EP4222931A1 - Anpassungsmodul für netzwerkelemente - Google Patents

Anpassungsmodul für netzwerkelemente

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Publication number
EP4222931A1
EP4222931A1 EP20785502.4A EP20785502A EP4222931A1 EP 4222931 A1 EP4222931 A1 EP 4222931A1 EP 20785502 A EP20785502 A EP 20785502A EP 4222931 A1 EP4222931 A1 EP 4222931A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data
network
adjustment module
analog
type
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
EP20785502.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian KRÄMER
Patrick HEIZMANN
Stefan Allgaier
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 EP4222931A1 publication Critical patent/EP4222931A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/18—Multiprotocol handlers, e.g. single devices capable of handling multiple protocols

Definitions

  • the invention relates to an adaptation module for connecting network elements to a data network, for example an Advanced Physical Layer (APL) Ethernet network in process automation, regardless of type, a data transmission system that has such an adaptation module, and the use of such an adaptation module.
  • APL Advanced Physical Layer
  • Fieldbuses can transmit data digitally according to a protocol or transmit analog signals via special lines.
  • An Ethernet connection can be used for digital signals.
  • existing analogue sensors cannot be integrated directly into a digital network. The same applies to many of the existing digital sensors.
  • the described embodiments similarly relate to the adaptation module for the type-independent connection of network elements with an Advanced Physical Layer (APL) Ethernet network in process automation, the data transmission system, and the use of such an adaptation module. Synergy effects may result from various combinations of embodiments, although they may not be described in detail.
  • APL Advanced Physical Layer
  • an adaptation module for the type-independent connection of network elements of a data network or for the connection of network elements with a data network, for example an Advanced Physical Layer (APL) Ethernet network in process automation.
  • the adaptation module is set up, according to the direction of communication, to convert data, e.g. APL Ethernet data, from the data network into analog signals for an analog network element type or to convert analog signals into data for the data network in order to connect a network element of analog type to the data network .
  • APL Advanced Physical Layer
  • An analog sensor or other network element that is connected to the adaptation module can thereby communicate with other components in a data transmission system via the data network, in particular a process automation network.
  • communication can be unidirectional in one direction or the other, or bidirectional.
  • the adaptation module has interfaces, for example, which are compatible with the sensor or device on the one hand and compatible with the protocol used, in particular the physical layer, for example according to the APL standard, on the other hand.
  • an analog sensor or an analog device can be linked or integrated into the data transmission system in a simple manner.
  • the term "signal” is used in this disclosure in connection with the transmission of analog voltages or analog currents.
  • data is used in connection with the transmission of digital voltages or currents.
  • a “digital signal”, such as a digital control signal, is therefore also covered by the term “data” in this disclosure.
  • the data can be data or signals in the physical layer, so that it is not only user data, but also transport data including packed user data in a specified physical form, for example generated according to the layer model.
  • type in “type-independent” refers to whether a network element, in particular a network element, is an analog or a digital device type. This means that in the case of a type-independent connection of network elements, an analog device can be communicatively connected to a digital device, or the devices can be connected to one another with devices of the same type in the sense of analog/digital.
  • Process automation or process automation in the industrial environment can be understood as a sub-area of technology that includes all measures for the operation of machines and systems without human intervention.
  • One goal of process automation is to automate the interaction of individual components of a plant in the chemical, food, pharmaceutical, petroleum, paper, cement, shipping or mining sectors.
  • a large number of sensors can be used for this purpose, which are particularly adapted to the specific requirements of the process industry, such as mechanical stability, insensitivity to contamination, extreme temperatures and extreme pressures.
  • Measured values from these sensors are usually transmitted to a control room, in which process parameters such as fill level, limit level, flow rate, pressure or density can be monitored and settings for the entire plant can be changed manually or automatically.
  • a sub-area of process automation or process automation in the industrial environment relates to logistics automation.
  • processes within a building or within a single logistics facility are automated in the field of logistics automation.
  • Typical applications are, for example, systems for logistics automation in the area of baggage and freight handling at airports, in the area of traffic monitoring (toll systems), in retail, in parcel distribution or else in the field of building security (access control).
  • traffic monitoring toll systems
  • retail in parcel distribution or else in the field of building security (access control).
  • Sensors based on optical measuring methods using lasers, LEDs, 2D cameras or 3D cameras, which record distances according to the transit time principle (time of flight, ToF), can be used for this purpose.
  • factory/manufacturing automation Another sub-area of process automation in the industrial environment relates to factory/manufacturing automation. Use cases for this can be found in a wide variety of industries such as automobile manufacturing, food production, the pharmaceutical industry or generally in the field of packaging.
  • the aim of factory automation is to automate the production of goods using machines, production lines and/or robots, i. H. run without human intervention.
  • the sensors used here and the specific requirements with regard to the measurement accuracy when detecting the position and size of an object are comparable to those in the previous example of logistics automation.
  • a network element is to be understood in particular as a process automation device.
  • a “process automation device” is a process automation device in a process automation network. Such a device may be, for example, a sensor, actuator, controller, display device, or other device, as discussed more fully below.
  • the term “device” in this disclosure means in particular such a process automation device.
  • a network element can also be a sensor, controller, etc. in a network other than a process automation network.
  • the term “device” therefore also generally includes a network device such as a sensor, control unit, etc. in any data network or data transmission system that has a data network.
  • the higher layer network protocols used in the data network can be, for example, EtherNet/IP, HART (Highway Addressable Remote Transducer)-IP, OPC-UA (Open Platform Communications Unified Architecture), PROFINET, or any other protocol.
  • the physical layer can be, for example, Ethernet, Fast-Ethernet, Gigabit, Wifi, APL (Advanced Physical Layer) or a physical layer of any other protocol.
  • the configuration or setup of the adjustment module can be provided at least in part by software, a program or computer program, a program element and/or hard-wired logic.
  • the program element can be a part of a computer program, but it can also be an entire program in itself. For example, the program element can be used to update an already existing computer program in order to arrive at the present invention.
  • the programmed logic may be stored on a computer-readable medium, which may be considered a storage medium, such as a thumb drive, CD, DVD, data storage device, hard drive, or any other storage medium.
  • the customization module may include a processor, a general purpose central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a microcontroller, a microcomputer, a programmable logic controller (PLC), a reduced instruction set processor (RISC processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), a digital signal processing device (DSP), an application specific integrated circuit (ASIC) and/or other programmable circuits or processing devices.
