WO2009146718A1 - Field device for process instrumentation and operating method - Google Patents
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- WO2009146718A1 WO2009146718A1 PCT/EP2008/004421 EP2008004421W WO2009146718A1 WO 2009146718 A1 WO2009146718 A1 WO 2009146718A1 EP 2008004421 W EP2008004421 W EP 2008004421W WO 2009146718 A1 WO2009146718 A1 WO 2009146718A1
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- F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
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Definitions
- the invention relates to a field instrument for process instrumentation with an input port for supplying a medium to a pneumatic drive means, an outlet for discharging the medium from the pneumatic drive means, wherein the pneumatic drive means is adjustable by means of the supplied medium.
- An electropneumatic positioner for a pneumatic drive is known from EP 0 917 675 B1, which is provided as a field device for process instrumentation for use in an automation system. From a process controller or control system, the positioner is given a setpoint via an analogue 4 to 20 mA interface; the positioner then forces a position corresponding to this desired value on the drive. For this purpose, a control and evaluation device is present in the positioner. The electrical energy required for their operation is derived in the positioner from the 4 to 20 mA signal of the interface. Via a connection, pneumatic auxiliary power can be fed to the pneumatic drive for its actuation. The derivation of the required electrical energy from the 4 to 20 mA signal alone has the disadvantage that only a very limited amount of energy is available for the operation of the electronic circuit parts of the positioner. This problem of electrical power supply is the greater when using wirelessly communicating field devices.
- a generator for generating electrical operating energy which has an electromechanical converter.
- An electromechanical converter is understood as meaning a component by means of which mechanical energy can be converted into electrical energy, for example an electrical, electrostrictive or magnetostrictive element or an electromagnetic induction coil.
- the voltage generated by the converter is rectified by a rectifier circuit and then forwarded to a voltage converter. This ensures that a substantially constant voltage is available for supplying electronic components of the field device.
- Energy used in the adjustment of the drive means is used in an energy-saving and efficient manner, because the medium only becomes available to the energy source after completion of the work on the drive means.
- Converting agent for conversion in the discharged medium contained residual energy is supplied. This provides a field device which optimally bypasses supplied energy resources.
- the valve and control unit 4 is configured with a communication unit 10 for transmitting and receiving control data and / or process variables to a higher-level automation system. To supply energy to this communication unit 10 and the valve and setting unit 4, the valve and setting unit 4 is connected to the energy store 9 via a power supply line 11.
Abstract
The invention relates to a field device (1) for process instrumentation having an input terminal (2) for feeding a medium to a pneumatic drive means (4a), an outlet (3) for discharging the medium from the pneumatic drive means (4a), wherein the pneumatic drive means (4a) is adjustable by means of the supplied medium in order to make available an energy-efficient field device, and the outlet (3) is connected to an energy conversion means (6) for converting energy contained in the discharged medium in such a way that the discharged medium can be fed to it and electrical operating energy can be generated.
Description
Beschreibung description
Feldgerät zur Prozessinstrumentierung und Verfahren zum BetriebField instrument for process instrumentation and method of operation
Die Erfindung betrifft ein Feldgerät zur Prozessinstrumentierung mit einem Eingangsanschluss zur Zuführung eines Mediums zu einem pneumatischen Antriebsmittel, einem Ausgang zur Abführung des Mediums von dem pneumatischen Antriebsmittel, wo- bei mittels des zugeführten Mediums das pneumatische Antriebsmittel verstellbar ist.The invention relates to a field instrument for process instrumentation with an input port for supplying a medium to a pneumatic drive means, an outlet for discharging the medium from the pneumatic drive means, wherein the pneumatic drive means is adjustable by means of the supplied medium.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Feldgerätes zur Prozessinstrumentierung, wobei ein Me- dium zum Stellen eines pneumatischen Antriebsmittels über einen Eingangsanschluss an das Antriebsmittel geführt wird, dass Medium das Antriebmittel verstellt und über einen Ausgang des Antriebsmittels abgeführt wird.Furthermore, the invention relates to a method for operating a field device for process instrumentation, wherein a medium for setting a pneumatic drive means is guided via an input connection to the drive means, that medium displaces the drive means and is discharged via an output of the drive means.
