DE102016106457A1

DE102016106457A1 - Verfahren zum Bereitstellen von Feldbuskommunikation und Strom durch ein handgeführtes Wartungsinstrument in einem Gefahrenbereich mittels eines einzelnen Leitungssatzes

Info

Publication number: DE102016106457A1
Application number: DE102016106457.2A
Authority: DE
Inventors: Alan Dewey; Alden C. Russell III; Roger Benson; Anthony Ferguson
Original assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Current assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2016-10-13
Also published as: JP2016201793A; CN106059872B; CN106059872A; GB202019651D0; GB2591604B; JP6875071B2; GB2591604A; US10270215B2; US20170331240A1; GB2539311A; JP7057043B2; GB2539311B; JP2021122120A; US20160299175A1; US9709602B2

Abstract

Eine Steckverbindungsanordnung zum Prüfen einer tragbaren Feldvorrichtung umfasst eine Zweidrahtkommunikationsleitung zum Bereitstellen von Kommunikation zwischen einem handgeführten Wartungsinstrument und einer Feldvorrichtung, einen ersten zweipoligen Stecker zum Bereitstellen von Strom und Kommunikationssignalen an die Feldvorrichtung und einen Brückenstecker zum Bereitstellen von Strom an die Feldvorrichtung mittels der Zweidrahtkommunikationsleitung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein handgeführtes Wartungsinstrument, das selektiv Strom und Kommunikationssignale an eine Feldvorrichtung entlang einer Zweidrahtkommunikationsleitung bereitstellt, wobei es Eigensicherheitsstandards erfüllt.
STAND DER TECHNIK
Prozesssteuersysteme wie diejenigen, die bei chemischen und erdöltechnischen Prozessen eingesetzt werden, beinhalten typischerweise eine oder mehrere Prozesssteuerungen, die über analoge, digitale oder eine Kombination analoger/digitaler Busse mit mindestens einem Host- oder Bedienerarbeitsplatz und mit einer oder mehreren Feldvorrichtungen in Kommunikationsverbindung stehen. Die Feldvorrichtungen, bei denen es sich z. B. um Ventile, Ventilstellungsregler, Schalter und Sender (z. B. Temperatur-, Druck- und Durchflusssensoren) handeln kann, führen innerhalb der Prozessanlage Funktionen wie etwa das Öffnen oder Schließen von Ventilen und das Messen von Prozessparametern aus. Die Prozesssteuerungen empfangen Signale zu von den Feldvorrichtungen durchgeführten Prozessmessungen und/oder Informationen in Bezug auf die Feldvorrichtungen; nutzen diese Informationen zum Umsetzen von Steuerroutinen; und erzeugen anschließend Steuersignale, die über die Busse zum Steuern des Betriebs der Feldvorrichtungen übertragen werden. Mithilfe der von den Feldvorrichtungen und Prozesssteuerungen erfassten Informationen kann ein Bediener oder Techniker eine oder mehrere Anwendungen an einem Bedienerarbeitsplatz ausführen, die eine beliebige gewünschte Funktion in Bezug auf den Prozess durchführen, wie z. B. Konfigurieren des Prozesses, Anzeigen des aktuellen Prozesszustands und/oder Modifizieren des Prozessablaufs.
In vielen Fällen müssen Feldvorrichtungen vor Ort eingerichtet, konfiguriert, geprüft und gewartet werden. Beispielsweise kann es sein, dass, bevor eine Feldvorrichtung an einer bestimmten Stelle einer Prozesssteueranlage installiert werden kann, die Feldvorrichtung programmiert und dann vor und nach dem Installieren der Feldvorrichtung geprüft werden muss. Feldvorrichtungen, die bereits installiert sind, müssen zudem regelmäßig aus Wartungsgründen oder z. B. dann überprüft werden, wenn eine Störung festgestellt wird und die Feldvorrichtung einer Diagnose zur Wartung oder Instandsetzung unterzogen werden muss. Im Allgemeinen werden die Konfiguration und Prüfung von Feldvorrichtungen vor Ort mit einem handgeführten, tragbaren Wartungsinstrument durchgeführt. Da viele Feldvorrichtungen an entfernten, schwer erreichbaren Stellen installiert sind, ist es für einen Benutzer tatsächlich bequemer, die installierten Vorrichtungen an derartigen entfernten Stellen mit einem handgeführten, tragbaren Instrument zu prüfen, anstatt eine komplette Konfigurations- und Prüfvorrichtung zu verwenden, die schwer, sperrig und nichttragbar ist und es im Allgemeinen erfordert, dass die installierte Feldvorrichtung an den Ort der Diagnosevorrichtung transportiert wird.
In dem Fall, in dem eine Feldvorrichtung zumindest teilweise funktionsfähig und mit Strom versorgt ist, kann ein handgeführtes Wartungsinstrument oder eine tragbare Prüfvorrichtung („TPV“) an eine Kommunikationsklemme der Feldvorrichtung angeschlossen werden, um eine Diagnoseroutine auszuführen. Im Allgemeinen kommunizieren die Feldvorrichtung und die TPV über eine Zweidrahtverbindung. Beispielsweise nutzt eine FOUNDATION^®-Fieldbus-Vorrichtung eine Zweidrahtverbindung zum Prüfen und Kommunizieren mit der handgeführten Vorrichtung.
In einigen Fällen kann es sein, dass eine Vor-Ort-Prüfung einer Feldvorrichtung nur möglich ist, wenn die Feldvorrichtung mit Strom versorgt wird. Diese Komplikation tritt z. B. bei einem Stromausfall, wenn ein die Feldvorrichtung selbst betreffendes Problem mit der Stromversorgung vorliegt oder wenn eine oder mehrere Feldvorrichtungen offline sind, d. h. in Störungsfällen, auf. Im Allgemeinen kann Strom an die Feldvorrichtung bereitgestellt werden, indem die Feldvorrichtung mit einer Stromquelle über eine zweidrahtige Stromleitung verbunden wird. Beispielsweise werden FOUNDATION^®-Fieldbus-Vorrichtungen über dieselben Klemmen versorgt, die auch zur Kommunikation mit der Feldbusvorrichtung genutzt werden. Die Art und Weise, in der Strom an eine Feldvorrichtung bereitgestellt werden kann, ist jedoch durch Überlegungen zur mobilen Stromversorgung und Standards zur Eigensicherheit („ES“) eingeschränkt, insbesondere wenn die Feldvorrichtung in einem kritischen oder gefährlichen Prozesssteuersystem im Feld installiert ist.
Im Allgemeinen werden höhere Spannungen zum Bereitstellen von Strom an die Feldvorrichtung angewandt als zum Kommunizieren mit der Feldvorrichtung. Darüber hinaus müssen bestimmte Sicherheitsmerkmale umgesetzt werden, bevor eine Feldvorrichtung im Feld mit Strom versorgt wird. Insbesondere darf ein Techniker gemäß ES-Richtlinien die Stromzufuhr zu einer Feldvorrichtung nicht innerhalb der Feldvorrichtung selbst einschalten. Demnach darf der Techniker, der die Feldvorrichtung wartet, keinen Schalter innerhalb der Feldvorrichtung verwenden oder installieren, um die Stromzufuhr zur Vorrichtung über eine vorgehaltene oder redundante Stromleitung einzuschalten. Die ES-Richtlinien verbieten eine interne Schaltung des Stroms, weil Feldvorrichtungen häufig in der Nähe flüchtiger Stoffe oder flüchtiger Prozesse installiert werden und somit eine höhere Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass eine Explosion durch die Bildung von Lichtbögen oder Funken verursacht wird, wenn ein Spannungs- oder Stromanschluss an die Feldvorrichtung angelegt wird. Der Information halber ist unter einem internen Schalter ein jeder Schalter zu verstehen, der innerhalb einer Feldvorrichtung fest angeschlossen oder physisch enthalten und/oder an der Feldvorrichtung befestigt ist.
Die entsprechenden ES-Richtlinien raten zudem davon ab, die Stromzufuhr innerhalb einer TPV einzuschalten, die mit einer Feldvorrichtung verbunden ist und sich in einem Umkreis der Feldvorrichtung befindet. ES-Standards erfordern im Allgemeinen ein manuelles Eingreifen beim Anlegen von Strom an eine im Feld installierte nicht funktionierende oder nicht mit Strom versorgte Feldvorrichtung. Obwohl es wünschenswert sein kann, bestehende TPVs mit automatischen Stromfunktionen zur Stromversorgung einer Feldvorrichtung zu konfigurieren, ist diese Konfiguration im Allgemeinen im Rahmen der ES-Standards untersagt.
