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Die Erfindung bezieht sich auf ein System der Automatisierungstechnik und ein Verfahren zum Austausch von Daten in einem solchen System.
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In der Prozessautomatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierungstechnik werden üblicherweise Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen dienen. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte bzw. Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, etc., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann.
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Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress + Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.
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Darüber hinaus ist es in der Automatisierungstechnik für gewöhnlich üblich, die Feldgeräte in einer so genannten Zweileiter-Technik (ggfl. auch einer Vierleiter-Technik) aufzubauen und miteinander zu verbinden, so dass die Energiespeisung und die Kommunikation der Prozessgröße, d.h. im Wesentlichen des Mess- bzw. Stellwertes, zwischen den Feldgeräten über ein einziges Paar Leitungen (Zweidrahtleitung) erfolgen kann.
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Derartige Feldgeräte weisen hierfür einen analogen Strom- oder Spannungsausgang auf, bspw. einen 4 bis 20 mA Stromausgang. Über diesen Strom- bzw. Spannungsausgang ist lediglich die Übertragung der Prozessgröße in Form des Mess- bzw. Stellwertes möglich.
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Ist eine darüber hinaus gehende Datenübertragung zwischen den an der Zweidrahtleitung angebundenen Teilnehmern und insbesondere auch einem übergeordneten Prozessleitsystem und/oder Asset-Management-System gewünscht, wird bspw. auf das HART Protokoll zurückgegriffen. Mittels der HART-Kommunikation lassen sich die Feldgeräte sehr flexibel parametrieren und in Betrieb nehmen oder zusätzliche ermittelte und gespeicherte Messwerte bzw. Daten auslesen. Das HART Protokoll ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation auch in einer explosionsgefährdeten Umgebung über eine Punkt-zu-Punkt Übertragung von zumindest zwei Teilnehmern. Hierbei wird ein FSK-Verfahren (engl.: Frequency Shift Keying) eingesetzt, dass zur Unterscheidung der binären Zustände unterschiedliche Frequenzen eines sinusförmigen Signals (z. B. Bell 202-Standard: „0“ 2200 Hz, „1“ 1200 Hz) nutzt.
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Nachteilig bei dieser Variante ist, dass zur Diskretisierung und Digitalisierung der Daten spezielle Modems, sogenannte HART-Modems, benötigt werden, die in jedem Teilnehmer, also den entsprechenden Feldgeräten, vorhanden sein müssen. Da die Feldgeräte in der Regel aber schon längere Zeit in einer Automatisierungsanlage vorhanden sind, würde dies bedeuten, dass die Feldgeräte mit solchen HART-Modems nachgerüstet werden müssten. Beispielsweise müsste hierzu eine Eingangskarte der Feldgeräte mit einer entsprechenden HART-Master Komponente bzw. Modem nachgerüstet werden. Dies wiederum würde bedeuten, dass ein enormer Aufwand zu betreiben ist, um eine installierte Basis an Feldgeräten mit einer HART-Master Komponente bzw. Modem nachträglich auszurüsten.
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Es somit Aufgabe der Erfindung eine alternative Möglichkeit aufzuzeigen mittels derer Daten, die herkömmlich über eine HART-Verbindung zwischen den Feldgeräten und einer übergeordneten Einheit, wie bspw. einem Prozessleitsystem und/oder einem Asset-Management-System, übertragen werden, ausgetauscht werden können.
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Die Aufgabe wird durch das System der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zum Austausch von Daten gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
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Hinsichtlich des Systems wird die Aufgabe durch ein System der Automatisierungstechnik gelöst, welches zumindest folgendes aufweist:
- - zumindest ein Prozessleitsystem;
- - zumindest ein Asset-Management-System, welches datenleitend mit dem Prozessleitsystem verbunden ist;
- - eine Vielzahl von Feldgeräten, die mit dem Prozessleitsystem über jeweils eine drahtgebundene Verbindung datenleitend in Verbindung stehen;
- - eine mobile Bedieneinheit, die zumindest eine drahtlose Schnittstelle (8) zum Kommunizieren von Daten aufweist;
- - ein HART-Slave mit zumindest einer ersten Schnittstelle die dazu eingerichtet ist, Daten über ein HART-Protokoll mit dem Prozessleitsystem auszutauschen und einer zweiten Schnittstelle die dazu eingerichtet ist, Daten mit der mobilen Bedieneinheit, vorzugsweise drahtlos, auszutauschen, wobei das HART-Slave dazu eingerichtet ist, ein spezifisches Feldgerät aus der Vielzahl von Feldgeräten zu simulieren und Daten bezogen auf das spezifische Feldgerät über die zweite Schnittstelle mit der mobilen Bedieneinheit zu kommunizieren und die auf das spezifische Feldgerät bezogenen Daten über die erste Schnittstelle mit dem Prozessleitsystem zu kommunizieren, sodass die Daten in dem Asset-Management-System verfügbar sind.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Datenkommunikation über ein zusätzliches HART-Slave zu ermöglichen. Hierbei werden die Daten von dem spezifischen Feldgerät durch die mobile Bedieneinheit über eine drahtlose Datenverbindung abgerufen und anschließend werden die Daten von der mobilen Bedieneinheit an das HART-Slave, vorzugsweise wiederum drahtlos, übermittelt. Das HART-Slave ist in der Lage für das Leitsystem die unterschiedlichen Feldgeräte zu simulieren und ist derartig eingerichtet, dass es immer genau das spezifische Feldgerät simuliert auf den sich die Daten beziehen, bzw. von dem die Daten sind, umso die Daten an das Leitsystem übermitteln zu können.
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Als mobile Bedieneinheit können dabei sowohl proprietäre Geräte als auch neuere Geräte, wie bspw. Mobilfunktelefone, Notebooks oder auch IPads, verwendet werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die drahtgebundene Verbindung derartig ausgebildet ist, dass Daten gemäß dem 4 bis 20 mA Standard übertragbar sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die auf das spezifische Feldgerät bezogenen Daten Konfigurations- und/oder Parametrierdaten umfassen.
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Wiederum eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass zumindest das spezifische Feldgerät keine HART-Komponente aufweist, sodass keine Konfigurations- und/oder Parametrierdaten zwischen dem spezifischen Feldgerät und dem Prozessleitsystem über die datenleitende Verbindung kommunizierbar sind.
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Wiederum eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das HART-Slave das spezifische Feldgerät derartig simuliert, dass es dem spezifischen Feldgerät mit einer HART-Komponente entspricht bzw. gleichkommt bzw. repräsentiert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass jedes der Vielzahl von Feldgeräten jeweils eine drahtlose Feldgeräteschnittstelle aufweist, die jeweils dazu eingerichtet sind, Daten bezogen auf das jeweilige Feldgerät mit der mobilen Bedieneinheit drahtlos auszutauschen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Feldgeräteschnittstelle als WLAN, Bluetooth oder einer davon abgewandelten Variante ausgebildet ist. Abgewandelte Varianten stellen für Bluetooth insbesondere sogenannte „Bluetooth Low Energy“ Varianten und für WLAN insbesondere sogenannte Low Power WLAN Derivate dar.
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Eine letzte vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das HART-Slave abgesetzt von der Vielzahl von Feldgeräten in der Automatisierungsanlage angeordnet ist.
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Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Austausch von Daten in einem System der Automatisierungstechnik, welches entsprechend einer zuvor beschriebenen Ausgestaltung ausgebildet ist, gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Drahtloser Austausch von spezifisch auf ein Feldgerät bezogenen Daten, insbesondere Konfigurations- und/oder Parametrierdaten, zwischen dem spezifisch aus der Vielzahl von Feldgeräten ausgewählten Feldgerät und der mobilen Bedieneinheit über die drahtlose Schnittstelle der mobilen Bedieneinheit und der drahtlose Feldgeräteschnittstelle des spezifisch ausgewählten Feldgerätes;
- - Austausch, vorzugsweise drahtloser Austausch, der auf das spezifisch ausgewählte Feldgerät bezogenen Daten zwischen der mobilen Bedieneinheit und dem HART-Slave;
- - Drahtgebundener Austausch der auf das spezifisch ausgewählte Feldgerät bezogenen Daten zwischen dem HART-Slave und dem Prozessleitsystem;
- - Austausch der auf das spezifisch ausgewählte Feldgerät bezogenen Daten zwischen dem Prozessleitsystem und dem Asset-Management-System, sodass die auf das spezifisch ausgewählte Feldgerät bezogenen Daten in dem Asset-Management-System verfügbar sind.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1: exemplarisch ein System der Automatisierungstechnik.
