DE102017104234A1

DE102017104234A1 - Fehlererkennung und -ortung bei Prozesssteuerungskommunikationsleitungen durch ein tragbares Wartungswerkzeug

Info

Publication number: DE102017104234A1
Application number: DE102017104234.2A
Authority: DE
Inventors: Mehul Rajeshbhai Dalal
Original assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Current assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Ein tragbares Wartungswerkzeug arbeitet, um die Existenz eines Fehlers in einer Kommunikationsleitung oder einem Bus zu erkennen, einschließlich der Erkennung von Kurzschlüssen oder anderen niederohmigen Fehlern, offenen Schaltungen oder anderen hochohmigen Fehlern usw. Darüber hinaus kann das tragbare Wartungswerkzeug arbeiten, um eine ungefähre Fehlerortung innerhalb der Kommunikationsleitung bezüglich des Handgeräts zu erfassen, um dadurch einem Bediener oder Wartungspersonal zu ermöglichen, einen erkannten Fehler leichter zu finden und zu reparieren.

Description

GEBIET DER TECHNOLOGIE
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein diagnostisches, tragbares Wartungswerkzeug, das selektiv Strom- und Kommunikationssignale an ein Feldgerät oder mehrere Feldgeräte auf einer Kommunikationsleitung und insbesondere auf ein tragbares Wartungswerkzeug liefert, welches Fehler in der Kommunikationsleitung erkennen und orten kann.
HINTERGRUND
Prozessleitsysteme, wie sie in Chemie- und Erdölprozessen verwendet werden, umfassen typischerweise einen oder mehrere Prozessregler, die kommunikativ mit mindestens einem Hauptrechner oder einer Operator-Arbeitsstation und mit einem Feldgerät oder mehreren Feldgeräten über analoge, digitale oder kombinierten analog-digitale Busse gekoppelt sind. Die Feldgeräte, bei denen es sich beispielsweise um Ventile, Ventilstellungsregler, Schalter und Sendern (beispielsweise Temperatur-, Druck- und Durchflusssensoren) handeln kann, führen Funktionen innerhalb der Prozessanlage durch, wie Öffnen oder Schließen von Ventilen und Messverfahren. Die Prozessregler empfangen Signale, die von den Feldgeräten durchgeführte Prozessmessungen und/oder andere Informationen, die die Feldgeräte betreffen, verwenden diese Informationen zur Realisierung von Steuerroutinen, und erzeugen anschließend Steuersignale, die über die Busse oder andere Kommunikationsleitungen zur Steuerung des Betriebs der Feldgeräte gesendet werden. Mit den von den Feldgeräten und Prozessreglern gesammelten Informationen kann ein Bediener oder ein Techniker eine Anwendung oder mehrere Anwendungen an einer Operator-Arbeitsstation ausführen, die eine beliebige Funktion bezüglich des Prozesses ausführen, wie beispielsweise Konfiguration des Prozesses, Ansicht des aktuellen Zustands des Prozesses und/oder die Modifizierung des Betriebs des Prozesses.
In vielen Fällen können Feldgeräte eine vor-Ort Einrichtung, Konfiguration, Prüfung und Wartung erfordern. Zum Beispiel kann, bevor ein Feldgerät an einer bestimmten Stelle an einer Prozesssteuerungsanlage installiert werden kann, das Feldgerät programmiert und dann, vor und nach der Installation des Feldgeräts getestet werden. Feldgeräte, die bereits installiert sind müssen aus Wartungsgründen auch regelmäßig überprüft werden, beispielsweise, wenn ein Fehler erkannt wird und das Feldgerät für Service oder Reparatur diagnostiziert werden muss. Generell werden Konfiguration und Prüfung von Feldgeräten mit einem tragbaren Wartungswerkzeug vor-Ort durchgeführt. Da viele Feldgeräte in entfernten, schwer zugänglichen Stellen installiert sind, ist es für einen Benutzer praktischer, die installierten Geräte an solchen entfernten Stellen mit einem tragbaren Werkzeug zu testen, anstatt ein Vollkonfigurations- und Testgerät zu verwenden, das schwer, sperrig und nicht tragbar sein kann, was im Allgemeinen erfordert, dass das installierte Feldgerät an die Stelle des Diagnosegeräts transportiert wird.
Im Fall, dass ein Feldgerät zumindest teilweise betriebsbereit ist und über einen lokalen Bus mit Energie versorgt wird, kann ein tragbares Wartungswerkzeug oder ein tragbares Prüfgerät („PTD“) eine Verbindung zu einem Datenübertragungsendgerät des Feldgerätes herstellen, um ein Diagnoseprogramm auszuführen. Im Allgemeinen kommunizieren das Feldgerät und das PTD über eine Zweidraht- oder Vierdraht-Kommunikationsverbindung oder -leitung, die typischerweise als ein Bus bezeichnet wird. Beispielsweise sind FOUNDATION^®-Fieldbus- und HART^®-Geräte typischerweise mit einer Zweidraht-(oder in manchen Fällen auch einer Vierdraht-)Verbindungsleitung/einem Verbindungsbus angeschlossen, wenn sie in einer Anlagenumgebung installiert sind. Es ist bekannt, dass ein Handgerät verwendet wird, um beispielsweise mit einer Foundation-Fieldbus- oder HART-Kommunikationsleitung oder einem anderen Kommunikationsbus eine Verbindung zu Geräten herzustellen, die mit dieser Kommunikationsleitung/diesem Kommunikationsbus angeschlossen ist.
In einigen Fällen beschränken die Eigensicherheit-Standards („IS“) die Art und Weise, in der Energie und andere Kommunikationssignale an ein Feldgerät bereitgestellt werden können, insbesondere, wenn das Feldgerät in einem kritischen oder gefährlichen Prozessleitsystem im Feld installiert wird. Im Allgemeinen werden höhere Spannungen verwendet, als die Spannungen, die für die Kommunikation mit den Feldgeräten verwendet werden, um den Feldgeräten Energie zuzuführen. Weiterhin müssen bestimmte Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden, bevor ein Feldgerät in das Feld geschaltet wird. Insbesondere kann gemäß IS-Richtlinien ein Techniker die Leistung eines Feldgerätes innerhalb des Feldgeräts nicht einschalten und kann keine Geräte verwenden, die Spannungen über bestimmte vorbestimmte Werte erzeugen. Die IS-Richtlinien verbieten die interne Leistungsumschaltung und Erzeugung größerer Spannungen, da Feldgeräte oft in der Nähe von flüchtigen Substanzen oder flüchtigen Prozessen installiert sind und somit, durch Lichtbogenbildung oder Funkenerzeugung bei Hochspannung oder Stromversorgung eine höhere Explosionsgefahr besteht, die auf das Feldgerät angewendet wird. Als Referenz kann ein interner Schalter als jeder Schalter betrachtet werden, der innerhalb eines Feldgerätes integral angeschlossen oder physisch untergebracht ist und/oder an dem Feldgerät befestigt ist.
Entsprechende IS-Richtlinien empfehlen auch die Stromversorgung innerhalb eines PTDs, das mit einem Feldgerät angeschlossen ist und sich in der Nähe des Feldgeräts befindet, nicht einzuschalten. IS-Vorschriften erfordern in der Regel einen manuellen Eingriff, wenn Strom an ein nicht betriebenes oder ein nicht im Feld installiertes Feldgerät angelegt wird. Obwohl es wünschenswert sein kann, bestehende PTDs mit automatischen Leistungsfunktionen für die Stromversorgung eines Feldgeräts zu konfigurieren, ist gemäß den IS-Vorschriften diese Konfiguration im Allgemeinen verboten, insbesondere, wenn höhere Leistungssignale für die Feldgeräte zur Energieversorgung der Feldgeräte oder für Testzwecke bereitgestellt werden.
Damit IS-Vorschriften eingehalten werden, enthalten einige bestehende PTDs eine Schnittstelle mit einem vierpoligen Verbindungsanschluss zum Koppeln von vier Leitungen oder Drähten zwischen dem PTD und einem Feldgerät, das einer Prüfung unterzogen wird. Im Allgemeinen wird ein erstes Leitungspaar für die Übertragung von Kommunikationssignalen in einem ersten Spannungsbereich und ein zweites Leitungspaar verwendet, um das Feldgerät in einer zweiten und höheren Spannung oder eines zweiten und höheren Spannungsbereichs zu versorgen. Das erste Leitungspaar wird hauptsächlich dann verwendet, wenn das Feldgerät einem Test unterzogen wird und das zweite Leitungspaar/die Drähte wird/werden nur dann verwendet, wenn dem Feldgerät Energie zugeführt werden muss, damit das Feldgerät eine Funktion ausführen kann (beispielsweise, eine Testfunktion oder eine Konfigurationsfunktion). Auf diese Weise erfordert zusätzliche Leistung für das Feldgerät, das einem Test unterzogen wird, immer einen manuellen Eingriff, der die Verbindung zusätzlicher Drähte zwischen dem Feldgerät und dem PTD beinhaltet. Kurz gesagt, IS-Vorschriften haben im Allgemeinen die Entwicklung von tragbaren Feld-Prüfgeräten begrenzt, um zwei getrennte Leitungssätze oder Bleisätze und drei oder vier Anschlüsse zur Verbindung eines Feldgeräts mit dem tragbaren Prüfgerät zu erfordern.
In jedem Fall ist es schwierig, wenn nicht gar unmöglich, tragbare Geräte zu verwenden, um mit Feldgeräten über eine installierte Kommunikationsleitung oder einen Bus zu kommunizieren, wenn die Kommunikationsleitung oder der Bus einen Fehler aufweist, wie etwa einen Kurzschluss (niederohmiger Fehler) oder eine offene Schaltung (hochohmiger Fehler). Ferner kann es, wenn ein solcher Fehler in einem Kommunikationsbus existiert, schwierig sein, den Fehler im Bus oder in der Kommunikationsleitung im ersten Fall zu erkennen. Beispielsweise kann ein Handgerät in der Lage sein, eine Verbindung zum Bus herzustellen und zu betreiben und kann sogar mit einigen Geräten auf dem Bus kommunizieren, wenn der Bus einen hochohmigen Fehler erfährt. In diesen Fällen ist es für den Bediener schwierig zu wissen, ob die Unfähigkeit mit einem Feldgerät auf dem Bus zu kommunizieren, durch einen Fehler im Bus oder durch einen Fehler innerhalb des Gerätes auf dem Bus verursacht wird. Weiterhin ist es selbst dann, wenn der Bediener weiß, dass ein Fehler in der Kommunikationsleitung oder dem Bus vorliegt, für den Bediener schwierig zu wissen, wo der Fehler vorliegt und somit in der Lage ist, den Fehler leicht zu finden und zu reparieren. In einigen Fällen können die Kommunikations- und Stromleitungen von Prozesssteuerungskommunikationsbussen große Entfernungen innerhalb einer Anlage durchlaufen, und diese Leitungen können verborgen, abgedeckt oder anderweitig schwer erkennbar sein, wie sie in der Anlage installiert sind. Daher kann es eine lange Zeit in Anspruch nehmen, eine Leitung visuell zu untersuchen, um einen Fehler zu finden, auch wenn der Bediener weiß, dass ein Fehler innerhalb der Leitung vorhanden ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein tragbares Wartungswerkzeug arbeitet, um das Vorliegen eines Fehlers in einer Kommunikationsleitung/einem Kommunikationsbus eines Prozesssteuerungsnetzwerks zu erkennen und kann zusätzlich arbeiten, um eine Fehlerortung oder einer ungefähren Fehlerortung innerhalb der Leitung oder des Busses zu erfassen. Das tragbare Wartungswerkzeug kann verschiedene Arten von Leitungs- oder Kommunikationsbusnetzwerkfehler, wie Kurzschluss oder andere niederohmige Fehler, offene Schaltungen oder andere hochohmige Fehler usw. erkennen. Zusätzlich kann das tragbare Wartungswerkzeug in einem sekundären Modus arbeiten, zur Erfassung der ungefähren Fehlerortung bezüglich des Handgeräts, um dadurch einem Bediener oder einer Wartungskraft zu ermöglichen, einen erkannten Fehler leichter zu finden und zu reparieren.
In einigen Fällen kann das tragbare Wartungswerkzeug verwendet werden, um Energie sowie und Steuerung- und Kommunikationssignale auf einem Regelkreis zu liefern, wobei ein oder mehrere Feldgeräte mit einer Gruppe von Kommunikationsleitungen angeschlossen sind, wobei ein bekanntes Prozesssteuerungskommunikationsprotokoll oder mehrere bekannte Prozesssteuerungskommunikationsprotokolle verwendet wird/werden, wie das HART- und das Foundation-Fieldbus-Protokoll. Zusätzlich kann als Teil dieses Prozesses das tragbare Wartungswerkzeug Diagnose-Hardware und -Software implementieren, die verwendet werden können, um zu überprüfen, ob das Handgerät erfolgreich Energie oder Kommunikationssignale an ein Feldgerät oder mehreren Feldgeräten innerhalb des Regelkreises liefert. In einem Beispiel kann das Handgerät Leistung auf der Schleife bereitstellen (beispielsweise in Form eines Spannungssignals) und nachdem die Stromversorgung für einige Sekunden stabilisiert worden ist, können die Diagnose-Hardware und Software die Spannung über dem und am Strom messen. Falls die gemessene Spannung die gleiche Spannung wie die gelieferte Spannung aufweist, jedoch kein, oder nur begrenzt Strom vorhanden ist, der gemessen wird, so dass die Energie nicht verbraucht wird, kann das Gerät einen Leerlauffehler im Regelkreis oder Bus feststellen. Diese Technik kann unterstützt werden, indem eine Ersatzlast für die Schleife bereitgestellt wird, beispielsweise in der Nähe der Verbindung zum Handgerät.
In einem anderen Fall kann das Handgerät der Schleife mit bestimmten niedrigen und hohen Stromeingängen Strom zugeführt werden. Der hohe Stromschwellenwert kann beispielsweise 40 mA betragen. In einigen Fällen, in denen die Anzahl von Geräten auf der Schleife bekannt ist, dass sie eine bestimmte Grenze nicht überschreitet, kann das Handgerät erkennen, ob der gezogene Strom eine obere Grenze überschreitet. Wenn dies der Fall ist, kann ein Kurzschluss oder ein anderer niederohmiger Fehlerzustand erkannt werden. In anderen Fällen, in denen die Anzahl der aktiven Feldgeräte auf der Schleife nicht bekannt ist, kann das Handgerät die Stromaufnahme auf eine bestimmte Grenze begrenzen, und wenn die Stromaufnahme diese Grenze erreicht oder übersteigt, kann das Handgerät die Grenze in einem Schritt oder mehreren Schritten zu einem neuen Höchstwert erhöhen. Falls der Strom die neue obere Grenze erreicht, kann ein Kurzschluss oder ein anderer niederohmiger Fehlerzustand erkannt werden. Somit kann in diesem Fall die hohe Stromgrenze auf der Anzahl der Lasten oder die aktiven Geräte basieren, die mit der Schleife angeschlossen sind. In jedem Fall kann, wenn der Strom einen vorbestimmten oder vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet, das Handgerät die Stromversorgung abschalten und auf dem Bus oder der Schleife einen Kurzschluss erkennen.
