Die Erfindung betrifft eine signalgebende, geräteindividuelle Überwachungseinheit für ein insbesondere von einer Leitwarte gesteuertes Stellgerät. Die Erfindung betrifft auch eine Feldgeräteanordnung einer prozesstechnischen Anlage, wie eine lebensmittelverarbeitende Anlage, beispielsweise eine Brauerei, ein Kraftwerk, eine petrochemische Anlage, oder dergleichen, die ein Stellgerät und eine signalgebende, geräteindividuelle Überwachungseinheit umfasst. Die Überwachungselektronik umfasst eine Anzeige zum Ausgeben eines vorgegebenen Signalisierungscodes, der beispielsweise optisch oder akustisch anzeigen kann, ob das Stellgerät fehlerfrei oder fehlerhaft arbeitet oder ob das Stellgerät eventuell sogar notabgeschaltet wurde.

Von US 8,708,746 B2 ist ein Stellungsregler bekannt, der in einem Verbindungsstecker integriert ist. Der Stellungsregler kann an ein Stellventil angeschlossen werden, um so ein Stellgerät zu realisieren, das von einer Leitwarte aus steuerbar ist. In dem steckerartig ausgebildeten Gehäuse des Stellungsreglers sind Anzeigen vorgesehen, um den Status des Stellungsreglers anzuzeigen. Zum Anzeigen sicherheitskritischer Fehler hat sich der steckerintegrierte Stellungsregler als schlecht geeignet herausgestellt, da Stellungsregler-Fehler unentdeckt bleiben können, wenn beispielsweise infolge eines Fehlers keine korrekte Ansteuerung der stellgeräteeigenen Anzeige mehr erfolgt.

Aus WO 99/21066 AI ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verifizieren des Betriebszustands eines sicherheitstechnischen Stellgeräts bekannt, das eine Überwachungseinheit mit Anzeigeleuchten aufweist, die den Zustand des Stellgeräts signalisieren. Das Stellgerät um- - -

fasst einen Stellungsregler mit einem Mikroprozessor zum Durchführen von Stellgerätediagnosen. Der Mikroprozessor des Stellungsreglers kann an die Überwachungseinheit Nachrichten versenden, um sie derart zu steuern, dass die Anzeige beispielsweise die Durchführung einer Diagnose oder einen Fehleralarm anzeigt. Bei der prozesstechnischen Anlage ist eine Kommunikationsverbindung in Form eines gepaarten Kabels für sämtliche Kommunikation zwischen einer Leitwarte und dem im Feld befindlichen Stellgerät vorgesehen. Die Steuernachricht von dem Stellungsregler an die Überwachungseinheit wird vom Mikroprozessor des Stellungsreglers übersandt, indem ein Signal in der Kommunikationsverbindung von dem Mikroprozessor verändert wird.

Bei der bekannten Feldgeräteanordnung hat sich als nachteilig gezeigt, dass der Stellungsregler beim Auftreten von Fehlern, die die Diagnose- und/oder Kommunikations-Funktion des Stellungsreglers beeinträchtigen, gegebenenfalls keine Nachrichten mehr an die Überwachungseinheit senden kann, um deren Anzeige zu Steuern. Die Anzeige der Überwachungseinheit zeigt dann an, dass das Stellgerät fehlerfrei arbeitet, obwohl in der Realität möglicherweise gravierende Fehler vorherrschen. Ferner hat sich herausgestellt, dass durch das Ändern der Signale auf der Kommunikationsleitung zum Übermitteln der Nachrichten vom Stellungsregler an die Überwachungseinheit die Signale, welche zum Transportieren der Nachricht verändert werden, derart verfälscht werden können, dass Folgefehler beim Betätigen der Stellarmatur auftreten. Außerdem bedarf die bekannte Feldgeräteanordnung eines speziell zum Ansteuern einer Überwachungseinheit konfigurierten Stellgeräts mit entsprechend ange- passtem Stellungsregler. Um bestehende Feldgeräte mit einer Überwachungseinheit nachzurösten, muss also gemäß der bekannten Feldgeräteanordnung die Stellelektronik des bestehenden Stellgeräts unter hohem Kosten- und Zeitaufwand ausgetauscht oder rekonfiguriert werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere eine signalgebende, geräteindividuelle Überwachungseinheit für ein insbesondere von einer Leitwarte gesteuertes Stellgerät und eine Feldgeräteanordnung mit einer signalgebenden Überwachungseinheit bereitzustellen, mit der unter geringem Nachröstaufwand eine sichere und fehlerresistente Überwachung eines Stellgeräts ermöglicht werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Demnach ist eine signalgebende, geräteindividuelle Überwachungseinheit für ein insbesondere von einer Leitwarte gesteuertes Stellgerät mit einer Stellarmatur vorgesehen. Die signalgebende Überwachungseinheit kann insbesondere dergestalt stellgerätindividuell sein, dass beispielsweise einem, mehreren oder sämtlichen Stellgeräten einer prozesstechnischen Anlage, wie einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, einem Kraftwerk, einer petrochemischen Anlage oder dergleichen, jeweils eine eigene Überwachungseinheit zugeordnet ist. Ein Stellgerät weist üblicherweise eine Stellarmatur, wie ein Stellventil, einen die Stellarmatur bestätigenden, insbesondere pneumatischen Stellantrieb und eine den Stellantrieb ansteuernde Stellelektronik, wie einen Stellungsregler, auf.

Die signalgebende, geräteindividuelle Überwachungseinheit umfasst einen Signalempfänger zum Empfangen wenigstens einer leitwartenspezifischen und/oder stellgerätespezifischen, insbesondere stellelektronikspezifischen, Betriebsinformation. Eine Betriebsinformation kann insbesondere einen Fehlerzustand, ein Notabschaltzustand oder ein Wartungszustand sein. Eine Betriebsinformation kann auch ein Ist-Betriebszustand sein, wie ein Wegmesswert, der sich beispielsweise auf einen Stellweg eines Stellantriebs oder Stellventils beziehen kann, ein Druckmesswert, beispielsweise betreffend einen Druck in einem Prozessfluid der prozesstechnischen Anlage oder in einem Pneumatikfluids zum Betätigen eines pneumatischen Stellantriebs, oder ein Temperaturmesswert sein, der sich beispielsweise auf die Temperatur des Prozessfluids oder die Temperatur einer Komponente des Stellgeräts beziehen kann. Auch ein Soll-Betriebszustand kann eine Betriebsinformation realisieren. Ferner umfasst die signalgebende geräteindividuelle Überwachungseinheit eine beispielsweise akustische oder visuelle Anzeige zum Ausgeben eines vorgegebenen Signalisierungscodes, beispielsweise einer Signalfarbe oder eines Signaltons. Außerdem umfasst die signalgebende, geräteindividuelle Überwachungseinheit eine stellelektronikfremde Verarbeitungselektronik, die dazu ausgelegt ist die wenigstens eine empfangene Betriebsinformation derart auszuwerten, dass gemäß eines vorbestimmten Überwachungsschlüssels der vorgegebene Signalisierungscode der wenigstens einen Betriebsinformationen zugeordnet wird, und die die Ausgabe des vorgegebenen Signalisierungscodes veranlasst. Es sei klar, dass mit Stellelektronik die vollständige Elektronik des - -

