DE102013103212A1 - System for determining and / or monitoring and / or influencing at least one process variable - Google Patents

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Eric BIRGEL
Armend Zenuni
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Endress and Hauser SE and Co KG
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors

Abstract

System (1) zur Bestimmung und/oder Überwachung und/oder Beeinflussung zumindest einer Prozessgröße in der Automatisierungstechnik mit mindestens einer Mess/Stelleinheit (2a), die über einen ersten Bus (3) mit einer zentralen Sensoreinheit (4) verbunden ist, wobei zumindest zwischen der mindestens einen Mess/Stelleinheit (2a) und der davon abgesetzt angeordneten zentralen Sensoreinheit (4) Daten und/oder Energie austauschbar sind, wobei die zentrale Sensoreinheit (4) mit Hilfe eines I/O-Moduls (5) an einen von einer Steuereinheit (6) ausgehenden zweiten Bus (7) anschließbar ist.System (1) for determining and / or monitoring and / or influencing at least one process variable in automation technology with at least one measuring / actuating unit (2a), which is connected to a central sensor unit (4) via a first bus (3), at least Data and / or energy can be exchanged between the at least one measuring / actuating unit (2a) and the central sensor unit (4) arranged away therefrom, the central sensor unit (4) using an I / O module (5) to one of a Control unit (6) outgoing second bus (7) can be connected.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Bestimmung und/oder Überwachung und/oder Beeinflussung zumindest einer Prozessgröße in der Automatisierungstechnik.The invention relates to a system for determining and / or monitoring and / or influencing at least one process variable in automation technology.

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 bzw. Prozessgrößen dienen Wandlerelemente, welche die entsprechende Prozessvariable, bspw. Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit in ein elektrisches Signal wandeln. Dieses elektrische Signal wird anschließend in einer Recheneinheit nachverarbeitet, umso bspw. eine Temperaturkompensation durchzuführen und anschließend mittels einer Schnittstelle einem Feldbussystem zugeführt. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Stellglieder, wie bspw. Ventile oder Pumpen, die ein elektrisches Signal in eine physikalische Größe, bspw. Druck, Temperatur, etc., umsetzen, umso aktiv in den Prozess einzugreifen. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern und/oder verarbeiten, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw.. Hierbei ist in einem Feldgerät bzw. in dessen Gehäuse sowohl das Wandlerelement und/oder Stellglied als auch die Recheneinheit sowie die zur Anbindung an das Feldbussystem benötigte Schnittstelle realisiert.In automation technology, in particular in process automation technology, field devices are often used which serve for the determination, optimization and / or influencing of process variables. To capture process variables or process variables are converter elements which convert the corresponding process variable, eg. Level, flow, pressure, temperature, pH or conductivity into an electrical signal. This electrical signal is subsequently reprocessed in a computing unit, so as to carry out, for example, a temperature compensation and then fed by means of an interface to a fieldbus system. To influence process variables, actuators, such as valves or pumps, convert an electrical signal into a physical quantity, for example pressure, temperature, etc., in order to actively intervene in the process. In principle, field devices are all devices that are used close to the process and that supply and / or process process-relevant information, such as level gauges, flowmeters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity meters, etc. In this case, in a field device or realized in the housing both the transducer element and / or actuator and the arithmetic unit and the interface required for connection to the fieldbus system.

Ferner weisen heutige Feldgeräte in der Regel mehrere Module bzw. Baugruppen auf, die jeweils eine Hardware und eine der Hardware zugeordnete Firmware aufweisen. Herstellerseitig werden die einzelnen Module so miteinander kombiniert und deren Firmwares so aufeinander abgestimmt,
dass die Firmwares der einzelnen Module des Feldgerätes miteinander kompatibel sind (interne Kompatibilität bzw. interne Interoperabilität). Aus den Firmwares der einzelnen Module eines Feldgerätes (und gegebenenfalls weiteren Firmware- und/oder Software-Komponenten des Feldgerätes) wird die Gesamt-Software bzw. Gesamt-Firmware des Feldgerätes gebildet bzw. generiert. Anhand dieser Gesamt-Software bzw. Gesamt-Firmware eines Feldgerätes wird dessen Funktionalität bestimmt. Hierbei weisen aus dem Stand der Technik bekannte Feldgeräte die Eigenschaft auf, dass die einzelnen Module sowie die Firmware bzw. Gesamt-Firmware auf einer für dieses Feldgerät zentralen Recheneinheit (bspw. eine Recheneinheit) ablaufen und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Mittels einer ebenfalls im bzw. am Gehäuse angeordneten Schnittstelle werden die Feldgeräte an ein Bussystem bzw. Feldbussystem angeschlossen.Furthermore, today's field devices usually have several modules or modules, each having a hardware and the hardware associated firmware. The individual modules are combined with each other by the manufacturer and their firmwares are coordinated
that the firmwares of the individual modules of the field device are compatible with each other (internal compatibility or internal interoperability). From the firmwares of the individual modules of a field device (and optionally further firmware and / or software components of the field device), the total software or overall firmware of the field device is formed or generated. Based on this overall software or overall firmware of a field device whose functionality is determined. In this case, field devices known from the prior art have the property that the individual modules as well as the firmware or overall firmware run on a central processing unit (eg a computing unit) for this field device and are accommodated in a common housing. By means of an interface also arranged in or on the housing, the field devices are connected to a bus system or field bus system.