Aus der EP 0 917 675 Bl ist ein elektropneumatischer Stellungsregler für einen pneumatischen Antrieb bekannt, der als Feldgerät zur Prozessinstrumentierung für den Einsatz in einer automatisierungstechnischen Anlage vorgesehen ist. Von einem Prozessregler oder Leitsystem wird dem Stellungsregler über eine analoge 4 bis 20 mA-Schnittstelle ein Sollwert vorgegeben; der Stellungsregler erzwingt am Antrieb dann eine diesem Sollwert entsprechende Stellung. Dazu ist in dem Stellungsregler eine Ansteuer- und Auswerteeinrichtung vorhanden. Die zu deren Betrieb erforderliche elektrische Energie wird im Stellungsregler aus dem 4 bis 20 mA-Signal der Schnittstelle abgeleitet. Über einen Anschluss ist dem pneumatischen Antrieb pneumatische Hilfsenergie zu seiner Betätigung zuführbar. Die Ableitung der benötigten elektrischen Energie allein aus dem 4 bis 20 mA-Signal hat den Nachteil, dass Ie- diglich eine sehr begrenzte Energiemenge zum Betrieb der elektronischen Schaltungsteile des Stellungsreglers zur Verfügung steht.
Dieses Problem der elektrischen Energieversorgung ist umso großer beim Einsatz drahtlos kommunizierender Feldgeräte.An electropneumatic positioner for a pneumatic drive is known from EP 0 917 675 B1, which is provided as a field device for process instrumentation for use in an automation system. From a process controller or control system, the positioner is given a setpoint via an analogue 4 to 20 mA interface; the positioner then forces a position corresponding to this desired value on the drive. For this purpose, a control and evaluation device is present in the positioner. The electrical energy required for their operation is derived in the positioner from the 4 to 20 mA signal of the interface. Via a connection, pneumatic auxiliary power can be fed to the pneumatic drive for its actuation. The derivation of the required electrical energy from the 4 to 20 mA signal alone has the disadvantage that only a very limited amount of energy is available for the operation of the electronic circuit parts of the positioner. This problem of electrical power supply is the greater when using wirelessly communicating field devices.
Aus der WO 01/91315 A2 ist ein Generator zur Erzeugung elek- trischer Betriebsenergie bekannt, der einen elektromechani- schen Wandler aufweist. Unter einem elektromechanischen Wandler wird eine Komponente verstanden, durch welche mechanische Energie in elektrische Energie umwandelbar ist, beispielsweise ein elektrisches, elektrostriktives oder magnetostriktives Element oder eine elektromagnetische Induktionsspule. Die vom Wandler erzeugte Spannung wird durch eine Gleichrichterschaltung gleichgerichtet und dann an einen Spannungswandler weitergeleitet. Durch diesen wird sichergestellt, dass eine im Wesentlichen konstante Spannung zur Versorgung elektronischer Komponenten des Feldgerats bereitsteht.From WO 01/91315 A2 a generator for generating electrical operating energy is known, which has an electromechanical converter. An electromechanical converter is understood as meaning a component by means of which mechanical energy can be converted into electrical energy, for example an electrical, electrostrictive or magnetostrictive element or an electromagnetic induction coil. The voltage generated by the converter is rectified by a rectifier circuit and then forwarded to a voltage converter. This ensures that a substantially constant voltage is available for supplying electronic components of the field device.
Daneben gibt es prinzipiell auch die Möglichkeit, die Energie aus der Umgebung zu gewinnen, zum Beispiel aus Licht oder Warme. Das hat jedoch den Nachteil, dass sich die Umgebungs- bedingungen andern können und beispielsweise die ausgewählte Energiequelle für einen längeren Zeitraum versiegt. Zudem ist häufig der Wirkungsgrad zu gering, um Gerate zuverlässig mit ausreichender Energie versorgen zu können.In addition, there is in principle also the possibility to gain the energy from the environment, for example from light or warmth. However, this has the disadvantage that the ambient conditions can change and, for example, the selected energy source dries up for a longer period of time. In addition, the efficiency is often too low to reliably supply devices with sufficient energy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerat zur Prozessinstrumentierung der eingangs genannten Art zu schaffen, das zu seiner Versorgung mit Betriebsenergie energiesparend betrieben werden kann.The invention has for its object to provide a field device for process instrumentation of the type mentioned, which can be operated energy-saving to its supply of operating energy.
Zur Losung dieser Aufgabe weist das neue Feldgerat der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den Unteranspruchen sind vorteilhafte Weiterbildungen beschrieben.To solve this problem, the new Feldgerat of the type mentioned in the characterizing part of claim 1 features. In the dependent claims advantageous developments are described.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die in dem Medium zurThe invention has the advantage that in the medium for
Verstellung des Antriebsmittels enthaltene Energie energiesparend und effizient genutzt wird, weil dass Medium erst nach verrichteter Arbeit an dem Antriebsmittel dem Energie-
Wandelmittel zur Wandlung in dem abgeführten Medium enthaltene Restenergie zugeführt wird. Damit wird ein Feldgerät bereitgestellt, welches optimiert mit zugefuhrten Energieressourcen umgeht.Energy used in the adjustment of the drive means is used in an energy-saving and efficient manner, because the medium only becomes available to the energy source after completion of the work on the drive means. Converting agent for conversion in the discharged medium contained residual energy is supplied. This provides a field device which optimally bypasses supplied energy resources.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Feldgerat einen Energiespeicher zur Speicherung der durch das Energiewandelmittel erzeugten elektrischen Betriebsenergie auf. Sollte beispielsweise durch zahlreiche Stellvorgange des Antriebs- mittels eine erhöhte Menge an zugefuhrten Medium bzw. zum Energiewandelmittel abgeführten Medium vorhanden sein, so kann die über das Energiewandelmittel erzeugte elektrische Betriebsenergie in dem Energiespeicher für eine spatere Verwendung zwischengespeichert werden.In an advantageous embodiment, the field device has an energy store for storing the electrical operating energy generated by the energy conversion means. If, for example, an increased amount of supplied medium or medium removed from the energy conversion medium is present due to numerous actuating processes of the drive means, then the electrical operating energy generated via the energy change means can be temporarily stored in the energy store for later use.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steht ein Zufuhrmittel mit dem Eingangsanschluss in Verbindung und ist derart zwischen dem Ausgang und dem Energiewandelmittel angeordnet, dass dem Energiewandelmittel bedarfs- weise zusätzlich zum oder anstelle des abgeführten Mediums das zugefuhrte Medium zuleitbar ist. Wird beispielsweise das Feldgerat über einen längeren Zeitraum nicht zur Durchführung von Stellvorgangen verwendet, so wird dem Feldgerat auch nicht das Medium für die Stellvorgange zugeführt und dement- sprechend auch kein Medium über den Ausgang abgeführt. In diesen Zeiten, wo keine Stellvorgange durchgeführt werden, kann somit auch keine elektrische Betriebsenergie erzeugt werden. Zur Uberbruckung dieser Zeiten und zur Sicherung der Energieversorgung ist es dabei vorteilhaft, dass über das Zu- fuhrmittel das in der Regel am Eingangsanschluss zur Verfugung stehende energiereiche Medium dem Energiewandelmittel direkt und vorzugsweise ohne Umweg über das Antriebsmittel zugeführt wird.In a further advantageous embodiment of the invention, a supply means communicates with the input port and is arranged between the output and the energy conversion means that the energy change agent is required in addition to or instead of the discharged medium, the zugefuhrte medium zuleitbar. If, for example, the field device is not used for carrying out setting processes over a relatively long period of time, then the field device is not supplied with the medium for the setting processes, and accordingly no medium is discharged via the output. In these times, where no adjusting operations are carried out, therefore, no electrical operating energy can be generated. In order to bridge these times and to secure the power supply, it is advantageous that the energetic medium usually available at the input connection is supplied to the energy conversion agent directly and preferably without detour via the drive means via the supply means.
Vorzugsweise ist das Feldgerat dabei so ausgestaltet, dass das Zufuhrmittel über eine Leistungssteuereinheit zur Steuerung der Zuleitung des zugefuhrten Mediums zu dem Energiewandelmittel steuerbar ist. Durch die Leistungssteuereinheit
kann das Feldgerät hinsichtlich der Energieerzeugung energieeffizient gesteuert werden.Preferably, the field device is configured such that the supply means is controllable via a power control unit for controlling the supply of the supplied medium to the energy conversion means. Through the power control unit For example, the field device can be energy-efficiently controlled with regard to energy production.
Weiterhin ist es bei dem erfindungsgemäßen Feldgerät vorteil- haft, wenn der Energiespeicher über eine Signalleitung mit der Leistungssteuereinheit zur Überwachung eines Speicherzustandes gekoppelt ist. Mit dieser Kopplung über eine Signalleitung zur Überwachung kann frühzeitig auf ein möglicherweise entstehendes niedriges Energieniveau im Energiespeicher reagiert werden. Die Leistungssteuereinheit wird also ein zu niedriges Energieniveau rechtzeitig feststellen und kann daraufhin das Zuführmittel ansteuern, welches dafür sorgt, dass das Energiewandelmittel mit zusätzlicher Energie bzw. mit dem zusätzlichen Medium versorgt wird, somit kann der Energie- Speicher rechtzeitig wieder aufgeladen werden.Furthermore, it is advantageous in the field device according to the invention if the energy store is coupled via a signal line to the power control unit for monitoring a memory state. With this coupling via a signal line for monitoring, it is possible to react in good time to a possibly arising low energy level in the energy store. The power control unit will therefore determine a too low energy level in good time and can then control the supply means, which ensures that the energy conversion agent is supplied with additional energy or with the additional medium, thus the energy storage can be recharged in a timely manner.
Das Feldgerät ist dabei vorteilhafter Weise mit einer Kommu- nikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit einem Automatisierungssystem ausgestattet. Mit einer drahtlosen Kommu- nikation können Kosten für die Verkabelung derartiger Feldgeräte eingespart werden und es ergeben sich neue Möglichkeiten hinsichtlich eines flexiblen Aufbaus im Anlagenbau.The field device is advantageously equipped with a communication unit for wireless communication with an automation system. With a wireless communication costs for the cabling of such field devices can be saved and there are new possibilities with regard to a flexible structure in plant construction.
Für eine weiter optimierte Energieerzeugung im Energiewandel- mittel weist das Energiewandelmittel einen Generator auf, welcher beispielsweise als eine Turbine ausgelegt ist. Das Medium kann sowohl ein flüssiges Medium als auch ein gasförmiges Medium sein oder prinzipiell ein fließbares Medium. Im Falle eines gasförmigen Mediums kann die in dem Gasstrom des Mediums enthaltene Energie mit einer Turbine auf vorteilhafte Weise in elektrische Betriebsenergie gewandelt werden.For further optimized energy production in the energy conversion medium, the energy conversion means has a generator which, for example, is designed as a turbine. The medium can be both a liquid medium and a gaseous medium or, in principle, a flowable medium. In the case of a gaseous medium, the energy contained in the gas stream of the medium can be advantageously converted by means of a turbine into electrical operating energy.
Mit dem eingangs genannten Verfahren wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass nach der Verstellung des Antriebsmittels das abgeführte Medium einem Energiewandelmittel zur Wandlung von in dem abgeführten Medium enthaltener Energie zugeleitet und elektrische Betriebsenergie für das Feldgerät erzeugt wird. Da das Medium mit der in ihr enthal-
tenen Energie die Verstellarbeit des Antriebsmittels bereits geleistet hat, kann energiesparend und mit einem erhöhten Wirkungsgrad, bezogen auf das Feldgerat, die jetzt noch in dem Medium enthaltene Restenergie zur Erzeugung von elektri- scher Betriebsenergie effizient genutzt werden.With the aforementioned method, the object mentioned above is achieved in that after the adjustment of the drive means the discharged medium is fed to an energy conversion means for the conversion of energy contained in the discharged medium and electrical operating energy is generated for the field device. Since the medium contains the Energy has already done the Verstellarbeit the drive means can be used energy-efficiently and with an increased efficiency, based on the Feldgerat, the remaining energy still contained in the medium to generate electrical operating energy efficiently.
Verfahrensgemaß ist es dabei vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Betriebsenergie in einem Energiespeicher gespeichert wird.In accordance with the method, it is advantageous if at least part of the operating energy is stored in an energy store.
Vorzugsweise wird dabei der Energiespeicher auf eine ausreichende Versorgung des Feldgerates mit Betriebsenergie mit einer Leistungssteuereinheit überwacht. Der Energiewandler speist beispielsweise die erzeugte Energie in den Energie- Speicher ein und ladt diesen, über die Leistungssteuereinheit wird der Ladevorgang überwacht und gegebenenfalls gestoppt um den Energiespeicher vor Überladung oder Zerstörung zu schützen. Das Feldgerat wird hinsichtlich der Versorgung mit elektrischer Energie und hinsichtlich des Ladevorgangs des Energiespeichers, welcher beispielsweise aus einem Akku bestehen kann, vorzugsweise über ein sogenanntes Power- Management überwacht, welches in die Leistungssteuereinheit implementierbar ist.In this case, the energy store is preferably monitored for an adequate supply of the field device with operating energy with a power control unit. The energy converter, for example, feeds the energy generated into the energy store and charges it, the charging process is monitored via the power control unit and stopped, if necessary, in order to protect the energy store against overcharging or destruction. With regard to the supply of electrical energy and with regard to the charging process of the energy store, which may for example consist of a battery, the field device is preferably monitored by a so-called power management, which can be implemented in the power control unit.
Eine weitere Optimierung der Überwachung des Feldgerätes ergibt sich, wenn bei einem bestimmbaren Speicherzustand des Energiespeichers die Leistungssteuereinheit ein Zufuhrmittel umschaltet zur separaten Zuleitung des Mediums zu dem Energiewandelmittel über den Eingangsanschluss, an dem Antriebs- mittel vorbei, und Energie unabhängig von dem abgeführten Medium im Energiewandelmittel erzeugt wird. Ist beispielsweise das Medium ein gasformiges Medium welches über beispielsweise Druckluft das Antriebsmittel des Feldgerates verstellt und das Antriebsmittel wiederum ein Ventil verstellt, so kann es vorkommen, dass in bestimmten verfahrenstechnischen Zeiten das Ventil über einen größeren Zeitraum nicht verstellt werden muss. Dies hat aber auch zur Folge, dass in diesem größeren Zeitraum keine "Abluft" an das Energiewandelmittel ge-
fuhrt werden kann. In diesem Fall konnte es vorkommen, dass der Energiespeicher im Falle eines Akkumulators unter ein bestimmtes Energieniveau fallt und somit für eine zukunftige sichere Versorgung des Feldgerates mit elektrischer Betriebs- energie nicht mehr eine Versorgungssicherheit gewahrleisten kann. Diesem Versorgungsengpass wird mit dem Steuern des Zufuhrmittels und der über eine separate Leitung zugefuhrten „ungebrauchten" Druckluft, mit welcher elektrische Energie im Energiewandelmittel erzeugbar ist, entgegengewirkt.A further optimization of the monitoring of the field device results if, in a determinable storage state of the energy store, the power control unit switches a supply means for supplying the medium separately to the energy change means via the input port past the drive means and energy independent of the discharged medium in the energy change means is produced. If, for example, the medium is a gaseous medium which, for example, displaces the drive means of the field device via compressed air and the drive means in turn adjusts a valve, it may happen that the valve does not have to be adjusted over a relatively long period of time in certain procedural times. However, this also means that there is no "exhaust air" to the energy change agent in this larger period. can be leads. In this case, it could happen that the energy storage falls in the case of a rechargeable battery below a certain energy level and thus for a future safe supply of the field device with electrical operating energy can no longer ensure security of supply. This supply bottleneck is counteracted with the control of the supply means and the "unused" compressed air supplied via a separate line, with which electrical energy can be generated in the energy conversion means.
