WO2012034857A1 - System mit zumindest einer energie-sendeantenne und zumindest einem feldgerät - Google Patents

System mit zumindest einer energie-sendeantenne und zumindest einem feldgerät Download PDF

Info

Publication number
WO2012034857A1
WO2012034857A1 PCT/EP2011/064988 EP2011064988W WO2012034857A1 WO 2012034857 A1 WO2012034857 A1 WO 2012034857A1 EP 2011064988 W EP2011064988 W EP 2011064988W WO 2012034857 A1 WO2012034857 A1 WO 2012034857A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy
antenna
field device
transmitting antenna
field devices
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/064988
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Grozinger
Peter KLÖFER
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 WO2012034857A1 publication Critical patent/WO2012034857A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/08—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication
    • G01L19/086—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication for remote indication
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2215/00—Details concerning sensor power supply
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture
    • H04Q2209/43—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture using wireless personal area networks [WPAN], e.g. 802.15, 802.15.1, 802.15.4, Bluetooth or ZigBee
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/80—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device
    • H04Q2209/88—Providing power supply at the sub-station

Definitions

  • the invention relates to a system having at least one energy transmitting antenna and at least one field device for determining and / or monitoring a physical or chemical process variable in a process plant.
  • Conductivity meters etc., which record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature, pH or conductivity.
  • actuators such as valves or pumps, via which the flow of a liquid in a pipe section or the level in a container can be changed.
  • field devices are all devices that are used close to the process and that provide or process process-relevant information. In connection with the invention are under
  • the higher-level control unit is used for process Control, process visualization, process monitoring and commissioning and operation of field devices and is also referred to as a configuration / management system. Programs based on parent
  • Units run independently, are for example the operating tool
  • Emerson The term 'operation of field devices' in particular the configuration and parameterization of field devices, but also the
  • the field devices in automation technology are supplied with power via lines. It is customary here for the communication and the power supply to take place either via the same lines or for the lines for the power supply to be disconnected from the communication lines.
  • the energy transmission via cable or via wired connection lines has, in addition to the advantage of low transmission losses, but also some disadvantages:
  • electromagnetic compatibility disorders arrive via the cable or the connecting line directly to the field device;
  • the field devices have no or only a very limited mobility.
  • the invention is based on the object, EMC interference in field devices of automation, in particular process automation
  • each field device at least one
  • Energy receiving antenna is assigned and that spatially spaced from the power receiving antenna, an energy transmitting antenna is provided.
  • the wireless energy transmission over greater distances from an energy transmitting antenna to an energy receiving antenna is designed by means of resonance resonant circuits with the same resonant frequency. Furthermore, the power transmitting antenna and the power receiving antenna are so
  • the field device or the field devices are supplied with energy continuously or at predetermined time intervals.
  • the invention has the advantage that automatically by the spatial separation and a climatic
  • the technology underlying the energy transmitting antenna and the energy receiving antenna is the WREL technology "Wireless Resonant Energy Link”. With this wireless
  • a WREL receiver can pick up energy from a magnetic field with a wire coil when it is being emitted by a transmitter via a wire coil of the appropriate frequency.
  • the size of the WREL receiver determines exactly the desired current and voltage.
  • the resonance frequencies of the resonance resonant circuits of the transmitting antennas and the receiving antennas must be coordinated.
  • the resonance frequencies of the resonance resonant circuits are in the megahertz range in order to radiate as little energy as possible into the environment or to influence this environment.
  • the WREL transmitting antenna always emits only as much energy as from the
  • Reception antenna is requested. Within the response range of the transmit antenna, the position of the receive antenna can be changed without sacrificing the quality of the energy transfer.
  • a similar technique of energy transfer is shown, for example, in the publication "Witricity Wireless Energy Transfer", Rico Zanchetti & Luca Costa, HTW Chur, Switzerland.
  • An advantageous embodiment of the system according to the invention provides that the at least one field device is arranged with the at least one energy receiving antenna in the hazardous area. This is also possible without any problems, because as I said only so much energy from the
  • a preferred embodiment of the system according to the invention provides a higher-level control unit, which is arranged outside the hazardous area.
  • the higher-level control unit is, for example, a PLC, a programmable logic controller, or a PCS, a process control system.
  • the energy transmission antenna is assigned to the control unit, in particular it is integrated in the control unit.
  • the energy transmitting antenna outside the control unit in the hazardous area or in its immediate vicinity is arranged.
  • a preferred development of the system according to the invention provides that a plurality of field devices can be supplied with energy by means of the superordinate energy transmission antenna.
  • the energy transmitting antenna radiates the energy with the frequency, which are then selectively received by the correspondingly designed energy receiving antennas, which are assigned to the individual field devices, and used for the energy supply of the corresponding field device.
  • the communication between the higher-level control unit and the field device via a wireless connection (W-LAN, BlueTooth, GSM / GPRS modem ..) or wired.
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • FIG. 1 shows an embodiment of the system 1 according to the invention.
  • the system 1 comprises at least one energy transmission antenna 3 and at least one field device 2.
  • the field device 2 is preferably used for
  • the field device 2 is associated with an energy receiving antenna 4.
  • the power transmitting antenna 3 and the power receiving antenna 4 are spaced apart from each other.
  • the energy transmission antenna 3 and the energy reception antenna 4 are coordinated so that the energy transmitted to the field device 2 is sufficient to supply the field device 2 with energy.
  • the power supply takes place either continuously or at predetermined time intervals.
  • the data transmission between the higher-level control unit 5 and the field device takes place via a
  • the maximum energy transmitted to the field device 2 is defined via the design and dimensioning of the energy receiving antenna 4, it is easily possible to arrange the field device 2 with the energy receiving antenna 4 in the potentially explosive area.
  • the energy transmission antenna 3 is assigned to the higher-level control unit 5.
  • the energy transmission antenna 3 is integrated in the higher-level control unit 5.
  • the energy transmission antenna 3 which is either assigned to the higher-level control unit 5 or configured as a separate unit, simultaneously supplies a plurality of field devices 2 with energy.
  • each of the field devices 2 is associated with an energy receiving antenna 4, wherein the individual energy receiving antennas 4 a have corresponding reception frequency. This makes it possible that the field devices 2 targeted by the power transmitting antenna 3 on the
  • corresponding resonant frequency can be supplied with energy.
  • control unit 5 the energy transmission antenna or the power transmission antennas operate clocked, so that the energy in
  • each of the field devices 2 has an energy store, e.g. a battery is assigned. This is the
  • the wireless energy transmission is two or more coupled resonance coils.
  • one of the coils represents the energy source or the energy transmitter and the other coil or the other coils represent the energy sink / energy sinks or the
  • the transmitter coil is preferably fed with a high-frequency AC voltage in the order of 10 MHz.
  • Receiver coils which are at a suitable distance from the transmit coil and which have the corresponding resonant frequency can receive energy from the transmit coil. In this case, only as much energy is transmitted as is currently required by the receiver coil. At receiver coils whose resonant frequency does not match the transmission frequency of the transmitting coil, no energy is transmitted.
  • the position of a field device can be arbitrarily changed, which

