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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Prozessautomatisierung und/oder der Automatisierungstechnik. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Feldgerät der Prozessautomatisierung und/oder der Automatisierungstechnik, die Verwendung eines solchen Feldgeräts sowie ein Messsystem mit einem solchen Feldgerät.
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Hintergrund
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Das Open Systems Interconnection-Modell (OSl-Modell) ist ein konzeptionelles Modell, das die Kommunikationsfunktionen eines Telekommunikations- oder Computersystems ohne Rücksicht auf die zugrundeliegende interne Struktur und Technologie charakterisiert und standardisiert. Sein Ziel ist die Interoperabilität verschiedener Kommunikationssysteme mit Standard-Kommunikationsprotokollen.
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Das Modell unterteilt den Datenfluss in einem Kommunikationssystem in sieben Abstraktionsschichten, von der physikalischen Implementierung der Übertragung von Bits über ein Kommunikationsmedium bis hin zur Darstellung der Daten einer verteilten Anwendung auf höchster Ebene. Jede Zwischenschicht bedient eine Klasse von Funktionalität für die darüber liegende Schicht und wird von der darunterliegenden Schicht bedient. Klassen von Funktionalität werden in Software durch standardisierte Kommunikationsprotokolle realisiert.
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Der Begriff Advanced Physical Layer beschreibt beispielsweise eine physikalische Schicht, etwa im OSl-Modell, für die Ethernet-Kommunikationstechnologie. Eine solche Technologie kann in der Prozessautomatisierung und/oder in der Automatisierungstechnik verwendet werden, führt jedoch regelmäßig zu komplexen Netzwerkstrukturen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Mit Ausführungsformen der Erfindung kann in vorteilhafter Weise ein verbessertes Feldgerät der Prozessautomatisierung und/oder der Automatisierungstechnik sowie ein verbessertes Messsystem bereitgestellt werden.
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Dies wird insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche ermöglicht. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Feldgerät der Prozessautomatisierung und/oder Automatisierungstechnik. Das Feldgerät weist wenigstens eine Advanced Physical Layer-Schnittstelle, APL-Schnittstelle zum Anbinden des Feldgeräts an ein APL-Netzwerk und wenigstens einen Advanced Physical Layer-Field-Switch, APL-Field-Switch auf. Der APL-Field-Switch ist zur Stromversorgung des Feldgeräts und/oder zur Datenübertragung konfiguriert.
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Durch Vorsehen bzw. Integration eines APL-Field-Switches in das Feldgerät kann in vorteilhafter Weise weitere (APL-)Sensorik und/oder (APL-)Aktorik, beispielsweise in Form eines oder mehrerer weiterer (APL-)Feldgeräte, einer oder mehrerer (APL-)Komponenten der Automatisierungstechnik und/oder einer oder mehrerer (APL-)Aktoren (z.B. Pumpen, Ventile, Motoren, Antriebe etc.), an das Feldgerät und/oder das APL-Netzwerk gekoppelt werden. Somit kann weitere Sensorik und/oder Aktorik über das Feldgerät an das APL-Netzwerk angekoppelt werden. Der APL-Field-Switch kann somit zum Anbinden eines oder mehrerer (APL-)Sensoren, (APL-)Feldgeräte, und/oder (APL-)Komponenten der Automatisierungstechnik an das Feldgerät und/oder an das APL-Netzwerk ausgeführt sein.
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So ist beispielsweise eine Verdrahtung von Feldgerät zu Feldgerät möglich und ein Leitungs- bzw. Verdrahtungsaufwand kann reduziert sein, beispielsweise da das Feldgerät und alle daran angeschlossenen Komponenten über eine einzige Leitung mit dem APL-Netzwerk gekoppelt sein können. Eine aufwändige sternförmige Verdrahtung von Sensoren, Feldgeräten, Aktoren und/oder Komponenten der Automatisierungstechnik kann so vermieden werden.