Anhand der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:Reference to the drawing, an exemplary embodiment of the invention is shown. It shows:
FIG 1 ein Feldgerat mit Druckluftbetrieb.1 shows a Feldgerat with compressed air operation.
Als ein Feldgerat 1 zur Prozessinstrumentierung ist in FIG 1 ein pneumatischer Stellungsregler für ein Ventil dargestellt, in einer Ventil- und Stelleinheit 4 befindet sich ein Antriebsmittel 4a. Das Antriebsmittel 4a wird über einen Ein- gangsanschluss 2 pneumatisch mit Druckluft versorgt. Diese dem Antriebsmittel 4a zugefuhrte Druckluft sorgt für eine Verstellung des Ventils in der Ventil- und Stelleinheit 4. Die beispielsweise unter einem Druck von 2 bar stehende Druckluft wird dem Antriebsmittel 4a zugeführt, welches mit der in der Druckluft enthaltenen Energie verstellt werden kann. Erfindungsgemaß wird über einen Ausgang 3 die in der Druckluft enthaltene Restenergie einem Energiewandelmittel 6 zur Erzeugung von elektrischer Energie zugeführt. Die zugefuhrte „Abluft" kann über eine Austrittsoffnung 7 von dem Energiewandelmittel 6 der Umgebung zugeführt werden. Das1 shows a pneumatic positioner for a valve, in a valve and setting unit 4 there is a drive means 4a. The drive means 4a is pneumatically supplied with compressed air via an input connection 2. This supplied to the drive means 4a compressed air ensures an adjustment of the valve in the valve and actuator 4. The example, under a pressure of 2 bar standing compressed air is supplied to the drive means 4a, which can be adjusted with the energy contained in the compressed air. According to the invention, the residual energy contained in the compressed air is fed via an output 3 to an energy conversion means 6 for generating electrical energy. The supplied "exhaust air" can be supplied via an exit opening 7 of the energy conversion means 6 of the environment
Energiewandelmittel 6 ist über eine Stromleitung 14 mit einem Strommessgerat A verbunden. Das Strommessgerat A ist weiterhin über eine Ladeleitung 15 mit einem Energiespeicher 9 verbunden. Die in dem Energiewandelmittel 6 erzeugte elektrische Energie kann somit über die Stromleitung 14, das Strommessgerat A und der Ladeleitung 15 dem Energiespeicher 9 zugeführt werden. Das Strommessgerat A steht weiterhin über eine Über- wachungsleitung 16 mit einer Leistungssteuereinheit 8 in Ver-
bindung. Die Leistungssteuereinheit 8 stellt ein sogenanntes Power-Managementsystem für das Feldgerät 1 dar und überwacht eine ausreichende Energieversorgung des Feldgerätes 1 mit elektrischer Energie in dem es bei einer zu niedrigen Ener- gieversorgung Maßnahmen ergreift.Energy conversion means 6 is connected via a power line 14 with a current measuring device A. The current measuring device A is further connected via a charging line 15 with an energy storage device 9. The electrical energy generated in the energy conversion means 6 can thus be supplied to the energy store 9 via the power line 14, the current measuring device A and the charging line 15. The current measuring device A is furthermore connected via a monitoring line 16 to a power control unit 8. binding. The power control unit 8 represents a so-called power management system for the field device 1 and monitors a sufficient energy supply of the field device 1 with electrical energy in which it takes measures in case of too low energy supply.
