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Die
vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zum Parametrieren einer
Bodenstation zum Gegenstand, die versehen ist mit einer Antenne,
um Daten durch eine induktive RFID-Technologie mit elektronischen
Etiketten kontaktlos auszutauschen, einem Signalgebungsorgan und
elektronischen Schaltungen, wovon ein Speicher einen Parameter wie
beispielsweise eine Netzadresse enthält. Die Erfindung betrifft außerdem ein
System zum Parametrieren der Bodenstation.
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In
bestimmten Fertigungs- oder Bearbeitungsprozessen wird versucht,
die Produkte oder beweglichen Elemente zu identifizieren, um die
Verwaltung der Informationen, die mit diesen Produkten oder beweglichen
Elementen in Verbindung stehen, zu verfolgen. Ein bekanntes Verfahren
besteht darin, an jedem Produkt oder beweglichen Element mit Hilfe
eines elektronischen Etiketts Daten anzubringen und diese Informationen
mit verteilten Bodenstationen auszutauschen.
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Ein
RFID-Identifizierungssystem (im Deutschen "Identifizierung durch Funkfrequenz") wird derzeit verwendet,
um mit Hilfe einer Bodenstation Objekte zu identifizieren, die jeweils
ein elektronisches Identifizierungsetikett tragen. In Reichweite
der Lese-/Schreib-Station
tauscht das elektronische Etikett mit der Station verschiedene Informationen
wie beispielsweise Identifizierungsinformationen oder Informationen,
die mit den laufenden Fertigungsprozessen in Verbindung stehen,
aus.
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Die
Bodenstationen führen
einen Dialog mit einer Automatisierungsanlage (Daten-Server in dem Netz),
die sich im Allgemeinen innerhalb des Bodennetzes wie etwa MODBUS,
FIPIO und dergleichen befindet. In einem Identifizierungssystem
des RFID-Typs umfasst jede Station eine Antenne, die ein Magnetfeld
erzeugt, das ermöglicht,
jedes elektronische Etikett, das sich in ihrer Reichweite bewegt, zu
versorgen und mit diesem gemäß einem
im Voraus definierten Kommunikationsprotokoll einen Dialog zu führen. Das
Etikett wird durch die von der Antenne der Station gesendete "Trägerwelle" versorgt. Die von
der Antenne des Etiketts aufgenommene Energie wird in elektrische
Energie transformiert, mit der die internen Schaltungen (Speicher,
Steuerschaltung, ...) dieses Etiketts versorgt werden, damit dieses
die Programme ausführt,
für die
es entworfen worden ist. Dieses elektronische Etikett speichert
Daten, führt
die von der Station ankommenden Befehle aus und sendet die geforderten
Daten zu der Station. Die Austauschprozedur umfasst mehrere Phasen, insbesondere:
Schicken von Energie, sobald das Etikett in der Reichweite der Bodenstation
ankommt, Schicken eines Identifizierungsbefehls durch die Bodenstation,
Schicken eines Lese-/Schreib-Befehls, Schreiben von Daten oder Lesen
von Daten.
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Der
kontaktlose Austausch von Daten erfolgt durch eine induktive Technologie,
die auf der Auswertung eines elektromagnetischen Signals (Trägerwelle)
mit mittlerer Frequenz basiert, um Informationen zwischen den Stationen
und den elektronischen Etiketten kontaktlos zu übertragen.
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Die
verschiedenen Bodenstationen werden innerhalb eines Automatisierungsnetzes
durch individuelle Adressen identifiziert. Derzeit erfolgt die Parametrierung
der Adressen jeder Bodenstation durch einen Knopf oder ein Codierrad,
der bzw. das in jeder Station implementiert ist (Dokument
EP 1 324 494 ) oder mit Hilfe
eines Endgeräts,
das die Bedienungsperson an jede der Stationen des Netzes anschließt.
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Das
Dokument
DE 196 01
511 C1 beschreibt ein Verfahren zum Parametrieren einer
Lesestation. Dieses Verfahren wird kontaktlos zwischen der Lesestation
und einer Karte ausgeführt,
die mit einem Personalcomputer durch eine serielle Verbindung verbunden
ist. Wenn sich die Karte in der Nähe der Station befindet, versorgt
das Magnetfeld der Station die Schaltungen der Karte, die ihrerseits
Parametrierungsdaten, die in dem Personalcomputer wiedergewonnen
werden, zu der Station schicken kann. In diesem Verfahren erfordert
die Parametrierung eine umfangreiche und teuere Infrastruktur.
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Die
Erfindung hat zum Ziel, eine einfache Lösung zum Parametrieren von
Bodenstationen im Rahmen kleiner Anwendungen zu schaffen. Sie ermöglicht die
Parametrierung beispielsweise der Netzadresse der Bodenstationen,
ohne dass eine Stellkomponente (Knopf oder Codierrad) in den Stationen
verwendet werden muss und ohne dass ein Endgerät an die Station oder an eine
externe Karte angeschlossen werden muss.
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Dieses
Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zum Parametrieren einer Bodenstation,
die versehen ist mit einer Antenne, um Daten durch eine induktive Technologie
mit elektronischen Etiketten kontaktlos auszutauschen, und mit elektronischen
Schaltungen, wovon ein Speicher wenigstens einen Parameter enthält, wobei
das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bodenstation
die folgenden Schritte ausführt:
- – Wiedererkennen
eines elektronischen Parametrierungsetiketts, wenn sich das elektronische
Parametrierungsetikett in der Reichweite der Antenne bewegt,
- – Initialisieren
des Parameters der Station zu dem Zeitpunkt, zu dem die Bodenstation
das elektronische Parametrierungsetikett wiedererkennt,
- – Bestimmen
des Parameters der Bodenstation in Abhängigkeit von der Zeit, zu der
das elektronische Parametrierungsetikett innerhalb der Reichweite
der Antenne bleibt, und Aussenden eines Signals mit Hilfe eines
Signalgebungsorgans, wenn eine Modifizierung des Parameters der
Bodenstation erfolgt.
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Gemäß der Erfindung
besteht die Bestimmung des Parameters darin, den Parameter mit einer im
Voraus definierten Frequenz zu inkrementieren, solange das elektronische
Parametrierungsetikett in der Reichweite der Antenne bleibt. Hierzu
enthält
das Signalgebungsorgan eine Leuchtdiode, die bei jeder Inkrementierung
des Parameters einen Lichtblitz aussendet.
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Gemäß der Erfindung
besteht das Verfahren außerdem
darin, mit Hilfe des Signalgebungsorgans eine Anzahl von Signalen
auszusenden, die dem Parameter der Bodenstation, der im Speicher
gespeichert ist, entspricht, sobald sich das elektronische Parametrierungsetikett
nicht mehr in der Reichweite der Antenne der Bodenstation befindet.
Das Signalgebungsorgan enthält
beispielsweise eine Leuchtdiode, die in regelmäßigen Intervallen eine Anzahl
von Lichtblitzen aussendet, die gleich dem im Speicher gespeicherten
Parameter der Bodenstation ist.
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Gemäß der Erfindung
erfolgt der Schritt des Wiedererkennens des elektronischen Parametrierungsetiketts
nach dem Anlegen der Spannung an die Bodenstation, indem ein elektronisches
Parametrierungsetikett in die Reichweite ihrer Antenne gebracht
wird.
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Das
Ziel wird außerdem
durch ein System zum Parametrieren einer Bodenstation erreicht,
die versehen ist mit einer Antenne und mit elektronischen Schaltungen,
wovon ein Speicher dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Parameter
zu halten und die durch eine induktive Technologie mit elektronischen
Etiketten Daten kontaktlos austauschen können. Das System ist dadurch
gekennzeichnet, dass es ein elektronisches Parametrierungsetikett
enthält und
dass die Bodenstation Mittel zum Wiedererkennen des elektronischen
Parametrierungsetiketts, Mittel zum Bestimmen des Parameters in
Abhängigkeit von
der Zeit, zu der das elektronische Parametrierungsetikett in der
Reichweite der Antenne bleibt, und ein Signalgebungsorgan, das ein
Signal aussenden kann, wenn eine Modifizierung des Parameters der Bodenstation
erfolgt, enthält.
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Gemäß der Erfindung
initialisieren die Bestimmungsmittel den Parameter der Bodenstation, wenn
das elektronische Parametrierungsetikett in der Reichweite der Antenne
ankommt.
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Gemäß der Erfindung
inkrementieren die Bestimmungsmittel nach der Initialisierung den
Parameter der Bodenstation mit einer im Voraus definierten Frequenz,
solange das elektronische Parametrierungsetikett innerhalb der Reichweite
der Antenne bleibt. Das Signalgebungsorgan enthält dann eine Leuchtdiode, die
bei jeder Inkrementierung des Parameters der Bodenstation einen
Lichtblitz aussendet.
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Gemäß der Erfindung
kann das Signalgebungsorgan eine Anzahl von Signalen aussenden, die
dem Parameter der Bodenstation entspricht, der in dem Speicher gespeichert
ist, sobald sich das elektronische Parametrierungsetikett nicht
mehr in der Reichweite der Antenne befindet.
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Das
Signalgebungsorgan enthält
eine Leuchtdiode, die in regelmäßigen Intervallen
eine Anzahl von Lichtblitzen aussendet, die gleich dem gespeicherten
Parameter der Bodenstation ist.
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Gemäß der Erfindung
werden die Wiedererkennungsmittel bei jedem Anlegen der Spannung
an die Bodenstation betrieben.
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Gemäß der Erfindung
ist der zu aktualisierende Parameter beispielsweise eine Adresse,
die die Bodenstation innerhalb eines Kommunikationsnetzes wie beispielsweise
eines Automatisierungsnetzes identifiziert.
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Weitere
Merkmale und Vorteile werden anhand der folgenden genauen Beschreibung
deutlich, die auf eine beispielhaft gegebene Ausführungsform Bezug
nimmt, die in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist, worin:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Systems zum Identifizieren von Etiketten,
die mit einer Automatisierungsanlage verbunden ist, darstellt; und
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2 ein
Funktionsschema eines Systems zum Parametrieren einer Bodenstation
des Identifizierungssystems von 1 ist.
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Das
in 1 gezeigte System enthält Bodenstationen St1, St2,
die jeweils versehen sind mit einer externen Antenne An1, An2 und
durch eine induktive Technologie des RFID-Typs Daten mit elektronischen
Etiketten Et1, Et2, die mit Speichern ausgerüstet sind, die Daten speichern,
kontaktlos austauschen können.
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Die
elektronischen Etiketten Et1, Et2 sind vom RFID-Typ und an Produkten
oder beweglichen Elementen des zu leitenden oder zu steuernden Prozesses
befestigt und bewegen sich nach und nach innerhalb der Reichweite
der Bodenstationen wie etwa St1, St2.
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Jede
Bodenstation St führt
mit der Automatik PLC (Daten-Server in dem Netz) im Allgemeinen
innerhalb des Bodennetzes wie etwa MODBUS, FIPIO oder dergleichen
einen Dialog.
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Die
Antenne An1, An2 der Station St1, St2 erzeugt ein Magnetfeld, das
ermöglicht,
jedes elektronische Etikett Et1, Et2, das sich in ihrer Reichweite bewegt,
zu versorgen, und ermöglicht
der Station St1, St2, mit diesem einen Dialog zu führen. Jede
Bodenstation St1, St2 enthält
Verbinder 2, 3, 4 (2), die
den Anschluss der Versorgung, den Anschluss an das Netz und den
Anschluss an eine Schaltkonsole oder an eine Datenverarbeitungsstation
wie etwa einen PC ermöglichen.
Ein weiterer Verbinder ermöglicht
den Anschluss der Antenne An1, An2, die entweder wie in den Zeichnungen
gezeigt von der Station getrennt sein kann oder aber in die Station
integriert sein kann. Die Station St1, St2 enthält einen Speicher M (2)
und elektronische Schnittstellenschaltungen mit den Eingangs-/Ausgangs-Verbindern 2, 3, 4 und
mit der Antenne.
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Der
kontaktlose Datenaustausch erfolgt durch eine induktive Technologie,
die auf der Auswertung eines elektromagnetischen Signals (Trägerwelle)
mit mittlerer Frequenz für
die kontaktlose Übertragung
von Informationen zwischen den Stationen und den elektronischen
Etiketten basiert.
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Die
verschiedenen Bodenstationen St1, St2 werden durch Parameter und
insbesondere beispielsweise durch individuelle Adressen innerhalb des
Bodennetzes identifiziert.
