DE10295880T5

DE10295880T5 - Variable Energiesteuerung für Prozesssteuerinstrumente

Info

Publication number: DE10295880T5
Application number: DE2002195880
Authority: DE
Inventors: Warren E. Taunton Cook; Vladimir Sharon Kostadinov
Original assignee: Invensys Systems Inc
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2022-01-12
Also published as: DE10295880B4; WO2002059702A3; US6686831B2; US20020097031A1; JP2004531790A; WO2002059702A2

Abstract

Prozesssteuerinstrument, enthaltend:
einen Sensor/Aktuatorabschnitt;
einen Senderabschnitt, verbunden mit dem Sensor/Aktuatorabschnitt, betreibbar zum Kommunizieren mit anderen prozessvariablen Sendern über ein Kommunikationsnetz, wobei der Senderabschnitt enthält:
ein Verarbeitungsmodul; und
ein Energiemodul betreibbar zum Erzeugen einer Energieausgabe, zugeführt zumindest in dem Senderabschnitt, wobei das Energiemodul zum Angleichen der Energieausgabe auf der Grundlage eines Energiesteuersignals betreibbar ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft allgemein einen Energiecontroller für einen Sender einer digitalen oder analogen Prozesssteuereinrichtung.
HINTERGRUND
Industrielle Steuersysteme haben sich in komplexe computergesteuerte Netze entwickelt, die die Kommunikation zwischen beispielsweise einer oder mehreren Steuerschnittstellen und Feldeinrichtungen vereinfachen. Eine zentrale Steuerschnittstelle lässt sich zum Koordinieren der Kommunikationsvorgänge und zum Steuern eines gesamten Prozesses verwenden, oder sie kann zum Steuern eines Abschnitts eines größeren, verteilten, computerisierten Prozesssteuersystem verwendet werden. In einigen Fällen können Prozessfeldeinrichtungen und entsprechende Maschinen (z.B., Pumpen, Ventile und Heizgeräte, die das Prozesssteuersystem bilden, Räume belegen, die groß genug sind, um in Quadratmeilen gemessen zu werden. Demnach erfordern die Feldeinrichtungen und die Maschinengeräte ein in hohem Maße integrierte Steuerung.
Allgemein werden Feldeinrichtungen zum Überwachen des gesteuerten Prozesses verwendet, sowie zum Bereitstellen einer Rückkopplung für und zum Angleichen dieses Prozesses.
Feldeinrichtungen können auch zum Steuern des gesamten Prozesses und zum Koordinieren von Kommunikationsvorgängen verwendet werden, ohne eine zentrale Steuerschnittstelle/Station. Feldeinrichtungen können Feldeinrichtungen vom Sensortyp zum Messen von Variablen des Prozesses umfassen, oder Feldeinrichtungen vom Steuertyp (z.B., Positionierer und Aktuatoren), zum Steuern von Parametern eines Prozesses. Feldeinrichtungen vom Sensortyp wie Temperatursensoren und Strömungsmessgeräte messen Prozessvariablen, und sie können ihre Messgrößen zu der zentralen Steuerschnittstelle kommunizieren, für ein Überwachen und möglicherweise eine Prozessangleichung. Feldeinrichtungen vom Steuertyp wie Pumpen und Ventile können durch die zentrale Steuerschnittstelle gesteuert werden, oder durch eine Feldeinrichtung bzw. Feldeinrichtungen vom Steuerfunktionstyp, in Echtzeit zum Angleichen der Steuerung des Prozesses. Das Angleichen der Feldeinrichtungen kann automatisch durch einen Computer gesteuert werden, auf dem eine Prozesssteuersoftware läuft, oder manuell gesteuert werden, beispielsweise durch Prozessingenieure und Fabrikpersonal.
In vielen Fällen kommunizieren Feldeinrichtungen und zentrale Steuerschnittstellen miteinander unter Verwendung eines Kommunikationsnetzes, beispielsweise eines Lokalbereichsnetzes (LAN). Allgemein enthält jede Einrichtung (Feldeinrichtungen und zentrale Steuerschnittstellen), die mit dem Kommunikationsnetz verbunden sind, einen Sender zum Senden und Empfangen von Daten in der Form elektrischer Signale. Diese Signale können abhängig von dem Kommunikationsnetz beispielsweise analoge, digitale und gepulste Signale enthalten. Das Kommunikationsnetz kann zum Übertragen von Steuersignalen und Sensorsignalen zwischen den zahlreichen Komponenten des Prozesssteuersystems verwendet werden. Ferner vereinfacht das Kommunikationsnetz das Überwachen und die Diagnose der Prozesssteuersystem-Komponenten und des Prozesses selbst.
Zahlreiche Aspekte des Prozesssteuersystems können einem propietären Protokoll folgen, oder sie können einem allgemein akzeptierten Standard folgen, der durch Teilnehmer der Prozesssteuerindustrie entwickelt wird. Die Protokolle/Standards können Prozesssteuersystem-Parameter spezifizieren, wie Kommunikationsprotokoll (z.B., Bitrate der Druckübertragung), Energieverbrauch, Länge des Kommunikationsbusses, und Sicherheitsmaßnahmen. Diese Protokolle/Standards führen zu vielen Vorteilen für Prozesssteuersysteme, einschließlich einer Koordination der Feldeinrichtungen, einer Sicherheitsbereitstellung, und in dem Fall allgemein akzeptierter Standards, die Kompatibilität und Auswechselbarkeit der Komponenten.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei einer Implementierung enthält das Prozesssteuerinstrument einen Sensor/Stellgliedabschnitt und einen Senderabschnitt, verbunden mit dem Sensor/Stellgliedabschnitt, und es arbeitet zum Kommunizieren mit anderen prozessvariablen Sendern über ein Kommunikationsnetz. Der Sender kann ein Verarbeitungsmodul und ein Energie- bzw. Energiemodul enthalten, das betriebsgemäß eine Energieausgabe erzeugt, die zumindest dem Senderabschnitt zugeführt wird, wobei das Energie- bzw. Energiemodul betriebsgemäß die Energiesausgabe auf der Grundlage des Energiesteuersignals angleicht. Weiterhin kann das Energiesteuersignal durch eine Controller-Einrichtung entfernt von dem Prozesssteuerinstrument generiert und zu dem Prozesssteuerinstrument über das Kommunikationsnetz kommuniziert werden. Die Energie- bzw. Energiesausgabe des Energiemoduls kann ein elektrischer Strom sein, der zumindest dem Senderabschnitt des Prozesssteuerinstruments zugeführt wird. Zusätzlich kann das Energiemodul ein Energiesteuermodul zum Angleichen der Energieausgabe enthalten. Das Energiesteuermodul kann einen Amplitudenbegrenzern enthalten, der betriebsgemäß eine Energieeingabe zu dem Energiesteuergerät begrenzt, gemäß einem steuerbaren Amplitudenlimit, und eine Energieraten-Änderungseinheit, die betriebsgemäß eine Änderungsrate der Energieeinugabe bei dem Prozesssteuerinstrument begrenzt, gemäß einem steuerbaren Angleichratengrenzwert. Der steuerbare Amplitudengrenzwert kann automatisch durch Software und/oder einen Schaltkreis gesteuert werden und/oder durch menschliche Intervention gesteuert werden. Weiterhin kann der steuerbare Angleichratengrenzwert automatisch durch Software, menschliche Intervention, und/oder einen Schaltkreis gesteuert werden. Ferner kann der steuerbare Angleichratengrenzwert gleich 1 mA/ms sein.
Zusätzlich kann das Kommunikationsnetz einen fest verdrahteten Kommunikationspfadweg enthalten, der betriebsgemäß eine Bus-Energie zu dem Energiemodul zuführt, und das Energiemodul kann die Bus-Energie als Quelle für die Energieausgabe verwenden. Der fest verdrahtete Kommunikationspfadweg kann in einer Bus-mit-Zubringer-Topologie konfiguriert sein, sowie einer Befehlskettentopologie, einer Baumtopologie, und/oder einer Punkt-zu-Punkt-Topologie.
Bei einer anderen Implementierung kann das Prozesssteuersystem Prozesssteuerinstrumente enthalten, von denen jedes ein Energiesteuermodul enthält, das einen verfügbaren Energiepegel für das Prozesssteuerinstrument steuert, wobei das Energiesteuermodul betriebsgemäß den verfügbaren Energiepegel auf der Grundlage eines Energiesteuersignals angleicht. Das Prozesssteuersystem kann ferner ein Kommunikationsnetz enthalten, das elektrisch mit den Prozesssteuerinstrumenten verbunden ist und betriebsgemäß Kommunikationssignale zwischen den Prozesssteuerinstrumenten führt, und eine Energieversorgung bzw. Stromversorgung, die betriebsgemäß Energie zu den Prozesssteuerinstrumenten über das Kommunikationsnetz zuführt. Ferner kann die durch das Energiesteuermodul gesteuerte Energie elektrischer Strom sein.
Das Prozesssteuersystem kann ferner eine Steuerstation enthalten, die betriebsgemäß das Energiesteuersignal und die Energieverteilung zwischen dem Prozesssteuerinstrumenten generiert. Die Steuerstation kann ferner betriebsgemäß Energielasten der Prozesssteuerinstrumente bestimmen, und Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten zum Balancieren der Energielasten der Prozesssteuerinstrumente verteilen. Ferner kann die Steuerstation Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten verteilen, zum Balancieren des Energieverbrauchs Energieverbrauchs zwischen zumindest einem der individuellen Prozesssteuerinstrumente, einer Gruppe von Prozesssteuerinstrumenten, und Segmenten des Kommunikationsnetzes. Ferner kann die Steuerstation auch betriebsgemäß die Energieverteilung einer begrenzten Menge von Energie zwischen den Prozesssteuerinstrumenten steuern.
Zusätzlich kann das Energiesteuermodul einen Amplitudenbegrenzer enthalten, der betriebsgemäß den verfügbarer. Energiepegel des Prozesssteuerinstruments begrenzt, gemäß einem steuerbaren Amplitudengrenzwert, sowie eine Energieraten-Änderungseinheit, die betriebsgemäß eine Änderungsrate des verfügbaren Energiepegels des Prozesssteuerinstruments gemäß einem steuerbaren Angleichratengrenzwert begrenzt. Der steuerbare Amplitudengrenzwert kann automatisch durch Software und/oder einen Schaltkreis gesteuert werden, und/oder er kann durch menschliche Intervention gesteuert werden. Weiterhin kann der steuerbare Angleichratengrenzwert automatisch durch Software und/oder einen Schaltkreis gesteuert werden, oder er kann durch menschliche Intervention gesteuert werden. Weiterhin kann der steuerbare Angleichratengrenzwert gleich 1 mA/ms sein.
Zusätzlich kann das Kommunikationsnetz einen fest verdrahteten Kommunikationspfadweg enthalten, der betriebsgemäß eine Bus-Energie zu dem Energiesteuermodul zuführt, und das Energiesteuermodul kann die Bus-Energie als Quelle für den verfügbaren Energiepegel verwenden. Der fest verdrahtete Kommunikationspfadweg kann in einer Bus-mit-Zubringertopologie konfiguriert sein, sowie einer Befehlkettentopologie, einer Baumtopologie, und/oder einer Punkt-zu-Punkt-Topologie.
Eine bestimmte Implementierung eines Verfahrens zum Managen für Energie für ein Prozesssteuersystem kann das Bestimmen der anfänglichen Energieanforderungen von Energie verbrauchenden Funktionen, verteilt zwischen Prozesssteuerinstrumenten, umfassen, die elektrisch durch ein Netz zusammen verbunden sind. Das Verfahren kann ferner das Bestimmen der anfänglichen Energielasten der Prozesssteuerinstrumente enthalten, sowie das Bestimmen eines verfügbaren Energiepegels, zugeführt durch eine Stromversorgung, die mit dem Netz verbunden ist. Weiterhin kann das Verfahren das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten enthalten, auf der Grundlage zumindest einer Größe ausgewählt aus anfänglichen Energieanforderungen, anfänglichen Energielasten, und verfügbarer Energiepegel, zum Balancieren der Energielasten zwischen den Prozesssteuerinstrumenten. Die Verteilung der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten kann unter Verwendung einer Steuerstation erzielt werden, die mit dem Netz verbunden ist.
Das Prozesssteuersystem-/Energiemanagementsystem kann ferner das Bestimmen von Leitungsverlusten auf Netzzweigen, die die Prozesssteuerinstrumente verbinden, enthalten. Weiterhin kann die Verteilung der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten auf den Leitungsverlusten der Netzzweige basieren.
Zusätzlich kann das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance von Energielasten im Hinblick auf individuelle Prozesssteuerinstrumente enthalten, das Erzeugen einer Balance der Energielast im Hinblick auf Segmenten des Netzes, und/oder das Erzeugen einer Balance der Energielasten auf eine begrenze Menge von Energie, zugeführt durch die Energiezuführung bzw. Stromversorgung.
Eine andere Implementierung eines Energie-Managementverfahrens für eine Prozesssteuersystem kann das Bestimmen anfänglicher Energieanforderungen Energie verbrauchenden Funktionen umfassen, verteilt zwischen Prozesssteuerinstrumenten, die elektrisch miteinander durch ein Netz verbunden sind, sowie das Bestimmen anfänglicher Energielasten der Prozesssteuerinstrumente, und das Bestimmen eines verfügbaren Energiepegels, zugeführt durch eine Energieversorgung, die mit dem Netz verbunden ist. Das Energie-Managementverfahren kann ebenso das Steuern der Energiesteuermodule in Zuordnung zu dem Prozesssteuerinstrumenten umfassen, auf der Grundlage zumindest einer Größe ausgewählt aus anfänglichen Energieanforderungen, anfängliche Energielasten, und verfügbarer Energiepegel, zum Angleichen eines Energiepegels, der für individuelle Prozesssteuerinstrumente verfügbar ist, und zum Balancieren der Energielasten zwischen den Prozesssteuerinstrumenten. Das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten kann unter Verwendung einer mit dem Netz verbundenen Steuerstation erzielt werden.