In modernen Industrieanlagen erfolgt die Kommunikation zwischen zumindest einer übergeordneten Steuereinheit und den Feldgeräten in der Regel über das Bussystem bzw. Feldbussystem. In der Automatisierungstechnik eingesetzte Feldbussysteme sind beispielsweise Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART®. Die übergeordnete Steuereinheit dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und Bedienung der Feldgeräte und wird auch als Konfigurier-/Managementsystem bezeichnet. Programme, die auf übergeordneten Einheiten eigenständig ablaufen, sind beispielsweise das Bedientool FieldCare der Firmengruppe Endress+Hauser, das Bedientool Pactware, das Bedientool AMS von Fisher-Rosemount oder das Bedientool PDM von Siemens. Bedientools, die in Leitsystem-Anwendungen integriert sind, sind das PCS7 von Siemens, das Symphony von ABB und das Delta V von Emerson.In modern industrial plants, the communication between at least one higher-level control unit and the field devices usually takes place via the bus system or fieldbus system. Fieldbus systems used in automation technology are, for example, Profibus® PA, Foundation Fieldbus® or HART®. The higher-level control unit is used for process control, process visualization, process monitoring and commissioning and operation of the field devices and is also referred to as a configuration / management system. Programs that run independently on higher-level units include, for example, the FieldCare operating group from Endress + Hauser, the Pactware operating tool, the Fisher-Rosemount AMS operating tool or the Siemens PDM operating tool. Operator tools integrated into control system applications include Siemens' PCS7, ABB's Symphony, and Emerson's Delta V.

Wie bereits erwähnt, werden die Feldgeräte mittels einer, vorzugsweise am Feldgerätgehäuse befindlichen, Schnittstelle an das entsprechende Feldbussystem angebunden.As already mentioned, the field devices are connected to the corresponding fieldbus system by means of an interface, preferably located on the field device housing.

Dies bedeutet, dass im Falle eines Austauschs bzw. Umstellung des Feldbussystems, also bspw. von Profibus auf HART, sämtliche Feldgeräte physikalisch umgerüstet werden müssen, damit sie an das neue Feldbussystem anbindbar bzw. anschließbar sind. Folglich muss ein Servicetechniker sämtliche Feldgeräte in einer Automatisierungsanlage lokalisieren, um diese entsprechend umrüsten zu können. Neben diesem sehr zeitaufwendigen Schritt des physikalischen Umrüstens sämtlicher Feldgeräte muss auch jede einzelne Firmware auf diesen Feldgeräten angepasst werden.This means that in the case of an exchange or conversion of the fieldbus system, that is, for example, from Profibus to HART, all field devices must be physically retooled so that they can be connected or connected to the new fieldbus system. Consequently, a service technician must locate all field devices in an automation system in order to be able to convert them accordingly. In addition to this very time-consuming step of physical retooling of all field devices, each individual firmware must also be adapted to these field devices.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System vorzuschlagen, welches zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße dient und eine erhöhte Benutzerfreundlichkeit aufweist.The invention is therefore based on the object to propose a system which serves for the determination and / or monitoring of at least one process variable and has an increased user-friendliness.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System zur Bestimmung und/oder Überwachung und/oder Beeinflussung zumindest einer Prozessgröße in der Automatisierungstechnik mit mindestens einer Mess/Stelleinheit, die über einen ersten Bus mit einer zentralen Sensoreinheit verbunden ist, wobei zumindest zwischen der mindestens einen Mess/Stelleinheit und der davon abgesetzt angeordneten zentralen Sensoreinheit Daten und/oder Energie austauschbar sind, wobei die zentrale Sensoreinheit mit Hilfe eines I/O-Moduls an einen von einer Steuereinheit ausgehenden zweiten Bus anschließbar ist,
wobei die mindestens eine Mess/Stelleinheit ein Wandlerelement und/oder Stellelement, sowie eine Messelektronik aufweist, die ein von dem Wandlerelement kommende elektrische Größe in über den ersten Bus übertragbare Daten und/oder die über den ersten Bus kommenden Daten in eine für das Stellelement geeignete elektrische Größe wandelt,
wobei die Daten und/oder Energie mit Hilfe des ersten Busses zwischen der Mess/Stelleinheit und der zentralen Sensoreinheit übertragbar ist, wobei die zentrale Sensoreinheit mindestens eine Recheneinheit aufweist, auf der mindestens eine Firmware emuliert wird, wobei die mindestens eine Firmware spezifisch der mindestens einen Mess/Stelleinheit zugeordnet ist, um die von der Mess/Stelleinheit kommenden Daten und/oder die für die Mess/Stelleinheit vorgesehenen Daten zu verarbeiten,
wobei das I/O-Modul eine entsprechend einer Spezifikation des zweiten Busses spezifische Schnittstelle aufweist mittels derer die zentrale Sensoreinheit an die Steuereinheit angebunden ist, umso die von der Mess/Stelleinheit kommenden und mittels der Firmware verarbeiteten Daten der Steuereinheit zuzuführen und/oder die für die Mess/Stelleinheit von der Steuereinheit kommenden Daten der Firmware zur Weiterverarbeitung zuzuführen.The object is achieved by a system for determining and / or monitoring and / or influencing at least one process variable in automation technology with at least one measuring / setting unit, which is connected via a first bus to a central sensor unit, wherein at least between the at least one measuring / Actuating unit and the remote therefrom arranged central sensor unit data and / or energy are exchangeable, wherein the central sensor unit can be connected by means of an I / O module to an emanating from a control unit second bus,
wherein the at least one measuring / adjusting unit comprises a transducer element and / or adjusting element, as well as measuring electronics which convert an electrical variable coming from the transducer element into data transferable via the first bus and / or the data coming via the first bus into a suitable one for the actuating element electrical size converts,
wherein the data and / or energy with the aid of the first bus between the measuring / setting unit and the central sensor unit is transferable, wherein the central sensor unit has at least one arithmetic unit on which at least one firmware is emulated, the at least one firmware specifically of the at least one Measuring / setting unit is assigned to process the data coming from the measuring / setting unit and / or provided for the measuring / setting unit data
wherein the I / O module has a specific interface according to a specification of the second bus by means of which the central sensor unit is connected to the control unit so as to supply the data coming from the measuring / positioning unit and processed by the firmware to the control unit and / or for to supply the measurement / control unit data coming from the control unit of the firmware for further processing.

