DE102019216406A1

DE102019216406A1 - Kommunikationssystem zum Überwachen von Prozesseinheiten

Info

Publication number: DE102019216406A1
Application number: DE102019216406.4A
Authority: DE
Inventors: Marco Genise; Jan Willems; Felix Emrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2021-04-29
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: CN112714423A; US20210127252A1; US11553325B2; DE102019216406B4

Abstract

Ein Kommunikationssystem (1) zum Überwachen von Prozesseinheiten (20, 41 bis 46) weist auf: mindestens eine Prozesseinheit (20, 41 bis 46), die so konfiguriert ist, dass sie mit einer dazugehörigen peripheren Kommunikationseinheit (30) über eine Kommunikationsschnittstelle (24) verbunden ist, um Prozessgrößen (P1 bis P4) an die periphere Kommunikationseinheit (30) zu übertragen, wobei die Prozessgrößen (P1 bis P4), die an die periphere Kommunikationseinheit (30) übertragen werden, konfigurierbar sind, wobei jede periphere Kommunikationseinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie die konfigurierten Prozessgrößen (P1 bis P4) von der entsprechenden Prozesseinheit (20, 41 bis 46) empfängt und als Advertising-Pakete (32) aussendet; und eine zentrale Kommunikationseinheit (40, 40a), die so konfiguriert ist, dass sie die Advertising-Pakete (32) von jeder peripheren Kommunikationseinheit (30) empfängt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem zum Überwachen von Prozesseinheiten, wobei insbesondere Prozessgrößen, die von einer Prozesseinheit über eine Kommunikationsschnittstelle an eine periphere Kommunikationseinheit übertragen und von dieser als Advertising-Pakete ausgesendet werden, konfigurierbar sind.
Stand der Technik
Bei der Verwendung des Bluetooth Low Energy (BLE)-Standards können Daten in Form von Advertising-Paketen von mehreren peripheren Kommunikationseinheiten unabhängig voneinander gesendet bzw. gebroadcastet werden. Eine zentrale Kommunikationseinheit empfängt die Advertising-Pakete, ohne dass eine Kopplung zwischen den peripheren Kommunikationseinheiten und der zentralen Kommunikationseinheit erforderlich ist. Die Daten, die in den Advertising-Paketen enthalten sind, sind jedoch vorgegeben, so dass eine Vielzahl von Daten, wie z.B. alle Prozessgrößen einer Prozesseinheit, von den peripheren Kommunikationseinheiten zu der zentralen Kommunikationseinheit gesendet werden.
Da ein Adversting-Paket gemäß dem Bluetooth 4 Standard nur eine Datenmenge von 31 Bytes umfasst, ist es daher erforderlich, dass eine Vielzahl von Advertising-Paketen ausgesendet wird, um die Vielzahl von Daten zu übertragen. Dies führt dazu, dass ein Energieverbrauch der peripheren Kommunikationseinheiten erhöht ist, was vor allem bei batteriebetriebenen peripheren Kommunikationseinheiten, bei denen der BLE-Standard als energieeffiziente Funktechnik bevorzugt verwendet wird, zu verkürzten Betriebszeiten führen kann. Zudem ist es für einen Anwender beim Überwachen einer Prozesseinheit mit Hilfe eines derartigen BLE-Kommunikationssystems aufwendig, relevante Prozessgrößen aus der Vielzahl von empfangenen Daten zu filtern, um Rückschlüsse über den Zustand der Prozesseinheit zu ziehen. Darüber hinaus sind je nach Typ der Prozesseinheit und Art der Anwendung andere Daten zum Überwachen des Zustands der Prozesseinheit von Interesse.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Kommunikationssystem bereitzustellen, dass es dem Anwender erlaubt, Prozesseinheiten auf einfache Art und Weise zu überwachen, so dass er imstande ist, bei Auftreten eines anormalen Zustands einer der Prozesseinheiten entsprechend zu reagieren.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Figurenliste
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

1 einen schematischen Aufbau eines Kommunikationssystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine Benutzeroberfläche einer zentralen Kommunikationseinheit;
3 einen schematischen Aufbau eines Kommunikationssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 einen schematischen Aufbau eines Kommunikationssystems gemäß einer dritten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
1 zeigt einen schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform eines Kommunikationssystems 1 zum Überwachen von Prozesseinheiten. In 1 ist beispielhaft eine Prozesseinheit 20, im konkreten Beispiel ein Ventil, gezeigt, die mit einer dazugehörigen peripheren Kommunikationseinheit 30 verbunden ist, um Advertising-Pakete 32 auszusenden, die von einer zentralen Kommunikationseinheit 40 empfangen werden. Es ist jedoch selbsterklärend, dass eine beliebige Anzahl von Prozesseinheiten, die jeweils eine periphere Kommunikationseinheit aufweisen, überwacht werden kann.
Die Prozesseinheit 20 ist Bestandteil einer Anlage (nicht gezeigt) zum Ausführen eines Prozesses und weist mindestens eine Steuereinheit 22 und eine Kommunikationsschnittstelle 24 auf.
Die Steuereinheit 22 ist so konfiguriert, dass sie den Betrieb der Prozesseinheit 20 steuert, eine Vielzahl von Prozessgrößen P1 bis P4 der Prozesseinheit 20 erfasst und zum Übertragen der Prozessgrößen P1 bis P4 an die periphere Kommunikationseinheit 30 mit der Kommunikationsschnittstelle 24 verbunden ist. Diese Funktionen der Steuereinheit 22 werden dabei in einer in einem Speicher der Steuereinheit 22 gespeicherten Firmware definiert. Die Steuereinheit 22 ist jedoch nicht auf diese Funktionen begrenzt und kann darüber hinaus noch weitere Funktionen aufweisen.
Die Steuereinheit 22 steuert bzw. regelt die Prozesseinheit 20 auf Grundlage der Prozessgrößen P1 bis P4. Aus diesem Grund erfasst die Steuereinheit 22 die Prozessgrößen P1 bis P4 sowie weitere Prozessgrößen P1 bis P4, die sich als Antwort auf die Steuerung bzw. Regelung der Prozesseinheit 20 einstellen. Die Steuereinheit 22 ist dabei zum Erfassen der Prozessgrößen P1 bis P4 direkt mit Sensoren (nicht gezeigt) verbunden, wobei die Sensoren als digitale und/oder analoge Sensoren ausgestaltet sind, die kabellos und/oder kabelgebunden mit der Steuereinheit 22 verbunden sind. Für den Fall, dass analoge Sensoren verwendet werden, weist die Steuereinheit 22 einen Analog/Digital-Wandler auf, um ein analoges Eingangssignal in ein digitales Signal zu wandeln. Die Steuereinheit 22 kann darüber hinaus Prozessgrößen P1 bis P4 auch von anderen Steuereinheiten der Anlage, z.B. über eine Kommunikationsverbindung, wie etwa eine Bus-Verbindung, erlangen. Für die Prozesseinheit 20 stehen somit einige hundert Prozessgrößen P1 bis P4, wie z.B. Druck, Strom, Spannung, Temperatur uvm., zur Verfügung. In der Firmware der Prozesseinheit 20 sind zudem Grenzwerte für die Prozessgrößen P1 bis P4 festgelegt, die einzuhalten sind, um einen normalen bzw. fehlerfreien Betrieb der Prozesseinheit 20 sicherzustellen. Demzufolge ist die Steuereinheit 22 imstande, einen normalen Zustand bzw. einen anormalen Zustand der Prozesseinheit 20 festzustellen, wenn ein gegenwärtiger Wert einer der Prozessgrößen P1 bis P4 innerhalb bzw. außerhalb eines Betriebsbereichs liegt. Liegt ein Wert einer der Prozessgrößen P1 bis P4 außerhalb des Betriebsbereichs, tritt ein anormaler Zustand der Prozesseinheit auf. Die Steuereinheit 22 ist so konfiguriert, dass sie einen anormalen Zustand der Prozesseinheit erkennt und eine Fehlermeldung generiert.
Während des Betriebs der Prozesseinheit 20 ist es jedoch meist erforderlich, dass sich nur eine bestimmte Auswahl an Prozessgrößen P1 bis P4 innerhalb des Betriebsbereichs befinden muss, so dass eine Überwachung der verbleibenden Prozessgrößen P1 bis P4 nicht erforderlich ist. Kern der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, dass die Prozessgrößen P1 bis P4, die von der Steuereinheit 22 über die Kommunikationsschnittstelle 24 an die periphere Kommunikationseinheit 30 bereitgestellt werden, in der Firmware der Steuereinheit 22 konfigurierbar sind, so dass nur die relevanten Prozessgrößen P1 bis P4 durch die periphere Kommunikationseinheit 30 ausgesendet werden. Eine Konfiguration der Prozessgrößen P1 bis P4 wird in einem nachfolgenden Abschnitt beschrieben. Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass ein Zustand einer Prozesseinheit 20 im Folgenden auch als Prozessgröße P1 bis P4 bezeichnet wird. Die Prozessgrößen P1 bis P4, die einen Zustand angeben, ermöglichen somit eine Unterscheidung zwischen einem normalen und einem anormalen Zustand der Prozesseinheit 20. Zudem wird, wie oben erwähnt, im Fall eines anormalen Zustands eine Fehlermeldung bzw. ein Fehlercode generiert, die es einem Anwender auf einfache Weise erlaubt, den Grund für einen anormalen Zustand der Prozesseinheit 20 zu identifizieren. Die Gesamtheit dieser Daten wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung vereinfacht als Prozessgrößen P1 bis P4 bezeichnet.
