EP4168863A1 - Technik zum verarbeiten und austauschen von signalen zwischen feldgerät und steuerung - Google Patents

Technik zum verarbeiten und austauschen von signalen zwischen feldgerät und steuerung

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Publication number
EP4168863A1
EP4168863A1 EP21719662.5A EP21719662A EP4168863A1 EP 4168863 A1 EP4168863 A1 EP 4168863A1 EP 21719662 A EP21719662 A EP 21719662A EP 4168863 A1 EP4168863 A1 EP 4168863A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal processing
plc
processing module
field device
electrical signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21719662.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix Schulte
Benjamin Klimmek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Publication of EP4168863A1 publication Critical patent/EP4168863A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/04—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/04—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/04—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors

Definitions

  • the invention relates to the processing and exchange of electrical signals between at least one field device and a programmable logic controller (PLC).
  • PLC programmable logic controller
  • a signal processing module for processing the electrical signals and a system for exchanging the electrical signals are provided.
  • the field devices include, for example, sensors and actuators.
  • the sensors transmit input signals that represent the status of process variables to the controller.
  • the actuators receive output signals from the controller and take measures to influence the process variables.
  • Controllers with fixed input and output capabilities can be connected directly to field devices. More flexibility and functionality can be achieved by means of signal processing modules (for example I / O cards), which process the signals in the signal path between the field device and the controller.
  • signal processing modules for example I / O cards
  • Document EP 3 149550 A1 describes an I / O interposer system for processing an I / O signal which is transmitted between an I / O field device and a controller.
  • the system includes a base, an interposer circuit carrier (ie, an I / O card), and an electrical connector.
  • the electrical connector is attached to the base with a first connector half (ie a slot) and to the interposer with a second connector half.
  • Circuit carrier attached.
  • the first and second connector halves are optionally engageable with one another to attach the interposer circuit carrier to the base.
  • the greater flexibility and functionality is associated with greater maintenance costs and additional sources of error when setting up or upgrading for the first time. For example, you must ensure that the correct I / O card is installed in the correct slot. For example, if one of the I / O cards is defective, it must be identified in the control cabinet and replaced.
  • the invention is therefore based on the object of providing a technique for processing and exchanging signals between at least one field device and a controller which reduces or prevents the set-up and maintenance effort conventionally associated with flexible functionality.
  • a first aspect relates to a signal processing module for processing electrical signals exchanged between at least one field device and a programmable logic controller (PLC).
  • the signal processing module comprises a first connection component which is designed to connect the signal processing module with the at least one field device and the PLC in an electrically conductive manner.
  • the signal processing module comprises a communication component which is designed to send information signals to the PLC.
  • the signal processing module also includes a signal processing Component which is designed to process the electrical signals exchanged between the at least one field device and the PLC according to a functional scope of the signal processing module, the information signals indicating the functional scope.
  • the PLC can determine whether a (for example, functional) correct or sufficient one Signal processing module is available.
  • a process controlled by the PLC when a process controlled by the PLC is changed or expanded (which is implemented, for example, by means of the at least one field device), it can be determined whether this process can be carried out by means of the functions of the signal processing module according to the scope of functions.
  • the PLC can check a sequence control of the process step by step to ensure that a function required in each step is included in the specified scope of functions.
  • the PLC (for example in a system for exchanging the electrical signals between the at least one field device and the PLC) can be electrically conductively connected to several second connection components and, based on the specified scope of functions, check whether the signal processing module has its first Connection component is electrically conductively connected to the correct second connec tion component.
  • the (preferably processed) electrical signals from the signal processing component can be sent to the PLC by means of the communication component (preferably via the first connection component).
  • the electrical signals (preferably to be processed) can be sent from the PLC by means of the communication component (preferably via the first connection component) are received and passed to the Signalver kau component.
  • the communication component can provide a serial interface to the PLC (for example on the control-side portion of the first connection component).
  • the PLC can provide a corresponding serial interface to the signal processing module (for example at the port of the PLC that is electrically connected to the second connection component).
  • both the electrical signals and the information signals can be exchanged via the serial interfaces connected to one another by means of the first and second connection components.
  • the communication component and / or the signal processing component can be designed to send the information signals indicating the functional scope.
  • the information signals indicating the range of functions can be sent (preferably to the PLC) in response to the electrically conductive connection (for example the first connection component with a corresponding second connection component to the PLC) and / or in response to the electrically conductive connection of the signal processing module to the PLC and / or in response to a request for the scope of functions received from the PLC (for example wirelessly or via the first connection component).
  • the electrically conductive connection can include, for example, bringing the first connection component into contact with a second connection component.
  • the electrical signals can include one or more values (for example an actual value in the input signal or a setpoint value in the output signal) and / or can be used to transmit one or more values.
  • the values can relate to process variables.
  • the at least one field device can be part of a (for example manufacturing or process engineering) system and / or a technical device in the field of automation technology, for example that can be used or can be used in an automation process.
  • the PLC can be briefly referred to as a controller.
  • the PLC can be an automation controller.
  • the at least one field device can be arranged remotely from the PLC.
  • the at least one field device can be remotely controlled by means of the electrical signals from the PLC.
  • the processing of the electrical signals can include, for example, converting and / or evaluating the electrical signals.
  • the at least one field device can comprise an actuator and / or a sensor.
  • the actuator can be an actuator or a valve.
  • the field device can comprise a sensor and / or the field device and / or the signal processing component can comprise a measuring transducer.
  • the measuring transducer can be designed to convert an input variable received from the sensor into an output variable in accordance with a fixed relationship.
  • the range of functions can determine the transmitter.
  • the scope of functions can indicate whether a measuring transducer is present and / or whether the measuring transducer is a measuring transducer, a measuring amplifier and / or a measuring converter.
  • the PLC can be a controller for controlling and / or regulating the at least one field device, for example an automation process.
  • the PLC can, for example, read out information from the field devices and / or send the control commands to the field devices. Furthermore, the PLC can process the information and / or control commands on the basis of, for example, a user program.
  • the PLC can be controlled and / or read from another PLC and / or control room.
  • the control room can include a further PLC, which can be designed to control and / or read out the PLC. Reading out can include reading out the exchanged electrical signals and / or status reports from the signal processing modules.
  • the first connection component can be an electrical connection component with a plurality of electrical contacts. As an alternative or in addition, the first connection component can be a connector half, for example a socket, a built-in plug or a contact strip.
  • the first connection component can (for example, to exchange the electrical signals between the signal processing module and the PLC) be designed to electrically and / or mechanically connect the signal processing module to a connection component (also: second connection component) corresponding to the first connection component.
  • a connection component also: second connection component
  • the second connection component can be a connector half, for example a socket, a built-in plug or a slot.
  • the communication component can be designed to send and / or receive the electrical signals and / or the information signals between the signal processing module and the PLC.
  • the communication component can be designed to transmit the electrical signals and / or the information signals between the signal processing module and a control center, for example via the PLC.
  • the electrical signals and / or the information signals can be transmitted from the signal processing module and the PLC to the control center.
  • the communication component can be designed to send the information signals indicating the functional scope in response to the electrically conductive connection by means of the first connection component, and / or the electrically conductive connection of the signal processing module to the PLC, and / or via the first connection component from the PLC to send the request for the scope of functions received.
  • the information signals can also be sent via the first connection component together with the electrical signals, for example by means of a serial data transmission.
  • the information signals can be transmitted to the PLC via a (for example separate) electrical conductor, an optical conductor and / or a radio signal.
  • the communication component can be designed to send the information signals to the PLC via the first connection component and / or a wireless interface.
  • the communication component can comprise a wireless interface (for example a radio interface) and / or a wired interface, preferably to the first connection component and / or to the communication with the PLC.
  • the first connection component can be arranged on an edge of the signal processing module and / or can be plugged or plugged together for an electrically conductive connection with a second connection component of a system comprising the PLC.
  • the signal processing module can (for example, depending on the scope of functions) be designed to process analog and / or digital electrical signals, preferably electrical signals having logic levels and / or the modulated electrical signals.
  • the analog electrical signals can, for example, have a stepless, continuous and / or smooth voltage curve or current curve, where the analog signals have a continuous curve.
  • the digital electrical signals can (for example with regard to voltage or current) have edges, one or more discrete levels and / or a stepped profile.
  • the logic signal can correspond to a specified signal shape, for example a transistor-transistor logic (TTL).
  • TTL transistor-transistor logic
  • the digital electrical signals can have discrete Fourier components.
  • the modulated electronic signal can comprise a carrier frequency or one or more subcarrier frequencies.
  • the functional scope of the signal processing module can correspond to a functional or internal structure of the signal processing module.
  • the scope of functions can be determined and / or designed, for example, by programming and / or circuitry.
  • the signal processing component can comprise an electrical circuit (for example discrete or integrated).
  • the signal processing component can be designed to carry out a function (for example a signal conversion) in accordance with the scope of functions.
  • the signal processing component can have a digital signal processor or a microcontroller in order to execute and / or control the functional scope of the signal processing component.
  • the signal processing module (for example the signal processing component) can comprise a circuit for galvanic isolation (also: isolation circuit or isolation level) of the electrical signals exchanged between the communication component and the signal processing component.
  • a circuit for galvanic isolation also: isolation circuit or isolation level
  • an isolating circuit can be provided between a field-side portion of the first connection component (or a field connection of the signal processing module) and the signal processing component (or the communication component).
  • the signal processing module can process (for example process, convert and / or map) the electrical signals, which are exchanged between the at least one field device and the PLC, depending on or according to the respective scope of functions.
  • the signals exchanged can include incoming and / or outgoing signals.
  • an incoming signal can be transmitted from the at least one field device to the signal processing module (preferably via the field-side portion of the first connection component).
  • the signal transmitted to the signal processing module can be processed by the signal processing component of the signal processing module according to the scope of functions.
  • the processed electrical signal can be transmitted from the signal processing module to the PLC (preferably via a control-side portion of the first connection component).
  • the signal processing module and / or the communication components transmit the functional scope to the PLC by means of the information signals, for example so that the PLC can make settings on a port of the PLC that is electrically connected to the second connection component and / or control processes in the automation process that are dependent on the signal processing module (For example, if the signal processing module fails or has an error).
  • the signal processing module can send the information signals to the PLC when the signal processing module is connected to the PLC.
  • an outgoing signal can be transmitted from the PLC to the signal processing module (preferably via the control-side portion of the first connection component).
  • the signal processing module processes the signal according to the functional scope by means of the signal processing component of the signal processing module.
  • the processed signal is transmitted from the signal processing module to the at least one field device (preferably via the field-side portion of the first connection component).
  • the signal processing module can comprise an energy supply component (or energy component for short).
  • the energy supply component can be designed to supply the signal processing module with electrical energy.
  • the electrical energy of the energy supply component can for example be provided by an external energy source (ie outside the signal processing module, for example an energy component of the system) and / or by an internal energy source (ie an energy source of the signal processing module).
  • the external energy source can, for example, transmit the energy to the energy supply component via the first connection component.
  • the internal energy source can be, for example, a storage device for electrical energy, which can optionally be charged from an external energy source, preferably for an uninterruptible power supply.
  • the signal processing module can comprise a digital input (Dl), a digital output (DO), an analog input (AI) and / or an analog output (AO), preferably on the field-side portion of the first connection component (or the field connection) .
  • the DI can be an input for acquiring and / or processing digital electrical signals.
  • the DO can be an output for processing and / or outputting digital electrical signals.
  • the AI can be an input for detecting and / or processing analog electrical signals.
  • the AO can be an output for processing and / or outputting analog electrical signals.
  • the functional scope of the signal processing module can include at least one of the following signal processing operations.
  • a first signal processing comprises converting an electrical signal detected by the at least one field device to an electrically conductive connected Dl of the PLC through the first connection component.
  • a second signal processing comprises converting an electrical signal detected by the first connection component from a digital DO of the PLC to the at least one field device.
  • a third signal processing includes converting an electrical signal detected by the at least one field device to an AI of the PLC that is electrically conductively connected by the first connection component.
  • a fourth signal processing includes converting an electrical signal captured by the first connection component from an AO of the PLC to the at least one field device.
  • a fifth signal processing includes providing a digital DI to the at least one field device, which is designed to detect the electrical signals of the at least one field device.
  • a sixth signal processing includes providing a DO for the at least one field device, which is designed to output the electrical signals to the at least one field device.
  • a seventh signal processing includes providing an AI to the at least one field device, which is designed to detect the electrical signals of the at least one field device.
  • An eighth signal processing includes providing an AO to the at least one field device, which AO is designed to output the electrical signals to the at least one field device.
  • the range of functions can include at least two alternative states of the signal processing of the signal processing module.
