DE102019118839A1 - Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik (10) umfassend die folgenden Verfahrensschritte:- Verbinden einer Zweidrahtleitung (20) mit einer Eingangsklemme (14) des Feldgerätes (10);- Einstellen eines minimalen Stromwerts (Imin) an der Eingangsklemme (14) des Feldgerätes in einer Initialisierungsphase (S200);- Messen eines maximalen Spannungswertes (UTmax) an der Eingangsklemme (14) in der Initialisierungsphase;- Ermitteln einer minimalen Zusatzleistung (Pzu), die dem Feldgerät an der Eingangsklemme (14) zugeführt wird und die dem Feldgerät zum Ausführen zumindest einer Zusatzfunktionalität zur Verfügung steht;- Aktivieren/Einschalten eines Zusatzmodules (11) durch die Recheneinheit (17), wenn die ermittelte minimale Zusatzleistung (Pzu) größer gleich einer zum Betreiben des Zusatzmodules (11) notwendigen Betriebsleistung (P11) ist, wobei durch das Aktivieren/Einschalten des Zusatzmodules (11) eine entsprechende Zusatzfunktionalität durch das Feldgerät in dem Messbetrieb ausgeführt wird (S500).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik, ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen und ein System der Automatisierungstechnik.
  • In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, etc., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten.
  • Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
  • Gegenwärtig werden in einer Vielzahl der bestehenden Automatisierungsanlagen noch sogenannten Zweileiterfeldgeräte eingesetzt. Diese sind über eine Zweidrahtleitung, d.h. eine Leitung mit zwei separat ausgebildeten Adern, zu einer übergeordneten Einheit, bspw. eine Steuereinheit SPS bzw. Leitsystem, verbunden. Die Zweileiterfeldgeräte sind dabei derartig ausgebildet, dass die Mess- bzw. Stellwerte als Haupt-Prozessvariable über die Zweidrahtleitung bzw. das Zweileiterkabel analog in Form eines 4-20 mA Schleifenstroms bzw. Stromsignals kommuniziert, d.h. übertragen, werden. Hierbei wird ein Schleifenstrom der Zweidrahtleitung entsprechend der erfassten Prozessgröße durch das Feldgerät bzw. die übergeordnete Einheit auf einen spezifischen Wert gestellt.
  • Zur Übertragung aller anderen Daten hat sich insbesondere das HART Protokoll bewährt, bei dem analogen Stromsignal von 4-20 mA ein Frequenzsignal als digitales Zweileitersignal zur Datenübertragung überlagert wird. Gemäß des HART Protokolls wird zwischen 1200 Hz und 2400 Hz zur Datenübertragung umgeschaltet, wobei die niedriger Frequenz für eine logische „0“ und die höhere Frequenz für eine logische „1“ steht. Auf diese Weise bleibt das sich nur langsam veränderliche analoge Stromsignal von der Frequenzüberlagerung unberührt, so dass mittels HART analoge und digitale Kommunikation vereint wird.
  • Neben der Datenübertragung dient die Zweidrahtleitung auch zur Versorgung des Zweileiterfeldgerätes. Hierbei wird einer Feldgeräteelektronik, die über eine Anschlussklemme an die Zweidrahtleitung angeschlossen ist, eine zum Betrieb benötigte Leistung in Form einer Klemmenspannung, die über der Anschlussklemme anliegt, und eines Schleifenstroms, der über die Anschlussklemme fließt, zur Verfügung gestellt.
  • Bei Zweileiterfeldgeräten ist die zur Verfügung stehende Leistung meist schon für das Betreiben von Grundfunktionalitäten kritisch. Hinzu kommt, dass neuere Zweileiterfeldgeräte immer mehr Funktionalitäten bieten sollen. Diese Zusatzfunktionalitäten, z.B. erweiterte Messmodi, Datenübertragung per Funk, etc. können aber nur dann aktiviert werden, wenn dem Zweileiterfeldgerät genügend Leistung zur Verfügung steht. Aus diesem Grund sind eine Ermittlung und Überwachung der zur Verfügung stehenden Leistung unumgänglich.
