WO2004077183A1 - Device and method for stabilising the voltage of a two-wire field bus - Google Patents

Device and method for stabilising the voltage of a two-wire field bus Download PDF

Info

Publication number
WO2004077183A1
WO2004077183A1 PCT/EP2004/001984 EP2004001984W WO2004077183A1 WO 2004077183 A1 WO2004077183 A1 WO 2004077183A1 EP 2004001984 W EP2004001984 W EP 2004001984W WO 2004077183 A1 WO2004077183 A1 WO 2004077183A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
fieldbus
wire
bus
field bus
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/001984
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Udo Grittke
Martin PFÄNDLER
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg filed Critical Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Publication of WO2004077183A1 publication Critical patent/WO2004077183A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for voltage stabilization for a two-wire fieldbus according to the preamble of claim 1 and claim 7.
  • field devices are often used to record and / or influence process variables. Examples of such field devices are level measuring devices,
  • Mass flow devices pressure measuring devices, temperature measuring devices etc., which record the corresponding process variables level, mass flow, pressure and temperature as sensors. So-called actuators are used to influence process variables.
  • These field devices are generally connected to a control / evaluation unit via a communication link.
  • a communication link One possibility for this is a point-to-point connection in which each field device is connected separately via a
  • Connection line is connected to the corresponding control unit.
  • a further possibility is provided via a fieldbus, in which each field device is connected to the fieldbus via which the connection to the control unit is made.
  • a major advantage of fieldbuses is that the wiring effort is significantly reduced.
  • HART® A frequently used point-to-point connection between field devices and a control unit is given by the HART® standard.
  • HART® In addition to analog signal transmission (4 - 20 mA), HART® also allows the transmission of digital signals.
  • the operating current of the field devices is variable in this case. It fluctuates between 4 and 20 mA depending on the signal to be transmitted.
  • HART® can also be used as a fieldbus (HART® Multidrop).
  • HART® Multidrop HART® Multidrop
  • this use is not very widespread in process automation technology, but in the area of inventory control it offers a very inexpensive solution.
  • analog communication via a 4-20 mA signal is no longer possible.
  • the communication between the field device and the evaluation unit takes place exclusively digitally with the help of an alternating current signal according to the FSK method.
  • the operating current of the field devices connected to the HART® fieldbus when used as a HART® multidrop is typically set to the value 4 mA.
  • a voltage supply unit which is followed by a communication resistor, is usually used to supply voltage to the field devices connected to the HART® fieldbus.
  • This communication resistor prevents a short circuit of the digital communication signals via the voltage supply unit.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device and a method for voltage stabilization for a two-wire fieldbus, in which a drop in the bus voltage below the permissible minimum operating voltage of the individual field devices is prevented.
  • the essential idea of the invention is to use a resistance element which can be bridged for a short time to stabilize the voltage of the two-wire fieldbus and which is triggered when the voltage supply to the fieldbus is switched on.
  • Bridging can also prevent the bus voltage from dropping below the minimum operating voltage of the connected field devices when the individual field devices connected to the fieldbus require more power during the "booting process".
  • the bridgeable resistance element it can e.g. B. is a controllable transistor that is switched briefly in the forward direction.
  • the bridgeable resistance element consists of a communication resistor and a relay contact connected in parallel to this.
  • the device additionally has a button which also enables manual triggering.
  • the two-wire fieldbus has a global communication connection unit.
  • This communication link unit enables worldwide information transfer between the field devices and a control unit (e.g. Fieldgate®, Endress + Hauser®).
  • the essential idea of the method according to the invention is to switch an additional current path when the power supply of the field bus is switched on, which prevents a voltage drop of the bus voltage below the permissible operating voltage of the field devices.
  • FIG. 1 two-wire fieldbus in a schematic representation
  • FIG. 2 two-wire field bus with the device for voltage stabilization according to the invention.
  • the fieldbus shown in FIG. 1 is a HART® fieldbus.
  • a voltage supply unit 20 (output voltage approx. 24 V) serves to supply the individual voltage to the two-wire fieldbus
  • the two-wire field bus 10 has two bus conductors L1, L2, via which the digital communication signals are transmitted in addition to the voltage or power supply of the individual field devices.
  • a computer unit 50 e.g. a personal computer PC
  • the computer unit 50 serves as an evaluation or control unit. In addition to the pure transmission of measured values from the individual field devices F1, F2 F15 to the computer unit 50, these can also be configured and parameterized from the computer unit 50. If actuators are used as field devices, they can be controlled by the control unit 50.
  • a communication resistor 100 is also arranged in the bus conductor L1, which prevents the communication signals from being short-circuited via the voltage supply unit 20.
  • FIG. 2 shows a two-wire field bus, which essentially corresponds to that of FIG. 1.
  • the latter additionally has the device for voltage stabilization 1 according to the invention, which is arranged between the voltage supply unit 20 and the two-wire fieldbus 10.
  • the two-wire fieldbus 10 is not included a PC but connected to a global communication link unit 40.
  • This global communication connection unit (Fieldgate® from Endress + Hauser®) allows e.g. B. Information exchange between two-wire field bus 10 and the Internet.
  • the field devices F1, F2, .., F15 can thus be accessed from any location.
  • HART® multidrop in combination with the device according to the invention or the method according to the invention is particularly suitable for use in the area of inventory control.
  • the device for voltage stabilization 1 also has a communication resistor 100 with a resistance value of approximately 250 ⁇ and a power value of approximately 2.5 watts. To this
  • the relay 120 is activated by control electronics 110 when the
  • the control electronics 110 also have a push button 115 for manually actuating the relay 120.
  • the bridging of the communication resistor 100 can also be triggered manually by the button 115.
  • a transistor eg FET transistor
  • This transistor would then have to be controlled by appropriately designed control electronics.
  • Two-wire field bus 10 this means a total current of 165 mA, which the voltage supply unit 20 must deliver. This would result in a voltage drop of 41.25 V on a 250 ⁇ resistor. With a maximum permissible output voltage at the voltage supply unit 20 of 45 V, this current would lead to a bus voltage U of 3.75 V.
  • the relay contact 120 is closed automatically when the voltage supply is switched on, and thus an additional current path that the
  • Communication resistor 100 bridged, switched.
  • a typical value for the bridging time is approx. 10 seconds.
  • the inventive method is that an additional current path z. B. is switched by the relay 120 when the power supply of the field bus is switched on.
  • the push button 115 can also be used to trigger a short-term manual bridging of the communication resistor 100.

Abstract

The invention relates to a device (1) for stabilising the voltage of a two-wire field bus, said device being situated between the two-wire field bus (10) and a voltage supply unit (20) and having a resistance element (100, 120) that can be temporarily by-passed. This prevents the bus voltage from dropping below the operating voltage of the field devices (F1, F2 ..... F15) that are connected to the two-wire field bus (10), when the voltage supply of the field bus (10) is activated.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Spannungsstabilisierung für einen Device and method for voltage stabilization for one
ZweidrahtfeldbusZweidrahtfeldbus
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Spannungsstabilisierung für einen Zweidrahtfeldbus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 7.The invention relates to a device and a method for voltage stabilization for a two-wire fieldbus according to the preamble of claim 1 and claim 7.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte,In process automation technology, field devices are often used to record and / or influence process variables. Examples of such field devices are level measuring devices,
Massendurchflussgeräte, Druckmessgeräte, Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Massedurchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen sogenannte Aktoren, die z. B. als Ventile den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt oder als Pumpen den Füllstand eines Mediums in einem Behälter ändern.Mass flow devices, pressure measuring devices, temperature measuring devices etc., which record the corresponding process variables level, mass flow, pressure and temperature as sensors. So-called actuators are used to influence process variables. B. as valves change the flow of a liquid in a pipe section or as pumps the level of a medium in a container.
Diese Feldgeräte sind in der Regel über eine Kommunikationsverbindung mit einer Steuer-/ Auswerteeinheit verbunden. Eine Möglichkeit hierfür ist eine Punkt-zu-Punkt Verbindung bei der jedes Feldgerät separat über eineThese field devices are generally connected to a control / evaluation unit via a communication link. One possibility for this is a point-to-point connection in which each field device is connected separately via a
Anschlussleitung mit der entsprechenden Steuereinheit verbunden ist. Eine weitere Möglichkeit ist über einen Feldbus gegeben, bei dem jedes Feldgerät an den Feldbus angeschlossen ist, über den die Verbindung mit der Steuereinheit erfolgt. Ein wesentlicher Vorteil der Feldbusse besteht darin, dass der Verkabelungsaufwand erheblich verringert wird.Connection line is connected to the corresponding control unit. A further possibility is provided via a fieldbus, in which each field device is connected to the fieldbus via which the connection to the control unit is made. A major advantage of fieldbuses is that the wiring effort is significantly reduced.