In einem weiteren Fall kann das tragbare Wartungswerkzeug, unter Verwendung eines elektromagnetischen Impulssignals, die Fehlerortung erfassen, wie etwa eine offene Schaltung. Beispielsweise kann das Handgerät einen elektromagnetischen Impuls oder eine Reihe von elektromagnetischen Impulsen erzeugen und diese Impulse über die Kommunikationsleitungen senden. Das tragbare Wartungswerkzeug kann beispielsweise eine Schaltung umfassen, der einen oder mehrere Operationsverstärker verwendet, um einen gepulsten Stromausgang bei, beispielsweise bis zu 250 mA zu erzeugen. Da das Handgerät typischerweise batteriebetrieben ist, kann die Anzahl solcher Impulse, die während eines bestimmten Batterie-Wiederaufladezyklus erzeugt werden können, begrenzt sein, und das Handgerät kann den Benutzer über eine Benutzerschnittstelle des Nutzungsstatus der Benutzerkennung benachrichtigen, wie beispielsweise Angabe der Anzahl der verfügbaren Tests, die auf der Basis der aktuellen Batterieladung verfügbar sind. In jedem Fall kann das Handgerät einen Impuls erzeugen und dann eine Reflexion oder ein Echoimpuls auf den Kommunikationsleitungen erkennen, um die Position der offenen Schaltung oder eines anderen hochohmigen Fehlers zu bestimmen. Insbesondere kann das Handgerät die Zeit erkennen, zu der ein Rückkehr- oder Echoimpuls empfangen wird, verglichen mit dem Zeitpunkt, zu dem der anfängliche Impuls auf den Kommunikationsleitungen platziert wird, und das Handgerät kann den ungefähren Distanz zum Fehler, auf der Grundlage der Zeitdifferenz bestimmen. In einem anderen Fall kann das tragbare Wartungswerkzeug die Signalleistung oder Amplitude des Rückkehr- oder Echoimpulses erkennen und die Distanz zum Fehler, auf der Grundlage von der Verschlechterung in der Amplitude des Echoimpulses bestimmen, im Vergleich zur Amplitude des Originalimpulses, das auf den Kommunikationsleitungen anliegt. In einigen Fällen kann dieses Verfahren des Bestimmens einer Distanz zum Fehler vom Handgerät besser funktionieren, wenn (oder sogar dies erfordernd) irgendwelche unbenutzten Knoten oder Geräteanschlüsse auf der Kommunikationsleitung mit einem vorbestimmten Typ einer Abschlussimpedanz mit einem spezifischen Eingang abgedeckt werden, um die elektromagnetischen Reflexionen an diesen Punkten als Reaktion auf die Erzeugung der Testimpulse zu eliminieren oder zumindest zu begrenzen. Diese zusätzliche Eigenschaft ermöglicht es, dass beliebige Reflexionen von beendeten Knoten als solche erkannt werden.
Da in einigen Fällen elektromagnetische Impulse nicht für eigensichere Anwendungen geeignet sein können (da dieses Verfahren die Erzeugung einer signifikanten Menge an Leistung oder Spannung beinhalten kann), kann weiterhin das tragbare Wartungswerkzeug arbeiten, um die elektromagnetischen Impulse auf eine bestimmte Leistung oder Spannung zu begrenzen, so dass diese Hardware in eine eigensichere Anwendung mit geeigneter Leistungsmodulation eingebaut werden kann, so dass dieses Verfahren keine Funken induziert. In anderen Fällen, in denen die Erzeugung eines elektromagnetischen Impulses in einer eigensicheren Umgebung nicht zulässig ist, kann der Schaltung, der den elektromagnetischen Impuls erzeugt, in einem entfernbaren oder separaten Gehäuse untergebracht werden, das leicht mit dem Handgerät angeschlossen werden kann. Diese Konfiguration ermöglicht, dass die Fehlererkennungsschaltung am Handgerät angeschlossen ist und dazu verwendet wird, die Fehlerortung in einer nicht eigensicheren Umgebung zu erfassen und vom Handgerät zu entfernen, um die Verwendung der anderen Funktionalität des Handgeräts in eigensicherer Art und Weise sowie eigensicheren Umgebung zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk mit einer Kommunikationsleitung und eine Gerät oder mehreren Geräte, die mit der Kommunikationsleitung angeschlossen ist/sind, die Bereitstellung eines ersten elektronischen Signals auf der Kommunikationsleitung von einem Handgerät, wobei das Handgerät ein zweites elektronisches Signal auf der Kommunikationsleitung ansprechend auf das erste elektronische Signal auf der Kommunikationsleitung aufweist; und an einem Computerprozessor innerhalb des Handgerätes das gemessene zweite elektronische Signal analysiert, um einen hochohmigen Fehler in der Kommunikationsleitung zu bestimmen. Das Verfahren kann auch die Existenz eines erkannten hochohmigen Fehlers an einen Benutzer, über eine Benutzeranzeige auf dem Handgerät umfassen. Falls erwünscht, kann das Messen des zweiten elektronischen Signals auf der Kommunikationsleitung das Messen eines Stroms auf der Kommunikationsleitung umfassen, und das Analysieren des gemessenen zweiten elektronischen Signals kann das Bestimmen umfassen, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung unterhalb eines Schwellenwerts, wie beispielsweise Null oder nahe Null lieht, oder eines Schwellenwertes, das kleiner als eine Stromaufnahme ist, die für eine bestimmte Anzahl von Geräten auf der Kommunikationsleitung erwartet wird. Im letzteren Fall kann das Verfahren das Speichern einer Angabe einer Anzahl von Geräte umfassen, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung in einem Speicher des Handgeräts angeschlossen sind, und unter Verwendung der gespeicherten Angabe der Anzahl von Geräten, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung als die bestimmte Anzahl von Geräte angeschlossen sind. Weiterhin kann das Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk die Verbindung einer bekannten Last über die Kommunikationsleitung umfassen, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung dem durch die bekannte Last gezogenen Strom entspricht. Ebenso kann das Verfahren zur Fehlererkennung in der Prozesssteuerungskommunikation weiterhin das Speichern einer Angabe eines erwarteten Stromabzugs für eine Anzahl von Geräten umfassen, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung in einem Speicher des Handgeräts angeschlossen sind, und die gespeicherten Angabe der erwarteten Stromaufnahme für eine Anzahl von Geräten verwendet werden, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung angeschlossen sind, um den Schwellenwert zu bestimmen.
Außerdem kann das Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetz ferner die Erfassung einer Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung durch Erzeugung eines Impulssignals auf der Kommunikationsleitung am Handgerät zu einem ersten Zeitpunkt, die Erkennung eines Echoimpulssignals auf der Kommunikationsleitung am Handgerät zu einem zweiten Zeitpunkt, wobei das Echoimpulssignal eine Reflexion des Impulssignals am Fehler ist, und die Verwendung des Echoimpulssignals umfassen, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen. In einem Fall kann die Verwendung des Echoimpulssignals, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen, das Bestimmen einer Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt sowie die Verwendung der Zeitdifferenz umfassen, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen. In anderen Fällen kann die Verwendung des Echoimpulssignals, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen, das Bestimmen einer Amplitude des Echoimpulssignals und die Verwendung der bestimmten Amplitude des Echoimpulssignals umfassen, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen. Insbesondere kann die Verwendung der bestimmten Amplitude des Echoimpulssignals, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen, das Vergleichen der Amplitude des Echoimpulssignals mit der Amplitude des Impulssignals umfassen, um eine Verschlechterung der Amplitude zu bestimmen und die Verschlechterung der Amplitude zu verwenden, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen. Zusätzlich kann unter Verwendung der bestimmten Amplitude des Echoimpulssignals, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen, das Speichern eines Signalausbreitungsfaktors oder mehrerer Signalausbreitungsfaktoren in einem Speicher des Handgerätes und unter Verwendung des gespeicherten Signalausbreitungsfaktors oder mehreren gespeicherten Signalausbreitungsfaktoren zusätzlich zum Abbau in der Amplitude umfassen, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen.
Ferner kann das Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk die Erzeugung eines ersten Impulssignals auf der Kommunikationsleitung mit einer ersten Amplitude umfassen, die nachweist, ob ein Echoimpulssignal als Reaktion auf das erste Impulssignal in einem bestimmten Fall empfangen wird oder nicht. Falls kein Echoimpulssignal in bestimmten Zeitpunkt empfangen wird, wird ein zweites Impulssignal auf der Kommunikationsleitung mit einer zweiten Amplitude erzeugt, die größer als die erste Amplitude ist, und nachgewiesen, ob ein Echoimpulssignal als Reaktion auf das zweite Impulssignal in einem zweiten Zeitpunkt empfangen wird oder nicht. Weiterhin kann das Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk auch den Nachweis der Batterieverwendung des Handgeräts, die durch die Erzeugung des Impulssignals verursacht wird, und das Warnen eines Benutzers des Handgerätes um einen Leistungszustand umfassen, der sich auf die Verwendung des Impulssignals bezieht, zur Erfassung einer Fehlerortung.
In einem weiteren Fall umfasst ein tragbares Wartungswerkzeug, die zur Fehlererkennung in einer Kommunikationsleitung des Prozessleitsystems verwendet wird, eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle, die konfiguriert ist, um mit der Kommunikationsleitung elektronisch zu verbinden, eine Energiequelle zur Anordnung von Energie und Kommunikationssignalen auf der Kommunikationsleitung eines elektronischen Signal-Sensors oder mehreren elektronischen Signal-Sensoren, eine Benutzerschnittstelle, wie eine elektronische Anzeige- und/oder Tonerzeugungsschnittstelle, ein Prozessor; und einen computerlesbaren Speicher, der ein Programm speichert, dass auf dem Prozessor implementiert werden soll. Bei der Ausführung des Programms auf dem Prozessor, misst das Programm ein elektronisches Signal auf der Kommunikationsleitung als Reaktion auf ein Leistungssignal, das auf der Kommunikationsleitung platziert ist, analysiert das gemessene elektronische Signal, um einen hochohmigen Fehler in der Kommunikationsleitung zu bestimmen, und gibt die Existenz eines erkannten hochohmigen Fehlers an einen Benutzer über die Benutzerschnittstelle an.
Der elektronische Signal-Sensor oder die mehreren elektronischen Signal-Sensoren können Spannungssensoren und einen Stromsensor umfassen, der Strom auf der Kommunikationsleitung misst. Das Programm kann das gemessene elektronische Signal analysieren, indem bestimmt wird, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung unterhalb eines Schwellenwertes, wie etwa nahe Null liegt, oder einem Schwellenwert, der geringer als ein Stromabzug ist, der für eine bestimmte Anzahl von an die Kommunikationsleitung angeschlossenen Geräte erwartet wird. In diesem Fall kann der computerlesbare Speicher eine Angabe einer Anzahl von Geräten speichern, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung angeschlossen sind, und das Programm kann die gespeicherte Angabe der Anzahl von Geräten verwenden, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung als die bestimmte Anzahl von Geräte angeschlossen sind. Ebenso kann der computerlesbare Speicher eine Angabe einer erwarteten Stromaufnahme für eine Anzahl von Geräte speichern, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung angeschlossen sind, und das Programm kann die gespeicherte Angabe der erwarteten Stromaufnahme für eine Anzahl von Geräte verwenden, von denen bekannt ist, dass sie angeschlossen sind, um den Schwellenwert zu bestimmen. Das Programm kann auch bestimmen, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung dem Strom entspricht, der durch eine bekannte Ersatzlast gezogen wird, welche über den Drähten der Kommunikationsleitung angeschlossen ist.
