DE10251502A1 - Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariablen mit mindestens zwei Kommunikationsschnittstellen - Google Patents
Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariablen mit mindestens zwei Kommunikationsschnittstellen Download PDFInfo
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Abstract
Bei einem Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariablen sind zwei Kommunikationsschnittstellen K1 und K2 vorgesehen. Die Kommunikationsschnittstelle K1 dient zur Verbindung mit einem ersten Feldbus, die Kommunikationsschnittstelle K2 zur Verbindung mit einem zweiten Feldbus. Im Feldgerät erfolgt eine Protokollumsetzung für die Daten, die zwischen den beiden Feldbussen FB1 bzw. FB2 übertragen werden. Ein zusätzliches Gateway zur Verbindung der beiden Feldbusse ist nicht mehr notwendig.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariablen mit mindestens zwei Kommunikationsschnittstellen.
- In der Automatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zum Erfassen und/oder Beeinflussen von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massendurchflussmesser, Druckmesser, Temperaturmesser etc., die die entsprechende Prozessvariable Füllstand Massedurchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen. Diese Feldgeräte werden auch als Sensoren bezeichnet. Neben Sensoren gibt es noch weiter Feldgeräte, sogenannte Aktoren, die z. B. als Ventile den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt regeln oder Pumpen die zum Befüllen von Behältern dienen. Aktoren beeinflussen die jeweilige Prozessvariable Durchfluss, Füllstand, Temperatur etc..
- Moderne Feldgeräte besitzen normalerweise eine Kommunikationsschnittstelle über die sie mit einem Feldbus verbunden sind. Der Feldbus dient zur digitalen Datenkommunikation mit Steuereinheiten bzw. Leitsystemen oder anderen Feldgeräten.
- Als Steuereinheiten werden häufig speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) eingesetzt, die den Prozessablauf steuern. In diesen Steuereinheiten werden die Messwerte der verschiedenen Sensoren ausgewertet bzw. überwacht und die Aktoren entsprechend angesteuert. Häufig sind die Feldbusse noch über diese Steuerungen bzw. über Gateways mit übergeordneten Kommunikationsnetzwerken verbunden, die zur Datenkommunikation mit Leitsystemen (Siemens Simatic S7, Fisher Rosemount Delta V, ABB Symphony) und evtl. auch mit Business Systemen (z. B. SAP R3) dienen.
- In einem Leitsystem wird der Prozessablauf überwacht und visualisiert. Das Leitsystem dient auch zum Engineering der verschiedenen Feldgeräte. Häufig wird auf der Feldebene nicht nur ein Bus eingesetzt, sondern verschiedene Busse, mit unterschiedliche Bus-Protokollen. Ein Grund hierfür liegt darin, dass jeder Feldbus nun eine beschränkte Kabellänge erlaubt und somit relativ weit auseinanderliegende Feldgeräte nicht über jeden Feldbus miteinander verbunden werden können. Ein weiterer Grund für den Einsatz unterschiedlicher Feldbusse ist die Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. Nicht jeder Feldbus kann in Ex-Bereichen eingesetzt werden. Ein weiterer Grund für unterschiedliche Busse ist die Datenrate, die bei Feldbussen relativ gering ist.
- Die Datenkommunikation auf den verschiedenen Bussen erfolgt nach unterschiedlichen Protokollen. Deshalb sind Gateways als Verbindungen zwischen den Bussen notwendig. In den Gateways erfolgt eine Protokollumsetzung auf die in den jeweiligen Bussen verwendeten Protokolle.
- Bei der Verwendung zweier unterschiedlicher Busse ist deshalb immer ein Gateway als Verbindung notwendig. Da es sich bei dem Gateway um ein separates Gerät handelt, das in der Regel in einem Schallschrank eingebaut werden muss, ist eine aufwendige Installation notwendig.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariablen mit zwei Kommunikationsschnittstellen anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht besitzt und das insbesondere einfach zu installieren und kostengünstig ist.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
- Wesentliche Idee der Erfindung ist es, bei einem Feldgerät zwei Kommunikationsschnittstellen für zwei unterschiedliche Busse vorzusehen, wobei die Protokollumsetzung für Daten die zwischen den beiden Bussen übertragen werden sollen im Feldgerät selbst erfolgt. Dadurch ist eine zusätzliches Gateway nicht mehr notwendig.
- Vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 schematische Darstellung einer Automatisierungsanlage mit zwei Feldbussen, die über ein Gateway verbunden sind. -
2 schematische Darstellung einer Automatisierungsanlage mit zwei Feldbussen ohne Gateway Verbindung. -
3 schematische Darstellung eines Feldgerätes mit zwei Kommunikationsschnittstellen. -
1 zeigt in schematischer Darstellung eine herkömmliche Automatisierungsanlage bei der zwei Busse ein Feldbus FB1 und ein weiterer Datenbus FB2 über ein Gateway G miteinander verbunden sind. Der Feldbus FB1 ist mit drei Feldgeräten F1, F2 und F3 verbunden. Die Feldgeräte F bestehen im wesentlichen aus einem Transmitter T1, T2, T3 und einem Sensorelement S1, S2, S3. Beim Feldgerät F3 ist das Sensorelement S3 nicht direkt am Transmitter T3 angeordnet sondern am Ende einer längeren Verbindungsleitung L3. -
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Automatisierungsanlage entsprechend1 mit zwei Bussen FB1 und FB2 jedoch ohne separates Gateway. Das Feldgerät F1' ist mit dem Feldbus FB1 und dem Bus FB2 direkt verbunden. -
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Feldgerätes hier F1' mit zwei Kommunikationsschnittstellen K1 und K2, die zum Anschluss an die jeweiligen Busse FB1 und FB2 dienen. - Die beiden Kommunikationsschnittstellen K1 und K2 sind jeweils mit einem Mikrocontroller MC verbunden. Das Sensorelement S1 dient zur Erfassung einer Prozessvariablen (z. B. Druck, Temperatur, Füllstand oder Durchfluss). Es ist über einen A/D-Wandler A/D mit dem Mikrocontroller MC verbunden. Als Speicherelemente des Feldgeräts F1' sind ein Speicher S (Programmspeicher) und ein EEPROM für nicht flüchtige Daten (Parameter) vorgesehen, die ebenfalls mit dem Mikrocontroller MC verbunden sind. Zur Anzeige und Bedienung des Feldgerätes F1' dient ein Display D, das ebenfalls mit dem Mikrocontroller MC verbunden ist. Die Spannungsversorgung des Feldgerätes erfolgt über eine separate Stromversorgungseinheit SV, die entweder über einen Feldbus oder separat über einen Versorgungsanschluss gespeist wird.
- Der Bus FB2 dient, wie in
2 dargestellt, zur Verbindung eines Feldgerätes (z. B. F1) mit einer speicherprogrammierbare Steuerung SPS. Als mögliche Kombination der beiden Busse FB1 und FB2 sind die folgenden bekannten Standards denkbar:
FB1: HART-FB2: Profibus DP, Profibus PA, Fieldbus Foundation H1, Fieldbus Foundation HSE, Ethernet, TCP/IP, GSM, Bluetooth
FB1: Profibus PA-FB2: Profibus DP, Fieldbus Foundation H1, Fieldbus Foundation HSE
FB1: Fieldbus Foundation H1–FB2: Fieldbus Foundation HSE, Profibus DP - Nachfolgend ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Feldgerätes näher beschrieben. Das Feldgerät F1' kommuniziert in bekannter Weise mit der speicherprogrammierbaren Steuerung SPS über die Kommunikationsschnittstelle K2 und dem Feldbus FB2.
- Für die Datenkommunikation der speicherprogrammierbaren Steuerung SPS mit den Feldgeräten F2 bzw. F3 werden die entsprechenden Daten in dem jeweiligen Protokoll über den Bus FB1 an das Feldgerät F1' gesandt. Im Feldgerät F1' werden die Protokolle entsprechend umgesetzt und die Daten auf dem Bus FB1 zum jeweiligen Feldgerät F2 bzw. F3 übertragen.
- Die Datenkommunikation zwischen Feldgerät F2 bzw. F3 und der speicherprogrammierbaren Steuerung SPS erfolgt in umgekehrter Weise.
- Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass die bei einer Verbindung von zwei Bussen notwendige Protokollumsetzung in einem Feldgerät erfolgt.
Claims (6)
- Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstellen K1 und K2, wobei die erste Kommunikationsschnittstelle K1 zur Verbindung mit einem ersten Feldbus FB1 und die zweite Kommunikationsschnittstelle K2 zur Verbindung mit einem zweiten Datenbus FB2 dient und im Feldgerät eine Protokollumsetzung für Daten, die zwischen den beiden Bussen FB1 bzw. FB2 übertragen werden, erfolgt.
- Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem HART® Standard und der Datenbus FB2 dem Profibus PA, Profibus DP, Foundation Fieldbus H1 oder Foundation Fieldbus HSE Standard entspricht.
- Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem Foundation Fieldbus Fit Standard und der Datenbus FB2 dem Foundation Fieldbus HSE oder dem Profibus DP Standard entspricht.
- Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnütstellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem HART® Standard und der Datenbus FB2 dem TCP/IP Standard entspricht.
- Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem Profibus PA Standard und der Datenbus FB2 dem Profibus DP, Foundation Fieldbus H1 oder Foundation Fieldbus HSE Standard entspricht.
- Feldgerät für die Prozessautomatisierung zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Prozessvariable mit zwei Kommunikationsschnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldbus FB1 dem HART® Standard und der Datenbus FB2 dem GSM oder Bluetooth Standard entspricht.
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