DE102017201166A1

DE102017201166A1 - Kommunikationseinrichtung und System

Info

Publication number: DE102017201166A1
Application number: DE102017201166.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Wiesner; Steffen Wunderlich
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2018-07-26
Also published as: US20180212536A1; US10135363B2; CN108346276B; CN108346276A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationseinrichtung (3) für ein Feldgerät (2) zur Übertragung einer Ausgangsinformation an eine Steuerung (1), umfassend einen passiven digitalen Ausgang (5) mit einem ersten Anschlusspunkt (6) und einem zweiten Anschlusspunkt (7), eine Schaltungsanordnung (17), die zwischen dem ersten Anschlusspunkt (6) und dem zweiten Anschlusspunkt (7) geschaltet ist, sowie eine Steuereinrichtung (21), die ausgebildet ist, die Schaltungsanordnung (17) gemäß der zu übertragenden Ausgangsinformation wahlweise in einen von mehreren Schaltzuständen zu versetzen, wobei die Kommunikationseinrichtung (3) ausgebildet ist, in einem Zustand, in dem der passive digitale Ausgang (5) an der Steuerung (1) angeschlossen ist, in einem ersten Schaltzustand der Schaltungsanordnung (17) ein elektrisches Ausgangssignal mit einem ersten Signalwert gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten (6, 7) bereitzustellen und in einem zweiten Schaltzustand der Schaltungsanordnung (17) das elektrische Ausgangssignal mit einem zweiten Signalwert gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten (6, 7) bereitzustellen. Die Kommunikationseinrichtung (3) ist ferner ausgebildet, in einem dritten Schaltzustand der Schaltungsanordnung (3) das elektrische Ausgangssignal mit einem Signalwert gemäß einem zweiten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten (6, 7) bereitzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationseinrichtung für ein Feldgerät zur Übertragung einer Ausgangsinformation an eine Steuerung, umfassend einen passiven digitalen Ausgang mit einem ersten Anschlusspunkt und einem zweiten Anschlusspunkt, eine Schaltungsanordnung, die zwischen dem ersten Anschlusspunkt und dem zweiten Anschlusspunkt geschaltet ist, sowie eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, die Schaltungsanordnung gemäß der zu übertragenden Ausgangsinformation wahlweise in einen von mehreren Schaltzuständen zu versetzen, wobei die Kommunikationseinrichtung ausgebildet ist, in einem Zustand, in dem der passive digitale Ausgang an der Steuerung angeschlossen ist, in einem ersten Schaltzustand der Schaltungsanordnung ein elektrisches Ausgangssignal mit einem ersten Signalwert gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten bereitzustellen und in einem zweiten Schaltzustand der Schaltungsanordnung das elektrische Ausgangssignal mit einem zweiten Signalwert gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten bereitzustellen.
Die genannte Kommunikationseinrichtung wird dafür eingesetzt, Informationen von einem Feldgerät an eine Steuerung, beispielsweise eine übergeordnete Steuerung, insbesondere eine SPS, zu übertragen. Die von dem Feldgerät an die Steuerung übertragene Information soll in diesem Zusammenhang auch als Ausgangsinformation bezeichnet werden. Bei der Ausgangsinformation kann es sich beispielsweise um eine Statusrückmeldung von dem Feldgerät an die Steuerung handeln.
Typischerweise kann das Feldgerät für die Übertragung dieser Ausgangsinformation nur sehr wenig oder keine Energie aufwenden. Dies liegt z.B. daran, dass der Ausgang, an dem die Ausgangsinformation bereitgestellt wird, in einem explosionssicheren Bereich eingesetzt werden soll, in dem die verwendete elektrische Leistung bestimmte Schwellenwerte nicht übersteigen darf, und aus diesem Grund eine eigentlich vorhandene Energieversorgung des Feldgeräts nicht oder nur in sehr begrenztem Maße für diesen Ausgang verwendet werden kann.
Der Ausgang zur Übertragung der Ausgangsinformation ist daher als passiver Ausgang ausgebildet. Dies bedeutet insbesondere, dass die Energie, mit der das elektrische Ausgangssignal bereitgestellt wird, nicht von der Kommunikationseinrichtung, sondern stattdessen von der Steuerung stammt.
Beispielsweise verfügt die Steuerung über eine Spannungsquelle, die bei der Übertragung der Ausgangsinformation an den passiven Ausgang angeschlossen wird. Je nach zu übertragender Ausganginformation wird die Schaltungsanordnung der Kommunikationseinrichtung in einen bestimmten Schaltzustand versetzt, wodurch bewirkt wird, dass sich am passiven Ausgang ein elektrisches Signal mit einem bestimmten Signalwert, beispielsweise ein elektrischer Strom mit einer bestimmten Stromstärke, einstellt. Die Steuerung ist nun wiederum ausgebildet, diese Stromstärke zu erfassen und daraus die übertragene Ausgangsinformation zu ermitteln.
Der Schaltzustand der Schaltungsanordnung dient also dazu, den Signalwert des elektrischen Ausgangssignals festzulegen. Die Schaltungsanordnung verfügt über eine Mehrzahl von Schaltzuständen, folglich kann auch eine Mehrzahl von Signalwerten bereitgestellt werden. Die Signalwerte sind wertdiskret, so dass es sich bei dem Ausgang zur Übertragung der Ausgangsinformation um einen digitalen Ausgang handelt.
Die Signalwerte sind gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll definiert. Beispielsweise werden durch das erste Kommunikationsprotokoll als Signalwerte eine Mehrzahl von zulässigen Stromstärken, Spannungen und/oder Strom-Spannungs-Wertpaaren definiert. Die Steuerung, an die die Ausgangsinformation übertragen werden soll, ist gemäß einem Kommunikationsprotokoll ausgebildet; d.h., die Steuerung ist ausgebildet, durch das Kommunikationsprotokoll definierte Signalwerte des elektrischen Ausgangssignals zu erfassen und diese gemäß dem Kommunikationsprotokoll in die Ausgangsinformation umzusetzen.
Es existieren verschiedene Kommunikationsprotokolle, die sich jeweils in wenigstens einem definierten Signalwert unterscheiden. Beispielsweise ist für die Kommunikation mit einer als SPS ausgebildeten Steuerung ein anderes Kommunikationsprotokoll vorgegeben als für die Kommunikation mit einer NAMUR-Steuerung.
Konventionell wird die Kompatibilität zu mehreren Kommunikationsprotokollen dadurch gewährleistet, dass eine Kommunikationseinrichtung mit mehreren passiven digitalen Ausgängen ausgestattet wird, wobei für jedes Kommunikationsprotokoll ein eigener passiver digitaler Ausgang vorgesehen ist.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die eingangs genannte Kommunikationseinrichtung auf möglichst effiziente Weise so zu modifizieren, dass sie vielseitiger einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird für die eingangs genannte Kommunikationseinrichtung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Erfindungsgemäß ist die Kommunikationseinrichtung ferner ausgebildet, in einem dritten Schaltzustand der Schaltungsanordnung das elektrische Ausgangssignal mit einem Signalwert gemäß einem zweiten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten bereitzustellen.
Die Kommunikationseinrichtung ist demnach in der Lage, Signalwerte gemäß verschiedenen Kommunikationsprotokollen bereitzustellen. Folglich kann die Kommunikationseinrichtung gemäß verschiedenen Kommunikationsprotokollen kommunizieren und damit im Zusammenspiel mit verschiedenen Steuerungen eingesetzt werden. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Kommunikationseinrichtung nicht nur im Zusammenspiel mit einer Steuerung eingesetzt werden, die das erste Kommunikationsprotokoll unterstützt, sondern auch mit einer Steuerung, die das zweite Kommunikationsprotokoll unterstützt. Die erfindungsgemäße Kommunikationseinrichtung kann daher vielseitiger eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu der vorstehend erwähnten konventionellen Herangehensweise, bei der für jedes zu unterstützende Kommunikationsprotokoll ein eigener passiver digitaler Ausgang vorgesehen wird, findet bei dem erfindungsgemäßen Ansatz die Kommunikation gemäß den beiden Kommunikationsprotokollen an ein- und demselben passiven digitalen Ausgang statt. Insbesondere werden ein- und dieselben Anschlusspunkte verwendet, um Signalwerte gemäß verschiedenen Kommunikationsprotokollen bereitzustellen. Somit sind keine zusätzlichen passiven digitalen Ausgänge nötig, um die vorgenannte vielseitigere Einsetzbarkeit zu erzielen. Aus diesem Grund wird die vielseitigere Einsetzbarkeit auf möglichst effiziente Weise erzielt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer Ausgestaltung entspricht der in dem ersten Schaltzustand der Schaltungsanordnung bereitstellbare Signalwert einem Low-Pegel gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll und/oder einem Low-Pegel gemäß dem zweiten Kommunikationsprotokoll. Zweckmäßigerweise entspricht der in dem zweiten Schaltzustand der Schaltungsanordnung bereitstellbare Signalwert einem High-Pegel gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll. Vorzugsweise entspricht der in dem dritten Schaltzustand der Schaltungsanordnung bereitstellbare Signalwert einem High-Pegel gemäß dem zweiten Kommunikationsprotokoll. Auf diese Weise wird es möglich, High-Pegel gemäß zwei verschiedenen Kommunikationsprotokollen an ein- und demselben digitalen passiven Ausgang bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Schaltungsanordnung eine Mehrzahl an schaltbaren elektronischen Lasten. Zweckmäßigerweise sind die elektronischen Lasten parallel zueinander zwischen dem ersten Anschlusspunkt und den zweiten Anschlusspunkt geschaltet. Durch die parallel geschalteten, schaltbaren elektronischen Lasten kann auf effiziente Weise eine Schaltungsanordnung bereitgestellt werden, die wenigstens drei verschiedene Schaltzustände einnehmen kann, mit denen wenigstens drei verschiedene Signalwerte an den Anschlusspunkten des passiven digitalen Ausgangs bereitgestellt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, ein skalares Steuersignal bereitzustellen, das sowohl die zu übertragene Ausgangsinformation als auch das zu verwendende Kommunikationsprotokoll festlegt. Folglich wird für die Festlegung der zu übertragenen Ausgangsinformation und für das zu verwendende Kommunikationsprotokoll nur ein einziges, skalares Steuersignal benötigt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung verfügt die Steuereinrichtung über einen Trennübertrager, der eine galvanische Trennung innerhalb der Steuereinrichtung bereitstellt. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, das skalare Steuersignal mit Hilfe des Trennübertragers über die galvanische Trennung zu übertragen. Die galvanische Trennung erfüllt den Zweck, dass bestimmte elektrische Grenzwerte, beispielsweise in Hinblick auf eine zu erfüllende Explosionssicherheitsnorm, für den passiven digitalen Ausgang möglichst unabhängig von anderen Komponenten des Feldgeräts eingehalten werden können. Wird nun, wie vorstehend erwähnt, ein- und dasselbe skalare Steuersignal für die Auswahl der Ausgangsinformation und des Kommunikationsprotokolls verwendet, so muss auch nur ein Signal über die galvanische Trennung übertragen werden. Dadurch kann der Aufbau der Kommunikationseinrichtung besonders kompakt gestaltet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, das skalare Steuersignal als PWM-Signal bereitzustellen. Ein PWM-Signal eignet sich besonders gut für die Übertragung mit einem Trennübertrager.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, den Trennübertrager gemäß dem PWM-Signal ein- und auszuschalten. Insbesondere wird der Trennübertrager derart geschaltet, dass der Trennübertrager nur zum Zeitpunkt der Übertragung der Flanken des PWM-Signals eingeschaltet ist. Auf diese Weise wird der Trennübertrager besonders stromsparend betrieben.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung verfügt die Steuereinrichtung über eine Komparatoranordnung, die ausgebildet ist, basierend auf dem skalaren Steuersignal ein erstes und ein zweites Ansteuersignal für die Schaltungsanordnung bereitzustellen. Durch die Bereitstellung einer Komparatoranordnung können die für die Ansteuerung der Schaltungsanordnung benötigten Ansteuersignal einfach und effizient erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Komparatoranordnung ein Tiefpassfilter. Mit dem Tiefpassfilter kann das vorzugsweise als PWM-Signal ausgebildete Ansteuersignal gefiltert werden, bevor es Komparatoren der Komparatoranordnung zugeführt wird.
Erfindungsgemäß wird ferner ein System bereitgestellt, umfassend eine Steuerung mit einem aktiven digitalen Eingang und ein Feldgerät mit einer vorstehend diskutierten, erfindungsgemäßen Kommunikationseinrichtung, wobei der aktive digitale Eingang mit dem passiven digitalen Ausgang verbunden ist.
Nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

1 ein schematisches Blockdiagramm eines Systems mit einer Steuerung und einem Feldgerät.

Die 1 zeigt ein System mit einer Steuerung 1 und einem Feldgerät 2. Das Feldgerät 2 umfasst eine Kommunikationseinrichtung 3 und eine Aktor- und/oder Sensoreinrichtung 4. Die Steuerung 1 und die Aktor- und/oder Sensoreinrichtung 4 sollen ein typisches Anwendungsbeispiel der Kommunikationseinrichtung 3 illustrieren.
Die Kommunikationseinrichtung 3 dient dazu, eine Ausgangsinformation an die Steuerung 1 zu übertragen. Hierfür umfasst die Kommunikationseinrichtung 3 einen passiven digitalen Ausgang 5 mit einem ersten Anschlusspunkt 6 und einem zweiten Anschlusspunkt 7.
Die Kommunikationseinrichtung 3 umfasst ferner eine Schaltungsanordnung 17, die zwischen dem ersten Anschlusspunkt 6 und dem zweiten Anschlusspunkt 7 geschaltet ist. Zudem umfasst die Kommunikationseinrichtung 3 eine Steuereinrichtung 21, die ausgebildet ist, die Schaltungsanordnung 17 gemäß der zu übertragenden Ausgangsinformation wahlweise in einen von mehreren Schaltzuständen zu versetzen.
In der 1 ist die Kommunikationseinrichtung 3 in einem Zustand gezeigt, in dem sie nicht an die Steuerung 1 angeschlossen ist. Im tatsächlichen Betrieb befindet sich die Kommunikationseinrichtung 3 in einem Zustand, in dem der passive digitale Ausgang 5 mit einer Steuerung, beispielsweise der Steuerung 1, verbunden ist. In diesem Zustand liegt an den Anschlusspunkten 6, 7 des passiven digitalen Ausgangs 5 eine Spannung an.
Die Kommunikationseinrichtung 3 ist ausgebildet, in diesem Zustand - also wenn der passive digitale Ausgang 5 an der Steuerung 1 angeschlossen ist - ein elektrisches Ausgangssignal mit einem ersten Signalwert gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten 6 und 7 bereitzustellen, wenn sich die Schaltungsanordnung 17 in einem ersten Schaltzustand befindet. Zudem ist die Kommunikationseinrichtung 3 ausgebildet, das elektrische Ausgangssignal mit einem zweiten Signalwert gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten 6 und 7 bereitzustellen, wenn sich die Schaltungsanordnung 17 in einem zweiten Schaltzustand befindet.
Ferner ist die Kommunikationseinrichtung 3 ausgebildet, in dem Zustand, in dem der passive digitale Ausgang 5 an der Steuerung 1 angeschlossen ist, das elektrische Ausgangssignal mit einem Signalwert gemäß einem zweiten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten 6 und 7 bereitzustellen, wenn sich die Schaltungsanordnung 3 in einem dritten Schaltzustand befindet.
Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den drei Schaltzuständen jeweils um verschiedene Schaltzustände. Ferner unterscheiden sich die drei genannten Signalwerte - der erste und der zweite Signalwert gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll und der Signalwert gemäß dem zweiten Kommunikationsprotokoll - zweckmäßigerweise voneinander.
Die Kommunikationseinrichtung 3 ist somit ausgebildet, an ein- und denselben Anschlusspunkten 6 und 7 sowohl Signalwerte gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll als auch wenigstens einen Signalwert gemäß dem zweiten Kommunikationsprotokoll bereitzustellen. Die Kommunikationseinrichtung 3 ist daher vielseitig einsetzbar, da sie sowohl mit Steuerungen kommunizieren kann, die das erste Kommunikationsprotokoll unterstützen, als auch mit Steuerungen, die das zweite Kommunikationsprotokoll unterstützen. Die vielseitige Einsetzbarkeit wird dabei auf effiziente Weise erzielt, da lediglich ein einziger passiver digitaler Ausgang 5 benötigt wird. Zweckmäßigerweise verfügt die Kommunikationseinrichtung 3 und/oder das Feldgerät 2 auch nur über einen einzigen passiven digitalen Ausgang.
Nachstehend werden exemplarische Ausgestaltungen einzelner Komponenten erläutert.
Bei dem Feldgerät 2 kann es sich um ein in der Prozessautomation verwendetes Feldgerät handeln. Insbesondere kann es sich um einen Positioner, Steuerkopf und/oder einen Stellungsregler, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung eines Ventils, beispielsweise eines Prozessventils handeln.
Exemplarisch ist das Feldgerät 2 als 2-Leiter-Feldgerät, vorzugsweise als 2-Leiter-Stellungsregler, ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Ansteuerung und die Energieversorgung über dieselben beiden Leiter erfolgen. Im gezeigten Beispiel verfügt das Feldgerät 2 über einen Feldgerät-Eingang 14 mit den beiden Anschlusspunkten 15 und 16. Über den Feldgerät-Eingang 14 kann exemplarisch die Ansteuerung und/oder Energieversorgung des Feldgeräts 2 erfolgen.
Die Ansteuerung und/oder Energieversorgung des Feldgeräts 2 kann durch die Steuerung 1 erfolgen. Die Steuerung 1 verfügt exemplarisch über einen Steuerungs-Ausgang 11 mit den beiden Anschlusspunkten 12 und 13. Diese können im Betrieb mit den beiden Anschlusspunkten 15 und 16 des Feldgerät-Eingangs 14 verbunden werden. Die Steuerung 1 kann ausgebildet sein, über den Steuerungs-Ausgang 11 dem Feldgerät 2 Ansteuerbefehle und/oder Energie bereitzustellen. Vorzugsweise bilden der Steuerungs-Ausgang 11 und der Feldgerät-Eingang 14 zusammen eine Stromschnittstelle, beispielsweise eine 4-20 mA Stromschnittstelle.
Der Feldgerät-Eingang 14 ist exemplarisch mit der Steuereinrichtung 21 verbunden. Im gezeigten Beispiel verfügt die Steuereinrichtung 21 über eine Steuereinheit 25, die mit dem Feldgerät-Eingang 14 kommunikativ verbunden ist. Die Steuereinheit 25 kann beispielsweise einen Mikrocontroller umfassen. Die Steuereinrichtung 21, insbesondere die Steuereinheit 25, empfängt die von der Steuerung 1 bereitgestellten Ansteuerbefehle. Ferner kann die Steuereinrichtung 21, insbesondere die Steuereinheit 25, ausgebildet sein, die von der Steuerung 1 bereitgestellte elektrische Energie als Energieversorgung zu nutzen.
Exemplarisch verfügt das Feldgerät 2 über die Aktor- und/oder Sensoreinrichtung 4. Die Aktor und/oder Sensoreinrichtung 4 kann beispielsweise einen Antrieb, vorzugsweise einen pneumatischen und/oder elektrischen Antrieb, insbesondere einen Antrieb zur Betätigung eines Ventilglieds umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Aktor und/oder Sensoreinrichtung 4 einen Sensor, beispielsweise einen Positionssensor, vorzugsweise zur Erfassung der Position eines Ventilglieds, und/oder einen Drucksensor umfassen.
Die Steuereinrichtung 21, insbesondere die Steuereinheit 25, ist ausgebildet, mit der Aktor- und/oder Sensoreinrichtung 4 zu kommunizieren, beispielsweise um diese anzusteuern oder um Rückmeldungs- und/oder Sensorsignale von dieser zu empfangen. Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 21 und der Aktor- und/oder Sensoreinrichtung 4 kann insbesondere über analoge und/oder digitale Signale erfolgen.
Die Steuereinrichtung 21, insbesondere die Steuereinheit 25, ist ferner ausgebildet, die an die Steuerung 1 zu übertragende Ausgangsinformation bereitzustellen. Exemplarisch handelt es sich bei der Ausgangsinformation um ein Bit oder um eine Sequenz von Bits. Die Ausgangsinformation kann sich beispielsweise auf einen Zustand der Aktor- und/oder Sensoreinrichtung 4 und/oder der Steuereinrichtung 21 beziehen.
Die Steuereinrichtung 21 ist ausgebildet, die Schaltungsanordnung 17 gemäß der zu übertragenden Ausgangsinformation anzusteuern. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 21 ausgebildet, die Schaltungsanordnung 17 in einen von mehreren Schaltzuständen zu versetzen, abhängig von der zu übertragenden Ausgangsinformation, beispielsweise dem zu übertragenden Bit, und dem zu verwendenden Kommunikationsprotokoll.
Vorzugsweise verfügt die Steuereinrichtung 21, insbesondere die Steuereinheit 25, über eine Konfigurationsfunktion, mit der eingestellt werden kann, welches Kommunikationsprotokoll verwendet werden soll. Die Konfigurationsfunktion kann beispielsweise als Softwarefunktion ausgebildet sein. In diesem Fall ist keine Hardwarekonfiguration, beispielsweise mittels Jumper und/oder Drahtbrücken erforderlich, um das zu verwendende Kommunikationsprotokoll festzulegen.
Exemplarisch ist die Steuereinrichtung 21 ausgebildet, ein skalares Steuersignal bereitzustellen, das sowohl die zu übertragene Ausgangsinformation als auch das zu verwendende Kommunikationsprotokoll festlegt; d.h., auf das skalare Steuersignal wird zum einen die Information abgebildet, was als Ausgangsinformation übertragen werden soll, beispielsweise, welcher Bit-Wert, und zusätzlich dazu die Information, welches Kommunikationsprotokoll verwendet werden soll. Als skalares Steuersignal soll ein Signal bezeichnet werden, das nur eine Komponente hat bzw. einen skalaren Wert als Signalwert aufweist.
Die Steuereinrichtung 21, insbesondere die Steuereinheit 25, ist vorzugsweise ausgebildet, verschiedene, vorzugsweise alle, Kombinationen aus der zu übertragenden Ausgangsinformation, beispielsweise dem zu übertragenden Bit-Wert, und dem zu verwendenden Kommunikationsprotokoll auf verschiedene Signalwerte des skalaren Steuersignals abzubilden.
Gibt es beispielsweise zwei verschiedene Kommunikationsprotokolle und zwei verschiedene Ausgangsinformationen, z.B. Bit-Wert 1 und Bit-Wert 0, dann ergeben sich vier mögliche Kombinationen aus Kommunikationsprotokoll und Ausgangsinformation. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung 21, insbesondere die Steuereinheit 25 ausgebildet sein, das skalare Steuersignal wahlweise mit einem aus vier verschiedenen, möglichen Signalwerten bereitzustellen.
Es kann vorkommen, dass für verschiedene Kommunikationsprotokolle der Signalwert für eine bestimmte Ausgangsinformation, beispielsweise der Bit-Wert 0, gleich definiert ist. In diesem Fall kann die Anzahl der verschiedenen Signalwerte des skalaren Steuersignals, die von der Steuereinrichtung 21 bzw. der Steuereinheit 25 bereitgestellt werden können, auch geringer sein als die Anzahl an Kombinationen, die sich aus der Anzahl an Kommunikationsprotokollen und der Anzahl an Ausgangsinformationen ergibt.
In dem vorgenannten Beispiel kann die Steuereinrichtung 21 bzw. die Steuereinheit 25 beispielsweise auch ausgebildet sein, das skalare Steuersignal nur mit drei verschiedenen, möglichen Signalwerten bereitzustellen, wenn beispielsweise der Signalwert der Ausgangsinformation „Bit-Wert = 0“ für beide Kommunikationsprotokolle gleich definiert ist.
Die Steuerungseinrichtung 21, insbesondere die Steuereinheit 25, ist ausgebildet, das skalare Steuersignal mit einem Signalwert bereitzustellen, der eine bestimmte Kombination aus Kommunikationsprotokoll und Ausgangsinformation darstellt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem skalaren Steuersignal um ein AC-Signal, insbesondere um ein Pulsweitenmodulations-Signal (PWM-Signal), bei dem der Signalwert durch den Tastgrad bzw. dem Verhältnis eines Pulses zu einer Periode dargestellt wird. Das AC-Signal kann insbesondere ein Wechselstromsignal und/oder ein Wechselspannungssignal umfassen. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 21 ausgebildet, das skalare Steuersignal als PWM-Signal bereitzustellen.
Die Steuerungseinrichtung 21 verfügt exemplarisch über einen Trennübertrager 24, der eine galvanische Trennung innerhalb der Steuereinrichtung 21 bereitstellt. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 21 ausgebildet, das skalare Steuersignal mit Hilfe des Trennübertragers 24 über die galvanische Trennung zu übertragen.
Mittels des Trennübertragers 24 soll insbesondere der passive digitale Ausgang 5 von der Steuereinheit 25, der Aktor- und/oder Sensoreinrichtung 4 und/oder dem Feldgerät-Eingang 14 galvanisch getrennt werden. Dies kann z.B. den Zweck haben, dass der passive digitale Ausgang 5 eine bestimmte Explosionssicherheitsnorm erfüllen soll, bzw., dass gewährleistet werden soll, dass die im Bereich des passiven digitalen Ausgangs 5 auftretende elektrische Leistung gering genug ist, so dass keine Funkenbildung auftreten kann.