Eine häufig industriell eingesetzte Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen Feldgeräten und einer Steuereinheit ist durch den HART®-Standard gegeben. Zusätzlich zur analogen Signalübertragung (4 - 20 mA) erlaubt HART® auch die Übertragung digitaler Signale. Der Betriebsstrom der Feldgeräte ist in diesem Fall variabel. Er schwankt in Abhängigkeit des zu übertragenden Signals zwischen 4 und 20 mA.A frequently used point-to-point connection between field devices and a control unit is given by the HART® standard. In addition to analog signal transmission (4 - 20 mA), HART® also allows the transmission of digital signals. The operating current of the field devices is variable in this case. It fluctuates between 4 and 20 mA depending on the signal to be transmitted.
Neben dem Einsatz als Punkt-zu-Punkt Verbindung kann HART® auch als Feldbus ( HART® Multidrop) verwendet werden. Diese Verwendung ist jedoch in der Prozessautomatisierungstechnik nur sehr wenig verbreitet, aber im Bereich Inventory Control bietet sie eine sehr preisgünstige Lösung. Bei dieser Anwendung ist die analoge Kommunikation über ein 4-20 mA Signal nicht mehr möglich. Die Kommunikation zwischen Feldgerät und Auswerteeinheit erfolgt ausschließlich digital mit Hilfe eines alternierenden Stromsignals nach dem FSK-Verfahren.In addition to being used as a point-to-point connection, HART® can also be used as a fieldbus (HART® Multidrop). However, this use is not very widespread in process automation technology, but in the area of inventory control it offers a very inexpensive solution. In this application, analog communication via a 4-20 mA signal is no longer possible. The communication between the field device and the evaluation unit takes place exclusively digitally with the help of an alternating current signal according to the FSK method.
Der Betriebsstrom der an den HART® - Feldbus angeschlossenen Feldgerätes beim Einsatz als HART® - Multidrop ist typischerweise auf den Wert 4 mA eingestellt.The operating current of the field devices connected to the HART® fieldbus when used as a HART® multidrop is typically set to the value 4 mA.
Diese 4 mA reichen für den Normalbetrieb eines Feldgerätes aus. Beim Einschaltvorgang eines Feldgerätes, wenn die entsprechenden Software- Programme, die im Mikroprozessor des Feldgerätes ausgeführt werden und die im wesentlichen die Funktionalität des jeweiligen Feldgerätes bestimmen, in den RAM-Speicher geladen werden müssen, liegt der Betriebsstrom jedoch kurzfristig über dem Wert von 4 mA, z.B. ca. 11 mA. Gleichzeitig müssen auch verschiedene Selbsttests durchgeführt, die ebenfalls stromintensiv sind.These 4 mA are sufficient for normal operation of a field device. When a field device is switched on when the corresponding software programs, which are executed in the microprocessor of the field device and which essentially determine the functionality of the respective field device, have to be loaded into the RAM, the operating current is briefly above the value of 4 mA , e.g. approx. 11 mA. At the same time, various self-tests must also be carried out, which are also electricity-intensive.
Zur Spannungsversorgung der an den HART®-Feldbus angeschlossenen Feldgeräte, dient in der Regel eine Spannungsvorsorgungseinheit der ein Kommunikationswiderstand nachgeschaltet ist. Dieser Kommunikationswiderstand verhindert einen Kurzschluss der digitalen Kommunikationssignale über die Spannungsversorgungseinheit. Ein Problem beim Einschalten der Spannungsversorgung eines HART® - Feldbusses besteht darin, dass durch den erhöhten Strombedarf der einzelnen Feldgeräte bei deren „Bootvorgang" die Spannung am Feldbus unter die zulässige minimale Betriebsspannung der Feldgeräte sinken kann. Ist dies der Fall, so wird in jedem der angeschlossenen Feldgeräte ein Reset des entsprechenden Mikroprozessors ausgelöst und jedes Feldgerät versucht sich erneut aufzustellen.A voltage supply unit, which is followed by a communication resistor, is usually used to supply voltage to the field devices connected to the HART® fieldbus. This communication resistor prevents a short circuit of the digital communication signals via the voltage supply unit. One problem when switching on the power supply of a HART® fieldbus is that the increased current requirements of the individual field devices during their "booting" can cause the voltage on the fieldbus to drop below the permissible minimum operating voltage of the field devices. If this is the case, everyone will of the connected field devices a reset of the corresponding microprocessor is triggered and each field device tries to position itself again.
Dies hat aber zur Folge, dass einzelnen Feldgeräte entweder gar nicht oder nur stark verzögert in Betrieb genommen werden können.However, this means that individual field devices can either not be put into operation at all or can only be started up with a considerable delay.