Auf diese Weise bilden die Mess/Stelleinheit mit dem Wandlerelement und/oder Stellelement sowie der Messelektronik und die auf der zentralen Sensoreinheit ausgebildeten Recheneinheit, auf der die spezifische Firmware emuliert wird, und das I/O-Module ein Messystem, welches die Funktionalität der eingangs beschriebenen Feldgeräte aufweist.In this way, the measuring / setting unit with the transducer element and / or actuating element and the measuring electronics and the computing unit formed on the central sensor unit, on which the specific firmware is emulated, and the I / O modules form a measuring system, which the functionality of has described field devices.

Die zentrale Sensoreinheit ist hierbei mittels eines I/O-Moduls mit der übergeordneten Einheit verbunden, wobei die spezifische Schnittstelle zur Kommunikation zwischen der zentralen Sensoreinheit und der Steuereinheit dient. Somit ist es möglich, dass die Mess/Stelleinheit am Prozess angeordnet ist, während die zentrale Sensoreinheit und somit auch die Recheneinheit vom Prozess abgesetzt angeordnet sein kann.The central sensor unit is in this case connected by means of an I / O module with the parent unit, wherein the specific interface for communication between the central sensor unit and the control unit is used. Thus, it is possible that the measuring / setting unit is arranged on the process, while the central sensor unit and thus also the arithmetic unit can be arranged offset from the process.

Auf diese Weise müssen bei einem Austausch bzw. einer Umstellung des Feldbussystems, nicht sämtliche Mess/Stelleinheiten physikalisch an das neue Feldbussystem angebunden werden, sondern lediglich die zentrale Sensoreinheit mittels des I/O-Moduls. Ferner kann die Anpassungen der Firmware für die jeweilige Mess/Stelleinheit zentral durchgeführt werden.In this way, when exchanging or changing over the fieldbus system, not all measuring / positioning units must be physically connected to the new fieldbus system, but only the central sensor unit by means of the I / O module. Furthermore, the adjustments of the firmware for the respective measuring / setting unit can be carried out centrally.

Erfindungsgemäß wird also, im Vergleich zu Feldgeräten, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, die „intelligente Einheit“ bzw. die Recheneinheit der einzelnen Mess/Stelleinheiten in einer zentralen Sensoreinheit zusammengefasst. Hierbei kommunizieren die einzelnen Mess/Stelleinheiten über den ersten Bus, welcher bspw. ein proprietärer Bus darstellt, mit der zentralen Sensoreinheit. Auf dieser zentralen Sensoreinheit wird, für jede der über den ersten Bus angeschlossenen Mess/Stelleinheit, eine Firmware auf der Recheneinheit, bspw. FPGA, ASIC, etc. emuliert. Mittels dieser Firmware wird für jede Mess/Stelleinheit die vollständige Funktionalität erzielt, die Feldgeräte, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, ebenfalls aufweisen.According to the invention, the "intelligent unit" or the arithmetic unit of the individual measuring / positioning units is thus combined in a central sensor unit, in comparison to field devices, as known from the prior art. In this case, the individual measuring / positioning units communicate with the central sensor unit via the first bus, which, for example, represents a proprietary bus. On this central sensor unit, a firmware on the arithmetic unit, for example FPGA, ASIC, etc., is emulated for each of the measuring / setting units connected via the first bus. By means of this firmware, the complete functionality is achieved for each measuring / control unit, the field devices, as they are known from the prior art, also have.

