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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Eingabe/Ausgabe-Modul, E/A-Modul. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein E/A-Modul, das eingerichtet ist, Daten hinsichtlich eines Feldgeräts, das an dem E/A-Modul angeschlossen ist, bereitzustellen.
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HINTERGRUND
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Wird an ein E/A-Modul ein Feldgerät angeschlossen, kann es nötig sein, das E/A-Modul zum Betrieb des Feldgeräts zu konfigurieren. Die Konfigurationsdaten können bspw. spezifizieren, wie an Eingängen empfangene Signale in an die Kopfstation (bspw. über einen Bus) zu sendende Daten umzuwandeln und welche an den Ausgängen auszugebenden Daten aus von der Kopfstation empfangenen Daten abzuleiten sind. Es kann somit für die Erstellung der Konfigurationsdaten unerlässlich sein, zu wissen, an welchem Eingang/Ausgang welches Feldgerät angeschlossen ist. Dieses Wissen kann bspw. dadurch erzeugt werden, dass die Feldgeräte gemäß einem bestimmten Plan mit den Eingängen/Ausgängen verbunden werden und/oder, indem Feldgeräte und Eingänge/Ausgänge in einem Konfigurationsprogramm manuell zugeordnet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Stand der Technik zu verbessern.
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Ein erfindungsgemäßes E/A-Modul ist eingerichtet, im Rahmen einer Konfigurationsroutine eine Einschaltcharakteristik eines an dem E/A-Modul angeschlossenen Feldgeräts zu bestimmen und über einen Bus an eine Kopfstation zu übertragen und von der Kopfstation über den Bus Konfigurationsdaten zu empfangen und sich unter Verwendung der Konfigurationsdaten zum Betrieb des angeschlossenen Feldgeräts zu konfigurieren.
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Dabei ist unter dem Begriff „E/A-Modul“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein an eine Kopfstation anreihbares/angereihtes Modul zu verstehen, das eines oder mehrere Feldgeräte mit der Kopfstation und ggf. (über die Kopfstation) mit einer übergeordneten Steuerung verbindet. Ferner ist unter dem Begriff „Kopfstation“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, eine Komponente eines modularen Feldbusknoten zu verstehen, deren Aufgabe es ist, die Daten und/oder Dienste der an der Kopfstation angereihten E/A-Module über den Feldbus, an dem die Kopfstation angeschlossen ist, verfügbar zu machen.
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Des Weiteren ist unter dem Begriff „Übertragen“ , wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein Übermitteln von Daten mittels elektrischer Signale von dem E/A-Modul (Sender) zur Kopfstation (Empfänger) über eine drahtgebundene Übertragungsstrecke (bspw. einen Bus, insbesondere einen Lokalbus) zu verstehen. Dabei ist unter dem Begriff „Lokalbus“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, insbesondere ein Bus zu verstehen, über den (nur) die an die Kopfstation angereihten E/A-Module miteinander bzw. mit der Kopfstation (unmittelbar) verbunden sind.
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Ferner sind unter dem Begriff „Konfigurationsdaten“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere Daten zu verstehen, die angeben, wie aus an den Eingängen des E/A-Moduls eingelesenen Signalen Daten abzuleiten und wie besagte Daten über den Lokalbus an die Kopfstation zu übertragen sind und/oder wie aus von der Kopfstation über den Lokalbus empfangenen Daten an den Ausgängen des E/A-Moduls auszugebende Signale abzuleiten sind. Bspw. können an den Eingängen und/oder Ausgängen Feldgeräte angeschlossen sein, die Zustandssignale liefern bzw. Steuersignale verarbeiten. In diesem Zusammenhang sind unter dem Begriff „Feldgerät“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, insbesondere mit dem E/A-Modul (signaltechnisch) verbundene (bspw. an dem E/A-Modul angeschlossene) Sensoren und/oder Aktoren zu verstehen.