  • CPU general purpose central processing unit
  • GPU graphics processing unit
  • microcontroller a microcomputer
  • PLC programmable logic controller
  • RISC processor reduced instruction set processor
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • DSP digital signal processing device
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the adaptation module is further set up to convert data of a network element of digital type into data for the data network according to the communication direction to convert data from the data network into digital data for the network element of digital type.
  • a digital network element can also be connected to the adaptation module.
  • the digital data are brought into a form that corresponds to the relevant standard or protocol, for example the APL standard. While with an analogue type the data still has to be converted from analogue to digital, this is not necessary with the digital type.
  • the data must be packed for transmission in accordance with the Ethernet standard, for example.
  • the data must pass through the layers of the protocol used up to the physical level.
  • the term "convert" is therefore to be understood as protocol conversion up to the physical layer. This means that even if the data is already available according to the data link layer (OSI Layer 2), the conversion would make the data link layer data available be made according to the APL standard with regard to the physical layer (OSI Layer 1), for example.
  • the adaptation module is also set up to pass data through from or to a network element of a data network-compatible type in accordance with the communication direction.
  • a protocol-compliant, e.g. APL-compliant, digital device can also be connected to the adaptation module. In this case, no conversion is necessary.
  • the data provided by the device is already physically in a form that corresponds to the standard and can therefore be sent directly from the device to the device receiving the data via the Ethernet lines, for example.
  • the data generated by the device is then "pushed through" by the adaptation module.
  • the passing through does not exclude the processing of the data. For example, a clock or the edges of the digital voltage transitions or voltage levels can be recovered, or filters can be run through, for example.
  • the adaptation module is further set up to provide the power supply according to a specification of the network element type to be connected.
  • the device is an actuator of a specification type that provides sufficient power supply.
  • the customization module is set up to meet the specification of this specification type.
  • the adaptation module can also be designed in such a way that it can be programmed by the user according to a device specification and can provide a corresponding voltage and current supply.
  • the adaptation module can also contain a parameterizable threshold value in order to generate an analog or digital signal when this value is exceeded.
  • the hardware interface i.e. e.g. sockets, plug connections and cables, can be preconfigured here.
  • the adaptation module is integrated into a network element or mechanically connected to a network element.
  • the adaptation module can thus be both an independent device with a housing and also part of an independent device, or else a module with or without a housing that is integrated into a network element.
  • an existing device can accommodate an expansion card that includes the adjustment module.
  • the card could also have a hardware interface.
  • an existing device For example, receive a modified housing so that the adjustment module can be accommodated in the device and the hardware interface can be retrofitted.
  • “Mechanically connected” means that the adjustment module is attached to the device, for example, by a screw connection, a click fastener, a retaining bracket or in some other way. As a result, the adjustment module can be quickly and easily attached and also detached from the device again.
  • the adjustment module can be located in a control cabinet and connected to the existing wiring of a device in order to be able to transfer this to the data network, e.g. APL network, without great effort.
  • the data network e.g. APL network
  • the adaptation module has a wireless communication unit and is set up to communicate wirelessly with a network element of analog or digital type.
  • the device transmits user data via the radio interface using a radio protocol to the adaptation module, which converts the user data into an APL Ethernet format, for example, or vice versa.
  • a radio protocol can be a protocol known to those skilled in the art, such as NFC, GSM, UMTS, 5G, WIFI, Zigbee, Bluetooth, LoRa, etc., or a proprietary protocol.
  • the adaptation module is set up to convert data and/or signals from a number of and/or for a number of network elements of the same or different type.
  • the adaptation module can have multiple interfaces. Several identical or different devices can then be connected simultaneously via the interfaces. In particular, mixed analog and digital devices can also be connected to the adaptation module. If the hardware interface for devices with different communication standards is the same, provision can also be made for these devices to be connected to the adaptation module via this interface as required.
  • the electrical/electronic connection and the processing of the protocol can then be switched over manually, i.e. with the participation of an operator and/or e.g. using a predefined configuration, or the adaptation module automatically recognizes the protocol used or the standard of the device.
  • the adjustment module has a display for displaying status information.
  • Status information is, for example, information about the connection status or about the successful connection of the device, measurement data of the device or an operating state of the adjustment module.
  • the adjustment module has a user interface.
  • the user interface could be used to disconnect, remotely control the fitting module, select or change a configuration, and even send commands to the device, for example, to request specific information from the device, such as battery level, configuration parameters, etc. if the device is set up for it.
  • a user interface can be, for example, an interface to a smartphone or an app on a smartphone, manual on-site operation or it could be an interface to a server for operation and status information to be displayed. This would make it possible, for example, to collect and display information about the current network structure, to operate remote maintenance and update the software of the adjustment module, etc.
  • the network elements are process automation devices and the data network is an Advanced Physical Layer (APL) Ethernet network in process automation.
  • the adaptation module is set up for the type-independent connection of process automation devices. It is further set up to convert APL Ethernet data from the APL Ethernet network into analog or digital signals for an analog or digital type of process automation device or to convert analog or digital signals into APL data for the APL Ethernet network, to connect a process automation device of analogue or digital type to the data network.
  • the embodiments described above can accordingly be related in particular to an adaptation module in an APL Ethernet network.
  • Ethernet-APL is a logical extension for Ethernet, or a physical layer that can support EtherNet/IP, HART-IP, OPC-UA, PROFINET or any other higher-level protocol.
  • EtherNet/IP EtherNet/IP
  • HART-IP HART-IP
  • OPC-UA OPC-UA
  • PROFINET PROFINET
  • APL all types of explosion protection, especially intrinsic safety, can be implemented with simple verification procedures.
  • an encapsulated sensor which cannot actually be used in the so-called EX area because of its fieldbus connection, can still be operated in the network with an integrated adaptation module.
  • old 2-wire HART Highway Addressable Remote Transducer
  • APL adaptation module upgrading with an APL adaptation module.
  • the sensors are therefore available for "Big Data / Industry 4.0".
  • a data transmission system comprising such an adaptation module, as well as a network element of analog or digital type and a data network.
  • the data transmission system is set up to provide communication between the network element of the analog or digital type and another device of the data transmission system by means of the adaptation module via the data network. That is, a network element in the data transmission system is connected to the adaptation module. A communication to another device of the data transmission system is made possible by means of the adaptation module via the data network.
  • the devices communicating with each other need not have APL functionality and can be of analog type or digital type.
  • the network element is a filling level sensor, a limit level sensor, a pressure sensor, an actuator, a control device, a display device, an evaluation device or another field device or mobile or stationary device.
  • adaptation module described above is provided in a data transmission system set out above, in particular in a process automation network.
  • 1 is a block diagram of an adjustment module according to an embodiment.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a data transmission system according to an embodiment.
  • the drawings are merely schematic and not to scale. In principle, identical or similar parts are provided with the same reference symbols.
  • an adaptation module 100 for the type-independent connection of network elements, e.g the communication direction in this example converting APL Ethernet data from the Advanced Physical Layer (APL) Ethernet network 208 into analog signals for an analog process automation device type or converting analog signals into APL Ethernet data for the APL Ethernet network to connect an analog type network element to the APL Ethernet network 208.
  • the adaptation module 100 has a connection 101 for connection to the APL network 208 .
  • the adaptation module 100 has an interface 102 as a connection option to a network element 210, 212, 214, such as analog and/or digital actuators and/or sensors.
  • a network element 210, 212, 214 such as analog and/or digital actuators and/or sensors.
  • the interface 102 has a connection 105 for analog signals, with which analog signals in the 0-10 V range can be transmitted.
  • Power-intensive sensors/actuators can be integrated into the APL network.
  • an existing analog sensor 214 with an I IC interface for on-site parameterization with a 4...20 mA output and the I IC interface could be integrated into an APL network 208 via the adaptation module 100 .
  • the adaptation module 100 has an analog interface 104 for, for example, currents of 4 to 20 mA or, for example, 22 mA sensor interference currents, as well as a digital input/output interface (digital input/output, DIO) 106. This means that further information from the sensor is im APL network 208 available.
  • the adaptation module 100 also has a converter 110 for converting analog signals to the APL protocol, a converter 111 for converting digital signals to the APL protocol, and a converter 112 for converting signals from any other field bus to the APL Protocol.
  • the adaptation module 100 can be designed for a specific input signal or for a number of input signals.
  • the connections 104, 105, 106, 107 can be present more than once. This means that a number of sensors/actuators can also be connected to the adaptation module 100 .
  • the adjustment module 100 can include a visual display 120 in order to display status information, operating states, etc. of the adjustment module 100, the network 200 or the connected devices 210, 212, 214, for example.
  • the adjustment module 100 can be operated manually on site or via software, such as an app on a smartphone, tablet or other mobile device.
  • the connected device 210, 212, 214 can be supplied with energy directly from the APL network via the adaptation module 100.
  • the adjustment module 100 can have a connection 108 for providing the electrical energy to the device 210, 212, 214.
  • the adaptation module 100 can be mounted directly on the sensor, as shown for the sensor 214, integrated into the sensor 214, as shown for the sensor 210, or mounted remotely as a stand-alone module, as for the Sensor 212 shown.
  • the connection between the adjustment module 100 and the sensors 210, 212, 214 can be wired 224 or wireless 226, so that wiring can be saved.
  • Sensor 210 is, for example, a filling level sensor that is designed as a radar sensor and has a Profibus PA.
  • the adaptation module 100 is integrated into the sensor 210 or mounted on the sensor 210, for example.
  • the adjustment module 100 receives the output data of the level sensor 210 via the connection 107 of the adjustment module.
  • the adaptation module 100 packs the data and makes them available at the output 101 in accordance with the APL Ethernet requirements, from where they are routed to a switch of the APL Ethernet network 208 via the connection 222 .
  • the APL Ethernet network 208 is connected via Ethernet to APL power switches or APL power switches 206, which can switch the sensor on or off or supply it with energy.
  • device 212 is a 2-wire 4-20 mA HART analog level sensor that can be parameterized via terminal 104 .
  • the fill level sensor 212 sends its data, for example, via the radio link 226 or the wired link 224 to the adjustment module 100, which is an independent module in this example.
  • the adaptation module 100 converts the data with the Converter 110 to the APL protocol and sends the converted data according to the APL Eth em et Proto ko II via the output 101 to an APL field switch that is part of the APL Ethern et network 208; and thus establishes the connection between the sensor 212 and the APL Ethernet network 208.
  • the device 214 is a point level sensor, which is designed as a vibration switch, for example.
  • the adjustment module 100 is integrated into the cable gland of the vibration switch 214 .
  • the communication can also take place in the other direction, i.e. from the APL Ethernet network 208 via the adaptation module 100 to the devices or sensors 210, 212, 214.
  • control devices e.g. PLC
  • existing system parts can be integrated into the APL network 208 when the system is modified or renewed.
  • Existing sensors and actuators can be easily integrated into the cloud via the APL network 206.
  • existing analog and/or digital actuators can be integrated directly into the APL network 206 .
  • the data transmission system 200 can be maintained proactively.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anpassungsmodul (100) zum typunabhängigen Verbinden von Netzwerkelementen (210, 212, 214) mit einem Datennetzwerk, z.B. einem Advanced Physical Layer (APL)-Ethernet-Netzwerk in der Prozessautomation. Dabei ist Anpassungsmodul (100) eingerichtet, entsprechend der Kommunikationsrichtung Daten von dem Datennetzwerk (208) in analoge oder digitale Signale für einen analogen bzw. digitalen Netzwerkelementetyp, z.B. Sensor oder Aktuator, zu wandeln oder analoge Signale in Daten für das Datennetzwerk (208) zu wandeln, um ein Netzwerkelement (210, 212, 214) analogen Typs mit dem Datennetzwerk (208) zu verbinden.

Description

Anpassungsmodul für Netzwerkelemente
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Anpassungsmodul zum typunabhängigen Verbinden von Netzwerkelementen mit einem Datennetzwerk, zum Beispiel einem Advanced Physical Layer (APL)-Ethernet-Netzwerk in der Prozessautomation, ein Datenübertragungssystem, das ein solches Anpassungsmodul aufweist, und eine Verwendung eines solchen Anpassungsmoduls.
Hintergrund der Erfindung
Geräte in der Prozessautomation wie Sensoren, Steuergeräte, Aktuatoren, Anzeigegeräte, etc. kommunizieren üblicherweise über Feldbusse. Feldbusse können Daten gemäß einem Protokoll digital übertragen oder über spezielle Leitungen analoge Signale übertragen. Für digitale Signale kann eine Ethernetverbindung verwendet werden. Allerdings können bestehende analoge Sensoren nicht direkt in ein digitales Netzwerk integriert werden. Gleiches gilt für viele der bestehenden digitalen Sensoren.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zu schaffen, um Netzwerkelemente unterschiedlichster Art in ein Datennetzwerk einzubinden.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung, sowie der Figuren.
Die beschriebenen Ausführungsformen betreffen in ähnlicher Weise das Anpassungsmodul zum typunabhängigen Verbinden von Netzwerkelementen mit einem Advanced Physical Layer (APL)-Ethernet-Netzwerk in der Prozessautomation, das Datenübertragungssystem, und die Verwendung eines solchen Anpassungsmoduls. Synergieeffekte können sich aus verschiedenen Kombinationen der Ausführungsformen ergeben, obwohl sie möglicherweise nicht im Detail beschrieben werden.
Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann bei der Durchführung der beanspruchten Erfindung durch das Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort "umfassend" andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel "ein" oder "eine" schließt eine Vielzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer Gegenstände oder Schritte erfüllen, die in den Ansprüchen aufgeführt sind. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander abhängigen Ansprüchen angegeben sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft genutzt werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Anpassungsmodul zum typunabhängigen Verbinden von Netzwerkelementen eines Datnnetzwerkes, bzw. zum Verbinden von Netzwerkelementen mit einem Datennetzwerk, beispielsweise ein Advanced Physical Layer (APL)-Ethernet-Netzwerk in der Prozessautomation, bereitgestellt. Das Anpassungsmodul ist eingerichtet, entsprechend der Kommunikationsrichtung Daten, z.B. APL-Ethernet-Daten, von dem Datennetzwerk in analoge Signale für einen analogen Netzwerkelementetyp zu wandeln oder analoge Signale in Daten für das Datennetzwerk zu wandeln, um ein Netzwerkelement analogen Typs mit dem Datennetzwerk zu verbinden.
Ein analoger Sensor oder anderes Netzwerkelement, das an das Anpassungsmodul angeschlossen wird, kann dadurch mit anderen Komponenten in einem Datenübertragungssystem über das Datennetzwerk, insbesondere ein Prozessautomationsnetzwerk, kommunizieren. Die Kommunikation kann dabei je nach Art des Gerätes und der Anwendung unidirektional in die eine oder in die andere Richtung erfolgen, oder bidirektional. Das Anpassungsmodul weist dabei beispielsweise Schnittstellen auf, die einerseits kompatibel mit dem Sensor oder Gerät sind, und andererseits kompatibel mit dem verwendeten Protokoll, insbesondere der physikalischen Schicht, beispielsweise gemäß dem APL-Standard. Somit kann ein analoger Sensor oder ein analoges Gerät in einfacher Weise in das Datenübertragungssystem eingebunden bzw. integriert werden. Der Begriff „Signal“ wird in dieser Offenbarung in Zusammenhang mit der Übertragung analoger Spannungen bzw. analoger Ströme verwendet. Zur Unterscheidung hiervon wird der Begriff „Daten“ in Zusammenhang mit der Übertragung digitaler Spannungen bzw. Ströme verwendet. Ein „digitales Signal“, wie z.B. ein digitales Steuersignal, wird daher in dieser Offenbarung auch durch den Begriff „Daten“ abgedeckt. Weiterhin kann es sich bei den Daten um Daten oder Signale in der physikalischen Schicht handeln, so dass damit nicht nur Nutzdaten sind, sondern auch beispielsweise gemäß dem Schichtenmodell erzeugte Transportdaten inklusive gepackten Nutzdaten in spezifizierter physikalischer Form.
Der Begriff „Typ“ in „typunabhängig“ bezieht sich darauf, ob ein Netzwerkelement, insbesondere ein Netzwerkelement ein analoger oder ein digitaler Gerätetyp ist. Das heißt, bei einem typunabhängigen Verbinden von Netzwerkelementen kann ein analoges Gerät mit einem digitalen Gerät kommunikativ verbunden werden, oder die Geräte können mit Geräten gleichen Typs im Sinne von analog/digital miteinander verbunden werden.
Unter Prozessautomatisierung bzw. Prozessautomation im industriellen Umfeld kann ein Teilgebiet der Technik verstanden werden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Ein Ziel der Prozessautomatisierung ist es, das Zusammenspiel einzelner Komponenten einer Werksanlage in den Bereichen Chemie, Lebensmittel, Pharma, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau zu automatisieren. Hierzu können eine Vielzahl an Sensoren eingesetzt werden, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie bspw. mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extremen Temperaturen und extremen Drücken, angepasst sind.
Messwerte dieser Sensoren werden üblicherweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.
Ein Teilgebiet der Prozessautomatisierung bzw. Prozessautomation im industriellen Umfeld betrifft die Logistikautomation. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Typische Anwendungen finden z.B. Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Bereich der Verkehrsüberwachung (Mautsysteme), im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich der Gebäudesicherung (Zutrittskontrolle). Gemein ist den zuvor aufgezählten Beispielen, dass eine Präsenzerkennung in Kombination mit einer genauen Vermessung der Größe und der Lage eines Objektes von der jeweiligen Anwendungsseite gefordert wird.
Hierfür können Sensoren auf Basis optischer Messverfahren mittels Laser, LED, 2D- Kameras oder 3D-Kameras, die nach dem Laufzeitprinzip (time of flight, ToF) Abstände erfassen, verwendet werden.
Ein weiteres Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Fabrik-ZFertigungsautomation. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d. h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierbei verwendeten Sensoren und spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Messgenauigkeit bei der Erfassung der Lage und Größe eines Objektes sind mit denen der im vorigen Beispiel der Logistikautomation vergleichbar.
Unter einem Netzwerkelement ist insbesondere ein Prozessautomationsgerät zu verstehen. Ein „Prozessautomationsgerät“ ist ein Gerät der Prozessautomatisierung in einem Prozessautomationsnetzwerk. Ein solches Gerät kann z.B. ein Sensor sein, ein Aktor bzw. Aktuator, ein Steuergerät, ein Anzeigegerät oder ein anderes Gerät, wie weiter unten umfassender ausgeführt. Mit dem Begriff „Gerät“ ist in dieser Offenbarung, soweit nicht anders beschrieben, insbesondere ein solches Prozessautomationsgerät gemeint. Ein Netzwerkelement kann jedoch auch ein Sensor, Steuergerät, etc., in einem anderen Netzwerk als einem Prozessautomationsnetzwerk sein. Der Begriff „Gerät“ umfasst in dieser Offenbarung daher auch allgemein ein Netzwerkgerät wie Sensor, Steuergerät, etc. in einem beliebigen Datennetzwerk bzw. Datenübertragungssystem, das ein Datennetzwerk aufweist.
Die in dem Datennetzwerk angewandten Netzwerkprotokolle der höheren Schicht können z.B. EtherNet/IP, HART (Highway Addressable Remote Transducer) -IP, OPC-UA (Open Platform Communications Unified Architecture), PROFINET, oder jegliches andere Protokoll sein. Die physikalische Schicht kann beispielsweise Ethernet, Fast- Ethern et, Gigabit, Wifi, APL (Advanced Physical Layer) oder eine physikalische Schicht jeglichen anderen Protokolls sein. Die Konfiguration bzw. Einrichtung des Anpassungsmoduls kann zumindest teilweise durch eine Software, ein Programm bzw. Computerprogramm, ein Programmelement, und/oder eine hartverdrahtete Logik gegeben sein. Das Programmelement kann hierbei ein Teil eines Computerprogramms sein, es kann jedoch auch ein ganzes Programm für sich sein. Beispielsweise kann das Programmelement verwendet werden, um ein bereits vorhandenes Computerprogramm zu aktualisieren, um zur vorliegenden Erfindung zu gelangen. Die programmierte Logik kann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das als ein Speichermedium angesehen werden kann, wie beispielsweise ein USB-Stick, eine CD, eine DVD, ein Datenspeichergerät, eine Festplatte oder ein beliebiges anderes Speichermedium.
Um die programmierte oder hartverdrahtete Logik in Effekt zu bringen, kann das Anpassungsmodul einen Prozessor, eine Mehrzweck-Zentraleinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen Mikrocontroller, einen Mikrocomputer, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), einen Prozessor mit reduziertem Befehlssatz (RISC-Prozessor), ein FPGA (Field Programmable Gate Array), eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung (DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und/oder andere programmierbare Schaltungen oder Verarbeitungseinrichtungen, aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Anpassungsmodul weiterhin eingerichtet, entsprechend der Kommunikationsrichtung Daten eines Netzwerkelements digitalen Typs in Daten für das Datennetzwerk zu wandeln Daten von dem Datennetzwerk in digitale Daten für das Netzwerkelement digitalen Typs zu wandeln.
In anderen Worten kann an das Anpassungsmodul auch ein digitales Netzwerkelement angeschlossen werden. Die digitalen Daten werden in eine Form gebracht, die dem entsprechenden Standard bzw. Protokoll, z.B. dem APL-Standard, entspricht. Während bei einem analogen Typ die Daten noch analog - digital gewandelt werden müssen, ist dies bei dem digitalen Typ nicht notwendig. Jedoch müssen die Daten gemäß z.B. dem Ethernet- Standard zur Übertragung verpackt werden. Insbesondere müssen die Daten die Schichten des verwendeten Protokolls durchlaufen bis hin zur physikalischen Ebene. Der Begriff „wandeln“ ist daher als Protokollumsetzung bis hin zur physikalischen Schicht zu verstehen. Das heißt, auch wenn die Daten bereits gemäß der Data-Link-Schicht (OSI Layer 2) vorliegen, würde durch die Wandlung eine Bereitstellung der Data-Link-Schicht-Daten gemäß z.B. dem APL-Standard bezüglich der physikalischen Schicht (OSI Layer 1) vorgenommen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Anpassungsmodul weiterhin eingerichtet, entsprechend der Kommunikationsrichtung Daten von oder zu einem Netzwerkelement eines Datennetzwerk-kompatiblen Typs durchzuschleusen. Das heißt, dass auch ein Protokoll-konformes, z.B. APL-konformes, digitales Gerät an das Anpassungsmodul angeschlossen werden kann. In diesem Fall ist keine Wandlung notwendig. Die von dem Gerät bereitgestellten Daten sind physikalisch bereits in einer Form, die dem Standard entspricht und können somit direkt vom Gerät an das die Daten empfangende Gerät über die beispielsweise Ethernet-Leitungen gesendet werden. Die von dem Gerät erzeugte Daten werden dann durch das Anpassungsmodul „durchgeschleust“. Das Durchschleusen schließt hierbei eine Aufbereitung der Daten nicht aus. Z.B. kann ein Takt oder die Flanken der digitalen Spannungsübergänge oder Spannungsniveaus wiederhergestellt werden, oder beispielsweise können Filter durchlaufen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Anpassungsmodul weiterhin eingerichtet, die Stromversorgung entsprechend einer Spezifikation des zu verbindenden Netzwerkelementetyps bereitzustellen. Beispielsweise ist das Gerät ein Aktuator eines Spezifikationstyps, der eine ausreichende Stromversorgung vorsieht. Das Anpassungsmodul ist eingerichtet, die Spezifikation dieses Spezifikationstyps zu erfüllen. Das Anpassungsmodul kann auch derart ausgelegt sein, dass es vom Nutzer gemäß einer Gerätespezifikation programmiert werden kann und eine entsprechende Spannungs- und Stromversorgung zur Verfügung stellen kann. Das Anpassungsmodul kann gemäß einer Ausführungsform auch einen parametrierbaren Schwellenwert enthalten um bei überschreiten diesen Wertes ein analoges oder digitales Signal zu generieren. Die Hardwareschnittstelle, d.h. z.B. Buchsen, Steckverbindungen und Leitungen, kann hierbei voreingerichtet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Anpassungsmodul in ein Netzwerkelement integriert oder mechanisch mit einem Netzwerkelement verbunden. Das Anpassungsmodul kann also sowohl eine eigenständige Vorrichtung mit Gehäuse sein, als auch ein Teil einer eigenständigen Vorrichtung, oder aber auch ein Modul mit oder ohne Gehäuse, das in ein Netzwerkelement integriert ist. Beispielsweise kann ein bereits vorhandenes Gerät eine Erweiterungskarte aufnehmen, das das Anpassungsmodul beinhaltet. Die Karte könnte weiterhin eine Hardwareschnittstelle aufweisen. Weiterhin könnte ein vorhandenes Gerät zum Beispiel ein modifiziertes Gehäuse erhalten, so dass das Anpassungsmodul in dem Gerät Platz findet und die Hardwareschnittstelle nachgerüstet werden kann. „Mechanisch verbunden“ heißt, dass das Anpassungsmodul an dem Gerät beispielsweise durch eine Schraubverbindung, einen Klickverschluss, durch Haltebügel oder in anderer Form an das Gerät angebracht ist. Hierdurch kann das Anpassungsmodul schnell und einfach angebracht und auch wieder von dem Gerät gelöst werden.
Beispielsweise kann das Anpassungsmodul in einem Schaltschrank sitzen und an die bereits vorhandene Verdrahtung eines Geräts angeschlossen werden, um dieses ohne großen Aufwand in das Datennetzwerk, z.B. APL-Netzwerk, überführen zu können.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Anpassungsmodul eine drahtlos- Kommunikationseinheit auf, und ist eingerichtet, mit einem Netzwerkelement analogen oder digitalen Typs drahtlos zu kommunizieren. Beispielsweise überträgt das Gerät über die Funkschnittstelle unter Verwendung eines Funkprotokolls Nutzdaten an das Anpassungsmodul, welches die Nutzdaten in z.B. ein APL-Ethernet-Format wandelt, bzw. umgekehrt. Solch ein Funkprotokoll kann ein dem Fachmann bekanntes Protokoll wie beispielsweise NFC, GSM, UMTS, 5G, WIFI, Zigbee, Bluetooth, LoRa, etc. sein oder ein proprietäres Protokoll.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Anpassungsmodul eingerichtet, Daten und/oder Signale von mehreren und/oder für mehrere Netzwerkelemente gleichen oder unterschiedlichen Typs zu wandeln. Das heißt, dass das Anpassungsmodul mehrere Schnittstellen aufweisen kann. Über die Schnittstellen können dann gleichzeitig mehrere gleiche oder unterschiedliche Geräte angeschlossen werden. Insbesondere können auch gemischt analoge und digitale Geräte an das Anpassungsmodul angeschlossen werden. Soweit die Hardwareschnittstelle für Geräte unterschiedlichen Kommunikationsstandards gleich ist, kann auch vorgesehen sein, dass diese Geräte bedarfsweise über diese Schnittstelle mit dem Anpassungsmodul verbunden werden. Die elektrische / elektronische Verbindung und die Prozessierung des Protokolls kann dann beispielsweise manuell, d.h. unter Mitwirkung eines Bedieners und/oder z.B. unter Verwendung einer vordefinierten Konfiguration umgeschaltet werden, oder das Anpassungsmodul erkennt automatisch das verwendete Protokoll bzw. den Standard des Gerätes.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform weist das Anpassungsmodul eine Anzeige zum Anzeigen von Statusinformationen auf. Statusinformation sind zum Beispiel Informationen über den Verbindungsstatus oder über den erfolgreichen Anschluss des Geräts, Messdaten des Geräts oder ein Betriebszustand des Anpassungsmoduls.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Anpassungsmodul eine Nutzerschnittstelle auf. Durch die Nutzerschnittstelle kann beispielsweise eine Verbindung getrennt werden, das Anpassungsmodul fernbedient, eine Konfiguration ausgewählt oder geändert werden, und es könnten sogar Befehle an das Gerät gesendet werden, beispielsweise zum Abfragen spezifischer Informationen vom Gerät, wie zum Beispiel ein Batteriestand, Konfigurationsparameter etc., wenn das Gerät dafür eingerichtet ist. Eine solche Nutzerschnittstelle kann beispielsweise eine Schnittstelle zu einem Smartphone bzw. einer App auf einem Smartphone sein, eine manuelle Vorortbedienung öder es könnte eine Schnittstelle zu einem Server zum Bedienen und Statusinformationen anzeigen lassen sein. Damit wäre es zum Beispiel möglich, Informationen über eine aktuelle Netzwerkstruktur zu sammeln und darzustellen, eine Fernwartung und Aktualisierung der Software des Anpassungsmoduls zu betreiben, etc.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Netzwerkelemente Prozessautomationsgeräte, und das Datennetzwerk ist ein Advanced Physical Layer (APL)-Ethernet-Netzwerk in der Prozessautomation. Das Anpassungsmodul ist zum typunabhängigen Verbinden von Prozessautomationsgeräten eingerichtet. Es ist weiterhin eingerichtet, APL-Ethernet-Daten von dem APL-Ethernet-Netzwerk in analoge oder digitale Signale für einen analogen bzw. digitalen Prozessautomationsgerätetyp zu wandeln oder analoge oder digitale Signale in APL-Daten für das APL-Ethernet-Netzwerk zu wandeln, um ein Prozessautomationsgerät analogen bzw. digitalen Typs mit dem Datennetzwerk zu verbinden. Die oben beschriebenen Ausführungsformen können demgemäß insbesondere auf ein Anpassungsmodul in einem APL-Ethernet-Netzwerk bezogen werden.
Ethernet-APL ist eine logische Erweiterung für Ethernet, bzw. eine physische Schicht, die EtherNet / IP, HART-IP, OPC-UA, PROFINET oder jedes andere übergeordnete Protokoll unterstützen kann. Durch APL können alle Explosionsschutzarten, insbesondere Eigensicherheit, mit einfachen Nachweisverfahren umgesetzt werden. Im Speziellen kann ein gekapselter Sensor, der eigentlich wegen seines Feldbusanschlusses nicht im sog. EX- Bereich eingesetzt werden kann, mit einem integrierten Anpassungsmodul doch in dem Netzwerk betrieben werden.
Weiterhin können alte 2-Leiter HART (Highway Addressable Remote Transducer)-Geräte durch eine Umrüstung mit einem APL-Anpassungsmodul mehr Daten, auch bisher ungenutzte Daten, schneller und effizienter bereitgestellt werden. Die Sensoren sind somit für „Big Data / Industrie 4.0“ verfügbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Datenübertragungssystem bereitgestellt, das ein solches Anpassungsmodul aufweist, sowie ein Netzwerkelement analogen oder digitalen Typs und ein Datennetzwerk. Das Datenübertragungssystem ist hierbei eingerichtet, eine Kommunikation des Netzwerkelements analogen oder digitalen Typs mit einem weiteren Gerät des Datenübertragungssystems mittels des Anpassungsmoduls über das Datennetzwerk bereitzustellen. Das heißt, ein Netzwerkelement in dem Datenübertragungssystem ist an das Anpassungsmodul angeschlossen. Eine Kommunikation zu einem weiteren Gerät des Datenübertragungssystems wird mittels des Anpassungsmoduls über das Datennetzwerk ermöglicht. In z.B. einem APL-Netzwerk brauchen die miteinander kommunizierenden Geräte keine APL-Funktionalität aufweisen und können analogen Typs oder digitalen Typs sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Netzwerkelement ein Füllstandsensor, ein Grenzstandsensor, ein Drucksensor ein Aktuator bzw. ein Aktor, ein Steuergerät, ein Anzeigegerät, ein Auswertungsgerät oder ein sonstiges Feldgerät oder mobiles oder stationäres Gerät.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung des oben beschriebenen Anpassungsmoduls in einem oben ausgeführten Datenübertragungssystem, insbesondere in einem Prozessautomationsnetzwerk bereitgestellt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Figuren sollen als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden. Hierbei zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Anpassungsmoduls gemäß einer Ausführungsform,
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Datenübertragungssystems gemäß einer Ausführungsform. Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung der Figuren
Fig. 1 und 2 zeigen in einem Ausführungsbeispiel ein Anpassungsmodul 100 zum typunabhängigen Verbinden von Netzwerkelementen, z.B. Prozessautomationsgeräten, mit einem Datennetzwerk, z.B. einem Advanced Physical Layer (APL)-Ethernet-Netzwerk 208 in der Prozessautomation, wobei das Anpassungsmodul 100 eingerichtet ist, entsprechend der Kommunikationsrichtung in diesem Beispiel APL-Ethernet-Daten von dem Advanced Physical Layer (APL)-Ethernet-Netzwerk 208 in analoge Signale für einen analogen Prozessautomationsgerätetyp zu wandeln oder analoge Signale in APL-Ethernet-Daten für das APL-Ethernet-Netzwerk zu wandeln, um ein Netzwerkelement analogen Typs mit dem APL-Ethernet-Netzwerk 208 zu verbinden. Das Anpassungsmodul 100 weist hierzu einen Anschluss 101 zur Verbindung mit dem APL-Netzwerk 208 auf. Weiterhin weist das Anpassungsmodul 100 eine Schnittstelle 102 als Anschlussmöglichkeit zu einem Netzwerkelement 210, 212, 214, wie beispielsweise analoge und/oder digitale Aktorik und/oder Sensorik auf. In dem Beispiel in Fig. 1 weist die Schnittstelle 102 einen Anschluss 105 für analoge Signale auf, mit dem analoge Signale im Bereich von 0-10 V übertragen werden können. Stromintensive Sensorik/Aktorik kann in das APL-Netzwerk integriert werden. Beispielhaft könnte ein bestehender analoger Sensor 214 mit I IC-Schnittstelle zur Vorort-Parametrierung mit einem 4...20 mA - Ausgang und der I IC-Schnittstelle über das Anpassungsmodul 100 in ein APL-Netz 208 eingebunden werden. Hierzu weist das Anpassungsmodul 100 eine analoge Schnittstelle 104 für z.B. Ströme von 4 bis 20 mA oder beispielsweise 22 mA Sensor-Störströme auf sowie eine digitalen Eingabe-, Ausgabeschnittstelle (digital Input/Output, DIO) 106. Somit sind weitere Informationen aus dem Sensor im APL-Netzwerk 208 verfügbar. Ferner können in dem in Fig. 1 gezeigten Anpassungsmodul 100 Geräte mit einer Feldbusschnittstelle an dem Anschluss 107 angeschlossen werden. Das Anpassungsmodul 100 weist weiterhin einen Konverter 110 zur Wandlung von analogen Signalen auf das APL-Protokoll auf, einen Konverter 111 zur Wandlung von digitalen Signalen auf das APL-Protokoll, und einen Konverter 112 zur Wandlung von Signalen eines jeglichen anderen Feldbusses auf das APL-Protokoll. Das Anpassungsmodul 100 kann für ein bestimmtes Eingangssignal oder für mehrere Eingangssignale ausgeführt sein. Ferner können die Anschlüsse 104, 105, 106, 107 mehrfach vorhanden sein. Das heißt, dass an das Anpassungsmodul 100 auch mehrere Sensoren/Aktoren angeschlossen werden können. Optional kann das Anpassungsmodul 100 eine visuelle Anzeige 120 beinhalten um z.B. Statusinformationen, Betriebszustände, etc. des Anpassungsmoduls 100, des Netzwerks 200 oder der angeschlossenen Geräte 210, 212, 214 anzuzeigen.
Optional kann das Anpassungsmodul 100 manuell vor Ort oder über eine Software, wie zum Beispiel eine App auf einem Smartphone, einem Tablet oder einem anderen mobilen Endgerät bedient werden.
Optional kann das angeschlossene Gerät 210, 212, 214 über das Anpassungsmodul 100 direkt aus dem APL Netzwerk mit Energie versorgt werden. Hierzu kann das Anpassungsmodul 100 einen Anschluss 108 zur Bereitstellung der elektrischen Energie an das Gerät 210, 212, 214 aufweisen.
Wie in Fig. 2 skizziert, kann das Anpassungsmodul 100 direkt am Sensor montiert sein, wie für den Sensoren 214 gezeigt, in den Sensor 214 integriert, wie für den Sensor 210 gezeigt, oder aber auch abgesetzt als eigenständiges Modul montiert sein, wie für den Sensor 212 gezeigt. Die Verbindung zwischen dem Anpassungsmodul 100 und der Sensorik 210, 212, 214 kann kabelgebunden 224 oder per Funk 226 ausgeführt sein, so dass eine Verdrahtung eingespart werden kann.
Sensor 210 ist beispielsweise ein Füllstandsensor, der als Radarsensor ausgeführt ist und einen Profibus PA aufweist. Das Anpassungsmodul 100 ist beispielsweise in den Sensor 210 integriert oder auf den Sensor 210 montiert. Das Anpassungsmodul 100 empfängt die Ausgabedaten des Füllstandsensors 210 über den Anschluss 107 des Anpassungsmoduls. Das Anpassungsmodul 100 packt die Daten und stellt sie gemäß den APL-Ethernet- Anforderungen am Ausgang 101 bereit, von wo aus sie über die Verbindung 222 an einen Switch des APL-Ethernet Netzwerkes 208 geleitet werden. Das APL-Ethernet Netzwerk 208 ist über Ethernet mit APL-Leistungsswitches bzw. APL-Powerswitches 206 verbunden, die den Sensor ein- oder ausschalten können, bzw. mit Energie versorgen können.
