DE102022114055A1

DE102022114055A1 - Austausch von daten zwischen einem eingabe/ausgabe-modul und einer mobilen vorrichtung

Info

Publication number: DE102022114055A1
Application number: DE102022114055.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Bülow; Thomas Hühn
Original assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Current assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Priority date: 2022-06-02
Filing date: 2022-06-02
Publication date: 2023-12-07
Also published as: WO2023232477A1

Abstract

Gezeigt wird ein Eingabe/Ausgabe-Modul, E/A-Modul. Dieses umfasst einen Eingang und/oder einen Ausgang, eingerichtet zur lösbaren Verbindung mit einem oder mehreren elektrischen Leitern, eine Busschnittstelle, eingerichtet erste Prozessdaten zu senden oder zweite Prozessdaten zu empfangen, und eine Funkschnittstelle, eingerichtet dritte Daten mit einer mobilen Vorrichtung auszutauschen, wobei die Funkschnittstelle ferner eingerichtet ist, durch die mobile Vorrichtung mit Energie versorgt zu werden.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Austausch von Daten zwischen einem Eingabe/Ausgabe-Modul, E/A-Modul, und einer mobilen Vorrichtung.
HINTERGRUND
E/A-Module werden oftmals über drahtgebundene Schnittstellen wie bspw. Lokalbus- und Feldbusschnittstellen an ein Netzwerk angebunden und können über diese drahtgebundenen Schnittstellen Daten senden oder empfangen. Darüber hinaus verfügen manche E/A-Module über Schnittstellen, die es ermöglichen, das E/A-Modul über eine (temporäre) Kabelverbindung mit einer mobilen Vorrichtung zu verbinden, so dass netzwerkunabhängig Daten aus dem E/A-Modul ausgelesen oder in das E/A-Modul geschrieben werden können. Bspw. verfügen manche E/A-Module über RS₂₃₂-, USB- oder Ethernet-Schnittstellen, die es einem Benutzer, welcher sich in mit einer entsprechend eingerichteten mobilen Vorrichtung in (unmittelbarer) Nähe zu einem E/A-Modul befindet, ermöglichen, Daten wie z. B. Seriennummer oder Artikelbezeichnung des E/A-Moduls aber auch Diagnose- oder Konfigurationsdaten aus dem E/A-Modul auszulesen bzw., im Falle von Konfigurationsdaten, diese in das E/A-Modul zu schreiben.
Die Anforderung, dass sich ein Benutzer in (unmittelbarer) Nähe zu dem E/A-Modul befinden muss, um über eine netzwerkunabhängige Schnittstelle auf das E/A-Modul zuzugreifen, kann dabei durchaus vorteilhaft sein, bspw. um eine (Wieder-)Inbetriebnahme vorzunehmen, während der das E/A-Modul (noch) nicht über das Netzwerk erreichbar ist oder um sicherheitskritische Daten oder Einstellungen vor unbefugtem Zugriff zu schützen. Z. B. kann vorgesehen sein, dass bestimmte Daten oder Einstellungen (insbesondere im Fehlerfall oder im laufenden Betrieb) nur über die netzwerkunabhängige Schnittstelle erreichbar sind, um einen Zugriff über ein möglicherweise kompromittiertes Netzwerk auszuschließen.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung umfasst ein E/A-Modul einen Eingang und/oder einen Ausgang, eingerichtet zur lösbaren Verbindung mit einem oder mehreren elektrischen Leitern, eine Busschnittstelle, eingerichtet erste Prozessdaten zu senden oder zweite Prozessdaten zu empfangen, und eine Funkschnittstelle, eingerichtet dritte Daten mit einer mobilen Vorrichtung auszutauschen, wobei die Funkschnittstelle ferner eingerichtet ist, durch die mobile Vorrichtung mit Energie versorgt zu werden. Die mobile Vorrichtung kann bspw. ein mit einer Batterie versehenes tragbares elektronisches Gerät sein, welches einen Prozessor und eine durch den Prozessor gesteuerte Funkschnittstelle aufweist.
Ferner ist unter dem Begriff „Modul“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Vorrichtung zu verstehen, die eingerichtet ist, zur Erweiterung der Fähigkeiten einer anderen Vorrichtung mit dieser elektrisch verbunden zu werden, so dass beide Vorrichtungen funktional eine Einheit bilden. Zudem kann vorgesehen sein, dass beide Vorrichtungen eingerichtet sind, nicht nur elektrisch, sondern auch mechanisch miteinander verbunden zu werden, so dass die Vorrichtungen nicht nur funktional, sondern auch mechanisch eine Einheit bilden.
Des Weiteren kann die Busschnittstelle eingerichtet sein, die ersten Prozessdaten an einen Feldbuskoppler zu senden oder die zweiten Prozessdaten von dem Feldbuskoppler zu empfangen. In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff „E/A-Modul“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein im Betrieb mit dem Feldbuskoppler über eine drahtgebundene Übertragungsstrecke verbundenes Gerät zu verstehen, das im Betrieb eines oder mehrere Feldgeräte (über die drahtgebundene Übertragungsstrecke) mit dem Feldbuskoppler und ggf. (über den Feldbuskoppler) mit einer übergeordneten Steuerung verbindet. Wenn das E/A-Modul direkt an den Feldbus angeschlossen werden kann, d. h., wenn das E/A-Modul keinen Feldbuskoppler benötigt, um über den Feldbus zu kommunizieren, ist unter dem Begriff „E/A-Modul“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein Gerät zu verstehen, das im Betrieb eines oder mehrere Feldgeräte (über die drahtgebundene Übertragungsstrecke) mit der übergeordneten Steuerung verbindet.
Das E/A-Modul kann ein Gehäuse aufweisen, welches zum Anreihen des E/A-Moduls an ein weiteres E/A-Modul oder an einen Feldbuskoppler ausgebildet ist. Dabei ist unter dem Begriff „Gehäuse“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, insbesondere eine aus einem festen Isolierstoff gebildete Struktur zu verstehen, in die leitende Strukturen eingebettet sind, wobei das Gehäuse typischerweise so ausgebildet ist, dass ein versehentliches Berühren stromführender Leiter im Wesentlichen ausgeschlossen ist. Ferner ist unter dem Begriff „Anreihen“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, insbesondere das Herstellen einer reib- oder formschlüssigen Verbindung zwischen Gehäusen zu verstehen, durch die mehrere E/A-Module miteinander seriell verbunden werden können. Die Gehäuse können dabei so ausgestattet sein, dass die drahtgebundene Übertragungsstrecke im Rahmen des seriellen Verbindens (ohne weiteres Zutun) errichtet wird.
Des Weiteren ist unter dem Begriff „Feldbuskoppler“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, eine Komponente eines modularen Feldbusknotens zu verstehen, deren Aufgabe es ist, Daten und/oder Dienste der an den Feldbuskoppler angereihten E/A-Module über einen Feldbus, an dem der Feldbuskoppler angeschlossen ist, verfügbar zu machen. Der Feldbuskoppler und die E/A-Module können eingerichtet sein, Daten mittels elektrischer Signale über einen auf Basis der drahtgebundenen Übertragungsstrecke realisierten Lokalbus auszutauschen.
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 dem Feldbuskoppler angereihten E/A-Module miteinander bzw. mit dem Feldbuskoppler (unmittelbar) verbunden sind. In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff „Busschnittstelle“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Busschnittstelle zu verstehen, die zum Anschluss an den Lokalbus (bzw. zur Erzeugung des Lokalbusses) und zum Austausch von (Prozess-)Daten mit dem weiteren E/A-Modul oder dem Feldbuskoppler eingerichtet ist. Wenn das E/A-Modul direkt an den Feldbus angeschlossen werden kann, d. h., wenn das E/A-Modul keinen Feldbuskoppler benötigt, um über den Feldbus zu kommunizieren, ist unter dem Begriff „Busschnittstelle“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Feldbusschnittstelle zu verstehen.
Das E/A-Modul kann einen oder mehrere Eingänge und/oder Ausgänge aufweisen, die zum Einlesen von Zustandssignalen und/oder zum Ausgeben von Steuersignalen (Steuerspannungen und/oder Steuerströmen) eingerichtet sind. Das E/A-Modul kann hinsichtlich einer Ableitung von Prozessdaten aus den Zustandssignalen bzw. einer Ableitung der Steuersignale aus Prozessdaten konfigurierbar sein. Insbesondere kann das E/A-Modul eingerichtet sein, die an den Feldbuskoppler gesendeten ersten Prozessdaten aus über den Eingang eingegebenen Signalen abzuleiten bzw. aus den vom Feldbuskoppler empfangenen zweiten Prozessdaten am Ausgang auszugebende Signale abzuleiten.
Das E/A-Modul kann ferner einen Speicher aufweisen, in dem Daten abgelegt werden können, aus denen sich die Konfiguration des E/A-Moduls ableiten lässt. Aus der Konfiguration kann sich bspw. ergeben, wie Prozessabbilder zu erzeugen (bspw. wie aus an den Eingängen des E/A-Moduls eingelesenen Signalen, einen bestimmten Zeitpunkt oder eine bestimmte Zeitspanne repräsentierende Prozessdaten abzuleiten und wie besagte Prozessdaten über den Lokalbus an den Feldbuskoppler zu übertragen sind) und/oder wie aus Prozessdaten, die von dem Feldbuskoppler über den Lokalbus an das E/A-Modul übertragen werden, Steuersignale abzuleiten sind (die bspw. an den Ausgängen des E/A-Moduls ausgegeben werden).
Bspw. kann das E/A-Modul einen Prozessor und einen Speicher umfassen, in dem Konfigurationsdaten gespeichert sind, wobei der Prozessor eingerichtet ist, unter Verwendung der Konfigurationsdaten die an den Feldbuskoppler gesendeten ersten Prozessdaten aus den über den Eingang eingegebenen Signalen abzuleiten bzw. unter Verwendung der Konfigurationsdaten aus den vom Feldbuskoppler empfangenen zweiten Prozessdaten die am Ausgang auszugebenden Signale abzuleiten. Der Speicher kann Teil eines „Near Field Communication“, NFC, Chips sein. Durch die Nutzung des Speichers des NFC-Chips für die Speicherung der Konfigurationsdaten kann auf einen ansonsten für die Speicherung der Konfigurationsdaten benötigten Speicher (bzw. auf einen dafür vorgesehenen Speicherbereich auf einem Mikroprozessor-Chip, der den Prozessor umfasst) verzichtet werden. Der Prozessor kann ferner eingerichtet sein, eine Übertragung der ersten Prozessdaten an die Busschnittstelle zu veranlassen bzw. die Busschnittstelle kann eingerichtet sein, eine Übertragung der zweiten Prozessdaten an den Prozessor zu veranlassen.
An den Eingängen und/oder an den Ausgängen können Feldgeräte angeschlossen sein, die Zustandssignale liefern bzw. Steuersignale verarbeiten. Dabei ist unter dem Begriff „Feldgerät“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, insbesondere ein mit dem E/A-Modul (signaltechnisch) verbundener (bspw. an dem E/A-Modul angeschlossener) Sensor oder Aktor zu verstehen. In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff „Eingang“ bzw. unter dem Begriff „Ausgang“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein elektrischer Anschluss zu verstehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass Spannungen und/oder Ströme an Eingängen eines E/A-Moduls von anderen Geräten erzeugt und Spannungen und/oder Ströme an Ausgängen eines E/A-Moduls durch das E/A-Modul selbst erzeugt werden.
Des Weiteren ist unter dem Begriff „lösbare Verbindung“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine elektrische Verbindung zu verstehen, welche zerstörungsfrei galvanisch getrennt werden kann, wie bspw. eine mittels einer federbasierten Klemmverbindung hergestellte Verbindung. Ferner ist unter dem Begriff „Leiter“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein Draht oder eine Litze zu verstehen. Des Weiteren ist unter dem Begriff „Funkschnittstelle“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Schnittstelle zu verstehen, welche eingerichtet ist, Daten drahtlos zu senden und/oder drahtlos zu empfangen.
Ferner ist unter dem Begriff „mobile Vorrichtung“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, eine Vorrichtung zu verstehen, die eingerichtet und dazu vorgesehen ist, (im normalen Betrieb) durch einen Benutzer mit sich geführt zu werden. Des Weiteren ist unter der Formulierung „mit Energie versorgen“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere das Sicherstellen einer elektrischen Energieversorgung zu verstehen, welche den Betrieb der Funkschnittstelle und damit den Austausch der Daten (erst) ermöglicht.
Die Funkschnittstelle kann dabei eingerichtet sein, Zugang zu, durch das E/A-Modul während der Konfiguration oder des Betriebs des E/A-Moduls erzeugten (und in einem überschreibbaren Speicher gespeicherten) Daten zu gewähren. Ferner kann die Funkschnittstelle eingerichtet sein, Daten in einen während des Betriebs des E/A-Moduls durch andere Komponenten des E/A-Moduls, wie bspw. den Prozessor, auslesbaren Speicher zu speichern.
Die Funkschnittstelle kann ferner eingerichtet sein, eine Kommunikation mit dem Prozessor zu unterstützen. Dabei kann der Prozessor eingerichtet sein, (bestimmte) über die Funkschnittstelle empfangene Befehle auszuführen. Bspw. kann der Prozessor eingerichtet sein, in Reaktion auf, über die Funkschnittstelle empfangene Befehle, Daten, die über die Funkschnittstelle empfangen werden, in einem dafür vorgesehen Speicher auf dem E/A-Modul zu speichern. Der Prozessor kann ebenfalls eingerichtet sein, in Reaktion auf den Aufbau einer Verbindung (mit der tragbaren Vorrichtung) über die Funkschnittstelle oder in Reaktion auf, über die Funkschnittstelle empfangene Befehle, Daten (über die Funkschnittstelle) an die mobile Vorrichtung zu übertragen.
Der Prozessor kann z. B. eingerichtet sein, vierte Daten an die Funkschnittstelle zu übertragen. Die vierten Daten können bspw. Debugging- oder Diagnosedaten sein. Die Debugging- oder Diagnosedaten können über die Funkschnittstelle an die mobile Vorrichtung übertragen und auf der mobilen Vorrichtung verarbeitet, angezeigt oder visualisiert werden
Die Funkschnittstelle kann eingerichtet sein, fünfte Daten an den Prozessor zu übertragen. Bspw. kann die mobile Vorrichtung die fünften Daten an die Funkschnittstelle übertragen, welche die fünften Daten dem Prozessor zugänglich macht oder an den Prozessor weiterleitet. Die fünften Daten können dabei Befehle und/oder Parameter umfassen. Die Daten können die Konfiguration des E/A-Moduls, einen gewünschten Zustand E/A-Moduls betreffen.
Bspw. kann der Prozessor eingerichtet sein, die Konfigurationsdaten aus den von der Funkschnittstelle an den Prozessor übertragenen fünften Daten abzuleiten und im Speicher zu speichern. Der Prozessor kann ferner eingerichtet sein, die Konfigurationsdaten einer Prüfung zu unterziehen und zu verwerfen, wenn die Überprüfung einen Fehler in einer durch die Konfigurationsdaten sonst bewirkten Konfiguration aufdeckt.
Der Prozessor kann ferner eingerichtet sein, dritte Prozessdaten aus den von der Funkschnittstelle an den Prozessor übertragenen fünften Daten abzuleiten und an den Feldbuskoppler zu senden oder aus besagten dritten Prozessdaten am Ausgang auszugebende Signale abzuleiten. Somit kann der Betrieb oder ein bestimmter Betriebszustand des E/A-Moduls (bspw. zu Erprobungszwecken) über die Funkschnittstelle gesteuert bzw. vorgegeben werden.
Der Prozessor kann ferner eingerichtet sein, aus den fünften Daten einen Betriebsmodus des E/A-Moduls abzuleiten und in den abgeleiteten Betriebsmodus zu wechseln. Somit kann der Betriebsmodus des E/A-Moduls (bspw. zu Erprobungszwecken) über die Funkschnittstelle vorgegeben werden. Das E/A-Modul kann ferner eine akustische oder optische Rückmeldung hinsichtlich des gewählten Betriebsmodus geben. Bspw. kann das E/A-Modul mit einem oder mehreren optischen Signalgebern (wie z. B. Leuchtdioden) versehen sein, die (z. B. durch unterschiedlich farbiges Licht) anzeigen, in welchem Betriebsmodus das E/A-Modul ist.
Ebenso kann das E/A-Modul eingerichtet sein, die (erfolgreiche) Verbindungsaufnahme zwischen der mobilen Vorrichtung und der Funkschnittstelle optisch oder akustisch anzuzeigen.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung umfasst ein E/A-Modul einen Eingang und/oder einen Ausgang, eingerichtet zur lösbaren Verbindung mit einem oder mehreren elektrischen Leitern, eine Busschnittstelle, eingerichtet zum Senden oder Empfangen von Prozessdaten, und eine erste Funkschnittstelle, eingerichtet zum Austausch von Daten mit einer mobilen Vorrichtung, vorzugsweise einem Transponder, wobei die erste Funkschnittstelle ferner eingerichtet ist, eine zweite Funkschnittstelle der mobilen Vorrichtung mit Energie zu versorgen. Die Busschnittstelle kann dabei zum Senden oder Empfangen von Prozessdaten an einen bzw. von dem Feldbuskoppler eingerichtet sein.
Das E/A-Modul kann ferner einen Prozessor und einen Speicher, in dem Konfigurationsdaten gespeichert sind, umfassen. Der Prozessor kann eingerichtet sein, unter Verwendung der Konfigurationsdaten die an den Feldbuskoppler gesendeten ersten Prozessdaten aus den über den Eingang eingegebenen Signalen abzuleiten bzw. unter Verwendung der Konfigurationsdaten aus den vom Feldbuskoppler empfangenen zweiten Prozessdaten die am Ausgang auszugebenden Signale abzuleiten. Der Prozessor kann ferner eingerichtet sein, eine Übertragung der ersten Prozessdaten an die Busschnittstelle zu veranlassen bzw. die Busschnittstelle kann eingerichtet sein, eine Übertragung der zweiten Prozessdaten an den Prozessor zu veranlassen. Der Prozessor kann ferner eingerichtet sein, vierte Daten an die Funkschnittstelle zu übertragen und die Funkschnittstelle kann eingerichtet sein, fünfte Daten an den Prozessor zu übertragen. Die vierten Daten können bspw. Debugging- oder Diagnosedaten sein.
Der Prozessor kann des Weiteren eingerichtet sein, die Konfigurationsdaten aus den von der Funkschnittstelle an den Prozessor übertragenen fünften Daten abzuleiten und im Speicher zu speichern oder dritte Prozessdaten aus den von der Funkschnittstelle an den Prozessor übertragenen fünften Daten abzuleiten und an den Feldbuskoppler zu senden oder aus besagten dritten Prozessdaten am Ausgang auszugebende Signale abzuleiten oder aus den fünften Daten einen Betriebsmodus des E/A-Moduls abzuleiten und in den abgeleiteten Betriebsmodus zu wechseln.
Ferner versteht es sich, dass grundsätzlich alle bei der Verwendung des E/A-Moduls ausgeführten Schritte Merkmale eines korrespondierenden Verfahrens sein können und umgekehrt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachfolgend in der detaillierten Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei auf Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:

1 eine schematische Illustration eines Feldbussystem zeigt;
2 eine schematische Illustration eines Feldbusknotens des in 1 gezeigten Feldbussystems zeigt;
3 die Konfiguration des in 2 gezeigten Feldbusknotens mittels eines mit dem Feldbusknoten verbundenen Rechners illustriert;
4 eine schematische Illustration eines E/A-Moduls zeigt, welches mit einer Funkschnittstelle versehen ist, die eingerichtet ist, durch eine mobile Vorrichtung mit Energie versorgt zu werden;
5 eine schematische Illustration eines weiteren E/A-Moduls zeigt, welches mit einer Funkschnittstelle versehen ist, die eingerichtet ist, eine Funkschnittstelle einer mobilen Vorrichtung mit Energie zu versorgen;
6 eine schematische Illustration eines weiteren E/A-Moduls zeigt, welches mit einer Funkschnittstelle versehen ist, die eingerichtet ist, durch eine mobile Vorrichtung mit Energie versorgt zu werden;
7 eine schematische Illustration eines E/A-Moduls zeigt, welches mit einer Funkschnittstelle versehen ist, die eingerichtet ist, eine Funkschnittstelle einer mobilen Vorrichtung mit Energie zu versorgen; und
8 einen Ablauf von Schritten zum Austauschen von Daten zwischen einer mobilen Vorrichtung und einem E/A-Modul unter Verwendung von Funkschnittstellen, die durch den Kommunikationspartner mit Energie versorgt werden, illustriert.

Dabei sind in den Zeichnungen gleiche oder funktional ähnliche Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Feldbussystems 1000. Das Feldbussystem 1000 umfasst Feldbusknoten 100, 200, 300 und 400, die über einen Feldbus 500 miteinander verbunden sind. Feldbusknoten 400 ist als übergeordnete Steuereinheit ausgebildet und kann sowohl zur Überwachung als auch zur Regelung einer Anlage (nicht gezeigt) dienen, die durch das Feldbussystem 1000 gesteuert wird. Wenn die übergeordnete Steuereinheit 400 eine Anlage überwacht, kann die übergeordnete Steuereinheit 400 von einem oder mehreren der Feldbusknoten 100, 200 und 300 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 (substanziell) abweicht. Wenn die übergeordnete Steuereinheit 400 die Anlage (nicht nur überwacht, sondern auch) regelt, kann die übergeordnete Steuereinheit 400 von einem oder mehreren der Feldbusknoten 100, 200 und 300 zyklisch oder azyklisch Zustandsdaten empfangen und unter Berücksichtigung der Zustandsdaten Steuerdaten ermitteln, die zu einem oder mehreren der Feldbusknoten 100, 200 und 300 übertragen werden.
2 zeigt einen modularen Feldbusknoten 100, bestehend aus Feldbuskoppler 110 und zwei an Feldbuskoppler 110 angereihten E/A-Modulen 120 und 130, an denen ein Sensor 140 und ein Aktor 150 angeschlossen sind. Während des Betriebs liest das E/A-Modul 130 über den Eingang 134 Sensorsignale ein und erzeugt aus den Sensorsignalen Zustandsdaten, die über die Busschnittstelle 132 des E/A-Moduls 130, den Lokalbus 160 und die Busschnittstelle 112 (des Feldbuskopplers 110) an den Feldbuskoppler 110 übertragen werden. Der Feldbuskoppler 110 kann neben der Feldbusschnittstelle 114 einen Prozessor und einen Speicher aufweisen, in dem Informationen hinsichtlich der Konfiguration des Feldbuskopplers 110 gespeichert sind.
Die Informationen hinsichtlich der Konfiguration des Feldbuskopplers 110 können bspw. angeben, welche oder wie viele E/A-Module 120,130 an dem Feldbuskoppler 110 angereiht sind und wie der Feldbuskoppler 110 mit den empfangenen Zustandsdaten umgehen soll. Der Feldbuskoppler 110 kann bspw. dazu konfiguriert sein, die Zustandsdaten lokal zu verarbeiteten und/oder (ggf. in modifizierter Form) über die Feldbusschnittstelle 114 und den Feldbus 500 an die übergeordnete Steuereinheit 400 weiterzuleiten. Die übergeordnete Steuereinheit 400 (oder bei einer lokalen Verarbeitung der Feldbuskoppler 110) kann dann unter Berücksichtigung der Zustandsdaten Steuerdaten erzeugen.
Die durch die übergeordnete Steuereinheit 400 erzeugten Steuerdaten können dann über den Feldbus 500 an den Feldbuskoppler 110 übertragen werden. Die zu dem Feldbuskoppler 110 übertragenen (bzw. die bei einer rein lokalen Verarbeitung durch den Feldbuskoppler 110 erzeugten) Steuerdaten werden dann (ggf. in modifizierter Form) an das E/A-Modul 120 weitergeleitet/übertragen. Das E/A-Modul 120 empfängt die Steuerdaten und gibt den Steuerdaten entsprechende Steuersignale an dem Ausgang 124, an dem Aktor 150 angeschlossen ist, aus. Die Kommunikation von Daten zwischen den Komponenten des Feldbussystems 1000 und die Abbildung der Sensorsignale auf Zustandsdaten und die Abbildung der Steuerdaten auf Steuersignale kann dabei durch eine Konfiguration des Feldbusknotens 100 an unterschiedliche Einsatzszenarien angepasst werden.
3 zeigt dazu einen Feldbusknoten 100 und einen mit Feldbusknoten 100 verbundenen Rechner 600 (welcher bspw. ein Desktop, ein Laptop, ein Tablet, etc., sein kann), der eingerichtet ist, die E/A-Module 120 und 130 des Feldbusknotens 100 zu konfigurieren. Der Rechner 600 kann dabei sowohl alleinig oder überwiegend der Konfiguration dienen als auch (neben der Konfiguration) noch andere Aufgaben übernehmen. Insbesondere kann der Rechner 600 Teil der übergeordneten Steuerung 400 sein und neben der Konfiguration auch Überwachungs- und/oder Steueraufgaben wahrnehmen. Bspw. kann der Rechner 600 die Anlage überwachen und eingerichtet 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).
Wie in 4 illustriert, kann das E/A-Modul 130 eine Schaltung 10 aufweisen, welche die Sensorsignale des Sensors 140 einliest. Das Einlesen der Sensorsignale kann bspw. dadurch erfolgen, dass die Schaltung 10 eine an Eingang 134 anliegende Spannung oder einen durch Eingang 134 fließenden Strom (mit einer bestimmten Abtastfrequenz) bestimmt. Die Schaltung 10 kann ferner einen Prozessor 12 umfassen, der eingerichtet ist, ein in einem Speicher 14 des E/A-Moduls 130 gespeichertes Programm (z. B. eine Befehlssequenz) auszuführen, welches unter Verwendung von Konfigurationsdaten bestimmt, wie aus den Sensorsignalen Prozessdaten zu erzeugen und wie die Prozessdaten weiterzuverarbeiten sind (bspw. ob, wann oder wie häufig die Prozessdaten and den Feldbuskoppler 110 zu übertragen sind).
Das E/A-Modul 130 umfasst ferner eine Funkschnittstelle 20 (welche bspw. mittels eines NFC/RFID-Chip realisiert sein kann), die eingerichtet ist, Daten mit einer mobilen Vorrichtung 700 (bspw. einem Laptop, einem Tablet, einem Mobiltelefon, etc.) auszutauschen, wobei die Funkschnittstelle 20 durch die mobile Vorrichtung 700 mit Energie versorgt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Funkschnittstelle 20 empfangene Daten an den Prozessor 12 weiterleitet bzw. gesendete Daten von dem Prozessor 12 empfängt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Funkschnittstelle 20 mit einem Speicher 22 versehen ist, auf den der Prozessor 12 direkt oder indirekt zugreifen kann.
Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das E/A-Modul 130 einen erfolgreichen Aufbau einer Verbindung zwischen der Funkschnittstelle 20 und der mobilen Vorrichtung 700 akustisch oder optisch anzeigt. Bspw. kann das E/A-Modul 130 eine Leuchtdiode aufweisen, die bei einem erfolgreichen Aufbau einer Verbindung zwischen der Funkschnittstelle 20 und der mobilen Vorrichtung 700 temporär oder dauerhaft (d. h., während des Bestehens der Verbindung) leuchtet.
Im Rahmen der Verbindung kann die mobile Vorrichtung 700 z. B. Konfigurationsdaten an die Funkschnittstelle 20 übertragen, welche die Konfigurationsdaten an den Prozessor 12 weiterleitet oder in dem für den Prozessor 12 zugänglichen Speicher 22 ablegt. Legt die Funkschnittstelle 20 die Konfigurationsdaten in dem für den Prozessor 12 zugänglichen Speicher 22 ab, kann vorgesehen sein, dass der Prozessor die Konfigurationsdaten nicht in einen weiteren, (nur) dem Prozessor 12 zugeordneten Speicher ablegt, sondern in dem Speicher 22 belässt und bei Bedarf auf den Speicher 22 zugreift. Der Prozessor 12 kann ferner eingerichtet sein, vor Verwendung der Konfigurationsdaten eine Plausibilitäts- oder Sicherheitsprüfung vorzunehmen, um die Verwendung fehlerhafter bzw. unsicherer Konfigurationsdaten auszuschließen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die mobile Vorrichtung 700 über die Funkschnittstelle 20 Konfigurationsdaten von dem Prozessor 12 abfragen oder aus dem Speicher 22 auslesen kann, um bspw. eine Überprüfung der Konfigurationsdaten auf der mobilen Vorrichtung 700 zu ermöglichen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die mobile Vorrichtung 700 über die Funkschnittstelle 20 Diagnose- oder Prozessdaten (wie bspw. eine durch den Sensor 140 gemessene Temperatur) von dem Prozessor 12 anfordert bzw. aus dem Speicher 22 ausliest. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 700 den Prozessor 12 über die Funkschnittstelle 20 anweist, bestimmte, von Signalen des Sensors 140 unabhängige Prozessdaten zu erzeugen, bspw. um die Funktion des E/A-Moduls 130, des Feldbusknotens 100 und/oder des Feldbussystems 1000 zu testen. Die Funkschnittstelle 20 kann somit sowohl zum Testen/Fehlerbeheben am Ort der letztendlichen Verwendung als auch zum Testen/Fehlerbeheben (Debugging) während der Entwicklung (im Betrieb des Herstellers) verwendet werden. Ferner kann die Vorrichtung 700 eingesetzt werden, zu bestimmen, ob überhaupt ein Fehler vorliegt, ohne andere ggf. schwer zugängliche Schnittstellen zugänglich zu machen, was bspw. bei der Bearbeitung von Reklamationen vorteilhaft sein kann.
Wie in 5 illustriert, kann das E/A-Modul 130 auch eine Funkschnittstelle 30 aufweisen, die eingerichtet ist, eine Funkschnittstelle einer mobilen Vorrichtung 800 (die bspw. als Transponder ausgebildet sein kann) mit Energie zu versorgen, wodurch das E/A-Modul 130 mit der mobilen Vorrichtung 800 Daten austauschen kann. Der Datenaustausch kann dabei neben den im Vorhergehenden beschriebenen Daten zur Konfiguration des E/A-Moduls 130 auch weitere Daten umfassen, wie bspw. Daten, die bewirken, dass das E/A-Modul 130 von einer Betriebsart in eine andere Betriebsart wechselt.
Bspw. kann ein Benutzer eine Vielzahl verschiedener (ggf. unterschiedlich beschrifteter oder anderweitig gekennzeichneter) mobiler Vorrichtungen 800 mit sich führen, wobei jede der mobilen Vorrichtungen 800 mit einem bestimmten Datensatz versehen ist, der dem E/A-Modul 130 eine bestimmte Betriebsart signalisiert bzw. eine bestimmte Konfiguration repräsentiert. Ist die Reichweite der Funkschnittstellen entsprechend angepasst, kann durch Gegenhalten der mobilen Vorrichtung 800 an das E/A-Modul 130 bewirkt werden, dass das E/A-Modul 130 zwischen bestimmten Betriebsarten und/oder Konfigurationen wechselt.
Betriebsart und Konfiguration könnten dabei auch voneinander abhängen, bspw. wenn der Feldbusknoten 100 unabhängig vom Feldbusnetzwerk betrieben wird und daher die Feldbusschnittstelle 114 nicht benötigt wird (und dementsprechend nicht in der Konfiguration des E/A-Moduls 130 berücksichtigt werden muss). Ebenso kann das E/A-Modul 130 für verschiedene Betriebsarten vorkonfiguriert sein, so dass das E/A-Modul 130 bei Wechsel des Betriebsmodus automatisch einen dem gewählten Betriebsmodus zugeordneten Konfigurationsdatensatz wählt und fortan benutzt. Ferner kann auch hier vorgesehen sein, dass das E/A-Modul 130 eine erfolgreiche Verbindung oder den Abschluss der Datenübertragung akustisch oder optisch anzeigt, auch um bspw. bei in unmittelbarer Nähe nebeneinander angeordneten E/A-Modulen 120, 130 sicherzustellen, dass das richtige E/A-Modul 130 (erfolgreich) angesprochen wird bzw. wurde.
Die Neukonfiguration kann ferner auch beim Ersetzen eines E/A-Moduls 130 durch ein baugleiches oder ähnliches E/A-Modul 130 eingesetzt werden. Bspw. kann ein Benutzer ein E/A-Modul 130 aus dem Feldbusknoten 100 durch ein baugleiches E/A-Modul 130 ersetzen und durch Vorhalten der mobilen Vorrichtung 800 die Konfiguration des E/A-Moduls 130 bewirken. Zudem kann die mobile Vorrichtung 800 zum Einsatz kommen, wenn das E/A-Modul 130 nicht über die Funkschnittstelle 30 konfiguriert wird. Bspw. kann das E/A-Modul 130 eingerichtet sein, eine (Neu- oder Um-) Konfiguration nur zuzulassen, nachdem dem E/A-Modul 130 durch Gegenhalten der mobilen Vorrichtung 800 signalisiert wurde, dass die Durchführung der Konfiguration zulässig ist. Zudem können auch alle im Zusammenhang mit 4 erwähnten Daten über die Funkschnittstelle 30 mit der mobilen Vorrichtung 800 ausgetauscht werden.
Wie in 6 und 7 illustriert, können die Funkschnittstellen 20 und 30 auch in einem E/A-Modul 120 eingesetzt werden, das einen Ausgang 124 aufweist. Dabei kann neben den im Zusammenhang mit 6 und 7 beschriebenen Verwendungsmöglichkeiten auch vorgesehen sein, dass der an dem Ausgang 124 des E/A-Moduls 120 angeschlossene Aktor 150 (temporär) durch die Vorrichtung 700 oder die Vorrichtung 800 gesteuert wird. Bspw. kann die Vorrichtung 700 über die Funkschnittstelle 20 Prozessdaten an das E/A-Modul 120 übertragen, aus denen das E/A-Modul 120 Steuersignale ableitet, die das E/A-Modul 120 dann am Ausgang 124 ausgibt.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Austausch von Daten zwischen den mobilen Vorrichtungen 700 oder 800 und den E/A-Modulen 120 und 130 unter Verwendung der Funkschnittstellen 20 bzw. 30. Dabei bilden die Funkschnittstellen 20 und 30 nach dem Verbindungsaufbau als Bindeglied zwischen dem Prozessor 12 und den mobilen Vorrichtungen 700 und 800, so dass die von den mobilen Vorrichtungen 700 und 800 empfangenen Daten nicht nur gespeichert, sondern durch den Prozessor 12 verarbeitet werden können bzw. durch den Prozessor 12 verarbeitete Daten an die mobilen Vorrichtungen 700 und 800 übertragen werden können.
BEZUGSZEICHENLISTE

10: Schaltung
12: Prozessor
14: Speicher
20: Funkschnittstelle
22: Speicher
30: Funkschnittstelle
32: Speicher
100: Feldbusknoten
110: Feldbuskoppler
112: Busschnittstelle
114: Feldbusschnittstelle
120: E/A-Modul
122: Busschnittstelle
124: Ausgang
130: E/A-Modul
132: Busschnittstelle
134: Eingang
140: Sensor
150: Aktor
160: Lokalbus
200: Feldbusknoten
300: Feldbusknoten
400: übergeordnete Steuereinheit
500: Feldbus
600: Rechner
700: Vorrichtung
800: Vorrichtung
1000: Feldbussystem
2000: Schritt
2100: Schritt
2200: Schritt

Claims

Eingabe/Ausgabe-Modul, E/A-Modul, (120, 130) umfassend: einen Eingang (134) und/oder einen Ausgang (124), eingerichtet zur lösbaren Verbindung mit einem oder mehreren elektrischen Leitern; eine Busschnittstelle (122, 132), eingerichtet erste Prozessdaten zu senden oder zweite Prozessdaten zu empfangen; und eine Funkschnittstelle (20), eingerichtet dritte Daten mit einer mobilen Vorrichtung (700, 800) auszutauschen, wobei die Funkschnittstelle (20) ferner eingerichtet ist, durch die mobile Vorrichtung (700, 800) mit Energie versorgt zu werden.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 1, wobei die Busschnittstelle (122, 132), eingerichtet ist, die ersten Prozessdaten an einen Feldbuskoppler (110) zu senden oder die zweiten Prozessdaten von dem Feldbuskoppler (110) zu empfangen.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 2, wobei das E/A-Modul (120, 130) eingerichtet ist, die an den Feldbuskoppler (110) gesendeten ersten Prozessdaten aus über den Eingang (134) eingegebenen Signalen abzuleiten bzw. aus den vom Feldbuskoppler (110) empfangenen zweiten Prozessdaten am Ausgang (124) auszugebende Signale abzuleiten.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen Prozessor (12); und einen Speicher (14) in dem Konfigurationsdaten gespeichert sind, wobei der Prozessor (12) eingerichtet ist, unter Verwendung der Konfigurationsdaten die an den Feldbuskoppler (110) gesendeten ersten Prozessdaten aus den über den Eingang (134) eingegebenen Signalen abzuleiten bzw. unter Verwendung der Konfigurationsdaten aus den vom Feldbuskoppler (110) empfangenen zweiten Prozessdaten die am Ausgang (124) auszugebenden Signale abzuleiten.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 4, wobei der Prozessor (12) ferner eingerichtet ist, eine Übertragung der ersten Prozessdaten an die Busschnittstelle (122, 132) zu veranlassen bzw. die Busschnittstelle (122, 132) eingerichtet ist, eine Übertragung der zweiten Prozessdaten an den Prozessor (12) zu veranlassen; und wobei der Prozessor (12) ferner eingerichtet ist, vierte Daten an die Funkschnittstelle (20) zu übertragen und die Funkschnittstelle (20) eingerichtet ist, fünfte Daten an den Prozessor (12) zu übertragen.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 5, wobei die vierten Daten Debugging- oder Diagnosedaten sind.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 5, wobei der Prozessor (12) ferner eingerichtet ist, die Konfigurationsdaten aus den von der Funkschnittstelle (20) an den Prozessor (12) übertragenen fünften Daten abzuleiten und im Speicher (14) zu speichern.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 7, wobei der Prozessor (12) ferner eingerichtet ist, die Konfigurationsdaten einer Prüfung zu unterziehen und zu verwerfen, wenn die Überprüfung einen Fehler in einer durch die Konfigurationsdaten sonst bewirkten Konfiguration aufdeckt.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 5, wobei der Prozessor (12) ferner eingerichtet ist, dritte Prozessdaten aus den von der Funkschnittstelle (20) an den Prozessor (12) übertragenen fünften Daten abzuleiten und an den Feldbuskoppler (110) zu senden oder aus besagten dritten Prozessdaten am Ausgang (124) auszugebende Signale abzuleiten.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 5, wobei der Prozessor (12) ferner eingerichtet ist, aus den fünften Daten einen Betriebsmodus des E/A-Moduls (120, 130) abzuleiten und in den abgeleiteten Betriebsmodus zu wechseln.
Eingabe/Ausgabe-Modul, E/A-Modul, (120, 130) umfassend: einen Eingang (134) und/oder einen Ausgang (124), eingerichtet zur lösbaren Verbindung mit einem oder mehreren elektrischen Leitern; eine Busschnittstelle (122, 132), eingerichtet zum Senden oder Empfangen von Prozessdaten; und eine erste Funkschnittstelle (20, 30), eingerichtet zum Austausch von Daten mit einer mobilen Vorrichtung (700, 800), vorzugsweise einem Transponder, wobei die erste Funkschnittstelle (30) ferner eingerichtet ist, eine zweite Funkschnittstelle der mobilen Vorrichtung mit Energie zu versorgen.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 11, wobei die Busschnittstelle (122, 132), zum Senden oder Empfangen von Prozessdaten an einen bzw. von dem Feldbuskoppler (110) eingerichtet ist.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 12, ferner umfassend: einen Prozessor (12); und einen Speicher (14), in dem Konfigurationsdaten gespeichert sind, wobei der Prozessor (12) eingerichtet ist, unter Verwendung der Konfigurationsdaten die an den Feldbuskoppler (110) gesendeten ersten Prozessdaten aus den über den Eingang (134) eingegebenen Signalen abzuleiten bzw. unter Verwendung der Konfigurationsdaten aus den vom Feldbuskoppler (110) empfangenen zweiten Prozessdaten die am Ausgang (124) auszugebenden Signale abzuleiten; wobei der Prozessor (12) ferner eingerichtet ist, eine Übertragung der ersten Prozessdaten an die Busschnittstelle (122, 132) zu veranlassen bzw. die Busschnittstelle (122, 132) eingerichtet ist, eine Übertragung der zweiten Prozessdaten an den Prozessor zu veranlassen; und wobei der Prozessor (12) ferner eingerichtet ist, vierte Daten an die Funkschnittstelle (30) zu übertragen und die Funkschnittstelle (30) eingerichtet ist, fünfte Daten an den Prozessor (12) zu übertragen.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 13, wobei die vierten Daten Debugging- oder Diagnosedaten sind.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 13, wobei der Prozessor (12) ferner eingerichtet ist, die Konfigurationsdaten aus den von der Funkschnittstelle (30) an den Prozessor (12) übertragenen fünften Daten abzuleiten und im Speicher (14) zu speichern; oder dritte Prozessdaten aus den von der Funkschnittstelle (30) an den Prozessor (12) übertragenen fünften Daten abzuleiten und an den Feldbuskoppler (110) zu senden; oder aus besagten dritten Prozessdaten am Ausgang (124) auszugebende Signale abzuleiten; oder aus den fünften Daten einen Betriebsmodus des E/A-Moduls (120, 130) abzuleiten und in den abgeleiteten Betriebsmodus zu wechseln.
Verfahren zum Austausch von Daten zwischen einem E/A-Modul (120, 130) und einer mobilen Vorrichtung (700, 800), umfassend: Aufbauen (2000) einer Verbindung zwischen einem E/A-Modul (120, 130) und einer mobilen Vorrichtung (700, 800) unter Verwendung einer Funkschnittstelle (20, 30), die durch den Kommunikationspartner (120, 130, 700, 800) mit Energie versorgt wird; Übertragen (2100) von Daten von der mobilen Vorrichtung (700, 800) zu dem E/A-Modul (120, 130) und Verarbeiten der Daten durch einen Prozessor des E/A-Moduls; und/oder Übertragen (2200) von Daten, die durch einen Prozessor (12) des E/A-Moduls (120, 130) verarbeitet wurden, von dem E/A-Modul (1200, 130) zu der mobilen Vorrichtung (700, 800).