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Zudem ist unter dem Begriff „Einschaltcharakteristik“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein messbares Verhalten, das sich bspw. durch sich über die Zeit ändernde Zustandsgrößen beschreiben lässt, zu verstehen, das bspw. bei einem Übergang zwischen einem Aus- oder Ruhezustand und einem Betriebszustand auftritt. Die Einschaltcharakteristik kann bspw. ein an einem Eingang oder einem Ausgang des E/A-Moduls gemessener Strom- und/oder Spannungsverlauf sein, der daraus resultiert, dass das Feldgerät oder Komponenten des Feldgeräts ab einem Einschaltzeitpunkt mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Das E/A-Modul kann in einem modularen Feldbusknoten umfasst sein, welcher die Kopfstation aufweist, wobei das E/A-Modul an der Kopfstation angereiht und mit der Kopfstation über den Bus verbunden ist und die Kopfstation über einen Feldbusanschluss verfügt und eingerichtet ist, Daten und/oder Dienste des Feldgeräts über einen mit dem Feldbusanschluss verbundenen Feldbus verfügbar zu machen.
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Das E/A-Modul oder der modulare Feldbusknoten kann in einem System umfasst sein, das auch das Feldgerät aufweist, wobei das Feldgerät als ein an einem Eingang des E/A-Moduls angeschlossener Sensor oder als ein an einem Ausgang des E/A-Moduls angeschlossener Aktor ausgebildet ist.
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Der Sensor bzw. der Aktor kann eine vom E/A-Modul unabhängige Energieversorgung aufweisen.
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Das System kann ferner die Kopfstation und einen mit der Kopfstation verbundenen Rechner aufweisen, wobei die Kopfstation eingerichtet ist, die Einschaltcharakteristik des an dem E/A-Modul angeschlossenen Feldgeräts an den Rechner zu übertragen und wobei der Rechner eingerichtet ist, aus einer Menge an Feldgeräten diejenigen auszuschließen, die gemäß einem Toleranzbereich eine von der empfangenen Einschaltcharakteristik abweichende (Referenz-)Einschaltcharakteristik aufweisen.
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In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff „Rechner“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein handelsüblicher PC (Desktop) oder ein handelsübliches Mobilgerät (Laptop, Tablet, Smartphone, etc.) zu verstehen, welcher/welches eine Schnittstelle zum Empfangen von Daten und einen Prozessor aufweist.
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Der Rechner kann ferner eingerichtet sein, verbleibende Feldgeräte zur Auswahl durch einen Benutzer anzuzeigen oder einem verbleibenden Feldgerät oder einem Eingang oder einem Ausgang, an dem das verbleibende Feldgerät angeschlossen ist, Standard-Konfigurationsdaten oder die Konfigurationsdaten zuzuordnen.
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Die verbleibenden Feldgeräte können bspw. solche Feldgeräte sein, deren Einschaltcharakteristik nicht abweicht, und die zusätzlich einem Plausibilisierungskriterium genügen bzw. das verbleibende Feldgerät kann ein solches Feldgerät sein, dessen Einschaltcharakteristik nicht abweicht, und das zusätzlich einem Plausibilisierungskriterium genügt.
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Das Plausibilisierungskriterium kann bspw. eine Übereinstimmung zwischen einem Bild eines Feldgeräts und Daten hinsichtlich eines Referenz-Bildes sein.
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Der Rechner kann ferner eingerichtet sein, die Übereinstimmung zwischen dem Bild des Feldgeräts und den Daten mittels eines auf dem Rechner ausführbaren und auf das Bild anwendbaren Bildverarbeitungsalgorithmus festzustellen, der das Feldgerät einem Hersteller, einer Feldgerät-Serie eines Herstellers oder einem Feldgerät-Typ zuzuordnen.
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Dabei versteht es sich, dass die durch ein erfindungsgemäßes Gerät/System durchgeführten Schritte als Schritte eines korrespondierenden Verfahrens aufgefasst werden können, das unter Verwendung des erfindungsgemäßen Geräts/Systems implementiert wird.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend in der detaillierten Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei auf Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
- 1 ein Feldbussystem;
- 2 einen Feldbusknoten und an den Feldbusknoten angeschlossene Feldbusgeräte;
- 3 einen Feldbusknoten und einen mit dem Feldbusknoten verbundenen Rechner; und
- 4 und 5 einen Prozess zum Bestimmen einer Einschaltcharakteristik eines an einem E/A-Modul angeschlossenen Feldgeräts illustrieren.
