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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Feldgeräts und ein Feldgerät.
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Unter dem Begriff Feldgerät werden verschiedene technische Einrichtungen subsummiert, die mit einem Produktionsprozess in direkter Beziehung stehen. „Feld“ bezeichnet dabei den Bereich außerhalb von Leitwarten. Feldgeräte können damit insbesondere Aktoren, Sensoren und Messumformer sein. In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Grenzstandmessgeräte und Druckmessgeräte mit Sensoren, die die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Grenzstand oder Druck erfassen. Bekannte Feldgeräte der vorgenannten Art ermöglichen es bisher, Messwerte zu übermitteln, sodass eine übergeordnete Einheit basierend auf dem ermittelten Messwert eine vorbestimmte Aktion auslöst. Bspw. kann basierend auf dem Messwert eines Füllstandsmessgeräts bei Überschreiten eines Grenzwertes ein Zulauf geschlossen oder ein Ablauf geöffnet werden.
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Feldgeräte können ein Gehäuse, einen Sensor zur Erfassung einer Messgröße und eine in dem Gehäuse angeordnete Elektronikeinheit aufweisen. Zu Wartungs- und Reparaturzwecken kann das Gehäuse geöffnet werden. Zum Öffnen eines Feldgeräts wird meistens ein Spezialwerkzeug benötigt, das ausschließlich vom Hersteller bereitgestellt wird. Dies verhindert, dass sich Dritte Zugang zum Inneren des Feldgeräts verschaffen. Dennoch kommt es vor, dass Feldgeräte geöffnet werden und somit sensible Daten oder Bauteile der Feldgeräte von Unbefugten entwendet werden können. Mittels eines Siegels, das beim Öffnen des Feldgeräts bricht, kann im Nachhinein eine Manipulation nachgewiesen werden. Ferner können an dem Feldgerät von außen nicht sichtbare Haltenasen vorgesehen sein. Bei dem Versuch, diese Haltenasen zu finden und ein Gehäuse des Feldgeräts zu öffnen wird das Gehäuse unwiderruflich beschädigt oder zerkratzt. Durch die optische Veränderung am Gehäuse wird kenntlich, dass das Feldgerät geöffnet worden ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das es erlaubt, ein Feldgerät so zu überwachen, dass festgestellt werden kann, ob daran Manipulationen vorgenommen worden sind. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät bereitzustellen, das eine derartige Überwachung erlaubt. Die Aufgaben wird gelöst durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch das Feldgerät nach Anspruch 17. Die Unteransprüche betreffen verschiedene voneinander unabhängige, vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren Merkmale vom Fachmann im Rahmen des technisch Sinnvollen frei miteinander kombiniert werden können. Dies gilt insbesondere auch über die Grenzen der verschiedenen Anspruchskategorien hinaus.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung eines Feldgeräts vorgeschlagen, umfassend die Schritte: Messung mindestens einer Zustandsgröße des Feldgeräts mittels eines Manipulationssensors des Feldgeräts, Erkennung einer Manipulation des Feldgeräts durch das Feldgerät auf Grundlage der Zustandsgröße und Versenden einer Nachricht betreffend die Manipulation durch das Feldgerät an eine Gegenstelle. Somit kann auch aus einer Entfernung festgestellt werden, ob an dem Feldgerät eine Manipulation vorgenommen worden ist. Der Begriff Manipulationssensor ist hier weit zu verstehen und umfasst prinzipiell jeglichen Sensor, der Veränderungen an dem Feldgerät, die auf eine äußere Einwirkung zurückgehen, detektieren kann. Gemäß Varianten der Erfindung kann das Feldgerät mehr als einen Manipulationssensor zur Messung der mindestens einen Zustandsgröße aufweisen. Die Nachricht betreffend der Manipulation kann prinzipiell ein beliebiges Format aufweisen und kann analoger oder digitaler Natur sein. Maßgeblich ist, dass eine Gegenstelle auf Grundlage des Erhalts der Nachricht nachvollziehen kann, dass an dem Feldgerät eine Manipulation vorgenommen worden ist. Die Erkennung der Manipulation kann erfindungsgemäß dadurch erfolgen, dass überwacht wird, ob sich die mindestens eine Zustandsgröße ändert. Gemäß Ausführungsformen sieht das Feldgerät die Manipulation nur dann als gegeben an, falls die mindestens eine Zustandsgröße sich um einen vordefinierten Betrag ändert und/oder einen vordefinierten Wert annimmt.
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Bevorzugt umfasst die Erkennung der Manipulation, dass das Feldgerät überwacht, ob ein Gehäuse des Feldgeräts geöffnet oder geschlossen wird. Das Gehäuse umfasst in der Regel einen Grundkörper und mindestens einen an dem Grundkörper lösbar anbringbaren Verschlusskörper wie einen Deckel, eine Verschlussplatte oder dergleichen. Das Feldgerät ist dann als geöffnet anzusehen, wenn der Verschlusskörper teilweise oder vollständig von dem Grundkörper gelöst worden ist. Es ist prinzipiell denkbar, dass sich Unbefugte mittels grober Beschädigung des Gehäuses eine Zugriffsmöglichkeit auf Bauteile im Inneren des Feldgeräts verschaffen. Deshalb wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Feldgerät auch dann als geöffnet angesehen, falls das Gehäuse durchbrochen worden ist.
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Es ist besonders bevorzugt, wenn die mindestens eine Zustandsgröße ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend einen Abstand, eine Kapazität, einen magnetischen Fluss, einen Stromfluss, einen Luftdruck, eine Luftfeuchtigkeit, eine Temperatur, eine Beleuchtungsstärke, einen Gasgehalt, eine Radioaktivität, eine Beschleunigung, einen Schalldruck und eine Eigenfrequenz des Feldgeräts. Es ist erfindungsgemäß möglich, dass lediglich eine Zustandsgröße herangezogen wird, um die Manipulation zu erkennen beziehungsweise festzustellen, ob das Feldgerät geöffnet worden ist. Es können dazu aber auch mehrere Zustandsgrößen ausgewertet werden. Bei der Auswertung wird bevorzugt ermittelt, ob die mindestens eine Zustandsgröße einen Grenzwert überschreitet oder einen vordefinierten Wertebereich annimmt.
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Um zu ermitteln, ob das Feldgerät geöffnet oder geschlossen ist, kann erfindungsgemäß mittels mindestens eines Öffnungssensors bestimmt werden, ob ein Verschlusskörper des Gehäuses von einem Grundkörper des Gehäuses entfernt worden ist. Der Öffnungssensor kann dazu eine Zustandsgröße messen, insbesondere eine der vorangehend genannten Zustandsgrößen. Der Öffnungssensor kann auf den Verschlusskörper gerichtet sein, sodass er dessen Position oder eine sonstige Eigenschaft des Verschlusskörpers ermitteln kann. Wird ein Deckel des Gehäuses entfernt oder beschädigt, dann ändert sich beispielsweise dessen Abstand von einem fest in dem Gehäuse verbauten Abstandssensor oder eine Kapazität zwischen einem Kapazitätssensor des Feldgeräts und dem Verschlusskörper ändert sich. Beim Verdrehen oder Entfernen des Deckels kann ferner eine Magnetfeldänderung eintreten, sodass durch eine Messung eines magnetischen Flusses festgestellt werden kann, ob das Feldgerät geöffnet wird. Es ist erfindungsgemäß ferner denkbar, dass ein Schleifkontakt oder mehrere Schleifkontakte in dem Verschlusskörper angeordnet ist, sodass ein Stromkreis geschlossen wird, wenn der Verschlusskörper auf den Grundkörper aufgesetzt wird.
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Wenn das Feldgerät geöffnet wird, dann ändert sich ferner eine Vielzahl messbarer Zustandsgrößen innerhalb des Gehäuses allein deshalb, weil ein Inneres des Gehäuses nicht mehr vollständig von einer Umgebung des Feldgeräts abgeschirmt ist. Beispielsweise kann Umgebungslicht in das Gehäuse einfallen, sobald das Gehäuse geöffnet wird, und durch einen Lichtsensor gemessen werden. Auch die anderen vorhergehend aufgeführten Zustandsgrößen können sich aufgrund externer Einflüsse auf das Innere des Gehäuses ändern, wenn dieses geöffnet wird, und dementsprechend mittels Sensoren des Feldgeräts erfasst und ausgewertet werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn die die Erkennung der Manipulation umfasst, dass das Feldgerät überwacht, ob das Feldgerät an eine Energie- und/oder Datenversorgungsleitung angeschlossen ist. Um an einem Feldgerät Veränderungen vorzunehmen, muss dieses oft zunächst demontiert werden und/oder von seiner Stromversorgung abgesteckt werden. Häufig sind Feldgeräte an Zweileiter-Systeme angeschlossen, welche die Feldgeräte über ein Leiterpaar mit Strom und Daten versorgen können. Es ist erfindungsgemäß möglich, dass das Feldgerät bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens feststellt, dass eine externe Energieversorgung unterbrochen wird, dass keine Daten mehr durch das Feldgerät empfangen werden, dass ein Stecker von dem Feldgerät abgezogen wird und/oder dass ein Stecker in das Feldgerät eingesteckt wird.