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Wie
in 2 gezeigt ist, kann die Adresse einer Bodenstation
St innerhalb des Netzes mit Hilfe eines bestimmten Etiketts parametriert
werden, das aus einem elektronischen Parametrierungsetikett EP (im
Folgenden Parametrierungsetikett genannt) gebildet sein kann, das
einen ähnlichen
Aufbau wie ein herkömmliches elektronisches
Identifizierungsetikett Et1, Et2 hat. Falls die Bodenstation St
innerhalb des Netzes adressiert werden soll, ist ein Parametrierungsetikett
EP das erste Etikett, das nach dem Anlegen der Spannung der Bodenstation
St präsentiert wird.
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Wie
mit einem elektronischen Identifizierungsetikett erfolgt der Datenaustausch
zwischen der Bodenstation St und dem Parametrierungsetikett EP kontaktlos
durch eine induktive Technologie, die auf der Auswertung eines elektromagnetischen
Signals (Trägerwelle)
mit mittlerer Frequenz basiert. Dieser Technologietyp ist im Stand
der Technik bekannt und bildet nicht den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung.
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Das
Parametrierungsetikett EP enthält
eine Antenne 5, die eine Oszillatorschaltung LC und eine elektronische
Schaltung 6 aufweist, die ihrerseits insbesondere einen
Speicher 60 und Datenverarbeitungsmittel 61 enthält, um die von der Bodenstation St
geschickten Anforderungen zu interpretieren und um die geforderten
Informationen zu senden. Das Parametrierungsetikett EP wird durch
die von der Antenne An einer Bodenstation St ausgesendete "Trägerwelle" versorgt, sobald
es innerhalb der Grenzen der Reichweite der Bodenstation St ankommt.
Die von der Antenne 5 des Parametrierungsetiketts EP aufgenommene
Energie wird in elektrische Energie transformiert, um die internen
elektronischen Schaltungen 6 des Parametrierungsetiketts
EP zu versorgen. Das Parametrierungsetikett EP speichert Daten, führt die
von der Bodenstation St kommenden Befehle aus und sendet die geforderten
Daten zu der Bodenstation St.
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Der
Speicher 60, der in dem Parametrierungsetikett EP enthalten ist,
ist zum Zweck der Veranschaulichung ein Speicher in RAM-, EEPROM- oder
FERAM-Technologie, der beispielsweise in verschlüsselter Form einen eindeutigen
Identifizierer, Kommunikationsparameter, einen Identifizierercode als
Parametrierungsetikett EP und eventuell Nutzungsparameter oder Dienstbefehle
von der Bodenstation St speichert.
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Die
Austauschprozedur zwischen der Bodenstation St und dem Parametrierungsetikett
EP enthält
mehrere Phasen, insbesondere:
- – Schicken
von Energie, sobald ein Parametrierungsetikett in der Reichweite
einer Bodenstation St ankommt,
- – Schicken
eines Befehls, um das Parametrierungsetikett EP zu identifizieren
und um zu antworten, durch die Bodenstation St, wobei ein eindeutiger
Identifizierer geschickt wird,
- – Auffordern
der Bodenstation St, dass sie die Kommunikationsparameter, die zwischen
der Bodenstation St und dem Parametrierungsetikett EP eingesetzt
werden, wiedergewinnt.
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Außerdem muss
das Parametrierungsetikett EP, um die Netzadresse einer Bodenstation
St zu parametrieren, das erste Etikett sein, das innerhalb der Reichweite
der Antenne An der Bodenstation St nach dem Anlegen der Spannung
präsentiert
wird. Bei jedem Anlegen der Spannung verifiziert die Bodenstation
St somit, ob das erste Etikett, das hier präsentiert wird, ein herkömmliches
elektronisches Etikett Et1, Et2 oder ein Adressenparametrierungsetikett
EP ist. Die Bodenstation St schickt eine Anforderung, um den Identifizierungscode
des präsentierten
Etiketts wiederzugewinnen, und betreibt Wiedererkennungsmittel,
um dieses Etikett zu identifizieren.
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Wenn
beim Anlegen der Spannung eine Bodenstation St das erste Etikett
als ein Adressenparametrierungsetikett EP identifiziert, initialisiert
sie ihre Adresse bei 0 und lädt
ein Programm zum Parametrieren ihrer Netzadresse.