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1 zeigt eine Automatisierungsanlage 1 welche ein Prozessleitsystem 2, ein Asset-Management-System 3, eine Vielzahl von Feldgeräten 4a und 4b, die über eine drahtgebunden Verbindung 7 zur Übertragung von Mess- und/oder Stellwerte datenleitend mit dem Prozessleitsystem 2 verbunden sind, ein HART-Slave 6 und eine mobile Bedieneinheit 5 umfasst.
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Die in 1 dargestellten Feldgeräte 4a und 4b sind in der Automatisierungsanlage 1 über eine Zweidrahtleitung 7 mit dem Prozessleitsystem 1 verbunden, umso die Mess- und/oder Stellwerte auszutauschen. Die auf diese Weise übertragenen Stell- und/oder Messwerte können durch das Prozessleitsystem 2 in einer Warte (nicht dargestellt) visualisiert werden.
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Neben den Mess- und/oder Stellwerten möchten Anlagenbetreiber aber zunehmend auch weitere Daten, bezogen auf das jeweilige Feldgerät, an einem zentralen Ort ablegen bzw. speichern. Dies wird für gewöhnlich durch das Asset-Management-System, wie es in 1 exemplarisch dargestellt ist, ermöglicht. Derartige Daten sind sämtliche Daten, die nicht den Mess- bzw. Stellwert betreffen, insbesondere sind es für das jeweilige Feldgerät spezifische Konfigurations- und/oder Parametrierdaten.
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Die Feldgeräte 4a und 4b sind derartig ausgebildet, dass diese kein HART-Modem aufweisen, sodass diese nicht in der Lage sind, die auf das jeweilige Feldgerät bezogenen Daten über die Zweidrahtleitung 7 an das Prozessleitsystem 2 zu übermitteln, um sie auch in dem Asset-Management-System 3 verfügbar zu machen. Die Feldgeräte 4a und 4b sind allerdings derartig ausgebildet, dass diese eine drahtlose Schnittstelle 9 zur Kommunikation solcher Daten aufweisen. Über die drahtlose Schnittstelle 9 können somit die Daten bei Bedarf auf die mobile Bedieneinheit 5 übertragen werden.
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Zum Abrufen dient die mobile Bedieneinheit 5, welche ebenfalls eine drahtlose Schnittstelle 8 zur Kommunikation der Daten aufweist. Es versteht sich von selbst, dass die drahtlose Schnittstelle 8, 9 der Feldgeräte und der mobilen Bedieneinheit derartig ausgebildet sind, dass eine solche Datenübertragung überhaupt möglich ist. Beispielsweise können die drahtlosen Schnittstellen der Feldgeräte bzw. der mobilen Bedieneinheit als WLAN oder als Bluetooth-Schnittstelle oder einer davon abgewandelten Variante, wie bspw. Bluetooth Low Energy (LE), oder eine Low Power WLAN Derivat ausgebildet sein.
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Auf diese Weise kann ein Bediener der mobilen Bedieneinheit 5, wenn er sich in Funkreichweite zu einem aus der Vielzahl von Feldgeräten 4a und 4b spezifisch ausgewählten Feldgerät 4b befindet, eine drahtlose Datenverbindung S100 aufbauen. Über die drahtlose Datenverbindung werden die Daten auf das mobile Bediengerät 5 übertragen, welches die Daten bis zur weiteren Übermittlung an das HART-Slave 6 zwischenspeichert.