  • Problematisch hierbei ist, dass die verfügbare Leistung von der Klemmspannung und dem gestellten Strom abhängig ist, wobei sich ein Stromwert wiederum in Abhängigkeit eines Messwertes der Prozessgröße sehr schnell ändern kann. Zusätzlich wirken sich externe Mess- oder Kommunikationswiderstände, hohe Leitungswiderstände oder ähnliches ebenfalls auf die Klemmspannung aus. Um trotzdem Grund- und Zusatzfunktionalitäten gewährleisten zu können, wird für gewöhnlich eine Schaltung zur schnellen Überwachung der Eingangsleistung in die Geräte integriert. Durch die Kenntnis der Eingangsleistung zu jeder Zeit, können, in dem Fall, dass neben der zur Ausführung der Grundfunktionalität benötigten Leistung noch Leistung zur Verfügung steht (Zusatzleistung), Zusatzfunktionalitäten aktiviert bzw. eingeschaltet werden. Die Kenntnis der aktuell zur Verfügung stehenden Leistung bedeutet aber auch eine erhöhte System last für das Feldgerät, insbesondere eine Recheneinheit des Feldgerätes. Ferner werden Hardwaremodule bzw. elektronische Komponenten benötigt, die eine schnelle Reaktionszeit aufweisen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfachere Möglichkeit aufzuzeigen, eine Zusatzfunktionalität in Abhängigkeit einer zur Verfügung stehenden Zusatzleistung in einem Zweileiterfeldgerät zu aktivieren bzw. einzuschalten.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dem Feldgerät der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 9 und dem System der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 10.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik welches dazu eingerichtet ist, einen Mess- und/oder Stellwert zu Erfassen bzw. zu Stellen und über ein 4-20mA Signal auf einer Zweidrahtleitung zu übertragen und mit mehreren separat schaltbaren elektrischen Zusatzmodulen zum Ausführen jeweils einer Zusatzfunktionalität in einem Messbetrieb, umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
    • - Verbinden der Zweidrahtleitung mit einer Eingangsklemme des Feldgerätes, umso das Feldgerät mit einer externen Spannungsquelle zu verbinden;
    • - Einstellen eines minimalen Stromwerts an der Eingangsklemme des Feldgerätes durch eine Stromstelleinheit des Feldgerätes in einer Initialisierungsphase;
    • - Messen eines maximalen Spannungswertes an der Eingangsklemme durch eine Spannungsmesseinheit des Feldgerätes in der Initialisierungsphase, wobei der maximale Spannungswert bei dem eingestellten minimalen Stromwert gemessen wird;
    • - Ermitteln einer minimalen Zusatzleistung, die dem Feldgerät an der Eingangsklemme zugeführt wird und die dem Feldgerät zum Ausführen zumindest einer Zusatzfunktionalität zur Verfügung steht durch eine Recheneinheit, insbesondere einen Mikroprozessor, des Feldgerätes, wobei die Ermittlung der minimalen Zusatzleistung (Pzu ) anhand zumindest des bei dem eingestellten minimalen Stromwert gemessenen maximalen Spannungswertes (UTmax ) durchgeführt wird;
    • - Aktivieren/Einschalten eines Zusatzmodules von den mehreren Zusatzmodulen durch die Recheneinheit, wenn die ermittelte minimale Zusatzleistung größer gleich einer zum Betreiben des Zusatzmodules notwendigen Betriebsleistung ist, wobei durch das Aktivieren/Einschalten des Zusatzmodules eine entsprechende Zusatzfunktionalität durch das Feldgerät in dem Messbetrieb ausgeführt wird.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass das Feldgerät in der Initialisierungsphase aus SIL-Gründen mit einem minimalen Stromwert (Fail Low) startet, welcher unterhalb eines einen Messwert repräsentierenden Stromwertes liegt. Beispielsweise kann der minimale Stromwert kleiner gleich 3,6 mA sein. Ferner geht die Erfindung davon aus, dass eine Erhöhung des Stromwertes um bspw. 1 mA deutlich mehr Eingangsleistung für das Feldgerät darstellt als eine Erhöhung des Spannungswertes an der Eingangsklemme um bspw. 1 V. Dies ist insofern gerechtfertigt, als dass diese Annahme messtechnisch verifiziert werden konnte. So kann gezeigt werden, dass dem Feldgerät eine Zusatzleistung von ca. 3 mW bei einer Erhöhung des Spannungswertes an der Eingangsklemme um 1 V und bei einer Erhöhung des Stromwertes um 1 mA dem Feldgerät eine Zusatzleistung von ca. 8,5 mW zur Verfügung steht. Ebenfalls messtechnisch gezeigt werden konnte, dass