-
Die Erfindung betrifft ein Feldgerät der Automatisierungstechnik.
-
Aus dem Stand der Technik sind bereits Feldgeräte bekannt geworden, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Prozessautomatisierung ebenso wie in der Fertigungsautomatisierung werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, bzw. Sensoren. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, pH-Messung, Füllstandmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktoren verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
-
Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser-Gruppe produziert und vertrieben.
-
In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über drahtlose oder drahtgebundene Kommunikationsnetzwerkemit übergeordneten Einheiten verbunden. Bei den drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerken handelt es sich typischerweise um Feldbusse wie Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc., oder um moderne industrielle Kommunikationsnetzwerke oder IT-Kommunikationsnetzwerke wie beispielsweise (Industrial-)Ethernet. Bei den drahtlosen Kommunikationsnetzwerken handelt es sich beispielsweise um drahtlose Feldbusse wie WirelessHART® etc., oder um drahtlose IT-Kommunikationsnetzwerke wie beispielsweise WLAN. Bei den übergeordneten Einheiten handelt es sich um Steuereinheiten, wie beispielsweise eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) oder einen PLC (Programmable Logic Controller). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Die von den Feldgeräten, insbesondere von Sensoren, erfassten Messwerte werden über das jeweilige Bussystem an eine (oder gegebenenfalls mehrere) übergeordnete Einheit(en) übermittelt, die die Messwerte gegebenenfalls weiterverarbeiten und an den Leitstand der Anlage weiterleiten. Der Leitstand dient zur Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung und Prozessteuerung über die übergeordneten Einheiten. Daneben ist auch eine Datenübertragung von der übergeordneten Einheit über das Bussystem an die Feldgeräte erforderlich, insbesondere zur Konfiguration und Parametrierung von Feldgeräten sowie zur Ansteuerung von Aktoren.
-
Feldgeräte weisen mitunter eine große Zahl von Parametern auf, mit deren Hilfe sie an eine Applikation angepasst, beziehungsweise deren Funktionen eingestellt werden können. Die Parameter sind hierbei unterteilt in statische und dynamische Parameter. Statische Parameter stellen zeitlich unveränderliche Parameter dar. Dynamische Parameter enthalten nicht modellierte Prozesscharakteristika, die vom Kunden manuell eingegeben werden, wie beispielsweise die Tankgröße eines mit Medium gefüllten Tanks.
-
Ein sogenanntes Parametrieren, bei welchem den einzelnen Parametern eines Feldgeräts Parameterwerte zugewiesen werden, wird insbesondere sowohl bei der Inbetriebnahme eines Feldgeräts, als auch mitunter im Rahmen der Instandhaltung eines Feldgeräts, beispielsweise bei einer Wartung, durchgeführt. Hierfür muss auf das Feldgerät zugegriffen werden, beispielsweise mittels einer Bedieneinheit. Diese wird in der Regel an eine Serviceschnittstelle angeschlossen, welche unter Umständen nur dann kontaktierbar ist, wenn das Gehäuse des Feldgeräts geöffnet ist.
-
Oftmals kann es vorgesehen sein, dass ein Benutzer verschiedene Parametereinstellungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten verwenden möchte. Beispielsweise sind viele Eigenschaften von Prozessmedien abhängig von der Temperatur, so dass sich beispielsweise die Dichte eines Mediums, welches sich in einem Tank befindet, zu verschiedenen Tageszeiten oder saisonal ändern kann. Dadurch ändern sich mitunter auch Grenzwerte, bspw. die maximale und minimale Füllhöhe des Mediums in dem Tank. Bei den heutzutage gebräuchlichen Feldgeräten ist es jedoch vorgesehen, für einen Parameter eines Feldgeräts jeweils nur einen Parameterwert anzugeben. Dieser kann nicht geändert werden, ohne dass, wie obig beschrieben, auf das Feldgerät zugegriffen werden muss und der Parameterwert manuell geändert wird. Alternativ muss ein Anlagenbetreiber mehrere Feldgeräte desselben Typs, aber mit unterschiedlichen Parametereinstellungen vorhalten.
-
Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät vorzustellen, welches es erlaubt, seine Parametereinstellungen auf einfache Art und Weise anzupassen.
