用于无线数据传送的现场设备适配器制造技术

本发明专利技术涉及用于与现场设备(1)进行HART通信的现场设备适配器(6)，其至少包括：‑具有适配器腔室(10)的适配器壳体(7)；‑被布置在适配器腔室(10)中的适配器电子器件(14)，其适于无线地接收第二无线电信号，并且借助于第二无线电信号以下述方式控制用于分路通信电阻器的电路(27)：至少一个通信电阻器(18)可选择性地通过无线电接通和断开，使得在桥接状态下，由适配器电子器件(14)接收的第一无线电信号可以被转换成优选地基于HART的双导体信号，并且可以经由分接点(23)被调制到回路电流(I)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线数据传送的现场设备适配器
本专利技术涉及一种用于与现场设备进行HART通信的现场设备适配器以及涉及一种自动化技术的系统。
技术介绍
在自动化技术中，特别是在过程自动化技术中，经常应用现场设备，这些现场设备用于确定、优化和/或影响过程变量。用于记录过程变量的是记录相对应的过程变量、料位、流量、压力、温度和电导率的传感器，例如料位测量设备、流量测量设备、压力和温度测量设备、电导率测量设备等。用于影响过程变量的是致动器，诸如例如阀或泵，经由这些致动器可以改变管道区段中的液体的流量或容器中的料位。在本专利技术的意义上，被称为现场设备的是应用于过程附近并且记录过程相关信息，尤其是一个或多个过程变量(压力、流量、温度等)，或者在致动器的情况下设置一个或多个过程变量的所有设备。大量这样的现场设备由Endress+Hauser公司制造和销售。目前，在大量现有的自动化工厂中，仍在使用双导体现场设备，它们通过双导体线路连接到上级单元，例如，呈PLC的形式的控制单元。双导体现场设备以下述方式实现：测量值或致动值作为主过程变量通过双导体线路——例如双导体线缆——以模拟4-20mA信号的形式进行通信传送，即，被传输或传送。为了发送所有其他数据，尤其是HART协议已经证明了自己，在这种情况下，4-20mA的模拟电流信号与与频率信号叠加，作为用于数据传输的数字双导体信号。HART协议在1200Hz和2200Hz之间切换以便进行数据传输，其中较低的频率代表逻辑“1”，并且较高的频率代表逻辑“0”。以这样的方式，仅缓慢变化的模拟电流信号保持不受频率叠加的影响，使得通过HART统一模拟和数字通信。为了在双导体线路上实现符合HART标准的通信，需要HART通信电阻器。HART通信电阻器可以集成在通信参与者(现场设备、上级单元、服务单元)中，也可以作为独立单元被引入到双导体线路中。然而，要注意的是，当HART通信电阻器已经在双导体线路中时，例如为了使现场设备和上级单元，尤其是PLC(可编程逻辑控制单元)之间能够通信，不再连接另外的HART通信电阻器。尤其是当现场设备和服务单元之间需要HART通信时，出现这种情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现尤其是从服务单元到现场设备的尽可能无缺陷的HART通信。根据本专利技术，该目的通过权利要求1中限定的现场设备适配器和权利要求8中限定的系统来实现。一种用于与现场设备进行HART通信的本专利技术的现场设备适配器至少包括：-具有第一端和第二端的适配器壳体，其中第一端具有至少用于第一双导体线路的电连接的第一连接元件和第二连接元件，并且第二端具有至少用于第二双导体线路的电连接的第三连接元件和第四连接元件，其中适配器壳体还具有在第一和第二端之间的适配器腔室；-被布置在适配器腔室中的适配器电子器件，该适配器电子器件通过第一电连接线路将第一连接元件与第三连接元件连接，并且通过第二电连接线路将第二连接元件与第四连接元件连接，其中适配器电子器件还包括设置在第一连接线路中的通信电阻器和用于从在第一连接线路中流动的回路电流提供电源电压的优选地未调节的电源电路，其中适配器电子器件还具有作为次级主机安装的、经由分接点与第一连接线路连接的HART调制解调器和用于分路通信电阻器的电路，其中适配器电子器件适于无线地接收第二无线电信号，并且借助于第二无线电信号以下述方式控制用于分路通信电阻器的电路：至少通信电阻器可选择性地根据无线电切换入和切换出，使得在分路状况下，由适配器电子器件接收的第一无线电信号可以被转换成优选地基于HART的双导体信号，并且经由分接点被调制到回路电流上。根据本专利技术，现场设备适配器的内部(HART)通信电阻器可根据无线电切换入和切换出，使得在给定的情况下，可以使用外部HART通信电阻器。为了进行切换入和切换出，内部(HART)通信电阻器被分路。该控制可以经由无线电接口——诸如例如蓝牙接口或根据其修改的变形，即，蓝牙低能量——来进行。一方面，这可以经由分离的无线电接口(分离的配置接口)来进行，或者经由现场设备适配器的用于无线传送基于HART的、在上级单元和现场设备之间交换的双电线信号的已经存在的接口来进行。本专利技术的现场设备适配器的有利实施例可以规定：用于分路通信电阻器的电路包括至少第一开关元件，该第一开关元件优选地具有晶体管或模拟开关，并且与通信电阻器并联连接，并且在通信电阻器的分路状况下是导通的。特别地，实施例可以规定：用于分路通信电阻器的电路还具有第二和第三开关元件，其中第二开关元件被布置在将HART调制解调器与第一连接线路连接的第三连接线路中，并且第三开关元件被布置在将第三连接线路与第二连接线路连接的第四连接线路中，并且其中适配器电子器件在分路状况下适于将第二开关元件切换为阻断和根据外部HART通信电阻器(36)的安装位置来切换第三和第四开关元件。作为补充，实施例可以规定，适配器电子器件还具有可从适配器壳体的外部接触的第五连接元件，该第五连接元件经由第四开关元件与第三连接线路连接，并且其中适配器电子器件适于在分路状况下在每种情况下将第二和第三开关元件切换为阻断以及将第四开关元件切换为导通，使得分路导体经由第五连接元件可连接到第一双导体线路。替代性地，该实施例还可以规定，适配器电子器件还具有可从适配器壳体的外部接触的第五连接元件，该第五连接元件经由第四开关元件与第三连接线路连接，并且其中适配器电子器件在分路状况下适于将第二开关元件切换为阻断和根据外部HART通信电阻器的安装位置来切换第三开关元件以及优选地还切换第四开关元件。本专利技术的现场设备适配器的另一有利实施例可以规定：适配器电子器件还适于在断开状况——其中由现场设备适配器发起的HART通信是不可能的或应该是不可能的——下将第一开关元件切换为导通和将第二开关元件并且优选地还将第三开关元件切换为阻断。本专利技术的现场设备适配器的另一有利实施例可以规定：适配器电子器件包括具有用于接收第二无线电信号的天线的第二无线电模块(作为分离的配置接口)，其中电源电路经由电源电压向第二无线电模块供应能量，并且第二无线电模块适于通过第二无线电信号控制用于分路通信电阻器的电路，并且其中第二无线电模块适于使用基于无线电的点对点连接，优选地使用蓝牙连接、蓝牙低能量连接、NFC连接或RFID连接，来接收第二无线电信号。本专利技术的现场设备适配器的另一有利实施例可以规定，适配器电子器件包括具有用于传输和/或接收第一无线电信号的天线的第一无线电模块，其中电源电路经由电源电压向第一无线电模块供应能量，并且第一无线电模块适于将双导体信号转换成第一无线电信号，并且反之亦然，其中第一无线电模块还适于根据以下无线电协议或无线电技术中的一个来传输和接收第一无线电信号：-蓝牙协议或其修改的变形，-6LoWPAN协议，-无线HART协议，-6TiSCH协议，和/或-移动无线电技术协议，优选地是2G、3G、LTE或5G，尤其优选地是NB-IoT。本专利技术还涉及一种自动化技术的系统，包括：-根据以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于与现场设备(1)进行HART通信的现场设备适配器(6)，包括：/n-具有第一端(8)和第二端(9)的适配器壳体(7)，其中所述第一端(8)具有至少用于第一双导体线路(12a)的电连接的第一连接元件(16a)和第二连接元件(16b)，并且所述第二端(9)具有至少用于第二双导体线路(12b)的电连接的第三连接元件(11a)和第四连接元件(11b)，其中所述适配器壳体(7)还具有在所述第一和第二端(8、9)之间的适配器腔室(10)；/n-被布置在所述适配器腔室(10)中的适配器电子器件(14)，所述适配器电子器件(14)通过第一电连接线路(25)将所述第一连接元件(16a)与所述第三连接元件(11a)连接，并且通过第二电连接线路(26)将所述第二连接元件(16b)与所述第四连接元件(11b)连接，其中所述适配器电子器件(14)还包括设置在所述第一连接线路(25)中的通信电阻器(18)以及用于从在所述第一连接线路(25)中流动的回路电流(I)提供电源电压的优选地未调节的电源电路(15)，其中所述适配器电子器件(14)还具有作为次级主机安装的、经由分接点(23)与所述第一连接线路(25)连接的HART调制解调器(17)以及用于分路所述通信电阻器的电路(27)，其中所述适配器电子器件适于无线地接收第二无线电信号，并且借助于所述第二无线电信号以下述方式控制用于分路所述通信电阻器的所述电路(27)：至少所述通信电阻器(18)能够选择性地根据无线电切换入和切换出，使得在分路状况下，由所述适配器电子器件(14)接收的第一无线电信号能够被转换成优选地基于HART的双导体信号，并且经由所述分接点(23)被调制到所述回路电流(I)上。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181211 DE 102018131685.21.一种用于与现场设备(1)进行HART通信的现场设备适配器(6)，包括：
-具有第一端(8)和第二端(9)的适配器壳体(7)，其中所述第一端(8)具有至少用于第一双导体线路(12a)的电连接的第一连接元件(16a)和第二连接元件(16b)，并且所述第二端(9)具有至少用于第二双导体线路(12b)的电连接的第三连接元件(11a)和第四连接元件(11b)，其中所述适配器壳体(7)还具有在所述第一和第二端(8、9)之间的适配器腔室(10)；
-被布置在所述适配器腔室(10)中的适配器电子器件(14)，所述适配器电子器件(14)通过第一电连接线路(25)将所述第一连接元件(16a)与所述第三连接元件(11a)连接，并且通过第二电连接线路(26)将所述第二连接元件(16b)与所述第四连接元件(11b)连接，其中所述适配器电子器件(14)还包括设置在所述第一连接线路(25)中的通信电阻器(18)以及用于从在所述第一连接线路(25)中流动的回路电流(I)提供电源电压的优选地未调节的电源电路(15)，其中所述适配器电子器件(14)还具有作为次级主机安装的、经由分接点(23)与所述第一连接线路(25)连接的HART调制解调器(17)以及用于分路所述通信电阻器的电路(27)，其中所述适配器电子器件适于无线地接收第二无线电信号，并且借助于所述第二无线电信号以下述方式控制用于分路所述通信电阻器的所述电路(27)：至少所述通信电阻器(18)能够选择性地根据无线电切换入和切换出，使得在分路状况下，由所述适配器电子器件(14)接收的第一无线电信号能够被转换成优选地基于HART的双导体信号，并且经由所述分接点(23)被调制到所述回路电流(I)上。


2.根据权利要求1所述的现场设备适配器，其中，用于分路所述通信电阻器的所述电路包括至少第一开关元件(27)，所述第一开关元件(27)优选地具有晶体管或模拟开关，并且与所述通信电阻器(18)并联连接，并且在所述通信电阻器(18)的分路状况下是导通的。


3.根据前一权利要求所述的现场设备适配器，其中，用于分路所述通信电阻器的所述电路还具有第二和第三开关元件(28a、28b)，其中，所述第二开关元件(28a)被布置在将所述HART调制解调器(17)与所述第一连接线路(25)连接的第三连接线路(34)中，并且所述第三开关元件(28b)被布置在将所述第三连接线路(34)与所述第二连接线路(26)连接的第四连接线路(35)中，并且其中，所述适配器电子器件(14)在所述分路状况下适于将所述第二开关元件(28a)切换为阻断和根据外部HART通信电阻器(36)的安装位置来切换所述第三和第四开关元件(28b、28c)。


4.根据前一权利要求所述的现场设备适配器，其中，所述适配器电子器件(14)还具有能够从所述适配器壳体(7)的外部接触的第五连接元件(33)，所述第五连接元件(33)经由第四开关元件(28c)与所述第三连接线路(34)连接，并且其中，所述适配器电子器件(14)适于在所述分路状况下在每种情况下将所述第二和第三开关元件(28a、28b)切换为阻断和将所述第四开关元件(28c)切换为导通，使得分路导体(37)能够经由所述第五连接元件(33)连接到所述第一双导体线路(12a)。


5.根据权利要求3所述的现场设备适配器，其中，所述适配器电子器件(14)还具有能够从所述适配器壳体(7)的外部接触的第五连接元件(33)，所述第五连接元件(33)经由第四开关元件(28c)与所述第三连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德·朔伊布勒，德克·利尔，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE