DE102009027697A1 - System zur Steuerung und/oder Überwachung einer Prozessanlage in der Automatisierungstechnik - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung und/oder Überwachung einer Prozessanlage in der Automatisierungstechnik mit einer übergeordneten Steuereinheit (1) und mit zumindest einem Ethernet-fähigen Feldgerät (3), wobei die Steuereinheit (1) und das Feldgerät (3) über eine Ethernet-Verbindung (11), auf der das Ethernetprotokoll läuft, miteinander verbunden sind, wobei der Steuereinheit (1) ein Bediensoftware-Modul (9, 10) zugeordnet ist, das sowohl zur Bedienung über einen Feldbus (15) der Prozessautomatisierungstechnik mittels eines Feldbusprotokolls als auch zur Bedienung über Ethernet mittels des Ethernetprotokolls dient, und wobei dem Feldgerät (3) eine Kommunikationsschnittstelle (14) zugeordnet ist, die das entsprechende Feldbusprotokoll auf das Ethernet-Protokoll abbildet, so dass die Steuereinheit (1) direkt über die Ethernet-Verbindung (11) mit dem Feldgerät (3) kommuniziert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung und/oder Überwachung einer Prozessanlage in der Automatisierungstechnik mit einer übergeordneten Steuereinheit und mit zumindest einem Ethernet-fähigen Feldgerät.
  • In der Prozessautomatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen dienen. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte/Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, etc., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktoren eingesetzt. Beispielsweise handelt es sich bei den Aktoren um Ventile oder Pumpen, über die sich beispielsweise der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter ändern lässt.
  • Als Feldgeräte werden alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Neben den zuvor genannten Messgeräten/Sensoren und Aktoren werden als Feldgeräte üblicherweise auch solche Einheiten bezeichnet, die direkt mit einem Feldbus verbindbar sind und zur Kommunikation mit der übergeordneten Einheit dienen. Bei diesen Geräten kann es sich um Remote I/Os, Gateways bzw. Linking Devices, um Wireless Adapters oder um Anzeigegeräte handeln. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress + Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.
  • In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über Feldbussysteme, wie z. B. Profibus®, Foundation Fieldbus®, HART®, etc. mit einer übergeordneten Einheit verbunden. Normalerweise handelt es sich bei der übergeordneten Einheit um ein Leitsystem oder eine Steuereinheit, wie beispielsweise eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung). Die übergeordnete Einheit dient unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
  • Die von den Feldgeräten, insbesondere von Sensoren, erfassten Messwerte werden über das angeschlossene Bussystem an eine oder gegebenenfalls auch an mehrere übergeordnete Einheit(en) übermittelt. Die Datenübertragung von der übergeordneten Einheit über das Bussystem an die Feldgeräte dient insbesondere zur Konfigurierung und Parametrierung von Feldgeräten oder zu Diagnosezwecken. Allgemein gesprochen, wird das Feldgerät über das Bussystem von der übergeordneten Einheit her bedient bzw. gesteuert. Die Energieversorgung der an einen Feldbus angeschlossenen Feldgeräte, in denen das entsprechende Bus-Protokoll implementiert ist, erfolgt gleichfalls über den jeweiligen Feldbus.
  • Nachteilig bei den in der Automatisierungstechnik bekannten Feldbussen sind deren verhältnismäßig geringe Übertragungsraten. Da die Feldgeräte in ihrer Funktionalität immer komplexer werden, führt dies insbesondere im Falle der Parametrierung und Konfigurierung aber auch im Falle der Übertragung von großen Mengen von Messdaten vom Feldgerät zur Steuereinheit zu langen Übertragungszeiten, was für den Kunden, sprich den Betreiber der Prozessanlage, natürlich nachteilig ist.
  • Daher ist es in der Automatisierungstechnik bekannt geworden, die Daten zwischen der Steuerebene und der Feldebene vice versa über einen High Speed Ethernet-Bus zu übertragen. Im Gegensatz zu den aus der Office-Welt bekannten Ethernet Bussen müssen die industriellen Ethernet-Busse noch zusätzliche Anforderungen erfüllen. Insbesondere müssen Sie in der Lage sein,
    • – bei zeitkritischen Anwendungen die Daten auf Anforderung sehr schnell zu übertragen bzw. innerhalb kürzester Zeit hohe Datenraten zu übertragen,
    • – sie müssen unter rauen Umgebungsbedingungen in der unwirtlichen Umgebung in einer Industrieanlage funktionieren,
    • – sie müssen in hohem Maße unanfällig sein gegenüber Störeinflüssen, wie elektromagnetischen Einstrahlungen und mechanischen Vibrationen.
  • Bei den in der Prozessautomatisierung auf der Leitsystemebene eingesetzten High Speed Ethernet-Bussen handelt es sich beispielsweise um den Modbus/IDA, das Ethernet/IP, den FF HSE. Das Vermittlungsglied zwischen der Leitsystemebene, in der die Daten mit Übertragungsraten von 10 MBit/s übertragen werden, und der Feldebene, in der sich die Kommunikation z. B. für HART mit einer Übertragungsrate von 1.2 KBit/s erfolgt, bildet ein sog. Linking Device bzw. ein Gateway. Ein entsprechendes Gateway wird von der Firmengruppe Endress + Hauser unter der Bezeichnung Fieldgate angeboten und vertrieben. Während auf der Leitsystemebene das Gateway die Funktion eines Slaves hat, hat es auf der Feldebene die Funktion eines Masters.
  • Der Vorteil dieser bekannten Lösung ist darin zu sehen, dass vorhandene Installationen von Feldgeräten in einer Prozessanlage, die als Kommunikationsstandard beispielsweise HART benutzen, an einen industriellen Ethernet Bus angebunden werden können. Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass zwar auf der Leitsystemebene der Vorteil der hohen Übertragungsraten zum Tragen kommt; hingegen erfolgt auf der Feldebene die Datenübertragung mit der im Bereich der Feldbusse üblichen relativ geringen Datenübertragungsraten. Für Echtzeitanwendungen sind die bekannten Lösungen daher nur eingeschränkt geeignet.
  • Für Echtzeitanwendungen ist es bekannt geworden, mit Ethernet über ein Gateway vom Leitsystem auf die Feldgeräte in der Feldebene durchzugreifen. Dies ist im Falle von Industrial Ethernet möglich. Hier bleibt die Hardware der Feldgeräte selbst unverändert, während die Schnittstelle so ausgestaltet ist, dass die Daten über Ethernet zwischen der Steuereinheit und dem Feldgerät übermittelt werden können. Bei bekannten Industrial Ethernet Lösungen für Real Time Anwendungen kommen hoch spezialisierte Hardware Lösungen zum Einsatz.
  • Nachteilig bei den bekannt gewordenen Lösungen betreffend Ethernet-fähige Feldgeräte ist natürlich auch die Verwendung einer zusätzlichen Kabelverbindung, die für die Stromversorgung des Gateways und der an den industriellen Ethernet-Bus angeschlossenen Feldgeräte vorgesehen sein muss.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System vorzuschlagen, das es erlaubt, Daten mit einer hohen Übertragungsrate zwischen der Leitsystemebene und der Feldebene zu übertragen.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Steuereinheit und das Feldgerät über eine Ethernet-Verbindung, auf der das Ethernetprotokoll läuft, miteinander verbunden sind, dass der Steuereinheit ein Bediensoftware-Modul zugeordnet ist, das sowohl zur Bedienung über einen Feldbus der Prozessautomatisierungstechnik mittels eines Feldbusprotokolls als auch zur Bedienung über Ethernet mittels des Ethernetprotokolls dient, und wobei dem Feldgerät eine Kommunikationsschnittstelle zugeordnet ist, die das entsprechende Feldbusprotokoll auf das Ethernet-Protokoll abbildet, so dass die Steuereinheit direkt über Ethernet mit dem Feldgerät kommuniziert. Bei der Kommunikationsschnittstelle handelt es sich bevorzugt um eine Ethernet-Schnittstelle. Die Erfindung ermöglicht es, standardisierte Industrieprotokolle, wie das HART-, Profibus PA- oder das Fieldbus Foundation-Protokoll, zu nutzen, wobei allerdings eine wesentlich höhere Datenübertragungsrate erreicht wird, als bei den bislang bekannt gewordenen Lösungen. Möglich wird dies durch den direkten Zugriff via Ethernet auf das Feldgerät, wodurch die Kommandos des im Einsatz befindlichen Feldbusprotokolls direkt verarbeitet werden können. Durch die höhere Datenübertragungsrate lässt sich natürlich auch die Performance des Feldgeräts erheblich verbessern. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass bekannte Konfigurations- oder Managementsysteme, beispielsweise das Tool FieldCare, das von der Endress + Hauser Gruppe angeboten und vertrieben wird, weiterhin unverändert genutzt werden können, da die Steuer-Software auf der Leitsystemebene überhaupt nicht beeinflusst wird.
  • Als besonders vorteilhaft wird es in Verbindung mit der Erfindung angesehen, wenn eine Power over Ethernet-Anschaltung vorgesehen ist, die in die Ethernet-Verbindung eingebracht ist. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Energie- und die Datenübertragung über die gleiche Verbindungsleitung erfolgen können. Weiterhin ermöglicht Power over Ethernet den direkten Zugriff von der Steuerebene auf die Feldebene. Weiterhin ist es möglich, über Power over Ethernet genügend Energie für energieintensive Anforderungen zur Verfügung zu stellen. In diesem Zusammenhang wird darüber hinaus vorgeschlagen, die Power over Ethernet-Anschaltung eigensicher auszugestalten. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung im explosionsgefährdeten Bereich einzusetzen. Bevorzugt kommt in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Lösung ein Power over Ethernet Switch der Firma MTL zum Einsatz. Darüber hinaus können weitere eigensichere Komponenten, wie sie beispielsweise von der Firma MTL, angeboten und vertrieben werden, in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Insbesondere handelt es sich bei diesen Komponenten um Lichtwellenleiter oder Funk-Übertragungskomponenten, die in der Lage sind, die übliche Ethernet-Übertragungsstrecke von ca. 100 m zu vergrößern.
  • Selbstverständlich ist auch eine separate Energieversorgungseinheit möglich, die das Feldgerät mit Energie versorgt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine serielle Schnittstelle vorgesehen, die zwischen einem ersten Mikroprozessor, der für die Umsetzung der Kommunikation vorgesehen ist, und einem zweiten Mikroprozessor, der dem Sensor/Aktor Frontend zugeordnet ist, angeordnet ist, so dass der Datenaustausch zwischen dem ersten Mikroprozessor und dem zweiten Mikroprozessor mit der bei Ethernet üblichen hohen Datenübertragungsrate erfolgen kann. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass z. B. ein HART-Feldgerät und das Gateway über entsprechende HART Kommandos auf der physikalischen Schicht miteinander kommunizieren. Erfindungsgemäß wird diese physikalische Schicht eliminiert, wodurch die beiden Mikroprozessoren auf einer Leiterkarte miteinander verbunden werden können.
  • Die Datenübertragungsrate der HART Kommandos zwischen den beiden Mikroprozessoren hängt somit nur von der Taktfrequenz bzw. von der Performance der Mikroprozessoren ab; sie ist aber unabhängig von dem Transport der Daten auf der physikalischen Schicht, auf der die HART Kommandos üblicherweise übermittelt werden. Somit ist bevorzugt zwischen den beiden Mikroprozessoren eine Hochgeschwindigkeits-UART Schnittstelle vorgesehen. Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Lösung zumindest eine der ansonsten dem Feldgerät und dem Gateway zugeordneten Energieversorgungseinheiten eingespart werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung schlägt mehrere Ethernet-fähige Feldgeräte mit gleichen oder unterschiedlichen Feldbusprotokollen vor, die über unterschiedliche Kommunikationsverbindungen mit der Steuereinheit kommunizieren. Die Kommunikation zwischen dem Ethernet-fähigen bzw. den Ethernet-fähigen Feldgeräten und der Steuereinheit erfolgt drahtlos oder drahtgebunden.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
  • 1: eine Gegenüberstellung der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung und der erfindungsgemäßen Lösung.
  • 2: die Software Architektur der erfindungsgemäßen Lösung und
  • 3: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Lösung in einer eigensicheren Ausgestaltung.
  • 1 zeigt eine Gegenüberstellung der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung und der erfindungsgemäßen Lösung. Die Lösung des Standes der Technik ist im linken Bereich der 1 schematisch dargestellt. Das Konfigurations- und Managementsystem 1, bei dem es sich beispielsweise um das Tool ”FieldCare” der Endress + Hauser Gruppe handelt, ist mit einem Gateway 2 bzw. einem Linking Device über eine Ethernet MAU 8, also eine Medium Access Unit, verbunden. Das Gateway 2 stellt die Verbindung her zwischen der Leitsystem- oder Steuerebene, auf der aufgrund der Nutzung von Ethernet Datenübertragungsraten von 10 Mbit/sec vorliegen, und der Feldebene, auf der die Datenübertragungsraten üblicherweise um drei Größenordnungen niedriger liegen. Beim HART-Protokoll liegt die Datenübertragungsrate bei 1.2 Kbit/sec.
  • Die Ethernetverbindung 11 kann übrigens sowohl drahtgebunden als auch drahtlos als Funkverbindung, z. B. WLAN, ausgestaltet sein. Das Gateway 2 wird über eine separate Energieversorgungseinheit 4 gespeist, was eine zusätzliche Verkabelung notwendig macht. Das Gateway 2 und das Feldgerät 3 sind über entsprechende Modems 5, 6, die dem Gateway 2 und dem Feldgerät 3 zugeordnet sind, miteinander verbunden. Im dargestellten Fall erfolgt die Datenübertragung auf Feldbusebene über das HART-Protokoll; entsprechend sind die Modems 5, 6 als HART Modems ausgestaltet. Die Übertragung der Daten über die HART Modems 5, 6 stellt zweifellos ein Bottleneck dar, da die Datenübertragungsrate mit der auf Feldbusebene üblichen langsamen Datenübertragungsrate erfolgt. Während auf der Feldbusebene die Feldgeräte 3 mit dem Gateway 2 als Master kommunizieren, agiert das Gateway 2 auf der Firmenebene als Slave in Bezug auf das Leitsystem 21. Bei dem Leitsystem 21 kann es sich beispielsweise um die Leitsysteme PCS7 von Siemens, Symphony von ABB und Delta V von Emerson handeln.
  • Dargestellt ist die aus dem Stand der Technik bekannt gewordene Lösung detaillierter im mittleren Bereich von 1. Zwischen dem ersten Mikroprozessor 9, der für die Umsetzung der Kommunikation vorgesehen ist, und zwischen dem HART Modem des Gateways 2 und dem zweiten Mikroprozessor 10, der dem Sensor/Aktor Frontend 3 zugeordnet ist, ist jeweils eine Schnittstelle 12 vorgesehen. Die Datenübertragung über die Schnittstellen 12 drosselt die bei Ethernet übliche hohe Datenübertragungsrate, so dass der Durchgriff auf das Feldgerät 3 mit der auf Feldbusebene üblichen langsamen Datenübertragungsrate erfolgt.
  • Über die Prozessschnittstelle 7 ist ein nicht gesondert dargestellter Messaufnehmer mit dem Feldgerät 3 verbunden. Im gezeigten Fall handelt es sich um ein 4–20 mA Feldgerät 3, wobei dem Stromsignal die HART-Signale überlagert sind.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ist im rechten Bereich der 1 zu sehen. Über einen schnellen Ethernet Bus erfolgt der Zugriff auf das Feldgerät 3. An dem Feldgerät 3 ist im gezeigten Fall eine Power over Ethernet Schnittstelle 14 vorgesehen. Je nach Anwendungsfall ist die Power over Ethernet Schnittstelle 14 eigensicher ausgestaltet.
  • Eine serielle Schnittstelle 13, im gezeigten Fall handelt es sich um eine UART Schnittstelle, die als serielle Schnittstelle mit hoher Datenübertragungsrate ausgestaltet ist, ist zwischen dem ersten Mikroprozessor 9 und dem zweiten Mikroprozessor 10 vorgesehen. Selbstverständlich können auch alternative serielle Schnittstellen, wie SPI- oder I2C-Schnittstellen verwendet werden.
  • Der erste Mikroprozessor 9 sorgt für die Umsetzung der Kommunikation, während der zweite Mikroprozessor dem Sensor/Aktor Frontend zugeordnet ist und die Ansteuerung des Feldgeräts 3 und die Messwertverarbeitung durchführt. Über die serielle Schnittstelle 13 erfolgt der Datenaustausch zwischen dem ersten Mikroprozessor 9 und dem zweiten Mikroprozessor 10 mit der für die Mikroprozessoren 9, 10 üblichen Taktrate von 10–100 Mbit/sec.
  • Neben dem Tunneln von HART Daten auf dem Ethernet Protokoll ist es natürlich auch mögliche, beliebige Feldbusprotokolle zu tunneln. Hierzu muss lediglich die Software des Kommunikations-Mikroprozessors 9 entsprechend angepasst werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, einen oder beide Mikroprozessoren 9, 10 als FPGA auszugestalten. Somit ist eine optimale Anpassung an die vorliegenden Gegebeneinheiten möglich. Es versteht sich von selbst, dass die von den beiden Mikroprozessoren 9, 10 ausgeführten Funktionen ggf. auch in einem Mikroprozessor realisiert sein können.
  • Wesentlich für die softwaremäßige Realisierung der Erfindung sind einerseits das Tunneln des Feldbusprotokolls, z. B. des HART Protokolls auf dem Ethernet Protokoll, und andererseits der von einem WebServer bereitgestellt WebService. Nähere Information zum prinzipiellen Aufbau der Software ist der 2 zu entnehmen.
  • Das sog. Embedded Operating System 16 spielt eine herausragende Rolle, da es u. a. das Aufgaben-, das Zeit-, und das Speicher-Management abwickelt. Bevorzugt handelt es sich um ein RTOS, also ein Real Time Operating System. Weiterhin sind hier die Protokoll-Stacks, gezeigt ist hier der TCP/IP Protokoll Stack, enthalten. Selbstverständlich kann es sich auch um UDP-Protokoll-Stacks handeln. Auf der Anwendungsebene können alle bekannten Intranet/Internet Protokolle verwendet werden.
  • Der WebServer Service 17 behandelt die Anfragen und erstellt die Antwort auf die Anfragen. Im Falle einer HART Anfrage über TCP/IP müssen die HART Kommandos aus dem TCP Paket entpackt werden. Der WebServer 17 aktiviert den HART Scanner/Master Service 18, um zu überprüfen, ob ein HART Kommandos korrekt ist. Nach dem Test sendet der HART Scanner/Master Service 18 das HART Kommando über die UART Schnittstelle 13 zu dem entsprechenden Sensor/Aktor 3. Die Antwort wird entsprechend zurückgeleitet. Im Falle einer HTTP Anfrage aktiviert der WebServer 17 den WebSeiten Generator Service 19. Der WebSeiten Generator Service 19 erzeugt HTML Seiten oder XML Daten. Die Antwort erfolgt entweder in Form einer WebSeite oder in Form eines XML Daten Files. Die Konfigurationsdaten, wie z. B. die IP Adresse, sind in der Daten Speicher Komponente 20 hinterlegt.
  • Die WebSeite kann von einem Standard WebBrowser aufgerufen werden. Der minimale Inhalt der WebSeite ist z. B. der Name des Feldgeräts, die Beschreibung des Feldgeräts und die von dem Feldgerät ermittelten Messwerte.
  • Um die Eigensicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicherzustellen, müssen folgende Anforderungen erfüllt sein:
    • – die Energieversorgung des Feldgeräts muss eine galvanische Trennung und energiebegrenzende Komponenten zwischen dem sicheren und dem gefährdeten Bereich aufweisen, so dass sichergestellt ist, dass die Energiezufuhr in den geschützten Bereich auf das den jeweiligen Ex-Schutz Anforderungen entsprechende Maß beschränkt ist.
    • – Der Power over Ethernet Switch 14 muss sowohl bezüglich der Energieübertragung als auch der Datenübertragung eigensicher ausgestaltet sein.
    • – Es muss die Eigensicherheit zwischen der PoE Schnittstelle 14 und der Schnittstelle 7 des Feldgeräts 3 zum Prozess sichergestellt sein.
  • Das Ethernet auf der Steuerebene ist von dem eigensicheren Ethernet isoliert. Hierzu ist der Ethernet Switch 14 über einen Ethernet Isolator von dem nicht eigensicheren Ethernet entkoppelt. Beispielsweise sind an den Ethernet Switch 4 Feldgeräte bzw. Sensoren/Aktoren anschließbar. Jedes Feldgerät 3 erhält seine Energie über den Ethernet Switch 14. Sowohl der Ethernet Switch als auch die Ethernet Schnittstelle 14 sind eigensicher ausgestaltet.
  • Wie bereits zuvor erwähnt, kann die Energieversorgung auch über eine separate Energieversorgung erfolgen. Ggf. ist diese auch eigensicher ausgestaltet. Um das Netzwerk mit Ethernet Switch 14 und mit ggf. vier angeschlossenen Sensoren gegen einen unberechtigten Zugriff zu sichern, ist weiterhin eine Firewall, z. B. eine Tofino Komponente vorgesehen, die für eine sichere Netzwerkanbindung auf Feldbusebene sorgt. Da die Firewall nicht eigensicher ist, muss sie zwischen dem nicht eigensicheren Ethernet Netzwerk und der/den Begrenzungskomponente/n 22, also dem Ethernet Isolator, angeordnet sein.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäße Lösung, die für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich geeignet ist. Die Barrieren bzw. die Begrenzungskomponenten 22, die sowohl die Eigensicherheit der Leitungen für die Energieversorgung als auch die Leitungen für die Kommunikation sicherstellen, sind so ausgestaltet, dass die Kriterien für eine gewünschte Explosionsschutzart erfüllt sind.
  • Über eine serielle Schnittstelle, hier gekennzeichnet mit RJ45, erfolgt die Kommunikation und die Energieversorgung der Hauptelektronik, die als Mikrocontroller bzw. FPGA bezeichnet ist, von der übergeordneten in 3 nicht gesondert dargestellten Steuereinheit her. Die Hauptelektronik ist mit der Sensorelektonik über eine Schnittstelle ”Interface to other components” verbunden.
  • Die Datenübertragung von der Hauptelektronik zur Sensorelektronik erfolgt über drei serielle Schnittstellen, bei denen es sich im gezeigten Fall um UART Schnittstellen handelt, die als serielle Schnittstelle mit hoher Datenübertragungsrate ausgestaltet ist. Selbstverständlich können auch alternative serielle Schnittstellen, wie SPI- oder I2C-Schnittstellen verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Konfigurations- oder Managementsystem/Steuereinheit
    2
    Linking Device oder Gateway
    3
    Feldgerät
    4
    Energieversorgung
    5
    HART Modem
    6
    HART Modem
    7
    Schnittstelle zum Prozess
    8
    Medium Access Unit zum Ethernet
    9
    erster Mikroprozessor
    10
    zweiter Mikroprozessor
    11
    Ethernet Verbindung
    12
    serielle Schnittstelle
    13
    serielle Schnittstelle
    14
    PoE Schnittstelle/Power over Ethernet Anschaltung
    15
    Feldbus
    16
    Embedded Operating System
    17
    WebServer
    18
    HART Scanner/Master
    19
    Web Seiten Generator
    20
    Datenspeicher
    21
    Leitsystem
    22
    Begrenzungskomponente

Claims (8)

  1. System zur Steuerung und/oder Überwachung einer Prozessanlage in der Automatisierungstechnik mit einer übergeordneten Steuereinheit (1) und mit zumindest einem Ethernet-fähigen Feldgerät (3), wobei die Steuereinheit (1) und das Feldgerät (3) über eine Ethernet-Verbindung (11), auf der das Ethernetprotokoll läuft, miteinander verbunden sind, wobei der Steuereinheit (1) ein Bediensoftware-Modul (9, 10) zugeordnet ist, das sowohl zur Bedienung über einen Feldbus (15) der Prozessautomatisierungstechnik mittels eines Feldbusprotokolls als auch zur Bedienung über Ethernet mittels des Ethernetprotokolls dient, und wobei dem Feldgerät (3) eine Kommunikationsschnittstelle (14) zugeordnet ist, die das entsprechende Feldbusprotokoll auf das Ethernet-Protokoll abbildet, so dass die Steuereinheit (1) direkt über die Ethernet Verbindung (11) mit dem Feldgerät (3) kommuniziert.
  2. System nach Anspruch 1, wobei eine Energieversorgungseinheit für eine Power over Ethernet-Anschaltung (14) vorgesehen ist, die in die Ethernet-Verbindung (11) eingebracht ist.
  3. System nach Anspruch 2, wobei die Power over Ethernet-Anschaltung (14) mittels entsprechender Begrenzungselemente (22) eigensicher ausgestaltet ist.
  4. System nach Anspruch 1, wobei eine separate Energieversorgungseinheit (16) vorgesehen ist, die das Feldgerät (3) mit Energie versorgt.
  5. System nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Kommunikationsschnittstelle (14) um eine Ethernet-Schnittstelle handelt.
  6. System nach Anspruch 3, wobei eine serielle Schnittstelle (13) vorgesehen ist, die zwischen einem ersten Mikroprozessor (9), der für die Umsetzung der Kommunikation vorgesehen ist, und einem zweiten Mikroprozessor (10) der der Sensorschnittstelle (7) zugeordnet ist, angeordnet ist, und dass der Datenaustausch zwischen dem ersten Mikroprozessor (9) und dem zweiten Mikroprozessor (10) mit der bei Ethernet üblichen hohen Datenübertragungsrate erfolgt.
  7. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Ethernet-fähige Feldgeräte (3) mit gleichen oder unterschiedlichen Feldbusprotokollen vorgesehen sind, die auf Feldbusebene über unterschiedliche Kommunikationsverbindungen mit der Steuereinheit (1) kommunizieren.
  8. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikation zwischen dem Ethernet-fähigen bzw. den Ethernet-fähigen Feldgeräten (3) und der Steuereinheit (1) drahtlos oder drahtgebunden erfolgt.
DE200910027697 2009-07-15 2009-07-15 System zur Steuerung und/oder Überwachung einer Prozessanlage in der Automatisierungstechnik Withdrawn DE102009027697A1 (de)

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