Zur Einhaltung der ES-Standards enthalten einige bestehende TPVs eine Schnittstelle mit vier Verbindungsanschlüssen zum Anschließen von vier Leitungen oder Drähten zwischen der TPV und einer zu prüfenden Feldvorrichtung. Im Allgemeinen wird ein erstes Leitungspaar zum Übertragen von Kommunikationssignalen in einem ersten Spannungsbereich verwendet und wird ein zweites Leitungspaar zum Versorgen der Feldvorrichtung mit einer zweiten und höheren Spannung oder einem ebensolchen Spannungsbereich verwendet. Das erste Leitungspaar wird vorwiegend immer dann genutzt, wenn die Feldvorrichtung einer Prüfung unterzogen wird, und das zweite Leitungs-/Drahtpaar wird nur dann verwendet, wenn Strom an die Feldvorrichtung bereitgestellt werden muss, damit die Feldvorrichtung eine Funktion (z. B. eine Prüffunktion oder eine Konfigurationsfunktion) ausführen kann. Auf diese Weise ist für zusätzlichen Strom zur zu prüfenden Feldvorrichtung stets ein manueller Eingriff nötig, bei dem zusätzliche Drähte zwischen der Feldvorrichtung und der TPV angeschlossen werden. Kurz ausgedrückt, ist durch ES-Standards die Entwicklung von tragbarer Prüfausrüstung für Feldvorrichtungen im Allgemeinen darauf beschränkt worden, dass sie zwei gesonderte Sätze von Leitern oder Leitungssätze und drei oder vier Anschlüsse zum Anschließen einer Feldvorrichtung an die tragbare Prüfausrüstung erfordern. Während es gängige Praxis ist, zwei Leitungssätze mit einer TPV mitzuführen, stellt diese Vorgehensweise womöglich nicht die effizienteste oder zweckmäßigste Lösung für Feldtechniker beim Durchführen von Wartungsfunktionen dar.
KURZDARSTELLUNG
Ein Verfahren zum Einschalten oder Versorgen einer zu prüfenden Feldvorrichtung mit Strom umfasst Anschließen einer Zweidrahtkommunikationsleitung zwischen einem handgeführten Wartungsinstrument und der Feldvorrichtung, wobei die Zweidrahtkommunikationsleitung mit Klemmen der Feldvorrichtung an einem ersten Ende und mit einem zweipoligen Stecker an einem zweiten Ende verbunden wird, wobei der zweipolige Stecker die Zweidrahtkommunikationsleitung elektrisch mit dem handgeführten Wartungsinstrument verbindet. Die beiden Drähte der Zweidrahtkommunikationsleitung sind mit einem ersten und zweiten Pol des zweipoligen Steckers verbunden. Wenn keine Spannung zwischen dem ersten und zweiten Pol erkannt wird, kann ein Brückenstecker eingesteckt werden, um einen der beiden Drähte der Zweidrahtkommunikationsleitung mit einer vom handgeführten Wartungsinstrument bereitgestellten Spannung zu verbinden, um dadurch Strom an die Feldvorrichtung über dieselbe Zweidrahtkommunikationsleitung bereitzustellen. Andere Kommunikationssignale können dann nach Einstecken des Brückensteckers übertragen werden.
Die zur Stromversorgung der Feldvorrichtung angelegte Gleichspannung kann konstant sein, während es sich bei der Kommunikationsspannung um eine sich zeitlich verändernde Spannung handeln kann. Der Brückenstecker kann derart konfiguriert sein, dass er sich automatisch von der Zweidrahtkommunikationsleitung entkoppelt, wenn der Gleichstrom ausgeschaltet wird, um zu verhindern, dass die Feldvorrichtung beim Neustarten des handgeführten Wartungsinstruments versehentlich mit Strom versorgt wird.
Allgemein ausgedrückt, ist die Zweidrahtkommunikationsleitung Teil einer elektrischen Steckverbindungsanordnung, die einen zweipoligen Stecker umfasst, wobei ein erster und zweiter Pol elektrisch mit der Zweidrahtkommunikationsleitung verbunden sind. Der zweipolige Stecker ist dafür konfiguriert, in einen Satz von Buchsen oder Steckanschlüssen eines handgeführten Wartungsinstruments eingesteckt zu werden, um elektrisch mit dem Wartungsinstrument verbunden zu werden. Die elektrische Steckverbindungsanordnung umfasst ferner einen Brückenstecker, der an den zweipoligen Stecker gekoppelt wird und an das handgeführte Wartungsinstrument gekoppelt wird, um eine Gleichstromspannung über die Zweidrahtkommunikationsleitung anzuschließen.
In einem anderen Fall umfasst eine tragbare Vorrichtungsanordnung zum Kommunizieren mit einer Feldvorrichtung eines Prozesssteuernetzwerks ein handgeführtes Wartungsinstrument und eine Zweidrahtkommunikationsleitung zum elektrischen und kommunikativen Verbinden des handgeführten Wartungsinstruments mit der Feldvorrichtung, wobei die Zweidrahtkommunikationsleitung ein erstes Ende aufweist, das abnehmbar mit einem Klemmenpaar der Feldvorrichtung verbunden ist. Die Anordnung umfasst ferner einen zweipoligen Stecker, der dafür konfiguriert ist, in eine entsprechende dreibuchsige Aufnahme des handgeführten Wartungsinstruments eingesteckt zu werden, wobei jeder Draht der Zweidrahtkommunikationsleitung entweder mit einem ersten oder einem zweiten Pol des zweipoligen Steckers verbunden ist. Die Anordnung umfasst ferner einen Brückenstecker, der zwei Pole und einen Schaltkreis, welcher die beiden Pole elektrisch miteinander verbindet, aufweist. Der zweite Pol des Brückensteckers ist dafür konfiguriert, in die dritte Buchse der Schnittstelle eingesteckt zu werden, und der erste Pol des Brückensteckers ist dafür konfiguriert, in den zweipoligen Stecker eingesteckt zu werden. Der zweipolige Stecker umfasst ferner eine Buchsenaufnahme zum Aufnehmen des zweiten Pols des Brückensteckers, sodass der Brückenstecker, wenn er in das handgeführte Wartungsinstrument und den zweipoligen Stecker eingesteckt ist, den zweiten Pol des Brückensteckers und den zweiten Pol des zweipoligen Steckers elektrisch verbindet.
Eine elektrische Steckverbindungsanordnung zum elektrischen und kommunikativen Verbinden des handgeführten Wartungsinstruments mit einer Feldvorrichtung umfasst eine Zweidrahtkommunikationsleitung, die mit der Feldvorrichtung an einem ersten Ende verbunden wird, einen zweipoligen Stecker, der mit einem zweiten Ende der Zweidrahtkommunikationsleitung verbunden und dafür konfiguriert ist, in eine entsprechende dreibuchsige Aufnahme des handgeführten Wartungsinstruments eingesteckt zu werden, und einen abnehmbaren Brückenstecker, der mit dem handgeführten Wartungsinstrument und dem zweipoligen Stecker verbunden wird.
Zweipoliger Stecker zum Verbinden einer handgeführten Wartungsvorrichtung mit einer Feldvorrichtung, wobei der zweipolige Stecker einen Steckerkörper, einen ersten Pol, einen zweiten Pol und eine Zweidrahtkommunikationsleitung mit einem im Steckerkörper endenden Klemmenende umfasst. Ein erster Draht am Klemmenende der Zweidrahtkommunikationsleitung wird mit entweder dem ersten Pol oder dem zweiten Pol verbunden und ein zweiter Draht am Klemmenende der Zweidrahtverbindungsleitung wird mit dem jeweils anderen aus dem ersten Pol oder dem zweiten Pol verbunden. Der zweipolige Stecker umfasst ferner eine einbuchsige Aufnahme, die entweder mit dem ersten Pol oder dem zweiten Pol elektrisch verbunden und derart ausgelegt ist, dass sie einen Pol eines weiteren Steckers aufnimmt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein bestehendes vorbekanntes System zum Bereitstellen von Strom und Kommunikationssignalen an eine zu prüfende Feldvorrichtung.
2 zeigt ein zweites bestehendes vorbekanntes System zum Bereitstellen von Strom und Kommunikationssignalen an eine zu prüfende Feldvorrichtung.
3 zeigt ein Prüfsystem, umfassend eine elektrische Steckverbindungsanordnung, welche einen Brückenstecker und einen zweipoligen Stecker zum Bereitstellen von Strom und Kommunikationssignalen an eine zu prüfende Feldvorrichtung mittels einer Zweidrahtkommunikationsleitung verwendet.
4 zeigt eine auseinandergezogene Seitenansicht des zweipoligen Steckers und des Brückensteckers der Anordnung aus 3, die an einem handgeführten Wartungsinstrument ausgerichtet sind.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Seite des Brückensteckers der Anordnung aus 3.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten beispielhaften Seite des Brückensteckers der Anordnung aus 3.
7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einschalten der Stromzufuhr zur zu prüfenden Feldvorrichtung von einem handgeführten Wartungsinstrument unter Verwendung der Stecker aus 4 auf eine Weise, die ES-Standards entspricht.
8 zeigt eine Draufsicht eines handgeführten Wartungsinstruments, das dafür konfiguriert ist, mit der elektrischen Steckverbindungsanordnung aus 3 verwendet zu werden.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht der Oberseite des handgeführten Wartungsinstruments aus 8.
10 zeigt eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Zweidrahtkommunikationsleitungskonfiguration aus 3, umfassend den zweipoligen Stecker und den Brückenstecker aus 4, die an dem handgeführten Wartungsinstrument aus den 8 und 9 ausgerichtet sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Das Verfahren und die Vorrichtung, wie oben beschrieben, ermöglichen es, dass eine Feldvorrichtung Strom und Kommunikationssignale über einen reduzierten Zweidrahtleitungssatz oder eine Zweidrahtkommunikationsleitung empfängt, während außerdem Standards zur Eigensicherheit („ES“) eingehalten werden. Das Verfahren und die Vorrichtung stellen viele Sicherheitsmerkmale und Vorteile gegenüber den derzeit zur Kommunikation mit und Stromversorgung von Feldvorrichtungen verwendeten Systemen bereit, weshalb diese Systeme kurz beschrieben werden. Tragbare Konfigurations- und Kalibrierungsinstrumente erfordern häufig eine Zweidrahtverbindung zwischen einem handgeführten Wartungsinstrument oder einer tragbaren Prüfvorrichtung („TPV“) und einer Feldvorrichtung, wobei die Zweidrahtverbindung zum Bereitstellen von Kommunikation zwischen diesen beiden Vorrichtungen verwendet wird. Beispielsweise erfordert eine FOUNDATION^®-Fieldbus-Vorrichtung im Allgemeinen eine Zweidrahtkommunikationsleitung oder einen Zweidrahtleitungssatz, die bzw. der zwischen einer TPV und der Feldbusvorrichtung angeschlossen wird, um die Feldvorrichtung einzurichten, zu konfigurieren oder eine Diagnose daran durchzuführen. Wenn die Feldvorrichtung bereits mit Strom versorgt ist, reicht die Zweidrahtkommunikationsleitung im Allgemeinen aus, um die Konfiguration und Prüfung der Feldvorrichtung vorzunehmen. Dahingegen ist es mitunter zweckmäßiger oder notwendig, eine TPV zu verwenden, welche den erforderlichen Strom während der Konfiguration oder Prüfung bereitstellt, wenn die Feldvorrichtung, wie z. B. eine FOUNDATION^®-Fieldbus-Vorrichtung, Strom zur Prüfung und/oder Konfiguration benötigt. ES-Standards gestatten es jedoch nicht, die Stromzufuhr von innerhalb der TPV oder von innerhalb der Feldvorrichtung selbst einzuschalten (z. B. wenn Hilfs- oder redundante Stromleitungen vorhanden sind), da derartige TPVs häufig in gefährlichen und explosiven Umgebungen eingesetzt werden.
1 zeigt ein bestehendes System 25, umfassend eine TPV 12, die unter Prüfbedingungen gleichzeitig mit einer Feldvorrichtung 10 kommuniziert und die Feldvorrichtung 10 mit Strom versorgt. Im Allgemeinen wird ein erstes Drahtpaar 14 von der TPV 12 mit einem Paar aus Eingangs- und Ausgangsklemmen 18, 20 der Feldvorrichtung 10 verbunden, um mit der Feldvorrichtung 10 zu kommunizieren. Beispielsweise führt die TPV 12 eine Diagnoseroutine durch, die Informationen aus der Feldvorrichtung 10 abruft, und/oder die TPV 12 konfiguriert die Feldvorrichtung 10, indem sie Programmanweisungen an die Feldvorrichtung 10 über das erste Drahtpaar 14 sendet. Beim bestehenden System aus 1 kann ein Techniker feststellen, dass die Feldvorrichtung nicht mit Strom versorgt wird, wenn die TPV 12 keine Messung von der Feldvorrichtung 10 erhält. In einigen Fällen kann der Techniker den Stromzustand der Feldvorrichtung 10 durch eine Sichtprüfung oder einen Hinweis auf der Feldvorrichtung 10 selbst feststellen. Wenn sich die Feldvorrichtung in einem nicht mit Strom versorgtem Zustand befindet, kann der Techniker ein zweites Drahtpaar 16 zwischen der TPV 12 und der zu prüfenden Feldvorrichtung 10 anschließen, um die Feldvorrichtung 10 mit Strom zu versorgen. Im Allgemeinen weist die TPV 12 eine Schnittstelle 13 auf, die Steckanschlüsse, Buchsen oder eine andere Art von elektrischer Aufnahme zum Verbinden der zweipoligen Stecker 30, 32 mit der TPV 12 bereitstellt. In dieser Schrift kann sich ein Pol auf eine jede Art von männlichem Steckverbinder beziehen, der mit einer elektrischen Aufnahme oder einem weiblichen Steckverbinder verbindbar ist, wie z. B. mit den Buchsen der TPV-Schnittstelle 13 aus 1. Jeder zweipolige Stecker 30, 32 wird mit einem der Zweidrahtpaare 14 bzw. 16 verbunden, wobei jeder Draht des Drahtpaars 14, 16 mit einem gesonderten Pol jedes Steckers 30, 32 verbunden ist.
Die Schnittstelle 13 der TPV 12 umfasst vier Buchsen 21, 22, 23, 24. Ein erstes Buchsenpaar 21, 22 kann zum elektrischen Verbinden mit dem ersten zweipoligen Stecker 30 verwendet werden, um Kommunikationssignale an die Feldvorrichtung 10 bereitzustellen. In dieser Schrift kann sich das elektrische Verbinden von zwei oder mehr Elementen auf eine Verbindung beziehen, die es ermöglicht, dass Elektrizität zwischen den zwei oder mehr Elementen geleitet wird. Ein zweites Buchsenpaar 23, 24 kann zum elektrischen Verbinden des zweiten zweipoligen Steckers 32 verwendet werden, um Strom an die Feldvorrichtung 10 über das zweite Drahtpaar 16 bereitzustellen. Allgemeine Sicherheitsregeln, wie z. B. ES-Standards, schreiben vor, dass sämtliche elektrischen Leitungen, die stromführend sind, mit der Feldvorrichtung 10 verbunden werden müssen, bevor Strom an die elektrischen Leitungen angelegt wird. Diese Regel kann sich auf Niederspannungskommunikationssignale, wie z. B. die über das erste Drahtpaar 14 übertragenen Kommunikationssignale, sowie die höheren Stromspannungen am zweiten Drahtpaar 16 erstrecken. Ein jedes System, das diese Richtlinie nicht umsetzt, steht womöglich im Widerspruch zu den ES-Standards. Überdies müssen sich gemäß den ES-Standards sämtliche Stromschaltmittel außerhalb der Feldvorrichtung 10 befinden. Die Konfiguration aus 1 erfüllt bestehende ES-Standards, da die Stromzufuhr nicht innerhalb der Feldvorrichtung 10 selbst eingeschaltet werden kann. Des Weiteren ermöglicht die Konfiguration aus 1 es einem Benutzer, die Klemmen 18, 20 der Steckverbindungsanordnung manuell mit der Feldvorrichtung 10 zu verbinden, bevor die Stecker 30, 32 mit den entsprechenden Buchsen 21, 22, 23, 24 der TPV-Schnittstelle 13 verbunden werden.
2 zeigt ein typisches tragbares Prüfsystem 26, bei dem drei Drähte oder Leitungen 41, 42, 43 (reduziert von vier Leitungen beim System aus 1) zum Verbinden der TPV 12 mit der Feldvorrichtung 10 verwendet werden. Die TPV 12 weist eine elektrische Verbindungsschnittstelle 15 auf, die eine erste, zweite und dritte Buchse 51, 52, 53 umfasst, die den drei Leitungen 41, 42, 43 entsprechen. Die Schnittstelle 15 umfasst die erste Buchse 51, die als Masse- oder Erdungsleitung für sowohl ein Kommunikationssignal FF+ (z. B. ein FOUNDATION^®-Fieldbus-Kommunikationssignal) auf der zweiten Buchse 52 und eine Stromspannung VDC+ auf der dritten Buchse 53 genutzt werden kann.
Wie in 2 dargestellt, sind die Eingangs- und Ausgangsklemmen 18, 20 der Feldvorrichtung 10 über einen ersten Drahtsatz 44 (einschließlich der Drähte 41, 42) mit der ersten bzw. zweiten Buchse 51, 52 der TPV-Schnittstelle 15 verbunden. Ein zweiter Drahtsatz 43 (einschließlich eines Drahts 43 und der Masse 41) stellt die Stromspannung VDC+ über die Klemmen 18, 20 zur Stromversorgung der Feldvorrichtung 10 nach Bedarf bereit. Durch das System 26 verringert sich die Konfigurationsausrüstung, die zum Einrichten der TPV 12 über eine Klemmenverbindung mit der Feldvorrichtung 10 erforderlich ist. Während es also beim System 25 aus 1 erforderlich ist, dass ein Techniker den ersten und zweiten Draht des ersten Drahtpaars 14 mit den Klemmen 18, 20 verbindet und den ersten und zweiten Draht des zweiten Drahtpaars 16 mit denselben Klemmen 18, 20 verbindet, muss der Techniker beim System 26 aus 2 lediglich einen zusätzlichen Draht 43 mit der Feldvorrichtung 10 verbinden, wenn Strom benötigt wird. Leider muss der Techniker beim System 26 immer noch zwei Sätze von Verbindungsleitungen, einschließlich des ersten Satzes 44 mit zwei Drähten 41, 42 und des zweiten Satzes 43 mit einem Draht, anschließen.
