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DE102016117624A1 - Method for improving the measuring performance of a field device and field device - Google Patents

Method for improving the measuring performance of a field device and field device Download PDF

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DE102016117624A1
DE102016117624A1 DE102016117624.9A DE102016117624A DE102016117624A1 DE 102016117624 A1 DE102016117624 A1 DE 102016117624A1 DE 102016117624 A DE102016117624 A DE 102016117624A DE 102016117624 A1 DE102016117624 A1 DE 102016117624A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
field device
wireless module
receiver
measurement
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102016117624.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Seiler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Priority to DE102016117624.9A priority Critical patent/DE102016117624A1/en
Priority to PCT/EP2017/071343 priority patent/WO2018050422A1/en
Publication of DE102016117624A1 publication Critical patent/DE102016117624A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Messleistung eines Feldgeräts (FG) der Prozessautomatisierung, wobei das Feldgerät (FG) zumindest ein Drahtlosmodul (BT) und zumindest ein Funktionsmodul (M) zur Erfassung einer Messgröße umfasst und wobei das Feldgerät (FG) durch einen Zweileiterbus (4) mit Energie versorgt wird, und wobei in Abhängigkeit von Umgebungsparametern die Sende- und/oder Empfangsleistung des Drahtlosmoduls (BT) angepasst wird. Die Erfindung betrifft weiter ein Feldgerät (FG) zur Ausführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for improving the measuring performance of a field device (FG) of process automation, wherein the field device (FG) comprises at least one wireless module (BT) and at least one functional module (M) for detecting a measured variable and wherein the field device (FG) is replaced by a Two-conductor bus (4) is supplied with energy, and wherein depending on environmental parameters, the transmission and / or reception power of the wireless module (BT) is adjusted. The invention further relates to a field device (FG) for carrying out such a method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Messleistung eines Feldgeräts der Prozessautomatisierung sowie ein solches Feldgerät.The invention relates to a method for improving the measurement performance of a field device of process automation and such a field device.

In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen dienen. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.In process automation technology, field devices are often used to detect and / or influence process variables. A large number of such field devices are manufactured and distributed by the Endress + Hauser Group.

Häufig werden Feldgeräte mittels Zweidrahttechnik an eine Leitstelle angeschlossen. Bei der Zweidrahttechnik, oder auch Zweileitertechnik genannt, werden Strom zur Energieversorgung und Kommunikationssignale über die gleiche Leitung geschickt: ein Draht für den Hinweg, ein Draht für den Rückweg. In anderen Worten nutzen Speisung und Signal die gleiche Leitung; es gibt keine separate Energieversorgung. Dieser Strom bzw. die entsprechende Leistung muss von den Feldgeräten verwaltet und unter den einzelnen Komponenten des Feldgeräts geteilt werden. So müssen etwa das Sensorelement zur Erfassung der Prozessgröße, die Kommunikation mit anderen Einheiten und die Steuerung gemeinsam mit dem vorhandenen Leistungsbudget auskommen.Frequently, field devices are connected to a control center using two-wire technology. In two-wire technology, or else two-wire technology, power is sent to the power supply and communication signals are sent via the same line: a wire for the way out, a wire for the way back. In other words, power and signal use the same line; there is no separate energy supply. This current or the corresponding power must be managed by the field devices and shared among the individual components of the field device. For example, the sensor element for detecting the process variable, the communication with other units and the controller have to get along with the existing power budget.

Der Verzicht auf drahtgebundene Datenübertragung zum Anschluss eines Feldgeräts hat im Industriebereich das Potential Kosten für Verkabelung zu reduzieren, die Gebrauchstauglichkeit zu verbessern und damit Nutzen für den Anwender zu generieren.The elimination of wired data transmission for the connection of a field device in the industrial sector has the potential to reduce costs for cabling, to improve the usability and thus to generate benefits for the user.

Es gibt Messverfahren, die selbst nicht ohne einen Energiespeicher in Form eines Energiespeicherkondensators auskommen, da die zur Verfügung stehende Leistung nicht für die Messung ausreicht und zunächst zwischen den Messungen Energie gesammelt werden muss. Ein Beispiel hierfür ist eine Füllstandmessung nach dem Radarprinzip. Wird einem entsprechenden Messgerät eine energiesparende Drahtlosschnittstelle hinzugefügt, ist dafür kein weiterer Energiespeicher im System erforderlich, wenn sich das Messsystem ausschließlich aus dem bereits vorhandenen Energiespeicherkondensator speist. Die Messung wird in diesem Fall nur dann durchgeführt, wenn der Energiespeicherkondensator eine ausreichende Kapazität aufweist. Die Dauer der Periode zwischen den einzelnen Messungen hängt dann davon ab, wie viel Leistung von der Drahtlosschnittstelle und weiteren Funktionsmodulen im System gerade aus der Zweidrahtstromschleife benötigt wird. Überschüssige Leistung wird im entsprechenden Energiespeicherkondensator gespeichert.There are measuring methods that do not manage without an energy storage in the form of an energy storage capacitor, since the available power is not sufficient for the measurement and energy must first be collected between the measurements. An example of this is a level measurement according to the radar principle. Adding an energy-efficient wireless interface to an appropriate meter requires no additional energy storage in the system if the meter is powered solely by the existing energy storage capacitor. The measurement is in this case performed only when the energy storage capacitor has a sufficient capacity. The duration of the period between the individual measurements then depends on how much power is required by the wireless interface and further functional modules in the system just out of the two-wire current loop. Excess power is stored in the corresponding energy storage capacitor.

Die US 7,262,693 beispielsweise offenbart die Verwendung eines Kondensators um die Energie aus dem Bus zwischenzuspeichern um sie dann einem Drahtlosmodul zur Verfügung zu stellen.The US 7,262,693 for example, discloses the use of a capacitor to latch the power from the bus to then provide it to a wireless module.

Je nach Leistungsverbrauch der Messfunktion ist jedoch ein exakt gleichzeitiger Betrieb der Messung und Funkübertragung häufig nicht möglich. Dann ist es z.B. erforderlich die Messung alternierend zur Funkübertragung durchzuführen, um weiterhin ohne Energiespeicher im System auskommen zu können.Depending on the power consumption of the measuring function, however, an exact simultaneous operation of the measurement and radio transmission is often not possible. Then it is e.g. required to perform the measurement alternately to the radio transmission in order to continue to get along without energy storage in the system.

Wie erwähnt können beide Funktionen (Funkübertragung und Messung) häufig jedoch nicht gleichzeitig betrieben werden da dann eine Synchronisation der verschiedenen Einheiten notwendig wird, damit die Leistungsbilanz des gesamten Gerätes eingehalten werden kann bzw. es ist oft notwendig einer der Funktionen Vorrang bezüglich des Energieverbrauchs zu geben.As mentioned, however, both functions (radio transmission and measurement) can often not be operated simultaneously because then a synchronization of the various units is necessary so that the power balance of the entire device can be maintained or it is often necessary to give priority to one of the functions in terms of energy consumption ,

Gibt man etwa dem Funkmodul Vorrang, so geht dies zu Lasten der Messleistung. Wird mehr Energie durch die drahtlose Funktion verbraucht, steht weniger Energie für die Messfunktion zur Verfügung und somit kann weniger oft oder weniger intensiv gemessen werden, was am Ende zur Verringerung der Messleistung und damit zu Einschränkungen für den Anwender führt.If, for example, priority is given to the radio module, this is at the expense of the measuring performance. If more energy is consumed by the wireless function, less energy is available for the measurement function and thus can be measured less frequently or less intensively, which ultimately leads to a reduction in measurement performance and thus to restrictions for the user.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ausreichend hohe Messgenauigkeit eines Feldgeräts zu gewährleisten.The invention has for its object to ensure a sufficiently high accuracy of a field device.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren wobei das Feldgerät zumindest ein Drahtlosmodul und zumindest ein Funktionsmodul zur Erfassung einer Messgröße umfasst und wobei das Feldgerät durch einen Zweileiterbus mit Energie versorgt wird, und wobei in Abhängigkeit von Umgebungsparametern die Sende- und/oder Empfangsleistung des Drahtlosmoduls angepasst wird.The object is achieved by a method wherein the field device comprises at least one wireless module and at least one functional module for detecting a measured variable and wherein the field device is supplied with energy by a two-conductor bus, and adapted depending on environmental parameters, the transmitting and / or receiving power of the wireless module becomes.

Bevorzugt wird bei sinkender Sende- und Empfangsleistung des Drahtlosmoduls die Messleistung des Feldgeräts durch Änderung von Betriebsparametern erhöht, und umgekehrt.Preferably, with decreasing transmission and reception power of the wireless module, the measurement performance of the field device is increased by changing operating parameters, and vice versa.

In eine vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei den Betriebsparametern um die Messrate, Messleistung, Auflösung, mathematische Operationen, Taktrate beteiligter Recheneinheiten, Aktivierung zusätzlicher Auswerteeinheiten, Kompensationseinheiten, etc. Im Allgemeinen handelt es sich bei den Betriebsparametern um Operationen und Einstellungen, die erhöhte Energieaufnahmen zur Verbesserung der Messgenauigkeit und Messgeschwindigkeit erfordern.In one advantageous refinement, the operating parameters are the measurement rate, measurement power, resolution, mathematical operations, clock rate of participating computation units, activation of additional evaluation units, compensation units, etc. In general, the operating parameters are operations and settings that increase energy consumption Improvement of measuring accuracy and measuring speed require.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Verbindungsqualität zwischen Feldgerät und einem Empfänger gemessen, und die Sende- und/oder Empfangsleistung wird auf ein definiertes Mindestmaß gesenkt, so dass die geforderte Messleistung gerade noch eingehalten wird. Dadurch verringert sich die verbrauchte Leistung des Drahtlosmoduls und somit steht dem Funktionsmodul mehr Energie zur Verfügung. In a further preferred development, the connection quality between the field device and a receiver is measured, and the transmission and / or reception power is reduced to a defined minimum, so that the required measurement performance is still maintained. As a result, the consumed power of the wireless module is reduced and thus more energy is available to the functional module.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die durch die Umgebungsbedingungen bestimmte Verbindungsqualität durch das Feldgerät und/oder den Empfänger mittels der Messung des Received Signal Strength Indicator (RSSI) und/oder der Paketfehlerrate gemessen.In an advantageous embodiment, the connection quality determined by the ambient conditions is measured by the field device and / or the receiver by means of the measurement of the Received Signal Strength Indicator (RSSI) and / or the packet error rate.

Dabei kann in einer bevorzugten Ausgestaltung Anhand dieser Messung zumindest qualitativ der Abstand von Feldgerät zu Empfänger bestimmt werden.In this case, in a preferred embodiment, the distance from field device to receiver can be determined at least qualitatively on the basis of this measurement.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Betrieb des Drahtlosmoduls und des Funktionsmoduls so gesteuert, dass das Drahtlosmodul energietechnisch gegenüber dem Funktionsmodul Vorrang hat.In an advantageous embodiment, the operation of the wireless module and the functional module is controlled so that the wireless module energy priority over the functional module has priority.

Besonders vorteilhaft ist es, dass zwischen Drahtlosmodul und Funktionsmodul keine Synchronisation stattfindet.It is particularly advantageous that no synchronization takes place between the wireless module and the functional module.

Bevorzugt handelt es sich bei den Umgebungsparametern um zumindest einen der Parameter: Abstand zwischen Feldgerät und einem Empfänger, atmosphärische Dämpfung/Absorption, Dämpfung/Absorption durch Personen und Gegenstände im Umfeld des Feldgeräts und/oder des Empfängers, und/oder Reflexionen und Auslöschung durch Überlagerungen von Funkwellen, elektromagnetische Störfelder-/wellen, andere funkende Systeme in der Umgebung und Wettererscheinungen, welche die Verbindungsqualität beeinträchtigen.The environmental parameters are preferably at least one of the parameters: distance between the field device and a receiver, atmospheric attenuation / absorption, attenuation / absorption by persons and objects in the vicinity of the field device and / or the receiver, and / or reflections and cancellation by superimpositions of radio waves, electromagnetic interference fields / waves, other sparking systems in the environment and weather phenomena which affect the connection quality.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Feldgerät, welches dazu eingerichtet ist, ein oben beschriebenes Verfahren auszuführen.The object is likewise achieved by a field device which is set up to carry out a method described above.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näherer erläutert. Die 1 zeigt ein Feldgerät in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird.The invention will be explained in more detail with reference to the following figure. The 1 shows a field device in which the method according to the invention is applied.

1 zeigt Feldgeräte FG der Prozessautomatisierungstechnik. Genauer sind zwei Feldgeräte FG1 und FG2 abgebildet, wobei diese Sensoren sind. Bei dem Sensor handelt es sich etwa um einen pH-, Redoxpotential-, auch ISFET-, Leitfähigkeit-, Trübungs- oder Sauerstoff-Sensor. Weitere mögliche Sensoren sind Durchflusssensoren nach den Prinzipien Coriolis, magnetische Induktion, Vortex und Ultraschall. Weitere mögliche Sensoren sind Sensoren zur Messung des Füllstands nach den Prinzipien geführtes und frei strahlendes Radar sowie Ultraschall, auch zur Erkennung eines Grenzstandes, wobei zur Erkennung des Grenzstandes auch kapazitive Verfahren zur Anwendung kommen können. Der Sensor umfasst ein Sensorelement als ein Funktionsmodul M des Feldgeräts FG. Auch kann das Sensorelement Teil der elektronischen Schaltung 2 sein, siehe unten. 1 shows field devices FG of process automation technology. More specifically, two field devices FG1 and FG2 are depicted, these being sensors. The sensor is a pH, redox potential, ISFET, conductivity, turbidity or oxygen sensor. Further possible sensors are flow sensors according to the principles of Coriolis, magnetic induction, vortex and ultrasound. Further possible sensors are sensors for measuring the fill level according to the principles of guided and free-radar radar and ultrasound, also for detecting a limit level, which can also be used to detect the limit level and capacitive methods. The sensor comprises a sensor element as a function module M of the field device FG. Also, the sensor element part of the electronic circuit 2 be, see below.

Dargestellt ist links ein pH-Sensor und rechts ein Füllstandsensor nach dem Radarprinzip. Das Feldgerät FG bestimmt eine Messgröße eines Mediums 1, im Beispiel in einem Becher wie auf der linken Seite dargestellt. Gleichwohl sind andere Behältnisse wie Leitungen, Becken (wie auf der rechten Seite dargestellt), Behälter, Kessel, Rohr, Rohrleitung o.ä. möglich.Shown is a pH sensor on the left and a fill level sensor on the right according to the radar principle. The field device FG determines a measured variable of a medium 1 , in the example in a cup as shown on the left. However, other containers such as pipes, basins (as shown on the right side), container, boiler, pipe, pipe or similar. possible.

Das Feldgerät FG kommuniziert mit einer Steuerstelle, etwa direkt mit einem Leitsystem 5 oder mit einem zwischengeschalteten Transmitter. Auch kann der Transmitter Teil des Feldgeräts sein, wie etwa im Falle des Füllstandsensors. Die Kommunikation zum Leitsystem 5 erfolgt über einen Zweileiterbus 4, etwa über HART, PROFIBUS PA oder FOUNDATION Fieldbus. Es ist auch möglich die Schnittstelle 6 zum Bus zusätzlich oder alternativ als drahtlose Schnittstelle auszugestalten, etwa nach dem WirelessHART Standard (nicht abgebildet), wobei über WirelessHART eine Anbindung direkt an ein Leitsystem via einem Gateway erfolgt. Darüber hinaus ist optional oder zusätzlich im Falle des HART-Protokolls eine 4..20 mA Schnittstelle vorgesehen (nicht dargestellt). Erfolgt die Kommunikation zusätzlich oder alternativ zu einem Transmitter statt direkt zum Leitsystem 5, können entweder die oben genannten Bussysteme (HART, PROFIBUS PA oder FOUNDATION Fieldbus) zur Kommunikation verwendet werden, oder es wird beispielsweise ein proprietäres Protokoll, etwa vom Typ „Memosens“ verwendet. Entsprechende Feldgeräte wie oben beschrieben werden von der Anmelderin vertrieben.The field device FG communicates with a control station, for example directly with a control system 5 or with an intermediate transmitter. Also, the transmitter may be part of the field device, such as in the case of the level sensor. The communication to the control system 5 via a two-conductor bus 4 , for example via HART, PROFIBUS PA or FOUNDATION Fieldbus. It is also possible the interface 6 Additionally or alternatively, the bus can be designed as a wireless interface, for example according to the WirelessHART standard (not shown), whereby a connection is made directly to a control system via WirelessHART via a gateway. In addition, a 4..20 mA interface is optionally or additionally provided in the case of the HART protocol (not shown). If communication takes place additionally or alternatively to a transmitter instead of directly to the control system 5 , either the above-mentioned bus systems (HART, PROFIBUS PA or FOUNDATION Fieldbus) can be used for communication or, for example, a proprietary protocol, for example of the "Memosens" type is used. Corresponding field devices as described above are distributed by the applicant.

Wie erwähnt ist am busseitigen Ende des Feldgeräts FG eine Schnittstelle 6 zur Verbindung zum Zweileiterbus 4 vorgesehen. Dargestellt ist eine drahtgebundene Variante zur Anbindung an den Bus mittels der Schnittstelle 6. Die Schnittstelle 6 ist beispielsweise als galvanisch trennende, insbesondere als induktive Schnittstelle ausgestaltet. Dies ist beim pH-Sensor dargestellt. Die Schnittstelle 6 besteht dann aus zwei Teilen mit einem ersten Teil auf der Feldgeräteseite und einem zweiten Teil auf Busseite. Diese sind mittels einer mechanischen Steckverbindung miteinander koppelbar. Es werden über die Schnittstelle 6 Daten (bidirektional) und Energie (unidirektional, d.h. in Richtung von der Steuerstelle 5 zum Feldgerät FG) gesendet. Alternativ wird ein entsprechendes Kabel mit oder ohne galvanische Trennung verwendet. Mögliche Ausführungen umfassen ein Kabel mit einem M12- oder 7/8“-Stecker. Dies ist beispielsweise beim Füllstandmessgerät nach dem Radarprinzip dargestellt.As mentioned, there is an interface at the bus end of the field device FG 6 to connect to the two-way bus 4 intended. Shown is a wired variant for connection to the bus by means of the interface 6 , the interface 6 is designed, for example, as a galvanically isolating, in particular as an inductive interface. This is shown with the pH sensor. the interface 6 then consists of two parts with a first part on the field device side and a second part on the bus side. These can be coupled together by means of a mechanical plug connection. It will be over the interface 6 Data (bidirectional) and energy (unidirectional, ie in the direction of the control station 5 sent to field device FG). Alternatively, an appropriate cable with or without galvanic isolation is used. Possible versions include a cable with an M12 or 7/8 "plug. This is shown for example in the level measuring device according to the radar principle.

Das Feldgerät FG umfasst weiter eine elektronische Schaltung 2 umfassend ein Drahtlosmodul BT zur drahtlosen Kommunikation 3. Diese drahtlose Kommunikation 3 dient nicht der Anbindung an den Zweileiterbus 4.The field device FG further comprises an electronic circuit 2 comprising a wireless module BT for wireless communication 3 , This wireless communication 3 does not serve the connection to the Zweileiterbus 4 ,

Das Drahtlosmodul BT ist etwa als Bluetooth-Modul ausgestaltet. Das Bluetooth-Modul genügt insbesondere dem Protokollstapel Low Energy als „Bluetooth Low Energy“ (auch als BTLE, BLE, oder Bluetooth Smart bekannt). Gegebenenfalls umfasst das Drahtlosmodul BT eine entsprechende Schaltung bzw. Komponenten. Das Feldgerät FG genügt somit zumindest dem Standard „Bluetooth 4.0“.The wireless module BT is designed as a Bluetooth module. In particular, the Bluetooth module complies with the protocol stack Low Energy as "Bluetooth Low Energy" (also known as BTLE, BLE, or Bluetooth Smart). Optionally, the wireless module BT comprises a corresponding circuit or components. The field device FG thus satisfies at least the standard "Bluetooth 4.0".

Die Kommunikation 3 erfolgt vom Feldgerät FG an eine übergeordnete Einheit H hier oder auch Empfänger genannt. Dies ist nicht maßstabsgetreu dargestellt. Die übergeordnete Einheit H ist beispielsweise eine mobile Einheit wie ein Mobiltelefon, ein Tablet, ein Notebook, oder ähnliches. Alternativ kann die übergeordnete Einheit H auch als nicht portables Gerät, wie etwa einem Computer ausgestaltet sein. Alternativ handelt es sich bei der übergeordneten Einheit H um ein Display mit entsprechender Schnittstelle.The communication 3 takes place from the field device FG to a higher-level unit H here or receiver. This is not shown to scale. The higher-level unit H is, for example, a mobile unit such as a mobile phone, a tablet, a notebook, or the like. Alternatively, the higher-level unit H can also be designed as a non-portable device, such as a computer. Alternatively, the higher-level unit H is a display with a corresponding interface.

Um nun eine ausreichend hohe Messgenauigkeit des Feldgeräts FG zu gewährleisten, wird in Abhängigkeit der Verbindungsqualität die Sende- und Empfangsleistung des Drahtlosmodul BT bis auf ein definiertes Mindestmaß heruntergesetzt. Dadurch verringert sich die verbrauchte Leistung des Drahtlosmoduls und somit steht dem Funktionsmodul M mehr Energie zur Verfügung. Bei den heutzutage erhältlichen Chipsets für das Drahtlosmodul BT ist eine Einstellung und Messung von verschiedenen Parametern möglich. Es ist unter Umständen sogar möglich den Chip BT in einen „Flüstermodus“ zu versetzen um weiter Energie zu sparen.In order to ensure a sufficiently high measurement accuracy of the field device FG, depending on the connection quality, the transmission and reception power of the wireless module BT is reduced to a defined minimum. As a result, the consumed power of the wireless module is reduced, and thus more energy is available to the functional module M. The chipsets available today for the BT wireless module allow adjustment and measurement of various parameters. It may even be possible to put the chip BT in a "whisper mode" to further save energy.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, die Sende- und Empfangsleistung des Drahtlosmoduls zu senken um damit die Messleistung des Feldgeräts durch Änderung von Betriebsparametern zu erhöhen. Bei den Betriebsparametern handelt es sich etwa um die Messrate, Messgenauigkeit, Auflösung, mathematische Operationen, etc. Dabei wird in Abhängigkeit von Umgebungsparametern die Sende- und/oder Empfangsleistung des Drahtlosmoduls BT angepasst. Als „Umgebungsparameter“ soll dabei mindestens eines der Parameter Abstand zwischen Feldgerät FG und einem Empfänger H, atmosphärische Dämpfung/Absorption, Dämpfung/Absorption durch Personen und Gegenstände im Umfeld des Feldgeräts FG und/oder des Empfängers H, und/oder Reflexionen und Auslöschung durch Überlagerungen von Funkwellen, elektromagnetische Störfelder-/wellen, andere funkende Systeme in der Umgebung und Wettererscheinungen, welche die Verbindungsqualität beeinträchtigen, verstanden werden.The inventive method provides to reduce the transmission and reception power of the wireless module so as to increase the measurement performance of the field device by changing operating parameters. The operating parameters are, for example, the measurement rate, measurement accuracy, resolution, mathematical operations, etc. In this case, the transmission and / or reception power of the wireless module BT is adjusted as a function of ambient parameters. At least one of the parameters distance between field device FG and a receiver H, atmospheric damping / absorption, damping / absorption by persons and objects in the vicinity of the field device FG and / or the receiver H, and / or reflections and cancellation by Superimpositions of radio waves, electromagnetic interference fields / waves, other sparking systems in the environment and weather phenomena that affect the quality of the connection are understood.

Zur Ermittlung der durch die Umgebungsbedingungen bestimmten Verbindungsqualität werden zwei unabhängige Messungen entweder durch das Feldgerät FG, den Empfänger H oder durch beide durchgeführt. Zum einen soll die Messung des Received Signal Strength Indicator (RSSI) genannt werden. Die RSSI ist die empfangene breitbandige Leistung im Frequenzkanal, einschließlich thermischen Rauschen und Rauschen, welches im Empfänger selbst erzeugt wird. Auch fließen die Leistungsanteile aus allen anderen Quellen, zum Beispiel nahestehende Nachbarzellen und Nachbarkanalstörungen, mit in die Messung ein. Zum zweiten ist dies die Messung der Paketfehlerrate, d.h. wie viele Pakete pro Zeiteinheit ungestört beim Empfänger ankommen. Oder in anderen Worten wird geprüft wie viele Wiederholungen zur Übertragung der Pakete/Zeiteinheit notwendig waren. Zur Ermittlung der Paketfehlerrate durch das Feldgerät FG ist ein Feedback der jeweiligen Gegenstelle H notwendig. Ist die Messung beim Empfänger H angesiedelt, ist nur bei azyklischer Datenübertragung ein Abgleich zwischen Sender FG und Empfänger H notwendig.To determine the link quality determined by the environmental conditions, two independent measurements are made either by the field device FG, the receiver H, or both. On the one hand, the measurement of the Received Signal Strength Indicator (RSSI) should be mentioned. The RSSI is the received broadband power in the frequency channel, including thermal noise and noise generated in the receiver itself. Also, the power components from all other sources, for example, neighboring neighboring cells and adjacent channel interference, are included in the measurement. Second, this is the measurement of the packet error rate, i. how many packets per time unit arrive undisturbed at the receiver. Or in other words, it checks how many repetitions were necessary to transmit the packets / time unit. In order to determine the packet error rate by the field device FG, a feedback of the respective remote station H is necessary. If the measurement is located at the receiver H, an adjustment between transmitter FG and receiver H is necessary only for acyclic data transmission.

Anhand dieser beiden Messungen kann näherungsweise auf die Entfernung zwischen Messgerät und Auswerteeinheit geschlossen werden.Based on these two measurements, it is possible to approximate the distance between the measuring device and the evaluation unit.

Das Drahtlosmodul BT sendet immer mit der geringstmöglichen Leistung und stellt damit der Messfunktion den größtmöglichen Leistungsanteil aus dem Gesamtbudget der Zweidrahtschnittstelle 4 zur Verfügung. Somit wird die Messleistung erhöht, etwa durch Erhöhung der Messrate, Messgenauigkeit, weitere Verrechnung wie Mittelung, Taktrate beteiligter Recheneinheiten, Aktivierung zusätzlicher Auswerteeinheiten, Kompensationseinheiten, etc. Im Allgemeinen handelt es sich um Operationen und Einstellungen, die erhöhte Energieaufnahmen zur Verbesserung der Messgenauigkeit und Messgeschwindigkeit erfordern.The wireless module BT always transmits with the lowest possible power and thus provides the measuring function with the greatest possible power component from the overall budget of the two-wire interface 4 to disposal. Thus, the measurement performance is increased, for example, by increasing the measurement rate, measurement accuracy, further calculation such as averaging, clock rate of participating computing units, activation of additional evaluation, compensation units, etc. In general, it is operations and settings, the increased energy consumption to improve the accuracy and measurement speed require.

Eine Synchronisation der Drahtlosmoduls BT mit dem Funktionsmodul M findet nicht statt. Im Optimalfall ist dies auch nicht erforderlich, da für beide ausreichend Leistung zur Verfügung steht.A synchronization of the wireless module BT with the function module M does not take place. In the optimal case, this is not necessary either, since sufficient power is available for both.

Als zusätzlicher Aspekt soll erwähnt werden, dass die Sicherheit erhöht wird, wenn das Feldgerät FG nicht mit maximal möglicher Leistung, sondern mit minimal nötiger Leistung sendet, da dann der „Aktionsradius“ des Feldgeräts FG mit der Funkübertragung begrenzt ist.As an additional aspect, it should be mentioned that the security is increased if the field device does not transmit FG with maximum possible power, but with minimum required power, since then the " Action radius "of the field device FG with the radio transmission is limited.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Behältnis mit zu messendem Medium Container with medium to be measured
22
Elektronische Schaltung Electronic switch
33
drahtlose Verbindung wireless connection
44
Zweileiterbus two-wire bus
55
Steuerstelle control Unit
66
Schnittstelle interface
BTBT
Drahtlosmodul wireless module
CC
Energiespeicherkondensator Energy storage capacitor
FGFG
Feldgerät field device
HH
Übergeordnete Einheit Parent unit
MM
Funktionsmodul function module

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7262693 [0006] US 7262693 [0006]

Claims (10)

Verfahren zur Verbesserung der Messleistung eines Feldgeräts (FG) der Prozessautomatisierung, wobei das Feldgerät (FG) zumindest ein Drahtlosmodul (BT) und zumindest ein Funktionsmodul (M) zur Erfassung einer Messgröße umfasst und wobei das Feldgerät (FG) durch einen Zweileiterbus (4) mit Energie versorgt wird, und wobei in Abhängigkeit von Umgebungsparametern die Sende- und/oder Empfangsleistung des Drahtlosmoduls (BT) angepasst wird.Method for improving the measuring performance of a field device (FG) of process automation, wherein the field device (FG) comprises at least one wireless module (BT) and at least one function module (M) for detecting a measured variable and wherein the field device (FG) is controlled by a two-wire bus (FG) 4 ) is supplied with energy, and wherein depending on environmental parameters, the transmission and / or reception power of the wireless module (BT) is adjusted. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei sinkender Sende- und Empfangsleistung des Drahtlosmoduls (BT) die Messleistung des Feldgeräts (FG) durch Änderung von Betriebsparametern, erhöht wird, und umgekehrt.The method of claim 1, wherein with decreasing transmission and reception power of the wireless module (BT), the measurement performance of the field device (FG) by changing operating parameters, is increased, and vice versa. Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei den Betriebsparametern um die Messrate, Messleistung, Auflösung, mathematische Operationen, Taktrate beteiligter Recheneinheiten, Aktivierung zusätzlicher Auswerteeinheiten, Kompensationseinheiten, etc. handelt.Method according to claim 2, wherein the operating parameters are the measuring rate, measuring power, resolution, mathematical operations, clock rate of participating computing units, activation of additional evaluation units, compensation units, etc. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbindungsqualität zwischen Feldgerät (FG) und einem Empfänger (H) gemessen wird, und wobei die Sende- und/oder Empfangsleistung auf ein definiertes Mindestmaß gesenkt wird, so dass die geforderte Messleistung gerade noch eingehalten wird.Method according to at least one of claims 1 to 3, wherein the connection quality between the field device (FG) and a receiver (H) is measured, and wherein the transmitting and / or receiving power is reduced to a defined minimum, so that the required measurement performance just barely is complied with. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die durch die Umgebungsbedingungen bestimmte Verbindungsqualität durch das Feldgerät () und/oder den Empfänger () gemessen wird mittels der Messung des Received Signal Strength Indicator (RSSI) und/oder der Paketfehlerrate. Method according to claim 4, wherein the connection quality determined by the ambient conditions is measured by the field device (12) and / or the receiver (12) by means of the received signal strength indicator (RSSI) measurement and / or the packet error rate. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Anhand der Messung zumindest qualitativ der Abstand von Feldgerät (FG) zu Empfänger (H) bestimmt wird.Method according to claim 5, wherein at least qualitatively the distance from field device (FG) to receiver (H) is determined on the basis of the measurement. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Betrieb des Drahtlosmoduls (BT) und des Funktionsmoduls (M) so gesteuert wird, dass das Drahtlosmoduls (BT) energietechnisch gegenüber dem Funktionsmodul (M) Vorrang hat.Method according to at least one of claims 1 to 6, wherein the operation of the wireless module (BT) and the functional module (M) is controlled so that the wireless module (BT) energy priority over the function module (M) has priority. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zwischen Drahtlosmodul (BT) und Funktionsmodul (M) keine Synchronisation stattfindet.Method according to at least one of claims 1 to 7, wherein no synchronization takes place between the wireless module (BT) and the functional module (M). Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei es sich bei den Umgebungsparametern um zumindest einen der folgenden Parameter handelt: Abstand zwischen Feldgerät (FG) und einem Empfänger (H), atmosphärische Dämpfung/Absorption, Dämpfung/Absorption durch Personen und Gegenstände im Umfeld des Feldgeräts (FG) und/oder des Empfängers (H), und/oder Reflexionen und Auslöschung durch Überlagerungen von Funkwellen, elektromagnetische Störfelder-/wellen, andere funkende Systeme in der Umgebung und Wettererscheinungen, welche die Verbindungsqualität beeinträchtigen.Method according to at least one of claims 1 to 8, wherein the environmental parameters are at least one of the following parameters: distance between field device (FG) and a receiver (H), atmospheric attenuation / absorption, attenuation / absorption by persons and objects in the field Field device (FG) and / or receiver (H) environment, and / or reflections and radio wave superimpositions, electromagnetic interference fields / waves, other surrounding sparking systems, and weather phenomena affecting link quality. Feldgerät (FG) für die Prozessautomatisierung, welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.Field device (FG) for process automation, which is adapted to carry out the method according to at least one of the preceding claims.
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