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) mit zumindest einer Energie-Sendeantenne (3) und zumindest einem Feldgerät (2) zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße in einer Prozessanlage, wobei zumindest eine Energie-Empfangsantenne (4) jedem Feldgerät (2) zugeordnet ist, wobei die zumindest eine Energie-Sendeantenne (3) und die Energie-Empfangsantenne (4) bzw. die Energie-Empfangsantennen räumlich voneinander beabstandet sind, und wobei die zumindest eine Energie-Sendeantenne (3) so ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass sie das Feldgerät (2) bzw. die Feldgeräte kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen mit Energie versorgt.

Description

System mit zumindest einer Energie-Sendeantenne
und zumindest einem Feldgerät
Die Erfindung betrifft ein System mit zumindest einer Energie-Sendeantenne und zumindest einem Feldgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße in einer Prozessanlage.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessauto- matisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise
Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und
Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte,
Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter
Feldgeräten also insbesondere auch Remote I/Os, Funkadapter bzw.
allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
In modernen Prozessanlagen erfolgt die Kommunikation zwischen zumindest einer übergeordneten Steuereinheit und den Feldgeräten in der Regel über ein Bussystem, wie beispielsweise Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART®. Die Bussysteme können sowohl drahtgebunden als auch drahtlos ausgestaltet sein. Die übergeordnete Steuereinheit dient zur Prozess- Steuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und Bedienung der Feldgeräte und wird auch als Konfigurier- /Managementsystem bezeichnet. Programme, die auf übergeordneten
Einheiten eigenständig ablaufen, sind beispielsweise das Bedientool
FieldCare der Firmengruppe Endress+Hauser, das Bedientool Pactware, das Bedientool AMS von Fisher-Rosemount oder das Bedientool PDM von
Siemens. Bedientools, die in Leitsystem-Anwendungen integriert sind, sind das PCS7 von Siemens, das Symphony von ABB und das Delta V von
Emerson. Unter dem Begriff 'Bedienen von Feldgeräten' wird insbesondere das Konfigurieren und Parametrieren von Feldgeräten, aber auch die
Diagnose zwecks frühzeitiger Erkennung von Fehlern an den Feldgeräten oder im Prozess verstanden.
Standardmäßig werden die Feldgeräte in der Automatisierungstechnik über Leitungen mit Energie versorgt. Hierbei ist es üblich, dass die Kommunikation und die Energieversorgung entweder über dieselben Leitungen erfolgen, oder dass die Leitungen zur Energieversorgung von den Kommunikationsleitungen getrennt sind. Die Energieübertragung über Kabel bzw. über drahtgebundene Verbindungsleitungen hat neben dem Vorteil der geringen Übertragungs- Verluste aber auch einige Nachteile:
- Leitungsgebundene EMV-Störungen (leitungsgebundene
elektromagnetische Verträglichkeit-Störungen) gelangen über das Kabel bzw. die Verbindungsleitung direkt zum Feldgerät;
- Die Energie ist durch Ex-Barrieren zwischen den Baugruppen
begrenzt, da Kontaktstellen an Luft vorhanden sind;
- Die Feldgeräte weisen keine oder nur eine sehr begrenzte Mobilität auf. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, EMV-Störungen bei Feldgeräten der Automatisierung, insbesondere der Prozessautomatisierung
auszuschließen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jedem Feldgerät zumindest eine
Energie-Empfangsantenne zugeordnet ist und dass räumlich beabstandet von der Energie-Empfangsantenne eine Energie-Sendeantenne vorgesehen ist. Die drahtlose Energieübertragung über größere Distanzen von einer Energie- Sendeantenne zu einer Energie-Empfangsantenne ist mittels Resonanz- Schwingkreisen mit gleicher Resonanzfrequenz ausgestaltet. Weiterhin sind die Energie-Sendeantenne und die Energie-Empfangsantenne so
ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass das Feldgerät bzw. die Feldgeräte kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen mit Energie versorgt werden.
Die zuvor genannten Nachteile einer leitungsgebundenen
Energieübertragung werden durch die erfindungsgemäße Lösung umgangen. Erfindungsgemäß werden leitungsgebundene EMV-Störungen komplett ausgeschaltet. Sehr vorteilhaft ist darüber hinaus, dass bei den Feldgeräten die Leistungs-versorgung komplett und galvanisch von der Sensorelektronik getrennt ist. Dies erleichtert und vereinfacht den Einsatz im
explosionsgefährdeten Bereich, da leistungsverbrauchende Ex-Begrenzungen eingespart werden können. Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, dass durch die räumliche Trennung automatisch auch eine klimatische
Entkopplung erreicht wird.
Bevorzugt kommt als die der Energie-Sendeantenne und der Energie- Empfangsantenne zugrunde liegende Technologie die WREL Technik "Wireless Resonant Energy Link" zum Einsatz. Mit dieser drahtlosen
Energieübertragung per Resonanz ist es möglich, auch über größere
Distanzen ,ζ.Β. von einem bis zwei Meter, Energie von einer Energie- Sendeantenne zu einer Energie-Empfangsantenne zu übertragen. Das Grundprinzip der WREL Technologie beruht auf dem Phänomen der
Resonanz: Ein WREL Empfänger kann mit einer Drahtspule aus einem Magnetfeld Energie aufnehmen, wenn sie von einem Sender über eine Drahtspule mit der entsprechenden Frequenz ausgestrahlt wird. Hierbei bestimmt der WREL Empfänger durch seine Größe exakt die gewünschte Stromstärke und Spannung. Mittels einer induktive Ankopplung zweier Resonanz-Schwingkreise aus einer Antennenkapazität und einer Koppelspule über ein gemeinsames Magnetfeld kann sehr effizient Energie übertragen werden. Hierzu müssen die Resonanzfrequenzen der Resonanz- Schwingkreise der Sendeantennen und der Empfangsantennen aufeinander abgestimmt sein. Die Resonanzfrequenzen der Resonanz-Schwingkreise liegen im Mega-Hertz-Bereich um möglichst wenig Energie in die Umgebung abzustrahlen oder diese Umgebung zu beeinflussen. Weiterhin strahlt die WREL Sendeantenne stets nur so viel Energie aus, wie von der
Empfangsantenne angefordert wird. Innerhalb des Ansprechbereichs der Sendeantenne kann die Position der Empfangsantenne geändert werden, ohne dass die Güte der Energieübertragung dadurch leidet. Eine ähnliche Technik der Energieübertragung ist beispielsweise in der Veröffentlichung „Witricity-Drahtlose Energieübertragung", Rico Zanchetti & Luca Costa, HTW Chur, Schweiz, gezeigt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das zumindest ein Feldgerät mit der zumindest einen Energie- Empfangsantenne im explosionsgefährdeten Bereich angeordnet ist. Auch dies ist problemlos möglich, da wie gesagt nur soviel Energie von der
Energie-Sendeantenne in den explosionsgefährdeten Bereich zu dem
Feldgerät übersandt wird, wie von dem entsprechend dimensionierten
Feldgerät benötigt wird. Das Ex-Gerät ist so ausgelegt, dass sein Einsatz im explosions-gefährdeten Bereich möglich ist. Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht eine übergeordnete Steuereinheit vor, die außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs angeordnet ist. Bei der übergeordneten Steuereinheit handelt es sich beispielsweise um eine SPS, eine speicherprogrammierbare Steuerung, oder eine PCS, ein Prozessieitsystem. In einer ersten Ausführungsform ist die Energie-Sendeantenne der Steuereinheit zugeordnet, insbesondere ist sie in der Steuereinheit integriert. Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Energie- Sendeantenne außerhalb der Steuereinheit im explosionsgefährdeten Bereichs bzw. in dessen unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass mittels der übergeordneten Energie-Sendeantenne eine Vielzahl von Feldgeräten mit Energie versorgt werden können. Hierzu strahlt die Energie- Sendeantenne die Energie mit der Frequenz ab, die dann gezielt von den entsprechend ausgestalteten Energie-Empfangsantennen, die den einzelnen Feldgeräten zugeordnet sind, empfangen und für die Energieversorgung des entsprechenden Feldgeräts genutzt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Kommunikation zwischen der übergeordneten Steuereinheit und dem Feldgerät über eine Funkverbindung (W-LAN, BlueTooth, GSM/GPRS-Modem ..) oder drahtgebunden erfolgt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur Fig. 1 näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems 1 . Das System 1 besteht zumindest aus einer Energie-Sendeantenne 3 und zumindest einem Feldgerät 2. Das Feldgerät 2 dient bevorzugt zur
Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße in einer Prozessanlage. Eine ausführliche Definition des Begriffs Feldgeräts findet sich in der Beschreibungseinleitung der
vorliegenden Patentanmeldung. Im Prinzip kann jede in der Automatisierungsanlage befindliche Komponente erfindungsgemäß, ohne Verbindungsleitungen einzusetzen, mit Energie versorgt werden.
Dem Feldgerät 2 ist eine Energie-Empfangsantenne 4 zugeordnet. Die Energie-Sendeantenne 3 und die Energie-Empfangsantenne 4 sind räumlich voneinander beabstandet. Die Energie-Sendeantenne 3 und die Energie- Empfangsantenne 4 sind so aufeinander abgestimmt, dass die zum Feldgerät 2 übertragene Energie ausreicht, das Feldgerät 2 mit Energie zu versorgen. Die Energieversorgung erfolgt entweder kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Datenübertragung zwischen der übergeordneten Steuereinheit 5 und dem Feldgerät über eine
Funkverbindung 6. Alternativ ist auch eine leitungsgebundene
Datenübertragung möglich.
Da über die Auslegung und Dimensionierung der Energie-Empfangsantenne 4 die maximal zum Feldgerät 2 übertragene Energie definiert ist, ist es problemlos möglich, das Feldgerät 2 mit der Energie-Empfangsantenne 4 im explosionsgefährdeten Bereichs anzuordnen.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Energie-Sendeantenne 3 der übergeordneten Steuereinheit 5 zugeordnet ist. Insbesondere ist die Energie- Sendeantenne 3 in der übergeordneten Steuereinheit 5 integriert.
Als besonders vorteilhaft wird es in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen System 1 angesehen, wenn die Energie-Sendeantenne 3, die entweder der übergeordneten Steuereinheit 5 zugeordnet oder die als separate Einheit ausgestaltet ist, eine Vielzahl von Feldgeräten 2 gleichzeitig mit Energie versorgt. Hierzu ist jedem der Feldgeräte 2 eine Energie-Empfangsantenne 4 zugeordnet, wobei die einzelnen Energie-Empfangsantennen 4 eine entsprechende Empfangsfrequenz aufweisen. Hierdurch ist es möglich, dass die Feldgeräte 2 gezielt von der Energie-Sendeantenne 3 über die
entsprechende Resonanzfrequenz mit Energie versorgt werden können.
Darüber hinaus kann die Steuereinheit 5 die Energie-Sendeantenne bzw. die Energie-Sendeantennen getaktet betreiben, so dass die Energie in
Abhängigkeit von dem jeweiligen aktuellen Bedarf der Feldgeräte 2 in der Automatisierungsanlage zur Verfügung gestellt werden kann.
Als vorteilhaft wird es darüber hinaus angesehen, wenn jedem der Feldgeräte 2 ein Energiespeicher, z.B. ein Akku zugeordnet ist. Hierdurch ist die
Energieversorgung auch dann noch gewährleistet, wenn aus irgendeinem Grund die Energieversorgung gestört ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Energieversorgung auf der Funkstrecke durch einen Störer, z.B. einen Stapler oder dergleichen, kurzzeitig abgeschattet wird.
Bei der drahtlosen Energieübertragung handelt es sich um zwei oder um mehrere gekoppelte Resonanzspulen. Hierbei stellt eine der Spulen die Energiequelle bzw. den Energiesender dar und die andere Spule bzw. die anderen Spulen stellen die Energiesenke/Energiesenken bzw. den
Energieempfänger/die Energieempfänger dar. Die Sendespule wird bevorzugt mit einer hochfrequenten Wechselspannung in der Größenordnung von 10 MHz gespeist. Empfängerspulen, die sich in einer geeigneten Distanz zu der Sendespule befinden und die die entsprechende Resonanzfrequenz haben, können Energie aus der Sendespule empfangen. Hierbei wird stets nur soviel Energie übertragen, wie von der Empfängerspule aktuell benötigt wird. An Empfängerspulen, deren Resonanzfrequenz nicht zur Sendefrequenz der Sendespule passt, wird keine Energie übertragen.
Das erfindungsgemäße System weist die folgenden Vorteile auf:
- Leitungsgebundene EMV-Störungen werden eliminiert; Eine durch Ex-Barrieren verursachte Energiebegrenzung entfällt;
Innerhalb des Ansprechbereichs der Energie-Sendeantenne kann di Position eines Feldgeräts beliebig verändert werden, was
insbesondere bei mobil eingesetzten Feldgeräten von erheblichem Vorteil ist.