Mittels des Trennübertragers 24 kann nun das skalare Steuersignal über die galvanische Trennung hinweg übertragen werden. Die vorstehend genannte Ausbildung des skalaren Steuersignals als AC-Signal, insbesondere als PWM-Signal, ist besonders in diesem Zusammenhang von Vorteil, da dadurch auch Trennübertrager verwendet werden können, die keine DC-Signale übertragen können. Insbesondere kann so auch ein Trennübertrager eingesetzt werden, bei dem die Übertragung über einen Transformator erfolgt.
Zweckmäßigerweise wird zur Ansteuerung der Schaltungsanordnung 17 insgesamt nur ein Signal - nämlich das diskutierte skalare Steuersignal - über die galvanische Trennung bzw. den Trennübertrager 24 übertragen. Dadurch kann die galvanische Trennung bzw. der Trennübertrager 24 besonders kompakt und platzsparend ausgebildet sein.
Die Steuereinrichtung 21 kann nun vorzugsweise ausgebildet sein, den Trennübertrager 24 gemäß dem als PWM-Signal ausgebildeten skalaren Steuersignal ein- und auszuschalten. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 21 ausgebildet sein, den Trennübertrager vor jeder Flanke des PWM-Signals einzuschalten und nach jeder Flanke des PWM-Signals auszuschalten. Somit ist der Trennübertrager 24 nur zum Zeitpunkt der Übertragung der Flanken des PWM-Signals eingeschaltet. Auf diese Weise wird ein energieeffizienter Betrieb des Trennübertragers 24 erzielt.
Exemplarisch verfügt die Steuereinrichtung 21 über eine Komparatoranordnung 22, die ausgebildet ist, basierend auf dem skalaren Steuersignal ein erstes und ein zweites Ansteuersignal für die Schaltungsanordnung 17 bereitzustellen.
Beispielsweise ist die Komparatoranordnung 22 ausgebildet, das skalare Steuersignal zunächst in ein DC-Signal zu konvertieren und basierend auf diesem DC-Signal dann die Ansteuersignale zu erzeugen. Das DC-Signal kann insbesondere ein Gleichstromsignal und/oder ein Gleichspannungssignal umfassen.
Im gezeigten Beispiel verfügt die Komparatoranordnung 22 über ein Tiefpassfilter 23, in das das skalare Steuersignal eingegeben wird. Das Tiefpassfilter 23 ist ausgebildet, das skalare Steuersignal so zu filtern, dass es als DC-Signal vorliegt, bei dem der Signalwert durch die Amplitude dargestellt wird.
Exemplarisch verfügt die Komparatoranordnung 22 ferner über die Komparatoren 26 und 27. Die Anzahl der Komparatoren kann sich nach der Anzahl der Signalwerte, die mit dem skalaren Steuersignal übertragen werden und/oder der Anzahl Schaltzustände, die die Komparatoranordnung einnehmen soll richten. Im gezeigten Beispiel verfügt die Komparatoranordnung 22 über zwei Komparatoren 26 und 27, da durch das skalare Steuersignal maximal drei verschiedene Signalwerte übertragen werden sollen und die Schaltungsanordnung 17 maximal drei verschiedene Schaltzustände einnehmen soll. Sind mehr als drei Signalwerte für das skalare Steuersignal bzw. mehr als drei Schaltzustände vorgesehen, so kann die Komparatoranordnung 22 auch mit mehr als zwei Komparatoren ausgestattet werden.
Den Komparatoren 26, 27 wird jeweils das als DC-Signal vorliegende skalare Steuersignal zugeführt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen dass, sofern keine galvanische Trennung bzw. kein Trennübertrager 24 vorgesehen ist, das skalare Steuersignal auch von Anfang an als DC-Signal vorliegen kann, also beispielsweise bereits von der Steuereinheit 25 als DC-Signal erzeugt werden kann.
Die Komparatoranordnung 22 ist ausgebildet, mehrere Schwellenwerte bereitzustellen. Zweckmäßigerweise ist die Anzahl der Schwellenwerte um eins geringer als die Anzahl der Signalwerte des skalaren Steuersignals und/oder die Anzahl der Schaltzustände der Schaltanordnung 17. Im diskutierten Fall, in dem drei Signalwerte bzw. drei Schaltzustände benötigt werden, stellt die Komparatoranordnung 22 zwei Schwellenwerte bereit. Vorzugsweise werden die Schwellenwerte von der an den Anschlusspunkten 6, 7 anliegenden Spannung abgeleitet. Beispielsweise verfügt die Komparatoranordnung 22 hierfür über eine Mehrzahl an Spannungsteilern.
Jedem der Komparatoren 26, 27 ist ein jeweiliger Schwellenwert zugeordnet. Die Schwellenwerte unterscheiden sich voneinander. Jeder der Komparatoren 26, 27 ist ausgebildet, das als DC-Signal vorliegende skalare Steuersignal mit dem jeweils zugeordneten Schwellenwert zu vergleichen und, basierend auf dem Vergleich, ein jeweiliges Ansteuersignal bereitzustellen.
Mit den Ansteuersignalen wird dann die Schaltungsanordnung 17 angesteuert, so dass diese einen bestimmten Schaltzustand einnimmt.
Mittels der vorstehend diskutierten, exemplarischen Ausgestaltung erfüllt die Steuereinrichtung 21 ihre Funktion, ein skalares Steuersignal bereitzustellen, über das der Schaltzustand der Schaltungsanordnung 17 festgelegt wird.
Exemplarisch verfügt die Kommunikationseinrichtung 3 über eine Spannungsversorgung 20. Diese ist ausgebildet, basierend auf der an den Anschlusspunkten 6 und 7 anliegenden Spannung eine Versorgungsspannung für die Komparatoranordnung 22, insbesondere für dort zweckmäßigerweise eingesetzte Operationsverstärker bereitzustellen.
Die Schaltungsanordnung 17 wird, wie vorstehend bereits erwähnt, mittels einer Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 21 in verschiedene Schaltzustände versetzt. Jeder Schaltzustand entspricht dabei einer Kombination aus einem gewählten Kommunikationsprotokoll und einer zu übertragenden Ausgangsinformation.