-
Die Aufgabe wird durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik gelöst, umfassend:
- - Eine Sensoreinheit zum Erfassen einer physikalischen Messgröße eines Mediums;
- - Eine Speichereinheit, wobei in der Speichereinheit zumindest ein Standardparametersatz und weitere Parametersätze gespeichert sind;
- - Eine Elektronikeinheit, wobei die Elektronikeinheit dazu ausgestaltet ist, nach dem Start des Feldgeräts den Standardparametersatz zu laden und das Feldgerät auf Grundlage des Standardparametersatzes zu betreiben und wobei die Elektronikeinheit dazu ausgestaltet ist, bei Empfang eines Signals in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Signals einen der weiteren Parametersätze zu laden und das Feldgerät, bzw. Komponenten des Feldgeräts, auf Grundlage des weiteren Parametersatzes zu betreiben.
-
Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Feldgeräts liegt darin, dass auf einfache Art und Weise zwischen verschiedenen Parametersätzen umgeschaltet werden kann. „Verschieden“ bedeutet im Zusammenhang mit den Parametersätzen, dass zumindest einem Parameter des Feldgeräts ein entsprechend unterschiedlicher Parameterwert zugeordnet wird. Auf das Feldgerät muss hierfür nicht wie bisher bekannt zugegriffen werden; die Parameterwerte müssen nicht manuell einzeln eingegeben werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die verschiedenen Parametersätze bereits ab Werk auf dem Feldgerät gespeichert werden. Diese können aber auch bei Inbetriebnahme des Feldgeräts angepasst, bzw. erstellt werden oder bei einem herkömmlichen Zugriff auf das Feldgerät erstellt, bzw. editiert werden. Auch kann eine beliebige Anzahl weiterer Parametersätze später hinzugefügt werden.
-
Das empfangene Signal ist derart ausgestaltet, dass es für die Elektronikeinheit eine eindeutige Information darstellt, welcher der Vielzahl von Parametersätzen angesprochen ist.
-
Beispiele für Komponenten des Feldgeräts sind beispielsweise die Sensoreinheit, die Elektronikeinheit, eine Anzeigeeinheit oder eine Schnittstelle für eine Kommunikation mit weiteren Geräten.
-
Mögliche Anwendungen und Messprinzipien für ein solches erfindungsgemäßes Feldgerät sind bereits im einleitenden Teil der Beschreibung beispielhaft genannt worden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist es vorgesehen, dass die Elektronikeinheit dazu ausgestaltet ist, nach dem Laden des weiteren Parametersatzes, bei Empfang eines Signals in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Signals einen der weiteren Parametersätze oder den Standardparametersatz zu laden und das Feldgerät auf Grundlage des weiteren Parametersatzes, bzw. des Standardparametersatzes zu betreiben. Dieses Verfahren ist beliebig oft wiederholbar und nicht auf eine einmalige Anwendung nach dem Starten des Feldgeräts beschränkt.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass das Feldgerät eine Schnittstelle zum Anschluss an ein drahtloses oder drahtgebundenes Kommunikationsnetzwerk aufweist, wobei das Feldgerät dazu ausgestaltet ist, das Signal über das Kommunikationsnetzwerk, insbesondere ausgesendet von einer in dem Kommunikationsnetzwerk eingebundenen Bedieneinheit, zu empfangen.
-
Im Falle, dass es sich bei dem Kommunikationsnetzwerk um ein drahtgebundenes Netzwerk handelt, wird insbesondere der Ethernet-Standard verwendet. Es kann sich bei dem Kommunikationsnetzwerk auch um einen Feldbus der Automatisierungstechnik handeln, beispielsweise basierend auf einem der Protokolle HART, Profibus PA/DP, Foundation Fieldbus, etc. Es kann auch vorgesehen sein, dass das erste Kommunikationsnetzwerk aus mehreren Teilsegmenten besteht, welche unter Umständen auf unterschiedlichen Protokollen basieren.
-
Bei der Bedieneinheit handelt es sich beispielsweise um eine Bedieneinheit im Sinne des von der Anmelderin hergestellten und vertriebenen „Field Xpert“s. Es kann sich bei der Bedieneinheit aber auch um eine Rechnereinheit, zum Beispiel einen Laptop, oder um ein mobiles Endgerät, beispielsweise ein Tablet oder ein Smartphone, handeln.
