KOMMUNIKATIONSSTANDARDS

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die

Automatisierungstechnik, ein Feldgerät, ein Funkadapter, ein System der Automatisierungstechnik und ein Verfahren zum Parametrieren eines

Feldgerätes bzw. Funkadapters.

In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen, Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte,

Massedurchflussmessgeräte, Druck- und

Temperaturmessgeräte etc.. Hierbei erfassen Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen, wie bspw. Füllstand, Durchfluss, Druck und/oder

Temperatur.

Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, z. B. Ventile oder Pumpen, über die z. B. 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. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.

In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über Feldbusse mit übergeordneten Einheiten verbunden. Normalerweise handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um Leitsysteme bzw. Steuereinheiten, wie beispielsweise eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) bzw. PLC (Programmable Logic Controller). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Die von den Feldgeräten, insbesondere von Sensoren, erfassten Prozessvariablen bzw. -daten werden über den angeschlossenen Feldbus an eine oder gegebenenfalls auch an mehrere übergeordnete Einheit(en) übermittelt. Daneben ist auch eine

Datenübertragung von der übergeordneten Einheit über das Bussystem an die Feldgeräte erforderlich; diese kann bspw. zu Diagnosezwecken dienen.

Allgemein gesprochen, wird das Feldgerät über den Feldbus von der übergeordneten Einheit her bedient.

Neben einer drahtgebundenen Datenübertragung zwischen den Feldgeräten und der übergeordneten Einheit besteht auch die Möglichkeit einer drahtlosen (wireless) Datenübertragung. Zur Realisierung einer drahtlosen

Datenübertragung sind neuere Feldgeräte, insbesondere Sensoren und Aktoren, teilweise als Funk-Feldgeräte ausgebildet. Diese weisen in der Regel eine entsprechende Kommunikationselektronik und Antenne als Bestandteile auf. Daneben besteht die Möglichkeit, Feldgeräte ohne Funkeinheit durch die Kopplung mit einem Funkadapter bzw. Wireless Adapter, zu einem Funk- Feldgerät aufzurüsten.

Bei jeder Erstinstallation oder bei einem Gerätetausch müssen sowohl der Funkadapter als auch das Feldgerät konfiguriert bzw. parametriert werden.

Hierzu dienen sogenannte Bedieneinheiten, bspw. in Form einer tragbaren Recheneinheit (PC, Laptop), auf denen spezielle Bedien- und/oder

Beobachtungssoftware ablaufen. Auf dem Markt erhältliche Bedien- und/oder Beobachtungssoftware ist zum Beispiel die Software„FieldCare" der

Endress+Hauser Gruppe. Zur Parametrierung eines Feldgerätes oder auch eines Funkadapters sind diese Bedieneinheiten über eine USB- oder auch eine serielle COM-Schnittstelle (RS232, RS485) mit Hilfe einer Vorrichtung zur Übertragung der Konfigurations- und/oder Parametrierdaten mit dem

Feldgerät bzw. Funkadapter drahtgebunden verbunden. Damit diese drahtgebunden Verbindung erfolgen kann, muss das Gehäuse des

Feldgerätes bzw. des Funkadapters manuell aufgeschraubt werden und die Kabel entsprechend an die Elektronik angeschlossen werden. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine vereinfachte Parametrierung eines Feldgerätes bzw. eines Funkadapters vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung für die Automatisierungstechnik, ein Feldgerät, ein Funkadapter, ein System der Automatisierungstechnik und ein Verfahren zum Parametrieren eines Feldgerätes bzw. Funkadapters gelöst.

Hinsichtlich der Vorrichtung für die Automatisierungstechnik wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung für die Automatisierungstechnik gelöst, welche folgendes aufweist:

- ein Gehäuse,

- eine an dem Gehäuse äußerlich angebrachte Funkantenne,

- eine innerhalb des Gehäuses angeordnete und mit der Antenne

datenleitend verbundene Kommunikationselektronik, welche dazu eingerichtet ist, Daten, vorzugsweise Prozessdaten über die Antenne drahtlos mit einer übergeordneten Einheit gemäß einem ersten

Funkstandard bidirektional zu kommunizieren, welche

Kommunikationselektronik ferner dazu eingerichtet ist, Daten, vorzugsweise Parameterdaten, über die Antenne drahtlos mit einer Bedieneinheit gemäß einem zweiten Funkstandard bidirektional zu kommunizieren.

Erfindungsgemäß wird also die Kommunikationselektronik im Zusammenspiel mit der Funkantenne derartig ausgebildet, dass sie sowohl Daten von zwei unterschiedlichen Funkstandards empfangen und senden kann. Auf diese

Weise ist für den zweiten Funkstandard keine zweite Funkantenne, die äußerlich an dem Gehäuse angebracht ist, notwendig.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sowohl der erste

Funkstandard als auch der zweite Funkstandard auf dem IEEE 802.15.4 Standard basieren. Insbesondere sieht die Weiterbildung vor, dass die drahtlose Übertragung bei beiden Funkstandards auf einer im Wesentlichen gleichen Funkfrequenz erfolgt. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Funkstandard WirelessHART oder ISA100.1 1 a umfasst.

Wiederum eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Funkstandard Bluetooth oder einen davon abgewandelte Variante, bspw. Bluetooth LE umfasst.

Wiederum eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse einen metallischen Gehäusekörper oder einen Gehäusekörper aus einem die Funkübertragung hemmenden Kunststoff umfasst.

Hinsichtlich des Funkadapters wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Funkadapter für die Automatisierungstechnik gelöst, welcher eine Vorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen und eine

Feldgeräteschnittstelle umfasst, welche an dem Gehäuse befestigt ist und dazu ausgelegt ist, eine drahtgebundene datenleitende Verbindung zu einem Feldgerät zu ermöglichen.

Hinsichtlich des Feldgerätes wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Feldgerät für die Automatisierungstechnik gelöst, welches eine Vorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen umfasst.

Hinsichtlich des Systems wird die Aufgabe durch ein System der

Automatisierungstechnik gelöst, wobei das System einen Funkadapter gemäß der zuvor beschriebenen Ausgestaltung, ein Feldgerät, welches über die

Feldgeräteschnittstelle mit dem Funkadapter datenleitend verbunden ist und eine übergeordnete Einheit, die Daten gemäß dem ersten Funkstandard mit dem Funkadapter bidirektional austauscht und eine Bedieneinheit, welche Daten gemäß dem zweiten Funkstandard mit dem Funkadapter bidirektional austauscht, aufweist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Daten, die gemäß dem zweiten Funkstandard von der Bedieneinheit mit der Funkeinheit ausgetauscht werden, dazu dienen, das Feldgerät über die Funkeinheit durch die Bedieneinheit zu parametrieren.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Parametrieren eines Feldgerätes bzw. eines Funkadapters der Automatisierungstechnik gelöst, wobei Parameterdaten zwischen einer Bedieneinheit und dem Feldgerät bzw. dem Funkadapter drahtlos übertragen werden und wobei die Parameterdaten über eine Antenne, die auch zum Übertragen von Prozessdaten verwendet wird, ausgetauscht werden, so dass das Feldgerät bzw. der Funkadapter entsprechend parametriert wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zum Parametrieren des Feldgerätes die Parameterdaten drahtlos zwischen der Bedieneinheit und dem Funkadapter kommuniziert werden und die Parameterdaten zwischen dem Funkadapter und dem Feldgerät drahtgebunden kommuniziert werden.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Funkmoduls und

Fig. 2: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems der Automatisierungstechnik.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung der Automatisierungstechnik 1 in Form eines Funkadapters 2. Der Funkadapter 2 umfasst ein Gehäuse 3, eine Funkantenne 4, die äußerlich an dem Gehäuse 3 befestigt ist, eine Feldgeräteschnittstelle 5 zum Anschließen eines von dem Funkadapter 2 abgesetzt angeordneten Feldgerätes 7 und eine Kommunikationselektronik 6. Über die Feldgeräteschnittstelle 5 wird eine drahtgebundene Verbindung zwischen dem Funkadapter 2 und dem Feldgerät 7 der

Automatisierungstechnik hergestellt. Eine derartige drahtgebundene

Verbindung 8 kann bspw. eine 4..20 mA Stromschnittstelle bzw.

Zweidrahtleitung mit digitalem Protokoll, z.B. HART sein. Durch die

drahtgebundene Verbindung 8 können bspw., die seitens des Feldgerätes 7 erfassten Prozessdaten an das Funkmodul 2 übertragen werde, so dass diese von dem Funkmodul 2 an eine übergeordnete Einheit 13, 14, bspw. ein Prozessleitsystem 13, ein Gateway 14, etc. weiter übermittelt werden können. Über die drahtgebundene Verbindung können aber auch Parameterdaten, die zur Konfiguration bzw. Parametrierung des Feldgerätes 7 dienen, zwischen dem Funkadapter 2 und dem Feldgerät 7 bidirektional übertragen werden.

Ferner kann die Feldgeräteschnittstelle 5 auch dazu ausgelegt sein, Energie von dem Funkadapter 2 zum Betrieb des Feldgeräts 7 zu übertragen. Dies kann bspw. ebenfalls über die drahtgebundene Verbindung 8 erfolgen oder alternativ über eine separat ausgebildete Energieversorgungsleitung bzw. - leitungen. Die von dem Funkadapter 2 für das Feldgerät 7 bereitgestellte Energie kann bspw. durch eine interne Batterie 10, die sich in dem Gehäuse 3 des Funkadapters 2 befindet, stammen. Alternativ kann der Funkadapter 2 auch über ein Netzteil mit Energie versorgt werden, so dass auch die für das Feldgerät 7 bereitgestellte Energie von dem Netzteil stammt. Das Netzteil kann dabei als Teil der internen Kommunikationselektronik 6 oder alternativ als ein separat ausgebildetes Netzteil, welches mit der

Kommunikationselektronik 6 verbunden ist, vorgesehen sein.

Das Gehäuse 3 des Funkadapters 2 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material. An dem Gehäuse 3 sind die Feldgeräteschnittstelle 5 und die

Antenne 4 äußerlich befestigt. Sowohl die Feldgeräteschnittstelle 5 als auch die Antenne 4 sind, bspw. in Form von Durchführungen, durch das Gehäuse von der internen Kommunikationselektronik 6 nach außen verbunden.

Die innerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Kommunikationselektronik 6 ist derartig eingerichtet, dass Daten, bspw. in Form von Prozessvariablen bzw. - daten, über die Antenne drahtlos mit einer übergeordneten Einheit 14, 15 bidirektional gemäß einem ersten Funkstandard übertragbar sind. Beispielhaft können so die Prozessdaten, die von dem Feldgerät erfasst und über die Feldgeräteschnittstelle an das Funkmodul übertragen werden, weiter über das Funkmodul gemäß dem WirelessHART Standard an ein Leitsystem oder Gateway übertragen werden.

WirelessHART stellt einen standardisierten Kommunikations- bzw.

Funkstandard dar, der in der HART-7 Spezifikation umfasst ist und als IEC 62591 normiert wurde. Typischerweise wird WirelessHART zum Aufbau von industriellen Feldbussen eingesetzt. Die Funkübertragung basiert dabei auf dem drahtlosen Kommunikationsstandard IEEE 802.15.4. Alternativ zum WirelessHART Standard kann der erste Funkstandard aber auch ISA100.1 1 a umfassen. ISA100.1 1 a ist ebenfalls ein in der Automatisierungstechnik eingesetzter Kommunikations- bzw. Funkstandard. Typischerweise umfasst die Kommunikationselektronik 6 hierzu einen Mikroprozessor 9 auf dem ein erster Softwarestack 10 für den ersten Funkstandard abläuft, so dass eine Umsetzung von Prozessdaten entsprechend dem ersten Funkstandard und umgekehrt erfolgt.

Ferner ist die Kommunikationselektronik 6 derartig eingerichtet, dass Daten in Form von Parameterdaten über dieselbe Antenne drahtlos mit einer

Bedieneinheit bidirektional übertragbar sind. Die drahtlose Übertragung basiert hierbei auf einem zweiten Funkstandard, welcher von dem ersten

Funkstandard unterschiedlich ist. Vorzugsweise basieren sowohl der erste als auch der zweite Funkstandard auf dem IEEE 802.15.4 Standard. So können bspw. der erste Funkstandard auf dem WirelessHART oder ISA100.1 1 a Standard und der zweite Funkstandard auf dem Bluetooth Standard oder einer davon abgewandelten Variante basieren. Eine derartige abgewandelte

Variante kann bspw. Bluetooth Low Energy (LE) sein. Wiederum läuft typischerweise hierzu ein zweiter Softwarestack 1 1 auf dem Mikroprozessor 9 ab, der dafür sorgt, dass eine Umsetzung von Parameterdaten entsprechend dem zweiten Funkstandard und umgekehrt erfolgt. Um das Senden bzw. Empfangen von Daten sowohl mittels dem ersten als auch dem zweiten Funkstandard über ein einzige Antenne 4 zu ermöglichen, weist die Kommunikationselektronik 6 eine Antennenansteuerungseinheit 13 auf. Als Antennenansteuerungseinheit kann bspw. ein WL1831 MOD von Texas Instruments oder auch ein RS91 13 n-Link Modul von Redpine verwendet werden.

Auf dem Mikroprozessor kann ferner eine Prozessdatenverarbeitungssoftware ablaufen, welche eine Weiterverarbeitung der Prozessdaten, die vom

Feldgerät an den Funkadapter übertagen werden, durchführt. Dies kann bspw. eine Linearisierung oder auch eine Einheitenumrechnung sein. Die

Prozessdatenverarbeitungssoftware ist nicht zwingend notwendig, allerdings eröffnet sie in dem Fall, dass eine Anbindung des Feldgerätes über die 4..20 mA Stromschnittstelle an den Funkadapter erfolgt, weitergehende

Möglichkeiten. So können bspw. neben dem reinen Messwert auch

entsprechende Einheiten des Messwertes über die Antenne drahtlos übertragen werden.

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ein Feldgerät das zuvor beschriebene Gehäuse, die Funkantenne und die Kommunikationselektronik 6. Bei dieser Ausgestaltung ist keine separate Feldgeräteschnittstelle zum drahtgebunden Anschließen des Feldgerätes an einen Funkadapter vorgesehen. Ein Funkadapter 2 bzw. Feldgerät 7, welches wie zuvor beschrieben

ausgestaltet ist, lässt sich somit drahtlos durch eine entsprechende

Bedieneinheit 16 parametrieren. Hierzu werden die Daten in Form von

Parameterdaten zwischen der Bedieneinheit 16 und dem Funkadapter 2 bzw. dem Feldgerät 7 drahtlos gemäß dem zweiten Funkstandard übertragen.

Sowohl die Daten in Form von Prozessdaten als auch die Daten in Form von Parameterdaten werden durch dieselbe Antenne des Funkadapters 2 bzw. des Feldgeräts 7 empfangen bzw. ausgesendet.

Anhand der durch den Funkadapter 2 bzw. dem Feldgerät 7 empfangenen bzw. gesendeten Parameterdaten wird dann die Parametrierung durchgeführt. So kann bspw. der Funkadapter 2 bzw. das Feldgerät 7 an sich parametriert werden. Ebenfalls kann eine Parametrierung eines Feldgerätes 7, welches über die drahtgebundene Datenleitung mit einem erfindungsgemäßen

Funkadapter 2 verbunden ist, in der Art erfolgen, dass die Parameterdaten zwischen dem Funkadapter 2 und der Bedieneinheit 16 drahtlos und zwischen dem Funkadapter 2 und dem Feldgerät 7 drahtgebunden kommuniziert werden. In diesem Fall dient der Funkadapter 2 quasi als eine

Vermittlungseinrichtung. Eine derartige Parametrierung bietet im Übrigen auch den Vorteil, dass eine eingangs erwähnte Vorrichtung zur Übertragung der Konfigurations- und/oder Parametrierdaten, welche zwischen die Bedieneinheit 16 und dem Feldgerät 7 bzw. Funkadapter 2 gehängt werden muss, nicht mehr benötigt wird. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems der Automatisierungstechnik. Das System umfasst mehrere Feldgeräte 7 die mit einem zuvor beschriebenen Funkadapter 2 verbunden sind, so dass Prozessdaten zwischen dem Feldgerät 7 und der übergeordneten Einheit 15 gemäß dem ersten Funkstandard ausgetauscht werden können. In Fig. 2 stellt die übergeordnete Einheit ein Gateway 15 dar, welches wiederum mit dem Prozessleitsystem 14 über WirelessHART kommuniziert. Denkbar ist aber auch eine Ausgestaltung bei der die Funkadapter 2 und somit auch die

Feldgeräte 7 drahtlos und direkt mit dem Prozessleitsystem 14

kommunizieren. Fig. 2 zeigt ferner einen Bediener 17, welcher über eine Bedieneinheit 16 ein spezifisches Feldgerät 7 parametriert. Hierzu

kommuniziert die Bedieneinheit über den zweiten Funkstandard, bspw.

Bluetooth LE, mit dem Funkadapter, welcher die entsprechenden

Parameterdaten über die drahtgebundene Verbindung an das Feldgerät 7 weitervermittelt. Selbstverständlich lässt sich auch der Funkadapter 2 selbst mit Hilfe der Bedieneinheit über Funk, d.h. gemäß dem zweiten Funkstandard, parametrieren. Der Bediener 17 hat somit die Möglichkeit eine Parametrierung des entsprechenden Funkadapters bzw. Feldgerätes ohne Aufschrauben des Gehäuses durchzuführen. Bezugszeichenliste

Vorrichtung

Funkadapter

Gehäuse

Funkantenne

Feldgeräteschnittstelle

Kommunikationselektronik

Feldgerät

Drahtgebundene Verbindung

Mikroprozessor

Erster Softwarestack

Zweiter Softwarestack

Prozessdatenverarbeitungssoftware

Antennenansteuerungseinheit

Prozessleitsystem

Gateway

Bedieneinheit

Bediener