  • the communication component and / or the processing component can be designed to receive control signals from the PLC via the first connection component.
  • the control signals can specify a state of the alternative states.
  • the signal processing component can also be designed to accept the predetermined state of the signal processing.
  • the two alternative states can be, for example, the provision of a Dl and a DO or the provision of an AI and an AO.
  • the PLC can switch between the two alternative states using the control signals, for example.
  • control signals can be designed to control the signal processing module.
  • the control signals can control a function of the signal processing module depending on the scope of functions.
  • the control signals can, for example, activate or deactivate a function depending on the scope of the function.
  • the functionality of the signal processing module can be unchangeable.
  • the PLC can be designed to detect the functional scope by means of the information signals and to output an error message (for example to the control center) in the event of a functional scope that is unsuitable for a sequence control stored in the PLC.
  • the information signals can include at least one of the following identifiers.
  • a signal processing module identifier can indicate the signal processing module or (for example, uniquely) identify it.
  • a connection component identifier can indicate the first connection component of the signal processing module.
  • a connection status identifier can indicate a status of the electrically conductive connection between the signal processing module and the PLC.
  • a functional scope identifier can indicate the functional scope.
  • An operating state identifier can be an operating state of processing the electrical Signals and / or an operating state of the signal processing module indicated.
  • An application identifier can indicate an application (for example, compatible with the signal processing module) of the electrical signals and / or a device type (compatible with the signal processing module, for example) of the at least one field device.
  • a signal form identifier can indicate a signal form of the electrical signals (for example between the signal processing module and the at least one field device).
  • the signal processing module identifier can clearly indicate or determine the signal processing module.
  • each signal processing module can have a serial number, an address or an identifier for its serial interface.
  • connection component identifier can include, for example, an identifier, a technical structure and / or a function of the first connection component.
  • the functional scope identifier can include, for example, an identifier for describing the functional scope and / or an identifier for the selected functional scope.
  • the operating state identifier can, for example, indicate an identifier for a function of one of the components of the signal processing module and / or an identifier for an error (for example an error code) in the signal processing module.
  • the first connection component and / or the communication component and / or the signal processing component can (for example, depending on the scope of functions) for unidirectional or bidirectional communication of the electrical signals, preferably with the PLC and / or the at least one field device.
  • the first connection component and / or the communication component and / or the signal processing component can be used for serial communication tion of the electrical signals and / or the information signals can be formed with the PLC.
  • both the electrical signals and the information signals can be exchanged with the PLC using the same communication component and / or the same serial interfaces.
  • the communication component can comprise a (for example separate or redundant) wireless interface for communication of the information signals.
  • the communication component and / or the signal processing component can be designed for periodic or continuous detection (for example receiving) and / or periodic or continuous processing and / or periodic or continuous transmission of the electrical signals.
  • the signal processing module can be designed for periodic or continuous acquisition of the electrical signals on the field-side portion of the first connection component.
  • the periodic or continuous detection can enable monitoring of the at least one field device.
  • Periodic or continuous recording can be technically referred to as monitoring.
  • a time profile of the electrical signals or one of the electrical signals can be recorded.
  • a second aspect relates to a system for exchanging electrical signals between at least one field device and a programmable logic controller (PLC).
  • the system includes the PLC, which provides at least one port for exchanging the electrical signals.
  • the system comprises at least two second connection components which are electrically connected to the at least one port of the PLC and which are each designed to electrically connect the PLC to a signal processing module according to the first aspect via its first connection component.
  • the PLC is designed to receive information signals from the signal processing modules and to transmit the electrical signals to the respective signal processing module via the at least two second connection components to exchange a functional scope of the respective signal processing module, the information signals from the respective signal processing module indicating the functional scope of the respective signal processing module.
  • Every second connection component can comprise a slot.
  • the electrically conductive connection can include inserting the first connection component (for example a contact strip) into the second connection component.
  • the system can furthermore include at least two of the signal processing modules, the first connection components of which are each electrically connected to a different one of the second connection components.
  • the signal processing modules can each be designed to send the information signal to the PLC and to process the electrical signals exchanged between the at least one field device and the PLC according to the functional scope of the respective signal processing module.
  • the PLC can also be designed to send control signals via the second connection component for controlling the respective signal processing module.
  • the scope of functions can include at least two alternative states of the processing of the electrical signals (i.e. at least two alternative states of the signal processing of the signal processing module).
  • the control signals can predetermine a state of the alternative states.
  • the information signals can include or indicate an identifier of the respective signal processing module.
  • each port can be a serial port.
  • the information signals can indicate an identifier of the respective signal processing module.
  • the at least one port provided by the PLC can comprise a serial port connected electrically with the at least two second connection components for exchanging the electrical signals.
  • the PLC can also be designed to use the electrical signals to exchange the at least two signal processing modules (100) via the serial port, the at least two signal processing modules being differentiated and / or addressed on the basis of their respective identification.
  • the electrical signals between the PLC and the at least two signal processing modules can be exchanged via the same serial port.
  • the exchange of the electrical signals can include time frames (also in technical terms: frames), for example, it can be divided into time frames.
  • the time frames can each include the identifier of the respective signal processing module, for example as the sender for a transmission from the signal processing module to the PLC or as a receiver for a transmission from the PLC to the signal processing module.
  • the PLC can provide at least two ports for transmitting the electrical signals.
  • Each of the ports can be uniquely connected to one of the at least two second connection components in an electrically conductive manner.
  • each of the at least two ports can be a serial port.
  • one port of the PLC can be connected in an electrically conductive manner to a different one of the at least two second connection components.
  • the PLC can also be designed to configure the port electrically conductively connected to the respective second connection component in response to the information signals from the at least two signal processing modules in accordance with the scope of functions specified via this port.
  • the PLC can also include a connection to a higher-level control center.
  • the PLC can be designed to send the electrical signals, the information signals and / or signals derived therefrom to the higher-level control center.
  • the PLC can be designed to receive instructions for controlling the processing of the electrical signals from the higher-level control center and to send control signals to one of the signal processing modules in accordance with the instructions.
  • the PLC can be designed to receive instructions for controlling the at least one field device from the higher-level control center and to send electrical signals to the at least one field device in accordance with the instruction.
  • the PLC can also be designed to determine a discrepancy between a functional scope or an identifier assigned to one of the second connection components and a functional scope or an identifier received via this second connection component in the information signals .
  • the PLC can also be designed to output an error message to the higher-level control center, for example in response to the discrepancy detected.
  • the at least one port of the PLC can be connected in an electrically conductive manner to an interface of a microprocessor of the PLC.
  • the microprocessor can be designed for example to execute a program code or a Com puterprogramm.
  • the microprocessor can have at least one computing unit.
  • the at least one port of the PLC can be connected in an electrically conductive manner to the control-side portion of the second connection component via back wiring (for example in a routing level of the system).
  • the back-wiring can include an electrical connection between the ports of the PLC and the second connection components, which cannot be changed by control signals from the PLC.
  • the second aspect can further comprise any feature disclosed in the context of the signal processing module according to the first aspect, or a feature corresponding to the system.
  • the electrical signals detected by the at least one field device can also be referred to as input signals (E signals).
  • the at least one field device (for example from the signal processing module)
  • the electrical signals output are also referred to as output signals (A signals).
  • the field-side electrical signals (for example the signals exchanged between the signal processing module and the at least one field device) are referred to as I / O signals.
  • the PLC can be implemented by a controller (for example with a microcontroller and / or a microprocessor).
  • An exemplary embodiment of the system for example its PLC, can communicate with a further (for example remote) exemplary embodiment of the system or an input / output rack (I / O rack).
  • the respective PLCs of two or more exemplary embodiments of the system can communicate over a digital bus or network.
  • the port can be an input and / or output of the PLC which is designed to receive or send the exchanged electrical signals.
  • the system can process the electrical signals by means of the signal processing module and thus forward them between the field device and a higher-level control center.
  • the signal processing module can forward and process the electrical signal between the field device and the port of the PLC.
  • the signal processing module can process the electrical signal as a function of the functional scope and thus make it available to the port and / or the field device.
  • 1 shows a schematic block diagram of a signal processing module for processing electrical signals from a field device for a PLC according to a first exemplary embodiment
  • 2 shows a schematic block diagram of a signal processing module for processing electrical signals exchanged between the field device and the PLC with an energy store according to a second embodiment
  • 3 shows a schematic block diagram of a system for exchanging electrical signals between field device and PLC according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of a system for exchanging electrical signals between field device and PLC according to a second exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a signal processing module (in short: module), generally designated by reference numeral 100, for processing electrical signals exchanged between a field device 120 and a programmable logic controller (PLC) 130.
  • the signal processing module 100 has a first connection component 102 for the electrically conductive connection of the signal processing module 100 to the PLC 130.
  • the module 100 comprises a communication component 104, which is designed to send information signals to the PLC 130 via the first connection component 102.
  • a signal processing component 106 of the module 100 is designed to process the at least one electrical signal in accordance with a functional scope of the signal processing module 100.
  • the signal processing component 106 is connected to the communication component 104 in an electrically conductive manner.
  • the signal processing component 106 preferably has a separating plane 106.1 and a controller 106.2, the separating plane 106.1 being galvanic isolation, for example by means of an optocoupler, in the signal path between see field device 120 and PLC 130 (for example between the communication component 104 and the signal processing in the signal processing component 106).
  • a controller 106.2 (for example a signal processor) of the signal processing component 106 is designed to process the electrical signal in accordance with the functional scope.
  • the signal processing module 100 has a connection 102.2 and / or 102.2 ′ (for example an input or an output) to the field device 120.
  • the connection 102.2 and / or 102.2 ' connects the signal processing component 106 in an electrically conductive manner to the field device 120.
  • the connection 102.2 and / or 102.2' can depend on the scope of functions and / or be adapted to the field device 120, for example with regard to a signal shape and / or a connector half.
  • the connection can be a field-side portion 102.2 of the first connection component 102 (for example part of a common connector half of the module 100) together with a control-side portion 102.1 of the first connection component 102.
  • the signal processing module 100 can comprise a separate field connection 102.2 ′.
  • the field device 120 can be connected directly to the module 100 via the separate field connection 102.2 ′.
  • the functional scope of the first exemplary embodiment of the module 100 shown schematically in FIG. 1 comprises a signal input (for short: input).
  • the control of the signal processing component can include an input circuit which, according to the scope of functions, detects the input signal of the field device, for example an analog-to-digital converter for an analog input (AI) to the field device 120.
  • the signal path between field device 120 and PLC 130 can include connection 102.2 and / or 102.2 ′ as a signal output (for short: output) to field device 120.
  • the scope of functions includes an output, for example an analog output (AO).
  • the first exemplary embodiment and the variant can be combined for bidirectional communication (ie for bidirectional exchange of the signals).
  • the part of the signal path between the communication component 104 and the PLC 130 have a serial data transmission.
  • the communication component 104 and / or the signal processing component 106 is designed to send the information signals during the electrically conductive connection of the first connection component 102 to the PLC 130.
  • the signal processing component 106 preferably controls the communication component 104 to send the information signals.
  • the signal processing module 100 has, for supplying at least the signal processing component 106, an energy component 108 which comprises a controller 108.1 and a parting plane 108.2.
  • the controller 108.1 is designed to provide at least the signal processing component 106 with an electrical supply energy for operation.
  • the separating plane 108.2 can provide galvanic separation, for example by means of a transformer, in the power path between an external energy source (or the controller 108.1) and at least the signal processing component 106.
  • the energy component 108 is supplied with energy by an energy component 312 which is external to the signal processing module 100.
  • the energy component 312 can be implemented in the aforementioned system.
  • the energy component 312 can be a switched-mode power supply.
  • FIG. 1 shows the direction of the exchange of the electrical signals and the processing (for example, conversion of the electrical signals) that are transmitted from the field device 120 to the PLC 130, is exemplary.
  • Unidirectional communication can exist between the communication component 104 and the PLC 130, for example.
  • the reverse direction of the exchange of electrical signals or bidirectional communication can be implemented.
  • FIG. 2 shows schematically a second exemplary embodiment of the module 100. The second exemplary embodiment can be a further development of the first exemplary embodiment shown schematically in FIG. 1.
  • the energy component 108 can furthermore comprise an energy store 108.3.
  • the energy store 108.3 is designed to supply at least the signal processing component 106 with the supply energy.
  • a bidirectional connection can exist between the communication component 104 and the PLC 130.
  • the bidirectional connection can use serial communication, for example an industrial transmission protocol.
  • the signal processing module 100 can be designed to receive control signals from the PLC 130 via the first connection component 102.
