DE60022764T2

DE60022764T2 - Busspannungsdetektor in einem Feldgerät

Info

Publication number: DE60022764T2
Application number: DE60022764T
Authority: DE
Inventors: Michael LÖCHNER
Original assignee: Invensys Systems Inc
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2020-10-28
Also published as: EP1202139A1; DE60022764D1; EP1202139B1; US20020064011A1; US6781807B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Feldvorrichtung zur Überwachung eines Herstellungsprozesses und zur Einstellung von Herstellungsprozessvariablen, und insbesondere auf eine Feldvorrichtung für eine Überwachung eines Herstellungsprozesses und auf eine Einstellung von Herstellungsprozessvariablen, die die Fähigkeit zur Stromversorgungsausfallerkennung haben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die im Folgenden beschriebenen Feldvorrichtungen werden allgemein in Herstellungsprozessen zur Überwachung des Betriebes und der Einstellung von Prozessvariablen in einem solchen Herstellungsprozess genutzt. Typischweise wird eine Vielzahl von Stellgliedern in der Herstellungsumgebung zur Bedienung einer Vielzahl von unterschiedlichen Prozesssteuerelementen, d.h. Ventilen, Sensoren usw., platziert. Weiterhin werden Sender in der Herstellungsumgebung zur Überwachung von Prozessvariablen, d.h. Eluiddruck, Fluidtemperatur oder Fluiddurchfluss, installiert.
Die Stellglieder und Sender werden mit einem Steuerbus gekoppelt, um Prozessinformationen an eine zentralisierte Steuerung, welche den gesamten Herstellungsprozess überwacht, zu senden und von ihr zu empfangen. Dieser Steuerbus kann als Zweidrahtkreis, durch den ein Strom zur Versorgung der Feldvorrichtungen fliest, implementiert werden.
In einer solchen Steuerung ist die Systemkommunikation typischerweise durch einen Feldbusstandard realisiert, welcher einem digitalen Kommunikationsstandard entspricht, nach dem eine Vielzahl von Sendern an nur einen Kontrollbus gekoppelt werden können, um gemessene Prozessvariable an die Zentralsteuerung zu senden. Ein Beispiel für solche Kommunikationsstandards sind ISA 50.02-1992 Abschnitt 11 HART^®, der auf einer digitalen Kommunikation auf der Basis eines 4-20-mA-Prozessorvariablensignals beruht.
Ein wichtiger Aspekt hinsichtlich der oben beschriebenen Steuersysteme ist die intrinsische Sicherheit. Wenn sich eine Feldvorrichtung ohne explosionssichere Ausrüstung in einem gefährlichen Bereich befindet, sollte die Feldvorrichtung intrinsisch sicher sein. Dabei bedeutet eine intrinsische Sicherheit, dass die Elektronik derart gestaltet sein muss, dass auch dann keine Funken oder Hitze erzeugt werden/wird, wenn ein Fehler an einer oder mehreren Komponenten zur gleichen Zeit auftritt.
Normalerweise wird intrinsische Sicherheit durch zusätzliche Schutzelemente bewirkt, die die elektronischen Komponenten unter Fehlerbedingungen schützen. Abhängig von der spezifischen Anwendung – z.B. dem Explosionstyp von Gasen, das im Herstellungsprozess genutzt wird – stellen unterschiedliche Design-Spezifikationen und Zertifikate die Sicherheit der Schutzelemente sicher.
1 stellt die peripheren Teile eines Herstellungsprozesssteuersystems dar.
Wie in 1 dargestellt, können die peripheren Teile ein erstes Bussegment 10 vom Typ intrinsische Sicherheit und ein zweites Bussegment umfassen, das beispielsweise den RS485-Standard zur Datenkommunikation nutzt. Das intrinsisch sichere Feldbussegment 10 und das RS485-Bus-Segment 12 sind durch einen Buskoppler 14 gekoppelt. Darüber hinaus ist die Seite des intrinsisch sicheren Bussegmentes, das nicht an den Buskoppler angeschlossen ist, an einen Anschlussschaltkreis angeschlossen, der Reflexionen an dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 verhindert.
Wie auch in 1 dargestellt, ist an jedes Bussegment 10, 12, mindestens eine Feldvorrichtung 18, 20 und 22 angeschlossen. Jede Feldvorrichtung ist entweder ein Stellglied, ein Sender oder eine E/A-Vorrichtung, die Informationen empfängt/sendet.
Darüber hinaus ist die Feldvorrichtung, die an dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 anliegt, mit einem elektrischen Strom versorgt, der von dem intrinsisch sicheren Feldbus erhalten wurde, was zu einem Spannungsabfall über den Feldvorrichtungen 20, 22 führt. Typischweise wird der intrinsisch sichere Feldbus 10 unter einem Busprotokoll oder irgendeinem anderen passenden Protokoll betrieben, welches es erlaubt, digitale Informationen auszutauschen.
Wie in 1 dargestellt, tauschen die Feldvorrichtungen 20, 22, die an den intrinsisch sicheren Feldbus gekoppelt sind, im Betrieb Informationen durch Änderungen im Stromfluss zu jeder Feldvorrichtung 20, 22 aus. Zur digitalen Kommunikation wird ein Basiswert des Stromes des intrinsisch sicheren Feldbusses 10 moduliert, um einen vorbestimmten Wert um einen Offset-Wert, d.h. um 9mA beim Feldbusstandard, zu erhöhen oder zu verkleinern. Diese Modulation des Stromflusses, entweder in der Feldvorrichtung 20 oder in der Feldvorrichtung 22, führt zu einer Veränderung der Spannung U_B auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10, sodass eine digitale Kommunikation ermöglicht wird.
2 stellt einen detaillierteren Schaltplan, der in 1 dargestellten Feldvorrichtung dar.
Wie in 2 dargestellt, kann das intrinsisch sichere Feldbussegment 10 in einen gleichwertigen Schaltplan mit einer idealen Spannungsquelle 24 und einem Widerstand 26 zusammengefasst werden, um die AC-Spannungsimpedanz zu modellieren und um intrinsische Sicherheitsanforderungen hinsichtlich Funkenbildung, Strombegrenzung und Leistungsbegrenzung in gefährlichen Umgebungen zu erfüllen.