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Die Zustandsgröße ist gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ausgewählt aus der Gruppe umfassend ein Schraubenanzugsmoment, eine Reihenfolge einer Befestigung von Schrauben an dem Feldgerät, einen Standort des Feldgeräts, eine Beschädigung des Feldgeräts, einen Montagewinkel bei einer Montage des Feldgeräts und einen Anpressdruck bei einem Einstecken eines Steckers in das Feldgerät. Diese Zustandsgrößen erlauben es nachzuvollziehen, ob Wartungshandlungen oder Manipulationsvorgänge sonstiger Art an dem Feldgerät vorgenommen werden. Es geht hierbei insbesondere um die Erfassung von Maßnahmen, die im Zusammenhang mit einer unerlaubten Manipulation des Feldgeräts vorgenommen werden. Es können gleichwohl auch geplante Wartungsvorgänge nachvollzogen werden. Man kann somit feststellen, welche Handlungen an dem Feldgerät vorgenommen worden sind. Beispielsweise kann überprüft werden, ob eine Wartung des Feldgeräts sachgemäß vorgenommen wurde. Die vorhergehend genannten Zustandsgrößen können mittels diverser Sensoren des Feldgeräts erfasst werden, die der Fachmann zweckbezogen dazu auswählen kann.
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Das Feldgerät bildet vorzugsweise einen Datensatz, der die mindestens eine Zustandsgröße, einen daraus abgeleiteten Datenwert und/oder einen Zeitstempel der Messung der Zustandsgröße umfasst. Bei dem Datensatz kann es sich erfindungsgemäß um logisch oder örtlich gruppierte Daten handeln. So kann es sich bei dem Datensatz beispielsweise um ein Datenpaket handeln. Mittels eines Zeitstempels kann verzeichnet werden, zu welchem Zeitpunkt eine Zustandsgröße ermittelt wurde. Ein abgeleiteter Datenwert kann erfindungsgemäß durch das Feldgerät unmittelbar aus einer oder mehreren Zustandsgrößen abgeleitet sein. So kann beispielsweise aus einem Anziehmoment einer Schraube abgeleitet werden, dass diese beschädigt worden ist. Diese Information kann als ein abgeleiteter Datenwert an die Gegenstelle weitergeleitet werden.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Feldgerät den Datensatz in der Nachricht versendet. Die Gegenstelle erhält somit den Datensatz zur weiteren Verarbeitung. Es ist vorteilhaft, wenn die Nachricht über eine Funkschnittstelle des Feldgeräts an die Gegenstelle übermittelt wird. Bei einer Funkschnittstelle handelt es sich um ein Modul, das eine Datenübertragung über eine Funkstrecke erlaubt. Eine Datenübertragung über eine Funkstrecke weist den Vorteil auf, dass die Gegenstelle auch dann darüber benachrichtigt werden kann, dass das Feldgerät geöffnet worden ist, falls eine drahtgebundene Kommunikationsverbindung zwischen dem Feldgerät und der Gegenstelle nicht genutzt werden kann. So kann das Feldgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beispielsweise über eine Zweileiter-Schnittstelle mit Strom versorgt werden und auch über diese kommunizieren. Wird ein zugehöriges Versorgungskabel ausgesteckt, dann wäre normalerweise keine Kommunikation mit der Gegenstelle mehr möglich. In diesem Fall kann eine drahtlose Kommunikation über die Funkstrecke erfolgen. Bei der Funkschnittstelle kann es sich beispielsweise um ein Mobilfunkmodul oder ein Modul zur Kommunikation über ein Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) handeln. Es ist gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung möglich, dass die Nachricht ausschließlich über eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle des Feldgeräts an die Gegenstelle übermittelt wird, oder dass die Nachricht über die drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle und über die Funkschnittstelle des Feldgeräts an die Gegenstelle übermittelt wird.
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Es ist bevorzugt, wenn das Feldgerät den Datensatz in einem Datenspeicher des Feldgeräts speichert. Bei dem Datenspeicher handelt es sich besonders bevorzugt um einen nichtflüchtigen Datenspeicher. Es kann sich dabei zum Beispiel um einen Flash-Speicher, um eine SD-Card oder um ein EEPROM handeln. Es versteht sich, dass auch sonstige nichtflüchtige Speicher, bzw. auch flüchtige Speichertechnologien mit einem Energiespeicher (RAM mit Backup-Batterie) verwendet werden können. Der Datenspeicher ermöglicht es, den Datensatz zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufzurufen. Dies ist besonders dann von Vorteil, falls die Nachricht nicht an die Gegenstelle übermittelt werden kann, beispielsweise aufgrund einer Unterbrechung einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Feldgerät und der Gegenstelle. Der Datensatz kann dann zu einem späteren Zeitpunkt beispielsweise direkt am Feldgerät ausgelesen werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Feldgerät das Datenpaket nur dann in dem Datenspeicher des Feldgeräts speichert, falls das Feldgerät die Nachricht nicht an die Gegenstelle versenden kann. Wenn beispielsweise ein Stecker einer Datenleitung von dem Feldgerät abgezogen wurde und das Feldgerät auch nicht über sonstige Kommunikationsmöglichkeiten verfügt, dann ist ein Versand der Nachricht unmöglich. In diesem Fall ist es hilfreich, wenn man den Datensatz zu einem späteren Zeitpunkt wieder abrufen kann. Vorzugsweise lädt das Feldgerät den Datensatz aus dem Datenspeicher des Feldgeräts und versendet den Datensatz anschließend in der Nachricht. Dies erfolgt bevorzugt, nachdem eine externe Energieversorgung des Feldgeräts wiederhergestellt worden ist und/oder nachdem ein zwischenzeitlich nicht verfügbarer Kommunikationskanal zum Versenden der Nachricht wieder verfügbar geworden ist. Dies ist besonders relevant bei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das Feldgerät die Nachricht über eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle des Feldgeräts übermittelt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung übersendet das Feldgerät die Nachricht über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle des Feldgeräts an die Gegenstelle, falls eine externe Energieversorgung des Feldgeräts nicht verfügbar ist und/oder falls ein Kommunikationskanal zum Versenden der Nachricht nicht verfügbar ist. Bei der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle kann es sich beispielsweise um ein Mobilfunkmodul oder ein Modul zur Kommunikation über ein Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) handeln. Auch andere Protokolle wie Bluetooth, NB-IoT oder sonstige können erfindungsgemäß eingesetzt werden.
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Vorzugsweise fügt das Feldgerät in die Nachricht eine Warnkennzeichnung ein, falls vor der Manipulation keine Wartungsbestätigung bei dem Feldgerät erfolgt ist. Durch die Warnkennzeichnung wird der Gegenstelle mitgeteilt, dass das Feldgerät potenziell durch eine unbefugte Person manipuliert wird. Das Verfahren kann erfindungsgemäß so ausgebildet sein, dass das Feldgerät die Warnkennzeichnung in die Nachricht einfügt, falls das Feldgerät vor der Manipulation keine Wartungsbestätigung erhalten hat, und die Warnkennzeichnung nicht in die Nachricht einfügt, falls es vor der Manipulation eine Wartungsbestätigung erhalten hat. Bei der Wartungsbestätigung handelt es sich erfindungsgemäß um eine Aktion, ein Signal, eine Nachricht oder dergleichen. Die Wartungsbestätigung macht kenntlich, dass eine anstehende Wartung zulässig ist. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass eine ordnungsgemäße Wartung durchgeführt wird. Es ist erfindungsgemäß möglich, dass nach dem Erhalt der Wartungsbestätigung das Feldgerät nur innerhalb einer vordefinierten Zeitspanne, die sich an den Erhalt der Wartungsbestätigung anschließt, geöffnet werden kann, ohne dass die Nachricht enthaltend die Warnkennzeichnung versandt wird. Wird das Feldgerät innerhalb der vordefinierten Zeitspanne nicht geöffnet, so muss erneut eine Wartungsbestätigung an das Feldgerät übermittelt werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Wartungsbestätigung durch eine Betätigung eines Reed-Schalters des Feldgeräts, durch einen Erhalt einer Bestätigungsnachricht über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle des Feldgeräts, durch einen Erhalt einer Bestätigungsnachricht über eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle des Feldgeräts, durch eine Eingabe eines Passcodes in ein Eingabemittel des Feldgeräts