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Dabei sind in den Zeichnungen gleiche oder funktional ähnliche Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Feldbussystems 10. Das Feldbussystem 10 umfasst eine übergeordnete Steuereinheit 20, mit der eine Vielzahl an modularen Feldbusknoten 100 über einen Feldbus 30 verbunden sind. Die übergeordnete Steuereinheit 20 kann sowohl zur Überwachung als auch zur Regelung einer Anlage (nicht gezeigt) dienen, die durch das Feldbussystem 10 gesteuert wird. Wenn die übergeordnete Steuereinheit 20 eine Anlage überwacht, kann die übergeordnete Steuereinheit 20 von den Feldbusknoten 100 zyklisch oder azyklisch Zustandsdaten empfangen, die den Zustand der Anlage beschreiben und ein Fehlersignal oder ein Alarmsignal erzeugen, wenn der Zustand der Anlage von einem gewünschten/erlaubten Zustand oder Zustandsbereich (substantiell) abweicht. Wenn die übergeordnete Steuereinheit 20 die Anlage (nicht nur überwacht, sondern auch) regelt, kann die übergeordnete Steuereinheit 20 von den Feldbusknoten 100 zyklisch oder azyklisch Zustandsdaten empfangen und unter Berücksichtigung der Zustandsdaten Steuerdaten ermitteln, die zu den Feldbusknoten 100 übertragen werden.
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2 zeigt einen beispielhaften modularen Feldbusknoten 100 bestehend aus einer Kopfstation 110 und zwei an die Kopfstation 110 angereihten Eingabe/Ausgabe-Modulen 120, 130 (E/A-Modulen) an denen Feldgeräte 140, 150,160, 170, wie bspw. Sensoren und Aktoren, angeschlossen sind. Während des Betriebs lesen die E/A-Module 120,130 über die Eingänge Sensorsignale ein und erzeugen aus den Sensorsignalen Zustandsdaten, die über den Lokalbus 180 an die Kopfstation 110 übertragen werden. Die Kopfstation 110 kann die Zustandsdaten lokal verarbeiteten und/oder (ggf. in modifizierter Form) an die übergeordnete Steuereinheit 20 weiterleiten. Die übergeordnete Steuereinheit 20 (oder bei einer lokalen Verarbeitung die Kopfstation 110) kann dann unter Berücksichtigung der Zustandsdaten Steuerdaten erzeugen.
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Die durch die übergeordnete Steuereinheit 20 erzeugten Steuerdaten können dann über den Feldbus 30 an (die gleiche oder) eine (andere) Kopfstation 110 übertragen werden. Die zur Kopfstation 110 übertragenen (bzw. die durch die Kopfstation 110 erzeugten) Steuerdaten werden dann (ggf. in modifizierter Form) an die E/A-Module 120,130 weitergeleitet/übertragen. Die E/A-Module 120,130 empfangen die Steuerdaten und geben den Steuerdaten entsprechende Steuersignale an den Ausgängen, an denen die Aktoren angeschlossen sind, aus. Die Kommunikation von Daten zwischen den Komponenten des Feldbussystems 10 und die Abbildung der Sensorsignale auf Zustandsdaten und die Abbildung der Steuerdaten auf Steuersignale kann dabei durch eine Konfiguration der Feldbusknoten 100 an unterschiedliche Einsatzszenarien angepasst werden.
