DE102018109778A1 - Communication arrangement and method for its operation - Google Patents

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Stefan Tabelander
Heiko Kresse
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsanordnung und ein Verfahren zu ihrem Betrieb für die Ermittlung und Übertragung von Betriebs-, Status- und Konfigurationsdaten sowie Diagnosedaten (65) an speiseleistungsbegrenzten Feldgeräten (10). Es wird eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Feldgerät (10) und dem Bediengerät (20) vorgeschlagen, wobei die bidirektionale Kommunikation durch zwei physikalisch unabhängige, unidirektionale Übertragungswege (1,2) entgegengesetzter Kommunikationsrichtung gebildet ist.

Figure DE102018109778A1_0000
The invention relates to a communication arrangement and a method for its operation for the determination and transmission of operating, status and configuration data and diagnostic data (65) to power-limited field devices (10). A bidirectional communication between the field device (10) and the operating device (20) is proposed, wherein the bidirectional communication is formed by two physically independent, unidirectional transmission paths (1, 2) of opposite communication direction.
Figure DE102018109778A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsanordnung und ein Verfahren zu ihrem Betrieb für die Ermittlung und Übertragung von Betriebs-, Status- und Konfigurationsdaten sowie Diagnosedaten an Feldgeräten. Die Erfindung ist insbesondere bei der Instrumentierung automatisierungstechnischer Anlagen einsetzbar.The invention relates to a communication arrangement and a method for its operation for the determination and transmission of operating, status and configuration data and diagnostic data to field devices. The invention can be used in particular in the instrumentation of automation systems.

Feldgeräte der Instrumentierung automatisierungstechnischer Anlagen sind ausgebildet, physikalische Größen in elektrische Größen, Sensoren, oder elektrische Größen in physikalische Größen, Aktoren, umzuformen.Field devices of the instrumentation of automation systems are designed to transform physical variables into electrical quantities, sensors, or electrical variables into physical variables, actuators.

Feldgeräte, insbesondere solche die als Zweileitergeräte ihre Versorgungsenergie über die Signalleitung, sogenannte Zwei-Draht-Leitung, beziehen, wie beispielsweise aber nicht abschließend HART, Profibus, Foundation Fieldbus, zeichnen sich durch einen besonders effektiven Umgang mit elektrischer Energie aus. Moderne Kommunikationsverfahren, wie Bluetooth oder WLAN, sind aus energetischen Gründen ohne Zuführung von Hilfsenergie nicht verfügbar. Die Zuführung von Hilfsenergie erfolgt beispielsweise aber nicht abschließend durch Akkus, die wiederum mit zusätzlichen Aufwand durch erhöhte Anschaffungskosten und auch in der Wartung verbunden sind. Somit stehen in der überwiegenden Anzahl der Anwendungen diese Technologien nicht für eine lokale Ermittlung von o.g. Daten aus einem Feldgerät zur Verfügung.Field devices, in particular those which as two-wire devices receive their supply energy via the signal line, so-called two-wire line, such as but not limited to HART, Profibus, Foundation Fieldbus, are characterized by a particularly effective handling of electrical energy. Modern communication methods, such as Bluetooth or WLAN, are not available for energetic reasons without the supply of auxiliary energy. The supply of auxiliary energy, for example, but not conclusively by batteries, which in turn are associated with additional effort by increased acquisition costs and also in maintenance. Thus, in the vast majority of applications, these technologies are not available for local discovery of o.g. Data from a field device available.

Des Weiteren werden gattungsgemäße Feldgeräte in vielen Anwendungen in explosionsfähiger Atmosphäre betrieben, sogenannte Ex Geräte. Diese erfüllen regelmäßig die europäischen Anforderungen aus ATEX/IEC Ex beziehungsweise für USA / Kanada FM/CSA. Nach dem Stand der Technik sind zwar technische Lösungen bekannt, die feldgeräteseitige drahtlose Kommunikation in einem solchen Umfeld ermöglichen, aber gängige Gegenstellen, wie beispielsweise Mobiltelefone, Tablets und PDA's sind hierfür nicht geeignet. Es bedarf spezieller Hardware für den Einsatz in solchen Umgebungen.Furthermore, generic field devices are operated in explosive atmospheres in many applications, so-called Ex devices. These regularly meet the European requirements from ATEX / IEC Ex or for USA / Canada FM / CSA. Although technical solutions are known in the prior art that enable field device side wireless communication in such an environment, but common remote sites, such as mobile phones, tablets and PDAs are not suitable for this purpose. It requires special hardware for use in such environments.

Von der Firma ecom instruments GmbH ist das Windows Tablet mit der Bezeichnung Pad-Ex bekannt, https://www.ecom-ex.com/de/produkte/mobile-computina/tabletswindows/pad-ex-01-dz2/, welches über Kommunikationsschnittstellen nach WLAN, Bluetooth und LTE verfügt und in der Zone 2 zugelassen ist.From the company ecom instruments GmbH the Windows tablet with the name Pad-Ex is known, https://www.ecom-ex.com/de/produkte/mobile-computina/tabletswindows/pad-ex-01-dz2/, which has communication interfaces to WLAN, Bluetooth and LTE and in the zone 2 is allowed.

Drahtgebundene Systeme können solchen Ex Geräten einen potentiellen Schaden zufügen, sofern die hiermit eingebrachte Energie nicht mit speziellen Mitteln entsprechd den Vorschriften für Betriebsmittel in explosionsfähiger Atmosphäre begrenzt ist.Wired systems may cause potential harm to such Ex devices unless the energy involved is limited by special means in accordance with the regulations for equipment in potentially explosive atmospheres.

Es besteht jedoch der Bedarf, lokal mit einem Feldgerät zu kommunizieren, das heißt, Daten des Feldgeräts zu lesen und/oder zu schreiben. Dies erfolgt üblicher Weise über eine lokale Kommunikationsschnittstelle, die Zugriff auf die Daten des Gerätes ermöglicht. Darüber hinaus ist beispielsweise das Handheld 375/475 der Fa. Emerson bekannt, das parallel zu den Versorgungsklemmen geschaltet wird. Aber auch lokale HMIs (Human Machine Interfaces) bestehend aus einem Display mit grafischen Fähigkeiten (GUI, Graphical User Interface) und Eingabetasten sind einschlägig bekannt. Diese Systeme können Daten lesen und schreiben.However, there is a need to communicate locally with a field device, that is to read and / or write data of the field device. This is usually done via a local communication interface, which allows access to the data of the device. In addition, for example, is the handheld 375 / 475 Emerson known, which is connected in parallel to the supply terminals. But local HMIs (Human Machine Interfaces) consisting of a display with graphical capabilities (GUI, Graphical User Interface) and input keys are well known. These systems can read and write data.

In speziellen Anwendungsfällen, beispielsweise für Servicezwecke, ist es jedoch erforderlich, diese Daten nicht einfach nur zu lesen und zu schreiben. Es ist vielmehr erforderlich, einen Datensatz (signifikanter Anteil der Konfigurationsdaten) des Feldgeräts mittels Download zum Bediener auszulesen, oder mittels Upload zum Feldgerät zu schreiben. Üblicher Weise erfolgt das Auslesen zum Zweck der Diagnostizierung von Problemursachen und das Schreiben zur Behebung derselben. In einem einfachen Fall erfolgt dies vor Ort. Hierzu sind o.g. Lösungen geeignet.However, in special applications, for example for service purposes, it is not necessary to simply read and write this data. Rather, it is necessary to read out a data record (significant portion of the configuration data) of the field device by means of download to the operator, or to write to the field device by means of upload. Usually, the read-out is done for the purpose of diagnosing problem causes and writing to remedy the same. In a simple case this is done on site. For this are o.g. Solutions suitable.

Das Servicepersonal vor Ort hat jedoch nicht immer die Qualifikation, eine Diagnostizierung direkt vornehmen zu können. Hierzu müssen die Daten zunächst gelesen werden und dann an eine entfernte Stelle in elektronischer Form, beispielsweise als SMS oder Email, an eine übergeordnete Stelle übermittelt werden. Die Daten dienen dieser übergeordneten Stelle als Unterstützung für die Erarbeitung einer Abstellmaßnahme. Diese Abstellmaßnahme kann beispielsweise als Neukonfiguration erfolgen, die wiederum in elektronischer Form zum Servicepersonal vor Ort zurück übermittelt wird und anschließend in das Feldgerät geschrieben wird. Eine Kommunikation mit einer entfernten, übergeordneten Stelle ist mit oben genannten Mitteln nicht möglich. Hier ist immer der Weg über ein Leitsystem erforderlich.The on-site service staff, however, do not always have the qualifications to be able to carry out diagnostics directly. For this purpose, the data must first be read and then transmitted to a remote location in electronic form, for example as an SMS or e-mail, to a higher-level body. The data serve this higher-level body as support for the preparation of a corrective action. This Abstellmaßnahme can be done for example as a reconfiguration, which in turn is transmitted in electronic form to the service personnel back on site and then written to the field device. Communication with a remote, higher-level body is not possible with the above-mentioned means. Here is always the way through a control system required.

Die leitsystemseitige Kommunikation, beispielsweise über ein DTM (Device Type Manager), kann eine solche Datensammlung vornehmen. Hierfür ist jedoch häufig der Einsatz unterschiedlicher Personen in einer räumlich oft weitläufigen Prozessanlage erforderlich. Dies erfordert Abstimmungen, beispielsweise über Sprechfunk oder dergleichen) und verursacht somit großen Aufwand, der sich zeitlich hinziehen kann und somit eine Lösungsumsetzung verzögert oder erschwert. Oft ist das Zeitfenster für eine mögliche Verbindung mit dem Gerät sehr klein (Anlage steht für 10min still - danach Fortsetzung des Betriebs, Zeitlimitierung), so dass möglichst schnell Daten gesammelt werden müssen, die dann gegebenenfalls erst zu einem späteren Zeitpunkt zur Analyse an die zuständige Person übermittelt werden.The control system-side communication, for example via a DTM (Device Type Manager), can make such a data collection. For this, however, the use of different people in a spatially often extensive process plant is often required. This requires voting, for example via radio or the like) and thus causes great effort, which can drag in time, thus delaying or complicating a solution implementation. Often, the time window for a possible connection to the device is very small (system stands still for 10 minutes - then continue operation, time limit), so that possible Data must be collected quickly and then sent to the responsible person for analysis at a later date.

Werden die Daten einzeln vom HMI ermittelt und telefonisch kommuniziert, verursacht dies Mißverständnisse und der nicht elektronische Weg ist meist mit erhöhtem Arbeitsaufwand, beispielsweise aufschreiben von Informationen, und Fehlern verbunden.If the data are individually determined by the HMI and communicated by telephone, this causes misunderstandings and the non-electronic way is usually associated with increased workload, for example writing down information and errors.

Sollen zur Fehlerbehebung Änderungen am Gerät vorgenommen werden, so müssen diese erst verbal oder schriftlich verfasst und kommuniziert werden, bevor sie dann manuell am Gerät über HMI oder via Leitsystem über DTM ins Gerät geschrieben werden. Zusätzliche Iterationen vervielfachen diesen Aufwand und verhindern eine schnelle Lösungsumsetzung.If changes are to be made to the device for troubleshooting purposes, they must first be written verbally or in writing and communicated before they are then manually written to the device via HMI or via the control system via DTM. Additional iterations multiply this effort and prevent rapid solution implementation.

Wünschenswert wäre zumindest eine uni- vorzugsweise jedoch eine bi-direktionale Verbindung eines Feldgerätes ohne Beteiligung des lokalen Leitsystems über eine Telekommunikationsverbindung mit außerhalb der Anlage befindlichem Servicepersonal.It would be desirable at least a uni- but preferably a bi-directional connection of a field device without involvement of the local control system via a telecommunications connection with service personnel located outside the plant.

Die naheliegende Verwendung von zeitgemäßen Smartphones oder vergleichbaren Geräten scheitert an der regelmäßig fehlenden Master-Funktion für den üblicherweise vorhandenen USB-Anschluss, welche es erlauben würde, eine Verbindung mittels USB zum Feldgerät herzustellen, um damit Daten aus dem Feldgerät zu lesen oder in das Feldgerät zu schreiben.The obvious use of modern smartphones or comparable devices fails because of the regularly missing master function for the usually existing USB connection, which would make it possible to establish a connection via USB to the field device in order to read data from the field device or into the field device to write.

Außerdem wäre eine solche Verbindung nicht galvanisch getrennt. Somit wäre die Kommunikation mit einem Ex-Gerät auch außerhalb des Ex-Bereiches, beispielsweise in der Werkstatt oder bei temporärer Aufhebung des Explosions-Bereiches, problematisch, da man bei einer Verbindung eines Ex-Gerätes mit einem nicht Ex zugelassenen Gerät mit Energieeintrag von einer Vorschädigung des Ex-Gerätes ausgehen müsste. Das Ex-Gerät ist hier gesondert zu schützen.Moreover, such a connection would not be galvanically isolated. Thus, the communication with an Ex-device outside the Ex area, such as in the workshop or temporary abolition of the explosion area, would be problematic, since when connecting an Ex-device with a non-approved device with energy input of a Previous damage to the Ex device would have to go out. The Ex device must be protected separately here.

Aus der EP 1 473 685 B1 ist ein eigensicheres Feldgerätwartungswerkzeug bekannt, welches galvanisch getrennt mit der Zwei-Draht-Leitung verbunden ist. Dazu sind mindestens zwei Leistungsinseln bzw. isolierte Netzwerke vorgesehen, welche derart konfiguriert sind, dass sie elektrische Bauteile in einer Leistungsinsel von elektrischen Bauteilen in einer anderen Leistungsinsel elektrisch isolieren. Darüber hinaus sind unabhängige Energie- bzw. Stromanschlüsse zwischen jeder Leistungsinsel und der Energieversorgung sowie ein Reihenwiderstand vorgesehen, welcher zwei Leistungsinseln elektrisch verbindet, um eine Energieübertragung dazwischen zu begrenzen.From the EP 1 473 685 B1 an intrinsically safe field device maintenance tool is known, which is electrically isolated connected to the two-wire line. For this purpose, at least two power islands or isolated networks are provided, which are configured such that they electrically insulate electrical components in a power island of electrical components in another power island. In addition, there are provided independent power connections between each power island and the power supply and a series resistor electrically connecting two power islands to limit power transfer therebetween.

Andere gängige Verbindungsformen zu Smartphones, wie beispielsweise Bluetooth oder WLAN, erfordern zusätzliches Equipment im Feldgerät, welches auch zusätzlichen Aufwand in Anschaffung und Wartung verursacht. Der zusätzliche Energiebedarf wird hierbei regelmäßig durch Verwendung von Akkus bereitgestellt, wie beispielsweise in der US 2017/0052524 A1 , der DE 10 2013 013 299 A1 , der WO 2014/094981 A2 und der EP 2598961 A1 beschrieben. Die Wartung der Akkus erfordert darüber hinaus gehenden Aufwand über die Betriebszeit des Feldgeräts und wird daher von den einschlägigen Betreibern solcher Feldgeräte nicht akzeptiert.Other common forms of connection to smartphones, such as Bluetooth or WLAN, require additional equipment in the field device, which also causes additional effort in acquisition and maintenance. The additional energy requirement is provided here regularly by using batteries, such as in the US 2017/0052524 A1 , of the DE 10 2013 013 299 A1 , of the WO 2014/094981 A2 and the EP 2598961 A1 described. The maintenance of the batteries also requires ongoing effort over the operating time of the field device and is therefore not accepted by the relevant operators of such field devices.

Darüber hinaus ist beispielsweise aus der DE 20 2012 007 844 U1 , der DE 20 2012 009 447 U1 sowie der DE 10 2009 055 093 A1 bekannt, 2D- oder QR-Codes an Feldgeräten zur Verlinkung auf Internetadressen zu verwenden. Dabei wird ein 2D- oder QR-codierten Link auf eine Internet Seite bereitgestellt, die weitere Informationen beispielsweise für den Umgang mit Diagnosemeldungen beinhalten können. Solche Links sind jedoch statisch und beinhalten keine prozessrelevanten IST-Daten des Feldgerätes. Die Abbildung des 2D- oder QR Codes erfolgt hier teilweise auf dem Gerätegehäuse oder einer Ausgabeeinheit für Prozesswerte - also beispielsweise einer LCD Anzeige.In addition, for example, from the DE 20 2012 007 844 U1 , of the DE 20 2012 009 447 U1 as well as the DE 10 2009 055 093 A1 known to use 2D or QR codes on field devices for linking to Internet addresses. A 2D or QR-coded link to an Internet page is provided, which can contain further information, for example for dealing with diagnostic messages. However, such links are static and contain no process-relevant actual data of the field device. The 2D or QR code is partially displayed on the device housing or an output unit for process values - for example, an LCD display.

Im Einzelnen geht aus der DE 10 2009 055 093 A1 ein Feldgerät zum Messen und/oder Überwachen einer physikalischen und/oder chemischen Messgröße eines Mediums hervor, umfassend einen Messaufnehmer, welcher dazu ausgestaltet ist, von dem Wert der Messgröße abhängige elektrische Signale auszugeben, eine an den Messaufnehmer angeschlossene elektronische Schaltung, welche mindestens einen Mikrocontroller und eine Datenspeicherschaltung umfasst, wobei die elektronische Schaltung dazu ausgestaltet ist, aus vom Messaufnehmer erhaltenen, insbesondere analogen, Signalen digitale Messdaten zu erzeugen und zu abgeleiteten Daten zu verarbeiten, eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der digitalen Messdaten und/oder der abgeleiteten Daten und/oder zur Anzeige von kundenspezifischen, gerätespezifischen und/oder herstellerspezifischen Daten, welche insbesondere ein Display aufweist, wobei die elektronische Schaltung dazu ausgestaltet ist, aus den digitalen Messdaten oder den abgeleiteten Daten, den kundenspezifischen Daten, den gerätespezifischen Daten oder den herstellerspezifischen Daten auf der Anzeigeeinheit darstellbare alphanumerische Zeichen, grafische Darstellungen oder einen maschinenlesbaren Code zu generieren, und wobei die Anzeigeeinheit dazu ausgestaltet ist, die digitalen Messdaten, die abgeleiteten Daten, und/oder die kundenspezifischen, gerätespezifischen und/oder herstellerspezifischen Daten wahlweise als alphanumerische Zeichen oder als maschinenlesbarer Code darzustellen.In detail goes from the DE 10 2009 055 093 A1 a field device for measuring and / or monitoring a physical and / or chemical measurand of a medium, comprising a sensor which is designed to output electrical signals dependent on the value of the measured variable, an electronic circuit connected to the sensor, which has at least one microcontroller and a data storage circuit, wherein the electronic circuit is configured to generate from the sensor, in particular analog signals, digital measurement data and to process derived data, a display unit for displaying the digital measurement data and / or the derived data and / or Display of customer-specific, device-specific and / or manufacturer-specific data, which in particular has a display, wherein the electronic circuit is configured to display alphanumeric characters that can be displayed on the display unit from the digital measurement data or the derived data, the customer-specific data, the device-specific data, generate graphical representations or a machine-readable code, and wherein the display unit is configured to represent the digital measurement data, the derived data, and / or the customer-specific, device-specific and / or manufacturer-specific data optionally as alphanumeric characters or machine-readable code.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kommunikationsanordnung und ein Verfahren zu ihrem Betrieb für die Ermittlung und Übertragung von Betriebs-, Status- und Konfigurationsdaten sowie Diagnosedaten von einem Feldgerät an ein lokales Bediengerät anzugeben, wobei das Bediengerät galvanisch von dem Feldgerät getrennt ist und die Betriebs-, Status- und Konfigurationsdaten sowie Diagnosedaten des Feldgeräts den tatsächlichen IST-Stand zum Kommunikationszeitpunkt repräsentieren.The invention is therefore based on the object of specifying a communication arrangement and a method for its operation for the determination and transmission of operating, status and configuration data and diagnostic data from a field device to a local operating device, wherein the operating device is electrically isolated from the field device and the operating, status and configuration data as well as diagnostic data of the field device represent the actual actual state at the time of communication.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kommunikationsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Darüber hinaus wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.According to the invention this object is achieved by a communication arrangement with the features of claim 1. In addition, this object is achieved by a method having the features of claim 5. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einer Kommunikationsanordnung mit einem Feldgerät zur Umformung mindestens einer physikalischen Größen in mindestens eine elektrische Größen oder umgekehrt und einem lokalen Bediengerät, wobei das Feldgerät und das Bediengerät zumindest temporär zum gegenseitigen Datenaustausch ausgebildet sind.The invention is based on a communication arrangement with a field device for converting at least one physical variable into at least one electrical variable or vice versa and a local operating device, wherein the field device and the operating device are designed at least temporarily for mutual data exchange.

Dabei umfasst das Feldgerät eine elektronische Schaltung, welche mindestens einen Mikrocontroller und eine Datenspeicherschaltung umfasst, wobei die elektronische Schaltung dazu ausgestaltet ist, aus vom Messaufnehmer erhaltenen, insbesondere analogen, Signalen digitale Messdaten zu erzeugen und zu abgeleiteten Daten zu verarbeiten, sowie eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der digitalen Messdaten und/oder der abgeleiteten Daten und/oder zur Anzeige von kundenspezifischen, gerätespezifischen und/oder herstellerspezifischen Daten, welche insbesondere ein Display aufweist, welches geeignet ist, die Daten des Feldgeräts als maschinenlesbaren Code darzustellen.In this case, the field device comprises an electronic circuit, which comprises at least one microcontroller and a data storage circuit, wherein the electronic circuit is adapted to generate from the sensor, in particular analog signals digital measurement data and to process derived data, and a display unit for display the digital measurement data and / or the derived data and / or for displaying customer-specific, device-specific and / or manufacturer-specific data, which in particular has a display which is suitable for displaying the data of the field device as machine-readable code.

Die erfindungsgemäße Kommunikationsanordnung ist gekennzeichnet durch eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Feldgerät und dem Bediengerät, wobei die bidirektionale Kommunikation durch zwei physikalisch unabhängige, unidirektionale Übertragungswege entgegengesetzter Kommunikationsrichtung gebildet ist.The communication arrangement according to the invention is characterized by a bidirectional communication between the field device and the operating device, wherein the bidirectional communication is formed by two physically independent, unidirectional transmission paths opposite direction of communication.

Vorteilhafterweise erfolgt die Kommunikation zwischen dem Feldgerät und dem Bediengerät berührungslos. Somit sind das Feldgerät und das Bediengerät per se galvanisch voneinander getrennt.Advantageously, the communication between the field device and the operating device takes place without contact. Thus, the field device and the operating device are electrically isolated from each other per se.

Erfindungsgemäß weist das Feldgerät eine Empfangseinrichtung für optische oder akustische Signale auf, welche mit dem Mikrocontroller der elektronische Schaltung des Feldgeräts verbunden ist.According to the invention, the field device has a receiving device for optical or acoustic signals, which is connected to the microcontroller of the electronic circuit of the field device.

Erfindungsgemäß weist darüber hinaus das Bediengerät eine Verarbeitungseinheit auf, an die ein modulierbarer optischer oder akustischer Sender, eine Kamera sowie eine Kommunikationsschnittstelle nach dem GSM-Standard (Global System for Mobile Communications) angeschlossen sind. Darüber hinaus weist das Bediengerät eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zu seiner Bedienung auf.According to the invention, moreover, the operating device has a processing unit to which a modulatable optical or acoustic transmitter, a camera and a communication interface according to the GSM standard (Global System for Mobile Communications) are connected. In addition, the HMI device has a man-machine interface for its operation.

Im Weiteren wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kommunikationsanordnung beschrieben. Im Feldgerät wird auf Anforderung mindestens ein maschinenlesbarer Code generiert, welcher den aktuellen Zustand von Betriebs-, Status-, Konfigurations- und/oder Diagnosedaten - im Folgenden kurz als Feldgerätedaten bezeichnet - beinhaltet, und dieser Code auf dem Display des Feldgeräts ausgegeben.In the following, the operation of the communication arrangement according to the invention will be described. In the field device, at least one machine-readable code is generated on request, which contains the current state of operating, status, configuration and / or diagnostic data - referred to below as field device data - and outputs this code on the display of the field device.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anforderung durch ein Anforderungssignal gebildet, welches eine Anforderungscodierung aufweist. In Abhängigkeit von dieser Anforderungscodierung wird eine vorgegebene Auswahl von Feldgerätedaten in den zur Ausgabe vorgesehenen maschinenlesbaren Code aufgenommen.In a preferred embodiment of the invention, the request is formed by a request signal having a request coding. In response to this request coding, a predetermined selection of field device data is included in the machine-readable code intended for issue.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Anforderungssignal ein optisches Signal, welches von der Empfangseinrichtung für optische Signale des Feldgeräts empfangen wird.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the request signal is an optical signal which is received by the optical signal receiving device of the field device.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Anforderungssignal ein akustisches Signal, welches von der Empfangseinrichtung für akustische Signale des Feldgeräts empfangen wird.In an alternative embodiment of the invention, the request signal is an acoustic signal which is received by the acoustic signal receiving device of the field device.

Der auf dem Display des Feldgeräts ausgegebene maschinenlesbare Code wird von der Kamera des Bediengeräts aufgezeichnet. Im Weiteren wird der maschinenlesbare Code im Bediengerät decodiert und im Klartext ausgegeben und/oder über die GSM-Schnittstelle einer entfernten Einrichtung zur weiteren Verarbeitung übermittelt.The machine-readable code that is output on the display of the field device is recorded by the camera of the operating device. In addition, the machine-readable code is decoded in the operating device and output in plain text and / or transmitted via the GSM interface of a remote device for further processing.

Die Erfindung ist verfahrensmäßig dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt mit dem Bediengerät ein Anforderungssignal generiert und an das Feldgerät gesendet wird. In einem zweiten Schritt wird das Anforderungssignal von dem Feldgerät empfangen und in Abhängigkeit von dem Anforderungssignal wird in dem Feldgerät mindestens ein maschinenlesbarer Code generiert, welcher den aktuellen Zustand von Feldgerätedaten beinhaltet. In einem dritten Schritt wird der maschinenlesbare Code ausgegeben. In einem vierten Schritt wird der maschinenlesbare Code vom Bediengerät abgelesen und aufgezeichnet. In einem fünften Schritt wird der maschinenlesbare Code im Bediengerät decodiert. In einem sechsten Schritt werden decodierte Daten an eine entfernte Einrichtung zur weiteren Verarbeitung übermittelt.The invention is procedurally characterized in that generated in a first step with the operating device, a request signal and sent to the field device. In a second step, the request signal is received by the field device, and in response to the request signal, at least one machine-readable code is generated in the field device, which code contains the current state of field device data. In a third step, the machine-readable code is output. In a fourth step, the machine-readable code is read from the operating device and recorded. In a fifth step, the machine-readable code is decoded in the operating device. In a sixth step, decoded data is transmitted to a remote device for further processing.

An der entfernten Einrichtung erhält ein technischer Experte den unverfälschten IST-Stand des Feldgeräts zum Kommunikationszeitpunkt zur Analyse und weiteren Bearbeitung. Durch die durchgängig maschinelle Übertragung der Feldgerätedaten vom Feldgerät über das Bediengerät bis hin zur entfernten Einrichtung ohne menschlichen Eingriff wird der unverfälschte IST-Stand des Feldgeräts fehlerfrei zum technischen Experten übermittelt. Vorteilhafterweise ist dabei jede Datenübertragung unter Einbeziehung des Leutsystems verzichtbar, so dass zusätzliche Netzlast über das Prozesssteuerungsnetzwerk vermieden wird.At the remote facility, a technical expert receives the unadulterated actual state of the field device at the time of communication for analysis and further processing. As a result of the continuous mechanical transmission of the field device data from the field device via the operating device to the remote device without human intervention, the unadulterated actual state of the field device is transmitted without error to the technical expert. Advantageously, any data transmission involving the Leutsystems is dispensable, so that additional network load is avoided via the process control network.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden decodierte Daten nach dem fünften Schritt im Klartext am Bediengerät ausgegeben.In a particularly advantageous embodiment of the invention, decoded data are output after the fifth step in plain text on the operating device.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für speiseleistungsbegrenzte Feldgeräte, welche über eine Stromschleife, üblicherweise 4..20 mA, betrieben werden. Darüber hinaus ist Erfindung für Feldgeräte anwendbar, die zwar über einen Feldbus mit einem Prozesssteuerungsnetzwerk verbunden sind, welches jedoch an seiner Kapazitätsgrenze betrieben wird und von zusätzlicher Netzlast durch die Übertragung von Feldgerätedaten freigehalten werden muss.The invention is particularly advantageous for power-limited field devices, which are operated via a current loop, usually 4..20 mA. In addition, the invention is applicable to field devices that are connected via a field bus to a process control network, but which is operated at its capacity limit and must be kept free of additional network load through the transmission of field device data.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erforderlichen Figuren zeigen:

  • 1 eine prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Kom munikationsanord nu ng,
  • 2 ein Ablaufplan zur Darstellung der Schritte zum Lesen von Feldgerätedaten aus dem Feldgerät
  • 3 ein Ablaufplan zur Darstellung der Schritte zum Schrreiben von Daten aus in das Feldgerät
  • 4 ein Ablaufplan zur Darstellung der Schritte zum Aktualisieren von Feldgerätedaten über eine entfernte Einrichtung
  • 5 eine Darstellung zur paketweisen Aufbereitung von Feldgerätedaten
The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. The required figures show:
  • 1 a schematic representation of the communication arrangement according to the invention,
  • 2 a flowchart illustrating the steps for reading field device data from the field device
  • 3 a flowchart illustrating the steps for writing data from the field device
  • 4 a flowchart illustrating the steps for updating field device data via a remote device
  • 5 a representation for the packet-wise preparation of field device data

In der 1 ist die erfindungsgemäße Kommunikationsanordnung prinzipiell dargesellt, welche im Wesentlichen aus einem Feldgerät 10 und einem Bediengerät 20 besteht.In the 1 the communication arrangement according to the invention is in principle dargesellt, which essentially consists of a field device 10 and an operator panel 20 consists.

Das Feldgerät 10 umfasst eine elektronische Schaltung 11, welche mindestens einen Mikrocontroller 15 und eine Datenspeicherschaltung 16 umfasst, wobei die elektronische Schaltung 11 dazu ausgestaltet ist, aus vom Messaufnehmer 14 erhaltenen, insbesondere analogen, Signalen digitale Messdaten zu erzeugen und zu abgeleiteten Daten zu verarbeiten, sowie eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der digitalen Messdaten und/oder der abgeleiteten Daten und/oder zur Anzeige von kundenspezifischen, gerätespezifischen und/oder herstellerspezifischen Daten, welche insbesondere ein Display 17 aufweist, welches geeignet ist, die Daten des Feldgeräts 10 als maschinenlesbaren Code darzustellen.The field device 10 includes an electronic circuit 11 which has at least one microcontroller 15 and a data storage circuit 16 includes, wherein the electronic circuit 11 is designed to, from the sensor 14 obtained, in particular analog signals to generate digital measurement data and to process derived data, and a display unit for displaying the digital measurement data and / or the derived data and / or display of customer-specific, device-specific and / or manufacturer-specific data, which in particular a display 17 which is suitable, the data of the field device 10 as machine-readable code.

Darüber hinaus ist das Feldgerät 10 mit einer Prozesssteuerungsschnittstelle 13 ausgestattet, welche mit einem nicht näher dargestellten Prozesssteuerungsnetzwerk 30 verbunden ist. Die Prozesssteuerungsschnittstelle 13 kann zur analogen Kommunikation über eine sogenannte Zwei-Draht-Leitung ausgebildet sein, über welche neben der Messwertübertragung auch die Versorgungsenergie des Feldgeräts 10 bereitgestellt wird. Darüber hinaus kann die Prozesssteuerungsschnittstelle 13 zur digitalen Kommunikation nach einem oder mehreren Protokollen wie HART, Profibus, Foundation Fieldbus ausgebildet sein.In addition, the field device 10 with a process control interface 13 equipped with a non-illustrated process control network 30 connected is. The process control interface 13 can be designed for analog communication via a so-called two-wire line, which in addition to the measured value transmission and the supply energy of the field device 10 provided. In addition, the process control interface 13 be designed for digital communication according to one or more protocols such as HART, Profibus, Foundation Fieldbus.

Erfindungsgemäß weist das Feldgerät 10 einen Signalempfänger 12 auf, welcher mit dem Mikrocontroller 15 verbunden ist. Dieser Signalempfänger 12 kann zur Erfassung optischer oder akustischer Signale ausgebildet sein. In einfachster Ausführung besteht der Signalempfänger 12 aus einer Fotodiode oder einem Mikrofon mit einem jeweils angepassten Verstärker. Beiden Ausführungsformen ist gemein, dass die zu ihrem Betrieb erforderliche Speiseleistung sehr gering ist und somit von der Leistungsreserve des Feldgeräts 10 abgedeckt ist. Darüber hinaus ist der geringe Aufwand gegenüber einem bekannten Feldgerät 10 vorteilhaft.According to the invention, the field device 10 a signal receiver 12 on which with the microcontroller 15 connected is. This signal receiver 12 can be designed to detect optical or acoustic signals. The signal receiver consists of the simplest version 12 from a photodiode or a microphone with a respectively adapted amplifier. Both embodiments have in common that the power required for their operation is very low power and thus of the power reserve of the field device 10 is covered. In addition, the low cost compared to a known field device 10 advantageous.

Das Bediengerät 20 umfasst eine Verarbeitungseinheit 23, an die eine Kamera 22, ein modulierbarer Signalgeber 21, eine Speichereinrichtung 25 sowie eine Kommunikationsschnittstelle 24 nach dem GSM-Standard (Global System for Mobile Communications) angeschlossen sind. Der Signalgeber 21 kann zur Abgabe optischer oder akustischer Signale ausgebildet sein. In einfachster Ausführung besteht der Signalgeber 21 aus einer Leuchtdiode oder einem Lautsprecher. Darüber hinaus weist das Bediengerät 20 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 26 zur Interaktion eines Bedieners mit dem Bediengerät 20 auf. Beispielsweise ist eine solche Mensch-Maschine-Schnittstelle 26 ein sogenannter Touchscreen, welcher die Eingabe- und Ausgabefunktion in einem Bauelement vereinigt.The operating device 20 includes a processing unit 23 to which a camera 22 , a modulated signal generator 21 , a storage device 25 as well as a communication interface 24 are connected according to the GSM standard (Global System for Mobile Communications). The signal generator 21 can be designed to deliver optical or acoustic signals. The signal transmitter is the simplest version 21 from a light emitting diode or a loudspeaker. In addition, the HMI device points 20 a man-machine interface 26 for the interaction of an operator with the HMI device 20 on. For example, such a man-machine interface 26 a so-called Touchscreen, which combines the input and output function in a single component.

Der Umfang der notwendigen Mittel des Bediengerät 20 wird durch zeitgemäße Smartphones oder Tablet-Computer vollumfäglich erfüllt. Derartige einrichtungen verfügen über eine Verarbeitungseinheit 23, an die eine Kamera 22, eine Speichereinrichtung 25 sowie eine Kommunikationsschnittstelle 24 nach dem GSM-Standard (Global System for Mobile Communications) angeschlossen sind. Darüber hinaus sind als modulierbare Signalgeber 21 ein Lautsprecher sowie mindestens eine Leuchtdiode, welche als Blitzlicht oder Taschenlampe gebrauchsüblich ist, vorhanden.The amount of necessary means of the HMI device 20 is completely fulfilled by contemporary smartphones or tablet computers. Such devices have a processing unit 23 to which a camera 22 , a storage device 25 as well as a communication interface 24 are connected according to the GSM standard (Global System for Mobile Communications). In addition, as a modulated signal generator 21 a speaker and at least one light emitting diode, which is customary as a flashlight or flashlight, available.

Typischerweise sind bei bekannten Smartphones oder Tablet-Computer die Kamera 22 und die Leuchtdiode des Blitzlichts, hier als modulierbarer Signalgeber 21 verwendet, räumlich nah beieinander angeordnet. Vorteilhafterweise werden somit Positionsveränderungen des Bediengeräts 20 während den verschiedenen Phasen des bidirektionalen Datenaustauschs mit dem Feldgerät 10 über vermieden.Typically, in known smartphones or tablet computers the camera 22 and the light emitting diode of the flash, here as a modulated signal generator 21 used, arranged spatially close to each other. Advantageously, thus position changes of the HMI device 20 during the various phases of bidirectional data exchange with the field device 10 avoided over.

Vorteilhafterweise ist die Hardware des Bediengerät 20 bereits handelsüblich verfügbar, bedarf somit keiner Neuentwicklung, Testung, Unterhaltung und dergleichen.Advantageously, the hardware of the operating device 20 already commercially available, thus requires no new development, testing, entertainment and the like.

Die Kommunikationsschnittstelle 24 ist über ein GSM-Netzwerk 40 mit mindestens einer entfernten Einrichtung 50 verbunden.The communication interface 24 is via a GSM network 40 with at least one remote device 50 connected.

Die erfindungsgemäße Kommunikationsanordnung ist gekennzeichnet durch eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Feldgerät 10 und dem Bediengerät 20, wobei die bidirektionale Kommunikation durch zwei physikalisch unabhängige, unidirektionale Übertragungswege 1 und 2 entgegengesetzter Kommunikationsrichtung gebildet ist.The communication arrangement according to the invention is characterized by a bidirectional communication between the field device 10 and the HMI device 20 wherein bidirectional communication is through two physically independent, unidirectional transmission paths 1 and 2 opposite communication direction is formed.

Der erste Übertragungsweg 1 mit der ersten Kommunikationsrichtung ist vom Bediengerät 20 zum Feldgerät 10 gerichtet.The first transmission path 1 with the first communication direction is from the HMI device 20 to the field device 10 directed.

In einer ersten Ausführungsform ist die Signalübertragung über den ersten Übertragungsweg 1 mit der ersten Kommunikationsrichtung optischer Natur. Die vom Bediengerät 20 zu sendenden Daten werden in codierter Form über die Leuchtdiode als Signalgeber 21 ausgegeben. Der Lichtstrahl wird von der Fotodiode als Signalempfänger 12 des Feldgeräts 10 aufgenommen und als elektrisches Signal an den Mikrocontroller 15 weitergegeben. Das empfangene Signal wird im Mikrocontroller 15 decodiert und die darin enthaltenen Daten verarbeitet.In a first embodiment, the signal transmission is via the first transmission path 1 with the first direction of communication optical nature. The from the HMI device 20 data to be sent are in coded form via the LED as a signal generator 21 output. The light beam is from the photodiode as a signal receiver 12 of the field device 10 recorded and as an electrical signal to the microcontroller 15 passed. The received signal is in the microcontroller 15 decoded and processed the data contained therein.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Signalübertragung über den ersten Übertragungsweg 1 mit der ersten Kommunikationsrichtung 2 akustischer Natur. Die vom Bediengerät 20 zu sendenden Daten werden in codierter Form über den Lautsprecher als Signalgeber 21 ausgegeben. Zur Codierung der zu sendenden Daten sind beispielsweise aber nicht abschließend Mehrfrequenzverfahren sowie PulsPause-Verfahren geeignet. Das akustische Signal wird vom Mikrofon als Signalempfänger 12 des Feldgeräts 10 aufgenommen und als elektrisches Signal an den Mikrocontroller 15 weitergegeben. Das empfangene Signal wird im Mikrocontroller 15 decodiert und die darin enthaltenen Daten verarbeitet.In an alternative embodiment, the signal transmission over the first transmission path 1 with the first direction of communication 2 acoustic nature. The from the HMI device 20 Data to be sent are encoded via the speaker as a signal generator 21 output. For the coding of the data to be sent, however, multi-frequency methods and pulse-pause methods are not exhaustive, for example. The acoustic signal is received by the microphone as a signal receiver 12 of the field device 10 recorded and as an electrical signal to the microcontroller 15 passed. The received signal is in the microcontroller 15 decoded and processed the data contained therein.

Der zweite Übertragungsweg 2 mit einer zweiten, zur ersten entgegengesetzten Kommunikationsrichtung ist vom Feldgerät 10 zum Bediengerät 20 gerichtet und optischer Natur. Die vom Feldgerät 10 zu sendenden Daten, insbesondere Feldgerätedaten, werden in Form eines maschinenlesbaren Codes auf dem Display 17 des Feldgerät 10 angezeigt und zum Empfang bereitgestellt. Der maschinenlesbare Code ist als zweidimensionaler Code, insbesondere als QR-Code, ausgebildet.The second transmission path 2 with a second, opposite to the first direction of communication is from the field device 10 to the HMI device 20 directed and optical nature. The from the field device 10 data to be transmitted, in particular field device data, are in the form of a machine-readable code on the display 17 of the field device 10 displayed and provided for reception. The machine-readable code is designed as a two-dimensional code, in particular as a QR code.

Der auf dem Display 17 des Feldgerät 10 angezeigte maschinenlesbare Code wird mit der Kamera 22 des Bediengeräts 20 aufgenommen und in der Verarbeitungseinheit 23 dekodiert. Die zur Decodierung geeigneten App's sind für die einschlägigen Betriebssysteme vom Smartphones und Tablet-Computern verfügbar. Damit liegen die im Feldgerät 10 bereitgestellten Daten im Bediengerät 20 im Klartext vor.The on the display 17 of the field device 10 displayed machine-readable code is with the camera 22 of the HMI device 20 recorded and in the processing unit 23 decoded. The suitable for decoding App's are available for the relevant operating systems of smart phones and tablet computers. So they are in the field device 10 provided data in the HMI device 20 in plain text.

Die Signalübertragung erfolgt auf beiden Übertragungswegen 1 und 2 berührungslos. Damit ist die galvanische Trennung zwischen dem Feldgerät 10 und dem Bediengerät 20 jedenfalls gewährleistet.The signal transmission takes place on both transmission paths 1 and 2 without contact. This is the galvanic isolation between the field device 10 and the HMI device 20 certainly guaranteed.

In der 2 ist ein Ablaufplan zur Darstellung der Schritte 110 bis 170 zum Lesen von Feldgerätedaten 65 aus dem Feldgerät 10 gezeigt. In einem ersten Schritt 110 wird der Abruf der Feldgerätedaten 65 durch einen Funktionsaufruf mit dem Bediengerät 20 gestartet. Mit dem Funktionsaufruf wird der Umfang der angeforderten Feldgerätedaten 65 definiert. In Abhängigkeit von dem Gesamtumfang verfügbarer Feldgerätedaten 65 des jeweiligen Feldgeräts 10 und der Vielfalt wartungstechnischer Aufgaben kann eine Mehrzahl von Funktionsaufrufen mit jeweils individuellem Umfang der angeforderten Feldgerätedaten 65 definiert sein.In the 2 is a flow chart showing the steps 110 to 170 for reading field device data 65 from the field device 10 shown. In a first step 110 becomes the fetch of the field device data 65 by a function call with the HMI device 20 started. The function call returns the scope of the requested field device data 65 Are defined. Depending on the total amount of field device data available 65 of the respective field device 10 and the variety of maintenance tasks, a plurality of function calls, each with an individual scope of the requested field device data 65 be defined.

In einem zweiten Schritt 120 wird ein Anforderungssignal 61 vom Bediengerät 20 über den ersten Übertragungsweg 1 an das Feldgerät 10 gesendet. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Funktionsaufruf wird in einem dritten Schritt 130 aus dem Bestand der Feldgerätedaten 65 der angeforderte Umfang an Feldgerätedaten 65 selektiert.In a second step 120 becomes a request signal 61 from the HMI device 20 over the first transmission path 1 to the field device 10 Posted. Depending on the function call in a third step 130 from the Stock of field device data 65 the requested amount of field device data 65 selected.

Die ausgewählten Feldgerätedaten 65 werden in einem weiteren Schritt 140 zur Ausgabe auf dem Display 17 des Feldgeräts 10 codiert. Dazu werden die Feldgerätedaten 65 in einen zweidimensionalen, maschinenlesbaren Code überführt und als codierte Feldgerätedaten 62 über den zweiten Übertragungsweg 2 ausgegeben. Solche Codes sind in Form von Barcode oder QR-Code allgemein bekannt.The selected field device data 65 be in a further step 140 for output on the display 17 of the field device 10 coded. The field device data is used for this 65 into a two-dimensional, machine-readable code and as encoded field device data 62 over the second transmission path 2 output. Such codes are well known in the form of bar code or QR code.

Im folgenden Schritt 150 wird der Code der codierten Feldgerätedaten 62 von der Kamera 22 des Bediengeräts 20 aufgezeichnet und mit der Verarbeitungseinheit 23 decodiert. Somit liegen im Bediengerät 20 die Feldgerätedaten 65 in ihrer ursprünglichen Form vor.In the following step 150 becomes the code of the encoded field device data 62 from the camera 22 of the HMI device 20 recorded and with the processing unit 23 decoded. Thus are in the HMI device 20 the field device data 65 in their original form.

In Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften, wie Größe und Auflösung, des Displays 17 und dem angeforden Umfang von Feldgerätedaten 65 oder aus anderen Gründen kann vorgesehen sein, die Sendung der codierten Feldgerätedaten 62 aufzuteilen und in aufeinanderfolgenden Datenpaketen 67 auszugeben.Depending on the physical properties, such as size and resolution, of the display 17 and the requested scope of field device data 65 or for other reasons may be provided, the transmission of the encoded field device data 62 split and in successive data packets 67 issue.

Unabhängig von der Aufteilung der Sendung in Datenpakete 67 wird im Schritt 160 die Vollständigkeit der Sendung geprüft. Bei einer unvollständig empfangenen Sendung wird ein Anforderungssignal 61 vom Bediengerät 20 über den ersten Übertragungsweg 1 an das Feldgerät 10 gesendet. Im Falle einer in Datenpakete 67 aufgeteilten Sendung codierter Feldgerätedaten 62 wird über das Anforderungssignal 61 die Ausgabe des nächsten Datenpakets 67 initiiert.Regardless of the distribution of the shipment into data packets 67 is in the step 160 checked the completeness of the program. An incompletely received program becomes a request signal 61 from the HMI device 20 over the first transmission path 1 to the field device 10 Posted. In the case of one in data packets 67 split transmission of coded field device data 62 is via the request signal 61 the output of the next data packet 67 initiated.

Abscließend werden die Feldgerätedaten 65 in Schritt 170 über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 26 des Bediengerät 20 zur Ansicht und/oder weiteren Verarbeitung bereitgestellt.Finally, the field device data become 65 in step 170 via the human-machine interface 26 of the HMI device 20 provided for viewing and / or further processing.

In der 3 ist ein Ablaufplan zur Darstellung der Schritte 210 bis 270 zum Schreiben von Aktualisierungsdaten 66 in das Feldgerät 10 gezeigt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschreiben diese Aktualisierungsdaten 66 eine Änderung der Konfiguration des Feldgeräts 10. Beispielsweise wird durch Änderung der in Schritt 170 bereitgestellten Feldgerätedaten 65 mit dem Bediengerät 20 eine neue Konfiguration erzeugt, welche als Aktualisierungsdaten 66 in das Feldgerät 10 geladen werden soll. In Schritt 210 werden die Aktualisierungsdaten 66 für das Feldgerät 10 bereitgestellt.In the 3 is a flow chart showing the steps 210 to 270 for writing update data 66 into the field device 10 shown. In a preferred embodiment of the invention, these update data describe 66 a change in the configuration of the field device 10 , For example, by changing the in step 170 provided field device data 65 with the HMI device 20 creates a new configuration, which serves as update data 66 into the field device 10 should be loaded. In step 210 become the update data 66 for the field device 10 provided.

In Schritt 220 werden die Aktualisierungsdaten 66 für die serielle Übertragung über den ersten Übertragungsweg 1 an das Feldgerät 10 codiert und als codierte Aktualisierungsdaten 63 über den ersten Übertragungsweg 1 an das Feldgerät 10 gesendet.In step 220 become the update data 66 for the serial transmission over the first transmission path 1 to the field device 10 coded and as coded update data 63 over the first transmission path 1 to the field device 10 Posted.

Die codierten Aktualisierungsdaten 63 werden in Schritt 230 im Feldgerät 10 empfangen, decodiert, geprüft, plausibilisiert und gespeichert. In Abhängigkeit von den Ergebnissen der Prüfung und Plausibilisierung liegen im Feldgerät 10 die originären Aktualisierungsdaten 66 vor.The coded update data 63 be in step 230 in the field device 10 received, decoded, checked, checked for plausibility and stored. Depending on the results of the test and plausibility check are in the field device 10 the original update data 66 in front.

In Abhängigkeit von den Ergebnissen der Prüfung und Plausibilisierung der empfangenen Aktualisierungsdaten 66 wird in Schritt 240 ein Quittungssignal 64 erzeugt. Das Quittungssignal 64 wird zur Ausgabe auf dem Display 17 des Feldgeräts 10 codiert. Dazu wird das Quittungssignal 64 in einen zweidimensionalen, maschinenlesbaren Code überführt und als codiertes Quittungssignal 68 über den zweiten Übertragungsweg 2 ausgegeben. Solche Codes sind in Form von Barcode oder QR-Code allgemein bekannt.Depending on the results of the check and plausibility check of the received update data 66 will be in step 240 an acknowledgment signal 64 generated. The acknowledgment signal 64 becomes output on the display 17 of the field device 10 coded. For this, the acknowledgment signal 64 converted into a two-dimensional, machine-readable code and as a coded acknowledgment signal 68 over the second transmission path 2 output. Such codes are well known in the form of bar code or QR code.

Im folgenden Schritt 250 wird der Code des codierten Quittungssignals 68 von der Kamera 22 des Bediengeräts 20 aufgezeichnet und mit der Verarbeitungseinheit 23 decodiert. Somit lieget im Bediengerät 20 das Quittungssignal 64 in seiner ursprünglichen Form vor.In the following step 250 becomes the code of the coded acknowledgment signal 68 from the camera 22 of the HMI device 20 recorded and with the processing unit 23 decoded. Thus lies in the operating device 20 the acknowledgment signal 64 in its original form.

In Abhängigkeit vom Quittungssignal 64 wird in Schritt 260 die Vollständigkeit und Unversehrtheit der Aktualisierungsdaten 66 im Bediengerät 20 geprüft. Bei unvollständig oder versehrt vom Feldgerät 10 empfangenen Aktualisierungsdaten 66 werden die Schritte 220 bis 260 solange rekursiv wiederholt, bis das Feldgerät 10 über das Quittungssignal 64 den vollständigen und unversehrten Empfang der Aktualisierungsdaten 66 im Feldgerät 10 bestätigt.Depending on the acknowledgment signal 64 will be in step 260 the completeness and integrity of the update data 66 in the HMI device 20 checked. In case of incomplete or damaged field device 10 received update data 66 become the steps 220 to 260 as long as recursively repeated until the field device 10 via the acknowledgment signal 64 the complete and intact reception of the update data 66 in the field device 10 approved.

Bei vollständig und unversehrt vom Feldgerät 10 empfangenen Aktualisierungsdaten 66 wird der Schreibvorgang mit Schritt 270 erfolgreich abgeschlossen.When complete and undamaged by the field device 10 received update data 66 will the writing process with step 270 successfully completed.

In 4 ist ein Ablaufplan zur Darstellung der Schritte 310 bis 350 zum Aktualisieren von Feldgerätedaten 65 über eine entfernte Einrichtung 50 gezeigt. Dazu werden zunächst die aktuellen Feldgerätedaten 65 gemäß der oben in Verbindung mit 2 beschriebenen Schrittfolge 110 bis 170 aus dem Feldgerät 10 in das Bediengerät 20 kopiert.In 4 is a flow chart showing the steps 310 to 350 for updating field device data 65 over a remote facility 50 shown. First, the current field device data 65 according to the above in connection with 2 described sequence of steps 110 to 170 from the field device 10 into the HMI device 20 copied.

Die Feldgerätedaten 65 werden in Schritt 310 in einer Nachricht gekapselt über das GSM-Netzwerk 40 an die entfernte Einrichtung 50 übertragen. Dafür sind in Abhängigkeit vom Umfang der zu übermittelden Feldgerätedaten 65 beispielsweise aber nicht abschließend für sich bekannte Übermittlungstechnologien wie SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Message Service) oder Email geeignet.The field device data 65 be in step 310 encapsulated in a message over the GSM network 40 to the remote facility 50 transfer. This depends on the scope of the field device data to be transmitted 65 For example, but not conclusively for known transmission technologies such as SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Message Service) or email suitable.

Die Nachricht wird in Schritt 320 von der entfernten Einrichtung 50 empfangen und die übermittelten Feldgerätedaten 65 werden aus der Nachrichtenkapsel extrahiert lokal zur Bearbeitung breitgestellt. The message will be in step 320 from the remote facility 50 receive and the transmitted field device data 65 are extracted locally from the message capsule for editing.

In Schritt 330 wird auf der Basis der empfangenen Feldgerätedaten 65 beispielsweise zum Zwecke der Fehlerbehebung eine neue oder überarbeitete Konfiguration für das Feldgerät 10 bereitgestellt.In step 330 is based on the received field device data 65 For example, for troubleshooting purposes, a new or revised configuration for the field device 10 provided.

In Schritt 340 wird die neue oder überarbeitete Konfiguration als Aktualisierungsdaten 66 in einer Nachricht gekapselt an das Bediengerät 20 gesendet. Dafür sind in Abhängigkeit vom Umfang der zu übermittelden Aktualisierungsdaten 66 beispielsweise aber nicht abschließend für sich bekannte Übermittlungstechnologien wie SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Message Service) oder Email geeignet.In step 340 will the new or revised configuration as update data 66 encapsulated in a message to the HMI device 20 Posted. Depending on the scope of the update data to be transmitted 66 For example, but not conclusively for known transmission technologies such as SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Message Service) or email suitable.

In Schritt 350 wird von dem Bediengerät 20 die Nachricht empfangen und die übermittelten Aktualisierungsdaten 66 werden aus der Nachrichtenkapsel extrahiert lokal breitgestellt.In step 350 is from the HMI device 20 receive the message and the transmitted update data 66 are extracted locally from the message capsule.

Anschließend werden die neuen Aktualisierungsdaten 66 gemäß der oben in Verbindung mit 3 beschriebenen Schrittfolge 210 bis 270 vom Bediengerät 20 in das Feldgerät 10 geschrieben.Subsequently, the new update data 66 according to the above in connection with 3 described sequence of steps 210 to 270 from the HMI device 20 into the field device 10 written.

In der 5 ist prinzipiell gezeigt, wie umfangreiche Feldgerätedaten 65 zum Zwecke der angeforderten Übertragung vom Feldgerät 10 zum Bediengerät 20 paketweise aufbereitet werden. Im Feldgerät 10 liegen die Feldgerätedaten 65 in der für das Feldgerät 10 verwertbaren Form, Komplexität und Zusammenstellung vor. Auf ein Anforderungssignal 61 werden die Feldgerätedaten 65 ganz oder teilweise zur Übertragung über den zweiten Übertragungsweg 2 codiert.In the 5 is shown in principle how extensive field device data 65 for the purpose of the requested transmission from the field device 10 to the HMI device 20 be prepared in packages. In the field device 10 are the field device data 65 in the for the field device 10 usable form, complexity and composition. On a request signal 61 become the field device data 65 wholly or partly for transmission over the second transmission path 2 coded.

In Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften, wie Größe und Auflösung, des Displays 17 und dem angeforden Umfang der angeforderten Feldgerätedaten 65 oder aus anderen Gründen kann vorgesehen sein, die Sendung der codierten Feldgerätedaten 62 aufzuteilen und in aufeinanderfolgenden Datenpaketen 67 auszugeben. Dabei werden jedem Datenpaket 67 weitere Informationen hinzugefügt, welche einer sichere und vollständige Übertagung der Feldgerätedaten 62 dienen. Zu diesen weiteren Informationen gehören mindestens eine Kennung, welche Position das jeweilige Datenpaket 67 in der Reihenfolge der sequentiell übertragenen Datenpakete 67 der codierten Feldgerätedaten 62 hat. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, jeden Datenpaket 67 eine für sich bekannte Prüfumme sowie eine Endekennung hinzuzufügen.Depending on the physical properties, such as size and resolution, of the display 17 and the requested scope of requested field device data 65 or for other reasons may be provided, the transmission of the encoded field device data 62 split and in successive data packets 67 issue. This will be every data packet 67 added further information to ensure safe and complete transmission of field device data 62 serve. This further information includes at least one identifier, which position the respective data packet 67 in the order of the sequentially transmitted data packets 67 the encoded field device data 62 Has. In addition, it can be provided every data packet 67 to add a known checksum and an end identifier.

Im Bediengerät 20 werden die empfangenen Datenpakete 67 der codierten Feldgerätedaten 62 decodiert, geprüft und in der korrekten Reihenfolge zu den ursprünglichen Feldgerätedaten 65 zusammengefügt. Somit liegen im Bediengerät 20 die Feldgerätedaten 65 in ihrer ursprünglichen Form vor.In the HMI device 20 become the received data packets 67 the encoded field device data 62 decoded, checked and in the correct order to the original field device data 65 together. Thus are in the HMI device 20 the field device data 65 in their original form.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1,21.2
Übertragungswegtransmission path
1010
Feldgerätfield device
1111
Elektronische SchaltungElectronic switch
1212
Signalempfängersignal receiver
1313
ProzesssteuerungsschnittstelleProcess control interface
1414
Umformerconverter
1515
Mikrocontrollermicrocontroller
1616
DatenspeicherschaltungData storage circuit
1717
Displaydisplay
2020
Bediengerätcontrol unit
2121
Signalgebersignaler
2222
Kameracamera
2323
Verarbeitungseinheitprocessing unit
2424
GSM-SchnittstelleGSM interface
2525
SpeicherStorage
2626
Mensch-Maschine-SchnittstelleHuman-machine interface
3030
ProzesssteuerungsnetzwerkProcess control network
4040
GSM-NetzwerkGSM network
5050
Entfernte EinrichtungRemote facility
6161
Anforderungssignalrequest signal
6262
Codierte FeldgerätedatenEncoded field device data
6363
Codierte AktualisierungsdatenCoded update data
6464
Quittungssignalacknowledgment signal
6565
FeldgerätedatenField device data
6666
Aktualisierungsdatenupdate data
6767
Datenpaketdata packet
6868
Codiertes QuittungssignalCoded acknowledgment signal
100..350100..350
Verfahrensschrittesteps

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102009055093 A1 [0018, 0019]DE 102009055093 A1 [0018, 0019]

Claims (12)

Kommunikationsanordnung mit einem Feldgerät (10) zur Umformung mindestens einer physikalischen Größen in mindestens eine elektrische Größen oder umgekehrt und einem lokalen Bediengerät (20), wobei das Feldgerät (10) und das Bediengerät (20) zumindest temporär zum gegenseitigen Datenaustausch ausgebildet sind, wobei das Feldgerät (10) eine elektronische Schaltung (11) mit einem Mikrocontroller (15) und ein Display (17) aufweist, welches geeignet ist, die Daten des Feldgeräts (10) als maschinenlesbaren Code (62) darzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldgerät (10) und das Bediengerät (20) physisch voneinander getrennt und durch eine bidirektionale Kommunikation logisch miteinander verbunden sind, wobei die bidirektionale Kommunikation durch zwei physikalisch unabhängige, unidirektionale Übertragungswege (1,2) entgegengesetzter Kommunikationsrichtung gebildet ist.Communication arrangement with a field device (10) for converting at least one physical variable into at least one electrical variable or vice versa and a local operating device (20), wherein the field device (10) and the operating device (20) are at least temporarily designed for mutual data exchange, wherein the Field device (10) has an electronic circuit (11) with a microcontroller (15) and a display (17) which is suitable for displaying the data of the field device (10) as a machine-readable code (62), characterized in that the field device ( 10) and the operating device (20) are physically separated from each other and logically connected by bi-directional communication, the bidirectional communication being formed by two physically independent, unidirectional transmission paths (1,2) of opposite communication direction. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, • dass das Feldgerät (10) eine Empfangseinrichtung (12) für optische Signale aufweist, welche mit dem Mikrocontroller (15) der elektronische Schaltung (11) des Feldgeräts (10) verbunden ist, und • dass das Bediengerät (20) eine Verarbeitungseinheit (23) aufweist, an die ein modulierbarer optischer Sender (21), eine Kamera (22) sowie eine Kommunikationsschnittstelle (24) nach dem GSM-Standard (Global System for Mobile Communications) angeschlossen sind, wobei die Kommunikationsschnittstelle (24) über ein GSM-Netz (40) mit einer entfernten Einrichtung (50) verbunden ist.Communication arrangement after Claim 1 characterized in that • the field device (10) has a receiving device (12) for optical signals, which is connected to the microcontroller (15) of the electronic circuit (11) of the field device (10), and • that the operating device (20) has a Processing unit (23), to which a modulatable optical transmitter (21), a camera (22) and a communication interface (24) according to the GSM standard (Global System for Mobile Communications) are connected, wherein the communication interface (24) via a GSM network (40) is connected to a remote device (50). Kommunikationsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, • dass das Feldgerät (10) eine Empfangseinrichtung (12) für akustische Signale aufweist, welche mit dem Mikrocontroller (15) der elektronische Schaltung (11) des Feldgeräts (10) verbunden ist, und • dass das Bediengerät (20) eine Verarbeitungseinheit (15) aufweist, an die ein modulierbarer akustischer Sender (21), eine Kamera (22) sowie eine Kommunikationsschnittstelle (24) nach dem GSM-Standard (Global System for Mobile Communications) angeschlossen sind, wobei die Kommunikationsschnittstelle (24) über ein GSM-Netz (40) mit einer entfernten Einrichtung (50) verbunden ist.Communication arrangement after Claim 1 characterized in that • the field device (10) has a receiving device (12) for acoustic signals, which is connected to the microcontroller (15) of the electronic circuit (11) of the field device (10), and • that the operating device (20) a Processing unit (15) to which a modulatable acoustic transmitter (21), a camera (22) and a communication interface (24) according to the GSM standard (Global System for Mobile Communications) are connected, wherein the communication interface (24) via a GSM network (40) is connected to a remote device (50). Kommunikationsanordnung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der akustische Sender (21) des Bediengeräts (20) nach einem Mehrfrequenzverfahren modulierbar ist.Communication arrangement after Claim 3 characterized in that the acoustic transmitter (21) of the operating device (20) is modulated by a multi-frequency method. Verfahren zur Bedienung eines Feldgeräts (10) zur Umformung mindestens einer physikalischen Größen in mindestens eine elektrische Größen oder umgekehrt mit einem lokalen Bediengerät (20), wobei das Feldgerät (10) und das Bediengerät (20) zumindest temporär zum gegenseitigen Datenaustausch ausgebildet sind, wobei das Feldgerät (10) ein Display (17) aufweist, welches geeignet ist, die Daten des Feldgeräts (10) als maschinenlesbaren Code (62) darzustellen, dadurch gekennzeichnet, • dass mit dem Bediengerät (20) ein Anforderungssignal (61) generiert und auf einem ersten Übertragungsweg (1) an das Feldgerät (10) übermittelt wird, • dass das Anforderungssignal (61) von dem Feldgerät (10) empfangen wird und in Abhängigkeit von dem Anforderungssignal in dem Feldgerät (10) mindestens ein maschinenlesbarer Code (62) generiert wird, welcher den aktuellen Zustand von Feldgerätedaten beinhaltet, • dass der maschinenlesbare Code (62) auf einem zweiten, vom ersten unabhängigen Übertragungsweg (2) an das Bediengerät (20) übertragen wird, • dass Aktualisierungsdaten (66) im Bediengerät (20) codiert werden und auf dem ersten Übertragungsweg (1) an das Feldgerät (10) übermittelt werden und • dass die codierten Aktualisierungsdaten (63) im Feldgerät (10) decodiert, plausibilisiert und gespeichert werden.Method for operating a field device (10) for converting at least one physical variable into at least one electrical variable or vice versa with a local operating device (20), wherein the field device (10) and the operating device (20) are at least temporarily designed for mutual data exchange, wherein the field device (10) has a display (17) which is suitable for displaying the data of the field device (10) as a machine-readable code (62), characterized in that • a request signal (61) is generated and displayed on the operating device (20) a first transmission path (1) is transmitted to the field device (10), that the request signal (61) is received by the field device (10) and generates at least one machine-readable code (62) as a function of the request signal in the field device (10) which includes the current state of field device data, that the machine-readable code (62) on a second, independent of the first transmission path (2) is transmitted to the operating device (20), that update data (66) are coded in the operating device (20) and transmitted to the field device (10) on the first transmission path (1), and that the coded update data (66) 63) are decoded, plausibilized and stored in the field device (10). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anforderungssignal (61) und die codierten Aktualisierungsdaten (63) auf dem ersten Übertragungsweg (1) seriell von dem Bediengerät (20) an das Feldgerät (10) übertragen werden.Method according to Claim 4 , characterized in that the request signal (61) and the coded update data (63) on the first transmission path (1) are transmitted serially from the operating device (20) to the field device (10). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle (21) des Bediengeräts (20) entsprechend dem Anforderungssignal (61) oder den codierten Aktualisierungsdaten (63) moduliert angesteuert wird.Method according to Claim 5 , characterized in that a light source (21) of the operating device (20) is modulated in accordance with the request signal (61) or the coded update data (63). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldgerätedaten (65) paketweise in Form von Datenpaketen (67) sequentiell als maschinenlesbarer Code (62) von dem Feldgerät (10) an das Bediengerät (20) übertragen werden.Method according to Claim 4 , characterized in that the field device data (65) are transmitted in packets in the form of data packets (67) sequentially as machine-readable code (62) from the field device (10) to the operating device (20). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Feldgerät (10) jedes Datenpaket (67) gesondert auf jeweils ein gesondertes ein Anforderungssignal (61) des Bediengeräts (20) bereitgestellt wird.Method according to Claim 7 , characterized in that by the field device (10) each data packet (67) is provided separately to each a separate one request signal (61) of the operating device (20). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, • dass die Feldgerätedaten (65) mit dem als zweidimensionaler Code codiert werden und als codierte Feldgerätedaten (62) auf dem Display (17) des Feldgeräts (10) ausgegeben werden, • dass der zweidimensionale Code der codierten Feldgerätedaten (62) vom Bediengerät (20) abgelesen und aufgezeichnet wird und • dass der maschinenlesbare Code der codierten Feldgerätedaten (62) im Bediengerät (20) decodiert wird.Method according to Claim 7 , characterized in that the field device data (65) are encoded with the two-dimensional code and output as encoded field device data (62) on the display (17) of the field device (10), that the two-dimensional code of the encoded field device data (62) read from the control unit (20) and recorded and • that the machine-readable code of the encoded field device data (62) in the operating device (20) is decoded. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass die decodierte Feldgerätedaten (65) an eine entfernte Einrichtung (50) zur weiteren Verarbeitung übermittelt werden.Method according to one of Claims 4 to 8th characterized in that the decoded field device data (65) is communicated to a remote device (50) for further processing. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass Aktualisierungsdaten (66) von einer entfernten Einrichtung (50) vom Bediengerät (20) empfangen und an das Feldgerät (10) weitergeleitet werden.Method according to one of Claims 4 to 8th , characterized in that update data (66) from a remote device (50) from the operating device (20) is received and forwarded to the field device (10).
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