-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Feldgeräten (1, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4) in einer Automatisierungsumgebung, wobei ein erstes Feldgerät (1) mindestens einen Bildsensor (2.1) aufweist, welcher auf ein zweites Feldgerät (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) gerichtet ist, mithilfe von Mitteln zur Bildauswertung ein von dem Bildsensor (2.1) aufgezeichnetes Bild auswertet und aus dem Bild Informationen betreffend das zweite Feldgerät (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) ableitet und verarbeitet, wobei beide Feldgeräte (1, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4) in jeweils einem Gehäuse aufgenommen sind, wobei an einer Gehäuseaußenwand dieses Gehäuses sowohl wenigstens eine Anzeige (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) als auch bei mindestens einem der Feldgeräte mindestens ein Bildsensoren (2.1) angeordnet sind und die Feldgeräte (1, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4) miteinander kommunizieren, indem mithilfe der wenigstens einen Anzeige (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) bildcodierte Datensätze ausgegeben und diese mithilfe des Bildsensors (2.1) des jeweils anderen Feldgeräts (1, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4) empfangen werden.
-
In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 10 2015 107 570 A1 , bereits ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Feldgeräten in einer Automatisierungsumgebung vorbekannt. Im Einzelnen wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein zur Messung von Prozessparametern geeignetes Analysegerät mit einem Wartungsgerät kommuniziert. Konkret weist ein erstes Feldgerät einen Bildsensor auf, außerdem ist das mobile Wartungsgerät mit einem QR-Code-Scanner versehen. Der Bildsensor ist auf ein zweites Feldgerät ausgerichtet und erfasst somit Informationen über das zweite Feldgerät. Dabei sind beide Feldgeräte in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen, wobei die Außenwand des Gehäuses mit einer Anzeige versehen ist. Das erwähnte Analysegerät ist mit einem Display versehen. Als Wartungsgerät wird ein Mobiltelefon eingesetzt. Die vorstehend bezeichneten Feldgeräte kommunizieren miteinander indem über die Anzeige des einen Feldgerätes bildcodierte Datensätze ausgegeben werden, die mit Hilfe des Bildsensors des anderen Feldgerätes empfangen werden. Außerdem ist das Analysegerät mit einer Computereinheit versehen, die einen QR-Code erzeugt, der über ein Display ausgegeben wird wobei dieser angezeigte QR-Code vom Bildsensor des mobilen Wartungsgerätes empfangen wird.
-
Außerdem ist aus der
DE 10 2013 202 564 A1 ein Verfahren zum Parametrieren eines Slaves über einen Feldbus mithilfe eines Servicegerätes vorbekannt. Hierzu ist der Slave mit einem Display zur Anzeige eines Codes versehen, der die Informationen über die Kennung des Slaves, sowie die Kennung des diesem Slave zugeordneten Masters enthält. Das Servicegerät ist mit einem Codeleser versehen und kann daher die entsprechenden Kennungen auslesen. Das Servicegerät kommuniziert mit dem Master des Slaves über eine Funkverbindung. Es handelt sich hierbei um ein Verfahren zum Parametrieren eines oder mehrerer an den Feldbus angeschlossener Busteilnehmer. Die Besonderheit des Verfahrens besteht darin, dass die über den Feldbus weitergegebenen Informationen als zweidimensionaler QR-Code auf einem Display angezeigt werden, optisch erfasst und über den Feldbus weitergegeben werden.
-
Dabei kommunizieren Feldgeräte auf vielfältige Weise miteinander. Ein prinzipiell ähnliches Verfahren, jedoch Kommunikationsverfahren nur im weiteren Sinne, ist bereits aus der
DE 10 2014 103 397 A1 vorbekannt. Dort ist beschrieben, wie eine optische Überwachung eines Feldgeräts durchgeführt werden kann und hierüber dessen Status überwacht wird. Es werden im Speicher einer Überwachungseinheit verschiedene visuelle Szenen hinterlegt, mit denen ein laufend erzeugtes Überwachungsbild verglichen wird. Im Falle eines Auftretens von Umständen, die den hinterlegten visuellen Szenen gleichen, wird eine Reaktion des Systems vorgegeben. Handelt es sich etwa um Rauchentwicklung, Flammenbildung und dergleichen im Bereich des überwachten Geräts, so kann beispielsweise ein Alarmsignal erzeugt und so auf den detektierten Alarmstatus hingewiesen werden.