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Auch können bestehende Verdrahtungen wiederverwendet werden, wie etwa bei HART Multidrop-Sensoren oder anderen 2- bzw. 3-Draht-Netzwerken. Ferner können einer oder mehrere eigensichere Spurs zu Aktoren, Feldgeräten, Komponenten der Automatisierungstechnik und/oder Sensoren bereitgestellt werden. Auch ein oder mehrere Trunks können vorgesehen werden, etwa um einen weiteren APL-Fieldswitch anschließen zu können.
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Insgesamt kann somit durch Integration des APL-Field-Switches in das Feldgerät der APL-Field-Switch nachrüstbar für bestehende (APL-)Feldgeräte, (APL-) Komponenten der Automatisierungstechnik, (APL-)Sensoren und/oder (APL-)Aktoren verwendet werden. Der Zusatz „APL-“ kann im Kontext der vorliegenden Offenbarung bedeuten, dass die entsprechende Vorrichtung über einen APL-Anschluss verfügt und/oder APL-fähig ist. Dieser Zusatz ist jedoch rein optional. Ein Verweis auf eine „APL-Vorrichtung“ schließt somit auch die „Vorrichtung“ also solche, etwa ohne APL-Fähigkeit, ein, und umgekehrt.
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Das Feldgerät kann beispielsweise dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet sein, etwa basierend auf der APL-Schnittstelle und/oder des APL-Field-Switches, eine APL-Funktionalität, eine APL-Anbindung, eine Anbindung an ein APL-Netzwerk, eine Kommunikation über ein APL-Netzwerk für ein oder mehrere weiterer (APL-)Feldgeräte, eine oder mehrere (APL-)Komponenten der Automatisierungstechnik und/oder eine oder mehrere (APL-)Aktoren (z.B. Pumpen, Ventile, Motoren, Antriebe etc.), bereitzustellen, insbesondere nachrüstbar bereitzustellen.
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Auch kann durch Vorsehen bzw. Integration eines APL-Field-Switches in das Feldgerät ein zusätzlicher APL-Field-Switch entfallen und/oder eine Netzwerktopologie kann vereinfacht und/oder ein Verdrahtungsaufwand reduziert sein. Ferner kann eine flexible Netzwerk-Topologie ermöglicht werden, wie beispielsweise eine Linien-, ein Baum-, eine Stern-, eine Daisy-Chain (Serienverdrahtung), eine reine Bus-, und/oder eine Linientopologie aus einem oder mehreren Teilnehmern am APL-Field-Switch und/oder dem APL-BUS. Auch längere Leitungs-Distanzen zwischen den Sensoren, Feldgeräten, Komponenten der Automatisierungstechnik und/oder Aktoren können dabei ermöglicht bzw. realisiert werden. Auch ist beispielsweise eine Kabel-Redundanz bei einer Linientopologie als Ring möglich, etwa durch eine zusätzliche Leitung vom letzten Teilnehmer zu einem APL-Power-Switch.
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Bei dem Feldgerät kann es sich im Allgemeinen um ein Messgerät, einen Sensor und/oder eine Komponente der Automatisierungstechnik handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Feldgerät um ein Füllstandmessgerät zur Erfassung eines Füllstandes eines Mediums, etwa in einem Behälter, um ein Radarfüllstandmessgerät, um ein Druckmessgerät zur Erfassung eines Druckes eines Mediums, und/oder um ein Durchflussmessgerät zur Erfassung eines Durchflusses eines Mediums handeln.
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Bei der Automatisierungskomponente kann es sich im Kontext der vorliegenden Offenbarung um jedwede Vorrichtung der Automatisierungstechnik handeln. Beispielsweise kann die Automatisierungskomponente eine Automatisierungsvorrichtung, eine Steuerungskomponente, eine Prozessautomatisierungskomponente, eine speicherprogrammierbare Steuerung („SPS“), ein Feldgerät, eine Steuereinheit, ein Server, eine Datenverarbeitungseinrichtung, ein Sensor, ein Aktuator, ein Aktor, ein Bediengerät, ein mobiles Bediengerät, ein Tablet, ein Notebook, ein Smartphone, ein Gateway, ein Erweiterungsmodul, ein Zusatzmodul oder dergleichen bezeichnen.
