DE102019205516B3

DE102019205516B3 - Automatische Bestimmung der Messrate zur Erfassung einer Prozessvariable

Info

Publication number: DE102019205516B3
Application number: DE102019205516.8A
Authority: DE
Inventors: Juan Garcia; Ralf Höll
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: CN113825986A; WO2020212185A1; US12019090B2; US20220206034A1

Abstract

Es wird ein Feldgerät (100) zur Ermittlung einer Prozessvariable vorgeschlagen. Das Feldgerät weist eine Sensoreinheit (102), die dazu eingerichtet ist, einen Messwert der Prozessvariable zu erfassen, eine Kommunikationseinheit (110), welche dazu eingerichtet ist, den Messwert an einen Empfänger zu übermitteln, und eine Positionsbestimmungseinheit (108) auf, die dazu eingerichtet ist, eine geographische Position des Feldgeräts zu ermitteln. Ferner verfügt das Feldgerät über eine Steuereinheit (106), welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer aktuellen geographischen Position des Feldgeräts eine aktuelle Messrate festzulegen, mit welcher die Sensoreinheit (102) Messwerte der Prozessvariable erfasst, und/oder eine aktuelle Datenübertragungsrate festzulegen, mit welcher die Kommunikationseinheit (110) Messwerte an den Empfänger übermittelt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Feldgerät zur Erfassung einer Prozessvariable und/oder Messung eines Messwerts einer Prozessvariable im Bereich der Prozessautomation, der Fabrikautomation und/oder der Prozessindustrie. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Feldgeräts.
Hintergrund der Erfindung
Moderne Feldgeräte in der Prozessautomation, der Fabrikautomation und/oder der Prozessindustrie sind zunehmend vernetzt und können zum einen untereinander und zum anderen mit übergeordneten Empfängern und/oder Systemen kommunizieren. Beispielsweise können erfasste Messdaten, Messwerte, Parametrierdaten und/oder Diagnosedaten der Feldgeräte über drahtlose Kommunikationswege, wie z.B. Bluetooth, WLAN, LoRa, LPWAN, GSM, GPRS, UMTS, LTE oder dergleichen, an entsprechende Empfänger, Empfangsgeräte, Systeme und/oder Gateways übermittelt werden. Die Kommunikation wird hierbei prinzipiell in zwei unterschiedliche Bereiche unterteilt, nämlich dem Ferndistanzbereich und dem Nahdistanzbereich.
Eine drahtlose Kommunikation im Ferndistanzbereich erfolgt in der Regel, wenn sich das Feldgerät mit Funkunterstützung im Bereich von entsprechenden Funkzellen befindet. Die eigentliche Kommunikation im Ferndistanzbereich kann hierbei beispielsweise über ein Mobilfunknetz (z.B. GSM, GPRS, UMTS, LTE, 5G oder zukünftiger Standards oder dergleichen) und/oder über eine Internetverbindung erfolgen. Über derartige Kommunikationswege und/oder Kommunikationsnetze können Daten über nahezu beliebige Distanzen hinweg übertragen werden.
Dagegen erfolgt eine drahtlose Kommunikation im Nahdistanzbereich in der Regel unter Verwendung funkbasierter Kommunikationsverbindungen, wie beispielsweise einer Bluetooth- oder Bluetooth LE-Verbindung („Low Energy“, LE). Nähert sich beispielsweise ein Empfänger, etwa ein mobiles, drahtlose Bediengerät (z.B. ein Smartphone, ein Tablet, ein Laptop oder dergleichen), einem Feldgerät mit drahtloser Funkschnittstelle, so können Daten über die Funkschnittstelle des Feldgeräts mit dem Bediengerät ausgetauscht werden. Typische Distanzen, über welche Daten im Nahdistanzbereich drahtlos übertragen werden, können etwa in einem Bereich von 25 m bis 50 m liegen.
Dokument DE 10 2007 061 239 B4 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung drahtloser Kommunikation innerhalb eines verteilten Prozesssteuerungssystems, insbesondere ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk sowie ein Verfahren zur Überwachung eines drahtlosen Prozesssteuerungsnetzwerks.
Dokument US 2015/0287318 A1 betrifft ein industrietaugliches mobiles elektronisches Gerät, welches einem Benutzer die drahtlose Interaktion mit industriellen Geräten für eine Vielzahl von Zwecken ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Mit Ausführungsformen der Erfindung kann in vorteilhafter Weise ein verbessertes Feldgerät bereitgestellt werden. Das Feldgerät kann im Kontext der vorliegenden Offenbarung ein Messgerät und/oder ein Sensor zur Erfassung einer Prozessvariable sein.
Dies wird insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche ermöglicht. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Feldgerät zur Ermittlung einer Prozessvariable, etwa im Bereich der Prozessautomation, der Fabrikautomation und/oder der Prozessindustrie. Das Feldgerät weist eine Sensoreinheit auf, die dazu eingerichtet ist, einen Messwert der Prozessvariable zu erfassen, zu bestimmen, zu messen und/oder zu ermitteln. Ferner weist das Feldgerät eine Kommunikationseinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, den Messwert an einen Empfänger zu übermitteln, zu übertragen und/oder zu senden. Insbesondere kann die Kommunikationseinheit dazu eingerichtet sein, den Messwert drahtlos und/oder über ein Drahtlosnetzwerk an den Empfänger zu übermitteln, zu übertragen und/oder zu senden. Des Weiteren verfügt das Feldgerät über eine Positionsbestimmungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine geographische Position und/oder Lage des Feldgeräts zu ermitteln und/oder zu bestimmen. Ferner verfügt das Feldgerät über eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit und/oder basierend auf einer aktuellen geographischen Position und/oder Lage des Feldgeräts eine aktuelle Messrate festzulegen, mit welcher die Sensoreinheit Messwerte der Prozessvariable erfasst, und/oder eine aktuelle Datenübertragungsrate festzulegen, mit welcher die Kommunikationseinheit Messwerte an den Empfänger übermittelt. Die Steuereinheit kann hierbei insbesondere automatisiert und/oder automatisch die Messrate und/oder die Datenübertragungsrate basierend auf der aktuellen geographischen Position des Feldgeräts festlegen.
Die Messrate kann hier und im Folgenden eine Häufigkeit und/oder Anzahl von pro Zeiteinheit durchgeführten und/oder durchzuführenden Messungen bezeichnen. Die Messrate kann somit spezifizieren, wie oft pro Zeiteinheit ein Messwert mit dem Feldgerät erfasst und/oder gemessen wird. Analog kann die Datenübertragungsrate eine Häufigkeit und/oder Anzahl von Übertragungen eines Messwertes an den Empfänger pro Zeiteinheit bezeichnen. Die Datenübertragungsrate kann somit spezifizieren, wie oft pro Zeiteinheit ein Messwert mit dem Feldgerät an den Empfänger übermittelt und/oder gesendet wird.
Das erfindungsgemäße Feldgerät kann dazu eingerichtet sein, die aktuelle Messrate und/oder die aktuelle Datenübertragungsrate entsprechend der aktuellen geographischen Position des Feldgeräts anzupassen, zu variieren, einzustellen und/oder zu verändern, insbesondere bedarfsgerecht. Die aktuelle geographische Position kann hierbei diejenige Position und/oder Lage des Feldgeräts angeben und/oder bezeichnen, an welcher sich das Feldgerät aktuell befindet. Durch Anpassung der Messrate und/oder Datenübertragungsrate kann in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass nur bei Bedarf eine Messung durchgeführt wird, ein Messwert erfasst wird und/oder ein Messwert an den Empfänger übermittelt wird. Hierdurch kann insbesondere ein Energieverbrauch des Feldgeräts zur Durchführung von Messungen und/oder zur Datenübertragung signifikant reduziert werden. Dies kann insbesondere bei batteriebetriebenen Feldgeräten von Vorteil sein, da z.B. ein Interwall zum Austausch der Batterien vergrößert werden kann.