Das tragbare Wartungswerkzeug kann weiterhin einen Impulssignalgenerator umfassen, der dazu ausgelegt ist, ein Impulssignal auf der Kommunikationsleitung zu erzeugen, und das Programm kann ferner bewirken, dass der Impulssignalgenerator ein Impulssignal auf der Kommunikationsleitung zu einem ersten Zeitpunkt platziert, die Verwendung des einen elektronischen Signal-Sensors oder der mehreren elektronischen Signal-Sensoren zur Erkennung eines Echoimpulssignals auf der Kommunikationsleitung am Handgerät zu einem zweiten Zeitpunkt aufweist, wobei das Echoimpulssignal eine Reflexion des Impulssignals beim Fehler ist und das Echoimpulssignal verwenden kann, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen. Insbesondere kann das Programm das Echoimpulssignal verwenden, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen, indem eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten Mal und dem zweiten Zeitpunkt bestimmt wird und die Zeitdifferenz verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ kann das Programm eine Amplitude des Echoimpulssignals bestimmen und die bestimmte Amplitude des Echoimpulssignals verwenden, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen. Beispielsweise kann das Programm die Amplitude des Echoimpulssignals mit der Amplitude des Impulssignals vergleichen, um eine Verschlechterung der Amplitude zu bestimmen und die Verschlechterung der Amplitude verwenden, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen. Zusätzlich kann das Programm den Batterieverbrauch des tragbaren Wartungswerkzeugs folgen, das durch die Erzeugung des Impulssignals verursacht wird, und kann einen Benutzer des Handgeräts über diese Benutzerschnittstelle auf einen Leistungsstatus bezüglich der Verwendung des Impulssignals hinweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Erkennung der Fehlerortung in einem Prozesssteuerungsnetzwerkommunikationsbus, der einen Satz von Kommunikationsleitungen und eine Gerät oder mehrere Geräte aufweist/aufweisen, die mit dem Satz von Kommunikationsleitungen angeschlossen ist/sind, die Erzeugung eines Impulssignals auf den Kommunikationsleitungen über die mit den Kommunikationsleitungen zu einem ersten Zeitpunkt angeschlossen ist, ein Echoimpulssignal auf den Kommunikationsleitungen des Handgeräts zu einem zweiten Zeitpunkt erkannt, wobei das Echoimpulssignal eine Reflexion des Impulssignals beim Fehler ist und über einen Computerprozessor im Handgerät die Fehlerortung auf den Kommunikationsleitungen auf der Grundlage des erfassten Echoimpulssignals bestimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein tragbares Wartungswerkzeug, zur Verwendung einer Fehlererkennung in einem Satz von Kommunikationsleitungen eines Prozessleitsystems eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle, die konfiguriert ist, um mit den Kommunikationsleitungen zu verbinden, einen Impulssignalgenerator, der konfiguriert ist, um ein Impulssignal zu erzeugen, der auf den Kommunikationsleitungen angeordnet ist, einen elektronische Signal-Sensor oder mehrere elektronische Signal-Sensoren, eine Benutzerschnittstelle, einen Prozessor und einen computerlesbaren Speicher, der ein Programm speichert, das auf dem Prozessor implementiert werden soll. Das Programm dient dazu, ein elektronisches Signal auf den Kommunikationsleitungen als Reaktion auf das Impulssignal auf den Kommunikationsleitungen zu messen, das gemessene elektronische Signal zu analysieren, um eine Fehlerortung in den Kommunikationsleitungen zu bestimmen und um die Existenz der bestimmten Stelle des Fehlers an einen Benutzer über die Benutzerschnittstelle anzuzeigen. Gegebenenfalls enthält der eine elektronische Signal-Sensor oder die mehreren elektronischen Signal-Sensoren einen Stromsensor oder einen Spannungssensor, der ein Echoimpulssignal auf den Kommunikationsleitungen erfasst. Weiterhin kann das Programm bewirken, dass der Impulssignalgenerator ein Impulssignal auf die Kommunikationsleitungen zu einem ersten Zeitpunkt platziert, den einen elektronischen Signal-Sensor oder die mehreren elektronischen Signal-Sensoren verwenden kann, um ein Echoimpulssignal auf den Kommunikationsleitungen am Handgerät zu einem zweiten Zeitpunkt zu erfassen, wobei das Echoimpulssignal eine Reflexion des Impulssignals am Fehler ist und das Echoimpulssignal verwenden kann, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen. Insbesondere kann das Programm das Echoimpulssignal verwenden, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen, indem eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt bestimmt wird und die Zeitdifferenz verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ kann das Programm eine Amplitude des Echoimpulssignals bestimmen und die bestimmte Amplitude des Impulssignals verwenden, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen. Beispielsweise kann das Programm die Amplitude des erfassten Echoimpulssignals mit der Amplitude des Impulssignals vergleichen, um eine Verschlechterung der Amplitude zu bestimmen, und kann die Amplitudenverschlechterung verwenden, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen. Ebenso kann das Programm die durch die Erzeugung des Impulssignals verursachte Batterienutzung des Handgeräts folgen und einen Benutzer des Handgeräts über diese Benutzerschnittstelle bezüglich eines Leistungszustands, der sich auf die Verwendung des Impulssignals bezieht, aufmerksam machen. Weiterhin kann das Handgerät ein erstes und ein zweites Gehäuse umfassen, das mit dem ersten Gehäuse angeschlossen, jedoch abnehmbar ist, wobei der Prozessor, des einen elektronischen Signal-Sensors oder der mehreren elektronischen Signal-Sensoren und die Benutzerschnittstelle im ersten Gehäuse angeordnet sind, wobei der Generator im zweiten Gehäuse angeordnet ist.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk mit einer Kommunikationsleitung und einer Gerät oder mehreren Geräte, die mit der Kommunikationsleitung angeschlossen sind, umfassend Bereitstellen eines ersten Leistungssignals (wie beispielsweise einer Spannung oder eines Strombegrenzungsleistungssignals) auf der Kommunikationsleitung auf einem ersten Amplitudenpegel von einem an die Kommunikationsleitung angeschlossenem Handgerät, Messen eines Stroms auf der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste Leistungssignal auf der Kommunikationsleitung am Handgerät und Analysieren des gemessenen Stromsignals über einen Prozessor innerhalb des Handgerätes, um die Existenz eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste Leistungssignal zu bestimmen. Falls als Reaktion auf das erste Leistungssignal auf der Kommunikationsleitung kein niederohmiger Fehlerzustand festgestellt wird, stellt das Verfahren ein zweites Leistungssignal (wie beispielsweise ein Spannungssignal oder ein strombegrenztes Leistungssignal) auf der Kommunikationsleitung mit einem zweiten Amplitudenpegel bereit, das höher als der erste Amplitudenpegel ist, misst ein weiteres Stromsignal auf der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das zweite Leistungssignal auf der Kommunikationsleitung und analysiert das gemessene weitere Stromsignal, um die Existenz eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung zu bestimmen. Falls ein niederohmiger Fehler für entweder das erste Leistungssignal oder das zweite Leistungssignal bestimmt wird, gibt das Verfahren die Existenz eines erkannten Fehlers an einen Benutzer über eine Benutzerschnittstelle auf dem Handgerät an. Das Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk kann ferner das Entfernen des ersten Leistungssignals oder des zweiten Leistungssignals von der Kommunikationsleitung umfassen, wenn ein niederohmiger Fehler für entweder das erste Leistungssignal oder das zweite Leistungssignal bestimmt wird. Darüber hinaus kann das Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk das gemessene Stromsignal analysieren, um die Existenz eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste Leistungssignal zu bestimmen, indem bestimmt wird, ob das gemessene Stromsignal höher als ein Schwellenwert ist. Ebenso kann das Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk das gemessene Stromsignal analysieren, um die Existenz eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste Leistungssignal zu bestimmen, indem bestimmt wird, ob das gemessene Stromsignal höher ist, um die Existenz eines niederohgmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das zweite Leistungssignal zu bestimmen, indem bestimmt wird, ob das gemessene weitere Stromsignal höher als ein zweiter Schwellenwert ist, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist. Weiterhin kann das Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk ferner das Speichern einer Angabe eines erwarteten Stromabzugs von einem Gerät oder mehreren Geräten auf der Kommunikationsleitung in einem Speicher des Handgeräts umfassen und kann das gemessene Stromsignal analysieren, um die Existenz eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste Leistungssignal zu bestimmen, durch Bestimmen, ob das gemessene Stromsignal höher als ein erster Schwellenwert ist, der aus der Angabe eines erwarteten Stromabzugs von einem Gerät oder mehreren Geräten auf der Kommunikationsleitung abgeleitet wird/werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
veranschaulicht ein System des Standes der Technik zur Zuführung von Energie und Kommunikationssignalen zu einem Feldgerät, das einer Prüfung unterzogen wird.
veranschaulicht ein beispielhaftes tragbares Kommunikationsgerät mit Fehlererkennungsfähigkeiten, wenn sie mit einem Anlagenkommunikationsnetzwerk angeschlossen ist.
veranschaulicht ein tragbares Kommunikations- und Wartungsgerät, das mit einem Anlagenkommunikationsnetzwerk angeschlossen ist, das eine offene Schaltung aufweist.
veranschaulicht ein tragbares Kommunikations- und Wartungsgerät, das mit einem Anlagenkommunikationsnetzwerk angeschlossen ist, das einen Kurzschluss aufweist.
veranschaulicht ein Blockdiagramm einer beispielhaften Fehlererkennungsschaltung innerhalb des tragbaren Kommunikations- und Wartungsgerätes von .
und veranschaulichen Impulsgenerierungs- und Reflexionsdiagramme, die die Reflexion eines Impulssignals auf einer Anlagenkommunikationsleitung veranschaulichen, wobei diese Reflexion verwendet werden kann, um eine Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu erfassen.
veranschaulicht ein Blockdiagramm einer beispielhaften Impulserzeugungsschaltung, die im Fehlererkennungsschaltung des Systems von verwendet werden kann.
veranschaulicht ein Signaldiagramm, das einem Verfahren zur Erzeugung eines Impulssignals zugeordnet ist, das von der Schaltung von verwendet werden kann.
veranschaulicht ein targbares Kommunikations- und Wartungsgerät mit einer entfernbar anbringbaren Fehlererkennungseinheit und einer Einheit zur Erfassung der Fehlerortung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Geräte und Verfahren, wie hierin beschrieben, ermöglichen im Allgemeinen die Erkennung von Fehlern innerhalb eines Kommunikationsnetzwerks, wie beispielsweise eines Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerks, einschließlich beispielsweise Kurzschluss (niederohmiger Fehler) und offene Schaltung (hochohmiger Fehler). Genauer gesagt verbindet in einem Beispiel ein Handgerät und ein Verfahren unter Verwendung eines Handgeräts mit Feldgeräten in einem Netzwerk, wie beispielsweise einem fest verdrahteten Kommunikationsnetzwerk, und stellt Leistungs- und/oder Kommunikationssignale über einen, beispielsweise zweiadrigen Draht bereit, die mit (IS)-Vorschriften übereinstimmen, um so eine Protokollkommunikation mit einer Gerät oder mehreren Geräte im Netzwerk, sowie mit Diagnose- oder anderen Operationen bezüglich Geräte im Kommunikationsnetz zu führen. Das Handgerät und Verfahren, die dieses Gerät verwendet, bieten viele Sicherheitsmerkmale und Vorteile gegenüber den Systemen, die gegenwärtig mit Feldgeräten kommunizieren und diese versorgen, und daher wird eine kurze Beschreibung dieser bekannten Systeme bereitgestellt.
Tragbare Konfigurations- und Kalibrierwerkzeuge erfordern häufig eine Zweidrahtverbindung zwischen einem tragbaren Wartungswerkzeugs oder tragbaren Prüfgeräts („PTD“) und einem Feldgerät, wobei die Zweidrahtverbindung verwendet wird, um eine Kommunikation zwischen diesen beiden Geräten bereitzustellen. Beispielsweise erfordert ein FOUNDATION^®-Fieldbus-Gerät im Allgemeinen eine zweidrahtige Kommunikationsleitung oder einen zweidrahtigen Leitungssatz, der zwischen einem PTD und dem Feldbusgerät angeschlossen wird, um das Feldgerät einzurichten, zu konfigurieren oder zu diagnostizieren. Wenn das Feldgerät bereits angetrieben wird, ist die Zweidraht-Kommunikationsleitung im Allgemeinen ausreichend, um die Konfiguration und das Testen des Feldgeräts abzuschließen. Andererseits ist es manchmal praktischer oder notwendig, ein PTD zu verwenden, das die erforderliche Leistung während der Konfiguration oder dem Testen bereitstellt, wenn das Feldgerät, wie beispielsweise ein FOUNDATION^®-Fieldbus-Gerät, Strom zum Testen und/oder Konfiguration benötigt. IS-Vorschriften erlauben es jedoch nicht, dass innerhalb des PTDs oder innerhalb des Feldgeräts selbst Strom eingeschaltet werden kann (beispielsweise, wenn Hilfsleitungen oder redundante Stromleitungen verfügbar sind), weil solche PTDs häufig in gefährlichen und explosiven Umgebungen verwendet werden.
veranschaulicht ein bestehendes System mit einem Feldgerät 10 und einem PTD 12, das gleichzeitig mit dem Feldgerät 10 kommuniziert und das Feldgerät 10 unter Konfigurations-, Betriebs- und Prüfbedingungen mit Energie versorgt. Im Allgemeinen ist ein erstes Paar von Drähten 14 vom PTD 12 mit einem Paar von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 18, 20 des Feldgeräts 10 angeschlossen, um mit dem Feldgerät 10 zu kommunizieren. Beispielsweise kann das PTD 12 eine Diagnoseroutine durchführen, die Informationen vom Feldgerät 10 extrahiert und/oder das PTD 12 kann das Feldgerät 10 durch Senden von Programmbefehlen an das Feldgerät 10 über das erste Paar von Drähten 14 konfigurieren. Im erhaltenen System der kann ein Techniker feststellen, dass das Feldgerät 10 nicht mit Strom versorgt wird, wenn das PTD 12 versäumt, eine Ablesung vom Feldgerät 10 zu erhalten. In einigen Fällen kann der Techniker den Leistungszustand des Feldgeräts 10 von einer Sichtkontrolle oder einer Anzeige auf dem Feldgerät 10 selbst. Wenn das Feldgerät in einem überströmten Zustand ist, kann der Techniker dann ein zweites Paar von Drähten 16 zwischen dem PTD 12 und dem Feldgerät 10, das einer Prüfung unterzogen wird, verbinden, um dem Feldgerät 10 Energie zuzuführen. Im Allgemeinen hat das PDT 12 eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 23, die Steckdosen, Buchsen oder irgendeine andere Art von elektrischen Steckdosen, zur Verbindung zweier, zweigabelige Stecker 30, 32 mit dem PTD 12 bereitstellt. Wie hierin verwendet, kann sich eine Gabel auf jede Art von Steckverbinder beziehen, der mit einer elektrischen Steckdose oder Buchse, wie beispielsweise den Buchsen der PTD-Eingang/Ausgang oder der Kommunikationsschnittstelle 23 von koppelt. Jeder der zweigabelige Stecker 30, 32 ist mit einem der Zweidrahtpaare 14, 16 angeschlossen, wobei jeder Draht der Paare von Drähten 14, 16 mit einer separaten Gabel jedes Steckers 30, 32 angeschlossen ist.
Die Eingangs-/Ausgangskommunikationsschnittstelle 23 des PTDs 12 weist vier Buchsen 41, 42, 43, 44 auf. Ein erstes Buchsenpaar 41, 42 kann zum elektrischen Koppeln mit dem ersten zweigabeligen Stecker 30 verwendet werden, um Kommunikationssignale an das Feldgerät 10 bereitzustellen. Wie hier verwendet, kann das elektrische Koppeln von zwei oder mehr Elementen sich auf eine Verbindung beziehen, die es ermöglicht, dass Strom zwischen den zwei oder mehr Elementen geleitet wird. Ein zweites Buchsenpaar 43, 44 kann zum elektrischen Koppeln des zweiten zweigabeligen Steckers 32 verwendet werden, um dem Feldgerät 10 über das zweite Paar von Drähten 16 Strom zuzuführen. Allgemeine Sicherheitsregeln, wie beispielsweise IS-Vorschriften, diktieren, dass alle elektrische Leitungen, die mit Energie versorgt werden, mit dem Feldgerät 10 angeschlossen werden müssen, bevor die Stromleitungen mit Strom versorgt werden. Diese Regel kann sich auf Niederspannungskommunikationssignale erstrecken, wie beispielsweise die Kommunikationssignale, die entlang des ersten Drahtpaares 14 übertragen werden, sowie auf die höheren Leistungsspannungen auf dem zweiten Drahtpaar 16. Ein System, das diese Richtlinie nicht implementiert, kann den IS-Vorschriften entgegenwirken. Ferner muss gemäß den IS-Vorschriften irgendeine Leistungsschalteinrichtung außerhalb des Feldgeräts 10 angeordnet sein. Die Konfiguration der stimmt mit bestehenden IS-Vorschriften überein, da die Stromversorgung innerhalb des Feldgeräts 10 selbst nicht eingeschaltet werden kann. Zusätzlich ermöglicht die Konfiguration von einen Benutzer, die Anschlüsse 18, 20 der Anschlussanordnung vor dem Anschluss der Stecker 30, 32 mit den entsprechenden Buchsen 41, 42, 43, 44 der PTD-Schnittstelle 23 manuell mit dem Feldgerät 10 zu verbinden. Während die veranschaulicht, dass das PTD 12 direkt mit den Anschlüssen des Feldgeräts 10 angeschlossen ist, könnte das PTD 12 stattdessen mit Anschlüssen einer Kommunikationsleitung oder eines Busses (wie beispielsweise einem Foundation-Fieldbus oder einer HART-Kommunikationsleitung) angeschlossen sein und mit einem Gerät oder mehreren Geräten auf dem Bus oder den Netzwerkleitungen kommunizieren.
veranschaulicht ein beispielhaftes tragbares Kommunikationsgerät oder Wartungswerkzeug 100 mit Erkennungsfähigkeiten von Fehlererkennung und -ortung. Das tragbare Kommunikationsgerät 100 kann mit einem Anlagenkommunikationsnetzwerk angeschlossen sein, das beispielsweise eine Zweidrahtleitung oder eine Vierleitungs-Kommunikationsleitung oder einen Bus verwendet, und das Gerät 100 kann Kommunikationssignale zwischen Geräte auf dem Bus, wie beispielsweise Steuerungen, Feldgeräte, Eingangs-/Ausgangsgeräte oder andere Arten von Geräte auf dem Bus oder Netzwerk bereitstellen. Zusätzlich kann das Gerät 100 Hilfsenergie zu einem Feldgerät oder mehrere Feldgeräte auf dem Bus oder Netzwerk bereitstellen, falls dies erforderlich ist.
Das beispielhafte Handgerät 100 in umfasst einen Körper oder ein Gehäuse 102 mit einer Benutzerschnittstellenanzeige 104 und verschiedenen Benutzerschnittstellenknöpfen 106, die verwendet werden können, um durch die auf der Anzeige 104 angezeigten Bildschirme zu scrollen und/oder einen Benutzer in die Lage zu versetzen, andere Maßnahmen bezüglich der Information vorzunehmen, die auf dem Display 104 angezeigt werden, und/oder um Funktionen des Handgeräts 100 zu implementieren. Weiterhin umfasst das Handgerät 100 eine Kommunikations- und Leistungssignal-Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 110 mit einer Reihe von Anschlüssen, die zur Verbindung des Handgeräts 100 mit Feldgeräten oder Bussen verwendet werden können, wie beispielsweise FOUNDATION^®-Fieldbus-Geräte oder -Busse, HART^® Feldgeräte oder -Busse, CAN-Feldgeräte oder -Busse, Profibus-Feldgeräte oder Busse usw. In einigen Fällen können in der Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 110 unterschiedliche Portkonfigurationen vorgesehen sein, welche verschiedene Anschlüsse, Buchsen oder andere Verbindungsarten umfassen, die verwendet werden können, um das Gerät 100 elektronisch mit verschiedenen Arten von Feldgeräten oder Kommunikationsleitungen oder Bussen zu verbinden, die mit verschiedenen Prozesssteuerungsnetzwerkkommunikationsprotokolle angeschlossen sind, wie die oben genannten. Weiterhin kann die Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 110 des Geräts 100 ermöglichen, von einem tragbaren Gerät 100 zu einem Feldgerät über einen Kommunikationsbus oder eine Leitung zu Testzwecken Strom zu liefern. Die Anschlüsse oder Buchsen-Anschlüsse der Schnittstelle 110 können beispielsweise zweipolige Anschlüsse, dreipolige Anschlüsse, vierpolige Anschlüsse usw. umfassen. Beispielsweise, nur ein dreipoliger Anschluss, der aus zwei ineinandergreifenden zweipoligem Anschlüssen 120 und 121 besteht, ist in als abnehmbar mit einer dreipoligen Anschlussanordnung auf der Schnittstelle 110 des Geräts 100 angeschlossen. Zusätzlich umfasst das Handgerät 100 verschiedene Elektronik und elektronische Schaltungen, einschließlich einen Prozessor 190, ein computerlesbarer oder mehrere computerlesbare Speicher 191, Signalerzeugungs- und Detektorschaltung 194, die mit dem Prozessor 190, dem Speicher 191 und der Signalerzeugungs- und Detektorschaltung 194 angeschlossen sind. Die Speicher 191 und der Prozessor 190 können Software (oder Firmware) speichern und ausführen, die eine Berechnungsfunktionalität zur Steuerung der Strom- und Signalerzeugungsschaltung 194 ausführt, um eine Konfiguration, eine Nachrichtenübermittlung, eine Analyse durchzuführen und über die Anzeige 104 des Handgeräts 100 einen Benutzer-Eingangs-/Ausgangszugriff und eine Benutzeranzeigefunktionalität bereitzustellen. Obwohl in nicht explizit dargestellt, kann das Handgerät 100 eine Benutzerschnittstelle mit audiobasierten Schnittstellenkomponenten umfassen, wie beispielsweise ein Beeper oder mehrere Beeper, ein Lautsprecher oder mehrere Lautsprecher, ein Audioalarm oder mehrere Audioalarme usw., die zur Kommunikation mit dem Benutzer verwendet werden können.
Die Schaltungsanordnung 194 kann verschiedene Strom-, Spannungs- und/oder Stromsignalerzeugungsschaltungen und verschiedene Sensoren, wie beispielsweise Spannungs-, Stromsensoren usw. umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie arbeiten, um Strom- und Kommunikationssignale auf eine über eine Verbindungsleitung angeschlossene Kommunikationsleitung, die über die Schnittstelle 110 angeschlossen ist, zu platzieren, um Leistungssignale und Kommunikationssignale auf einer über die Schnittstelle 110 angeschlossenen Kommunikationsleitung zu messen und zu erfassen, und zur Durchführung verschiedener Tests und Analysen von Signalen, die vom Bus oder Netzwerk, das mit der Schnittstelle 110 angeschlossen ist, empfangen werden, um eine Diagnose durchzuführen, wie die Erkennung der Existenz von und die Stelle von niederohmigen oder hochohmigen Fehlern. Insbesondere kann die Schaltungsanordnung 194 mit dem Prozessor 190 gekoppelt und durch den Prozessor 190 gesteuert werden (der unter Computerbefehlen arbeitet, die im Speicher 191 gespeichert sind) und kann dem Prozessor 190 Informationen zur Verfügung stellen, um die Funktionalität des Geräts 100, beispielsweise Ausgangssignale des Handgeräts 100 zu ermöglichen, um protokollbasierte Kommunikations- und Leistungsfunktionen auf einem Bus oder Netzwerk durchzuführen (wie durch ein Prozesssteuerungskommunikationsprotokoll oder mehreren Prozesssteuerungskommunikationsprotokollen definiert, wie eines der oben genannten), um die Existenz eines Kommunikationsleitungsfehlers und eine Stellenerfassung durchzuführen, Ausführung der Benutzerschnittstellen-Schaltflächen 106 und die Benutzerschnittstellen-Audiokomponenten (nicht dargestellt) und anderer Funktionen des Geräts 100. Weiterhin können die Speicher 191 die Programmierung speichern (beispielsweise ein Programm oder mehrere Programme), die auf dem Prozessor 190 auszuführen sind, sowie Daten, die von den Programmen zur Ausführung der verschiedenen hierin beschriebenen Funktionen verwendet werden sollen. Insbesondere können die Programme arbeiten, wenn sie auf dem Prozessor 190 ausgeführt und verwendet werden, um die Leistungs- und Signalerzeugungsschaltung 194 zu steuern, um verschiedene offene Schaltungen, einen Kurzschluss oder andere Arten von Fehlererkennung und Fehlerortung Erfassungsfähigkeiten innerhalb eines Regelkreises auszuführen, implementiert auf einem Kommunikationsbus oder einer Datenleitung, die an ein Feldgerät oder mehreren Feldgeräten angeschlossen ist/sind. Diese Tests können durchgeführt werden, wenn Energie an einem Regelkreis geliefert wird oder auf andere Weise Kommunikationssignale über einen Kommunikationsbus oder eine Kommunikationsleitung in einem Regelkreis bereitgestellt werden.
veranschaulicht beispielhaft ein Handgerät 100 (welches das Gerät 100 von sein kann), das mit einem Kommunikationsnetzwerk 300 (dargestellt als ein Zweidrahtnetzwerk), mit drei angeschlossenen Feldgeräten 302, 304, 306 und mit einem Endgerät oder mehreren Endgeräten angeschlossen ist 308, das/die mit den Endenanschluss des Netzwerks 300 angeschlossen ist/sind. Das Kommunikationsnetzwerk 300 ist in als ein fest verdrahtetes Kommunikationsnetzwerk dargestellt, das in diesem Fall ein Kabelpaar (beispielsweise ein verdrilltes Kabelpaar) aufweist, welches das Rückgrat des Netzwerks 300 bereitstellt und mit dem die drei Feldgeräte 302, 304 und 306 angeschlossen sind. In diesem Fall ist als Fehler eine offene Schaltung veranschaulicht, die mit einem gepunkteten Kreis 310 dargestellt ist, wie sie im verdrillten Kabelpaar des Netzwerks 300 vorhanden ist. Eine offene Schaltung könnte auch an einer Verbindung zu einem Feldgerät an einem der Anschlüsse des Netzwerks existieren, mit dem keine Abschlussimpedanz, usw. angeschlossen ist. Im Falle von wird jedoch dargestellt, das eines der Kabel oder der Leitungen, oder beide Kabel oder Leitungen des verdrillten Kabelpaares 300 aufgeteilt oder getrennt werden, und somit eine offene Schaltung zwischen dem Gerät 304 und dem Gerät 306 erzeugen. Wie in dargestellt, ist das Handgerät 100 als mit dem Netzwerkbus 300 angeschlossen dargestellt, könnte aber stattdessen direkt mit geeigneten Anschlüssen eines der Feldgeräte 302, 304, 306 angeschlossen sein. In jedem Fall kann das Gerät 100 zur Erfassung des offenen Schaltungszustands 310 oder eines anderen hochohmigen Fehlers verwendet werden und kann auch verwendet werden, um die relative oder ungefähre Stelle einer solchen offenen Schaltung zu erkennen.
Als weiteres Beispiel wird in das mit dem Netzwerk 300 angeschlossene Handgerät 100 veranschaulicht, das in diesem Fall einen Kurzschluss aufweist, der durch einen punktierten Kreis 320 dargestellt ist. Insbesondere kann das Netzwerk 300 in dasselbe Netzwerk von sein, mit der Ausnahme, dass das Netzwerk 300 von anstelle eines offenen Schaltungszustands oder Fehlers 310 einen Kurzschlusszustand 320 enthält. In diesem Fall kann das Handgerät 100 das Netz 300 mit Energie versorgen, aber im Betrieb auch arbeiten, um die Existenz des Kurzschlusses 320 oder eines anderen niederohmigen Fehlers im Netzwerk 300 zu erkennen.
veranschaulicht ein Blockschaltbild einer beispielhaften Schaltungsanordnung, die als Teil der Signalerzeugungs- und Detektorschaltung 194 sowie des Prozessors 190 verwendet werden kann, der innerhalb des tragbaren Geräts 100 von vorgesehen ist, um Standardprotokollkommunikationen, Bus- und Geräteversorgungsfunktionen und die Fehlererkennung, Bestimmung der Fehlerortung und andere hierin beschriebenen Operationen durchzuführen. Wie in dargestellt, ist das Handgerät 100 mit dem Netzwerk 300 über die Kommunikationsschnittstelle 110 angeschlossen und umfasst insbesondere zwei Anschlüsse, die direkt mit den zwei Leitungen oder Kabeln des Netzwerks 300 angeschlossen sind. Das Handgerät 100 umfasst ferner einen physiologischen Prozesssignalblock 402, der einen Spannungssensor oder mehrere Spannungssensoren 402A, einen Stromsensor oder mehrere Stromsensoren 402B, Widerstandsdetektorschaltungen 402C, Impedanzdetektorschaltungen 402D usw. umfasst, der/die die Spannung, den Strom, die Leistung und/oder andere elektrische Signale oder Eigenschaften des Netzwerks 300 messen können. Der physiologische Prozessblock 402 kann beispielsweise eine beliebige Anzahl von Spannungsdetektorschaltungen oder -sensoren 402A, Stromdetektorschaltungen oder -sensoren 402B, Impedanzdetektor- oder Widerstandsdetekorschaltungen oder -sensoren 402C, 402D usw. umfassen, die in bekannter Weise zum Messen der Spannung, Stromstärke, Impedanz, Widerstand oder anderen elektrischen Eigenschaften des Netzwerks 300 oder von Signalen auf dem Netzwerk 300 arbeiten können. Die von den verschiedenen Sensoren 402A–402D im Signalblock 402 erzeugten Signale können an einem Verstärker oder mehreren Verstärkern 404 geliefert werden, welche Analogsignale verstärken und die verstärkten Signale einer Analog-zur-Digital-Wandlerschaltung 406 zuführen. Die Analog-zur-Digital-Wandlerschaltung 406 kann einen oder mehrere Analog-zur-Digital-Wandler umfassen, die die von den Verstärkern empfangenen analogen Signale 404 in digitale Signale umwandeln. Die von den Analog-Digital-Wandlern 406 erzeugten Digitalsignale können dann einem Speicher 191 und/oder einem Signalverarbeitungsblock 408 zur Verfügung gestellt werden, der im Prozessor 190 von implementiert werden kann.
Weiterhin umfasst das System von einen Analyseblock 410, der mit dem Signalverarbeitungsblock 408 gekoppelt ist, eine Steuerungsschnittstellenschaltung 415, eine Strom- und Kommunikationssignalerzeugungsschaltung 420, die mit der Steuerungsschnittstellenschaltung 415 und mit den Netzleitungen 300 angeschlossen ist, eine Impulserzeugungsschaltung 430 und eine Zeitgeberschaltung 432. In diesem Fall können die Leistungs- und Signalerzeugungsschaltung 420 und die Impulserzeugungsschaltung 430 mit einer Batterie 440 angeschlossen sein oder diese umfassen, die Energie zur Erzeugung von Leistungs- und/oder Kommunikationssignalen bereitstellt, die auf die Kommunikation aufzubringen sind. Die Strom- und/oder Kommunikationssignale können Spannungssignale, Stromsignale usw. sein, und somit kann die Stromversorgungsschaltung 420 eine Spannungs- oder Stromquelle, oder eine Kombination von beiden umfassen. Weiterhin kann die Stromversorgungs- und Kommunikationssignalerzeugungsschaltung 420 Ausgänge aufweisen, die mit dem Netzwerk 300 angeschlossen sind und Stromsignale und/oder Kommunikationssignale am selben Satz von Drähten (beispielsweise in einem Zweidrahtnetzwerk) bereitstellen, oder Energie und Kommunikationssignale auf verschiedenen Sätzen von Drähten des Netzwerks 300 bereitstellen (beispielsweise in einem Vierdraht-Netzwerk, das in nicht dargestellt ist). Ebenso kann die Leistungs- und Kommunikationssignalerzeugungsschaltung 420 von der Steuer- und Schnittstellenschaltung 415 angesteuert werden, um mehrere verschiedene Leistungs- und/oder Kommunikationssignale auf dem Bus oder Netzwerk 300 zu verschiedenen Zeitpunkten bereitzustellen, wie es durch die Steuer- und Schnittstellenschaltung 415 spezifiziert ist, die arbeitet, um die vom Gerät 100 auf dem Netzwerk 300 durchgeführten Kommunikationen und Tests zu steuern. Ebenso kann die Impulserzeugungsschaltung 430 in Übereinstimmung mit der Steuer- und Schnittstellenschaltung 415 arbeiten, um einen oder mehrere Impulse zu erzeugen (beispielsweise Spannungs- oder Stromimpulse) auf den Netzwerken 300 und die Zeitgeberschaltung 432 kann einen Taktgeber oder einen anderen Zeitgeber umfassen, der die genaue Zeitspanne verfolgt, wenn Signale auf das Netzwerk 300 gelegt und/oder empfangen werden.
Gemäß unseres Verständnisses kann der Regelkreis 415 (der, beispielsweise als ein Programm oder mehrere Programme, die auf dem Prozessor 190 von ausgeführt werden, implementiert werden kann), Konfigurations-, Kommunikations-, Test- und Energieversorgungseigenschaften implementieren, die mit einem Prozesssteuerungskommunikationsprotokoll oder mehreren Prozesssteuerungskommunikationsprotokollen angeschlossen ist/sind, oder für einen solchen/solche definiert ist/sind, wie das Foundation-Fieldbus-Protokoll, das HART-Protokoll, das CAN-Protokoll, das Profibus-Protokoll usw. Als solches kann der Speicher 191 Daten und Informationen speichern und der Regelkreis 415 kann unter Verwendung dieser Daten arbeiten, die Kommunikation mit einem Gerät oder mehreren Geräten auf einer Kommunikationsleitung 300 verwenden, die mit einem bestimmten Prozesssteuerungskommunikationsprotokoll übereinstimmt. Somit wird der Regelkreis 415 unter Befehlen, die über die Benutzerschnittstelle 104, 106 von empfangen wird, beispielsweise jede vorgespeicherte Konfigurations- und Kommunikationsvorgänge auf ein mit dem Kommunikationsnetzwerk oder den Leitungen 300 angeschlossenen Gerät, auf eine Art und Weise durchführen, die durch ein bestimmtes Prozesssteuerungsprotokoll oder mehreren bestimmten Prozesssteuerungsprotokollen definiert ist. Der Regelkreis 415 kann jedoch auch verschiedene Routinen oder Prozeduren der Fehlererkennung und -ortung der Kommunikationsleitung durchführen, wie hierin ausführlicher beschrieben wird.
