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Die Erfindung betrifft ein System zum Aktivieren einer Funkschnittstelle eines Feldgeräts der Prozessautomatisierung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aktivieren einer Funkschnittstelle eines Feldgeräts der Prozessautomatisierung.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Feldgeräte bekannt geworden, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Prozessautomatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, bzw. Sensoren. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, pH-Messung, Füllstandmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktoren verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
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Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress + Hauser-Gruppe produziert und vertrieben.
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Die Bedienung der Feldgeräte erfolgt in der Regel über Bedienelemente wie Tasten oder Knöpfe, die am Gehäuse der jeweiligen Feldgeräte angeordnet sind. Aus Kostengründen verfügt ein nicht zu unterschätzender Anteil der Feldgeräte über keine am Gehäuse angeordneten Bedienelemente. Auch in bestimmten Prozessbedingungen (Ex-Umgebung, hygienische Anwendungen) wird zum Schutz der Anlage und/oder der Feldgeräte häufig auf am Gehäuse angeordnete Bedienelemente verzichtet.
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Die Bedienung und/oder Parametrierung der Feldgeräte erfolgt in diesem Fall häufig über eine drahtlose Funkverbindung. Zu diesem Zweck besitzen die Feldgeräte eine Funkschnittstelle. Die Bedienung, bzw. Parametrierung erfolgt dann bspw. mittels einer mobilen Bedieneinheit, beispielsweise mittels des „Field Xpert“, der von der Endress + Hauser-Gruppe produziert und vertrieben wird, mittels eines Laptops oder mittels eines mobiles Endgeräts wie einem Smartphone oder einem Tablet. Gebräuchliche Funkstandards sind hierbei Wifi, Bluetooth, ZigBee, WirelessHART, etc.
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Nachteilig hierbei ist, dass die Funkschnittstelle oft dauerhaft aktiviert ist und das Feldgerät somit nicht vor Zugriffen Unbefugter geschützt ist. Feldgeräte, welche mittels am Gehäuse befindlichen Bedienelementen bedient und/oder parametriert werden, besitzen alleine schon dadurch einen Schutz, als dass das Anlagengelände Unbefugten unzugänglich ist. Servicetechniker müssen sich zum Betreten der Anlage beispielsweise mittels einer Smartcard oder einem PIN authentifizieren. Auf oben beschriebene Feldgeräte, welche mittels einer Funkverbindung bedient, bzw. parametriert werden, kann, abhängig von der Reichweite der verwendeten Funkverbindung, jedoch auch von außerhalb der Anlage zugegriffen werden.
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Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren vorzustellen, welches es erlaubt, eine Funkschnittstelle eines Feldgeräts der Prozessautomatisierung auf einfache Art und Weise im Bedarfsfall vor Ort zu aktivieren.
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Die Aufgabe wird durch ein System zum Aktivieren einer Funkschnittstelle eines Feldgeräts der Prozessautomatisierung gelöst, umfassend:
- – eine Freischalteinheit; und
- – das Feldgerät, welches eine Detektionseinheit zum Detektieren der Freischalteinheit und die Funkschnittstelle umfasst,
wobei die Freischalteinheit an dem Feldgerät angeordnet wird, und
wobei nach erfolgreichem Detektieren der Freischalteinheit mittels der Detektionseinheit die Funkschnittstelle aktiviert wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist es, durch Anordnen, gleichbedeutend mit Anbringen, der Freischalteinheit am Gehäuse des Feldgeräts eine Funkschnittstelle zu aktivieren und dadurch eine Parametrierung und/oder eine Bedienung des Feldgeräts mittels einer Funkverbindung zu ermöglichen. Die Vor-Ort-Präsenz eines Servicetechnikers wird dadurch nachgewiesen. Die Funkschnittstelle ist somit nur aktiviert, wenn diese auch wirklich benötigt wird.
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Die Bedienung, bzw. Parametrierung erfolgt dann über ein Bediengerät, wie beispielsweise einem Handheld-Device, einem Laptop oder einem mobilen Endgerät wie einem Smartphone oder einem Tablet. Einem Servicetechniker wird nach Anordnen der Freischalteinheit eine beidhändige Bedienung des Bediengeräts ermöglicht.
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Des Weiteren wird die Auswahl eines Feldgeräts vereinfacht. Nur die Funkschnittstelle desjenigen Feldgeräts, an dessen Gehäuse sich die Freischalteinheit befindet, ist aktiviert. Ein Verwechseln der Feldgeräte bei der Bedienung und/oder Parametrierung mittels der Funkverbindung ist somit ausgeschlossen.
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Feldgeräte, die im Zusammenhang mit der Erfindung beschrieben werden, wurden bereits im einleitenden Teil der Beschreibung beispielhaft genannt.
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Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass es sich bei der Freischalteinheit um einen Magneten handelt, welcher an das Gehäuse des Feldgeräts geheftet wird. Das Gehäuse besteht in diesem Fall im Wesentlichen aus einem metallischen Material.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass die Detektionseinheit einen Hallsensor umfasst. Der Hallsensor misst ein Magnetfeld, wobei durch das Anordnen der Freischalteinheit am Feldgerät eine Magnetfeldänderung, und somit das Vorhandensein der Freischalteinheit, detektiert wird
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Gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass es sich bei der Freischalteinheit um einen im Wesentlichen zylindrischen Gegenstand, insbesondere um einen Schraubendreher oder um einen Stift handelt, welcher in eine Vertiefung des Gehäuses des Feldgeräts eingeführt wird. Der Gegenstand wird dabei derart in der Vertiefung platziert, dass dieser in der Vertiefung fixiert ist, wodurch der Servicetechniker beide Hände frei hat. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der zylindrische Gegenstand ein Gegenstand ist, den der Servicetechniker in der Regel ohnehin mit sich führt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass die Detektionseinheit eine Spule umfasst, welche sich in der Vertiefung des Gehäuses des Feldgeräts befindet oder welche die Vertiefung des Gehäuses des Feldgeräts radial umgibt. Die Spule misst eine Induktivität, wobei durch das Anordnen der Freischalteinheit am Feldgerät eine Änderung der Induktivität, und somit das Vorhandensein der Freischalteinheit, detektiert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass es sich bei der Detektionseinheit um zumindest zwei Elektroden handelt. Diese messen eine Kapazität, wobei durch das Anordnen der Freischalteinheit am Feldgerät eine Änderung der Kapazität, und somit das Vorhandensein der Freischalteinheit, detektiert wird.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das Gehäuse des Feldgeräts ein tastenloses Gehäuse ist. Insbesondere handelt es sich um ein Gehäuse, welches zum Einsatz in einer Ex-Umgebung oder in einer hygienischen Umgebung geeignet ist.
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Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Aktivieren einer Funkschnittstelle eines Feldgeräts der Prozessautomatisierung gelöst, umfassend:
- – Anordnen einer Freischalteinheit am Feldgerät;
- – Detektieren der Freischalteinheit;
- – Aktivieren der Funkschnittstelle, im Falle, dass die Freischalteinheit erfolgreich detektiert wurde.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Funkschnittstelle deaktiviert wird, wenn die Freischalteinheit vom Feldgerät entfernt wird. Dadurch ist ein manuelles Deaktivieren der Funkschnittstelle nicht erforderlich. Es kann dabei auch vorgesehen sein, die Funkschnittstelle nach Entfernen der Freischalteinheit für eine gewisse Zeit im aktivierten Modus zu belassen, bevor die Funkschnittstelle deaktiviert wird.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass die Funkschnittstelle nach einem definierten Zeitintervall deaktiviert wird, selbst wenn die Freischalteinheit weiterhin am Feldgerät angeordnet ist. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass die Funkschnittstelle dauerhaft aktiviert ist, was beispielsweise dann kritisch wird, wenn der Servicetechniker vergisst, die Freischalteinheit vom Feldgerät zu entfernen. Um die Funkschnittstelle erneut zu aktivieren muss die Freischalteinheit vom Feldgerät entfernt und erneut angeordnet werden. Es kann dabei auch vorgesehen sein, die Funkschnittstelle nach Entfernen der Freischalteinheit für eine gewisse Zeit im aktivierten Modus zu belassen, so dass bei Entfernen und erneutem Anordnen der Freischalteinheit keine Unterbrechung der Funkverbindung erfolgt.
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Es kann dabei vorgesehen sein, den Servicetechniker rechtzeitig zu informieren, wenn ein automatisches Deaktivieren der Funkschnittstelle bevorsteht. Dies kann beispielsweise über ein akustisches oder optisches Signal erfolgen. Hierfür kann das Feldgerät einen Lautsprecher und/oder eine Leuchteinheit aufweisen.
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Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Freischalteinheit mittels eines Hallsensors detektiert wird, wobei der Hallsensor ein Magnetfeld misst, und wobei durch das Anordnen der Freischalteinheit am Feldgerät eine Magnetfeldänderung detektiert wird.
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Gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Freischalteinheit mittels einer Spule detektiert wird, wobei die Spule eine Induktivität misst, und wobei durch das Anordnen der Freischalteinheit am Feldgerät eine Änderung der Induktivität detektiert wird.
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Gemäß einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Freischalteinheit mittels zumindest zweier Elektroden detektiert wird, wobei die Elektroden eine Kapazität, und wobei durch das Anordnen der Freischalteinheit am Feldgerät eine Änderung der Kapazität detektiert wird.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Feldgerät bei aktivierter Funkschnittstelle über die Funkschnittstelle bedient und/oder parametriert wird. Hierfür ist das Feldgerät mittels der Funkverbindung mit einer mobilen Bedieneinheit wie beispielsweise einem Laptop oder einem mobilen Endgeräts wie einem Smartphone oder einem Tablet verbunden.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt
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1: eine erste Variante einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems zum Aktivieren einer Funkschnittstelle eines Feldgeräts der Prozessautomatisierung; und
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2: eine zweite Variante einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems zum Aktivieren einer Funkschnittstelle eines Feldgeräts der Prozessautomatisierung.