Durch das Zentralisieren der Firmware auf einer Recheneinheit ergeben sich weitere Vorteile:

  • – Reduzierung der Materialkosten;
  • – Modulares System, welches noch spezifischer an den Anwendungsfall angepasst werden kann;
  • – Geringerer Platzbedarf, speziell am Einsatzort der Mess/Stelleinheit, welcher sich direkt am Prozess befindet.
By centralizing the firmware on a processor, there are further advantages:
  • - reduction of material costs;
  • - Modular system, which can be adapted even more specific to the application;
  • - Less space required, especially at the place of use of the measuring / setting unit, which is located directly on the process.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die spezifische Schnittstelle aus mehreren an dem I/O-Modul angeordneten Schnittstellen auswählbar, wobei jede der Schnittstellen unterschiedlichen Spezifikationen des zweiten Busses genügt. Durch die Ausbildung unterschiedlicher spezifischer Schnittstellen kann die zentrale Sensoreinheit an die Steuereinheit angebunden werden. So kann beispielsweise eine erste spezifische Schnittstelle gemäß Profibus PA, eine zweite spezifische Schnittstelle gemäß Foundation Fieldbus und eine dritte spezifische Schnittstelle gemäß HART ausgebildet sein. Auf diese Weise lässt sich, ohne größeren Aufwand, d.h. ohne Modifikation sämtlicher Mess/Stelleinheiten, die zentrale Sensoreinheit einfach und somit besonders benutzerfreundlich an das jeweilige Feldbussystem anbinden.According to an advantageous embodiment, the specific interface can be selected from a plurality of interfaces arranged on the I / O module, wherein each of the interfaces satisfies different specifications of the second bus. By forming different specific interfaces, the central sensor unit can be connected to the control unit. Thus, for example, a first specific interface according to Profibus PA, a second specific interface according to Foundation Fieldbus and a third specific interface according to HART be formed. In this way, without much effort, i. without modification of all measuring / positioning units, the central sensor unit easy and thus very user-friendly connect to the respective fieldbus system.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die spezifische Schnittstelle konfigurierbar und entsprechend der Spezifikation des zweiten Buses konfiguriert. Dadurch dass die spezifische Schnittstelle eine konfigurierbare Schnittstelle darstellt, kann die zentrale Sensoreinheit mittels der entsprechend dem zweiten Bus konfigurierten spezifischen Schnittstelle an die Steuereinheit angebunden bzw. angeschlossen werden.According to an alternative embodiment, the specific interface is configurable and configured according to the specification of the second bus. Because the specific interface represents a configurable interface, the central sensor unit can be connected or connected to the control unit by means of the specific interface configured in accordance with the second bus.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei dem zweiten Bus um einen in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldbus, wie bereits eingangs erwähnt, beispielsweise Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART®.According to a further advantageous refinement, it is at the second bus to a common fieldbus in automation technology, as already mentioned at the outset, for example, Profibus ® PA, Foundation Fieldbus or HART ® ®.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der erste Bus und der zweite Bus voneinander verschieden.According to a further advantageous embodiment, the first bus and the second bus are different from each other.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das I/O-Modul entweder in der zentralen Sensoreinheit integriert oder von der zentralen Sensoreinheit abgesetzt angeordnet, wobei in dem Fall, dass das I/O-Modul von der zentralen Sensoreinheit abgesetzt angeordnet ist, ist dieses über einen dritten Bus mit der zentralen Sensoreinheit verbunden und das entsprechende Messsignal wird über den dritten Bus dem I/O-Modul zugeführt.According to an advantageous embodiment, the I / O module is integrated either in the central sensor unit or by the central sensor unit arranged offset, wherein in the case that the I / O module is arranged offset from the central sensor unit, this is connected via a third bus to the central sensor unit and the corresponding measurement signal is supplied via the third bus to the I / O module ,

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die mindestens eine Mess/Stelleinheit eine externe Schnittstelle auf. Insbesondere ermöglicht die externe Schnittstelle eine drahtlose Kommunikation um bspw. eine außerhalb der Mess/Stelleinheit angeordnete externe Ein/Ausgabeeinheit anzubinden bzw. anzuschließen. Durch die an die externe Schnittstelle adaptierbare Ein/Ausgabeeinheit können bspw. Messwerte auf der Ein/Ausgabeeinheit visuell verfügbar bzw. sichtbar gemacht werden. Hierzu wird mittels der Ein/Ausgabeeinheit und der externen Schnittstelle der Mess/Stelleinheit über den ersten Bus auf die durch die emulierte Firmware aufbereiteten Messwerte zugegriffen. Neben dem Übertragen von Messwerten kann auf diese Weise auch eine Parametrierung und/oder Konfiguration der Mess/Stelleinheit durchgeführt werden, in dem auf Parameter die in der emulierten Firmware zugegriffen wird, um diese entsprechend anzupassen.According to a further advantageous embodiment, the at least one measuring / setting unit has an external interface. In particular, the external interface makes it possible to connect or connect a wireless communication to, for example, an external input / output unit arranged outside the measuring / setting unit. By means of the input / output unit which can be adapted to the external interface, for example, measured values can be made visually available or visible on the input / output unit. For this purpose, the read / write unit and the external interface of the measuring / setting unit are used to access the measured values prepared by the emulated firmware via the first bus. In addition to the transmission of measured values, a parameterization and / or configuration of the measuring / setting unit can be carried out in this way, in which parameters which are accessed in the emulated firmware are adapted accordingly.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:

