EP4248285A1 - Verfahren zum steuern und/oder betreiben einer automatisierungskomponente - Google Patents

Verfahren zum steuern und/oder betreiben einer automatisierungskomponente

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EP4248285A1
EP4248285A1 EP20810955.3A EP20810955A EP4248285A1 EP 4248285 A1 EP4248285 A1 EP 4248285A1 EP 20810955 A EP20810955 A EP 20810955A EP 4248285 A1 EP4248285 A1 EP 4248285A1
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EP
European Patent Office
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service
automation
mobile radio
processing
automation component
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Application number
EP20810955.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Welle
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Vega Grieshaber KG
Original Assignee
Vega Grieshaber KG
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Publication date
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Definitions

  • the invention generally relates to the field of automation technology, process automation and/or factory automation.
  • the invention relates to a method for controlling and/or operating an automation component of automation technology, a computer program, a computer-readable medium, an automation component, a control system of automation technology and the use of such an automation component or such a control system.
  • automation technology is often defined as a sub-area of technology that includes all measures for the operation of machines and systems without human intervention.
  • Components of automation technology or automation components regularly have a wired interface for supplying the circuits of the component with electrical energy and/or an electrical interface for exchanging information and data with surrounding components, sensors and/or actuators.
  • Standardized communication interfaces adapted to the requirements of the respective automation system have become widespread in this area.
  • sensors of automation technology, process automation and/or factory automation can be equipped and operated with different communication technologies.
  • wired automation devices are widespread, which can be wirelessly connected to a portable operating device, for example a smartphone, via a near-field interface (Bluetooth, Zigbee or other) as required.
  • a near-field interface Bluetooth, Zigbee or other
  • Automation devices or components are also used which use a wireless interface for the continuous transmission of measured values or control signals to a receiver, for example another automation component.
  • Status information such as health data from an automation component, can also be transmitted wirelessly to a recipient, for example an asset management unit, at certain time intervals.
  • an improved method for controlling and/or operating an automation component of automation technology and a corresponding automation component and a corresponding control system can advantageously be provided.
  • the following description relates equally to a method for controlling and/or operating an automation component of automation technology, a computer program, a computer-readable medium, an automation component, a control system of automation technology and the use of such an automation component and/or such a control system.
  • features, elements, steps and/or functions that are described below with reference to the method apply equally to the computer program, the computer-readable medium, the automation component, the control system and the use of an automation component and/or a control system, and vice versa.
  • a first aspect of the present disclosure relates to a method for controlling and/or operating an automation component of automation technology, such as process automation, factory automation and/or logistics automation.
  • the automation component has a control circuit and at least two mobile radio interfaces.
  • the procedure has the following steps:
  • the method according to the invention can in particular make it possible to process and/or carry out different automation technology services in an optimized, efficient and flexible manner. Sometimes this can enable flexible adaptability of the automation component to different conditions, processes, circumstances and/or operating phases, as well as correspondingly optimized operation of the automation component.
  • the automation component can generally be any device used in automation technology.
  • the automation component can be an automation device, a control component, a process automation component, a programmable logic controller ("PLC"), a field device, a control unit, a server, a data processing device, a sensor, an actuator, an actuator, an operating device, a mobile operating device, a tablet, a notebook, a smartphone, a gateway, an expansion module, an additional module or the like.
  • PLC programmable logic controller
  • the automation component can also be a fill level measuring device for detecting a fill level of a medium, for example in a container, a radar fill level measuring device, a pressure measuring device for detecting a pressure of a medium, and/or a flow meter for detecting a flow rate of a medium act.
  • the automation component can optionally be a module or expansion module, which can be attached to a sensor and/or coupled to a sensor, in particular mechanically and/or communicatively coupled.
  • Such an expansion module can be mechanically coupled, for example, via a snap mechanism, a clip mechanism, a hook mechanism, a magnetic coupling mechanism or the like.
  • a communicative coupling between the sensor and the expansion module can take place via one of the at least two mobile radio interfaces.
  • An existing sensor or a field device with at least one of the mobile radio interfaces can advantageously be expanded via such an automation component configured as an expansion module.
  • the senor or the field device communicates with the expansion module or the automation component via near-field communication (NFC).
  • NFC near-field communication
  • the automation component provides the field device with a second mobile radio interface for data transmission with a high data transmission rate and/or a relatively large data volume to be transmitted, such as a LORA interface, a 3G, 4G, 5G interface or the like.
  • the automation component also has a signal display.
  • a signal display can, for example, inform a user which of the at least two mobile radio interfaces is being determined and/or controlled.
  • a signal display can display the automation technology service provided, so that the user is informed of which service is being processed. Additional data or information such as a measured value, status information and/or health data can also be output via the signal display.
  • the automation component can have operating elements. For example, determining and/or controlling one of the at least two mobile radio interfaces can be based at least in part on input by a user.
  • the control circuit can generally be a control unit and/or a Act electronic component of the automation component.
  • the control circuit can be set up for data processing and/or have one or more processors.
  • the control circuit can have one or more processors, for example.
  • the control circuit can designate a selection unit, a mobile radio selection device and/or a mobile radio interface circuit.
  • the control circuit can be set up to analyze, evaluate, interpret, examine and/or study the automation technology service provided.
  • the control circuit can be set up to select, define, determine, control and/or guide one of the multiple mobile radio interfaces for processing the service.
  • the step of analyzing the automation technology service can include determining and/or ascertaining one or more properties of the service.
  • data and/or information representative of the service such as a control command for performing the service, can be processed by the control circuit, wherein one or more properties of the service can be derived from the information and/or data.
  • the step of analyzing the service can include, for example, a step of allocating the service to a subarea of automation technology.
  • the service can be assigned to the sub-area of factory automation, logistics automation and/or process automation.
  • one or more properties of the service can also be determined, which are related to the specific sub-area.
  • the step of determining and/or driving one of the at least two mobile radio interfaces with the control circuit can also include an actuation, guiding, activating and/or actuating one of the at least two mobile radio interfaces. Which of the at least two mobile radio interfaces is used to process the service can depend on one or more specific properties of the service. Provision can also be made to control both of the at least two mobile radio interfaces, either simultaneously or sequentially, in order to process the service.
  • mobile radio interface which appears to be most suitable for the service and/or in view of other boundary conditions, such as the amount of energy available, can be determined and/or controlled in this way.
  • mobile radio interface(s) such as an operating phase of the automation component, an available amount of energy, or the like.
  • a mobile radio interface can refer to a communication module, a communication interface, and/or a data transmission interface using mobile radio technology.
  • Each of the mobile radio interfaces can be operated according to one or more communication standards or mobile radio standards, such as 1G, 2G, 3G or GSM, 4G or UMTS, 5G or loT, Sigfox, Waviot, RPMA, NB-loT, LTE-M or CAT-M1.
  • the automation component can also have one or more wired interfaces and/or one or more wireless interfaces, such as a bus, two-wire, HART, LoRa, Profibus, FF, WLAN, network, USB, a Bluetooth interface or any other interfaces.
  • wired interfaces such as a bus, two-wire, HART, LoRa, Profibus, FF, WLAN, network, USB, a Bluetooth interface or any other interfaces.
  • wireless interfaces such as a bus, two-wire, HART, LoRa, Profibus, FF, WLAN, network, USB, a Bluetooth interface or any other interfaces.
  • a service is to be understood broadly in the context of the present disclosure. In particular, it can be understood as meaning any type of service, operational action, task, command, instruction, statement, action and/or operational process which is to be carried out by one or more automation components as part of the automation technology. For example, a service can determine a measured value, transmit a measured value, receive a measured value, transmit data, receive data, control an actuator, control another automation component, troubleshoot, control/regulate a valve Controlling a pump, controlling a drive, performing a control command, performing a task, performing a software update, displaying information, displaying data, processing data, processing a command, or any include other service.
  • the property of the service can be a characteristic of the service and/or a characteristic of the service in Act related criterion.
  • the property of the service can be a parameter, a feature, a condition for performing the service, a condition associated with performing the service, an instruction for performing the service, a way of processing the service, or the like.
  • the property of the service can alternatively or additionally indicate a type of service, such as a request for information/data and/or a request for information/data.
  • the property of the service can be used to classify, classify, characterize and/or describe the service in general.
  • the processing of the service can generally involve the implementation and/or execution of at least part of the service.
  • the processing can consist of the error diagnosis for the device in question, such as e.g. g. in a sensor, an actuator or in the automation component itself, and to receive data, such as diagnostic data, from a receiver and/or to transmit it to a receiver via the specific at least one mobile radio interface as part of the processing.
  • determining and/or controlling the at least one mobile radio interface for processing the service can mean that the at least one mobile radio interface is at least partially involved in the performance of the service. However, this does not necessarily mean that the service is processed or performed by the at least one mobile radio interface, although this is entirely possible. It is conceivable, for example, that the at least one interface is only involved in the transmission, reception and/or sending of data and/or signals as part of the performance of the service.
  • automation technology can be defined as a subfield of technology that includes all measures for operating machines and systems without human intervention.
  • Automation technology components or automation components can have, for example, at least one wired interface for supplying the circuits of the component with electrical energy and at least one additional electrical interface for exchanging information with surrounding control components, sensors and/or actuators.
  • Wide distribution have standardized in this area Communication interfaces adapted to the requirements of the respective automation system were found, such as interfaces with a special communication standard.
  • Process automation as a first sub-area of automation technology can have a relatively low degree of automation.
  • the aim of process automation can be to automate the interaction of the components of an entire plant, for example in the chemical, petroleum, paper, cement, shipping or mining sectors.
  • a large number of sensors can be used for this purpose, which can be adapted in particular to the specific requirements of the process industry, such as mechanical stability, insensitivity to contamination, extreme temperatures, extreme pressures.
  • the measured values of these sensors can be transmitted to a control room, for example, which monitors process parameters such as filling level, flow, pressure and/or density and/or which can be used to change settings for the entire plant manually or automatically.
  • Wired digital communication interfaces such as HART interfaces, Profibus or FF, can enable the safe transmission of small data packets in harsh industrial environments over long distances, whereby the energy used by the communication partners can optionally be limited in order to meet explosion safety requirements.
  • a second area of automation technology relates to factory automation and safety technology. 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 can be to automate the production of goods using machines, production lines and/or robots, ie to run them without human intervention.
  • the wired digital communication interfaces generally used for this purpose can aim to transmit large amounts of data from a data source to a data sink in an extremely short time, for example with a predefined maximum runtime, latency and/or latency time.
  • a third area of automation technology relates to logistics automation. Typical applications are systems for logistics automation in the area of baggage and freight handling at airports, in retail, parcel distribution or in the area of Vendor Managed Inventory, in which consumables are automatically delivered by a supplier up to a predetermined stock at the customer.
  • the task of logistics automation components can be, for example, to transmit characteristic values of a transported goods such as fill level, temperature, location or humidity at definable time intervals to an evaluation base, whereby the data is not used for the direct control of a process, and thus a longer time delay between the time of sending a measurement or status value and the time of receiving a measurement or status value can be tolerated.
  • characteristic values of a transported goods such as fill level, temperature, location or humidity at definable time intervals to an evaluation base, whereby the data is not used for the direct control of a process, and thus a longer time delay between the time of sending a measurement or status value and the time of receiving a measurement or status value can be tolerated.
  • logistics automation components have a high degree of mobility in a large number of applications, battery-powered, wireless automation components have proven to be particularly advantageous. From this arises the need to use particularly energy-saving communication interfaces with a long range.
  • known sensors use wireless communication standards such as Bluetooth LE, LoRa (Long Range Wide Area Network
  • the invention can be regarded as being based in particular on the findings described below.
  • previous components of automation systems or conventional automation components have application-dependent, wireless or wired communication interfaces to meet special requirements of the respective target market.
  • Such interfaces can be used, for example, to provide the basic, first service of an automation component, for example the determination and/or transmission of a measured value for a sensor, the execution of a control function for a PLC and/or the execution of an action for an actuator, to the outside and be used, for example, by other components of the automation system.
  • automation components can be expanded with new, supplementary services. which can provide added value for users of such devices. This can be particularly advantageous with regard to making services available and/or providing them wirelessly. This in turn can enable automation components to be integrated into a globally available cloud using globally supported technologies, such as globally available mobile radio technology.
  • the automation component according to the invention with at least two mobile radio interfaces can advantageously support and/or enable different objectives in automation technology during different operating phases of the automation component.
  • the at least two mobile radio interfaces can combine different aspects of mobile radio standards and/or different mobile radio standards.
  • a first service can be provided via a first cellular interface and a second service, which can differ from the first service, can be provided via a second cellular interface, which can differ from the first cellular interface. Determining and/or controlling one of the interfaces for processing can thus include providing via the respective interface.
  • the first service can be a primary service and/or a basic function of the automation components, such as determining and/or transmitting a measured value, executing a control function and/or executing an action on an actuator.
  • the second service can be a secondary function of the automation component, such as performing a software update, providing diagnostic data and/or providing status information.
  • aspects of the present disclosure can also relate to the provision of a cloud interface which can be set up to call up the first service of a first automation component via a first mobile radio interface and a second service of the first automation component via a second mobile radio interface.
  • the present disclosure can relate to the provision of a software component, which can be set up to run on a second automation device, a stationary or mobile personal computer, a server and/or a portable operating device (e.g. smartphone) in order to create such a cloud -Interface to use for communication with an inventive first automation component.
  • the step of providing the automation technology service includes receiving, sending and/or retrieving the service.
  • the service can be sent from the automation component to a receiver, for example to a sensor, another automation component, a measuring device, a field device, to a server and/or to an operating device.
  • the service can be received by the automation component, for example by a further automation component, for example by a sensor, a measuring device, a field device, a server and/or an operating device.
  • the step of analyzing the service includes determining a predetermined, defined and/or preferred latency, latency time and/or runtime for processing the service.
  • the at least one specific property of the service includes a predetermined, defined and/or preferred latency, latency time and/or runtime for processing the service.
  • the latency, latency time and/or runtime can relate to a data transmission that occurs as part of the processing of the service.
  • the latency, latency time and/or running time can be predefined by the service. For example, it may be a preferred, expected, and/or required latency for the service.
  • a mobile radio interface can thus be determined and/or activated, which can process the service in such a way that the actual latency during processing is less than or equal to the predetermined, preferred, tolerated, expected and/or required latency.
  • the service or the processing of the service can require a user action and/or an interaction with a user.
  • a certain (e.g. minimum) latency, latency time and/or runtime for a data transmission that occurs as part of the processing of the service may be desired and/or required.
  • the control circuit can, for example, determine the latency and compare it with one or more parameters which are representative of a latency, latency time and/or transit time that is possible with each of the mobile radio interfaces.
  • the control circuit can control that mobile radio interface using which the actual latency, latency and/or runtime is less than or equal to the predetermined latency, latency and/or runtime of the service, which was determined by the control circuit as a property of the service.
  • the one or more parameters, which are representative of a latency, latency time and/or runtime possible with each of the mobile radio interfaces can be stored, for example, in a memory of the automation component and/or be called up and/or received from another data source, for example a server and/or an operating device.
  • another of the at least two mobile radio interfaces can also be switched to for processing the service.
  • the step of determining the property of the service includes determining whether the processing of the service includes and/or requires a user action and/or user interaction.
  • the step of analyzing the service includes a step of determining a data volume to be transmitted that is predetermined for processing the service.
  • the at least one specific property of the service includes a quantity of data that is predetermined for the processing of the service.
  • the volume of data to be transmitted can include data transmission from a transmitter to the automation component and/or data transmission from the automation component to a receiver.
  • the control circuit can select one of the at least two mobile radio interfaces for processing.
  • control circuit can, for example, compare the determined amount of data with at least one threshold value, for example for a data amount to be transmitted and/or for a data transmission rate, and/or at least one parameter for each mobile radio interface and, based on the comparison, control the mobile radio interface that is used to transmit the determined amount of data is appropriate.
  • threshold values and/or parameters can, for example, be stored in a memory of the automation component and/or be retrieved and/or received from another data source, for example a server and/or an operating device.
  • the step of analyzing the service includes determining a predetermined data throughput and/or a data transmission rate for processing the service.
  • the at least one specific property of the service includes a data throughput and/or a data transmission rate predetermined for processing the service. In the step of analyzing the service, it can be determined, examined or ascertained which data throughput and/or which data transmission rate is preferred, desired, necessary and/or necessary for processing the service.
  • the control circuit can select one of the at least two mobile radio interfaces for processing in accordance with the determined data throughput and/or a data transmission rate.
  • the control circuit can, for example, compare the determined data throughput and/or the determined data transmission rate with at least one parameter which is representative of a possible data throughput and/or a possible data transmission rate with each of the mobile radio interfaces. Based on the comparison, the control circuit can control that mobile radio interface using which the actual data throughput and/or the actual data transmission rate is greater than or equal to the data throughput predetermined for processing the service and/or the data transmission rate predetermined for processing the service. In this way it can be ensured that the mobile radio interface suitable for the respective service is always activated.
  • the at least one parameter which is representative of a possible data throughput and/or a possible data transmission rate with each of the mobile radio interfaces, can be stored, for example, in a memory of the automation component and/or can be called up from another data source, such as a server and/or an operating device and/or received.
  • the step of analyzing the service includes a step of determining a predetermined energy requirement for processing the service.
  • the at least one specific property of the service includes a predetermined energy requirement for processing the service.
  • the control circuit can determine an energy requirement required for processing the service. This can enable energy-efficient operation of the automation component.
  • the control circuit can, for example, compare the ascertained energy requirement with at least one parameter which is representative of an energy requirement for each mobile radio interface. Based on the comparison, the Control circuit control that mobile interface, which is suitable for the processing of the service for reasons of energy, for example, is the most energy-efficient.
  • the at least one parameter, which is representative of the energy requirement of each mobile radio interface can be stored, for example, in a memory of the automation component and/or be called up and/or received from another data source, such as a server and/or an operating device.
  • control circuit can also determine an amount of energy available to the automation component and/or an amount of energy available.
  • the automation component can have an energy store, such as a battery and/or an accumulator, and the control circuit can determine the amount of energy available in the energy store. Based on a comparison of the determined energy requirement and the amount of energy available, the control circuit can control a mobile radio interface, using which the energy requirement actually required to process the service is less than or equal to the amount of energy available. Alternatively or additionally, it can be provided that, above a certain threshold value of the amount of energy available, that mobile radio interface is selected which requires the least energy to process the service when used compared to the other mobile radio interfaces.
  • the step of analyzing the service includes a step of determining one or more frequencies predetermined for processing the service and/or at least one frequency range predetermined for processing the service.
  • the at least one specific property of the service comprises at least one frequency predetermined for processing the service and/or at least one frequency range predetermined for processing the service.
  • the control circuit can, for example, compare the determined frequency ranges and/or frequencies with at least one parameter which is representative of one or more transmission frequencies and/or transmission frequency ranges of each of the mobile radio interfaces. Based on the comparison, the control circuit can drive that mobile radio interface whose transmission frequency(s) and/or transmission frequency range(s) essentially corresponds to the frequency ranges and/or frequencies determined for the service.
  • Such parameter (s) can, for example, in a memory Automation component can be stored and/or retrieved and/or received from another data source, such as a server and/or an operating device.
  • a range to be achieved for example when sending a signal when processing the service, can be determined.
  • the service may prefer to transmit fewer bytes over long distances while maintaining excellent building penetration.
  • Such services may thus require a predetermined frequency range or frequencies suitable for the above exemplary requirements. Examples of such services are the transmission of measured values, status values, health information or parameters.
  • the at least one specific property of the service also includes at least one property selected from the group consisting of information regarding a recipient of the service, information regarding a sender of the service, one or more predetermined frequency bands for processing the service, a geographic Position of the automation component, a movement signal to indicate a movement status of the automation component, a distance between a receiver and a sender, a processing condition, and costs incurred as part of the processing of the service.
  • This can make it possible to process a wide variety of services with the mobile radio interface suitable for the respective service.
  • Information regarding the sender may, for example, identify what data was sent, by whom and/or when it was sent, and/or indicate a serial number of the device from which it was sent.
  • a property of the service can be a geographic position of the automation component. It is conceivable, for example, that the service should only be processed if the automation component is outside a restricted area.
  • service processing can in some cases be redirected to an alternative cellular interface that may be better suited to the service request, such as a cellular interface that uses frequencies in the specified restricted area allowed are.
  • At the geographic position of the automation component it can also be a matter of specifying a country.
  • the control circuit can assign the available mobile radio interfaces to the individual services appropriate to the respective country.
  • a further property of the service can be a motion signal to indicate a motion status of the automation component. Provision can be made for the automation component to be equipped with an acceleration sensor and/or with a movement sensor. It is also conceivable that the service requires measurement data to be requested whenever the automation component is moving and/or not moving at a certain speed. It can also prove to be advantageous, for example, for the filling level of a container to be measured only when the container is either standing or lying down or when it is moving at a constant speed. Thus, a requirement of the service can be to refuse a measurement of the filling level if the automation component, which may be the filling level sensor, is not being accelerated.
  • a motion signal to indicate a motion state of the automation component can be a property of the service.
  • Another possible property of the service can be a processing condition. It is conceivable that the service should only be processed if a predetermined condition is met.
  • the Perform software update service may be a user-dependent condition. For example, the software update may only be carried out if a user has given his approval.
  • Costs can also be associated with the processing of a service. For example, sending data may incur certain costs. Thus, a property of the service can indicate costs incurred.
  • the service provided comprises one or more of the following elements: receiving a data element from a sender, sending a data element to a recipient, transmitting health information from the automation component, querying a data element from the automation component, transmitting status information from the automation component, performing a software Updating, processing a measurement command, processing an operator command, determining a measured process variable, providing a measurement result, querying a measurement result, retrieving operating information, processing an operating command, querying cost information, performing an error diagnosis, operating one or more actuators of the automation technology, and controlling one or more others automation components.
  • the step of determining and/or driving one of the at least two mobile radio interfaces with the control circuit also includes a step of activating and/or deactivating one of the at least two mobile radio interfaces.
  • Activating and/or deactivating one of the at least two mobile radio interfaces can refer to switching on and/or switching off, for example. However, it can also involve the initiation of a hibernation and/or standby of the mobile radio interface or the ending of the hibernation of the mobile radio interface. It is conceivable, for example, to only activate the respective mobile radio interface when it is required to process the service. This can save energy, for example, and can provide an energy-efficient automation component.
  • Activating a mobile radio interface can, for example, include supplying electrical energy and/or supplying the mobile radio interface with electrical energy.
  • a deactivation can include switching off a power supply of the respective mobile radio interface.
  • the step of determining and/or driving one of the at least two mobile radio interfaces with the control circuit also includes a step of transmitting to a receiver a signal predetermined for processing the service.
  • the signal can be, for example, a measurement signal, a measured value, a control signal, a control command or the like.
  • the signal predetermined for processing the service can contain information relating to the service.
  • the signal itself can be required to process the service. If the automation component is, for example, a fill level measuring device, the signal predetermined for processing the service can be indicative of a measured value for the “performing a fill level measurement” service, which is transmitted to the recipient.
  • a further aspect of the present disclosure relates to a computer program which, when executed by a control circuit of an automation component, instructs the automation component to carry out steps of the method as described above and below.
  • a further aspect of the present disclosure relates to a computer-readable medium on which is stored a computer program which, when executed by a control circuit of an automation component, instructs the automation component to carry out steps of the method as described above and below.
  • a further aspect of the present disclosure relates to an automation component for automation technology.
  • the automation component has a control circuit for controlling the automation component and at least two mobile radio interfaces for data transmission.
  • the automation component is set up to carry out steps of the method as described above and below.
  • the automation component can be, for example, an expansion module, a gateway, an additional module or a docking station.
  • the automation component can be viewed, for example, as an expansion module that can be coupled to an existing sensor or field device and/or can be docked to a field device via a plug or clip mechanism. It is conceivable, for example, to expand the respective field device or the respective sensor by at least one or also at least two (or more) mobile radio interfaces together with an associated control circuit by means of automation components or expansion modules provided for this purpose.
  • the automation component can also be battery-operated and thus energy self-sufficient, for example.
  • the two cellular interfaces may be different.
  • One of the two mobile radio interfaces of the automation component can be an NFC interface, for example, and one of the two mobile radio interfaces can be a LoRa interface.
  • the two mobile radio interfaces can also have different data transmission rates and/or have different energy requirements.
  • the automation component can be a module or expansion module that can be attached to a sensor and/or coupled to a sensor, in particular mechanically and/or communicatively coupled.
  • an expansion module can be mechanically coupled, for example, via a snap mechanism, a clip Mechanism, a hook mechanism, a magnetic coupling mechanism or the like.
  • a communicative coupling between the sensor and the expansion module can take place via one of the at least two mobile radio interfaces.
  • An existing sensor or a field device with at least one of the mobile radio interfaces can advantageously be expanded via such an automation component configured as an expansion module.
  • the senor or the field device communicates with the expansion module or the automation component via near-field communication (NFC).
  • NFC near-field communication
  • the automation component provides the field device with a second mobile radio interface for data transmission with a high data transmission rate and/or a relatively large data volume to be transmitted, such as a LORA interface, a 3G, 4G, 5G interface or the like.
  • the automation component also has an energy store, such as a battery, an accumulator, a capacitor or the like.
  • the control circuit is also set up to supply electrical energy to one of the at least two mobile radio interfaces as a function of the at least one specific property of the service.
  • an energy store By using an energy store, the automation component can be operated autonomously and/or energy self-sufficiently. Sometimes the automation component can also be designed to be moveable or mobile. In such cases, an energy store can supply energy to the automation component at least for a certain period of time.
  • one of the mobile radio interfaces for processing the service can be controlled according to the energy requirement for processing the service and/or the amount of energy available in the energy store, in order to reduce energy consumption and/or operate the automation component in an energy-efficient manner.
  • the at least two mobile radio interfaces differ in terms of one or more for data transmission frequencies used. Alternatively or additionally, the at least two mobile radio interfaces differ with regard to one or more frequency ranges used for data transmission. Alternatively or additionally, the at least two mobile radio interfaces differ in terms of a bandwidth provided for data transmission. Alternatively or additionally, the at least two mobile radio interfaces differ with regard to one or more frequency bands used for data transmission.
  • the at least two mobile radio interfaces differ in terms of a data transmission rate and/or in terms of an energy requirement for data transmission. If a predetermined data transmission rate is desired or even required for processing a service, the appropriate mobile radio interface can be determined and/or controlled by the control circuit so that the mobile radio interface can process the service in accordance with the desired or required data transmission rate.
  • the at least two mobile radio interfaces differ with regard to a mobile radio standard.
  • one of the mobile radio interfaces can use a mobile radio standard with a low data transmission rate, such as UMTS, Edge, 2G, 3G, and another mobile radio interface can use a mobile radio standard for high data transmission rates, such as LTS or 5G.
  • the at least two mobile radio interfaces can each denote mutually independent hardware interfaces.
  • the at least two mobile radio interfaces can be implemented in a single hardware component, but can be operated differently by appropriate activation by the control circuit.
  • the at least two mobile radio interfaces can be operated in different frequencies, frequency bands and/or frequency ranges for data transmission.
  • the automation component can have more than two mobile radio interfaces and optionally one or more further (wireless or wired) interfaces.
  • the at least two mobile radio interfaces differ in terms of energy requirements for data transmission. This can prove useful when, for example, explosion safety requirements have to be met. In this case, a cellular interface that includes limited expended power may be preferred. In contrast to this, mobile radio interfaces with an arbitrarily high energy requirement can be used in the field of factory automation and safety technology, since there are often no requirements with regard to explosion safety to be taken into account.
  • the automation component also has a movement sensor for detecting a movement state of the automation component.
  • a movement sensor for detecting a movement state of the automation component. For example, it can be provided that a specific service is only processed when the automation component is moving at a predetermined speed or only when the automation component is not moving or is at a standstill. By providing a motion sensor, the processing of the service can also be made dependent on other conditions, in order to be able to customize the operation of the automation component.
  • a further aspect of the present disclosure relates to a control system for automation technology.
  • the control system has at least two automation components, as described above and below.
  • the automation components can be set up to communicate with one another and/or with other components, for example via one or more mobile radio interfaces and/or other (wired or wireless) interfaces.
  • At least one of the at least two automation components is designed as a field device for detecting one or more measured process variables.
  • the at least two automation components can be, for example, a number of similar sensors that can work together. Alternatively, different sensors can be part of the control system.
  • Each of the at least two automation components can be equipped with different or the same mobile radio interface.
  • At least one of the at least two automation components is an operating device, in particular a mobile operating device, for operating the field device.
  • at least one of the at least two automation components is a server.
  • the server can be a data processing device or a server network with several data processing devices.
  • the operating device can be any end device that can establish a communication connection with the automation component, for example.
  • the operating device and the automation component which can be a field device, can be mutually independent and/or separate devices.
  • the operating device can be a portable and/or mobile operating device.
  • the operating device can be a tablet PC, a smartphone, a laptop and/or a computer.
  • the operating device can be set up for wireless communication with the automation component.
  • the operating device can also be set up for wired communication with the automation component, for example via a bus connection.
  • a further aspect of the present disclosure relates to the use of an automation component for process automation and/or factory automation, as described above and below, and/or the use of a control system for process automation and/or factory automation, as described above and below.
  • FIG 2 schematically shows an automation component according to an embodiment.
  • FIG. 3 shows a flowchart to illustrate steps of a method according to an embodiment.
  • FIG. 4 shows a flowchart to illustrate steps of a method according to an embodiment.
  • FIG. 5 schematically shows a control system according to an embodiment.
  • FIGS. 1a to 1c show schematic automation components.
  • the automation component 101 can be embodied as a level sensor, for example, and can have a communication interface 102, which can be a HART interface, for example.
  • a service for the automation component can be, for example, “determining and providing a level value” via the interface 102 .
  • data can be transmitted via the (wired) interface 102, for example with a high latency time and/or low data transmission rate.
  • a further interface 103 with a high data rate and short latency time can be provided for such services, such as a Bluetooth interface 103, via which the aforementioned services can be provided and used in conjunction with an operating device 104, such as a smartphone 104.
  • the automation component 105 can be in the form of a programmable logic controller 105, for example.
  • a first service here can be the generation, provision and/or output of control commands for an actuator 109 at an interface 110 .
  • data from various other automation components 106, 107, 108 can be read in and/or made available.
  • the automation components 106, 107, 108 can also be controlled.
  • an interface 111 such as a mobile radio interface 111 and/or a mobile radio modem 111, can be installed, via which large amounts of data can be provided and transmitted wirelessly.
  • FIG. 1c shows an example of an automation component 112 designed as a self-sufficient filling level sensor 112, which can have an energy store 115, such as a battery 115 or an accumulator, for example.
  • the automation component 112 can, for example, provide a first service “determine the fill level” on a wireless interface 113, such as a LoRa interface 113, which can combine a long range with low energy consumption and thus enable the battery 1 15 to have a long service life. Fast data transfers are not possible via this interface 113 .
  • At least one additional interface 114 can therefore be provided for additional services, such as "firmware update” or "device operation” or "fault diagnosis".
  • the interface 114 can include a Bluetooth module 114, for example.
  • FIG. 2 schematically shows an automation component 201 according to an exemplary embodiment.
  • the automation component 201 of FIG. 2 can have all the elements and features of one or more of the automation components 101, 105, 112 described with reference to FIGS. 1a to 1c.
  • the automation component 201 in FIG. 2 is, for example, a filling level measuring device.
  • the fill level measuring device 201 has a control circuit 206 and at least two mobile radio interfaces 207, 208.
  • Control circuitry 206 may be part of and/or coupled to main electronics 210 .
  • the control circuit 206 is set up to analyze one or more services 203, 204, 205 and to derive and/or determine at least one property of the service. Based on the ascertained property, the control circuit 206 can determine and/or control one, only one or both of the mobile radio interfaces 207, 208 for at least partial processing of the service 203, 204, 205, for example using software commands.
  • the at least two mobile radio interfaces 207, 208 can differ in terms of one or more frequencies used for data transmission, in terms of one or more frequency ranges used for data transmission, in terms of one for bandwidth provided for a data transmission, with regard to one or more frequency bands used for a data transmission, with regard to a data transmission rate, with regard to an energy requirement for a data transmission and/or with regard to a mobile radio standard used by the respective mobile radio interface 207, 208.
  • the automation component 201 can optionally have an energy store for the energy supply 209 .
  • the automation component 201 can implement services, jobs and/or services 203, 204, 205 in the interaction of different hardware and software units within the main electronics 210 of the automation component.
  • the services of the automation technology 203, 204, 205 are shown in FIG. 2 in the form of suitcases.
  • the suitcases represent the services 203, 204, 205, which can also be referred to as jobs in the context of the present disclosure.
  • Examples of the services can be “determining and providing a level value” 203, “carrying out a firmware update” 204 or “interacting with a user” 205.
  • the control circuit 206 can activate a mobile radio interface 207, 208 that matches the service based on the at least one determined property of the respective service 203, 204, 205.
  • the term "fit for service” is to be understood broadly in this context. This can mean that activating one of the two mobile radio interfaces 207, 208 or selecting the mobile radio interface by analyzing the service is based on at least one property of the service.
  • the property of the service can be a latency period predetermined for processing the service, a data volume predetermined for processing the service, an energy requirement predetermined for processing the service and/or frequencies predetermined for processing the service. There can be any number of other properties of the service that identify and/or characterize the service.
  • the control circuit 206 can, for example, activate a particularly energy-saving mobile radio interface 207 with a long range, as can be defined, for example, by LTE-CAT NB1 or NB-loT. In regular operation of the fill level measuring device 201, this leads to a high saving in energy, which is particularly important in Environment of process measurement technology or battery-powered sensors can be advantageous.
  • the control circuit 206 can activate and/or control a mobile radio interface 208, for example a UMTS mobile radio interface, which enables a high data throughput.
  • a mobile radio interface 208 for example a UMTS mobile radio interface, which enables a high data throughput.
  • the higher operating current required for this of a mobile radio interface 208 can optionally be provided temporarily for the relatively short period of a software update from an energy storage device 209 installed in the filling level measuring device 201, such as a battery, completely or in a supportive manner.
  • the latency of a data transmission i.e. the time between the sending of the data packet in the fill level measuring device 201 and the receipt of the data packet at an operator terminal or receiver, can be detrimental to the ease of use with online operation influence.
  • the control circuit 206 can therefore activate a mobile radio interface 208 which guarantees particularly low latency times, for example an LTE-CAT M1 mobile radio interface.
  • the at least two mobile radio interfaces 207, 208 can be different, but they can also be identical.
  • the at least two mobile radio interfaces 207, 208 can be implemented in a common hardware interface or be designed as separate or independent hardware components.
  • the at least two mobile radio interfaces 207, 208 can differ with regard to certain parameters and be the same with regard to other parameters.
  • the at least two mobile radio interfaces 207, 208 of different generations 2G, 3G, 4G, 5G come from standardized mobile phone technologies, but also come from the same generation.
  • the available mobile radio interfaces 207, 208 in the field of the 5th generation (5G) mobile radio standard are classified and characterized below by way of example, but in no way limiting.
  • 5G technologies for the implementation of loT (Internet of Things) applications can be defined under the keyword enhanced Machine Type Communication (eMTC).
  • eMTC Machine Type Communication
  • the cellular interfaces associated with this area can be capable of transmitting fewer bytes over long distances while maintaining excellent building penetration and extremely low power consumption.
  • This technology is particularly advantageous for the transmission of measured values, status values, health information or parameters and for the processing and/or implementation of the corresponding services.
  • transmissions according to this standard are generally particularly inexpensive, which can reduce the operating costs of the sensor or of the automation component 201.
  • mobile radio interfaces 207, 208 from this range usually use frequencies between 100 MHz and 1 GHz.
  • the control circuit 206 can activate an ultra reliable low latency (uRLLC) technology from 5G, for example a CAT-M1 technology.
  • uRLLC ultra reliable low latency
  • Mobile radio interfaces of this category can guarantee maximum latency times in the range between typically 10ms and a few seconds, and are also suitable for transmitting small amounts of data with slightly increased energy consumption.
  • This technology can be used in particular for the implementation of services 203, 204, 205 such as the transmission of measured values, for example when the measured values have to be available in a time-critical manner for the implementation of a regulation within a PLC 105 in a specifiable time.
  • Another field of application relates to user interaction in the context of commissioning, maintenance or parameterization, in which small latency times can lead to a particularly high degree of ease of use in the context of user interaction.
  • Cellular interfaces from this category usually use frequencies between 1GHz and 4GHz to transmit data.
  • a third area of the 5th generation mobile communications standard can relate to mobile communications interfaces for the implementation of enhanced mobile broadband (eMBB) requirements, for example through 5G NR.
  • Mobile radio interfaces 207, 208 of this category are distinguished by a high data rate with an associated high energy requirement and increased costs for the mobile radio tariff.
  • the control circuit 206 will therefore only activate this mobile radio interface if this is functionally necessary for processing a corresponding service, for example as part of the provision of a service for firmware updates.
  • Mobile radio interfaces from this area can be operated with a high bandwidth, usually at frequencies between 1.9 GHz and 3.8 GHz and/or above 6 GHz and/or above 24 GHz.
  • the respective activated mobile radio interface can be deactivated by the control circuit 206.
  • FIG. 3 shows a flowchart to illustrate steps of a method for controlling and/or operating an automation component of automation technology.
  • the automation component can in particular be an automation component according to FIG.
  • an automation technology service is provided.
  • the service can be received, sent and/or called up.
  • the service can have been sent, for example, by a mobile operating device such as a smartphone and can be received by the automation component. This can be, for example, a query for measured values or the like.
  • the service is analyzed and/or examined by the control circuit 206 while determining at least one property of the service.
  • the analysis of the service can include, for example, an assignment of the service to a sub-area of automation technology. Analyzing the service may alternatively or additionally include examining requirements associated with the service.
  • Step S2 can basically involve analyzing the service which has been received, sent and/or retrieved, so that the predetermined properties of the service relevant to the processing of the service can be determined.
  • the property of the service can basically be any parameter that identifies and/or characterizes the service.
  • properties of services are a latency time predetermined for processing the service, a data volume to be transmitted predetermined for processing the service, a data transmission rate predetermined for processing the service, an energy requirement predetermined for processing the service, one for processing the service predetermined frequency, several frequencies predetermined for processing the service, and/or one or more frequency bands predetermined for processing the service.
  • the frequency predetermined for processing the service and/or one or more frequency ranges predetermined for processing the service may have an impact on the choice of generation (such as 2G, 3G, 4G, 5G) of the specific mobile radio interface.
  • determining and providing a filling level value for example, a low energy requirement and/or a large range can be regarded as properties of the service.
  • a further example of a property of the service can be a geographic position of the automation component.
  • a geographic position of the automation component For example based on the country in which the automation component is located at the time the service is processed, one of the at least two mobile radio interfaces can be determined in the next step.
  • one of the at least two mobile radio interfaces 207, 208 is determined and/or activated with the control circuit 206 for processing the service, based on the at least one specific property of the service. In other words based the choice of mobile radio interface 207, 208 between one of the at least two mobile radio interfaces on the at least one property of the service. Based on the analysis of the service and/or the at least one property of the service, the control circuit 206 can decide which of the at least two mobile radio interfaces 207, 208 is selected, controlled and/or activated for processing the service. Therefore, the control circuit 206 can also be viewed as a mobile radio interface selection unit.
  • the step of determining and/or controlling one of the at least two mobile radio interfaces 207, 208 can also be based on input from a user.
  • the determination of one of the at least two mobile radio interfaces 207, 208 depends on the availability of corresponding prepaid credit for the respective mobile radio interface in the automation component. In this case, costs incurred as part of the processing of the service can be viewed as a property of the service. It is therefore conceivable that when the prepaid credit of a first mobile radio interface 207 has been used up, a service can continue to be offered via another mobile radio interface 208 .
  • control circuit 206 can be configured in such a way that it determines one of the at least two mobile radio interfaces 207, 208 in an optimized manner depending on the service to be processed and/or its properties. It is conceivable that as long as no service is being processed, the at least two mobile radio interfaces can be in an idle mode or deactivated. In this case, driving one of the two mobile radio interfaces can include activating or starting.
  • the service is processed by the specific mobile radio interface 207, 208 in step S3.
  • the processing of the service can refer to the performance and/or execution of at least part of the service. If the service is “determine fill level”, the processing of the service can include the actual determination of the measured fill level at a receiver using a transmission signal.
  • FIG. 4 shows a flowchart to illustrate steps of a method for controlling and/or operating an automation component 201 of automation technology. Unless otherwise described, the method of FIG. 4 has the same steps as the method of FIG.
  • a predetermined latency time for processing the service is initially determined, for example, in an optional sub-step S2a of the step of analyzing S2. In other words, it can be analyzed or checked whether the requested service is critical in terms of latency
  • the step of determining and/or activating S3 can be carried out.
  • the mobile radio interface LTE-CAT M1 can be activated S3a.
  • the service is then processed in step S3b and finally the mobile radio interface is deactivated S3c.
  • the latency time for the service provided is not of increased relevance, it can alternatively be analyzed or checked in a step S2b as to whether large amounts of data have to be transmitted, and a corresponding or suitable mobile radio interface 207, 208 can be selected. If this is the case, the step of determining and/or activating S3 can be carried out. In this case, for example, the mobile radio interface UMTS can be activated in step S3a. The service is processed in step S3b before the UMTS is deactivated again in step S3c.
  • the respective service can be processed using an energy-optimized NB-loT mobile radio interface, for example.
  • sub-step S3c may be optional.
  • the activated cellular interface can remain activated without processing a service.
  • the activated mobile radio interface is automatically deactivated after a certain time.
  • Steps S2a and S2b can relate to other properties of the service.
  • any number of further sub-steps of determining a property of the service can be performed as part of the step of analyzing the service.
  • it can be analyzed or checked whether a high data transmission rate is required in order to use the service according to its requirements to work off.
  • the analysis of the service can be carried out in a further sub-step by determining a predetermined data transmission rate for processing the service.
  • FIG. 5 schematically shows a control system 500 and/or automation system 500 according to an exemplary embodiment.
  • the automation system 500 has a number of automation components 501 , 502 , 503 , 504 , 505 .
  • Two of the automation components 501, 502, 503, 504, 505 are, for example, field devices 501, 502 for acquiring measured values.
  • One of the several automation components is also a server 505.
  • the automation system 500 can have an operating device 514, 506, such as a smartphone 514 or a server 506. Using the operating device, a user 513 can control, monitor and/or evaluate the various automation components , such as sending services, retrieving services and/or evaluating measured values.
  • component 501 can be a radar sensor 501 and component 502 can be a level sensor 502, which uses the measured values occurring as part of the service “determine fill level” and “determine limit level” via a uRLLC-based mobile radio interface 515 by activating a corresponding mobile radio interface 512, 515 of the mobile radio network to the automation component 504 can transmit.
  • the automation component 504 can monitor and/or receive the transmitted values in real time, for example, in order to close an actuator 503, for example a valve 523, for example if a container is about to be overfilled.
  • the automation component 504 can in turn make use of the corresponding service “close valve” of the actuator 503 using a uRLLC-based mobile radio interface by activating a suitable mobile radio interface 510 using the control circuit 509 .
  • one or more, approximately all, automation components 501 , 502 , 503 , 504 can be operated interactively by an on-site user 513 using a wireless cloud access device 514 , for example a smartphone 514 .
  • the automation component 504 which in this example can have an evaluation unit, can store status and health information for the entire automation system 500 in a server 505 or in a cloud 505 at regular intervals. Since latency times are unimportant here, an eMTC-based mobile radio interface such as NB-loT 507 can be used by activating the mobile radio interface 511. The status and health information can be monitored and evaluated at any office workstation 506 .
  • both the automation component 504 and the sensors or the automation components 501, 502, 503 have mobile radio interfaces 512, which can be assigned to the area of the eMBB.
  • the automation components can be supplied with new firmware versions remotely via this mobile radio interface, for example via the Cloud 505 and the PC 506.
  • different mobile radio interfaces 507, 510, 511, 512, 515 can be operated with different frequencies of the respective mobile radio signals. The consequence of this can be that several electronic units 513 may be required in order to provide the corresponding mobile radio interfaces. However, it can also be provided to integrate a single multi-band electronics unit in the automation components 501, 502, 503, 504, which can then provide different mobile radio interfaces. Provision can be made to install different antennas for the different mobile radio interfaces. Alternatively, a single multi-band antenna 515 can also be provided in order to implement different mobile radio interfaces.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Betreiben einer Automatisierungskomponente (201) der Automatisierungstechnik vorgeschlagen. Hierzu wird ein Dienst (203, 204, 205) der Automatisierungstechnik bereitgestellt. Der Dienst (203, 204, 205) wird durch eine Steuerschaltung (206) einer Automatisierungskomponente (201) unter Bestimmen zumindest einer Eigenschaft des Dienstes analysiert. Basierend auf der zumindest einen bestimmten Eigenschaft des Dienstes wird eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) der Automatisierungskomponente (201) mit der Steuerschaltung (206) zur Abarbeitung des Dienstes (203, 204, 205) bestimmt und/oder angesteuert.

Description

Verfahren zum Steuern und/oder Betreiben einer Automatisierungskomponente
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Automatisierungstechnik, der Prozessautomatisierung und/oder der Fabrikautomatisierung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern und/oder Betreiben einer Automatisierungskomponente der Automatisierungstechnik, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Medium, eine Automatisierungskomponente, ein Steuerungssystem der Automatisierungstechnik sowie die Verwendung einer solchen Automatisierungskomponente oder eines solchen Steuerungssystems.
Technischer Hintergrund
Moderne Produktionsanlagen sind durch einen hohen Grad an Automatisierung gekennzeichnet. Eine weitgehende und umfassende Automatisierung von Prozessen und Abläufen in industriellen Anlagen kann dabei zu einer gleichbleibend hohen Qualität der produzierten Waren führen und die Produktivität in vielen Teilbereichen der globalen Wirtschaft verbessern.
Die Automatisierungstechnik wird in diesem Kontext häufig als Teilgebiet der Technik definiert, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Komponenten der Automatisierungstechnik bzw. Automatisierungskomponenten weisen regelmäßig eine drahtgebundene Schnittstelle zur Versorgung der Schaltkreise der Komponente mit elektrischer Energie und/oder eine elektrische Schnittstelle zum Austausch von Informationen und Daten mit umgebenden Komponenten, Sensoren und/oder Aktoren auf. Weite Verbreitung haben in diesem Bereich standardisierte, an die Anforderungen des jeweiligen Automatisierungssystems angepasste Kommunikationsschnittstellen gefunden. Bekannte Sensoren der Automatisierungstechnik, der Prozessautomatisierung und/oder der Fabrikautomatisierung können hierbei mit unterschiedlichen Kommunikationstechnologien ausgestattet und betrieben werden. Weit verbreitet sind insbesondere drahtgebunden betriebene Automatisierungsgeräte, welche anlassbezogen über eine Nahfeldschnittstelle (Bluetooth, Zigbee oder andere) drahtlos mit einem tragbaren Bediengerät, beispielsweise einem Smartphone, verbunden werden können. Hierdurch lassen sich insbesondere Abläufe während der Inbetriebnahme oder Instandhaltung der Geräte vereinfachen. Auch werden Automatisierungsgeräte bzw. -komponenten eingesetzt, welche eine Drahtlosschnittstelle zur kontinuierlichen Übertragung von Messwerten oder Steuersignalen an einen Empfänger, etwa eine weitere Automatisierungskomponente, verwenden. Auch Statusinformationen, wie beispielsweise Gesundheitsdaten einer Automatisierungskomponente, können in gewissen zeitlichen Abständen drahtlos an einen Empfänger, beispielsweise eine Asset Management Einheit, übertragen werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ein verbessertes Verfahren zum Steuern und/oder Betreiben einer Automatisierungskomponente der Automatisierungstechnik sowie eine entsprechende Automatisierungskomponente und ein entsprechendes Steuerungssystem bereitgestellt werden.
Dies wird insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche ermöglicht. Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die nachfolgende Beschreibung betrifft gleichermaßen ein Verfahren zum Steuern und/oder Betreiben einer Automatisierungskomponente der Automatisierungstechnik, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Medium, eine Automatisierungskomponente, ein Steuerungssystem der Automatisierungstechnik sowie die Verwendung einer solchen Automatisierungskomponente und/oder eines solchen Steuerungssystems. Mit anderen Worten gelten Merkmale, Elemente, Schritte und/oder Funktionen, welche nachfolgend mit Bezug auf das Verfahren beschrieben sind, gleichermaßen für das Computerprogramm, das computerlesbare Medium, die Automatisierungskomponente, das Steuerungssystem sowie die Verwendung einer Automatisierungskomponente und/oder eines Steuerungssystems, und umgekehrt.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Betreiben einer Automatisierungskomponente der Automatisierungstechnik, wie etwa der Prozessautomatisierung, der Fabrikautomation und/oder der Logistikautomation. Die Automatisierungskomponente weist eine Steuerschaltung und wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen auf. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
• Bereitstellen eines Dienstes der Automatisierungstechnik;
• Analysieren des Dienstes durch die Steuerschaltung unter Bestimmen und/oder Ermitteln zumindest einer Eigenschaft des Dienstes;
• Bestimmen und/oder Ansteuern, mit der Steuerschaltung und basierend auf der zumindest einen bestimmten Eigenschaft des Dienstes, einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen zur zumindest teilweisen Abarbeitung des Dienstes zum zumindest teilweisen Abarbeiten des Diensten und/oder zum Durchführen zumindest eines Teils des Dienstes.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere ermöglichen, unterschiedliche Dienste der Automatisierungstechnik auf optimierte, effiziente und flexible Weise abzuarbeiten und/oder durchzuführen. Mitunter kann dies eine flexible Anpassbarkeit der Automatisierungskomponente an unterschiedliche Bedingungen, Prozesse, Gegebenheiten und/oder Betriebsphasen sowie einen entsprechend optimierten Betrieb der Automatisierungskomponente ermöglichen.