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1 zeigt eine erste Variante einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems zum Aktivieren einer Funkschnittstelle FS eines Feldgeräts F der Prozessautomatisierung. Ein Feldgerät F ist in einer Applikation in einer Anlage der Prozessautomatisierung eingebunden. Über eine nicht dargestellte Kommunikationsverbindung kommuniziert das Feldgerät F mit einer nicht dargestellten übergeordneten Einheit und sendet insbesondere erhobene Prozesswerte an die übergeordnete Einheit.
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Das Feldgerät F befindet sich in einer kritischen Prozessumgebung, insbesondere einer Ex- oder einer hygienischen Prozessumgebung. Das Gehäuse des Feldgeräts F ist daher tastenlos ausgestaltet, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit oder aggressive Dämpfe durch einen Spalt zwischen Tasten und Gehäuse ins Innere des Feldgeräts F gelangen und die im Feldgerät enthaltenen Elektronikkomponenten beschädigen können. Alternativ ist das erfindungsgemäße System selbstverständlich auch für ein Feldgerät mit einem Gehäuse mit Bedientasten adaptierbar.
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Zur Bedienung und/oder Parametrierung besitzt das Feldgerät F eine Funkschnittstelle FS. Diese kann prinzipiell für jedes gängige Funkprotokoll, insbesondere Wifi, Bluetooth, ZigBee, aber auch für drahtlose Feldbusprotokolle wie WirelessHART o.ä. ausgestaltet sein. Um das Feldgerät F vor fremden Zugriff zu schützen, ist die Funkschnittstelle FS im normalen Betriebsmodus deaktiviert. Zur Aktivierung der Schnittstelle wird eine Freischalteinheit FE in Form eines Magnets an das metallische Gehäuse des Feldgeräts F geheftet.
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In der Innenseite des Gehäuses, vorzugsweise an der Innenfläche der Gehäusewand, befindet sich eine Detektionseinheit DE, die einen Hall-Sensor umfasst und mit einer Elektronikeinheit E in Verbindung steht. Diese misst permanent oder in vorbestimmten Zeitintervallen ein Magnetfeld. Wird die Freischalteinheit FE an das Gehäuse des Feldgeräts F geheftet, so ändert sich das von der Detektionseinheit DE gemessene Magnetfeld drastisch. Die Detektionseinheit DE sendet anschließend an die Elektronikeinheit E ein Detektionssignal, woraufhin die Elektronikeinheit E die Funkschnittstelle FS aktiviert.
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Ein Servicetechniker kann nun mittels einer mobilen Einheit ME eine Funkverbindung mit dem Feldgerät F aufnehmen und dieses mittels der mobilen Einheit ME bedienen und/oder parametrieren.
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Nach Entfernen der Freischalteinheit FE wird die Funkschnittstelle FS wieder deaktiviert, um erneut den Schutz vor Unbefugten zu gewährleisten.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Funkschnittstelle FS nach einem definierten Zeitintervall deaktiviert wird, selbst wenn die Freischalteinheit FS weiterhin am Feldgerät F angeordnet ist. Um die Funkschnittstelle erneut zu aktivieren muss, analog zum Prinzip einer Totmann-Taste, die Freischalteinheit vom Feldgerät entfernt und erneut angeordnet werden.
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Es kann dabei auch vorgesehen sein, die Funkschnittstelle nach Entfernen der Freischalteinheit für eine gewisse Zeit im aktivierten Modus zu belassen, so dass bei Entfernen und erneutem Anordnen der Freischalteinheit keine Unterbrechung der Funkverbindung erfolgt.
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2 zeigt eine zweite Variante einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems zum Aktivieren einer Funkschnittstelle FS eines Feldgeräts F der Prozessautomatisierung. Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Detektionseinheit DE, welche einen Hall-Sensor umfasst, umfasst die in 2 gezeigte Detektionseinheit DE eine Spule. Diese befindet sich in einer Vertiefung des Gehäuses des Feldgeräts F. Diese misst permanent oder in vorbestimmten Zeitintervallen eine Induktivität.
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Zum Aktivieren der Funkschnittstelle FS wird ein länglicher, insbesondere metallischer, im Wesentlichen zylinderförmiger, Gegenstand in die Vertiefung des Gehäuses eingeführt. Dadurch ändert sich der von der Detektionseinheit DE gemessene Wert der Induktivität drastisch. Die Detektionseinheit DE sendet anschließend an die Elektronikeinheit E ein Detektionssignal, woraufhin die Elektronikeinheit E die Funkschnittstelle FS aktiviert.
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Alternativ kann es sich bei der Detektionseinheit DE um zwei oder mehrere Elektroden handeln. Diese messen eine Kapazität, wobei durch das Anordnen der Freischalteinheit FE am Feldgerät F eine Änderung der Kapazität, und somit das Vorhandensein der Freischalteinheit FE, detektiert wird.
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Es versteht sich von selbst, dass das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System auf jegliche Art und Anzahl von Feldgeräten F anwendbar ist und nicht auf die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiele beschränkt sind.
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Bezugszeichenliste
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- E
- Elektronikeinheit
- F
- Feldgerät
- DE
- Detektionseinheit
- FE
- Freischalteinheit
- FS
- Funkschnittstelle
- ME
- Mobile Bedieneinheit