Stellgeräts bezeichnet sein kann und insofern die Verarbeitungselektronik auch als stellgerä- tefremd bezeichnet werden kann. Anhand der Auswertung gemäß dem vorbestimmten Überwachungsschlüssel kann die Verarbeitungselektronik bestimmen, welchen vorgegebenen Sig- nalisierungscode die Anzeige infolge der wenigstens einen empfangenen Betriebsinformation ausgibt. Dadurch, dass die Betriebsinformation-Auswertung nicht seitens der Stellelektronik in dem Stellungsregler erfolgt, ist die Überwachungseinheit dazu befähigt, unabhängig von eventuellen Fehlfunktionen des Stellgeräts selbstständig anhand der empfangenen Betriebsinformation zu erkennen, welcher Art der auszugebende Signalisierungscode zu sein hat. Es besteht auch keine Notwendigkeit, die Stellelektronik oder deren Stellungsregler speziell für die Überwachungseinheit zu konfigurieren oder Signale zu verändern, um der Überwachungseinheit eine Steuerungsnachricht mitzuteilen. Wenn jedes Stellgerät einer prozesstechnischen Anlage mit einer (stell-)geräteindividuellen Überwachungseinheit ausgestattet ist, kann Betriebspersonal auch außerhalb einer Leitwarte ohne weiteres herausfinden, ob die Anlage fehlerhaft arbeitende Stellgeräte hat und schnell erkennen, wo ein Fehler auftritt.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Verarbeitungselektronik dazu ausgelegt, wenigstens zwei, vorzugsweise vier oder sechs, empfangene Betriebsinformationen derart auszuwerten, dass gemäß dem vorbestimmten Überwachungsschlüssel der vorgegebene Signalisierungscode den wenigstens zwei ausgewerteten Betriebsinformationen zugeordnet wird. Beispielsweise kann die Verarbeitungselektronik dazu ausgelegt sein, mehrere zeitlich nacheinander erfasste Druckmesswerte gemäß vorbestimmten Druckwerten, die einen Schlüssel bilden, auszuwerten und bei einer Abweichung von dem vorbestimmten Druckwertschlüssel den Druckmesswerten beispielsweise einen Leckagefehlercode zuzuordnen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung, die mit der vorigen kombinierbar ist, umfasst die Verarbeitungselektronik einen Mikroprozessor, insbesondere einen Mik- rocontroller, und/oder eine analoge Logikschaltung zum Zuordnen der empfangenen stellgerä- tespezifischen Betriebsinformation zu dem vorgegebenen Signalisierungscode und/oder zum Veranlassen der Ausgabe des vorgegebenen Signalisierungscodes durch die Anzeige. Beispielsweise kann ein Mikrocontroller, wie oben beschrieben, ausgelegt sein, einen Druckmesswert gegenüber einem Drucksollwertschlüssel auszuwerten, um im Falle der Erkennung - -

eines Leckagefehlers die Anzeige zu veranlassen, den Leckagefehlercode auszuggeben, beispielweise durch Betätigen einer blauen LED. Eine analoge Logikschaltung kann beispielsweise einer empfangenen stellgerätespezifischen Betriebsinformation abhängig von einem Strom- oder Spannungsschwellenwert einen vorgegebenen Signalisierungscode zuordnen. Beispielsweise kann bei Unter- oder Überschreiten eines Schwellenwerts durch die empfangene stellgerätespezifische Betriebsinformation die Logikschaltung einen vorgegebenen Signalisierungscode zuordnen, der einen Fehlerzustand oder einen ordnungsgemäß funktionierenden Zustand repräsentiert.

Eine analoge Logikschaltung kann insbesondere dazu ausgelegt sein, einer empfangenen stellgerätespezifischen Betriebsinformation in Form eines entweder aktiven oder inaktiven analogen Signals einen vorgegebenen Fehler-Signalisierungscode zuzuordnen. Insbesondere kann eine an einem Ausgabepin standardmäßig bei Normalbetrieb aktive analoge Ausgabe in einem Fehleerfall inaktiv werden, was die analoge Logikschaltung einem vorgegebenen Fehler-Signalisierungscode zuordnet.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst die Verarbeitungselektronik den Signalempfänger. Signalempfänger und Verarbeitungselektronik können insbesondere in Funktionsunion, beispielsweise durch einen MikroController realisiert sein.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung zieht der Signalempfänger die stellgerätespezifische Betriebsinformation aus dem Stellgerät, insbesondere der Stellelektronik, aktiv ab. Dabei ist insbesondere der Signalempfänger dazu ausgelegt, die Betriebsinformation abzuziehen, indem der Signalempfänger eine Anfrage bezüglich einer insbesondere spezifischen stellgerätespezifischen Betriebsinformation an das Stellgerät, insbesondere die Stellelektronik, sendet, um das Stellgerät, insbesondere die Stellelektronik, zu veranlassen, dem Signalempfänger die stellgerätspezifische Betriebsinformation mitzuteilen.

Eine Überwachungseinheit, die dazu ausgelegt ist, die Betriebsinformation aktiv aus dem Stellgerät abzuziehen, kann eine Art Master-Slave-Verbindung realisieren, bei der die Über- - -

wachungseinheit als Master-Einheit dem Stellgerät, das als Slave-Einheit fungiert, hierarchisch übergeordnet ist, wobei das Stellgerät, insbesondere die Stellelektronik, Befehle der Überwachungseinheit zur Abgabe einer spezifischen stellgerätespezifischen Information Folge leistet.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung ist der Signalempfänger dazu ausgelegt, die stellgerätespezifische Betriebsinformation zu empfangen, indem er die stellgerätespezifische Betriebsinformation aus einem Betriebssignal ausleitet, das an die Stellelektronik adressiert ist, oder aus einem Betriebssignal ausleitet, das von der Stellelektronik stammt und von der Stellelektronik an einen überwachungseinheitsfremden Adressaten, wie eine Leitwarte, adressiert ist. Insbesondere ist die Stellelektronik dazu ausgelegt, gemäß einem HART-Protokoll oder gemäß einem Feldbus-Protokoll formatierte Betriebssignale zu empfangen und/oder abzugeben. Bei dieser Ausführung lauscht der Signalempfänger der Überwachungseinheit einer Kommunikation zwischen der Stellelektronik und einem Adressaten, wie einer Leitwarte, der sich von der Überwachungseinheit und der Stellelektronik unterscheidet. Beispielsweise kann der Signalempfänger induktiv oder durch Parallelschaltung ein elektrisches Betriebssignal aus einer Kabelverbindung zwischen Stellelektronik und Leitwarte abziehen, ohne das Betriebssignal zu stören. Der Signalempfänger kann auch dazu ausgelegt sein, ein kabelloses, beispielsweise per Funk, insbesondere WLAN oder Bluetooth, oder Infrarot übermitteltes Betriebssignal zwischen einer Stellwarte und einer überwachungseinheitsfremden Kommunikationseinheit, wie einer Leitwarte, mitzuhören und daraus die stellgerätespezifische Betriebsinformation zu empfangen. Insbesondere kann der Signalempfänger Betriebssignale, die gemäß einem HART-Protokoll oder gemäß einem Feldbus-Protokoll formatiert sind, welche von der Stellelektronik stammen oder an die Stellelektronik adressiert sind, empfangen, als stellgerätespezifische Betriebsinformationen erkennen und entsprechend an die stellelektronikfremde Verarbeitungselektronik zur Auswertung weitergeben.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Überwachungseinheit ein Gehäuse auf, das die Verarbeitungselektronik aufnimmt und wenigstens eine Gehäusewand umfasst, die zwischen der Verarbeitungselektronik und der Stellelektronik angeordnet ist und die Verarbeitungselektronik von der Stellelektronik separiert. Vorzugsweise ist das Gehäuse für die - -

Überwachungselektronik von einem Gehäuse der Stellelektronik separat ausgebildet. Insbesondere umfasst das Gehäuse einen Anschluss, der zu einer Steckerleiste korrespondiert.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Gehäuse einen Steckverbinder zum Verbinden mit dem Stellgerät. Der Steckverbinder kann beispielsweise als Zwei- Leiter-Steckverbinder, RS-232-Steckverbinder, USB-Steckverbinder, M8-Steckverbinder, M12-Steckverbinder, Gerätesteckdose oder dergleichen ausgelegt sein. Der Steckverbinder des Gehäuses ist vorzugsweise männlich. Insbesondere weist das Gehäuse einen weiteren Steckverbinder, wie einen Zwei-Leiter- Steckverbinder, einen RS-232-Steckverbinder, USB- Steckverbinder; M8-Steckverbinder, M12-Steckverbinder, Gerätesteckverbinder oder dergleichen, zum Verbinden mit einem Computer, einer Leitwarte oder dergleichen auf. Ein weiterer Steckverbinder kann vorzugsweise weiblich sein. Ein solches Gehäuse kann dazu ausgelegt sein, an ein Gehäuse einer Stellelektronik angeschlossen zu werden, indem ein vorhandener Ausgangssteckplatz der Stellelektronik, in der eine Kabelverbindung zu einer Leitwarte oder einem Computer verbunden ist, zum Anschluss der Überwachungseinheit zu Nutzen. Wenn das Gehäuse der Überwachungseinheit mit einem weiteren Steckverbinder ausgestattet ist, kann es als Zusatzmodul zwischen dem Stellelektronik-Gehäuse und einem damit normalerweise unmittelbar verbundenen Signalübertragungskabel oder dergleichen positioniert werden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung, die mit der vorherigen kombinierbar ist, nimmt das Gehäuse der Überwachungselektronik die Anzeige auf oder es ist ein separates Anzeigengehäuse vorgesehen, das die Anzeige aufnimmt, welche von dem Gehäuse für die Überwachungselektronik separat bzw. getrennt ist. Die Überwachungselektronik kann in letzterem Fall mit der Anzeige per Kabel oder über kabellose Signale übertragungsgemäß verbunden sein. Ein Gehäuse kann mit der Überwachungselektronik unmittelbar an dem Stellgerät angeordnet werden, um dort die wenigstens eine leitwartenspezifische und/oder stellgerätespezifi- sche Betriebsinformation zu empfangen, während die Anzeige mit dem Anzeigengehäuse frei wählbar, beispielsweise an dem Stellgerät oder beabstandet zu dem Stellgerät an einer gut sichtbaren Stelle angeordnet sein kann. - -

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Überwachungseinheit eine insbesondere von der Energieversorgung der Stellelektronik unabhängige Energieversorgung für die Verarbeitungselektronik auf. Beispielsweise kann die Überwachungseinheit einen Akkumulator, wie eine Batterie, oder einen Generator, der die pneumatische Hilfsenergie des Stellgeräts in elektrische Versorgungsenergie umwandelt, umfassen.

Die Erfindung betrifft auch eine Feldgeräteanordnung einer prozesstechnischen Anlage, wie einer lebensmittelverarbeitenden Anlage, beispielsweise eine Brauerei, ein Kraftwerk, eine chemische Anlage, beispielsweise eine petrochemische Anlage, oder dergleichen. Die Feldgeräteanordnung umfasst ein Stellgerät mit einer Stellelektronik, die einen Stellungsregler zum Ansteuern eines insbesondere pneumatischen Stellantriebs aufweist und eine signalgebende, geräteindividuelle Überwachungseinheit. Die Überwachungseinheit kann insbesondere wie oben beschrieben ausgebildet sein. Die signalgebende, geräteindividuelle Überwachungseinheit der Feldgeräteanordnung umfasst einen Signalempfänger zum Empfangen wenigstens eines stellgerätspezifischen, insbesondere stellelektronikspezifischen, Betriebsdatums, wie eine Betriebsinformation, insbesondere ein Fehlerzustand oder ein Wartungszustand. Das stellgerätspezifische Betriebsdatum kann auch ein Ist-Betriebszustand, wie ein Weg- Messwert, ein Druck-Messwert oder ein Temperatur-Messwert, oder ein Soll-Betriebszustand sein. Stellgerätspezifische Betriebsdaten können insbesondere ein Leckagewert oder ein Leckagezustand beim Überschreiten eines vorbestimmten Leckagegrenzwerts sein. Ferner umfasst die signalgebende, geräteindividuelle Überwachungseinheit eine Anzeige zum Ausgeben eines vorgegebenen Signalisierungscodes. Die Stellelektronik weist wenigstens einen Steuersignaleingang auf, über den der Stellungsregler das wenigstens eine Betriebsdatum beispielsweise von der Leitwarte empfängt und/oder weist wenigstens einen Energieversorgungseingang auf, über den der Stellungsregler mit elektrischer Energie versorgt wird.

Erfindungsgemäß umfasst die Stellelektronik eine zusätzliche Kommunikationsschnittstelle, die direkt mit der Überwachungseinheit gekoppelt ist, um über die Anzeige stellgerätspezifischen Betriebsdaten zugeordnete Signalisierungscodes auszugeben. Indem die Stellelektronik über eine zusätzliche Kommunikationsschnittstelle zusätzlich zu bzw. neben dem wenigstens einem Steuersignaleingang und/oder dem Energieversorgungseingang verfügt, kann sicherge- stellt werden, dass die über den Steuersignaleingang übertragenen Informationen nicht durch das Übermitteln von Betriebsdaten an die Überwachungseinheit verfälscht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Feldgeräteanordnung weist die zusätzliche Kommunikationsschnittstelle wenigstens einen, vorzugsweise genau einen, genau zwei oder genau drei Pins auf. Insbesondere weist ein RS-232-Steckverbinder, ein USB- Steckverbinder, ein M8-Steckverbinder, ein M12-Steckverbinder oder ein Gerätesteckverbinder den wenigstens einen Pin auf. Bei vielen Stellgeräten hat eine Stellelektronik einen Ausgang mit drei Pins. Von diesen drei Pins ist oftmals genau ein Pin ungenutzt. Die geräteindividuelle Überwachungselektronik kann beispielsweise als Zwischensteckverbinder für einen solchen standardmäßig vorhandenen Drei-Pin- Ausgang des Stellgeräts derart aufgesetzt sein, dass die zwei standardmäßig verwendeten Pins durch den Zwischensteckverbinder mit einer Leitung verbunden sind, die üblicherweise direkt auf dem Drei-Stecker-Anschluss sitzt, um Signale zu einer Leitwarte zu übermitteln. Der dritte, üblicherweise ungenutzte Pin kann dann exklusiv dazu genutzt werden, feldgerätspezifische Betriebsdaten der Überwachungseinheit bereitzustellen.

Bei einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Feldgeräts ist die Stellelektronik in einem Gehäuse angeordnet, das eine Öffnung, insbesondere mit einem Schraubgewinde, aufweist, die mit einem Signalleiter, wie einer Kabelverbindung, zur Kommunikation der Stellelektronik mit der Leitwarte, einem Computer oder dergleichen, belegbar ist. Das Schraubgewinde kann vorzugsweise ein sogenanntes PG-Gewinde sein.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eines erfindungsgemäßen Feldgeräts ist die Stellelektronik in einem Gehäuse angeordnet, das eine Öffnung aufweist, wobei die Stellelektronik einen insbesondere in der Öffnung angeordneten Steckverbinder, insbesondere einen Gerätesteckverbinder für eine Kabelverbindung zur Kommunikation mit der Leitwarte, einem Computer oder dergleichen aufweist. - -

Bei einer erfindungsgemäßen Ausfuhrung einer Feldgeräteanordnung ist die zusätzliche Kommunikationsschnittstelle dazu ausgelegt, die stellgerätespezifischen Betriebsdaten als wenigstens ein, vorzugsweise genau ein oder zwei, kontinuierliches oder moduliertes, binäres Signal zu übermitteln. Beispielsweise kann über einen Pin eines Gerätesteckverbinders, der zur Fehlersignalübermittlung vorgesehen ist, ein Fehler-Betriebsdatum übermittelt werden.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrung eines erfindungsgemäßen Feldgerätes ist die zusätzliche Kommunikationsschnittstelle dazu ausgelegt, das wenigstens eine stellgerätespezifische Betriebsdatum an die Überwachungseinheit als adressiertes Betriebssignal, beispielsweise als HART-Signal, oder als Soll-Signalisierungscode für die Anzeige zu übermitteln. Bei einer solchen AusMrrung kann von einer Master-Slave-Kommunikation zwischen dem Stellgerät und der geräteindividuellen Überwachungseinheit gesprochen werden, wobei die Überwachungseinheit als hierarchisch untergeordneter Slave gemäß den Befehlen des als Master agierenden Stellgeräts arbeitet. Beispielsweise kann die Überwachungseinheit dazu ausgelegt sein, gemäß dem Soll-Signalisierungscode die Anzeige anzusteuern. Die zusätzliche Kommu- nikationsschnittstelle kann beispielsweise ein Betriebsdatum als an die Überwachungseinheit adressiertes Betriebssignal mitteilen, etwa, wenn das Stellgerät anhand einer internen Fehlererkennungsroutine einen Fehler erkannt hat, oder falls eine Diagnoseroutine des Stellgeräts einen beeinträchtigten Betrieb des Stellgeräts festgestellt hat, die Fehlererkennung oder das Diagnoseergebnis.

Bei einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Feldgeräteanordnung weist das Feldgerät ein Stellelektronikgehäuse auf, in dem die Stellelektronik untergebracht ist, und das Feldgerät weist ferner ein zusätzliches Gehäuse auf, in dem die Verarbeitungselektronik untergebracht ist. Dabei sind die Stellelektronik und die Verarbeitungselektronik durch zumindest eine Gehäusewand des Gehäuses und/oder eine Gehäusewand des Stellungsreglergehäuses voneinander separiert. Anders gesagt schaffen das Stellelektronikgehäuse und das zusätzliche Gehäuse zwei voneinander getrennte Räume für einerseits die Stellelektronik und andererseits die Verarbeitungselektronik. - -

Bei einer bevorzugten Ausfuhrung einer erfindungsgemäßen Feldgeräteanordnung umfasst die Verarbeitungselektronik einen Mikroprozessor, insbesondere einen Mikrocontroller, und/oder eine analoge Logikschaltung zum Zuordnen des wenigstens einen stellgerätespezifi- schen Betriebsdatums zu dem vorgegebenen Signalisierungscode und/oder zum Veranlassen der Ausgabe des vorgegebenen Signalisierungscodes durch die Anzeige. Beispielsweise kann ein Mikrocontroller, insbesondere ein Mikroprozessor, mit einem HART-Communicator ausgestattet sein, um ein als HART-Signal codiertes Betriebsdatum von der Stellelektronik zu empfangen und zu interpretieren, um die Ausgabe des vorgegebenen Signalisierungscodes durch die Anzeige zu veranlassen.

Bei einer weiteren, mit der vorigen kombinierbaren bevorzugten Ausfuhrung der erfindungsgemäßen Feldgeräteanordnung weist die Überwachungseinheit eine insbesondere von der Energieversorgung der Stellelektronik unabhängige Energieversorgung für die Verarbeitungselektronik auf. Eine unabhängige Energieversorgung kann, wie oben beschrieben, beispielsweise als Akkumulator, insbesondere als Batterie oder als Generator, realisiert sein.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erkennbar, in denen zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Feldgeräteanordnung mit einem Stellgerät und einer Überwachungseinheit, die über eine gemeinsame Zweileiter- Verbindung mit einer Leitwarte verbunden sind;

Figur 2 ein Feldgerät mit einem Stellgerät, dessen Stellelektronik an eine Leitwarte angebunden ist, und einer an die Stellelektronik angebundenen Überwachungseinheit; - -

Figur 3 eine Feldgerätanordnung mit einem mit einer Leitwarte verbundenem Stellgerät und mit einer Überwachungseinheit, deren Verarbeitungselektronik zur Energieversorgung auf die Verbindung zwischen dem Stellgerät und der Leitwarte zugreift;

Figur 4 eine Feldgerätanordnung mit einem Stellgerät und einer Überwachungseinheit mit gemeinsamer Energieversorgung;

Figur 5 eine bespielhafte Ausführung einer Überwachungseinheit, deren Gehäuse zwischen einem üblichen stellgerätseitigen Stecker und einer üblichen leitwarten- seitigen Leitungsdose einsetzbar ist;

Figur 5 a die Überwachungseinheit gemäß Figur 5 in montiertem Zustand;

Figur 6 eine beispielhafte Ausführung einer Überwachungseinheit mit einem Gehäuse mit einem Gewindeanschluss zum Einschrauben in übliche Stellungsreglergehäuse;

Figur 6a die Überwachungseinheit gemäß Figur 6 in montiertem Zustand; und

Figur 7 ein Feldgerät mit einem Stellventil, das von einem Stellantrieb betätigt ist und daran angeschlossener Stellelektronik mit einer Überwachungseinheit.

In den Figuren 1 bis 7 sind gleiche oder ähnliche Bauteile im Allgemeinen mit gleichen oder ähnlichen, um 100, 200, 300, 400, 500 oder 600 erhöhten Bezugsziffern versehen.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Überwachungseinheit der dargestellten Feldgeräteanordnung 100 mit dem Bezugszeichen 101 versehen. Die Überwachungseinheit 101 ist individuell einem Stellgerät 151 zugeordnet, das von einer Leitwarte 191 gesteuert ist, um eine Pro- zessfluidströmung eines Prozessfluids einer prozesstechnischen Anlage zu regeln (nicht näher - -

dargestellt). Die Leitwarte 191 kann zahlreiche (nicht dargestellte) Stellgeräte einer prozesstechnischen Anlage ansteuern, wobei jedes Stellgerät optional eine Stellgeräteindividuelle Überwachungseinheit aufweisen kann.

Das Stellgerät 151 ist mit der Leitwarte 191 durch eine Zweileiterverbindung 181 verbunden, um das Stellgerät mit Energie zu versorgen und um Daten bzw. Signale zwischen der Leitwarte und dem Stellgerät zu übermitteln. Zur Energieversorgung kann beispielsweise eine 24 Volt DC-Versorgung vorgesehen sein und zur Kommunikation mit dem Stellgerät kann beispielsweise über die Zweileiterverbindung 181 ein analoges oder digitales 4 - 20 mA Steuerleitsignal übertragen werden, vorzugsweise unter Benutzung eines HART-Protokolls.

Das Stellgerät 151 umfasst ein Stellventil 153, mit dem das Stellgerät 151 auf ein Prozessfluid einwirken kann, um eine Prozessfluidströmung einzustellen, beispielsweise hinsichtlich des Volumenstroms, eines Differenzdrucks oder dergleichen. Zur Betätigung des Stellventils 153 umfasst das Stellgerät 151 ferner einen pneumatischen Antrieb 155, der zum Betätigen des Stellventils 153 beispielsweise mittels einer Ventilstange zur Kraftübertragung verbunden sein kann. Der Pneumatikdruck, der in dem pneumatischen Antrieb 155 in die Stellkraft für das Stellventil 153 umgewandelt wird, ist durch eine pneumatische Quelle 193 bereitgestellt, die nicht Teil des Stellgeräts 151 sein muss.

Zum Ansteuern des pneumatischen Antriebs 155 mit einem Antriebs- oder Stelldruck umfasst die Stellelektronik 157 des Stellgeräts 151 zumindest einen IP- Wandler 161. Beispielsweise kann die Stellelektronik 157 als Stellungsregler mit einem I/P-Wandler 161 realisiert sein. Wenn die Stellelektronik 157, wie in Figur 1 dargestellt, von der Leitwarte 191 als Steuerleitwert einen Positions-Stellwert für das Stellventil 153 vorgegeben bekommt, kann die Stellelektronik die Ist-Position des Stellventils 153 von einem Positions- oder Wegsensor 163 erfahren und über den I/P-Wandler 161 gemäß bekannten Regelalgorithmen einen Stelldruck für den pneumatischen Antrieb 155 erzeugen, damit das Stellventil 153 eine Soll-Position gemäß dem Steuerleitwert einnimmt. - -

Die Stellelektronik 157 kann beispielsweise eine Ist-Position vom Wegsensor 163 beispielsweise zu Diagnosezwecken über die Zweileiterverbindung 181 an die Leitwarte 191 übertragen. Zu diesem Zweck kann die Stellelektronik 157 eine Kommunikationselektronik 167 umfassen. Die Kommunikationselektronik 167 kann dazu ausgelegt sein, ein gemäß einem HART-Protokoll codiertes Signal zu empfangen und gegebenenfalls auch auszugeben oder Signale, die gemäß einem anderen Protokoll generiert werden, beispielsweise dem Fieldbus- Foundation-Protokoll oder dem originären Schnittstellenprotokoll (SSP) der Anmelderin. Die Kommunikationselektronik 167 kann beispielsweise als sogenannter HART-Koppler oder HART-Interpreter realisiert sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Kommunikationselektronik 167 der Stellelektronik 157 zum Empfangen und/oder Ausgeben von analogen kontinuierlichen oder modulierten Binärsignalen ausgelegt sein. Als modulierte Binärsignale kommen insbesondere pulsweitenmodulierte (PWM) Signale in Betracht, aber auch frequenzmodulierte (FM) oder amplituderrmodulierte (AM) Binärsignale.

Die Überwachungseinheit 101 umfasst einen Signalempfänger 111, eine Verarbeitungselektronik 121 und eine optische Signalcode- Anzeige, wie eine Ampel 131. Die Ampel 131 weist drei LED-Leuchten 133 auf, die beispielsweise rot, gelb und grün sind. Es sei klar, dass an Stelle von LED-Leuchten 133 auch andere Leuchtmittel verwendet werden können oder optische Anzeigen, die nicht-selbstleuchtend sind, wie etwa E-Ink- Anzeigen. Die Ampel 131 kann in dem Gehäuse 103 der Überwachungseinheit 101 angeordnet sein. Die Überwachungseinheit 101 kann aber stattdessen auch eine Anzeige haben, die in einem anderen Gehäuse untergebracht ist, als dem Gehäuse 103, das die Verarbeitungselektronik 121 enthält (nicht dargestellt).

Zum Empfangen von Betriebsinformationen von der Stellelektronik umfasst die Verarbeitungselektronik 121 einen Signalempfänger 111. Der Signalempfänger 111 kann beispielsweise als HARL-Interpreter getrennt von einer mikrocontrollerbasierten Verarbeitungselektronik 121 realisiert sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Verarbeitungselektronik 121 in Funktionsunion mit dem Signalempfänger 111 realisiert ist, beispielsweise als analoge Signalverarbeitungselektronik oder Logikschaltung. - -

Der Signalempfänger 111 kann physikalisch auf die Verbindung zwischen der Stellelektronik 157 und der Leitwarte 191 zugreifen, beispielsweise gemäß Figur 1, indem der Signalempfänger 111 mit der Zweileiterverbindung 181 verbunden ist. Es ist klar, dass eine Verbindung zwischen einer Leitwarte 191 und einem Stellgerät 151 auch kabellos beispielsweise per Funk erfolgen kann. In einem solchen Fall umfasst die Überwachungseinheit 101 als Signalempfänger 111 einen Funktransponder oder dergleichen.

Der Signalempfänger 111 kann Betriebsinformation von der Stellelektronik 157 empfangen, indem er die Kommunikation zwischen der Stellelektronik 157 und der Leitwarte 191 abhört oder mithört und die Signale aus abgehörter Kommunikation ausleitet. Das heißt, die Betriebsinformationen, die von der Stellelektronik 157 erzeugt werden, um sie an die Leitwarte 191 zu übermitteln, werden vom Signalempfänger 111 erfasst, um von der Verarbeitungselektronik 121 ausgewertet zu werden. Anhand der Auswertung der vom Signalempfänger 111 empfangenen Betriebsinformation(en) entscheidet die Verarbeitungselektronik 121, welcher Signalcode von der Anzeige ausgegeben wird beziehungsweise ob etwa die rote LED, die gelbe LED oder die grüne LED 133 der Ampel 131 beleuchtet wird. Dabei wird das zwischen Leitwarte 191 und Stellelektronik 157 übertragene Betriebssignal nicht verfälscht.

Bei einer alternativen Ausführung kann der Signalempfänger 111 eine Betriebsinformation aus dem Stellgerät 151 abziehen. Beispielsweise kann der Signalempfänger 111 einen Ist- Positionswert, welcher von dem Positionssensor 163 ermittelt wird, erfragen oder anfordern. Wenn der Signalempfänger 111 von dem Stellgerät 151 eine stellgerätespezifische Betriebsinformation, wie einen Ist-Betriebswert oder Ist-Betriebszustand anfordert, kann dies beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Signalempfänger 111 einen entsprechenden Befehl an Stellelektronik 151 zur Beantwortung mit dem gewünschten Ist-Betriebswert versendet. Auf einen solchen Befehl hin teilt die Stellelektronik 157 dem Signalempfänger 111 den erfragten Ist- Betriebswert mit. Dazu kann Stellelektronik 157 mittels der Kommunikationselektronik 167 ein an den Signalempfänger 111 adressiertes Betriebssignal erzeugen und abgeben. - -

Zum Abziehen von Betriebsinformationen des Stellgeräts 151 kann der Signalempfänger 111 auch mit anderen Elektronikkomponenten des Stellgeräts 151 als dessen Stellelektronik 157, beispielsweise einem Sensor, wie einem Positionssensor 163, verbunden sein. Zum Abziehen von Betriebsinformationen des Stellgeräts 151 braucht der Signalempfänger 111 dann nicht mit der Stellelektronik 157 zu kommunizieren, sondern kann diese übergehen und direkt mit einzelnen Elektronikkomponenten, wie dem Positionssensor 163, des Stellgeräts 151 kommunizieren. Ein solcher Aufbau kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn das Stellgerät 151 nicht mit einer Stellelektronik 157, wie einem typischen Stellungsregler oder dergleichen, ausgestattet ist, die eine gewisse Intelligenz aufweist.

Die in Figur 2 dargestellte Feldgeräteanordnung 200 unterscheidet sich von der oben beschriebenen Feldgeräteanordnung 100 im Wesentlichen durch die Art der Anbindung der Überwachungseinheit 101 bzw. 201 an das jeweilige Stellgerät 151 bzw. 251.

Die Verbindung zwischen der Leitwarte 291 und dem Stellgerät 251 bzw. dessen Stellelektronik 257 erfolgt ähnlich der zuvor beschriebenen Ausführung mittels einer Zweileiterverbindung 281. Über die Zweileiterverbindung 281 wird zum Ansteuern des Stellgeräts 251 ein Steuerleitwert beispielsweise als 4...20 mA-Signal von der Leitwarte 291 an die Stellelektronik 257 übermittelt. Das Steuerleitsignal bzw. die gesamte Kommunikation zwischen dem Stellgerät 251 und der Leitwarte 291 kann im Wesentlichen wie oben hinsichtlich der vorherigen Ausführungen beschrieben erfolgen. Es sei klar, dass das Stellventil 253, der pneumatische Antrieb 255 zum Betätigen des Stellventils 153 und die pneumatische Quelle 293, aus der der Versorgungsdruck für den pneumatischen Antrieb 255 stammt, ebenfalls wie oben beschrieben funktionieren können und auch bei den weiteren, unten beschriebenen Ausführungen auf dieselbe oben beschriebene Art und Weise erfolgen kann.

Bei der Ausführung gemäß Figur 2 erfolgt die Energieversorgung der Überwachungseinheit durch eine Energieübertragungsleitung 283 von der Stellelektronik 257 an die Überwachungseinheit 201, beziehungsweise deren Verarbeitungselektronik 221. Die Energieübertragungsleitung 283 ist getrennt von der Verbindung 281 zwischen Leitwarte 291 und Stellelekt- - -

ronik 251. Die Energie, welche zwischen Stellelektronik 251 und der Verarbeitungselektronik 221 über die Energieübertragungsleitung 283 übermittelt wird, kann von der Verbindung 281 zwischen Stellelektronik 251 und Leitwarte 291 stammen. Die zu übertragende Energie kann alternativ aus einem Energiespeicher, wie einem Akkumulator oder pneumatischen betriebenen Generator, der Stellelektronik 257 stammen (nicht dargestellt). Die Überwachungseinheit 201 kann auch eine eigene Energieversorgungseinheit, wie einen Akkumulator oder einen pneumatisch betriebenen Generator, aufweisen (nicht dargestellt), in diesem Fall ist eine Energieübertragungsleitung 283 nicht notwendig.

Zur Kommunikation zwischen der Stellelektronik 257 und der Verarbeitungselektronik 221 ist bei der Feldgeräteanordnung 200 eine Betriebssignalleitung 285 vorgesehen, die zwischen der Verarbeitungselektronik 221 und der Stellelektronik 257 angeordnet ist, um Verarbeitungselektronik 221 und Stellelektronik 257 signalübertragungsgemäß miteinander zu verbinden. Die Betriebssignalleitung 285 kann zwischen dem Signalempfänger 211 der Verarbeitungselektronik 221 und der Kommunikationselektronik 267 der Stellelektronik 257 verlegt sein. Eine Betriebssignalleitung 285 kann beispielsweise realisiert sein durch eine Steckbuchse, wie eine USB-Buchse oder eine RS232-Buchse der Stellelektronik 257, in der ein entsprechender Anschluss, also beispielsweise ein USB-Stecker oder ein RS232-Stecker der Überwachungseinheit 201, eingesetzt ist. Ein solcher Steckplatz kann bei herkömmlicher Stellelektronik 257 beispielsweise zum Anschluss des Computers eines Wartungstechnikers vorgesehen sein, sodass die Überwachungseinheit 201 unter Ausnutzung bestehender Steckplätze einer Stellelektronik 257 mit dieser verbunden werden kann.

Die Überwachungseinheit 201 selbst kann ebenfalls mit entsprechenden Steckplätzen, beispielsweise USB-Buchsen oder RS232-Buchsen ausgestattet sein, damit insbesondere Wartungstechnikern ein Zugriff auf die Stellelektronik 257 unmittelbar bereitgestellt ist.

Der Signalempfänger 211 der Verarbeitungselektronik 221 der Überwachungseinheit 201 kann bei der Feldgeräteanordnung 200 Betriebsinformationen des Stellgeräts 251 abziehen, indem über die Betriebsinformationsleitung 285 die gewünschte Betriebsinformation erfragt - -

wird. Das Anfordern von Betrieb sinformationen kann, wie oben beschrieben, beispielsweise als Befehl an die Stellelektronik 257 oder durch das Abziehen von Messdaten beispielsweise vom Positionssensor 263 direkt geschehen. Über eine Betriebsinformationsleitung 285 kann ein Signalempfänger 211 auch beispielsweise mit einem Steuersignaleingang der Stellelektronik 257 und insbesondere einem I/P-Wandler 261 verbunden sein, um auf diese Weise Betriebsinformationen betreffend die Ansteuerung abziehen zu können. Bei der Feldgeräteanordnung 200 ist die Betriebsinformationsleitung 285 gesondert zu der Steuerleitung 281 realisiert, um unerwünschte Interferenz zwischen der Überwachungseinheit 201 und der Steuer- Kommunikation des Stellgeräts 251 ausschließen zu können. Die Signalcodeausgabe kann im Wesentlichen, wie oben beschrieben, durch eine Ampel 231 mit mehreren unterschiedlich farblichen Leuchten 233 erfolgen.

Zur Auswertung der Betriebsinformationen der Betriebsdaten des Stellgeräts 251 kann die Verarbeitungselektronik 221 eine Software, wie die originäre TROVIS- Software der Anmelderin oder dergleichen, ausführen, welche dazu in der Lage ist, anhand einer Reihe von Betriebsdaten oder Betriebsinformationen, wie einem insbesondere zeitbezogenen Steuersignal oder Stellsignal und einer insbesondere zeitbezogenen Stellposition anhand von bekannten Diagnosealgorithmen eine auf das Stellgerät 251 bezogene Diagnose auszuführen. Es sei klar, dass die Verarbeitungselektronik 221 grundsätzlich zahlreiche bekannte Diagnosefunktionen bezogen auf das der Überwachungseinheit 201 zugeordnete Stellgerät 251 durchführen kann.

Ferner sei klar, dass anstelle des exemplarisch dargestellten pneumatischen Antriebs 255 mit einer Stellstange zum Betätigen eines Stellventils 257 beispielsweise auch ein hydraulischer oder elektrischer Antrieb (nicht dargestellt), und ein Schwenk- Ventil (nicht dargestellt) oder eine Pumpe (nicht dargestellt) als Stellarmatur vorgesehen sein kann. Anders gesagt kann eine Überwachungseinheit 201 für unterschiedlichste Stellgeräte 251 geeignet sein, ohne dass ein vorhandenes Stellgerät 251 zur Nachrüstung mit der Überwachungseinheit 201 notwendigerweise hardware- oder software-seitig nachzurösten ist. Gleichzeitig erlaubt die Überwachungseinheit eine von der Stellelektronik 257 des Stellgeräts 251 unabhängige Diagnose, die insbesondere durch solche Fehler der Stellelektronik 257 nicht gestört ist, welche deren Diagnose- oder Kommunikationsfähigkeit ebenfalls beeinträchtigen. Die Überwachungseinheit - -

201 kann insofern als zusätzliches Sicherheitsinstrument einer prozesstechnischen Anlage dienen und eignet sich besonders für Feldgeräte oder Stellgeräte, die sicherheitskritische Funktionen erfüllen.

Im Vergleich zu den Feldgerätanordnungen 100 und 200 der Figuren 1 und 2 unterscheidet sich die Feldgeräteanordnung 300 gemäß Figur 3 vor allem durch die wiederum unterschiedliche Anbindung des Stellgeräts 251 beziehungsweise dessen Stellelektronik 357 an einerseits die Überwachungseinheit 301 und andererseits die Leitwarte 391. Der generelle Aufbau und die generelle Funktion des Stellgeräts 351 können im Wesentlichen wie bei den oben beschriebenen Ausführungen erfolgen.

Die Leitwarte 391 kann dem Stellgerät 351 beziehungsweise dessen Stellenelektronik 357, ähnlich der Feldgeräteanordnung 100 gemäß Figur 1, mittels einer Zweileiterverbindung 381 ein Steuerleitsignal mitteilen. Es sei klar, dass bei sämtlichen beschriebenen Ausführungen die Verbindung zwischen der Leitwarte und dem Stellgerät nicht auf eine Zweileiterverbindung, wie dargestellt, beschränkt zu sein braucht, sondern auch eine Vierleiterverbindung oder eine andersartige Verbindung verwendbar ist. Aus der Zweileiterverbindung 381 zwischen der Leitwarte 391 und der Stellelektronik 357 speist sich gemäß Fig. 3 die Überwachungseinheit 301 mit Energie über die Energieabzugsleitungen 384.

Die Verarbeitungselektronik 321 empfängt von der Stellelektronik 357, die hier vorzugsweise als Stellungsregler realisiert ist, Betriebsdaten über die Betriebsdatenleitung 387. Der Stellungsregler 357 ist bei der Feldgeräteanordnung 300 dazu ausgelegt, in regelmäßigen Zeitabständen oder beim Auftreten bestimmter Betriebszustände oder Betriebszustandsänderungen Betriebsdaten an die Verarbeitungselektronik 321 über die Betriebsdatenleitung 387 zu senden. Als Betriebsdaten sind weiterverarbeitete Betriebsinformationen des Stellgeräts 351 zu verstehen, im Unterschied zu rohen Betriebsinformationen, wie Ist-Messwerten oder dergleichen. Als Betriebsdatum kann zum Beispiel ein basierend auf Druckmesswerten ermittelter Leckagewert erfasst werden. Der Stellungsregler 357 kann über die Datenübertragungsleitung 387 der Verarbeitungselektronik 321 Betriebsdaten übermitteln, die bewirken, dass die Verar- - -

beitungselektronik 321 die Ampel 331 dazu veranlasst, mit eine der LEDs 333 der Ampel 331 zu beleuchten und so die Ausgabe eines Betriebscodes zur Folge haben.

Beispielsweise kann die Stellelektronik 357 im einfachsten Fall über die Betriebsdatenleitung 387 ein binäres 1- oder O-Signal übermitteln und die Ampel 331 nur zwei unterschiedliche LEDs 333 aufweisen, etwa eine rote und eine grüne LED, und die Verarbeitungselektronik 321 das Betriebsdatum, das von der Stellelektronik 357 über die Betriebsdatenleitung 387 übermittelt wird, derart auswerten, dass bei einer binären 1 die grüne LED 333 zum Abgeben eines Signalcodes aktiviert wird, welcher angibt, dass das Stellgerät ordnungsgemäß funktioniert, oder bei einer binären 0 die rote LED 333 aktivieren, welche eine Fehler oder einen Notfall signalisiert.

Wenn die Verarbeitungselektronik 321 über nur eine einzige Betriebsdatenleitung 387 zum Übermitteln nur eines Binärsignals mit der Stellelektronik 357 verbunden ist, können dennoch komplexere Signale von der Stellelektronik 357 an die Verarbeitungselektronik 321 versandt werden, beispielsweise durch Pulsweiterrmodulation des Binärsignals. Die Verarbeitungselektronik 321 kann dann das pulsweitenmodulierte Binärsignal, welches sie durch den Signalempfänger 311 von einem Pulsweitenmodulator 367, also einer Kommunikationselektronik des Stellungsreglers 357, empfängt, erhalten und verarbeiten, um mehr als zwei Zustände abzubilden und dementsprechend mehr als zwei unterschiedliche Signalcodes mittels der Ampel 331 abgeben.

Zahlreiche handelsübliche Stellgeräte sind standardmäßig mit einem Anschluss ausgestattet, der mit einer Zweileiterverbindung insbesondere zur Verbindung mit einer Leitwarte und ferner einer zusätzlichen binären Verbindung versehen ist. Um Kosten für zusätzliche Leitungen, deren Verlegung und Wartung einzusparen, ist dieser dritte Anschluss in der Regel unbenutzt. Die erfindungsgemäße Überwachungseinheit 301 kann insbesondere für einen solchen Anschluss geeignet sein. So kann eine Überwachungseinheit 301 mit einem Verbindungsstecker, beispielsweise einem Gerätestecker, sowohl für eine Zweileiterverbindung 381 als auch für eine Betriebsdatenverbindung 387 unter Ausnutzung vorhandener Funktionalitä- - -

ten üblicher Stellgeräte zusätzliche Überwachungsfunktionen bereitstellen. Die Energieversorgung kann auch auf anderem Wege als über eine Energieabzugsleitung 384 erfolgen, beispielsweise aus einer eigenen Energiequelle der Überwachungseinheit 301.

Die Feldgeräteanordnung 400 gemäß Figur 4 unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungen bevorzugter Feldgeräteanordnungen 100, 200 und 300 wiederum insbesondere durch die Anbindung des Stellgeräts 451 an die Überwachungseinheit 401 und die Leitwarte 491.

Bei der Feldgeräteanordnung 400 ist neben der Verbindung 481 zur Übertragung eines 4-20 mA Steuerleitsignals von der Leitwarte 491 an die Stellelektronik 457 eine separate Energieversorgungsleitung 482 vorgesehen, aus der sich sowohl die Überwachungseinheit 401 als auch die Stellelektronik 457 speisen. Es sei klar, dass die Energieversorgung auch bei der Feldgeräteanordnung 400, wie bei einer der oben beschriebenen Feldgeräteanordnungen 100, 200 oder 300 erfolgen kann.

Zur Übertragung von Betriebsdaten von der Stellelektronik 457 an die Verarbeitungselektronik 421 weist die Feldgeräteanordnung 400 zwei Betriebsdatenleitungen 487, 488 auf. Wie die zuvor bezüglich der in Figur 3 dargestellten Feldgeräteanordnung 300 beschriebene Betriebsdatenleitung 387 können über die Betriebsdatenleitungen 487 und 488 insbesondere kontinuierliche binäre Signale übertragen werden. Es sei klar, dass weitere (nicht dargestellte) Binärleitungen oder Betriebsdatenleitungen von der Stellelektronik 457 an die Verarbeitungselektronik 421 vorgesehen sein können.

Wenn auf jeder der Betriebsdatenleitungen 487, 488 in der einfachsten Form nur jeweils ein binäres 0- oder binäres 1 -Signal übertragen werden, genügt dies zur Übermittlung von 2-bit Informationen, was zum Ansteuern einer Ampel 431 mit drei unterschiedlichen farblichen Leuchten 433 technisch völlig ausreichend ist. Die Verarbeitungselektronik 421 ist dann dazu ausgelegt, die über die Betriebsdatenleitungen 487, 488 dem Signalempfänger 411 mitgeteilten Betriebsdaten auszuwerten und ihnen eine entsprechende Farbe zuzuordnen, welche durch - -

die Ampel 431 anzuzeigen ist. Im Übrigen kann auch die damit übertragenen Betriebsdatenleitungen 487 wie oben beschrieben beispielsweise Pulsweiten-, Frequenz-, oder Amplitudenmodulation erfolgen.

Es ist auch denkbar, dass die Verarbeitungselektronik 421 einen (nicht dargestellten) binären Befehlsausgang hat, um vom Stellgerät 451 die Ausgabe eines Betriebsdatums oder mehrerer Betriebsdaten, beispielsweise mittels der Betriebsdatenleitungen 487 und 488, anzufordern. Durch Mitteilung eines Befehls- oder Abzugssignals kann die Überwachungseinheit 401 die Stellelektronik 457 des Stellgeräts 451 auch dazu veranlassen, eine Stellgerätediagnose durchzuführen und das Diagnoseergebnis der Überwachungseinheit 401 beispielsweise wie oben beschrieben als binäre 1 oder binäre 0 mitzuteilen. Wenn die Überwachungseinheit dem Stellgerät Betriebsinformationen abzieht, indem die Überwachungseinheit das Stellgerät zum Ausgeben gewünschter Betriebsinformationen veranlasst, kann die Überwachungseinheit als sogenannte Master-Einheit und die Stellgerät bzw. das Stellelektronik als sogenannte Slave- Einheit angesehen werden.

Figuren 5, 5a, 6 und 6a zeigen spezielle Ausführungen von Überwachungseinheiten 501, 601 und deren mechanische und elektronische Anbindung an einen Stellungsregler 552, 652. Auf die Darstellung einer Leitwarte und eines vollständigen Stellgeräts wird zugunsten der Lesbarkeit in den Figuren 5 und 6 verzichtet. Bei der Anbindung einer Überwachungseinheit 501, 601 kann die Anbindung der Überwachungseinheit an das Stellgerät zur Signalübermittlung und/oder Energieversorgung gemäß einer der oben bezüglich Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ausführungen realisiert sein.

Die in Figur 5 dargestellte Überwachungseinheit 501 ist dazu ausgelegt, zwischen einem Gerätstecker 594 des Stellungsreglers 552 und einer Gerätedose 592, von der aus eine Kommunikations Verbindung 581 sich in Richtung einer (nicht dargestellten) Leitwarte erstreckt, angeordnet zu werden. Der Gerätestecker 594 und die Gerätesteckdose 592 können insbesondere gemäß der Norm DIN EN 175301-803 ausgebildet sein. Der Gerätestecker 594 kann beispielsweise als Ventilsteckverbinder oder Winkelstecker bezeichnet sein. Die Gerätedose 592 - -

oder Gerätesteckdose kann auch als Kabeldose oder Leitungsdose bezeichnet sein. Ein solcher Gerätestecker hat an der Drei-Uhr-Position und der Neun-Uhr-Position einen im Querschnitt U-förmigen Pin und gegebenenfalls einen weiteren U-förmigen Pin in der Sechs-Uhr-Position sowie einen balkenförmigen Pin in der Zwölf-Uhr-Position.

Zum Aufnehmen der Pins des Gerätesteckers 594 umfasst die Gerätedose 592 entsprechend geformte und positionierte Aufnahmen. Um einen positionsgetreuen und sicheren Halt der Gerätedose 592 relativ zum Gerätestecker 594 zu gewährleisten, ist eine Steckschraube vorgesehen, die sich durch die Gerätedose 592 erstreckt und zum Sichern der Gerätedose 592 am Gerätestecker 594 mit diesem verschraubbar ist. Bei Einsatz einer Überwachungseinheit 501 zwischen Gerätestecker 594 und Gerätesteckdose 592 ist eine entsprechend längere Sicherungsschraube erforderlich. Die Kontaktflächen zwischen den gegenüberliegenden Flächen, aus denen die Pins hervorstehen bzw. in die die Pin- Aufnahmen eingelassen sind, können mit einer oder zwei Dichtungen versehen sein, um zu verhindern, dass beispielsweise Kondenswasser an die stromführenden Pins gelangt. Hierzu kann je eine Dichtscheibe zwischen Stecker und Dose vorgesehen sein.

Zum signalübertragungsgemäßen Einsetzen der Überwachungseinheit 501 zwischen dem Stellungsregler 552 und der (nicht dargestellten) Leitwarte ist die Überwachungseinheit 501 gemäß der Figur 5 stellgeräteseitig mit gerätedosenartigen Aufnahmen 592a für die Pins des Gerätesteckers 594 des Stellungsreglers 552 ausgestattet und leitwartenseitig mit gerätesteckerartigen Pins 594a, auf die eine Gerätesteckdose 592 aufsetzbar ist. Die Aufnahmen 592a und/oder Pins 594a der Überwachungseinheit 501 können ebenfalls DIN EN 175301-803 normkonform sein.