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Die APL-Schnittstelle kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, mit einem APL-Field-Switch, einem APL-Power-Switch und/oder dem APL-Netzwerk gekoppelt zu werden. Alternativ oder zusätzlich können die APL-Schnittstelle und der eine APL-Field-Switch kombiniert ausgeführt sein.
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Das Feldgerät kann zudem eine Elektronik, Sensorik, und/oder Messelektronik aufweisen, welche dazu eingerichtet sein kann, Messdaten aufzunehmen und/oder zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich, kann das Feldgerät eine Bedienerschnittstelle aufweisen, wie etwa ein Display, eine Software Steuerung, etwa in Form einer oder mehrerer Programme oder Apps, und/oder eine Datenverarbeitungseinrichtung, etwa in Form einer Steuerschaltung und/oder Steuereinheit, aufweisen.
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Der APL-Field-Switch kann beispielsweise in einer Elektronik und/oder einer Elektronikschaltung, etwa einer Steuerschaltung, des Feldgeräts integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der APL-Field-Switch als Zusatzmodul an das Feldgerät gekoppelt und/oder angeschlossen werden, etwa über eine Zusatzelektronik und/oder eine entsprechende Schnittstelle. Das Feldgerät und/oder der APL-Field-Switch können beispielsweise modular, etwa in Form eines Baukastens und/oder nach dem Baukastenprinzip, ausgestaltet sein.
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Bei dem APL-Netzwerk kann es sich um jeglicher Art Netzwerk handeln, welches mit der Technologie des Advanced Physical Layer einsetzbar und/oder verwendbar ist. Das APL-Netzwerk kann grundsätzlich auf einem beliebigen Protokoll basieren, wie etwa Ethernet/IP, HART-IP, PROFINET, OPC UA und http. Der Begriff APL-Netzwerk ist zudem im Kontext der vorliegenden Offenbarung breit zu verstehen. Es kann sich dabei um jedes APL-Objekt und/oder ein OSl-Modell mit einer APL-Schicht, handeln.
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Die Automatisierungstechnik kann im Kontext der vorliegenden Offenbarung als Teilgebiet der Technik definiert werden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Komponenten der Automatisierungstechnik bzw. Automatisierungskomponenten können beispielsweise zumindest eine drahtgebundene Schnittstelle zur Versorgung der Schaltkreise der Komponente mit elektrischer Energie und zumindest eine weitere elektrische Schnittstelle zum Austausch von Informationen mit umgebenden Steuerungskomponenten, Sensoren und/oder Aktoren aufweisen. Weite Verbreitung haben in diesem Bereich standardisierte, an die Anforderungen des jeweiligen Automatisierungssystems angepasste Kommunikationsschnittstellen gefunden, etwa Schnittstellen mit einem speziellen Kommunikationsstandard.
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Die Prozessautomatisierung als ein erstes Teilgebiet der Automatisierungstechnik kann einen verhältnismäßig geringen Grad an Automatisierung aufweisen. Ziel der Prozessautomatisierung kann es sein, das Zusammenspiel der Komponenten einer ganzen Werksanlage, etwa in den Bereichen Chemie, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau, zu automatisieren. Hierzu kann eine Vielzahl an Sensoren zum Einsatz kommen, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extreme Temperaturen, extreme Drücke, angepasst sein können. Die Messwerte dieser Sensoren können etwa an eine Leitwarte übermittelt werden, welche Prozessparameter wie Füllstand, Durchfluss, Druck und/oder Dichte überwachen und/oder durch welche Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können. Drahtgebundene digitale Kommunikationsschnittstellen, wie HART Schnittstellen, Profibus oder FF, können dabei eine sichere Übertragung kleiner Datenpakete in rauen industriellen Umgebungen übergroße Distanzen ermöglichen, wobei optional die von den Kommunikationspartnern aufgewendete Energie limitiert sein kann, um Anforderungen im Hinblick auf Explosionssicherheit zu erfüllen.
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Ein zweites Teilgebiet der Automatisierungstechnik betrifft die Fabrikautomation und die Sicherheitstechnik. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation kann sein, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d.h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierzu in der Regel verwendeten drahtgebundenen digitalen Kommunikationsschnittstellen können darauf abzielen, große Datenmengen in extrem kurzer Zeit von einer Datenquelle zu einer Datensenke, etwa mit einer vordefinierten maximalen Laufzeit, Latenz und/oder Latenzzeit zu übertragen. Da hierbei häufig nur verhältnismäßig kurze Distanzen überbrückt werden müssen, und zudem keine Anforderungen im Hinblick auf Explosionssicherheit zu berücksichtigen sind, können Standards wie Industrial Ethernet oder Ethercat zum Einsatz kommen, welche einen höheren Leistungsbedarf aufweisen, aber durch ihre Echtzeitfähigkeit geeignet sind, zeitkritische Anlagen und Prozesse zu steuern und zu regeln.
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Ein drittes Teilgebiet der Automatisierungstechnik betrifft die Logistikautomation. Typische Anwendungen finden Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich des Vendor Managed Inventory, bei welchem Verbrauchsgüter von einem Lieferanten automatisiert bis zu einem vorbestimmten Vorrat beim Kunden angeliefert werden. Aufgabe von Komponenten der Logistikautomation kann es etwa sein, charakteristische Kennwerte einer transportierten Ware wie Füllstand, Temperatur, Ort oder Feuchtigkeit in vorgebbaren Zeitabständen zu einer Auswertebasis zu übermitteln, wobei die Daten nicht zur unmittelbaren Steuerung eines Prozesses verwendet werden, und somit eine größere zeitliche Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Absendens eines Mess- oder Statuswertes und dem Zeitpunkt des Empfangens eines Mess- oder Statuswertes toleriert werden kann. Da Komponenten der Logistikautomation in einer Vielzahl an Anwendungsfällen einen hohen Grad an Mobilität aufweisen, haben sich batteriebetriebene, drahtlos arbeitende Automatisierungskomponenten als besonders vorteilhaft erwiesen. Hieraus erwächst die Notwendigkeit, besonders energiesparende Kommunikationsschnittstellen mit einer hohen Reichweite einzusetzen. Bekannte Sensoren verwenden an dieser Stelle drahtlose Kommunikationsstandards wie Bluetooth LE, LoRa (Long Range Wide Area Network), Wireless HART oder andere Low Power Standards zur Übermittlung von Daten.
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In all den voranstehend genannten Bereichen mit den dort eingesetzten unterschiedlichen, Feldgeräten, Sensoren, Aktoren und/oder Komponenten der Automatisierungstechnik kann das erfindungsgemäße Feldgerät in vorteilhafter Weise eingesetzt werden, etwa um bestehende Sensorik und/oder Aktorik an ein APL-Netzwerk anzubinden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Feldgerät ferner ein Gehäuse auf, wobei der APL-Field-Switch im Gehäuse des Feldgeräts angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse des Feldgeräts den APL-Field-Switch zumindest teilweise, insbesondere vollständig, umschließen. Dies kann eine kompakte Ausführung des Feldgeräts ermöglichen und eine Topologie des APL-Netzwerks kann vereinfacht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die wenigstens eine APL-Schnittstelle und der wenigstens eine APL-Field-Switch kombiniert ausgeführt. Mit anderen Worten kann der APL-Field-Switch in der APL-Schnittstelle integriert sein, oder umgekehrt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Feldgerät ferner wenigstens einen APL-Anschluss zum Anbinden wenigstens eines weiteren APL-Feldgeräts, APL-Aktors, APL-Sensors und/oder wenigstens einer APL-Komponente der Automatisierungstechnik an das Feldgerät und/oder an das APL-Netzwerk auf. Auf diese Weise können weitere APL-Feldgeräte, APL-Aktoren, APL-Sensoren und/oder APL-Komponenten der Automatisierungstechnik an das APL-Netzwerk angekoppelt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Feldgerät ferner wenigstens einen digitalen und/oder analogen Anschluss zum Anbinden wenigstens eines weiteren Feldgeräts, wenigstens eines Aktors und/oder wenigstens einer Komponente der Automatisierungstechnik an das Feldgerät und/oder an das APL-Netzwerk auf.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die wenigstens eine APL-Schnittstelle und/oder der wenigstens ein APL-Field-Switch zur Ankopplung des Feldgeräts an einen APL-Power-Switch ausgeführt. Auf diese kann das Feldgerät und gegebenenfalls daran angeschlossene Vorrichtungen mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Ankopplung des Feldgeräts an einen APL-Power-Switch kann optional mittels einer einzigen Leitung erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Feldgerät über den an die wenigstens eine APL-Schnittstelle und/oder den wenigstens einen APL-Field-Switch angekoppelten APL-Power-Switch mittels elektrischer Energie versorgbar, insbesondere vollständig versorgbar.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine über einen APL-Anschluss, einen analogen Anschluss und/oder einen digitalen Anschluss des Feldgeräts an das Feldgerät gekoppeltes Feldgerät, gekoppelter Sensor, gekoppelter Aktor und/oder gekoppelte Komponente der Automatisierungstechnik über den an die wenigstens eine APL-Schnittstelle und/oder den wenigstens einen APL-Field-Switch angekoppelten APL-Power-Switch mittels elektrischer Energie versorgbar, insbesondere vollständig versorgbar.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Feldgerät ferner eine Steuerschaltung und/oder Steuereinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, ein über den wenigstens einen digitalen und/oder analogen Anschluss empfangenes Signal zur Weiterleitung an das APL-Netzwerk über die APL-Schnittstelle zu konvertieren, umzuwandeln und/oder zu verarbeiten. Denkbar ist zudem, dass die Steuerschaltung in einem separaten Gehäuse, wie das des Feldgeräts, angeordnet sein kann, sodass beispielsweise, das Feldgerät mit einer solchen Steuerschaltung nachgerüstet werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung dazu eingerichtet, ein über den wenigstens einen digitalen und/oder analogen Anschluss empfangenes analoges Signal in ein digitales Signal zu konvertieren. Derart können Signal zuverlässig in das APL-Netzwerk eingespeist werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung des Feldgeräts dazu eingerichtet, über den wenigstens einen digitalen und/oder analogen Anschluss, ein Steuersignal, Informationen und/oder Daten an wenigstens einen Aktor, wenigstens ein weiteres Feldgerät und/oder wenigstens eine Komponente der Automatisierungstechnik zu übermitteln. Das Feldgerät kann auf diese Weise die Steuerung und/oder Kontrolle des an wenigstens einen Aktors, des wenigstens einen weiteren Feldgeräts und/oder der wenigstens einen Komponente der Automatisierungstechnik zumindest teilweise übernehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung dazu eingerichtet, über den wenigstens einen digitalen und/oder analogen Anschluss, wenigstens einen Messwert, Statusinformation und/oder Gesundheitsdaten von wenigstens einem Aktor, wenigstens einen weiteren Feldgerät und/oder wenigstens einer Komponente der Automatisierungstechnik zu empfangen, zu verarbeiten und/oder über die APL-Schnittstelle in das APL-Netzwerk einzuspeisen. So können Messwert, Statusinformation und/oder Gesundheitsdaten beispielsweise an eine Leitwarte übergroße Distanzen übertragen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der wenigstens eine digitale und/oder analoge Anschluss wenigstens einen Zweileiter-Anschluss, wenigstens eine 4...20mA-Schnittstelle und/oder wenigstens eine 0...10V-Schnittstelle auf. Ein digitaler Anschluss kann beispielsweise als Relais ausgeführt sein, um weitere Aktorik und/oder Sensorik über das APL-Netzwerk steuerbar auszuführen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der wenigstens eine digitale und/oder analoge Anschluss wenigstens einen digitalen Ein-/Ausgang und/oder wenigstens ein Relais zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens eines Aktors, wenigstens eines weiteren Feldgeräts und/oder wenigstens einer Komponente der Automatisierungstechnik auf.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die APL-Schnittstelle für eine Datenübertragung von mehreren Mbps (Megabit persecond), insbesondere 10 Mbps oder höher, eingerichtet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Feldgerät in einem explosionsgefährdeten Bereich einsetzbar ist. Mit anderen Worten kann das Feldgerät derart ausgeführt sein, dass es für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen eingerichtet sein kann. Somit können Prozessanlagen mit einem solchen Feldgerät oder Messsystem mit einem Solchen Feldgerät zuverlässig und sicher betrieben werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Feldgerät über den APL-Field-Switch mit eigensicherem Strom versorgbar. Eine eigensichere Stromversorgung kann die Sicherheit bei Einsatz des Feldgeräts in einem explosionsgefährdeten Bereich erhöhen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Feldgerät in ein APL-Netzwerk integrierbar, wobei das APL-Netzwerk einer Topologie aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bus-Topologie, Linie-Topologie, Baum-Topologie, Stern-Topologie und Daisy-Chain-Topologie.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Feldgerät als Füllstandsensor und/oder Grenzstandsensor ausgebildet. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Radarfüllstandsensor und/oder um einen kapazitiven Grenzstandsensor handeln. Hierfür kann das Feldgerät die entsprechende Messelektronik und die entsprechenden Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann das Feldgerät einen Messwertaufnehmer und/oder eine Antenne für die Erfassung von Messwerten oder Messdaten aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Feldgerät ferner eine Mobilfunkschnittstelle zur Kommunikation mit einem weiteren Feldgerät und/oder einer Komponente der Automatisierungstechnik auf, so dass das Feldgerät mittels der Mobilfunkschnittstelle als Funkgateway betreibbar ist. Mit anderen Worten kann das Feldgerät mittels einer Mobilfunkschnittstelle als Funkgateway zur Kommunikation und/oder Datenübermittlung mit einem weiteren Feldgerät und/oder einer Komponente der Automatisierungstechnik, wie etwa einem Aktor oder dergleichen, verwendet werden.
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Wenn das Feldgerät als Gateway für andere Feldgerät ausgeführt wird, kann über das Feldgerät in einem Messsystem und/oder im Netzwerk über die Funkschnittstelle, wie etwa Bluetooth, und eine App, jedes andere Feldgerät in einem Messsystem und/oder im Netz konfiguriert, gesteuert, parametrisiert und/oder kalibriert werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung eines Feldgeräts, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, in der Automatisierungstechnik und/oder Prozessautomatisierung, insbesondere in einem explosionsgefährdeten Bereich.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Messsystem der Prozessautomatisierung und/oder Prozessautomatisierung. Das Messsystem weist wenigstens ein Feldgerät, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, welches über die APL-Schnittstelle an ein APL-Netzwerk anbindbar und/oder angebunden ist, und wenigstens ein weiteres Feldgerät und/oder wenigstens eine Komponente der Automatisierungstechnik auf, welches über den wenigstens einen APL-Field-Switch an das APL-Netzwerk anbindbar und/oder angebunden ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Messsystem ferner wenigstens einen APL-Power-Switch und/oder wenigstens einen APL-Field-Switch auf, welcher an die APL-Schnittstelle des Feldgeräts gekoppelt und/oder ankoppelbar ist.
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Ein APL-Netzwerk, in welchem ein Feldgerät, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, eingesetzt werden kann, kann einen oder mehrere eigensicheren Spurs aufweisen. Denkbar ist zudem, einen zusätzlicher APL-Field-Switch mittels einem oder mehreren Trunks an das APL-Netzwerk anzuschließen.
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Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Messsystem.
- 2 zeigt ein Feldgerät gemäß einer Ausführungsform.
- 3 zeigt ein Messsystem gemäß einer Ausführungsform.
- 4 zeigt ein Messsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 5 zeigt ein Feldgerät gemäß einer Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein exemplarisches Messsystem. In dem Messsystem, wie im Beispiel der 1, sind Feldgeräte, Aktoren, Sensoren und/oder Komponenten der Automatisierungstechnik 10, 10', 10" (nachfolgend der Übersichtlichkeit halber als „Feldgeräte“ bezeichnet) separat an einem APL-Field-Switch 30, 30' angeschlossen.
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Der APL-Field-Switch 30, 30' kann wiederum über eine APL-Schnittstelle 20, 20' an weitere Komponenten eines APL-Netzwerks angekoppelt sein. Die Feldgeräte 10, 10', 10" befinden sich optional in einem explosionsgefährdeten Bereich Z1. Außerhalb eines solchen Bereichs, d.h. im Bereich Z2, kann ein APL-Power-Switch 60 verwendet werden, um den APL-Field-Switch 30, 30' und die Feldgeräte 10, 10', 10" mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Das Messsystem der 1 kann ferner beispielsweise ein Leitsystem 40, sowie ein Plant-Asset-Management 50 aufweisen.
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2 zeigt ein Feldgerät 100 gemäß einer Ausführungsform. Insbesondere zeigt 2 ein APL-Feldgerät 100 mit einem integriertem APL-Field-Switch 104, einer APL-Schnittstelle 102 zum Anschluss des Feldgeräts 100 an das APL-Netzwerk und einen oder mehreren APL-Anschlüssen 102' zum Ankoppeln einer oder mehrerer Feldgeräte, Sensoren, Aktoren und/oder Komponenten der Automatisierungstechnik an das Feldgerät und/oder das APL-Netzwerk. Die APL-Schnittstelle 102 und der APL-Field-Switch können dabei kombiniert oder als getrennte Bauteile ausgebildet sein.
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Die APL-Schnittstelle 102 kann dafür vorgesehen sein, das Feldgerät 100 an einem APL-Ethernet anzuschließen. Dabei kann die APL-Schnittstelle 102 Daten übertragen. Die Übertragung der Daten kann beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von ca. mehreren Mbps erfolgen oder schneller. Der eine oder die mehreren APL-Anschlüsse 102' können dazu dienen, ein oder mehrere Feldgeräte, Sensoren, Aktoren und/oder Komponenten der Automatisierungstechnik an das Feldgerät und/oder das APL-Netzwerk anzuschließen. Die APL-Anschlüsse 102' können ebenso zur Datenübertragung eingerichtet sein. Dabei kann es sich zum Beispiel um Steuerdaten, Messdaten, Statusinformation, Steuersignale, Gesundheitsdaten und/oder Kalibrierdaten handeln, sodass das Feldgerät 100 über einen der APL-Anschlüsse 102' beispielsweise ein weiteres Feldgerät steuern, betreiben und/oder kalibrieren kann.
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Der APL-Field-Switch 104 kann in einem Gehäuse 106 des Feldgeräts integriert sein und/oder in einer separaten Einheit zum Nachrüsten des Feldgeräts 100 angeordnet sein. Derart kann insbesondere die verwendete Netzwerk-Topologie des Messsystems, in welchem das Feldgerät 100 einzusetzen ist, flexibel gewählt werden.
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Ferner kann das Feldgerät der 2 über einen an die APL-Schnittstelle 102 und/oder den wenigstens einen APL-Field-Switch 104 angekoppelten APL-Power-Switch 302 (siehe z.B. 3) mittels elektrischer Energie versorgt, insbesondere vollständig versorgt, werden. Gleiches gilt für sämtliche an dem Feldgerät über den einen oder die mehreren APL-Anschlüsse angekoppelte Feldgeräte, Sensoren, Aktoren und/oder Komponenten der Automatisierungstechnik.
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3 zeigt ein Messsystem 300 gemäß einer Ausführungsform. 3 zeigt insbesondere ein Messsystem 300 mit mehreren Feldgeräten 100, 100', 100", so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben. Sofern nicht anders beschrieben, weist das Feldgerät 100 des Messsystem 300 der 3 dieselben Elemente und/oder Komponenten wie das Feldgerät 100 der 1 und 2 auf.
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Die Feldgeräte 100, 100', 100" können mit eigensicheren Spurs miteinander verbunden sein. Ein Feldgerät 100 kann an einem APL-Power Switch 302 entweder direkt oder über eine weiteres Feldgerät in einer Linientopologie angeschlossen sein. Das Feldgerät 100' kann beispielsweise ein Grenzstandsensor mit einem integrierten APL-Field-Switch sein.
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Ferner kann das Feldgerät 100''' mit einem APL-Anschluss 304 zur Anbindung wenigstens eines weiteren APL-Feldgeräts im Messsystem 300 integriert sein. Über den APL-Anschluss 304, oder einen analogen Anschluss und/oder einen digitalen Anschluss des Feldgeräts 100 (siehe 5) kann an das Feldgerät gekoppelte Komponente 100', 100" der Automatisierungstechnik über den an die wenigstens eine APL-Schnittstelle 102 und/oder den wenigstens einen APL-Field-Switch 104 angekoppelten APL-Power-Switch 302 mittels elektrischer Energie versorgt, insbesondere vollständig versorgt, werden. Zwischen den unterschiedlichen Feldgeräten 100, 100', 100", 100''' sind lange Leitungsdistanzen möglich.
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4 zeigt ein Messsystem 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform. 4 zeigt insbesondere ein Messsystem 300, welches als Ring-Netzwerk ausgeführt ist. Das Ring-Netzwerk kann für eine Kabel-Redundanz dienen. Eine solche Kabel-Redundanz ist bei einem Linienaufbau mit einer zusätzlichen Leitung vom letzten Feldgerät zum APL-Power-Switch 302 möglich.
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5 zeigt ein Feldgerät 100 gemäß einer Ausführungsform. 5 zeigt insbesondere eine schematische Darstellung eines APL Füll- und/oder Grenzstandsensors. Sofern nicht anders beschrieben, weist das Feldgerät 100 der 5 dieselben Elemente und/oder Komponenten wie das Feldgerät 100 der 2 bis 4 auf.
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Insbesondere weist das Feldgerät 100 eine APL-Schnittstelle 102, wenigstens einen APL-Anschluss 304, 102' und wenigstens einen APL-Field-Switch 104 auf, wie voranstehend beschrieben.
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Das Feldgerät 100 weist zusätzlich wenigstens einen digitalen und/oder analogen Anschluss 504 zur Anbindung wenigstens eines weiteren Feldgeräts 100 und/oder wenigstens einer Komponente der Automatisierungstechnik an das Feldgerät 100 und/oder an das APL-Netzwerk auf.
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Optional kann das Feldgerät 100 einen Messwertaufnehmer bzw. Messelektronik 506 aufweisen, welche dazu eingerichtet sein kann Messwerte wie etwa Füllstanddaten, Grenzstanddaten und/oder Druckdaten aufzunehmen und/oder zu erfassen.
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Durch das Vorsehen von wenigstens einem digitalen und/oder analogen Anschluss 504 kann das Feldgerät 100 als Steuergerät für weitere Feldgeräte oder Komponente der Automatisierungstechnik verwendet werden. Dies kann zum Beispiel ermöglichen, dass ein weiteres Steuergerät, wie etwa ein SPS, eingespart werden kann.
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Das Feldgerät 100 kann hierfür eine Steuerschaltung 210 aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, ein Signal an das APL-Netzwerk über die APL-Schnittstelle 102 weiterzuleiten und kann hierfür das Signal konvertieren, umwandeln und/oder verarbeiten. Das Signal kann dabei über den digitalen und/oder analogen Anschluss 104 empfangen worden sein. Beispielsweise können unterschiedliche digitale und/oder analoge Anschlüsse vorgesehen sein, wie etwa eine 4...20mA-Schnittstelle, eine 0-10V-Schnittstelle, eine DIO-Schnittstelle (digital Input/Output) und/oder ein Relais.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen.
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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.