Das „Festlegen“ der Messrate durch die Steuereinheit kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Messrate basierend auf der aktuellen geographischen Position zu bestimmen, zu ermitteln und/oder einzustellen. Auch kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die Sensoreinheit anzuweisen, entsprechend der aktuellen Messrate Messwerte der Prozessvariable zu ermitteln. Hierzu kann die Steuereinheit beispielsweise einen Zeitpunkt für eine nächste Ermittlung eines Messwertes und/oder einen zeitlichen Abstand zweier zeitlich aufeinanderfolgender Messungen (bzw. Ermittlungen von Messwerten) basierend auf der aktuellen geographischen Position festlegen und/oder einstellen.
Analog kann das „Festlegen“ der der Datenübertragungsrate durch die Steuereinheit hier und im Folgenden bedeuten, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Datenübertragungsrate basierend auf der aktuellen geographischen Position zu bestimmen, zu ermitteln und/oder einzustellen. Auch kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die Kommunikationseinheit anzuweisen, entsprechend der aktuellen Datenübertragungsrate einen oder mehrere ermittelte Messwerte an den Empfänger zu übermitteln, zu senden und/oder zu übertragen. Hierzu kann die Steuereinheit beispielsweise einen Zeitpunkt für eine nächste Datenübertragung eines (nächsten) Messwertes und/oder einen zeitlichen Abstand zweier zeitlich aufeinanderfolgender Datenübertragungen, etwa zweier zeitlich nacheinander gemessener Messwerte, basierend auf der aktuellen geographischen Position festlegen und/oder einstellen.
Beispielsweise kann die Messrate mit der Datenübertragungsrate korrelieren und/oder korrespondieren. Ein Zeitpunkt für eine nächste Ermittlung eines Messwerts kann daher mit einem Zeitpunkt einer nächsten Datenübertragung und/oder einer nächsten Übermittlung des Messwerts an den Empfänger korrelieren und/oder korrespondieren. Die Messrate und die Datenübertragungsrate können jedoch auch unabhängig voneinander durch die Steuereinheit bestimmt, angepasst, eingestellt und/oder festgelegt werden.
Die Sensoreinheit kann allgemein eine Sensorik und/oder eine Sensorschaltung bezeichnen, welche zur Bestimmung einer oder mehrerer, beliebiger Prozessvariablen eingerichtet ist, wie beispielsweise zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter und/oder Tank, eines Füllstand eines Füllguts auf einer Halde, einer Temperatur eines Mediums (etwa in einem Behälter und/oder Tank), eines Druckes eines Mediums (etwa in einem Behälter und/oder Tank) und/oder eines Durchfluss eines Mediums. Auch kann die Prozessvariable einen Analyseparameter eines Mediums bezeichnen, wie beispielsweise eine Farbe eines Mediums, einen Schaumbildungsgrad eines Mediums, eine Dichte eines Mediums, einen pH-Wert eines Mediums und/oder einen beliebigen anderen Analyseparameter.
Das Feldgerät kann gemäß einer Ausführungsform ein Füllstandmessgerät, ein radarbasiertes Füllstandmessgerät, ein Temperaturmessgerät, ein Druckmessgerät, und/oder ein Durchflussmessgerät sein. Das Feldgerät kann alternativ oder in Ergänzung zur Ermittlung eines Analyseparameters, beispielsweise einer Farbe eines Mediums, eines Schaumbildungsgrads eines Mediums, einer Dichte eines Mediums, eines pH-Werts eines Mediums und/oder eines beliebigen anderen Analyseparameters, ausgestaltet sein.
Bei dem Empfänger kann es sich grundsätzlich um jede beliebige Art von Empfänger handeln. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann der Empfänger beispielsweise ein dem Feldgerät übergeordnetes System und/oder ein Empfangsgerät bezeichnen, welches Daten von dem Feldgerät, insbesondere Messwerte, empfangen und/oder sammeln kann. Beispielsweise kann der Empfänger ein Bediengerät, ein Smartphone, ein Laptop, ein PC, ein Computer, ein Tablet, eine Leitstelle, ein Controller, ein Datenmanagementsystem, eine Datenbank, ein Server und/oder ein Visualisierungssystem sein, in welchem Daten von einem oder mehreren Feldgeräten gesammelt werden können.
Zur Kommunikation des Feldgeräts mit dem Empfänger können beliebige Kommunikationsstandards für Nahdistanzkommunikation und/oder Ferndistanzkommunikation eingesetzt werden. Die Kommunikationseinheit kann insbesondere zur drahtlosen Kommunikation mit dem Empfänger eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Kommunikationseinheit über ein WLAN- (Wireless Local Area Network), ein GPRS- (General Packet Radio Service), ein Mobilfunk-, ein LTE- (Long Term Evolution), ein 3G-, ein 4G- ein 5G oder zukünftige Standards sein, ein NBIoT-, Zigbee, Sigfox ein LPWAN-, ein LoRa-, ein Bluetooth-, ein Bluetooth-LE-, ein Funk- und/oder ein Infrarot-Modul verfügen. Auch kann die Kommunikationseinheit über mehrere derartige Kommunikationsmodule verfügen, um über unterschiedliche Kommunikationsstandards Daten, insbesondere Messwerte, an den Empfänger (oder mehrere Empfänger) zu übermitteln. Alternativ oder in Ergänzung kann die Kommunikationseinheit auch zur drahtgebundenen Kommunikation mit dem Empfänger eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Kommunikationseinheit über ein Ethernet-Modul und/oder ein LAN-Modul (Local Area Network) verfügen. Auch kann die Kommunikationseinheit über einen Feldbus, wie beispielsweise einen HART Bus, einen Profibus, einen Foundation-Fieldbus-Bus, einen Modbus, einem SDI-12-Bus, einen EthernetIP-Bus, einem Profinet-Bus, einen IP basierten Bus, einen Ethernet-IP-Bus, einen seriellen Bus und/oder einen parallelen Bus mit dem Empfänger kommunizieren. Auch andere Kommunikationsverbindungen, z.B. über IO-Link, eine 4...20mA/HART-Schnittstelle und/oder eine USB-Verbindung, sind denkbar.