3 zeigt eine Prüfanordnung 125, welche eine elektrische Steckverbindungsanordnung 126 für eine Zweidrahtkommunikationsleitung verwendet, um Kommunikationssignale zwischen der Feldvorrichtung 10 und der TPV 12 bereitzustellen, während bei Bedarf zusätzlich Hilfsstrom an die Feldvorrichtung 10 bereitgestellt wird. Die TPV 12 aus 3 umfasst eine Schnittstelle 17 zum Bereitstellen von Kommunikationssignalen an die Feldvorrichtung 10 und zum Zuführen von Strom zur Feldvorrichtung 10 je nach Bedarf. Insbesondere umfasst die Schnittstelle 17 eine erste, zweite und dritte Buchse 61, 62, 63 zum Bereitstellen von Kommunikation und Strom an die Feldvorrichtung 10. In diesem Fall ist die erste Buchse 61 eine Masse- oder Erdungsleitung, stellt die zweite Buchse 62 eine Kommunikationssignalspannung FF+ bereit und stellt die dritte Buchse 63 eine Stromspannung VDC+ zur Stromversorgung der Feldvorrichtung 10 bereit. Infolgedessen kann die TPV oder das handgeführte Wartungsinstrument 12 aus 3 ähnlich oder identisch mit der TPV aus 2 sein.
Ein zweipoliger Stecker 100 und ein Brückenstecker 200 der Steckverbindungsanordnung 126 für eine Zweidrahtkommunikationsleitung sind derart konfiguriert, dass sie in die Schnittstelle 17 der TPV 12 passen, wie in 3 und der auseinandergezogenen Ansicht in 4 dargestellt. Insbesondere sind ein erster Pol 101 und ein zweiter Pol 102 des zweipoligen Steckers 100 derart ausgelegt, dass sie in die entsprechende erste bzw. zweite Buchse 61, 62 der TPV-Schnittstelle 17 passen. Eine Zweidrahtleitung 114, welche die TPV 12 mit der Feldvorrichtung 10 verbindet, endet an einem ersten Ende des Steckers 100. Wie in 4 besser zu sehen ist, wird ein erster Draht 116 der Zweidrahtleitung 114 elektrisch mit dem ersten Pol 101 des Steckers 100 verbunden und wird ein zweiter Draht 117 der Zweidrahtleitung 114 elektrisch mit dem zweiten Pol 102 des Steckers 100 verbunden. Wieder mit Bezug auf 3 endet die Zweidrahtleitung 114 an einem zweiten Ende, an dem der Draht 116 elektrisch mit der Klemme 20 der Feldvorrichtung 10 verbunden wird und der Draht 117 elektrisch mit der Klemme 18 der Feldvorrichtung 10 verbunden wird. Wie oben angemerkt, schränken ES-Standards die Art der Verbindungen, die mit der Feldvorrichtung 10 hergestellt werden können, auf jene Verbindungen ein, die vorübergehend, abnehmbar und nicht in die Feldvorrichtung 10 integriert sind. In einigen Fällen kann die Feldvorrichtung 10 Standardschraubverbindungen zum Anschließen an die Zweidrahtleitung 114 aufweisen. Die Zweidrahtleitung 114 kann jedoch am zweiten Ende in einer beliebigen anderen Struktur, Steckereinheit, Lasche oder Verbindungseinheit enden.
Bei der in 3 dargestellten Steckverbindungsanordnung 126 ist der zweipolige Stecker 100 nicht direkt mit der Stromversorgung VDC+ der dritten Buchse 63 der Schnittstelle 17 verbunden. Stattdessen weist, wie in den 3–4 dargestellt, der zweipolige Stecker 100 eine einbuchsige Aufnahme 121 auf, die elektrisch mit dem zweiten Pol 102 verbunden wird und daher elektrisch mit dem Draht 117 und der zweiten Buchse 62 der Schnittstelle 17 verbunden wird, wenn der Stecker 100 in die TPV 12 eingesteckt wird. Jedoch besteht die Funktion des Brückensteckers 200 darin, die Stromversorgung VDC+ mit dem Draht 117 des Steckers 100 zu verbinden. Insbesondere zeigt 4 den Brückenstecker 200 der Steckverbindungsanordnung 126 mit einem ersten und zweiten Pol 201, 202 und einem Nebenschlusskreis 207, der die beiden Pole 201, 202 elektrisch miteinander verbindet. Die Pole 201, 202 sind dafür konfiguriert, elektrisch mit dem zweipoligen Stecker 100 über die Buchsenaufnahme 121 bzw. mit der TPV 12 über die dritte Buchse 63 der Schnittstelle 17 verbunden zu werden. Wenn der Brückenstecker 200 in den zweipoligen Stecker 100 und in die Schnittstelle 17 eingesteckt wird, werden der zweite Pol 102 des Steckers 100 und der zweite Pol 202 des Brückensteckers 200 elektrisch miteinander verbunden, weil der Nebenschlusskreis 207 die beiden Pole 201, 202 miteinander verbindet, wodurch die zweite und dritte Buchse 62, 63 mit dem Draht 117 der Zweidrahtleitung 114 verbunden werden. Bei dieser Verbindung können sowohl eine erste Spannung VDC+, die von der zweiten Buchse 62 angelegt wird, als auch eine Kommunikationssignalspannung FF– von der ersten Buchse 61 an die Klemmen 18, 20 der Feldvorrichtung lediglich unter Verwendung der Zweidrahtkommunikationsleitung 114 angelegt werden.
Die elektrische Steckverbindungsanordnung 126 aus 3 stellt viele Vorteile gegenüber den bestehenden Systemen aus den 1 und 2 bereit. Beispielsweise entfällt bei der Anordnung 126 die Notwendigkeit von Zweidrahtverbindungsleitungen zum Prüfen einer Feldvorrichtung 10 mittels einer TPV 12. Anstatt zwei Verbindungsleitungssätze zu benötigen, wie dies bei Systemen aus dem Stand der Technik erforderlich ist, muss ein Techniker nur einen Verbindungsleitungssatz mitführen. Darüber hinaus trägt die Steckverbindungsanordnung 126 dazu bei, ein versehentliches Anlegen von Strom an die Feldvorrichtung 10 zu verhindern. Beispielsweise ist ein Sicherheitsmerkmal der Anordnung 126 der L-förmige Körper des Brückensteckers 200. Wie in der auseinandergezogenen Ansicht in 4 besser zu sehen ist, liegen die Pole 201, 202 des Brückensteckers 200 nicht in derselben Ebene und ist der Körper des Brückensteckers 200 L-förmig, sodass er auf die Ecke des zweipoligen Steckers 100 passt, wenn der Brückenstecker 200 in die Buchse 121 des Steckers 100 und in die dritte Buchse 63 der Schnittstelle 17 eingesteckt wird. Wie in den 3–4 dargestellt, ist der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Pol 101, 102 des Steckers 100 größer als sowohl der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Pol 201, 202 des Brückensteckers 200 als auch der Abstand zwischen dem zweiten Pol 102 des Steckers 100 und dem zweiten Pol 202 des Brückensteckers 200. Die Auslegung der Schnittstelle 17 und der Abstand der Pole des Brückensteckers 200 und des zweipoligen Steckers 100 tragen dazu bei, dass verhindert wird, dass ein Benutzer irrtümlich Strom an die TPV 12 anlegt oder einen Kurzschluss auslöst. Beispielsweise kann ein Benutzer nicht den zweipoligen Stecker 100 in die zweite und dritte Buchse 62, 63 der Schnittstelle 17 einstecken und so Strom an die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 anlegen, weil der Abstand zwischen den beiden Polen 101, 102 und der Abstand zwischen der zweiten und dritten Buchse 62, 63 unterschiedlich sind. Des Weiteren kann der Benutzer nicht versehentlich Strom an die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 anlegen, ohne den Brückenstecker 200 einzustecken, weil die TPV 12 derart konfiguriert ist, dass ein manueller Eingriff zur Stromversorgung nötig ist, wie weiter unten erörtert.
Der Brückenstecker 200 kann ferner weitere Merkmale umfassen, welche die Betriebssicherheit beim Verwenden der TPV 12 erhöhen können. In einem Fall umfasst der Brückenstecker 200 eine Diode 208 als Teil des Nebenschlusskreises 207, welcher die beiden Pole 201, 202 des Brückensteckers 200 verbindet. Mit der Diode 208 sperrt der Brückenstecker 200 jeglichen Rückstrom über die Zweidrahtleitung 114, der die TPV 12 beeinträchtigen oder schädigen könnte. In einem zweiten Fall kann der Brückenstecker 200 eine Sicherung 209, bei der es sich um eine eigensichere Sicherung handeln kann, falls gewünscht, in Reihe mit den Polen 201, 202 umfassen, um Überlastschutz bereitzustellen. Diese Konfiguration ist in dem Fall nützlich, in dem bei der Feldvorrichtung 10 z. B. ein Kurzschluss vorliegt.