Wie auch in 2 dargestellt, ist jede Feldvorrichtung mit zwei Drähten 28, 30 an ein intrinsisch sicheres Feldbussegment 10 und gleichzeitig an eine Entladeschutzvorrichtung 32 angeschlossen. Am Ausgang der Entladeschutzvorrichtung 32 ist eine Modulationseinheit 34 vorgesehen, die es erlaubt, den zur Feldvorrichtung fließenden Betriebsstrom zu modulieren.
Die Modulationseinheit 34 ist in Reihe an eine Leistungswandlereinheit 36 angeschlossen, die zur Abbildung des über die Modulationseinheit 34 fließenden Betriebsstromes in ein geeignetes Stromversorgungssignal für eine Steuereinheit 38 ausgebildet ist, die an den Ausgang der Leistungswandlereinheit 36 und eine Stellglied-/Sensor-Einheit 40, die von der Steuereinheit 38 gesteuert wird, angeschlossen ist.
Wie in 2 auch dargestellt, ist die Steuereinheit 38 in eine Hauptsteuerung und eine Kommunikationssteuerung 44 aufgeteilt. Während die Kommunikationssteuerung die Betriebsstrommodulationseinheit 34 zur Erreichung einer Modulation des Betriebsstromes steuert und somit den Austausch von Informationen zwischen dem intrinsisch sicherem Feldbussegment 10 und der Feldvorrichtung bewirkt, wird die Hauptsteuerung des Feldbusses von der Hauptsteuerung 42 durchgeführt.
Deshalb steuert die Hauptsteuerung 42 nicht nur die Kommunikationssteuerung 44 sondern auch die Stellglieder 46, 48 oder einen Sensor 50 in der Stellglied/Sensor-Einheit 40. Für jedes Stellglied 46, 48 gibt es eine dedizierte Digital/Analog-Wandler-Einheit 52, 54, wobei für den Sensor 50 ein Analog/Digital-Wandler verfügbar ist.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass, obwohl 2 eine spezifische Anzahl von Stellgliedern und einen einzelnen Sensor zeigt, die Anzahl von Stellgliedern und/oder Sensoren entsprechend der vorliegenden Erfindung frei wählbar ist, und dass es keinen Einfluss auf die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung – wie sie nachfolgend beschrieben wird – hat. 3 stellt einen detaillierteren Schaltplan der in 2 dargestellten Leistungswandlereinheit 36 dar.
Wie in 3 dargestellt, umfasst die Leistungswandlereinheit 36 einen Kondensator 58, der über den Eingangsanschlüssen eines DC/DC-Wandlers 60 liegt. Im Betrieb bewirkt der Kondensator 58 eine Stabilisierung der Eingangsspannung Ui am DC/DC-Wandler 60. Die Ausgangsspannung Uo des DC/DC-Wandlers 60 wird dann an die nachfolgende Steuereinheit 38 weitergeleitet.
Im Betrieb empfängt jede Feldvorrichtung 20, 22, die an das intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 angeschlossen ist, einen Betriebsstrom von dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10. Wenn Information von der Feldvorrichtung an das intrinsisch sichere Feldbussegment 10 gesandt wird, wird der Betriebsstrom durch die Modulationseinheit 34 unter Kontrolle der Kommunikationssteuerung bestimmt. Mit anderen Worten variiert zur Erreichung der digitalen Kommunikation der Betriebsstrom, der der Feldvorrichtung zur Verfügung steht, und somit variiert auch die Spannung des intrinsisch sicheren Feldbussegmentes 10 entsprechend dem Steuersignal, das der Modulationseinheit 34 von der Kommunikationssteuerung zur Verfügung steht.
Es sei darauf hingewiesen, dass der besondere Kommunikationsstandard, der für den Kommunikationsprozess benutzt wird, nicht als beschränkend für die vorliegende Erfindung, wie sie nachfolgend beschrieben wird, angesehen werden soll.
Zum Empfang von Informationen hält die Kommunikationssteuerung 44 den Widerstand der Modulationseinheit 34 konstant. Im Falle des Triggerns einer Spannungsänderung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 durch eine andere Feldvorrichtung kann/können die übrigen Feldvorrichtung/en, die an dieses intrinsisch sichere Feldbussegment 10 angeschlossen ist/sind, diese Spannungsänderung über ihre Anschlussleitungen 28, 30 zur weiteren Verarbeitung in der Steuereinheit 38 detektieren. Dieser digitale Kommunikationsmechanismus wird genutzt, um die Hauptsteuerung 42 in jeder Feldvorrichtung mit Steuerinformationen zur Aktivierung der Stellglieder und/oder Sensoren zur Herstellungsprozesssteuerung und Überwachung zu versorgen.
Es ist in 2 auch dargestellt, dass jede Feldvorrichtung eine effektive Kapazität Ceff gegenüber dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 darstellt.
Aus diesem Grunde wurde die Entladeschutzeinheit 32 zwischen dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 und der Feldvorrichtung eingefügt, um eine Entladung der effektiven Kapazität Ceff über das intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 und somit eine Störung des Kommunikationsprozesses zu verhindern. Ein anderer Grund ist die Verhinderung einer Gesamtkapazität auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10, die zur Erzeugung von Funken führen kann, wenn irgendwo auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 ein Kurzschuss auftritt.
Auf der anderen Seite bricht im Falle eines Zusammenbrechens der Spannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 deshalb auch die Stromversorgung zu jeder Feldvorrichtung zusammen. Dieser Stromversorgungsausfall wird nicht sofort durch die Steuereinheit 38, wie in 2 dargestellt, detektiert, weil Energie in der Feldvorrichtung 38 gespeichert ist, z.B. in dem in 3 dargestellten Kondensator 58 oder durch andere Kapazitäten/induktive Schaltkreiskomponenten in der Feldvorrichtung, die den internen Gleichstrom in der Feldvorrichtung stabilisieren.
Aus diesem Grunde gibt es im Falle eines Stromversorgungsausfalles eine Verzögerung zwischen einer Abnahme der Spannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 und der Erkennung durch die Steuereinheit 38.