-
Alternativ ist vorgesehen, dass als Kommunikationsnetzwerk ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk verwendet wird. Insbesondere basiert dieses auf dem WLAN-, bzw. WiFi-Standard oder auf dem Bluetooth-Standard. Alternativ kann jeder weitere gebräuchliche Drahtlosstandard verwendet werden.
-
Es kann sich bei der Schnittstelle auch um eine herkömmliche Serviceschnittstelle handeln, über welche eine Bedieneinheit drahtgebunden mit dem Feldgerät verbunden werden kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass das Feldgerät mit einer weiteren Sensoreinheit oder einem weiteren Feldgerät, insbesondere über die erste Schnittstelle oder über eine zweite Schnittstelle, verbunden ist, wobei die weitere Sensoreinheit, bzw. das weitere Feldgerät, zumindest eine Umgebungsgröße des Feldgeräts, insbesondere einen Temperaturwert und/oder einen Helligkeitswert, erfasst und bei Über- und/oder Unterschreiten zumindest eines vorbestimmten Grenzwerts ein dem Grenzwert zugeordnetes Signal zu generieren und an die Elektronikeinheit des Feldgeräts zu übermitteln. Auf diese Art und Weise ist es für das möglich, unmittelbar auf Umgebungsänderungen zu reagieren und einen adäquaten Parametersatz auszuwählen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass das Feldgerät einen Zeitgeber, insbesondere eine Echtzeituhr aufweist, wobei der Zeitgeber oder die Elektronikeinheit dazu ausgestaltet ist, zu einem oder mehreren festgelegten Zeitpunkten ein dem jeweiligen Zeitpunkt zugeordnetes Signal zu generieren. Eine Echtzeituhr misst im Gegensatz zu beispielsweise einer logischen Uhr, welche eine relative Zeit misst, die physikalische Zeit. Nach Abgleich mit einer Referenzuhr verfügt das Feldgerät dadurch zu jedem Zeitpunkt über die aktuelle Uhrzeit, bzw. das aktuelle Datum. Auf diese Art und Weise ist beispielsweise einstellbar, dass das Feldgerät täglich zu einer bestimmten Uhrzeit den Parametersatz wechselt, ohne dass eine externe Kommunikation mit dem Feldgerät erfolgen muss. Beispielsweise ist dadurch ermöglicht, dass nachts ein anderer Parametersatz als tagsüber verwendet wird.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass die Parameterdatensätze Parameter hinsichtlich des Sensors, insbesondere hinsichtlich des Messprinzips und/oder hinsichtlich Grenzwerten, aufweisen. Auch Einstellungen hinsichtlich Warnmeldungen (bei Unter-, bzw. Überschreiten der Grenzwerte) und Diagnosemeldungen sind in diesem Punkt einbegriffen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass das Feldgerät eine Anzeigeeinheit aufweist und wobei die Parameterdatensätze Parameter hinsichtlich der Anzeigeeinheit, insbesondere hinsichtlich einer Menüdarstellung auf der Anzeigeeinheit, einer Helligkeitsstufe der Anzeigeeinheit und/oder einer Darstellungsform von Informationen auf der Anzeigeeinheit, umfassen. Beispielsweise kann abends/nachts, bzw. bei Erkennen einer Veränderung der Lichtverhältnisse mittels eines externen Sensors, die Helligkeit des Displays entsprechend angepasst, beispielsweise erhöht, werden. Bei der Anzeigeeinheit handelt es sich beispielsweise um ein am Feldgerät angebrachtes Display.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräts ist vorgesehen, dass die Elektronikeinheit dazu ausgestaltet ist, einen Zugriffscode bei einem Zugriff auf das Feldgerät abzufragen, wobei in den Parameterdatensätzen jeweils ein entsprechender abzufragender Zugriffscode definiert ist, welcher beim Laden des jeweiligen Parameterdatensatzes zur Anwendung kommt. Als Zugriff ist beispielsweise ein Bedienzugriff auf das Feldgerät, bzw. auf Komponenten des Feldgeräts, wie beispielsweise dessen Display, mittels Tasten im Display, oder mittels einer Bedieneinheit, definiert. In einem solchen Zugriffsfall ist die Eingabe des Zugriffscodes erforderlich. Bei Ausbleiben der Eingabe oder bei Eingabe eines falschen Codes wird der Zugriff verweigert.
-
Ein mögliches Ausführungsbeispiel für diese Ausgestaltung ist, dass zu verschiedenen Zeitpunkte unterschiedliche Zugriffcodes erforderlich sind. Beispielsweise können die Zugriffscodes derart an Schichtzeiten von Servicemitarbeitern angepasst werden, so dass während einer Schicht nur ein entsprechender spezifischer Zugriffscode zugelassen ist. Für die jeweiligen Schichtzeiten sind entsprechende Zeitpunkte definiert, an welchen das Feldgerät jeweils den Parametersatz ändert, so dass der entsprechende abzufragende Zugriffscode im Feldgerät für die jeweilige Schicht festgelegt ist.
-
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt
- 1: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Feldgeräts.
-
Ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Feldgeräts FG ist in 1 gezeigt. Das Feldgerät ist in einer Messstelle einer Anlage der Automatisierungstechnik eingebaut und dient zum Bestimmen einer physikalischen Messgröße eines Prozessmediums. Zum Erfassen der physikalischen Messgröße weist das Feldgerät FG eine Sensoreinheit SE auf. Beispiele für solche Sensoreinheiten SE und mögliche Anwendungen für das Feldgerät FG sind bereits im einleitenden Teil der Beschreibung beispielhaft genannt worden.
-
Zum Umwandeln/Weiterverarbeiten der erfassten Messgröße und zum Steuern des Messablaufs weist das Feldgerät FG eine Hauptplatine (Mainboard) MB mit einer Elektroeinheit EL, welche Elektronikeinheit EL beispielsweise in Form eines Mikrocontrollers oder eines ASICs ausgestaltet ist, auf. Die erfasste Messgröße wird von dem Feldgerät FG über eine Anzeigeeinheit AE, beispielsweise in Form eines elektronischen Displays, angezeigt und über ein Kommunikationsnetzwerk KN ausgegeben. Zum Anschluss an das Kommunikationsnetzwerk KN, welches drahtgebunden oder drahtlos ausgestaltet sein kann, weist das Feldgerät eine Schnittstelle SN auf.
-
Die Einstellungen des Feldgeräts, bzw. der Komponenten AE, EL, SE, sind in einem Parametersatz festgelegt. Dieser definiert eine Vielzahl von Parameter, wobei jeder der Parameter eine Funktion des Feldgeräts FG festlegt und wobei jedem Parameter ein Parameterwert zugewiesen ist.
-
Beim Start des Feldgeräts FG wird ein Standardparametersatz PSSt aus dem Speicher SP der Elektronikeinheit EL, beispielsweise ein EEPROM, ausgelesen und in die Elektronikeinheit EL geladen. Anschließend wird das Feldgerät FG auf Grundlage des Standardparametersatzes PSSt betrieben.
-
Neben dem Standardparametersatz PSSt sind in der Speichereinheit eine Vielzahl weiterer Parametersätze PS1 , PS2 abgespeichert. Jedem der Parametersätze PS1 , PS2 ist ein spezifisches Signal zugeordnet. Empfängt die Elektronikeinheit EL ein solches Signal, so lädt diese den entsprechenden Parametersatz PSSt , PS1 , PS2 und betreibt das Feldgerät fortan mit dem neu geladenen Parametersatz PSSt , PS1 , PS2 .
-
Das Signal kann prinzipiell auf drei Arten generiert, bzw. an die Elektronikeinheit EL übermittelt werden:
-
In einem ersten Fall wird das Signal über das Kommunikationsnetzwerk KN an das Feldgerät FG, bzw. an dessen Elektronikeinheit EL übermittelt. Das Signal wird beispielsweise von einer Bedieneinheit BE, welche beispielsweise ein Laptop oder ein mobiles Endgerät ist, oder von einem weiteren Netzwerkteilnehmer an das Feldgerät FG übermittelt.
-
In einem zweiten Fall ist das Feldgerät FG mit einer weiteren Sensoreinheit oder einem weiteren Feldgerät, beispielsweise über das Kommunikationsnetzwerk KN, verbunden. Die weitere Sensoreinheit, bzw. das weitere Feldgerät, erfasst eine Umgebungsgröße des Feldgeräts, insbesondere einen Temperaturwert und/oder einen Helligkeitswert. Bei Über- und/oder Unterschreiten zumindest eines vorbestimmten Grenzwerts generiert die weitere Sensoreinheit, bzw. das weitere Feldgerät ein dem Grenzwert zugeordnetes Signal zu generieren und übermittelt dieses an die Elektronikeinheit EL des Feldgeräts FG.
-
In einem dritten Fall umfasst das Feldgerät einen Zeitgeber, beispielsweise in Gestalt einer Echtzeituhr RCT (engl. „real time clock“). Zu einem oder mehreren festgelegten Zeitpunkten, welche ein Datum und/oder eine Uhrzeit umfassen, wird ein dem jeweiligen Zeitpunkt zugeordnetes Signal generiert.
-
Das Feldgerät FG wird solange auf Grundlage des neu geladenen Parametersatzes PSSt , PS1 , PS2 betrieben, bis ein weiteres Signal von der Elektronikeinheit EL empfangen wird.
-
Im Folgenden sind drei Beispiele für Parameter und ein jeweils passendes Anwendungsbeispiel genannt:
- In einem ersten Anwendungsfall stellen die Parameter Einstellungen für die Sensoreinheit SE dar. Mittels der Parameter kann ein Messmodus der Sensoreinheit SE, sowie Grenzwerte für die Messung festgelegt werden. Auch Einstellungen hinsichtlich Warnmeldungen (bei Unter-, bzw. Überschreiten der Grenzwerte) und Diagnosemeldungen sind in diesem Punkt einbegriffen. Es ist beispielsweise vorgesehen, dass die Messstelle nur werktags in Betrieb genommen wird. Ein mit dem Prozessmedium befüllter Behälter, an welchem das Feldgerät FG angebracht ist und dessen Füllstand von der Sensoreinheit SE des Feldgeräts bestimmt wird, wird beispielsweise am Wochenende nicht befüllt und/oder entleert. Zu Beginn des Wochenendes wird von dem Zeitgeber ein Signal erzeugt, woraufhin das Feldgerät FG auf Basis eines neu geladenen Parametersatzes PSSt , PS1 , PS2 betrieben wird. Dieser legt fest, dass die Messrate niedrig eingestellt wird, so dass ein großer Zeitabstand zwischen zwei Messzeitpunkten entsteht, wodurch Energie gespart wird. Zum Beginn einer neuen Woche gibt der Zeitgeber RCT ein entsprechendes Signal aus, woraufhin ein neuer Parametersatz PSSt , PS1 , PS2 geladen wird, welcher eine vergleichsweise hohe Messrate festlegt.
-
In einem zweiten Anwendungsfall stellen die Parameter Einstellungen für die Anzeigeeinheit AE dar, insbesondere hinsichtlich einer Menüdarstellung auf der Anzeigeeinheit, einer Helligkeitsstufe der Anzeigeeinheit und/oder einer Darstellungsform von Informationen auf der Anzeigeeinheit. Beispielsweise kann abends/nachts, bzw. bei Erkennen einer Veränderung der Lichtverhältnisse mittels eines externen Sensors, die Helligkeit des Displays entsprechend angepasst, beispielsweise erhöht, werden.
-
In einem dritten Anwendungsfall stellen die Parameter Sicherheitseinstellungen dar und definieren beispielsweise einen Zugriffscode, welcher bei einem Zugriff auf das Feldgerät FG abgefragt wird. Als Zugriff ist beispielsweise ein Bedienzugriff auf das Feldgerät FG, bzw. auf Komponenten des Feldgeräts FG definiert. In einem solchen Zugriffsfall ist die Eingabe des Zugriffscodes erforderlich. Bei Ausbleiben der Eingabe oder bei Eingabe eines falschen Codes wird der Zugriff verweigert. Der Wechsel des Zugriffscodes über den Parametersatz PSSt , PS1 , PS2 kann an die Schichtzeiten des Servicepersonals gekoppelt sein.
-
Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Anwendungsfälle beschränkt ist und eine Vielzahl weiterer Anwendungen ermöglicht. Außerdem ist in der Realität eine Vielzahl weiterer Parameter vorhanden, welche in den Parametersätzen PSSt , PS1 , PS2 enthalten sein können.
-
Bezugszeichenliste
-
- AE
- Anzeigeeinheit
- BE
- Bedieneinheit
- EL
- Elektronikeinheit
- FG
- Feldgerät
- KN
- Kommunikationsnetzwerk
- MB
- Hauptplatine
- PSSt, PS1, PS2
- Parametersätze
- RCT
- Zeitgeber
- SE
- Sensoreinheit
- SN
- Schnittstelle
- SP
- Speichereinheit