-
Im eigentlichen Sinne handelt es sich hierbei aber nicht um Kommunikation, sondern vielmehr um eine Statusüberwachung.
-
Einen Schritt weiter in Richtung einer Kommunikation geht unterdessen die
WO 2005/004440 A1 , in der vorgeschlagen wird, eine LED-Anzeige eines Haushaltsgeräts von einer Wartungseinheit überwachen zu lassen, um etwaige Signalisierungen zu erfassen und diese auszuwerten. Auf diese Weise kann der ansonsten von außen nicht erkennbare Zustand des überwachten Geräts ausgelesen und durch einen Wartungstechniker angemessen reagiert werden. Auf ein Wartungsinterface in Form einer Steck- oder Funkverbindung kann so verzichtet werden. Es erfolgt jedoch auf diesem Wege keine Interaktion zwischen den Geräten, so dass es sich um eine Einweg-Information handelt.
-
In einer Automatisierungsumgebung muss teilweise physisch auf die einzelnen Feldgeräte zugegriffen werden, so dass es sinnvoll erscheint, dass die Netzwerkadressen in einem Zusammenhang mit der tatsächlichen Position des Feldgeräts in der Automatisierungsumgebung stehen. Im einfachsten Fall kann diese Vergabe manuell nach frei vorgebbaren Kriterien erfolgen, dies stellt aber praktisch die aufwändigste Möglichkeit einer Konfiguration dar.
-
Allgemein sind Verfahren zur Selbstkonfiguration, die auf manuelle Eingriffe verzichten können, ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, so etwa aus der
DE 10 2004 029022 A1 , wo diese Erstkonfiguration und spätere Eingliederungen neuer Feldgeräte drahtlos ausgehandelt werden. Die
DE 10 2007 044 449 A1 greift hierfür wiederum auf Lichtwellenleiter zurück.
-
Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Feldgeräten in einer Automatisierungsumgebung zu schaffen, welches eine Selbstkonfiguration ohne vorheriges Aushandeln von Netzwerkparametern über ein drahtgebundenes Netz und ohne manuelle Eingriffe ermöglicht, sowie die Vergabe von Netzwerkparametern nach den genannten Kriterien sinnvoll, also im Hinblick auf den Standort des Feldgeräts, durchführt.
-
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere, sinnvolle Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass miteinander kommunizierende Feldgeräte wenigstens einen Bildsensor, beispielsweise eine Kamera, vorzugsweise eine Stereokamera, aufweist, welcher jeweils auf wenigstens ein anderes Feldgerät ausgerichtet ist. Ebenfalls weist jedes Feldgerät wenigstens eine Anzeige auf, mit welcher bildcodierte Datensätze angezeigt werden können. Unter bildcodierten Datensätzen kann hierbei, auch abhängig von den verwendeten Anzeigen, Unterschiedliches verstanden werden. So kann etwa in einem einfachen Beispiel ein Strichcode oder ein zweidimensionaler QR-Code dargestellt werden. Um die Informationsdichte zu Vergrößern, kann diese Darstellung aber auch mit unterschiedlichen Farben, Mustern, Blinkfolgen und dergleichen mehr erfolgen. Ein Feldgerät wird zur Durchführung einer Kommunikation mit einem anderen Feldgerät einen Datensatz in vorher festgelegter Art und Weise codieren und auf seiner Anzeige wiedergeben, das empfangende Gerät wird die Anzeige im Rahmen einer Bildauswertung seines Bildsensors erkennen und den dargestellten Datensatz entschlüsseln und verarbeiten.
-
Im Rahmen der Netzwerkkonfiguration kann dieses Verfahren als initiales Konfigurationsverfahren eingesetzt werden, indem das Feldgerät platziert wird und ein bereits in der Automatisierungsumgebung konfiguriertes Feldgerät oder eine Kopfstation dieses optisch wahrnimmt. Im ersten Augenblick wird das neue Feldgerät eine Anfrage von Netzwerkdaten auf seiner Anzeige ausgeben, was in der Art eines Broadcasts verstanden werden kann. Das empfangende Feldgerät kann entweder selbst darauf reagieren oder eine Anfrage durch das bereits konfigurierte Netzwerk versenden und die selbst vergebenen oder bei einer Kopfstation erfragten Konfigurationsdaten durch eine entsprechende Darstellung eines Konfigurationsdatensatzes an das neue Feldgerät zurücksenden.
-
Die Anzeigen und Bildsensoren müssen jedoch auch so zueinander ausgerichtet sein, dass die Bildsensoren die Anzeigen auch wahrnehmen können. Daher sind die Anzeigen an der Gehäuseaußenwand der Feldgeräte angeordnet, wobei sich die Anzeigen auf allen Seiten des Feldgeräts wiederholen , umlaufend gestaltet sind oder an exponierter Stelle drehbar angeordnet sind.. Im Falle einer umlaufenden Anzeige können die Datensätze auch im Sinne eines Laufbandes verschoben werden, um eine Sichtbarkeit von allen Seiten zu ermöglichen.
-
Es kann jedoch auch mithilfe des Bildsensors des neuen Feldgeräts zunächst versucht werden, andere Feldgeräte zu erkennen, so dass es ausreichend wäre, die Datensätze lediglich auf den diesen Feldgeräten zugewandten Seiten auszugeben.
-
Mit dem ausgegebenen Datensatz kann neben der reinen zu versendenden Information auch etwa eine Header mit zusätzlichen Daten versandt werden, bei denen es sich um den Absender identifizierende Statusdaten oder auch TypInformationen hinsichtlich der angesprochenen Feldgeräte handeln. Damit kann eine Abfrage bestimmter Geräte erfolgen, bei der nicht angesprochene Feldgeräte diese Abfrage nicht beantworten, sondern ignorieren oder weiterleiten.
-
Soll eine Netzwerkkonfiguration mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden, bei der auch die Position eines neuen Feldgeräts bei der Vergabe von Netzwerkkonfigurationsdaten berücksichtigt wird, so kann eine optische Positionsbestimmung durch das empfangende Gerät erfolgen. Hierzu werden die von dem Bildsensor erfassten Bilddaten hinsichtlich der geometrischen Verhältnisse, z.B. Position und Orientierung, untersucht und anhand von hinterlegten Referenzdaten und/oder zu- vor erfassten Daten ein Abstand zu dem neuen Feldgerät bestimmt. Ferner kann aufgrund der Ausrichtung des Bildsensors und der Lage des neuen Feldgeräts im aufgezeichneten Bild eine Position und/oder Winkellage des neuen Feldgeräts gegenüber dem aufzeichnenden Feldgerät bestimmt werden. Zusammen mit einer in dem aufzeichnenden Feldgerät oder in einer Kopfstation bekannten Lage kann so Position und Lage eines neuen Feldgeräts bestimmt und die Netzwerkkonfiguration entsprechend vorgenommen werden. Zusammenliegende Feldgeräte können hierbei beispielsweise in gemeinsamen Subnetzen zusammengefasst sein, auch eine zusätzliche thematische Zusammenlegung anhand ebenfalls empfangener Typdaten ist möglich.
-
Die bestimmten oder von der Kopfstation zurückerhaltenen Konfigurationsdaten werden dann an das neue Feldgerät übermittelt und das neue Feldgerät kann so beispielsweise einem drahtlosen oder drahtgebundenen Netzwerk beitreten. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Feldgerät dem zweiten Feldgerät in Abhängigkeit von seiner absoluten Position in der Automatisierungsumgebung Konfigurationsdaten zuweist und an das zweite Feldgerät übermittelt.
-
Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine Automatisierungsumgebung mit einer Mehrzahl von Feldgeräten in einer schematischen Blockdarstellung, sowie
- 2 eine Netzwerktopologie eines zwischen den Feldgeräten der 1 aufgebauten drahtlosen Netzwerks.
-
1 zeigt eine Automatisierungsumgebung, in der ein erstes Feldgerät 1 sowie mehrere zweite Feldgeräte 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 enthalten sind. Bei dem ersten Feldgerät 1 handelt es sich um eine Kopfstation, welche ein kabelgebundene oder drahtloses Netzwerk zwischen den Feldgeräten 1, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 aufbauen oder die Konfigurationsdaten durch neue Informationen ergänzen soll.