Wenn die Steuereinheit 38 einmal solch einen Stromversorgungsausfall detektiert hat, ist es nicht möglich, Daten im internen Speicher der Steuereinheit 38 zu speichern, die sich z.B. auf interne Stati der Steuereinheit oder gemessene Prozessvariable oder gespeicherte Stellgliedkommandos beziehen, weil keine Energie mehr verfügbar ist, um eine derartige Datensicherungsprozedur durchzuführen.
Mit anderen Worten wird diese Erkennung hinsichtlich des tatsächlichen Stromversorgungsausfalles auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 verzögert, weil die Steuereinheit 38 einen Stromausfall nur über das von der Leistungswandlereinheit 36 bereitgestellte Signal – d.h., einer internen Komponente der Feldvorrichtung – feststellt, so dass wertvolle Zeit zur Sicherung der internen Daten und Stellgliedkommandowerte und gemessenen Prozessvariablen in der Steuereinheit 38 verloren geht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des oben Erwähnten ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung die Erkennung eines Stromversorgungsausfalls auf dem intrinsisch sicheren Feldbus eines Herstellungsprozesssteuersystems in effizienter Weise.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Stromversorgungsausfallerkennung in einem solchen Herstellungsprozesssteuersystem.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird das erste Ziel durch eine Vorrichtung zur Überwachung eines Herstellungsprozesses und/oder zur Einstellung von Herstellungsprozessvariablen entsprechend Anspruch 1 erreicht.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, einen Stromversorgungsausfall auf dem intrinsisch sicheren Feldbus nicht durch eine interne Feldbusvorrichtung zu detektieren sondern durch Detektion eines Signals, das in direkter Beziehung zur Spannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbus steht und frei von Verzögerungen durch irgendeine Energiespeicherung ist.
Mit anderen Worten hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass es sehr vorteilhaft ist, eines der Signale der internen Knoten der Entladeschutzeinheit zu nutzen, die nicht von der effektiven Kapazität der Feldvorrichtung betroffen sind.
Aus diesem Grunde wird so ein Knotensignal simultan mit der Spannung des intrinsisch sicheren Feldbussegments einbrechen, sobald es zu diesem Stromversorgungsausfall auf dem intrinsisch sicheren Feldbus kommt. Es kann deshalb als ein Hinweis auf einen Stromversorgungsausfall genutzt werden.
Eine bedeutende Leistung der vorliegenden Erfindung ist es, den Einfluss der internen Stromspeicherelemente – z.B. Kondensatoren – bei der Energieversorgungsausfallerkennung durch Ableitung eines Interruptsignals zur Stromversorgungsausfallerkennung aus der ersten Schaltkreisstufe der Feldvorrichtung zur direkten Versorgung der Steuereinheit zu verhindern. Deshalb wird die Steuereinheit auf so einen Stromversorgungsausfall durch eine Abnahme z.B. der Spannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment direkt hingewiesen.
Weil ein bestimmtes Zeitintervall zwischen dem Zusammenbruch der Spannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbus bedingt durch die intern in der Feldvorrichtung gespeicherte Energie vergeht, kann dieses Zeitintervall zur Speicherung von Daten genutzt werden, die in der Steuereinheit gespeichert sind, wie z.B. Kommandodaten für die Stellglieder, Messdaten von den Sensoren oder zugehörige interne Stati.
Deshalb ist ein kontrollierter Neustart der Feldvorrichtung nach einer Wiederherstellung der Stromversorgung garantiert. Die vorliegende Erfindung erlaubt auch die Betriebssicherheitcharakteristika der Feldvorrichtung signifikant zu erhöhen, weil keine unbekannten Steuerungsstati – z.B. falsche Kommandowerte für die Stellglieder – strikt vermieden werden.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist – weil interne Stati, Kommandos und Messdaten gespeichert sind –, dass die Feldvorrichtung sofort nach der Wiederherstellung der ihr bereitgestellten Energie betriebsbereit ist, sodass zeitraubende Wiederherstellungsmechanismen in dem Herstellungsprozesssteuersystem, oder – noch schlimmer – unkontrollierte Betriebzustände des Herstellungsumfeldes vermeiden werden.
Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Entladeinheit mindestens drei gleichrichtende Elemente, die in den Stromweg des Betriebstromes mit identischer Durchflussrichtung und in Reihe eingefügt sind. Entweder ein Eingangssignal oder ein Ausgangssignal eines ausgewählten Gleichrichterelementes wird denn als Interruptsignal der Steuereinheit der Energieversorgungsausfallerkennung zugeführt.
Die Nutzung einer Kaskadierung der Gleichrichterelemente mit einer identischen Durchlassrichtung ermöglicht eine leichte Veränderung der Redundanzlevel in der Entladeschutzeinheit, d.h., dass der Grad zu dem die Entladung von Energie von der Feldvorrichtung auf den Steuerbus vermieden wird. Je höher die Anzahl der der Gleichrichterelemente ist, desto höher sind das Redunzanzniveau und der Schutzgrad.
Entsprechend eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung umfasst die Entladeschutzvorrichtung vier Gleichrichterelemente, die in einer Vollwellen-Gleichrichter-Brücken-Netzwerk-Tolpologie verbunden sind. Vorzugweise kann ein weiteres Gleichrichterelement an einen Armknoten des Gleichrichter-Brücken-Netzwerkes angeschlossen sein, um das Entladeschutzredundanzniveau zu erhöhen.
Die Nutzung eines Gleichrichter-Brücken-Netzwerkes erlaubt die Anpassung an unterschiedliche Busspannungspolaritäten, wenn die Feldvorrichtung an das intrinsisch sichere Feldbussegment angeschlossen wird. Dieses bevorzugte Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist besonders nützlich, wenn man an unterschiedliche Kommunikationsstandards denkt, die verschiedene Buspolaritäten nutzen.
Für den Fall, dass ein weiteres Gleichrichterelement an den Brückenarmknoten die Vollwellen-Gleichrichter-Brücke angeschlossen ist, erlaubt dieses, die intrinsische Sicherheit zu erhöhen, weil das zusätzliche Gleichrichterelement einen umgekehrten Stromfluss und zugehörige Energieentladung von der Feldvorrichtung auf das intrinsisch sichere Feldbussegment blockiert.
Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein zusätzliches Entladeschutzelement in die Leitung, die einen Interruptsignalausgangsanschluss der Entladeschutzeinheit und die Steuereinheit verbindet, eingefügt werden.
Deshalb kann das Konzept, die intrinsische Sicherheit durch Einfügen von Gleichrichterelementen in den Stromfluss zu erhöhen, auch auf den Anschluss des Interruptsignals an die Steuereinheit angewendet werden. Mit anderen Worten erlaubt die Vorsehung eines Entladeschutzelementes in der Bereitstellungsleitung des Interruptsignals an die Steuereinheit den gleichen Level von intrinsischer Sicherheit für die Zufuhr des Betriebsstromes an die Feldvorrichtung und die Zufuhr des Interruptsignals an die Steuereinheit.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird das zweite oben beschriebene Ziel erreicht durch ein Verfahren des Betriebes einer Vorrichtung zur Überwachung eines Herstellungsprozesses zur Einstellung von Herstellungsprozessparametern, die wie in Anspruch 12 ausgeführten Eigenschaften haben.
Deshalb stützt sich das erfinderische Verfahren auch auf das generell Wesentliche der vorliegenden Erfindung, nämlich dass es zwingend ist, einen Stromversorgungsausfall auf dem intrinsisch sicheren Feldbus sobald wie möglich zu erkennen, um zu garantieren, dass genügend Energie für die Sicherung der internen Stati in der Steuereinheit der Feldvorrichtung verfügbar ist.
Vorzugweise wird die Auslösung des Interrupt an die Steuereinheit und die interne Sicherungsprozedur in der Steuereinheit durch die Nutzung von vorbestimmten Schwellenwerten erreicht, die derart ausgewählt sind, dass eine sicher Speicherung der internen Stati nach einen Stromversorgungsausfall garantiert ist.
Entsprechend einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfinderischen Verfahrens schaltet die Steuereinheit nach Empfang des Stromversorgungsinterrupts die Energieverbraucher in der Feldvorrichtung ab, welche nicht notwendigerweise in die Datensicherungsprozedur involviert sind, z.B. Flüssigkeitskristallanzeigen oder LED-Dioden.
Dieses ausgeklügelte Energiemanagement ermöglicht eine größere Zeitspanne zur Sicherung der wichtigen Daten in der Steuereinheit der Feldvorrichtung und somit einen Beitrag zur intrinsischen Sicherheit des Feldvorrichtung.
Entsprechend einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfinderischen Verfahrens wird die Sicherung der internen Stati und Daten entsprechend einem bevorzugten Prioritätsschema ausgeführt.
Dieses Ausführungsbeispiel des erfinderischen Verfahrens ist besonders für den Fall nützlich, dass Daten unterschiedlicher Relevanz und Wichtigkeit im Speicher der Steuereinheit gespeichert werden.
Deshalb ist es angesichts der knappen Energiereserven sehr vorteilhaft, zunächst die wichtigsten Daten und nachfolgend Daten von geringer Relevanz zu sichern.
Es sein hier angemerkt, dass unterschiedlichen Prioritäten für unterschiedliche Anwendungen existieren können, und sie somit perfekt geeignet sind, die Betriebssicher der unterschiedlichen Anwendungen durch eine Anpassung der vorbestimmten Prioritäten für die Sicherung der internen Daten/Stati für jede einzelne Anwendung zu erhöhen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beste Möglichkeit der Ausführung der Erfindung sowie deren Vorteile, Ziele und bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei sind:
1 stellt periphere Teile eines Herstellungsprozesssteuersystems als technischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung dar;
2 stellt ein Schaltbild der in 1 dargestellten Feldvorrichtung dar;
3 stellt ein Schaltbild der in 2 dargestellten Energiewandlereinheit dar;
4 stellt ein Schaltbild einer Feldvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung dar;
5 stellt ein Signalwellenformdiagram, das den Einfluss eines Energieversorgungsausfalls auf dem Energieversorgungssignal an die Steuerung in der in 4 dargestellten Feldvorrichtung dar;
6 stellt ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Betrieb einer Feldvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung dar;
7 zeigt eine Entladeschutzeinheit, welche ein Interrupt-Signal entsprechend der vorliegenden Erfindung bereitstellt;
8 zeigt eine andere Entladeschutzeinheit, welche ein Interrupt-Signal entsprechend der vorliegenden Erfindung bereitstellt;
9 zeigt eine andere Entladeschutzeinheit, welche ein Interrupt-Signal entsprechend der vorliegenden Erfindung bereitstellt;
10 zeigt eine Entladeschutzeinheit, welche ein Interrupt-Signal entsprechend der vorliegenden Erfindung bereitstellt; und
11 zeigt wiederum eine andere Entladeschutzeinheit, welche ein Interrupt-Signal entsprechend der vorliegenden Erfindung bereitstellt.
DER BESTE MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
4 zeigt einen Schaltplan für eine Feldvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Diejenigen Teile in 4, die zu den neuen vorangehende diskutierten identisch sind, haben die gleichen Bezugszeichen, und auf eine Erklärung wird verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
Wie in 4 dargestellt, ist die Entladeschutzeinheit 32 entsprechend der vorliegenden Erfindung mit einem Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 ausgerüstet. Wie im Folgenden detaillierter erklärt ist, kann dieser Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 an einen internen Netzwerkknoten der Entladeschutzeinheit 32 angeschlossen sein, d.h. auch an den Eingangsanschluss oder den Ausgangsanschluss der Entladeschutzeinheit 32.
Wie auch in 4 dargestellt, gibt es eine Interrupt-Signalleitung 64, die den Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 mit der Steuereinheit 68 der Feldvorrichtung verbindet. Vorzugsweise wird ein Entladeschutzelement 66 in die Interrupt-Signalversorgungsleitung 64 eingefügt, um einen rückwärtigen Stromfluss zum intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 und so eine Entladung von Energie zu verhindern.
Es ist wichtig festzustellen, dass die Entladeschutzeinheit 32 nur Gleichrichterelemente und deshalb keine Energiespeicherkomponenten, beispielsweise Kondensatoren, enthält. Deshalb sinkt dementsprechend das Signalniveau am internen Knoten in der Entladeschutzeinheit 32, sobald die Spannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 bedingt durch einen Stromversorgungsausfall abnimmt.