  • the signal processing module 100 can be designed as an interface for transmitting the electrical signals between the at least one field device 120 and the controls (i.e. the PLC) 130.
  • the signal processing module 100 can process standard signals from the PLC 130 and / or from the field device 120 (for example a sensor) (for example, convert them into one another).
  • the bidirectional connection can meet the requirements of an application with a safety integrity level (technically also “safety integrity level” or SIL).
  • SIL safety integrity level
  • the communication component 104 can comprise a wide variety of mechanisms for securing the connection or the communication.
  • the range of functions can include at least one of the following functions or applications: Analog Input (AI), Analog Output (AO), Digital Input (Dl), Digital output (DO), temperature measurements, vibration measurement methods, SA-FETY relays, relays or feed-through.
  • AI Analog Input
  • AO Analog Output
  • Dl Digital Input
  • DO Digital output
  • temperature measurements vibration measurement methods
  • SA-FETY relays relays or feed-through.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a system, generally designated by reference numeral 300, for exchanging the electrical signals between the field devices 120 and the PLC 130, and optionally for forwarding the electrical signals to a higher-level control center 330.
  • the system 300 includes the PLC 130, which provides at least one port 310 for exchanging the signals.
  • the system 300 comprises a second connection component 306, which is each electrically connected to the port 310 and is designed to connect a signal processing module 100 via a first connection component of the signal processing module 100 in an electrically conductive manner.
  • the signal processing module 100 is designed to process the electrical signals exchanged between the field devices 120 and the PLC 130 in accordance with a functional scope of the respective signal processing module 100.
  • the signal processing module 100 is designed to transmit an information signal to the PLC 130 via the first connection component 102 and the second connection component 306.
  • the PLC 130 is designed to, in response to the information signal, configure the port 310, which is electrically conductively connected to the respective second connection component 306, in accordance with the scope of functions.
  • the PLC 130 is designed to control the signal processing module 100 by means of control signals.
  • the system 300 has a field connection 304 which is designed to electrically conductively connect the at least one field device 120, preferably via the respective second connection component 306, to the respective signal processing module 100.
  • a module-side field connection 103 for the respective field device 120 can be provided on the respective signal processing module 100.
  • the field connection 304 (for example the input or output to the field device 120) and the second connection component 306 are preferably arranged in a routing level 302 of the system 300.
  • the field-side portion 102.2 of the first connection component 102 or the field-side portion 306.2 of the second connection component 306 can be electrically conductively connected to the field connection 304 of the system 300 to the field device 120 via the routing level 302 (preferably back wiring).
  • the system 300 has a control level 308, which has the PLC 130 and optionally an energy component 312.
  • the energy component is designed to provide supply energy to at least the PLC 130 and / or the signal processing module 100.
  • the system 300 has a communication connection between the PLC 130 and an external PLC 320, which can access the PLC 130 in a controlling manner and / or which is controlled by the PLC 130 and / or which is redundant (for example for a failure of the PLC 130) is provided.
  • the signal processing module 100 can transmit a unique identifier to the PLC 130, preferably in the information signals. This identifier can enable the PLC 130 to detect whether a signal processing module 100 and / or which signal processing module 100 has been plugged into the respective second connection component 306 and / or which range of functions the respective signal processing module 100 has.
  • the PLC 130 can be designed to output the functional scope specified in the information signals as information, for example on a local screen on the PLC 130 or via a web page generated by the PLC 130 that can be called up via a network connection.
  • the PLC 130 can transmit the specified scope of functions to the control center 330, so that the control center 330 reports this when controlling a process.
  • the control center 330 reports this when controlling a process.
  • the signal processing module 100 can be taken into account as a function of its functional scope when determining a control program for the PLC 130.
  • the determination of the control program can be carried out automatically and / or manually by means of the control center 330.
  • the system 300 and / or the process carried out by the system 300 can be optimized.
  • the identifier can be transmitted by means of a serial electrical signal.
  • the transmission can also take place via a wired communication interface and / or via a wireless communication interface.
  • the identifier can be designed to transmit at least the functional scope and / or an identification feature of the signal processing module 100 to the PLC 130, the transmission taking place when the first connection component is connected to the second connection component.
  • the identifier can be an identifier of the port 310, the first connection component 102, the second connection component 306, an identifier of the functional scope (for example, for the function as AI, AO, Dl or DO), an identifier for the configuration of the signal processing module 100 (for example for the subsequent adaptation of the configuration), and / or an identification feature of a malfunction or functional restriction of the signal processing module 100.
  • the identifier can in particular simplify operation and / or commissioning, since the system 300 or the PLC 130 provides information from the signal processing module 100. Furthermore, the signal processing module 100 can transmit a functional status in connection with the processing of the electrical signal, for example a so-called “online” status. Alternatively or in addition, the system 300 or the PLC 130 can configure an energy management of the energy component 312 on the basis of the identifier.
  • the identifier can include an identification feature for the energy consumption. Furthermore, such an energy curve can be determined over a period of time. Furthermore, maintenance of the signal processing module 100, the system 300 and / or the PLC 130 can be planned in an advantageous manner by means of the identifier.
  • a system 300 for forwarding electrical signals between field devices 120 and a higher-level control center 330 can be adapted and specifically developed in an advantageous manner.
  • a configuration and / or calibration of the signal processing module 100 can be performed and / or adapted by the control room 330 and / or PLC 130.
  • an operating status of the signal processing module 100 can be recorded by the control room 330 and / or the PLC 130.
  • the operating status can include the operating hours of the signal processing module 100, error monitoring of the signal processing module 100, monitoring of the electrical signals, monitoring of the maintenance intervals of the signal processing module 100 and / or predictive maintenance of the signal processing module 100.
  • the field devices 120 can be controlled and / or configured (for example by processing the electrical signals in the signal processing module 100 and / or by the PLC 130) using signals from an industrial field bus (for example signals from a “Highway Addressable Remote Transducer” or HART).
  • an industrial field bus for example signals from a “Highway Addressable Remote Transducer” or HART.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of the system 300 in which the back-wiring of the routing level 302 includes a one-to-one assignment between ports 310 and second connection components 306, FIG Exchange via a common serial bus determines which of the signal processing modules 100 is addressed.
  • exemplary embodiments can provide a signal processing module that can meet the various requirements of the customer in the field of automation of processes.
  • a configuration effort and / or a maintenance effort of a system in the area of the automation of processes can be reduced.
  • First connection component preferably contact strip 102
  • PLC Programmable logic controller
  • Second connection component preferably slot 306
  • Control center also: control room
  • Connection to the control center preferably network connection 332

Landscapes

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Abstract

Eine Technik zum Verarbeiten und Austauschen von Signalen zwischen einem Feldgerät und einer speicherprogrammierbaren Steuerung, SPS, (130; 320) ist beschrieben. Gemäß einem Aspekt der Technik umfasst ein Signalverarbeitungsmodul (100) zum Verarbeiten der ausgetauschten elektrischen Signalen eine erste Verbindungskomponente (102; 102.1, 102.2, 102.2'), um das Signalverarbeitungsmodul (100) mit dem mindestens einen Feldgerät (120) und der SPS (130; 320) elektrisch leitend zu verbinden, eine Kommunikationskomponente (104), um Informationssignale an die SPS (130; 320) zu senden, und eine Signalverarbeitungskomponente (106), um die zwischen dem mindestens einen Feldgerät (120) und der SPS (130; 320) ausgetauschten elektrischen Signale gemäß einem Funktionsumfang des Signalverarbeitungsmoduls (100) zu verarbeiten. Die Informationssignale den Funktionsumfang angeben.

Description

Technik zum Verarbeiten und Austauschen von Signalen zwischen Feldgerät und Steuerung
Die Erfindung betrifft das Verarbeiten und Austauschen elektrischer Signale zwi- sehen mindestens einem Feldgerät und einer speicherprogrammierbaren Steue rung (SPS). Insbesondere sind ein Signalverarbeitungsmodul zum Verarbeiten der elektrischen Signale und ein System zum Austauschen der elektrischen Sig nale bereitgestellt.
Die Prozessindustrie setzt Steuerungs- und Regelungstechnik ein, um bei Moder- nisierungsmaßnahmen von bestehenden Anlagen oder zur schnelleren Errichtung von Neuanlagen die Zeit und damit die Kosten der Umsetzung zu reduzieren. Hier bei sind Anlagen zur Verarbeitung von Öl und Gas nur exemplarische Beispiele.
Diese Einsatzgebiete erfordern Signale zwischen mindestens einem Feldgerät und einer Steuerung schnell und einfach auszutauschen und zu verarbeiten. Zu den Feldgeräten gehören beispielsweise Sensoren und Aktoren. Die Sensoren übertragen Eingangssignale, welche den Zustand von Prozessgrößen darstellen, an die Steuerung. Die Aktoren empfangen Ausgangssignale von der Steuerung und führen Maßnahmen zur Beeinflussung der Prozessgrößen aus.
Steuerungen mit festen Eingabe- und Ausgabe-Fähigkeiten (E/A-Fähigkeiten) können direkt an Feldgeräte angeschlossen werden. Mehr Flexibilität und Funkti onalität ist mittels Signalverarbeitungsmodulen (beispielsweise E/A-Karten) er reichbar, welche die Signale im Signalpfad zwischen dem Feldgerät und der Steu erung verarbeiten.
Das Dokument EP 3 149550 A1 beschreibt dazu ein E/A-Interposer-System zum Verarbeiten eines E/A-Signals, das zwischen einer E/A-Feldvorrichtung und einer Steuerung übertragen wird. Das System umfasst eine Basis, einen Interposer- Schaltungsträger (d.h. eine E/A-Karte) und einen elektrischen Verbinder. Der elektrische Verbinder ist mit eine ersten Verbinderhälfte (d.h. einem Steckplatz) an der Basis befestig und mit einer zweiten Verbinderhälfte an dem Interposer- Schaltungsträger befestigt. Die erste und die zweite Verbinderhälfte sind wahl weise miteinander in Eingriff bringbar, um den Interposer-Schaltungsträger an der Basis anzubringen.
Herkömmlicherweise ist die größere Flexibilität und Funktionalität jedoch mit ei nem größeren Wartungsaufwand und zusätzlichen Fehlerquellen bei einer Erst einrichtung oder Umrüstung verbunden. Beispielsweise muss sichergestellt sein, dass die richtige E/A-Karte im richtigen Steckplatz angebracht ist. Beispielsweise muss bei einem Defekt einer der E/A-Karten diese im Schaltschrank identifiziert und ausgetauscht werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Technik zum Verarbeiten und Austauschen von Signalen zwischen mindestens einem Feldgerät und einer Steuerung bereitzustellen, welche den herkömmlicherweise mit flexibler Funktio nalität verbundenen Einrichtungs- und Wartungsaufwand reduziert oder verhin dert.
Die Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung, die wahlweise miteinander kombinierbar sind, sind im Folgenden unter teilweiser Bezugnahme auf die beigefügten Zeich nungen offenbart.
Ein erster Aspekt betrifft ein Signalverarbeitungsmodul zum Verarbeiten zwischen mindestens einem Feldgerät und einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ausgetauschten elektrischen Signale. Das Signalverarbeitungsmodul um fasst eine erste Verbindungskomponente, die dazu ausgebildet ist, das Signalver arbeitungsmodul mit dem mindestens einen Feldgerät und der SPS elektrisch lei tend zu verbinden. Ferner umfasst das Signalverarbeitungsmodul eine Kommuni kationskomponente, die dazu ausgebildet ist, Informationssignale an die SPS zu senden. Das Signalverarbeitungsmodul umfasst ferner eine Signalverarbeitungs- komponente, die dazu ausgebildet ist, die zwischen dem mindestens einen Feld gerät und der SPS ausgetauschten elektrischen Signale gemäß einem Funktion sumfang des Signalverarbeitungsmoduls zu verarbeiten, wobei die Informations signale den Funktionsumfang angeben. Bei einem Ausführungsbeispiel kann, indem die Kommunikationskomponente die Informationssignale an die SPS sendet, welche den Funktionsumfang der Verar beitung des zwischen dem mindestens einen Feldgerät und der SPS ausge tauschten elektrischen Signale angeben, die SPS feststellen, ob ein (beispiels weise funktionell) richtiges oder ausreichendes Signalverarbeitungsmodul vorhan- den ist.
Beispielsweise kann bei einer Änderung oder Erweiterung eines von der SPS ge steuerten Prozesses (der beispielsweise mittels des mindestens einen Feldgeräts umgesetzt wird) festgestellt werden, ob dieser Prozess mittels der Funktionen des Signalverarbeitungsmoduls gemäß dem Funktionsumfang ausführbar ist. Alterna- tiv oder ergänzend kann die SPS eine Ablaufsteuerung des Prozesses schritt weise dahingehen überprüfen, dass eine in jedem Schritt erforderliche Funktion vom angegebenen Funktionsumfang umfasst ist.
Bei demselben Ausführungsbeispiel oder einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die SPS (beispielsweise in einem System zum Austauschen der elektrischen Signale zwischen dem mindestens einen Feldgerät und der SPS) mit mehreren zweiten Verbindungskomponenten elektrisch leitend verbunden sein und aufgrund des angegeben Funktionsumfangs überprüfen, ob das Signalverarbeitungsmodul über dessen erste Verbindungskomponente mit der richtigen zweiten Verbin dungskomponente elektrisch leitend verbunden ist. Die (vorzugsweise verarbeiteten) elektrischen Signale von der Signalverarbei tungskomponente können mittels der Kommunikationskomponente (vorzugsweise über die erste Verbindungskomponente) an die SPS gesendet werden. Alternativ oder ergänzend können die (vorzugsweise zu verarbeitenden) elektrischen Sig nale von der SPS mittels der Kommunikationskomponente (vorzugsweise über die erste Verbindungskomponente) empfangen und an die Signalverarbeitungskom ponente geleitet werden.
Die Kommunikationskomponente kann (beispielsweise am steuerseitigen Anteil der ersten Verbindungskomponente) eine serielle Schnittstelle zur SPS bereitstel len. Die SPS kann (beispielsweise an dem mit der zweiten Verbindungskompo nente elektrisch leitend verbunden Port der SPS) eine korrespondierende serielle Schnittstelle zum Signalverarbeitungsmodul bereitstellen. Beispielsweise können über die mittels der ersten und zweiten Verbindungskomponente miteinander ver bundenen seriellen Schnittstellen sowohl die elektrischen Signale als auch die In formationssignale ausgetauscht werden.
Die Kommunikationskomponente und/oder die Signalverarbeitungskomponente kann dazu ausgebildet sein, die den Funktionsumfang angebenden Informations signale zu senden. Die den Funktionsumfang angebenden Informationssignale können (vorzugsweise an die SPS) gesendet werden in Reaktion auf das elektrisch leitende Verbinden (beispielsweise der ersten Verbindungskomponente mit einer korrespondierenden zweiten Verbindungskomponente zur SPS) und/o der in Reaktion auf das elektrisch leitende Verbinden des Signalverarbeitungsmo duls mit der SPS und/oder in Reaktion auf eine (beispielsweise drahtlos oder über die erste Verbindungskomponente) von der SPS erhaltene Anforderung des Funk tionsumfangs. Hierin kann das elektrisch leitende Verbinden beispielsweise ein In- Kontakt-Bringen der ersten Verbindungskomponente mit einer zweiten Verbin dungskomponente umfassen.
Die elektrischen Signale können einen oder mehrere Werte (beispielsweise einen Ist-Wert im Eingangssignal oder einen Soll-Wert im Ausgangssignal) umfassen und/oder zum Übertragen von einem oder mehreren Werten verwendet werden. Die Werte können Prozessgrößen betreffen.
Das mindestens eine Feldgerät kann Teil einer (beispielsweise fertigungstechni schen oder verfahrenstechnischen) Anlage sein und/oder eine technische Einrich tung im Bereich der Automatisierungstechnik sein, beispielsweise die in einem Automatisierungsprozess eingesetzt oder einsetzbar sein. Die SPS kann kurz als Steuerung bezeichnet werden. Die SPS kann eine Auto matisierungssteuerung sein.
Das mindestens eine Feldgerät kann entfernt von der SPS angeordnet sein. Bei spielsweise kann das mindestens eine Feldgerät mittels der elektrischen Signale von der SPS ferngesteuert sein.
Das Verarbeiten der elektrischen Signale kann beispielsweise ein Umwandeln und/oder Auswerten der elektrischen Signale umfassen.
Das mindestens eine Feldgerät kann einen Aktor und/oder einen Sensor umfas sen. Beispielsweise kann der Aktor ein Stellglied oder ein Ventil sein. Beispiels weise kann das Feldgerät einen Sensor umfassen, und/oder das Feldgerät und/o der die Signalverarbeitungskomponente einen Messumformer umfassen. Der Messumformer kann dazu ausgebildet sein, eine vom Sensor erhaltene Eingangs größe entsprechend einer festen Beziehung in eine Ausgangsgröße umzuformen. Der Funktionsumfang kann den Messumformer bestimmen. Beispielsweise kann der Funktionsumfang angeben, ob ein Messumformer vorhanden ist und/oder ob der Messumformer ein Messwandler, ein Messverstärker und/oder ein Messumsetzer ist.
Die SPS kann eine Steuerung zum Steuern und/oder Regeln des mindestens ei nen Feldgeräts sein, beispielsweise eines Automatisierungsprozesses. Dabei kann die SPS beispielsweise Informationen von den Feldgeräten auslesen und/o der Steuerbefehle an die Feldgeräte übersenden. Ferner kann die SPS auf Grund lage beispielsweise eines Anwenderprogrammes die Informationen und/oder Steuerbefehle verarbeiten. Alternativ oder ergänzend kann die SPS von einerwei teren SPS und/oder Leitwarte angesteuert und/oder ausgelesen werden. Dabei kann die Leitwarte eine weitere SPS umfassen, welche zum Steuern und/oder Auslesen der SPS ausgebildet sein kann. Das Auslesen kann ein Auslesen der ausgetauschten elektrischen Signale und/oder von Statusmeldungen der Signal- verarbeitungsmodule umfassen. Die erste Verbindungskomponente kann eine elektrische Verbindungskompo nente mit einer Vielzahl elektrischer Kontakte sein. Alternativ oder ergänzend kann die erste Verbindungskomponente eine Steckverbinderhälfte, beispielsweise eine Buchse, ein Einbaustecker oder eine Kontaktleiste sein.
Die erste Verbindungskomponente kann (beispielsweise zum Austausch der elektrischen Signale zwischen dem Signalverarbeitungsmodul und der SPS) dazu ausgebildet sein, das Signalverarbeitungsmodul mit einer mit der ersten Verbin dungskomponente korrespondierenden Verbindungskomponente (auch: zweite Verbindungskomponente) elektrisch und/oder mechanisch zu verbinden. Alterna tiv oder ergänzend kann die zweite Verbindungskomponente eine Steckverbinder hälfte, beispielsweise eine Buchse, ein Einbaustecker oder ein Steckplatz sein.
Die Kommunikationskomponente kann zum Senden und/oder Empfangen der elektrischen Signale und/oder der Informationssignale zwischen dem Signalverar beitungsmodul und der SPS ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Kommunikationskomponente dazu ausgebildet sein, die elektrischen Signale und/oder die Informationssignale zwischen dem Signalverarbeitungsmodul und ei ner Leitstelle zu übertragen, beispielsweise über die SPS. Die elektrischen Signale und/oder die Informationssignale können vom Signalverarbeitungsmodul und der SPS an die Leitstelle übertragen werden.
Die Kommunikationskomponente kann dazu ausgebildet sein, die den Funktions umfang angebenden Informationssignale in Reaktion auf das elektrisch leitende Verbinden mittels der ersten Verbindungskomponente, und/oder das elektrisch lei tende Verbinden des Signalverarbeitungsmoduls mit der SPS, und/oder eine über die erste Verbindungskomponente von der SPS erhaltene Anforderung des Funk tionsumfangs zu senden.
Die Informationssignale können ebenfalls über die erste Verbindungskomponente zusammen mit den elektrischen Signalen, beispielsweise mittels einer seriellen Datenübertragung, gesendet werden. Alternativ oder ergänzend können die Infor mationssignale über einen (beispielsweise separaten) elektrischen Leiter, einen optischen Leiter und/oder ein Funksignal an die SPS übertragen werden. Die Kommunikationskomponente kann dazu ausgebildet sein, die Informations signale an die SPS über die erste Verbindungskomponente und/oder eine draht lose Schnittstelle zu senden. Die Kommunikationskomponente kann eine draht lose Schnittstelle (beispielsweise eine Funkschnittstelle) und/oder eine drahtge- bundene Schnittstelle, vorzugsweise zur ersten Verbindungskomponente und/o der zur Kommunikation mit der SPS, umfassen.
Die erste Verbindungskomponente kann an einer Kante des Signalverarbeitungs moduls angeordnet sein und/oder zur elektrisch leitenden Verbindung mit einer zweiten Verbindungskomponente eines die SPS umfassenden Systems zusam- mengesteckt oder zusammensteckbar sein.
Das Signalverarbeitungsmodul kann (beispielsweise nach Maßgabe des Funkti onsumfangs) dazu ausgebildet sein, analoge und/oder digitale elektrische Signale zu verarbeiten, vorzugsweise Logikpegel aufweisende elektrische Signale und/o der modulierte elektrische Signale. Die analogen elektrischen Signale können beispielsweise einen stufenlosen, kon tinuierlichen und/oder glatten Spannungsverlauf oder Stromverlauf aufweisen, wo bei die analogen Signale einen kontinuierlichen Verlauf aufweisen.
Die digitalen elektrischen Signale können (beispielsweise hinsichtlich Spannung oder Strom) Flanken, eine oder mehrere diskrete Pegel und/oder einen stufenför- migen Verlauf aufweisen. Das Logiksignal kann einer spezifizierte Signalform ent sprechen, beispielsweise einer Transistor-Transistor-Logik (TTL). Alternativ kön nen die digitalen elektrischen Signale diskrete Fourier-Komponenten aufweisen. Das modulierte elektronische Signal kann eine Trägerfrequenz oder eine oder mehrere Unterträgerfrequenzen umfassen. Der Funktionsumfang des Signalverarbeitungsmoduls kann einem funktionalen o- der internen Aufbau des Signalverarbeitungsmoduls entsprechen. Der Funktions umfang kann beispielsweise programmiertechnisch und/oder schaltungstechnisch bestimmt und/oder ausgebildet sein. Die Signalverarbeitungskomponente kann eine (beispielsweise disktrete oder in tegrierte) elektrische Schaltung umfassen. Die Signalverarbeitungskomponente kann zum Ausführen einer Funktion (beispielsweise einer Signalumsetzung) ge mäß dem Funktionsumfang ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Signalverarbeitungskomponente einen digitalen Signalprozessor oder einen Mik rocontroller aufweisen, um den Funktionsumfang der Signalverarbeitungskompo nente auszuführen und/oder zu steuern.
Alternativ oder ergänzend kann das Signalverarbeitungsmodul (beispielsweise die Signalverarbeitungskomponente) eine Schaltung zur galvanischen Trennung (auch: Trennschaltung oder Trennebene) der zwischen der Kommunikationskom ponente und der Signalverarbeitungskomponente ausgetauschten elektrischen Signale umfassen. Alternativ oder ergänzend kann eine Trennschaltung zwischen einem feldseitigen Anteil der ersten Verbindungskomponente (oder einem Feld anschluss des Signalverarbeitungsmoduls) und der Signalverarbeitungskompo nente (oder der Kommunikationskomponente) vorgesehen sein.
Das Signalverarbeitungsmodul kann in Abhängigkeit von oder gemäß dem jewei ligen Funktionsumfang die elektrischen Signale verarbeiten (beispielsweise aufar beiten, umsetzen und/oder abbilden), welche zwischen dem mindestens einen Feldgerät und der SPS ausgetauscht werden.
Die ausgetauschten Signale können eingehende und/oder ausgehende Signale umfassen.
Beispielsweise kann ein eingehendes Signal von dem mindestens einen Feldgerät zu dem Signalverarbeitungsmodul übertragen werden (vorzugsweise über den feldseitigen Anteil der ersten Verbindungskomponente). Das zum Signalverarbei tungsmodul übertragene Signal kann gemäß dem Funktionsumfang von der Sig nalverarbeitungskomponente des Signalverarbeitungsmoduls verarbeitet werden. Ferner kann das verarbeitete elektrische Signal von dem Signalverarbeitungsmo dul zur SPS übertragen werden (vorzugsweise über einen steuerseitigen Anteil der ersten Verbindungskomponente). Bei der Übertragung (beispielsweise als Teil einer seriellen Datenübertragung) kann das Signalverarbeitungsmodul und/oder die Kommunikationskomponente den Funktionsumfang mittels der Informations signale an die SPS übermitteln, beispielsweise so dass die SPS in Abhängigkeit des Funktionsumfangs Einstellungen an einem mit der zweiten Verbindungskom ponente elektrisch verbundenen Port der SPS vornehmen kann und/oder von dem Signalverarbeitungsmodul abhängige Abläufe im Automatisierungsprozess steu ern kann (beispielsweise bei einem Ausfall oder Fehlerfall des Signalverarbei tungsmoduls). Alternativ oder ergänzend kann das Signalverarbeitungsmodul die Informationssignale beim Verbinden des Signalverarbeitungsmoduls mit der SPS an die SPS senden.
Beispielsweise kann ein ausgehendes Signal von der SPS zu dem Signalverar beitungsmodul übertragen werden (vorzugsweise über den steuerseitigen Anteil der ersten Verbindungskomponente). Nach der Übertragung verarbeitet das Sig nalverarbeitungsmodul das Signal gemäß dem Funktionsumfang mittels der Sig nalverarbeitungskomponente des Signalverarbeitungsmoduls. Ferner wird das verarbeitete Signale von dem Signalverarbeitungsmodul zu dem mindestens ei nen Feldgerät übertragen (vorzugsweise über den feldseitigen Anteil der ersten Verbindungskomponente).
Weiterhin kann das Signalverarbeitungsmodul eine Energieversorgungskompo nente (oder kurz: Energiekomponente) umfassen. Die Energieversorgungskom ponente kann dazu ausgebildet sein, das Signalverarbeitungsmodul mit elektri scher Energie zu versorgen. Dabei kann die elektrische Energie der Energiever sorgungskomponente beispielsweise von einer externen Energiequelle (d.h. au ßerhalb des Signalverarbeitungsmoduls, beispielsweise einer Energiekompo nente des Systems) und/oder von einer internen Energiequelle (d.h. einer Ener giequelle des Signalverarbeitungsmoduls) bereitgestellt werden. Die externe Energiequelle kann beispielsweise die Energie über die erste Verbindungskompo nente an die Energieversorgungskomponente übertragen. Die interne Energie quelle kann beispielsweise ein Speicher für elektrische Energie sein, der optional von einer externen Energiequelle geladen werden kann, vorzugsweise zur unter brechungsfreien Stromversorgung. Das Signalverarbeitungsmodul kann gemäß dem Funktionsumfang einen digitalen Eingang (Dl), einen digitalen Ausgang (DO), einen analogen Eingang (AI) und/o der einen analogen Ausgang (AO) umfassen, vorzugsweise am feldseitigen Anteil der ersten Verbindungskomponente (oder dem Feldanschluss). Der Dl kann ein Eingang zum Erfassen und/oder Verarbeiten digitaler elektrischer Signale sein. Der DO kann ein Ausgang zum Verarbeiten und/oder Ausgeben von digitalen elektrischen Signalen sein. Der AI kann ein Eingang zum Erfassen und/oder Ver arbeiten von analogen elektrischen Signalen sein. Der AO kann ein Ausgang zum Verarbeiten und/oder Ausgeben von analogen elektrischen Signalen sein.
Der Funktionsumfang des Signalverarbeitungsmoduls kann mindestens eine der folgenden Signalverarbeitungen umfassen. Eine erste Signalverarbeitung umfasst ein Umsetzen eines vom mindestens einen Feldgerät erfassten elektrischen Sig nals auf einen durch die erste Verbindungskomponente elektrisch leitend verbun denen Dl der SPS. Eine zweite Signalverarbeitung umfasst ein Umsetzen eines durch die erste Verbindungskomponente von einem digitalen DO der SPS erfass ten elektrischen Signals auf das mindestens eine Feldgerät. Eine dritte Signalver arbeitung umfasst ein Umsetzen eines vom mindestens einen Feldgerät erfassten elektrischen Signals auf einen durch die erste Verbindungskomponente elektrisch leitend verbundenen AI der SPS. Eine vierte Signalverarbeitung umfasst ein Um setzen eines durch die erste Verbindungskomponente von einem AO der SPS er fassten elektrischen Signals auf das mindestens eine Feldgerät. Eine fünfte Sig nalverarbeitung umfasst ein Bereitstellen eines digitalen Dl zum mindestens einen Feldgerät, der dazu ausgebildet ist, die elektrischen Signale des mindestens einen Feldgeräts zu erfassen. Eine sechste Signalverarbeitung umfasst ein Bereitstellen eines DO zum mindestens einen Feldgerät, der dazu ausgebildet ist, die elektri schen Signale an das mindestens eine Feldgerät auszugeben. Eine siebte Signal verarbeitung umfasst ein Bereitstellen eines AI zum mindestens einen Feldgerät, der dazu ausgebildet ist, die elektrischen Signale des mindestens einen Feldge räts zu erfassen. Eine achte Signalverarbeitung umfasst ein Bereitstellen eines AO zum mindestens einen Feldgerät, der dazu ausgebildet ist, die elektrischen Signale an das mindestens eine Feldgerät auszugeben. Der Funktionsumfang kann mindestens zwei alternative Zustände der Signalver arbeitung des Signalverarbeitungsmoduls umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Kommunikationskomponente und/oder die Verarbeitungskomponente dazu ausgebildet sein, über die erste Verbindungskomponente Steuersignale von der SPS zu empfangen. Die Steuersignale können einen Zustand der alternativen Zustände vorgeben. Die Signalverarbeitungskomponente kann ferner dazu aus gebildet sein, den vorgegebenen Zustand der Signalverarbeitung anzunehmen.
Die zwei alternativen Zustände können beispielsweise das Bereitstellen eines Dl und eines DO oder das Bereitstellen eines AI und eines AO sein. Die SPS kann beispielsweise mittels der Steuersignale zwischen den zwei alternativen Zustän den umschalten.
Alternativ oder ergänzend können die Steuersignale zum Steuern des Signalver arbeitungsmoduls ausgebildet sein. Die Steuersignale können eine Funktion des Signalverarbeitungsmoduls in Abhängigkeit des Funktionsumfangs steuern. Die Steuersignale können beispielsweise eine Funktion in Abhängigkeit des Funktion sumfangs aktivieren oder deaktivieren.
Alternativ kann der Funktionsumfang des Signalverarbeitungsmoduls unveränder lich sein. Die SPS kann dazu ausgebildet sein, den Funktionsumfang mittels der Informationssignale zu erfassen und bei einem für eine in der SPS gespeicherten Ablaufsteuerung ungeeigneten Funktionsumfang eine Fehlermeldung (beispiels weise an die Leitstelle) auszugeben.
Die Informationssignale, beispielsweise die Angabe des Funktionsumfangs, kann mindestens eine der folgenden Kennungen umfassen. Eine Signalverarbeitungs modul-Kennung kann das Signalverarbeitungsmodul angeben oder (beispiels weise eindeutig) identifizieren. Eine Verbindungskomponenten-Kennung kann die erste Verbindungskomponente des Signalverarbeitungsmoduls angeben. Eine Verbindungszustands-Kennung kann einen Zustand der elektrisch leitenden Ver bindung zwischen dem Signalverarbeitungsmodul und der SPS angeben. Eine Funktionsumfangs-Kennung kann den Funktionsumfang angeben. Eine Betriebs- zustands-Kennung kann einen Betriebszustand des Verarbeitens der elektrischen Signale und/oder einen Betriebszustand des Signalverarbeitungsmoduls ange ben. Eine Anwendungs-Kennung kann eine (beispielsweise mit dem Signalverar beitungsmodul kompatible) Anwendung der elektrischen Signale und/oder einen (beispielsweise mit dem Signalverarbeitungsmodul kompatiblen) Gerätetyp des mindestens einen Feldgeräts angeben. Eine Signalform-Kennung kann eine Sig nalform der elektrischen Signale (beispielsweise zwischen Signalverarbeitungs modul und dem mindestens einen Feldgerät) angeben.
Die Signalverarbeitungsmodul-Kennung kann das Signalverarbeitungsmodul ein deutig angeben oder bestimmen. Beispielsweise kann jedes Signalverarbeitungs- modul eine Seriennummer, eine Adresse oder eine Kennung seiner seriellen Schnittstelle aufweisen.
Die Verbindungskomponenten-Kennung kann beispielsweise eine Kennung, ei nen technischen Aufbau und/oder eine Funktion der ersten Verbindungskompo nente umfassen. Die Funktionsumfangs-Kennung kann beispielsweise eine Kennung zur Beschrei bung des Funktionsumfangs und/oder eine Kennung zum ausgewählten Funkti onsumfang umfassen.
Die Betriebszustands-Kennung kann beispielsweise eine Kennung zu einer Funk tion einer der Komponenten des Signalverarbeitungsmoduls angeben und/oder eine Kennung zu einem Fehler (beispielsweise einen Fehlercode) des Signalver arbeitungsmoduls umfassen.
Die erste Verbindungskomponente und/oder die Kommunikationskomponente und/oder die Signalverarbeitungskomponente kann (beispielsweise nach Maß gabe des Funktionsumfangs) zur unidirektionalen oder bidirektionalen Kommuni- kation der elektrischen Signale, vorzugsweise mit der SPS und/oder dem mindes tens einen Feldgerät, ausgebildet sein.
Die erste Verbindungskomponente und/oder die Kommunikationskomponente und/oder die Signalverarbeitungskomponente können zur seriellen Kommunika- tion der elektrischen Signale und/oder der Informationssignale mit der SPS aus gebildet sein. Beispielsweise können sowohl die elektrischen Signale als auch die Informationssignale mittels derselben Kommunikationskomponente und/oder den selben seriellen Schnittstellen mit der SPS ausgetauscht werden.
Optional kann die Kommunikationskomponente eine (beispielsweise separate o- der redundante) drahtlose Schnittstelle zur Kommunikation der Informationssig nale umfassen.
Die Kommunikationskomponente und/oder die Signalverarbeitungskomponente kann zum periodischen oder kontinuierlichen Erfassen (beispielsweise Empfan gen) und/oder periodischen oder kontinuierlichen Verarbeiten und/oder periodi schen oder kontinuierlichen Senden der elektrischen Signale ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Signalverarbeitungsmodul zum periodischen oder konti nuierlichen Erfassen der elektrischen Signale am feldseitigen Anteil der ersten Verbindungskomponente ausgebildet sein.
Das periodische oder kontinuierliche Erfassen kann eine Überwachung des min destens einen Feldgeräts ermöglichen. Das periodische oder kontinuierliche Er fassen kann fachsprachlich als Monitoring bezeichnet werden. Beispielsweise kann ein zeitlicher Verlauf der elektrischen Signale oder eines der elektrischen Signale erfasst werden.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein System zum Austauschen elektrischer Signale zwi schen mindestens einem Feldgerät und einer speicherprogrammierbaren Steue rung (SPS). Das System umfasst die SPS, die mindestens einen Port zum Aus tauschen der elektrischen Signale bereitstellt. Ferner umfasst das System min destens zwei zweite Verbindungskomponenten, die mit dem mindestens einen Port der SPS elektrisch leitend verbunden sind und die jeweils dazu ausgebildet sind, die SPS mit einem Signalverarbeitungsmodul gemäß dem ersten Aspekt über dessen erste Verbindungskomponente elektrisch leitend zu verbinden. Die SPS ist dazu ausgebildet, Informationssignale von den Signalverarbeitungsmodu len zu empfangen und über die mindestens zwei zweiten Verbindungskomponen ten die elektrischen Signale mit dem jeweiligen Signalverarbeitungsmodul gemäß einem Funktionsumfang des jeweiligen Signalverarbeitungsmoduls auszutau schen, wobei die Informationssignale vom jeweiligen Signalverarbeitungsmodul den Funktionsumfang des jeweiligen Signalverarbeitungsmoduls angeben.
Jede zweite Verbindungskomponente kann einen Steckplatz umfassen. Das elektrisch leitende Verbinden kann ein Einstecken der ersten Verbindungskompo nente (beispielsweise einer Kontaktleiste) in die zweite Verbindungskomponente umfassen.
Das System kann ferner mindestens zwei der Signalverarbeitungsmodule umfas send, deren erste Verbindungskomponenten jeweils mit einer anderen der zweiten Verbindungskomponenten elektrisch leiten verbunden sind. Die Signalverarbei tungsmodule können jeweils dazu ausgebildet sein, das Informationssignal an die SPS zu senden und die zwischen dem mindestens einen Feldgeräte und der SPS ausgetauschten elektrischen Signale gemäß dem Funktionsumfang des jeweili gen Signalverarbeitungsmoduls zu verarbeiten. Die SPS kann ferner dazu ausgebildet sein, Steuersignale über die zweite Verbin dungskomponente zum Steuern des jeweiligen Signalverarbeitungsmoduls zu senden. Beispielsweise kann der Funktionsumfang mindestens zwei alternative Zustände des Verarbeitens der elektrischen Signale (d.h. mindestens zwei alter native Zustände der Signalverarbeitung des Signalverarbeitungsmoduls) umfas- sen. Die Steuersignale können einen Zustand der alternativen Zustände vorge ben.
Die Informationssignale können eine Kennung des jeweiligen Signalverarbei tungsmoduls umfassen oder angeben. Alternativ oder ergänzend kann jeder Port ein serieller Port sein. Die Informationssignale können eine Kennung des jeweiligen Signalverarbei tungsmoduls angeben. Der von der SPS bereitgestellte mindestens eine Port kann einen mit den mindestens zwei zweiten Verbindungskomponenten elektrisch lei tend verbundenen seriellen Port zum Austauschen der elektrischen Signale um fassen. Die SPS kann ferner dazu ausgebildet sein, die elektrischen Signale mit den mindestens zwei Signalverarbeitungsmodulen (100) über den seriellen Port auszutauschen, wobei die mindestens zwei Signalverarbeitungsmodule anhand ihrer jeweiligen Kennung differenziert und/oder adressiert sind.
Beispielsweise können die elektrischen Signale zwischen der SPS und den min- destens zwei Signalverarbeitungsmodulen über denselben seriellen Port ausge tauscht werden. Der Austausch der elektrischen Signale kann Zeitrahmen (fach sprachlich auch: Frames) umfassen, beispielsweise in Zeitrahmen zeitlich unter teilt sein. Die Zeitrahmen können jeweils die Kennung des jeweiligen Signalverar beitungsmoduls umfassen, beispielsweise als Absender bei einer Übertragung vom Signalverarbeitungsmodul zur SPS oder als Empfänger bei einer Übertra gung von der SPS zum Signalverarbeitungsmodul.
Alternativ oder ergänzend kann die SPS mindestens zwei Ports zum Übertragen der elektrischen Signale bereitstellen. Jeder der Ports kann eineindeutig mit einer der mindestens zwei zweiten Verbindungskomponenten elektrisch leitend verbun- den sein. Optional kann jeder der mindestens zwei Ports ein serieller Port sein.
Jeweils ein Port der SPS kann mit jeweils einem anderen der mindestens zwei zweiten Verbindungskomponenten elektrisch leitend verbunden sein. Die SPS kann ferner dazu ausgebildet sein, in Reaktion auf die Informationssignale von den mindestens zwei Signalverarbeitungsmodulen den mit der jeweiligen zweiten Verbindungskomponente elektrisch leitend verbundenen Port entsprechend des über diesen Port angegeben Funktionsumfangs zu konfigurieren.
Die SPS kann ferner einen Anschluss zu einer übergeordneten Leitstelle umfas sen. Die SPS kann dazu ausgebildet sein, die elektrischen Signale, die Informati onssignale und/oder daraus abgeleiteter Signale an die übergeordnete Leitstelle zu senden. Alternativ oder ergänzend kann die SPS dazu ausgebildet sein, von der übergeordneten Leitstelle Anweisungen zur Steuerung der Verarbeitung der elektrischen Signale zu empfangen und Steuersignale gemäß den Anweisungen an eines der Signalverarbeitungsmodule zu senden. Alternativ oder ergänzend kann die SPS dazu ausgebildet sein, von der übergeordneten Leitstelle Anweisun gen zur Steuerung des mindestens einen Feldgeräts zu empfangen und elektri sche Signal gemäß der Anweisung an das mindestens eine Feldgerät zu senden.
Die SPS kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Abweichung zwischen einem Funktionsumfang oder einer Kennung, der bzw. die einer der zweiten Verbin dungskomponenten zugeordnet ist, und einem bzw. einer über diese eine zweite Verbindungskomponente empfangener Funktionsumfang bzw. empfangene Ken nung in den Informationssignalen festzustellen. Die SPS kann ferner dazu ausge bildet sein, beispielsweise in Reaktion auf die festgestellte Abweichung, eine Feh- lermeldung an die übergeordnete Leitstelle auszugeben.
Der mindestens eine Port der SPS kann mit einer Schnittstelle eines Mikroprozes sors der SPS elektrisch leitend verbunden sein. Der Mikroprozessor kann bei spielsweise zum Ausführen eines Programmcodes beziehungsweise eines Com puterprogramms ausgebildet sein. Ferner kann der Mikroprozessor wenigstens eine Recheneinheit aufweisen.
Alternativ oder ergänzend kann der mindestens eine Port der SPS über eine Rück verdrahtung (beispielsweise in einer Rangierebene des Systems) mit dem steuer seitigen Anteil der zweiten Verbindungskomponente elektrisch leitend verbunden sein. Optional kann die Rückverdrahtung eine durch Steuersignale der SPS un- veränderliche elektrische Verbindung zwischen den Ports der SPS und den zwei ten Verbindungskomponenten umfassen.
Der zweite Aspekt kann ferner ein jedes Merkmal, das im Kontext des Signalver arbeitungsmoduls gemäß dem ersten Aspekt offenbart ist, oder ein dem System entsprechendes Merkmal umfassen. In jedem Aspekt können die von dem mindestens einen Feldgerät (beispielsweise am Signalverarbeitungsmodul) erfassten elektrischen Signale auch als Eingangs signale (E-Signale) bezeichnet werden. Alternativ oder ergänzend werden die an das mindestens eine Feldgerät (beispielsweise vom Signalverarbeitungsmodul) ausgegebenen elektrischen Signale werden auch als Ausgangssignale (A-Sig- nale) bezeichnet. Alternativ oder ergänzend werden die feldseitigen elektrischen Signale (beispielsweise die zwischen dem Signalverarbeitungsmodul und dem mindestens einen Feldgerät ausgetauschten Signale) als E/A-Signale bezeichnet. Die SPS kann durch eine Steuerung (beispielsweise mit einem Mikrokontroller und/oder einem Mikroprozessor) implementiert sein. Ein Ausführungsbeispiel des Systems, beispielsweise dessen SPS, kann mit einem weiteren (beispielsweise entfernten) Ausführungsbeispiel des Systems oder einem Eingabe-/Ausgabe- Rack (E/A-Rack) kommunizieren. Beispielsweise können die jeweiligen SPS von zwei oder mehr Ausführungsbeispielen des Systems übereinen digitalen Bus oder ein Netzwerk kommunizieren.
Der Port kann ein Eingang und/oder Ausgang der SPS sein, der dazu ausgebildet ist, die ausgetauschten elektrische Signale zu empfangen bzw. zu senden.
Das System kann mittels des Signalverarbeitungsmoduls die elektrischen Signale verarbeiten und so zwischen dem Feldgerät und einer übergeordneten Leitstelle weiterleiten. Dazu kann das Signalverarbeitungsmodul das elektrische Signal zwi schen dem Feldgerät und dem Port der SPS weiterleiten und verarbeiten. Dabei kann das Signalverarbeitungsmodul das elektrische Signal in Abhängigkeit des Funktionsumfangs verarbeiten und so dem Port und/oder dem Feldgerät zur Ver- fügung stellen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnun gen anhand bevorzugter Ausführungsformen, die wahlweise miteinander kombi nierbar sind, näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung eines Signalverarbeitungsmoduls zum Verarbeiten elektrischer Signale von einem Feldgerät für eine SPS gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung eines Signalverarbeitungsmoduls zum Verarbeiten zwischen Feldgerät und SPS ausgetauschter elektri scher Signale mit Energiespeicher gemäß einem zweiten Ausführungs beispiel; Fig. 3 eine schematische Blockdarstellung eines Systems zum Austauschen elektrischer Signale zwischen Feldgerät und SPS gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels; und
Fig. 4 eine schematische Blockdarstellung eines Systems zum Austauschen elektrischer Signale zwischen Feldgerät und SPS gemäß einem zwei ten Ausführungsbeispiels.
Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines allgemein mit Bezugszeichen 100 bezeichneten Signalverarbeitungsmoduls (kurz: Modul) zum Verarbeiten von zwischen einem Feldgerät 120 und einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) 130 ausgetauschten elektrischen Signalen. Dazu weist das Signalverarbeitungsmodul 100 eine erste Verbindungskompo nente 102 zum elektrisch leitenden Verbinden des Signalverarbeitungsmoduls 100 mit der SPS 130 auf. Ferner umfasst das Modul 100 eine Kommunikations komponente 104, die dazu ausgebildet ist, über die erste Verbindungskomponente 102 Informationssignale an die SPS 130 zu senden. Eine Signalverarbeitungs- komponente 106 des Moduls 100 ist dazu ausgebildet, das mindestens eine elekt rische Signal gemäß einem Funktionsumfang des Signalverarbeitungsmoduls 100 zu verarbeiten. Um das verarbeitete elektrische Signal an die SPS zu senden oder das zu verarbeitende elektrische Signal von der SPS zu empfangen ist die Signal verarbeitungskomponente 106 elektrisch leitend mit der Kommunikationskompo- nente 104 verbunden.
Vorzugsweise weist die Signalverarbeitungskomponente 106 eine Trennebene 106.1 und eine Steuerung 106.2 auf, wobei die Trennebene 106.1 eine galvani sche Trennung, beispielsweise mittels eines Optokopplers, in dem Signalpfad zwi- sehen Feldgerät 120 und SPS 130 (beispielsweise zwischen der Kommunikati onskomponente 104 und der Signalverarbeitung in der Signalverarbeitungskom ponente 106) bereitstellt. Eine Steuerung 106.2 (beispielsweise ein Signalprozes sor) der Signalverarbeitungskomponente 106 ist zum Verarbeiten des elektrischen Signals gemäß dem Funktionsumfang ausgebildet.
Ferner weist das Signalverarbeitungsmodul 100 einen Anschluss 102.2 und/oder 102.2' (beispielsweise einen Eingang oder einen Ausgang) zum Feldgerät 120 auf. Der Anschluss 102.2 und/oder 102.2' verbindet die Signalverarbeitungskompo nente 106 elektrisch leitend mit dem Feldgerät 120. Der Anschluss 102.2 und/oder 102.2' kann vom Funktionsumfang abhängen und/oder an das Feldgerät 120 an gepasst sein, beispielsweise hinsichtlich einer Signalform und/oder einer Steck verbinderhälfte.
Der Anschluss kann ein feldseitiger Anteil 102.2 der ersten Verbindungskompo nente 102 (beispielsweise Teil einer gemeinsamen Steckverbinderhälfte des Mo- duls 100) zusammen mit einem steuerseitigen Anteil 102.1 der ersten Verbin dungskomponente 102 sein. Alternativ oder ergänzend kann das Signalverarbei tungsmodul 100 einen separaten Feldanschluss 102.2' umfassen. Überden sepa raten Feldanschluss 102.2' kann des Feldgerät 120 direkt an das Modul 100 an geschlossen sein. Der Funktionsumfang des in Fig. 1 schematisch gezeigte ersten Ausführungsbei spiels des Moduls 100 umfasst einen Signaleingang (kurz: Eingang). Beispiels weise kann die Steuerung der Signalverarbeitungskomponente einen Eingangs schaltkreis umfassen, der gemäß dem Funktionsumfang das Eingangssignal des Feldgeräts erfasst, beispielsweise einen Analog-Digital-Wandler für einen analo- gen Eingang (AI) zum Feldgerät 120.
In einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels kann der Signalpfad zwischen Feldgerät 120 und SPS 130 den Anschluss 102.2 und/oder 102.2' als einen Sig nalausgang (kurz: Ausgang) zum Feldgerät 120 umfassen. D.h. der Funktionsum fang umfasst einen Ausgang, beispielsweise einen analogen Ausgang (AO). Zur bidirektionalen Kommunikation (d.h. zum bidirektionalen Austausch der Sig nale) können das erste Ausführungsbeispiel und die Variante kombiniert werden.
In jeder Variante der Teil des Signalpfad zwischen der Kommunikationskompo nente 104 und der SPS 130 eine serielle Datenübertragung aufweisen. Ferner ist die Kommunikationskomponente 104 und/oder die Signalverarbeitungs komponente 106 dazu ausgebildet, die Informationssignale beim elektrisch leiten den Verbinden der ersten Verbindungskomponente 102 mit der SPS 130 zu sen den. Vorzugsweise steuert dabei die Signalverarbeitungskomponente 106 die Kommunikationskomponente 104 an, die Informationssignale zu senden. Ferner weist das Signalverarbeitungsmodul 100 zum Versorgen wenigstens der Signalverarbeitungskomponente 106 eine Energiekomponente 108 auf, die eine Steuerung 108.1 und eine Trennebene 108.2 umfasst. Die Steuerung 108.1 ist dazu ausgebildet, wenigstens der Signalverarbeitungskomponente 106 eine elekt rische Versorgungsenergie zum Betrieb bereitzustellen. Die Trennebene 108.2 kann eine galvanische Trennung, beispielsweise mittels eines Transformators, in dem Leistungspfad zwischen einer externen Energiequelle (oder der Steuerung 108.1) und wenigstens der Signalverarbeitungskomponente 106 bereitstellt. Dabei wird die Energiekomponente 108 von einer Energiekomponente 312, welche ex tern zu dem Signalverarbeitungsmodul 100 ist, mit Energie versorgt. Die Energie- komponente 312 kann im vorgenannten System implementiert sein kann. Die Energiekomponente 312 kann ein Schaltnetzteil sein.
Die Fig. 1 gezeigt Richtung des Austausche der elektrischen Signale und der Ver arbeitung (beispielsweise Umsetzung der elektrischen Signale), die von dem Feld gerät 120 zu der SPS 130 übertragen werden, ist beispielhaft. Zwischen der Kom- munikationskomponente 104 und der SPS 130 kann beispielsweise eine unidirek- tionale Kommunikation bestehen. Alternativ oder ergänzend kann (beispielsweise für den Funktionsumfang eines Ausgangs) die umgekehrte Richtung des Aus tausche der elektrischen Signale oder eine bidirektionale Kommunikation imple mentiert sein. Die Fig. 2 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des Moduls 100. Das zweite Ausführungsbeispiel kann eine Weiterbildes des in der Fig. 1 schema tisch gezeigten ersten Ausführungsbeispiels sein.
Die Energiekomponente 108 kann ferner einen Energiespeicher 108.3 umfassen. Dabei ist der Energiespeicher 108.3 dazu ausgebildet, wenigstens die Signalver arbeitungskomponente 106 mit der Versorgungsenergie zu versorgen.
Alternativ oder ergänzend können elektrische Signale verarbeitet werden, die von der SPS 130 zu dem Feldgerät 120 übertragen werden und/oder umgekehrt. Zwi schen der Kommunikationskomponente 104 und der SPS 130 kann eine bidirek tionale Verbindung bestehen. Dabei kann die bidirektionale Verbindung eine seri elle Kommunikation nutzen, beispielsweise ein industrielles Übertragungsprotokoll verwenden.
In jedem Ausführungsbeispiel kann das Signalverarbeitungsmodul 100 dazu aus gebildet sein, über die erste Verbindungskomponente 102 Steuersignale von der SPS 130 zu empfangen.
Alternativ oder ergänzend kann das Signalverarbeitungsmodul 100 als eine Schnittstelle zur Übertragung der elektrischen Signale zwischen dem mindestens einen Feldgerät 120 und der Steuerungen (d.h. der SPS) 130 ausgebildet sein. Dabei kann das Signalverarbeitungsmodul 100 Normsignale der SPS 130 und/o der des Feldgerätes 120 (beispielsweise eines Sensors) verarbeiten (beispiels weise ineinander umsetzen).
Alternativ oder ergänzend kann die bidirektionale Verbindung Erfordernisse einer Anwendung mit Sicherheits-Integritätslevel (fachsprachlich auch „safety integrity level“ oder SIL) erfüllen. Ferner kann die Kommunikationskomponente 104 ver schiedenste Mechanismen zur Absicherung der Verbindung beziehungsweise der Kommunikation umfassen.
Der Funktionsumfang kann mindestens eine der folgenden Funktionen oder Ap plikationen umfassen: Analog Input (AI), Analog Output (AO), Digital Input (Dl), Digital Output (DO), Temperatur-Messungen, Vibrations-Messverfahren, SA- FETY- Relais, Relais oder Feed-Through.
Die Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines allgemein mit Bezugszeichen 300 bezeichnetes System zum Austauschen der elektrischen Signale zwischen den Feldgeräten 120 und der SPS 130, und optional zur Weiterleitung der elektri schen Signale an eine übergeordnete Leitstelle 330. Dabei umfasst das System 300 die SPS 130, die mindestens einen Port 310 zum Austauschen der Signale bereitstellt. Ferner umfasst das System 300 eine zweite Verbindungskomponente 306, die jeweils mit dem Port 310 elektrisch leitend verbunden ist und dazu aus- gebildet ist, ein Signalverarbeitungsmodul 100 über eine erste Verbindungskom ponente des Signalverarbeitungsmoduls 100 elektrisch leitend zu verbinden.
Dabei ist das Signalverarbeitungsmodul 100 dazu ausgebildet, die zwischen den Feldgeräten 120 und der SPS 130 ausgetauschten elektrischen Signale gemäß einem Funktionsumfang des jeweiligen Signalverarbeitungsmoduls 100 zu verar- beiten.
Ferner ist das Signalverarbeitungsmodul 100 dazu ausgebildet, über die erste Ver bindungskomponente 102 und die zweite Verbindungskomponente 306 ein Infor mationssignal an die SPS 130 zu übermitteln. Die SPS 130 ist dazu ausgebildet, in Reaktion auf das Informationssignal den mit der jeweiligen zweiten Verbin- dungskomponente 306 elektrisch leitend verbundenen Port 310 entsprechend des Funktionsumfangs zu konfigurieren. Optional ist die SPS 130 dazu ausgebildet, mittels Steuersignale das Signalverarbeitungsmodul 100 zu steuern.
Das System 300 weist einen Feldanschluss 304 auf, welcher dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Feldgerät 120, vorzugsweise über die jeweilige zweite Ver- bindungskomponente 306, mit dem jeweiligen Signalverarbeitungsmodul 100 elektrisch leitend verbindet. Alternativ oder ergänzend kann an dem jeweiligen Signalverarbeitungsmodul 100 ein modulseitiger Feldanschluss 103 für das jewei lige Feldgerät 120 vorgesehen sein. Vorzugsweise sind der Feldanschluss 304 (beispielsweise der Eingang oder Aus gang zum Feldgerät 120) und die zweite Verbindungskomponente 306 in einer Rangierebene 302 des Systems 300 angeordnet. Der feldseitige Anteil 102.2 der ersten Verbindungskomponente 102 bzw. der feldseitige Anteil 306.2 der zweiten Verbindungskomponente 306 können über die Rangierebene 302 (vorzugsweise eine Rückverdrahtung) mit dem Feldanschluss 304 des Systems 300 zum Feld gerät 120 elektrisch leitend verbunden sein.
Ferner weist das System 300 eine Steuerebene 308 auf, welche die SPS 130 und optional eine Energiekomponente 312 aufweist. Dabei ist die Energiekomponente dazu ausgebildet, wenigstens der SPS 130 und/oder dem Signalverarbeitungsmo dul 100 eine Versorgungsenergie bereitzustellen.
Ferner weist das System 300 eine Kommunikationsverbindung zwischen der SPS 130 und einer externe SPS 320 auf, welche steuernd auf die SPS 130 zugreifen kann und/oder welche von der SPS 130 gesteuert wird und/oder welche redundant (beispielsweise für einen Ausfall der SPS 130) vorgesehen ist.
Alternativ oder ergänzend kann das Signalverarbeitungsmodul 100 eine einein deutige Kennung an die SPS 130 übermitteln, vorzugsweise in den Informations signalen. Diese Kennung kann es der SPS 130 ermöglichen zu detektieren, ob ein Signalverarbeitungsmodul 100 und/oder welches Signalverarbeitungsmodul 100 in der jeweiligen zweiten Verbindungskomponente 306 eingesteckt wurde und/o der welchen Funktionsumfang das jeweilige Signalverarbeitungsmodul 100 auf weist.
Die SPS 130 kann dazu ausgebildet sein, den in den Informationssignalen ange geben Funktionsumfang als Information auszugeben, beispielsweise auf einem lokalen Bildschirm an der SPS 130 oder über eine von der SPS 130 erzeugten Web-Seite, die über einen Netzwerkanschluss abrufbar ist.
Die SPS 130 kann den angegeben Funktionsumfang an die Leitstelle 330 über mitteln, so dass die Leitstelle 330 diesen bei der Steuerung eines Prozesses mit- tels der SPS 130 berücksichtigen und/oder ausgeben kann. Ferner kann das Sig nalverarbeitungsmodul 100 in Abhängigkeit von dessen Funktionsumfang bei der Bestimmung eines Steuerprogramms der SPS 130 berücksichtigt werden. Die Be stimmung des Steuerprogramms kann automatisiert und/oder manuell mittels der Leitstelle 330 ausgeführt werden. Dabei kann insbesondere eine Optimierung des Systems 300 und/oder des vom System 300 ausgeführten Prozesses ermöglicht werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Kennung mittels eines seriellen elektrischen Signals übertragen werden. Die Übertragung kann ferner über eine drahtgebun- dene Kommunikationsschnittstelle und/oder über eine drahtlose Kommunikations schnittstelle erfolgen. Ferner kann die Kennung dazu ausgebildet sein, der SPS 130 wenigstens den Funktionsumfang und/oder ein Identifizierungsmerkmal des Signalverarbeitungsmoduls 100 zu übertragen, wobei die Übertragung bei dem Verbinden der ersten Verbindungskomponente mit der zweiten Verbindungskom- ponente erfolgt.
Alternativ oder ergänzend kann die Kennung ein Identifizierungsmerkmal des Ports 310, der ersten Verbindungskomponente 102, der zweiten Verbindungs komponente 306, ein Identifizierungsmerkmal des Funktionsumfangs (beispiels weise für die Funktion als AI, AO, Dl oder DO), ein Identifizierungsmerkmal für die Konfiguration des Signalverarbeitungsmoduls 100 (beispielsweise zum darauffol genden Anpassen der Konfiguration), und/oder ein Identifizierungsmerkmal einer Funktionsstörung oder Funktionseinschränkung des Signalverarbeitungsmoduls 100 umfassen.
Die Kennung kann insbesondere einen Betrieb und/oder eine Inbetriebnahme ver- einfachen, da das System 300 beziehungsweise die SPS 130 Informationen des Signalverarbeitungsmoduls 100 bereitstellt. Ferner kann das Signalverarbeitungs modul 100 einen Funktionsstatus in Zusammenhang mit der Verarbeitung des elektrischen Signals übermitteln, beispielsweise einen sogenannten „online“ Sta tus. Alternativ oder ergänzend kann das System 300 oder die SPS 130 auf Grundlage der Kennung ein Energiemanagement der Energiekomponente 312 konfigurieren. Dabei kann die Kennung ein Identifizierungsmerkmal zu der Energieaufnahme umfassen. Ferner kann so ein Energieverlauf über einen Zeitraum bestimmt wer- den. Ferner kann durch die Kennung eine Instandhaltung des Signalverarbei tungsmoduls 100, des Systems 300 und/oder der SPS 130 in einer vorteilhaften Weise geplant werden.
Alternativ oder ergänzend kann in einer vorteilhaften Weise der Funktionsumfang eines Systems 300 zur Weiterleitung von elektrischen Signalen zwischen Feldge- räten 120 und einer übergeordneten Leitstelle 330 angepasst und gezielt entwi ckelt werden. Dabei kann eine Konfiguration und/oder eine Kalibrierung des Sig nalverarbeitungsmoduls 100 durch die Leitwarte 330 und/oder SPS 130 vorge nommen und/oder angepasst werden. Ferner kann ein Betriebsstatus des Signal verarbeitungsmoduls 100 von der Leitwarte 330 und/oder der SPS 130 erfasst werden.
Der Betriebsstatus kann die Betriebsstunden des Signalverarbeitungsmoduls 100, eine Fehlerüberwachung des Signalverarbeitungsmoduls 100, eine Überwachung der elektrischen Signale, eine Überwachung der Wartungsintervalle des Signal verarbeitungsmoduls 100 und/oder eine vorrauschauende Wartung des Signalver- arbeitungsmoduls 100 umfassen.
Alternativ oder ergänzend kann eine Ansteuerung und/oder Konfiguration der Feldgeräte 120 (beispielsweise durch die Verarbeitung der elektrischen Signale im Signalverarbeitungsmodul 100 und/oder durch die SPS 130) mittels Signalen eines industriellen Feldbusses (beispielsweise Signalen eines „Highway Addres- sable Remote Transducer“ oder HART) ausgeführt werden.
Während Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des Systems 300 zeigt, bei dem die Rückverdrahtung der Rangierebene 302 eine eineindeutige Zuordnung zwi schen Ports 310 und zweiten Verbindungskomponenten 306 umfasst, zeigt Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems 300, bei dem die Kennung beim Austausch über einen gemeinsamen seriellen Bus bestimmt, welches der Signal- verarbeitungsmodule 100 adressiert wird.
Wie anhand vorstehender Ausführungsbeispiele ersichtlich, können Ausführungs beispiele ein Signalverarbeitungsmodul bereitzustellen, das unterschiedliche An- forderungen des Kunden im Bereich der Automatisierung von Prozessen genüge tragen kann. Einen Konfigurationsaufwand und/oder ein Wartungsaufwand eines Systems im Bereich der Automatisierung von Prozessen kann reduzierbar sein.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiel beschrie ben worden ist, ist für Fachkundige ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine be stimmte Situation oder einen bestimmten Prozess an die Lehre der Erfindung an zupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbei spiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Be- reich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Bezugszeichenliste
Signalverarbeitungsmodul 100
Erste Verbindungskomponente, vorzugsweise Kontaktleiste 102
Steuerungsseitiger Anteil der ersten Verbindungskomponente 102.1
Feldseitiger Anteil der ersten Verbindungskomponente 102.2
Feldanschluss des Signalverarbeitungsmoduls 102.2'
Kommunikationskomponente 104
Signalverarbeitungskomponente 106
T rennebene der Signalverarbeitungskomponente 106.1
Steuerung der Signalverarbeitungskomponente 106.2
Energiekomponente 108
Steuerung der Energiekomponente 108.1
Trennebene der Energiekomponente 108.2
Energiespeicher der Energiekomponente 108.3
Feldgerät 120
Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS oder PLC) 130
System 300
Rangierebene 302
Feldanschluss des Systems 304
Zweite Verbindungskomponente, vorzugsweise Steckplatz 306
Steuerungsseitiger Anteil der zweiten Verbindungskomponente 306.1
Feldseitiger Anteil der zweiten Verbindungskomponente 306.2
Steuerebene 308
Ports 310
Energiekomponente des Systems 312
Externe SPS, vorzugsweise redundante SPS 320
Anschluss zur externen SPS 322
Leitstelle (auch: Leitwarte) 330
Anschluss zur Leitstelle, vorzugsweise Netzwerkanschluss 332

Claims

Patentansprüche
1. Signalverarbeitungsmodul (100) zum Verarbeiten zwischen mindestens einem Feldgerät (120) und einer speicherprogrammierbaren Steuerung, SPS, (130; 320) ausgetauschten elektrischen Signalen, umfassend: eine erste Verbindungskomponente (102; 102.1, 102.2, 102.2'), die dazu ausgebildet ist, das Signalverarbeitungsmodul (100) mit dem mindestens einen Feldgerät (120) und der SPS (130; 320) elektrisch leitend zu verbinden; eine Kommunikationskomponente (104), die dazu ausgebildet ist, Infor mationssignale an die SPS (130; 320) zu senden; und eine Signalverarbeitungskomponente (106), die dazu ausgebildet ist, die zwischen dem mindestens einen Feldgerät (120) und der SPS (130; 320) ausgetauschten elektrischen Signale gemäß einem Funktionsumfang des Sig nalverarbeitungsmoduls (100) zu verarbeiten, wobei die Informationssignale den Funktionsumfang angeben.
2. Signalverarbeitungsmodul (100) nach Anspruch 1, wobei die Kommunikati onskomponente (104) dazu ausgebildet ist, die den Funktionsumfang ange benden Informationssignale in Reaktion auf
- das elektrisch leitende Verbinden mittels der ersten Verbindungskompo nente (102; 102.1), und/oder
- das elektrisch leitende Verbinden des Signalverarbeitungsmoduls (100) mit der SPS (130; 320), und/oder
- eine über die erste Verbindungskomponente (102; 102.1) von der SPS (130; 320) erhaltene Anforderung des Funktionsumfangs zu senden.
3. Signalverarbeitungsmodul (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kommu nikationskomponente (104) dazu ausgebildet ist, die Informationssignale an die SPS (130; 320) über die erste Verbindungskomponente (102; 102.1) und/oder eine drahtlose Schnittstelle zu senden.
4. Signalverarbeitungsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Verbindungskomponente (102; 102.1, 102.2) an einer Kante des Signal verarbeitungsmoduls (100) angeordnet ist und zur elektrisch leitenden Verbin dung mit einer zweiten Verbindungskomponente (306; 306.1) eines die SPS (130; 320) umfassenden Systems (300) zusammengesteckt oder zusammen- steckbar ist.
5. Signalverarbeitungsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Signalverarbeitungsmodul (100) nach Maßgabe des Funktionsumfangs dazu ausgebildet ist, analoge und/oder digitale elektrische Signale zu verarbeiten, vorzugsweise Logikpegel aufweisende elektrische Signale und/oder modu lierte elektrische Signale.
6. Signalverarbeitungsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Funktionsumfang des Signalverarbeitungsmoduls (100) mindestens eine der folgenden Signalverarbeitungen umfasst: - ein Umsetzen eines vom mindestens einen Feldgerät (120) erfassten elektrischen Signals auf einen durch die erste Verbindungskomponente (102; 102.1) elektrisch leitend verbundenen digitalen Eingang, Dl, der SPS;
- ein Umsetzen eines durch die erste Verbindungskomponente (102; 102.1) von einem digitalen Ausgang, DO, der SPS erfassten elektrischen Signals auf das mindestens eine Feldgerät (120);
- ein Umsetzen eines vom mindestens einen Feldgerät (120) erfassten elektrischen Signals auf einen durch die erste Verbindungskomponente (102; 102.1) elektrisch leitend verbundenen analogen Eingang, AI, der SPS; - ein Umsetzen eines durch die erste Verbindungskomponente (102; 102.1) von einem analogen Ausgang, AO, der SPS erfassten elektrischen Signals auf das mindestens eine Feldgerät (120); - Bereitstellen eines digitalen Eingangs, Dl, zum mindestens einen Feldgerät (120), der dazu ausgebildet ist, die elektrischen Signale des mindestens einen Feldgeräts (120) zu erfassen;
- Bereitstellen eines digitalen Ausgangs, DO, zum mindestens einen Feld gerät (120), der dazu ausgebildet ist, die elektrischen Signale an das min destens eine Feldgerät (120) auszugeben;
- Bereitstellen eines analogen Eingangs, AI, zum mindestens einen Feldge rät (120), der dazu ausgebildet ist, die elektrischen Signale des mindestens einen Feldgeräts (120) zu erfassen; und
- Bereitstellen eines analogen Ausgangs, AO, zum mindestens einen Feld gerät (120), der dazu ausgebildet ist, die elektrischen Signale an das min destens eine Feldgerät (120) auszugeben.
7. Signalverarbeitungsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Funktionsumfang mindestens zwei alternative Zustände der Signalverarbei tung des Signalverarbeitungsmoduls (100) umfasst, optional wobei die Kommunikationskomponente (104) ferner dazu aus gebildet ist, über die erste Verbindungskomponente (102; 102.1) Steuersig nale von der SPS (130; 320) zu empfangen, wobei die Steuersignale einen Zustand der alternativen Zustände vorgeben, und die Signalverarbeitungs komponente (106) ferner dazu ausgebildet ist, den vorgegebenen Zustand der Signalverarbeitung anzunehmen.
8. Signalverarbeitungsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Funktionsumfang des Signalverarbeitungsmoduls (100) unveränderlich ist.
9. Signalverarbeitungsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Informationssignale, vorzugsweise die Angabe des Funktionsumfangs, min destens eine der folgenden Kennungen umfassen:
- eine Signalverarbeitungsmodul-Kennung zur Angabe des Signalverarbei tungsmoduls (100); eine Verbindungskomponenten-Kennung zur Angabe der ersten Verbin dungskomponente (102) des Signalverarbeitungsmoduls (100); eine Verbindungszustands-Kennung zur Angabe eines Zustands der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Signalverarbeitungsmodul (100) und der SPS (130; 320); eine Funktionsumfangs-Kennung zur Angabe des Funktionsumfangs; eine Betriebszustands-Kennung zur Angabe eines Betriebszustands des Verarbeitens der elektrischen Signale und/oder eines Betriebszustands des Signalverarbeitungsmoduls (100); eine Anwendungs-Kennung zur Angabe einer Anwendung der elektrischen Signale und/oder zur Angabe eines Gerätetyps des mindestens einen Feld geräts (120); und eine Signalform-Kennung zur Angabe einer Signalform der elektrischen Signale. 10. Signalverarbeitungsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei nach Maßgabe des Funktionsumfangs die erste Verbindungskomponente (102; 102.1, 102.2, 102.2') und/oder die Kommunikationskomponente (104) und/oder die Signalverarbeitungskomponente (106) zur unidirektionalen oder bidirektionalen Kommunikation der elektrischen Signale, vorzugsweise mit der SPS (130; 320) und/oder dem mindestens einen Feldgerät (120), ausgebildet ist.
11. Signalverarbeitungsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Verbindungskomponente (102; 102.1) und/oder die Kommunikati onskomponente (104) und/oder die Signalverarbeitungskomponente (106) zur seriellen Kommunikation der elektrischen Signale und/oder der Informations signale mit der SPS (130; 320) ausgebildet ist.
12. System (300) zum Austauschen elektrischer Signale zwischen mindestens ei nem Feldgerät (120) und einer speicherprogrammierbaren Steuerung, SPS, (130; 320), umfassend: eine SPS (130; 320), die mindestens einen Port (310) zum Austauschen der elektrischen Signale bereitstellt; und mindestens zwei zweite Verbindungskomponenten (306; 306.1 ), die mit dem mindestens einen Port (310) der SPS (130; 320) elektrisch leitend ver bunden sind und die jeweils dazu ausgebildet sind, die SPS (130; 320) mit einem Signalverarbeitungsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 über dessen erste Verbindungskomponente (102; 102.1) elektrisch leitend zu verbinden, wobei die SPS (130; 320) dazu ausgebildet ist, Informationssignale von den Signalverarbeitungsmodulen (100) zu empfangen und über die mindes tens zwei zweiten Verbindungskomponenten (306; 306.1 ) die elektrischen Sig nale mit dem jeweiligen Signalverarbeitungsmodul (100) gemäß einem Funk tionsumfang des jeweiligen Signalverarbeitungsmoduls (100) auszutauschen, wobei die Informationssignale vom jeweiligen Signalverarbeitungsmo dul (100) den Funktionsumfang des jeweiligen Signalverarbeitungsmoduls an geben.
13. System (300) nach Anspruch 12, ferner mindestens zwei der Signalverarbei- tungsmodule (100) umfassend, deren erste Verbindungskomponenten (102;
102.1 ) jeweils mit einer anderen der zweiten Verbindungskomponenten (306;
306.1 ) elektrisch leiten verbunden sind und die jeweils dazu ausgebildet sind, das Informationssignal an die SPS (130; 320) zu senden und die zwischen dem mindestens einen Feldgeräte (120) und der SPS (130; 320) ausgetausch ten elektrischen Signale gemäß dem Funktionsumfang des jeweiligen Signal verarbeitungsmoduls (100) zu verarbeiten.
14. System (300) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Informationssignale eine Kennung des jeweiligen Signalverarbeitungsmoduls (100) angeben und der von der SPS bereitgestellte mindestens eine Port (310) einen mit den mindes tens zwei zweiten Verbindungskomponenten (306; 306.1) elektrisch leitend verbundenen seriellen Port zum Austauschen der elektrischen Signale um fasst, und wobei die SPS (130; 320) ferner dazu ausgebildet ist, die elektri schen Signale mit den mindestens zwei Signalverarbeitungsmodulen (100) über den seriellen Port auszutauschen, wobei die mindestens zwei Signalver- arbeitungsmodule (100) anhand ihrer jeweiligen Kennung differenziert und/o der adressiert sind.
15. System (300) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei jeweils ein Port (310) der SPS (130; 320) mit jeweils einem anderen der mindestens zwei zwei ten Verbindungskomponenten (306; 306.1) elektrisch leitend verbunden ist, und wobei die SPS (130; 310) ferner dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf die Informationssignale von den mindestens zwei Signalverarbeitungsmodulen (100) den mit der jeweiligen zweiten Verbindungskomponente (306; 306.1) elektrisch leitend verbundenen Port (310) entsprechend des über diesen Port (310) angegeben Funktionsumfangs zu konfigurieren. 16. System (300) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die SPS (130; 320) ferner einen Anschluss zu einer übergeordneten Leitstelle (330) aufweist und dazu ausgebildet ist, die elektrischen Signalen, die Informationssignale und/oder daraus ab geleiteter Signale an die übergeordneten Leitstelle (330) zu senden und/oder von der übergeordneten Leitstelle (330) Anweisungen zur Steuerung der Verarbeitung der elektrischen Signale zu empfangen und Steuersignale gemäß den Anweisungen an eines der Signalverarbeitungsmodule (100) zu senden und/oder von der übergeordneten Leitstelle (330) Anweisungen zur Steuerung des mindestens einen Feldgeräts zu empfangen und elektrische Signal gemäß der Anweisung an das mindestens eine Feldgerät (120) zu senden.
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