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3 zeigt dazu Feldbusknoten 100 und mit Feldbusknoten 100 verbundenen Rechner 40, der es erlaubt, Kopfstation 110, E/A-Modul 120 und E/A-Modul 130 (soweit nötig) zu konfigurieren. Rechner 40 kann alleinig oder überwiegend der Konfiguration dienen aber auch (neben der Konfiguration) andere Aufgaben ausführen. Insbesondere kann Rechner 40 Teil der übergeordneten Steuereinheit 20 sein und neben der Konfiguration auch Überwachungs- und/oder Steueraufgaben wahrnehmen. Bspw. kann Rechner 40 die Anlage überwachen und eingerichtet zu sein, bei Vorliegen bestimmter Bedingungen von einem Betriebsmodus in einen anderen Betriebsmodus umzuschalten (und im Zuge der Umschaltung ggf. die Konfiguration zu ändern oder zu aktualisieren).
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4 und 5 illustrieren einen Prozess zum Bestimmen einer Einschaltcharakteristik 300 eines an einem E/A-Modul 120, 130 angeschlossenen Feldgeräts 140, 150, 160, 170 (über eine Zeitspanne). Dabei wird in einem ersten Schritt 200 der Strom- und/oder Spannungsverlauf (bzw. daraus abgeleitete kapazitive Lasten, etc.) an einem Eingang oder einem Ausgang eines E/A-Moduls 120,130, an dem ein Feldgerät 140, 150, 160, 170 angeschlossen ist, gemessen und in einem zweiten Schritt 210 über den Lokalbus 180 an die Kopfstation 110 übertragen.
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Die Kopfstation 110 überträgt die Daten dann an den Rechner 40, der aus einer Menge an möglichen Feldgeräten 140, 150, 160, 170 diejenigen ausschließt, die gemäß einem Toleranzbereich eine von der empfangenen Einschaltcharakteristik 300 abweichende (modellhafte oder mittlere) Einschaltcharakteristik 320, 330, 340 aufweisen. Verbleibt nur eine einzige passende (modellhafte oder mittlere) Einschaltcharakteristik 320, kann auf diese Weise bestimmt werden, welches der möglichen Feldgeräte 140, 150, 160, 170 an besagtem Eingang oder Ausgang des E/A-Moduls 120, 130 angeschlossen ist (Hersteller, Modell, ggf. Vorparametrierung und Betriebsart). Verbleiben mehrere mögliche (modellhafte oder mittlere) Einschaltcharakteristiken 320, 330, 340 kann auf diese Weise bestimmt werden, welches der möglichen Feldgeräte 140, 150, 160, 170 an besagtem Eingang oder Ausgang des E/A-Moduls 120,130 angeschlossen ist. Die so gewonnenen Informationen können dazu verwendet werden, Teile der Konfiguration automatisch durchzuführen oder mit Vorschlägen vorzubelegen.
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Ferner können bei besagtem Ausschlussprozess auch weitere Informationen berücksichtigt werden, um die Entscheidung zu plausibilisieren. Bspw. kann der Rechner 40 eingerichtet sein, eine Übereinstimmung zwischen einem Bild des Feldgeräts 140, 150, 160, 170 und einem Referenz-Bild mittels eines auf dem Rechner 40 ausführbaren und auf das Bild anwendbaren Bildverarbeitungsalgorithmus festzustellen. Wird eine Übereinstimmung zwischen einem Bild des Feldgeräts 140, 150,160, 170 und einem Referenz-Bild festgestellt, kann dadurch die Zuordnung zwischen dem Feldgerät 140, 150, 160, 170 einem Hersteller, einer Feldgerät-Serie eines Herstellers oder einem Feldgerät-Typ plausibilisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Feldbussystem
- 20
- Steuereinheit
- 30
- Feldbus
- 40
- Rechner
- 100
- Feldbusknoten
- 110
- Kopfstation
- 120
- E/A-Modul
- 130
- E/A-Modul
- 140
- Feldgerät
- 150
- Feldgerät
- 160
- Feldgerät
- 170
- Feldgerät
- 180
- Lokalbus
- 200
- Prozessschritt
- 210
- Prozessschritt
- 300
- Einschaltcharakteristik
- 310
- Konfigurationsdaten
- 320
- Einschaltcharakteristik (Referenz)
- 330
- Einschaltcharakteristik (Referenz)
- 340
- Einschaltcharakteristik (Referenz)
- I
- Strom
- T
- Einschaltzeitpunkt
- U
- Spannung