Das Prozesssteuersystem-/Energie-Managementverfahren kann ferner das Bestimmen von Leitungsverlusten von Netzzweigen zum Verbinden der Prozesssteuerinstrumente umfassen. Ferner kann das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten auf der Grundlage der Leistungsverluste der Netzzweige basieren.
Zusätzlich kann das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance von Energielasten umfassen, im Hinblick auf individuelle Prozesssteuerinstrumente, sowie das Erzeugen einer Balance von Energielasten im Hinblick auf Segmente des Netzes, und/oder das Erzeugen einer Balance von Energielasten im Hinblick auf einen begrenzten Umfang von durch die Energieversorgung zugeführter Energie.
Demnach lassen sich die Prozesssteuerinstrumente mit zahlreichen Standards/Protokollen der Prozesssteuerindustrie verwenden, während eine verbesserte Koordination und Steuerung der Prozesssteuerinstrumente beispielsweise im Hinblick auf Energiebegrenzungen, spezifiziert durch die Standards/Protokolle, realisiert wird.
Details einer oder mehrerer Implementierungen sind in der angefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung herausgestellt. Andere Merkmale und Vorteile ergeben sich anhand der Beschreibung der Zeichnung, sowie anhand der Patentansprüche.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Prozesssteuersystems;
2 ein Blockschaltbild eines anlagenweiten Netzes zum Implementieren des Prozesssteuersystems nach 1;
3 ein Blockschaltbild einer Feldeinrichtung des Systems nach 1;
4 ein Blockschaltbild eines Senderabschnitts der Feldeinrichtung nach 3;
5 ein Schaltbild einer variablen Energieeinheit des Senders nach 4;
6 ein anderes Schaltbild einer der Variablen Energieeinheit des Senders nach 4;
7 ein Diagramm zum Darstellen einer Beziehung zwischen den Instrumentenfunktionen und dem Energieverbrauch;
8A und 8B Flussdiagramme der Prozesse zum Managen der Energie eines mit einem Netz betriebenen Prozesssteuersystems verbundenen Senders;
9 ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Verbessern der Verteilung von Energie und/oder Energie verbrauchender Funktionen zwischen Instrumenten, die mit dem Netz eines Prozesssteuersystems verbunden sind;
10 ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines vernetzten Prozesssteuersystems, für das Energielasten optimiert werden können;
11 ein Diagramm zum Darstellen einer anderen Konfiguration eines vernetzten Prozesssteuersystems, für das sich Energielasten optimieren lassen.
Gleiche Bezugszeichen in zahlreichen Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die hier nachfolgend herausgestellte Beschreibung ist auf digitale und analoge Implementierungen der Prozesssteuersysteminstrumente anwendbar. Es ist zu erwähnen, dass hier beschriebene Prozesssteuersysteme bei Prozess- und Herstellungs-Automatisierungsanwendungen verwendet werden können. Ferner wird "Sender" allgemein zum Bezeichnen eines Kommunikations- und Bearbeitungsabschnitts einer Feldeinrichtung verwendet, mit der Fähigkeit zum Übertragen und Empfangen von Kommunikationsvorgängen und zum Steuern der Feldeinrichtung und/oder anderer Einrichtungen des Prozesssteuersystems.
Prozesssteuersysteme (z.B., für die Steuerung einer Fabrikherstellung und/oder von Prozessarbeitsschritten) verwenden oft ein Steuersystem mit verteilten Sensoren und Aktuatoren zum Überwachen und Steuern von Betriebsschritten, wie der Verarbeitung von Nahrungsmitteln, der chemischen Verarbeitung oder der Materialverarbeitung. Sensoren überwachen beispielsweise eine Strömungsrate, einen Druck und eine Temperatur der verarbeiteten Materialien, während Aktuatoren beispielsweise die Öffnung von Ventilen und die Regulierung von Hitze steuern. Ein Fabrikherstellungsarbeitsablauf kann auf hunderten oder sogar tausenden derartiger Sensoren und Aktuatoren basieren, wobei die Sensoren und Aktuatoren über das gesamte Fabrikverarbeitungsareal verteilt sind.
Typischerweise ist jedes der verteilten Instrumente des Prozesssteuersystems (z.B., Sensoren und Aktuatoren bzw. Aktuoren) mit einander verbunden, und optional sind sie mit einer Steuerstation oder mit Steuerstationen in der Fabrik mittels einem Kommunikationspfadweg (z.B., einer elektrischen Verbindung) verbunden. Andere Typen von Instrumenten (z.B., ein Controller) ohne Prozesssensoren oder Aktuatoren können mit dem Prozesssteuersystem verbunden sein. Die Kommunikationsfunktionen in dem Instrument erzielen eine Kommunikation von Prozessinformation zwischen den Sensoren, Aktuatoren und optional der(den) Steuerstation(en). Ferner kann das Instrument durch Hardware oder Software oder eine Kombination der beiden implementiert sein. Der Begriff "Sender" kann austauschbar durchgehend bei der folgenden Beschreibung verwendet werden, unter Bezugnahme auf die Kombination eines Sensors/Aktuators oder deren entsprechenden Verarbeitung/Kommunikations-Schnittstelle. Ferner kann der Begriff "Instrument" austauschbar über die gesamte folgende Beschreibung hinweg verwendet werden, unter Bezugnahme auf die Kombination eines Sensors/Aktuators und dessen entsprechende Verarbeitung/Kommunikations-Schnittstelle. Während technisch ein "Sender" eine Kommunikationseinrichtung ist, hat in der Prozesssteuerindustrie der Begriff "Sender" die Bedeutung der gesamten Feldeinrichtung (z.B., "Temperatursender") erlangt, einschließlich beispielsweise des Sensor/Aktuators, des Signalprozessors und der Kommunikations-Schnittstelle. Die Begriffe "Steuerstation" und "zentrale Steuerstation" werden durchgehend bei der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf eine Kommunikations-Steuereinheit und/oder Betreiber-Schnittstelle verwendet, und diese können die Prozessinstrumente und die Kommunikation zwischen den Instrumenten steuern. Die Steuerstation kann Prozess-Betriebsschritte sowie Kommunikationsvorgänge steuern, die Steuerstation kann aus einer oder mehrerer Steuerstationen, verbunden mit dem gesamten Prozesssteuersystem, bestehen. Ferner kann, wie oben angegeben, das Prozesssteuersystem ohne irgendwelche Steuerstationen funktionieren, wodurch die Steuerung des Prozesssteuersystems durch irgendeines der oder mehrerer der Instrumente ausgeführt wird, die mit dem Prozesssteuersystem-Kommunikationspfadweg verbunden sind.
Die Kommunikation auf dem Bus kann erfordern, dass jeder Sender durch einen eindeutigen Identifizierer eindeutig identifiziert wird. Dieser Identifizierer repräsentiert eine Identifikationsnummer (ID), jedoch könnte er andere Identifizierer repräsentieren (z.B., einen Identifikationsnamen oder Ort). Die ID kann einem Sender im Zeitpunkt seiner Herstellung zugewiesen werden, und sie kann beispielsweise die Senderseriennummer repräsentieren, das Datum, zu dem die Einrichtung hergestellt wurde, oder dem Typ der Einrichtung (z.B., Drucksensor). Einmal zugewiesen, lässt sich die ID elektronisch in einem Speichermodul (z.B., EEPROM) des Senders für eine künftige Bezugnahme codieren und speichern. Die ID vereinfacht die Miteinbeziehung der Einrichtung in das Prozesssteuersystem, da die Einrichtung schnell durch das Prozesssteuersystem identifiziert werden kann, nachdem die Einrichtung mit dem Bus verbunden ist. Es ist zu erwähnen, dass es andere Techniken zum eindeutigen Identifizieren der Instrumente, verbunden mit dem Netz des Prozesssteuersystems, gibt, und diese Identifikationsmethoden können permanent oder dynamisch sein.
Es lässt sich ein zusätzliches Identifikationsschema in dem Prozesssteuersystem verwenden, zum Bereitstellen eines Anwender-erkennbaren Identifizierers. Bei diesem Schema kann ein Betreiber eine Etikettennummer oder einen Einrichtungsnamen einem Sender dann zuweisen, wenn er in dem Prozesssteuersystem in Betrieb genommen wird (um beispielsweise den Ort der Einrichtung zusätzlich zu identifizieren). Eine derartige Inbetriebnahmeprozedur kann typischerweise das Kalibrieren des Senders für seine beabsichtigten Sensor/Aktuatorfunktionen umfassen, sowie das Zuweisen einer Etikettennummer oder eines Einrichtungsnamens, und das Initialisieren der Datensammel- und Speicherfunktionen des Senders.
Oft teilen viele Sensoren und Aktuatoren einen bestimmten Kommunikationspfadweg, auf den als Bus Bezug genommen werden kann. Es können separate Busse durch die Fabrik verlegt sein, abhängig von der Zahl der Aktuatoren und Sensoren und deren physikalischer Verteilung. Die zentrale Steuerstation kommuniziert mit den Sensor- und Aktuatorsendern über den Kommunikationspfadweg zum Anweisen von deren Betriebsschritten und zum Überwachen von deren Status. beispielsweise lässt sich das Schließen eines Ventils in einer erfassten Situation mit hoher Strömungsrate durch die zentrale Steuerstation befehlen, über den Prozesssteuersystem-Kommunikationspfadweg zu dem Sender entsprechend dem Ventilaktuator.
Der Bus in einer Fabrikeinrichtung ist oft mittels einem sehr raffinierten System von Kabeln implementiert. Der Bus kann durch eine Gruppe von Zweidraht, 4-20 mA Kommunikationsverbindungen implementiert sein. Alternativ kann der Kommunikationspfadweg durch ein drahtloses Kommunikationssystem implementiert sein. Unabhängig von der Implementierung des Kommunikationspfadwegs, tritt die tatsächliche Kommunikation zwischen den Sendern und der zentralen Steuerstation allgemein in Übereinstimmung mit standardisierten Kommunikationsprotokollen auf.
Ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll (das Standards für zahlreiche Komponenten und Konfigurationsspezifikation des Prozesssteuersystems enthalten kann) kann einer standardisierten Gruppe von Leitlinien folgen, beispielsweise entwickelt durch Teilnehmer der Prozesssteuerindustrie. Ein Vorteil eines internationalen Standards für Prozesssteuerausrichtungsgegenstände ist die Kompatibilität und Austauschbarkeit der Komponenten.
Ein derartiges Kommunikationsprotokoll, das international Akzeptanz gefunden hat, ist der FOUNDATION^TM-Feldbus Kommunikationsstandard. Ein anderer Kommunikationsstandard, der international Akzeptanz gefunden hat, ist PROFIBUS^TM. Der FOUNDATION^TM-Feldbus bildet ein vollständig digitales, serielles, Zweiweg-Kommunikationssystem, das als Lokalbereichsnetz ("LAN") für Prozesssteuersysteme arbeitet. Der FOUNDATION^TM-Feldbus Kommunikationsstandard hat die Fähigkeit, die Steueranwendung über das Netz des Prozesssteuersystems so zu verteilen, dass eine dezentralisiertere, verteilte Steuerung des Fels zugelassen wird (z.B., bei zahlreichen Positionen eines Fabrikbereichs bzw. Bodens. Während die folgende Beschreibung zeitweise im Hinblick auf das FOUNDATION^TM-Feldbus-Kommunikationsprotokoll diskutiert wird, ist zu erkennen, dass die Diskussion auf zahlreiche andere Verfahren und Protokolle anwendbar ist, die zum Implementieren von Prozesssteuersystemen verwendet werden.
Ferner erzielt, während Sender allgemein durch einen einzigen mit dem Bus verbundenen "Master" Controller gemanagt werden, das FOUNDATION^TM-Feldbusprotokoll, dass jeder Sender, der mit dem Bus verbunden ist, die anderen Einrichtungen an dem Bus managen kann (z.B., in dem Fall, dass der ursprüngliche Controller ausfällt). Ferner spezifiziert das FOUNDATION^TM-Feldbusprotokoll eine Bitrate für die digitale Kommunikation.
Ein Merkmal der FOUNDATION^TM-Feldbus- und der PROFIBUS^TM-Protokolle besteht darin, dass die Instrumente des Prozesssteuersystems die Fähigkeit haben, den Prozess zu steuern. Zudem hat dann, wenn das Steuerinstrument aus irgendeinem Grund ausfällt, ein anderes Instrument des Prozesssteuersystems die Fähigkeit, die Steuerung des Prozesses zu übernehmen. Diese Steuerung umfasst beispielsweise Kommunikationsvorgänge, das Planen und das Priorisieren von Information, die auf dem Bus vermittelt wird. Auf diese Weise kann das Prozesssteuersystem ohne eine zentrale Steuerstation arbeiten.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, stellt die 1 ein vereinfachtes Prozesssteuersystem 100 dar, die ein Implementierung ist, bei denen die mit Sendern ausgestatteten Einrichtung verwendet werden können. Das Prozesssteuersystem 100 kann beispielsweise ein Reservoir 105 umfassen, eine Pumpe (z.B., eine Zentrifugalpumpe) 110, Leitungsabschnitt 115 (z.B., Leitungen mit einem Durchmesser von 2 Inch), ein steuerbares Ventil 120 zum Steuern einer Strömungsrate von Material über die Leitungsabschnitte 115, ein Strömungsmessgerät 125 und einen Temperatursensor 130. Zahlreiche andere Prozesssteuereinrichtungen können in dem Prozesssteuersystem 100 enthalten sein, abhängig von der spezifischen Prozesssteueranwendung. Es ist zu erkennen, dass sich das Prozesssteuersystem 100 in vielen Konfigurationen implementieren lässt (anders als mit Material, das sich durch eine Leitung bewegt), beispielsweise wie ein Förderbandprozess, ein Roboterautomationsprozess, und andere Herstellungs- und industrielle Prozesse.
Ferner kann das Prozesssteuersystem 100 ein Netz 135 (z.B., einen Bus) enthalten, zum Vereinfachen der Überwachung und der Steuerns der zahlreichen Einrichtungen des Prozesssteuersystems 100. Weiterhin kann das Prozesssteuersystem 100 eine optionale Steuerstation 140 enthalten, für ein zentralisiertes Überwachen und Steuern des Prozesssteuersystems 100. Das Netz 135 kann ferner die Kommunikation zwischen den zahlreichen Einrichtungen des Prozesssteuersystems vereinfachen. Es ist zu erwähnen, dass der Begriff "Netzwerk", der in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, typischer Weise Bus-Kommunikations- und Energieversorgungsplätze umfasst.
Während die Steuerstation 140 und andere Steuerstationen, aufgegriffene Figuren, als direkt mit dem Netz 135 verbunden gezeigt sind, kann die Verbindung mehrere Verbindungen umfassen, als gezeigt. Beispielsweise kann das Netz 135 eine Zweidraht-Kommunikationskonfiguration sein (beispielsweise des Typs, wie er in Prozesssteuersystemen verwendet wird), verbunden mit einem Controller oder einer Schnittstellenkarte, die wiederum mit einem Ethernetbasierten Kommunikationssystem verbunden ist, mit dem sich die Steuerstation 140 verbinden lässt. Ferner können die Steuerstation 140 und andere Steuerstationen, aufgegriffen in den Figuren, ein Computer oder ein im Feld montierter Controller oder ein Feldbus I/O Modul mit eingebauten Steuerfunktionen sein.
Bei der in 1 aufgegriffenen vereinfachten Implementierung kann das Prozesssteuersystem 100 eine typische Gegenkopplungssteuerung eines Prozesses bilden. Beispielsweise lässt sich die Pumpe 110 steuern (z.B., anhand eines Signals, das bei der Steuerstation 140 erzeugt wird), und zwar zum Pumpen des Materials durch die Leitung der Abschnitte 115 mit einer Rate, die von der gemessenen Strömungsrate abhängt, die durch das Strömungsmessgerät 125 gemessen wird. Das Strömungsmessgerät 125 kann an die Steuerstation 140a ein Signal zum Darstellen der Strömungsrate des Materials durch die Leitungsabschnitte 115 ausgeben. Demnach kann die Steuerstation 140 die Pumpe 110 auf der Grundlage programmierter Parameter zum Steuern und Überwachen des spezifischen Prozesssteuersystems 100 steuern.
Die 2 zeigt ein beispielhaftes fabrikweites Prozesssteuersystem 200 mit Feldeinrichtung 205 zum Überwachen/Steuern des Prozesses, einer Steuerstation 210 zum Bereitstellen einer zentralisierten Überwachung/Steuerstation zum Übersehen des gesamten Prozesssteuersystems 200, und einem Netz 215, das kommunikativ die Feldeinrichtung 205 und die Steuerstation 210 miteinander verbindet.
Die Feldeinrichtung 205 können Feldeinrichtungen zum Messen und/oder Steuern zahlreicher Parameter des Prozesses sein, die durch das Prozesssteuersystem 200 gesteuert werden. Diese Feldeinrichtungen 205 repräsentieren Feldeinrichtungen, wie Temperatur, Druck und Strömungssensoren, und Pumpen, Ventil und Boileraktuatoren/Steuereinheiten. Bestimmte Implementierungen der Feldeinrichtungen 205 werden nachfolgend detaillierter diskutiert.
Das Netz 215 lässt sich unter Verwendung typischerweise einer Zweidraht-Kommunikationskonfiguration implementieren (z.B., Verbindungen mit verdrilltem Adernpaar). Das Netz 215 kann einen Kupferdraht, eine Lichtleitfaser oder irgendein geeignetes Verbindungsmedium enthalten. Bei einer anderen Implementierung kann das Netz 215 drahtlos sein. Das Netz 215 kann analoge (z.B., 4-20 mA Signale), digitale und/oder Pulsausgabe-Kommunikationsvorgänge zwischen den zahlreichen Feldeinrichtungen 205 bereitstellen, die hiermit verbunden sind. Wie oben diskutiert, kann die Kommunikation über dem Netz 215 einem bestimmten Protokoll folgen, beispielsweise dem FOUNDATION^TM-Feldbus-Kommunikationsprotokoll oder dem PROFIBUS^TM PA (Prozessautomatisierungs)Protokoll. Digitale Kommunikationsvorgänge, die den FOUNDATION^TM-Feldbus- oder den PROFIBUS^TM PA-Kommunikationsprotokollen folgen, können beispielsweise mit Kommunikationsgeschwindigkeiten von 31.25 kbit/s, 1,0 Mbit/s oder 2,5 Mbit/s stattfinden.
Das Netz 215 kann beispielsweise dann, wenn es in einer verdrahteten Konfiguration implementiert ist, Energie für die verbundenen Feldeinrichtungen 205 bereitstellen. Diese Feldeinrichtungen 205, die durch das Netz 215 mit Energie versorgt werden, sind als Bus-gespeiste Einrichtungen bekannt. Wie in 2 gezeigt, kann die Energieversorgung 220 mit dem Netz 215 verbunden sein, zum Zuführen von Energie zu den Feldeinrichtungen 205. Das Bereitstellen sowohl von Energie als auch von Kommunikation für die Feldeinrichtungen 205 kann zu bestimmten Schwierigkeiten für das Netz 215 führen. Beispielsweise bewirken Energiespitzen und Lastvariationen ein Rauschen in dem Netz 215, das sich ungünstig auf Kommunikationsvorgänge auswirken könnte. Demnach kann das Netz 215 sorgfältig gemanagt werden, beispielsweise durch die Steuerstation 210, um derartige Probleme zu vermeiden.
Die Steuerstation 210 kann für ein Fernüberwachen und Steuern der Feldeinrichtungen 205 bereitgestellt sein, die mit dem Netz 215 verbunden sind. Die Steuerstation 210 kann eine Computer-Workstation enthalten, mit Software und einer graphischen Benutzer-Schnittstelle zum Vereinfachen der Interaktion zwischen menschlichen Betreibern und dem Prozesssteuersystem 200.
Abhängig von der Konfiguration des Prozesssteuersystems 200, kann die Steuerstation 210 eine zentralisierte Prozesssteuersystem ausführen (z.B., Überwachen, Berechnungen und Angleichsvorgänge), oder das Management mit verteilter Prozesssteuerung (z.B., Überwachen und Angleichen verteilter Controller, die individuell einen Abschnitt des gesamten Prozesssteuersystems 200 überwachen, berechnen und angleichen). Die Steuerstation 210 kann ferner Übertragungszeitpunkte für sämtliche Feldeinrichtungen 205 koordinieren, die an dem Netz 215 kommunizieren. Weiterhin kann die Steuerstation 210 Sicherheits-, Diagnose- und Wartungsfunktionen für das Prozesssteuersystem 200 bereitstellen/koordinieren. Zusätzlich kann die Steuerstation 210 ein Gesamtbild des Prozesssteuersystems 200 bereitstellen, zum Nutzen des Fabrikpersonals und der Prozessingenieure. Wiederum können diese Funktionen durch ein Feldinstrument oder Feldinstrumente ohne eine Zentralstation 210 ausgeführt werden, abhängig von der Steuertopologie des Prozesssteuersystems 200.
Die Steuerstation 210 kann ein Abfragen der individuellen Feldeinrichtungen 205 bewirken, die mit dem Netz 215 verbunden wird, und Prioritäten zwischen den Feldeinrichtungen 205 einrichten. Beispielsweise kann ein kritischer Abschnitt des Prozesses ein Überwachen und eine Regelangleichung jeweils bei 0.5 Sekunden erfordern, während ein weniger kritischer Abschnitt des Prozesses ein Überwachen mit 5 Minuten-Intervallen erfordern kann. Als solches, kann die Steuerstation 210 den Kommunikationsplan so anpassen, dass die Feldeinrichtungen 205 im kritischen Abschnitt über das Netz 215 öfter als die Feldeinrichtungen 205 in dem weniger kritischen Abschnitt kommunizieren können.
Ferner kann, wie in 2 gezeigt, das Prozesssteuersystem 200 zusätzliche Sicherheitskomponenten erfordern, beispielsweise eine Energiesperre 225, die die Energie an dem Netzzweig 230 begrenzen kann, mit dem sie verbunden ist. Beispielsweise kann es in einer Benzinverarbeitungseinrichtung wichtig sein, den Umfang an Energie zu begrenzen, der durch den Netzzweig 230 geführt wird, wenn der Netzzweig physikalisch in der Nähe von im hohen Umfang entflammbaren Substanzen installiert ist. Eine übermäßige Energie an dem Netzzweig 230 könnte zu einem Funken führen, der eine Explosion bewirken könnte. Demnach kann die Energiesperre 225 an dem Netz 215 vorgesehen sein, um die Energie in dem Netzzweig 230 auf sichere Pegel zu begrenzen.
Obgleich die 2 lediglich zwei Energiesperren 225 zeigt, können andere Energiebarrieren bzw. Sperren, in dem Prozesssteuersystem 200 installiert sein. Weiterhin kann jede Energiebarriere 225 passiv sein (z.B., sie kann einfach die von der Energieversorgung 220 zu dem Netzzweig 230 geführte Energie begrenzen), oder sie kann aktiv sein. Eine aktive Energiebarriere kann eine getrennte Energieversorgung enthalten, zum Zuführen der begrenzten Energie zu dem Netzzweig 230. In diesem Fall kann die Energie von der Energieversorgung 220 gegenüber dem Netzzweig 230 isoliert sein, wodurch ermöglicht wird, dass die Energieversorgung 220 ihre Energie zu anderen Bereichen des Prozesssteuersystems 220 bereitstellt. In anderen Worten ausgedrückt, ist der Netzzweig 230 nicht eine Senke für die Energie, die durch die Energieversorgung 220 zugeführt wird.
Zusätzlich können abhängig von der Konfiguration des Prozesssteuersystems 200 andere Energiequellen 220 mit dem Netz 215 verbunden sein, zum Versorgen der Feldeinrichtungen 205. In einem Prozesssteuersystem 200 mit einer begrenzten Zahl von Energieversorgungen 220 und insbesondere an einem Netzzweig 230, dessen Energie durch eine Energiebarriere 225 begrenzt ist, existiert eine begrenzte Zufuhr von Energie, aus der die Feldeinrichtungen 205 ihre Betriebsenergien beziehen können (wenn die Energie für die Feldeinrichtungen 205 tatsächlich durch das Netz 215 zugeführt wird). Demnach sollten die Feldeinrichtungen 205 so entworfen sein, dass sie mit niedrigen Energieverbrauchspegeln arbeiten, und ferner sollten die Feldeinrichtungen 205 eines bestimmten Prozesssteuersystems 200 oder eines bestimmten Netzzweiges 230 so ausgewählt sein, dass sie im Rahmen des verfügbaren Energiebudgets arbeiten. Die Summe der durch die mit dem Netz 215 verbundenen Feldeinrichtungen 205 verbrauchten Energie sollte nicht einen Nennenergiepegel und/oder die an dem Netz 215 verfügbare Energie übersteigen. Demnach ist das Energie-Manajgement während dem Entwurf und dem Betrieb des Prozesssteuersystems 200 sehr wichtig.
Beispielsweise dann, wenn die Energiebarriere 225 die an dem Netzzweig 230 verfügbare Energie zu 80 mA begrenzt, muss dann der durch die mit dem Netzzweig 230 verbundenen Feldeinrichtungen 205 verbrauchte Strom niedriger als 80 mA sein. Bei einem geeignet entworfenen System gibt es in gewissem Umfang extra Energie, die für die Anwendung durch die Feldeinrichtungen 205 in jedem Energiebeschränkten Netz 200 oder Netzzweig 230 verfügbar ist. In anderen Worten ausgedrückt, sollte bei diesem Beispiel der Strom, der durch die mit dem Netzzweig 230 verbundenen Feldeinrichtungen verbraucht wird, so entworfen sein, dass er einen bestimmten Pegel weniger als 80 mA verbraucht.
Weiterhin sollte im Hinblick auf den Energieverbrauch es Netzes 215 der Spannungsabfall aufgrund des Widerstands der Drähte/Kabel des Netzes 215 berücksichtigt werden. Ist ein Zweig des Netzes 215 besonders lang, so ist dann die für die Feldeinrichtungen 205 bei dem Ende dieses Zweigs verfügbare Energie aufgrund von Leitungsverlusten des Netzes 215 verringert.
Es sollte erkannt werden, dass das oben beschriebene Prozesssteuersystem 200 zusätzliche Sensoren, Aktuatoren, Sender, Energieversorgungen, Steuerstationen und zahlreiche andere Prozesssteuereinrichtungen enthalten kann. Zusätzlich können die jeweils in der 1 und 2 gezeigten Netze 135 und 250 Netzkomponenten wie beispielsweise Abschlusswiderstände, I/O Schnittstellen und Verbindungsboxen enthalten, die hier aus Gründen der Einfachheit weggelassen sind. Ferner ist, während die Netze 135 und 215 als Gruppenkonfigurationen (Bus mit Zubringern) gezeigt sind, zu erkennen, dass zahlreiche andere Konfigurationen verwendet werden können. Beispielsweise können Topologien wie Punkt-zu-Punkt, Befehlskette, Baum und Kombinationen hiervon zum Implementieren der Netze 135 und 215 verwendet werden.
Die 3 stellt eine beispielhafte Implementierung einer Feldeinrichtung 300 mit einem Sensor/Aktuatorabschnitt 305 und einem Senderabschnitt 310 dar. Der Sensor/Aktuatorabschnitt 305 kann ein Gehäuse 315 enthalten, für eine Installation in und eine Integration mit dem Prozessumfeld, das gesteuert wird. Zusätzlich kann der Sensor/Aktuatorabschnitt 305 einen Sensor/Aktuator 320 enthalten, zum Messen der Prozessumfeldvariablen und zum Steuern einer Steuereinrichtung (z.B., einer Pumpe oder einem Ventil), das in dem Prozessumfeld wirkt. Für die Zwecke dieser Diskussion ist die Feldeinrichtung 300 in 3 als eine Temperaturmesseinrichtung gezeigt. Das hier gezeigte Gehäuse 315 kann beispielsweise in eine Röhre (z.B., Leitungsabschnitte 115 nach 1) eingefügt sein, durch die das zu verarbeitende Material strömt.
Der Senderabschnitt 310 kann Elektronik zum Filtern und Verarbeiten des Signals, das von dem Sensor/Aktuatorabschnitt 305 empfangen wird, enthalten. Der Sendeabschnitt 310 kann unter Verwendung einer oder mehrerer Einheiten implementiert sein, ausgewählt beispielsweise aus einem digitalen Signalprozessor (DSP), einem feldprogrammierbaren Gate-Array, einem ASIC, oder andere programmierbare Lougik- oder Gate-Arrays, oder programmierbare Logik mit einem Prozessorkern. Der Senderabschnitt 310 erzeugt ein Ausgangssignal für die Übertragung zu der Steuerstation 325 über das Netz 330 auf der Grundlage zumindest von Signalen, die von dem Sensor/Aktuatorabschnitt 305 empfangen werden. Weiterhin kann der Senderabschnitt 310 Elektronik zum Übertragen von Daten über das Netz 330 und zum Kommunizieren mit anderen Einrichtungen enthalten. Der Senderabschnitt 330 kann Elektronik enthalten, mit der Fähigkeit zum Filtern, Verarbeiten und Senden/Empfangen digitaler und/oder analoger Signale. Der Senderabschnitt 310 kann auch Entscheidungen auf der Grundlage der in dem Senderabschnitt 310 ausgeführten Verarbeitungen treffen.