Die 5 und 6 veranschaulichen die Mechanismen des Brückensteckers 200, welche die manuelle Bedienung weiter erleichtern. In 5 kann der Körper 210 des Brückensteckers 200 derart konfiguriert sein, dass er es einem Benutzer erleichtert, den Brückenstecker 200 abzuziehen, während der Benutzer vor Ort arbeitet. Eine erste Seite 213 des Körpers 210 des Brückensteckers 200 umfasst Kunststoffrippen 212 oder Einkerbungen, die dem Brückenstecker 200 eine texturierte Oberfläche verleihen, um die Griffigkeit des Brückensteckers 200 für einen Benutzer zu verbessern. Beispielsweise ermöglichen es die Kunststoffrippen 212 in dem Fall, dass der Benutzer Schutzhandschuhe tragen muss, dass der Benutzer den Brückenstecker 200 fest halten und von der TPV 12 und dem zweipoligen Stecker 100 abziehen kann. Mit Bezug auf 6 kann eine zweite Seite 215 des Körpers 210 des Brückensteckers 200 einen flachen, zurückgesetzten Bereich 214 zum Anbringen eines Etiketts aufweisen. Der zurückgesetzte Bereich 214 des Körpers 210 trägt dazu bei, dass verhindert wird, dass sich ein Etikett von dem Körper 210 des Brückensteckers 200 löst. Das an dem zurückgesetzten Bereich 214 angebrachte Etikett kann den Brückenstecker 200 selbst kennzeichnen und/oder Warnhinweise oder Anweisungen zum Gebrauch des Brückensteckers 200 anzeigen.
Der Brückenstecker 200 kann ferner zusätzliche Mechanismen umfassen, um einen manuellen Eingriff sicherzustellen, wenn Strom für die Feldvorrichtung 10 benötigt wird. Der Brückenstecker 200 kann ferner derart ausgelegt sein, dass er eine Kombination aus Mechanismen (z. B. mechanisch, elektrisch oder magnetisch) umfasst, um einen gemäß ES-Standards erforderlichen manuellen Eingriff beim Einschalten der Stromzufuhr zu einer Feldvorrichtung 10 zu begünstigen. Wie oben erörtert, besteht eine Möglichkeit, dass dann, wenn der Brückenstecker 200 in dem zweipoligen Stecker 100 nach Abschluss der Prüfung eingesteckt bleibt, ein erhöhtes Risiko dafür besteht, dass beim nächsten Mal, wenn der Zweitdrahtleitungssatz 114 mit einer neuen Feldvorrichtung verbunden wird, versehentlich Strom an die Feldvorrichtung 10 angelegt wird. Um dies zu verhindern, besteht ein Mechanismus des Brückensteckers 200, wie z. B. ein Einschalter, darin, den Nebenschlusskreis 207 zu öffnen, wenn der Strom zur Zweidrahtkommunikationsleitung 114 unterbrochen wird, und den Brückenstecker 200 offen zu halten, bis ein Benutzer den Brückenstecker 200 manuell abzieht und erneut einsteckt. In einem Fall kann die TPV 12 ein Softwaremodul 193 (in 10 dargestellt) umfassen, das derart programmiert ist, dass es die dem Brückenstecker 200 bereitgestellte Spannung elektrisch von dem zweipoligen Stecker 100 und der TPV 12 trennt, wenn die Stromzufuhr von der TPV 12 unterbrochen wird. Das Softwaremodul 193 der TPV 12 ist derart konfiguriert, dass es einen Verbraucher oder einen Strom zwischen der ersten und zweiten Buchse 61, 62 (in 3 dargestellt) der TPV 12 erkennt. Wenn die TPV 12 keinen Verbraucher zwischen der ersten und zweiten Buchse 61, 62 erkennt, kann die TPV 12 bestimmen, dass die TPV 12 nicht mit der Feldvorrichtung 10 verbunden ist oder kommuniziert, und kann dann die Stromverbindung zur dritten Buchse 63 der TPV 12 öffnen. Die dritte Buchse 63 verbleibt in einer offenen Stellung, d. h. es fließt kein Strom zur Buchse, bis ein Benutzer den ersten und zweiten Draht 116, 117 der Zweidrahtkommunikationsleitung 114 wieder mit einer anderen Feldvorrichtung verbindet und die Stromverbindung erneut mit dem Softwaremodul 193 herstellt. Ein manuelles Zurücksetzen der elektrischen Steckverbindungsanordnung 126 kann umgesetzt werden, indem der Brückenstecker 200 vom zweipoligen Stecker 100 und der TPV 12 abgezogen wird (woraufhin das Softwaremodul 193 einen offenen Schaltkreis zur dritten Buchse 63 erkennt). In einem anderen Fall kann ein manuelles Zurücksetzen umgesetzt werden, indem der Brückenstecker 200 zunächst abgezogen und dann erneut in den zweipoligen Stecker 100 und die TPV 12 eingesteckt wird. Somit ist die Verwendung eines beliebigen dieser Mechanismen der TPV 12 vorteilhaft, da die TPV 12 derart programmiert ist, dass sie die Stromversorgung automatisch unterbricht und erst dann erneut eine Stromspannung anlegt, wenn der Benutzer einen bewussten Versuch unternimmt, die Stromversorgung wiederherzustellen. Durch diese Mechanismen verringert sich die Möglichkeit, dass der Benutzer irrtümlich eine Stromzufuhr herstellt.
Aus rein funktionaler Sicht kann ein beispielhafter Brückenstecker eine andere Form aufweisen. Der hier dargestellte Brückenstecker 200 weist hingegen eine alternative, dekorative Anordnung für den L-förmigen Körper des Brückensteckers 200 auf. Durch diese veranschaulichte Anordnung können sich die Herstellungskosten erhöhen, sodass der dargestellte Brückenstecker 200 eventuell nicht alle möglichen wirtschaftlichen Vorteile bereitstellt, die aus der Erfindung gezogen werden könnten. Andererseits wird davon ausgegangen, dass diese Anordnung ästhetisch ansprechend ist und von Käufern erkannt und genutzt werden kann, um die Quelle des Brückensteckers festzustellen.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum selektiven Bereitstellen von Strom an die zu prüfende Feldvorrichtung 10 mittels der Anordnung 126 aus 3 unter Einhaltung von ES-Standards. Bei einem Block 602 wird die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 mit der zu prüfenden Feldvorrichtung 10 verbunden. Wie oben erörtert, muss, um das Risiko einer Bildung von Lichtbögen oder Funken beim Anlegen einer Spannung an die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 zu verringern, die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 zunächst mit der Feldvorrichtung 10 verbunden werden, bevor die Kommunikationsleitung 114 mit einer möglichen Stromquelle verbunden wird. Bei einem Block 604 wird die Zweidrahtverbindungsleitung 114 mit der TPV 12 durch Einstecken des zweipoligen Steckers 100 (der als Klemmenende für den Leitungssatz dient) in die Schnittstelle 17 der TPV 12 verbunden. Bei einem Block 606 kann ein Prozessor 190 (in 10 dargestellt) der TPV 12 eine Kommunikation zwischen der TPV 12 und der Feldvorrichtung 10 herstellen, z. B. wenn die TPV 12 entweder ein Kommunikationssignal von der Feldvorrichtung 10 empfängt oder eine Spannung an der Zweidrahtkommunikationsleitung 114 erkennt. Diese Kommunikation kann eine Messung (z. B. Impedanz oder Strom) der Zweidrahtkommunikationsleitung 114 beinhalten. Die Kommunikation kann ferner ein Signal umfassen, das die Feldvorrichtung 10 zum Antworten auffordert (z. B. einen Ping). In einigen Fällen kann es sich bei dem an die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 angelegten Kommunikationssignal um ein sich zeitlich veränderndes Spannungssignal handeln, während das Kommunikationssignal in anderen Fällen eine modulierte Gleichspannung sein kann. Der Prozessor 190 kann bei einem Block 608 in Abhängigkeit der in Block 606 erfassten Messung der Spannung an der Zweidrahtkommunikationsleitung 114 bestimmen, ob die Feldvorrichtung 10 aktiv oder mit Strom versorgt ist. Beispielsweise kann der Prozessor 190 bei Block 608 bestimmen, dass die Impedanz oder der Strom derart ist, dass die Feldvorrichtung 10 mit Strom versorgt ist und/oder eine Konfigurationsfunktion durchführen kann (einschließlich Durchführen weiterer Kommunikation). Wenn die Feldvorrichtung 10 mit Strom versorgt ist und Kommunikation empfangen kann, führt der Prozessor 190 bei einem Block 610 Routinen oder Funktionen zur Prüfung und/oder Konfiguration über die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 aus. Wenn die Feldvorrichtung 10 nicht mit Strom versorgt ist, kann der Prozessor 190 bei einem Block 612 den Benutzer (über die TPV 12) dazu auffordern, den Brückenstecker 200 anzuschließen oder in die Schnittstelle 17 und die Buchse 121 des zweipoligen Steckers 100 einzustecken, um eine Versorgungsspannung über die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 anzulegen. Die Routine 600 kann dann zum Block 606 zurückkehren, um eine Kommunikation mit der Feldvorrichtung 10 herzustellen. Wenn der Prozessor 190 bei Block 608 bestimmt, dass die Feldvorrichtung 10 aktiv und die Kommunikation erfolgreich ist, kann der Prozessor 190 bei Block 610 Prüf- und/oder Konfigurationsroutinen über die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 ausführen.