Eine sichere Inbetriebnahme der einzelnen an den Feldbus angeschlossenen Feldgeräte ist bei den bekannten HART® - Feldbussen nicht möglich.A reliable commissioning of the individual field devices connected to the fieldbus is not possible with the known HART® fieldbuses.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Spannungsstabilisierung für einen Zweidrahtfeldbus anzugeben, bei dem ein Absinken der Busspannung unter die zulässige minimale Betriebsspannung der einzelnen Feldgeräte verhindert wird.The object of the present invention is therefore to provide a device and a method for voltage stabilization for a two-wire fieldbus, in which a drop in the bus voltage below the permissible minimum operating voltage of the individual field devices is prevented.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebene Vorrichtung bzw. durch das in Anspruch 7 angegebene Verfahren.This object is achieved by the device specified in claim 1 or by the method specified in claim 7.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, ein kurzfristig überbrückbares Widerstandselement zur Spannungsstabilisierung des Zweidrahtfeldbus einzusetzen, dass beim Einschalten der Spannungsversorgung des Feldbusses ausgelöseht wird. Durch dieThe essential idea of the invention is to use a resistance element which can be bridged for a short time to stabilize the voltage of the two-wire fieldbus and which is triggered when the voltage supply to the fieldbus is switched on. Through the
Überbrückung kann auch bei einem erhöhten Strombedarf der einzelnen an den Feldbus angeschlossenen Feldgeräte während des „Bootvorgangs" ein Absinken der Busspannung unter die minimale Betriebsspannung der angeschlossenen Feldgeräte verhindert werden. Bei dem überbrückbaren Widerstandselement kann es sich z. B. um einen ansteuerbaren Transistor handeln, der kurzfristig in Durchlassrichtung geschaltet wird.Bridging can also prevent the bus voltage from dropping below the minimum operating voltage of the connected field devices when the individual field devices connected to the fieldbus require more power during the "booting process". In the bridgeable resistance element, it can e.g. B. is a controllable transistor that is switched briefly in the forward direction.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das überbrückbare Widerstandselement aus einem Kommunikationswiderstand und einem parallel zu diesem geschalteten Relaiskontakt.In a further embodiment of the invention, the bridgeable resistance element consists of a communication resistor and a relay contact connected in parallel to this.
Zum Überbrücken des Widerstandselements weist die Vorrichtung zusätzlich einen Taster auf, der auch ein manuelles Auslösen ermöglicht.To bridge the resistance element, the device additionally has a button which also enables manual triggering.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Zweidrahtfeldbus eine globale Kommunikationsverbindungseinheit auf. Diese Kommunikationsverbindungseinheit erlaubt eine weltweite Informationsübertragung zwischen den Feldgeräten und einer Steuereinheit (z. B. Fieldgate®, Endress + Hauser®).In an advantageous embodiment of the invention, the two-wire fieldbus has a global communication connection unit. This communication link unit enables worldwide information transfer between the field devices and a control unit (e.g. Fieldgate®, Endress + Hauser®).
Die wesentliche Idee des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, beim Einschalten der Spannungsversorgung des Feldbusses einen zusätzlichen Stromweg zu schalten, der einen Spannungsabfall der Busspannung unter die zulässige Betriebsspannung der Feldgeräte verhindert.The essential idea of the method according to the invention is to switch an additional current path when the power supply of the field bus is switched on, which prevents a voltage drop of the bus voltage below the permissible operating voltage of the field devices.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Zweidrahtfeldbus in schematischer Darstellung;Fig. 1 two-wire fieldbus in a schematic representation;
Fig. 2 Zweidrahtfeld bus mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Feldbus handelt es sich um einen HART® - Feldbus. Eine Spannungsversorgungseinheit 20 (Ausgangsspannung ca. 24 V) dient zur Spannungsversorgung der einzelnen an den ZweidrahtfeldbusFig. 2 two-wire field bus with the device for voltage stabilization according to the invention. The fieldbus shown in FIG. 1 is a HART® fieldbus. A voltage supply unit 20 (output voltage approx. 24 V) serves to supply the individual voltage to the two-wire fieldbus
10 angeschlossenen Feldgeräte F1 , F2 F15. Stilisiert dargestellt sind zwei Radar-Füllstandsmessgeräte und ein Füllstandsmessgerät mit geführter Mikrowelle. Der Zweidrahtfeld bus 10 weist zwei Busleiter L1 , L2 auf, über die neben der Spannungs- bzw. Stromversorgung der einzelnen Feldgeräte auch die Übertragung der digitalen Kommunikationssignale erfolgt. Über ein Interface 30 ist eine Rechnereinheit 50 (z.B. ein Personal Computer PC) an den Zweidrahtfeldbus 10 angeschlossen. Die Rechnereinheit 50 dient als Auswerte- bzw. Steuereinheit. Neben der reinen Messwertübertragung von den einzelnen Feldgeräten F1 , F2 F15 zur Rechnereinheit 50 können diese auch von der Rechnereinheit 50 aus konfiguriert und parametriert werden. Werden Aktoren als Feldgeräte eingesetzt, so können diese von der Steuereinheit 50 angesteuert werden.10 connected field devices F1, F2 F15. Stylized, two radar level gauges and one level gauge with guided microwave are shown. The two-wire field bus 10 has two bus conductors L1, L2, via which the digital communication signals are transmitted in addition to the voltage or power supply of the individual field devices. A computer unit 50 (e.g. a personal computer PC) is connected to the two-wire fieldbus 10 via an interface 30. The computer unit 50 serves as an evaluation or control unit. In addition to the pure transmission of measured values from the individual field devices F1, F2 F15 to the computer unit 50, these can also be configured and parameterized from the computer unit 50. If actuators are used as field devices, they can be controlled by the control unit 50.
Im Busleiter L1 ist noch ein Kommunikationswiderstand 100 angeordnet, der ein Kurzschließen der Kommunikationssignale über die Spannungsversorgungseinheit 20 verhindert.A communication resistor 100 is also arranged in the bus conductor L1, which prevents the communication signals from being short-circuited via the voltage supply unit 20.
Sind mehrere Feldgeräte an den Zweidrahtfeldbus 10 angeschlossen, so kann nicht ausgeschlossen werden, dass am Kommunikationswiderstand 100 bei einem erhöhten Strombedarf der einzelnen Feldgeräte F1 , F2 ,..F15 ein zu großer Spannungsabfall erfolgt und dadurch die Busspannung am Zweidrahtfeld busses 10 unter die minimal erforderliche Betriebsspannung der einzelnen Feldgeräte fällt.If several field devices are connected to the two-wire field bus 10, it cannot be ruled out that the communication resistor 100 will cause an excessive drop in voltage when the individual field devices F1, F2,.. Operating voltage of the individual field devices drops.
Fig. 2 zeigt einen Zweidrahtfeldbus, der im wesentlichen dem von Fig. 1 entspricht. Im Unterschied zu Fig. 1 weist dieser zusätzlich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung 1 auf die zwischen der Spannungsversorgungseinheit 20 und dem Zweidrahtfeldbus 10 angeordnet ist. Darüber hinaus ist der Zweidrahtfeldbus 10 nicht mit einem PC sondern mit einer globalen Kommunikationsverbindungseinheit 40 verbunden. Diese globale Kommunikationsverbindungseinheit (Fieldgate® der Fa. Endress + Hauser®) erlaubt z. B. Informationsaustausch zwischen Zweidrahtfeld bus 10 und dem Internet. So kann von einem beliebigen Ort auf die Feldgeräte F1 , F2, ..,F15 zugegriffen werden. Besonders für die Anwendung im Bereich Inventory Control ist HART®-Multidrop in Kombination mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders geeignet.FIG. 2 shows a two-wire field bus, which essentially corresponds to that of FIG. 1. In contrast to FIG. 1, the latter additionally has the device for voltage stabilization 1 according to the invention, which is arranged between the voltage supply unit 20 and the two-wire fieldbus 10. In addition, the two-wire fieldbus 10 is not included a PC but connected to a global communication link unit 40. This global communication connection unit (Fieldgate® from Endress + Hauser®) allows e.g. B. Information exchange between two-wire field bus 10 and the Internet. The field devices F1, F2, .., F15 can thus be accessed from any location. HART® multidrop in combination with the device according to the invention or the method according to the invention is particularly suitable for use in the area of inventory control.
Hier kommt es nicht auf eine schnelle Datenübertragung an. Die Füllhöhen in großen Lagertanks ändern sich nicht im Zeitbereich von Sekunden sondern erheblich langsamer.Fast data transmission is not important here. The filling levels in large storage tanks do not change in the time range of seconds, but considerably more slowly.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung 1 weist ebenfalls einen Kommunikationswiderstand 100 mit einem Widerstandswert von ca. 250 Ω und einem Leistungswert von ca. 2,5 Watt auf. Zu diesemThe device for voltage stabilization 1 according to the invention also has a communication resistor 100 with a resistance value of approximately 250 Ω and a power value of approximately 2.5 watts. To this
Kommunikationswiderstand 100 ist ein Relaiskontakt 120 parallel geschaltet.Communication resistor 100, a relay contact 120 is connected in parallel.
Das Relais 120 wird von einer Ansteuerelektronik 110 beim Einschalten derThe relay 120 is activated by control electronics 110 when the
Spannungsversorgung automatisch angesteuert.Power supply controlled automatically.
Zur manuellen Betätigung des Relais 120 weist die Ansteuerelektronik 110 noch einen Taster 115 auf. Durch den Taster 115 kann die Überbrückung des Kommunikationswiderstands 100 auch manuell ausgelöst werden.The control electronics 110 also have a push button 115 for manually actuating the relay 120. The bridging of the communication resistor 100 can also be triggered manually by the button 115.
Anstatt des Kommunikationswiderstandes 100 mit parallel geschaltetem Relaiskontakt 120 ist als überbrückbares Widerstandselement auch ein Transistor (z. B. FET-Transistor) denkbar. Dieser Transistor müsste dann von einer entsprechend ausgebildeten Ansteuerelektronik angesteuert werden.Instead of the communication resistor 100 with a relay contact 120 connected in parallel, a transistor (eg FET transistor) is also conceivable as a resistor element that can be bridged. This transistor would then have to be controlled by appropriately designed control electronics.
Nachfolgend ist die Funktionsweise der Erfindung näher erläutert. Beim Einschalten der Spannungsversorgung des Feldbusses 10 mit Hilfe der Spannungsversorgungseinheit 20 werden in den einzelnen Feldgeräten F1 , F2 F15 die entsprechenden Startroutinen ausgelöst, die für das Laden der in den Feldgeräten abgespeicherten Software-Programme verantwortlich sind. Der gesamte Startvorgang eines Feldgerätes bis es vollständig betriebsfähig ist, dauert ca. 5-10 Sekunden. Während dieses Bootvorganges benötigen die Feldgeräte nicht den üblichen Betriebsstrom von 4 mA sondern teilweise bis zu ca. 11 mA. Bei maximal möglichen 15 Feldgeräten amThe mode of operation of the invention is explained in more detail below. When the voltage supply of the fieldbus 10 is switched on with the aid of the voltage supply unit 20, the corresponding start routines for charging are triggered in the individual field devices F1, F2, F15 of the software programs stored in the field devices are responsible. The entire starting process of a field device until it is fully operational takes approx. 5-10 seconds. During this boot process, the field devices do not need the usual operating current of 4 mA, but sometimes up to approx. 11 mA. With a maximum of 15 field devices on
Zweidrahtfeld bus 10 bedeutet dies einen Gesamtstrom von 165 mA, den die Spannungsversorgungseinheit 20 liefern muss. An einem 250 Ω Widerstand würde dies zu einem Spannungsabfall von 41 ,25 V führen. Bei einer maximal zulässigen Ausgangsspannung an der Spannungsversorgungseinheit 20 von 45 V würde dieser Strom zu einer Busspannung U von 3,75 V führen.Two-wire field bus 10, this means a total current of 165 mA, which the voltage supply unit 20 must deliver. This would result in a voltage drop of 41.25 V on a 250 Ω resistor. With a maximum permissible output voltage at the voltage supply unit 20 of 45 V, this current would lead to a bus voltage U of 3.75 V.
Um einen Spannungsabfall der Busspannung U unter die zulässige minimale Betriebsspannung der einzelnen Feldgeräte, die bei ca. 11 V liegt, am Kommunikationswiderstand 100 zu vermeiden, wird während des Einschaltens der Spannungsversorgung der Relaiskontakt 120 automatisch geschlossen und dadurch ein zusätzlicher Stromweg, der denIn order to avoid a voltage drop of the bus voltage U below the permissible minimum operating voltage of the individual field devices, which is approximately 11 V, at the communication resistor 100, the relay contact 120 is closed automatically when the voltage supply is switched on, and thus an additional current path that the
Kommunikationswiderstand 100 überbrückt, geschaltet. Ein typischer Wert für die Überbrückungszeit ist ca. 10 Sekunden.Communication resistor 100 bridged, switched. A typical value for the bridging time is approx. 10 seconds.
