WO2003040851A2 - Anordnung mit einer peripheren einheit, die über eine zweidrahtleitung einer zentralen einheit angeschlossen ist - Google Patents

Anordnung mit einer peripheren einheit, die über eine zweidrahtleitung einer zentralen einheit angeschlossen ist Download PDF

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WO2003040851A2
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Hartmut Flämig
Andreas Muhr
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/02Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with a peripheral unit, which is connected via a two-wire line to a central unit, with which the peripheral unit communicates via the two-wire line and from which the peripheral unit is supplied with energy via the two-wire line, for communication within a predetermined signal - Gel range changeable signal is transmitted.
  • a peripheral unit is a measurement uniform, which transmits its measured value as an analog signal between 4 and 20 mA on the two-wire line to a central unit, e.g. B. a power supply with signal evaluation is transmitted.
  • Error messages from the transmitter can be transmitted in accordance with NAMUR recommendation NE43 in the form of a current value outside the specified signal level range of 4 ... 20 mA, e.g. B. as a downscale value of ⁇ 3.6 mA or as an upscale value of> 21 mA.
  • the error message occurs m in such a way that in the event of an error event detected by the transmitter, e.g. B. at an excessive temperature, an alarm is generated, which acts on the generation of the output signal of the transmitter in the sense of downscaling or upscaling.
  • the object of the invention is to be able to report events occurring outside the peripheral unit, in particular error events, to the central unit with the least possible effort.
  • the object is achieved in that, in the arrangement of the type specified at the outset, a separate signaling device is also connected to the switch which can be actuated by an event and which, when actuated, switches the signal level range on the two-wire line. Line changed, and that a detector device detecting the change in the signal level range is connected to the two-wire line.
  • the switch can be a pressure, temperature, magnetically inductive or other switch which responds to the pressure exceeding or falling below a pressure, temperature, position or other limit value.
  • An example of this is the reporting of the pressure loss or diaphragm rupture in a diaphragm seal that is operated on a pressure transmitter as the peripheral unit. The error occurring in the diaphragm seal is then not supplied to the pressure transmitter as a control signal, which would have to have a control input for this purpose and then itself reports the error to the central unit via the two-wire line.
  • the signal level range for the signal transmitted by the pressure transmitter on the two-wire line is changed by actuating the switch.
  • the switch can be a make contact that short-circuits the two-wire line, when actuated the current in the two-wire line or the voltage across a load resistor in the two-wire line suddenly increases or the voltage on the two-wire line suddenly decreases.
  • Current limiting can be arranged in series with the make contact, a resistor or a Zener diode.
  • the switch is a break contact that interrupts the two-wire line, and when it is actuated, the current through the two-wire line or the voltage across a load resistor in the two-wire line suddenly decreases or the voltage on the two-wire line suddenly increases.
  • a resistor or a Zener diode can be connected in parallel with the break contact.
  • the signal transmitted by the peripheral unit is preferably a 4 to 20 mA signal, but the two-wire line can also be a two-wire line bus on which voltage signals are transmitted.
  • the peripheral unit is preferably a transmitter.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the inventive arrangement with a closer
  • Figure 2 shows another embodiment of the arrangement according to the invention with an opener.
  • FIG. 1 shows an arrangement with a peripheral unit 1, here a transmitter, which is connected to a remote central unit 3 via a two-wire line 2.
  • the central unit 3 contains a supply device 4 for supplying energy to the transmitter 1 and an evaluation device 5 for evaluating the current I through the two-wire line 2, which is detected here as a voltage drop across a load resistor 6 measured current I between 4 and 20 mA. If there is an error within the transmitter 1, the transmitter 1 sets a current value outside the specified signal level range, which is recognized by the evaluation device 5 as an error message.
  • the transmitter 1 is assigned a further unit 7, which, for example, includes working conditions in the vicinity of the transmitter 1 such as, for example, B.
  • the transmitter 1 here z. B. a pressure transmitter, a diaphragm seal that contains a transmission fluid.
  • a switch 8 for. B. a pressure switch, a pressure loss of the transmission fluid can be detected.
  • the pressure switch 8 designed here as a make contact is connected in series with a current-limiting resistor 9 or alternatively a Zener diode 10 on the outside at the connections 11 of the transmitter 1 to the two-wire line 2.
  • a pressure loss in the transmission fluid leads to an actuation of the make contact 8, as a result of which the two-wire line 2 is short-circuited.