Der Prozessor 190 kann es bei Block 610 feststellen, wenn die Ausführung des Programms abgeschlossen ist. Beispielsweise kann der Prozessor 190 bei Block 610 bestimmen, dass er mit der Verarbeitung aller der ihm von einem Benutzer erteilten Befehle fertig ist. Der Prozessor 190 kann dann bei Block 610 anzeigen, dass der oder die Vorgänge abgeschlossen sind, und den Benutzer außerdem dazu auffordern, den Brückenstecker 200 von der TPV 12 und dem zweipoligen Stecker 100 abzuziehen. Zur Erfüllung der ES-Standards sollte der Benutzer den Brückenstecker 200 von dem zweipoligen Stecker 100 und der TPV 12 trennen, um die Stromzufuhr zur Feldvorrichtung 10 auszuschalten, während er sich in angemessenem Abstand zur Feldvorrichtung 10 befindet. Durch diese Vorgehensweise verringert sich das Risiko, dass sich Lichtbögen in der Nähe der Feldvorrichtung 10 bilden, was geschehen könnte, wenn die Zweidrahtkommunikationsleitung 114 zuerst an den Klemmen 18, 20 der Feldvorrichtung getrennt wurde. Dadurch, dass der Benutzer zum Lösen des Brückensteckers 200 aufgefordert wird, verringert sich zudem das zukünftige Risiko, dass die Zweidrahtleitung 114 mit einer anderen Feldvorrichtung verbunden wird, während sie noch mit der Versorgungsspannung verbunden ist.
Das handgeführte Wartungsinstrument oder die TPV 12 aus den 8–10 ist zweckmäßigerweise dafür ausgelegt, (1) eine kommunikative und elektrische Verbindung mit verschiedenen Arten von Feldvorrichtungen herzustellen, (2) die Verbindungen über die TPV-Schnittstelle zu schützen und (3) eine Schnittstelle mit einer logischen und ausfallsicheren Auslegung bereitzustellen. Die TPV 12 in den 8–10 ist dafür konfiguriert, Prüf- oder Konfigurationsroutinen bei mehr als einer Art von Feldvorrichtung durchzuführen, z. B. bei einer Feldvorrichtung nach dem HART-Kommunikationsprotokoll oder einer FOUNDATION^®-Fieldbus-Vorrichtung. Eine Oberseite 180 der TPV 12 ermöglicht es der TPV 12, mit unterschiedlichen Feldvorrichtungen verbunden zu werden, indem eine erste Schnittstelle 164, die einer Art von Feldvorrichtung entspricht, und eine zweite Schnittstelle 171, die einer zweiten Feldvorrichtung entspricht, bereitgestellt werden, wie am besten in 8 zu erkennen ist. Beispielsweise weist die Oberseite 180 der TPV 12 zwei Gruppen von Buchsen oder Schnittstellen 164, 171 zum Kommunizieren mit einer Feldvorrichtung nach dem HART-Kommunikationsprotokoll bzw. einer FOUNDATION^®-Fieldbus-Feldvorrichtung auf. Eine erste, zweite und dritte Buchse 161, 162, 163 der Schnittstelle 171 sind derart konfiguriert, dass sie die Steckverbindungsanordnung 126 für eine Zweidrahtkommunikationsleitung aus 3 aufnehmen. Infolgedessen kann die TPV in den 8–10 die TPV aus 3 ersetzen.
Jedoch weist in der Konfiguration der 8–10 die Schnittstelle 171 der TPV 12 eine dreieckige und schräggestellte Positionierung der drei Buchsen anstelle einer linearen Positionierung der drei Buchsen wie bei der Schnittstelle 17 aus 3 auf. Die Schnittstelle 164 weist eine trapezförmige Positionierung von wenigstens sechs Buchsen auf. Ähnlich wie bei den Buchsen 61, 62, 63 der Schnittstelle 17 aus 3 entsprechen die drei Buchsen 161, 162, 163 der Schnittstelle 171 einer Erdungs- oder Masseleitung FF–/VDC–, einer Kommunikationsspannung FF+ bzw. einer Stromversorgung VDC+. Die erste Buchse 161 ist von der zweiten Buchse 162 in einem Abstand beabstandet, der größer als ein Abstand zwischen der zweiten Buchse 162 und der dritten Buchse 163 ist. Die Abstände zwischen den Buchsen 161, 162, 163 entsprechen dem Abstand zwischen den Polen 101, 102 des zweipoligen Steckers 100 bzw. dem Abstand zwischen dem zweiten Pol 102 des zweipoligen Steckers 100 und dem zweiten Pol 202 des Brückensteckers 200. Weiterhin können die Form des Körpers des zweipoligen Steckers 100 und die Form des Körpers des Brückensteckers 200 speziell derart konfiguriert sein, dass sie nur dann zusammenpassen, wenn die Steckverbindungsanordnung 126 mit der dreieckigen Positionierung der Schnittstelle 171 der TPV 12 übereinstimmt. Beispielsweise kann der Körper des zweipoligen Steckers 100 derart geformt sein, dass er den L-förmigen Körper des Brückenstecker 200 nur dann aufnimmt, wenn der zweipolige Stecker 100 und der Brückenstecker 200 an der dreieckigen Schnittstelle 171 der TPV 12 ausgerichtet sind.
Wie in 9 dargestellt, weist die Oberseite 180 der TPV 12 eine Schutzkante 170 auf, welche die Buchsen der Schnittstellen 164, 171 der TPV 12 abschirmt. 9 ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite 180 der TPV 12 und veranschaulicht die Schutzkante 170 und die Schrägpositionierung der Buchsen der Schnittstellen 164, 171 deutlicher. Die Kante 170, ein abgewinkelter Vorsprung, der in einem Stück mit der Oberseite 180 der TPV 12 ausgebildet ist, stellt eine Schutzbarriere für die Buchsen am hinteren Rand der Oberseite 180 bereit. 9 veranschaulicht ebenfalls die Schrägpositionierung der Buchsen und wie die Buchsen aus der Oberseite 180 der TPV 12 in einem Winkel vorstehen, jedoch derart eingelassen sind, dass die Buchsen nicht über die Schutzkante 170 hinausragen. 10 ist eine auseinandergezogene Ansicht der TPV 12 und der Steckverbindungsanordnung 126 zur Zweidrahtkommunikation, die an der Schnittstelle 171 auf der Oberseite 180 der TPV 12 ausgerichtet ist. 10 zeigt ferner den Prozessor 190, der mit einem Speicher 191 verbunden ist, in dem Codes und Programmanweisungen gespeichert sind, mit denen die TPV 12 die obengenannten Funktionen sowie andere Funktionen durchführen kann, einschließlich Prüf-, Kommunikations-, Konfigurations- und Programmieranweisungen, die normalerweise von einer TPV 12 durchgeführt werden. Das Softwaremodul 193, das sich in dem Speicher 191 befindet, setzt eine derartige obengenannte Funktion um.
Die oben beschriebene TPV 12 kann derart programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, dass sie die Gleichstromspannung an die dritte Buchse 63 aus 3 oder die dritte Buchse 163 aus den 8–10 anlegt, solange die Feldvorrichtung 10 aktiv und mit Strom versorgt ist. Beispielsweise kann die TPV 12 ohne einen Leistungsschalter konfiguriert sein, was ES-Standards entspricht, da sich ein Leistungsschalter der TPV 12 im Allgemeinen in einem unbekannten Stromzustand befinden und der Strom versehentlich zum falschen Zeitpunkt angelegt werden kann.