Eine zu niedrige Energieversorgung kann beispielsweise auftreten, wenn das Feldgerät 1 in einem Automatisierungsprozess eingesetzt wird und ein Ventil steuern muss, welches eine niedrige Stell- bzw. Schaltfrequenz aufweist. Dadurch bedingt entstehen längere Zeiten in denen über den Ausgang 3 dem Energiewandelmittel 6 kein von der Ventil- und Stelleinheit 4 abgeführtes Medium, also die Abluft, zugeführt werden kann. Um diese Zeiten zu überbrücken und dennoch ausreichend Ener- gie in den Energiespeicher 9 zu laden wird über ein Zuführmittel 5, welches zwischen dem Ausgang 3 und dem Energiewandelmittel 6 angeordnet ist, dem Energiewandelmittel 6 zusätzlich zu der oder anstelle der abgeführten Druckluft über eine separate Zuleitung 20 vom Eingangsanschluss 2 die dem Feldge- rät 1 zur Verfügung stehende „frische" Druckluft zugeführt. Das Zuführmittel 5 ist dabei als ein Umschaltventil ausgestaltet, welches eine Zuführung der „frischen" Druckluft an der Ventil- und Stelleinheit 4, mittels der separaten Zuleitung 20, vorbei durch das Zuführmittel 5 in das Energiewan- delmittel 6 zur Erzeugung von zusätzlicher elektrischer Betriebsenergie in längeren Stellpausen erlaubt. Dieser Stellbzw. Schaltvorgang wird über die Leistungssteuereinheit 8 mittels einer Steuerleitung 13, welche mit dem Zuführmittel 5 verbunden ist, angestoßen.An excessively low energy supply can occur, for example, if the field device 1 is used in an automation process and has to control a valve which has a low actuating or switching frequency. As a result, longer periods occur in which the energy conversion means 6 via the output 3 no discharged from the valve and actuator 4 medium, so the exhaust air, can be supplied. In order to bridge these times and yet to charge sufficient energy into the energy storage device 9, the energy conversion means 6 is supplied via a supply means 5, which is arranged between the output 3 and the energy conversion means 6, in addition to or instead of the discharged compressed air via a separate supply line 20, the "fresh" compressed air available to the field device 1 is supplied from the input connection 2. The supply means 5 is designed as a changeover valve, which supplies the "fresh" compressed air to the valve and setting unit 4 by means of the separate supply line 20 , Passed by the supply means 5 in the energy converter means 6 for generating additional electrical operating energy in longer parking breaks allowed. This Stellbzw. Switching operation is initiated via the power control unit 8 by means of a control line 13, which is connected to the supply means 5.
Die Ventil- und Stelleinheit 4 ist mit einer Kommunikationseinheit 10 zum Senden und Empfangen von Stelldaten und/oder Prozessgrößen zu einem übergeordneten Automatisierungssystem ausgestaltet. Zur Energieversorgung dieser Kommunikationsein- heit 10 und der Ventil- und Stelleinheit 4 ist die Ventil- und Stelleinheit 4 über eine Energieversorgungsleitung 11 mit dem Energiespeicher 9 verbunden.
The valve and control unit 4 is configured with a communication unit 10 for transmitting and receiving control data and / or process variables to a higher-level automation system. To supply energy to this communication unit 10 and the valve and setting unit 4, the valve and setting unit 4 is connected to the energy store 9 via a power supply line 11.
Claims
1. Feldgerät (1) zur Prozessinstrumentierung mit einem Ein- gangsanschluss (2) zur Zuführung eines Mediums zu einem pneu- matischen Antriebsmittel (4a) , einem Ausgang (3) zur Abführung des Mediums von dem pneumatischen Antriebsmittel (4a) , wobei mittels des zugeführten Mediums das pneumatische Antriebsmittel (4a) verstellbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ausgang (3) derart mit einem Energiewandelmittel (6) zur Wandlung von in dem abgeführtem Medium enthaltener Energie in Verbindung steht, dass ihm das abgeführte Medium zu leitbar und elektrische Betriebsenergie erzeugbar ist.1. field device (1) for process instrumentation with an input port (2) for supplying a medium to a pneumatic drive means (4a), an output (3) for discharging the medium from the pneumatic drive means (4a), wherein by means of supplied medium, the pneumatic drive means (4a) is adjustable, characterized in that the output (3) in such a way with an energy conversion means (6) for the conversion of energy contained in the dissipated medium in connection, that the discharged medium to him conductive and electrical operating energy generated is.
2. Feldgerät (1) nach Anspruch 1, mit einem Energiespeicher2. Field device (1) according to claim 1, with an energy storage
(9) zur Speicherung der durch das Energiewandelmittel (6) erzeugten elektrischen Betriebsenergie.(9) for storing the electrical operating energy generated by the energy changing means (6).
3. Feldgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Zuführmit- tel (5) mit dem Eingangsanschluss (2) in Verbindung steht und derart zwischen dem Ausgang (3) und dem Energiewandelmittel (6) angeordnet ist, dass dem Energiewandelmittel (6) bedarfsweise zusätzlich zum oder anstelle des abgeführten Mediums das zugeführte Medium zu leitbar ist.3. Field device (1) according to claim 1 or 2, wherein a supply means (5) is connected to the input terminal (2) and is arranged between the output (3) and the energy conversion means (6) such that the energy conversion means ( 6), if necessary, in addition to or instead of the discharged medium, the supplied medium is too conductive.
4. Feldgerät (1) nach Anspruch 3, wobei das Zuführmittel (5) über eine Leistungsteuereinheit (8) zur Steuerung der Zuleitung des zugeführten Mediums zu dem Energiewandelmittel (6) steuerbar ist.4. field device (1) according to claim 3, wherein the supply means (5) via a power control unit (8) for controlling the supply of the supplied medium to the energy conversion means (6) is controllable.
5. Feldgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Energiespeicher (9) über eine Signalleitung (12) mit der Leistungssteuereinheit (8) zur Überwachung eines Speicherzustandes gekoppelt ist.5. Field device (1) according to one of claims 1 to 4, wherein the energy store (9) via a signal line (12) is coupled to the power control unit (8) for monitoring a memory state.
6. Feldgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Kommunikationseinheit (10) zur drahtlosen Kommunikation mit einem Automatisierungssystem. 6. Field device (1) according to one of claims 1 to 5, with a communication unit (10) for wireless communication with an automation system.
7. Feldgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Energiewandelmittel (6) einen Generator aufweist.7. field device (1) according to one of claims 1 to 6, wherein the energy conversion means (6) comprises a generator.
8. Verfahren zum Betrieb eines Feldgerätes (1) zur Prozessin- strumentierung, wobei ein Medium zum Verstellen eines pneumatischen Antriebsmittels (4a) über einen Eingangsanschluss (2) an das Antriebsmittel (4a) geführt wird, das Medium das Antriebsmittel (4a) verstellt und über ei- nen Ausgang (3) des Antriebsmittels (4a) abgeführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach der Verstellung des Antriebsmittels (4a) das abgeführte Medium einem Energiewandelmittel (6) zur Wandlung von in dem abgeführtem Medium enthaltener Energie zu geleitet und elektri- sehe Betriebsenergie für das Feldgerät (1) erzeugt wird.8. A method for operating a field device (1) for process instrumentation, wherein a medium for adjusting a pneumatic drive means (4a) via an input terminal (2) to the drive means (4a) is guided, the medium, the drive means (4a) and adjusted via an output (3) of the drive means (4a) is discharged, characterized in that after the adjustment of the drive means (4a) the discharged medium to an energy conversion means (6) for converting energy contained in the discharged medium and electrical see electrical Operating power for the field device (1) is generated.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zumindest ein Teil der Betriebsenergie in einem Energiespeicher (9) gespeichert wird.9. The method of claim 8, wherein at least a portion of the operating energy is stored in an energy store (9).
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Energiespeicher (9) auf eine ausreichende Versorgung des Feldgerätes (1) mit Betriebsenergie mit einer Leistungssteuereinheit (8) überwacht wird.10. The method of claim 9, wherein the energy store (9) is monitored for an adequate supply of the field device (1) with operating power with a power control unit (8).
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei bei einem bestimmbaren Speicherzustand des Energiespeichers (9) die Leistungssteuereinheit (8) ein Zuführmittel (5) umschaltet zur separaten Zuleitung des Mediums zu dem Energiewandelmittel (6) über den Eingangsanschluss (2), an dem Antriebsmittel (4a) vorbei, und Energie unabhängig von dem abgeführten Medium im Energiewandelmittel (6) erzeugt wird. 11. The method of claim 10, wherein in a determinable storage state of the energy store (9), the power control unit (8) switches a supply means (5) for separate supply of the medium to the energy conversion means (6) via the input terminal (2), on the drive means ( 4a), and energy is generated independently of the discharged medium in the energy conversion means (6).
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