In ähnlicher Weise ist in einem zweiten Beispiel das Gerät 212 ein analoger 2-Leiter 4-20 mA-HART Füllstandsensor, der über den Anschluss 104 parametriert werden kann. Der Füllstandsensor 212 sendet seine Daten beispielsweise über die Funkverbindung 226 oder die Drahtverbindung 224 an das Anpassungsmodul 100, welches in diesem Beispiel ein eigenständiges Modul ist. Das Anpassungsmodul 100 konvertiert die Daten mit dem Konverter 110 auf das APL-Protokoll und sendet die konvertierten Daten gemäß dem APL- Eth em et- Proto ko II über den Ausgang 101 an einen APL Feld-Switch, der Teil des APL- Ethern et- Netzwerkes 208 ist; und stellt somit die Verbindung zwischen dem Sensor 212 und dem APL-Ethernet-Netzwerk 208 her.
In einem dritten Beispiel ist das Gerät 214 ein Grenzstandsensor, der zum Beispiel als Vibrationsschalter ausgeführt ist. Das Anpassungsmodul 100 ist in diesem Beispiel in die Kabelverschraubung des Vibrationsschalters 214 integriert.
Die Kommunikation einschließlich der Konvertierung kann jeweils auch in die andere Richtung, d.h. von dem APL-Ethernet-Netzwerk 208 über das Anpassungsmodul 100 zu den Geräten bzw. Sensoren 210, 212, 214 erfolgen.
Somit können weitere Steuergeräten (z.B. SPS), eingespart werden und bestehende Analgenteile können bei Umbauten oder bei einer Erneuerung der Anlage in das APL- Netzwerk 208 eingebunden werden. Bestehende Sensorik und Aktorik kann sehr einfach in die Cloud über das APL-Netzwerk 206 integriert werden. Hierbei können bestehende analoge und/oder digitale Aktoren direkt in das APL-Netzwerk 206 integriert werden. Weiterhin kann das Datenübertragungssystem 200 vorausschauend gewartet werden.

Claims

Ansprüche
1 . Anpassungsmodul (100) zum typunabhängigen Verbinden von Netzwerkelementen (210, 212, 214) eines Datennetzwerkes; wobei das Anpassungsmodul (100) eingerichtet ist, entsprechend der Kommunikationsrichtung Daten von dem Datennetzwerk in analoge Signale für einen analogen Netzwerkelementtyp zu wandeln oder analoge Signale in Daten für das Datennetzwerk zu wandeln, um ein Netzwerkelement (210, 212, 214) analogen Typs mit dem Datennetzwerk (208) zu verbinden.
2. Anpassungsmodul (100) nach Anspruch 1 , wobei das Anpassungsmodul (100) weiterhin eingerichtet ist, entsprechend der Kommunikationsrichtung Daten eines Netzwerkelements 210, 212, 214) digitalen Typs in Daten für das Datennetzwerk (208) zu wandeln oder Daten von dem Datennetzwerk (208) in digitale Daten für das Netzwerkelement (210, 212, 214) digitalen Typs zu wandeln.
3. Anpassungsmodul (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anpassungsmodul (100) weiterhin eingerichtet ist, entsprechend der Kommunikationsrichtung Daten von oder zu einem Netzwerkelement (210, 212, 214) eines Datennetzwerk-kompatiblen Typs durchzuschleusen.
4. Anpassungsmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anpassungsmodul (100) weiterhin eingerichtet ist, die Stromversorgung entsprechend einer Spezifikation des zu verbindenden Elementtyps bereitzustellen.
5. Anpassungsmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anpassungsmodul (100) in ein Netzwerkelement (210, 212, 214) integriert ist oder mechanisch mit einem Netzwerkelement (210, 212, 214) verbunden ist.
6. Anpassungsmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anpassungsmodul (100) eine drahtlos-Kommunikationseinheit aufweist, und eingerichtet ist, mit einem Netzwerkelement (210, 212, 214) analogen oder digitalen Typs drahtlos zu kommunizieren.
7. Anpassungsmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anpassungsmodul (100) eingerichtet ist, Daten und/oder Signale von mehreren und/oder für mehrere Netzwerkelemente (210, 212, 214) gleichen oder unterschiedlichen Typs zu wandeln.
8. Anpassungsmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anpassungsmodul (100) eine Anzeige (120) zum Anzeigen von Statusinformationen aufweist.
9. Anpassungsmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anpassungsmodul (100) eine Nutzerschnittstelle aufweist.
10. Anpassungsmodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Netzwerkelemente Prozessautomationsgeräte sind, das Datennetzwerk ein Advanced Physical Layer (APL)-Ethernet-Netzwerk in der Prozessautomation ist, und wobei das Anpassungsmodul (100) zum typunabhängigen Verbinden von Prozessautomationsgeräten eingerichtet ist, und weiterhin eingerichtet ist, APL-Ethernet Daten von dem APL-Ethernet-Netzwerk in analoge oder digitale Signale für einen analogen bzw. digitalen Prozessautomationsgerätetyp zu wandeln oder analoge oder digitale Signale in APL-Daten für das APL-Ethernet-Netzwerk zu wandeln, um ein Prozessautomationsgerät (210, 212, 214) analogen bzw. digitalen Typs mit dem Datennetzwerk (208) zu verbinden.
11 . Datenübertragungssystem (200), aufweisend ein Anpassungsmodul (100) nach einem der der Ansprüche 1 bis 10; ein Netzwerkelement (210, 212, 214) analogen oder digitalen Typs; und ein Datennetzwerk (208); wobei das Datenübertragungssystem (200) eingerichtet ist, eine Kommunikation des Netzwerkelements (210, 212, 214) analogen oder digitalen Typs mit einem weiteren Gerät des Datenübertragungssystems (200) mittels des Anpassungsmoduls (100) über das Datennetzwerk (208) bereitzustellen.
12. Datenübertragungssystem (200) nach Anspruch 11 , wobei das Netzwerkelement (210, 212, 214) ein Füllstandsensor, ein Grenzstandsensor, ein Drucksensor, ein Aktuator, ein Steuergerät, ein Anzeigegerät oder ein Auswertungsgerät ist.
13. Verwendung eines Anpassungsmoduls (100) nach einem der Ansprüche 1-10 in einem Datenübertragungssystem (200), nach einem der Ansprüche 11 bis 12, insbesondere in einem Prozessautomationsnetzwerk.
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