WO2019206768A1 - Ansteckbares funkmodul der automatisierungstechnik - Google Patents

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WO2019206768A1
WO2019206768A1 PCT/EP2019/059946 EP2019059946W WO2019206768A1 WO 2019206768 A1 WO2019206768 A1 WO 2019206768A1 EP 2019059946 W EP2019059946 W EP 2019059946W WO 2019206768 A1 WO2019206768 A1 WO 2019206768A1
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PCT/EP2019/059946
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Harald SCHÄUBLE
Patrice GROSPERRIN
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Endress+Hauser SE+Co. KG
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    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33192—Radio link, wireless

Definitions

  • the invention relates to a system of automation technology, an attachable radio module of automation technology and a method for wireless
  • field devices are often used which serve for the determination, optimization and / or influencing of process variables.
  • Sensors such as level gauges, flowmeters, pressure and temperature gauges, conductivity meters, etc.
  • process variables which record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature and 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 the context of the invention, field devices are thus also understood as remote I / Os (electrical interfaces), radio adapters or in general devices which are arranged on the field level.
  • two-wire field devices which are connected via a two-wire line to a higher-order unit, for example a control unit SPS, are still common in a large number of existing automation systems.
  • the two-wire field devices are designed in such a way that the measured values or control values as the main process variable communicate via the two-wire line or the two-wire cable in the form of a 4-20 mA signal, i. be transmitted.
  • modern field devices have numerous others
  • Functionalities that support the efficient and secure management of the process to be monitored. These include u. a. such functions as the self-monitoring of the field device, the storage of measured values, the generation of control signals for actuators, etc ..
  • the field devices are usually in terms of
  • Such devices are also referred to as low-power field devices. Due to the limited power available to the field device, power for individual components of the field device or components attached to the field device for short-term operation is also severely limited.
  • An example of such components connected to the field device is a radio module or radio adapter for wireless data transmission of data.
  • the radio modules are adapted to the field devices so that they never exceed a maximum allocated power requirement, wherein the power requirement is tuned to a minimum power supplied to the field device.
  • Radio module can safely transmit data at any time wirelessly.
  • the disadvantage is that the data is transmitted wirelessly with a comparatively low transmission speed, so as to save correspondingly more power. It is thus an object of the invention to adapt a radio module in such a way to a field device, that the radio module can be both permanently operated safely, and can transmit the data wirelessly with the highest possible transmission speed.
  • the object is achieved by the system of automation technology according to claim 1, the attachable radio module according to claim 3 and the method according to claim 1. 1
  • the automation system according to the invention comprises:
  • a field device with a field device electronics which is a terminal for
  • Radio module electronics with a radio antenna wherein the radio module electronics is adapted to interrogate at least a current value of the field device via the wired interfaces and adjust according to the current value of a radio interval and / or a wireless data width for wireless data transmission, so that the radio module electronics performs a performance-adjusted operating mode, in the the wireless data transmission is adapted to the power currently provided to the field device.
  • An advantageous embodiment of the system according to the invention further comprises a mobile operating unit, which is set up for wireless data transmission with the radio module.
  • the pluggable radio module according to the invention of the automation technology for wireless data transmission device comprises at least one wired interface for connection to a corresponding wired
  • wired interfaces to interrogate at least a current value of the field device and based on the current value, a radio interval and / or a wireless data width for the wireless data transmission to adapt accordingly so that the radio module electronics performs a performance-adjusted operating mode in which the wireless
  • Data transmission is adapted to the power currently provided to the field device.
  • radio module electronics is furthermore configured to execute a standard operating mode in which the radio interval and / or the wireless data transmission radio data width to a minimum operating power which is at least made available to the field device, is adjusted.
  • radio module electronics is further configured to switch between the standard operating mode and the power-adjusted operating mode, wherein the switchover from the standard operating mode to the power-adjusted mode is triggered in particular by an external action of an operator becomes.
  • the embodiment can provide that the external action requests a request
  • Radio module for wireless data transmission of an envelope of the field device comprises.
  • radio module electronics for adjusting the radio interval and / or the radio data width a table or a mathematical function is used which maps a possible power for the radio module for each current value, wherein the
  • Radio module electronics is further adapted to the radio interval and / or the
  • radio module electronics is further configured to interrogate via the wired interfaces, a terminal voltage applied to a terminal of the field device, and the wireless interval and / or the wireless data width for the wireless
  • radio module or the system provides that the table or the mathematical function depicts the possible power as a function of the different current values and corresponding terminal voltages.
  • the invention further relates to a method for wireless data transmission, in particular the wireless transmission of data of an envelope of a field device, between a mobile operating unit and an infected to the field device
  • Radio module according to one of the previously described embodiments, comprising at least the following steps:
  • Radio module and the mobile control unit are portable computing units with a radio interface for wireless data transmission.
  • all portable computing units with a radio interface for wireless data transmission come into consideration as the operating unit. Examples of
  • Operating units are mobile phones or smartphones, notebooks or tablets.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the radio module electronics also interrogate the terminal voltage applied to the terminal of the field device, and wherein the radio module electronics adjusts the radio interval and / or the wireless data width for the wireless data transmission based on the queried current value and the terminal voltage.
  • power switched mode of operation switches back and forth, wherein the switching from the standard operating mode in the power adjusted mode is triggered by an executed on the mobile control unit external action, in particular a request for transmission of an envelope by an operator.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system according to the invention
  • Figure 1 shows a schematic representation of the system according to the invention of automation technology.
  • the system has a two-wire field device 1, which comprises a preferably metallic housing 2 in that a field device electronics 4 is arranged.
  • the field device electronics 4 is designed such that these
  • the measured values are communicated as the main process variable via the two-wire line 12 analogously in the form of a 4-20 mA current signal, in that a corresponding current value of the 4-20 mA current signal is provided by the field device electronics.
  • Other data which may include, for example, parameters of the field device, are transmitted in the form of a digital two-wire signal, for example according to the HART standard.
  • the field device electronics 4 are also supplied with energy via the two-wire line or the 4-20 mA current signal. For this purpose, the field device electronics in response to a terminal voltage Uk, to the
  • the clamping voltage Uk comprises a minimum voltage value of about 10 V, so that a minimum operating power for the
  • the terminal voltage may also have a value deviating therefrom, for example a value from the range of 10-30 V.
  • the field device electronics 4 is designed such that these all functions, in particular the detection or placement of measured values, the processing of these and the transmission or setting of a corresponding current value of the 4-20 mA current signal means the minimum
  • Operating power Pmin can perform. Furthermore, the field device electronics 4 is set up such that part of the minimum operating power is permanently available for an externally connectable radio module 6 or, as it were, this part is used for the
  • Radio module is "reserved". This provided part of the minimum
  • the system further comprises a radio module 6 for wireless data transmission with a radio module electronics 8 and a wired interface 7.
  • a radio module 6 for wireless data transmission with a radio module electronics 8 and a wired interface 7.
  • the wireless module 6 for wired communication is detachably connected in terms of data to a field device interface 5 of the field device 1.
  • the radio module 6 has a radio channel 9, the radio module electronics 8 being set up to convert the data originating from the field device electronics 4 via the wired interface 5 into data corresponding to the wireless transmission, which data can then be transmitted via the radio antenna 9 and vice versa.
  • radio module electronics 8 is adapted to a
  • Radio module operating power is operable.
  • the radio module electronics 8 is set up to query at least the currently set current value I in the field device electronics 4 via the wired interfaces 5, 7 and based on at least the
  • the power-adjusted mode of operation may be configured such that the procedure for adjusting the radio interval 3a and / or the radio data width 3b at regular intervals by the radio module electronics. 8 is carried out so that the adaptation of the radio interval 3a and / or the
  • Wireless data width 3b to the field device 1 currently available power P dynamically. It goes without saying that in the event that the radio interval and / or the wireless data width is increased due to the available extra power, the wired communication via the wired interface 7 for communicating the data to be transmitted wirelessly, is adjusted accordingly.
  • radio interval 3a the interval between two active transmission or
  • Radio data width differently designated.
  • connection interval the wireless interval
  • packets per connection event the wireless data
  • a memory 15 of the radio module electronics can have a table in which specific power values for specific current values are stored. Additionally or alternatively, a mathematical function describing the relationship between the current value I and the power can be stored. In addition to querying the current value I, the radio module electronics 6 can also be set up to interrogate the value of the terminal voltage UK in the field device electronics via the wired interfaces 5, 7, so as to enable a more precise determination of the power available to the radio module. It goes without saying that in this case the stored table or the mathematical function is extended by corresponding clamping voltage values Uk.
  • the radio module electronics 8 may be further configured to execute a standard operating mode in which the
  • Radio interval 3a and / or wireless data width 3b is adapted to the field device 1 made available minimum operating power Pmin.
  • the field device 1 made available minimum operating power Pmin.
  • Radio module electronics 8 be configured to switch between the standard operating mode and the power-adjusted operating mode or switch.
  • Switching can by triggering a specific action, eg. The
  • Request for transferring a larger amount of data to be initiated may, for example, the request for transmission of an envelope 14 of the
  • Field device 1 on a mobile control unit 10 by an operator 1 1 include.
  • the external action can also be the request for a general function, such as loading or saving a configuration of the Field device (parameterization), the loading of an event logbook or similar functions.
  • the request for the transmission of the data can in this case be carried out by the operator 1 1 on the mobile operating unit 10, for example by inputting a corresponding command.

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Abstract

Ansteckbares Funkmodul der Automatisierungstechnik zur drahtlosen Datenübertragung zumindest aufweisend eine drahtgebunden Schnittstelle (7) zum Anschließen an eine entsprechende drahtgebunden Feldgeräteschnittstelle (5) eines Feldgerätes (1) und eine Funkmodulelektronik (8) mit einer Funkantenne (9), wobei die Funkmodulelektronik (8) dazu eingerichtet ist, über die drahtgebundenen Schnittstellen (5, 7) zumindest einen Stromwert (I) des Feldgerätes (1 ) abzufragen und anhand des Stromwertes (I) ein Funkintervall (3a) und/oder eine Funkdatenbreite (3b) für die drahtlose Datenübertragung entsprechend anzupassen, sodass die Funkmodulelektronik (8) einen leistungsangepassten Betriebsmodus ausführt, in dem die drahtlose Datenübertragung an die dem Feldgerät (1) aktuell zur Verfügung gestellte Leistung (P) angepasst wird.

Description

Ansteckbares Funkmodul der Automatisierungstechnik
Die Erfindung bezieht sich auf ein System der Automatisierungstechnik, ein ansteckbares Funkmodul der Automatisierungstechnik und ein Verfahren zur drahtlosen
Datenübertragung zwischen einer mobilen Bedieneinheit und einem an das Feldgerät angesteckten Funkmodul.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Bestimmung, Optimierung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur 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 auch Remote I/Os (elektrische Schnittstellen), Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
Gegenwärtig sind in einer Vielzahl der bestehenden Automatisierungsanlagen noch Zweileiterfeldgeräte gängig, die über eine Zweidrahtleitung zu einer übergeordneten Einheit, bspw. eine Steuereinheit SPS, verbunden sind. Die Zweileiterfeldgeräte sind derartig ausgebildet, dass die Mess- bzw. Stellwerte als Haupt-Prozessvariable über die Zweidrahtleitung bzw. das Zweileiterkabel analog in Form eines 4-20 mA Signals kommuniziert, d.h. übertragen, werden. Neben der primären Funktion, nämlich der Erzeugung von Messwerten, weisen moderne Feldgeräte zahlreiche weitere
Funktionalitäten auf, die ein effizientes und sicheres Führen des zu beobachtenden Prozesses unterstützen. Dazu zählen u. a. solche Funktionen, wie die Eigenüberwachung des Feldgerätes, das Abspeichern von Messwerten, das Erzeugen von Steuersignalen für Stellglieder, etc..
Die mittels der Feldgeräte beobachteten Prozesse unterliegen sowohl hinsichtlich der baulichen Ausführung der Anlagen als auch hinsichtlich der zeitlichen Abfolgen einzelner Prozessschritte einer steten Modifikation. In entsprechender Weise sind auch die
Feldgeräte den sich ändernden Prozessbedingungen anzupassen und weiter zu entwickeln. Dies erstreckt sich einerseits auf die Messwert-Aufnehmer, andererseits aber vor allem auch auf die implementierten Funktionen, wie z. B. die Ansteuerung des Messwert-Aufnehmers, die Auswertung der Messsignale oder die Präsentation der Messergebnisse sowie die Kommunikation mit der übergeordneten Einheit.
Aufgrund der Zweidrahtleitung sind die Feldgeräte in der Regel hinsichtlich der
Spannungs- und Stromversorgung begrenzt, insbesondere gilt dies in
explosionsgefährdeten Bereichen.
Dadurch dass die Leistungsaufnahme stark eingeschränkt ist, bezeichnet man derartige Geräte auch als Low-Power-Feldgeräte. Aufgrund der beschränkten Leistung, die dem Feldgerät zur Verfügung steht, ist auch die Leistung für einzelne Komponenten des Feldgerätes bzw. Komponenten, die an das Feldgerät für einen kurzzeitigen Betrieb angebracht bzw. angesteckt werden, stark begrenzt. Ein Beispiel für derartigen an das Feldgerät angesteckten Komponenten ist ein Funkmodul bzw. Funkadapter zur drahtlosen Datenübertragung von Daten.
Um einen dauerhaften Betrieb eines solchen Funkmoduls garantieren zu können, sind die Funkmodule so an die Feldgeräte angepasst, dass diese nie einen maximal vergebenen Leistungsbedarf überschreiten, wobei der Leistungsbedarf hierbei auf eine dem Feldgerät minimal zugeführte Leistung abgestimmt ist. Dies bietet zwar den Vorteil, dass das
Funkmodul jederzeit sicher Daten drahtlos übertragen kann. Nachteilig ist jedoch, dass die Daten mit vergleichsweise geringer Übertragungsgeschwindigkeit drahtlos übertragen werden, umso entsprechend Leistung einzusparen. Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein Funkmodul derartig an ein Feldgerät anzupassen, dass das Funkmodul sowohl dauerhaft sicher betrieben werden kann, als auch mit einer möglichst hohen Übertragungsgeschwindigkeit die Daten drahtlos übertragen kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das System der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 1 , dem ansteckbaren Funkmodul gemäß Patentanspruch 3 und dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 1.
Das erfindungsgemäße System der Automatisierungstechnik umfasst:
- ein Feldgerät mit einer Feldgeräteelektronik, welche eine Anschlussklemme zum
Anschließen einer Zweidrahtleitung und eine drahtgebundene Feldgeräteschnittstelle aufweist, wobei dem Feldgerät über die Zweidrahtleitung, die an die Anschlussklemme anschließbar ist, zumindest eine minimale Betriebsleistung zur Verfügung gestellt wird;
- ein ansteckbares Funkmodul der Automatisierungstechnik zur drahtlosen
Datenübertragung zumindest aufweisend eine drahtgebunden Schnittstelle zum Anschließen an die Feldgeräteschnittstelle des Feldgerätes und eine
Funkmodulelektronik mit einer Funkantenne, wobei die Funkmodulelektronik dazu eingerichtet ist, über die drahtgebundenen Schnittstellen zumindest einen Stromwert des Feldgerätes abzufragen und anhand des Stromwertes ein Funkintervall und/oder eine Funkdatenbreite für die drahtlose Datenübertragung entsprechend anzupassen, sodass die Funkmodulelektronik einen leistungsangepassten Betriebsmodus ausführt, in dem die drahtlose Datenübertragung an die dem Feldgerät aktuell zur Verfügung gestellte Leistung angepasst wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems umfasst ferner eine mobile Bedieneinheit, die zur drahtlosen Datenübertragung mit dem Funkmodul eingerichtet ist.
Das erfindungsgemäße ansteckbares Funkmodul der Automatisierungstechnik zur drahtlosen Datenübertragung Vorrichtung umfasst zumindest eine drahtgebunden Schnittstelle zum Anschließen an eine entsprechende drahtgebunden
Feldgeräteschnittstelle eines Feldgerätes und eine Funkmodulelektronik mit einer Funkantenne, wobei die Funkmodulelektronik dazu eingerichtet ist, über die
drahtgebundenen Schnittstellen zumindest einen Stromwert des Feldgerätes abzufragen und anhand des Stromwertes ein Funkintervall und/oder eine Funkdatenbreite für die drahtlose Datenübertragung entsprechend anzupassen, sodass die Funkmodulelektronik einen leistungsangepassten Betriebsmodus ausführt, in dem die drahtlose
Datenübertragung an die dem Feldgerät aktuell zur Verfügung gestellte Leistung angepasst wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Funkmoduls oder des Systems sieht vor, dass die Funkmodulelektronik ferner dazu eingerichtet ist, einen Standardbetriebsmodus auszuführen, in dem das Funkintervall und/oder die Funkdatenbreite für die drahtlose Datenübertragung an eine minimale Betriebsleistung, die dem Feldgerät mindestens zur Verfügung gestellt wird, angepasst wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Funkmoduls oder des Systems sieht vor, dass die Funkmodulelektronik ferner dazu eingerichtet ist, zwischen dem Standardbetriebsmodus und dem leistungsangepassten Betriebsmodus hin und her zu schalten, wobei die Umschaltung von dem Standardbetriebsmodus in den leistungsangepassten Modus insbesondere durch eine externe Aktion eines Bedieners ausgelöst wird. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die externe Aktion eine Anfrage an das
Funkmodul zur drahtlosen Datenübertragung einer Hüllkurve des Feldgerätes umfasst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Funkmoduls oder des Systems sieht vor, dass die Funkmodulelektronik zum Anpassen des Funkintervalls und/oder der Funkdatenbreite auf eine Tabelle oder eine mathematische Funktion zurückgreift, die für verschiedene Stromwerte jeweils eine für das Funkmodul mögliche Leistung abbildet, wobei die
Funkmodulelektronik ferner dazu eingerichtet ist, das Funkintervall und/oder die
Funkdatenbreite an eine für den abgefragten Stromwert aus der Tabelle oder über die mathematische Funktion ermittelte Leistung anzupassen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Funkmoduls oder des Systems sieht vor, dass die Funkmodulelektronik ferner dazu eingerichtet ist, über die drahtgebundenen Schnittstellen eine Klemmenspannung, die an einer Anschlussklemme des Feldgerätes anliegt, abzufragen und das Funkintervall und/oder die Funkdatenbreite für die drahtlose
Datenübertragung anhand des abgefragten Stromwerts und der Klemmspannung anzupassen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Funkmoduls oder des Systems sieht vor, dass die Tabelle oder die mathematische Funktion die mögliche Leistung in Abhängigkeit der verschiedenen Stromwerte und dazu entsprechender Klemmenspannungen abbildet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Funkmoduls oder des Systems sieht vor, dass die Funkmodulelektronik ferner dazu eingerichtet ist, die drahtlose Datenübertragung gemäß einem der folgenden Standards bzw. Protokollen oder einer davon abgewandelten Variante auszuführen:
Bluetooth oder Bluetooth Low Energy;
- 6 LoWPAN;
- 6TiSCH; oder
- Wireless HART.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung, insbesondere der drahtlosen Übertragung von Daten einer Hüllkurve eines Feldgerätes, zwischen einer mobilen Bedieneinheit und einem an das Feldgerät angesteckten
Funkmodul nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltung, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
Anfrage des Stromwertes über die drahtgebundene Schnittstelle bei einer Feldgeräteelektronik des Feldgerätes durch die Funkmodulelektronik;
- Anpassen des Funkintervalls und/oder der Funkdatenbreite des Funkmoduls zumindest an den abgefragten Stromwert des Feldgerätes;
- Drahtlose Übertragung von Daten, insbesondere Daten der Hüllkurve des Feldgerätes, mit dem angepassten Funkintervall und/oder der Funkdatenbreite zwischen dem
Funkmodul und der mobilen Bedieneinheit. Als Bedieneinheit kommen hierbei sämtliche tragbaren Recheneinheiten mit einer Funkschnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung in Betracht. Beispiele von
Bedieneinheiten sind Mobilfunktelefone bzw. Smartphones, Notebooks oder auch Tablets.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Funkmodulelektronik ferner die Klemmspannung, die an der Anschlussklemme des Feldgerätes anliegt, abfragt und wobei die Funkmodulelektronik das Funkintervall und/oder die Funkdatenbreite für die drahtlose Datenübertragung anhand des abgefragten Stromwerts und der Klemmspannung anpasst.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Funkmodulelektronik ferner zwischen dem Standardbetriebsmodus und dem
leistungsangepassten Betriebsmodus hin und her schaltet, wobei die Umschaltung von dem Standardbetriebsmodus in den leistungsangepassten Modus durch eine an der mobilen Bedieneinheit ausgeführten externe Aktion, insbesondere einer Anfrage zur Übertragung einer Hüllkurve, durch einen Bediener ausgelöst wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems der
Automatisierungstechnik.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems der Automatisierungstechnik. Das System weist ein Zweileiterfeldgerät 1 auf, welches ein vorzugsweise metallisches Gehäuse 2 umfasst, indem eine Feldgeräteelektronik 4 angeordnet ist. Die Feldgeräteelektronik 4 ist derartig ausgebildet, dass diese
Anschlussklemmen 13 aufweist, über die eine Zweidrahtleitung 12 elektrisch
angeschlossen ist bzw. anschließbar ist. Über die Zweidrahtleitung 12 wird die
Feldgeräteelektronik 4 und somit das Feldgerät 1 an eine, in Fig. 1 nicht gesondert dargestellte, übergeordnete Einheit angeschlossen, um mit der übergeordneten Einheit Daten drahtgebunden zu kommunizieren. Hierbei werden die Messwerte als Haupt- Prozessvariable über die Zweidrahtleitung 12 analog in Form eines 4-20 mA Stromsignals kommuniziert, indem ein entsprechender Stromwert des 4-20 mA Stromsignals durch die Feldgeräteelektronik gestellt wird. Andere Daten, die bspw. Parameter des Feldgerätes umfassen können, werden in Form eines digitalen Zweileitersignals, bspw. gemäß dem HART Standard, übertragen. Ferner wird über die Zweidrahtleitung bzw. das 4-20 mA Stromsignal die Feldgeräteelektronik 4 auch mit Energie versorgt. Hierfür wird der Feldgeräteelektronik in Abhängigkeit einer Klemmspannung Uk, die an den
Anschlussklemmen anliegt, und dem 4-20 mA Stromsignal, eine Betriebsleistung zur Verfügung gestellt. Für gewöhnlich umfasst die Klemmspannung Uk einen minimalen Spannungswert von ca. 10 V, sodass sich eine minimale Betriebsleistung für die
Feldgeräteelektronik von Lmin = 10V * 4 mA = 40 mW ergibt. Die Klemmspannung kann prinzipiell aber auch einen davon abweichenden Wert aufweisen, bspw. einen Wert aus dem bereich von 10-30 V.
Um einen sicheren Betrieb des Feldgerätes 1 zu gewähren, ist die Feldgeräteelektronik 4 derartig ausgebildet, dass diese sämtliche Funktionen, insbesondere das Erfassen bzw. Stellen von Messwerte, die Bearbeitung dieser und die Übertragung bzw. Stellen eines entsprechenden Stromwertes des 4-20 mA Stromsignales mittels der minimalen
Betriebsleistung Pmin durchführen kann. Ferner ist die Feldgeräteelektronik 4 dazu eingerichtet, dass ein Teil der minimalen Betriebsleistung dauerhaft für ein extern anschließbares Funkmodul 6 zur Verfügung steht bzw. diesen Teil quasi für das
Funkmodul„reserviert“ ist. Dieser zur Verfügung gestellte Teil der minimalen
Betriebsleistung dient dazu, das Funkmodul dauerhaft mit einer minimalen
Funkmodulbetriebsleistung zu betreiben.
Das System umfasst ferner ein Funkmodul 6 zur drahtlosen Datenübertragung mit einer Funkmodulelektronik 8 und einer drahtgebundenen Schnittstelle 7. Über die
drahtgebunden Schnittstelle 7 ist das Funkmodul 6 zur drahtgebunden Kommunikation lösbar mit einer Feldgeräteschnittstelle 5 des Feldgerätes 1 datenleitend verbunden.
Das Funkmodul 6 weist eine Funkanatenne 9 auf, wobei die Funkmodulelektronik 8 dazu eingerichtet ist, die über die drahtgebundene Schnittstelle 5 von der Feldgeräteelektronik 4 stammenden Daten in zur drahtlosen Übertragung entsprechende Daten zu wandeln, die dann über die Funkantenne 9 ausgesendet werden können und umgekehrt.
Erfindungsgemäß ist die Funkmodulelektronik 8 dazu eingerichtet, einen
leistungsangepassten Betriebsmodus auszuführen, in dem ein Funkintervall 3a und/oder eine Funkdatenbreite 3b an die dem Feldgerät 1 durch die Zweidrahtleitung 12 aktuell zur Verfügung gestellte Leistung P angepasst wird, sodass das Funkmodul zumindest kurzzeitig mit einer Leistung oberhalb der notwendigen minimalen
Funkmodulbetriebsleistung betreibbar ist. Hierzu ist die Funkmodulelektronik 8 dazu eingerichtet, zumindest den aktuell eingestellten Stromwert I bei der Feldgeräteelektronik 4 über die drahtgebundenen Schnittstellen 5, 7 abzufragen und anhand zumindest des
Stromwertes I eine aktuell für das Funkmodul zur Verfügung stehende maximal mögliche Leistung zu bestimmen, sodass das Funkintervall 3a und/oder die Funkdatenbreite 3b entsprechend angepasst werden kann. Der leistungsangepasste Betriebsmodus kann so ausgestaltet sein, dass die Prozedur zum Anpassen des Funkintervalls 3a und/oder der Funkdatenbreite 3b in regelmäßigen Abständen durch die Funkmodulelektronik 8 durchgeführt wird, sodass die Anpassung des Funkintervalls 3a und/oder der
Funkdatenbreite 3b an die dem Feldgerät 1 aktuell zur Verfügung stehende Leistung P dynamisch erfolgt. Es versteht sich von selbst, dass in dem Fall, dass das Funkintervall und/oder die Funkdatenbreite aufgrund der zur Verfügung stehenden Mehrleistung erhöht wird, die drahtgebundene Kommunikation über die drahtgebunden Schnittstelle 7 zur Kommunikation der Daten die drahtlos übertragen werden sollen, entsprechend angepasst wird.
Mit Funkintervall 3a ist vorliegend das Intervall zwischen zwei aktiven Sende- bzw.
Empfangsaktionen des Funkmoduls 6 zu verstehen und mit Funkdatenbreite 3b die
Anzahl von Funkpaketen die pro Sende- bzw. Empfangsaktionen übertagen werden. Je nach Art der eingesetzten Funktechnologie werden das Funkintervall bzw. die
Funkdatenbreite unterschiedlich bezeichnet. So wird bspw. bei Bluetooth Low Energy das Funkintervall als„Connection interval“ bezeichnet und die Funkdaten breite als„packets per connection event“.
Zur Ermittlung der für das Funkmodul 6 zur Verfügung stehenden Leistung kann ein Speicher 15 der Funkmodulelektronik eine Tabelle aufweisen, in der für spezifische Stromwerte spezifische Leistungswerte hinterlegt ist. Ergänzend oder alternativ dazu, kann eine mathematische Funktion, die den Zusammenhang zwischen dem Stromwert I und der Leistung beschreibt, hinterlegt sein. Neben der Abfrage des Stromwertes I kann die Funkmodulelektronik 6 auch dazu eingerichtet sein, den Wert der Klemmspannung UK bei der Feldgeräteelektronik über die drahtgebundenen Schnittstellen 5, 7 abzufragen, umso eine präzisere Ermittlung der dem Funkmodul zur Verfügung stehenden Leistung zu ermöglichen. Es versteht sich von selbst, dass in diesem Fall die hinterlegte Tabelle bzw. die mathematische Funktion um entsprechende Klemmspannungswerte Uk erweitert ist.
Neben dem leistungsangepassten Betriebsmodus kann die Funkmodulelektronik 8 ferner dazu eingerichtet sein, einen Standardbetriebsmodus auszuführen, in dem das
Funkintervall 3a und/oder Funkdatenbreite 3b an die dem Feldgerät 1 zur Verfügung gestellte minimale Betriebsleistung Pmin angepasst ist. Ergänzend kann die
Funkmodulelektronik 8 dazu eingerichtet sein, zwischen dem Standardbetriebsmodus und dem leistungsangepassten Betriebsmodus zu wechseln bzw. umzuschalten. Die
Umschaltung kann dabei durch das Auslösen einer spezifischen Aktion, bspw. der
Anforderung des Übertragens einer größeren Datenmenge, initiiert werden. Eine derartige Aktion kann bspw. die Anforderung zur Übertragung einer Hüllkurve 14 von dem
Feldgerät 1 auf eine mobile Bedieneinheit 10 durch einen Bediener 1 1 umfassen.
Alternativ oder ergänzend dazu kann die externe Aktion aber auch die Anforderung einer allgemeinen Funktion, wie bspw. das Laden bzw. Speichern einer Konfiguration des Feldgerätes (Parametrierung), das Laden eines Ereignis-Logbuchs oder ähnliche Funktionen umfassen.
Die Anforderung zur Übertragung der Daten kann hierbei durch den Bediener 1 1 an der mobilen Bedieneinheit 10 ausgeführt werden, bspw. durch Eingabe eines entsprechenden Befehls.
Bezugszeichenliste
Feldgerät
Gehäuse des Feldgerätes
a Funkintervall
b Funkdatenbreite
Feldgeräteelektronik
Feldgeräteschnittstelle
Funkmodul
drahtgebunden Schnittstelle des Funkmoduls
Funkmodulelektronik
Funkantenne
0 Mobile Bedieneinheit
1 Bediener
2 Zweidrahtleitung
3 Anschlussklemme
4 Hüllkurve
5 Speicher
Stromwert des Feldgerätes
minimale Betriebsleistung
Klemmspannung

Claims

Patentansprüche
1 . System der Automatisierungstechnik aufweisend:
ein Feldgerät (1 ) mit einer Feldgeräteelektronik (4), welche eine
Anschlussklemme (13) zum Anschließen einer Zweidrahtleitung (12) und eine drahtgebundene Feldgeräteschnittstelle (5) aufweist, wobei dem Feldgerät (1 ) über die Zweidrahtleitung (12), die an die Anschlussklemme (13) anschließbar ist, zumindest eine minimale Betriebsleistung (Pmin) zur Verfügung gestellt wird; ein ansteckbares Funkmodul (6) der Automatisierungstechnik zur drahtlosen Datenübertragung zumindest aufweisend eine drahtgebunden Schnittstelle (7) zum Anschließen an die Feldgeräteschnittstelle (5) des Feldgerätes (1 ) und eine Funkmodulelektronik (8) mit einer Funkantenne (9), wobei die
Funkmodulelektronik (8) dazu eingerichtet ist, über die drahtgebundenen
Schnittstellen (5, 7) zumindest einen Stromwert (I) des Feldgerätes (1 ) abzufragen und anhand des Stromwertes (I) ein Funkintervall (3a) und/oder eine Funkdatenbreite (3b) für die drahtlose Datenübertragung entsprechend anzupassen, sodass die Funkmodulelektronik (8) einen leistungsangepassten Betriebsmodus ausführt, in dem die drahtlose Datenübertragung an die dem Feldgerät (1 ) aktuell zur Verfügung gestellte Leistung (P) angepasst wird.
2. System nach Anspruch 1 , ferner umfassend eine mobile Bedieneinheit (10), die zur drahtlosen Datenübertragung mit dem Funkmodul (6) eingerichtet ist.
3. Ansteckbares Funkmodul der Automatisierungstechnik zur drahtlosen
Datenübertragung zumindest aufweisend eine drahtgebunden Schnittstelle (7) zum Anschließen an eine entsprechende drahtgebunden Feldgeräteschnittstelle (5) eines Feldgerätes (1 ) und eine Funkmodulelektronik (8) mit einer Funkantenne (9), wobei die Funkmodulelektronik (8) dazu eingerichtet ist, über die drahtgebundenen Schnittstellen (5, 7) zumindest einen Stromwert (I) des Feldgerätes (1 ) abzufragen und anhand des Stromwertes (I) ein Funkintervall (3a) und/oder eine Funkdatenbreite (3b) für die drahtlose Datenübertragung entsprechend anzupassen, sodass die Funkmodulelektronik (8) einen leistungsangepassten Betriebsmodus ausführt, in dem die drahtlose
Datenübertragung an die dem Feldgerät (1 ) aktuell zur Verfügung gestellte Leistung (P) angepasst wird.
4. Funkmodul oder System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funkmodulelektronik (8) ferner dazu eingerichtet ist, einen
Standard betriebsmod us auszuführen, in dem das Funkintervall (3a) und/oder die
Funkdatenbreite (3b) für die drahtlose Datenübertragung an eine minimale Betriebsleistung (Pmin), die dem Feldgerät (1 ) mindestens zur Verfügung gestellt wird, angepasst wird.
5. Funkmodul oder System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funkmodulelektronik (8) ferner dazu eingerichtet ist, zwischen dem
Standardbetriebsmodus und dem leistungsangepassten Betriebsmodus hin und her zu schalten, wobei die Umschaltung von dem Standard betriebsmodus in den
leistungsangepassten Modus insbesondere durch eine externe Aktion eines Bedieners (1 1 ) ausgelöst wird.
6. Funkmodul oder System nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die externe Aktion eine Anfrage an das Funkmodul zur drahtlosen Datenübertragung einer Hüllkurve (14) des Feldgerätes (1 ) umfasst.
7. Funkmodul oder System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funkmodulelektronik (8) zum Anpassen des Funkintervalls (3a) und/oder der Funkdatenbreite (3b) auf eine Tabelle oder eine mathematische Funktion zurückgreift, die für verschiedene Stromwerte jeweils eine für das Funkmodul (6) mögliche Leistung abbildet, wobei die Funkmodulelektronik (8) ferner dazu eingerichtet ist, das Funkintervall und/oder die Funkdatenbreite an eine für den abgefragten Stromwert aus der Tabelle oder über die mathematische Funktion ermittelte Leistung anzupassen.
8. Funkmodul oder System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funkmodulelektronik (8) ferner dazu eingerichtet ist, über die drahtgebundenen Schnittstellen (5, 7) eine Klemmenspannung (Uk), die an einer Anschlussklemme (13) des Feldgerätes (1 ) anliegt, abzufragen und das Funkintervall (3a) und/oder die
Funkdatenbreite (3b) für die drahtlose Datenübertragung anhand des abgefragten Stromwerts (I) und der Klemmspannung (Uk) anzupassen.
9. Funkmodul nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Tabelle oder die mathematische
Funktion die mögliche Leistung in Abhängigkeit der verschiedenen Stromwerte und dazu entsprechender Klemmenspannungen abbildet.
10. Funkmodul oder System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funkmodulelektronik (8) ferner dazu eingerichtet ist, die drahtlose
Datenübertragung gemäß einem der folgenden Standards bzw. Protokollen oder einer davon abgewandelten Variante auszuführen:
Bluetooth oder Bluetooth Low Energy;
- 6 LoWPAN;
- 6TiSCH; oder
- Wireless HART.
1 1 . Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung, insbesondere der drahtlosen
Übertragung von Daten einer Hüllkurve eines Feldgerätes, zwischen einer mobilen Bedieneinheit und einem an das Feldgerät angesteckten Funkmodul nach einem der Ansprüche 3 bis 10, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
- Anfrage des Stromwertes über die drahtgebundene Schnittstelle bei einer
Feldgeräteelektronik des Feldgerätes durch die Funkmodulelektronik;
Anpassen des Funkintervalls und/oder der Funkdatenbreite des Funkmoduls zumindest an den abgefragten Stromwert des Feldgerätes;
Drahtlose Übertragung von Daten, insbesondere Daten der Hüllkurve des Feldgerätes, mit dem angepassten Funkintervall und/oder der Funkdatenbreite zwischen dem Funkmodul und der mobilen Bedieneinheit.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Funkmodulelektronik ferner die Klemmspannung, die an der Anschlussklemme des Feldgerätes anliegt, abfragt und wobei die Funkmodulelektronik das Funkintervall und/oder die Funkdatenbreite für die drahtlose Datenübertragung anhand des abgefragten Stromwerts und der
Klemmspannung anpasst.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Funkmodulelektronik ferner zwischen dem Standardbetriebsmodus und dem leistungsangepassten
Betriebsmodus hin und her schaltet, wobei die Umschaltung von dem
Standardbetriebsmodus in den leistungsangepassten Modus durch eine an der mobilen Bedieneinheit ausgeführten externe Aktion, insbesondere einer Anfrage zur Übertragung einer Hüllkurve, durch einen Bediener ausgelöst wird.
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