Bei der Automatisierungskomponente kann es sich im Allgemeinen um jedwede Vorrichtung der Automatisierungstechnik handeln. Beispielsweise kann die Automatisierungskomponente eine Automatisierungsvorrichtung, eine Steuerungskomponente, eine Prozessautomatisierungskomponente, eine speicherprogrammierbare Steuerung („SPS“), ein Feldgerät, eine Steuereinheit, ein Server, eine Datenverarbeitungseinrichtung, ein Sensor, ein Aktuator, ein Aktor, ein Bediengerät , ein mobiles Bediengerät, ein Tablet, ein Notebook, ein Smartphone, ein Gateway, ein Erweiterungsmodul, ein Zusatzmodul oder dergleichen handeln. Beispielsweise kann es sich bei der Automatisierungskomponente aber auch um ein Füllstandmessgerät zur Erfassung eines Füllstandes eines Mediums, etwa in einem Behälter, um ein Radarfüllstandmessgerät, um ein Druckmessgerät zur Erfassung eines Druckes eines Mediums, und/oder um ein Durchflussmessgerät zur Erfassung eines Durchflusses eines Mediums handeln. Es kann sich optional bei der Automatisierungskomponente um ein Modul bzw. Erweiterungsmodul handeln, welches an einem Sensor angebracht werden kann und/oder mit einem Sensor gekoppelt werden kann, insbesondere mechanisch und/oder kommunikativ gekoppelt werden kann. Eine mechanische Kopplung eines solchen Erweiterungsmoduls kann beispielsweise über einen Schnappmechanismus, einen Clipp- Mechanismus, einen Hakenmechanisms, einen Magnetkoppelmechanismus oder dergleichen erfolgen. Eine kommunikative Kopplung zwischen Sensor und Erweiterungsmodul kann über eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen erfolgen. Über eine solche als Erweiterungsmodul ausgestaltete Automatisierungskomponente kann in vorteilhafter Weise ein bestehender Sensor bzw. ein Feldgerät mit wenigstens einer der Mobilfunkschnittstellen erweitert werden.
Denkbar ist zum Beispiel, dass der Sensor bzw. das Feldgerät über Nahfeldkommunikation (NFC) mit dem Erweiterungsmodul bzw. der Automatisierungskomponente kommuniziert. Eine solche Nahfeldkommunikation kann insbesondere für Datenübertragungen mit geringer Datenübertragungsrate und/oder verhältnismäßig geringem zu übertragendem Datenvolumen von Vorteil sein. Ferner ist denkbar, dass die Automatisierungskomponente dem Feldgerät eine zweite Mobilfunkschnittstelle für eine Datenübertragung mit hoher Datenübertragungsrate und/oder verhältnismäßig großem zu übertragendem Datenvolumen bereitstellt, wie beispielsweise eine LORA-Schnittstelle, eine 3G-, 4G-, 5G-Schnittstelle oder dergleichen.
Denkbar ist zum Beispiel, dass die Automatisierungskomponente ferner eine Signalanzeige aufweist. Eine solche Signalanzeige kann beispielsweise einen Benutzer informieren, welche der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen bestimmt und/oder angesteuert wird. Ferner kann eine solche Signalanzeige den bereitgestellten Dienst der Automatisierungstechnik anzeigen, sodass dem Benutzer bekanntgegeben wird, welcher Dienst abgearbeitet wird. Auch weitere Daten oder Informationen, wie etwa ein Messwert, Statusinformationen und/oder Gesundheitsdaten können über die Signalanzeige ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Automatisierungskomponente Bedienelemente aufweisen. Beispielsweise kann das Bestimmen und/oder Ansteuern einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen zumindest teilweise auf einer Eingabe durch einen Benutzer basieren.
Bei der Steuerschaltung kann es sich im Allgemeinen um ein Steuergerät und/oder eine Elektronikkomponente der Automatisierungskomponente handeln. Beispielsweise kann die Steuerschaltung zur Datenverarbeitung eingerichtet sein und/oder einen oder mehrere Prozessoren aufweisen. Hierzu kann die Steuerschaltung beispielsweise einen oder mehrere Prozessoren aufweisen. Die Steuerschaltung kann im Kontext der vorliegenden Offenbarung eine Selektionseinheit, eine Mobilfunkselektionseinrichtung und/oder eine Mobilfunkschnittstellenschaltung bezeichnen. Die Steuerschaltung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, den bereitgestellten Dienst der Automatisierungstechnik zu analysieren, auszuwerten, zu interpretieren, zu untersuchen und/oder zu studieren. Ferner kann die Steuerschaltung dazu eingerichtet sein, eine der mehreren Mobilfunkschnittstellen auszuwählen, zu definieren, zu bestimmen, anzusteuern und/oder zur Abarbeitung des Dienstes anzuleiten.
Der Schritt des Analysierens des Dienstes der Automatisierungstechnik kann ein Bestimmen und/oder Ermitteln einer oder mehrerer Eigenschaften des Dienstes umfassen. Beispielsweise können Daten und/oder Informationen, welche repräsentativ für den Dienst sind, wie etwa ein Steuerbefehl zur Durchführung des Dienstes, von der Steuerschaltung verarbeitet werden, wobei eine oder mehrere Eigenschaften des Dienstes von den Informationen und/oder Daten abgeleitet werden können. Optional kann der Schritt des Analysierens des Dienstes beispielsweise einen Schritt des Zuordnens des Dienstes zu einem Teilgebiet der Automatisierungstechnik umfassen. Beispielsweise kann der Dienst dem Teilgebiet der Fabrikautomation, der Logistikautomation und/oder der Prozessautomatisierung zugeordnet werden. Optional können ferner eine oder mehrere Eigenschaften des Dienstes bestimmt werden, welche in Zusammenhang mit dem bestimmten Teilgebiet stehen.
Der Schritt des Bestimmens und/oder des Ansteuerns einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen mit der Steuerschaltung kann ferner ein Aktuieren, Anleiten, Aktivieren und/oder Betätigen einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen umfassen. Welche der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen zur Abarbeitung des Dienstes verwendeten wird, kann von einer oder mehreren bestimmten Eigenschaften des Dienstes abhängen. Auch kann vorgesehen sein, beide der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen, entweder simultan oder sequentiell, zur Abarbeitung des Dienstes anzusteuern.
Insbesondere kann so diejenige Mobilfunkschnittstelle, die für den Dienst und/oder in Anbetracht weiterer Randbedingungen, wie etwa einem zur Verfügung stehenden Energiepensum, am besten geeignet scheint, bestimmt und/oder angesteuert werden. Damit kann gemeint sein, dass basierend auf einer oder mehreren Eigenschaften des Dienstes entschieden werden kann, welche der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen verwendet werden sollte, um den Dienst abzuarbeiten, beispielsweise um gewisse Erfordernisse des Dienstes zu erfüllen. Bei der Auswahl der Mobilfunkschnittstelle(n) können jedoch auch weitere Aspekte berücksichtigt werden, wie beispielsweise eine Betriebsphase der Automatisierungskomponente, ein zur Verfügung stehendes Energiepensum, oder dergleichen.
Eine Mobilfunkschnittstelle kann im Kontext der vorliegenden Offenbarung ein Kommunikationsmodul, eine Kommunikationsschnittstelle, und/oder eine Datenübertragungsschnittstelle mittels Mobilfunktechnologie bezeichnen. Jede der Mobilfunkschnittstellen kann dabei nach einem oder mehreren Kommunikationsstandards bzw. Mobilfunkstandards betrieben werden, wie beispielsweise 1G, 2G, 3G bzw. GSM, 4G bzw. UMTS, 5G bzw. loT, Sigfox, Waviot, RPMA, NB-loT, LTE-M oder CAT-M1.
Optional kann die Automatisierungskomponente auch über eine oder mehrere drahtgebundene Schnittstellen und/oder eine oder mehrere drahtlose Schnittstellen verfügen, wie etwa eine Bus-, Zweileiter-, HART-, LoRa-, Profibus-, FF-, WLAN, Netzwerk, USB-, eine Bluetooth-Schnittstelle oder beliebige weitere Schnittstellen.
Der Begriff „Dienst“ ist im Kontext der vorliegenden Offenbarung breit zu verstehen. Insbesondere kann darunter jegliche Art von Dienstleistung, Betriebsaktion, Aufgabe, Befehl, Instruktion, Anweisung, Aktion, und/oder Betriebsprozess verstanden werden, welcher bzw. welche im Rahmen der Automatisierungstechnik von einer oder mehreren Automatisierungskomponenten durchgeführt werden soll. Beispielsweise kann ein Dienst ein Bestimmen eines Messwerts, ein Übertragen eines Messwerts, ein Empfangen eines Messwerts, ein Übertragen von Daten, ein Empfangen von Daten, ein Ansteuern eines Aktors, ein Ansteuern einerweiteren Automatisierungskomponente, eine Fehlerdiagnose, ein Steuern/Regeln eines Ventils, ein Steuern/Regeln einer Pumpe, ein Steuern/Regeln eines Antriebs, ein Durchführen eines Steuerbefehls, ein Durchführen einer Aufgabe, ein Durchführen eines Softwareupdates, ein Anzeigen von Information, ein Anzeigen von Daten, ein Prozessieren von Daten, ein Prozessieren eines Befehls oder einen beliebigen anderen Dienst umfassen.
Bei der Eigenschaft des Dienstes kann es sich im Kontext der vorliegenden Offenbarung um ein Charakteristikum des Dienstes und/oder eine mit der Durchführung des Dienstes in Zusammenhang stehendes Kriterium handeln. Beispielsweise kann die Eigenschaft des Dienstes ein Parameter, ein Merkmal, eine Bedingung zur Durchführung des Dienstes, eine mit der Durchführung des Dienstes in Zusammenhang stehende Bedingung, eine Anweisung zur Durchführung des Dienstes, eine Art der Abarbeitung des Dienstes oder dergleichen sein. Die Eigenschaft des Dienstes kann alternativ oder zusätzlich eine Art des Dienstes angeben, wie zum Beispiel einer Anfrage von Informationen/Daten und/oder einer Abfrage von Informationen/Daten. Mit anderen Worten kann die Eigenschaft des Dienstes zur Einordnung, Klassifizierung, Charakterisierung und/oder im Allgemeinen zur Beschreibung des Dienstes dienen.
Bei der Abarbeitung des Dienstes kann es sich im Allgemeinen um die Durchführung und/oder die Ausführung zumindest eines Teils des Dienstes handeln. Ist der Dienst beispielsweise „Fehlerdiagnose durchführen“, so kann die Abarbeitung darin bestehen, die Fehlerdiagnose bei dem betreffenden Gerät, wie z. B. bei einem Sensor, einem Aktuator oder bei der Automatisierungskomponente selbst, durchzuführen, und über die bestimmte wenigstens eine Mobilfunkschnittstelle im Rahmen der Abarbeitung Daten, etwa Diagnosedaten, von einem Empfänger zu empfangen und/oder an einen Empfänger zu übermitteln.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann somit Bestimmen und/oder Ansteuern der wenigstens einen Mobilfunkschnittstelle zur Abarbeitung des Dienstes bedeuten, dass die wenigstens eine Mobilfunkschnittstelle zumindest teilweise an der Durchführung des Dienstes beteiligt ist. Dies muss jedoch nicht zwangsläufig bedeuten, dass der Dienst von der wenigstens einen Mobilfunkschnittstelle abgearbeitet oder durchgeführt wird, obgleich dies durchaus möglich ist. Denkbar ist beispielsweise, dass die wenigstens eine Schnittstelle lediglich an der Übertragung, einem Empfang und/oder einem Versand von Daten und/oder Signalen im Rahmen der Durchführung des Dienstes beteiligt ist.
Die Automatisierungstechnik kann im Kontext der vorliegenden Offenbarung als Teilgebiet der Technik definiert werden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Komponenten der Automatisierungstechnik bzw. Automatisierungskomponenten können beispielsweise zumindest eine drahtgebundene Schnittstelle zur Versorgung der Schaltkreise der Komponente mit elektrischer Energie und zumindest eine weitere elektrische Schnittstelle zum Austausch von Informationen mit umgebenden Steuerungskomponenten, Sensoren und/oder Aktoren aufweisen. Weite Verbreitung haben in diesem Bereich standardisierte, an die Anforderungen des jeweiligen Automatisierungssystems angepasste Kommunikationsschnittstellen gefunden, etwa Schnittstellen mit einem speziellen Kommunikationsstandard.
Die Prozessautomatisierung als ein erstes Teilgebiet der Automatisierungstechnik kann einen verhältnismäßig geringen Grad an Automatisierung aufweisen. Ziel der Prozessautomatisierung kann es sein, das Zusammenspiel der Komponenten einer ganzen Werksanlage, etwa in den Bereichen Chemie, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau, zu automatisieren. Hierzu kann eine Vielzahl an Sensoren zum Einsatz kommen, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extreme Temperaturen, extreme Drücke, angepasst sein können. Die Messwerte dieser Sensoren können etwa an eine Leitwarte übermittelt werden, welche Prozessparameter wie Füllstand, Durchfluss, Druck und/oder Dichte überwachen und/oder durch welche Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.
Drahtgebundene digitale Kommunikationsschnittstellen, wie HART Schnittstellen, Profibus oder FF, können dabei eine sichere Übertragung kleiner Datenpakete in rauen industriellen Umgebungen über große Distanzen ermöglichen, wobei optional die von den Kommunikationspartnern aufgewendete Energie limitiert sein kann, um Anforderungen im Hinblick auf Explosionssicherheit zu erfüllen.
Ein zweites Teilgebiet der Automatisierungstechnik betrifft die Fabrikautomation und die Sicherheitstechnik. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation kann sein, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d.h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierzu in der Regel verwendeten drahtgebundenen digitalen Kommunikationsschnittstellen können darauf abzielen, große Datenmengen in extrem kurzer Zeit von einer Datenquelle zu einer Datensenke, etwa mit einer vordefinierten maximalen Laufzeit, Latenz und/oder Latenzzeit zu übertragen. Da hierbei häufig nur verhältnismäßig kurze Distanzen überbrückt werden müssen, und zudem keine Anforderungen im Hinblick auf Explosionssicherheit zu berücksichtigen sind, können Standards wie Industrial Ethernet oder Ethercat zum Einsatz kommen, welche einen höheren Leistungsbedarf aufweisen, aber durch ihre Echtzeitfähigkeit geeignet sind, zeitkritische Anlagen und Prozesse zu steuern und zu regeln. Ein drittes Teilgebiet der Automatisierungstechnik betrifft die Logistikautomation. Typische Anwendungen finden Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich des Vendor Managed Inventory, bei welchem Verbrauchsgüter von einem Lieferanten automatisiert bis zu einem vorbestimmten Vorrat beim Kunden angeliefert werden. Aufgabe von Komponenten der Logistikautomation kann es etwa sein, charakteristische Kennwerte einer transportierten Ware wie Füllstand, Temperatur, Ort oder Feuchtigkeit in vorgebbaren Zeitabständen zu einer Auswertebasis zu übermitteln, wobei die Daten nicht zur unmittelbaren Steuerung eines Prozesses verwendet werden, und somit eine größere zeitliche Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Absendens eines Mess- oder Statuswertes und dem Zeitpunkt des Empfangens eines Mess- oder Statuswertes toleriert werden kann. Da Komponenten der Logistikautomation in einer Vielzahl an Anwendungsfällen einen hohen Grad an Mobilität aufweisen, haben sich batteriebetriebene, drahtlos arbeitende Automatisierungskomponenten als besonders vorteilhaft erwiesen. Hieraus erwächst die Notwendigkeit, besonders energiesparende Kommunikationsschnittstellen mit einer hohen Reichweite einzusetzen. Bekannte Sensoren verwenden an dieser Stelle drahtlose Kommunikationsstandards wie Bluetooth LE, LoRa (Long Range Wide Area Network), Wireless HART oder andere Low Power Standards zur Übermittlung von Daten.
Die Erfindung kann als insbesondere auf den nachfolgend beschriebenen Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Wie voranstehend beschrieben, weisen bisherige Komponenten von Automatisierungssystemen bzw. konventionelle Automatisierungskomponenten anwendungsabhängige, drahtlose oder drahtgebundene Kommunikationsschnittstellen zur Erfüllung spezieller Anforderungen des jeweiligen Zielmarktes auf. Über derartige Schnittstellen kann beispielsweise die grundlegende, erste Dienstleistung einer Automatisierungskomponente, beispielsweise das Ermitteln und/oder Übertragen eines Messwertes bei einem Sensor, das Ausführen einer Steuerungsfunktion bei einer SPS und/oder auch das Ausführen einer Aktion bei einem Aktor, nach außen hin bereitgestellt und beispielsweise von anderen Komponenten des Automatisierungssystems in Anspruch genommen werden.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen wenigstens zweier Mobilfunkschnittstellen und das Bestimmen und/oder Ansteuern wenigstens einer davon zur Abarbeitung des Dienstes basierend auf einer ermittelten Eigenschaft des Dienstes, können Automatisierungskomponenten mit neuen, ergänzenden Dienstleistungen erweitert werden, was einen Mehrwert für die Anwender solcher Geräte bereitstellen kann. Dies kann besonders vorteilhaft hinsichtlich einer drahtlosen Zur verfügungstellung und/oder Bereitstellung von Diensten sein. Dies wiederum kann eine Integration von Automatisierungskomponenten in eine global verfügbare Cloud durch global unterstütze Technologien, wie der global verfügbaren Mobilfunktechnologie, ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Automatisierungskomponente mit zumindest zwei Mobilfunkschnittstellen kann in vorteilhafter Weise unterschiedliche Zielsetzungen in der Automatisierungstechnik während unterschiedlicher Betriebsphasen der Automatisierungskomponente unterstützen und/oder ermöglichen. Die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen können dabei unterschiedliche Aspekte von Mobilfunkstandards und/oder unterschiedliche Mobilfunkstandards kombinieren.