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Entsprechend
diesem Parametrierungsprogramm bestimmt die Bodenstation St die
Adresse unter Verwendung eines Zählers
und eines Taktgebers. Die Bodenstation St inkrementiert daher den
Zähler in
Abhängigkeit
von der Aufenthaltszeit des Parametrierungsetiketts EP in der Reichweite
ihrer Antenne An. Der Zähler
wird beispielsweise nach jeder Sekunde, die das Parametrierungsetikett
EP in der Reichweite der Antenne An verbringt, um 1 inkrementiert. Bei
jeder Inkrementierung sendet die Bodenstation St von einem Signalgebungsorgan
ein Signal aus. Das Signalgebungsorgan enthält beispielsweise eine Anzeigeleuchte 1 mit
Leuchtdiode (oder "LED"), die bei jeder
Inkrementierung leuchtet, oder ein Signalhorn, das bei jeder Inkrementierung
einen Ton ausgibt, oder beispielsweise eine Anzeige des LCD-Typs.
Die in der Bodenstation St parametrierte Adresse entspricht daher
beispielsweise der endgültigen
Anzahl von Blitzen, die von der Anzeigeleuchte 1 ausgesendet
werden, solange sich das Parametrierungsetikett EP vor der Antennen
An der Station St aufhält.
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Wenn
das Parametrierungsetikett EP aus der Reichweite der Antenne An
der Bodenstation St herausgenommen wird, hält der Anwender die Inkrementierung
der Adresse an. Der letzte Wert, den der Zähler angenommen hat, wird dann
in seinem Speicher M gespeichert, um die parametrierte Netzadresse
für die
Bodenstation St zu bilden.
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Die
Bedienungsperson kann die parametrierte Adresse durch Aussenden
im Echobetrieb einer Anzahl von schnellen Blitzen, die gleich dieser
gespeicherten Adresse ist, zu der Leuchtdioden-Anzeigeleuchte 1 oder
zu einer anderen Anzeigeleuchte verifizieren. Diese Echoblitze haben
beispielsweise eine Farbe, die von jener, die in der Inkrementierungsphase
ausgesendet werden, verschieden ist.
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Erfindungsgemäß können verschiedene
Parameter in jeder Bodenstation St aktualisiert werden, indem mehrere verschiedene
Parametrierungsetiketten EP verwendet werden, wobei jedes der Etiketten bei
der Aktualisierung eines bestimmten Parameters der Bodenstation
St betroffen ist. In diesem Fall weist jedes Parametrierungsetikett
EP einen unterschiedlichen Identifizierungscode auf, der von der
Bodenstation St wiedererkannt wird, die in Abhängigkeit dieses Codes ein bestimmtes
Parametrierungsprogramm lädt.
Die verschiedenen Parametrierungsprogramme arbeiten in Abhängigkeit
von der Zeit, zu der sich das Parametrierungsetikett EP innerhalb
der Reichweite der Antenne An der Station St befindet.
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Gemäß der Erfindung
können
diese verschiedenen Parametrierungsetiketten, die die Aktualisierung
verschiedener Parameter der Station St ermöglichen, auch in demselben
Parametrierungsetikett physikalisch angeordnet sein. Dieses Parametrierungsetikett
enthält
dann mehrere Zonen, wovon jede bei der Aktualisierung eines Parameters
in der Station St betroffen ist. Die Präsentation einer Zone des Parametrierungsetiketts
in der Reichweite der Antenne An der Bodenstation St hat das Laden
des entsprechenden Aktualisierungsprogramms in die Station zur Folge.
Jede Zone ist beispielsweise mit einer Oszillatorschaltung LC und
mit einer zugeordneten elektronischen Schaltung 6 versehen,
während in
einer Abwandlung das Parametrierungsetikett eine gemeinsame Oszillationsschaltung
und eine gemeinsame elektronische Schaltung aufweisen kann. In diesem
Fall enthält
dann das Parametrierungsetikett Mittel, die dem Anwender ermöglichen,
den Parameter zu wählen,
den er in der Bodenstation St aktualisieren möchte, um zu der Bodenstation
St den Identifizierungscode zu schicken, der dem zu ladenden Parametrierungsprogramm
entspricht.
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Die
Erfindung bildet daher ein einfaches, schnelles und praktisches
System mit verringerten Kosten, um eine Bodenstation St in einem
Automatisierungsnetz zu parametrieren.
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Das
Parametrierungssystem gemäß der Erfindung
kann verwendet werden, um andere Parameter als die Netzadresse einer
Bodenstation St und insbesondere den Typ des zu verwendenden Netzprotokolls
oder Funktionscodes zu konfigurieren.