sich die Erhöhung des Stromwertes erst ab einem Gesamtwiderstand deutlich größer 2,5 Kiloohm negativ auf einen Spannungswert an der Eingangsklemme auswirkt. Da ein externer Gesamtwiderstand von größer 2,5 Kiloohm jedoch außerhalb der gängigen Normen, Standards und/oder Spezifikationen befindet, kann dieser Fall in der praktischen Anwendung ausgeschlossen werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass in dem Fall, dass abzüglich der zum Betreiben des aktivierten/eingeschalteten Zusatzmodules bereits benötigten Betriebsleistung noch genügend Leistung von der ermittelten Zusatzleistung zur Verfügung steht, weitere von den mehreren Zusatzmodulen aktiviert/eingeschaltet werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass jedem Zusatzmodule eine spezifische Betriebsleistung zugeordnet wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die zum Betreiben des jeweiligen Zusatzmodules benötigte Betriebsleistung in dem Feldgerät, insbesondere der Recheneinheit oder einem Speicherelement, hinterlegt wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Reihenfolge, in der die Zusatzmodule bei ausreichender Leistung aktiviert/eingeschaltet werden, fest vorgegeben ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ferner die folgenden Verfahrensschritte vor:
    • - Einstellen des minimalen Stromwerts an der Eingangsklemme des Feldgerätes durch die Stromstelleinheit des Feldgerätes in dem Messbetrieb;
    • - Messen eines maximalen Spannungswertes im Messbetrieb an der Eingangsklemme durch die Spannungsmesseinheit des Feldgerätes, wobei der maximale Spannungswert bei dem im Messbetrieb eingestellten minimalen Stromwert gemessen wird;
    • - Überprüfen, ob eine Änderung gegenüber dem minimalen Stromwert und dem maximalen Spannungswert in der Initialisierungsphase stattgefunden hat;
    • - Signalisieren der Änderung, falls eine festgestellt wurde.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass als minimaler Stromwert ein Wert kleiner gleich einem einen den minimalen Mess- und/oder Stellwert repräsentierenden Stromwert eingestellt wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Zusatzfunktionalitäten ausgewählt werden aus einer Aktivierung eines Displays des Feldgerätes, einer Aktivierung einer Funkschnittstelle des Feldgerätes oder einer Aktivierung einer Hintergrundbeleuchtung eines Displays.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Feldgerät der Automatisierungstechnik welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einer der zuvor beschrieben Ausführungsform auszuführen.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein System der Automatisierungstechnik umfassend:
    • - ein Feldgerät nach dem vorhergehenden Anspruch;
    • - eine externe Spannungsquelle;
    • - eine Zweidrahtleitung über die die externe Spannungsquellemit der Eingangsklemme des Feldgerätes verbunden ist,
    wobei ein externer Gesamtwiderstand einer externen Beschaltung des Feldgerätes, welche zumindest die externe Spannungsquelle und die Zweidrahtleitung umfasst, kleiner gleich 2,5 Kiloohm ist, wobei der externe Gesamtwiderstand zumindest einen Innenwiderstand der Spannungsquelle und einen Leitungswiderstand der Zweidrahtleitung umfasst.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • 1: ein System der Automatisierungstechnik bestehend aus einer Spannungsquelle, einem Feldgerät der Automatisierungstechnik und einer Zweidrahtleitung, die die Spannungsquelle und das Feldgerät miteinander verbindet,
    • 2: eine Spannungs-Strom-Kennlinie, in dem Spannungswerte gegenüber Stromwerten an der Eingangsklemme des Feldgerätes aufgetragen sind, und
    • 3: einen schematischen Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 zeigt ein System der Automatisierungstechnik bestehend aus einer Spannungsquelle, einem Feldgerät der Automatisierungstechnik und einer Zweidrahtleitung, die die Spannungsquelle und das Feldgerät miteinander verbindet.
  • Das Feldgerät umfasst eine Eingangsklemme 14 an der die Zweidrahtleitung 20 angeschlossen ist, eine Stromstelleinheit 15 zum Stellen eines Stromwertes I, eine Spannungsmesseinheit zum Erfassen einer Klemmspannung UT an der Eingangsklemme 14, und eine Recheneinheit 17, bspw. einen Mikroprozessor, zur Steuerung und/oder Auswertung.