Beispielsweise kann ein erster Dienst über eine erste Mobilfunkschnittstelle bereitgestellt werden und ein zweiter Dienst, welche sich von dem ersten Dienst unterscheiden kann, kann über eine zweite Mobilfunkschnittstelle bereitgestellt werden, welche sich von der ersten Mobilfunkschnittstelle unterscheiden kann. Ein Bestimmen und/oder Ansteuern einer der Schnittstellen zur Abarbeitung kann somit ein Bereitstellen über die jeweilige Schnittstelle umfassen. Bei dem ersten Dienst kann es sich etwa um einen Primärdienst und/oder eine Grundfunktion der Automatisierungskomponenten handeln, wie beispielsweise das Ermitteln und/oder Übertragen eines Messwertes, das Ausführen einer Steuerungsfunktion und/oder das Ausführen einer Aktion bei einem Aktor. Bei dem zweiten Dienst kann es sich etwa um eine Sekundärfunktion der Automatisierungskomponente, wie etwa die Durchführung eines Softwareupdates, das Bereitstellen von Diagnosedaten und/oder das Bereitstellen von Statusinformationen, handeln.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung können ferner die Bereitstellung einer Cloud- Schnittstelle betreffen, welche eingerichtet sein kann, den ersten Dienst einer ersten Automatisierungskomponente über eine erste Mobilfunkschnittstelle und einen zweiten Dienst der ersten Automatisierungskomponente über eine zweite Mobilfunkschnittstelle abzurufen. Alternativ oder ergänzend kann die vorliegende Offenbarung die Bereitstellung einer Softwarekomponente betreffen, welche eingerichtet sein kann, auf einem zweiten Automatisierungsgerät, einem stationären oder mobilen Personal Computer, einem Server und/oder einem tragbaren Bediengerät (z.B. Smartphone) ausgeführt zu werden, um eine derartige Cloud-Schnittstelle zur Kommunikation mit einer erfindungsgemäßen ersten Automatisierungskomponente zu verwenden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens des Dienstes der Automatisierungstechnik ein Empfangen, Senden und/oder Abrufen des Dienstes. Beispielsweise kann der Dienst von der Automatisierungskomponente an einen Empfänger, etwa an einen Sensor, eine weitere Automatisierungskomponente, ein Messgerät, ein Feldgerät, an einen Server und/oder an ein Bediengerät gesendet werden. Alternativ oder ergänzend kann der Dienst von der Automatisierungskomponente empfangen werden, beispielsweise von einer weiteren Automatisierungskomponente, etwa von einem Sensor, einem Messgerät, einem Feldgerät, einem Server und/oder einem Bediengerät.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Analysierens des Dienstes ein Bestimmen einer für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten, definierten und/oder bevorzugten Latenz, Latenzzeit und/oder Laufzeit sein. Alternativ oder zusätzlich umfasst die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte, definiert und/oder bevorzugte Latenz, Latenzzeit und/oder Laufzeit. Die Latenz, Latenzzeit und/oder Laufzeit kann sich dabei auf eine im Rahmen der Abarbeitung des Dienstes anfallende Datenübertragung beziehen. Die Latenz, Latenzzeit und/oder Laufzeit kann etwa von dem Dienst vorgegeben sein. Beispielsweise kann es sich um eine bevorzugte, erwartete und/oder erforderliche Latenzzeit für den Dienst handeln. Es kann somit eine Mobilfunkschnittstelle bestimmt und/der angesteuert werden, die die Abarbeitung des Dienstes derart durchführen kann, dass die tatsächliche Latenzzeit bei der Abarbeitung kleiner oder gleich der vorbestimmten, bevorzugten, tolerierten, erwarteten und/oder erforderlichen Latenzzeit ist.
Beispielsweise kann der Dienst bzw. die Abarbeitung des Dienstes eine Benutzeraktion und/oder eine Interaktion mit einem Benutzer erfordern. Bei einem solchen Dienst kann eine gewisse (z.B. minimale) Latenz, Latenzzeit und/oder Laufzeit für eine im Rahmen der Abarbeitung des Dienstes anfallende Datenübertragung gewünscht und/oder erforderlich sein. Die Steuerschaltung kann basierend auf der Analyse des Dienstes beispielsweise die Latenzzeit ermitteln und mit einem oder mehreren Kenngrößen, welche repräsentativ für eine mit jeder der Mobilfunkschnittstellen möglichen Latenz, Latenzzeit und/oder Laufzeit sind, vergleichen. Basierend auf dem Vergleich kann die Steuerschaltung diejenige Mobilfunkschnittstelle ansteuern, unter Verwendung derer die tatsächliche Latenz, Latenzzeit und/oder Laufzeit kleiner oder gleich der vorbestimmten Latenz, Latenzzeit und/oder Laufzeit des Dienstes ist, welche als Eigenschaft des Dienstes von der Steuerschaltung ermittelt wurde. Der eine oder die mehreren Kenngrößen, welche repräsentativ für eine mit jeder der Mobilfunkschnittstellen möglichen Latenz, Latenzzeit und/oder Laufzeit sind, können beispielsweise in einem Speicher der Automatisierungskomponente hinterlegt sein und/oder von einer anderen Datenquelle, etwa einem Server und/oder einem Bediengerät, abgerufen und/oder empfangen werden. Optional kann, etwa für den Fall, dass die für die Abarbeitung des Dienstes (zunächst) bestimmte Mobilfunkschnittstelle nicht zur Verfügung steht, auch auf eine andere der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen zur Abarbeitung des Dienstes ausgewichen werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bestimmens der Eigenschaft des Dienstes ein Bestimmen, ob die Abarbeitung des Dienstes eine Benutzeraktion und/oder Benutzerinteraktion umfasst und/oder erfordert.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Analysierens des Dienstes einen Schritt des Bestimmens einer für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten, zu übertragenen Datenmenge. Alternativ oder zusätzlich umfasst die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Datenmenge. Die zu übertragene Datenmenge kann dabei eine Datenübertragung von einem Sender zu der Automatisierungskomponente und/oder eine Datenübertragung von der Automatisierungskomponente zu einem Empfänger umfassen. Entsprechend der ermittelten Datenmenge kann die Steuerschaltung eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen zur Abarbeitung wählen. Die Steuerschaltung kann hierzu beispielsweise die ermittelte Datenmenge mit wenigstens einem Schwellenwert, etwa für eine zu übertragende Datenmenge und/oder für eine Datenübertragungsrate, und/oder wenigstens einer Kenngröße für jede Mobilfunkschnittstelle vergleichen und basierend auf dem Vergleich diejenige Mobilfunkschnittstelle ansteuern, welche zur Übertragung der ermittelten Datenmenge geeignet ist. Derartige Schwellenwerte und/oder Kenngrößen können beispielsweise in einem Speicher der Automatisierungskomponente hinterlegt sein und/oder von einer anderen Datenquelle, etwa einem Server und/oder einem Bediengerät, abgerufen und/oder empfangen werden.
Für einen Dienst „Softwareupdate“ können beispielsweise große Datenmengen zu übertragen sein, sodass hierfür bevorzugt diejenige Mobilfunkschnittstelle gewählt wird, welche eine hinreichend große Datenmenge übertragen kann und/oder eine hinreichend große Datenübertragungsrate aufweist. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Analysierens des Dienstes ein Bestimmen eines für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Datendurchsatzes und/oder einer Datenübertragungsrate. Alternativ oder zusätzlich umfasst die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes einen für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Datendurchsatz und/oder eine Datenübertragungsrate. Beim Schritt des Analysierens des Dienstes kann bestimmt, untersucht oder ermitteln werden, welcher Datendurchsatz und/oder welche Datenübertragungsrate für die Abarbeitung des Dienstes bevorzugt, erwünscht, erforderlich und/oder nötig sein kann. Entsprechend dem ermittelten Datendurchsatz und/oder einer Datenübertragungsrate kann die Steuerschaltung eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen zur Abarbeitung wählen. Die Steuerschaltung kann hierzu beispielsweise den ermittelten Datendurchsatz und/oder die ermittelte Datenübertragungsrate mit wenigstens einer Kenngröße, welche repräsentativ für einen mit jeder der Mobilfunkschnittstellen möglichen Datendurchsatz und/oder eine mögliche Datenübertragungsrate ist, vergleichen. Basierend auf dem Vergleich kann die Steuerschaltung diejenige Mobilfunkschnittstelle ansteuern, unter Verwendung derer der tatsächliche Datendurchsatz und/oder die tatsächliche Datenübertragungsrate größer oder gleich des für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Datendurchsatzes und/oder der für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Datenübertragungsrate ist. Auf diese Weise kann sichergestellt sein, dass stets die für den jeweiligen Dienst geeignete Mobilfunkschnittstelle angesteuert wird. Die wenigstens eine Kenngröße, welche repräsentativ für einen mit jeder der Mobilfunkschnittstellen möglichen Datendurchsatz und/oder eine mögliche Datenübertragungsrate ist, kann beispielsweise in einem Speicher der Automatisierungskomponente hinterlegt sein und/oder von einer anderen Datenquelle, etwa einem Server und/oder einem Bediengerät, abgerufen und/oder empfangen werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Analysierens des Dienstes einen Schritt des Bestimmens eines für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Energiebedarfs. Alternativ oder zusätzlich umfasst die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes einen für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Energiebedarf. Mit anderen Worten kann die Steuerschaltung basierend auf einer Analyse des Dienstes einen für die Abarbeitung des Dienstes erforderlichen Energiebedarf ermitteln. Dies kann einen energieeffizienten Betrieb der Automatisierungskomponente ermöglichen. Die Steuerschaltung kann hierzu beispielsweise den ermittelten Energiebedarf mit wenigstens einer Kenngröße, welche repräsentativ für einen Energiebedarf jeder Mobilfunkschnittstellen ist, vergleichen. Basierend auf dem Vergleich kann die Steuerschaltung diejenige Mobilfunkschnittstelle ansteuern, welche für die Abarbeitung des Dienstes aus energetischen Gründen geeignet ist, beispielsweise am energieeffizientesten ist. Die wenigstens eine Kenngröße, welche repräsentativ für den Energiebedarf jeder Mobilfunkschnittstelle ist, kann beispielsweise in einem Speicher der Automatisierungskomponente hinterlegt sein und/oder von einer anderen Datenquelle, etwa einem Server und/oder einem Bediengerät, abgerufen und/oder empfangen werden.
Optional kann die Steuerschaltung auch ein der Automatisierungskomponente zur Verfügung stehendes Energiepensum und/oder eine zur Verfügung stehende Energiemenge ermitteln. Beispielsweise kann die Automatisierungskomponente einen Energiespeicher aufweisen, etwa eine Batterie und/oder einen Akku, und die Steuerschaltung kann die in dem Energiespeicher zur Verfügung stehende Energiemenge ermitteln. Basierend auf einem Vergleich des ermittelten Energiebedarfs und der zur Verfügung stehenden Energiemenge kann die Steuerschaltung eine Mobilfunkschnittstelle ansteuern, unter Verwendung derer der tatsächlich zur Abarbeitung des Dienstes erforderliche Energiebedarf kleiner oder gleich der zur Verfügung stehenden Energiemenge ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, ab einem gewissen Schwellenwert der zur Verfügung stehenden Energiemenge diejenige Mobilfunkschnittstelle zu wählen, bei deren Verwendung im Vergleich zu den übrigen Mobilfunkschnittstellen am wenigsten Energie zur Abarbeitung des Dienstes benötigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Analysierens des Dienstes einen Schritt des Bestimmens einer oder mehrerer für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmter Frequenzen und/oder wenigstens eines für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Frequenzbereichs. Alternativ oder zusätzlich umfasst die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes wenigstens eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Frequenz und/oder wenigstens einen für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Frequenzbereich. Die Steuerschaltung kann hierzu beispielsweise die ermittelten Frequenzbereiche und/oder Frequenzen mit wenigstens einer Kenngröße, welche repräsentativ für eine oder mehrere Übertragungsfrequenzen und/oder Übertragungsfrequenzbereiche jeder der Mobilfunkschnittstellen ist, vergleichen. Basierend auf dem Vergleich kann die Steuerschaltung diejenige Mobilfunkschnittstelle ansteuern, deren Übertragungsfrequenz(en) und/oder Übertragungsfrequenzbereich(e) im Wesentlichen den für den Dienst ermittelten Frequenzbereichen und/oder Frequenzen entspricht. Auch derartige Kenngröße(n) können beispielsweise in einem Speicher der Automatisierungskomponente hinterlegt sein und/oder von einer anderen Datenquelle, etwa einem Server und/oder einem Bediengerät, abgerufen und/oder empfangen werden.
Um eine oder mehrere für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmter Frequenzen und/oder vorbestimmten Frequenzbereich zu bestimmen, kann zum Beispiel eine zu erreichende Reichweite, etwa beim Verschicken eines Signals bei der Abarbeitung des Dienstes, bestimmt werden. Beispielsweise kann der Dienst eine Übertragung weniger Bytes über große Distanzen bei gleichzeitig hervorragender Gebäudedurchdringung bevorzugen. Solche Dienste können somit einen vorbestimmten Frequenzbereich oder vorbestimmten Frequenzen erfordern, der/die für die genannten beispielhaften Anforderungen geeignet ist/sind. Beispiele für solche Dienste sind die Übertragung von Messwerten, Statuswerten, Gesundheitsinformationen oder Parametern.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes ferner wenigstens eine Eigenschaft ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Information bezüglich eines Empfängers des Dienstes, einer Information bezüglich eines Absenders des Dienstes, eines oder mehrerer für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmter Frequenzbänder, einer geographischen Position der Automatisierungskomponente, eines Bewegungssignals zur Angabe eines Bewegungszustandes der Automatisierungskomponente, eines Abstands zwischen einem Empfänger und einem Absender, einer Abarbeitungsbedingung, und im Rahmen der Abarbeitung des Dienstes anfallenden Kosten. Dies kann ermöglichen, unterschiedlichste Dienste mit der für den jeweiligen Dienst geeigneten Mobilfunkschnittstelle abzuarbeiten.
Eine Information bezüglich des Senders kann zum Beispiel kennzeichnen, welche Daten gesendet worden sind, von wem und/oder wann sie gesendet worden sind, und/oder eine Seriennummer des Geräts angeben, von dem sie gesendet worden sind. In der Logistikautomation kann zum Beispiel eine Eigenschaft des Dienstes eine geographische Position der Automatisierungskomponente sein. Vorstellbar ist zum Beispiel, dass der Dienst nur dann abgearbeitet werden soll, wenn die Automatisierungskomponente sich außerhalb eines Sperrgebiets befindet. Alternativ zur Verweigerung des Abarbeitens des Dienstes, kann auch das Abarbeiten des Dienstes in manchen Fällen auf eine alternative Mobilfunkschnittstelle umgeleitet werden, die für die Anforderung des Dienstes vielleicht besser geeignet ist, wie zum Beispiel auf eine Mobilfunkschnittstelle, die Frequenzen verwendet die in dem genannten Sperrgebiet erlaubt sind. Bei der geographischen Position der Automatisierungskomponente kann es sich auch um die Angabe eines Landes handeln. Somit kann zum Beispiel die Steuerschaltung passend zum jeweiligen Land die jeweils verfügbaren Mobilfunkschnittstellen den einzelnen Diensten zuordnen. Eine weitere Eigenschaft des Dienstes kann in einem Bewegungssignal zur Angabe eines Bewegungszustandes der Automatisierungskomponente bestehen. Es kann vorgesehen sein, die Automatisierungskomponente mit einem Beschleunigungssensor und/oder mit einem Bewegungssensor auszurüsten. Ferner ist denkbar, dass der Dienst die Abfrage von Messdaten erfordert, immer dann wenn die Automatisierungskomponente sich mit einer gewissen Geschwindigkeit bewegt und/oder nicht bewegt. Es kann sich auch zum Beispiel vorteilhaft erweisen, dass der Füllstand eines Behälters nur dann vermessen wird wenn der Behälter entweder steht bzw. liegt oder, wenn er sieh mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Somit kann eine Anforderung des Dienstes sein, eine Messung des Füllstands zu verweigern, wenn die Automatisierungskomponente, welche der Füllstandsensor sein mag, nicht beschleunigt wird. In diesem Beispielsfall kann ein Bewegungssignal zur Angabe eines Bewegungszustandes der Automatisierungskomponente eine Eigenschaft des Dienstes sein. Eine weitere mögliche Eigenschaft des Dienstes kann eine Abarbeitungsbedingung sein. Denkbar ist dabei, dass der Dienst nur abgearbeitet werden soll, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Zum Beispiel kann es sich beim Dienst Durchführen des Softwareupdates um eine benutzerabhängige Bedingung handeln. Das Softwareupdate darf beispielsweise nur dann durchgeführt werden, wenn ein Benutzer seine Freigabe erteilt hat. Mit der Abarbeitung eines Dienstes können auch Kosten Zusammenhängen. Zum Beispiel kann das Senden von Daten mit gewissen Kosten verbunden sein. Somit kann eine Eigenschaft des Dienstes anfallende Kosten bezeichnen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der bereitgestellte Dienst eines oder mehrere der folgenden Elemente: Empfangen eines Datenelements von einem Sender, Senden eines Datenelements an einen Empfänger, Übermitteln von Gesundheitsinformationen der Automatisierungskomponente, Abfragen eines Datenelements der Automatisierungskomponente, Übermitteln von Statusinformationen der Automatisierungskomponente, Durchführen einer Software-Aktualisierung, Verarbeiten eines Messbefehls, Verarbeiten eines Bediener-Befehls, Ermitteln einer Prozessmessgröße, Bereitstellen eines Messergebnisses, Abfragen eines Messergebnisses, Abrufen von Bedienungsinformation, Abarbeiten eines Bedienungsbefehls, Abfragen von Kosteninformationen, Durchführen einer Fehlerdiagnose, Betätigen eines oder mehrerer Aktuatoren der Automatisierungstechnik, und Steuern einer oder mehrerer weiterer Automatisierungskomponenten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bestimmens und/oder des Ansteuerns einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen mit der Steuerschaltung ferner einen Schritt des Aktivierens und/oder des Deaktivierens einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen. Das Aktivieren und/oder Deaktivieren einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen kann zum Beispiel ein Einschalten und/oder Ausschalten bezeichnen. Es kann sich aber dabei auch um das Einleiten eines Ruhestands und/oder Standby der Mobilfunkschnittstelle oder das Enden des Ruhestands der Mobilfunkschnittstelle handeln. Denkbar ist zum Beispiel, die jeweilige Mobilfunkschnittstelle nur dann zu aktivieren, wenn sie für die Abarbeitung des Dienstes benötigt wird. Dies kann beispielsweise Energie sparen und kann eine energieeffiziente Automatisierungskomponente bereitstellen. Ein Aktivieren einer Mobilfunkschnittstelle kann beispielsweise ein Zuführen von elektrischer Energie und/oder ein Versorgen der Mobilfunkschnittstelle mit elektrischer Energie umfassen. Ein Deaktivieren kann ein Abschalten einer Energieversorgung der jeweiligen Mobilfunkschnittstelle umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bestimmens und/oder des Ansteuerns einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen mit der Steuerschaltung ferner einen Schritt des Übermittelns an einen Empfänger eines für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Signals. Bei dem Signal kann es sich beispielsweise um ein Messsignal, einen Messwert, ein Steuersignal, einen Steuerbefehl oder dergleichen handeln. Lautet beispielsweise der Dienst „Ventil Schließen“, wobei das Ventil sich beim Empfänger befindet, so kann ein Steuersignal zur Schließung des Ventils übermittelt werden. Das für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Signal kann Informationen bezüglich des Dienstes beinhalten. Das Signal kann zusätzlich oder alternativ selbst zur Abarbeitung des Dienstes benötigt werden. Ist die Automatisierungskomponente zum Beispiel ein Füllstandmessgerät, so kann beim Dienst „Durchführen einer Füllstandmessung“ das für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Signal indikativ für einen Messwert sein, welcher an den Empfänger übermittelt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Computerprogramm, das bei dessen Ausführung durch eine Steuerschaltung einer Automatisierungskomponente, die Automatisierungskomponente anleitet, Schritte des Verfahrens, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, auszuführen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das bei dessen Ausführung durch eine Steuerschaltung einer Automatisierungskomponente, die Automatisierungskomponente anleitet, Schritte des Verfahrens, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, auszuführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Automatisierungskomponente für die Automatisierungstechnik. Die Automatisierungskomponente weist eine Steuerschaltung zur Steuerung der Automatisierungskomponente und wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen zur Datenübertragung auf. Die Automatisierungskomponente ist dazu eingerichtet, Schritte des Verfahrens, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, auszuführen.
Bei der Automatisierungskomponente kann es sich beispielsweise um ein Erweiterungsmodul, ein Gateway, ein Zusatzmodul oder eine Andockstation handeln. Die Automatisierungskomponente kann zum Beispiel als Erweiterungsmodul angesehen werden, das sie an einem bestehenden Sensor bzw. Feldgerät angekoppelt werden kann und/oder an einem Feldgerät über einen Steck- ober Clipp-Mechanismus angedockt werden kann. Denkbar ist zum Beispiel das jeweilige Feldgerät bzw. den jeweiligen Sensor durch hierfür vorgesehene Automatisierungskomponenten bzw. Erweiterungsmodule um wenigstens eine oder auch zumindest zwei (oder mehr) Mobilfunkschnittstellen nebst einer zugehörigen Steuerschaltung zu erweitern. Die Automatisierungskomponente kann zudem batteriebetrieben und somit beispielsweise Energieautark sein.
Die zwei Mobilfunkschnittstelle können zum Beispiel unterschiedlich sein. Eine der zwei Mobilfunkschnittstelle der Automatisierungskomponente kann z.B. eine NFC-Schnittstelle sein und eine der zwei Mobilfunkschnittstelle eine LoRa-Schnittstelle sein. Die zwei Mobilfunkschnittstellen können zudem unterschiedliche Datenübertragungsraten aufweisen und/oder unterschiedlichen Energiebedarf aufweisen.
Es kann sich zum Beispiel bei der Automatisierungskomponente um ein Modul bzw. Erweiterungsmodul handeln, welches an einem Sensor angebracht werden kann und/oder mit einem Sensor gekoppelt werden kann, insbesondere mechanisch und/oder kommunikativ gekoppelt werden kann. Eine mechanische Kopplung eines solchen Erweiterungsmoduls kann beispielsweise über einen Schnappmechanismus, einen Clipp- Mechanismus, einen Hakenmechanisms, einen Magnetkoppelmechanismus oder dergleichen erfolgen. Eine kommunikative Kopplung zwischen Sensor und Erweiterungsmodul kann über eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen erfolgen. Über eine solche als Erweiterungsmodul ausgestaltete Automatisierungskomponente kann in vorteilhafter Weise ein bestehender Sensor bzw. ein Feldgerät mit wenigstens einer der Mobilfunkschnittstellen erweitert werden.
Denkbar ist zum Beispiel, dass der Sensor bzw. das Feldgerät über Nahfeldkommunikation (NFC) mit dem Erweiterungsmodul bzw. der Automatisierungskomponente kommuniziert. Eine solche Nahfeldkommunikation kann insbesondere für Datenübertragungen mit geringer Datenübertragungsrate und/oder verhältnismäßig geringem zu übertragendem Datenvolumen von Vorteil sein. Ferner ist denkbar, dass die Automatisierungskomponente dem Feldgerät eine zweite Mobilfunkschnittstelle für eine Datenübertragung mit hoher Datenübertragungsrate und/oder verhältnismäßig großem zu übertragendem Datenvolumen bereitstellt, wie beispielsweise eine LORA-Schnittstelle, eine 3G-, 4G-, 5G-Schnittstelle oder dergleichen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Automatisierungskomponente ferner einen Energiespeicher auf, wie zum Beispiel eine Batterie, einen Akkumulator, einen Kondensator oder Ähnliches. Die Steuerschaltung ist ferner dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der zumindest einen bestimmten Eigenschaft des Dienstes eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen mit elektrischer Energie zu versorgen. Durch die Nutzung eines Energiespeichers kann die Automatisierungskomponente autark und/oder energieautark betrieben werden. Mitunter kann die Automatisierungskomponente auch beweglich bzw. mobil ausgebildet sein. In solchen Fällen kann ein Energiespeicher zumindest für eine gewisse Zeitspanne eine Energieversorgung der Automatisierungskomponente bereitstellen.
Insbesondere bei Automatisierungskomponenten mit Energiespeicher kann entsprechend dem Energiebedarf für die Abarbeitung des Dienstes und/oder der in dem Energiespeicher vorhandenen Energiemenge eine der Mobilfunkschnittstellen zur Abarbeitung des Dienstes angesteuert werden, um einen Energieverbrauch zu senken und/oder die Automatisierungskomponente energieeffizient zu betreiben.
Gemäß einer Ausführungsform unterscheiden sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen hinsichtlich einer oder mehrerer für eine Datenübertragung verwendeter Frequenzen. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen hinsichtlich eines oder mehrerer für eine Datenübertragung verwendeter Frequenzbereiche. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen hinsichtlich einer für eine Datenübertragung bereitgestellten Bandbreiten. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen hinsichtlich einer oder mehrerer für eine Datenübertragung verwendeter Frequenzbänder.
Gemäß einer Ausführungsform unterscheiden sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen hinsichtlich einer Datenübertragungsrate und/oder hinsichtlich eines Energiebedarfs für eine Datenübertragung. Ist für die Abarbeitung eines Dienstes eine vorbestimmte Datenübertragungsrate erwünscht oder gar erfordert, so kann die passende Mobilfunkschnittstelle von der Steuerschaltung bestimmt und/oder angesteuert werden, sodass die Mobilfunkschnittstelle passend zu der erwünschten oder erforderten Datenübertragungsrate den Dienst abarbeiten kann.
Gemäß einer Ausführungsform unterscheiden sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen hinsichtlich eines Mobilfunkstandards. Eine der Mobilfunkschnittstellen kann beispielsweise einen Mobilfunkstandard mit geringer Datenübertragungsrate, wie etwa UMTS, Edge, 2G, 3G, und eine weitere Mobilfunkschnittstelle kann einen Mobilfunkstandard für hohe Datenübertragungsraten verwenden, wie etwa LTS oder 5G.
Die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen können jeweils voneinander unabhängige Hardwareschnittstellen bezeichnen. Alternativ können die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen in einer einzigen Hardwarekomponente realisiert sein, jedoch durch entsprechende Ansteuerung durch die Steuerschaltung unterschiedlich betrieben werden. Beispielsweise können die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen in unterschiedlichen Frequenzen, Frequenzbändern und/oder Frequenzbereichen zur Datenübertragung betrieben werden. Auch sei an dieser Stelle bemerkt, dass die Automatisierungskomponente mehr als zwei Mobilfunkschnittstellen, und optional eine oder mehrere weitere (drahtlose oder drahtgebundene) Schnittstellen, aufweisen kann.
Gemäß einer Ausführungsform unterscheiden sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen hinsichtlich eines Energiebedarfs für eine Datenübertragung. Dies kann sich nützlich erweisen, wenn zum Beispiel Anforderungen im Hinblick auf Explosionssicherheit zu erfüllen sind. In diesem Fall kann eine Mobilfunkschnittstelle bevorzugt werden, die eine limitierte aufgewendete Energie umfasst. Im Gegensatz dazu können Mobilfunkschnittstellen mit einem beliebig hohen Energiebedarf im Gebiet der Fabrikautomation und der Sicherheitstechnik verwendet werden, da oftmals keine Anforderungen im Hinblick auf Explosionssicherheit zu berücksichtigen sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Automatisierungskomponente ferner einen Bewegungssensor zur Erkennung eines Bewegungszustandes der Automatisierungskomponente auf. Beispielsweise kann vorgesehen sein, einen bestimmten Dienst nur dann abzuarbeiten, wenn die Automatisierungskomponente sich mit einer vorbestimmte Geschwindigkeit bewegt oder eben nur dann, wenn die Automatisierungskomponente sich nicht bewegt bzw. in Stillstand ist. Durch Vorsehen eines Bewegungssensors kann somit die Abarbeitung des Dienstes auch von weiteren Bedingungen abhängig gemacht werden, um so individuell den Betrieb der Automatisierungskomponente gestalten zu können.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Steuerungssystem der Automatisierungstechnik. Das Steuerungssystem weist wenigstens zwei Automatisierungskomponenten, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, auf. Die Automatisierungskomponenten können dazu eingerichtet sein, miteinander und/oder mit weiteren Komponenten zu kommunizieren, etwa über eine oder mehrere Mobilfunkschnittstellen und/oder weitere (drahtgebundene oder drahtlose) Schnittstellen. Wenigstens eine der wenigstens zwei Automatisierungskomponenten ist dabei als Feldgerät zur Erfassung einer oder mehrerer Prozessmessgrößen ausgebildet. Bei den wenigstens zwei Automatisierungskomponenten kann es sich zum Beispiel um mehrere ähnliche Sensoren handeln, die Zusammenarbeiten können. Alternativ können unterschiedlichen Sensoren Teil des Steuerungssystems sein. Jede der wenigstens zwei Automatisierungskomponenten kann mit unterschiedlichen oder gleichen Mobilfunkschnittstelle ausgerüstet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eine der wenigstens zwei Automatisierungskomponenten ein Bediengerät, insbesondere ein mobiles Bediengerät, zum Bedienen des Feldgeräts. Alternativ oder zusätzlich ist wenigstens eine der wenigstens zwei Automatisierungskomponenten ein Server. Mit dem Server und/oder dem Bediengerät können zum Beispiel Dienste, die auf einer Automatisierungskomponente ausgeführt werden, beobachtet, gesteuert, ausgelöst und/oder überwacht werden. Bei dem Server kann es sich um eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder ein Servernetzwerk mit mehreren Datenverarbeitungsvorrichtungen handeln. Bei dem Bediengerät kann es sich grundsätzlich um ein beliebiges Endgerät handeln, welches beispielsweise mit der Automatisierungskomponente eine Kommunikationsverbindung herstellen kann. Das Bediengerät und die Automatisierungskomponente, welche ein Feldgerät sein kann, können dabei voneinander unabhängige und/oder separate Vorrichtungen sein. Beispielsweise kann das Bediengerät ein tragbares und/oder mobiles Bediengerät sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Bediengerät ein Tablet-PC, ein Smartphone, ein Laptop und/oder ein Computer sein. Das Bediengerät kann insbesondere für eine drahtlose Kommunikation mit der Automatisierungskomponente eingerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Bediengerät jedoch auch für eine drahtgebundene Kommunikation mit der Automatisierungskomponente eingerichtet sein, beispielsweise über eine Bus-Verbindung.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung einer Automatisierungskomponente zur Prozessautomatisierung und/oder Fabrikautomatisierung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, und/oder die Verwendung eines Steuerungssystems zur Prozessautomatisierung und/oder Fabrikautomatisierung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1a bis 1c zeigen schematisch Automatisierungskomponenten gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Automatisierungskomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 4 zeigt ein Flussdiagram zur Illustration von Schritten eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Steuerungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Ähnlich, ähnlich wirkende, gleich oder gleich wirkende Elemente in den Figuren werden mit ähnlichen oder gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Figuren 1a bis 1 c zeigen schematisch Automatisierungskomponenten.
Die Automatisierungskomponente 101 kann beispielsweise als Füllstandsensor ausgebildet sein und eine Kommunikationsschnittstelle 102 aufweisen, welche beispielsweise eine HART-Schnittstelle sein kann.
Ein Dienst für die Automatisierungskomponente kann etwa „Ermittlung und Bereitstellung eines Füllstandwertes“ über die Schnittstelle 102 sein. Für diesen Dienst kann eine Datenübertragung über die (drahtgebundene) Schnittstelle 102, beispielsweise mit hoher Latenzzeit und/oder geringer Datenübertragungsrate, erfolgen.
Weitere Dienste können beispielsweise „Firmwareupdate“ oder „Gerätebedienung“ oder „Fehlerdiagnose“ betreffen und/oder sein. Für derartige Dienste kann eine weitere Schnittstelle 103 mit hoher Datenrate und kurzer Latenzzeit vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Bluetooth Schnittstelle 103, über welche im Zusammenspiel mit einem Bediengerät 104, etwa einem Smartphone 104, die zuvor genannten Dienste bereitgestellt und in Anspruch genommen werden können.