Die in den 8–10 dargestellte und oben erörterte TPV 12 stellt zweckmäßige und ausfallsichere Konstruktionsmerkmale bereit. Beispielsweise ist die Oberseite 180 der TPV 12 derart konfiguriert, dass sie verschiedene Arten von Verbindungsleitungen für Feldvorrichtungen aufnimmt. Ein weiteres zweckmäßiges Merkmal der TPV 12 ist die Position der Schnittstellen 164, 171 an der Oberseite 180 der TPV 12. Das Anschließen von Verbindungsleitungen für Feldvorrichtungen an die Oberseite 180 der TPV 12 ist für einen Techniker vor Ort bequemer, weil der Techniker die Vorderseite der TPV 12 besser sehen kann und weil die Verbindungsleitungen die Bewegungsfreiheit des Technikers nicht einschränken. Darüber hinaus sorgt die abgewinkelte Positionierung der Schnittstellen 164, 171 auf der Oberseite 180 der TPV 12 für eine bessere Sichtbarkeit der Anschlüsse. Beispielsweise kann der Techniker, anstatt die TPV 12 zu wenden oder zu drehen, um die TPV 12 mit der Feldvorrichtung 10 zu verbinden, die TPV 12 fest im Griff halten und die Verbindungsleitungen präzise anschließen, ohne die TPV 12 zu kippen. Die Kante 170 der Oberseite 180 der TPV 12 stellt eine Schutzbarriere für die Verbindungsleitungen für den Fall bereit, dass die TPV 12 fallen gelassen wird. Schließlich verhindert die Positionierung der Buchsen, wie oben beschrieben, eine versehentliche Fehlanwendung der Steckverbindungsanordnung 126 aus 3 beim Verbinden der TPV 12 mit der Feldvorrichtung 10. Die dreieckige Auslegung der Schnittstelle 171 und der Abstand der Pole des Brückensteckers 200 und des zweipoligen Steckers 100 verhindern, dass ein Benutzer irrtümlich Strom an die TPV 12 anlegt oder einen Kurzschluss auslöst. Beispielsweise kann der Benutzer den zweipoligen Stecker 100 nicht in die zweite und dritte Buchse 162, 163 der Schnittstelle 171 einstecken, weil der Abstand zwischen den beiden Polen 101, 102 und der Abstand zwischen der zweiten und dritten Buchse 162, 163 unterschiedlich sind und die Pole 101, 102 nicht mit den Buchsen 162, 163 übereinstimmen. Überdies muss der Benutzer den zweipoligen Stecker 100 mit der TPV 12 verbinden, bevor er den Brückenstecker 200 einstecken kann, welcher die Feldvorrichtung 10 mit Strom versorgt.
Aus rein funktionaler Sicht könnte ein beispielhafter Aufbau der Oberseite und der gesamten TPV einfach eine andere Buchsenanordnung und/oder allgemeine Form der Vorrichtung selbst einschließen. Die in den 8–10 dargestellte TPV 12 weist hingegen eine alternative, dekorative Anordnung für die Positionierung der Buchsen und Winkelausrichtung der Schnittstelle auf der Oberseite 180 der TPV 12 auf. Durch diese veranschaulichte Anordnung erhöhen sich die Herstellungskosten, sodass die dargestellte TPV 12 eventuell nicht alle möglichen wirtschaftlichen Vorteile bereitstellt, die aus der Erfindung gezogen werden könnten. Andererseits wird davon ausgegangen, dass diese Anordnung ästhetisch ansprechend ist und von Käufern erkannt und genutzt werden kann, um die Quelle der TPV festzustellen.
Zwar ist im vorangehenden Text eine detaillierte Beschreibung zahlreicher verschiedener Ausführungsformen aufgeführt, es versteht sich jedoch, dass der Umfang des Patents durch die Formulierung der am Ende dieser Schrift beigefügten Ansprüche definiert ist. Die detaillierte Beschreibung ist rein beispielhaft zu verstehen und beschreibt nicht jede mögliche Ausführungsform. Ferner können, während auf den Anschluss einer FOUNDATION^®-Fieldbus-Feldvorrichtung verwiesen wurde, die beschriebene Anordnung sowie die beschriebenen Vorrichtungen bei anderen Prozesssteuersystemen und Feldvorrichtungsarten eingesetzt werden. Es könnten zahlreiche alternative Ausführungsformen unter Verwendung von entweder derzeitiger Technik oder von nach dem Anmeldedatum dieser Schrift entwickelter Technik umgesetzt werden, die dennoch in den Umfang der Ansprüche fallen würden.
Demnach können viele Modifikationen und Variationen an den hier beschriebenen und veranschaulichten Techniken und Konstruktionen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Ansprüche abzuweichen. Somit versteht sich, dass die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen rein veranschaulichend sind und den Umfang der Ansprüche nicht einschränken.

Claims

Verfahren zum Einschalten der Stromzufuhr zu einer Feldvorrichtung unter Prüfbedingungen unter Verwendung eines zweipoligen Steckers mit einem ersten und zweiten Pol, eines Brückensteckers und einer Zweidrahtkommunikationsleitung mit einem ersten Drahtklemmenpaar an einem ersten Ende, das mit der Feldvorrichtung verbindbar und davon entfernbar ist, und einem zweiten Drahtklemmenpaar an einem zweiten Ende, das in dem zweipoligen Stecker endet, wobei ein erster Draht des zweiten Paares mit dem ersten oder zweiten Pol verbunden ist und ein zweiter Draht mit dem jeweils anderen aus dem ersten und zweiten Pol des zweipoligen Steckers verbunden ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Anschließen der Zweidrahtkommunikationsleitung zwischen einem handgeführten Wartungsinstrument und der Feldvorrichtung, um die Zweidrahtkommunikationsleitung elektrisch mit dem handgeführten Wartungsinstrument zu verbinden; und Einstecken des Brückensteckers mit einem ersten Pol und einem zweiten Pol in das handgeführte Wartungsinstrument und in den zweipoligen Stecker, sodass der zweite Pol des Brückensteckers in eine Strombuchse des handgeführten Wartungsinstruments eingesteckt wird, sodass der Brückenstecker den zweiten Pol des zweipoligen Steckers und den zweiten Pol des Brückensteckers verbindet, um eine Spannung des handgeführte Wartungsinstruments über die Zweidrahtkommunikationsleitung zur Stromversorgung der Feldvorrichtung anzulegen.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend Messen einer Spannung an der Zweidrahtkommunikationsleitung, bevor der Brückenstecker in das handgeführte Wartungsinstrument eingesteckt wird, und Anlegen einer Stromspannung an die Zweidrahtkommunikationsleitung zwischen dem handgeführten Wartungsinstrument und der Feldvorrichtung, nachdem der Brückenstecker in das handgeführte Wartungsinstrument und den zweipoligen Stecker eingesteckt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, umfassend elektrisches Verbinden des ersten und zweiten Pols des Brückensteckers mit dem zweiten Pol des zweipoligen Steckers über einen Schaltkreis des Brückensteckers, der den ersten und zweiten Pol des Brückensteckers elektrisch verbindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, wobei das Einstecken des Brückensteckers elektrisches Verbinden des ersten Pols des Brückensteckers mit einer einbuchsigen Aufnahme des zweipoligen Steckers oder einer vorgegebenen Buchsenaufnahme des handgeführten Wartungsinstruments und elektrisches Verbinden des zweiten Pols des Brückensteckers mit dem jeweils anderen aus der einbuchsigen Aufnahme und der vorgegebenen Buchsenaufnahme des handgeführten Wartungsinstruments umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, ferner umfassend Betreiben des handgeführten Wartungsinstruments, um eine sich zeitlich verändernde Signalspannung über eine erste Buchse und eine zweite Buchse bereitzustellen und um eine konstante Stromspannung über eine dritte Buchse bereitzustellen, welche eine höhere Spannung aufweist als die Signalspannung; und/oder ferner umfassend Empfangen eines Hinweises von dem handgeführten Wartungsinstrument, dass die Feldvorrichtung nicht mit Strom versorgt ist, und Auffordern eines Benutzers, den Brückenstecker in das handgeführte Wartungsinstrument und den zweipoligen Stecker einzustecken; und/oder umfassend Betreiben des handgeführten Wartungsinstruments, um die Spannung an eine dritte Buchse des handgeführten Wartungsinstruments anzulegen, wenn das handgeführte Wartungsinstrument mit Strom versorgt ist; und/oder umfassend automatisches Trennen des Brückensteckers von der Zweidrahtkommunikationsstromleitung, wenn die Spannung über die Zweidrahtkommunikationsleitung ausgeschaltet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, ferner umfassend Umsetzen eines manuellen Zurücksetzens durch Abziehen des Brückensteckers aus dem zweipoligen Stecker und der handgeführten Wartungsvorrichtung und erneutes Einstecken des Brückensteckers in den zweipoligen Stecker und die handgeführte Wartungsvorrichtung, nachdem der Brückenstecker von der Zweidrahtkommunikationsstromleitung getrennt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, ferner umfassend Bereitstellen einer Gleichspannung zur Stromversorgung der Feldvorrichtung und einer Signalspannung zum Kommunizieren mit der Feldvorrichtung über die Zweidrahtkommunikationsleitung nach Einstecken des Brückensteckers.
