. Das drahtlose Kommunikationsnetzwerk kann ein Bluetooth-Kommunikationsnetzwerk, ein ZigBee-Kommunikationsnetzwerk oder ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kommunikationsgerätes ist das Kommunikationsgerät mit einer Anzeigeeinrichtung zum grafischen Anzeigen der empfangenen Signalisierungsinformation ausgebildet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die empfangene Signalisierungsinformation einem Benutzer des Kommunikationsgerätes angezeigt werden kann.
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Die Anzeigeeinrichtung kann ein Leuchtelement, wie eine lichtemittierende Diode, oder einen Bildschirm umfassen. Ferner kann die Anzeigeeinrichtung ausgebildet sein, die empfangene Signalisierungsinformation oder eine aus der Signalisierungsinformation abgeleitete Information bezüglich eines mittels des ausgewählten Feldbusgerätes erfassten Betriebszustandes eines Automatisierungstechnikgerätes in Form einer Ampel anzuzeigen. Beispielsweise signalisiert eine grüne Ampel einen regulären Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes, eine gelbe Ampel eine leichte Abweichung von einem regulären Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes und eine rote Ampel einen kritischen Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes. Ferner kann die Anzeigeeinrichtung ein Element des Betätigungselementes sein. Beispielsweise ist die Anzeigeeinrichtung ein Anzeigeelement eines berührungsempfindlichen Bildschirms.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 ein schematisches Diagramm eines Feldbusgerätes;
- 2 ein schematisches Diagramm eines Kommunikationsgerätes; und
- 3 eine Anordnung mit dem Feldbusgerät und dem Kommunikationsgerät.
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1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Feldbusgerätes 100. Das Feldbusgerät 100 weist einen Sensor 101, einen Kontroller 103 und eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 auf, wobei der Kontroller 103 mit dem Sensor 101 und der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 105 verbunden ist.
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Das Feldbusgerät 100 zur Erfassung eines Betriebszustandes eines Automatisierungstechnikgerätes ist ausgebildet mit: dem Sensor 101 zum Erfassen von Sensordaten, welche auf den Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes hinweisen; dem Kontroller 103, welcher ausgebildet ist, eine Signalisierungsinformation auf der Basis der der erfassten Sensordaten zu erzeugen; und der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 105, welche ausgebildet ist, eine Aufforderung zur Übermittlung der erzeugten Signalisierungsinformation über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk zu empfangen und ansprechend auf den Empfang der Aufforderung die erzeugte Signalisierungsinformation über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk auszusenden. Hierdurch kann der Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes effizient erfasst und an ein Kommunikationsgerät eines Benutzers übermittelt werden. Ferner kann durch das Aussenden der erzeugten Signalisierungsinformation ansprechend auf den Empfang der Aufforderung der Vorteil einer Energieersparnis erreicht werden, da die erzeugte Signalisierungsinformation lediglich auf Anforderung ausgesendet wird.
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Das Feldbusgerät 100 kann ein Eingabe-/Ausgabe-Gerät, wie ein IO-Gerät, der Automatisierungstechnik sein. Ferner kann das Feldbusgerät 100 eine Feldbusschnittstelle zur Kommunikation mit einem überlagerten Bussystem aufweisen. Beispielsweise ist das Feldbusgerät 100 ein Lokalbusteilnehmer. Ferner kann das Feldbusgerät 100 eine Leistungsmessklemme, ein Gerät zum Condition Monitoring oder ein Gerät zur Zustandsüberwachung des Automatisierungstechnikgerätes durch Vibrationsmessung und/oder Temperaturmessung sein. Das Automatisierungstechnikgerät kann eine Maschine sein.
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Der Sensor 101 kann einen Temperatursensor, einen Vibrationssensor und/oder einen Sensor zum Erfassen einer elektrischen Leistungsaufnahme umfassen. Ferner können die erfassten Sensordaten Temperaturwerte, Vibrationswerte und/oder elektrische Leistungsaufnahmewerte des Automatisierungstechnikgerätes umfassen. Aus den erfassten Sensordaten können ferner Rückschlüsse auf den Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes gezogen werden. Beispielsweise kann ein hoher Temperaturwert auf eine Überlastung des Automatisierungstechnikgerätes hinweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Sensor 101 ein in dem Feldbusgerät 100 integrierter Sensor sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor 101 ein externer Sensor sein, welcher an dem Feldbusgerät 100 angeschlossen werden kann. Hierbei kann das Feldbusgerät 100 ferner eine Sensorschnittstelle zum Anschluss des Sensors 101 an dem Feldbusgerät 100 aufweisen.
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Der Kontroller 103 kann durch einen Mikrokontroller oder einen Prozessor gebildet sein. Ferner kann der Kontroller 103 die Signalisierungsinformation kontinuierlich oder ansprechend auf den Empfang der Aufforderung erzeugen. Die Signalisierungsinformation kann eine Charakterisierung der erfassten Sensordaten umfassen. Hierzu kann der Kontroller 103 ausgebildet sein, einen Sensorwert aus den erfassten Sensordaten zu extrahieren und den extrahierten Sensorwert mit einem Schwellwert zu vergleichen, um die erfassten Sensordaten zu charakterisieren. Beispielsweise überschreitet ein in den erfassten Sensordaten umfasster Temperaturwert einen vorbestimmten maximalen Temperaturschwellwert des Automatisierungstechnikgerätes und der Kontroller 103 erzeugt eine Signalisierungsinformation, welche einen Hinweis auf eine thermische Überlastung des Automatisierungstechnikgerätes umfasst.
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Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 kann einen Transceiver und/oder ein Funkmodul umfassen. Ferner kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 ausgebildet sein, nach dem Aussenden der bestimmten Signalisierungsinformation in einen Energiesparmodus, wie einen Sleep-Modus, umzuschalten. Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 kann ferner zur Kommunikation gemäß einem oder mehrerer der Standards Bluetooth, insbesondere Bluetooth 4.0 Low Energy, IEEE 802.15.4, ZigBee oder Wireless Local Area Network (WLAN) ausgebildet sein. Ferner kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 zur Kommunikation im 2,4GHz ISM-Band ausgebildet sein. Der Kontroller 103 kann ferner zum Steuern einer Funktion der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 105 ausgebildet sein. Beispielsweise führt der Kontroller 103 einen Bluetooth-Stack aus. Das drahtlose Kommunikationsnetzwerk kann ein Bluetooth-Kommunikationsnetzwerk, ein ZigBee-Kommunikationsnetzwerk oder ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk sein.
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Ein Benutzer oder Anwender des Feldbusgerätes 100 kann mittels eines Kommunikationsgerätes die Aufforderung zur Übermittlung der erzeugten Signalisierungsinformation über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk an das Feldbusgerät 100 aussenden. Ferner kann das Feldbusgerät 100 ansprechend auf den Empfang der Aufforderung die erzeugte Signalisierungsinformation über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk an das Kommunikationsgerät aussenden. Das Kommunikationsgerät kann ferner eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der empfangenen Signalisierungsinformation aufweisen. Beispielsweise wird dem Benutzer die Signalisierungsinformation und/oder der Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes in Form einer Ampelanzeige angezeigt.
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2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Kommunikationsgerätes 200. Das Kommunikationsgerät 200 weist eine Benutzerschnittstelle 201 und eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle 203 auf.
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Das Kommunikationsgerät 200 zum Anfordern einer Signalisierungsinformation von einem Feldbusgerät 100 einer Mehrzahl von Feldbusgeräten 100 über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk ist ausgebildet mit: der Benutzerschnittstelle 201 zum Auswählen des Feldbusgerätes 100 aus der Mehrzahl der Feldbusgeräte 100; und der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 203, welche ausgebildet ist, eine Aufforderung zur Übermittlung der Signalisierungsinformation an das ausgewählte Feldbusgerät 100 über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk auszusenden, und welche ausgebildet ist, die Signalisierungsinformation von dem ausgewählten Feldbusgerät 100 über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk zu empfangen.
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Das Kommunikationsgerät 200 kann ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Handy, ein Handheld, ein Tablet-Computer oder ein Laptop sein. Die Mehrzahl der Feldbusgeräte 100 kann 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 oder 25 betragen.
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Die Benutzerschnittstelle 201 kann ein Betätigungselement, wie einen Knopf, eine Taste, einen Schalter, einen Drehknopf oder ein Drehrad, und eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen einer Information bezüglich der Mehrzahl der Feldbusgeräte 100 aufweisen. Ferner kann die Benutzerschnittstelle 201 durch einen berührungsempfindlichen Bildschirm, wie einen Touchscreen, gebildet sein. Das Kommunikationsgerät 200 kann ferner ausgebildet sein, mittels der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 203 Feldbusgeräte 100 in einer Umgebung des Kommunikationsgerätes 200 zu erkennen. Beispielsweise scannt das Kommunikationsgerät 200 seine Umgebung nach Feldbusgeräten 100. Ferner kann eine Liste der erkannten Mehrzahl der Feldbusgeräte 100 mittels der Benutzerschnittstelle 201 angezeigt und ein Feldbusgerät 100 der Mehrzahl der Feldbusgeräte 100 mittels der Benutzerschnittstelle 201 durch einen Benutzer des Kommunikationsgerätes 200 ausgewählt werden.
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Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 203 kann zur Kommunikation gemäß einem oder mehrerer der Standards Bluetooth, insbesondere Bluetooth 4.0 Low Energy, IEEE 802.15.4, ZigBee oder Wireless Local Area Network (WLAN) ausgebildet sein. Ferner kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 203 zur Kommunikation im 2,4GHz ISM-Band ausgebildet sein. Das drahtlose Kommunikationsnetzwerk kann ein Bluetooth-Kommunikationsnetzwerk, ein ZigBee-Kommunikationsnetzwerk oder ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kommunikationsgerätes 200 ist das Kommunikationsgerät 200 mit einer Anzeigeeinrichtung zum grafischen Anzeigen der empfangenen Signalisierungsinformation ausgebildet. Hierdurch kann die empfangene Signalisierungsinformation einem Benutzer des Kommunikationsgerätes 200 angezeigt werden.
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Die Anzeigeeinrichtung kann ein Leuchtelement, wie eine lichtemittierende Diode, oder einen Bildschirm umfassen. Ferner kann die Anzeigeeinrichtung ausgebildet sein, die empfangene Signalisierungsinformation oder eine aus der Signalisierungsinformation abgeleitete Information bezüglich eines mittels des ausgewählten Feldbusgerätes 100 erfassten Betriebszustandes eines Automatisierungstechnikgerätes in Form einer Ampel anzuzeigen. Beispielsweise signalisiert eine grüne Ampel einen regulären Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes, eine gelbe Ampel eine leichte Abweichung von einem regulären Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes und eine rote Ampel einen kritischen Betriebszustand des Automatisierungstechnikgerätes. Ferner kann die Anzeigeeinrichtung ein Element des Betätigungselementes 201 sein. Beispielsweise ist die Anzeigeeinrichtung ein Anzeigeelement eines berührungsempfindlichen Bildschirms.
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3 zeigt eine Anordnung mit dem Feldbusgerät 100 und dem Kommunikationsgerät 200. Hierbei weist das Feldbusgerät 100 ferner eine Antenne 301 für die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 und eine Felsbusschnittstelle 303 zur Kommunikation mit einem Feldbuskommunikationsnetzwerk 305 auf. Beispielsweise ist das Feldbuskommunikationsnetzwerk 305 ein Interbus-Kommunikationsnetzwerk oder ein Profinet-Kommunikationsnetzwerk, wobei die Feldbusschnittstelle 303 über einen nichtabgebildeten Buskoppler mit der Feldbuskommunikationsnetzwerk 305 verbunden ist.
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Der Kontroller 103 und die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 können über ein Serial Peripheral Interface (SPI) Bussystem verbunden sein. Ferner kann das Feldbusgerät 100 mit einer nichtabgebildeten Platine ausgebildet sein, auf welcher der Kontroller 103 und die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 angeordnet sind. Die Platine kann durch eine Leiterplatte, wie ein Printed Circuit Board (PCB), gebildet sein. Ferner kann das Feldbusgerät 100 ein nichtabgebildetes Gehäuse aufweisen, in welchem die Platine aufgenommen ist. Auf der Platine des Feldbusgerätes 100 kann ferner die Antenne 301 für die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 angeordnet sein. Ferner kann die Antenne 301 eine Mäanderstruktur aufweisen, eine Keramik-Chip-Antenne sein oder durch eine PCB-Antenne gebildet sein.
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Die Feldbusschnittstelle 303 kann ausgebildet sein, kontinuierlich mittels des Sensors 101 erfasste Sensordaten über ein weiteres Kommunikationsnetzwerk auszusenden. Der Kontroller 103 kann ferner zum Steuern einer Funktion der Feldbusschnittstelle 303 ausgebildet sein. Ferner kann das weitere Kommunikationsnetzwerk ein Lokalbuskommunikationsnetzwerk sein und kann die Feldbusschnittstelle 303 eine Lokalbusschnittstelle sein. Die Feldbusschnittstelle 303 kann ferner einen Feldbus Protokoll-Chip umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Sensor 101 eine Peripherie bilden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 205 einen 2,4GHz-Transceiver, beispielsweise zur Kommunikation gemäß einem der Standards Bluetooth oder ZigBee, umfassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform eignet sich der Kommunikationsstandard Bluetooth aufgrund der vergleichsweise hohen Reichweite besonders für eine drahtlose Kommunikation mit in einem Schaltschrank verbauten oder schwer zugänglichen Feldbusgeräten 100 oder Geräten in der Automatisierungstechnik. Hierzu kann ein Bluetooth Transceiver, insbesondere ein Bluetooth 4.0 Low Energy Transceiver, in dem Feldbusgerät 100, wie einem Feldbus-IO-Gerät, integriert werden. In dem Feldbusgerät 100, wie einem Inline-Gerät oder Axio-Line-Gerät, kann ein Kontroller 103, wie ein Microcontroller, zum Steuern oder Bedienen der Feldbusschnittstelle 303, beispielsweise eines Feldbus-Protokollchips der Feldbusschnittstelle 303, vorhanden sein. Ferner kann ein Bluetooth-Stack zum Betrieb der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 105 oder des Transceivers in der Firmware des Kontrollers 103 mit integriert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann durch Verwendung des Standards Bluetooth 4.0 eine Reichweite der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 105 von ca. 10 bis 50m ermöglicht werden. Die Antenne 301 für die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 kann ferner aufgrund der verwendeten 2,4GHz Technologie als PCB-Antenne auf der Platine realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform können über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 ein Status des Feldbusgerätes 100, wie eines IO-Gerätes, und einzelne Prozessdaten per Knopfdruck ausgelesen werden. Hierbei kann die Kommunikation zwischen dem Feldbusgerät 100 und dem Kommunikationsgerät 200, beispielsweise einem Handy oder Handheld, stattfinden. Eine Bluetooth 4.0 Schnittstelle ist beispielsweise in jedem modernen Handy bereits integriert. Ferner kann die Kommunikation über eine für das Kommunikationsgerät 200 spezifische App erfolgen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Feldbusgerät 100 eine Leistungsmessklemme sein. Hierbei können von einem Benutzer oder Anwender unabhängig von der Feldbusschnittstelle 303 oder dem Feldbuskommunikationsnetzwerk 305 Informationen, beispielsweise zur Leistungsaufnahme des Automatisierungstechnikgerätes oder einer Maschine, von dem Kommunikationsgerät 200, wie einem Handy, aus abgerufen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Feldbusgerät 100 ein Gerät zum Condition Monitoring, beispielsweise zur Betriebszustandsüberwachung oder Zustandsüberwachung des Automatisierungstechnikgerätes, wie einer Maschine, durch Vibrations- und Temperaturmessung sein. Hierbei kann der Betriebszustand oder Zustand des Automatisierungstechnikgerätes als Ampel-Anzeige auf dem Kommunikationsgerät 200, wie einem Handy, des Benutzers oder Anwenders dargestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann bei einer Kommunikation zwischen dem Feldbusgerät 100 und dem Kommunikationsgerät 200 unter Verwendung des Standards Bluetooth 4.0 der Vorteil erreicht werden, dass Daten nur bei Bedarf mit geringer Datenrate gesendet werden. Die übrige Zeit kann sich die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105, wie ein Transceiver, in einem Sleep-Modus befinden und dadurch Energie sparen. Damit kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 eine Low Energy Kommunikationsschnittstelle bilden. Hierdurch kann das Feldbusgerät 100 ein besonders energiesparendes Gerät bilden. Derartige Geräte und Technologien passen gut in das zukünftige Konzept Industrie 4.0.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105, wie ein Bluetooth 4.0 Transceiver, über eine SPI-Schnittstelle an den vorhandenen Kontroller 103 in dem Feldbusgerät 100 angeschlossen werden. Hierbei kann die Antenne 301 als eine Mäander-Struktur auf der Platine ausgeführt werden. Ferner kann ein Bluetooth-Stack in den Kontroller 103, wie einem ARM Cortex Microcontroller, integriert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können Varianten des Feldbusgerätes 100 als Bestückoption mit und ohne der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 105 gefertigt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Feldbusgerät 100, wie ein IO-Gerät, ein Lokalbusteilnehmer sein und kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 zur Kommunikation gemäß dem Standard Bluetooth 4.0 ausgebildet sein. Hierbei werden Daten nicht kontinuierlich sondern nur auf Abruf durch den Benutzer oder Anwender gesendet. Besonders in der Leistungsmesstechnik hat der Anwender die Möglichkeit, Daten aus dem Feldbusgerät 100 auszulesen, ohne dabei das überlagerte Bussystem zu nutzen bzw. ohne eine Schaltschranktür in einem gesicherten Bereich zu öffnen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 zur Kommunikation im 2,4GHz-ISM-Band ausgebildet sein. Hierbei kann ein Funkprotokoll in Anlehnung an Bluetooth oder IEEE 802.15.4, beispielsweise ZigBee, verwendet werden. Hierdurch können gegebenenfalls Lizensierungskosten eingespart werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105, wie ein 2,4GHz-Transceiver, über SPI an dem Kontroller 103, wie einem Microcontroller, angebunden werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Antenne 301 als Keramik-Chip-Antenne oder als Mäanderstruktur auf dem PCB aufgebracht werden. Hierdurch kann die Antenne 301 in einem Gehäuse des Feldbusgerätes 100 integriert werden, wodurch eine externe Antenne an dem Feldbusgerät 100 oder außerhalb des Gehäuses des Feldbusgerätes 100 entfallen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105, wie ein Transceiver, zur Kommunikation im 2,4GHz Band ausgebildet sein. Hierbei kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 sowohl den IEEE 802.15.4 Standard, beispielsweise den ZigBee Standard, als auch den Bluetooth Standard unterstützen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105, wie ein Transceiver, über ein SPI-Interface an dem Kontroller 103, wie einem Microcontroller, angebunden sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Antenne 301 in dem Feldbusgerät 100 oder einem Gehäuse des Feldbusgerätes 100 integriert sein. Hierzu kann die Antenne 301 als eine Planarantenne mit Mäanderstruktur auf der Platine oder als eine Keramik-Chip-Antenne ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 105 ein Funkmodul umfassen. Hierdurch können hohe Hardware-Qualifizierungskosten entfallen.
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Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Feldbusgerät
- 101
- Sensor
- 103
- Kontroller
- 105
- Drahtlose Kommunikationsschnittstelle
- 200
- Kommunikationsgerät
- 201
- Benutzerschnittstelle
- 203
- Drahtlose Kommunikationsschnittstelle
- 301
- Antenne
- 303
- Feldbusschnittstelle
- 305
- Feldbuskommunikationsnetzwerk