Nach 10 Sekunden sind alle an dem Zweidrahtfeldbus 10 angeschlossenen Feldgeräte F1 , F2 F15 betriebsbereit. Während der Überbrückung des Kommunikationswiderstands 100 ist zwar eine digitale Kommunikation über den Zweidrahtfeldbus 10 nicht möglich, da die Kommunikationssignale über die Spannungsversorgungseinheit 20 kurzgeschlossen werden würden. Eine Übertragung von Kommunikationssignale über den Zweidrahtfeldbus 10 ist aber während dieses Zeitraums nicht nötig, da die einzelnen an den Zweidrahtfeld bus angeschlossenen Feldgeräte ja erst nach ca. 10 Sekunden betriebsbereit sind.After 10 seconds, all field devices F1, F2, F15 connected to the two-wire fieldbus 10 are ready for operation. While the communication resistor 100 is bypassed, digital communication via the two-wire fieldbus 10 is not possible, since the communication signals would be short-circuited via the voltage supply unit 20. A transmission of communication signals via the two-wire field bus 10 is not necessary during this period, since the individual field devices connected to the two-wire field bus are only ready for operation after about 10 seconds.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, dass ein zusätzlicher Stromweg z. B. durch das Relais 120 bei dem Einschalten der Spannungsversorgung des Feldbusses geschaltet wird. Durch den Taster 115 kann auch ein manuelles kurzfristiges Überbrücken des Kommunikationswiderstands 100 ausgelöst werden. The inventive method is that an additional current path z. B. is switched by the relay 120 when the power supply of the field bus is switched on. The push button 115 can also be used to trigger a short-term manual bridging of the communication resistor 100.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung für ein Zweidrahtfeldbus, die zwischen dem Zweidrahtfeldbus (10) und einer Spannungsversorgungseinheit (20) angeordnet ist, wobei der1. Device for voltage stabilization for a two-wire field bus, which is arranged between the two-wire field bus (10) and a voltage supply unit (20), the
Zweidrahtfeldbus (10) zur Spannungsversorgung der an den Feldbus angeschlossenen Feldgeräte F1 , F2 , ..F15 und zur Übertragung digitaler Kommunikationssignale dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) ein kurzfristig überbrückbares Widerstandselement (100, 120) aufweist.Two-wire fieldbus (10) serves to supply voltage to the field devices F1, F2, ..F15 connected to the fieldbus and to transmit digital communication signals, characterized in that the device (1) has a resistance element (100, 120) that can be bridged for a short time.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das überbrückbare Widerstandselement (100, 120) aus einem Transistor (z. B. FET-Transistor) besteht.2. Device according to claim 1, characterized in that the bridgeable resistance element (100, 120) consists of a transistor (z. B. FET transistor).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das überbrückbare Widerstandselement (100, 120) aus einem Kommunikationswiderstand (100) und einem parallelgeschalteten Relais (120) besteht.3. Device according to claim 1, characterized in that the bridgeable resistance element (100, 120) consists of a communication resistor (100) and a parallel-connected relay (120).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Taster (115) aufweist, der ein Auslösen des überbrückbaren Widerstandselements (100, 120) ermöglicht.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a button (115) which enables the bridgeable resistance element (100, 120) to be triggered.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweidrahtfeldbus (10) nach dem HART®- Standard arbeitet.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the two-wire field bus (10) operates according to the HART® standard.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) bei einem Zweidrahtfeldbus (10) eingesetzt wird, der eine globale Kommunikationsverbindungseinheit (40,z. B. Fieldgate®, Endress+Hauser®) aufweist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device (1) in a two-wire field bus (10) is used which has a global communication link unit (40, e.g. Fieldgate®, Endress + Hauser®).
7. Verfahren zur Spannungsstabilisierung für einen Zweidrahtfeldbus, der zur Spannungsversorgung der an dem Feldbus (10) angeschlossenen7. Method for voltage stabilization for a two-wire fieldbus, which is used to supply voltage to those connected to the fieldbus (10)
Feldgeräte F1 , F2 , ..F15 und zur Übertragung digitaler Kommunikationssignale dient, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschalten der Spannungsversorgung des Feldbusses (10) kurzfristig ein zusätzlicher Stromweg geschaltet wird, der einen Spannungsabfall der Busspannung U unter die zulässige minimale Betriebsspannung der angeschlossenen Feldgeräte verhindert.Field devices F1, F2, ..F15 and for the transmission of digital communication signals, characterized in that when the power supply of the field bus (10) is switched on, an additional current path is switched for a short time, which prevents a voltage drop of the bus voltage U below the permissible minimum operating voltage of the connected field devices ,
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Stromweg mit einem Relais, das parallel zu einem Kommunikationswiderstand, der im Stromweg des8. The method according to the preceding claim, characterized in that the additional current path with a relay that is parallel to a communication resistor that is in the current path of the
Feldbusses angeordnet ist, geschaltet wird. Fieldbus is arranged, is switched.