Die Feldeinrichtung 300 kann mit ihrer eigenen Energieversorgung 335 versehen sein, oder die Feldeinrichtung 300 kann Betriebsenergie von dem Netz 330 ziehen. Eine Bus-Energieversorgung 340 kann mit dem Netz 330 in derselben Weise wie eine Feldeinrichtung (oder eine andere Kommunikationseinrichtung) verbunden sein, zum Zuführen von Energie zu der Feldeinrichtung 300, wie unter Bezug auf die 2 diskutiert.
Sind das Prozesssteuersystem 200 und die Feldeinrichtung 300 gemäß bestimmter Standards für Prozesssteuerausrüstungsgegenstände entworfen, beispielsweise dem FOUNDATION^TM-Feldbusprotokoll, so fallen dann zahlreiche Entwurfsparameter des Prozesssteuersystems 200 und der Feldeinrichtung 300 in bestimmte Kriterien. Beispielsweise können der minimale und maximale Energieverbrauch, das Kommunikationsprotokoll und die physikalische Konstruktion der Feldeinrichtung spezifiziert werden. Detaillierter kann die Feldbus-basierte Implementierung erfordern, dass das Netzwerk 330 eine minimale Energie für jede Feldeinrichtung 300 bereitstellt, die mit dem Netz 230 verbunden ist. Die minimale Energieversorgung zu jeder Feldeinrichtung 300 kann spezifiziert sein, um ein geeignetes Anlaufen und eine Funktionalität der Feldeinrichtung 300 zu gewährleisten. Weiterhin kann die Feldbus-Protokollspezifikation erfordern, dass jedwedge Änderungen der Energie, verbraucht durch die Feldeinrichtung 300, um nicht mehr als 1 mA/ms variiert. Als solches kann die Energie, die zu der Feldeinrichtung 300 zugeführt und von dieser verbraucht wird, eng überwacht und reguliert werden, beispielsweise durch den Senderabschnitt 310.
Einer der Energie verbrauchenden Betriebsschritte des Senderabschnitts 310 betrifft das Ausführen der Verarbeitungsfunktionen in Zuordnung zu der Feldeinrichtung 300. Verarbeitungsfunktionen (auf die hier als "Funktionen" oder "Aufgaben" Bezug genommen wird) können beispielsweise Softwareroutinen in einem Mikroprozessor umfassen, sowie Funktionen digitaler Schaltkreise und Funktionen analoger Schaltkreise. Ein Beispiel einer Verarbeitungsfunktion ist eine PID (Proportional-Integral-Ableitungs)-Steuerfunktion zum Steuern bzw. Regeln einer Einrichtung bzw. von Einrichtungen des Prozesssteuersystems. Die PID-Steuerfunktion kann eine einzelne Einrichtung steuern, sowie eine Gruppe von Einrichtungen oder das gesamte Prozesssteuersystem 210. Ferner kann die PID-Steuerfunktion beispielsweise durch eine einziges Feldinstrument 300 oder die optionale zentrale Steuerstation 210 verarbeitet werden.
Bestimmte Umfänge und Pegel von Energie können zum Verarbeiten bestimmter Funktionen erforderlich sein. Beispielsweise ist die PID-Steuerfunktion eine rechnerisch intensive Funktion, die mit hoher Wahrscheinlichkeit eine relativ hohe Menge an Energie für deren Ausführung benötigt. Abhängig von der Zahl und den Typen der Funktionen, die durch den Senderabschnitt 310 verarbeitet werden, kann jede Feldeinrichtung 300 einen unterschiedlichen Pegel an Energie zum Abschließen der ihr zugewiesenen Funktionen erfordern. Demnach ist ein individuelles Energie-Management für jeden Senderabschnitt 310 jeder Feldeinrichtung 300 wichtig. Die Beziehung zwischen Funktionen (oder Aufgaben) und ihre Energieanforderungen werden nachfolgend detailliert unter Bezug auf die 7 diskutiert.
Die 4 zeigt eine detailliertere Implementierung eines Instruments (z.B., des Senderabschnitts 310 in 3). Das Instrument 400 kann eine Prozessoreinheit 405 enthalten, die durch einen programmierbaren Mikroprozessorchip implementiert sein kann. Das Instrument 400 kann auch einen Taktgenerator 410 enthalten, zum Steuern der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Prozessoreinheit 400, sowie einen Flash-Speicher 415 zum Speichern von Daten und/oder Software zum Steuern der Prozessoreinheit 405. In einigen Fällen kann der Taktgenerator 410 physikalisch einen Teil der Prozessoreinheit 405 bilden. Die Prozessoreinheit 405 kann die Fähigkeit zum Verarbeiten der Signale von/für den Sensor/Aktuatorabschnitt 3105 der Feldeinrichtung 300 aufweisen. Ferner kann die Prozessoreinheit 405 die Fähigkeit zum Vorbereiten und Übertragen von Daten über das Netz 420 aufweisen, sowie zum Empfangen und Verarbeiten von Daten von dem Netz 420.
Bei einer Implementierung kann die Prozessoreinheit 405 des Instruments 400 beispielsweise mit einem handgehaltenen oder portablen Feldcontroller in dem Feld programmiert werden, oder in einem Fabrikcomputer während der Herstellung des Instruments 400, oder über die Steuerstation 325 während der Verbindung mit dem Netz 420. Die Programmierung kann Befehle zum Detektieren einer Fehlerbedingung und zum Kommunizieren eines Alarmsignals in Ansprechen auf die Fehlerbedingung umfassen.
Das Instrument 400 kann auch ein Energiemodul 425 (definiert durch die punktiert gestrichelte Linie) enthalten, die sich durch zahlreiche Abschnitte implementieren lässt, wie beispielsweise einem Energiesteuermodul 430 und einer Energieversorgung 435. Das Energiemodul 425 hat die Fähigkeit zum Empfangen, Umsetzen, Steuern und/oder Zuführen von Energie für die Feldeinrichtung 300. Beispielsweise kann das Energiemodul 425 Bus-Energie (gezeigt als Zuführstromquellen 440 und 445), zugeführt von dem Netz 420, in Energie umsetzen, die durch die zahlreichen Komponenten des Instruments 400 verwendbar ist, und optional dem Sensor/Aktuatorabschnitt 305.
Das Energiesteuermodul 430 kann den Pegel der Energie, die zu der Energiezuführung 435 für die Anwendung durch das Instrument 400 zugeführt wird, angleichen. Die Energieversorgung 435 (z.B., ein Shunt-Regulator) kann einen Energieregulierungs- und Rauschreduktions-Schaltkreis enthalten, und sie kann Energie in der Form von Strom oder Spannung zuführen.
Die Bus-Energieversorgung 340 kann Energie in der Form von Strom bereitstellen, der über das Netz 420 zu dem Sender 400 der Feldeinrichtung 305 verteilt wird. Die Bus-Energie kann poliert und zu dem Instrument 400 zugeführt werden, durch Stromregler 440 und 445. Konzeptionell kann, wie in 4 gezeigt, die Gussenergie so gezeigt sein, dass sie einen Konstantstromregler 440 (z.B., eine Ruhestromquelle) und einen angleichbaren Stromregler 445 enthält, die die Energiezuführung 435 speisen. der Konstantstromregler 440 und der angleichbare Stromregler 445 können durch einen kombinierten oder einen getrennten Schaltkreis implementiert sein, wie nachfolgend unter Bezug auf die 5 und 6 diskutiert wird. Der Konstantstromregler 440 kann so festgelegt sein, dass er eine minimale Energieanforderung der Feldeinrichtung 300 erfüllt, und das Energiesteuermodul 430 kann den Pegel des angleichbaren Stromreglers 445 angleichen, zum Berücksichtigen spezifischer Anforderungen des Instruments 400, wie beispielsweise zusätzlicher Funktionen, die durch die Prozessoreinheit 405 verarbeitet werden.
Das Energiemodul 425 (Punkt gestrichelt herausgestellt) und das Energiesteuermodul 430 (gestrichelt herausgestellt) sind in 4 getrennt definiert, zum Darstellen möglicher Unterscheidungen zwischen Funktionen von beispielsweise einer Konstantenergiepegel-Versorgung (z.B., in dem Fall, dass ein Entwurfstandard das Zuführen eines minimalen Energiepegels zu jedem Instrument 400 jeder Feldeinrichtung 300 erfordert), sowie einer variablen Energieversorgung. Das Instrument 400 kann auch so implementiert sein, dass es eine einzige angleichbare Energieversorgung mit einem unteren Pegelgrenzwert hat.
Wie in 4 gezeigt, kann das Energiesteuermodul 430 einen Energieänderungsratenbegrenzer 450 (z.B., eine δi/δt Filter) enthalten, zum Angleichen der Energie mit einer spezifizierten Rate, beispielsweise durch einen Entwurfstandard, damit nicht eine Interferenz (z.B., Rauschen) auf dem Netz 420 zum Zuführen der Bus-Energie bewirkt wird. Allgemein spezifiziert das FOUNDATION^TM-Feldbus-Kommunikationsprotokoll, dass der durch einen Sender gezogene Strom um nicht mehr als 1 mA/ms variieren darf.
Demnach kann der Energieänderungsratenbegrenzer 450 jede Erhöhung oder Verringerung der der Energieversorgung 435 zugeführten Energie zu einer Rate innerhalb 1 mA/ms steuern, zum Erfüllen dieses spezifizierten Kriteriums. Ferner kann das Energiesteuermodul 430 einen Amplitudenbegrenzer 455 enthalten. Der Amplitudenbegrenzer 455 kann den maximalen Gesamt- oder angleichbaren Abschnitt des Energiepegels steuern, der der Energieversorgung 455 zugeführt wird.
Weiterhin spezifiziert das FOUNDATION^TM-Feldbusprotokoll als Beispiel, dass eine mit dem Bus verbundene Einrichtung innerhalb 20 ms betriebsbereit und stabil sein sollte. Diese "Initial-Energiespezifikation" ermöglicht der neuen Einrichtung das Anschließen an den Bus ohne Einflussnahme auf die Kommunikation, die fortlaufend stattfindet. Ferner würde diese Spezifikation mit Wahrscheinlichkeit primär den Konstantstromregler 440 betreffen.
Das Instrument 400 kann implementiert sein, um seine eigene Energie, zugeführt durch die Energieversorgung 435, anzugleichen, durch Steuern des Energiesteuermoduls 430 unter Verwendung eines Softwareprozesses. Alternativ oder zusätzlich kann die Prozessoreinheit 405 von der Steuerstation 325 ein Energiesteuersignal zum Angleichen des Pegels der durch die Energieversorgung 435 zu dem Instrument 400 zugeführten Energie empfangen. In jedem Fall kann die Prozessoreinheit 405 den Pegel der Energieangleichen, erzielt durch das Energiesteuermodul 430, steuern, und zwar durch Ausgeben eines Steuersignals (z.B., eines Energiesteuer-Angleichsignals) zu dem Energiesteuermodul 430 und durch Empfangen eines Gegenkopplungssignals, um genauer das Energiemodul 430 zu steuern. Bei einer Implementierung kann das Energiesteuer-Angleichsignal ein pulsbreitenmoduliertes Signal sein.
Zusätzlich kann das Instrument 400 einen Hardwaredetektor/Monitor 460 enthalten, wie in 4 gezeigt. Der Hardwaredetektor/Monitor 460 kann das Ergänzen und das Entfernen von mit dem Prozesssteuersystem verbundener Hardware überwachen. Beispielsweise lässt sich ein zusätzlicher Sensor, der für den Betrieb mehr Energie erfordert, an dem Instrument 400 anbringen (oder er kann an dem Bus angebracht werden, jedoch von dem Instrument 400 mit Energie versorgt werden). Der Hardwaredetektor/Monitor 460 kann den neu ergänzten Sensor detektieren, und unmittelbar anfordern, dass mehr Energie in Eignung für das Instrument 400 zugewiesen wird, durch Senden eines Signals an den Energie-Änderungsratenbegrenzer 450 zum Erhöhen der durch das Energiemodul 425 zugeführten Energie. Weiterhin kann ein Signal von dem Hardwaredetektor/Monitor 460 zu der Prozessoreinheit 405 gesendet werden, um die Prozessoreinheit 405 im Hinblick auf eine Änderung der Hardware und der Anforderung für die Änderung der Energie zu warnen. Ferner lässt sich der Hardwaredetektor/Monitor 460 als Teil des Instruments 400 herstellen, oder zu einem späteren Zeitpunkt ergänzen (z.B., sobald das Instrument 400 in dem Prozesssteuersystem installiert ist).
Es ist zu erkennen, dass sich die in 4 gezeigten Komponenten selektiv entfernen, umordnen, gruppieren, kombinieren oder mit anderen Komponenten ergänzen lassen, wie immer es geeignet ist. Zusätzlich kann das Instrument 400 modular sein, so dass zusätzliche Komponenten (z.B., der Hardwaredetektor/Monitor 460) in dem Feld ergänzt oder entfernt werden können. Weiterhin kann, wie oben im Hinblick auf die 3 diskutiert, das Instrument 400 mit seiner eigenen Energiequelle (z.B., der externen Energieversorgung 335) versorgt werden, in Unterschied gegenüber dem Bus-Energiestrom, zugeführt von dem Netz 420, wie in 4 gezeigt. Diese getrennte Energiequelle lässt sich durch eine Verbindung zu einer getrennten 24 VDC-Feldenergieleitung implementieren.
Die 5 zeigt eine Stromquelle 500 als eine Implementierung des Konstantstromreglers 440 und des angleichbaren Stromreglers 445 zum Versorgen der Energieversorgung 4356. Wie dargelegt, kann ein op Verstärker 405 einen n-Kanal angereicherten MOSFET 510 steuern, mit einer Drain D, einer Source S und einem Gate G. Der op Verstärker 505 kann den MOSFET 510 durch Senden eines elektrischen Signals zu dem Gate G des MOSFETs 510 steuern. Der MOSFET 510 510 kann dann, wenn er zu "AN" gesteuert wird, zulassen, dass ein Strom über R_sense geführt wird, das R_sense mit der Sourcd S des MOSFETs 510 verbunden ist und Von (z.B., Spannung von Bus-Energie des Netzes 420) mit der Drain D des MOSFET 510 verbunden ist.
Die Spannung V_ref kann eine Referenzspannung sein, angelegt an den positiven Eingang des op Verstärkers 505. V_ref kann als Einstellspannung festgelegt sein, angelegt bei dem op Verstärker 505 zum Steuern des op Verstärkers 505, damit er zumindest einen bestimmten Pegel des Signals zum Steuern des MOSFETs 510 ausgibt, wodurch wiederum gesteuert werden kann, dass zumindest ein bestimmter Pegel eines Stroms (z.B., I_Q) durch den MOSFET 510 geführt wird. Das Steuern eines bestimmten Strommengenflusses über den MOSFET 510 bewirkt einen proportionalen Umfang eines Stromflusses über R_sense und demnach zu der Energieversorgung 435. Die Energieversorgung 435 kann ein Shunt-Regler sein, zum letztendlichen Zuführen von Energie zu dem Instrument 400.