Elektrische Steckverbindungsanordnung zum selektiven Verbinden einer Stromspannung mit einer Kommunikationsleitung, umfassend: einen zweipoligen Stecker, umfassend einen ersten Pol, einen zweiten Pol und eine einbuchsige Aufnahme; eine Zweidrahtkommunikationsleitung, umfassend ein erstes Drahtklemmenpaar an einem ersten Ende der Zweidrahtkommunikationsleitung und ein zweites Drahtklemmenpaar an einem zweiten Ende der Zweidrahtkommunikationsleitung; einen Brückenstecker, umfassend einen ersten und einen zweiten Pol und einen Schaltkreis, der den ersten und zweiten Pol elektrisch miteinander verbindet, wobei das erste Klemmenpaar am ersten Ende der Zweidrahtkommunikationsleitung mit einem Klemmenpaar einer Feldvorrichtung verbindbar und davon entfernbar ist und das zweite Klemmenpaar am zweiten Ende in dem zweipoligen Stecker endet, wobei ein erster Draht des zweiten Klemmenendes mit dem ersten Pol oder dem zweiten Pol des zweipoligen Steckers verbunden wird und ein zweiter Draht des zweiten Klemmenendes mit dem jeweils anderen aus dem ersten Pol und dem zweiten Pol des zweipoligen Steckers verbunden ist; wobei der zweipolige Stecker dafür konfiguriert ist, in eine erste Buchse und eine zweite Buchse einer dreibuchsigen Aufnahme eines handgeführten Wartungsinstruments eingesteckt zu werden; und wobei die einbuchsige Aufnahme des zweipoligen Steckers elektrisch mit dem zweiten Pol des zweipoligen Steckers und dem zweiten Pol des Brückensteckers verbunden ist, wenn der Brückenstecker in den zweipoligen Stecker eingesteckt ist.
Elektrische Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 8, wobei der Brückenstecker dafür konfiguriert ist, in den zweipoligen Stecker und eine dritte Buchse der dreibuchsigen Aufnahme der handgeführten Wartungsvorrichtung in einer einzigen Ausrichtung in Bezug auf den zweipoligen Stecker eingesteckt zu werden.
Elektrische Steckverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 8–9, insbesondere nach Anspruch 9, wobei der Brückenstecker ferner eine Diode als Teil des Schaltkreises umfasst, um einen Rückstrom zu sperren; und/oder wobei der Brückenstecker und der zweipolige Stecker linear ausgerichtet sind, sodass sie mit einer linearen dreibuchsigen Aufnahme einer handgeführten Wartungsvorrichtung übereinstimmen; und/oder wobei der Brückenstecker und der zweipolige Stecker in einer Dreiecksausrichtung angeordnet sind, sodass sie mit einer dreibuchsigen Aufnahme einer handgeführten Wartungsvorrichtung übereinstimmen.
Elektrische Steckverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 8–10, insbesondere nach Anspruch 8 wobei die Zweidrahtkommunikationsleitung derart ausgelegt ist, dass sie einen Strom führt, der ausreichend ist, um wenigstens zwei Feldvorrichtungen gemäß Eigensicherheitsrichtlinien mit Strom zu versorgen; und/oder wobei der Brückenstecker ferner einen Körper umfasst, wobei der Körper Rippen aufweist.
Elektrische Steckverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 8–11, insbesondere nach Anspruch 8, wobei der Brückenstecker ferner einen Körper umfasst, wobei der Körper einen zurückgesetzten Bereich aufweist.
Elektrische Steckverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 8–12, insbesondere nach Anspruch 12, wobei der zurückgesetzte Bereich des Körpers des Brückensteckers flach ist.
Tragbare Vorrichtungsanordnung zum Kommunizieren mit einer Feldvorrichtung eines Prozesssteuernetzwerks, wobei die Anordnung Folgendes umfasst: ein handgeführtes Wartungsinstrument, umfassend eine dreibuchsige Aufnahme; einen zweipoligen Stecker, umfassend einen ersten Pol, einen zweiten Pol und eine einbuchsige Aufnahme; einen Brückenstecker, der einen ersten Pol, einen zweiten Pol und einen Schaltkreis, der den ersten Pol und zweiten Pol elektrisch miteinander verbindet, umfasst; eine Zweidrahtkommunikationsleitung, umfassend ein erstes Drahtklemmenpaar an einem ersten Ende der Zweidrahtkommunikationsleitung und ein zweites Drahtklemmenpaar an einem zweiten Ende der Zweidrahtkommunikationsleitung, wobei die Zweidrahtkommunikationsleitung das handgeführte Wartungsinstrument elektrisch und kommunikativ mit der Feldvorrichtung verbindet; wobei das erste Drahtklemmenpaar am ersten Ende der Zweidrahtkommunikationsleitung mit einem Klemmenpaar einer Feldvorrichtung verbindbar und davon entfernbar ist und das zweite Drahtklemmenpaar am zweiten Ende in dem zweipoligen Stecker endet, wobei ein erster Draht des zweiten Drahtklemmenpaares mit dem ersten Pol oder dem zweiten Pol des zweipoligen Steckers verbunden ist und ein zweiter Draht des zweiten Drahtklemmenpaares mit dem jeweils anderen aus dem ersten Pol und dem zweiten Pol des zweipoligen Steckers verbunden ist; wobei der zweipolige Stecker dafür konfiguriert ist, in eine erste Buchse und eine zweite Buchse der dreibuchsigen Aufnahme des handgeführten Wartungsinstruments eingesteckt zu werden; und wobei der erste Pol des Brückensteckers dafür konfiguriert ist, in die einbuchsige Aufnahme des zweipoligen Steckers eingesteckt zu werden, und der zweite Pol des Brückensteckers dafür konfiguriert ist, in eine dritte Buchse der dreibuchsigen Aufnahme der handgeführten Wartungsvorrichtung eingesteckt zu werden, und wobei der Brückenstecker den zweiten Pol des Brückensteckers und den zweiten Pol des zweipoligen Steckers elektrisch verbindet, wenn der Brückenstecker eingesteckt und mit dem zweipoligen Stecker und dem handgeführten Wartungsinstrument verbunden ist.
Tragbare Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 14, wobei das handgeführte Wartungsinstrument einen Prozessor umfasst, der programmiert ist zum: Messen einer Spannung an der Zweidrahtkommunikationsleitung; Bestimmen, dass die Feldvorrichtung eine Stromspannung erfordert, um eine Funktion auf Grundlage der gemessenen Spannung auszuführen; Anzeigen eines Hinweises für einen Benutzer, dass die Feldvorrichtung die Stromspannung zum Ausführen der Funktion benötigt; und Auffordern des Benutzers, den Brückenstecker einzustecken.
Tragbare Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 14–15, insbesondere nach Anspruch 15, wobei der Prozessor des handgeführten Wartungsinstruments ferner programmiert ist zum: Anzeigen eines Hinweises, dass die Funktion, die Strom benötigt, abgeschlossen ist; und Anzeigen eines Hinweises, um den Benutzer aufzufordern, den Brückenstecker manuell vom zweipoligen Stecker und der handgeführten Wartungsvorrichtung zu trennen.
Tragbare Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 14–16, insbesondere nach Anspruch 14, wobei der Prozessor des handgeführten Wartungsinstruments dafür konfiguriert ist, eine Gleichspannung an die dritte Buchse des handgeführten Wartungsinstruments anzulegen, wenn das handgeführte Wartungsinstrument imstande ist, Strom bereitzustellen.
Tragbare Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 14–17, insbesondere nach Anspruch 17, wobei das handgeführte Wartungsinstrument ein Softwaremodul umfasst, das dazu programmiert ist, ein Fehlen eines Verbrauchers zwischen der ersten und zweiten Buchse des handgeführten Wartungsinstruments zu erkennen.
Tragbare Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 14–18, insbesondere nach Anspruch 18, wobei das Softwaremodul der handgeführten Wartungsvorrichtung dazu programmiert ist, eine Stromverbindung zur dritten Buchse des handgeführten Wartungsinstruments zu öffnen, nachdem das Fehlen des Verbrauchers zwischen der ersten und zweiten Buchse erkannt wurde.
Tragbare Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 14–19, insbesondere nach Anspruch 19, wobei das Softwaremodul der handgeführten Wartungsvorrichtung dazu programmiert ist, ein manuelles Zurücksetzen zu erkennen, wobei das manuelle Zurücksetzen eine offene Verbindung zur dritten Buchse umfasst.
Tragbare Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 14–20, insbesondere nach Anspruch 14, wobei der Schaltkreis des Brückensteckers eine Diode zum Sperren eines Rückstroms zum handgeführten Wartungsinstrument umfasst; und/oder wobei der Schaltkreis des Brückensteckers eine Sicherung zum Trennen einer Gleichspannung über die Zweidrahtleitung umfasst, wenn ein Ansprechstrom überschritten wird.
Zweipoliger Stecker zum Verbinden einer handgeführten Wartungsvorrichtung mit einer Feldvorrichtung, wobei der zweipolige Stecker Folgendes umfasst: einen Steckerkörper; einen ersten Pol und einen zweiten Pol; eine Zweidrahtkommunikationsleitung mit einem ersten in dem Steckerkörper endenden Klemmenende, wobei ein erster Draht am Klemmenende der Zweidrahtkommunikationsleitung mit dem ersten Pol oder dem zweiten Pol verbunden ist und ein zweiter Draht am Klemmenende der Zweidrahtverbindungsleitung mit dem jeweils anderen aus dem ersten Pol und dem zweiten Pol des zweipoligen Steckers verbunden ist; und eine einbuchsige Aufnahme, die elektrisch mit dem ersten Pol oder dem zweiten Pol des zweipoligen Steckers verbunden ist, zum Aufnehmen eines Pols eines weiteren Steckers.