  • the current I in the two-wire line 2 is increased to a value which is above the 20 mA limit of the signal level range, here> 21 mA, and is detected as an error by the evaluation device 5.
  • the voltage on the two-wire line 2 which breaks in the event of an error message due to the short circuit, can alternatively be detected with a further detector device 12.
  • the exemplary embodiment of the arrangement according to the invention shown in FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the switch is designed as the two-wire line 2 in the case of actuation of break contacts 13. If the break contact 13 is actuated due to an error event, the current I through the two-wire line 2 is reduced to a value which is below the 4 mA limit of the signal level range, here ⁇ 3.6 mA, and is detected as an error by the evaluation device 5 , One to the opener 13 parallel resistor 14 or a Zener diode 15 prevent the current I from becoming zero, so that the reported error can be distinguished from a wire break in the two-wire line 2.
  • the switches 8 and 13 represent binary sensors in the general sense, of which several can also be connected in parallel or in series in order to enable a 1-out-of-n event message.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer peripheren Einheit, die über eine Zweidrahtleitung an einer zentralen Einheit angeschlossen ist, mit der die periphere Einheit über die Zweidrahtleitung kommuniziert und von der die periphere Einheit über die Zweidrahtleitung energieversorgt wird, wobei zur Kommunikation ein innerhalb eines vorgegebenen Signalpegelbereichs veränderbares Signal übertragen wird. Um mit geringstmöglichem Aufwand auch außerhalb der peripheren Einheit auftretende Ereignisse, insbesondere Fehlerereignisse, an die zentrale Einheit melden zu können, sind an der Zweidrahtleitung (2) weiterhin eine separate Meldeeinrichtung (7) mit einem durch das Ereignis betätigbaren und dabei den Signalpegelbereich auf der Zweidrahtleitung (2) verändernden Schalter (8) und eine die Änderung des Signalpegelbereichs detektierende Detektoreinrichtung (5, 12) angeschlossen.

Description

Beschreibung
Anordnung mit einer peripheren Einheit, die über eine Zweidrahtleitung einer zentralen Einheit angeschlossen ist
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer peripheren Einheit, die über eine Zweidrahtleitung an einer zentralen Einheit angeschlossen ist, mit der die periphere Einheit über die Zweidrahtleitung kommuniziert und von der die periphere Einheit über die Zweidrahtleitung energieversorgt wird, wobei zur Kommunikation ein innerhalb eines vorgegebenen Signalpe- gelbereichs veränderbares Signal übertragen wird.
Ein Beispiel f r eine solche periphere Einheit ist ein Mess- uniformer, der seinen Messwert als analoges Signal zwischen 4 und 20 mA auf der Zweidrahtleitung an eine zentrale Einheit, z. B. ein Speisegerat mit Signalauswertung, übertragt. Fehlermeldungen des Messumformers können gemäß der NAMUR-Empfeh- lung NE43 in Form eines Stromwertes außerhalb des vorgegebe- nen Signalpegelbereichs von 4 ... 20 mA übertragen werden, z. B. als Downscale-Wert von < 3, 6 mA oder als Upscale-Wert von > 21 mA. Die Fehlermeldung erfolgt dabei m der Weise, dass bei einem m dem Messumformer detektierten Fehlerereignis, z. B. bei einer überhöhten Temperatur, ein Alarm erzeugt wird, der auf die Erzeugung des Ausgangssignals des Messumformers im Sinne eines Downscaling oder Upscaling wirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringstmogli- chem Aufwand auch außerhalb der peripheren Einheit auftreten- de Ereignisse, insbesondere Fehlerereignisse, an die zentrale Einheit melden zu können.
Gemäß der Erfindung wird d e Aufgabe dadurch gelost, dass bei der Anordnung der eingangs angegebenen Art an der Zweidraht- leitung weiterhin eine separate Meldeeinrichtung mit einem durch ein Ereignis betatigbaren Schalter angeschlossen ist, der bei Betätigung den Signalpegelbereich auf der Zweidraht- leitung verändert, und dass an der Zweidrahtleitung eine die Änderung des Signalpegelbereichs detektierende Detektoreinrichtung angeschlossen ist.