1: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems. 1 : a schematic representation of the system according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems 1 zur Bestimmung und/oder Überwachung und/oder Beeinflussung zumindest einer Prozessgröße. Hierzu dient eine Mess/Stelleinheit 2a, welche über einen ersten Bus 3 mit einer zentralen Sensoreinheit 4 verbunden ist. Die Mess/Stelleinheit 2a ist aus einem Wandlerelement und/oder Stellelement 8 sowie einer Messelektronik 9 ausgebildet. Demnach kann die Mess/Stelleinheit je nach Bedarf entweder ein Wandlerelement oder ein Stellelement oder aber ein Element, welches beide Funktionen kombiniert, darstellen. Das Wandlerelement 8 führt die Umformung der Prozessgröße in eine primäre elektrische Größe durch und gibt diese elektrische Größe an die Messelektronik 9 weiter. Wohingegen im Falle eines Stellelementes 8, das Stellelement 8 die von der Messelektronik 9 stammende elektrische Größe in eine mechanische Bewegung umsetzt. 1 shows a schematic representation of the system according to the invention 1 for determining and / or monitoring and / or influencing at least one process variable. This purpose is served by a measuring / positioning unit 2a , which has a first bus 3 with a central sensor unit 4 connected is. The measuring / control unit 2a is made of a transducer element and / or actuator 8th and a measuring electronics 9 educated. Accordingly, the measuring / setting unit, as needed, either a transducer element or an actuator or an element that combines both functions represent. The transducer element 8th performs the transformation of the process variable into a primary electrical quantity and gives this electrical quantity to the measuring electronics 9 further. Whereas in the case of a control element 8th , the actuator 8th that of the measuring electronics 9 originating electrical variable converts into a mechanical movement.

Dementsprechend dient die Messelektronik 9 der Wandlung der von dem Wandlerelement 8 stammenden elektrischen primären Größe in digitalisierte Daten und/oder der Wandlung der über den ersten Bus 3 übertragenen digitalen Daten in die für das Stellelement 8 benötigte elektrische Größe. Somit dient die Messelektronik 9 der Anbindung des analog arbeitenden Wandler- bzw. Stellelements 8 an den digitalen ersten Bus 3. Ferner dient der erste Bus 3 dazu, dass zumindest zwischen der mindestens einen Mess/Stelleinheit 2a und der zentralen Sensoreinheit 4 neben Daten auch Energie austauschbar ist.Accordingly, the measuring electronics 9 the conversion of the transducer element 8th originating electrical primary quantity in digitized data and / or the conversion of the over the first bus 3 transmitted digital data in the for the actuator 8th required electrical size. Thus the measuring electronics serves 9 the connection of the analogue converter or actuator 8th to the digital first bus 3 , Furthermore, the first bus serves 3 in that at least between the at least one measuring / adjusting unit 2a and the central sensor unit 4 besides data also energy is exchangeable.

Als erster Bus 3 dient vorzugsweise ein bandbreiten optimiertes proprietäres Kommunikationsmedium. Ein derartiges proprietäres Kommunikationsmedium sollte eine maximale Datenübertragungsrate von 1 Mbit/s aufweisen, vergleichbar dem CAN-Bus. Dieses bietet den Vorteil, dass der erste Bus 3, im Vergleich zu einem in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldbus, kostengünstiger realisiert werden kann.As the first bus 3 is preferably a bandwidth optimized proprietary communication medium. Such a proprietary communication medium should have a maximum data transfer rate of 1 Mbit / s, comparable to the CAN bus. This offers the advantage of being the first bus 3 , Can be realized more cost-effectively compared to a common in automation fieldbus.

Die in 1 dargestellte Mess/Stelleinheit 2a besitzt, im Vergleich zu einem in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldgerät, keine Recheneinheit. Diese „intelligente Einheit“ also die Recheneinheit 11 ist bspw. in Form eines FPGAs (engl.: Field Programmable Gate Array), ASICs (engl.: Application-Specific Integrated Circuit) oder Mehrkernprozessors in der zentralen Sensoreinheit 4 ausgebildet. Auf dieser Recheneinheit 11 wird zumindest eine Firmware 12a, die spezifisch der mindestens einen Mess/Stelleinheit 2a zugeordnet ist, emuliert.In the 1 illustrated measuring / control unit 2a has no arithmetic unit compared to a field device commonly used in automation technology. This "intelligent unit" thus the arithmetic unit 11 is, for example, in the form of an FPGA (Field Programmable Gate Array), ASICs (Application-Specific Integrated Circuit) or multi-core processor in the central sensor unit 4 educated. On this arithmetic unit 11 will be at least a firmware 12a specific to the at least one measuring / control unit 2a is assigned, emulated.

Im Falle weiterer Mess/Stelleinheiten 2b, welche über den ersten Bus 3 mit der zentralen Sensoreinheit 4 verbunden sind, werden auf der Recheneinheit 11 entsprechende weitere Firmwares 12b emuliert, wobei die einzelnen Firmwares 12a, 12b, ... parallel auf der Recheneinheit 11 ablaufen. Somit laufen auf der zentralen Sensoreinheit 4 sämtliche Firmwares 12a, 12b, ... der einzelnen Mess/Stelleinheiten 2a, 2b, ... ab. Die in der zentralen Sensoreinheit 4 ausgebildete leistungsstarke Recheneinheit 11 dient somit als „intelligente Einheit“ sämtlicher an den ersten Bus 3 angeschlossener Mess/Stelleinheiten 2a, 2b, .... Mittels dieser Recheneinheit 11 sowie der darauf für die spezifischen Mess/Stelleinheiten 2a, 2b emulierten Firmwares 12a, 12b, lässt sich die volle Funktionalität, wie sie von Feldgeräte aus dem Stand der Technik bekannt sind, realisieren. So wird beispielsweise aus der vom Wandlerelement 8 kommenden elektrischen Größe ein entsprechendes digitales Messsignal erzeugen, welches über den ersten Bus 3 an die zentrale Sensoreinheit 4 übertragen wird, um dort mittels der spezifischen Firmware 12a weiterverarbeitet zu werden. Anschließend wird das weiterverarbeitete Messsignal einem Input/Output-Modul bzw. I/O-Modul 5 zugeführt mittels dem das Messsignal über einen zweiten Bus 7 an eine Steuereinheit 6 übermittelt wird. Es versteht sich von selbst, dass Signale die von der Steuereinheit 6 kommen und für eine spezifische Mess/Stelleinheit 2a, 2b, ... gedacht sind, in umgekehrter Reihenfolge entsprechend übermittelt bzw. verarbeitet werden.In the case of further measuring / actuating units 2 B which via the first bus 3 with the central sensor unit 4 are connected to the arithmetic unit 11 corresponding further firmwares 12b emulated, with the individual firmwares 12a . 12b , ... parallel to the arithmetic unit 11 expire. Thus running on the central sensor unit 4 all firmwares 12a . 12b , ... of the individual measuring / actuating units 2a . 2 B , ... off. The in the central sensor unit 4 trained powerful arithmetic unit 11 thus serves as an "intelligent unit" all to the first bus 3 connected measuring / positioning units 2a . 2 B , .... by means of this arithmetic unit 11 as well as the one for the specific measuring / positioning units 2a . 2 B emulated firmwares 12a . 12b , the full functionality as known from field devices of the prior art can be realized. For example, from the transducer element 8th coming electrical size generate a corresponding digital measurement signal, which via the first bus 3 to the central sensor unit 4 is transferred to there by means of the specific firmware 12a to be further processed. Subsequently, the further processed measurement signal is an input / output module or I / O module 5 supplied by means of the measuring signal via a second bus 7 to a control unit 6 is transmitted. It goes without saying that signals are from the control unit 6 come and for a specific measuring / control unit 2a . 2 B , ... are thought to be transmitted or processed in reverse order accordingly.

Das I/O-Modul 5 weist mehrere spezifische Schnittstellen 14a, 14b, 14c auf, wobei jede der Schnittstellen 14a, 14b, 14c unterschiedliche Spezifikationen bzgl. des zweiten Busses 7 aufweist. Auf diese Weise kann die zentrale Sensoreinheit 4 und somit die über den ersten Bus 3 angeschlossenen Mess/Stelleinheiten 2a, 2b, entsprechend der Ausgestaltung des zweiten Busses 7, an die Steuereinheit 6 durch Auswahl der entsprechenden Schnittstelle 14a, angeschlossen werden. So kann beispielsweise die Schnittstelle 14a derartig ausgestaltet sein, dass eine Übertragung gemäß des Foundation Fieldbus Protokoll möglich ist und bei der Schnittstelle 14b eine Übertragung gemäß Profibus und bei der Schnittstelle 14c gemäß Industrial Ethernet möglich ist. Es versteht sich wiederum von selbst, dass das I/O-Modul 5 weitere Schnittstellen aufweist die eine Übertragung gemäß weiterer Protokolle wie beispielsweise HART, Profinet, etc. ermöglicht.The I / O module 5 has several specific interfaces 14a . 14b . 14c on, with each of the interfaces 14a . 14b . 14c different specifications regarding the second bus 7 having. In this way, the central sensor unit 4 and thus over the first bus 3 connected measuring / actuating units 2a . 2 B , according to the configuration of the second bus 7 , to the control unit 6 by selecting the appropriate interface 14a to be connected. For example, the interface 14a be designed such that a transmission according to the Foundation Fieldbus protocol is possible and the interface 14b a transmission according to Profibus and at the interface 14c according to Industrial Ethernet. It goes without saying that the I / O module 5 has further interfaces which allows a transmission according to other protocols such as HART, Profinet, etc.

Alternativ zu der Realisierung verschiedenster Schnittstellen 14a, 14b, 14c kann auch eine konfigurierbare Schnittstelle vorgesehen sein, welche entsprechend der Spezifikation des zweiten Busses 7 konfiguriert ist.Alternatively to the realization of various interfaces 14a . 14b . 14c It is also possible to provide a configurable interface which corresponds to the specification of the second bus 7 is configured.

Das I/O-Modul 5 kann entweder in der zentralen Sensoreinheit 4 integriert sein, bspw. in Form einer Steckkarte oder von der zentralen Sensoreinheit 4 abgesetzt angeordnet sein. In dem Fall, dass das I/O-Modul 5 von der zentralen Sensoreinheit 4 abgesetzt angeordnet ist, ist ein dritter Bus vorgesehen, der das abgesetzt angeordnete I/O-Modul mit der zentralen Sensoreinheit 4 verbindet. Der dritte Bus ist in 1 nicht dargestellt.The I / O module 5 can either be in the central sensor unit 4 be integrated, for example. In the form of a plug-in card or from the central sensor unit 4 be arranged offset. In the case that the I / O module 5 from the central sensor unit 4 is arranged offset, a third bus is provided, which is the remotely located I / O module with the central sensor unit 4 combines. The third bus is in 1 not shown.

Der zweite Bus 7 stellt, wie bereits angedeutet, einen in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldbus dar und unterscheidet sich bzgl. seiner Spezifikation somit von dem ersten Bus, welcher bspw. ein proprietärer Bus ist.The second bus 7 represents, as already indicated, a fieldbus commonly used in automation technology and thus differs with respect to its specification from the first bus, which is, for example, a proprietary bus.

Ferner weist die Mess/Stelleinheit 2a eine externe Schnittstelle 15 auf, die eine drahtlose Kommunikation mit dieser ermöglicht. Hierzu ist eine Ein/Ausgabeeinheit 16 an die externe Schnittstelle 15 adaptierbar, umso Daten zwischen der Mess/Stelleinheit 2a und der Ein/Ausgabeeinheit 16 übertragen zu können. Beispielsweise können so Messwerte, die von der Mess/Stelleinheit 2a stammen, auf der Ein/Ausgabeeinheit 16 angezeigt bzw. verfügbar gemacht werden. Ferner ist es möglich, dass über die Ein/Ausgabeeinheit 16 die Mess/Stelleinheit das System 1 parametriert bzw. konfiguriert wird. Hierzu kann mittels der Ein/Ausgabeeinheit 16 über die externe Schnittstelle 15 und über den ersten Bus 3 auf die in den jeweiligen Firmware 12a, 12b hinterlegten Parameter zugegriffen werden, umso eine Parametrierung bzw. Konfiguration der jeweiligen Mess/Stelleinheit 2a, 2b durchzuführen.Furthermore, the measuring / setting unit 2a an external interface 15 which enables wireless communication with this. This is an input / output unit 16 to the external interface 15 adaptable, the more data between the measuring / setting unit 2a and the input / output unit 16 to be able to transfer. For example, measurements can be taken by the measuring / control unit 2a come on the input / output unit 16 be displayed or made available. Furthermore, it is possible that via the input / output unit 16 the measuring / actuator unit the system 1 is parameterized or configured. For this purpose, by means of the input / output unit 16 via the external interface 15 and over the first bus 3 on the in the respective firmware 12a . 12b stored parameter are accessed, so a parameterization or configuration of the respective measuring / control unit 2a . 2 B perform.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
System system
2a, 2b, ...2a, 2b, ...
Mess/Stelleinheiten Measuring / adjusting units
33
Erster Bus First bus
44
Zentrale Sensoreinheit Central sensor unit
55
I/O-Modul I / O module
66
Steuereinheit control unit
77
Zweiter Bus Second bus
88th
Wandlerelement und/oder Stellelement Transducer element and / or actuator
99
Messelektronik measuring electronics
1010
erste Schnittstelle first interface
1111
Recheneinheit computer unit
12a, 12b, ...12a, 12b, ...
Spezifische zugeordnete Firmwares Specific associated firmwares
1313
zweite Schnittstelle second interface
14a, 14b, 14c, ...14a, 14b, 14c, ...
spezifische Schnittstellen specific interfaces
1515
externe Schnittstelle external interface
1616
Ein/Ausgabeeinheit Input / output unit

Claims (9)

System (1) zur Bestimmung und/oder Überwachung und/oder Beeinflussung zumindest einer Prozessgröße in der Automatisierungstechnik mit mindestens einer Mess/Stelleinheit (2a), die über einen ersten Bus (3) mit einer zentralen Sensoreinheit (4) verbunden ist, wobei zumindest zwischen der mindestens einen Mess/Stelleinheit (2a) und der davon abgesetzt angeordneten zentralen Sensoreinheit (4) Daten und/oder Energie austauschbar sind, wobei die zentrale Sensoreinheit (4) mit Hilfe eines I/O-Moduls (5) an einen von einer Steuereinheit (6) ausgehenden zweiten Bus (7) anschließbar ist, wobei die mindestens eine Mess/Stelleinheit (2) ein Wandlerelement und/oder Stellelement (8), sowie eine Messelektronik aufweist, die eine von dem Wandlerelement (8) kommende elektrische Größe in Daten wandelt, die durch den ersten Bus (3) übertragbar sind und/oder die über den ersten Bus (3) kommenden Daten in eine für das Stellelement (8) geeignete elektrische Größe wandelt, wobei die Daten und/oder Energie mit Hilfe des ersten Busses (3) zwischen der Mess/Stelleinheit (2) und der zentralen Sensoreinheit (4) übertragbar ist, wobei die zentrale Sensoreinheit (4) mindestens eine Recheneinheit (11) aufweist, auf der mindestens eine Firmware (12a) emuliert wird, wobei die mindestens eine Firmware (12a) spezifisch der mindestens einen Mess/Stelleinheit (2a) zugeordnet ist, um die von der Mess/Stelleinheit (2a) kommenden Daten und/oder die für die Mess/Stelleinheit (2a) vorgesehenen Daten zu verarbeiten, wobei das I/O-Modul (5) eine entsprechend einer Spezifikation des zweiten Busses (7) spezifische Schnittstelle (14a) aufweist, mittels derer die zentrale Sensoreinheit (4) an die Steuereinheit (6) angebunden ist, umso die von der Mess/Stelleinheit (2a) kommenden und mittels der Firmware verarbeiteten Daten der Steuereinheit (6) zuzuführen und/oder die für die Mess/Stelleinheit (2a) von der Steuereinheit (6) kommenden Daten der Firmware (12a) zur Weiterverarbeitung zuzuführen.System ( 1 ) for determining and / or monitoring and / or influencing at least one process variable in automation technology with at least one measuring / control unit ( 2a ) via a first bus ( 3 ) with a central sensor unit ( 4 ), wherein at least between the at least one measuring / adjusting unit ( 2a ) and the remote therefrom arranged central sensor unit ( 4 ) Data and / or energy are exchangeable, the central sensor unit ( 4 ) using an I / O module ( 5 ) to one of a control unit ( 6 ) outgoing second bus ( 7 ), wherein the at least one measuring / adjusting unit ( 2 ) a transducer element and / or actuator ( 8th ), as well as a measuring electronics, one of the transducer element ( 8th ) is converted into data passing through the first bus ( 3 ) are transferable and / or via the first bus ( 3 ) in one of the actuator ( 8th ) converts suitable electrical variable, wherein the data and / or energy by means of the first bus ( 3 ) between the measuring / actuating unit ( 2 ) and the central sensor unit ( 4 ) is transferable, wherein the central sensor unit ( 4 ) at least one arithmetic unit ( 11 ), on which at least one firmware ( 12a ), wherein the at least one firmware ( 12a ) of the at least one measuring / actuating unit ( 2a ) is assigned to that of the measuring / setting unit ( 2a ) and / or that for the measuring / control unit ( 2a ), the I / O module ( 5 ) one according to a specification of the second bus ( 7 ) specific interface ( 14a ), by means of which the central sensor unit ( 4 ) to the control unit ( 6 ), so that the measurement / setting unit ( 2a ) coming and processed by the firmware data of the control unit ( 6 ) and / or for the measuring / control unit ( 2a ) from the control unit ( 6 ) coming data of the firmware ( 12a ) for further processing. System nach Anspruch 1, wobei die spezifische Schnittstelle (14a) aus mehreren an dem I/O-Modul (5) angeordneten Schnittstellen (14a, 14b, 14c) auswählbar ist, wobei jede der Schnittstellen (14a, 14b, 14c) unterschiedlichen Spezifikationen des zweiten Busses (7) genügt.The system of claim 1, wherein the specific interface ( 14a ) from several at the I / O module ( 5 ) interfaces ( 14a . 14b . 14c ), each of the interfaces ( 14a . 14b . 14c ) different specifications of the second bus ( 7 ) enough. System nach Anspruch 1, wobei die spezifische Schnittstelle (14a) konfigurierbar ist und entsprechend der Spezifikation des zweiten Buses (7) konfiguriert ist.The system of claim 1, wherein the specific interface ( 14a ) is configurable and according to the specification of the second bus ( 7 ) is configured. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem zweiten Bus (7) um einen in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen Feldbus handelt.System according to one or more of the preceding claims, wherein the second bus ( 7 ) is a common fieldbus in automation technology. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bus (3) und der zweite Bus (7) voneinander verschieden sind.System according to one or more of the preceding claims, wherein the first bus ( 3 ) and the second bus ( 7 ) are different from each other. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das I/O-Modul (5) entweder in der zentralen Sensoreinheit (4) integriert oder von der zentralen Sensoreinheit (4) abgesetzt angeordnet ist und wobei im Falle, dass das I/O-Modul (5) von der zentralen Sensoreinheit (4) abgesetzt angeordnet ist, dieses über einen dritten Bus mit der zentralen Sensoreinheit (4) verbunden ist und das entsprechende Messsignal über den dritten Bus dem I/O-Modul (4) zugeführt wird.System according to one or more of the preceding claims, wherein the I / O module ( 5 ) either in the central sensor unit ( 4 ) or from the central sensor unit ( 4 ) and in the event that the I / O module ( 5 ) from the central sensor unit ( 4 ) is arranged remotely, this via a third bus with the central sensor unit ( 4 ) and the corresponding measurement signal via the third bus to the I / O module ( 4 ) is supplied. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Mess/Stelleinheit (2a) eine externe Schnittstelle (15) aufweist.System according to one or more of the preceding claims, wherein the at least one measuring / adjusting unit ( 2a ) an external interface ( 15 ) having. System nach Anspruch 7, wobei die externe Schnittstelle (15) eine drahtlose Kommunikation ermöglicht. The system of claim 7, wherein the external interface ( 15 ) enables wireless communication. System nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei an die externe Schnittstelle (15) eine Ein/Ausgabeeinheit (16) adaptierbar ist, wobei die mittels der externen Schnittstelle (15) anschließbare Ein/Ausgabeeinheit (16) die von der Mess/Stelleinheit stammenden Daten und/oder die für die Mess/Stelleinheit vorgesehenen Daten verfügbar macht.System according to one of claims 7 or 8, wherein to the external interface ( 15 ) an input / output unit ( 16 ) is adaptable, whereby by means of the external interface ( 15 ) connectable input / output unit ( 16 ) makes available the data originating from the measuring / setting unit and / or the data provided for the measuring / setting unit.
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