Die Automatisierungskomponente 105, wie in Figur 1 b gezeigt, kann zum Beispiel als eine speicherprogrammierbare Steuerung 105 ausgebildet sein. Ein erster Dienst kann hier das Generieren, Bereitstellen und/oder Ausgeben von Steuerbefehlen für einen Aktor 109 an einer Schnittstelle 110 sein. Hierzu können Daten verschiedener weiterer Automatisierungskomponenten 106, 107, 108 eingelesen und/oder bereitgestellt werden. Auch können die Automatisierungskomponenten 106, 107, 108 gesteuert werden. Soll als weitere Dienst beispielsweise ein Online-Monitoring der steuerungsrelevanten Parameter implementiert werden, so kann eine Schnittstelle 11 1 , etwa eine Mobilfunkschnittstelle 1 11 und/oder ein Mobilfunkmodem 111 , verbaut sein, über welches große Datenmengen drahtlos bereitgestellt und übermittelt werden können.
Figur 1 c zeigt exemplarisch eine als autark arbeitender Füllstandsensor 112 ausgebildete Automatisierungskomponente 112, welche beispielsweise über einen Energiespeicher 115, etwa eine Batterie 115 oder einen Akkumulator, verfügen kann. Die Automatisierungskomponente 112 kann beispielsweise einen ersten Dienst „Füllstand ermitteln“ an einer drahtlosen Schnittstelle 113, etwa einer LoRa-Schnittstelle 113, bereitstellen, welche eine hohe Reichweite mit geringem Energieverbrauch kombinieren kann, und somit eine große Lebensdauer der Batterie 1 15 ermöglichen kann. Über diese Schnittstelle 113 sind keine schnellen Datentransfers möglich. Es kann daher wenigstens eine weitere Schnittstelle 1 14 für weitere Dienste, wie zum Beispiel „Firmwareupdate“ oder „Gerätebedienung“ oder „Fehlerdiagnose“, vorgesehen sein. Die Schnittstelle 114 kann beispielsweise ein Bluetooth Modul 114 umfassen.
Figur 2 zeigt schematisch eine Automatisierungskomponente 201 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sofern nicht anders beschrieben, kann die Automatisierungskomponente 201 der Figur 2 sämtliche Elemente und Merkmale einer oder mehrere der mit Bezug auf Figuren 1 a bis 1 c beschriebenen Automatisierungskomponenten 101 , 105, 1 12 aufweisen.
Bei der Automatisierungskomponente 201 der Figur 2 handelt es sich exemplarisch um ein Füllstandmessgerät. Das Füllstandmessgerät 201 weist eine Steuerschaltung 206 und wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 auf. Die Steuerschaltung 206 kann Teil einer Hauptelektronik 210 und/oder mit dieser gekoppelt sein. Die Steuerschaltung 206 ist dazu eingerichtet, einen oder mehrere Dienste 203, 204, 205 zu analysieren und wenigstens eine Eigenschaft des Dienstes abzuleiten und/oder zu ermitteln. Basierend auf der ermittelten Eigenschaft kann die Steuerschaltung 206 eine, lediglich eine oder beide der Mobilfunkschnittstellen 207, 208 zur zumindest teilweisen Abarbeitung des Dienstes 203, 204, 205 bestimmen und/oder ansteuern, beispielsweise mittels Softwarekommandos.
Die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 können sich hinsichtlich einer oder mehrerer für eine Datenübertragung verwendeter Frequenzen, hinsichtlich eines oder mehrerer für eine Datenübertragung verwendeter Frequenzbereiche, hinsichtlich einer für eine Datenübertragung bereitgestellten Bandbreite, hinsichtlich einer oder mehrerer für eine Datenübertragung verwendeter Frequenzbänder, hinsichtlich einer Datenübertragungsrate, hinsichtlich eines Energiebedarfs für eine Datenübertragung und/oder hinsichtlich eines von der jeweiligen Mobilfunkschnittstelle 207, 208 verwendeten Mobilfunkstandards unterscheiden.
Optional kann die Automatisierungskomponente 201 einen Energiespeicher zur Energieversorgung 209 aufweisen.
Die Automatisierungskomponente 201 kann im Zusammenspiel unterschiedlicher Hard- und Softwareeinheiten innerhalb der Hauptelektronik 210 der Automatisierungskomponente Dienste, Jobs und/oder Dienstleistungen 203, 204, 205 implementieren. Die Dienste der Automatisierungstechnik 203, 204, 205 werden in der Figur 2 in Form von Handkoffern dargestellt. Die Handkoffer repräsentieren die Dienste 203, 204, 205, welche auch im Kontext der vorliegenden Offenbarung als Jobs bezeichnet sein können. Beispiele für die Dienste können „Bestimmen und Bereitstellen eines Füllstandwertes“ 203, „Firmwareupdate durchführen“ 204 oder auch „Interaktion mit einem Benutzer“ 205 sein. In Abhängigkeit vom jeweils zu realisierenden oder abzuarbeitenden Dienst, kann die Steuerschaltung 206 basierend auf der wenigstens einen ermittelten Eigenschaft des jeweiligen Dienstes 203, 204, 205 eine zum Dienst passende Mobilfunkschnittstelle 207, 208 aktivieren.
Der Ausdruck „zum Dienst passend“ ist in diesem Kontext breit zu verstehen. Damit kann gemeint sein, dass das Aktivieren einer der zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 bzw. die Wahl der Mobilfunkschnittstelle mittels eines Analysieren des Dienstes auf wenigstens einer Eigenschaft des Dienstes basiert. Bei der Eigenschaft des Dienstes kann es sich um eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Latenzzeit, um eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Datenmenge, um einen für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Energiebedarf und/oder um für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Frequenzen handeln. Es kann sich dabei um beliebig viele andere Eigenschaften des Dienstes handeln, die den Dienst kennzeichnen und/oder charakterisieren.
Im Falle des Dienstes „Bestimmen und Bereitstellen eines Füllstandwertes“ 203 kann von der Steuerschaltung 206 beispielsweise eine besonders energiesparende Mobilfunkschnittstelle 207 mit hoher Reichweite, wie sie beispielsweise durch LTE-CAT NB1 oder auch NB-loT definiert sein kann, aktiviert werden. Dies führt im Regelbetrieb des Füllstandmessgeräts 201 zu einer hohen Einsparung an Energie, was insbesondere im Umfeld der Prozessmesstechnik oder bei batteriebetriebenen Sensoren von Vorteil sein kann.
Wird hingegen der Dienst 204 „Firmwareupdate durchführen“ aktiviert, so kann die Steuerschaltung 206, auch als Selektionseinheit im Kontext der vorliegenden Offenbarung bezeichnet, eine Mobilfunkschnittstelle 208, beispielsweise eine UMTS Mobilfunkschnittstelle, aktivieren und/oder ansteuern, welche einen hohen Datendurchsatz ermöglicht. Der hierbei notwendige höhere Betriebsstrom der einen Mobilfunkschnittstelle 208 kann optional temporär für den relativ kurzen Zeitraum eines Softwareupdates aus einem im Füllstandmessgerät 201 verbauten Energiespeicher 209, wie zum Beispiel einer Batterie, vollständig oder unterstützend bereitgestellt werden.
Bei einer Aktivierung des Dienstes „Interaktion mit einem Benutzer“ 205 kann insbesondere die Latenzzeit einer Datenübertragung, d.h. die Zeit zwischen dem Absenden des Datenpaketes im Füllstandmessgerät 201 und dem Empfangen des Datenpaketes an einem Bedienerterminal bzw. Empfänger, den Bedienkomfort bei einer Online-Bedienung nachteilig beeinflussen. Bei einer Aktivierung des Dienstes 205 kann die Steuerschaltung 206 daher eine Mobilfunkschnittstelle 208 aktivieren, welche besonders kleine Latenzzeiten garantiert, beispielsweise eine LTE-CAT M1 Mobilfunkschnittstelle.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerschaltung 206 die jeweils passende Mobilfunkschnittstelle 207, 208 durch Softwarekommandos aktiviert. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Mobilfunkschnittstelle 207, 208 durch Hardwaresignale aktiviert wird. Es kann insbesondere vorgesehen sein, zur Umsetzung energiesparender Schaltungen die nicht benötigten Komponenten bzw. Mobilfunkschnittstellen 207, 208 durch Abtrennen der jeweiligen Versorgungsleitungen stromlos zu schalten.
Die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 können unterschiedlich sein, aber auch identisch. Die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 können in einer gemeinsamen Hardwareschnittstelle implementiert sein oder als separate bzw. unabhängige Hardwarekomponenten ausgelegt sein.
Die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 können sich hinsichtlich bestimmter Parameter unterscheiden und hinsichtlich anderer Parameter gleichen. Zum Beispiel können die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 unterschiedlichen Generationen 2G, 3G, 4G, 5G standardisierter Mobilfunktechnologien entstammen, jedoch auch identischen Generation abstammen.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die Mobilfunkschnittstellen 207, 208 hinsichtlich des verwendeten Mobilfunkstandards unterscheiden. Dies kann in der Verwendung unterschiedlicher Frequenzen und/oder Frequenzbänder zur Datenübertragung und gegebenenfalls zu Unterschieden in der Datenübertragungsrate, Reichweite und/oder Latenz. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, beide Mobilfunkschnittstellen 207, 208 in demselben Mobilfunkstandard zu verwenden, jedoch bei zumindest teilweise unterschiedlichen Frequenzen und/oder Frequenzbändern zu betreiben. Letzteres kann insbesondere bei neueren Generationen von Mobilfunkstandards, wie etwa LTE oder öG, in vorteilhafter Weise genutzt werden. Auf diese Wiese kann die Automatisierungskomponente 201 an diverse Gegebenheiten und/oder Anforderungen angepasst und optimiert betrieben werden.
Nachfolgend werden beispielhaft, aber keinesfalls einschränkend, die verfügbaren Mobilfunkschnittstellen 207, 208 im Bereich des Mobilfunkstandards der 5. Generation (5G) klassifiziert und charakterisiert. In einem ersten Bereich können 5G Technologien zur Realisierung von loT (Internet of Things) Anwendungen unter dem Schlagwort enhanced Machine Type Communication (eMTC) definiert werden. Die diesem Bereich zugeordneten Mobilfunkschnittstellen wie NB-loT können zur Übertragung weniger Bytes über große Distanzen bei gleichzeitig hervorragender Gebäudedurchdringung und extrem niedrigem Energieverbrauch geeignet sein. Diese Technologie bietet sich insbesondere zur Übertragung von Messwerten, Statuswerten, Gesundheitsinformationen oder Parametern und für die Abarbeitung und/oder Durchführung der entsprechenden Dienste besonders vorteilhaft an. Darüber hinaus sind Übertragungen nach diesem Standard in der Regel besonders kostengünstig, was die Betriebskosten des Sensors bzw. der Automatisierungskomponente 201 senken kann. Um die geforderten Reichweiten zu realisieren, verwenden Mobilfunkschnittstellen 207, 208 aus diesem Bereich üblicherweise Frequenzen zwischen 100MHz und 1 GHz.
Erfordert ein Dienst hingegen eine zuverlässige Übertragung von Messwerten mit einer vordefinierten maximal zulässigen Übertragungszeit, so kann die Steuerschaltung 206 eine ultra Reliable Low Latency (uRLLC) Technologie aus 5G aktivieren, beispielsweise eine CAT-M1 Technologie. Mobilfunkschnittstellen dieser Kategorie können maximale Latenzzeiten im Bereich zwischen typischerweise 10ms und wenigen Sekunden garantieren, und sind ebenfalls zur Übertragung kleiner Datenmengen bei leicht erhöhtem Energieverbrauch geeignet. Diese Technologie kann insbesondere zur Umsetzung von Diensten 203, 204, 205 wie der Messwertübertragung verwendet werden, beispielsweise wenn die Messwerte zeitkritisch zur Umsetzung einer Regelung innerhalb einer SPS 105 in vorgebbarer Zeit vorhanden sein müssen. Ein anderes Anwendungsfeld betrifft die Benutzerinteraktion im Rahmen der Inbetriebnahme, Wartung oder Parametrierung, bei welcher kleine Latenzzeiten zu einem besonders hohen Bedienkomfort im Rahmen der Benutzerinteraktion führen können. Mobilfunkschnittstellen aus dieser Kategorie verwenden üblicherweise Frequenzen zwischen 1GHz und 4GHz zur Übertragung der Daten.
Ein dritter Bereich des Mobilfunkstandards der 5. Generation kann Mobilfunkschnittstellen zur Umsetzung von enhanced Mobile Broadband (eMBB) Anforderungen, beispielsweise durch 5G NR betreffen. Mobilfunkschnittstellen 207, 208 dieser Kategorie zeichnen sich durch eine hohe Datenrate mit einhergehend hohem Energiebedarf und erhöhten Kosten für den Mobilfunktarif aus. Die Steuerschaltung 206 wird diese Mobilfunkschnittstelle daher nur dann aktivieren, wenn dies funktional zur Abarbeitung eines entsprechenden Dienstes erforderlich ist, beispielsweise im Rahmen der Bereitstellung eines Dienstes zum Firmwareupdate. Mobilfunkschnittstellen aus diesem Bereich können mit einer hohen Bandbreite üblicherweise bei Frequenzen zwischen 1 ,9GHz und 3.8GHz und/oder oberhalb von 6GHz und/oder oberhalb von 24GHz betrieben werden.
Nachdem der Dienst 203, 204, 205 von einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 abgearbeitet worden ist, kann die jeweilige aktivierte Mobilfunkschnittstelle von der Steuerschaltung 206 deaktiviert werden.
Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten eines Verfahrens zum Steuern und/oder Betreiben einer Automatisierungskomponente der Automatisierungstechnik. Bei der Automatisierungskomponente kann es sich insbesondere um eine Automatisierungskomponente gemäß Figur 2 handeln.
In einem Schritt S1 wird ein Dienst der Automatisierungstechnik bereitgestellt. Dabei kann der Dienst empfangen, gesendet und/oder abgerufen werden. Der Dienst kann zum Beispiel von einem Mobilbediengerät wie zum Beispiel einem Smartphone gesendet worden sein und von der Automatisierungskomponente empfangen werden. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Messwertabfrage oder dergleichen handeln. In einem weiteren Schritt S2 wird unter Bestimmen zumindest einer Eigenschaft des Dienstes der Dienst durch die Steuerschaltung 206 analysiert und/oder untersucht. Das Analysieren des Dienstes kann zum Beispiel eine Zuordnung des Dienstes zu einem Teilgebiet der Automatisierungstechnik umfassen. Das Analysieren des Dienstes kann alternativ oder zusätzlich eine Untersuchung von Anforderungen, die mit dem Dienst Zusammenhängen, beinhalten. Im Schritt S2 kann es grundsätzlich darum gehen, den Dienst welcher empfangen, gesendet und/oder abgerufen worden ist zu analysieren, sodass die für die Abarbeitung des Dienstes relevanten vorbestimmten Eigenschaften des Dienstes bestimmt werden können.
Bei der Eigenschaft des Dienstes kann es sich grundsätzlich um jeden Parameter handeln, der den Dienst kennzeichnet und/oder charakterisiert. Beispiele von Eigenschaften von Diensten sind eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Latenzzeit, eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte zu übertragenen Datenmenge, eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Datenübertragungsrate, ein für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmter Energiebedarf, eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Frequenz, mehrere für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Frequenzen, und/oder eine oder mehrere für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Frequenzbänder. Die für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Frequenz und/oder ein oder mehrere für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Frequenzbereiche kann/können einen Einfluss auf die Wahl der Generation (wie zum Beispiel 2G, 3G, 4G, 5G) der bestimmten Mobilfunkschnittstelle haben.
Im Falle des Dienstes „Bestimmen und Bereitstellen eines Füllstandwertes“ kann beispielsweise als Eigenschaften des Dienstes ein niedriger Energiebedarf und/oder eine hohe Reichweite angesehen werden.
Ein weiteres Beispiel für eine Eigenschaft des Dienstes kann eine geographische Position der Automatisierungskomponente sein. Somit kann zum Beispiel basierend auf dem Land, in dem die Automatisierungskomponente sich zum Zeitpunkt des Abarbeitens des Dienstes befindet, eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen im nächsten Schritt bestimmt werden.
In einem Schritt S3 wird eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 mit der Steuerschaltung 206 zur Abarbeitung des Dienstes, basierend auf der zumindest einen bestimmten Eigenschaft des Dienstes bestimmt und/oder angesteuert. Mit anderen Worten basiert die Wahl der Mobilfunkschnittstelle 207, 208 zwischen einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen auf der zumindest einen Eigenschaft des Dienstes. Basierend auf der Analyse des Dienstes und/oder der wenigstens einen Eigenschaft des Dienstes kann die Steuerschaltung 206 entscheiden, welche der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 für die Abarbeitung des Dienstes ausgewählt, angesteuert und/oder aktiviert wird. Daher kann die Steuerschaltung 206 auch als Mobilfunkschnittstellenselektionseinheit angesehen werden.