und/oder mittels einer biometrischen Authentisierung einer Person gegenüber dem Feldgerät erfolgt. Beispielsweise kann ein Mitglied des Service-Personals ein Smartphone mit sich führen, das es erlaubt, die Wartungsbestätigung drahtlos über eine Verbindung nach den Standards NFC (Near Field Communication) oder Bluetooth an das Feldgerät zu übermitteln. Dazu muss das Smartphone ausreichend nah an das Feldgerät herangeführt werden. Das Feldgerät kann erfindungsgemäß eine entsprechende drahtlose Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann es notwendig sein, dass das Service-Personal einen Passcode in das Gerät eingibt, um die Berechtigung zur Wartung sicherzustellen. Ferner kann eine biometrische Authentisierung des Servicepersonals vorgesehen sein, zum Beispiel mittels eines Fingerabdrucks. Gemäß einer weiteren Variante erhält das Feldgerät die Wartungsbestätigung von einer entfernten Berechtigungsstelle. Bei der Berechtigungsstelle kann es sich zum Beispiel um die Gegenstelle handeln. Diese kann beispielsweise in einer Datenbank Wartungstermine verwalten und die Wartungsbestätigung an das Feldgerät senden, wenn dessen Wartung ansteht.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung ist es außerdem möglich, dass im Falle einer Manipulation des Feldgeräts und falls keine Wartungsbestätigung getätigt wurde, ein Alarm ausgelöst wird. Bei dem Alarm kann es sich um einen stillen Alarm handeln, das heißt die Gegenstelle wird wie vorhergehend beschrieben mittels einer Nachricht enthaltend eine Warnkennzeichnung informiert. Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform aktiviert das Feldgerät ein Alarmgerät. Bei dem Alarmgerät kann es beispielsweise sich um ein Ton- und/oder Lichtalarmgerät handeln. Dieses kann entweder in das Feldgerät integriert oder von diesem entfernt angeordnet sein.
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Es ist erfindungsgemäß möglich, dass die Gegenstelle von dem Feldgerät erhaltene Daten aufbereitet und/oder an einen Endbenutzer übermittelt. So kann die Gegenstelle erfindungsgemäß beispielsweise den vorangehend erwähnten Datensatz an einen Endbenutzer übermitteln. Beispielsweise kann die Gegenstelle den Endbenutzer täglich über einen Zustand des Geräts informieren. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass die Gegenstelle eine Möglichkeit für den Endbenutzer bietet, sich eigenständig über den Zustand des Geräts zu informieren. Beispielsweise kann die Gegenstelle betreffende Informationen über ein Web-Interface bereitstellen. Bei der Gegenstelle handelt es sich bevorzugt um einen Rechner oder eine Rechner-Infrastruktur. Beispielsweise kann die Gegenstelle in einer Cloud implementiert sein.
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Die Gegenstelle kann erfindungsgemäß von dem Feldgerät erhaltene Daten auswerten und daraus weitergehende Schlüsse ziehen, beispielsweise, ob das Feldgerät manipuliert oder beschädigt wurde, ob vorgesehene Wartungsschritte erfolgt sind und/oder ob es sachgerecht montiert beziehungsweise demontiert wurde. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kommuniziert die Gegenstelle mit einer Vielzahl von Feldgeräten und/oder Endbenutzern. Es wird mittels der Erfindung möglich, Wartungsintervalle zur protokollieren und zu überprüfen. Durch eine Auswertung der Zustandsgrößen lässt sich feststellen, ob eine Wartung ordnungsgemäß durchgeführt wurde.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Feldgerät vorgeschlagen, das mindestens einen Manipulationssensor und eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, wobei das Feldgerät zur Durchführung mindestens der folgenden Schritte eingerichtet ist: Messung mindestens einer Zustandsgröße des Feldgeräts mittels des Manipulationssensors, Erkennung einer Manipulation des Feldgeräts durch das Feldgerät auf Grundlage der Zustandsgröße und Versenden einer Nachricht betreffend die Manipulation durch das Feldgerät an eine Gegenstelle mittels der Kommunikationsschnittstelle. Das Feldgerät ist bevorzugt dazu eingerichtet, einzelne oder mehrere der vorhergehend beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen. Dazu weist das Feldgerät bevorzugt dazu notwendige Systemkomponenten auf. Bevorzugt wird ein Gehäuse des Feldgeräts durch einen Grundkörper und mindestens einen davon lösbaren Verschlusskörper gebildet. Bei dem Verschlusskörper kann es sich erfindungsgemäß um einen Deckel, eine Verschlussplatte oder dergleichen handelt. Innerhalb des Gehäuses ist vorzugsweise eine Elektronikeinheit angeordnet. Diese kann durch ein oder mehrere Platinen und ggf. weitere Elektronikkomponenten gebildet werden.
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Die Elektronikeinheit kann erfindungsgemäß zumindest eine Rechnereinheit aufweisen. Ferner kann das Feldgerät mindestens einen Sensor und/oder mindestens einen Aktor aufweisen. Der mindestens eine Sensor ist dazu vorgesehen, Prozessgrößen zu messen, und der mindestens eine Aktor ist dazu vorgesehen, auf einen industriellen Prozess Einfluss zu nehmen. Der mindestens eine Manipulationssensor ist hingegen dazu vorgesehen, die mindestens eine Zustandsgröße des Feldgeräts zu ermitteln. Die Kommunikationsschnittstelle des Feldgeräts kann eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle sein, es kann sich dabei aber auch um eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle handeln. Bei der drahtgebundenen Kommunikationsschnittstelle handelt es sich bevorzugt um eine Kommunikationsschnittstelle, die Daten über ein Zweileiter-System übertragen kann. Ein Zweileiter-System weist einen Hinleiter und einen Rückleiter auf, welche an das Feldgerät anschließbar sind. Ein solches Zweileiter-System kann gleichzeitig zur Energieversorgung des Feldgeräts und zur Kommunikation mit diesem dienen. Es ist auch möglich, dass Feldgerät mit mehreren Kommunikationsschnittstellen ausgestattet ist.
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Um zu ermitteln, ob das Feldgerät geöffnet worden ist, weist das Feldgerät bevorzugt einen Abstandssensor, einen kapazitiven Sensor, ein Fluxmeter, einen Luftdruck-Sensor, einen Luftfeuchtigkeits-Sensor, einen Temperatur-Sensor, ein Luxmeter, einen Gassensor, einen Strahlungsdetektor, einen Beschleunigungssensor, einen Schalldrucksensor und/oder einen piezoelektrischen Sensor auf. Diese Liste ist jedoch nicht abschließend, weitere Sensoren können vorhanden sein. Ferner kann das Feldgerät Mittel aufweisen, die es erlauben, festzustellen, ob eine externe Energieversorgung des Feldgeräts besteht. Um Wartungsgrößen wie ein Schraubenanzugsmoment, eine Reihenfolge einer Befestigung von Schrauben an dem Feldgerät, einen Standort des Feldgeräts, eine Beschädigung des Feldgeräts, einen Zeitpunkt einer Montage des Feldgeräts, einen Zeitpunkt einer Demontage des Feldgeräts, einen Montagewinkel bei der Montage des Feldgeräts, einen Zeitpunkt eines Abziehens eines Versorgungskabels von dem Feldgerät und/oder einen Anpressdruck bei einem Einstecken eines Steckers in das Feldgerät zu ermitteln, kann das Feldgerät mit geeigneten Sensor- und Messvorrichtungen ausgerüstet sein, wie mindestens einem Lagesensor, Gyroskop, Kraftsensor, Kontaktsensor, Bildsensor, Beschleunigungssensor, GPS-Sensor, Zeitmessgerät und/oder Näherungssensor. Diese Liste ist jedoch nicht abschließend.
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Es ist erfindungsgemäß möglich, dass das Feldgerät mit einem Energiespeicher ausgerüstet ist, der einen Betrieb des Feldgeräts ohne eine externe Stromversorgung erlaubt, zum Beispiel, falls ein Versorgungskabel des Feldgeräts abgesteckt wird. Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um eine Batterie oder einen Kondensator handeln. Das Feldgerät kann ferner ein Mittel zum Empfang einer Wartungsbestätigung aufweisen. Dabei kann es sich insbesondere um einen Reed-Schalter, eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle, eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle, ein Eingabemittel des Feldgeräts und/oder ein Mittel zur biometrischen Authentisierung einer Person gegenüber dem Feldgerät handeln.
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Die Zeichnungen stellen beispielhaft vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung mit einem erfindungsgemäßen Feldgerät, einer Gegenstelle und einem Endbenutzer,
- 2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Anwendungsszenarios des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Anwendungsszenarios des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines dritten Anwendungsszenarios des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Darstellung mit einem erfindungsgemäßen Feldgerät 1, einer Gegenstelle 2 und einem Endbenutzer 3. Das Feldgerät 1 ist ein Füllstandsmessgerät, das mit einem Sensor 4 zur Erfassung eines Füllstands ausgestattet ist. Innerhalb des Feldgeräts 1 ist eine Elektronikeinheit 5 angeordnet, die mit einem Öffnungssensor 6, einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 7 und einem Datenspeicher 8 ausgestattet ist. Bei der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 7 handelt es sich um einen Mobilfunk-Transceiver. Der Datenspeicher 8 ist ein Flash-Speicher. Das Feldgerät 1 weist außerdem ein Gehäuse 9 auf. Das Gehäuse 9 besteht aus einem zylindrischen Grundkörper 10, der die Elektronikeinheit 5 aufnimmt, und einem Verschlusskörper 11, bei dem es sich um einen Deckel handelt, der auf dem Grundkörper 10 des Gehäuses 9 aufsitzt.
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Falls der Verschlusskörper 11 von dem Grundkörper 10 entfernt wird, dann detektiert dies der Öffnungssensor 6. Die Elektronikeinheit 5 kann daraus ableiten, dass der Verschlusskörper 11 von dem Gehäuse abgenommen worden ist. Um dies zu protokollieren, wird der Vorgang mit einem Zeitstempel in dem Datenspeicher 8 des Feldgeräts 1 hinterlegt. Darüber hinaus versendet das Feldgerät 1 eine Nachricht an die Gegenstelle 2 mittels der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 7. Bei der Gegenstelle 2 handelt es sich vorliegend um einen Internet-Server. Die Gegenstelle 2 nimmt die Information, dass das Feldgerät 1 geöffnet worden ist, in Empfang. Diese Information kann im Anschluss durch einen Endbenutzer 3 von der Gegenstelle 2 über eine Internetverbindung 12 abgerufen werden. Zu diesem Zweck stellt die Gegenstelle 2 ein Web-Interface bereit, auf dem sich Zeitpunkte, zu denen das Feldgerät 1 geöffnet oder geschlossen wurde sowie weitere von dem Feldgerät 1 erfasste Zustandsgrößen bequem abgerufen werden können.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Anwendungsszenarios des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird ein Feldgerät eingesetzt, das ausschließlich eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle aufweist, die zur Kommunikation über ein Zweileiter-System geeignet ist. Das Zweileiter-System dient auch der Stromversorgung des Feldgeräts mit 4 mA bis 20mA. In einem Vorbereitungsschritt 13 wird das Feldgerät in einen Servicezustand versetzt. Dazu tätigt ein Servicetechniker eine Eingabe bei einer Gegenstelle, bei der es sich um einen Wartungsserver handelt. Der Wartungsserver veranlasst über eine Internetverbindung eine Wartungsbestätigung an das Feldgerät. Das Feldgerät kann in dem Servicezustand gewartet werden, ohne dass ein Alarm ausgelöst wird.
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In einem Demontageschritt 14 demontiert der Servicetechniker das Feldgerät, wobei auch ein Stecker, der das Zweileiter-System an das Feldgerät koppelt, aus dem Feldgerät herausgezogen wird. Das Herausziehen des Steckers während des Demontageschritts 14 wird durch das Feldgerät aufgrund eines damit einhergehenden Spannungsverlusts festgestellt und in einem Speicherschritt 15 mit einem Zeitstempel in einem Datenspeicher des Feldgeräts verzeichnet. Da das Feldgerät einen Energiespeicher, insbesondere eine Batterie aufweist, kann es seinen Betrieb auch ohne eine externe Energieversorgung aufrechterhalten. Bei dem Datenspeicher handelt es sich um einen Flash-Speicher. In einem Wartungsschritt 16 reinigt der Servicetechniker eine Schwinggabel des Feldgeräts. In einem Montageschritt 17 montiert der Servicetechniker das Feldgerät wieder an seiner ursprünglichen Position. Dies wird durch das Feldgerät festgestellt, da wieder eine externe Stromversorgung besteht. Mit Hilfe eines Drucksensors ermittelt es, ob der Stecker ordnungsgemäß eingesteckt wurde. Dazu misst es einen durch den Stecker auf das Feldgerät ausgeübten Anpressdruck. In einem darauffolgenden weiteren Speicherschritt 15 schreibt das Feldgerät den Zeitpunkt des Einsteckens des Steckers sowie den Anpressdruck in seinen Datenspeicher.
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In einem Benachrichtigungsschritt 18 sendet das Feldgerät schließlich eine Nachricht an die Gegenstelle, welche den Zeitpunkt des Herausziehens, den Zeitpunkt des Einsteckens des Steckers sowie den Anpressdruck enthält. Aus diesen Informationen kann ein Endbenutzer, welcher diese Informationen von der Gegenstelle abruft, zum einen feststellen, ob das Feldgerät durch ordnungsgemäßes Einstecken wieder sicher an das Zweileiter-System angeschlossen worden ist. Zum anderen kann der Endbenutzer nachvollziehen, wie viel Zeit der Servicetechniker für den Wartungsschritt 16 benötigt hat. Bei zu kurzer Dauer des Wartungsschritts 16 kann beispielsweise der Schluss gezogen werden, dass eine ordnungsgemäße Reinigung der Schwinggabel nicht stattgefunden hat.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines zweiten Anwendungsszenarios des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird ein Feldgerät eingesetzt, das eine drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle aufweist, die zur Kommunikation über ein Zweileiter-System geeignet ist. Das Feldgerät weist ferner eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle auf, die zur Kommunikation über ein Mobilfunknetz geeignet ist. Ein Servicetechniker tätigt in einem Vorbereitungsschritt 13 eine Eingabe bei einer Gegenstelle, bei der es sich um einen Wartungsserver handelt. Der Wartungsserver veranlasst über das Mobilfunknetz eine Wartungsbestätigung bei dem Feldgerät. Das Feldgerät wird somit in einen Servicezustand versetzt. Das Feldgerät kann in dem Servicezustand gewartet werden, ohne dass ein Alarm ausgelöst wird.
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In einem Demontageschritt 14 demontiert der Servicetechniker das Feldgerät, wobei auch ein Stecker, der das Zweileiter-System an das Feldgerät koppelt, aus dem Feldgerät herausgezogen wird. Das Herausziehen des Steckers während des Demontageschritts 14 wird durch das Feldgerät aufgrund eines damit einhergehenden Spannungsverlusts festgestellt. In einem Funkkommunikationsschritt 19 wird das Herausziehen des Steckers über das Mobilfunknetz an die Gegenstelle gemeldet. In einem Wartungsschritt 16 öffnet der Servicetechniker ein Gehäuse des Feldgeräts durch Abnahme eines Deckels, repariert eine Komponente innerhalb des Feldgeräts und verschließt das Gehäuse wieder. In einem Speicherschritt 15 werden diese Maßnahmen protokolliert, wobei diverse Sensorwerte gespeichert werden. Währenddessen versendet das Feldgerät laufend Nachrichten an die Gegenstelle betreffend den Fortgang der Wartung. Die Nachrichten enthalten Zustandsgrößen, welche von Sensoren des Feldgeräts gemessen werden, sowie zugehörige Zeitstempel. In einem Montageschritt 17 montiert der Servicetechniker das Feldgerät wieder an seiner ursprünglichen Position. Dies wird durch das Feldgerät festgestellt, da wieder eine externe Stromversorgung besteht. Darauf folgt ein Benachrichtigungsschritt 18, bei dem die zuvor protokollierten Sensorwerte und Zeitstempel aus dem Datenspeicher geladen und von dem Feldgerät an die Gegenstelle über das Zweileiter-System gesendet werden. Dabei können insbesondere Messwerte, die über die Funkstrecke beispielsweise aufgrund von Übertragungsstörungen nicht versandt werden konnten, an die Gegenstelle übermittelt werden.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines dritten Anwendungsszenarios des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird ein Feldgerät eingesetzt, das sowohl eine drahtgebundene als auch eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle aufweist. In einem Demontageschritt 14 wird das Feldgerät von einem Zweileiter-System abgesteckt, das dieses mit Strom versorgt. Das Feldgerät versendet mittels seiner drahtlosen Kommunikationsschnittstelle in einem Funkkommunikationsschritt 19 eine Nachricht an die Gegenstelle. Da vorab keine Wartungsbestätigung erfolgt ist, bettet das Feldgerät in die Nachricht eine Warnkennzeichnung ein. Die Gegenstelle kontaktiert umgehend nach Erhalt der Nachricht einen Endbenutzer in einem Warnschritt 20, um ihn zu informieren, dass das Feldgerät möglicherweise von einem Unbefugten geöffnet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Feldgerät
- 2
- Gegenstelle
- 3
- Endbenutzer
- 4
- Sensor
- 5
- Elektronikeinheit
- 6
- Öffnungssensor
- 7
- Drahtlose Kommunikationsschnittstelle
- 8
- Datenspeicher
- 9
- Gehäuse
- 10
- Grundkörper
- 11
- Verschlusskörper
- 12
- Internetverbindung
- 13
- Vorbereitungsschritt
- 14
- Demontageschritt
- 15
- Speicherschritt
- 16
- Wartungsschritt
- 17
- Montageschritt
- 18
- Benachrichtigungsschritt
- 19
- Funkkommunikationsschritt
- 20
- Warnschritt