Signalübertragungsgemäß und/oder energieübertragungsgemäß kann eine Verbindung der Überwachungseinheit 501 mit dem Stellungsregler 552 gemäß einer der oben bezüglich der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ausführungen vorgesehen sein (in Figur 5 nicht im Detail dargestellt). Die Anbindung der Überwachungseinheit 501 erfolgt im Allgemeinen abhängig davon, welche Signalübertragung über die Verbindung 581 zwischen der Leitwarte und dem - -

(nicht vollständig dargestellten) Stellgerät vorgesehen ist, das heißt, ob beispielsweise über die vor Einsatz der Überwachungseinheit 501 vorhandene Verbindung sowohl Energie als auch Steuersignal dem Stellungsregler 552 bereitgestellt werden, oder ob beispielsweise über die vorhandene Leitung 581 keine Betätigungsenergie sondern nur Steuersignale übertragen werden.

Wie oben im Hinblick auf die in Figur 3 beschriebene Ausführung erläutert, ist es möglich, dass nicht sämtliche an einem Gerätestecker 594 vorhandene Pins zur Kommunikation mit einer Leitwarte tatsächlich verwendet werden. Bei einer derartigen Ausführung können bereits vorhandene, zur Kommunikation mit der Leitwarte an sich ungenutzte Pins eines Gerätesteckers 594 speziell zur Übermittlung von Betriebsinformation oder Betriebsdaten an die Überwachungseinheit 501 vorgesehen sein.

Gemäß Figur 5 und Figur 5a ist der Gerätestecker 594 mit einem Außengewinde 508 zum Einschrauben in ein Innengewinde 558 einer Gehäuseoffnung 556 des Stellungsreglergehäuses 554 vorgesehen. Ein solches Innengewinde 558 eines Stellungsreglergehäuses 554 kann beispielsweise durch ein sogenanntes PG-Gewinde oder Stahlpanzerrohrgewinde realisiert sein. Alternativ kann ein metrisches Gewinde, beispielsweise M12xl,5, M16xl,5, M20xl,5 oder M36x2,0 zum Einsatz kommen. Alternativ kann der Gerätestecker als Teil des Stellungsreglergehäuses 554 ohne Gewindeadapter realisiert sein (nicht dargestellt), sodass auf eine Öffnung 556 im Stellungsreglergehäuse 554 verzichtet werden kann. Das Gehäuse 554 des Stellungsreglers 552 kann auf übliche Weise, wie schematisch dargestellt, mit einer Displayanzeige 559 des Stellungsreger-Betriebsstatus ausgestattet sein.

Die Kommunikationselektronik 567 des Stellungsreglers 552 umfasst eine Steckerleiste, die mit den Pins des Gerätesteckers 594 durch Kabelverbindung signalübertragungsgemäß verbunden werden kann.

Bei einer (nicht dargestellten) Ausführung kann der stellgeräteferne Ausgang der Überwachungseinheit anstelle von Pins 594a mit einer Verbindungsleitung zur Leitwarte ausgestattet - -

sein. Anders gesagt kann die Überwachungseinheit gleichzeitig die Funktion der Gerätesteckdose 592 realisieren, sodass an dem Gerätestecker 594 eines Stellgeräts 554 nicht zwei Bauteile, Überwachungseinheit und zusätzliche Leitungsdose, angesteckt werden brauchen, sondern nur ein einziges Bauteil. Eine solche Überwachungseinheit kann als gerätedoseninte- griert bezeichnet sein.

Anstelle eines Anschlusses einer Übertragungseinheit gemäß einem sogenannten DIN- Würfel- Steckers entsprechend DIN EN 175301-803 kann beispielsweise auch ein sogenannter M12-Sensorstecker, vorzugsweise entsprechend DIN Norm IEC 61076-2-101 verwendet werden (nicht dargestellt), zur Verbindung von Stellgerät und Überwachungseinheit.

Die Überwachungseinheit 601 gemäß Figur 6 unterscheidet sich von der Überwachungseinheit gemäß Figur 5 in erster Linie durch die Form des Stellgeräte-Gehäuses 654(das kein Display aufweist) und die Anschlüsse 608, 609 des Überwachungseinheit-Gehäuses 603. Bei der in Figur 6 dargestellten Überwachungseinheit 601 ist am Gehäuse 603 der Überwachungseinheit 601 ein Außengewinde 608 vorgesehen, das in ein korrespondierendes Innengewinde 658 einer Gehäuseöffnung 656 des Stellungsreglersgehäuses 654 einschraubbar ist. Die Gewindepaarung kann insbesondere mittels einer PG- Verschraubung bzw. einer Stahlpanzerrohrgewinde- Verschraubung realisiert sein, oder mit einem metrischen Standardgewinde, wie oben beschrieben. Eine derartig eingehauste Überwachungseinheit 601 eignet sich besonders gut für Stellungsregler 652, deren Gehäuse 654 eine entsprechende Gewindeöffnung aufweist. Zur signalübertragungsgemäßen Verbindung zwischen dem Stellungsregler 652 und der Überwachungseinheit 601 sind in dem Gehäuse 603 des Stellungsreglers 652 eine Steckerleiste 667 und eine weitere Steckerleiste 611 in dem Gehäuse 603 der Überwachungseinheit 601 vorgesehen, zwischen denen eine Kabelverbindung realisiert werden kann.

Zur Verbindung des Überwachungseinheit-Gehäuses 603 an eine Verbindung 681 zur Leitwarte kann ein weiteres Innen- (nicht dargestellt) oder Außengewinde 609 vorgesehen sein. Sofern eine Kommunikation von der Überwachungseinheit 601 nur mit dem Stellgerät erfolgen soll, ähnlich der Ausführung von Figur 4, kann auf das zusätzliche Gewinde 609 verzieh- - -

tet werden. Abgesehen von den Besonderheiten des Anschlusses entspricht die Überwachungseieinheit 601 im Wesentlichen der Überwachungseinheit 501, wie oben im Hinblick auf Figur 5 beschrieben. Die elektrische- und/oder signalübertragungsgemäße Kommunikation der Überwachungseinheit 601 kann gemäß einer der oben bezüglich Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ausführung erfolgen.

Figur 7 zeigt ein Feldgerät 51, das einen doppelt wirkenden pneumatischen Antrieb 55 um- fasst, der über ein Stellglied eines Stellventils 53 betätigt wurde. An dem Joch zwischen pneumatischem Stellantriebs 55 und Stellventil 53 ist ein Stellungsregler 52 in einem Stellungsreglergehäuse 54 angeordnet. Der Stellungsregler 52 ist mit einer Überwachungseinheit 1 ausgestattet. Der Stellungsregler 52 und/oder die Überwachungseinheit 1 können insbesondere wie oben im Hinblick auf Figur 5 beschrieben ausgeführt sein.

Die in der vorstehend Beschreibung, den Figuren und Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

100, 200, 300, 400 Feldgeräteanordnung

1, 101,201,301,401,501,601 Überwachungseinheit

103,503,603 Gehäuse

111,211,311,411 Signalempfänger

121,221,321,421 Verarbeitungselektronik

131,231,331,431 Ampel

133,233,333,433 LED-Leuchten

51, 151,251,351,451 Stellgerät

53, 153,253 Stellventil

55, 155,255 pneumatischer Antrieb

157, 257,357, 457 Stellelektronik

161,261 I/P-Wandler

163,263 Wegsensor

167, 267, 567 Kommunikationselektronik

181,281,381,481,581,681 Zweileiterverbindung

191,291,391,491 Leitwarte

193,293 pneumatische Quelle

281 Steuerleitung

283 Energieübertragungsleitung

285 Betriebssignalleitung

367 Pulsweitenmodulator

384 Energieabzugsleitungen

387,487,488 Betriebsdatenleitung

482 Energieversorgungsleitung

508, 608, 609 Außengewinde

52, 552, 652 Stellungsregler

54, 554, 654 Stellungsreglergehäuse

556, 656 Gehäuseöffnung

558, 658 Innengewinde

559 Displayanzeige

592 Gerätedose

592a Pins

594a Aufnahmen

594 Gerätestecker

611,667 Steckerleiste