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Die weitere Übermittlung kann dabei sowohl instantan, d.h. noch während die Kommunikationsverbindung zwischen der mobilen Bedieneinheit 5 und dem ausgewählten Feldgerät 4b steht, oder alternativ sequentiell, d.h. erst nachdem die Kommunikationsverbindung zwischen der mobilen Bedieneinheit 5 und dem ausgewählten Feldgerät 4b beendet ist, erfolgen.
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Um die weitere Übermittlung zu ermöglichen, ist das HART-Slave 6 derartig ausgebildet, dass es ebenfalls eine drahtlose Schnittstelle 10 zum Austausch der Daten 10 aufweist. Die drahtlose Schnittstelle 10 des HART-Slaves 6 kann dabei so ausgebildet sein, wie die drahtlose Schnittstelle 9 des Feldgerätes. Denkbar ist aber auch, dass die drahtlose Schnittstelle 10 des HART-Slave 6 anders ausgebildet ist. Beispielsweise könnten die drahtlosen Schnittstellen der Feldgeräte 9 als Bluetooth-Schnittstelle ausgebildet sein, wohingegen die drahtlose Schnittstelle 10 des HART-Slave 6 als WLAN-Schnittstelle ausgebildet ist. Es versteht sich von selbst, dass in diesem Fall die mobile Bedieneinheit 5 sowohl eine Bluetooth- als auch eine WLAN-Schnittstelle aufweist, um sowohl mit dem Feldgerät als auch dem HART-Slave kommunizieren zu können.
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Das HART-Slave 6 ist ferner derartig ausgebildet, dass es eine weitere Schnittstelle, eine drahtgebundene HART-Schnittstelle aufweist, mit welcher das HART-Slave 6 Daten mit dem Prozessleitsystem 2 austauschen kann. Das HART-Slave 6 ist dazu eingerichtet, ein spezifisches Feldgerät 4b aus der Vielzahl der Feldgeräte zu simulieren, umso gegenüber der mobilen Bedieneinheit den Anschein zu erwecken, diese würde mit dem spezifischen Feldgerät 4b statt dem HART-Slave 6 über die drahtlose Schnittstelle kommunizieren. Das HART-Slave 6 stellt somit quasi die in den Feldgeräten fehlende HART-Komponente nach, um auf diese Weise die Daten von der mobilen Bedieneinheit 5 auf das HART-Slave 6 drahtlos übertragen zu können. Das HART-Slave 6 ist dabei ferner dazu eingerichtet, genau das Feldgerät (in 1 exemplarisch Feldgerät 4b) zu simulieren auf das sich die Daten beziehen bzw. von dem die Daten stammen. Nach dem Übertragen der Daten von der mobilen Bedieneinheit 5 auf das HART-Slave 6, S200 werden diese anschließend über die drahtgebundene HART-Verbindung 11, S300 von dem HART-Slave 6 an das Prozessleitsystem 2 kommuniziert. Über das Prozessleitsystem 2 werden die Daten dann im Asset-Management-System 3 verfügbar gemacht S400, sodass sie dort hinterlegt sind und bei Bedarf wieder abgerufen werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Automatisierungsanlage
- 2
- Prozessleitsystem
- 3
- Plant-Asset-Management-System
- 4a
- Feldgerät
- 4b
- spezifisches Feldgerät
- 5
- mobile Bedieneinheit
- 6
- HART-Slave
- 7
- drahtgebunden Verbindung
- 8
- drahtlose Schnittstelle der mobilen Bedieneinheit
- 9
- drahtlose Schnittstelle der Feldgeräte
- 10
- drahtlose Schnittstelle des HART-Slave
- 11
- drahtgebundene Schnittstelle des HART-Slave
- S100
- Drahtloser Austausch von spezifisch auf ein Feldgerät bezogenen Daten zwischen dem spezifischen Feldgerät und der Bedieneinheit
- S200
- Austausch der Daten zwischen der Bedieneinheit und dem HART-Slave
- S300
- Drahtgebundener Austausch der Daten zwischen dem HART-Slave und dem Prozessleitsystem
- S400
- Austausch der Daten zwischen dem Prozessleitsystem und dem Asset-Management -System