Bei dem Schalter kann es sich um einen Druck-, Temperatur-, magnetisch induktiven oder sonstigen Schalter handeln, der auf das Über- oder Unterschreiten eines Druck-, Temperatur-, Stellungs- oder sonstigen Grenzwertes anspricht. Ein Beispiel dafür ist das Melden des Druckverlusts oder Membranbruchs in einem Druckmittler, der an einem Druckmessumformer als der peripheren Einheit betrieben wird. Der in dem Druckmittler auftretende Fehler wird dann nicht etwa als Steuersignal dem Druckmessumformer zugeführt, der dazu eigens einen Steuereingang aufweisen müsste und dann selbst über die Zweidrahtlei- tung den Fehler an die zentrale Einheit meldet. Statt dessen wird entsprechend der Erfindung außerhalb des Druckmessumfor- mers durch Betätigung des Schalters der Signalpegelbereich für das von dem Druckmessumformer auf der Zweidrahtleitung übertragene Signal verändert.
Dazu kann der Schalter ein die Zweidrahtleitung kurzschließender Schließer sein, bei dessen Betätigung der Strom in der Zweidrahtleitung bzw. die Spannung über einen Bürdenwiderstand in der Zweidrahtleitung plötzlich ansteigt oder die Spannung auf der Zweidrahtleitung plötzlich abnimmt. Zur
Strombegrenzung kann in Reihe mit dem Schließer ein Widerstand oder eine Zenerdiode angeordnet sein.
Alternativ ist der Schalter ein die Zweidrahtleitung unter- brechender Öffner, bei dessen Betätigung der Strom durch die Zweidrahtleitung bzw. die Spannung über einen Bürdenwiderstand in der Zweidrahtleitung plötzlich abnimmt oder die Spannung auf der Zweidrahtleitung plötzlich ansteigt. Zur Spannungsbegrenzung bzw. damit der Strom durch die Zweidraht- leitung nicht zu Null wird, kann parallel zu dem Öffner ein Widerstand oder eine Zenerdiode liegen. Entsprechend den vorangegangenen Erläuterungen kann in der zentralen Einheit die Detektoreinrichtung den Strom durch die Zweidrahtleitung oder die Spannung auf der Zweidrahtleitung detektieren.
Bei dem von der peripheren Einheit übertragenen Signal handelt es sich vorzugsweise um ein 4 ... 20 mA-Signal, es kann sich aber bei der Zweidrahtleitung auch um einen Zweidraht- leitungs-Bus handeln, auf dem Spannungs-Signale übertragen werden.
Bei der peripheren Einheit handelt es sich vorzugsweise um einen Messumformer.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im Einzelnen zeigen
Figur 1 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemaßen Anordnung mit einem Schließer und
Figur 2 ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemaßen Anordnung mit einem Offner.
Figur 1 zeigt eine Anordnung mit einer peripheren Einheit 1, hier einem Messumformer, die über eine Zweidrahtleitung 2 mit einer entfernten zentralen Einheit 3 verbunden ist. Die zentrale Einheit 3 enthalt ein Speisegerat 4 zur Energieversorgung des Messumformers 1 und eine Auswerteeinrichtung 5 zur Auswertung des hier als Spannungsabfall über einen Burden- widerstand 6 erfassten Stroms I durch die Zweidrahtleitung 2. Zur Übertragung eines Messsignals stellt der Messumformer 1 auf der Zweidrahtleitung 2 einen messwertabhangigen Strom I zwischen 4 und 20 mA ein. Liegt innerhalb des Messumformers 1 ein Fehler vor, so stellt der Messumformer 1 einen Stromwert außerhalb des genannten Signalpegelbereichs ein, was von der Auswerteeinrichtung 5 als Fehlermeldung erkannt wird. Dem Messumformer 1 ist bei dem gezeigten Beispiel eine weitere Einheit 7 zugeordnet, die beispielsweise Arbeitsbedingungen in der Umgebung des Messumformers 1 wie z. B. Temperatur, Druck oder Füllstand auf Über- oder Unterschreiten von Grenzwerten überwacht oder bei der es sich um ein mit dem Messumformer 1 zusammen arbeitenden Gerät handelt, dessen Funktionstüchtigkeit zu überwachen ist. So kann beispielsweise an dem Messumformer 1, hier z. B. einem Druckmessumformer, ein Druckmittler betrieben werden, der eine Über- tragungsflüssigkeit enthält. Mittels eines Schalters 8, z. B. eines Druckschalters, kann ein Druckverlust der Übertragungsflüssigkeit detektiert werden. Der hier als Schließer ausgebildete Druckschalter 8 ist in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand 9 oder alternativ einer Zenerdiode 10 außen an den Anschlüssen 11 des Messumformers 1 an die Zweidrahtleitung 2 angeschlossen. Ein Druckverlust bei der Übertragungsflüssigkeit führt zu einer Betätigung des Schließers 8, wodurch die Zweidrahtleitung 2 kurzgeschlossen wird. Dadurch wird der Strom I in der Zweidrahtleitung 2 auf einen Wert erhöht, der über der 20 mA-Grenze des Signalpegelbereichs liegt, hier > 21 mA, und durch die Auswerteeinrichtung 5 als Fehler detektiert wird.
Wie gestrichelt dargestellt ist, kann alternativ mit einer weiteren Detektoreinrichtung 12 die Spannung an der Zweidrahtleitung 2 erfasst werden, die im Falle der Fehlermeldung durch den Kurzschluss einbricht.
Das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsge- mäßen Anordnung unterscheidet sich von dem nach Figur 1 dadurch, dass der Schalter als die Zweidrahtleitung 2 im Falle der Betätigung unterbrechender Öffner 13 ausgebildet ist. Wird der Öffner 13 aufgrund eines Fehlerereignisses betätigt, so wird der Strom I durch die Zweidrahtleitung 2 auf einen Wert reduziert, der unter der 4 mA-Grenze des Signalpegelbereichs liegt, hier < 3, 6 mA, und durch die Auswerteeinrichtung 5 als Fehler detektiert wird. Ein zu dem Öffner 13 paralleler Widerstand 14 oder eine Zenerdiode 15 verhindern, dass dabei der Strom I zu Null wird, so dass der gemeldete Fehler von einen Drahtbruch bei der Zweidrahtleitung 2 unterscheidbar ist.
Die Schalter 8 bzw. 13 stellen im allgemeinen Sinn binäre Sensoren dar, von denen auch mehrere parallel bzw. in Reihe geschaltet werden können, um eine 1-aus n-Ereignismeldung zu ermöglichen.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung mit einer peripheren Einheit (1), die über eine Zweidrahtleitung (2) an einer zentralen Einheit (3) ange- schlössen ist, mit der die periphere Einheit (1) über die Zweidrahtleitung (2) kommuniziert und von der die periphere Einheit (1) über die Zweidrahtleitung (2) energieversorgt wird, wobei zur Kommunikation ein innerhalb eines vorgegebenen Signalpegelbereichs veränderbares Signal übertragen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der
Zweidrahtleitung (2) weiterhin eine separate Meldeeinrichtung (7) mit einem durch ein Ereignis betätigbaren Schalter (8, 13) angeschlossen ist, der bei Betätigung den Signalpegelbereich auf der Zweidrahtleitung (2) verändert, und dass an der Zweidrahtleitung (2) eine die Änderung des Signalpegelbereichs detektierende Detektoreinrichtung (5, 12) angeschlossen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, da du r c h g e k e nn - z e i c hn e t , dass der Schalter ein die Zweidrahtleitung
1 ' kurzschließender Schließer (8) ist
3. Anordnung nach Anspruch 2, d a du r c h g e k e n n z e i chn e t , dass in Reihe mit dem Schließer (8) ein Widerstand (9) oder eine Zenerdiode (10) liegt.
4. Anordnung nach Anspruch 1, da du r c h g e k e nn z e i chn e t , dass der Schalter ein die Zweidrahtleitung (2) unterbrechender Öffner (13) ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadur c h g e k e nn z e i chn e t , dass parallel zu dem Öffner (13) ein Widerstand (14) oder eine Zenerdiode (15) liegt.
6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Detektoreinrichtung (5) den Strom durch die Zweidrahtleitung (2) detektiert .
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a du r c h g e k e nn z e i chn e t , dass die Detektoreinrichtung (12; die Spannung an der Zweidrahtleitung (2) detektiert.
8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e nn z e i chn e t , dass das Signal ein 4 ... 20 mA-Signal ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a du r c h g e k e nn z e i c h n e t , dass die Zweidrahtleitung ein
Zweidrahtleitungs-Bus ist.
10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a du r ch g e k e nn z e i chn e t , dass die periphere Einheit (1) ein Messumformer ist.
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