Der Widerstand R_feedback kann eine Rückkopplung zu dem negativen Eingang des op Verstärkers 505 erzielen, und er ist mit einem Ende angeschlossen zwischen der Source S des MOSFETs 510 und R_sense gezeigt, und mit dem anderen Ende an dem negativen Eingang des op Verstärkers 505. Der negative Eingang des op Verstärkers 505 kann auch mit einem Tiefpassfilter 515 verbunden sein, das ein Energiesteuerangleichsignal von der Prozessoreinheit 405 über den Energie-Änderungsratenbegrenzer 450 und den Amplitudenbegrenzer 455 empfängt. Das Tiefpassfilter 515 kann zwei Widerstände R_filter und einen Kondensator C_filter enthalten, wie gezeigt. Das Energie-Steuerangleichsignal kann ein pulsbreitenmoduliertes (PWM) Signal sein, das, wenn es das Tiefpassfilter 515 passiert, im wesentlichen zu einem DC Spannungswert wird, mit der Fähigkeit zum angleichenden Steuern (im Hinblick auf den Pegel der Spannung, die den op Verstärker 505 ausgehend von V_ref als Steuersignal zugeführt wird) der Ausgangsgröße des op Verstärkers 505, was wiederum den über den MOSFET 510 geführten Strom steuern kann, und demnach den Strom, der der Energieversorgung 435 zugeführt wird. Weiterhin ist zu erkennen, dass das Energie-Steuerangleichsignal nicht zu Masse GND differenziert ist, sondern vielmehr zu der hohen Seite der Energieversorgung 435 referenziert ist. Als solches, kann das an dem negativen Eingang des op Verstärkers 515 anliegende Signal als Versatzsignal im Hinblick auf das Signal verstanden werden, das durch V_ref an dem op Verstärker 505 anliegt.
Wie in 5 gezeigt, wird der Ruhebetriebsstrom I_Q (aufgrund beispielsweise des Steuersignals V_ref, des Instruments 400 zusammen mit dem variablen Strom I_V) aufgrund beispielsweise der Energiesteuerangleichung oder des Versatzsignals, zu der Energieversorgung 435 ausgegeben. Es ist zu erwähnen, dass, während V_ref und demnach _IQ mit Wahrscheinlichkeit konstant während dem Betrieb des Instruments 400 sind, der variable Strom I_V (abhängig von dem negativen Eingang des op Verstärkers 500 anliegenden Versatzsignals) den Gesamtpegel des der Energieversorgung 435 zugeführten Stroms erhöhen oder verringern kann. Demnach kann das Energiesteuerangleichsignal die gesamte Energie angleichen, die für das Instrument 400 verfügbar ist.
Eine andere, einfachere und weniger präzise Implementierung des angleichbaren Stromreglers 445, der die Energieversorgung 435 versorgt, ist in 6 als angleichbare Stromquelle 600 gezeigt. Als Teil dieser Implementierung ist zu erwähnen, dass der Ruhestrom I_Q von dem Konstantstromregler 440 nicht gezeigt ist. Tatsächlich erlaubt das FOUNDATION^TM-Feldbus-Kommunikationsprotokoll das Zuführen von Werten geringerer Präzision von Stromquellen zu Energie zu Quellen der Feldeinrichtungen. Wie in 6 gezeigt, kann V_in (z.B., eine Spannungsquelle von er Bus-Energie des Netzes 420) über einen Widerstand R_sense und einen PNP Transistor 605 zum Zuführen eines variablen Strompegels I_V zu der Energiequelle 435 verbunden sein. Der Transistor 605 hat einen Emitter E, eine Basis b und einen Kollektor C, und der Widerstand R_sense kann zwischen V_in und dem Emitter E des Transistors 605 verbunden sein. Ferner lässt sich der variable Strom I_V durch die Energiequelle 435 steuern und dieser zu führen, durch den Kollektor C des Transistors 504.
Die Schaltung nach 6 kann ferner einen NPN Transistor 610 enthalten, mit einem Kollektor C, einer Basis B und einem Emitter E. Die Summe der Spannung parallel zu R_sense und V_BE (der Spannung zwischen der Basis B und dem Emitter E des Transistors 605) ist gleich der Spannung über R_ref. Weiterhin kann ein Widerstand R_E zwischen dem Emitter E des Transistors 610 und Masse GND angeschlossen sein. Die Spannung über R_E kann näherungsweise gleich der Spannung über R_ref sein. Als solcher lässt sich der Transistor 605 durch ein elektrisches Signal steuern, das durch die Spannung bei dem Knoten zwischen dem Kollektor C des Transistors 610 und dem Widerstand R_ref bestimmt ist.
Ähnlich zu dem in 5 gezeigten Diagramm kann das durch die Prozessoreinheit 405 erzeugte Energiesteuerangleichsignal (über den Energie-Änderungsratenbegrenzer 450 und den Amplitudenbegrenzer 455) bei der angleichbaren Stromquelle 600 über ein Tiefpassfilter 615 eingegeben werden. Das Tiefpassfilter 615 kann zwei Widerstände R_filter und einen Kondensator C_filter enthalten, wie gezeigt. Wiederum kann das Energie-Steuerangleichsignal ein pulszeit-moduliertes (PWM) Signal sein, das wenn es das Tiefpassfilter 615 passiert, im wesentlichen ein DC Spannungswert wird, mit der Fähigkeit zum angleichenden Steuern des Stroms in die Basis B des Transistors 610, der wiederum direkt im Zusammenhang mit der Spannung über R_E steht, was wiederum in direktem Zusammenhang mit der Spannung über R_ref steht, wie oben diskutiert. Wie ebenso oben diskutiert, kann die Spannung über R_ref den über den Transistor 605 geführten Strom und demnach den der Energieversorgung 435 zugeführten Strom steuern. Demnach kann das Energiesteuer-Angleichsignal die gesamte für das Instrument 400 verfügbare Energie angleichen.
Es ist zu erkennen, dass viele Energiesteuertechniken einschließlich den Strom/Spannungs-Angleichschemata, allgemein bekannt sind, und sich durch viele analoge und digitale Schaltungsanordnungen implementieren lassen. Energiesteuerung lässt sich auch durch Softwareprozesse erzielen. Die in 5 und 6 gezeigten Schaltungen sind lediglich zwei Implementierungen eines analogen Stromsteuerschaltkreises. Es ist zu erkennen, dass die in 5 und 6 gezeigten analogen Schaltkreise sich durch Software in einem DSP Chip implementieren lassen, oder mittels digitaler Schaltkreise. Zusätzlich können zahlreiche andere Schaltkreiskomponenten bei den in 5 und 6 gezeigten Schaltungen ergänzt werden (beispielsweise Rauschfilter und Dioden zum Lösen von Polaritätsproblemen), und die in 5 und 6 gezeigten Komponenten lassen sich selektiv entfernen, umordnen, gruppieren, kombinieren, ergänzen, oder mit anderen Komponenten ersetzen, wie geeignet.
Unter Bezug auf die 7 ist ein Aufgabe-Energie-Beziehungsdiagramm 700 gezeigt. Diese Beziehungen können eine gute Schätzung der Energie bereitstellen, die für einen bestimmten Sender erforderlich ist, auf der Grundlage der Zahlen der Typen der Funktionen (Aufgaben), die in dem Sender ablaufen/durch diesen verarbeitet werden. Es lässt sich erkennen, dass die Änderungen der Energie Software-bezogen oder Hardware-bezogen sein können. Beispielsweise zeigt das Diagramm 700, dass eine "1-Sekunden-Schleifensensor-Leseaktualisierungs"-Funktion (gezeigt bei 705) zwei mW von Energie für die Verarbeitung erfordern kann. Eine unterschiedliche Verarbeitungsrate, beispielsweise wie die "0.5-Sekunden-Schleifensensor-Leseaktualisierung" (gezeigt bei 710) erfordert einen unterschiedlichen Umfang an Energie) in diesem Fall mehr Energie (3.5 nW), aufgrund der erhöhten Abtastrate). Tatsächlich erfordert allgemein die Verarbeitung mit einer höheren Rate zusätzliche Energie (unabhängig davon, ob die Verarbeitung ein Abtasten oder ein Ausführen von Berechnungsvorgängen, etc., betrifft). Zusätzlich kann der Sender 5 mW an Energie zum Senden der Daten gemäß dem Sensor-Aktualisierungs-Lesevorgang über das Netz (gezeigt bei 715) erfordern. Ferner kann das Aktualisieren der Software (gezeigt bei 720), wie das Schreiben neuer Software, heruntergeladen von der Steuerstation 325 zu dem Flash-Speicher 415, 4 mW an Energie bzw. Leistung erfordern.
Weiterhin erfordert das Zuweisen der Prozesssteuerfunktion zu einem Instrument 400 (oder mehreren Instrumenten), dass das Instrument 400 mehr Energie zum Verarbeiten der Steuerfunktionen des Prozesssteuersystems verwendet. Das Steuern des Prozesssteuersystems lässt sich durch einen individuellen Transmitter 400 erzielen, oder durch Sender, beispielsweise dann, wenn keine Steuerstation 325 in Zuordnung zu dem Prozesssteuersystem vorliegt. Demnach könnte das Verarbeiten des Steuerfunktionsblocks (gezeigt bei 725) beispielsweise 10 mW an Energie bzw. Leistung erfordern. Ebenso kann das Ergänzen zusätzlicher Hardware (gezeigt bei 730) und das Erhöhen der Verarbeitungsrate für unterschiedliche Aufgaben (gezeigt bei 735) eine zusätzliche Energie erfordern, wie in 7 gezeigt.
Es folgt hieraus, dass sobald die Zahl und die Typen der Funktionen bekannt sind, die durch einen bestimmten Sender gehandhabt werden, sich die Energieverbrauchsanforderung dieses Senders schätzen lässt. Demnach lässt sich die dem Instrument 400 durch das Energiemodul 425 zugeführte Energie angleichen (beispielsweise durch Angleichen der durch das Energiesteuermodul 430 zugeführten Energie), um konform mit der geschätzten Energieverbrauchsanforderung dieses Senders zu sein. Das Angleichen auf einer Sender für Sender Basis oder einer Gesamtsystembasis kann zu einer Zunahme an Energie für Sender führen, die eine aufwändige Verarbeitung ausführen, und zu einer Verringerung an Energie für Sender, die eine leichte Verarbeitung ausführen.
Die in dem Diagramm 700 gezeigten Aufgaben-Energie-Beziehungsdaten lassen sich in der Steuerstation 325, den Sendern oder beiden Einheiten speichern. Als solche können die Sender selbst die geeignete Energie, zugeführt durch das Energiemodul 425, steuern, oder die Steuerstation 325 kann die geeignete, durch das Energiemodul 425 zugeführte Energie steuern, für jeden Sender (z.B., durch Übertragen eines Energiesteuersignals adressiert an die einzelnen Sender zum Angleichen der durch das Energiemodul 425 zugeführten Energie). Weiterhin können Berechnungsvorgänge für die momentan verwendete Energie, die Energiekapazität, die Energieverfügbarkeit und gewünschte Energiezunahmen/-abnahmen durch die Steuerstation 325, die Sender 400 oder beide berechnet werden.
Während die in 7 gezeigten Aufgaben unabhängig voneinander sind (was impliziert, dass die erforderliche Energie additiv ist), können Aufgaben vorliegen, die sich in Symbioseweise verarbeiten lassen, wodurch die Gesamtenergie reduziert ist, die zum Abschließen der kombinierten Aufgaben erforderlich ist. Mehrere Typen von Aufgaben können gleichzeitig verarbeitet werden, oder in einer Vorgehensweise mit geteilten Ressourcen, was weniger Energie als die individuelle Verarbeitung der Aufgaben erfordert. Als solche, lassen sich unterschiedliche Verfahren zum Berechnen des reduzierten Energieverbrauchs für Ressourcen-teilende Aufgaben zum Schätzen der durch einen Sender erforderlichen/verbrauchten Energie verwenden.
Die 8A und 8B zeigen Prozesse 800, 850 zum Managen von Energie an eine Feldeinrichtung des Senders (z.B., Instrument 400). Unter Bezug auf die 8A kann das Instrument 400 oder die Steuerstation 325 anfordern, dass eine neue Funktion (oder Aufgabe) durch das Instrument 400 ausgeführt bzw. verarbeitet wird (Schritt 805). Dies kann stattfinden, wenn ein Betreiber eine erhöhte Steuerung oder ein Überwachen des Prozesssteuersystems 200 spezifiziert, oder wenn Funktionen von anderen Sendern erneut verteilt werden.
Als nächstes erfolgt das Bestimmen der Energie des Netzzweiges 230 (oder des Netzes 215), der momentan durch das Instrument 400 verbrauchten Energie, und der zum Verarbeiten der neuen Funktion erforderlichen Energie (Schritt 810). Es ist zu erwähnen, dass die Bewertung Hardware (z.B., Energieverbrauch zum Betrieb) und Software (z.B., Energieverbrauch)-Anforderungen bestimmen kann. Dann wird bestimmt, ob das Instrument 400 die Energie zum Verarbeiten der neuen Aufgabe bereitstellen kann (Schritt 815). Wird bestimmt, dass das Instrument 400 nicht die Energie zum Verarbeiten der neuen Aufgabe bereitstellen kann, so kann die Aufgabe durch das Instrument 400 verworfen werden (Schritt 820). beispielsweise dann, wenn die maximal an dem Netzzweig (d.h., Zubringer) 230 verfügbare Energie bereits zugewiesen ist, ist dann keine weitere Energie zum Verteilen zu dem Instrument 400 verfügbar, und die Aufgabe wird zurückgewiesen, da das Instrument 400 nicht die Energie zum Verarbeiten der Aufgabe erfassen kann. Ein anderes Beispiel wird dann, wenn das Instrument 400 momentan bestimmte Aufgaben so verarbeitet, dass das Instrument 400 nicht irgendeine weitere Energie (z.B., aus Gründen der Kapazität oder der Sicherheit) erzielen kann, dann die Aufgabe durch das Instrument 400 zurückgewiesen. Insbesondere dann, wenn das Instrument 400 beispielsweise zum Handhaben eines Energieangleichens in einem Bereich zwischen 20-30 mA, gezogen von der Netzbusenergie, entworfen ist, und das Instrument 400 bereits mit einem Ampere-Verbrauch von 29 mA arbeitet (z.B., Verarbeitungsfunktionen), kann dann eine zusätzliche Aufgabe dazu führen, dass der gezogene Strom 30 mA übersteigt, und demnach sollte sie durch das Instrument 400 zurückgewiesen werden.
Wird bestimmt, dass Energie zum Verarbeiten der neuen Aufgabe in dem Instrument 400 verfügbar ist, dann kann die Aufgabe akzeptiert werden, und es wird ein neuer Energiepegel für das Instrument 400 geschätzt (Schritt 825). Der neue Energiepegel kann unter Verwendung eines Prozesses und einer Nachschlagetabelle ähnlich zu dem in 7 gezeigten Aufgabe-Energie-Beziehungsdiagramm ausgewählt werden, so dass sich die dem Instrument 400 zugeführte Energie zum Berücksichtigen der geschätzten Energie, erforderlich zum Verarbeiten der neue Aufgabe, erhöhen lässt. Sobald die neue Energie für das Instrument 400 ausgewählt ist, gleicht das Energiesteuermodul 430 die dem Instrument 400 zugeführte Energie an (Schritt 830).
Ist das Instrument 400 zum Handhaben eines Energiepegel-Angleichvorgangs in eigenständiger Weise entworfen, so kann die Prozessoreinheit 405 die Energiepegelangleichung berechnen, und bei dem Energiesteuermodul 430 das Angleichen des dem Instrument 400 zugeführten Stroms gemäß einer in dem Schritt 825 bestimmten spezifizierten Größe bewirken. Alternativ kann die Steuerstation 325 ein Energiesteuersignal gemäß der Energiepegel-Angleichgröße erzeugen, die zum Erzielen des in dem Schritt 825 bestimmten neuen Energiepegels erforderlich ist, und das Energiesteuersignal über das Netz 420 zu dem spezifizierten Instrument 400 übertragen. Die Prozessoreinheit 405, die auf der Information von dem Energiesteuersignal operiert, kann bei dem Energiesteuermodul 430 das Angleichen des Energiepegels (z.B., Strom) zugeführt zu der Energieversorgung 435 des Instruments 400, bewirken. Im Ergebnis kann die bei den anderen Feldeinrichtungen 205 verfügbare Energie entweder abnehmen oder zunehmen, und es kann erforderlich sein, dass die anderen Feldeinrichtungen 205 ihre Energieanforderungen zum Optimieren des Energieverbrauchs erneut angleichen.
Beispielsweise kann die Prozessoreinheit 405 bei dem Energiesteuermodul 430 bewirken, dass der dem Instrument 400 zugeführte Strom gemäß der 825 bestimmten spezifischen Größe erhöht wird, wodurch der Strom mit einer Rate in Übereinstimmung mit dem Energie-Änderungsratenbegrenzer 440 erhöht wird (z.B., 1 mA/ms). Da die Rate der Energieänderung begrenzt ist, kann die Energieangleichung eine Zeitperiode zum Abschließen erfordern. Demnach kann das Instrument 400 warten, bis der neue Energiepegel erreicht ist, bevor mit der Ausführung der neuen Aufgabe begonnen wird (Schritt 835).
Sobald der neue Energiepegel-Angleichvorgang erzielt ist, kann das Instrument 400 mit der Verarbeitung der neuen Aufgabe beginnen (Schritt 840).
Unter Bezug auf die 8B ist ein entsprechender Energie-Reduktionsprozess 850 (z.B., ein "stoppe Aufgabe und/oder reduziere Energie"-Anforderungsprozess) gezeigt. Der Prozess kann beispielsweise dann verwendet werden, wenn es wünschenswert oder erforderlich ist, die bei dem Instrument 400 verfügbare Energie zu reduzieren, oder dann, wenn eine Funktion oder Aufgabe von dem Sender gelöscht wird (z.B., dann, wenn die Aufgabe einem anderen Instrument 400 zugewiesen wird oder insgesamt gelöst wird).
Als solches, kann das Instrument 400 oder die Steuerstation 325 anfordern, dass eine bestimmte Funktion oder Aufgabe gelöscht wird oder von dem Instrument 400 transferiert wird (Schritt 855). Alternativ kann das Instrument 400 oder die Steuerstation 325 anfordern, dass die Energie um ein bestimmtes Niveau verringert bzw. reduziert wird (Schritt 860), und auf eine Aufgabe (oder auf Aufgaben) kann dann verzichtet werden, indem diese für ein Löschen ausgewählt werden von dem Instrument transferiert werden (Schritt 865).
In jedem Fall wird das Verarbeiten einer (von) betreffenden Aufgabe(n) (sofern vorliegend) gehalten (Schritt 870). Sobald die Aufgabe nicht mehr länger verarbeitet wird, kann die für das Instrument 400 verfügbare Energie reduziert werden (Schritt 875). Ähnlich zu dem in 8A gezeigten Prozess lässt sich der reduzierte Energiepegel auswählen, durch Verwenden eines Prozesses und einer Nachschlagetabelle ähnlich zu derjenigen, wie sie in 7 gezeigt ist, so dass sich die dem Instrument 400 zugeführte Energie reduzieren lässt. Alternativ kann dann, wenn der verringerte Energiepegel bereits bekannt ist (z.B., in dem Schritt 860 gewählt wird), dann die für das Instrument 400 verfügbare Energie zu diesem Pegel reduziert werden.
Zum Reduzieren der bei dem Instrument 400 verfügbaren Energie zu dem neuen reduzierten Energiepegel kann das Energiesteuermodul 430 die dem Instrument 400 zugeführte Energie mit einer Rate in Übereinstimmung mit dem Strom/Energie-Änderungsratenbegrenzer (z.B., 1 mA/ms) angleichen.
Die in den 8A und 8B herausgestellten Prozessschritte können durch das Instrument 400 ausgeführt werden, sowie die Steuerstation 325, einem in das Netz 420 eingekoppelten portablen Controller, oder irgendeiner Kombination hiervon. Alternativ lassen sich die Prozessschritte selektiv wiederholen, überspringen, entfernen, neu anordnen, gruppieren, kombinieren, in verschachtelter Schleife ausführen, durch andere Schritte ergänzen, in Unterroutinen platzieren, oder zufällig ausführen, wie geeignet.
Unter Bezug auf die 9 lässt sich die Verteilung der Energie und/oder Energie verbrauchenden Funktionen zwischen Transmittern 400, die mit dem Netz 215 eines Prozesssteuersystems 200 verbunden sind, gemäß einer Prozedur 900 verbessern. Wie oben diskutiert, kann das Optimieren der Energieverteilung und/oder der Energie verbrauchenden Funktionen des Prozesssteuersystems 200 den Wirkungsgrad und die Fähigkeit des Prozesssteuersystems 200 verbessern, ohne Benachteiligung des Energiebudgets für den Standardbetrieb. In anderen Worten ausgedrückt, muss eine mit dem Netz verbundene Einrichtung nicht speziell für einen minimalen Energieverbrauch entworfen sein, wie er zum Ausführen all der Aufgaben erforderlich ist, die zu dieser zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt zugewiesen werden können. Die Energie und/oder Energie verbrauchenden Funktionen lassen sich, wie erforderlich, neu verteilen, zum Berücksichtigen spezifischer Anforderungen bei bestimmten Transmittern 400 und zum Optimieren des Energieverbrauchs über das Netz 215 oder einen Netzzweig 230.
Das Optimieren der Verteilung von Energie und/oder der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen Sendern 400 kann beginnen, indem eine Anfangs-Energieanforderung der Sender 400 bestimmt wird, die mit dem Netz 215 oder einem Netzzweig 230 verbunden sind (Schritt 905). Das Bestimmen einer anfänglichen Energieanforderung lässt sich durch Abfragen jedes Instruments 400 erzielen, das mit dem Netz 215 oder einem Netzzweig 230 verbunden ist, zum Bestimmen der Energieanforderung des Instruments 400 auf der Grundlage der Funktionen oder Aufgaben, die ausgeführt werden müssen. Wie zuvor diskutiert, kann jedes Instrument 400 durch eine eindeutige Adresse identifizierbar sein. Das Abfragen kann durch die Steuerstation 210 oder jedes Instrument 400 mit der Fähigkeit zum Auswählen des Prozesses zum Optimieren der Verteilung der Energie und/oder der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen Transmittern initiiert werden. Alternativ kann die anfängliche Energieanforderung bestimmt werden, indem ein Zugriff auf einen Plan der Energie verbrauchenden Aufgaben sämtlicher Sender 400 erfolgt, die mit dem Netz 215 verbunden sind. Der Plan der Aufgaben lässt sich durch die Steuerstation 210 beibehalten, oder eine andere Speicher und/oder Verarbeitungsrichtung, die dem Prozesssteuersystem 200 zugewiesen ist.
Die Steuerstation 210 oder jedes Instrument 400 mit der Fähigkeit zum Ausführen des Prozesses zum Optimieren der Verteilung von Energie und/oder Energie verbrauchenden Funktionen zwischen Sendern kann dann einen anfänglichen (d.h., vor der Optimierung) Energieverbrauch sämtlicher Feldeinrichtungen 205 bestimmen, die mit dem Netz 215 oder einem Netzzweig 230 verbunden sind (Schritt 910). Das Bestimmen des anfänglichen Energieverbrauchs kann durch Abfragen der Sender 400 erzielt werden, die mit dem Netz 215 oder einem spezifischen Netzzweig 230 verbunden sind, um zu bestimmen, wie viel Energie momentan durch jedes Instrument 400 verbraucht wird. Beispielsweise kann jedes Instrument 400 einen Energiepegel-Detektionsschaltkreis haben, mit der Fähigkeit zum Bestimmen von dessen Energieverbrauchspegel. Diese Information ist beim Bestimmen der Tatsache nützlich, um zu bestimmen, welche Sender 400 momentan die Fähigkeit zum verbrauchen von mehr Energie (z.B., in einem Nennbereich) zum Ausführen zusätzlicher Aufgaben haben, und welche Sender 400 Energie nahe (oder mehr als) maximal spezifizierte Pegel konsumieren. Zusätzlich kann die durch die Widerstände der Drähte (d.h., Leitungsverluste), umfasst von dem physikalischen Netz 215, verbrauchte Energie bestimmt werden, um genauer den Energieverbrauch über das Netz 215 zu bewerten.
Als nächstes kann die verfügbare Energie, zugeführt beispielsweise durch die Netz-Energieversorgung 220 oder die Energiebarriere 225, bestimmt werden (Schritt 915). Die Ergebnisse dieses Schritts ermöglichen die Bestimmung der maximal für die Verteilung verfügbaren Energie, und zwar zwischen den Sendern 400, die mit dem Netz 215 oder dem Netzzweig 230 verbunden sind, sowie der nicht in dem Netz verwendeten Energie, sofern vorhanden, wie sie für die Verteilung verfügbar ist.
Sobald die anfängliche Energieanforderung und der anfängliche Energieverbrauch (z.B., Last oder Ziehen) der Sender 400 von Interesse ist, wird die für das Netz 215 oder den Netzzweig 230 verfügbare Energie bestimmt, und die Neuverteilung von Energie und/oder Energie verbrauchenden Funktionen zwischen mit dem Netz 215 verbundenen Sendern 400 kann beginnen.
Beispielsweise können Energie verbrauchende Aufgaben neu zugewiesen werden (d.h., von einem Sender genommen und einem anderen Sender zugewiesen werden), um optimal die Energielast(en) zwischen Sender 400 über das Netz 215 zu balancieren (Schritt 920). Dies lässt sich durch die Steuerstation 210 ohne jedes entsprechend befähigte Instrument 400 steuern. Der tatsächliche Prozess kann das Aktualisieren von Software eines Instruments 400 umfassen, zum Verringern der Zahl der Aufgaben, die durch ihre Verarbeitungseinheit 405 verarbeitet wird, das Erweitern von Software eines anderen Instruments 400, um die Zahl der durch deren Verarbeitungseinheit 400 verarbeiteten Aufgaben zu erhöhen.
In einem anderen Energie-Managementverfahren lassen sich die Energiesteuermoduln 430 der Sender 400 steuern (z.B., durch die Steuerstation 210 oder irgendein entsprechend befähigtes Instrument 400), um die bei dem einzelnen Sender 400 verfügbare Energie anzugleichen, dass die Energielasten in System-balancierender Weise zwischen den Prozesssteuereinrichtungen verteilt werden können, die mit dem Netz 215 verbunden sind (Schritt 925). Dies kann das Aufgeben von Energie mit sich bringen (z.B., unter Steuerung des Energiesteuermoduls 430 zum Verringern der zu der Energieversorgung 435 des Instruments 400 gesendeten Energie), die momentan den Sendern 400 zugewiesen ist, die nicht diese "Ersatz"-Energie erfordern.
Es ist zu erwähnen, dass sich die Schritte 905-925 selektiv ausführen lassen, oder kombiniert, um ein optimales Energie-Management der individuellen Sender 400 und des Prozesssteuersystems zu erzielen. Zusätzlich können die in 9 gezeigten Prozessschritte selektiv wiederholt werden, sowie übersprungen werden, entfernt werden, neu angeordnet, gruppiert, kombiniert, in verschachtelter Schleife ausgeführt werden, sowie durch andere Schritte ergänzt, in Unterroutinen platziert, oder zufällig ausgeführt werden, wie geeignet.
Zusätzlich können die Energie-Managementprozesse, wie sie oben beispielsweise in den 8A, 8B und 9 diskutiert und gezeigt sind, während der anfänglichen Konfiguration des Prozesssteuersystems ausgeführt werden, oder während das Prozesssteuersystem arbeitet. Tatsächlich können die Energie-Managementprozesse dann ausgeführt werden, wenn eine zusätzliche Feldeinrichtung 205 oder ein Netzzweig 230 in das Prozesssteuersystem eingeführt wird, oder wenn eine existierende Feldeinrichtung 205 oder ein Netzzweig 230 ersetzt wird.
Im Hinblick auf die obigen Diskussionen lässt sich erkennen, dass die individuelle Steuerung der Energie, verbraucht durch die einzelnen Sender, die mit dem Netz eines Prozesssteuersystems verbunden sind, es bestimmten Sendern beispielsweise erlauben kann, zusätzliche Funktionen im Hinblick auf das Prozesssteuersystem zu verarbeiten. Weiterhin kann im Hinblick auf das gesamte Prozesssteuersystem die individuelle Steuerung der durch einzelne mit dem Netz verbundene Sender verbrauchten Energie beispielsweise zulassen, dass die dem Prozesssteuersystem zugeführte Energie optimal zwischen den mit dem Netz verbundenen Einrichtungen verteilt wird.
