EP4193126A1 - Elektronische vorrichtung - Google Patents

Elektronische vorrichtung

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Publication number
EP4193126A1
EP4193126A1 EP20756811.4A EP20756811A EP4193126A1 EP 4193126 A1 EP4193126 A1 EP 4193126A1 EP 20756811 A EP20756811 A EP 20756811A EP 4193126 A1 EP4193126 A1 EP 4193126A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
communication
evaluation device
measuring device
unit
wire interface
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
EP20756811.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Welle
Karl Griessbaum
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.)
Vega Grieshaber KG
Original Assignee
Vega Grieshaber 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 Vega Grieshaber KG filed Critical Vega Grieshaber KG
Publication of EP4193126A1 publication Critical patent/EP4193126A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00—Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/02—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage

Definitions

  • the present invention relates to an evaluation device for processing measurement data from a measurement device, a method for selecting a communication mode of such an evaluation device, a system for processing measurement data and use of a first, second or third communication unit in such an evaluation device and/or use of a measurement device in such a system.
  • Evaluation devices for processing measurement data are generally known in the prior art and are used, for example, in the process or chemical industry to monitor process parameters, such as fill levels, limit levels, pressures, densities, etc.
  • the measurement data are recorded by measuring devices and via a corresponding Interface transmitted to a connected evaluation device.
  • an evaluation device for processing measurement data for such a transmission.
  • An evaluation device for processing measurement data from a measuring device, comprising: at least one first two-wire interface set up for communication between the evaluation device and the measuring device; at least one first communication unit set up to provide communication with the measuring device in a first communication mode via the at least one first two-wire interface; at least one second communication unit set up to provide communication with the measuring device in a second communication mode via the at least one first two-wire interface; at least one first selection unit that is set up to activate the first communication unit or the second communication unit in such a way that the evaluation device communicates with the measuring device in the first communication mode or in the second communication mode via the at least one first two-wire interface.
  • measured value is to be understood broadly in the present case and includes all physical measured variables, such as density, weight, temperature, distances, fill levels.
  • evaluation devices is also to be understood broadly in the present case and includes all controls and data processing devices that are suitable for analyzing or processing data, eg PLC, industrial PC, PC, smartphone, tablet, microcontroller.
  • measuring device is also to be understood broadly in the present context and includes all devices that are suitable for detecting a physical measured variable, such as temperature sensors, radar sensors, capacitive sensors, pressure sensors, etc.
  • Two-wire interfaces are based on a two-wire line and are suitable for the transmission of a measured value and/or other data between the measuring device and an evaluation device. The two-wire interface can also be used to supply power to the measuring device.
  • the term communication is to be understood broadly and considers any data exchange between the measuring device and the evaluation device, such as, for example, measurement data, status data of the measuring device and control commands.
  • the term selection unit is to be understood broadly and includes hardware and software components that can be integrated in one assembly or distributed over a number of assemblies.
  • the selection unit can, for example, comprise a PLC or an integrated circuit (IC) or a microcomputer chip.
  • the term communication unit encompasses a device that provides hardware and software for a communication mode.
  • the hardware can be implemented using relay circuits, for example.
  • the term communication mode refers to communication technologies or communication modes such as current interface 4...20 mA, Highway Addressable Remote Transducer (HART) and Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL).
  • measuring devices and evaluation devices must provide/enable the same communication technology standards.
  • measuring devices with different communication modes are often used, since the systems are often successively modernized or equipped with new evaluation devices and/or measuring devices.
  • corresponding evaluation devices with different communication modes must also be used in order to be able to provide communication between these devices.
  • this necessity increases the costs and also reduces the flexible use of the various devices in a system.
  • the evaluation device includes a two-wire interface and adapts the communication mode depending on the communication mode present in the measuring device.
  • an existing two-wire line that is present in the system for connecting the evaluation device to the measuring device can be used.
  • a new evaluation device according to the invention is to be implemented in an existing system, since it is suitable for both old (e.g. 4...20 mA) and new communication modes (Ethernet APL) and the implementation effort is also clear as a result reduced.
  • an evaluation device according to the invention can be used universally for two or more communication modes.
  • the evaluation device includes a first communication unit and a second communication unit, these using different modulation methods to implement data transmission.
  • it can be provided to provide a first communication unit with a digital modulation method with a second communication unit with an analog modulation method.
  • the first communication unit implements digital communication according to the Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL) standard
  • the second communication unit implements analog communication according to 4...20 mA.
  • provision can be made for the second communication unit to be implemented using mixed analog and digital communication according to the analog 4...20 mA standard at the same time digitally modulated signal according to the Highway Addressable Remote Transducer Standard, referred to below as "4...20 mA/HART combined".
  • the evaluation device includes a first communication unit and a second communication unit, these using different digital or exclusively digital modulation methods to implement data transmission.
  • the first communication unit implements digital communication according to the Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL) standard
  • the second communication unit implements purely digital communication according to the Highway Addressable Remote Transducer (HART) standard.
  • Ethernet APL Ethernet Advanced Physical Layer
  • HART Highway Addressable Remote Transducer
  • the evaluation device comprises a third communication unit, which is set up to communicate with the measuring device via the at least one first two-wire interface in a third communication mode (HART or 4...20 mA or 4...20 mA/HART combined), the selection unit being set up to activate one of the communication units in such a way that the evaluation device communicates with the measuring device in one of the communication modes via the at least one first two-wire interface.
  • a third communication mode HART or 4...20 mA or 4...20 mA/HART combined
  • the flexibility of the evaluation device is additionally increased by the provision of a third communication mode.
  • the evaluation device preferably also comprises a second two-wire interface for communication between the evaluation device and a further measuring device; a fourth communication unit set up to provide communication with the further measuring device in the first communication mode (APL) via the second two-wire interface; a fifth communication unit set up to provide communication with the further measuring device in the second communication mode (HART or 4...20 mA or 4...20 mA/HART combined) via the second two-wire interface; a second selection unit that is set up to activate the fourth communication unit or the fifth communication unit in such a way that the evaluation device via the second two-wire interface communicates with the further measuring device in the first communication mode or in the second communication mode, the evaluation device preferably comprising a sixth communication unit which is set up to communicate with the measuring device in the third communication mode via the second two-wire interface (HART or 4...20 mA or 4...20 mA/HART combined) to provide, the selection unit being set up to activate one of the communication units in such a way that the evaluation device via the second two-wire interface with the
  • the evaluation device preferably also comprises a third two-wire interface for communication between the evaluation device and a further measuring device; a seventh communication unit set up to provide communication with the further measuring device in the first communication mode (APL) via the third two-wire interface; an eighth communication unit set up to provide communication with the further measuring device in the second communication mode (HART or 4...20 mA or 4...20 mA/HART combined) via the third two-wire interface; a third selection unit that is set up to activate the seventh communication unit or the eighth communication unit in such a way that the evaluation device communicates via the third two-wire interface with the further measuring device in the first communication mode or in the second communication mode, the evaluation device preferably having a ninth Comprising communication unit that is set up to provide communication with the measuring device in the third communication mode (HART or 4...20 mA or 4...20 mA/HART combined) via the third two-wire interface, the selection unit being set up is to activate one of the communication units in such a way that the evaluation device communicates via the third two-wire
  • the first communication mode is an Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL) communication and the second and/or the third communication mode is/are a Highway Addressable Remote Transducer (HART) communication and/or a 4...20 mA current interface communication.
  • the 4...20 mA communication mode is an analogue communication mode, whereas the HART communication mode is already a digital communication mode. Both communication modes are widely used in existing systems, but are outdated.
  • the Ethernet APL communication mode is one of the newer communication modes in the process industry.
  • the evaluation device can be installed both in old systems and in new ones.
  • the communication modes provided by the evaluation device are not limited to the examples mentioned; any other communication modes that are compatible with two-wire technology can be selected. These include, for example, 10BASET-1 L, 10BASET-1 S, Profibus PA, Foundation Fieldbus, Profinet, HART-IP, Modbus, Modbus-TCP or UPC-UA.
  • the first and/or second and/or third selection unit is/are set up in such a way that the 4...20 mA current interface communication and HART communication are connected at the same time to the first and/or second two-wire interface and the HART communication is modulated onto the 4...20 mA communication (combined 4...20 mA/HART).
  • the communication units each comprise at least one circuit unit (hardware), which are each set up to provide the operating parameters provided for the respective communication mode at the two-wire interfaces (current, voltage, modulation form), the Communication units preferably each comprise at least one software unit which is each set up to provide a communication protocol provided for the respective communication mode.
  • the communication units physically set and/or read out the operating parameters at the two-wire interface via circuits.
  • the communication protocols can be 4...20 mA, HART, APL, for example.
  • the selection unit preferably activates a communication unit based on a response signal from a measuring device to a communication signal from the selection unit.
  • the respective communication mode is made available by activating the respective communication unit. In other words, the communication mode of the measuring device is queried and then the respective communication unit is switched on or off accordingly.
  • the selection unit sends as a communication signal at least a first communication signal in the first communication mode to the measuring device and/or a second communication signal in the second communication mode to the measuring device and/or a third communication signal in the third communication mode to the measuring device and activates or deactivates based on a response signal the measuring device the first, second and / or third communication mode.
  • the required communication mode can advantageously be determined or set in an automated manner. The automation of the communication mode determination or setting can reduce the implementation effort and increase the system availability.