Die Kommunikationsschnittstelle 24 der Prozesseinheit 20 ist so konfiguriert, dass sie die durch die Steuereinheit 22 erfassten Prozessgrößen P1 bis P4 bereitstellt und einen Zugriff auf die Steuereinheit 22 erlaubt. Die Kommunikationsschnittstelle 24 wird dazu von der Steuereinheit 22 selbst oder auf andere Art und Weise, z.B. durch einen Schnittstellenwandler usw., bereitgestellt. Die Kommunikationsschnittstelle 24 ist eine standardmäßige Schnittstelle, kann aber auch eine proprietäre Schnittstelle sein. Die einzelnen Prozessgrößen P1 bis P4 werden über die Kommunikationsschnittstelle 24 in einem bestimmten zeitlichen Intervall bereitgestellt. Es ist aber auch denkbar, dass nur die Prozessgrößen P1 bis P4 über die Kommunikationsschnittstelle 24 bereitgestellt werden, die eine vorgegebene Änderung (z.B. 2 %) erfahren haben, so dass eine zu übertragende Datenmenge weiter verringert wird.
Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem 1 weist die periphere Kommunikationseinheit 30 auf, die mit der Kommunikationsschnittstelle 24 verbunden ist. Folglich können die Prozessgrößen der Prozesseinheit 20 an die periphere Kommunikationseinheit 30 übertragen und von dieser empfangen bzw. aktiv ausgelesen werden. Die erfindungsgemäße periphere Kommunikationseinheit 30 ist so konfiguriert, dass sie eine Datenübertragung gemäß dem Bluetooth Low Energy (BLE)-Standard ermöglicht. Der BLE-Standard ermöglicht es, dass Daten in Form von Advertising-Paketen 32 ausgesendet bzw. gebroadcastet werden, ohne dass eine Kopplung der zentrale Kommunikationseinheit 40 mit der peripheren Kommunikationseinheit 30 erforderlich ist. Die periphere Kommunikationseinheit 30 ist daher so konfiguriert, dass sie die Prozessgrößen P1 bis P4 von der Kommunikationsschnittstelle 24 nacheinander ausliest und als Advertising-Pakete 32 in einem vorgegeben zeitlichen Abstand aussendet. Die periphere Kommunikationseinheit 30 kann aber auch so konfiguriert sein, dass die die Prozessgrößen P1 bis P4 parallel ausliest und dann in den Advertising-Paketen 32 hintereinander reiht. Die periphere Kommunikationseinheit 30 ist dabei als Plug-and-Play-Einheit ausgestaltet, die an die Kommunikationsschnittstelle 24 der Prozesseinheit 20 ansteckbar ist. Die periphere Kommunikationseinheit 30 kann auch als integrierte Komponente der Prozesseinheit 20 oder der Steuereinheit 30 ausgestaltet sein.
Die Advertising-Pakete 32 weisen gemäß dem BLE-Standard eine maximale Länge von 31 Bytes sowie einen vorgegebenen Aufbau auf. Das erste Byte gibt dabei die Länge der nachfolgenden Daten an. Das zweite Byte gibt den Datentyp an, der in dem Advertising-Paket 32 gesendet wird an. Den einzelnen Datentypen sind dabei Datentypwerte gemäß dem Generic Access Profile (GAP) zugewiesen. Die nachfolgenden Bytes geben den Wert der Daten an. Das GAP stellt jedoch nur eine begrenzte Anzahl an Datentypwerten zur Verfügung, weshalb Daten durch den Datentypwert „0xFF“ auch als Manufacturer Specific Data bereitgestellt werden können. Dieser herstellerspezifische Datentyp weist dabei einen leicht veränderten Aufbau auf, so dass die dadurch übertragenen Daten identifiziert werden können. Das erste Byte gibt erneut die Länge der nachfolgenden Daten an. Das zweite Byte weist den Wert „0xFF“ auf. Das dritte und vierte Byte geben einen Company Identifier Code an, so dass eine herstellerspezifische Interpretation der nachfolgenden Daten möglich ist. Diese nachfolgenden Daten sind so aufgebaut, dass das erste Byte der Daten, folglich das fünfte Byte, einen Identifier (ID) aufweist, der den herstellerspezifischen Datentyp angibt. So kann beispielsweise durch die ID „0x01“ angegeben werden, dass die nachfolgenden Bytes einen Wert der Prozessgröße P1, z.B. den Druck der Prozesseinheit 20, angeben. Dieser Aufbau ist für jede Prozessgröße P1 bis P4 einzeln anzuwenden.
Ein Advertising-Paket 32 ist nicht darauf begrenzt, dass pro Paket nur der Wert einer der Prozessgröße P1 bis P4 übertragen wird. Vielmehr können in einem Advertising-Paket 32 die Werte von mehreren Prozessgrößen hintereinander gereiht übertragen werden, sofern die maximale Länge von 31 Bytes nicht überschritten wird. In 1 werden beispielhaft die Werte der Prozessgrößen P1, P2, P3 und P4 aneinandergereiht übertragen. Die Position der oben beschriebenen Bytes der Prozessgrößen P2, P3 bzw. P4 verschiebt sich demzufolge jeweils entsprechend der Länge der vorherhergehend übertragenen Bytes. Ein Advertising-Paket 32 kann darüber hinaus auch eine geringere Länge als 31 Bytes aufweisen.
Darüber hinaus ermöglicht es die variable Konfiguration der Manufacturer Specific Data, dass eine ID auch so festgelegt werden, dass anschließend Daten von mehreren Prozessgrößen P1 bis P4 aneinander gereiht folgen, ohne dass der oben beschriebene Aufbau für jede Prozessgröße P1 bis P4 einzeln notwendig ist. Es kann beispielsweise ein ID „0x10“ definiert sein, die angibt, dass nachfolgend der Wert der Prozessgröße P1 und der Wert der Prozessgröße P2 übertragen werden. Bei dieser Vorgehensweise ist jedoch darauf zu achten, dass die Länge der Werte für die einzelnen Prozessgrößen P1 bis P4 konstant sind. Auf diese Weise kann die zu übertragende Menge an Bytes in den Advertising-Paketen 32 weiter verringert werden.
Wie bereits oben erläutert, wird erfindungsgemäß nur eine bestimmte Auswahl an Prozessgrößen von der Steuereinheit 22 der Prozesseinheit 20 über die Kommunikationsschnittstelle 24 für die periphere Kommunikationseinheit 30 bereitgestellt. Folglich ist es nicht erforderlich, dass die Werte aller Prozessgrößen P1, P2, P3 und P4 durch die periphere Kommunikationseinheit 30 in der oben beschriebenen Form von Advertising-Paketen 32 übertragen werden. Es ist z.B. auch möglich, dass nur die Werte der Prozessgrößen P1, P2 und P3 oder die Werte gemäß einer anderen Kombination der Prozessgrößen P1 bis P4 ausgesendet werden.
Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem 1 weist zudem eine zentrale Kommunikationseinheit 40 auf, die so konfiguriert ist, dass sie Advertising-Pakete 32 von der peripheren Kommunikationseinheit 30 empfängt. Gemäß der ersten Ausführungsform ist die zentrale Kommunikationseinheit 40 bevorzugt eine Kommunikationseinheit mit einer Anzeige, wie beispielweise ein Smartphone, ein Tablet, ein Laptop oder ein Desktop-PC, sein. Die zentrale Kommunikationseinheit 40 kann aber auch eine eigens dafür ausgebildete Kommunikationseinheit sein. Die zentrale Kommunikationseinheit 40 ist noch bevorzugt eine tragbare Kom munikationseinheit.
Eine entsprechende zentrale Kommunikationseinheit 40 ist in 2 dargestellt und erfasst, wie bereits oben beschrieben, die Advertising-Pakete 32 von mehreren Prozesseinheiten 41 bis 46. In 2 ist zudem ein Ausschnitt einer Benutzeroberfläche dargestellt, die auf der zentralen Kommunikationseinheit 40 angezeigt wird. Die zentrale Kommunikationseinheit 40 ist dabei so konfiguriert, dass sie die mit den Advertising-Paketen 32 empfangenen Prozessgrößen P1 bis P4 so darstellt, dass ein Anwender imstande ist, jeweils den Zustand (normalen oder anormalen Zustand) von den mehreren Prozesskomponenten 41 bis 46 zu erkennen. Die Benutzeroberfläche ist dabei als Anwendung bzw. App auf der zentralen Kommunikationseinheit 40 ausgebildet, kann aber auch auf andere Art und Weise, z.B. als eigens dafür programmiertes Betriebssystem für die zentrale Kommunikationseinheit 40 ausgebildet sein.
Im gezeigten Beispiel sind die einzelnen Prozesseinheiten 41 bis 46 tabellarisch dargestellt, wobei die Prozesseinheit 20 aus 1 der Prozesskomponente 46 in 2 entspricht. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Prozesseinheiten 41 bis 46 in Form eines räumlichen Diagramms dargestellt sind, das z.B. die Positionen der Prozesseinheiten 41 bis 46 in einer Karte darstellt. Da meist eine Vielzahl von Prozesskomponenten 41 bis 46 überwacht wird, stellt die Benutzeroberfläche zudem ein Suchfeld 48 für die gezielte Suche nach einer Prozesskomponente 41 bis 46 bereit.
Nachfolgend werden die Zustände der einzelnen Prozesseinheiten 41 bis 46 erläutert. Es ist anzumerken, dass die Zustände in 2 der einzelnen Prozesseinheiten 41 bis 46 durch einen gestrichelten (normaler Zustand), einen gefüllten (anormaler Zustand) und einen ungefüllten Kreis (keine Datenübertragung) dargestellt sind. Es können aber auch andere Symbole, wie z.B. farbige Kreise verwendet werden, die es einem Anwender ermöglichen, einen jeweiligen Zustand einer Prozesskomponente zu erkennen.
Die Prozesseinheit 41 weist einen normalen Zustand auf. Folglich befinden sich alle Prozessgrößen innerhalb des jeweiligen Betriebsbereichs. Die Werte der einzelnen Prozessgrößen werden für die Prozesseinheit 41 jedoch nicht ausgesendet und sind folglich auf der Benutzeroberfläche auch nicht dargestellt. Die Prozesseinheit 41 ist zudem durch eine Markierung 47 als favorisierte Prozesseinheit gekennzeichnet, was bedeutet, dass sie in einem oberen Abschnitt der Benutzeroberfläche angezeigt wird. Die Prozesseinheit 42 befindet sich ebenfalls in einem normalen Zustand, wobei zusätzlich der aktuelle Wert des Drucks von 120 bar angezeigt wird. Es ist anzumerken, dass die Anzeige der Prozessgrößen nicht auf einen Wert begrenzt ist, vielmehr können Werte von mehreren Prozessgrößen, z.B. untereinander, angezeigt werden. Die Prozesseinheit 43 zeigt an, dass keine Werte von ihrer peripheren Kommunikationseinheit an die tragbare Einheit zentrale Kommunikationseinheit 40 übertragen werden. Zudem wird angegeben, dass sich die zentrale Kommunikationseinheit der Prozesseinheit 43 außerhalb des Sendebereichs der peripheren Kommunikationseinheit der Prozesseinheit 43 befindet. Die Prozesseinheit 44 weist einen anormalen Zustand auf, wobei keine Prozessgrößen übermittelt werden. Die Prozesseinheit 45 zeigt ebenfalls einen Zustand an, bei dem keine Werte von ihrer peripheren Kommunikationseinheit an die tragbare Einheit zentrale Kommunikationseinheit 40 übertragen werden. Im Gegensatz zur Prozesseinheit 43 wird jedoch kein Grund für die fehlende Kommunikationsverbindung angegeben. Die Prozesskomponente 46 (die Prozesseinheit 20) zeigt an, dass ein anormaler Zustand auftritt. Zudem gibt die Prozesskomponente 46 an, dass eine Fehlermeldung „F4037“ auftritt, die im gezeigten Beispiel angibt, dass der maximale Druck überschritten ist. Zudem wird der aktuelle Wert des Drucks von 160 bar angegeben. Es ist jedoch auch möglich, dass nur eine der beiden Prozessgrößen, Fehlermeldung oder aktueller Wert, angegeben wird.
Folglich ermöglicht es die vorliegende Erfindung, dass der Zustand der einzelnen Prozesskomponenten 41 bis 46 auf einfache Art und Weise durch einen Anwender erkannt werden kann, ohne dass die Auswertung von einer Vielzahl von Daten erforderlich ist.
Darüber hinaus ist die zentrale Kommunikationseinheit 40, so konfiguriert, dass sie eine Verbindung bzw. Kopplung zwischen der zentralen Kommunikationseinheit 40 und einer der peripheren Kommunikationseinheit (nicht gezeigt) der Prozesseinheiten 41 bis 46 herstellt. Die Verbindung wird dabei durch eine Auswahl-Betätigung auf der zentrale Kommunikationseinheit 40 hergestellt. Ein Display der zentralen Kommunikationseinheit 40 ist dazu vorzugsweise als Touch-Display ausgestaltet, so dass der Anwender eine Verbindung mit einer der peripheren Einheiten der Prozesseinheiten 41 bis 46 durch eine Berührung der Stelle im Display, an der die Prozesskomponente 41 bis 46 angezeigt wird, herstellen kann. Für den Fall, dass die zentrale Kommunikationseinheit 40 keinen Touch-Display aufweist, kann die Verbindung auch durch eine andere Auswahlbetätigung, wie etwa durch einen Klick mit einer Maus oder die Auswahl mittels eines Joysticks, hergestellt werden.
Im Folgenden wird angenommen, dass der Anwender eine Verbindung mit der peripheren Einheit der Prozesskomponente 46, also der peripheren Einheit 30 der Prozesseinheit 20, herstellt. Dazu wird, wie in 1 gezeigt, eine Verbindung 34 hergestellt, so dass ein Generic Attribute Profile (GATT)-Service für die Datenübertragung zwischen der peripheren Kommunikationseinheit 30 und der zentralen Kommunikationseinheit 40 zur Verfügung steht.
Dem Anwender wird dazu eine durch die Steuereinheit 22 der Prozesseinheit 20 bereitgestellte Benutzeroberfläche (nicht gezeigt), die sich von der in 2 gezeigten Benutzeroberfläche unterscheidet, auf dem Display der zentralen Kommunikationseinheit 40 angezeigt. Auf dieser Benutzeroberfläche der Steuereinheit 22 ist der Anwender imstande, alle Prozessgrößen der Prozesseinheit 20 zu überwachen und Prozessparameter der Prozesseinheit 20 in der Steuereinheit 22 einzustellen bzw. zu ändern. Als Prozessparameter wird im Folgenden eine Größe, z.B. Öffnungsdauer des Ventils, verstanden, durch die Einfluss auf den Betrieb der Prozesseinheit 20 genommen werden kann.
Das Einstellen der Prozessparameter wird möglich, da, nach Herstellen der Verbindung zwischen der zentralen Kommunikationseinheit 40 und der peripheren Einheit, die an die periphere Kommunikationseinheit 30 übertragenen Daten über die Kommunikationsschnittstelle 24 an die Steuereinheit 22 der Prozesseinheit 20 übertagen werden. Der Anwender ist somit imstande, die Prozessparameter in der Steuereinheit 22 der Prozesseinheit 20 zu ändern. Insbesondere ist der Anwender imstande, mindestens einen Prozessparameter in Erwiderung auf einen anormalen Zustand der Prozesseinheit 20 zu ändern.
Darüber hinaus ist der Anwender imstande, auf der Benutzeroberfläche die Prozessgrößen P1 bis P4 zu konfigurieren, die als Advertising-Pakete 32 von der peripheren Kommunikationseinheit 30 ausgesendet werden. Dazu wählt der Anwender die gewünschten Prozessgrößen P1 bis P4 aus, so dass diese in Form einer Liste in der Firmware der Steuereinheit 22 hinterlegt sind. Im Normalfall wird die Konfiguration der zu übertragenden Prozessgrößen P1 bis P4 für die Prozesseinheit 20 bei Inbetriebnahme der Anlage durchgeführt. Die Konfiguration kann aber zu einem beliebigen Zeitpunkt geändert werden.
Die Liste der zu übertragenden Prozessgrößen P1 bis P4 kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise zusammengestellt werden. Zum einen können (vom Hersteller der Prozesseinheit) vorkonfigurierte Listen entsprechend dem Typ der Prozesseinheit 20 oder der Anwendung, für die die Prozesseinheit 20 vorgesehen ist, vorhanden sein, so dass eine schnelle Konfiguration möglich ist. Zum anderen kann eine freie Konfiguration durch den Anwender selbst erfolgen, wobei die Konfiguration als neue Liste gespeichert wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Anwender mehrere selbst konfigurierte Listen im Speicher der Steuereinheit 22 hinterlegt, um diese nach Bedarf zu verwenden. Die zentrale Kommunikationseinheit 40 ist anschließend aufgrund der in den Advertising-Pakten 32 enthaltenen IDs, die den Prozessgrößen P1 bis P4 eindeutig zuordenbar sind, imstande, die einzelnen Prozessgrößen P1 bis P4 entsprechend zu interpretieren. Wie bereits oben erwähnt, werden die Prozessgrößen P1 bis P4 nacheinander übertragen, wobei einzelne Prozessgrößen P1 bis P4 auch nur dann übertragen werden können, wenn eine vorgegebene Änderung erfolgt ist.
Durch den variablen Aufbau der als Advertising-Pakete 32 übertragenen Prozessgrößen P1 bis P4 wird erreicht, dass eine reduzierte Menge an relevanten Daten für eine entsprechende Prozesseinheit übertragen wird. Demzufolge wird ein energieeffizienteres Kommunikationssystem 1 zur Überwachung der Prozesseinheit 20 erhalten. Darüber hinaus, können die relevanten Prozessgrößen P1 bis P4 auf einfache Art und Weise durch einen Anwender überwacht werden, so dass eine Erkennung eines Zustands leicht möglich ist. Darüber hinaus ermöglicht es das erfindungsgemäße Kommunikationssystem 1 einem Anwender, dass er eine Verbindung zwischen der zentralen Kommunikationseinheit 40 und der peripheren Kommunikationseinheit 20 einer Prozesseinheit 20 herstellt, um alle Prozessgrößen P1 bis P4 der Prozesseinheit 20 zu überwachen, mindestens einen Prozessparameter in der Steuereinheit 22 der Prozesseinheit 20 zu ändern oder eine Konfiguration der zu übertragenden Prozessgrößen P1 bis P4 zu ändern.
Zweite Ausführungsform
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Konfiguration der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dieselbe wie die der ersten Ausführungsform ist, so dass nur Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben werden.
In der zweiten Ausführungsform ist die Prozesseinheit 20 wiederrum mit der peripheren Kommunikationseinheit 30 bereitgestellt, so dass die konfigurierten Prozessgrößen P1 bis P4 als Advertising-Pakete übertragen werden. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist die zentrale Kommunikationseinheit 40a ein Gateway, das mit einem Server 50 über eine Kommunikationsverbindung 60, wie etwa einer Internetverbindung, einer VPN-Verbindung, einer Netzwerkverbindung usw., verbunden ist. Die zentrale Kommunikationseinheit 40a ist so konfiguriert, dass sie die Prozessgrößen P1 bis P4 an den Server überträgt. Der Server 50 ist so konfiguriert, dass er die Prozessgrößen in einem Datenspeicher, wie z.B. einer Datenbank oder einen Cloud-Speicher usw., speichert, um eine Historie bzw. ein Verlauf der Prozessgrößen P1 bis P4 aufzuzeichnen, die in der Steuereinheit 22 der Prozesseinheit 20 konfiguriert sind.
Darüber hinaus bietet die zweite Ausführungsform die Möglichkeit, dass ein Anwender imstande ist, über einen Fernzugriff, wie beispielsweise einen Webservice, einen VPN-Tunnel usw., auf die zentrale Kommunikationseinheit 40 zuzugreifen. Der Fernzugriff erfolgt dabei bevorzugt durch die zentrale Kommunikationseinheit 40 gemäß der ersten Ausführungsform, kann aber auch durch eine andere geeignete Kommunikationsvorrichtung erfolgen. Durch den Fernzugriff steht dem Anwender wiederum die Benutzeroberfläche zur Verfügung, wie sie in 2 gezeigt ist, so dass eine Verbindung zwischen der zentralen Kommunikationseinheit 40a und der peripheren Kommunikationseinheit 30 der Prozesseinheit 20 hergestellt werden kann, um einen Prozessparameter in der Steuereinheit 22 der Prozesseinheit 20 zu ändern. Auf diese Weise ist ein Anwender imstande, Prozessparameter in der Steuereinheit 22 der Prozesseinheit 20 durch den Fernzugriff zu ändern. Zudem ist der Anwender imstande, alle Prozessgrößen P1 bis P4 der Prozesseinheit 20 über den Fernzugriff zu überwachen und die Konfiguration der Prozessgrößen P1 bis P4 zu ändern, die als Advertising-Pakete 32 ausgesendet werden.
Des Weiteren kann der Server 50 auch so konfiguriert sein, dass er eine Nachricht an einen Anwender sendet, wenn eine Prozessgröße P1 bis P4 empfangen wird, die einen anormalen Zustand der Prozesseinheit 20 angibt. Der Server 50 sendet dazu eine elektronische Nachricht, wie z.B. eine E-Mail, eine SMS, eine Push-Notification usw., bevorzugt an die zentrale Kommunikationseinheit 40 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Server 50 kann die elektronische Nachricht aber auch an eine andere geeignete Kommunikationseinheit senden.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt somit den Vorteil bereit, dass ein Anwender über einen anormalen Zustand einer Prozesseinheit 20 informiert wird, ohne die Prozesseinheit 20 dauerhaft überwachen zu müssen. Zudem kann ein Anwender auf die periphere Einheit 30 der Prozesseinheit 20 per Fernzugriff zugreifen, ohne dass er sich mit der zentrale Kommunikationseinheit 40 in Reichweite der peripheren Kommunikationseinheit 30 befinden muss. Zudem werden die Prozessgrößen P1 bis P4, die in der Steuereinheit 22 konfiguriert sind, durch die zentrale Kommunikationseinheit 40a an den Server 50 übertragen, der so konfiguriert ist, dass er die Prozessgrößen in einem Datenspeicher speichert, so dass sie für nachfolgende Auswertungen zur Verfügung stehen.
Dritte Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Konfiguration der dritten Ausführungsform im Wesentlichen dieselbe wie die der ersten und der zweiten Ausführungsform ist, so dass nur Unterschiede zur ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben werden.
Gemäß der dritten Ausführungsform werden die Advertising-Pakete 32, die von der peripheren Kommunikationseinheit 30 ausgesendet werden, sowohl von der zentralen Kommunikationseinheit 40 als auch von der zentralen Kommunikationseinheit 40a empfangen. Dies ist möglich, da die Advertising-Pakete gemäß dem BLE-Standard als Broadcast ausgesendet werden.
Die dritte Ausführungsform stellt somit den Vorteil bereit, dass ein Anwender die als Advertising-Pakete 32 von der peripheren Kommunikationseinheit 30 der Prozesseinheit 20 über die zentrale Kommunikationseinheit 40 überwachen kann, wenn er sich die zentrale Kommunikationseinheit 40 in Reichweite der peripheren Kommunikationseinheit 30 befindet, ohne dass ein Fernzugriff über die zentrale Kommunikationseinheit 40a erfolgen muss. Zeitgleich werden die Prozessgrößen P1 bis P4 über die zentrale Kommunikationseinheit 40a zum Server 50 übertragen, um die Historie der Prozessgrößen P1 bis P4 aufzuzeichnen.
Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem ist dafür vorgesehen, dass es insbesondere als Kommunikationssystem im Bereich Industriekommunikation, z.B. im sog. Internet of Things (IoT), zum Überwachen von Prozesseinheiten unter Verwendung von Advertising gemäß dem Bluetooth Low Energy Standard verwendet wird. Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem kann aber auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, in denen der Inhalt von Advertising-Paketen durch einen Anwender anpassbar sein soll.

Claims

Kommunikationssystem (1) zum Überwachen von Prozesseinheiten (20, 41 bis 46), das aufweist: mindestens eine Prozesseinheit (20, 41 bis 46), die so konfiguriert ist, dass sie mit einer dazugehörigen peripheren Kommunikationseinheit (30) über eine Kommunikationsschnittstelle (24) verbunden ist, um Prozessgrößen (P1 bis P4) an die periphere Kommunikationseinheit (30) zu übertragen, wobei die Prozessgrößen (P1 bis P4), die an die periphere Kommunikationseinheit (30) übertragen werden, konfigurierbar sind, wobei jede periphere Kommunikationseinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie die konfigurierten Prozessgrößen (P1 bis P4) von der entsprechenden Prozesseinheit (20, 41 bis 46) empfängt und als Advertising-Pakete (32) aussendet; und eine zentrale Kommunikationseinheit (40, 40a), die so konfiguriert ist, dass sie die Advertising-Pakete (32) von jeder peripheren Kommunikationseinheit (30) empfängt.
Kommunikationssystem (1) gemäß Anspruch 1, wobei eine Verbindung zwischen der zentralen Kommunikationseinheit (40, 40a) und jeder peripheren Kommunikationseinheit (30) herstellbar ist, um mindestens eine der Handlungen, Überwachen aller Prozessgrößen (P1 bis P4), Einstellen mindestens eines Prozessparameters und Konfigurieren der Prozessparameter (P1 bis P4), die als Advertising-Pakete ausgesendet werden, durchzuführen.
Kommunikationssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zentrale Kommunikationseinheit (40, 40a) so konfiguriert ist, dass ein Zustand jeder Prozesseinheit (20, 41 bis 46) auf einer Benutzeroberfläche angezeigt wird, um einen anormalen Zustand oder einen normalen Zustand von jeder Prozesseinheit (20, 41 bis 46) zu erkennen, so dass eine Verbindung zwischen der zentralen Kommunikationseinheit (40, 40a) und der peripheren Kommunikationseinheit (30) der einen anormalen Zustand aufweisenden Prozesseinheit (20, 41 bis 46) herstellbar ist.
Kommunikationssystem (1) gemäß Anspruch 3, wobei die Verbindung zwischen der zentralen Kommunikationseinheit (40, 40a) und der peripheren Kommunikationseinheit (30) der einen anormalen Zustand aufweisenden Prozesseinheit (20, 41 bis 46) insbesondere hergestellt wird, um mindestens einen Prozessparameter in Erwiderung auf den anormalen Zustand zu ändern.
Kommunikationssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konfiguration der Prozessparameter (P1 bis P4) beliebig einstellbar ist.
Kommunikationssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konfiguration der Prozessparameter (P1 bis P4) bei Inbetriebnahme der Prozesseinheit (20, 41 bis 46) initial eingestellt wird und während eines Betriebs der Prozesseinheit (20, 41 bis 46) beliebig einstellbar ist.
Kommunikationssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zentrale Kommunikationsvorrichtung (40) eine Anzeige aufweist und in Reichweite der peripheren Kommunikationseinheit (30) betrieben wird.
Kommunikationssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zentrale Kommunikationsvorrichtung (40a) ein Gateway ist, das mit einem Server (50) verbunden ist, der so konfiguriert ist, dass er die als Advertising-Pakete (32) ausgesendeten Prozessgrößen (P1 bis P4) in einem Datenspeicher speichert.
Kommunikationssystem (1) gemäß Anspruch 8, wobei der Server (50) so konfiguriert ist, dass er eine elektronische Nachricht an eine Kommunikationseinheit sendet, bevorzugt an die zentrale Kommunikationseinheit (40), wenn ein anormaler Zustand der Prozesseinheit (20, 41 bis 46) auftritt.
Kommunikationssystem (1) gemäß Anspruch 9, wobei ein Fernzugriff von der Kommunikationseinheit, bevorzugt von der zentralen Kommunikationseinheit (40), auf die zentrale Kommunikationsvorrichtung (40a) herstellbar ist, um mindestens eine der Handlungen, Überwachen aller Prozessgrößen (P1 bis P4), Einstellen mindestens eines Prozessparameters und Konfigurieren der Prozessparameter (P1 bis P4), die als Advertising-Pakete ausgesendet werden, durchzuführen.
Kommunikationssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Kommunikationsvorrichtungen (40, 40a) die als Advertising-Pakete (32) ausgesendeten Prozessgrößen (P1 bis P4) von der peripheren Kommunikationseinheit (30) empfangen, wenn keine Verbindung zwischen einer der zentralen Kommunikationsvorrichtungen (40, 40a) und der peripheren Kommunikationseinheit (30) hergestellt ist.