Claims

Patentansprüche
1 . System (1 ) mit zumindest einer Energie-Sendeantenne (3) und zumindest einem Feldgerät (2) zur Bestimmung und/oder Überwachung einer
physikalischen oder chemischen Prozessgröße in einer Prozessanlage, wobei zumindest eine Energie-Empfangsantenne (4) jedem Feldgerät (2) zugeordnet ist, wobei die zumindest eine Energie-Sendeantenne (3) und die Energie- Empfangsantenne (4) bzw. die Energie-Empfangsantennen räumlich voneinander beabstandet sind, wobei eine drahtlosen Energieübertragung mittels Resonanz-Schwingkreisen über größere Distanzen von einer Energie- Sendeantenne (3) zu einer Energie-Empfangsantenne (4) ausgestaltet ist, wobei der Resonanz-Schwingkreis der Empfangsantenne (4) und der
Resonanz-Schwingkreis der Sendeantenne (3) so ausgestaltet und
angeordnet sind, dass beide die gleiche Resonanzfrequenz aufweisen, und wobei die zumindest eine Energie-Sendeantenne (3) so ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass sie das Feldgerät (2) bzw. die Feldgeräte kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen mit Energie versorgt.
2. System nach Anspruch 1 ,
wobei das zumindest ein Feldgerät (2) mit der zumindest einen Energie- Empfangsantenne (4) im explosionsgefährdeten Bereich angeordnet ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2,
wobei eine übergeordnete Steuereinheit (5) vorgesehen ist, die außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs vorgesehen ist, und wobei die Energie- Sendeantenne (3) der übergeordneten Steuereinheit (5) zugeordnet ist.
4. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Feldgeräte, wobei über die übergeordnete Energie-Sendeantenne (3) eine Vielzahl von
Feldgeräten (2) mit Energie versorgt werden.
5. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 4,
wobei jedem der Feldgeräte (2) eine Energie-Empfangsantenne (4) zugeordnet ist, wobei die einzelnen Energie-Empfangsantennen (4) eine entsprechende Empfangsfrequenz aufweisen, so dass die Feldgeräte (2) gezielt von der Energie-Sendeantenne (3) über die entsprechenden unterschiedlichen Frequenzen mit Energie versorgbar sind.
6. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikation zwischen der übergeordneten Steuereinheit (5) und dem Feldgerät (2) über eine Funkverbindung (6) oder drahtgebunden erfolgt.
PCT/EP2011/064988 2010-09-16 2011-08-31 System mit zumindest einer energie-sendeantenne und zumindest einem feldgerät WO2012034857A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010040865.4 2010-09-16
DE102010040865A DE102010040865A1 (de) 2010-09-16 2010-09-16 System mit zumindest einer Energie-Sendeantenne und zumindest einem Feldgerät

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012034857A1 true WO2012034857A1 (de) 2012-03-22

Family

ID=44583004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/064988 WO2012034857A1 (de) 2010-09-16 2011-08-31 System mit zumindest einer energie-sendeantenne und zumindest einem feldgerät

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010040865A1 (de)
WO (1) WO2012034857A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108020357A (zh) * 2018-02-02 2018-05-11 马鞍山市亿格仪表有限公司 一种基于蓝牙传输的压力表
EP3347998A4 (de) * 2015-09-11 2019-05-08 Fluid Handling LLC. Kombiniertes trenn- und rückschlagventil mit integrierter durchflussraten-, druck- und/oder temperaturmessung mit drahtloser leistung

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013011352A1 (de) * 2013-06-13 2014-12-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Energieversorgungssystem
CN104810936A (zh) * 2015-05-14 2015-07-29 哈尔滨工业大学 用于管道内负载的无线供电装置
DE202016101181U1 (de) * 2016-03-04 2017-06-07 Ipek International Gmbh Rohrinspektions- und/oder Wartungseinrichtung
DE102017110597A1 (de) 2017-05-16 2018-11-22 Endress+Hauser SE+Co. KG Feldgerät der Automatisierungstechnik
DE102017112972A1 (de) * 2017-06-13 2018-12-13 Endress+Hauser SE+Co. KG Feldgerät der Automatisierungstechnik
US11976955B2 (en) 2018-09-21 2024-05-07 Ecolab Usa Inc. Portable fluid level monitoring device and method
DE102020112982A1 (de) 2020-05-13 2021-11-18 Voss Fluid Gmbh Verbindungsstutzen für fluidführende Leitungssysteme

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20107113U1 (de) * 2001-04-25 2001-07-05 Abb Patent Gmbh Einrichtung zur Energieversorgung von Feldgeräten
WO2007008646A2 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 Massachusetts Institute Of Technology Wireless non-radiative energy transfer
US20070021140A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Keyes Marion A Iv Wireless power transmission systems and methods
US20070114422A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-24 Lockheed Martin Corporation System to monitor the health of a structure, sensor nodes, program product, and related methods
EP2048482A1 (de) * 2008-06-11 2009-04-15 Kamstrup A/S Verbrauchsmesser mit drahtloser Stromschnittstelle
EP2151907A2 (de) * 2008-08-05 2010-02-10 Broadcom Corporation Integrierter drahtloser Resonanzleistungsladungs- und Kommunikationskanal

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2018549A (en) * 1978-03-17 1979-10-17 Redding R J Improvements in and relating to remote indicating
DE202006020838U1 (de) * 2006-03-29 2010-06-24 Abb Ag Einrichtung zur Energieversorgung von Feldgeräten

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20107113U1 (de) * 2001-04-25 2001-07-05 Abb Patent Gmbh Einrichtung zur Energieversorgung von Feldgeräten
WO2007008646A2 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 Massachusetts Institute Of Technology Wireless non-radiative energy transfer
US20070021140A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Keyes Marion A Iv Wireless power transmission systems and methods
US20070114422A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-24 Lockheed Martin Corporation System to monitor the health of a structure, sensor nodes, program product, and related methods
EP2048482A1 (de) * 2008-06-11 2009-04-15 Kamstrup A/S Verbrauchsmesser mit drahtloser Stromschnittstelle
EP2151907A2 (de) * 2008-08-05 2010-02-10 Broadcom Corporation Integrierter drahtloser Resonanzleistungsladungs- und Kommunikationskanal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3347998A4 (de) * 2015-09-11 2019-05-08 Fluid Handling LLC. Kombiniertes trenn- und rückschlagventil mit integrierter durchflussraten-, druck- und/oder temperaturmessung mit drahtloser leistung
CN108020357A (zh) * 2018-02-02 2018-05-11 马鞍山市亿格仪表有限公司 一种基于蓝牙传输的压力表

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010040865A1 (de) 2012-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012034857A1 (de) System mit zumindest einer energie-sendeantenne und zumindest einem feldgerät
WO2012034859A1 (de) Feldgerät zur bestimmung und/oder überwachung einer chemischen oder physikalischen prozessgrösse in der automatisierungstechnik
EP2984530B1 (de) Messumformerspeisegerät mit abschaltbarer funkschnittstelle
DE10309886A1 (de) Anfügesystem und anfügefähige Geräte zur Datengewinnung, Analyse und Steuerung
DE102011082002A1 (de) Verfahren sowie System zur drahtlosen Datenübertragung
DE102017124892A1 (de) Einrichtung und Verfahren zum kommunikativen Koppeln von Feldvorrichtungen mit Steuerungen in einem Prozesssteuerungssystem unter Verwendung einer verteilten Marshaling-Architektur
EP2828714B1 (de) Verfahren zum drahtlosen bedienen eines feldgerätes
WO2014177485A1 (de) Elektrisches interfacemodul
WO2017202675A1 (de) Funkadapter für ein feldgerät mit einer antenne für zwei kommunikationsstandards
EP3529672B1 (de) Verfahren, kommunikationsmodul und system zur übermittlung von diagnosedaten eines feldgeräts in einer anlage der prozessautomatisierung
DE102019118712A1 (de) Feldgerät und Gegenstelle
DE102018131685A1 (de) Feldgeräteadapter zur drahtlosen Datenübertragung
WO2016046352A1 (de) System mit aneinander-reihbaren elektronikmodulen
EP4248283A1 (de) Anzeige- und/oder bedienmodul
WO2018108376A1 (de) Verfahren zur applikationsspezifischen einstellung eines feldgeräts
WO2009068198A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur drahtlosen vernetzung von geräten der automatisierungstechnik
DE102010043031A1 (de) Funk-Feldgerät
EP1845196A1 (de) Strassenfertiger
EP3821308A1 (de) Klemmenmodul, ein kopfmodul und ein system zur erhebung von daten aus einer anlage der automatisierungstechnik
WO2018192893A1 (de) Vorrichtung zur kontaktlosen induktiven energieübertragung und verfahren zum betreiben der vorrichtung
DE102020130622B4 (de) Messgerät zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld
WO2019034336A1 (de) Drahtlosadapter und system
WO2023104493A1 (de) Feldgerät
DE10032868A1 (de) System, insbesondere Automatisierungssystem, mit drahtloser Kommunikation zwischen einer Basisstation und mehreren Sensoren und Aktor/Basisstation hierzu
DE102021118261A1 (de) Sensorsystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11754352

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11754352

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1