  • the evaluation unit preferably includes a fourth two-wire interface for communication between the evaluation device and a further evaluation device, preferably with a higher-level evaluation device; a tenth communication unit set up to provide communication with the further evaluation device in the first communication mode (Ethernet APL) via the fourth two-wire interface; an eleventh communication unit set up to provide communication with the further evaluation device in the second communication mode (HART or 4...20 mA or 4...20 mA/HART combined) via the fourth two-wire interface; a fourth selection unit established to the tenth to activate the communication unit or the eleventh communication unit in such a way that the evaluation device communicates with the further evaluation device in the first communication mode or in the second communication mode via the fourth two-wire interface, the evaluation device preferably comprising a twelfth communication unit which is set up to communicate via the fourth Two-wire interface to provide communication with the further evaluation device in the third communication mode (HART or 4...20 mA or 4...20 mA/HART combined), the selection unit being set up to activate
  • the evaluation device preferably comprises at least one power supply unit, which is set up to convert an incoming voltage and to supply the evaluation device and/or an energy store with energy and/or wherein the at least one power supply unit can be operated in different operating modes and wherein the respective operating mode of the at least one power supply unit is selected based on the enabled communication mode.
  • the power supply unit can also be designed to determine the maximum electrical power that can be drawn via the fourth two-wire interface and to balance it in comparison to the power values taken at the other two-wire interfaces.
  • the power supply unit can be instructed by the microcontroller to reduce the supply voltages on the lines down to the minimum value permitted for the communication standard used at the two-wire interfaces in order to thereby saving energy.
  • the evaluation device is preferably set up to determine whether a measuring device connected to a two-wire interface allows different communication modes and is also set up to Specify communication mode of such a measuring device. As a result, the evaluation device can select a communication mode, for example when there is an energy deficit, which leads to an energy saving and thereby ensures operational reliability and usability.
  • the invention relates to a method for selecting a communication mode of an evaluation device, comprising the following steps: sending a first communication signal via a two-wire interface by a selection unit to a measuring device, the first communication signal being based on a first communication mode; activating a first communication unit when a response signal of the measuring device corresponds to the first communication mode; and/or the selection unit sending a second communication signal via the two-wire interface to the measuring device, the second communication signal being based on a second communication mode; activating the second communication unit when a response signal of the measuring device corresponds to the second communication mode; and/or the selection unit sending a third communication signal via a two-wire interface to a measuring device, the third communication signal being based on a third communication mode; Activating the third communication unit when a response signal from the measuring device corresponds to the third communication mode.
  • the method preferably runs automatically, which reduces the implementation effort and reduces the probability of errors due to human intervention.
  • the invention relates to a system for evaluating/processing measurement data from a measuring device, comprising: at least one evaluation device; at least one measuring device that is set up to communicate with the at least one evaluation device in a first communication mode and/or in a second communication mode and/or in a third communication mode.
  • the invention relates to the use of a first, second or third communication unit in an evaluation device; and/or use of a measuring device in a system.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first preferred embodiment of an evaluation device according to the invention for processing measurement data from a measuring device;
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a method according to the invention for selecting a communication mode of the first preferred embodiment of an evaluation device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic view of a second preferred embodiment of an evaluation device according to the invention for processing measurement data from a measuring device
  • FIG. 4 shows a schematic view of a third preferred embodiment of an evaluation device according to the invention for processing measurement data from a measuring device
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first preferred embodiment of an evaluation device 100 according to the invention for processing measurement data from a measuring device.
  • the evaluation device includes nine communication units 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, which include the circuit units 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111a, 112a.
  • the circuit units 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111a, 112a are suitable for setting or reading out voltages, currents and/or modulation types suitable for different communication modes at their respective two-wire interfaces 101, 102, 103 .
  • the circuit units 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111a, 112a are thus suitable for physically communicating via the two-wire lines that can be connected to the two-wire interfaces of the evaluation device 100 to implement.
  • the communication units 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112 include the software units 113, 114, 115, which are suitable for implementing the protocol level of the respective communication mode.
  • the evaluation device 100 draws the energy it needs for operation from an energy supply interface 120, for example via a 230V mains supply.
  • the energy is converted to different voltage levels by a power supply unit 119 integrated in the evaluation device 100 and made available to the other hardware units of the evaluation device 100 .
  • the evaluation device 100 further comprises a microcontroller 124, which comprises the software selection units 116a, 117a, 118a in order to control the hardware selection units 116b, 117b, 118b, which are connected to the circuit units 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111 a, 112a are connected.
  • the hardware selection units 116b, 117b, 118b are connected to the software selection units 116a, 117a, 118a.
  • the hardware selection units 116b, 117b, 118b are set up to physically connect the circuit units 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111a, 112a to a signal from the software selection units 116a, 117a, 118a with the respective two-wire Interfaces 101, 102, 103 and thus to be connected to a two-wire line.
  • the microcontroller 124 is connected to the power supply unit 119 .
  • the power supply unit is instructed to make available a supply voltage that matches the respective communication standard via the supply lines 126 at the two-wire interfaces 101 , 102 , 103 . Consequently, the sensors that can be connected to the evaluation device 100 are supplied with electrical energy via the supply lines 121 .
  • the control line between the microcontroller 124 and the power supply unit 119 can also be used to transmit the current drawn by a device at a two-wire interface 101, 102, 103 to the microcontroller.
  • a measured value from a sensor can be recorded in particular with purely analog communication via the 4...20 mA communication mode.
  • the microcontroller can determine via the communication units 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 and 112 and/or via the power supply unit 119 Process measured values and use them in a known manner to control other devices such as pumps or valves, which can be connected to I/O interfaces 125.
  • the evaluation device 100 provides its data to a further controller via a further bus interface 121, for example using Ethernet.
  • the microcontroller 124 can be set up to combine a suitable electronic component 122 for controlling the respective communication mode and a suitable communication software 123 and to implement the output of the signals. Provision can also be made for a wireless interface to be present instead of the bus interface 121 .
  • the hardware selection units 116, 117, 118 are shown schematically. It is the task of the hardware selection units 116, 117, 118 to select the appropriate circuit units 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111a, 112a, which are required to implement a specific
  • Communication mode are necessary to connect to the respective two-wire interfaces 101, 102, 103. This can be achieved, for example, via mechanical relays, semiconductor relays or other switches. However, resistively acting, capacitively acting or otherwise implemented electronic circuits can also cause communication signals to be coupled or decoupled from the output signals. In addition, logic circuits can also be used at this point.
  • the software units 113, 114, 115 for implementing different communication standards on the protocol side can be present in a memory in the microcontroller 124. Provision can also be made for these to be stored in a memory outside of the microcontroller 124, for example a non-volatile memory. It can be provided that these software units 113, 114, 115 are all loaded into the main memory of the microcontroller 124 during start-up. Alternatively, provision can be made for the software units 113, 114, 115 to be loaded only when necessary.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a method 200 according to the invention for selecting a communication mode of an evaluation device 100.
  • the method begins in the starting state 201, for example whenever the power supply unit 119 registers a non-zero current flow at one of the respective two-wire interfaces 101, 102, 103.
  • the power supply unit 119 already applies a minimum supply voltage to each of the two-wire interfaces 101, 102, 103 in the idle state.
  • a sensor is connected to the two-wire interface 101 .
  • the two-wire interface 101 is connected to the circuit unit 106a (Ethernet APL) by the software selection unit 116a by controlling the hardware selection unit 116b.
  • step 203 the circuit unit 106a (Ethernet APL) is activated.
  • step 204 software unit 115 (Ethernet APL) is loaded, and in step 205 the power supply unit 119 is instructed to set the minimum required voltage for the Ethernet APL communication mode at the two-wire interface 101.
  • step 206 a communication signal is sent in Ethernet APL in the direction of a sensor.
  • step 207 it is checked whether the sensor supplies a response.
  • step 208 the initialization of the Ethernet APL communication is completed, and in step 209 the maximum voltage for Ethernet APL is set via the power supply unit 119 .
  • step 210 the circuit unit 106a (Ethernet APL) is deactivated and the circuit unit 105a (HART) activated and connected to the two-wire interface 101 by appropriate activation of the hardware selection unit 116b.
  • step 211 the power supply unit 119 is instructed to apply a voltage level that matches the HART communication mode to the two-wire interface 101 before the software unit 114 (HART) is loaded in step 212.
  • step 213 a HART communication signal is transmitted to the sensor, and in step 214 it is checked whether the sensor provides a valid response.
  • step 215 further HART initialization sequences are processed, and in step 216 the power supply unit 119 is instructed to raise the voltage at the two-wire interface 101 to the maximum voltage level provided for the HART communication mode. If a sensor does not provide a valid HART response, in step 217 circuit unit 105a (HART) is deactivated and instead circuit unit 104a (4...20mA) is activated and connected to the output by activating hardware selection unit 116b. In step 218, the power supply unit 219 is instructed to apply a voltage level to the interface 101 that is suitable for the 4...20 mA communication mode. The procedure ends in state 221.
  • the aforementioned sequence can be processed automatically each time the evaluation device 100 is started up or started up after it has been supplied with a voltage on the energy supply interface 120 .
  • a current value greater than zero is detected on one of the two-wire interfaces 101, 102, 103, a corresponding sequence can be started.
  • an evaluation device according to the invention will automatically activate and use the new communication mode. In this way, it is possible to provide evaluation devices that enable the gradual, staggered modernization of the sensors of existing systems.
  • the evaluation device 100 automatically selects a suitable communication standard based on an event on one of the two-wire interfaces 101, 102, 103 (voltage change, current change, etc.).
  • FIG. 3 shows a schematic view of a second preferred embodiment of an evaluation device according to the invention for processing measurement data from a measuring device.
  • the second preferred embodiment of the invention Evaluation device 300 differs from the first preferred embodiment described in FIG. 1 in that all of the energy required for operation is drawn from a two-wire interface 301, which is also used for data exchange with a higher-level evaluation device, for example an APL power switch.
  • the modified power supply unit 303 can be designed to convert the voltage level of the two-wire line 302 into different voltage levels required by the microcontroller 304 .
  • energy stores 305 can also be installed in the power supply unit 303 .
  • a software unit 307 suitable for the communication mode of the two-wire line can be integrated in the microcontroller 304 and used to implement communication on the two-wire line 302 .
  • the communication mode on the two-wire line 302 can differ from the communication standards used on the output side, or can match one of the standards offered on the output side.
  • the power supply unit 303 in interaction with the microcontroller 304 and a control line 308, can also be designed to determine the maximum electrical power that can be obtained via the two-wire interface 301, and in comparison to the electrical power at the two-wire interfaces 309, 310, 311 to account for the performance values accepted in each case. If the evaluation device 300 determines, for example, that an energy deficit is imminent, the power supply unit 302 can be instructed, after activation by the microcontroller 304, to reduce the supply voltages on the lines 312 down to the minimum for which the two-wire interface 309, 310, 311 used communication mode to reduce the permissible value in order to save energy.
  • an evaluation device 300 can recognize a measuring device 313 at a two-wire interface 309, 310, 311 as part of the commissioning of a sensor, which in turn is set up to adapt its input interface to different communication standards. If the evaluation device 300 detects an energy deficit, it can briefly separate a measuring device 313 from the two-wire interface 311 and modify the communication mode of the respective two-wire interface 311 to an energy-saving communication mode.
  • the measuring device 312 After restarting the measuring device by activating the supply voltage on the two-wire interface 311, the measuring device 312 automatically adapts to the new communication mode, as a result of which further energy savings can be achieved. In the same way, if there is an excess of energy, a change to a communication standard that requires more power can also be provided.
  • FIG. 4 shows a schematic view of a third preferred embodiment of an evaluation device according to the invention for processing measurement data from a measuring device.
  • the evaluation device 400 comprises several electronic circuits or phy's or circuit units 401, 402, 403, for example an APL phy, a Profibus phy or an Ethernet phy.
  • the microcontroller 404 comprises a number of software units 405, 406, 407 which can be loaded into memory if required and can be executed for communication in accordance with a protocol used on the two-wire line 408.
  • the power supply unit 410 can be instructed via the control line 409 to adapt to the respective communication mode used on the input side, for example by maintaining specific maximum input currents on the two-wire interface 411 .
  • Different communication modes can in turn be used on the two-wire interface 411 and the two-wire line 408 for communication with a higher-level controller.
  • Examples are in particular Profibus PA, Foundation Fieldbus, Profinet, Called HART-IP, Modbus, Modbus-TCP or UPC-LIA.
  • It is also possible to use well-known Ethernet standards such as 10BASE-Tx, 100BASE-Tx, 1000BASE-Tx or other standards with more than two wires.
  • the communication modes can also be combined with Power over Ethernet.
  • the evaluation device 400 can also be set up, after a voltage has been supplied to the two-wire interface 411, to automatically determine the communication mode to be used for communication with a higher-level controller.
  • the evaluation device 400 can be set up to automatically select a suitable input-side communication standard at the two-wire interface 411 on the basis of an event on the two-wire line 408 (voltage change, current change, etc.).
  • the evaluation device 400 can be set up to set a predefinable communication standard at the two-wire interface 411 by user input.
  • the evaluation device 400 can be set up to determine its own measured values.
  • a measured value determination unit (not shown) can also be provided for this purpose.
  • the terms “comprising” and “having” do not exclude other elements or steps and the indefinite articles “a” or “a” do not exclude a plurality.
  • the term unit is to be understood broadly; in particular, this term is not to be understood to mean that the respective units have to be designed as integral components. The respective units can also be positioned differently. In the end different units can also be brought together in one assembly.
  • features or steps that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments can also be used in combination with other features or steps of other exemplary embodiments described above.
  • circuit unit 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, circuit unit

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Auswertevorrichtung (100, 300, 400) zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung (313), umfassend: zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle (101, 102, 103, 301, 309, 310, 311, 411) eingerichtet zur Kommunikation der Auswertevorrichtung (100, 300, 400) mit der Messvorrichtung (313); zumindest eine erste Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112) eingerichtet, um über die zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle (101, 102, 103, 301, 309, 310, 311, 411) eine Kommunikation mit der Messvorrichtung (313) in einem ersten Kommunikationsmodus (APL) bereitzustellen; zumindest eine zweite Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112) eingerichtet, um über die zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle (101, 102, 103, 301, 309, 310, 311, 411) eine Kommunikation mit der Messvorrichtung (313) in einem zweiten Kommunikationsmodus, HART oder 4…20 mA oder 4…20 mA/HART kombiniert, bereitzustellen; zumindest eine erste Auswahleinheit (116, 117, 118), die eingerichtet ist, um die erste Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112) oder die zweite Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112) derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) über die zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle (101, 102, 103, 301, 309, 310, 311, 411) mit der Messvorrichtung (313) im ersten Kommunikationsmodus oder im zweiten Kommunikationsmodus kommuniziert.

Description

ELEKTRONISCHE VORRICHTUNG
Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/EP2020/072 113, eingereicht am 6. August 2020, die in vollem Umfang durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung, ein Verfahren zur Auswahl eines Kommunikationsmodus einer solchen Auswertevorrichtung, ein System zur Verarbeitung von Messdaten sowie eine Verwendung einer ersten, zweiten oder dritten Kommunikationseinheit in einer solche Auswertevorrichtung und/oder Verwendung einer Messvorrichtung in einem solchen System.
Hintergrund
Auswertevorrichtungen zur Verarbeitung von Messdaten sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt und finden beispielsweise Anwendung in der Prozess- oder Chemieindustrie zur Überwachung von Prozessparametern, wie beispielsweise Füllständen, Grenzständen, Drücken, Dichten, etc. Die Messdaten werden dabei von Messvorrichtungen erfasst und über eine korrespondierende Schnittstelle an eine angeschlossene Auswertevorrichtung übermittelt. In diesem Zusammenhang hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein Bedarf besteht, eine Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten bereitzustellen, die für eine solche Messdatenübermittlung geeignet ist, insbesondere besteht ein Bedarf eine effiziente, kostengünstige und nachhaltige Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten zu ermöglichen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten für eine solche Übermittlung bereitzustellen, insbesondere besteht ein Bedarf eine effiziente, kostengünstige und nachhaltige Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten bereitzustellen.
Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafterweise weiter.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung, umfassend: zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle eingerichtet zur Kommunikation der Auswertevorrichtung mit der Messvorrichtung; zumindest eine erste Kommunikationseinheit eingerichtet, um über die zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der Messvorrichtung in einem ersten Kommunikationsmodus bereitzustellen; zumindest eine zweite Kommunikationseinheit eingerichtet, um über die zumindest eine erste Zwei-Draht- Schnittstelle eine Kommunikation mit der Messvorrichtung in einem zweiten Kommunikationsmodus bereitzustellen; zumindest eine erste Auswahleinheit, die eingerichtet ist, um die erste Kommunikationseinheit oder die zweite Kommunikationseinheit derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung über die zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle mit der Messvorrichtung im ersten Kommunikationsmodus oder im zweiten Kommunikationsmodus kommuniziert. Der Begriff Messwert ist vorliegend breit zu verstehen und umfasst alle physikalischen Messgrößen, wie beispielsweise Dichte, Gewicht, Temperatur, Abstände, Füllstände. Der Begriff Auswertevorrichtungen ist vorliegend ebenfalls breit zu verstehen und umfasst alle Steuerungen und Datenverarbeitungseinrichtungen, die geeignet sind Daten zu analysieren bzw. zu verarbeiten, z.B. SPS, Industrie PC, PC, Smartphone, Tablets, Mikrocontroller. Auch der Begriff Messvorrichtung ist im vorliegenden Kontext breit zu verstehen und umfasst sämtliche Einrichtungen, die zur Erfassung einer physikalischen Messgröße geeignet sind, wie zum Beispiel Temperatursensoren, Radarsensoren, kapazitive Sensoren, Drucksensoren, etc. Zwei-Draht-Schnittstellen basieren auf einer Zwei-Draht-Leitung und eignen sich zur Übertragung eines Messwerts und/oder weiterer Daten zwischen der Messvorrichtung und einer Auswertevorrichtung. Die Zwei-Draht-Schnittstelle kann dabei auch der Energieversorgung der Messvorrichtung dienen. Der Begriff Kommunikation ist im vorliegenden breit zu verstehen und betrachtet jeglichen Datenaustausch zwischen Messvorrichtung und Auswertevorrichtung, wie zum Beispiel Messdaten, Zustandsdaten der Messvorrichtung und Steuerbefehle. Der Begriff Auswahleinheit ist im vorliegenden Kontext breit zu verstehen und umfasst Hardware und Software Komponenten, die in einer Baugruppe integriert oder auf mehrere Baugruppen verteilt sein können. Die Auswahleinheit kann beispielsweise eine SPS oder einen integrierten Schaltkreis (IC) oder einen Mikrocomputerchip umfassen. Der Begriff Kommunikationseinheit umfasst im vorliegenden Kontext eine Einrichtung, die Hardware und Software für einen Kommunikationsmodus bereitstellt. Dabei kann die Hardware beispielsweise über Relais Schaltungen realisiert sein. Der Begriff Kommunikationsmodus bezieht sich im Folgenden auf Kommunikationstechnologien bzw. Kommunikationsmodi wie beispielsweise Stromschnittstelle 4...20 mA, Highway Addressable Remote Transducer (HART) und Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL).
Für einen Datenaustausch müssen Messvorrichtungen und Auswertevorrichtungen die gleiche KommunikationstechnologieZ-standards bereitstellen/ermöglichen. Bei bestehenden Anlagen in der Prozesstechnik befinden sich allerdings häufig Messvorrichtungen mit unterschiedlichen Kommunikationsmodi im Einsatz, da die Anlagen häufig sukzessive modernisiert bzw. mit neuen Auswertevorrichtungen und/oder Messgeräten ausgestattet werden. Werden beispielsweise Messgeräte mit unterschiedlichen Kommunikationsmodi eingesetzt, müssen auch entsprechende Auswertevorrichtungen mit unterschiedlichen Kommunikationsmodi eingesetzt werden, um eine Kommunikation dieser Vorrichtungen bereitstellen zu können. Diese Notwendigkeit erhöht jedoch die Kosten und senkt auch den flexiblen Einsatz der verschiedenen Vorrichtungen in einer Anlage. Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile vermieden bzw. zumindest reduziert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Auswertevorrichtung eine Zwei-Draht-Schnittstelle und adaptiert den Kommunikationsmodus in Abhängigkeit des in der Messvorrichtung vorhandenen Kommunikationsmodus. Dadurch kann eine bestehende Zwei-Draht-Leitung, die in der Anlage zur Verbindung der Auswertevorrichtung mit der Messvorrichtung vorliegt, verwendet werden. Dies führt zu Kostenvorteilen, wenn beispielsweise eine neue erfindungsgemäße Auswertevorrichtung in eine bestehende Anlage implementiert werden soll, da sie sowohl für alte (z.B. 4...20 mA) als auch neue Kommunikationsmodi (Ethernet APL) geeignet ist und sich dadurch auch der Implementierungsaufwand deutlich reduziert. Mit anderen Worten ist eine erfindungsgemäße Auswertevorrichtung für zwei oder mehr Kommunikationsmodi universell einsetzbar.
In einer Ausführungsform umfasst die Auswertevorrichtung eine erste Kommunikationseinheit und eine zweite Kommunikationseinheit, wobei diese unterschiedliche Modulationsverfahren zur Implementierung einer Datenübertragung benutzen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, eine erste Kommunikationseinheit mit einem digitalen Modulationsverfahren mit einer zweiten Kommunikationseinheit mit einem analogen Modulationsverfahren vorzusehen.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erste Kommunikationseinheit eine digitale Kommunikation nach dem Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL) Standard realisiert, und die zweite Kommunikationseinheit eine analoge Kommunikation nach 4...20 mA realisiert. In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die zweite Kommunikationseinheit ausgeführt ist, eine gemischte analoge und digitale Kommunikation nach dem analogen 4...20 mA Standard mit gleichzeitig digital aufmoduliertem Signal nach dem Highway Addressable Remote Transducer Standard zu realisieren, nachfolgend „4...20 mA/HART kombiniert“ genannt.
In einer Ausführungsform umfasst die Auswertevorrichtung eine erste Kommunikationseinheit und eine zweite Kommunikationseinheit, wobei diese unterschiedliche digitale oder ausschließlich digitale Modulationsverfahren zur Implementierung einer Datenübertragung benutzen.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erste Kommunikationseinheit eine digitale Kommunikation nach dem Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL) Standard realisiert, und die zweite Kommunikationseinheit eine rein digitale Kommunikation nach dem Highway Addressable Remote Transducer (HART) Standard realisiert.
Vorzugsweise umfasst die Auswertevorrichtung eine dritte Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, um über die zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der Messvorrichtung in einem dritten Kommunikationsmodus (HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert) bereitzustellen, wobei die Auswahleinheit eingerichtet ist, um eine der Kommunikationseinheiten derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung über die zumindest eine erste Zwei-Draht- Schnittstelle mit der Messvorrichtung in einem der Kommunikationsmodi kommuniziert. Durch die Bereitstellung eines dritten Kommunikationsmodus erhöht sich die Flexibilität der Auswertevorrichtung zusätzlich.
Vorzugsweise umfasst die Auswertevorrichtung weiterhin eine zweite Zwei-Draht- Schnittstelle zur Kommunikation zwischen der Auswertevorrichtung und einerweiteren Messvorrichtung; eine vierte Kommunikationseinheit eingerichtet, um über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der weiteren Messvorrichtung im ersten Kommunikationsmodus (APL) bereitzustellen; eine fünfte Kommunikationseinheit eingerichtet, um über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der weiteren Messvorrichtung im zweiten Kommunikationsmodus (HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert) bereitzustellen; eine zweite Auswahleinheit, die eingerichtet ist, um die vierte Kommunikationseinheit oder die fünfte Kommunikationseinheit derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle mit der weiteren Messvorrichtung im ersten Kommunikationsmodus oder im zweiten Kommunikationsmodus kommuniziert, wobei die Auswertevorrichtung vorzugsweise eine sechste Kommunikationseinheit umfasst, die eingerichtet ist, um über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der Messvorrichtung im dritten Kommunikationsmodus (HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert) bereitzustellen, wobei die Auswahleinheit eingerichtet ist, um eine der Kommunikationseinheiten derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle mit der weiteren Messvorrichtung in einem der Kommunikationsmodi kommuniziert. Durch die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle und die zusätzlichen Kommunikationsmodi kann eine zweite Messvorrichtung mit bis zu drei unterschiedlichen Kommunikationsmodi an die Auswertevorrichtung angeschlossen und betrieben werden. Dadurch erhöht sich weiterhin die Flexibilität der Auswertevorrichtung.
Vorzugsweise umfasst die Auswertevorrichtung weiterhin eine dritte Zwei-Draht- Schnittstelle zur Kommunikation zwischen der Auswertevorrichtung und einerweiteren Messvorrichtung; eine siebte Kommunikationseinheit eingerichtet, um über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der weiteren Messvorrichtung im ersten Kommunikationsmodus (APL) bereitzustellen; eine achte Kommunikationseinheit eingerichtet, um über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der weiteren Messvorrichtung im zweiten Kommunikationsmodus (HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert) bereitzustellen; eine dritte Auswahleinheit, die eingerichtet ist, um die siebte Kommunikationseinheit oder die achte Kommunikationseinheit derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle mit der weiteren Messvorrichtung im ersten Kommunikationsmodus oder im zweiten Kommunikationsmodus kommuniziert, wobei die Auswertevorrichtung vorzugsweise eine neunte Kommunikationseinheit umfasst, die eingerichtet ist, um über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der Messvorrichtung im dritten Kommunikationsmodus (HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert) bereitzustellen, wobei die Auswahleinheit eingerichtet ist, um eine der Kommunikationseinheiten derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle mit der weiteren Messvorrichtung in einem der Kommunikationsmodi kommuniziert. Durch die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle und die zusätzlichen Kommunikationsmodi kann eine dritte Messvorrichtung mit bis zu drei unterschiedlichen Kommunikationsmodi an die Auswertevorrichtung angeschlossen und betrieben werden. Dadurch erhöht sich weiterhin die Flexibilität der Auswertevorrichtung.
Vorzugsweise ist der erste Kommunikationsmodus eine Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL) Kommunikation und der zweite und/oder der dritte Kommunikationsmodus eine Highway Addressable Remote Transducer (HART) Kommunikation und/oder ein 4...20 mA Stromschnittstellen-Kommunikation ist/sind. Der 4...20 mA Kommunikationsmodus ist ein analoger Kommunikationsmodus, wohingegen der HART Kommunikationsmodus bereits ein digitaler Kommunikationsmodus ist. Beide Kommunikationsmodi sind weit verbreitet in Bestandsanlagen, jedoch veraltet. Der Kommunikationsmodus Ethernet APL zählt zu den neueren Kommunikationsmodi der Prozessindustrie. Durch die Bereitstellung dieser drei Kommunikationsmodi kann die Auswertevorrichtung sowohl in alten Anlagen als auch in neue eingebaut werden. Die Kommunikationsmodi, die die Auswertevorrichtung bereitstellt, sind jedoch nicht auf die genannten Beispiele begrenzt, es können beliebige andere Kommunikationsmodi, die mit einer Zwei-Draht- Technologie kompatibel sind, gewählt werden. Hierzu zählen zum Beispiel weiterhin 10BASET-1 L,10BASET-1 S, Profibus PA, Foundation Fieldbus, Profinet, HART-IP, Modbus, Modbus-TCP oder UPC-UA.
Vorzugsweise ist die erste und/oder zweite und/oder dritte Auswahleinheit derart eingerichtet ist/sind, dass die 4...20 mA Stromschnittstellen-Kommunikation und HART Kommunikation zeitgleich an der ersten und/oder zweiten Zwei-Draht-Schnittstelle angebunden sind und die HART-Kommunikation auf die 4...20 mA Kommunikation aufmoduliert wird (4...20 mA/HART kombiniert). Dadurch ist es möglich, dass die 4...20 mA Kommunikationseinheit und die HART Kommunikationseinheit gleichzeitig angebunden sind, und die HART-Kommunikation auf die die 4...20 mA lediglich aufmoduliert wird.