Insbesondere kann der Signalverarbeitungsblock 408, der als eigenständige Hardware oder Firmware bereitgestellt, oder als Software ausgeführt werden kann, oder als Programmierung innerhalb des Prozessors 190 von , beispielsweise eine Signalverarbeitung an den von den Analog-zur-Digital-Wandlern 406 empfangenen digitalen Signalen durchführen, um beispielsweise die Signale zu glätten, zu filtern, Pegel, Amplitude, Frequenz usw. auf den Signalen zu erkennen sowie den Zeitablauf von verschiedenen der empfangenen Signale auf der Grundlage von Ausgängen der Zeitgeberschaltung 432 zu vergleichen. Der Analyseblock 410, der auch als eigenständige Hardware oder Firmware, oder als Software oder Programmierung innerhalb des Prozessors 190 von ausgeführt werden kann, empfängt beispielsweise die vom Signalverarbeitungsblock 408 erzeugten Signale und führt eine Analyse dieser Signale (unter der Steuerung des Steuerblocks 415) durch, um die Existenz und möglicherweise die Stelle von Fehlern innerhalb des Netzwerks 300 zu erkennen, der Streuerblock 415 kann die Steuerung der anderen Elemente von , um eine oder mehrere Fehlererkennung Prozeduren bezüglich des Netzwerks 300 implementieren und insbesondere einen Kurzschluss oder andere niederohmige Fehlerzustände auf dem Netzwerk 300 erkennen, um Unterbrechungs- oder andere hochohmige Fehlerzustände auf dem Netzwerk 300 zu erkennen, um die Fehlerortung usw. zu identifizieren. Weiterhin kann die Steuer- und Schnittstellenschaltung 415 mit dem Benutzer über eine Benutzerschnittstelle (beispielsweise die Anzeige 104 und die Schnittstellenknöpfe 106 von ) verbinden, um einem Benutzer zu ermöglichen, verschiedene Fehlererkennungsverfahren auszulösen und den Benutzer über die Ergebnisse dieser Verfahren zu informieren.
Insbesondere kann der Analyseblock 410 eine gemessene Spannung mit einem oder mehreren vorbestimmten gespeicherten Spannungspegeln (die beispielsweise im Speicher 191 gespeichert sind) vergleichen, um zu bestimmen, ob die Spannung an der Stromversorgung, die sich auf dem Netz 300 befindet, auf einer maximalen Spannung vorgesehen ist, wie sie von einer Leistungsschaltung 420 innerhalb des Geräts 100 (oder anderweitig durch eine externe Stromversorgung auf dem Netzwerk 300 bereitgestellt wird) und kann einen Stromfluss auf dem Netzwerk 300 erfassen Falls eine Nennspannung auf dem Netzwerk liegt, beispielsweise die Netzspannung ist an oder nahe der Nennspannung, und der Stromfluss liegt bei oder nahe Null, kann der Analyseblock 410 bestimmen, dass eine offene Schaltung auf dem Netzwerk 300 vorhanden ist. Allerdings können einige der mit dem Netzwerk angeschlossenen Geräte, abhängig von der Position der offenen Schaltungen, immer noch die zugeführte Spannung empfangen und somit Strom ziehen. Insbesondere können Geräte, die auf dem Netzwerk 300 stromaufwärts der offenen Schaltung (wie etwa die Situation mit den Geräten 302 und 304 von ) angeordnet sind, noch Strom ziehen. In diesem Fall kann der Analyseblock 410 so programmiert werden, dass er die Anzahl der Geräte, die bekannt sind oder an dem Netzwerk 300 angeschlossen sind, und/oder die erwartete Stromaufnahme für jede der Geräte kennen (d.h. eine Angabe der Anzahl) von Geräten auf dem Netzwerk 300 speichern (oder dem erwarteten Stromverbrauch für alle Geräte im Netzwerk) und kann feststellen, ob wirklich jedes Gerät im Netzwerk nach dem voraussichtlichen Stromausfall im Netzwerk betrieben wird oder nicht. In diesen Fällen kann der Analyseblock 410 tatsächlich die erwartete Stromaufnahme mit dem tatsächlichen gemessenen Stromverbrauch vergleichen, um zu erkennen, ob ein Gerät oder mehrere Geräte nicht aus dem Netz 300 Strom ziehen, d.h., um die Tatsache zu erkennen, dass ein Gerät oder mehrere Geräte, die erwartet werden, dass sie Strom auf dem Netzwerk 300 ziehen, dies nicht tun und daher nicht mit dem Netzwerk 300 angeschlossen sind, wie durch das Handgerät 100 dargestellt. Diese Situation kann auf einen hochohmigen Fehler innerhalb des Netzwerks 300 bezüglich eines Geräts oder mehreren Geräten auf dem Netzwerk 300 hinweisen.
Um diese Analyse durchzuführen, kann das Handgerät 100 (und insbesondere der Regelkreis 415) die Stromversorgung 420 veranlassen, ein bekanntes Leistungssignal auf oder über die Schleife oder das Netzwerk 300 zu liefern. Nachdem die Stromversorgung 420 eine Zeitdauer festgesetzt hat, wie beispielsweise den Blöcken 402, 404, 406 und 408 und dem Analyseblock 410, kann die gemessene Spannung über die Netzwerkdrähte und den Strom auf den Netzwerkdrähten erfassen (beispielsweise die durch den Block 402 gemessen und durch die Signalverarbeitungsblöcke 406 und 408 konditioniert wird). Falls die gemessene Spannung der gelieferten Spannung entspricht, jedoch kein oder nur ein begrenzter Strom gemessen wird, was bedeutet, dass die Energie nicht verbraucht wird, kann der Analyseblock 410 eine offene Schaltung im Regelkreis oder Bus des Netzwerks 300 erkennen. Diese Technik kann durch Bereitstellung einer Ersatzlast über die Drähte des Regelkreises unterstützt werden, beispielsweise nahe der Verbindung mit dem Handgerät 100, um zu bestimmen, ob der von der Stromversorgung 420 gezogene Strom dem Strom entspricht, der durch die Ersatzlast oder bekannte Last gezogen wird. Falls der gemessene Strom vom Gerät gleich oder nahezu gleich dem ist, bekannt dafür, dass er durch die Ersatzlast oder die bekannte Last bei der zugeführten Spannung geht, kann der Analyseblock 410 eine offene Schaltung oder einen anderen hochohmigen Fehler erkennen.
Gleichermaßen kann der Analyseblock 410 einen Kurzschluss im Netzwerk 300 erkennen, wie beispielsweise in dargestellt, bestimmt, ob auf der Stromversorgung 420 (unter der Steuerung des Regelkreises 415) eine Spannung über die Kabel oder Leitungen des Netzwerks 300 gesetzt wird, eine hohe Stromaufnahme im Netz 300 festgestellt wird. Solch eine hohe Stromaufnahme kann einen Kurzschluss oder einen anderen niederohmigen Zustand innerhalb des Netzwerks 300 anzeigen. In diesem Fall kann der Regelkreis 415 so arbeiten, dass sie ein Rückkopplungssystem verwendet, um die Leistungsschaltung 420 zu steuern, um iterativ bestimmte Spannungswerte und/oder Strom einzuschalten, damit die Leitungen des Netzwerks 300 vor Schäden zu schützen, die dem Netzwerk 300 durch einen hohen Strom verursacht werden, der durch die Existenz einer Stromversorgung verursacht wird, die mit einem Kurzschluss angeschlossen ist. Insbesondere kann der Regelkreis 415 die Stromversorgung 420 dazu veranlassen, zuerst eine kleine Spannung über die Netzwerkkabel bereitzustellen, um sie zuerst zu erkennen, wenn ein Potential eines niederohmigen oder Kurzschlusszustandes auf dem Netzwerk 300 vorhanden ist, aber dies auf eine Art und Weise, in der die Beschädigung des Netzwerkes 300 in Form einer extrem hohen Stromaufnahme begrenzt ist. Beispielsweise kann der Regelkreis 415 die Stromversorgung 420 dazu veranlassen, über einen Strombegrenzer oder über eine Stromversorgung Strom zu versorgen, um einen bekannten oder begrenzten Strom auf die Kommunikationsleitungen 300 zu liefern. Der Regelkreis 415 kann (aus der Analyse Block 410 oder den Signalverarbeitungsblock 408) die gemessene Stromaufnahme im Netzwerk, in Abhängigkeit vom bereitgestellten Leistungssignal erfassen, und kann dann die Spannung (oder den maximal zulässigen Strom), die durch die Schaltung bereitgestellt wird, durch die Stromversorgung 420 in Schritten erhöhen, abhängig von der erwarteten Anzahl von Geräten auf dem Netzwerk 300. Somit, falls die Stromversorgung 420 zuerst eine Spannung an das Netzwerk 300 liefert, kann die Stromversorgung 420 gesteuert werden, um eine sehr niedrige Spannung und/oder ein niedriges und strombegrenztes Stromsignal an das Netzwerk zu liefern. Hier kann der Analyseblock 410 auf der Grundlage der ankommenden erkannten Stromsignale sofort erkennen, ob es einen hohen Stromverbrauch über die Leitungen des Netzwerks 300 gibt (d.h. wenn die Stromaufnahme im Netzwerk 300 auf die Stromgrenze trifft, die durch die Stromversorgung 420 vermittelt wird), um zu erkennen, ob ein niederohmiger oder Kurzschlusszustand vorhanden ist. In einem Fall kann der Analyseblock 410, um die Spannung in verschiedenen iterativen Schritten verstärken, bestimmen, ob ein niederohmiger oder Kurzschlusszustand bei höheren Spannungen vorhanden ist, falls eine hohe Stromaufnahme nicht an der aktuellen (niedrigen) Spannungsamplitudenpegel erfasst wird, was zu übermäßigem Strom über den Strom führt, das durch die verschiedenen Geräte auf das Netzwerk 300 gezogen wird. Das heißt, dass der Analyseblock 410 den gemessenen Strom, wie er tatsächlich über die Netzwerkleitung (oder wie er durch die Geräte im Netzwerk 300 gezogen wird) mit dem erwarteten Stromverbrauch vergleicht, auf der Grundlage von der Anzahl der tatsächlich mit dem Netzwerk 300 angeschlossenen Geräte. Falls die Stromaufnahme höher ist, beispielsweise bei einem Schwellenwert, der höher als die erwartete Stromaufnahme ist, kann der Analyseblock 410 die Existenz eines Kurzschlusszustands oder anderen niederohmigen Zustands auf dem Netzwerk 300 feststellen, und der Steuer- und Schnittstellenblock 415 kann dem Benutzer über die Anzeige 104 ( ) anzeigen. Darüber hinaus kann der Regelkreis 415 die Stromversorgung 420 abschalten, um Strom aus dem Netzwerk 300 zu entfernen. In einem anderen Fall kann der Regelkreis 415 die Stromversorgung 420 eine strombegrenzte Spannung über die Netzleitungen 300 zur Verfügung stellen und die Stromamplitudengrenze erhöhen, die durch die Stromversorgung 420 iterativ schrittweise mit der Zeit verteilt wird. Der Regelkreis 415 kann die Stromaufnahme im Netz messen und diese Abnahme mit der Stromgrenze vergleichen, die durch die Stromversorgung 420 vermittelt wird. Wenn der gezogene Strom die Grenze nicht erreicht, wird ein Kurzschlusszustand als nicht vorhanden erfasst. Wenn jedoch der Strom, der gezogen wird, die Stromgrenze erreicht, die durch die Stromversorgung 420 vermittelt wird, kann der Regelkreis 415 die Stromgrenze erhöhen, um zu sehen, ob der neu gezogene Strom die Stromgrenze erreicht oder ob diese gleich ist. Dieser Vorgang kann wiederholt werden, bis die Stromgrenze auf einen gewissen maximalen Schwellenwert eingestellt ist, wobei zu diesem Zeitpunkt der Regelkreis 415 oder der Analyseblock 410 die Existenz eines Kurzschlusses in der Kommunikationsleitung 300 feststellt.
Somit kann in diesem Fall das Handgerät 100 dem Regelkreis mit bestimmten niedrigen Strom- und hohen Stromeingängen Energie zuführen. Die hohe Stromschwelle kann beispielsweise 40 mA betragen. In einigen Fällen, in denen die Anzahl von Geräten auf der Schleife bekannt ist, dass sie eine bestimmte Grenze nicht überschreitet, kann das Gerät 100 feststellen, ob der tatsächlich auf dem Netzwerk gezogene Strom eine obere Grenze überschreitet. Falls dies der Fall ist, kann ein Kurzschluss oder ein anderer niederohmiger Fehler erkannt werden. In anderen Fällen, in denen die Anzahl aktiver Geräte auf der Schleife nicht bekannt ist, kann das Gerät 100 die Stromaufnahme auf eine bestimmte Grenze begrenzen und wenn die Stromaufnahme diese Grenze erreicht oder übersteigt, kann das Handgerät die Grenze in einem Schritt oder mehreren Schritten zu einer neuen Höchstgrenze erhöhen. Wenn der Strom die neue obere Grenze erreicht, kann ein Kurzschluss oder ein anderer niederohmiger Fehlerzustand erkannt werden. Somit kann in diesem Fall die hohe Stromgrenze auf der Anzahl der Lasten oder aktiven Geräte basieren, die mit der Schleife angeschlossen sind. In jedem Fall, falls der Strom einen vorbestimmten oder vorgegebenes oberen Schwellenwert überschreitet, kann der Regelkreis 415 einen Kurzschlusszustand auf dem Bus oder der Schleife erfassen, die Stromversorgung 420 abschalten und den Benutzer über die Anzeige 104 darauf hinweisen. Die Verwendung dieses gestuften, strombegrenzten Ansatzes schützt das Kommunikationsnetzwerk 300 und in einigen Fällen die Prozessanlage, in der das Netzwerk 300 installiert ist, vor schwerer Beschädigung, die durch die Erzeugung von hohen Strömen in einem Kurzschlusszustand verursacht werden könnte.