In bestimmten Situationen können die Feldeinrichtungen 205 zusätzliche Energie anfordern. Beispielsweise dann, wenn ein Prozessingenieur eine Einrichtung eines bestimmten Sensortyps wie einen Temperatursensor benötigt, um genauere Lesevorgänge oder eine größere Abtastung von Lesevorgängen zu erreichen, oder eine Einrichtung eines bestimmten Aktuatortyps, wie einen Ventilpositionierer zum erzielen einer umfassenderen Steuerung, so lässt sich dann die bestimmte Einrichtung 205 angleichen, um die zusätzliche Energie verbrauchende Funktion oder Aufgabe auszuführen. Als detaillierteres Beispiel kann dann, wenn eine Ventilpositioniereinrichtung zum Ausführen eines umfassenderen Steuerumfangs angeglichen wird, dann das Herunterladen zusätzlicher Softuwareblöcke zu der Einrichtung 205 erforderlich sein, sowie deren Ablauf bei dem Instrument 400 der Einrichtung 205. Der umfassendere Steuerumfang kann auch eine Erhöhung der Taktrate des Taktgenerators 410 des Instruments 400 erfordern. Demnach fordern das Herunterladen/Erweitern der Software, das Verarbeiten zusätzlicher Softwareblöcke und die erhöhte Taktrate insgesamt mit Wahrscheinlichkeit zusätzliche Energie.
Beispielsweise kann die zusätzliche Energie dann erforderlich sein, wenn die Software in dem Instrument 400 der Einrichtung 205 modifiziert wird (z.B., erweitert, heruntergeladen, oder programmiert angeglichen). Demnach kann die Steuerstation 210 ein Energieangleichsignal zu der bestimmten Einrichtung 205 ausgeben, deren Software modifiziert wird. Das Energieangleichsignal kann bei dem Instrument 400 dazu führen, dass die Aufgabe des Energiesteuermoduls 430 (z.B., zeitweise während die Software erweitert wird, oder fortlaufend zum Handhaben der Verarbeitung zusätzlicher Aufgaben) erhöht wird, und zwar im Rahmen der Parameter des Energie-Änderungsratenbegrenzers 450 und des Amplitudenbegrenzers 455. Der dem Instrument 400 zugeführte Energiepegel kann um eine festgelegte Größe erhöht werden, die beispielsweise als fester Wert bestimmt ist, oder als Wert, der durch einen Betreiber oder durch Software bei der Steuerstation 210 ausgewählt wird, oder ein Wert, der durch das Instrument 400 in Übereinstimmung mit seinen momentanen Energieanforderungen bestimmt ist.
Gelegentlich kann dann, wenn der zusätzliche Energieverbrauch und die Dienst (z.B., Dienst-) Erweiterung mehr Energie erfordern würde, als momentan als Ersatzenergie verfügbar ist, für einige der anderen Feldeinrichtungen 205 die Anforderung bestehen, ihren Energieverbrauch zu reduzieren, um mehr Energie für die Einrichtung(en) 205 freizusetzen, die den zusätzlichen Energieverbrauch und den Dienst ausführt.
Das Angleichen (d.h., Energie reduzieren/erhöhen und Mess-/Steuerangleichvorgänge) bei der Feldeinrichtung 205 lässt sich in dem Feld durch einen Techniker ausführen, der ein Handgerät oder einen tragbaren Feldcontroller verwendet. Alternativ kann die Feldeinrichtung 205 durch ein Energieangleichsignal angeglichen werden, das durch eine Steuerstation 210 gesendet wird. Ferner kann das Angleichen unter Verwendung von Energie-Management-Software stattfinden, die von der Steuerstation 210 heruntergeladen wird, wodurch sich die Software in dem Instrument 400 der Feldeinrichtung 205 speichern lässt.
Unter Vorgabe der Möglichkeit, dass lediglich eine endliche Menge an Energie von der Energieversorgung 220 (oder den Energiezuführeinheiten 220 oder Energiebarrieren 225) des Netzes 215 verfügbar ist, kann es wünschenswert sein, die Energieverbrauchslasten der Feldeinrichtungen 205 zu optimieren. Jede Feldeinrichtung 205 und jedes physikalisch verdrahtete Segment des Netzes 215 verbrauchen mit Wahrscheinlichkeit Energie. Da jede Konfiguration eines Prozesssteuersystems 200 mit Wahrscheinlichkeit eindeutig ist (aufgrund beispielsweise der Zahl der Feldeinrichtungen 205, der Platzierung der Feldeinrichtungen 205, etc.), kann das Balancieren der Energielasten des Systems 200 zu größeren Wirkungsgraden bei der Steuerung des Prozesses führen. Demnach lassen sich mehr Feldeinrichtungen 205 bei existierenden Installationen ergänzen, ohne ungünstige Beeinflussung der Energieverbrauchspegel oder ein Rekonfigurieren des gesamten Netzes 215.
Unter Bezug auf die 10 ist eine Konfiguration eines vernetzten Prozesssteuersystems 100 gezeigt, das das Balancieren von seinen Energielasten erfordern kann. Das Prozesssteuersystem 1000 kann ein Netz 215 und eine Steuerstation 210 enthalten. Ferner kann das Prozesssteuersystem 100 einen Netzzweig 1005 enthalten, mit einer Energiebarriere 1015 und zwei Feldeinrichtungen 205, die mit diesem verbunden sind, und einen Netzzweig 1010 mit einer Energiebarriere 1020 und drei Feldeinrichtungen 205, die mit diesem verbunden sind. Führen die Energiebarrieren 1015, 1020 dieselbe begrenzte Menge an Energie zu dem Netzzweig 1005, 1010 zu und verbraucht jeder der Sender der Feldeinrichtungen 205, verbunden mit den Netzzweigen 1005, 1010 normalerweise (bevor der Optimierung) denselben Umfang an Energie, so ist dann die Energielast des Netzzweiges 1010 größer als die Energie des Netzzweiges 1005.
Allgemein werden für irgendein Instrument 400 der Feldeinrichtungen 205 eine Zahl von Funktionen durch die Prozessoreinheit 405 verarbeitet, wie oben diskutiert. Als solches, dann, wenn ein erster Sender mehr Funktionen (z.B., Softwareblöcke) als ein zweiter Sender verarbeitet, muss mit Wahrscheinlichkeit der erste Sender schneller arbeiten, was möglicher Weise eine höhere Taktrate zum Verarbeiten von mehr Parametern und zum Senden der Daten gemäß diesen Parametern über das Netz 215 (da sich die Bus-Kommunikationsrate nicht ändert) erfordert, oder zumindest über eine längere Zeitperiode hinweg. Diese erhöht die Verarbeitungspflichten, und eine höhere Taktrate erfordert allgemein mehr Energie. Ferner kann das Senden eines größeren Datenumfangs über das Netz 215 eine höhere Bandbreite erfordern, und demnach ist mit Wahrscheinlichkeit eine zusätzliche Energie erforderlich.
Demnach kann ein Instrument 400 mehr oder weniger Energie erfordern, abhängig von der Zahl und dem Typ der Funktionen, die es zu verarbeiten hat.
Als solches, kann es wünschenswert sein, die Lasten der Energiebarrieren 1015, 1020 und der Sender zu optimieren, durch Verlegen von mehr Prozesssteuerfunktionen (z.B., Softwareprozessen) in die Sender der Feldeinrichtungen 205, die mit dem Netzzweig 1005 verbunden sind, sowie von weniger Prozesssteuerfunktionen in die Sender der Feldeinrichtungen 205, die mit dem Netzzweig 1010 verbunden sind. Demnach wird mehr Energie in den einzelnen Feldeinrichtungen 205 verwendet, die mit dem Netzzweig 1005 verbunden sind, als in den einzelnen Feldeinrichtungen 205, die mit dem Netzzweig 1010 verbunden sind, und demnach können die Energielasten der Netzzweige 1005, 1010 im Hinblick auf zueinander balancierter sein.
Ferner kann es Prozesssteueraufgaben (z.B., Software-Funktionen) geben, die durch irgendeine der Feldeinrichtungen 205 ausgeführt werden können. Die Prozesssteuerfunktionen müssen nicht durch all die Feldeinrichtungen 205 ausgeführt werden. Als solches, können diese Prozesssteueraufgaben den Feldeinrichtungen 205 zugewiesen werden, die weniger Energie als die anderen Feldeinrichtungen 205 verbrauchen, oder zu den Feldeinrichtungen 205 an Netz-Zubringerstrecken, die mehr Energie als Reserve haben (da die Feldeinrichtungen 205 mehr Energie zum Ausführen dieser zusätzlichen Software-Funktionen verwenden können).
Unter Bezug auf die 11 ist eine andere Implementierung einer Konfiguration eines vernetzen Prozesssteuersystems 1100 gezeigt, die das Balancieren ihrer Energielasten erfordern kann. Eine andere Situation, die das Optimieren der Energielasten erfordern kann, tritt beispielsweise dann auf, wenn eine entfernte Einrichtung 1105 sehr weit von der Energieversorgung 220 oder der Steuerstation 210 angeordnet ist, im Vergleich zu anderen naheliegenden Feldeinrichtungen 205, wodurch mehr Energie zum Überwinden der Leistungsverluste des längeren Abschnittes 1110 des Netzes 215 erforderlich ist. Ein Verfahren zum Überwinden dieses Problems besteht in dem Entfernen bestimmter Prozessfunktionen von der entfernten Einrichtung 1005, wodurch deren Energieanforderung und Verbrauch verringert ist. Die von der entfernten Einrichtung 1105 entfernen Prozessfunktionen können (mit maximalen Energiebenennungen) den nahegelegenen Feldeinrichtungen 205 zugewiesen werden, zum Optimieren der Energielasten bei dem Prozesssteuersystem 1100.
Es ist zu erkennen, dass die Energie balancierenden Situationen, die im Hinblick auf die 10 und 11 beschrieben sind, mit den Energie-Management-Techniken koordiniert werden können, die oben diskutiert sind, insbesondere im Hinblick auf die 8A, 8B und 9. Demnach lässt sich die den einzelnen Sendern zugeführte Energie steuern, um beispielsweise die Anforderungen einzelner Sender zu balancieren, oder die Anforderungen des gesamten Prozesssteuersystems (oder von Abschnitten hiervon).
Zum Realisieren des vollen Potentials der Feldeinrichtungen 205 und des Prozesssteuersystems ist es wünschenswert, den Energieverbrauch der Feldeinrichtungen 205 zu minimieren. Durch Minimieren des Energieverbrauchs lassen sich mehr Feldeinrichtungen 205 bei einem Gruppenkabel mit einem maximalen Energielimit pro Zubringer einbringen. Ferner lässt sich der mittlere Energieverbrauch minimieren, durch Ergänzen von Merkmalen, die Energie lediglich bei Bedarf verbrauchen, nach dem anfänglichen Anlaufen der Feldeinrichtungen 205. Derartige Merkmale können beispielsweise die Fähigkeit zum Neuprogrammieren des Instruments 400 umfassen (z.B., das Neuprogrammieren einer FOUNDATION^TM-Feldbusmedien-Zugangseinheit, wie sie sich in denselben Feldeinrichtungen findet, die gemäß dem FOUNDATION^TM-Feldbus-Standard entworfen sind), sowie ferner die Fähigkeit zum Ergänzen von Berechnungsblöcken (z.B., Senderfunktionen), über den minimalen Umfang hinaus, und die Fähigkeit zum Erhöhen der Senderdurchsatzrate zum Erhöhen der Taktrate der Prozessoreinheit 405. Diese Merkmale können den Energieverbrauch während lediglich einer kurzen Zeit während der Merkmals-Transaktion erhöhen, oder während einer unbegrenzten Zeitdauer, während der sich die Feldeinrichtung 205 im Dienst befindet. Die Energie der Feldeinrichtung 205 lässt sich steuern, sobald die anfängliche Energie an der Feldeinrichtung 205 anliegt und die Kommunikation mit der Feldeinrichtung 205 eingerichtet ist. Der FOUNDATION^TM-Feldbus-Standard verlangt lediglich, dass der durch die Feldeinrichtung 205 verbrauchte Strom bis zu einem Ruhewert in einer spezifizierten Zeit (nach dem Anlaufen) hochläuft, und sich hinterher um nicht mehr als eine spezifizierte langsame Rate (z.B., um 1 mA/ms) im Vergleich zu der Kommunikationsstrommodulation ändert. Demnach lässt sich die Energie, wie oben beschrieben, angleichen, zum Erzielen eines Pegels, der mit den ergänzten Merkmalen konsistent ist, solange die Energie gemäß den oben beschriebenen Vorgehensweisen angeglichen wird.
Obgleich mehrere Implementierungen gezeigt wurden und hier unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben wurden, ist für den Fachmann zu erkennen, dass zahlreiche Modifikationen in der Form und im Detail ausgeführt werden können, und zwar in dem Schutzbereich der folgenden Ansprüche. Beispielsweise könnte die dem Sender 400 zugeführte Energie eine Energieversorgung sein, die getrennt von und extern zu dem Prozesssteuersystem erfolgt, jedoch kann die Energieversorgung immer noch Begrenzungen im Hinblick auf die verfügbare Element und die Energie haben, die durch den Sender 400 verteilbar und verwendbar ist. Demnach werden die hier beschriebenen Energiemerkmale für ein System mit einer derartigen externen begrenzten Energieversorgung anwendbar und vorteilhaft. Weiterhin sind die hier beschriebenen zahlreichen Energiemerkmale auf Systeme anwendbar, die jeden Typ von Energiezuführverfahren (z.B., Spannung und Strom) verwenden und jeden Typ eines Energieverteilungs-/Übertragungsverfahrens (z.B., Zweidraht, Bus, Kabel und optisches Kabel).
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Prozesssteuerinstrument enthält einen Sensor/Aktuatorabschnitt und einen Übertragungsabschnitt, verbunden mit dem Sensor/Aktuatorabschnitt. Der Sendeabschnitt ist betreibbar zum Kommunizieren mit anderen Prozess-variablen Sendern über ein Kommunikationsnetz. Der Sender enthält ein Verarbeitungsmodul und ein Energiemodul, betreibbar zum Erzeugen einer Energieausgabe, zugeführt zu zumindest einem Sendeabschnitt, wobei das Energiemodul betreibbar ist zum Angleichen der Energieausgabe auf der Grundlage eines Energiesteuersignals. Weiterhin kann das Energiesteuersignal durch eine Controller-Einrichtung entfernt von dem Prozesssteuerinstrument erzeugt und zu dem Prozesssteuerinstrument über das Kommunikationsnetz kommuniziert werden. Zusätzlich enthält das Energiemodul ein Energiesteuermodul zum Angleichen der Energieausgabe. Dieses Energiesteuermodul enthält einen Amplitudenbegrenzer, betreibbar zum Begrenzen einer Energieeingabe bei dem Energiesteuersignal gemäß einem steuerbaren Amplitudengrenzwert, und ein Energie-Änderungsrateneinheit, betreibbar zum Begrenzen einer Änderungsrate der Energieausgabe zu dem Prozesssteuerinstrument.
(1)
1