Die Erfindung kann insbesondere auf den nachfolgend beschriebenen Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Feldgeräte der Prozess- und/oder Fabrikautomation mit (z.B. drahtloser) Kommunikationseinheit und/oder Funkschnittstelle werden in vielen Bereichen der Industrie zunehmend eingesetzt. In der Regel sind die Feldgeräte dabei für eine bestimmte Anwendung oder Applikation eingerichtet, an dieser verbaut und/oder befestigt. In manchen Fällen befindet sich die Applikation mit den verbauten Feldgerät(en) in Bewegung. Eine solche Applikation ist beispielsweise die Füllstandmessung eines Mediums an und/oder in einem mobilen, beweglichen und/oder nicht ortsfesten Behälter und/oder Tank. Feldgeräte mit drahtloser Kommunikationsschnittstelle übertragen Daten drahtlos an Empfänger und/oder übergeordnete Systeme, wie zum Beispiel Controller (SPS, PLS, SCADA-System oder dergleichen), Server und/oder Visualisierungssysteme, welche optional auch Cloud-basiert sein können. Derartige Empfänger und/oder Systeme können beispielsweise zentral Daten von Feldgeräten sammeln, welche leitungsbasiert (z.B. über Ethernet, Profibus, Foundation Fieldbus, Modbus, EthernetIP, Profinet, HART oder dergleichen) und/oder auch drahtlos (z.B. über Bluetooth, WLAN, LoRa, GSM, GPRS, UMTS, LTE, 5G oder zukünftiger Standards oder dergleichen) übertragen werden können. Bei leitungsbasierter Kommunikation kann lokal und/oder über das Internet vernetzt auf die Daten zugegriffen werden. Bei drahtloser Kommunikation können Funksysteme verwendet werden, die Daten drahtlos, insbesondere über weite Strecken, an genannte Empfänger und/oder Systeme übermitteln können. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann vorgesehen sein, die Messrate des Feldgerätes in Abhängigkeit der Position und/oder Lage des Feldgerätes, insbesondere bei mobilen und/oder beweglichen Applikationen, zu bestimmen, festzulegen und/oder einzustellen. Beispielsweise kann es für Feldgeräte bei mobilen Applikationen Bereiche und/oder Zonen einer Fertigungs-, Produktions- und/oder Industrieanlage geben (z.B. im Bereich Chemie, Lebensmittel, Pharma, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau), welche sich hinsichtlich einer Dynamik und/oder einer Aktivität unterscheiden. Eine unterschiedliche Dynamik und/oder Aktivität einer solchen Zone kann mit einer unterschiedlichen Änderungsrate der Prozessvariable einhergehen, d.h. einer unterschiedlichen Änderung der Prozessvariable pro Zeiteinheit. Beispielsweise kann eine Fertigungs-, Produktions- und/oder Industrieanlage eine Lagerzone, in welcher z.B. ein Medium in Behältern und/oder Tanks gelagert wird, und eine Fertigungszone aufweisen, in welcher das Medium verarbeitet wird. Eine Aktivität und/oder Dynamik kann dabei in der Fertigungszone wesentlich höher sein als in der Lagerzone. Entsprechend kann eine Änderungsrate der Prozessvariable in der Fertigungszone höher als in der Lagerzone sein. Es kann daher von Vorteil sein, die Messrate und/oder die Datenübertragungsrate zu erhöhen, wenn sich das Feldgerät in der Fertigungszone befindet, und die Messrate und/oder Datenübertragungsrate entsprechend zu verringern, wenn sich das Feldgerät in der Lagerzone befindet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Messrate und/oder die Datenübertragungsrate bedarfsgerecht angepasst werden kann. Zum einen kann dies eine Effizienz eines Fertigungsprozesses steigern, da mehr Messwerte in einer Zone, in welcher sich die Prozessvariable in kurzen Zeitabständen ändern kann oder in welcher mehr Messwerte pro Zeiteinheit vorteilhaft sind, ermittelt werden und/oder über die Kommunikationseinheit übertragen werden. Zum anderen kann vermieden werden, dass in einer Zone, in welcher sich die Prozessvariable kaum oder gar nicht ändert, zu häufig Messwerte ermittelt und/oder übertragen werden. Dies kann wiederum eine Energieeinsparung mit sich bringen und/oder ein zu übertragendes Datenvolumen reduzieren. Die Funkbelastung und Funkkoexistenz im Funkraum kann ferner verbessert werden.
Insbesondere für mobile Applikationen oder Anwendungen, wie beispielsweise mobilen Feldgeräten an mobilen Behältern und/oder Tanks, kann dies von Vorteil sein, da hier die Feldgeräte häufig durch autarke Stromversorgung gespeist werden, wie beispielsweise einer Batterie-, Akku- und/oder Solar-Versorgung und/oder durch Energy Harvesting. Durch die bedarfsgerechte Anpassung der Messrate und/oder der Datenübertragungsrate kann ferner auf eine kabelgebundene Stromversorgung für ein Feldgerät verzichtet werden, was im Speziellen bei mobilen Anwendungen vorteilhaft sein kann, da dort eine kabelgebundene Stromversorgung mitunter nur aufwändig realisierbar sein kann. Derartige mobile Applikationen können sich dabei etwa im Innerem einer Werkshalle (z.B. einem Hallenbereich und/oder Fertigungsbereich) und/oder in Außenanlagen befinden. Durch die erfindungsgemäße Anpassung der Messrate und/oder Datenübertragungsrate des Feldgeräts können somit Messwerte und Informationen des Feldgeräts positionsabhängig in adäquater Menge und zum richtigen Zeitpunkt an den Empfänger übermittelt werden. Die Messwerte können daher in sinnvoller Menge und/oder in positionsabhängigen Zeitabständen ermittelt und/oder übertragen werden. Dies kann zu Energieeinsparungen führen, da Energie immer zum richtigen Zeitpunkt in adäquater Menge verwendet werden kann. Auch eine zu übertragende Datenmenge kann in vorteilhafter Weise reduziert werden.
Die Bestimmung, das Anpassen und/oder Festlegen der Messrate und/oder der Datenübertragungsrate durch die Steuereinheit des Feldgeräts in Abhängigkeit der aktuellen Position und/oder Lage kann gemäß der vorliegenden Offenbarung automatisiert erfolgen. Mit anderen Worten kann die Messrate und/oder die Datenübertragungsrate automatisiert eingestellt werden. Eine manuelle Einstellung am Feldgerät kann sich somit erübrigen. Zudem können sich die im Folgenden zusammengefassten Vorteile ergeben. Die Messwerte können positionsabhängig zum richtigen Zeitpunkt in der richtigen Menge versendet werden und Batterie- und/oder Akkulaufzeiten des Feldgeräts können verlängert werden, etwa da Energie in messratenarmen und/oder datenübertragungsarmen Zeiten eingespart werden kann.
Auch kann eine unnötige Datenübertragung vermieden werden. Beispielsweise kann eine mehrfache Ermittlung und/oder Übertragung desselben Messwerts vermieden werden, etwa wenn sich die Prozessvariable über einen gewissen Zeitraum nicht geändert hat. Auch kann eine Koexistenz von Funksystemen verbessert werden, etwa da nicht ständig mit voller Last der gegebenenfalls eingeschränkte Funkraum genutzt und belastet wird. Auch kann ein Behältermanagement bzw. Tankmanagement insbesondere bei Applikationen mit mobilen Behältern verbessert werden, etwa da Informationen wie Position, Vollmeldung, Leermeldung, Lagerhaltung oder dergleichen in optimierter Weise vorhanden sein können. Auch kann beispielsweise eine Befüllmenge und Anzahl der Befüllaktionen für einen Behälter ermittelt werden, ein Austausch der Behälter kann besser eingeplant werden, Medien in den Behältern können bedarfsgerechter erkannt werden, und die Positionsbestimmung der Feldgeräte kann lokal aber auch weltweit nutzbar gemacht werden. Auch kann so eine automatisierte Nachbestellung bei hochautomatisierten Systemen optimiert werden. Zudem kann das Feldgerät, z.B. in der Erstinstallation, in einem „gesicherten Bereich“ installiert, etwa an einem Behälter montiert werden und das Feldgerät kann dann mit dem Behälter bewegt werden, wobei die Messrate und/oder Datenübertragungsrate automatisiert positionsabhängig angepasst werden kann. Auch kann beispielsweise eine Unterscheidung von leeren und vollen Behältern, etwa im Hinblick auf logistische Abläufe (z.B. Abholung leerer Tanks oder Auslösung einer Bestellung neuer Tanks oder Inhalte), verbessert und/oder optimiert werden, was quasi gleichbedeutend mit einer Kostenoptimierung ist. Auch eine Lagerbestandsermittlung, eine Rüstphasenerkennung, eine Produktionsbereichserkennung oder dergleichen können vereinfacht werden. Zudem kann eine optimierte Positionierung und/oder Sortierung von Behältern (z.B. nach vollen Behältern, teilgefüllten Behältern und/oder leeren Behältern), etwa auf einem Werksgelände, verbessert und/oder optimiert werden. Ferner kann eine Produktion durch aktuelle Daten des Feldgeräts oder der Feldgeräte besser überwacht, kontrolliert, überprüft und/oder gewährleistet werden. Mit anderen Worten können Automatisierungsabläufe auch bei mobilen Applikationen durch die positionsabhängige Anpassung der Messrate und/oder Datenübertragungsrate optimiert werden. Durch die Übergabe der lage- bzw. positionsabhängigen, dosierten Daten, Messwerte und/oder anderen Informationen vom Feldgerät mit Kommunikationsschnittstelle zum Empfänger kann beispielsweise Anlagenweit die Logistik optimiert werden. Dies kann zu einer Kostensenkung durch Vermeidung von Anlagenstillständen (z.B. durch fehlendes Material/Medium), zu einer Optimierung von Lieferprozessen (von der Bestellung bis zur Anfahrt mit Übergabe) und zur vorbeugenden, vorausschauenden Wartung der Feldgeräte, etwa durch Erhalt von Daten und/oder Diagnoseinformationen zur richtigen Zeit, und damit zu einer verbesserten Planung von Serviceeinsätzen führen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Feldgerät ein mobiles Feldgerät, welches dazu eingerichtet ist, zur Ermittlung der Prozessvariable an einem mobilen Behälter befestigt zu werden. Das Feldgerät und/oder der Behälter können beweglich, transportabel und/oder nicht ortsfest installiert sein. Das an dem Behälter montierte und/oder befestigte Feldgerät kann beispielsweise zusammen mit dem Behälter eine Produktion eines Produkts durchlaufen, wobei in dem Behälter ein Medium zur Herstellung des Produkts bevorratet sein kann. Das Feldgerät kann dazu eingerichtet sein, Messwerte des Mediums in dem Behälter, etwa einen Füllstand des Mediums, zu ermitteln. Das Feldgerät kann insbesondere für einen autarken, kabellosen und/oder nicht kabelgebundenen Betrieb eingerichtet sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Positionsbestimmungseinheit einen Positionssensor zur Bestimmung der aktuellen geographischen Position des Feldgeräts auf. Der Positionssensor kann hierbei satellitenbasiert sein, beispielsweise kann der Positionssensor als GPS-Sensor ausgebildet sein. Dies kann insbesondere in Außenanwendungen des Feldgeräts von Vorteil sein und/oder eine zuverlässige Positionsbestimmung ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die aktuelle geographische Position des Feldgeräts basierend auf über die Kommunikationseinheit empfangenen Positionsdaten zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist die Positionsbestimmungseinheit zumindest teilweise in der Steuereinheit integriert. Mit anderen Worten kann die Positionsbestimmungseinheit Teil der Steuereinheit sein. Die Positionsdaten können beispielsweise über das Kommunikationsnetz selbst bezogen werden, etwa über einen Einwahlknoten, eine Funkzelle und/oder durch Bereitstellung von Geoinformationen über das Kommunikationsnetz. Auch können die Positionsdaten von einem beliebigen Empfänger und/oder Kommunikationspartner bereitgestellt werden, wie beispielsweise einem Gateway, einer oder mehreren Funkzellen, einem oder mehreren Beacons, einem oder mehreren Funksendern, einem Server, einem Bediengerät, einem weiteren Feldgerät oder dergleichen.
Beispielsweise kann die Kommunikationseinheit ein Bluetooth(-LE)-Modul aufweisen. Insbesondere im Innenbereich von z.B. Fabrikhallen, Produktionshallen oder dergleichen kann beispielsweise mittels Bluetooth und Vor-Ort montierten Beacons und/oder Funkzellen die Positionsbestimmung des Feldgerätes erfolgen. Die Steuereinheit kann beispielsweise mittels Trilateration basierend auf Signalen von drei oder mehr Beacons und/oder Funkzellen die Position des Feldgeräts bestimmen. Alternativ oder in Ergänzung können Vor-Ort montierte Bluetooth Gateways, wie z.B. IoT-Gateways, zur Positionsbestimmung über die Kommunikationseinheit erfolgen. Es kann jedoch auch jede andere Art von Kommunikationsverbindung zur Positionsbestimmung genutzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die aktuelle Messrate und/oder die aktuelle Datenübertragungsrate basierend auf einer Fernabfrage, beispielsweise unter Übermittlung der aktuellen geographischen Position des Feldgeräts an einen Empfänger, zu bestimmen und/oder festzulegen. Beispielsweise kann das Feldgerät seine aktuelle geographische Position an den Empfänger übermitteln, wobei der Empfänger wiederum die aktuelle Messrate und/oder Datenübertragungsrate an das Feldgerät übermitteln kann. Das Feldgerät kann daher dazu eingerichtet sein, die aktuelle Messrate und/oder Datenübertragungsrate von dem Empfänger entgegenzunehmen und/oder abzufragen. Die Fernabfrage kann hierbei eine Nahdistanzkommunikation und/oder eine Ferndistanzkommunikation zwischen Feldgerät und Empfänger umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Feldgerät ferner einen Datenspeicher auf, der dazu eingerichtet ist, Positionsdaten für eine oder mehrere Zonen zu speichern, wobei jede der Zonen repräsentativ für eine in der jeweiligen Zone erwartete zeitliche Änderung und/oder Änderungsrate der Prozessvariable ist. Jeder Zone ist dabei eine Messrate und/oder eine Datenübertragungsrate zugeordnet, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, basierend auf einem Vergleich der aktuellen geographischen Position und den in dem Datenspeicher hinterlegten Positionsdaten, die aktuelle Messrate und/oder die aktuelle Datenübertragungsrate zu bestimmen und/oder festzulegen. Die Zonen können beispielsweise Bereiche einer Produktions- und/oder Fertigungsanlage sein. Zumindest ein Teil der Zonen und/oder Bereiche kann sich hinsichtlich einer Dynamik, einer Aktivität und/oder einer (z.B. erwarteten) Änderungsrate der Prozessvariable unterscheiden. Derartige Unterschiede in der Dynamik, Aktivität und/oder Änderungsrate der Prozessvariable können durch die den jeweiligen Zonen zugeordnete Messrate und/oder die Datenübertragungsrate berücksichtigt sein. Die einer Zone zugeordnete Messrate und/oder Datenübertragungsrate kann somit repräsentativ und/oder indikativ für die Dynamik und/oder Aktivität der jeweiligen Zone sein. Gleichsam kann die einer Zone zugeordnete Messrate und/oder Datenübertragungsrate repräsentativ und/oder indikativ für die (z.B. erwartete) Änderungsrate der Prozessvariable in dieser Zone sein. Die Positionsdaten der Zonen und die diesen zugeordnete Messraten und/oder Datenübertagungsraten können beispielsweise in Form einer Look-Up Tabelle in dem Datenspeicher hinterlegt sein.
Die Positionsdaten der Zonen sowie die diesen zugeordnete Messraten und/oder Datenübertragungsraten können beispielsweise von einem Benutzer festgelegt und/oder definiert werden. Auch können diese Daten über die Kommunikationseinheit des Feldgeräts abgerufen werden, etwa von einem Server, einem anderen Feldgerät, einem Bediengerät oder einem beliebigen anderen Kommunikationspartner. Auch kann das Feldgerät dazu eingerichtet sein, die Positionsdaten der Zonen sowie die diesen zugeordneten Messraten und/oder Datenübertragungsraten an weitere Feldgeräte zu übermitteln.