Zweckmäßigerweise ergibt sich in jedem Schaltzustand oder in wenigstens drei Schaltzuständen der Schaltanordnung 17 zwischen den Anschlusspunkten 6 und 7 eine andere Strom-Spannungs-Kennlinie, so dass durch Anlegen eines Stroms und/oder einer Spannung an den Anschlusspunkten 6, 7 und Erfassen eines sich daraufhin an den Anschlusspunkten 6, 7 einstellenden Stroms und/oder einer Spannung auf den Schaltzustand der Schaltanordnung 17 bzw. auf die dadurch dargestellte Ausgangsinformation geschlossen werden kann. Beispielsweise ergibt sich in jedem Schaltzustand oder in wenigstens drei Schaltzuständen der Schaltanordnung 17 zwischen den Anschlusspunkten 6 und 7 eine andere Impedanz.
Zur Bereitstellung der verschiedenen Schaltzustände verfügt die Schaltanordnung 17 vorzugsweise über eine Mehrzahl an schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19. Exemplarisch sind die schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19 parallel zueinander zwischen den ersten Anschlusspunkt 6 und den zweiten Anschlusspunkt geschaltet.
Die Anzahl der benötigten schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19 hängt von der Anzahl von Schaltzuständen der Schaltanordnung 17 ab. Exemplarisch kann jede elektronische Last 18, 19 zwei verschiedene Zustände annehmen. In dem vorstehend diskutierten Fall, in dem die Schaltanordnung 17 drei verschiedene Schaltzustände bereitstellen soll, werden somit zwei elektronische Lasten 18, 19 benötigt.
Zweckmäßigerweise sind die schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19 derart ausgebildet, dass sie durch eine Ansteuerung der Steuereinrichtung 21, beispielsweise durch die beiden von der Komparatoranordnung 22 bereitgestellten Ansteuersignale jeweils wahlweise in einen der zwei verschiedenen Zustände versetzt werden können. Zweckmäßigerweise wird dabei jede elektronische Last 18, 19 durch ein jeweiliges Ansteuersignal angesteuert.
Vorzugsweise verfügt jede elektronische Last 18, 19 über einen Ein-Zustand und einen Aus-Zustand. Zweckmäßigerweise nimmt jede elektronische Last 18, 19 in dem Aus-Zustand einen hochohmigen Zustand ein, in dem kein oder nahezu kein Strom durch die elektronische Last fließt. Zweckmäßigerweise weisen die schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19 in jedem Schaltzustand eine andere Impedanz und/oder Strom-Spannungs-Kennlinie auf.
Die elektronischen Lasten 18, 19 können beispielsweise jeweils ein Bauteil oder eine Baugruppe sein, die eine bestimmte Impedanz bereitstellt und somit beispielsweise einen Ersatz für einen konventionellen Lastwiderstand darstellen kann. Bei den schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19 handelt es sich zweckmäßigerweise jeweils um eine elektronische Last 18, 19 mit einem Schalter. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den elektronischen Lasten 18, 19 jeweils um eine passive Schaltung.
Insbesondere können die schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19 jeweils als schaltbare Stromsenken, vorzugsweise als schaltbare Konstantstromsenken ausgebildet sein. Eine Stromsenke ist insbesondere ein Bauteil oder eine Baugruppe, die bei angelegter Spannung den durch die Stromsenke fließenden Strom auf eine bestimmte Stromstärke setzt, insbesondere auf eine bestimmte Stromstärke regelt.
In diesem Fall bewirkt die als schaltbare Stromsenke ausgebildete schaltbare elektronische Last 18, 19 im Ein-Zustand, dass ein Strom mit einer vorbestimmten Stromstärke durch die elektronische Last 18, 19 fließt, sofern an den Anschlusspunkten 6, 7 eine Spannung anliegt.
Schaltbare elektronische Lasten, insbesondere solche, die als schaltbare Stromsenken ausgebildet sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Zweckmäßigerweise sind alle schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19 der Schaltanordnung 17 als schaltbare Stromsenken, insbesondere als schaltbare Konstantstromsenken ausgebildet.
Durch die parallele Schaltung der als Stromsenken ausgebildeten elektronischen Lasten 18, 19 ergibt sich an den Anschlusspunkten 6, 7 ein resultierender Gesamtlaststrom, dessen Stromstärke im Wesentlichen der Summe der durch die jeweiligen elektronischen Lasten 18, 19 festgelegten Stromstärken entspricht. Werden durch die an dem passiven digitalen Ausgang 5 anliegende Spannung noch weitere Komponenten versorgt, wie beispielsweise die in der 1 dargestellte Spannungsversorgung 20, so kann der Gesamtlaststrom zusätzlich noch den durch die weiteren Komponenten fließenden Strom umfassen.
Bei der beschriebenen Parallelschaltung der schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19 stellt somit jede schaltbare elektronische Last 18, 19 einen zusätzlichen Strompfad bereit, der zweckmäßigerweise durch Schaltung der entsprechenden elektronischen Last 18, 19 wahlweise dazu- oder abgeschaltet werden kann.
Der der durch die Anschlusspunkte 6 und 7 fließende Gesamtlaststrom wird also durch die Schaltzustände der schaltbaren elektronischen Lasten 18, 19 bestimmt.
Je nach Schaltzustand der Schaltungsanordnung 17 ist nun ein elektrisches Signal mit einem anderen Signalwert an den Anschlusspunkten 6 und 7 abgreifbar. Vorzugsweise ist dabei der Signalwert des elektrischen Signals die Stromstärke, die Spannung oder eine Kombination aus Stromstärke und Spannung des elektrischen Signals.
Der Signalwert entspricht dabei dem gewählten Kommunikationsprotokoll - im vorstehend erläuterten Beispiel also einem ersten oder einem zweiten Kommunikationsprotokoll.
Beispielsweise entspricht der in dem ersten Schaltzustand der Schaltungsanordnung 17 bereitstellbare erste Signalwert einem Low-Pegel gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll. Beispielsweise kann die Schaltungsanordnung 17 in dem ersten Schaltzustand einen hochohmigen Zustand annehmen, in dem z.B. alle elektronische Lasten 18, 19 auf einen hochohmigen Zustand geschaltet sind. In diesem Fall fließt kein oder nahezu kein Strom durch die Anschlusspunkte 6, 7 - jedenfalls liegt der in diesem Fall fließende Strom unter einem vorbestimmten Schwellenwert. Die Stromstärke und/oder die sich zwischen den Anschlusspunkten 6, 7 einstellende Spannung ist der bereitgestellte erste Signalwert. Zweckmäßigerweise entspricht der in dem ersten Schaltzustand bereitstellbare erste Signalwert gleichzeitig einem Low-Pegel gemäß dem zweiten Kommunikationsprotokoll.