Weil einer der internen Knotensignale an den Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 angeschlossen ist, ist im Betrieb ein Interrupt-Signal verfügbar, das sofort abnimmt, wenn die Busspannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 abnimmt.
Mit anderen Worten nimmt das Signal am Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 im Falle eines Stromversorgungsausfalls sofort ab, während das Ausgangssignal der Leistungswandlereinheit 36, welches die Steuereinheit 38 versorgt, erst nach einer gewissen Zeitperiode, nach der die in der Feldvorrichtung gespeicherte Energie – zum Beispiel in dem in 3 dargestellten Kondensator 58 – verbraucht ist.
Es ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass diese Zeitperiode genutzt werden kann, um interne Stati und/oder Kommandodaten und/oder Messdaten, die in der Steuereinheit gespeichert sind, zu sichern. Eine Option ist es, derartige Daten in einem (nicht dargestellt) nicht-flüchtigen Speicher der Steuereinheit 38, zum Beispiel einem EEPROM-Speicher (EEPROM = Electrically Erasble Read Only Memory), zu speichern. Dieses benötigt typischerweise einige Millisekunden.
5 zeigt ein Signalwellenformdiagramm, das den Einfluss eines Stromversorgungsausfalls auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment auf das Versorgungssignal der Steuereinheit im größeren Detail darstellt. Insbesondere zeigte der obere Teil von 5 die Spannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10, und der untere Teil von 5 zeigt das Versorgungssignal Uo für die Steuereinheit 38 der Feldvorrichtung.
Wenn ein Stromversorgungsausfall auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 auftritt, wird die Busspannung von dem Nominalwert auf ungefähr den Wert NULL abfallen.
Um zu verhindern, dass jeder kleinere Abfall der Busspannung als Stromversorgungsausfall interpretiert wird, wird vorzugsweise ein Schwellenwertvergleich zwischen der Busspannung UB und einer minimalen Busspannung U_B,min – d.h., einem vorher bestimmten ersten Schwellenwert – durchgeführt, um einen inkorrekten Interrupt der Steuereinheit zu verhindern.
Wie in 5 dargestellt, wird ein Interrupt-Signal über den Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 der Entladeschutzeinheit 32 der Steuereinheit 38 der Feldvorrichtung, zum Beispiel in Form eines nicht maskierbaren Interrupts, für den Fall bereitgestellt, bei dem die Busspannung UB kleiner wird als die minimal erforderliche Busspannung U_B,min zum Zeitpunkt t1.
Wie auch in 5 dargestellt, nimmt die Versorgungsspannung Uo am Ausgang der Leistungswandlereinheit 36 erst nach einer Zeitperiode ΔT ab, weil Energie intern in der Feldvorrichtung gespeichert ist, die als weitere Stromversorgung der Steuereinheit nach dem Auftreten eines Stromversorgungsausfalls genutzt werden kann.
Deshalb kann während dieser Zeitperiode ΔT die Steuereinheit 38 weiter betrieben werden, um die Abschaltprozedur zu durchlaufen und um interne Stati und/oder Kommandodaten und/oder Messdaten zu sichern.
Um zu garantieren, dass eine solche Sicherungsprozedur immer unter definierten Betriebsbedingungen abläuft, sollte die Sicherungsprozedur abgeschlossen sein, wenn das Versorgungssignal an der Steuereinheit 38 unter ein minimal benötigtes Versorgungssignal U_o,min zum Zeitpunkt kt t2 fällt.
Hier sei darauf hingewiesen, dass entsprechend der vorliegenden Erfindung die spezifischen Werte der minimalen Busspannung U_B,min und des minimal erforderlichen Versorgungssignal U_o,min für die Steuereinheit 38 frei wählbare Parameter sind.
Z.B. wird die Zeitperiode ΔT umso länger sein, je höher U_B,min und je geringe der Wert U_o,min ist; dies geschieht mit dem Risiko einer leicht erhöhten Möglichkeit eines falschen Interrupt-Signal oder dem Risiko eines Betriebes der Steuereinheit 38 während der Periode ΔT, bei dem das Versorgungssignal Uo zu gering ist. Im Gegensatz dazu und für den Fall dass U_B,min verringert wird und der Wert von U_o,min vergrößert wird, wird das Risiko eines falschen Interrupts minimiert, und die Steuereinheit 38 wird immer eine stabile Sicherungsprozedur durchführen, allerdings zu Lasten einer reduzierten Zeitperiode ΔT. Es folgt, dass es bestimmte Design-Kompromisse gibt, welche vorzugsweise mit Hinblick auf die beabsichtigte Anwendung entschieden werden.
Während oben die Erkennung eines Stromversorgungsausfalls in Bezug auf die Spannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment diskutiert wurde, sollte klar sein, dass die gleichen Ergebnisse durch eine Detektion des Betriebsstromes, der durch die Feldvorrichtung fließt, erreicht werden kann, z.B. durch eine Detektion des durch die Modulationseinheit 34 gehenden Stromes. Dieser Stromwert kann dann in analoger Weise für eine Stromausfallerkennung verarbeitet werden. Alternativ kann das Signal einem Komperator (nicht dargestellt) für einen Schwellenwertvergleich zugeführt werden, um einen auf einen Stromausfall hinweisenden digitalen Ausgangswert abzuleiten.
Für den Fall, dass die Feldvorrichtung mit einem dedizierten Energiepuffer zur Energieversorgung der Schaltkreiskomponenten der Feldvorrichtung für das Auftreten eines Stromausfalls ausgerüstet ist, kann auch das Entladesignal an solch einem dedizierten Energiepuffer zur Stromausfallerkennung genutzt werden. Dieses ist beschrieben in der parallelen Anmeldung „Load Voltage Controller For a Field Device And Related Control Method" des gleichen Anmelders, und sie soll durch Bezugnahme auf diese Anmeldung hier vollständig eingeschlossen ist.
6 stellt ein Flussdiagramm des erfinderischen Verfahrens zum Betrieb einer Feldvorrichtung im größeren Detail dar. Während das Flussdiagramm auf die Busspannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbus Bezug nimmt, sei darauf hingewiesen, dass es äquivalent auf die oben beschriebene Alternative anwendbar ist, d.h. auf die Überwachung des Betriebsstromes, welcher durch die Feldvorrichtung fließt, oder auf einen Versorgungsstrom, der aus dem in der Feldvorrichtung bereitgestellten Energiepuffer fließt.