Der Schritt des Bestimmens und/oder Ansteuerns einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 kann ferner auf einer Eingabe von einem Benutzer basieren.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Bestimmen einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 von der Verfügbarkeit entsprechenden Prepaid - Guthabens für die jeweilige Mobilfunkschnittstelle in der Automatisierungskomponente abhängt. In diesem Fall können im Rahmen der Abarbeitung des Dienstes anfallende Kosten als Eigenschaft des Dienstes angesehen werden. Denkbar ist somit, dass bei aufgebrauchtem Prepaid - Guthaben einer ersten Mobilfunkschnittstelle 207 ein Dienst über eine andere Mobilfunkschnittstelle 208 weiterhin angeboten werden kann.
Grundsätzlich kann die Steuerschaltung 206 derart konfiguriert sein, dass sie in optimierter Weise eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 in Abhängigkeit des abzuarbeitenden Dienstes und/oder dessen Eigenschaften bestimmt. Denkbar ist, dass solange kein Dienst abgearbeitet wird, die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen in einem Ruhe-Modus sein können oder deaktiviert sind. In diesem Fall kann das Ansteuern einer der zwei Mobilfunkschnittstellen ein Aktivieren oder Starten umfassen.
Der Dienst wird im Schritt S3 von der bestimmten Mobilfunkschnittstelle 207, 208 abgearbeitet. In diesem Kontext kann das Abarbeiten des Dienstes die Durchführung und/oder die Ausführung zumindest eines Teils des Dienstes bezeichnen. Lautet der Dienst „Füllstand ermitteln“ so kann das Abarbeiten des Dienstes die tatsächliche Ermittlung des gemessenen Füllstands an einem Empfänger anhand eines Sende-Signals beinhalten.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten eines Verfahrens zum Steuern und/oder Betreiben einer Automatisierungskomponente 201 der Automatisierungstechnik. Sofern nicht anders beschrieben, weist das Verfahren der Figur 4 dieselben Schritte wie das Verfahren der Figur 3 auf.
Nachdem der Dienst im Schritt S1 bereitgestellt worden ist, wird er durch die Steuerschaltung 206 analysiert S2. Dafür wird zumindest eine Eigenschaft des Dienstes bestimmt. Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 wird beispielsweise in einem optionalen Unterschritt S2a des Schritts des Analysieren S2 vorerst eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Latenzzeit bestimmt. Mit anderen Worten kann analysiert bzw. überprüft werden, ob der angeforderte Dienst kritisch im Hinblick auf die Latenzzeit ist
Falls ja, kann der Schritt des Bestimmens und/oder des Ansteuerns S3 ausgeführt werden. In diesem Beispielsfall kann etwa die Mobilfunkschnittstelle LTE-CAT M1 aktiviert werden S3a. Daraufhin wird im Schritt S3b der Dienst abgearbeitet und schließlich die Mobilfunkschnittstelle deaktiviert S3c.
Sollte die Latenzzeit für den bereitgestellten Dienst nicht von gesteigerter Relevanz sein, kann alternativ in einem Schritt S2b analysiert bzw. überprüft werden, ob große Datenmengen übertragen werden müssen, und eine entsprechende bzw. geeignete Mobilfunkschnittstelle 207, 208 kann gewählt werden. Ist dies der Fall, kann der Schritt des Bestimmens und/oder des Ansteuerns S3 ausgeführt werden. In diesem Fall kann beispielsweise die Mobilfunkschnittstelle UMTS im Schritt S3a aktiviert werden. Der Dienst wird im Schritt S3b abgearbeitet bevor die UMTS im Schritt S3c wieder deaktiviert wird.
Sollte sich beim Analysieren des Dienstes S2 herausstellen, dass weder die Latenzzeit noch die Datenmenge kritisch im Hinblick auf den abzuarbeitenden Dienst ist, so kann zum Beispiel der jeweilige Dienst unter Verwendung einer energieoptimierten NB-loT Mobilfunkschnittstelle abgearbeitet werden. Der Unterschritt S3c kann jedoch optional sein. Die aktivierte Mobilfunkschnittstelle kann aktiviert bleiben, ohne dass sie einen Dienst abarbeitet. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die aktivierte Mobilfunkschnittstelle nach einer gewissen Zeit automatisch deaktiviert wird.
Die Schritte S2a und S2b können sich auf weitere Eigenschaften des Dienstes beziehen. Es können alternativ oder zusätzlich beliebig viele weitere Unterschritte des Bestimmens einer Eigenschaft des Dienstes als Teil des Schrittes des Analysierens des Dienstes durchgeführt werden. Im Unterschritt S2a kann beispielsweise analysiert bzw. überprüft werden, ob eine hohe Datenübertragungsrate erfordert wird, um den Dienst nach seinen Anforderungen abzuarbeiten. Alternativ oder ergänzend kann das Analysieren des Dienstes unter Bestimmen einer für die Abarbeitung des Dienstes vorgebestimmten Datenübertragungsrate in einem weiteren Unterschritt durchgeführt werden.
Figur 5 zeigt schematisch ein Steuerungssystem 500 und/oder Automatisierungssystem 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Das Automatisierungssystem 500 weist mehrere Automatisierungskomponenten 501 , 502, 503, 504, 505 auf. Zwei von den Automatisierungskomponenten 501 , 502, 503, 504, 505 sind exemplarisch Feldgeräte 501 , 502 zur Erfassung von Messwerten. Eine der mehreren Automatisierungskomponenten ist ferner ein Server 505. Zusätzlich kann das Automatisierungssystem 500 ein Bediengerät 514, 506 aufweisen, wie zum Beispiel ein Smartphone 514 oder einen Server 506. Anhand des Bediengeräts kann ein Benutzer 513 die verschiedenen Automatisierungskomponenten steuern, überwachen und/oder auswerten, wie zum Beispiel Dienste senden, Dienste Abrufen und/oder Messwerte auswerten.
Beispielsweise kann Komponente 501 ein Radarsensor 501 sein und Komponente 502 kann ein Grenzstandsensor 502 sein, welche die im Rahmen des Dienstes „Füllstand ermitteln“ und „Grenzstand ermitteln“ anfallenden Messwerte über eine uRLLC basierte Mobilfunkschnittstelle 515 durch Aktivierung einer entsprechenden Mobilfunkschnittstelle 512, 515 unter Verwendung des Mobilfunknetzes an die Automatisierungskomponente 504 übermitteln können.
Die Automatisierungskomponente 504 kann die übermittelten beispielsweise Werte in Echtzeit überwachen und/oder empfangen, um beispielsweise bei einer drohenden Überfüllung eines Behälters einen Aktor 503, beispielsweise ein Ventil 523, zu schließen. Den entsprechenden Dienst „Ventil schließen“ des Aktors 503 kann die Automatisierungskomponente 504 wiederum unter Verwendung einer uRLLC basierten Mobilfunkschnittstelle durch Aktivierung einer passenden Mobilfunkschnittstelle 510 unter Verwendung der Steuerschaltung 509 in Anspruch nehmen.
Optional können eine oder mehrere, etwa alle, Automatisierungskomponenten 501 , 502, 503, 504 von einem Vor-Ort-Benutzer 513 unter Verwendung eines drahtlosen Cloud- Zugangsgerätes 514, beispielsweise eines Smartphones 514, interaktiv bedient werden. Im Rahmen eines zusätzlichen Dienstes kann die Automatisierungskomponente 504, die in diesem Beispiel eine Auswerteeinheit aufweisen kann, in regelmäßigen Abständen Status- und Gesundheitsinformationen des ganzen Automatisierungssystems 500 in einem Server 505, bzw. in einer Cloud 505 hinterlegen. Da hierbei Latenzzeiten unwichtig sind, kann hierfür eine eMTC basierte Mobilfunkschnittstelle wie NB-loT 507 durch Aktivierung der Mobilfunkschnittstelle 511 verwendet werden. Die Status- und Gesundheitsinformationen lassen sich an einem beliebigen Büroarbeitsplatz 506 überwachen und auswerten.
Darüber hinaus weisen sowohl die Automatisierungskomponente 504 als auch die Sensoren bzw. die Automatisierungskomponenten 501 , 502, 503 Mobilfunkschnittstellen 512 auf, welche dem Bereich des eMBB zugeordnet werden können. Über diese Mobilfunkschnittstelle können die Automatisierungskomponenten etwa über die Cloud 505 und den PC 506 aus der Ferne mit neuen Firmware - Versionen versorgt werden.
Es sei ergänzend darauf hingewiesen, dass unterschiedliche Mobilfunkschnittstellen 507, 510, 511 , 512, 515 mit unterschiedlichen Frequenzen der jeweiligen Mobilfunksignale betrieben werden können. Dies kann zur Folge haben, dass mehrere Elektronikeinheiten 513 erforderlich sein können, um die entsprechenden Mobilfunkschnittstellen bereitzustellen. Es kann aber auch vorgesehen sein, eine einzige Multi-Band-Elektronikeinheit in den Automatisierungskomponenten 501 , 502, 503, 504 zu integrieren, welche dann unterschiedliche Mobilfunkschnittstellen bereitstellen kann. Es kann vorgesehen sein, unterschiedliche Antennen für die unterschiedlichen Mobilfunkschnittstellen einzubauen. Alternativ kann auch eine einzige Multi-Band-Antenne 515 vorgesehen sein, um unterschiedliche Mobilfunkschnittstellen zu realisieren.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, bereits existierende Ausführungsformen 101 , 105, 112 von Automatisierungskomponenten durch hierfür vorgesehene Erweiterungsmodule um wenigstens eine oder auch zumindest zwei Mobilfunkschnittstellen 207, 208 nebst einer zugehörigen Steuerschaltung 206 zu erweitern.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei 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. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

35 Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern und/oder Betreiben einer Automatisierungskomponente (201) der Automatisierungstechnik, wobei die Automatisierungskomponente (201) eine Steuerschaltung (206) und wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) aufweist, das Verfahren aufweisend die Schritte:
Bereitstellen (S1) eines Dienstes (203, 204, 205) der Automatisierungstechnik;
Analysieren (S2) des Dienstes (203, 204, 205) durch die Steuerschaltung (206) unter Bestimmen zumindest einer Eigenschaft des Dienstes;
Bestimmen und/oder Ansteuern (S3), basierend auf der zumindest einen bestimmten Eigenschaft des Dienstes, einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) mit der Steuerschaltung (206) zur Abarbeitung des Dienstes (203, 204, 205).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei Bereitstellen des Dienstes (203, 204, 205) der Automatisierungstechnik Empfangen, Senden und/oder Abrufen des Dienstes (203, 204, 205) umfasst.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Analysieren des Dienstes (203, 204, 205) Bestimmen einer für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Latenzzeit umfasst; und/oder wobei die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Latenzzeit umfasst.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Analysieren des Dienstes (203, 204, 205) Bestimmen einer im Rahmen der Abarbeitung des Dienstes zu übertragenen Datenmenge umfasst; und/oder wobei die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes eine im Rahmen der Abarbeitung des Dienstes zu übertragenen Datenmenge umfasst.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Analysieren des Dienstes (203, 204, 205) Bestimmen einer für die
Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Datenübertragungsrate umfasst; und/oder wobei die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes eine für die
Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Datenübertragungsrate umfasst.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Analysieren des Dienstes (203, 204, 205) Bestimmen eines für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten und/oder zu erwartenden Energiebedarfs umfasst; und/oder
CGS:CHP:MOB 36 wobei die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes einen für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten und/oder zu erwartenden Energiebedarf umfasst.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Analysieren des Dienstes (203, 204, 205) Bestimmen einer oder mehrerer für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmter Frequenzen und/oder wenigstens eines für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Frequenzbereichs umfasst; und/oder wobei die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes wenigstens eine für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmte Frequenz und/oder wenigstens einen für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmten Frequenzbereich umfasst.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine bestimmte Eigenschaft des Dienstes ferner wenigstens eine Eigenschaft ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Information bezüglich eines Empfängers des Dienstes, einer Information bezüglich eines Absenders des Dienstes, eines oder mehrerer für die Abarbeitung des Dienstes vorbestimmter Frequenzbänder, einer geographischen Position der Automatisierungskomponente, eines Bewegungssignals zur Angabe eines Bewegungszustandes der Automatisierungskomponente, eines Abstand zwischen einem Empfänger und einem Absender, einer Abarbeitungsbedingung, und im Rahmen der Abarbeitung des Dienstes anfallender Kosten umfasst.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der bereitgestellte Dienst (203, 204, 205) eines oder mehrere der folgenden Elemente umfasst:
Empfangen eines Datenelements von einem Sender, Senden eines Datenelements an einen Empfänger, Übermitteln von Gesundheitsinformationen der Automatisierungskomponente (201), Abfragen eines Datenelements der Automatisierungskomponente (201), Übermitteln von Statusinformationen der Automatisierungskomponente (201), Durchführen einer Software-Aktualisierung, Verarbeiten eines Messbefehls, Verarbeiten eines Bediener-Befehls, Ermitteln einer Prozessmessgröße, Bereitstellen eines Messergebnisses, Abfragen eines Messergebnisses, Abrufen von Bedienungsinformation, Abarbeiten eines Bedienungsbefehls, Abfragen von Kosteninformationen, Durchführen einer Fehlerdiagnose, Betätigen eines oder mehrerer Aktuatoren der Automatisierungstechnik, und Steuern einer oder mehrerer weiterer Automatisierungskomponenten (201).
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Bestimmen und/oder Ansteuern einer der wenigstens zwei
Mobilfunkschnittstellen (207, 208) mit der Steuerschaltung (206) ferner umfasst:
Aktivieren und/oder Deaktivieren einer der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208).
11 . Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Bestimmen und/oder Ansteuern einer der wenigstens zwei
Mobilfunkschnittstellen (207, 208) mit der Steuerschaltung ferner umfasst:
Übermitteln eines für die Abarbeitung des Dienstes (203, 204, 205) vorbestimmten Signals an einen Empfänger.
12. Computerprogramm, das bei dessen Ausführung durch eine Steuerschaltung einer Automatisierungskomponente (201), die Automatisierungskomponente anleitet, Schritte des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche auszuführen.
13. Computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist.
14. Automatisierungskomponente (201) für die Automatisierungstechnik, aufweisend: eine Steuerschaltung (206) zur Steuerung der Automatisierungskomponente (201); und wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) zur Datenübertragung; und wobei die Automatisierungskomponente (201) dazu eingerichtet ist, Schritte des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
15. Automatisierungskomponente (201) nach Anspruch 14, wobei die Automatisierungskomponente (201) ferner einen Energiespeicher (209) aufweist; und wobei die Steuerschaltung (206) ferner dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der zumindest einen bestimmten Eigenschaft des Dienstes eine der wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) mit elektrischer Energie zu versorgen.
16. Automatisierungskomponente nach einem der Ansprüche 14 und 15, wobei sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) hinsichtlich einer oder mehrerer für eine Datenübertragung verwendeter Frequenzen unterscheiden; und/oder wobei sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) hinsichtlich eines oder mehrerer für eine Datenübertragung verwendeter Frequenzbereiche unterscheiden; und/oder wobei sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) hinsichtlich einer für eine Datenübertragung bereitgestellten Bandbreite unterscheiden; und/oder wobei sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) hinsichtlich einer oder mehrerer für eine Datenübertragung verwendeter Frequenzbänder unterscheiden.
17. Automatisierungskomponente (201) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei sich die wenigstens zwei Mobilfunkschnittstellen (207, 208) hinsichtlich einer Datenübertragungsrate, hinsichtlich eines Energiebedarfs für eine Datenübertragung und/oder hinsichtlich eines Mobilfunkstandards unterscheiden.
18. Automatisierungskomponente (201) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Automatisierungskomponente (201) ferner einen Bewegungssensor zur Erkennung eines Bewegungszustandes der Automatisierungskomponente (201) aufweist.
19. Steuerungssystem (500) der Automatisierungstechnik, aufweisend: wenigstens zwei Automatisierungskomponenten (501 , 502, 503, 504) nach einem der Ansprüche 14 bis 18; wobei wenigstens eine der wenigstens zwei Automatisierungskomponenten (501 , 502, 503, 504, 505) ein Feldgerät (501 , 502) zur Erfassung einer oder mehrerer Prozessmessgrößen ist.
20. Steuerungssystem (500) nach Anspruch 19 ferner aufweisend: wobei wenigstens eine der wenigstens zwei Automatisierungskomponenten (501 , 502, 503, 504, 505) ein Bediengerät (514), insbesondere ein mobiles Bediengerät, zum Bedienen des Feldgeräts ist; und/oder wobei wenigstens eine der wenigstens zwei Automatisierungskomponenten (501 , 502, 503, 504, 505) ein Server (505) ist.
21 . Verwendung einer Automatisierungskomponente (201 , 501 , 502, 503, 504, 505) nach einem der Ansprüche 14 bis 18 oder eines Steuerungssystems (500) nach einem der Ansprüche 19 bis 20 zur Prozessautomatisierung und/oder Fabrikautomatisierung.
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