Die Positionsdaten der einzelnen Zonen können auch beispielsweise durch Abschreiten der Grenzen der Zonen mit dem Feldgerät und Speichern der Positionsdaten während des Abschreitens bestimmt werden. Dies kann eine Programmierung und/oder Hinterlegung der Positionsdaten der Zonen in dem Feldgerät deutlich vereinfachen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine Übertragungsrate zur Übertragung eines Diagnosewertes und/oder zur Übertragung einer Statusinformation des Feldgeräts an einen Empfänger in Abhängigkeit der aktuellen geographischen Position festzulegen. Mit anderen Worten kann auch eine Übertragung und/oder Übertragungsgrate von Diagnosewerten und/oder Statusinformationen positionsabhängig angepasst werden und/oder erfolgen. Analog der Datenübertragungsrate für Messwerte kann die Übertragungsrate des Diagnosewerts und/oder der Statusinformation eine Häufigkeit und/oder Anzahl von Übertragungen eines Diagnosewerts und/oder einer Statusinformation an den Empfänger pro Zeiteinheit bezeichnen. Die Übertragungsrate kann somit spezifizieren, wie oft pro Zeiteinheit ein Diagnosewert und/oder eine Statusinformation mit dem Feldgerät an den Empfänger übermittelt und/oder gesendet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine Positionsänderung und/oder eine Bewegung des Feldgeräts zu erkennen. Ferner ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, in Antwort auf ein Erkennen der Positionsänderung und/oder der Bewegung des Feldgeräts einen Systemstart des Feldgeräts zu initiieren, die aktuelle Messrate zu bestimmen (einzustellen und/oder festzulegen), die aktuelle Datenübertragungsrate zu bestimmen (einzustellen und/oder festzulegen) und/oder einen Systemstop des Feldgeräts zu initiieren. Eine Bewegung und/oder Positionsänderung des Feldgeräts kann somit eine Anpassung der Messrate und/oder der Datenübertragungsrate auslösen. Ein Systemstart kann hierbei ein Aktivieren einer Energieversorgung der Sensoreinheit, der Positionsbestimmungseinheit und/oder weiteren Komponenten umfassen. Gleichsam kann ein Systemstop ein Deaktivieren einer Energieversorgung der Sensoreinheit, der Positionsbestimmungseinheit und/oder weiteren Komponenten umfassen. Alternativ oder in Ergänzung kann die Messrate und/oder die Datenübertragungsrate beliebig variiert werden. Zum Verhindern einer Messung und/oder einer Datenübertragung kann die Messrate und/oder die Datenübertragungsrate beispielsweise auf Null gesetzt werden. Zum Durchführen von Messungen und/oder Datenübertragungen in regelmäßigen Zeitabständen kann die Messrate und/oder die Datenübertragungsrate auf einen von Null verschiedenen Wert eingestellt werden, etwa einen der aktuellen Position des Feldgeräts zugeordneten Wert.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Feldgerät einen Bewegungssensor auf, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Positionsänderung und/oder eine Bewegung des Feldgeräts basierend auf einem Bewegungssignal des Bewegungssensors des Feldgeräts zu erkennen. Der Bewegungssensor kann beispielsweise ein Dopplersensor, ein Beschleunigungssensor, ein Gyrosensor, ein Vibrationssensor und/oder ein Erdmagnetfeldsensor sein. Dies kann eine zuverlässige und schnelle Ermittlung der Positionsänderung und/oder der Bewegung ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine erste geographische Position des Feldgeräts zu einem ersten Zeitpunkt und eine zweite geographische Position zu einem zweiten Zeitpunkt zu ermitteln, welcher sich von dem ersten Zeitpunkt unterscheidet, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Positionsänderung und/oder eine Bewegung des Feldgeräts basierend auf einem Vergleich der ersten Position und der zweiten Position zu erkennen. Mit anderen Worten kann die Positionsänderung und/oder die Bewegung auch basierend auf zu unterschiedlichen Zeiten ermittelten Positionen des Feldgeräts ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Feldgerät ferner ein Gehäuse auf, welches die Sensoreinheit, die Steuereinheit, die Positionsbestimmungseinheit und die Kommunikationseinheit vollständig und/oder permanent umschließt. Das Gehäuse des Sensors kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass es nicht geöffnet werden kann. Beispielsweise kann das Gehäuse vollständig geschlossen, staubdicht, wasserdicht und/oder luftdicht sein. Dies erlaubt den Einsatz vom Feldgerät vor Ort als Kompaktgerät im Feld bzw. in der Anlage.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Feldgerät nach außen vollständig kabellos ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich weist das Gehäuse keine Kabeldurchführung auf. Damit kann das Feldgerät zumindest temporär völlig autark und nicht kabelgebunden betrieben werden. Dies ermöglicht zudem eine effiziente und flexible Anbringung des Feldgeräts an einem beliebigen, etwa transportablen, Behälter und/oder Tank. Auch kann hierdurch ein Installationsaufwand zur Installation des Feldgeräts erheblich verringert werden. Das Feldgerät kann beispielsweise an den Behälter und/oder Tank geschraubt, geklebt und/oder geschweißt werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Feldgerät ferner eine Energieversorgungseinheit auf, welche in einem Gehäuse des Feldgeräts angeordnet ist und welche dazu eingerichtet ist, die Sensoreinheit, die Steuereinheit, die Positionsbestimmungseinheit und die Kommunikationseinheit mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Energieversorgungseinheit kann dazu wenigstens eine Batterie und/oder wenigstens einen Akkumulator aufweisen. Auch kann die Energieversorgungseinheit eine Ladeeinheit zum Aufladen des Akkumulators, etwa über Induktion, ein Energy Harvesting und/oder ein Solarpanel aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Feldgerät dazu eingerichtet, die aktuelle Messrate und/oder die aktuelle Datenübertragungsrate über die Kommunikationseinheit an ein weiteres Feldgerät zu übermitteln und/oder zu senden. Beispielsweise kann das Feldgerät die Messrate und/oder die Datenübertragungsrate auf eines oder mehrere, weitere Feldgeräte in der Nähe des Feldgeräts übermitteln und/oder senden. So kann auf einfache Weise und zuverlässig eine gesamte Produktionsanlage optimiert werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgeräts, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Ermitteln und/oder Bestimmen, mit der Positionsbestimmungseinheit, einer aktuellen geographischen Position des Feldgeräts; und
- Bestimmen, Anpassen, Variieren, Festlegen, Einstellen und/oder Verändern, mit der Steuereinheit, einer aktuellen Messrate und/oder einer aktuellen Datenübertragungsrate in Abhängigkeit der ermittelten aktuellen geographischen Position des Feldgeräts.

Merkmale, Elemente und/oder Funktionen des Feldgeräts, so wie voranstehend und nachfolgend beschreiben, können Merkmale, Elemente und/oder Schritte des Verfahrens, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, sein und umgekehrt.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Figurenliste

1A zeigt schematisch eine Sensoranordnung mit einem Feldgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel.
1B zeigt eine Detailansicht des Feldgeräts der 1A.
2 zeigt schematisch einen Fertigungsprozess mit mehreren Sensoranordnungen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration eines Verfahrens zum Betreiben eines Feldgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Ähnliche, ähnlich wirkende, gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit ähnlichen oder gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind lediglich schematische und nicht maßstabsgetreu.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1A zeigt schematisch eine Sensoranordnung 200 mit einem Feldgerät 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1B zeigt eine Detailansicht des Feldgeräts 100 der 1A.
Exemplarisch ist das Feldgerät 100 der 1A und 1B als radarbasiertes Füllstandmessgerät 100 ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann das Feldgerät 100 jedoch auch als ultraschallbasiertes Füllstandmessgerät, als Temperaturmessgerät, als Druckmessgerät, als Durchflussmessgerät und/oder als Messgerät zur Erfassung einer beliebigen anderen Prozessvariable ausgeführt sein.
Die Sensoranordnung 200 weist das Feldgerät 100 und einen Behälter 202 und/oder Tank 202 auf. Der Behälter 202 ist zumindest teilweise mit einem Medium 206 gefüllt und verfügt über eine Behälterwand 204. Das Feldgerät 100 ist dabei außenseitig an der Behälterwand 204 des Behälters 202 befestigt. Beispielsweise kann das Feldgerät 100 an den Behälter 202 geklebt, geschweißt und/oder mittels mechanischer Verbindung befestigt werden, etwa mittels einer Schraubverbindung.
Der Behälter 202 und/oder das Feldgerät 100 sind mobil, beweglich und/oder transportabel. Beispielsweise kann der Behälter 202 ein Intermediate-Bulk-Container (IBC) sein, welcher zumindest teilweise aus Kunststoff bestehen kann.
Das Feldgerät 100 weist eine Sensoreinheit 102 mit einer Antenne 104 zum Abstrahlen und/oder Empfangen eines Messsignals und/oder Radarsignals auf. Im Speziellen kann über die Antenne 104 ein Sendesignal abgestrahlt und ein am Medium 206 reflektierter Teil des Sendesignals kann als Empfangssignal empfangen werden. Die Sensoreinheit 102 kann, beispielsweise basierend auf einer Laufzeitmessung zwischen Abstrahlen und Empfangen des Messsignals, einen Messwert für den Füllstand des Mediums 206 ermitteln.
Weiter weist das Feldgerät 100 eine Steuereinheit 106 auf. Über die Steuereinheit 106 kann etwa die Sensoreinheit 102 angesteuert werden, um eine Füllstandmessung durchzuführen und/oder einen (Füllstands-)Messwert zu ermitteln.
Des Weiteren weist das Feldgerät 100 eine Positionsbestimmungseinheit 108 auf, welche dazu eingerichtet ist, eine aktuelle geographische Position und/oder Lage des Feldgeräts 100 zu bestimmen. Hierzu kann die Positionsbestimmungseinheit 108 über einen Positionssensor verfügen, welcher z.B. satellitenbasiert sein kann. Beispielsweise kann der Positionssensor als GPS-Sensor ausgebildet sein.
Alternativ oder in Ergänzung kann die Positionsbestimmungseinheit 108 zumindest teilweise in der Steuereinheit 106 integriert sein und die aktuelle Position des Feldgeräts 100 kann über Positionsdaten bestimmt werden, welche über eine Kommunikationseinheit 110 des Feldgeräts 100 empfangen werden können, wie voranstehend und nachfolgend beschrieben.
Die Kommunikationseinheit 110 des Feldgeräts 100 ist exemplarisch in 1A und 1B zur drahtlosen Datenübertragung und/oder Kommunikation mit einem Empfänger eingerichtet. Beispielsweise kann die Kommunikationseinheit über ein WLAN- (Wireless Local Area Network), ein GPRS- (General Packet Radio Service), ein Mobilfunk-, ein LTE- (Long Term Evolution), ein 3G-, ein 4G- ein 5G und/oder anderer zukünftiger Standards der drahtlosen Kommunikation, ein NBIoT-, ein Zigbee-, ein Sigfox-, ein LPWAN-, ein LoRa-, ein Bluetooth-, ein Bluetooth-LE-, ein Funk- und/oder ein Infrarot-Modul verfügen. Alternativ oder in Ergänzung kann die Kommunikationseinheit 100 jedoch auch zur drahtgebundenen Datenübertragung und/oder Kommunikation eingerichtet sein.
Über die Kommunikationseinheit 110 können beispielsweise Messwerte, Diagnoseinformationen und/oder Statusinformationen an den Empfänger übermittelt werden. Auch können über die Kommunikationseinheit 110 Daten von dem Empfänger erhalten werden, beispielsweise Parametrierdaten, Diagnosedaten, Statusdaten, Positionsdaten und/oder beliebige andere Daten.
Weiter weist das Feldgerät 100 eine Energieversorgungseinheit 112 auf, welche die Sensoreinheit 102, die Antenne 104, die Steuereinheit 106, die Positionsbestimmungseinheit 108, die Kommunikationseinheit 110 und/oder weitere Komponenten mit elektrischer Energie versorgen kann. Beispielsweise kann die Energieversorgungseinheit 112 wenigstens eine Batterie und/oder einen Akkumulator aufweisen. Auch kann die Energieversorgungseinheit 112 eine Ladeeinheit zum Aufladen des Akkumulators beispielsweise über Netzteil, Induktion, Energy Harvesting und/oder Solarpanele aufweisen.
Ferner weist das Feldgerät 100 ein Gehäuse 114 auf, welches die Sensoreinheit 102, die Antenne 104, die Steuereinheit 106, die Positionsbestimmungseinheit 108, die Kommunikationseinheit 110 und die Energieversorgungseinheit 112 umschließt, insbesondere vollständig umschließt und/oder hermetisch abdichtet, so dass der Einsatz des Feldgeräts unter Feldbedingungen und/oder in der Anlage gewährleistet wird. Das Gehäuse 114 kann zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff gefertigt sein. Ferner kann das Gehäuse 114 vollständig geschlossen sein. Das Feldgerät 100 kann somit nach außen vollständig kabellos ausgeführt sein, so dass das Gehäuse 114 keine Kabeldurchführung aufweisen kann.
Die Positionsbestimmungseinheit 108 ist dazu eingerichtet, die aktuelle geographische Position und/oder Lage des Feldgeräts 100 zu ermitteln und/oder zu bestimmen. Beispielsweise kann die aktuelle Position basierend auf einem Sensorsignal eines Positionssensors der Positionsbestimmungseinheit 108 bestimmt werden. Alternativ oder in Ergänzung kann die Steuereinheit 106 die aktuelle Position des Feldgeräts 100 basierend auf Positionsdaten, Daten und/oder Signalen ermitteln, welche über die Kommunikationseinheit 110 empfangen werden, beispielsweise von einem oder mehreren Funkzellen, einem oder mehreren Beacons, einem oder mehreren Gateways (auch IOT-Gateways), einem oder mehreren Servern, einem oder mehreren Feldgeräten, einem oder mehreren Bediengeräten und/oder beliebigen anderen Kommunikationspartnern.
Die Kommunikationseinheit 110 kann beispielsweise ein Bluetooth(-LE)-Modul aufweisen und mit einer oder mehreren Funkzellen und/oder Beacons, welche sich in Reichweite der Kommunikationseinheit 110 befinden, gekoppelt sein. Beispielsweise mittels Trilateration kann die Steuereinheit 106 die aktuelle geographische Position des Feldgeräts 100 basierend auf Positionsdaten, Daten und/oder Signalen mehrerer Funkzellen und/oder Beacons ermitteln. Positionsdaten, welche die aktuelle Position des Feldgeräts 100 repräsentieren, können auch beispielsweise über einen Einwahlknoten, mit welchem die Kommunikationseinheit 110 gekoppelt sein kann, empfangen werden. Auch können die Positionsdaten von einem beliebigen Empfänger und/oder Kommunikationspartner bereitgestellt werden, wie beispielsweise einem oder mehreren Gateways, einem oder mehreren Funksendern, einem Server, einem Bediengerät, einem weiteren Feldgerät oder dergleichen.
Die Steuereinheit 106 ist ferner dazu eingerichtet, basierend auf der aktuellen geographischen Position eine Messrate, mit welcher die Sensoreinheit 102 Messwerte erfasst, zu bestimmen, einzustellen, zu verändern, zu variieren und/oder festzulegen. Alternativ oder in Ergänzung ist die Steuereinheit 106 dazu eingerichtet, basierend auf der aktuellen geographischen Position eine Datenübertragungsrate, mit welcher Messwerte über die Kommunikationseinheit 110 an einen Empfänger geschickt werden, zu bestimmen, anzupassen, einzustellen, zu verändern, zu variieren und/oder festzulegen.
Optional kann auch eine Übertragungsrate zur Übertragung eines Diagnosewertes und/oder einer Statusinformation des Feldgeräts 100 basierend auf der aktuellen geographischen Position durch die Steuereinheit 106 bestimmt, angepasst, eingestellt, verändert, variiert und/oder festgelegt werden.
Eine für die jeweilige aktuelle geographische Position des Feldgeräts 100 passende bzw. dieser zugeordnete Messrate für die Durchführung von Messungen, eine Datenübertragungsrate zur Übertragung von Messwerten, ein Übertragungsrate für die Übertragung von Statusinformationen und/oder eine Übertragungsrate für die Übertragung von Diagnosewerten kann beispielsweise per Fernabfrage von dem Feldgerät 100 ermittelt und/oder von einem Kommunikationspartner abgerufen werden. Beispielsweise kann das Feldgerät 100 seine aktuelle geographische Position an einen Empfänger, beispielsweise einen Server, schicken, wobei der Empfänger eines oder mehrere Signale zur Übermittlung der Messrate für die Durchführung von Messungen, zur Übermittlung der Datenübertragungsrate für Übertragung von Messwerten, zur Übermittlung der Übertragungsrate für die Übertragung von Statusinformationen und/oder zur Übermittlung der Übertragungsrate für die Übertragung Diagnosewerte an das Feldgerät 100 senden und/oder übermitteln kann.
Alternativ oder in Ergänzung kann das Feldgerät 100 einen Datenspeicher 105 aufweisen, in welchem Positionsdaten für eine oder mehrere Positionen, Zonen und/oder Bereiche, etwa einer Produktions- und/oder Fertigungsanlage, hinterlegt sein können. Den Positionsdaten für die Positionen, Zonen und/oder Bereiche kann wiederum jeweils eine Messrate, eine Datenübertragungsrate, eine Übertragungsrate für Statusinformationen und/oder eine Übertragungsrate für Diagnosewerte zugeordnet und in dem Datenspeicher 105 hinterlegt sein. Die Steuereinheit 106 kann basierend auf der aktuellen geographischen Position des Feldgeräts 100 diejenigen Positionsdaten ermitteln, welche der aktuellen Position des Feldgeräts 100 am nächsten gelegen sind, um so die Messrate, die Datenübertragungsrate, die Übertragungsrate für Statusinformationen und/oder die Übertragungsrate für Diagnosewerte zu bestimmen, festzulegen und/oder einzustellen.
Ein (erneutes) Einstellen und/oder Festlegen einer Messrate, einer Datenübertragungsrate, einer Übertragungsrate für Statusinformationen und/oder einer Übertragungsrate für Diagnosewerte kann durch die Steuereinheit 106 vorgenommen, getriggert und/oder ausgelöst werden, wenn die Steuereinheit 106 erkennt, dass eine Positionsänderung und/oder eine Bewegung des Feldgeräts 100 stattgefunden hat. Die Positionsänderung und/oder Bewegung kann hierbei beispielsweise basierend auf mehreren zeitlich aufeinanderfolgend ermittelten Positionen des Feldgeräts 100 bestimmt werden. Alternativ oder in Ergänzung kann die Positionsänderung und/oder Bewegung des Feldgeräts 100 basierend auf einem Bewegungssignal eines Bewegungssensors 107 des Feldgeräts 100 ermittelt werden. Der Bewegungssensor 107 kann beispielsweise ein Dopplersensor, ein Beschleunigungssensor, ein Gyrosensor, ein Vibrationssensor und/oder ein Erdmagnetfeldsensor sein.
2 zeigt schematisch einen Logistik- und/oder Fertigungsprozess mit mehreren Sensoranordnungen 200a-200n gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sofern nicht anders beschrieben weist jede der Sensoranordnungen 200a-200n der 2 dieselben Elemente und Merkmale wie die Sensoranordnung 200 der 1A und 1B auf.
Im Speziellen ist in 2 schematisch ein typischer Logistik- und/oder Fertigungsprozess einer Produktions- und/oder Fertigungsanlage illustriert. Jede der Sensoranordnungen 200a-200n verfügt über einen mobilen Behälter 202a-202n (beispielsweise einen IBC-Behälter), an welchem ein mobiles Feldgerät 100a-100n befestigt ist. Der Übersichtlichkeit halber sind in 2 vereinzelt nur die Sensoranordnungen 200a-200n mit Bezugszeichen versehen. Jedes der Feldgeräte 100a-100n kann als radarbasiertes Füllstandmessgerät 100a-100n ausgebildet sein. Alternativ können die Feldgeräte 100a-100n jedoch auch zur Messung einer anderen Prozessvariable ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Teil oder alle Feldgeräte 100a-100n als ultraschallbasiertes Füllstandmessgeräte, als Temperaturmessgeräte, als Druckmessgeräte, als Durchflussmessgeräte und/oder als Messgeräte zur Erfassung einer beliebigen anderen Prozessvariable ausgeführt sein.
Exemplarisch sind in 2 somit mobile Applikationen mit Feldgeräten 100a-100n gezeigt, die jeweils mit einer drahtlosen Kommunikationseinheit 110 ausgestattet sind und die exemplarisch als Füllstandmessgeräte 100a-100n ausgebildet und an mobilen Behälter 202a-202n (zum Beispiel hier ein IBC-Behälter) befestigt sind.
Die Sensoranordnungen 200a-200n durchlaufen in 2 exemplarisch einen Produktionsprozess an einer Fertigungsanlage bzw. befinden sich die Sensoranordnungen 200a-200n jeweils in einem bestimmten Bereich und/oder einer bestimmten Zone einer Fertigungsanlage. Die Fertigungsanlage weist beispielhaft die Zonen und/oder Bereiche A-E auf. Zonen A und E können jeweils beispielsweise eine Lagerzone (und/oder ein Bahnhof für Behälter und/oder Tanks) sein. Zonen B und D können jeweils Transportzonen innerhalb der Fertigungsanlage bezeichnen. Zone C kann eine Fertigungszone bezeichnen. Einzelne dieser Zonen A-E können sich dabei hinsichtlich einer Dynamik und/oder Aktivität des dort stattfindenden Fertigungsprozesses unterscheiden. Damit einhergehend können sich die Änderungsraten der Prozessvariable, d.h. im Beispiel der 2 des Füllstandes von Medien in den Behältern, in zumindest einem Teil der Zonen und/oder Bereiche A-E unterscheiden. Mit anderen Worten kann sich der Füllstand in den einzelnen Behältern 202a-202n in den jeweiligen Zonen A-E unterschiedlich stark pro Zeiteinheit ändern. Einzelne der mobilen Behälter 202a-202n können in der Fertigungsanlage zum Aufbewahren und/oder für den Transport von diversen Substanzen und/oder Medien dienen, wobei solche Behälter 202a-20n in der Fertigungsanlage an unterschiedlichen Stellen geleert oder auch gefüllt werden können. Die einzelnen Zonen A-E können somit Produktionsbereichen A-E der Fertigungsanlage entsprechen.
Beispielsweise können in der Zone A Sensoranordnungen 200a-200e mit den mobilen Behältern 202a-202e und den daran befestigten Feldgeräten 100a-100e angeliefert werden. Für die Zone A und/oder die darin befindlichen Feldgeräte 100a-100e kann eine geringe bis keine Messrate erforderlich sein, da sich der Füllstand der einzelnen Behälter 202a-202e in der Zone A nur wenig bis gar nicht ändert, etwa da die Sensoranordnungen 200a-200e der Zone A nicht im eigentlichen Produktionsprozess involviert sind bzw. da keine Befüllung oder Entleerung in der Zone stattfindet. Die Feldgeräte 100a-100e sind dazu eingerichtet, jeweils ihre aktuelle geographische Position zu bestimmen. Basierend darauf können die Feldgeräte 100a-100e etwa ermitteln, dass sie sich in der Zone A befinden und so die der Zone A zugeordnete (geringe bis gar keine) Messrate festlegen, damit nicht unnötig Energie für Messungen des Füllstandes verbraucht wird. Auch können die Feldgeräte 100a-100e die Datenübertragungsrate zur Übertragung der Messwerte, die Übertragungsrate zur Übertragung von Statusinformationen und/oder die Übertragungsrate zur Übertragung von Diagnosewerten entsprechend einstellen, wie voranstehend erläutert.
Wenn Behälter von der Zone A in Richtung des Fertigungsprozesses bewegt werden, kommen diese durch die Transportzone, in 2 Zone B genannt. Im Beispiel der 2 befinden sich die Sensoranordnungen 200f, 200g mit Behältern 202f, 202g und Feldgeräten 100f, 100g in der Zone B. Für diese Feldgeräte 100f, 100g kann, beispielsweise getriggert durch die erkannte neue Position, die Positionsänderung und/oder die Bewegung, ein Systemstart erfolgen und/oder die Messrate kann, etwa im Vergleich zu Zone A, erhöht werden. Beispielsweise kann die Messrate der Feldgeräte 100f, 100g in Zone B ein Vielfaches der Messrate der Feldgeräte 100a-100e in Zone A sein. Gleiches kann für die Datenübertragungsrate und/oder die Übertragungsrate für Statusinformationen und/oder Diagnosewerte gelten.
Wenn die Behälter weiter in Richtung des Fertigungsprozesses transportiert werden, so gelangen sie in die Fertigungszone, welche im Beispiel der 2 als Zone C bezeichnet ist. In 2 befinden sich die Sensoranordnungen 200h, 200i mit Behältern 202h, 202i und Feldgeräten 100h, 100i in der Zone C. Auch die Feldgeräte 100h, 100i ermitteln ihre aktuelle geographische Position und stellen automatisiert die Messrate und/oder die Datenübertragungsrate auf die der Zone C zugeordneten Werte ein. Gleiches gilt für die Übertragungsrate für Statusinformationen und/oder Diagnosewerte. Da in der Fertigungs- bzw. Produktionszone, d.h. Zone C, die höchste Aktivität und/oder Dynamik des Fertigungsprozesses herrscht, etwa aufgrund von Befüllung und/oder Entleerung der Behälter 202h, 202i, wird hier eine höhere bzw. die höchste Messrate und/oder eine höhere bzw. die höchste Datenübertragungsrate automatisiert von den Feldgeräten 100h, 100i eingestellt.
Nachdem der Fertigungsprozess durchlaufen ist, durchlaufen die Behälter wiederum eine Transportzone, im Beispiel der 2 Zone D genannt. Hier befinden sich gerade die Sensoranordnungen 200j, 200k mit den mobilen Behälter 202j, 202k und den Feldgeräten 100j, 100k. Analog zu Zone B und gegebenenfalls getriggert durch die erkannte neue Position, die Positionsänderung und/oder die Bewegung kann in Zone D ein Systemstop bzw. eine Systemreduzierung und/oder ein Systemabschaltvorgang für die Feldgeräte 100j, 100k erfolgen. Alternativ oder in Ergänzung kann die Messrate, die Datenübertragungsrate und/oder die Übertragungsrate für Statusinformationen bzw. Diagnosewerte bedarfsorientiert vermindert werden. Es kann somit in Zone D eine geringere Messrate als in Zone C eingestellt werden, etwa da in Zone D die Wahrscheinlichkeit für eine Entleerung oder Befüllung gering ist.
In der Zone E, welche eine Lagerzone (Bahnhof) sein kann, angekommen, kann die Messrate weiter reduziert werden, beziehungsweise auf Null eingestellt werden. In Zone E können geringe bis keine Messraten (Datenübertragungsraten, Übertragungsraten für Statusinformation und/oder für Diagnosewerte) erforderlich sein, da die dort befindlichen Sensoranordnungen 200l-200n mit Behältern 2021-202n und Feldgeräten 100l-100n nicht im Produktionsprozess involviert sind bzw. keine Befüllung oder Entleerung stattfindet. Die Sensoranordnungen 200l-200n der Zone E können sich - analog zu Zone A- in einem „Standby“-Betriebsmodus befinden.
Insgesamt kann so je nach Position des Behälters, Feldgeräts und/oder der Sensoranordnung, die für die jeweilige Zone A-E geeignete, optimierte Messrate, Datenübertragungsrate, Übertragungsrate für Statusinformation und/oder Übertragungsrate für Diagnosewerte verwendet, festgelegt und/oder eingestellt werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten eines Verfahrens zum Betreiben eines Feldgeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Feldgerät 100 der 3 kann es sich um eines der mit Bezug auf voranstehende Figuren beschriebenen Feldgeräte handeln.
In einem Schritt S1 wird mit der Positionsbestimmungseinheit 108 eine aktuelle geographische Position des Feldgeräts 100 ermittelt.
In Einem weiteren Schritt S2 wird mit der Steuereinheit 106 eine aktuelle Messrate und/oder eine aktuelle Datenübertragungsrate in Abhängigkeit der ermittelten aktuellen geographischen Position des Feldgeräts bestimmt, festgelegt und/oder im Feldgerät eingestellt.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Feldgerät (100) zur Ermittlung einer Prozessvariable, das Feldgerät aufweisend: eine Sensoreinheit (102), die dazu eingerichtet ist, einen Messwert der Prozessvariable zu erfassen; eine Kommunikationseinheit (110), welche dazu eingerichtet ist, den Messwert, insbesondere drahtlos, an einen Empfänger zu übermitteln; eine Positionsbestimmungseinheit (108), die dazu eingerichtet ist, eine geographische Position des Feldgeräts zu ermitteln; und eine Steuereinheit (106), welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer aktuellen geographischen Position des Feldgeräts eine aktuelle Messrate festzulegen, mit welcher die Sensoreinheit (102) Messwerte der Prozessvariable erfasst, und/oder eine aktuelle Datenübertragungsrate festzulegen, mit welcher die Kommunikationseinheit (110) Messwerte an den Empfänger übermittelt.
Feldgerät (100) nach Anspruch 1, wobei das Feldgerät ein Füllstandmessgerät, ein radarbasiertes Füllstandmessgerät, ein Temperaturmessgerät, ein Druckmessgerät, und/oder ein Durchflussmessgerät ist.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Feldgerät ein mobiles Feldgerät ist, welches dazu eingerichtet ist, zur Ermittlung der Prozessvariable an einem mobilen Behälter (202) befestigt zu werden.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (106) dazu eingerichtet ist, die aktuelle Messrate und/oder die aktuelle Datenübertragungsrate basierend auf einer Fernabfrage zu bestimmen und/oder festzulegen.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend: einen Datenspeicher (105), der dazu eingerichtet ist, Positionsdaten für eine oder mehrere Zonen (A-E) zu speichern, wobei jede der Zonen (A-E) repräsentativ für eine in der jeweiligen Zone (A-E) erwartete Änderungsrate der Prozessvariable ist, wobei in dem Datenspeicher jeder Zone (A-E) eine Messrate und/oder eine Datenübertragungsrate zugeordnet ist; und wobei die Steuereinheit (106) dazu eingerichtet ist, basierend auf einem Vergleich der aktuellen geographischen Position und den in dem Datenspeicher (105) hinterlegten Positionsdaten, die aktuelle Messrate und/oder die aktuelle Datenübertragungsrate zu bestimmen und/oder festzulegen.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (106) dazu eingerichtet ist, eine Übertragungsrate zur Übertragung eines Diagnosewertes und/oder zur Übertragung einer Statusinformation des Feldgeräts an einen Empfänger in Abhängigkeit der aktuellen geographischen Position festzulegen.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (106) dazu eingerichtet ist, eine Positionsänderung und/oder eine Bewegung des Feldgeräts zu erkennen; und wobei die Steuereinheit (106) dazu eingerichtet ist, in Antwort auf ein Erkennen der Positionsänderung und/oder der Bewegung des Feldgeräts einen Systemstart des Feldgeräts zu initiieren, die aktuelle Messrate zu bestimmen, die aktuelle Datenübertragungsrate zu bestimmen und/oder einen Systemstop, eine Systemabschaltung und/oder eine Systemreduzierung des Feldgeräts zu initiieren.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend: einen Bewegungssensor (107), wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Positionsänderung und/oder eine Bewegung des Feldgeräts basierend auf einem Bewegungssignal des Bewegungssensors des Feldgeräts zu erkennen.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (106) dazu eingerichtet ist, eine erste geographische Position des Feldgeräts zu einem ersten Zeitpunkt und eine zweite geographische Position zu einem zweiten Zeitpunkt zu ermitteln, welcher sich von dem ersten Zeitpunkt unterscheidet; und wobei die Steuereinheit (106) dazu eingerichtet ist, eine Positionsänderung und/oder eine Bewegung des Feldgeräts basierend auf einem Vergleich der ersten Position und der zweiten Position zu erkennen.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (106) dazu eingerichtet ist, die aktuelle geographische Position des Feldgeräts basierend auf über die Kommunikationseinheit (110) empfangenen Positionsdaten zu ermitteln; und/oder wobei die Positionsbestimmungseinheit (108) zumindest teilweise in der Steuereinheit integriert ist.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Feldgerät (100) ferner ein Gehäuse (114) aufweist, welches die Sensoreinheit (102), die Steuereinheit (106), die Positionsbestimmungseinheit (108) und die Kommunikationseinheit (110) vollständig und/oder permanent umschließt.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Feldgerät (100) nach außen vollständig kabellos ausgeführt ist.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend: eine Energieversorgungseinheit (112), welche in einem Gehäuse (114) des Feldgeräts (100) angeordnet ist und welche dazu eingerichtet ist, die Sensoreinheit (102), die Steuereinheit (106), die Positionsbestimmungseinheit (108) und die Kommunikationseinheit (110) mit elektrischer Energie zu versorgen.
Feldgerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Feldgerät dazu eingerichtet ist, die aktuelle Messrate und/oder die aktuelle Datenübertragungsrate über die Kommunikationseinheit (110) an ein weiteres Feldgerät zu übermitteln.
Verfahren zum Betreiben eines Feldgeräts (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, das Verfahren aufweisend die Schritte: Ermitteln, mit der Positionsbestimmungseinheit (108), einer aktuellen geographischen Position des Feldgeräts; und Bestimmen, mit der Steuereinheit (106), einer aktuellen Messrate und/oder einer aktuellen Datenübertragungsrate in Abhängigkeit der ermittelten aktuellen geographischen Position des Feldgeräts.