Vorzugsweise umfassen die Kommunikationseinheiten jeweils zumindest eine Schaltungseinheit (Hardware), die jeweils eingerichtet sind, um die zum jeweiligen Kommunikationsmodus vorgesehene Betriebsparameter an den Zwei-Draht- Schnittstellen bereitzustellen (Strom, Spannung, Modulationsform), wobei die Kommunikationseinheiten vorzugsweise jeweils zumindest eine Softwareeinheit umfassen, die jeweils eingerichtet sind, um ein für den jeweiligen Kommunikationsmodus vorgesehenes Kommunikationsprotokoll bereitzustellen. Die Kommunikationseinheiten stellen dabei über Schaltungen die Betriebsparameter an der Zwei-Draht-Schnittstelle physikalisch ein und/oder lesen sie aus. Die Kommunikationsprotokolle können dabei z.B. 4...20 mA, HART, APL sein.
Vorzugsweise aktiviert die Auswahleinheit eine Kommunikationseinheit, basierend auf einem Antwortsignal einer Messvorrichtung auf ein Kommunikationssignal der Auswahleinheit. Durch die Aktivierung der jeweiligen Kommunikationseinheit wird der jeweilige Kommunikationsmodus bereitgestellt. Mit anderen Worten wird der Kommunikationsmodus der Messvorrichtung abgefragt und dann entsprechend die jeweilige Kommunikationseinheit zu oder abgeschaltet. In diesem Zusammenhang sendet die Auswahleinheit als Kommunikationssignal zumindest ein erstes Kommunikationssignal im ersten Kommunikationsmodus an die Messvorrichtung und/oder ein zweites Kommunikationssignal im zweiten Kommunikationsmodus an die Messvorrichtung und/oder ein drittes Kommunikationssignal im dritten Kommunikationsmodus an die Messvorrichtung und aktiviert oder deaktiviert basierend auf einem Antwortsignal der Messvorrichtung den ersten, zweiten und/oder dritten Kommunikationsmodus. Die Bestimmung bzw. Einstellung des erforderlichen Kommunikationsmodus kann dabei vorteilhafterweise automatisiert erfolgen. Durch die Automatisierung der Kommunikationsmodus Bestimmung bzw. Einstellung kann sich der Implementierungsaufwand reduzieren und die Anlagenverfügbarkeit erhöhen.
Vorzugsweise umfasst die Auswerteeinheit eine vierte Zwei-Draht-Schnittstelle zur Kommunikation der Auswertevorrichtung mit einer weiteren Auswertevorrichtung, vorzugsweise mit einer übergeordneten Auswertevorrichtung; eine zehnte Kommunikationseinheit eingerichtet, um über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der weiteren Auswertevorrichtung im ersten Kommunikationsmodus (Ethernet APL) bereitzustellen; eine elfte Kommunikationseinheit eingerichtet, um über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der weiteren Auswertevorrichtung im zweiten Kommunikationsmodus (HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert) bereitzustellen; eine vierte Auswahleinheit, die eingerichtet ist, um die zehnte Kommunikationseinheit oder die elfte Kommunikationseinheit derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle mit der weiteren Auswertevorrichtung im ersten Kommunikationsmodus oder im zweiten Kommunikationsmodus kommuniziert, wobei die Auswertevorrichtung vorzugsweise eine zwölfte Kommunikationseinheit umfasst, die eingerichtet ist, um über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle eine Kommunikation mit der weiteren Auswertevorrichtung im dritten Kommunikationsmodus (HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert) bereitzustellen, wobei die Auswahleinheit eingerichtet ist, um eine der Kommunikationseinheiten derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle mit der weiteren Auswertevorrichtung in einem der Kommunikationsmodi kommuniziert; und wobei über die vierte Zwei-Draht- Schnittstelle vorzugsweise eine Versorgung der Auswertevorrichtung mit Energie über die weitere Auswertevorrichtung erfolgt.
Vorzugsweise umfasst die Auswertevorrichtung zumindest eine Netzteileinheit, die eingerichtet ist, eine eingehende Spannung umzuwandeln und die Auswertevorrichtung und/oder einen Energiespeicher mit Energie zu versorgen und/oder wobei die zumindest eine Netzteileinheit in verschiedenen Betriebsmodi betreibbar ist und wobei der jeweilige Betriebsmodus der zumindest einen Netzteileinheit basierend auf dem aktivierten Kommunikationsmodus ausgewählt ist. Die Netzteileinheit kann im Zusammenspiel mit einem Mikrocontroller der Auswertevorrichtung weiterhin ausgeführt sein, die maximal über die vierte Zwei- Draht-Schnittstelle beziehbare elektrische Leistung zu bestimmen, und im Vergleich zu den an den anderen Zwei-Draht-Schnittstellen jeweils abgenommenen Leistungswerten zu bilanzieren. Stellt die Auswertevorrichtung beispielsweise fest, dass ein Energiedefizit droht, kann die Netzteileinheit nach Ansteuerung durch den Mikrocontroller angewiesen werden, die Versorgungsspannungen auf den Leitungen bis hin zum minimalen, für den jeweils an den Zwei-Draht-Schnittstellen verwendeten Kommunikationsstandard zulässigen Wert zu reduzieren, um hierdurch Energie einzusparen.
Vorzugsweise ist die Auswertevorrichtung eingerichtet, um zu bestimmen, ob eine an eine Zwei-Draht-Schnittstelle angeschlossene Messvorrichtung unterschiedliche Kommunikationsmodi erlaubt und weiterhin eingerichtet, um einen Kommunikationsmodus einer solchen Messvorrichtung festzulegen. Dadurch kann die Auswertevorrichtung beispielsweise bei Vorliegen eines Energiedefizits einen Kommunikationsmodus wählen, der zu einer Energieeinsparung führt und dadurch die Betriebssicherheit bzw. Einsatzfähigkeit gewährleisten.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Auswahl eines Kommunikationsmodus einer Auswertevorrichtung, folgende Schritte umfassend: Versenden eines ersten Kommunikationssignals über eine Zwei-Draht-Schnittstelle durch eine Auswahleinheit an eine Messvorrichtung, wobei das erste Kommunikationssignal auf einem ersten Kommunikationsmodus basiert; Aktivieren einer ersten Kommunikationseinheit, wenn ein Antwortsignal der Messvorrichtung dem ersten Kommunikationsmodus entspricht; und/oder Versenden eines zweiten Kommunikationssignals über die Zwei-Draht- Schnittstelle durch die Auswahleinheit an die Messvorrichtung, wobei das zweite Kommunikationssignal auf einem zweiten Kommunikationsmodus basiert; Aktivieren der zweiten Kommunikationseinheit, wenn ein Antwortsignal der Messvorrichtung dem zweiten Kommunikationsmodus entspricht; und/oder Versenden eines dritten Kommunikationssignals über eine Zwei-Draht-Schnittstelle durch die Auswahleinheit an eine Messvorrichtung, wobei das dritte Kommunikationssignal auf einem dritten Kommunikationsmodus basiert; Aktivieren der dritten Kommunikationseinheit, wenn ein Antwortsignal der Messvorrichtung dem dritten Kommunikationsmodus entspricht. Das Verfahren läuft vorzugsweise automatisiert ab, wodurch sich der Implementierungsaufwand reduziert und sich die Fehlerwahrscheinlichkeiten durch menschliches Eingreifen reduzieren.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zur Auswertung/Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung, umfassend: zumindest eine Auswertevorrichtung; zumindest eine Messvorrichtung, die eingerichtet ist, um mit der zumindest einen Auswertevorrichtung in einem ersten Kommunikationsmodus und/oder in einem zweiten Kommunikationsmodus und/oder in einem dritten Kommunikationsmodus zu kommunizieren.
Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung einer ersten, zweiten oder dritten Kommunikationseinheit in einer Auswertevorrichtung; und/oder eine Verwendung einer Messvorrichtung in einem System. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren gegeben, darin zeigt
Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auswahl eines Kommunikationsmodus der ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung
Figur 3 eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung; und
Figur 4 eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung;
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung 100 zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung.
Die Auswertevorrichtung umfasst neun Kommunikationseinheiten 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112, die die Schaltungseinheiten 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111 a, 112a umfassen. Die Schaltungseinheiten 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111 a, 112a sind geeignet, zu verschiedenen Kommunikationsmodi geeignete Spannungen, Ströme und/oder Modulationsformen an ihren jeweiligen Zwei-Draht-Schnittstellen 101 , 102, 103 einzustellen oder auszulesen. Die Schaltungseinheiten 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111a, 112a sind somit geeignet die Kommunikation über die Zwei-Draht-Leitungen, die an den Zwei-Draht- Schnittstellen der Auswertevorrichtung 100 anschließbar sind, physikalisch zu implementieren. Darüber hinaus umfassen die Kommunikationseinheiten 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112 die Softwareeinheiten 113, 114, 115, die geeignet sind, die Protokollebene des jeweiligen Kommunikationsmodus zu implementieren. Die Auswertevorrichtung 100 bezieht ihre für den Betrieb notwendige Energie aus einer Energiezuführungsschnittstelle 120, beispielsweise über eine 230V Netzversorgung. Die Energie wird von einer in der Auswertevorrichtung 100 integrierten Netzteileinheit 119 auf verschiedene Spannungsniveaus konvertiert, und den anderen Hardwareeinheiten des Auswertevorrichtung 100 zur Verfügung gestellt. Die Auswertevorrichtung 100 umfasst weiterhin einen Mikrocontroller 124, der die Software Auswahleinheiten 116a, 117a, 118a umfasst, um die Hardware Auswahleinheiten 116b, 117b, 118b anzusteuern, die mit den Schaltungseinheiten 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111 a, 112a verbunden sind. Die Hardware Auswahleinheiten 116b, 117b, 118b sind mit den Software Auswahleinheiten 116a, 117a, 118a verbunden.