PCT/EP2004/001984 2003-02-28 2004-02-27 Device and method for stabilising the voltage of a two-wire field bus WO2004077183A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10309125.4 2003-02-28
DE10309125.4A DE10309125B4 (en) 2003-02-28 2003-02-28 Device and method for voltage stabilization for a two-wire fieldbus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004077183A1 true WO2004077183A1 (en) 2004-09-10

Family

ID=32864048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/001984 WO2004077183A1 (en) 2003-02-28 2004-02-27 Device and method for stabilising the voltage of a two-wire field bus

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10309125B4 (en)
WO (1) WO2004077183A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007054924A1 (en) * 2007-11-15 2009-05-20 Endress + Hauser Process Solutions Ag Method for operating a field device, and communication unit and field device
WO2009154749A1 (en) * 2008-06-17 2009-12-23 Rosemount Inc. Rf adapter for field device with loop current bypass
DE102008043199A1 (en) * 2008-10-27 2010-04-29 Endress + Hauser Process Solutions Ag Self-sufficient field device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2096240A (en) * 1981-04-03 1982-10-13 Lumination Ltd Ignition systems for internal combustion engines
DE3414331A1 (en) * 1984-04-16 1985-10-17 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Circuit arrangement for increasing the volume in the case of dynamic transducers
GB2170931A (en) * 1985-02-02 1986-08-13 Ford Motor Co Driver circuit for solenoids
DE19736581A1 (en) * 1996-10-11 1998-04-23 Festo Ag & Co Field bus connector esp. for use with control system
DE10014272A1 (en) * 2000-03-22 2001-10-25 Endress Hauser Gmbh Co Method for reprogramming a field device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4468571A (en) * 1982-10-27 1984-08-28 Saft America, Inc. Standby power system
JP3175139B2 (en) * 1994-12-19 2001-06-11 横河電機株式会社 Two-wire pulse signal transmission device
WO2000079758A2 (en) * 1999-06-21 2000-12-28 Fieldbus Foundation Block-oriented control system on high speed ethernet

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2096240A (en) * 1981-04-03 1982-10-13 Lumination Ltd Ignition systems for internal combustion engines
DE3414331A1 (en) * 1984-04-16 1985-10-17 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Circuit arrangement for increasing the volume in the case of dynamic transducers
GB2170931A (en) * 1985-02-02 1986-08-13 Ford Motor Co Driver circuit for solenoids
DE19736581A1 (en) * 1996-10-11 1998-04-23 Festo Ag & Co Field bus connector esp. for use with control system
DE10014272A1 (en) * 2000-03-22 2001-10-25 Endress Hauser Gmbh Co Method for reprogramming a field device

Also Published As

Publication number Publication date
DE10309125A1 (en) 2004-09-16
DE10309125B4 (en) 2014-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008062815B4 (en) Field device for a process plant and method for supplying the field device
WO2000048157A1 (en) Measuring transducer and method for evaluating the supply to a measuring transducer
EP2370867A1 (en) Method for transferring parameter data during uploading and/or downloading of parameter settings between field devices and/or a control center
WO2003098154A1 (en) Variable field device for process automation
EP2176719B1 (en) Fieldbus unit for a two-conductor fieldbus
DE102006054996A1 (en) Method and device for influencing a heating control
DE19527174A1 (en) Non-contact proximity switch and method for programming it
DE4344866A1 (en) Control device and device for programming it
DE102009047542A1 (en) Method for the diagnosis of faulty set power supply parameters of a field device power supply module
EP2622417B1 (en) Recovery method for a device having an analogue current output for outputting a measured value or a manipulated variable
DE102018128305B4 (en) Method for the sensor-side setting of the signal type expected from the signal input of a higher-level control unit of automation technology
WO2004077183A1 (en) Device and method for stabilising the voltage of a two-wire field bus
DE3037272C2 (en) Control device for heating systems
WO2015043816A1 (en) Field device for determining and/or monitoring a process variable
DE102007012992B3 (en) Measured variable sensor for use in measured variable detection system, has capacitor storage unit laid in connection between connecting cable and sensor line, where connection of inductive component is attached over diode to storage unit
EP3602781B1 (en) Configuration switch and bus participant with such a configuration switch
EP3373085B1 (en) Circuit arrangement with multi-functional input, in particular for the control and regulation electronics of a pump unit
DE4409286C1 (en) Method detecting cause of reset in microprocessor controlled system
EP1524566B1 (en) Control method for production machine
EP3644143B1 (en) Self-paramaterisation peripheral module
EP4016206B1 (en) Sensor arrangement, control device, automation system and method for transmitting signals according to two communication standards
EP4193126A1 (en) Electronic device
EP4139753A1 (en) Automation field device
WO2023066590A1 (en) Intrinsically safe automation field device
EP4211517A1 (en) Automation field device for use in a potentially explosive area

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase