现场设备和用于该现场设备的功能单元制造技术

本发明专利技术涉及一种现场设备

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】现场设备和用于该现场设备的功能单元


[0001]本专利技术涉及根据权利要求1的包括多个功能单元现场设备以及根据权利要求
16
的用于这种现场设备的功能单元
。

技术介绍

[0002]在工业过程自动化技术中经常采用分布式布置在现场的装置，即在要监视或要控制的过程附近以及用于控制过程的控制室之外布置
。
这种装置称为现场设备
。
其例如提供关于过程
(
例如温度
、
压力
、
流量的测量值
)
的信息和
/
或影响过程
(
例如阀门位置的调节
)。
提供关于过程的信息的现场设备经常也被称为传感器或测量变换器
。
影响过程的现场设备经常也被称为执行机构或促动器
。
[0003]现场设备经常也不安装在保护的电柜中，而是直接暴露在粗糙的环境条件并且匹配过程的安全要求
。
这导致的是，在现场设备上有对质量
、
坚固性和可用性的高要求
。
其必须经常能用于高温度范围并且满足自身安全和防燃防爆标准
。
[0004]具有大量通信
、
诊断
、
配置和参数化选项以及用于数据处理的功能的“聪明”或智能的现场设备被越来越多地应用
。
[0005]现场设备通常连接至工业化通信网络的最下层
、
例如现场总线，并且能够由此发送过程信息到上级的设施
、
例如控制和
/
或调节设施或用于过程的监视和诊断设施或者接收控制参量的信息
。
聪明的现场设备还能为上级的过程装置管理系统提供关于自身
(
运行状态
、
配置
、
软件版本
、
固件版本
)
的信息
。
在此应用的通信机械结构的实例是
HART、PROFIBUS、CAN
或基于以太网：
PROFINET、Ethernet IP、MODUBUS TCP、TSN
或单对以太网
。
[0006]在更广泛的场景中属于现场设备的通常还有全部其它装置，其在过程附近现场布置并且连接至通信系统
、
例如现场总线
。
对此的实例是远程
I/O
，其将模拟或数字传感器或执行机构连接至通信系统或网关或链路设备
。
[0007]很多现场设备的特别的挑战在于，特别是由于安全要求如防燃防爆保护，限制用于其运行的电能的输送
。
[0008]在此，为了节省布线经常经由共同的线路系统进行供能和通信
。
例如采用所谓的双导体技术
(
或者称为双线技术
)
，在其中经由共同的线路对实现通信信号的传输和用于现场设备的供能的电路的提供
。
在此，第一条线或第一线路用于去程并且第二条线或第二线路用于回程
。
对此的实例为根据
4mA
至
20mA
标准的双导体回路
。
还能采用根据四导体技术的通信
。
[0009]以太网供电
(PoE)
和单对以太网
(SPE)
也应用得越来越多，在其中有网络能力的装置经由以太网线也供应电能
。
在之后应用以太网高级物理层
(APL)
，在其中经由唯一的2芯的线缆实现通信和功能，并且其特别适用于过程工业的特殊要求
。
[0010]作为外部供能的现场设备的替换，也已知自给自足的现场设备，其例如通过集成的电池供能
。
然而在此更多地限制提供的能量
。
[0011]在现场总线自身而言结构上的模块性很重要
。
例如从
DE 10 2008 030315A1
中已
知由主电子系统和多个模块化构件
(
或模块
)
组成的模块化现场设备
。
[0012]DE 10 2006 011 501 A1
公开了具有内部模块性的现场设备，其中，在第一构件组中包括所有对于核心功能来说不可或缺的构件，并且在第二构件组中包括所有对于扩展功能来说可选的构件
。
第一组的构件有持续的供能
。
第二组的构件分别组合成在功能上相关的能单独供电的扩展功能模块，其分别能根据需要通过能开关的供电激活
。
[0013]在此，激活能够以事件控制或周期地进行
。
在以事件控制的激活中能够限定时间段，在经过其之后将第二组的构件作为最后的步骤切断其自身的电压
。
然而关于第二构件的激活
/
去激活或者开关的切换以及第二组的构件的能耗的影响何时进行或进行什么的其他细节未公开
。
[0014]EP 3 182 073 A1
公开了具有至少两个功能单元的位液测量装置，功能单元在位液测量装置的外部的供能方面进行串联
。
在两个功能单元之间存在用于根据需要分布功能单元之间提供的能量的退耦电路
。
在此，具有相对较低优先级的用于供能的线路通过退耦电路引导
。
退耦电路的控制以及具有较低优先级的功能单元的能耗的影响通过位液测量装置的中央的上级控制器实现
。
[0015]从
DE 10 2015 115 275 A1
中已知了用于具有第一模块和至少一个第二模块的过程自动化的现场设备的能量管理，其中，现场设备通过双导体总线供能
。
第一模块至少临时地消耗比双导体总线所持续提供的更多的能量
。
在此，第二模块通过双导体总线持续供能，其中第一和第二模块的运行控制为，第二模块相对第一模块优先并且第一模块在可能的情况下至少临时不起作用
。
第二模块告知第一模块其运行，并且第一模块匹配其运行为，现场设备的总体需要的能量通过双导体总线提供
。
因此，在第一模块存在关于第一模块是否必须整体并且在可能的情况下以何种方式匹配其运行的智能性
。
[0016]然而，这种解决方案在现场设备上很难实现，其能灵活地由不同的功能单元配置
。
特别地，其适用于如下现场设备，在其中功能模块能够灵活地装配
、
升级到其它状态
(
例如通过软件激活
)
或者通过其它装置进行替换
。
这是因为装配
、
升级或替换功能单元通常受制于已经在现场设备中存在或剩下的功能单元的匹配，以便实现用于现场设备的必要的能量管理
。

技术实现思路

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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种现场设备
(1)
，包括用于所述现场设备
(1)
的供能器
(6)
和多个功能单元
(M1
，
M2
，
M3
，
M4)
，其中，全部功能单元
(M1
，
M2
，
M3
，
M4)
的单独能耗的总和大于能从所述供能器
(6)
输送至所述现场设备
(1)
的能量的最大值，其中，所述功能单元中的至少两个
(M2
，
M3)
分配有或能分配有优先级
(P1
，
P2)
，其中，具有较高优先级的功能单元
(M2)
影响具有相对较低优先级的功能单元
(M3)
的能耗，使得全部功能单元
(M1
，
M2
，
M3
，
M4)
的来自供能器
(2
或
3)
的总体能耗不大于能从供能器
(6)
输送至所述现场设备
(1)
的能量的最大值，其中，为了影响具有较低优先级的功能单元
(M3)
的能耗，为具有较低优先级的功能单元供能的线路
(5)
被引导通过具有较高优先级的功能单元
(M2)。2.
根据权利要求1所述的现场设备
(1)
，其中，具有较高优先级的功能单元
(M2)
包括布置在所述线路
(5)
中的开关
(12)。3.
根据权利要求1所述的现场设备
(1)
，其中，具有较高优先级的功能单元
(M2)
包括布置在所述线路
(5)
中的能控制的电流限制元件
(13)。4.
根据权利要求2或3所述的现场设备
(1)
，其中，具有较高优先级的功能单元
(M2)
具有第一接口
(S1)
和第二接口
(S2)
，具有较高优先级的功能单元经由所述第一接口和所述第二接口接入到所述线路
(5)
中，其中，开关
(12)
或能控制的电流限制元件
(13)
接入到所述线路
(5)
的从所述第一接口
(S1)
引导至所述第二接口
(S2)
的线路段
(5
’
)
中
。5.
根据权利要求2至4中任一项所述的现场设备
(1)
，其中，开关
(12)
或能控制的电流限制元件
(13)
能由具有较高优先级的功能单元
(M2)
控制
。6.
根据前述权利要求中任一项所述的现场设备
(1)
，其中，所述优先级被持久分配给至少两个功能单元
(M1
，
M2
，
M3
，
M4)。7.
根据权利要求1至5中任一项所述的现场设备
(1)
，其中，所述现场设备
(1)
实施成使得至少两个功能单元
(M1
，
M2
，
M3
，
M4)
之间的优先级是能商讨的
。8.
根据前述权利要求中任一项所述的现场设备
(1)
，其中，所述线路
(5)
还用于给具有较高优先级的功能单元
(M2)
供能
。9.
根据权利要求8所述的现场设备
(1)

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：