  • Über die Zweidrahtleitung 12 ist die Eingangsklemme 14 und somit das Feldgerät 1 mit einer Spannungsquelle verbunden. Durch die Spannungsquelle 30 wird das Feldgerät 10 über die Zweidrahtleitung 20 mit Energie versorgt. Hierfür wird, in Abhängigkeit der Klemmenspannung UT , die an der Anschlussklemme 14 anliegt, und dem Strom I, der durch die Zweidrahtleitung fliest, dem Feldgerät eine Betriebsleistung zur Verfügung gestellt. Ferner werden über die Zweidrahtleitung Mess- und/oder Stellwerte übermittelt, bspw. zu einer übergeordneten Einheit, insbesondere einer SPS. Hierbei repräsentiert ein Stromwert zwischen 4 mA und 20 mA einen entsprechenden Mess- und/oder Stellwert. Hierbei repräsentiert ein Stromwert von 4mA (Imin, mess) einen minimalen Mess- und/oder Stellwert und 20 mA einen maximalen Mess und/oder Stellwert (Imax, mess). Aufgrund von Driften und Ungenauigkeiten sowie der Erkennung von Bereichsüberläufen wird für die Repräsentation der Größen üblicherweise ein etwas größerer Bereich zugelassen: 3,8...20,5 mA. Stromwerte die kleiner als 3,6 mA bzw. größer als 21 mA sind, sollen der übergeordneten Einheit nicht mehr als Repräsentation des Mess- und/oder Stellwertes, sondern als Fehlerinformation des Feldgerätes dienen.
  • Ferner umfasst das Feldgerät 10 ein oder mehrere Zusatzmodule 11, 12, 13, von denen jedes dazu eingerichtet ist, eine Zusatzfunktionalität auszuführen. Die Zusatzmodule 11, 12, 13 sind separat aktivierbar. Beispielsweise können die Zusatzmodule 11, 12, 13 durch die Recheneinheit 17 aktiviert werden. Durch das Aktivieren eines Zusatzmodules wird auf dem Feldgerät 101 eine Zusatzfunktionalität ausgeführt, die bei einer Grundfunktionalität des Feldgerätes 0 nicht vorhanden ist. Die Grundfunktionalität umfasst hierbei das reine Messen und/oder Stellen der Prozessgröße. Zusatzfunktionalitäten können beispielsweise sein: das Aktivieren eines Displays am Feldgerät 11, das Aktivieren einer Funkschnittstelle 12, bspw. einer Funkschnittstelle gemäß einem Bluetooth-Standard, insbesondere Bluetooth Low Energy und/oder das Aktivieren einer Hintergrundbeleuchtung 13.
  • Die Aktivierung der einzelnen Zusatzmodule erfolgt durch die Recheneinheit und hängt davon ab, ob eine zum Betreiben des jeweiligen Zusatzmodules notwendige Zusatzleistung für das entsprechende Zusatzmodul vorhanden ist.
  • Hierzu wird erfindungsgemäß eine minimale Zusatzleistung Pzu, die dem Feldgerät 10 an der Eingangsklemme 14 bereitgestellt wird und die dem Feldgerät zum Ausführen zumindest einer Zusatzfunktionalität im Messbetrieb immer zur Verfügung steht ermittelt. Anders ausgedrückt, es wird die Zusatzleistung ermittelt die in einem worst-case Szenario im eigentlichen Messbetrieb immer noch zum Betreiben eines Zusatzmodules 11, 12, 13 zur Verfügung steht. Die Ermittlung der minimal zur Verfügung stehenden Zusatzleistung („worst-case Leistung“) Pzu wird in der Initialisierungsphase des Feldgerätes 10 durchgeführt. In der Initialisierungsphase wird bzw. muss aus SIL-Gründen durch die Stromstelleinheit 15 des Feldgerätes 10 ein Fehlerstromwert kleiner gleich 3,6 mA (I < 3,6mA) eingestellt werden. Dieser Fehlerstromwert entspricht dem minimal möglichen Stromwert Imin und ein dazu korrespondierender maximaler Spannungswert UTmax kann durch die Spannungsmesseinheit 16 gemessen werden. Der minimale Stromwert Imin und der maximale Spannungswert UTmax ergeben eine minimale Eingangsleistung Pmin, die dem Feldgerät an der Eingangsklemme 14 im Messbetrieb immer zur Verfügung steht, da eine Erhöhung des Stromwertes um bspw. 1 mA deutlich mehr Eingangsleistung für das Feldgerät darstellt als eine Erhöhung des Spannungswertes an der Eingangsklemme um bspw. 1 V.
  • 2 zeigt exemplarisch eine typische Spannungs-Strom-Kennlinie, in dem Spannungswerte gegenüber Stromwerten an der Eingangsklemme 14 des Feldgerätes aufgetragen sind. Ebenfalls in 2 ist der Punkt A dargestellt, der den minimalen Stromwert Imin und den maximalen Spannungswert UTmax bei Initialisierung des Feldgerätes 10 kennzeichnet. Aus 2 wird der 4-20 mA Bereich ersichtlich, in dem das Feldgerät 10 im Messbetrieb, d.h. nach der Initialisierungsphase, die Mess- und/oder Stellwert überträgt. Ebenfalls ist der Gesamtwiderstand RGesamt der das System aus Feldgerät 10, Zweidrahtleitung 20 und externer Spannungsquelle 30 ersichtlich. Der Gesamtwiderstand RGesamt umfasst dabei einen ersten und zweiten Leitungswiderstand RL1 , RL2 der Zweidrahtleitung, einen Innenwiderstand der Spannungsquelle Ri und optional einen Mess- bzw. Kommunikationswiderstand RShunt , der in die Zweidrahtleitung eingebracht werden kann. Ein derartige Mess- bzw. Kommunikationswiderstand RShunt kann einen Widerstandswert von ca. 150-600 Ohm, bevorzugt von ca. 200-500 Ohm, besonders bevorzugt von ca. 220-500 Ohm aufweisen.
  • Wie eingangs beschrieben, wirkt sich die Erhöhung des Stromwertes erst ab einem externen Gesamtwiderstand deutlich größer 2,5 Kiloohm negativ auf den Spannungswert an der Eingangsklemme aus. Da dieser Fall jedoch nicht weiter relevant ist, kann die minimale Eingangsleistung anhand des maximalen Spannungswerts bei minimalen Stromwert ermittelt werden.
  • Zur Ermittlung der minimal zur Verfügung stehenden Zusatzleistung Pzu kann die Recheneinheit 17 eine Differenz aus dem maximalen Spannungswert UTmax und einer für das Feldgerät spezifisch vorgegebenen minimalen Klemmenspannung bilden. Die Differenz ergibt eine „zusätzliche“ Eingangsspannung Uadd. Die „zusätzliche“ Eingangsspannung Uadd kann mit einem für das jeweilige Feldgerät spezifischen Gerätefaktor multipliziert werden und resultiert in einer dem Feldgerät zusätzlich zur Verfügung stehenden minimalen Zusatzleistung Pzu. Der Gerätefaktor kann beispielsweise ein mathematisch und/oder messtechnisch ermittelter Wert sein. Dieser ist in der Regel von Feldgerät zu Feldgerät unterschiedlich. Der Gerätefaktor kann ein spannungsabhängiger Wert mit der Einheit mW/V sein, der eine Leistungszunahme pro Spannungseinheit angibt. Beispielsweise kann der spannungsabhängige Gerätefaktor ca. 3,4 mW/V sein. Alternativ kann der Gerätefaktor ein stromabhängiger Wert mit der Einheit mW/A sein, der eine Leistungszunahme pro Stromeinheit angibt. Beispielsweise kann der stromabhängige Gerätefaktor ca. 8,7 mW/A sein.
  • Basierend auf der ermittelten Zusatzleistung Pzu kann die Recheneinheit 17 ein oder mehrere Zusatzmodule 11, 12, 13 aktivieren, wenn die zur Verfügung stehende Zusatzleistung Pzu größer gleich einer zum Betreiben des jeweiligen Zusatzmodules notwendige Betriebsleistung P11, P12, P13 ist. Die Zusatzmodule 11, 12, 13 können zum Betreiben jeweils unterschiedliche Betriebsleistungen P11, P12, P13 benötigen. Die Betriebsleistungen P11, P12, P13 können bspw. in einem Speicherelement 18 des Feldgerätes 10 hinterlegt sein, sodass die Recheneinheit 17 Zugriff darauf hat. Alternativ können die Betriebsleistungen P11, P12, P13 aber auch in der Recheneinheit 17 hinterlegt sein. Durch die Kenntnis der Betriebsleistungen P11, P12, P13 kann die Recheneinheit 17 die Zusatzmodule 11, 12, 13 bei ausreichend zur Verfügung stehender Zusatzleistung Pzu entsprechend aktivieren. Die Zusatzmodule 11, 12, 13 können dabei in einer festen Reihenfolge nacheinander aktiviert werden. Die Festlegung der Reihenfolge kann durch den Feldgerätehersteller während der Produktion des Feldgerätes 10 erfolgen.
  • Zur Überprüfung, ob sich das System aus Feldgerät 10, Zweidrahtleitung 20 und Spannungsquelle 30 seit der Initialisierungsphase verändert hat, kann in dem Messbetrieb eine erneute Ermittlung des maximalen Spannungswertes UTmax bei dem minimalen Stromwert Imin erfolgen.
  • Hierzu wird zunächst während des Messbetriebes der minimale Stromwert Imin an der Eingangsklemme 14 des Feldgerätes durch die Stromstelleinheit 15 des Feldgerätes eingestellt. Anschließend wird der maximale Spannungswert UTmax an der Eingangsklemme 14 durch die Spannungsmesseinheit 16 des Feldgerätes im Messbetrieb gemessen. Basierend auf dem gemessenen maximalen Spannungswert kann eine Überprüfung, ob eine Änderung gegenüber dem minimalen Stromwert Imin und dem maximalen Spannungswert UTmax in der Initialisierungsphase stattgefunden hat. Eine erkannte Änderung kann anschließend signalisiert werden. Derartige Änderungen können beispielsweise durch Korrosion an der Anschlussklemme auftreten.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Feldgerät der Automatisierungstechnik
    11
    Zusatzmodul, bspw. Display
    12
    Zusatzmodul, bspw. Funkschnittstelle
    13
    Zusatzmodul, bspw. Hintergrundbeleuchtung für Display
    14
    Eingangsklemme
    15
    Stromstelleinheit
    16
    Spannungsmesseinheit
    17
    Recheneinheit, bspw. Mikroprozessor
    18
    Speicherelement
    20
    Zweidrahtleitung
    30
    Externe Spannungsquelle, bspw. SPS
    RL1
    Erster Leitungswiderstand
    RL2
    Zweiter Leitungswiderstand
    RShunt
    Messwiderstand
    Ri
    Innenwiderstand der Spannungsquelle
    RGesamt
    Gesamtwiderstand
    I
    Stromwert
    Imin
    Minimaler Stromwert
    Imin,mess
    Minimaler den Mess- und/oder Stellwert repräsentierender Stromwert
    Imax,mess
    Maximaler den Mess- und/oder Stellwert repräsentierender Stromwert
    Imax
    Maximaler Stromwert
    Udd
    Zusätzliche Eingangsspanung
    UT
    Klemmspannung
    UTmax
    Maximaler Spannungswert
    Pzu
    Minimale Zusatzleistung
    P11
    Betriebsleistung erstes Zusatzmodul
    P12
    Betriebsleistung zweites Zusatzmodul
    P13
    Betriebsleistung drittes Zusatzmodul
    S100-S900
    Verfahrensschritte

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik (10) welches dazu eingerichtet ist, einen Mess- und/oder Stellwert zu Erfassen bzw. zu Stellen und über ein 4-20mA Signal auf einer Zweidrahtleitung (20) zu übertragen und mit mehreren separat schaltbaren elektrischen Zusatzmodulen (11, 12, 13) zum Ausführen jeweils einer Zusatzfunktionalität in einem Messbetrieb, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: - Verbinden der Zweidrahtleitung (20) mit einer Eingangsklemme (14) des Feldgerätes (10), umso das Feldgerät (10) mit einer externen Spannungsquelle (30) zu verbinden (S100); - Einstellen eines minimalen Stromwerts (Imin) an der Eingangsklemme (14) des Feldgerätes durch eine Stromstelleinheit (15) des Feldgerätes in einer Initialisierungsphase (S200); - Messen eines maximalen Spannungswertes (UTmax) an der Eingangsklemme (14) durch eine Spannungsmesseinheit (16) des Feldgerätes in der Initialisierungsphase, wobei der maximale Spannungswert (UTmax) bei dem eingestellten minimalen Stromwert (Imin) gemessen wird (S300); - Ermitteln einer minimalen Zusatzleistung (Pzu), die dem Feldgerät an der Eingangsklemme (14) zugeführt wird und die dem Feldgerät zum Ausführen zumindest einer Zusatzfunktionalität zur Verfügung steht durch eine Recheneinheit (17), insbesondere einen Mikroprozessor, des Feldgerätes (S400), wobei die Ermittlung der minimalen Zusatzleistung (Pzu) anhand zumindest des bei dem eingestellten minimalen Stromwert gemessenen maximalen Spannungswertes (UTmax) durchgeführt wird; - Aktivieren/Einschalten eines Zusatzmodules (11) von den mehreren Zusatzmodulen (11, 12, 13) durch die Recheneinheit (17), wenn die ermittelte minimale Zusatzleistung (Pzu) größer gleich einer zum Betreiben des Zusatzmodules (11) notwendigen Betriebsleistung (P11) ist, wobei durch das Aktivieren/Einschalten des Zusatzmodules (11) eine entsprechende Zusatzfunktionalität durch das Feldgerät in dem Messbetrieb ausgeführt wird (S500).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, dass abzüglich der zum Betreiben des aktivierten/eingeschalteten Zusatzmodules (11) bereits benötigten Betriebsleistung noch genügend Leistung von der ermittelten Zusatzleistung (Pzu) zur Verfügung steht, weitere von den mehreren Zusatzmodulen (12, 13) aktiviert/eingeschaltet werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedem Zusatzmodule (11, 12, 13) eine spezifische Betriebsleistung (P11, P12, P13) zugeordnet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zum Betreiben des jeweiligen Zusatzmodules benötigte Betriebsleistung (P11, P12, P13) in dem Feldgerät, insbesondere der Recheneinheit (17) oder einem Speicherelement (18), hinterlegt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Reihenfolge, in der die Zusatzmodule (11, 12, 13) bei ausreichender Leistung aktiviert/eingeschaltet werden, fest vorgegeben ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner umfassend die folgenden Verfahrensschritte: - Einstellen des minimalen Stromwerts (Imin) an der Eingangsklemme (14) des Feldgerätes durch die Stromstelleinheit (15) des Feldgerätes in dem Messbetrieb (S600); - Messen eines maximalen Spannungswertes (UTmax) im Messbetrieb an der Eingangsklemme (14) durch die Spannungsmesseinheit (16) des Feldgerätes, wobei der maximale Spannungswert (UTmax) bei dem im Messbetrieb eingestellten minimalen Stromwert (Imin) gemessen wird (S700); - Überprüfen, ob eine Änderung gegenüber dem minimalen Stromwert und dem maximalen Spannungswert in der Initialisierungsphase stattgefunden hat (S800); - Signalisieren der Änderung, falls eine festgestellt wurde (S900).
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als minimaler Stromwert (Imin) ein Wert kleiner gleich einem einen den minimalen Mess- und/oder Stellwert repräsentierenden Stromwert (Imin,mess) eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusatzfunktionalitäten ausgewählt werden aus einer Aktivierung eines Displays des Feldgerätes, einer Aktivierung einer Funkschnittstelle des Feldgerätes oder einer Aktivierung einer Hintergrundbeleuchtung eines Displays.
  9. Feldgerät der Automatisierungstechnik welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  10. System der Automatisierungstechnik umfassend: - ein Feldgerät (10) nach dem vorhergehenden Anspruch; - eine externe Spannungsquelle (30); - eine Zweidrahtleitung (20) über die die externe Spannungsquelle (30) mit der Eingangsklemme (14) des Feldgerätes (10) verbunden ist, wobei ein externer Gesamtwiderstand (RGesamt) einer externen Beschaltung des Feldgerätes, welche zumindest die externe Spannungsquelle (30) und die Zweidrahtleitung (20) umfasst, kleiner gleich 2,5 Kiloohm ist, wobei der externe Gesamtwiderstand (RGesamt) zumindest einen Innenwiderstand (Ri) der Spannungsquelle und einen Leitungswiderstand der Zweidrahtleitung (RL1, RL2) umfasst.
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