Weiterhin, wie in dargestellt, kann das Gerät 100 den Impulsgenerator 430 und den Zeitgeber 432 sowie den anderen Mess- und Verarbeitungsblock 402–410 verwenden, um die Stelle einer offenen Schaltung und/oder einen Kurzschluss innerhalb des Netzwerks 300 zu erkennen, nachdem solch ein Fehler erkannt wurde. In vielen Fällen ist die erfasste Stelle relativ zur Position des Handgeräts 100, d.h. eine Distanz, die von der Stelle gemessen wird, an der das Handgerät 100 am Netzwerk 300 am Fehler angeschlossen ist und insbesondere an eine Distanz entlang des Drahts des Kommunikationsnetzwerkes vom Ort, an dem das Handgerät 100 an das Netzwerk 300 und den Fehler angeschlossen ist. Insbesondere kann während des Betriebs der Impulsgenerator 430 einen elektronischen Impuls oder eine Reihe von elektronischen Impulsen (beispielsweise Spannungsimpulsen) erzeugen und diese Impulse auf dem Netzwerk 300 zu bekannten oder gemessenen Zeiten platzieren. Bei oder unmittelbar nach der Platzierung eines Impulses auf dem Netzwerk 300 kann der Zeitgeber 432 einen Zähler starten, um die verstrichene Zeit zu bestimmen, wie lange der Impuls auf der Leitung des Netzwerks 300 platziert ist. Nachdem der Impuls auf der Leitung platziert ist, wird der Analyseblock 410 die Strom- oder Spannungssignale auf den Leitungen des Netzwerkes 300 empfangen oder erkennen (beispielsweise Spannungs- oder Stromsignale, die durch den Prozessblock 402 gemessen werden und in digitale Signale umgewandelt werden, die Strom- oder Spannungsmessungen anzeigen, wie durch den Blöcken 404, 406 und 408 durchgeführt). Zu einem beliebigen Zeitpunkt, nachdem ein Puls auf den Netzleitungen platziert ist, kann der Analyseblock 410 den Empfang eines Pulses auf den Netzleitungen erkennen, der eine Reflexion des ursprünglichen Pulses von einem hochohmigen Fehler oder offenen Schaltung ist. Dieser reflektierte Impuls wird hier manchmal als ein Echoimpuls bezeichnet. Der Analyseblock 410 kann auch das Ausgangsignal des Zeitgebers 435 empfangen und die Zeitdifferenz zwischen der Platzierung des ursprünglichen Impulses auf dem Netzwerk 300 zu einem ersten Zeitpunkt und dem Empfang des Reflexions- oder Echoimpulses zu einem zweiten und späteren Zeitpunkt bestimmen. Ein solcher Echoimpuls tritt aufgrund des Leerlaufzustands auf, und zwar aufgrund des Fehlens von Abschludsswiderständen 308 an der Stelle der offenen Schaltung. Die offene Schaltung ist insbesondere ein Fehler, der keine Abschlüsse aufweist, die bewirken, dass die Abschlussschaltung mit der Impedanz der Leitung übereinstimmt, was bedeutet, dass das elektronische Impulssignal im allgemeinen eine signifikante Reflexionskomponente erzeugt, wenn das Impulssignal auf den Fehler offene Schaltung trifft. Mit anderen Worten wird aufgrund der Impedanzfehlanpassung an der Stelle der offenen Schaltung eine Reflexion des ursprünglichen Impulses erzeugt und über die Drähte des Netzwerks 300 zum Handgerät 100 zurückgesendet.
Um diesen Punkt zu verdeutlichen, veranschaulicht ein Zeitdiagramm, in dem eine Reihe von Impulse 500 erzeugt und auf dem Netzwerk 300 durch einen Impulssignalgenerator 430 zu periodischen Zeitpunkten oder möglicherweise nicht periodischen Zeitpunkten, falls dies erwünscht ist, platziert werden. Das Zeitdiagramm von veranschaulicht die Echoimpulse 502, die von den Impulsen 500 von empfangen werden können, auf der Grundlage der im Netzwerk 300 vorhandenen offenen Schaltung (d.h. ein offener oder hochohmiger Fehler mit dem Fehlen einer geeigneten Beendigung, die mit der Impedanz der Verbindung übereinstimmt). veranschaulicht auch eine Zeitdifferenz Δt zwischen dem Senden des Impulses 500 und dem Empfang des Echoimpulses 502. Ferner veranschaulicht eine Amplitudendifferenz zwischen dem Impuls 500 und dem empfangenen Echoimpuls 502. Die im Diagramm von dargestellte Echoimpulse 502 werden zu einem bestimmten Zeitpunkt oder einer Versatzzeit Δt zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Impuls 500, der den Echoimpuls 502 erzeugt, an dem Block 402 gesendet.
Diese Versatzzeit, d.h. die Zeit zwischen der Platzierung des Impulses 500 auf der Leitung (beispielsweise die Vorderflanke des Impulses, die Hinterflanke des Impulses, die Mitte des Impulses usw.) und der Zeit, zu der der Echoimpuls 502 auf der Leitung empfangen wird (beispielsweise die Vorderflanke des Impulses, die Hinterflanke des Impulses, die Mitte des Impulses usw.), kann als Grundlage für eine Methodologie verwendet werden, um die Stelle des Kurzschlusses im Netzwerk 300 zu bestimmen. Insbesondere kann der Analyseblock 410 die Zeitdifferenz Δt feststellen, auf der Grundlage von dem Zeitgeberausgang 432 bei der Erzeugung eines Impulses 500 und dem Empfang der Vorderflanke oder hinter der Flanke des Echoimpulses 502. Da im Allgemeinen elektromagnetische Wellen, wie diejenigen, die dem Impuls 500 zugeordnet sind, mit einer bekannten Geschwindigkeit (die Lichtgeschwindigkeit) über einen Draht laufen, wobei die Distanz zwischen dem Handgerät, das den Impuls erzeugt, und dem Kurzschluss (das den Echoimpuls erzeugt) kann auf der Grundlage der Zeitdifferenz zwischen der Erzeugung des Impulses 500 und dem Empfang des Echoimpulses 502 bestimmt werden. In diesem Fall kann der Analyseblock 410 diese Distanz auf der Grundlage der Zeitdifferenz Δt berechnen und eine ungefähre Distanz zum Fehler bestimmen (beispielsweise, im Draht), um dem Benutzer zu helfen, sich an der Stelle des Fehlers zu verengen, wie beispielsweise die Unterbrechungsschaltung 310 von . Der Regelkreis 415 kann dann über die Benutzerschnittstelle 104 die berechnete Distanz zum erkannten Fehler anzeigen.
Weiterhin kann der Analyseblock 410, falls erwünscht, (beispielsweise im Speicher 191) gespeichert sein oder kann mit einem Diagramm des gesamten Netzwerks 300 versehen sein (einschließlich, wo sich die Geräte im Allgemeinen im Netzwerk 300 befinden, relativ zur Stelle, an dem das Handgerät 100 angeordnet oder auf dem Netzwerk 300 befestigt ist). In diesem Fall kann der Analyseblock 410 auf der Benutzerschnittstellenanzeige 104 die vermutete Fehlerortung oder der allgemeine Ort des vermuteten Standards, auf der Grundlage von der Kenntnis des gesamten Netzwerks 300 und der Geräte darauf bereitstellen oder veranschaulichen. Somit kann in diesem Fall der Analyseblock 410 arbeiten, um die Fehlerortung gegenüber oder bezüglich auf andere Geräte zu bestimmen, die bereits mit dem Netzwerk 300 angeschlossen oder bekannterweise sich auf dem Netzwerk 300 befinden, auf der Grundlage von dem Zeitablauf des Echoempfangs.
In einem anderen Beispiel kann der Analyseblock 410 die Fehlerortung, wie etwa eine offene Schaltung, auf der Grundlage von der erkannten Größe des Echoimpulses 502 im Vergleich zur Größe des gesendeten Impulses 500 bestimmen. In diesem Fall kann die Schaltung 402 bei der Erfassung eines Echoimpulses 502 auch die Amplitude dieses Signals (beispielsweise Spannungssignal) erkennen. Die Verstärker 404 und der Signalverarbeitungsblock 408 können das gemessene Signal vergrößern, das Rauschen reduzieren, Wellen herausfiltern usw. und die Analog-zur-Digital-Wandler 406 können die analogen Signale in ein digitales Format umwandeln, um ein digitalisiertes Signal zu erzeugen, das sofort auf dem Analyseblock 410 analysiert werden kann (beispielsweise, ausgeführt auf dem Prozessor 190), wenn das Signal eintritt, wodurch eine Online-Verarbeitung durchgeführt wird. In diesem Fall kann die Amplitude des Impulssignals in einem beliebigen Format aus digitalen Werten gekennzeichnet werden, und vorzugsweise wird die Amplitude des empfangenen Impulssignals in ein mV (Spitze-zu-Spitze)-Format umgewandelt. In jedem Fall kann der Analyseblock 410 die erkannte Amplitude des empfangenen Echoimpulssignals 502 mit der Amplitude des ursprünglichen Impulssignals 500 vergleichen, das auf dem Netzwerk 300 platziert ist, um eine Verschlechterung in der Amplitude zu bestimmen. Beispielsweise kann der Analyseblock 410 einen Unterschied in der Amplitude, ein Verhältnis der Amplituden usw. bestimmen. Der Analyseblock 410 kann die allgemeinen Widerstands- und Ausbreitungseigenschaften der Signale auf dem Netzwerk 300 und die erforderliche Leistungsmenge speichern oder erfassen, um Signale über eine bekannte Distanz entlang des Netzwerks 300 zu übertragen. Diese Information kann in einem Basis- oder Testnetzwerk bestimmt werden und kann im Speicher 191 des Handgerätes 100 gespeichert sein oder auf der Basis bekannter elektrischer Signalausbreitungseigenschaften geschätzt, oder stattdessen experimentell für ein Netzwerk 300 bestimmt werden, indem die Verschlechterung in einem Puls über das Netzwerk 300 zwischen zwei bekannten Stellen auf dem Netzwerk 300 gemessen wird. Ein solcher experimentell bestimmter Wert kann bestimmt werden, wenn das Netzwerk 300 bekanntermaßen keine Fehler aufweist und durch Platzierung eines Impulses auf dem Netzwerk 300 und Empfangen eines Echoimpulses von einem bekannten Endpunkt auf dem Netzwerk (wie beispielsweise einem Abschlusspunkt ohne einen daran angeschlossenen Abschluss) gemessen werden. Mit einem derartigen System kann die Differenz oder die Änderung der Größe des erzeugten Impulses und des erkannten Echoimpulses verwendet werden, um eine relative Distanz vom Handgerät 100, bei dem sich der Fehler befindet, abzuleiten oder zu bestimmen. Weiterhin kann der Analyseblock 410, falls erwünscht, beide oder jede Kombination der Größen- und Zeitdifferenzmethoden verwenden, die oben diskutiert wurden, um die Fehlerortung zu bestimmen.
veranschaulicht eine mögliche Konstruktion des Impulssignalgenerators 430. Der Impulssignalgenerator 430 kann insbesondere einen Dreiecksignalgenerator (oder einen Sinuswellengenerator oder ein anderes rampenförmiges oder alternierendes periodisches Signal) 550 und einen Gleichspannungsspannungssignalgenerator 552 umfassen, der seinen Ausgang an die Plus- und Minus-Eingänge eines Operationsverstärkers (op-amp) 554 liefert. Somit, wie in dargestellt, empfängt der positive Eingang des Operationsverstärkers 554 das Ausgangssignal des Dreieck- oder Sinuswellengenerators 550, und der negative Eingang des Operationsverstärkers 554 empfängt das Ausgangssignal des Gleichspannungspegels 552. Während des Betriebs erzeugt der Operationsverstärker 554 ein impulsbreitenmoduliertes Signal, ausgegeben auf den Empfang dieser beiden Eingänge. Die Dauer (und eventuell die Amplitude) der erzeugten Impulse (beispielsweise die Breite und die Amplitude der Impulse) wird durch den Pegel oder die Amplitude des Ausgangssignals der Gleichspannungsgeneratoreinheit 552 bestimmt und kann durch Änderung der Amplitude des Ausgangssignals des Gleichspannungsgenerators geändert oder verändert werden. Ein bestimmter Betrieb des Operationsverstärkers 554 mit zwei Signaldiagrammen ist in veranschaulicht. Das obere Signaldiagramm in veranschaulicht einen Ausgang 650 des Dreiecksignalgenerators 550, der mit einem Ausgang 652 des Gleichspannungspegelgenerators 552 überlagert ist. Der Operationsverstärker 554 erzeugt im Wesentlichen eine Ausgangsspannung von Null, wenn das Signal 650 niedriger als das Gleichspannungssignal 652 ist, und der Operationsverstärker 554 gibt eine positive Dauer- oder Konstantspannung aus, wann immer der Ausgang 650 des Dreiecksignalgenerators 550 größer als das Gleichspannungspegelsignal 652 ist. Das pulsbreitenmodulierte Signal, das durch den Operationsverstärker 554 erzeugt wird, ist als das pulsbreitenmodulierte Signal 654 im unteren Signaldiagramm von . Die Diagramme der veranschaulichen somit die Art und Weise des Vergleichens einer ansteigende Wellenform 650 mit einem Gleichstrompegel 652, um ein pulsbreitenmoduliertes Wellenformsignal zu erzeugen, das für diagnostische Zwecke benötigt wird. Wie verstanden wird, erhöht die Erhöhung des verwendeten Gleichstrompegels die Breite der vom Generator 430 erzeugten Impulse. Der Gleichspannungspegel, der ein Anforderungssignal ist, kann zwischen den minimalen und maximalen Spannungen der Dreieckswelle liegen, um Impulse von verschiedenen Breiten zu erzeugen. Wenn die Dreieckswellenformspannung 650 größer als der Gleichspannungspegel 652 ist, schwingt der Ausgang 654 des Operationsverstärkers 554 hoch, und wenn die Dreieckswellenformspannung 650 kleiner als der Gleichspannungspegel 652 ist, wird der Ausgang 654 des Operationsverstärkers 554 auf einen hohen Pegel gebracht, der Ausgang 654 des Operationsverstärkers 554 schwingt niedrig. Natürlich kann die Amplitude der Impulse des impulsbreitenmodulierten Signals 654 auf einen bestimmten Pegel, gleich dem Pegel der Gleichspannung 652 oder durch diesen eingestellt, oder auf jede andere Weise eingestellt werden.
Weiterhin, die Verwendung des Operationsverstärkers 554, um Impulse auf den Kommunikationsleitungen zu erzeugen, ermöglicht den Regelkreis 415 von die Impulsintensität (Leistung oder Amplitude) des Ausgangsimpulses zu verändern, um die Erfassung eines Echoimpulses zu ermöglichen. Die Intensität (Amplitude) des Echoimpulses verringert sich insbesondere mit der Distanz, den dieser Impuls von der Fehlerortung entfernt. Manchmal muss der Regelkreis 415 die erzeugte elektromagnetische Impulsintensität oder Amplitude erhöhen, um dadurch die Intensität des Echoimpulses zu erhöhen, beispielsweise wenn das Steuersystem einen ersten Impuls mit einer ersten Intensität aussendet, aber als Reaktion auf den ersten Impuls keinen Echoimpuls erfasst. Der Regelkreis 415 kann die Impulsintensität iterativ erhöhen, bis der Regelkreis 415 (oder der Analyseblock 408) einen Echoimpuls (oder bis eine hohe Schwellwertgrenze erreicht wurde) erfasst. In einer Ausführungsform kann der Impulssignalgenerator 430 eine Reihe von Operationsverstärkern umfassen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das von einem minimalen Pegel zu einem anderen maximalen Pegel, beispielsweise von 100 mA bis 250 mA erhöht werden kann.
Weiterhin, wie zu verstehen ist, ist die Intensität des Echoimpulses umgekehrt proportional zur Distanz der Fehlerortung. Die Berechnung des Koeffizienten, der verwendet werden kann, um die Distanz zur Fehlerortung zu berechnen, hängt hauptsächlich von verschiedenen Signalausbreitungsfaktoren ab, die mit dem Netzwerk 300 assoziiert sind. Als Beispiel können die folgenden Signalausbreitungsfaktoren für Foundation^®-Fieldbus-Leitungen verwendet werden.
Kabelimpedanz: 100 & ± 20 %
Dämpfung: 3 dB/km
Abschirmungskapazität: < 4 nF/km
Ähnliche Signalausbreitungsfaktoren können für andere Kommunikationsprotokolle oder Leitungen berücksichtigt werden, wie für HART-Steuerleitungen, und der berechnete Koeffizient kann zusammen mit der bestimmten Amplitudenverschlechterung verwendet werden, um die Entfernung zum Fehler vom Handgerät zu berechnen, der den Impuls erzeugt.
veranschaulicht ein anderes Beispiel eines Handgerätes 700, das den größten Teil der Schaltung und Funktionalität des Handgeräts 100 von umfasst, allerdings ohne die Impulssignalgeneratorschaltung im selben Gehäuse. Stattdessen ist diese Schaltungsanordnung in einem separaten oder zweiten Gehäuse 710 vorgesehen, das entfernbar mit dem ersten Gehäuse des Geräts 700 über beispielsweise Anschlüsse angeschlossen sein kann, die mit den Eingängen auf der Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 720 (die Teil der Schnittstelle 110 von sein können) des Geräts 700 koppeln. Die Impulssignalerzeugungsschaltung 420, wie beispielsweise in veranschaulicht, sowie potentiell alle oder Teile des Messblocks 402, der Verstärker 404, des Signalverarbeitungsblocks 408 und des Analyseblocks 410 von , können insbesonders innerhalb des Gehäuses 710 angeordnet sein und mit dem Prozessor 410 des Geräts 700 über Anschlüsse angeschlossen sein, die durch die Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 720 des Handgeräts 700 angeschlossen sind. Falls erwünscht, kann die Impulsgeneratorschaltung 420 mit einer separaten Batterie innerhalb des Gehäuses 710, oder von der Batterie innerhalb des Handgerätes 700 versorgt werden. Die Verwendung des separaten Gehäuses 710 zur Umschließung oder Haltung der Impulsgeneratorschaltung 430 ist in einigen Fällen erwünscht, da die Impulsbreitengeneratorschaltung 430 zur Verwendung in einer eigensicheren Umgebung nicht geeignet sein kann, aufgrund der Tatsache, dass die Impulsgeneratorschaltung 430 Impulse über einen bestimmten Spannungspegel erzeugen kann, was potentielle Funken veranlassen oder zu diese führen könnte. Als solches kann, wenn die Impulsgeneratorschaltung 430 in einem separaten Gehäuse oder Modul 710 angeordnet ist, das Modul 710 nach Wunsch aus dem Gehäuse des Geräts 700 entfernt werden, so dass das Handgerät 700 in einer eigensicheren Umgebung, ohne die Impulssignalerzeugungsschaltung 430 verwendet werden kann. Jedoch kann die Impulsgenerierungsfunktionalität zu den Diagnosemöglichkeiten des Geräts 700 hinzugefügt werden, wenn sie beispielsweise in einer nicht-eigensicheren Umgebung erforderlich ist, indem einfach das Modul 710 über die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 720 an das Gerät 700 angeschlossen wird. Natürlich, falls erwünscht, kann das Modul 710 eine separate Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 740 umfassen, die eine Standardverbindungsschnittstelle zu einem Feldgerät oder einem Netzwerk, wie beispielsweise dem Netzwerk 300, unter Verwendung einer beliebigen Standard- oder bekannten Schnittstellenverbindungsschaltung bereitstellen kann. In diesem Fall kann das Gerät 710 alle Signale bereitstellen oder alle Verbindungen aufweisen, die erforderlich sind, um die Gerät 700 mit dem Netzwerk 300 oder mit Feldgeräten innerhalb des Netzwerkes 300 zu verbinden, um ein vollständiges Diagnosesystem zu schaffen, einschließlich ein Impulssignalgenerator 430, der verwendet werden kann, um die Fehlerortung innerhalb des Netzwerks 300 zu bestimmen. In einer anderen Ausführungsform kann das Modul 710 mit dem Gerät 700 über separate oder dedizierte Eingangs-/Ausgangsanschlüsse angeschlossen sein, die so beschaffen sind, dass die Impulsgeneratorschaltung 430 in die Diagnosemöglichkeiten des Geräts 700 integriert werden kann, aber die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse zum Netzwerk 300 oder zu den Feldgeräten innerhalb des Netzwerkes 300 über andere Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 110 an das Gerät 700 bereitgestellt werden können. In anderen Fällen kann die Leistungsabgabe (oder maximaler Spannungspegel) der Impulsgeneratorschaltung 430 auf die annehmbar in einer eigensicheren Umgebung begrenzt sein, um zu ermöglichen, dass der Impulssignalgenerator 430 in einer eigensicheren Art und Weise verwendet wird.
In jedem Fall macht die Verwendung des Blocks 710 es für den Benutzer leicht sichtbar, ob die Impulssignalerzeugungsschaltung 430 und somit die damit angeschlossene Fehlerortungserkennungsschaltung mit dem Gerät 700 verwendet wird. Diese Angabe macht es verständlicher, ob das Gerät 700 die Impulsgenerierungsfunktionalität enthält, wenn sie verwendet wird, und macht es somit leicht zu bestimmen, ob das Handgerät 700 in einer eigensicheren Umgebung verwendet werden kann oder nicht. Weiterhin können, falls erwünscht, die gesamte Fehlererkennungsschaltung und Funktionalität, die hierin beschrieben ist, einschließlich der Fehlererkennungs- und Ortungsfunktionalität und Komponenten, wie hierin beschrieben, im entfernbaren Modul 710 vorgesehen sein, um das Handgerät 700 von einem typischen Gerät umzuwandeln, die eine Fehlererkennungs- und -ortungs Bestimmungsfunktionalität umfasst.
Weiterhin wird verstanden, dass die Impulssignalerzeugungsschaltung 430 eine signifikante Menge an Batterieleistung verwenden kann, um die Impulse zu erzeugen, die benötigt werden, um Fehlerortung zu erfassen. Als solches kann der Regelkreis 415 eine Statusanzeige der Batterie (beispielsweise die Batterie 440 von ) bezüglich der Verwendung der Impulsgeneratorfunktionalität folgen. Beispielsweise kann der Regelkreis 415 die Häufigkeit folgen, die die Impulssignalerzeugungsschaltung 430 ausführt, beispielsweise die Anzahl von Impulsen, die bei einer Batterieladung erzeugt wurden, die Zeitdauer, die während der Impulserzeugungsschaltung 430 verwendet wurde, um zumindest grob die Menge an Batterieleistung zu bestimmen, die übrigbleibt, um eine Diagnose oder eine andere Statusanzeige der Batterie durchzuführen. In anderen Fällen kann der Regelkreis 415 die Batterieladung direkt überwachen, um die Menge an Batterieleistung zu bestimmen, die in der Batterie 440 zu einer beliebig bestimmten Zeit verbleibt, und kann arbeiten, um die Anzahl der Impulse abzuschätzen, die auf dieser Ladung als eine Statusanzeige erzeugt werden können. Der Regelkreis 415 kann beispielsweise eine Angabe der Anzahl liefern, die der Benutzer mit dem Impulsgenerator 430 verwenden kann, um eine Fehlerortung zu erfassen, bevor er die Batterie verbraucht oder den Benutzer darauf hinweisen, wenn die Verwendung des Impulssignalgenerators 430 zu einer Entladung oder annähernden Entladung der Batterie 440 führen kann.
Somit, wie oben beschrieben, arbeitet ein tragbares Wartungswerkzeug, um die Existenz eines Fehlers in einer Kommunikationsleitung oder einem Bus zu erkennen und zusätzlich eine, oder eine ungefähre Fehlerortung zu erfassen. Das tragbare Wartungswerkzeug kann verschiedene Arten von Leitungs- oder Kommunikationsnetzwerk Fehler, wie Kurzschluss oder andere niederohmige Fehler, und offene Schaltungen oder andere hochohmige Fehler erkennen. Zusätzlich kann das tragbare Wartungswerkzeug eine ungefähre Fehlerortung erfassen, damit einem Bediener oder einer Wartungsperson ermöglicht wird, den Fehler leichter zu finden und zu reparieren.
Obwohl der vorstehende Text eine detaillierte Beschreibung zahlreicher verschiedener Ausführungsformen enthält, sollte klar sein, dass der Umfang des Patents durch die Worte der Ansprüche definiert ist, die am Ende dieses Schreibens dargelegt sind. Die detaillierte Beschreibung ist nur beispielhaft zu verstehen und beschreibt nicht jede mögliche Ausführungsform. Ferner können die beschriebenen Baugruppen und Bauelemente bei anderen Prozessleitsystemen und Feldgeräte- und Kommunikationsbustypen verwendet werden, während Feldgeräteanschlüsse von FOUNDATION^®-Fieldbus und HART spezifisch als Referenz angegeben wurden. Zahlreiche alternative Ausführungsformen könnten unter Verwendung von entweder der gegenwärtigen Technologie oder der Technologie implementiert werden, die nach dem Anmeldedatum dieser Veröffentlichung entwickelt wurden, die immer noch in den Umfang der Ansprüche fallen würde.
Somit können viele Änderungen und Variationen in den hierin beschriebenen und dargestellten Techniken und Strukturen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Ansprüche abzuweichen. Dementsprechend sollte verstanden werden, dass die hierin beschriebenen Verfahren und Geräte nur beispielhaft sind und den Umfang der Ansprüche nicht einschränken.

Claims

Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk mit einer Kommunikationsleitung und einem Gerät oder mehreren Geräten, die an der Kommunikationsleitung angeschlossen sind, umfassend: Bereitstellung eines ersten elektronischen Signals auf der Kommunikationsleitung von einem Handgerät, Messen eines zweiten elektronischen Signals an der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste elektronische Signal auf der Kommunikationsleitung am Handgerät; Analysieren des gemessenen zweiten elektronischen Signals an einem Computerprozessor innerhalb des Handgerätes, um einen hochohmigen Fehler in der Kommunikationsleitung zu bestimmen; und Hinweis auf Existenz eines erkannten hochohmigen Fehlers an einen Benutzer über eine Benutzeranzeige auf dem Handgerät.
Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk nach Anspruch 1, bei dem das Messen des zweiten elektronischen Signals auf der Kommunikationsleitung das Messen eines Stroms auf der Kommunikationsleitung umfasst, und wobei das Analysieren des gemessenen zweiten elektronischen Signals das Bestimmen umfasst, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung unter einem Schwellenwert liegt.
Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Analysieren des gemessenen zweiten elektronischen Signals das Bestimmen umfasst, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung nahe Null ist; und/oder wobei das Analysieren des gemessenen zweiten elektronischen Signals das Bestimmen umfasst, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung kleiner ist als ein, für eine bestimmte Anzahl von Geräten auf der Kommunikationsleitung erwarteter Stromabzug; und/oder ferner umfassend das Speichern einer Angabe einer Anzahl von Geräten, von denen bekannt ist, dass sie an die Kommunikationsleitung in einem Speicher des Handgerätes angeschlossen sind und unter Verwendung der gespeicherten Angabe der Anzahl von Geräten, von denen bekannt ist, dass sie an die Kommunikationsleitung als bestimmte Anzahl von Geräten angeschlossen sind.
Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, das ferner die Verbindung einer bekannten Last über die Kommunikationsleitung umfasst, und wobei das Analysieren des gemessenen zweiten elektronischen Signals das Bestimmen umfasst, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung dem durch die bekannte Last gezogenen Strom entspricht.
Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, das ferner das Speichern einer Angabe eines erwarteten Stromabzugs für eine Anzahl von Geräten umfasst, die dafür bekannt sind, dass sie an der Kommunikationsleitung in einem Speicher des Handgeräts angeschlossen sind und Verwendung der gespeicherten Angabe der erwarteten Stromaufnahme für eine Anzahl von Geräten, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung angeschlossen sind, der Schwellenwert zu bestimmen.
Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, ferner umfassend die Erfassung einer Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung, einschließlich der Erzeugung eines Impulssignals auf der Kommunikationsleitung am Handgerät zu einem ersten Zeitpunkt und die Erkennung eines Echoimpulssignals, wobei das Echoimpulssignal eine Reflexion des Impulssignals am Fehler ist und das Echoimpulssignal verwendet, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen; und/oder wobei das Echoimpulssignal zum Bestimmen der Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung verwendet wird, umfassend das Bestimmen einer Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt, und unter Verwendung der Zeit, um eine Distanz zum Fehler zu bestimmen; und/oder bei dem das Echoimpulssignal zum Bestimmen der Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung verwendet wird, umfassend das Bestimmen einer Amplitude des Echoimpulssignals, und die bestimmte Amplitude des Echoimpulssignals verwendet wird, um eine Distanz zum Fehler zu bestimmen.
Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, wobei die bestimmte Amplitude des Echoimpulssignals verwendet wird, um eine Distanz zum Fehler zu bestimmen, umfassend das Vergleichen der Amplitude des Echoimpulssignals mit der Amplitude des Impulssignals, um eine Verschlechterung der Amplitude zu bestimmen und die Verschlechterung der Amplitude zu verwenden, um eine Distanz zum Fehler zu bestimmen; und/oder wobei die bestimmte Amplitude des Echoimpulssignals verwendet wird, um eine Distanz zum Fehler zu bestimmen, umfassend das Speichern eines Signalausbreitungsfaktors oder mehrerer Signalausbreitungsfaktoren in einem Speicher des Handgeräts und unter Verwendung von einem gespeicherten Signalausbreitungsfaktor oder mehreren gespeicherten Signalausbreitungsfaktoren zusätzlich zur Verschlechterung der Amplitude, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen.
Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, bei dem die Erzeugung eines Impulssignals auf der Kommunikationsleitung die Erzeugung eines ersten Impulssignals auf der Kommunikationsleitung mit einer ersten Amplitude umfasst, die feststellt, ob als Reaktion auf das erste Impulssignal in einer bestimmten Zeitperiode ein Echoimpulssignal empfangen wird oder nicht, und falls kein Echoimpulssignal in der bestimmten Zeitperiode empfangen wird, Erzeugung eines zweiten Impulssignals auf der Kommunikationsleitung mit einer zweiten Amplitude, die größer als die erste Amplitude ist, und Erfassung, ob als Reaktion auf das zweite Impulssignal in einer zweiten Zeitperiode ein Echoimpulssignal empfangen wird oder nicht.
Verfahren zur Fehlererkennung im Prozesssteuerungskommunikationsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, das ferner die Verfolgung der durch die Erzeugung des Impulssignals verursachten Batterieverbrauchs des Handgeräts und das Warnen eines Benutzers das Handgerät über einen Leistungszustand umfasst, der sich auf die Verwendung des Impulssignals bezieht, um eine Fehlerortung zu erfassen.
Verwendung eines tragbaren Wartungswerkzeugs zur Fehlererkennung in einer Kommunikationsleitung eines Prozessleitsystems, umfassend: Eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle, die konfiguriert ist, um mit der Kommunikationsleitung eine elektronische Verbindung herzustellen; Eine Energiequelle zur Anordnung von Leistungs- und Kommunikationssignalen auf der Kommunikationsleitung; Ein elektronischer Signalgeber oder mehrere elektronische Signalgeber; Eine Benutzerschnittstelle; Ein Prozessor; und Ein computerlesbarer Speicher, der ein Programm speichert, das auf dem Prozessor implementiert werden soll, um ein elektronisches Signal auf der Kommunikationsleitung zu messen, als Reaktion auf ein Leistungssignal, das auf der Kommunikationsleitung platziert ist, um das gemessene elektronische Signal zu analysieren, um einen hochohmigen Fehler zu bestimmen und um die Existenz eines erkannten hochohmigen Fehlers an einen Benutzer über die Benutzerschnittstelle anzuzeigen.
Tragbares Wartungswerkzeug nach Anspruch 10, wobei der eine elektronische Signal-Sensor oder die mehreren elektronischen Signal-Sensoren einen Stromsensor umfasst/umfassen, der einen Strom auf der Kommunikationsleitung misst und wobei das Programm das gemessene elektronische Signal analysiert, indem bestimmt wird, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung unterhalb eines Schwellenwerts liegt.
Tragbares Wartungswerkzeug nach einem der Ansprüche 10 oder 11, insbesondere nach Anspruch 11, wobei das Programm das gemessene elektronische Signal analysiert, indem bestimmt wird, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung nahe Null ist; und/oder wobei das Programm das gemessene elektronische Signal analysiert, indem bestimmt wird, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung geringer ist als ein Stromabzug, der für eine bestimmte Anzahl von mit der Kommunikationsleitung angeschlossenen Geräten erwartet wird; und/oder wobei der computerlesbare Speicher eine Angabe einer Anzahl von Geräten speichert, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung angeschlossen sind, und wobei das Programm die gespeicherte Angabe der Anzahl von Geräten verwendet, die als bestimmte Anzahl von Geräten bekannt sind, die an der Kommunikationsleitung angeschlossen sind.
Tragbares Wartungswerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, insbesondere nach Anspruch 11, wobei das Programm bestimmt, ob der gemessene Strom auf der Kommunikationsleitung dem Strom entspricht, der durch die bekannte Ersatzlast gezogen wird, die über Drähte der Kommunikationsleitung angeschlossen ist.
Tragbares Wartungswerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, insbesondere nach Anspruch 11, wobei der computerlesbare Speicher eine Angabe einer erwarteten Stromaufnahme für eine Anzahl von Geräten speichert, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung angeschlossen sind und wobei das Programm die gespeicherte Angabe der erwarteten Stromaufnahme für eine Anzahl von Geräten verwendet, von denen bekannt ist, dass sie an der Kommunikationsleitung angeschlossen sind, um den Schwellenwert zu bestimmen.
Tragbares Wartungswerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14, insbesondere nach Anspruch 10, bei dem ferner ein Impulssignalgenerator vorgesehen ist, der dazu ausgelegt ist, ein Impulssignal auf der Kommunikationsleitung zu erzeugen, und wobei das Programm ferner bewirkt, dass der Impulssignalgenerator ein Impulssignal auf die Kommunikationsleitung zu einem ersten Zeitpunkt platziert, unter Verwendung eines elektronischen Signal-Sensors oder mehreren elektronischen Signal-Sensoren, um zu einem zweiten Zeitpunkt ein Echoimpulssignal auf der Kommunikationsleitung am Handgerät zu erfassen, wobei das Echoimpulssignal eine Reflexion des Impulssignals am Fehler, und das Echoimpulssignal zum Bestimmen der Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung ist; und/oder wobei das Programm das Echoimpulssignal verwendet, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen, indem eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt bestimmt wird und die Zeitdifferenz verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen; und/oder wobei das Programm eine Amplitude des Echoimpulssignals bestimmt und die bestimmte Amplitude des Echoimpulssignals verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen; und/oder wobei das Programm die Amplitude des Echoimpulssignals mit der Amplitude des Impulssignals vergleicht, um eine Verschlechterung der Amplitude zu bestimmen, und die Verschlechterung der Amplitude zu verwenden, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen.
Tragbares Wartungswerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 15, insbesondere nach Anspruch 15, wobei das Programm die durch die Erzeugung des Impulssignals verursachte Batterieverbrauch des tragbaren Wartungswerkzeugs überwacht und einen Benutzer des tragbaren Wartungswerkzeugs über diese Benutzerschnittstelle bezüglich einen Leistungszustand warnt, der sich auf die Verwendung des Impulssignals bezieht.
Verfahren zur Erfassung der Fehlerortung in einem Prozesssteuerungsnetzwerkkommunikationsbus mit einem Satz von Kommunikationsleitungen und einem Gerät oder mehreren Geräten, die mit dem Satz von Kommunikationsleitungen angeschlossen sind, umfassend: Erzeugung eines Impulssignals auf den Kommunikationsleitungen über ein Handgerät, das mit den Kommunikationsleitungen zu einem ersten Zeitpunkt angeschlossen ist; Erfassung eines Echoimpulssignals auf den Kommunikationsleitungen an dem Handgerät zu einem zweiten Zeitpunkt, wobei das Echoimpulssignal eine Reflexion des Impulssignals beim Fehler ist; und Bestimmen der Fehlerortung auf den Kommunikationsleitungen auf der Basis des erkannten Echoimpulssignals über einen Computerprozessor im Handgerät.
Verfahren zur Erfassung der Fehlerortung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk nach Anspruch 17, wobei das Bestimmen der Fehlerortung das Bestimmen eines Zeitdifferenzials zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt umfasst und die Zeitdifferenz zum Bestimmen einer Distanz zum Fehler verwendet wird.
Verfahren zur Erfassung einer Fehlerortung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 17 oder 18, insbesondere nach Anspruch 17, bei dem das Bestimmen der Fehlerortung auf den Kommunikationsleitungen das Bestimmen einer Amplitude des erfassten Echoimpulssignals umfasst, und die bestimmte Amplitude des erkannten Echoimpulssignals verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen; und/oder wobei die bestimmte Amplitude des erkannten Echoimpulssignals verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen, umfassend das Vergleichen der Amplitude des erkannten Echoimpulssignals mit der Amplitude vom Impulssignal, um eine Verschlechterung der Amplitude zu bestimmen und die Verschlechterung in der Amplitude zu verwenden, um eine Distanz zum Fehler zu bestimmen; und/oder wobei die bestimmte Amplitude des erkannten Echoimpulssignals verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen, umfassend das Speichern eines Signalausbreitungsfaktors oder mehrerer Signalausbreitungsfaktoren in einem Speicher des Handgeräts, umfassend Gerät und unter Verwendung des einen gespeicherten Signalausbreitungsfaktors oder mehreren gespeicherten Signalausbreitungsfaktoren zusätzlich zur Verschlechterung der Amplitude, um eine Distanz zum Fehler zu bestimmen.
Verfahren zur Erfassung einer Fehlerortung im Prozessteuerungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 17 bis 19, insbesondere nach Anspruch 17, wobei das Erzeugen eines Impulssignals auf den Kommunikationsleitungen das Erzeugen eines ersten Impulssignals auf den Kommunikationsleitungen mit einer ersten Amplitude umfasst, um festzustellen, ob als Reaktion auf das erste Impulssignal in einer bestimmten Zeitperiode ein Echoimpulssignal empfangen wird oder nicht und wenn kein Echoimpulssignal in der bestimmten Zeitperiode empfangen wird, Erzeugung eines zweiten Impulssignals auf den Kommunikationsleitungen mit einer zweiten Amplitude, die größer als die erste Amplitude ist, und Erfassung, ob ein Echoimpulssignal als Reaktion auf das zweite Impulssignal in einer zweiten Zeitperiode empfangen wird oder nicht.
Verfahren zur Erfassung einer Fehlerortung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 17 bis 20, insbesondere nach Anspruch 17, ferner umfassend das Folgen der Batterieverwendung des Handgerätes, das durch die Erzeugung des Impulssignals verursacht wird, wobei ein Benutzer des Handgerätes über einen Leistungsstatus bezüglich der Verwendung eines Impulssignalgenerators innerhalb des Handgerätes darauf hingewiesen wird, um eine Fehlerortung zu erfassen.
Tragbares Wartungswerkzeug zur Fehlererkennung in einem Satz von Kommunikationsleitungen eines Prozessleitsystems, umfassend: Eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle, die konfiguriert ist, um eine Verbindung zu den Kommunikationsleitungen herzustellen; Ein Impulssignalgenerator, der konfiguriert ist, um ein Impulssignal zu erzeugen, das auf den Kommunikationsleitungen angeordnet werden soll; Ein elektronischer Signal-Sensor oder mehrere elektronische Signal-Sensoren; Eine Benutzerschnittstelle; Ein Prozessor; und Ein computerlesbarer Speicher, der ein auf dem Prozessor zu implementierendes Programm speichert, um ein elektronisches Signal auf den Kommunikationsleitungen als Reaktion auf das Impulssignal auf den Kommunikationsleitungen zu messen, um das gemessene elektronische Signal zu analysieren, um eine Fehlerortung in den Kommunikationsleitungen zu bestimmen und die Existenz der bestimmten Fehlerortung an einen Benutzer über die Benutzerschnittstelle anzugeben.
Tragbares Wartungswerkzeug nach Anspruch 22, wobei der eine elektronische Signal-Sensor oder die mehreren elektronischen Signal-Sensoren einen Spannungssensor umfasst/umfassen, der ein Echoimpulssignal auf den Kommunikationsleitungen erkennt.
Tragbares Wartungswerkzeug nach einem der Ansprüche 22 oder 23, insbesondere nach Anspruch 22, wobei das Programm ferner bewirkt, dass der Impulssignalgenerator ein Impulssignal auf die Kommunikationsleitungen zu einem ersten Zeitpunkt platziert, den einen elektronischen Signal-Sensor oder mehrere elektronische Signal-Sensoren verwendet, um ein Echoimpulssignal auf den Kommunikationsleitungen an das Handgerät zu einem zweiten Zeitpunkt zu erfassen, wobei das Echoimpulssignal eine Reflexion des Impulssignals beim Fehler ist und das Echoimpulssignal verwendet wird, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen; und/oder wobei das Programm das Echoimpulssignal verwendet, um die Fehlerortung auf der Kommunikationsleitung zu bestimmen, indem eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt bestimmt wird und die Zeitdifferenz verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen; und/oder wobei das Programm eine Amplitude des Echoimpulssignals bestimmt und die bestimmte Amplitude des Impulssignals verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen; und/oder wobei das Programm die Amplitude des erkannten Echoimpulssignals mit der Amplitude des Impulssignals vergleicht, um eine Verschlechterung der Amplitude zu bestimmen, und die Verschlechterung der Amplitude verwendet wird, um einen Distanz zum Fehler zu bestimmen.
Tragbares Wartungswerkzeug nach einem der Ansprüche 22 bis 24, insbesondere nach Anspruch 24, wobei das Programm die Batterieverwendung des Handgerätes, das durch die Erzeugung des Impulssignals verursacht wird, verfolgt, und einen Benutzer des Handgerätes über diese Benutzerschnittstelle bezüglich eines Leistungszustands bezüglich die Verwendung des Impulssignals warnt.
Ttragbares Wartungswerkzeug nach einem der Ansprüche 22 bis 25, insbesondere nach Anspruch 22, mit einem ersten und einem zweiten Gehäuse, welches entfernbar mit dem ersten Gehäuse angeschlossen ist, wobei der Prozessor, der eine elektronische Signal-Sensor oder die mehreren elektronischen Signal-Sensoren und die Benutzerschnittstelle im ersten Gehäuse, und wobei der Impulssignalgenerator im zweiten Gehäuse angeordnet ist.
Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk mit einer Kommunikationsleitung und ein mit der Kommunikationsleitung angeschlossenes Gerät bzw. angeschlossene Geräte, umfassend: Bereitstellung eines ersten Leistungssignals auf der Kommunikationsleitung auf einem ersten Amplitudenpegel von einem mit der Kommunikationsleitung angeschlossenen Handgerät; Messen eines Stroms auf der Kommunikationsleitung in Reaktion auf das erste Leistungssignal auf der Kommunikationsleitung am Handgerät; Analysieren des gemessenen Stromsignals über einen Prozessor innerhalb des Handgerätes, um die Existenz eines niderohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste Leistungssignal zu bestimmen; Falls als Reaktion auf das erste Leistungssignal auf der Kommunikationsleitung kein niederohmiger Fehlerzustand ermittelt wird, (1) Bereitstellung eines zweiten Leistungssignals auf der Kommunikationsleitung bei einem zweiten Amplitudenpegel, der höher als der erste Amplitudenpegel ist; (2) Messen eines weiteren Stromsignals auf der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das zweite Leistungssignal auf der Kommunikationsleitung; und (3) Analysieren des gemessenen weiteren Stromsignals, um die Existenz eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung zu bestimmen; und falls ein niederohmiger Fehler für entweder das erste Leistungssignal oder das zweite Leistungssignal bestimmt wird, was die Existenz eines erkannten Fehlers an einen Benutzer über eine Benutzerschnittstelle auf dem Handgerät anzeigt.
Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk nach Anspruch 27, ferner umfassend das Entfernen des ersten Leistungssignals oder des zweiten Leistungssignals von der Kommunikationsleitung, falls ein niederohmiger Fehler für entweder das erste Leistungssignal oder das zweite Leistungssignal bestimmt wird.
Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 27 oder 28, insbesondere nach Anspruch 27, wobei das gemessene Stromsignal analysiert wird, um das Vorliegen eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste Leistungssignal zu bestimmen, umfassend das Bestimmen, ob das gemessene Stromsignal höher als ein Schwellenwert liegt; und/oder wobei das gemessene Stromsignal analysiert wird, um die Existenz eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste Leistungssignal zu bestimmen, umfassend das Bestimmen, ob das gemessene Stromsignal höher liegt als ein erster Schwellenwert, und wobei das gemessene weitere Stromsignal analysiert wird, um die Existenz eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das zweite Leistungssignal zu bestimmen, umfassend das Bestimmen, ob das gemessene weitere Stromsignal höher liegt als ein zweiter Schwellenwert, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist.
Verfahren zur Fehlererkennung in einem Prozesssteuerungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 27 bis 29, insbesondere nach Anspruch 27, ferner umfassend das Speichern einer Anzeige eines erwarteten Stromabzugs von einer Gerät oder mehreren Geräten auf der Kommunikationsleitung in einem Speicher des Handgeräts und wobei das analysierte gemessene Stromsignals die Existenz eines niederohmigen Fehlers in der Kommunikationsleitung als Reaktion auf das erste Leistungssignal bestimmt, umfassend das Bestimmen, ob das gemessene Stromsignal höher liegt als ein erster Schwellenwert, der aus der Anzeige einer erwarteten Stromaufnahme von einem Gerät oder mehreren Geräten auf der Kommunikationsleitung abgeleitet wird.
Computer-lesbares Speichermedium, welches Instruktionen enthält, die mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 17 bis 21, 27 bis 30 zu implementieren, wenn die Instruktionen durch den mindestens einen Prozessor ausgeführt werden.