Wie in 6 dargestellt, wird die Spannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment in Schritt S1 festgestellt und mit einer minimal erforderlichen Busspannung U_B,min im Schritt S2 verglichen. Für den Fall, dass die Busspannung höher ist als der minimal erforderliche Wert, wird die Überwachung der Busspannung in Schritt S1 fortgesetzt.
Gleichzeitig mit dem Schritt S1 und dem Schritt S2 wird das Signal, welches am Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 der Entladeschutzeinheit 32 verfügbar ist, an die Steuereinheit 38 der Feldvorrichtung geleitet. Deshalb kann die Hauptsteuerung 42 der Steuereinheit 38 kontinuierlich das Signal, welches über den Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 ohne irgendeine Verzögerung durch energiespeichernde Schaltkreiskomponenten der Feldvorrichtung, scannen, wie es oben beschrieben ist.
Wie auch in 6 dargestellt ist, wird in Schritt S3 anschließend an die Erkennung eines Stromversorgungsausfalls in Schritt S2 überwacht, ob das Versorgungssignal an die Steuereinheit 32 der Feldvorrichtung größer als der benötigten Minimalwert U_o,min ist. Wenn dies nicht der Fall ist – z.B. in den seltenen Fall, bei dem ein Stromversorgungsausfall direkt nach Betriebsbeginn der Feldvorrichtung auftritt – verzweigt der in 6 dargestellt Prozess zum Schritt S4, um den Wiederanlauf der Stromversorgung zur Feldvorrichtung abzuwarten. Anderenfalls wird die Sicherung der internen Stati und/oder Kommandodaten und/oder Messdaten im Schritt S5 gestartet.
Dementsprechend wird im Ausführungsbeispiel, welches in 6 dargestellt ist, angenommen, dass die Speicherung der internen Stati/Daten so segmentiert ist, dass ein weiterer Untersuchungsschritt mit Schritt S6 ausgeführt wird, der untersucht, ob mehrere Stati gesichert werden müssen. In dem angenommenen Fall wird dann überprüft, ob noch genug Energie für die Steuereinheit 38 der Feldvorrichtung verfügbar ist. Wenn keine weiteren internen Stati/Daten zu sichern sind oder keine weitere Energie verfügbar ist, verzweigt die Prozedur zu Schritt S4, um die Wiederherstellung der Stromversorgung abzuwarten. Anderenfalls wird Schritt S5 wiederholt, um weitere interne Stati/Daten in den nicht flüchtigen Speicher der Steuereinheit 38 zu schreiben.
Die Segmentierung der Sicherung von internen Stati/Daten, wie sie in 6 dargestellt ist, erlaubt eine wiederholte Evaluierung der für die die Sicherungsprozedur durchlaufende Steuereinheit 38 der Feldvorrichtung verfügbaren Energie. Deshalb wird keine Sicherung von internen Stati/Daten in dem Fall ausgeführt, in dem die der Steuereinheit zugeführte Energie außerhalb eines Betriebsbereich liegt, um inkorrekten Speicherung von Stati/Daten und deshalb einen nachfolgenden inkorrekten Betrieb der Feldvorrichtung zu verhindern. Dieses unterstützt den gesamten sicheren Betrieb der Feldvorrichtung.
Noch weitergehend erlaubt der sequenzielle Ansatz der Sicherung der internen Stati/Daten die Einführung eines Prioritätsschemas bei dem wichtigere Stati/Daten vor weniger relevanten Stati/Daten mit einem geringeren Einfluss auf den gesamten sicheren Betrieb der Feldvorrichtung gesichert werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung berücksichtigt die Struktur der Software, die in der Steuerung läuft. Hierbei umfasst die Software eine Mehrzahl von sogenannten Funktionsblöcken entsprechend einer Vielzahl von Protokollen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, das an die Steuereinheit abgegebene Interrupt-Signal für eine Stromversorgungsausfallerkennung auf eine Variable abzubilden. Diese Variable ist eine von mehreren Sendervariablen, die den in der Feldvorrichtung ausgeführten Funktionsblocken zur Verfügung steht. In dem Fall, in dem diese Variable auf einen Stromversorgungsausfall hinweist, könnte jeder Funktionsblock mindestens eine Aktion vor der Abschaltprozedur und in der Feldvorrichtung ausführen.
7 (a) und (c) stellen eine Entladeschutzeinheit entsprechend der vorliegenden Erfindung dar, die ein Interrupt-Signal zur Verfügung stellt.
Wie in 7 dargestellt, nutzt die erste Entladeschutzeinheit eine Kaskade von Dioden 68, 70,..., 72 als Entladeschutz auf das intrinsisch sicheren Bussegment 10 für die Feldvorrichtung.
Weiterhin kann das Interrupt-Signal entweder von dem Eingangsanschluss, von einem Knoten der Entladeschutzeinheitzwischen den Gleichrichterelementen – z.B. Dioden – oder dem zugehörigen Ausgangsanschluss, wie in den 7 (a) bis (c) dargestellt, abgezweigt sein.
Weil die in 7 dargestellten Entladeschutzeinheit keine Energiespeicherschaltkreiskomponenten enthält, wird das Spannungssignal entweder an dem Eingangsanschluss, und dem Ausgangsanschluss oder irgendeinem internen, zugehörigen Knoten gleichzeitig mit der Busspannung auf dem intrinsisch sicheren Feldbussegment 10 beim Auftreten eines Stromversorgungsausfalls abnehmen.
Wie bereits oben beschrieben, kann der Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 an ein Entladeschutzelement, welches eine Durchlassrichtung hat, die von der Entladeschutzeinheit 32 zur Steuereinheit 38 verläuft, angeschlossen sein, um auch dann eine intrinsisch Sicherheit in der Feldvorrichtung zu garantieren, wenn die Busspannung auf dem intrinsisch sicheren Bussegment 10 erkannt wird.
8 zeigt ein andere Entladeschutzeinheit, die ein Interrupt-Signal entsprechend der vorliegenden Erfindung bereitstellt.
Wie in 8 dargestellt, ist die Entladeschutzeinheit vom Typ eines vollständigen Brückengleichrichters, d.h. eine Graetz-Dioden-Brücke, und umfasst vier Gleichrichterelemente 74 bis 80, z.B. Dioden. Wie dem Fachmann bekannt ist, sind die unterschiedlichen Gleichrichterelemente in einer brückenartigen Form (dargestellten unteren Teil der 8) zwischen einem Knoten a und d, welche die beiden Eingangsanschlüsse der Entladeschutzeinrichtung 32 bilden, und weiter zwischen den Knoten b, c, welche die Ausgangsanschlüsse der Entladeschutzeinheit 32 bilden, anordnet. Weil eine derartige Schaltungsanordnung dem Fachmann bekannt ist, muss keine weitere Erklärung gegeben werden.
Was die vorliegende Erfindung angeht, ist die Entladeschutzeinheit 32 mit einem zusätzlichen Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 versehen, der selektiv entweder an den Knoten a, b, c oder d angeschlossen ist. Deshalb kann das Knotensignal irgendeines der Knoten a bis d der Steuereinheit 38 als Interrupt-Signal zur Auslösung des nicht maskierbaren Interrupts an der Steuereinheit zugeführt werden.
9 zeigt eine andere Entladeschutzeinheit, die ein Interrupt-Signal entsprechend der vorliegenden Erfindung bereitstellt. Diejenigen Teile, die identisch mit dem Schaltkreiskomponenten sind, wie sie mit Bezug auf 8 beschrieben wurden, werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine Beschreibung davon erübrigt sich.
Wie in 9 dargestellt, unterscheidet sich die in 9 dargestellte Entladeschutzeinheit von der vorangehenden beschriebenen, in 8 dargestellten Entladeschutzeinheit dadurch, dass ein zusätzliches Gleichrichterelement 82 – z.B. eine Diode – zwischen dem Knoten b und dem Ausgangsanschlussknoten e der Entladeschutzeinheit 32 mit seiner Durchgangsrichtung zum Ausgangsknoten e der Entladeschutzeinheit 32 vorhanden ist.
Dieses zusätzliche Gleichrichterelement 82 erlaubt eine Erhöhung intrinsischer Sicherheit der Feldvorrichtung, welche dadurch bedingt ist, dass das zusätzliche Gleichrichterelement einen Entladeschutz von der Feldvorrichtung auf das intrinsisch sichere Feldbussegment unterstützt. Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 der Entladeschutzeinheit 32 an irgendeinen der im 9 dargestellten Knoten a bis e für eine Stromausfallerkennung angeschlossen sein.
10 zeigt nochmals eine andere Entladeschutzeinheit, die ein Interrupt-Signal entsprechend der vorliegenden Erfindung zur Verfügung stellt. Wiederum werden die Schaltkreiselemente, die vorangehend unter Berücksichtigung der 8 und 9 beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung erübrigt sich.
Die in 10 dargestellt Entladeschutzeinheit unterscheidet sich von der vorangehenden, in 9 dargestellten Entladeschutzeinheit dadurch, dass das zusätzliche Gleichrichterelement 82 über den Knoten b in den Zweig a-b und d-b der Vollwellengleichrichterbrücke verschoben wurde. Die in 10 dargestellte Entladeschutzeinheit 32 erreicht ein höheres Niveau des Entladeschutzes durch das Vorsehen von zusätzlichen Gleichrichterelementen 82-1, 82-2. Der Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 kann an irgendeinen Knoten a, b, c, oder d oder jeden weiteren internen Knoten angeschlossen sein, z.B. zwischen die Gleichrichterelemente 74/82-1 und/oder zwischen die Gleichrichterelemente 76/82-2.
11 zeigt nochmals eine andere Entladeschutzeinheit, welche ein Interrupt-Signal entsprechend der vorliegenden Erfindung bereitstellt. Die Schaltkreiselemente, die zu der vorangehend diskutierten Entladeschutzeinheit unter Berücksichtigung von 10 identisch sind, werden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Beschreibung erübrigt sich.
Die in 11 dargestellte Entladeschutzeinheit 32 unterscheidet sich von der in 10 dargestellten Entladeschutzeinheit dadurch, dass ein ersten Widerstand 84 mit einem zweiten Widerstand 86 in Reihe zwischen einer Leitung, die das Gleichrichterelement 74 und das Gleichrichterelement 82-1 und einer Leitung, welches das Gleichrichterelement 76 und das Gleichrichterelement 82-2 verbindet, angeschlossen sind.
Wie in 11 dargestellt, wird ein Signal an dem Netzwerkknoten 88 zwischen dem ersten Widerstand 84 und dem zweiten Widerstand 86 als Interrupt-Signal an dem Interrupt-Signalausgangsanschluss 62 genutzt. Im Betrieb erlauben die Widerstände 84 und 86 die Feststellung eines geeigneten Interrupt-Signalniveaus an dem Interrupt-Signalausgangsanschluss 62.
Während die obige vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung von Schaltplänen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Feldvorrichtung beschrieben wurden, soll darauf hingewiesen werden, dass die vorliegende Erfindung ganz klar auch durch das Betriebsverfahren einer Feldvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung in digitaler Weise unter Nutzung eines Mikrocontrollers implementiert werden kann. In diesem Fall kann die vorliegende Erfindung als ein Computerprogrammprodukt ausgeführt sein, welches direkt in den internen Speicher des Mikrocontrollers geladen werden kann, und welche Software-Code-Anteile zur Implementierung des vorliegenden Verfahrens umfasst.
Weiterhin ist es selbstverständlich, dass verschiedene andere Modifikationen dem Fachmann klar sind und von ihm leicht ausgeführt werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist nicht beabsichtigt, dass der Umfang der hieran anhängenden Ansprüche auf die voran stehende Beschreibung beschränkt ist. Vielmehr sollen die Ansprüche so verstanden werden, dass sie alle Merkmale der patentierbaren Neuheit, die in der vorliegenden Erfindung angelegt sind, umfassen. Darin eingeschlossen sind alle Merkmale, die vom Fachmann als gleichwertig und zur vorliegenden Erfindung gehörig angesehen werden.

Claims

Vorrichtung zur Überwachung eines Herstellungsprozesses und/oder zur Einstellung von Herstellungsprozessvariablen, mit a) einer Entladeschutzeinheit (32), die zur Bereitstellung eines Betriebsstromes von einem Steuerbus (10) an eine Feldvorrichtung (20, 22) an einen Steuerbus (10) angeschlossen ist, so dass die Entladeschutzeinheit (32) eine Entladung von Energie, die in der Feldvorrichtung (20, 22) gespeichert ist, über den Steuerbus (10) verhindert wird; b) eine Feldvorrichtungsteuereinheit (38) angepasst zur Steuerung des Betriebes einer Feldvorrichtung (20, 22) und versorgt mit dem Betriebsstrom von dem Steuerbus (10); wobei c) die Entladeschutzeinheit (32) mindestens zwei Gleichrichterelemente enthält, die mit identischen Durchlassrichtungen in den Strompfad des Betriebsstroms eingefügt sind, und dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung angepasst ist zur Bereitstellung entweder eines Eingangssignals oder eines Ausgangssignals von einem der ausgewählten Gleichrichterelemente als ein Interruptsignal an die Steuereinheit (38) zur Stromversorgungsfehlererkennung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschutzeinheit (32) ausgerüstet ist mit einem Interruptausgangssignalanschluss (62), der an einen Eingang oder einen Ausgang der ausgewählten Gleichrichterelemente angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Betriebsstrommodulationseinheit (34) enthält, die angepasst ist zur Veränderung eines effektiven Widerstandes, der durch die Feldvorrichtung (20, 22) gegenüber dem Steuerbus (10) dargestellt wird, wobei die Betriebsstrommodulationseinheit (34) in Reihe mit der Entladeschutzeinheit (32) zum Informationsaustausch durch Betriebsstrommodulation zu der/von der Feldvorrichtung (20, 22) unter Kontrolle des Steuereinheit (38) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromumwandlereinheit (36) in Reihe zwischen der Betriebsstrommodulationseinheit (34) und der Steuereinheit (38) zur Stromversorgung der Steuereinheit (38) und/oder der Stellglieder (46, 48) und/oder Sensoren der Feldvorrichtung (20, 22) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschutzeinheit (32) drei in Reihe verbundene Gleichrichterelemente (68, 70, 72) enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschutzeinheit (32) vier Gleichrichterelemente (74–80), die in einer Vollwellen-Gleichrichterbrücken-Netzwerktopolopie verbunden sind, enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschutzeinheit (32) weiterhin ein zusätzliches Gleichrichterelement (82) enthält, das an einen Brückenarmknoten (b) der Vollwellengleichrichterbrücke (74–80) als sein Eingang und an die Betriebsstrommodulationseinheit (34) als sein Ausgang angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschutzeinheit (32) sechs Gleichrichterelemente enthält, die in einer Vollwellen-Gleichrichterbrücken-Netzwerktopolopie verbunden sind, wobei die Vollwellengleichrichterbrücke einen ersten Knoten (a) und einen zweiten Knoten (d) aufweist, die an den Steuerbus (10) angeschlossen sind, und einen dritten Knoten (b), der an eine abwärts gerichtete Schaltkreiskomponente (34) der Feldvorrichtung angeschlossen ist, und einen vierten Knoten (c), der an Masse angeschlossen ist, wobei weiterhin ein erstes Gleichrichterelement (78), das eine erste Durchlassrichtung hat, zwischen dem ersten Knoten (a) und dem dritten Knoten (c) eingefügt ist, ein zweites Gleichrichterelement (80), das eine zweite Durchlassrichtung hat, zwischen dem vierten Knoten (c) und dem zweiten Knoten (d) eingefügt ist, ein drittes Gleichrichterelement (74) und ein viertes Gleichrichterelement (82-1) mit der zweiten Durchlassrichtung, die entsprechend zwischen dem ersten Knoten (a) und dem dritten Knoten (b) eingefügt sind, und ein fünftes Gleichrichterelement (76) und ein sechstes Gleichrichterelement (82-2) mit der ersten Durchlassrichtung, die entsprechend zwischen dem dritten Knoten (b) und dem zweiten Knoten (d) eingefügt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Widerstand (84) und ein zweiter Widerstand (86) in Reihe angeschlossen sind zwischen einer Leitung, die das dritte Gleichrichterelement (74) und das vierte Gleichrichterelement (82-1) verbindet und einer Leitung, die das fünfte Gleichrichterelement (76) und das sechste Gleichrichterelement (82-2) verbindet, und dass das Signal am Netzwerkknoten (88) zwischen dem ersten Widerstand (84) und dem zweiten Widerstand (86) als Interruptsignal am Interruptausgangssignalanschluss (62) genutzt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entladeschutzelement (66) in die Leitung (64) eingefügt ist, die den Interruptausgangssignalanschluss (62) und die Steuereinheit (38) verbindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gleichrichterelement (72–82-2) und/oder das Entladeschutzelemente (66) eine Diode ist.
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Überwachung eines Herstellungsprozesses und/oder zur Einstellung von Herstellungsprozessvariablen mit den folgenden Schritten: a) kontinuierliche Überwachung einer Spannung an einem Steuerbus (10), der an eine Feldvorrichtung (20, 22) über eine Entladeschutzeinheit angeschlossen ist, oder eines Betriebsstromes, der vom Steuerbus (102) zur Feldvorrichtung (20, 22) fließt; b) Erzeugung eines Stromversorgungsinterruptsignals, wenn die überwachte Spannung/Betriebsstrom unter einen vorbestimmten Schwellenwert (U_B,min) fällt; und c) Sicherung der internen Stati in der Feldvorrichtungssteuereinheit (38) bei einem Auftreten des Stromversorgungsinterruptsignals an der Feldvorrichtungsteuereinheit (38).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass interne Stati der Feldvorrichtungsteuereinheit (38) gesichert werden bis das Versorgungssignal der Feldvorrichtungsteuereinheit (38) unter einen zweiten Schwellwert (U_0,min) fällt oder alle internen Status-Daten gesichert sind.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldvorrichtungssteuereinheit (38) beim Auftreten des Stromversorgungsinterruptsignal die Stromverbraucher in der Vorrichtung zur Reduktion des Stromverbrauchs abschaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sichern der internen Stati nach einem vorbestimmten Prioritätsschema ausgeführt wird.