Ferner kann der in dem zweiten Schaltzustand der Schaltungsanordnung 17 bereitstellbare zweite Signalwert einem High-Pegel gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll entsprechen. Beispielsweise kann die Schaltungsanordnung 17 in dem zweiten Schaltzustand einen Zustand annehmen, in dem nicht alle elektronische Lasten 18, 19 auf einen hochohmigen Zustand geschaltet sind, so dass zumindest durch eine der elektronische Lasten 18, 19 ein Strom fließt. Beispielsweise kann wenigstens eine der als Konstantstromsenken ausgebildeten elektronischen Lasten 18, 19 im Ein-Zustand sein, so dass ein Strom mit einer vorbestimmten Stromstärke bereitgestellt wird. Beispielsweise kann die elektronische Last 18 im Ein-Zustand sein, während die elektronische Last 19 im Aus-Zustand ist. Die Stromstärke des durch die Anschlusspunkte 6, 7 fließenden Stroms und/oder die sich zwischen den Anschlusspunkten 6, 7 einstellende Spannung ist dann der bereitgestellte zweite Signalwert gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll.
Ferner kann der in dem dritten Schaltzustand der Schaltungsanordnung 17 bereitstellbare Signalwert einem High-Pegel gemäß dem zweiten Kommunikationsprotokoll entsprechen. Beispielsweise kann die Schaltungsanordnung 17 in dem zweiten Schaltzustand einen Zustand annehmen, indem nicht alle oder keine der elektronische Lasten 18, 19 auf einen hochohmigen Zustand geschaltet sind, so dass zumindest durch eine der elektronische Lasten 18, 19 oder durch alle elektronische Lasten 18, 19 ein Strom fließt. Beispielsweise kann wenigstens eine der als Konstantstromsenken ausgebildeten elektronischen Lasten 18, 19 im Ein-Zustand sein, so dass ein Strom mit einer vorbestimmten Stromstärke bereitgestellt wird. Beispielsweise kann sich die elektronische Last 19 im Ein-Zustand befinden. Zusätzlich dazu kann auch eine weitere als Konstantstromsenke ausgebildete elektronische Last, beispielsweise die elektronische Last 18, im Ein-Zustand sein. Der durch die Anschlusspunkte 6, 7 fließende Strom umfasst dann die Summe der durch die einzelnen, im Ein-Zustand befindlichen elektronische Lasten fließenden Ströme. Alternativ dazu kann sich auch nur die elektronische Last 19 im Ein-Zustand befinden, während die elektronische Last 18 im Aus-Zustand ist. Die Stromstärke des durch die Anschlusspunkte 6, 7 fließenden Stroms und/oder die sich zwischen den Anschlusspunkten 6, 7 einstellende Spannung ist der bereitgestellte Signalwert gemäß dem zweiten Kommunikationsprotokoll.
Zweckmäßigerweise unterscheidet sich dieser Signalwert von dem ersten Signalwert und dem zweiten Signalwert gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll.
Die Steuerung 1 verfügt im gezeigten Beispiel über einen aktiven digitalen Eingang 8, der im Betrieb mit dem passiven digitalen Ausgang 5 verbunden ist. Der aktive digitale Eingang 8 umfasst die Anschlusspunkte 9, 10, die im Betrieb mit den Anschlusspunkten 6, 7 verbunden sind.
Zweckmäßigerweise ist die Steuerung 1 ausgebildet, zwischen den Anschlusspunkten 9, 10 eine vorbestimmte Spannung bereitzustellen, beispielsweise 24 V.
Die Steuerung 1 ist ausgebildet, den Signalwert des an dem passiven digitalen Ausgang 5 bereitgestellten elektrischen Ausgangssignals zu erfassen und gemäß dem ersten oder dem zweiten Kommunikationsprotokoll in die zu übertragende Ausgangsinformation umzusetzen.
Bei dem ersten Kommunikationsprotokoll und/oder dem zweiten Kommunikationsprotokoll kann es sich beispielsweise um eine NAMUR-Norm und/oder eine SPS-Norm handeln.
Die Steuerung 1 kann dementsprechend als SPS oder als Namur-Steuerung ausgebildet sein. Unter einer Namur-Steuerung soll in diesem Zusammenhang eine Steuerung verstanden werden, die ausgebildet ist, von einem NAMUR-Ausgang, beispielsweise einem NAMUR-Sensor, bereitgestellte elektrische Signale bzw. Signalwerte, die einer NAMUR-Norm entsprechen, zu erfassen und korrekt zu interpretieren. Unter einer SPS soll eine Steuerung verstanden werden, die ausgebildet ist, Signalwerte, die einer SPS-Norm entsprechen, zu erfassen und korrekt zu interpretieren.
Die vorstehend erläuterte Kommunikationseinrichtung 3 bzw. das vorstehend erläuterte Feldgerät 2 kann insbesondere in der Prozessautomation eingesetzt werden.
In der Prozessautomation werden für Steuerungsaufgaben bei Feldgeräten, wie dem Feldgerät 2, passive digitale Ausgänge, wie der passive digitale Ausgang 5, benötigt. Für digitale Ausgänge bestehen verschiedene Standards, die durch Normen oder Empfehlungen definiert sind. Zum Beispiel Namur, SPS, Nährungsschalter, usw. Dementsprechend können bei digitalen Ausgängen, also solchen, welche keine Energie bereitstellen, unterschiedliche elektrische Anforderungen hinsichtlich ihrer impedanten Eigenschaften bestehen (zum Beispiel Widerstand, Stromsenke etc.). So kann zum Beispiel bei einer bestimmten Anwendung das Verhalten eines SPS- oder aber das Verhalten eines Namur-kompatiblen Ausgangs (zum Beispiel ein Verhalten als Näherungsschalter) gefordert sein.
Konventionell werden für unterschiedliche Anforderungen an solche Ausgänge auch unterschiedliche Ausgänge und Anschlussmöglichkeiten zur Verfügung gestellt. Doch meist werden diese nicht gleichzeitig verwendet sondern der Kunde entscheidet je nach Anwendung und Einsatzgebiet, welche Art von Ausgang er verwenden möchte.
Bei den digitalen passiven Ausgängen (Stromkreisen), wie dem passiven digitalen Ausgang 5, handelt es sich insbesondere um solche, welche im explosionsgeschützten Bereich eingesetzt werden sollen. Kennzeichnend ist da unter anderem auch eine nicht störanfällige galvanische Trennung, wie die vorstehend diskutierte galvanische Trennung. Eine galvanische Trennung kann recht umfangreich in Bezug auf Platzbedarf (geforderte Luft- und Kriechstrecken) und Preis sein. Konventionell werden diese Trennungen in Anzahl der Ausgänge benötigt und sind insbesondere deswegen platz- und kostenintensiv.