Die Hardware Auswahleinheiten 116b, 117b, 118b sind eingerichtet auf ein Signal der Software Auswahleinheiten 116a, 117a, 118a hin die Schaltungseinheiten 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111 a, 112a physikalisch mit der jeweiligen Zwei-Draht- Schnittstellen 101 , 102, 103 und somit mit einer Zwei-Draht-Leitung zu verbinden.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Mikrocontroller 124 mit der Netzteileinheit 119 verbunden ist. Somit kann erreicht werden, dass die Netzteileinheit angewiesen wird, eine zum jeweiligen Kommunikationsstandard passende Speisespannung über die Zuleitungen 126 an den Zwei-Draht-Schnittstellen 101 , 102, 103 verfügbar zu machen. Über die Zuleitungen 121 werden folglich die an der Auswertevorrichtung 100 anschließbaren Sensoren mit elektrischer Energie versorgt. Die Steuerleitung zwischen dem Mikrocontroller 124 und der Netzteileinheit 119 kann weiterhin auch genutzt werden, dem Mikrocontroller den von einem Gerät an einer Zwei-Draht-Schnittstellen 101 , 102, 103 aufgenommenen Strom zu übermitteln. Insbesondere bei einer rein analogen Kommunikation über 4...20 mA Kommunikationsmodus kann hierüber ein Messwert eines Sensors erfasst werden.
Der Mikrocontroller kann die über die Kommunikationseinheiten 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 und 112 und/oder über die Netzteileinheit 119 ermittelten Messwerte verarbeiten, und in bekannter Weise zur Ansteuerung weiterer Geräte wie Pumpen oder Ventilen, welche an I/O Schnittstellen 125 angeschlossen werden können, nutzen. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Auswertevorrichtung 100 ihre Daten über eine weitere Busschnittstelle 121 einer weiteren Steuerung bereitstellt, beispielsweise unter Nutzung von Ethernet. Hierfür kann der Mikrocontroller 124 eingerichtet sein, eine passende Elektronikkomponente 122 zur Ansteuerung des jeweiligen Kommunikationsmodus sowie eine dazu passende Kommunikationssoftware 123 zu kombinieren, und die Ausgabe der Signale zu realisieren. Es kann auch vorgesehen sein, dass anstelle der Busschnittstelle 121 eine Drahtlosschnittstelle vorliegt.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Hardware Auswahleinheiten 116, 117, 118 schematisch dargestellt sind. Aufgabe der Hardware Auswahleinheiten 116, 117, 118 ist es, die passenden Schaltungseinheiten 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111a, 112a, welche zur Umsetzung eines bestimmten
Kommunikationsmodus notwendig sind, mit der jeweiligen Zwei-Draht-Schnittstellen 101 , 102, 103 zu verbinden. Dies kann beispielsweise über mechanische Relais, Halbleiterrelais oder andere Schalter erreicht werden. Es können jedoch auch resistive wirkende, kapazitiv wirkende oder anderweitig umgesetzte Elektronikschaltungen eine Ein- oder Auskopplung von Kommunikationssignalen auf die Ausgangssignale bewirken. Darüber hinaus können auch Logikschaltungen an dieser Stelle verwendet werden.
Die Softwareeinheiten 113, 114, 115 zur protokollseitigen Umsetzung verschiedener Kommunikationsstandards können in einem Speicher im Mikrocontroller 124 vorhanden sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass diese in einem Speicher außerhalb des Mikrocontrollers 124, beispielsweise einem nichtflüchtigen Speicher, abgelegt sind. Es kann vorgesehen sein, dass diese Softwareeinheiten 113, 114, 115 alle bei der Inbetriebnahme in den Arbeitsspeicher des Mikrocontrollers 124 geladen werden. Alternativ kann vorgesehen sein, die Softwareeinheiten 113, 114, 115 nur bei Notwendigkeit zu laden.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200 zur Auswahl eines Kommunikationsmodus einer Auswertevorrichtung 100. Das Verfahren beginnt im Startzustand 201 , beispielsweise immer dann, wenn die Netzteileinheit 119 an einer der jeweiligen Zwei-Draht-Schnittstellen 101 , 102, 103 einen Stromfluss ungleich null registriert. Zu diesem Zweck beaufschlagt die Netzteileinheit 119 bereits im Ruhezustand jede der Zwei-Draht-Schnittstellen 101 , 102, 103 mit einer minimalen Versorgungsspannung. Beispielhaft sei nachfolgend angenommen, dass ein Sensor an der Zwei-Draht-Schnittstelle 101 angeschlossen wird. Im Schritt 202 wird von der Software Auswahleinheit 116a durch Ansteuerung der Hardware Auswahleinheit 116b die Zwei-Draht-Schnittstelle 101 mit der Schaltungseinheit 106a (Ethernet APL) verbunden. Im Schritt 203 wird die Schaltungseinheit 106a (Ethernet APL) aktiviert. Im Schritt 204 wird Softwareeinheit 115 (Ethernet APL) geladen, und im Schritt 205 die Netzteileinheit 119 angewiesen, an der Zwei-Draht-Schnittstelle 101 die minimal erforderliche Spannung für den Kommunikationsmodus Ethernet APL einzustellen. Anschließend wird im Schritt 206 ein Kommunikationssignal in Ethernet APL in Richtung eines Sensors abgesetzt. Im Schritt 207 wird überprüft, ob der Sensor eine Rückantwort liefert.
Ist dies der Fall, so wird im Schritt 208 die Initialisierung der Ethernet APL Kommunikation vervollständigt, und im Schritt 209 über die Netzteileinheit 119 die maximale Spannung für Ethernet APL eingestellt.
Liefert ein Sensor keine gültige Ethernet APL Antwort, so wird im Schritt 210 die Schaltungseinheit 106a (Ethernet APL) deaktiviert, und die Schaltungseinheit 105a (HART) aktiviert und durch entsprechende Ansteuerung der Hardware Auswahleinheit 116b mit der Zwei-Draht-Schnittstelle 101 verbunden. Im Schritt 211 wird die Netzteileinheit 119 angewiesen, einen zum HART Kommunikationsmodus passenden Spannungspegel auf die Zwei-Draht-Schnittstelle 101 aufzuschalten, bevor im Schritt 212 die Softwareeinheit 114 (HART) geladen wird. Im Schritt 213 wird ein HART Kommunikationssignal an den Sensor übermittelt, und im Schritt 214 überprüft, ob der Sensor eine gültige Rückantwort liefert. Ist dies der Fall, so werden im Schritt 215 weitere HART Initialisierungssequenzen abgearbeitet, und im Schritt 216 die Netzteileinheit 119 angewiesen, die Spannung an der Zwei-Draht-Schnittstelle 101 auf das maximal für den HART Kommunikationsmodus vorgesehene Spannungsniveau anzuheben. Liefert ein Sensor keine gültige HART Rückantwort, so wird im Schritt 217 die Schaltungseinheit 105a (HART) deaktiviert, und stattdessen die Schaltungseinheit 104a (4...20mA) aktiviert und durch Ansteuerung der Hardware Auswahleinheit 116b mit dem Ausgang verbunden. Im Schritt 218 wird die Netzteileinheit 219 angewiesen, ein für den 4...20 mA Kommunikationsmodus passendes Spannungsniveau auf die Schnittstelle 101 aufzuschalten. Das Verfahren endet im Zustand 221.
Der zuvor genannte Ablauf kann bei jeder Inbetriebnahme oder jedem Hochlaufen der Auswertevorrichtung 100 nach erfolgter Versorgung mit einer Spannung auf der Energiezuführungsschnittstelle 120 automatisiert abgearbeitet werden. Zudem kann bei Detektion eines Stromwertes größer null auf einer der Zwei-Draht-Schnittstellen 101 , 102, 103 ein entsprechender Ablauf begonnen werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass insbesondere in Bestandsanlagen eine Vielzahl an Sensoren unterschiedlicher Generationen gleichzeitig betrieben werden können. Wird zu einem späteren Zeitpunkt eine Modernisierung der Anlage durchgeführt, beispielsweise durch ein Ersetzen eines Sensors durch einen neueren Sensor, so wird eine erfindungsgemäße Auswertevorrichtung automatisiert den neuen Kommunikationsmodus aktivieren und nutzen. Auf diese Weise wird es möglich, Auswertevorrichtungen bereitzustellen, die die sukzessive, zeitlich gestaffelte Modernisierung der Sensoren von Bestandsanlagen ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Auswertevorrichtung 100 kann vorgesehen sein, dass die Auswertevorrichtung 100 aufgrund eines Ereignisses auf einer der Zwei- Draht-Schnittstellen 101 , 102, 103 (Spannungsänderung, Stromänderung, etc.) ein automatisiertes Auswählen eines geeigneten Kommunikationsstandards vornimmt.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass sich die Auswertevorrichtung 100 durch Benutzereingabe auf einen vorgebbaren Kommunikationsstandard an einer der Zwei-Draht-Schnittstellen 101 ,102, 103 einstellt.
Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung. Die zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung 300 unterscheidet sich von der in Figur 1 beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform darin, dass ihre gesamte zum Betrieb notwendige Energie aus einer Zweidrahtschnittstelle 301 bezogen wird, die gleichzeitig zum Datenaustausch mit einem übergeordneten Auswertegerät dient, beispielsweise einem APL Power Switch. Die modifizierte Netzteileinheit 303 kann ausgeführt sein, die Spannungspegel der Zwei-Draht-Leitung 302 in verschiedene, vom Mikrocontroller 304 benötigte Spannungspegel umzusetzen. Hierzu können insbesondere auch Energiespeicher 305 in der Netzteileinheit 303 verbaut werden. Eine zur Zwei-Draht- Leitung 302 passende Elektronikeinheit 306, beispielsweise ein APL-Phy (physische Schnittstelle), kann eingerichtet sein, Spannungen, Ströme und/oder Modulationsformen derselben auf der Zwei-Draht-Schnittstelle 301 vorzugeben und/oder auszuwerten. Ein zum Kommunikationsmodus der Zwei-Draht-Leitung passende Softwareeinheit 307 kann im Mikrocontroller 304 integriert sein und zur Umsetzung einer Kommunikation auf der Zwei-Draht-Leitung 302 verwendet werden. Der Kommunikationsmodus auf der Zwei-Draht-Leitung 302 kann sich von den ausgangsseitig verwendeten Kommunikationsstandards unterscheiden, oder mit einem der ausgangsseitig angebotenen Standards übereinstimmen.
Die Netzteileinheit 303 kann im Zusammenspiel mit dem Mikrocontroller 304 und einer Steuerleitung 308 weiterhin ausgeführt sein, die maximal über die Zwei-Draht- Schnittstelle 301 beziehbare elektrische Leistung zu bestimmen, und im Vergleich zu den an den Zwei-Draht-Schnittstellen 309, 310, 311 jeweils abgenommenen Leistungswerten zu bilanzieren. Stellt das Auswertevorrichtung 300 beispielsweise fest, dass ein Energiedefizit droht, kann die Netzteileinheit 302 nach Ansteuerung durch den Mikrocontroller 304 angewiesen werden, die Versorgungsspannungen auf den Leitungen 312 bis hin zum minimalen, für den jeweils an der Zwei-Draht- Schnittstelle 309, 310, 311 verwendeten Kommunikationsmodus zulässigen Wert zu reduzieren, um hierdurch Energie einzusparen.
Es kann auch vorgesehen sein, bei einem Energiedefizit ausgangsseitig angebundene Sensoren zu deaktivieren, und eine Fehlermeldung an eine übergeordnete Steuerung abzusetzen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann eine erfindungsgemäße Auswertevorrichtung 300 im Rahmen der Inbetriebnahme eines Sensors an einer Zwei-Draht-Schnittstelle 309, 310, 311 eine Messvorrichtung 313 erkennen, die ihrerseits eingerichtet ist, ihre Eingangsschnittstelle an unterschiedliche Kommunikationsstandards zu adaptieren. Wird von der Auswertevorrichtung 300 ein Energiedefizit festgestellt, so kann diese eine Messvorrichtung 313 kurz von der Zwei- Draht-Schnittstelle 311 trennen, und den Kommunikationsmodus der jeweiligen Zwei- Draht-Schnittstelle 311 auf einen energiesparenden Kommunikationsmodus modifizieren. Nach erneuter Inbetriebnahme der Messvorrichtung durch Aktivierung der Versorgungsspannung auf der Zwei-Draht-Schnittstelle 311 adaptiert sich die Messvorrichtung 312 automatisch an den neuen Kommunikationsmodus, wodurch eine weitere Energieeinsparung erreicht werden kann. In sinngleicher Weise kann bei einem Energieüberschuss auch ein Wechsel auf einen Kommunikationsstandard vorgesehen sein, welcher mehr Leistung benötigt.
Fig. 4 eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung.
Die Auswertevorrichtung 400 umfasst mehrere Elektronikschaltungen oder Phy’s bzw. Schaltungseinheiten 401 , 402, 403, beispielsweise einen APL Phy, einen Profibus Phy oder einen Ethernet Phy. Der Mikrocontroller 404 umfasst passend zu diesen Standards mehrere Softwareeinheiten 405, 406, 407, die bei Bedarf in den Speicher geladen werden können und zur Kommunikation gemäß einem auf der Zwei-Draht- Leitung 408 verwendeten Protokoll ausgeführt werden können. Über die Steuerleitung 409 kann die Netzteileinheit 410 angewiesen werden, sich an den jeweiligen, eingangsseitig verwendeten Kommunikationsmodus anzupassen, beispielsweise durch das Einhalten bestimmter maximaler Eingangsströme auf der Zwei-Draht- Schnittstelle 411 .
Auf der Zwei-Draht-Schnittstelle 411 und der Zwei-Draht-Leitung 408 können zur Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung wiederum verschiedene Kommunikationsmodi verwendet werden. Beispielhaft, aber keinesfalls einschränkend seien auch an dieser Stelle insbesondere Profibus PA, Foundation Fieldbus, Profinet, HART-IP, Modbus, Modbus-TCP oder UPC-LIA genannt. Ferner ist auch die Nutzung von allgemein bekannten Ethernet Standards wie 10BASE-Tx, 100BASE-Tx, 1000- BASE-Tx oder anderer Standards, mit mehr als zwei Drähten möglich. Insbesondere können die Kommunikationsmodi auch mit Power over Ethernet kombiniert werden.
Die Auswertevorrichtung 400 kann ferner eingerichtet sein, nach erfolgter Versorgung mit einer Spannung auf der Zwei-Draht-Schnittstelle 411 automatisiert den zur Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung zu verwendenden Kommunikationsmodus zu ermitteln.
In einer Ausgestaltung der Auswertevorrichtung 400 kann diese eingerichtet sein, aufgrund eines Ereignisses auf der Zwei-Draht-Leitung 408 (Spannungsänderung, Stromänderung, etc.) ein automatisiertes Auswählen eines geeigneten eingangsseitigen Kommunikationsstandards an der Zwei-Draht-Schnittstelle 411 vorzunehmen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Auswertevorrichtung 400 kann diese eingerichtet sein, durch Benutzereingabe auf einen vorgebbaren Kommunikationsstandard an der Zwei-Draht-Schnittstelle 411 einzustellen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Auswertevorrichtung 400 kann diese eingerichtet sein, eigene Messwerte zu bestimmen. Hierfür kann eine nicht dargestellte Messwertbestimmungseinheit zusätzlich vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung ist dabei allerdings nicht auf die vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Darüber hinaus ist der Begriff der Einheit breit zu verstehen, insbesondere ist dieser Begriff nicht dahingehend zu verstehen, dass die jeweiligen Einheiten als integrale Bauteile ausgebildet sein müssen. Auch können die jeweiligen Einheiten auch unterschiedlich positioniert werden. Schließlich können auch unterschiedliche Einheiten in einer Baugruppe zusammengeführt sein. Ferner wird darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können.
Bezugszeichenliste
100, 300, 400 Auswertevorrichtung
101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 Zwei-Draht-Schnittstelle
104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112 Kommunikationseinheit
113, 114, 115, 307, 405, 406, 407 Softwareeinheit
104a, 105a, 106a, 107a, 108a, Schaltungseinheit
109a, 110a, 111 a, 112a, 401 , 402, 403 Schaltungseinheit
116, 117, 118 Auswahleinheit
116a, 117a, 118a Software Auswahleinheit
116b, 117b, 118b Hardware Auswahleinheit
119, 303, 410 Netzteileinheit
120 Energiezuführungsschnittstelle
121 Busschnittstelle
122 Elektronikkomponente
123 Kommunikationssoftware
124, 304, 404 Mikrocontroller
125 I/O Schnittstelle
126 Zuleitung
302, 408 Zwei-Draht-Leitung
305 Energiespeicher
306 Elektronikeinheit
308, 409 Steuerleitung
312 Leitung
313 Messvorrichtung

Claims

Patentansprüche Auswertevorrichtung (100, 300, 400) zur Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung (313), umfassend: zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ), eingerichtet zur Kommunikation der Auswertevorrichtung (100, 300, 400) mit der Messvorrichtung (313); zumindest eine erste Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109,
110, 111 , 112), eingerichtet, um über die zumindest eine erste Zwei-Draht- Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der Messvorrichtung (313) in einem ersten Kommunikationsmodus bereitzustellen; zumindest eine zweite Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112), eingerichtet, um über die zumindest eine erste Zwei-Draht- Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der Messvorrichtung (313) in einem zweiten Kommunikationsmodus bereitzustellen; zumindest eine erste Auswahleinheit (116, 117, 118), die eingerichtet ist, um die erste Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) oder die zweite Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110,
111 , 112) derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) über die zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309,
310, 311 , 411 ) mit der Messvorrichtung (313) im ersten Kommunikationsmodus oder im zweiten Kommunikationsmodus kommuniziert. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach Anspruch 1 , wobei die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) eine dritte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) umfasst, die eingerichtet ist, um über die zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310,
311 , 411 ) eine Kommunikation mit der Messvorrichtung (313) in einem dritten Kommunikationsmodus, HART oder 4...20 mA oder 4..20 mA/HART kombiniert, bereitzustellen, wobei die Auswahleinheit (116, 117, 118) eingerichtet ist, um eine der Kommunikationseinheiten (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) über die zumindest eine erste Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) mit der Messvorrichtung (313) in einem der Kommunikationsmodi kommuniziert. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiterhin umfassend: eine zweite Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) zur Kommunikation zwischen der Auswertevorrichtung (100, 300, 400) und einer weiteren Messvorrichtung (313); eine vierte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) eingerichtet, um über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der weiteren Messvorrichtung (313) im ersten Kommunikationsmodus (APL) bereitzustellen; eine fünfte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) eingerichtet, um über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der weiteren Messvorrichtung (313) im zweiten Kommunikationsmodus, HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert, bereitzustellen; eine zweite Auswahleinheit (116, 117, 118), die eingerichtet ist, um die vierte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) oder die fünfte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) mit der weiteren Messvorrichtung (313) im ersten Kommunikationsmodus oder im zweiten Kommunikationsmodus kommuniziert, wobei die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) vorzugsweise eine sechste Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) umfasst, die eingerichtet ist, um über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der Messvorrichtung (313) im dritten Kommunikationsmodus, HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert, bereitzustellen, wobei die Auswahleinheit (116, 117, 118) eingerichtet ist, um eine der Kommunikationseinheiten (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) über die zweite Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) mit der weiteren Messvorrichtung (313) in einem der Kommunikationsmodi kommuniziert. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: eine dritte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) zur Kommunikation zwischen der Auswertevorrichtung (100, 300, 400) und einer weiteren Messvorrichtung (313); eine siebte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) eingerichtet, um über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der weiteren Messvorrichtung (313) im ersten Kommunikationsmodus (APL) bereitzustellen; eine achte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) eingerichtet, um über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der weiteren Messvorrichtung (313) im zweiten Kommunikationsmodus, HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert, bereitzustellen; eine dritte Auswahleinheit (116, 117, 118), die eingerichtet ist, um die siebte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) oder die achte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) mit der weiteren Messvorrichtung (313) im ersten Kommunikationsmodus oder im zweiten Kommunikationsmodus kommuniziert, wobei die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) vorzugsweise eine neunte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) umfasst, die eingerichtet ist, um über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der Messvorrichtung (313) im dritten Kommunikationsmodus, HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert, bereitzustellen, wobei die Auswahleinheit (116, 117, 118) eingerichtet ist, um eine der Kommunikationseinheiten (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) über die dritte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) mit der weiteren Messvorrichtung (313) in einem der Kommunikationsmodi kommuniziert. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Kommunikationsmodus eine Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet APL) Kommunikation ist und der zweite und/oder der dritte Kommunikationsmodus eine Highway Addressable Remote Transducer (HART) Kommunikation und/oder ein 4...20 mA Stromschnittstellen- Kommunikation ist/sind. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite und/oder dritte Auswahleinheit (116, 117, 118) derart eingerichtet ist/sind, dass die 4...20 mA Stromschnittstellen- Kommunikation und HART Kommunikation zeitgleich an der ersten und/oder zweiten Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) angebunden sind und die HART-Kommunikation auf die 4...20 mA Kommunikation aufmoduliert wird. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kommunikationseinheiten (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) jeweils zumindest eine Schaltungseinheit (104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, 111a, 112a, 401 , 402, 403) (Hardware) umfassen, die jeweils eingerichtet sind, um die zum jeweiligen Kommunikationsmodus vorgesehene Betriebsparameter an den Zwei-Draht-Schnittstellen (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) bereitzustellen (Strom, Spannung, Modulationsform), wobei die Kommunikationseinheiten (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) vorzugsweise jeweils zumindest eine Softwareeinheit (113, 114, 115, 307, 405, 406, 407) umfassen, die jeweils eingerichtet sind, um ein für den jeweiligen Kommunikationsmodus vorgesehenes Kommunikationsprotokoll bereitzustellen. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswahleinheit (116, 117, 118) eine Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) aktiviert, basierend auf einem Antwortsignal einer Messvorrichtung (313) auf ein Kommunikationssignal der Auswahleinheit (116, 117, 118). Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach Anspruch 8, wobei die Auswahleinheit (116, 117, 118) als Kommunikationssignal zumindest ein erstes Kommunikationssignal im ersten Kommunikationsmodus an die Messvorrichtung (313) sendet und/oder ein zweites Kommunikationssignal im zweiten Kommunikationsmodus an die Messvorrichtung (313) sendet und/oder ein drittes Kommunikationssignal im dritten Kommunikationsmodus an die Messvorrichtung (313) sendet und basierend auf einem Antwortsignal der Messvorrichtung (313) den ersten, zweiten und/oder dritten Kommunikationsmodus aktiviert oder deaktiviert. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: eine vierte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) zur Kommunikation der Auswertevorrichtung (100, 300, 400) mit einer weiteren Auswertevorrichtung, vorzugsweise mit einer übergeordneten Auswertevorrichtung; eine zehnte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) eingerichtet, um über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der weiteren Auswertevorrichtung im ersten Kommunikationsmodus (APL) bereitzustellen; eine elfte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) eingerichtet, um über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der weiteren Auswertevorrichtung im zweiten Kommunikationsmodus, HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert, bereitzustellen; eine vierte Auswahleinheit (116, 117, 118), die eingerichtet ist, um die zehnte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) oder die elfte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 11 1 , 112) derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) mit der weiteren Auswertevorrichtung im ersten Kommunikationsmodus oder im zweiten Kommunikationsmodus kommuniziert, wobei die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) vorzugsweise eine zwölfte Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) umfasst, die eingerichtet ist, um über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) eine Kommunikation mit der weiteren Auswertevorrichtung im dritten Kommunikationsmodus, HART oder 4...20 mA oder 4...20 mA/HART kombiniert, bereitzustellen, wobei die Auswahleinheit (116, 117, 118) eingerichtet ist, um eine der Kommunikationseinheiten (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) derart zu aktivieren, dass die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) mit der weiteren Auswertevorrichtung in einem der Kommunikationsmodi kommuniziert; und wobei über die vierte Zwei-Draht-Schnittstelle vorzugsweise eine Versorgung der Auswertevorrichtung (100, 300, 400) mit Energie über die weitere Auswertevorrichtung erfolgt. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend: zumindest eine Netzteileinheit (119, 303, 410), die eingerichtet ist, eine eingehende Spannung umzuwandeln und die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) und/oder einen Energiespeicher (305) mit Energie zu versorgen und/oder wobei die zumindest eine Netzteileinheit (119, 303, 410) in verschiedenen Betriebsmodi betreibbar ist und wobei der jeweilige Betriebsmodus der zumindest einen Netzteileinheit (119, 303, 410) basierend auf dem aktivierten Kommunikationsmodus ausgewählt ist. Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswertevorrichtung (100, 300, 400) eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob eine an eine Zwei-Draht-Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) angeschossene Messvorrichtung (313) unterschiedliche Kommunikationsmodi erlaubt und weiterhin eingerichtet ist, um einen Kommunikationsmodus einer solchen Messvorrichtung (313) festzulegen. Verfahren zur Auswahl eines Kommunikationsmodus einer
Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, folgende Schritte umfassend:
Versenden eines ersten Kommunikationssignals über eine Zwei-Draht- Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) durch eine Auswahleinheit (116, 117, 118) an eine Messvorrichtung (313), wobei das erste Kommunikationssignal auf einem ersten Kommunikationsmodus basiert;
Aktivieren einer ersten Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112), wenn ein Antwortsignal der Messvorrichtung (313) dem ersten Kommunikationsmodus entspricht; und/oder
Versenden eines zweiten Kommunikationssignals über die Zwei-Draht- Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) durch die Auswahleinheit (116, 117, 118) an die Messvorrichtung (313), wobei das zweite Kommunikationssignal auf einem zweiten Kommunikationsmodus basiert;
Aktivieren der zweiten Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108,
109, 110, 111 , 112), wenn ein Antwortsignal der Messvorrichtung (313) dem zweiten Kommunikationsmodus entspricht; und/oder
Versenden eines dritten Kommunikationssignals über eine Zwei-Draht- Schnittstelle (101 , 102, 103, 301 , 309, 310, 311 , 411 ) durch die Auswahleinheit (116, 117, 118) an eine Messvorrichtung (313), wobei das dritte Kommunikationssignal auf einem dritten Kommunikationsmodus basiert;
Aktivieren der dritten Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109,
110, 111 , 112), wenn ein Antwortsignal der Messvorrichtung (313) dem dritten Kommunikationsmodus entspricht. System zur Auswertung/Verarbeitung von Messdaten einer Messvorrichtung (313), umfassend: zumindest eine Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der
Ansprüche 1 bis 12; zumindest eine Messvorrichtung (313), die eingerichtet ist, um mit der zumindest einen Auswertevorrichtung (100, 300, 400) in einem ersten Kommunikationsmodus und/oder in einem zweiten Kommunikationsmodus und/oder in einem dritten Kommunikationsmodus kommunizieren. Verwendung einer ersten, zweiten oder dritten Kommunikationseinheit (104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 , 112) in einer Auswertevorrichtung (100, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 12; und/oder Verwendung einer Messvorrichtung (313) in einem System nach Anspruch 14.
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