140 Steuerstation
105 Reservoir
To remainder of process control System
= Zu dem Rest des Prozesssteuersystems

2

210 Steuerstation
220 Energieversorgung
225 Energiebarriere

3

310 Sendeabschnitt
325 Steuerstation
340 Bus-Energieversorgung
335 Externe Energieversorgung (optional)
To additional network connections
= zu zusätzlichen Netzwerkverbindungen

4

450 Strom/Energie-Änderungsratenbegrenzer
455 Amplitudenbegrenzer
Constant = Konstant
Network = Netzwerk
Control Signal = Steuersignal
Feedback = Rückkopplung
460 Hardwaredetektor/Monitor
405 Prozessoreinheit
415 Flash Speicher
From/To Sensor/Aktuator = Von/Zu Sensor/Aktuator
410 Taktgenerator

5

Power control adjust Signal = Energiesteuer-Angleichsignal
435 Zur Energieversorgung
From bus power = Von Bus-Energie

6

(wie 5)

7

700 Aufgabe-Energiebeziehung
Tast = Energieaufgabe; Power = Energie
705 Lese Aktualisierung mit 1 Sekunde und eingeschleiftem Sensor
710 Lese Aktualisierung mit 0,5-Sekunden und eingeschleiftem Sensor
715 Übertragen der Sensordaten
720 Erweitern der Software des Instruments
725 Prozesssteuerfunktionsblock (z.B., PID)
730 Ergänzen neuer Hardware (z.B., Sensor)
735 Erhöhen der Verarbeitungsrate der Aufgabe "X"

8A

805 Fordere neue Aufgabe an
810 Bewerte Energieanforderung
815 Kann Sender Energie zum Verarbeiten der Aufgabe bereitstellen?
Yes = Ja; No = Nein
820 Zurückweisen der Aufgabe
825 Schätze neuen Energiepegel für Sender
830 Angleichen des Energiepegels des Senders
835 Warten zum Erzielen des neuen Energiepegels
840 Starte Ausführung der neuen Aufgabe

8B

850 Anforderung, dass Aufgabe(n) gestoppt werden
860 Anfordern der Reduktion der Energie
865 Auswählen der Aufgabe(n), auf die verzichtet wird
870 Halten der Ausführung der Aufgabe(n)
875 Reduzieren des Energiepegels zu Sender in geeignetem
Umfang

9

905 Bestimme anfängliche Energieanforderung einzelner Sender
910 Bestimme anfänglichen Energieverbrauch einzelner Sender
915 Bestimme Energie, die für die Anwendung in dem Netz verfügbar ist
920 Neuzuordnung Energie verbrauchender Aufgaben zwischen Sendern zum Balancieren der Energielasten
925 Angleichen der Energie, die für individuelle Sender verfügbar ist, zum Balancieren der Energielasten

10

210 Steuerstation
1015 und 1020 = Energiebarriere

11

210 Steuerstation
220 Energieversorgung

Claims

Prozesssteuerinstrument, enthaltend: einen Sensor/Aktuatorabschnitt; einen Senderabschnitt, verbunden mit dem Sensor/Aktuatorabschnitt, betreibbar zum Kommunizieren mit anderen prozessvariablen Sendern über ein Kommunikationsnetz, wobei der Senderabschnitt enthält: ein Verarbeitungsmodul; und ein Energiemodul betreibbar zum Erzeugen einer Energieausgabe, zugeführt zumindest in dem Senderabschnitt, wobei das Energiemodul zum Angleichen der Energieausgabe auf der Grundlage eines Energiesteuersignals betreibbar ist.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 1, wobei das Energiesteuersignal durch einen Controller entfernt von dem Prozesssteuerinstrument erzeugt wird und zu dem Prozesssteuerinstrument über das Kommunikationsnetz kommuniziert wird.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 1, wobei das Energiemodul ein Energiesteuermodul zum Angleichen der Energieausgabe enthält.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 3, wobei das Energiesteuermodul enthält: einen Begrenzer, betreibbar zum Begrenzen einer Energieeingabe bei dem Prozesssteuerinstrument gemäß einem steuerbaren Grenzwert; und eine Energie-Änderungsrateneinheit, betreibbar zum Begrenzen einer Änderungsrate der Energieeingabe bei dem Prozesssteuerinstrument gemäß einem steuerbaren Änderungsratengrenzwert.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 4, wobei der steuerbare Grenzwert automatisch durch Software gesteuert wird.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 4, wobei der steuerbare Grenzwert durch menschliche Intervention gesteuert wird.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 4, wobei der steuerbare Grenzwert automatisch durch einen Schaltkreis gesteuert wird.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 4, wobei der steuerbare Änderungsratengrenzwert automatisch durch Software gesteuert wird.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 4, wobei der steuerbare Angleichratengrenzwert durch menschliche Intervention gesteuert wird.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 4, wobei der steuerbare Änderungsratengrenzwert automatisch durch einen Schaltkreis gesteuert wird.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 4, wobei der steuerbare Änderungsratengrenzwert gleich 1 mA/ms ist.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 1, wobei die Energieausgabe des Energiemoduls ein elektrischer Strom ist, zugeführt zu zumindest dem Sendeabschnitt des Prozesssteuerinstruments.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 1, wobei: das Kommunikationsnetz einen fest verdrahteten Kommunikationspfadweg enthält, betreibbar zum Zuführen einer Bus-Energie zu dem Energiemodul, und das Energiemodul die Bus-Energie als Quelle für die Energieausgabe nützt.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 13, wobei der fest verdrahtete Kommunikationspfadweg in einer Bus-mit-Zubringertopologie konfiguriert ist.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 13, wobei der fest verdrahtete Kommunikationspfadweg in einer Befehlskettentopologie konfiguriert ist.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 13, wobei der fest verdrahtete Kommunikationspfadweg in einer Baum-Topologie konfiguriert ist.
Prozesssteuerinstrument nach Anspruch 13, wobei der fest verdrahtete Kommunikationspfadweg in einer Punkt-zu-Punkt-Topologie konfiguriert ist.
Prozesssteuersystem, enthaltend: Prozesssteuerinstrumente, von denen jedes ein Energiesteuermodul enthält, das einen für das Prozesssteuerinstrument verfügbaren Energiepegel steuert, wobei das Energiesteuermodul zum Angleichen des verfügbaren Energiepegels auf der Grundlage eines Energiesteuersignals betreibbar ist; ein Kommunikationsnetz, elektrisch verbunden mit den Prozesssteuerinstrumenten und betreibbar zum Führen von Kommunikationssignalen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten; und eine Energieversorgung, betreibbar zum Zuführen von Energie zu den Prozesssteuerinstrumenten über das Kommunikationsnetz.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 18, ferner enthaltend eine Steuerstation, betreibbar zum Erzeugen des Energiesteuersignals und zum Steuern der Energieverteilung zwischen den Prozesssteuerinstrumenten.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 19, wobei die Steuerstation ferner zum Bestimmen von Energielasten der Prozesssteuerinstrumente betreibbar ist, sowie zum Verteilen der Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten zum Balancieren der Energielasten der Prozesssteuerinstrumente.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 20, wobei die Steuerstation Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten verteilt, zum Balancieren des Energieverbrauchs zwischen zumindest individuellen Prozesssteuerinstrumenten, Gruppen von Prozesssteuerinstrumenten und Segmenten des Kommunikationsnetzes.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 19, wobei die Steuerstation ferner betreibbar ist zum Steuern der Energieverteilung eines begrenzten Energieumfangs zwischen den Prozesssteuerinstrumenten.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 18, wobei das Energiesteuermodul enthält: einen Amplitudenbegrenzer, betreibbar zum Begrenzen des verfügbaren Energiepegels des Prozesssteuerinstruments gemäß einem steuerbaren Amplitudengrenzwert; und eine Energie-Änderungsrateneinheit, betreibbar zum Begrenzen einer Änderungsrate des verfügbaren Energiepegels des Prozesssteuerinstruments gemäß einem steuerbaren Angleichsratengrenzwert.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 23, wobei der steuerbare Amplitudengrenzwert automatisch durch Software gesteuert ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 23, wobei der steuerbare Amplitudenwert durch menschliche Intervention gesteuert ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 23, wobei der steuerbare Amplitudengrenzwert automatisch durch einen Schaltkreis gesteuert ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 23, wobei der steuerbare Angleichratengrenzwert automatisch durch Software gesteuert ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 23, wobei der steuerbare Angleichratengrenzwert durch menschliche Intervention gesteuert ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 23, wobei der steuerbare Angleichratengrenzwert automatisch durch einen Schaltkreis gesteuert ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 23, wobei der steuerbare Angleichratengrenzwert gleich 1 mA/ms ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 18, wobei das Energiesteuermodul elektrischen Strom dem Prozesssteuerinstrument zuführt.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 18, wobei: das Kommunikationsnetz eine fest verdrahteten Kommunikationspfadweg enthält, betreibbar zum Zuführen einer Bus-Energie zu dem Energiesteuermodul, und das Energiesteuermodul die Bus-Energie als Quelle für den verfügbaren Energiepegel nützt.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 32, wobei der fest verdrahtete Kommunikationspfad in einer Bus-mit-Zubringer-Topologie konfiguriert ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 32, wobei der fest verdrahtete Kommunikationspfad in einer Befehlskettentopologie konfiguriert ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 32, wobei der fest verdrahtete Kommunikationspfadweg in einer Baum-Topologie konfiguriert ist.
Prozesssteuersystem nach Anspruch 32, wobei der fest verdrahtete Kommunikationspfadweg in einer Punkt-zu-Punkt-Topologie konfiguriert ist.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren, enthaltend: Bestimmen anfänglicher Energieanforderungen von Energie verbrauchenden Funktionen, verteilt zwischen Prozesssteuerinstrumenten, die elektrisch miteinander über ein Netzwerk verbunden sind; Bestimmen anfänglicher Energielasten der Prozesssteuerinstrumente; Bestimmen eines verfügbaren Energiepegels, zugeführt durch eine mit dem Netzwerk verbundene Energieversorgung; und Bestimmen der Energie verbrauchenden Funktionen bei den Prozesssteuerinstrumenten, auf der Grundlage zumindest einer Größe ausgewählt aus anfänglichen Energieanforderungen, anfänglichen Energielasten, und verfügbarer Energiepegel, zum Balancieren der Energielasten zwischen den Prozesssteuerinstrumenten.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Verteilung der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten unter Verwendung einer mit dem Netzwerk verbundenen Steuerstation erzielt wird.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 37, ferner enthaltend das Bestimmen von Leitungsverlusten von Netzwerkzweigen zum Verbinden der Prozesssteuerinstrumente.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 39, wobei das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten ferner auf den Leitungsverlusten der Netzzweige basiert.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielast im Hinblick auf individuelle Prozesssteuerinstrumente enthält.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielast im Hinblick auf Segmente des Netzwerkes enthält.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen der Balance einer Energielast im Hinblick auf eine begrenzte Größe an Energie, zugeführt durch die Energieversorgung, enthält.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren, enthaltend: Bestimmen anfänglicher Energieanforderungen von Energie verbrauchenden Funktionen, verteilt zwischen Prozesssteuerinstrumenten, die elektrisch miteinander durch ein Netzwerk verbunden sind; Bestimmen der anfänglichen Energielast der Prozesssteuerinstrumente; Bestimmen eines verfügbaren Energiepegels, zugeführt durch eine mit dem Netzwerk verbundene Energieversorgung; und Steuern von Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten, auf der Grundlage zumindest einer Größe ausgewählt aus anfänglichen Energieanforderungen, anfänglichen Energielasten, und verfügbarer Energiepegel, zum Angleichen eines für individuelle Prozesssteuerinstrumente verfügbaren Energiepegels zum Balancieren der Energielasten zwischen den Prozesssteuerinstrumenten.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 44, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten unter Verwendung einer mit dem Netzwerk verbundenen Steuerstation erzielt wird.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 44, ferner enthaltend das Bestimmen von Langlochsverlusten der Netzzweige zum Verbinden der Prozesssteuerinstrumente.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 46, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten ferner auf Leitungsverlusten der Netzzweige basiert.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 44, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielasten im Hinblick auf individuelle Prozesssteuerinstrumente enthält.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 44, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielasten im Hinblick auf Segmente des Netzwerkes enthält.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 44, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielast im Hinblick auf eine begrenzte Größe an Energie, zugeführt durch die Energieversorgung, enthält.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren, enthaltend: Verteilen Energie verbrauchenden Funktionen zwischen Prozesssteuerinstrumenten, auf der Grundlage zumindest einer größe aus anfänglichen Energieanforderungen, anfänglichen Energielasten, und einem verfügbaren Energiepegel zu Balancieren von Energielasten zwischen den Prozesssteuerinstrumenten.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 51, ferner enthaltend: Bestimmen der anfänglichen Energieanforderungen der Energie verbrauchenden Funktionen, verteilt zwischen den Prozesssteuerinstrumenten, die durch ein Netzwerk verbunden sind; Bestimmen der anfänglichen Energielasten der Prozesssteuerinstrumente; und Bestimmen der verfügbaren Energiepegel, zugeführt durch eine Energieversorgung, die mit dem Netzwerk verbunden ist.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 51, wobei das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen das Anwenden einer mit einem Netzwerk verbundenen Steuerstation enthält, die die Prozesssteuerinstrumente zum Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten verbindet.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 51, ferner enthaltend das Bestimmen von Leitungsverlusten von Netzzweigen zum Verbinden der Prozesssteuerinstrumente.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 54, wobei das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten ferner auf den Leitungsverlusten der Netzzweige basiert.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 51, wobei das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielast im Hinblick auf individuelle Prozesssteuerinstrumente enthält.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 51, wobei das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielast im Hinblick auf Segmente eines Netzwerkes enthält, mit dem die Prozesssteuerinstrumente verbunden sind.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 51, wobei das Verteilen der Energie verbrauchenden Funktionen zwischen den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielasten im Hinblick auf eine begrenzte Größe an Energie, zugeführt durch eine Energieversorgung, enthält.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren, enthaltend: Steuern von Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten, auf der Grundlage zumindest einer Größe aus anfänglichen Energieanforderungen, anfänglichen Energielasten, und einem verfügbaren Energiepegel, zum Angleichen eines Energiepegels, der für jeden der Prozesssteuerinstrumente verfügbar ist, und zum Balancieren der Energielasten zwischen den Prozesssteuerinstrumenten.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 59, ferner enthaltend: Bestimmen der anfänglichen Energieanforderungen der Energie verbrauchenden Funktionen, verteilt zwischen den Prozesssteuerinstrumenten, die durch ein Netzwerk verbunden sind; Bestimmen der anfänglichen Energielasten der Prozesssteuerinstrumente; und Bestimmen des verfügbare Energiepegels, zugeführt durch eine Energieversorgung, die mit dem Netzwerk verbunden ist.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln das Anwenden einer Steuerstation umfasst, die mit einem Netzwerk verbunden ist, das die Prozesssteuerinstrumente zum Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten verbindet.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 59, ferner enthaltend das Bestimmen von Leitungsverlusten von Netzzweigen zum Verbinden der Prozesssteuerinstrumente.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 62, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln das Verwenden der Leitungsverluste der Netzzweige zum Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten umfasst.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielast im Hinblick auf individuelle Prozesssteuerinstrumente umfasst.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielast im Hinblick auf Segmente des Netzes umfasst.
Prozesssteuersystem-Energiemanagement-Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Steuern der Energiesteuermoduln in Zuordnung zu den Prozesssteuerinstrumenten das Erzeugen einer Balance der Energielast im Hinblick auf einen begrenzten Umfang an Energie, zugeführt durch eine Energieversorgung, umfasst.