Insbesondere dann, wenn die unterschiedlichen Ausgänge nicht zur selben Zeit benötigt werden, können diese auch elektronisch umschaltbar ausgeführt sein, wie dies bei der vorstehend diskutierten Kommunikationseinrichtung 3 der Fall ist. Beispielsweise kann sich dann ein solcher Ausgang, wie der vorstehend diskutierte passive digitale Ausgang 5, wahlweise als NAMUR-Ausgang, als SPS-Ausgang oder aber als Sicherheit-Schaltkreis bzw. Schützkontrolle (EDM) in einer sicherheitsrelevanten Anwendung (potenzialfreier Kontakt zur Rückmeldung für funktionale Sicherheit) verhalten.
Wie vorstehend bereits erläutert, muss diese Umschaltung nicht zwingend über einen weiteren Kanal erfolgen. Zweckmäßigerweise erfolgt die Umschaltung über denselben Steuerkanal, welcher auch den logischen Zustand des passiven digitalen Ausgangs einstellt. Im vorstehend diskutierten Ausführungsbeispiel wird dieser Steuerkanal durch das skalare Steuersignal bereitgestellt. Die Umschaltung des passiven digitalen Ausgangs 5 erfolgt zweckmäßigerweise nur über die Beschaffenheit des skalaren Steuersignals, welches über die galvanische Trennung läuft.
Es kann sich hierbei, wie vorstehend bereits diskutiert, zum Beispiel um ein PWM-Signal handeln. Das Puls-Pausen-Verhältnis steuert dann die Impedanz bzw. Eigenschaft des passiven digitalen Ausgangs 5.

Nachstehend werden beispielhaft verschiedene mögliche Signalwerte eines PWM-Signals in Zuordnung zu einem dadurch bewirkten, möglichen Zustand eines passiven digitalen Ausgangs dargestellt. Die Signalwerte und Zustände sind nicht zwingend im Zusammenhang mit dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zu verstehen; es kann sich insbesondere auch um Signalwerte und Zustände einer Kommunikationseinrichtung handeln, die mehr als zwei Komparatoren umfasst.

Puls-Pausen-Verhältnis	Zustand des Ausgangs
10%	Impedanz 1 (z.B. hochohmig)
25%	Impedanz 2 (z.B. Verhalten als Stromsenke mit einer vorbestimmten Stromstärke, z.B. im mA-Bereich)
50%	Verhalten als ohmscher Widerstand mit einem vorbestimmten Widerstandswert
75%	Impedanz 4

Claims

Kommunikationseinrichtung (3) für ein Feldgerät (2) zur Übertragung einer Ausgangsinformation an eine Steuerung (1), umfassend einen passiven digitalen Ausgang (5) mit einem ersten Anschlusspunkt (6) und einem zweiten Anschlusspunkt (7), eine Schaltungsanordnung (17), die zwischen dem ersten Anschlusspunkt (6) und dem zweiten Anschlusspunkt (7) geschaltet ist, sowie eine Steuereinrichtung (21), die ausgebildet ist, die Schaltungsanordnung (17) gemäß der zu übertragenden Ausgangsinformation wahlweise in einen von mehreren Schaltzuständen zu versetzen, wobei die Kommunikationseinrichtung (3) ausgebildet ist, in einem Zustand, in dem der passive digitale Ausgang (5) an der Steuerung (1) angeschlossen ist, in einem ersten Schaltzustand der Schaltungsanordnung (17) ein elektrisches Ausgangssignal mit einem ersten Signalwert gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten (6, 7) bereitzustellen und in einem zweiten Schaltzustand der Schaltungsanordnung (17) das elektrische Ausgangssignal mit einem zweiten Signalwert gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten (6, 7) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (3) ferner ausgebildet ist, in einem dritten Schaltzustand der Schaltungsanordnung (3) das elektrische Ausgangssignal mit einem Signalwert gemäß einem zweiten Kommunikationsprotokoll an den Anschlusspunkten (6, 7) bereitzustellen.
Kommunikationseinrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem ersten Schaltzustand der Schaltungsanordnung (17) bereitstellbare erste Signalwert einem Low-Pegel gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll entspricht, der in dem zweiten Schaltzustand der Schaltungsanordnung (17) bereitstellbare zweite Signalwert einem High-Pegel gemäß dem ersten Kommunikationsprotokoll entspricht, und der in dem dritten Schaltzustand der Schaltungsanordnung (17) bereitstellbare Signalwert einem High-Pegel gemäß dem zweiten Kommunikationsprotokoll entspricht.
Kommunikationseinrichtung (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (17) eine Mehrzahl an schaltbaren elektronischen Lasten (18, 19) umfasst, die parallel zueinander zwischen dem ersten Anschlusspunkt (6) und den zweiten Anschlusspunkt (7) geschaltet sind.
Kommunikationseinrichtung (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) ausgebildet ist, ein skalares Steuersignal bereitzustellen, das sowohl die zu übertragene Ausgangsinformation als auch das zu verwendende Kommunikationsprotokoll festlegt.
Kommunikationseinrichtung (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) über einen Trennübertrager (24) verfügt, der eine galvanische Trennung innerhalb der Steuereinrichtung (21) bereitstellt, wobei die Steuereinrichtung (21) ausgebildet ist, das skalare Steuersignal mit Hilfe des Trennübertragers (24) über die galvanische Trennung zu übertragen.
Kommunikationseinrichtung (3) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) ausgebildet ist, das skalare Steuersignal als PWM-Signal bereitzustellen.
Kommunikationseinrichtung (3) nach Anspruch 5 in Kombination mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) ausgebildet ist, den Trennübertrager (24) gemäß dem PWM-Signal ein- und auszuschalten, so dass der Trennübertrager (24) nur zum Zeitpunkt der Übertragung der Flanken des PWM-Signals eingeschaltet ist.
Kommunikationseinrichtung (3) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) über eine Komparatoranordnung (22) verfügt, die ausgebildet ist, basierend auf dem skalaren Steuersignal ein erstes und ein zweites Ansteuersignal für die Schaltungsanordnung bereitzustellen.
Kommunikationseinrichtung (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komparatoranordnung (22) ein Tiefpassfilter (23) umfasst.
System, umfassend eine Steuerung (1) mit einem aktiven digitalen Eingang (8) und ein Feldgerät (2) mit einer Kommunikationseinrichtung (3) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der aktive digitale Eingang (8) mit dem passiven digitalen Ausgang (5) verbunden ist.