-
Der Aufbau sämtlicher Feldgeräte 1, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 sieht vor, dass diese in einem, vorzugsweise quaderförmigen, Gehäuse aufgenommen sind und auf jeder der Seitenflächen eine Anzeige 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 vorgesehen sind. Mindestens eines der Feldgeräte, hier das erste Feldgerät, besitzt zusätzlich mindestens einen Bildsensor 2.1. Um sich nun bei dem als Kopfstation fungierenden oder mit dieser verbundenen ersten Feldgerät 1 anzumelden, aktivieren die zweiten Feldgeräte 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 mindestens einer an ihrer dem ersten Feldgerät 1 zugewandten Seite die Anzeige 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, die in der 1 durch eine dicke Linie verkörpert werden. Dort wird ein bildcodiert dargestellter Datensatz ausgegeben, der sich an das erste Feldgerät 1 richtet und Statusinformationen des jeweiligen zweiten Feldgeräts 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, darunter vorzugsweise eine Typisierung des jeweiligen zweiten Feldgeräts 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, sowie eine Anfrage zur Netzwerkaufnahme oder Erfassung der räumlichen Konfiguration, umfasst.
-
Der auf die zweiten Feldgeräte 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 ausgerichtete Bildsensor 2.1 wird diese Nachrichten über eine Bilderkennungssoftware auffinden und auswerten und werden ferner mithilfe der Bilderkennungssoftware Rückschlüsse auf die Entfernung und die Winkelposition des jeweiligen zweiten Feldgeräts 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 ziehen. Anhand der eigenen absoluten Position, oder aufgrund der eigenen Position als Nullpunkt, wird das erste Feldgerät die Netzwerkkonfiguration bestimmen und im nächsten Schritt optional an die zweiten Feldgeräte 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 optisch oder über eine Netzwerkverbindung 6 ausgeben, wobei das erste Feldgerät 1 die Informationen mit den Informationen zur Typisierung der einzelnen zweiten Feldgeräte 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 ausgeben wird und auch einen von den zweiten Feldgeräten 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 empfangenen eindeutigen Identifizierungscode zurücksenden, um die Zuordnung der einzelnen Datensätze zu den jeweiligen zweiten Feldgeräten 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 klarzustellen.
-
Bei der Ausgabe der Datensätze an die zweiten Feldgeräte 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 wird das erste Feldgerät 1 nur diejenigen Anzeigen einsetzen, die den jeweils angesprochenen zweiten Feldgeräten 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 zugewandt sind und von deren Bildsensoren unproblematisch erfasst werden können.
-
2 zeigt ein mögliches Ergebnis der Netzwerkkonfiguration des ersten Feldgeräts, wobei die zweiten Feldgeräte 4.1 und 4.2 aufgrund ihrer durch das erste Feldgerät 1 ermittelten Position innerhalb der Automatisierungsumgebung in einem ersten Ast des Netzwerks 7, die zweiten Feldgeräte 4.3 und 4.4 in einem zweiten Ast des Netzwerks 7 aufgenommen sind.
-
Vorstehend beschrieben ist somit ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Feldgeräten in einer Automatisierungsumgebung, welches eine Selbstkonfiguration ohne vorheriges Aushandeln von Netzwerkparametern über ein drahtgebundenes Netz und ohne manuelle Eingriffe ermöglicht, sowie eine sinnvolle, nach einer räumlichen Position der Feldgeräte innerhalb der Automatisierungsumgebung geordnete Vergabe von Netzwerkparametern durchführt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- erstes Feldgerät
- 2.1
- erster Bildsensor
- 3.1
- erster Sichtbereich
- 4.1
- zweites Feldgerät
- 4.2
- zweites Feldgerät
- 4.3
- zweites Feldgerät
- 4.4
- zweites Feldgerät
- 5.1
- Anzeige
- 5.2
- Anzeige
- 5.3
- Anzeige
- 5.4
- Anzeige
- 6
- Physische Netzwerkverbindung (kabelgebunden oder drahtlos)
- 7
- Logisches Netzwerk
