FI118699B - Solution for transferring data in an automation system - Google Patents

118699118699

Automaatiojärjestelmän tiedonsiirtoratkaisuAutomation system communication solution

AlaArea

Keksinnön kohteena on tiedonsiirtoelementti, tiedonsiirtojärjestelmä, tukiasema ja tiedonsiirtomenetelmä HART-tekniikkaa soveltavassa automaa-5 tiojärjestelmässä.The invention relates to a communication element, a communication system, a base station and a communication method in an automation system employing HART technology.

TaustaBackground

Automaatiojärjestelmissä käytetään useita erilaisia kenttäväylärat-kaisuja, joiden avulla kenttälaitteet ja prosessia ohjaava ja valvova proses-siasema kommunikoivat. Koska vanhat automaatiojärjestelmät olivat kokonaan 10 analogisia, myös kenttäväylät olivat alun perin analogisia. Digitaalitekniikan ja tietokonetekniikan kehitys on kuitenkin tuonut mukanaan sekä osittain että täysin digitaalisia kenttäväyläratkaisuja. Myös HART-tekniikka (Highway Addressable Remote Transducer) tarjoaa eräänlaisen kenttäväyläratkaisun, joka täydentää standardiviestitekniikkaa.Automation systems utilize a variety of fieldbus solutions to communicate between field devices and the process control and monitoring station. Since the legacy automation systems were completely 10 analog, the fieldbus was originally analog as well. However, advances in digital and computer technology have brought about both partial and full digital fieldbus solutions. Also, HART (Highway Addressable Remote Transducer) technology provides a kind of fieldbus solution that complements standard messaging technology.

15 Automaatiojärjestelmissä prosessiaseman ja kenttälaitteiden väli seen analogiseen tiedonsiirtoon voidaan käyttää parikaapelista muodostettua virtasiimukkaa, jossa sähkövirran voimakkuus voi vaihdella välillä 4-20 mA siirrettävän informaation mukaan. Tällöin puhutaan niin sanotusta standardi-viestijärjestelmästä. HART-tekniikkaa käyttävässä toteutuksessa analogisen :T: 20 tiedon lisäksi virtasilmukassa voidaan siirtää informaatiota myös digitaalisesti siten, että analogisen signaalin päälle moduloidaan FSK-signaali (Frequency ··· Shift Keying), jonka kaksi eri taajuutta vastaa bittejä 0 ja 1. Digitaalinen ja ana- ·«* : .·. loginen signalointi erotetaan toisistaan käyttämällä eri taajuuskaistoja analogi- sen signaalin maksimitaajuuden ollessa kymmeniä hertzejä ja digitaalisten taa-"•V.m 25 juuksien ollessa kiiohertsiluokassa.15 In automation systems, analogue communication between the process station and field devices can be performed using a twisted-pair current suction, where the electric current can vary from 4 to 20 mA depending on the information being transmitted. This is called the standard messaging system. In an implementation using HART technology, in addition to the analog: T: 20 data, information can also be transmitted digitally in the power loop by modulating an FSK (Frequency ··· Shift Keying) signal with two different frequencies corresponding to bits 0 and 1 on the analog signal. - · «*:. ·. logic signaling is separated by using different frequency bands, with the maximum frequency of the analog signal being tens of hertz and digital frequencies of VV.m 25 in the gihertz class.

’*** Useita kenttälaitteita voidaan kytkeä myös rinnan, jolloin kyseisten kenttälaitteiden sanotaan olevan multi-drop -kytkettyjä. Tällöin signalointi suo-·* ’** ritetaan digitaalisesti, ja kullakin kenttälaitteella on yksilöllinen osoite.'*** Several field devices can also be connected in parallel, whereby these field devices are said to be multi-drop. In this case, the signaling is * · ** performed digitally and each field device has a unique address.

Standardiviestijärjesteimää käyttävien kenttälaitteiden HART-infor-•\( 30 maation kytkeminen automaatiojärjestelmään voidaan suorittaa erillisillä lan- .···. goitetuilla multipleksereillä, joiden käytöstä seuraa kuitenkin lisää ristikytken- nän langoitusta. Tämä on kuitenkin monimutkaista ja aiheuttaa kustannuksia, ‘•v lisätilan tarvetta ja hierarkkisia multiplekserirakenteita. Lisäksi langoitettuja HART-multipleksereitä käytettäessä eri virtasilmukoiden hyvää keskinäistä iso-35 laatiota ei voida toteuttaa.HART information for field equipment using a standard messaging system can be accomplished by using separate wired · ···. Multiplexers, which, however, result in additional crosslink wiring. However, this is complicated and requires additional space. In addition, when using wired HART multiplexers, good interconnection between different current loops is not feasible.

2 1186992 118699

Lyhyt selostusShort description

Keksinnön tavoitteena on toteuttaa parannettu tiedonsiirtoelementti, tiedonsiirtojärjestelmä, tukiasema, päätelaite, tiedonsiirtomenetelmä, tietokoneohjelma ja tietokoneohjelman jakeluväline.An object of the invention is to provide an improved communication element, a communication system, a base station, a terminal, a communication method, a computer program and a computer program distribution medium.

5 Tämän saavuttaa tiedonsiirtoelementti HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävää automaatiojärjestelmää varten, joka käsittää ohjaimen, ainakin yhden kenttälaitteen ja ainakin yhden virtasilmukan, joka on tarkoitettu ohjaimen ja kunkin kenttälaitteen välistä sähkövirran kulkua ja tiedonsiirtoa varten. Edelleen automaatiojärjestelmän käsittämä ainakin yksi tiedonsiirtoelementti on 10 kytketty virtasilmukkaan, ja tiedonsiirtoelementti käsittää langattomasti kommunikoivan kommunikaatioyksikön, ja kukin järjestelmään kuuluva HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävä tukiasema ja tiedonsiirtoelementin kommuni-kaatioyksikkö on sovitettu siirtämään tietoa langattomasti tukiaseman ja kommunikaatioyksikön välillä ainakin yhteen suuntaan.This is achieved by a communication element for an automation system using the HART fieldbus protocol, comprising a controller, at least one field device and at least one power loop for conducting and transmitting electrical power between the controller and each field device. Further, the at least one communication element comprised in the automation system is coupled to a power loop, and the communication element comprises a wirelessly communicating communication unit, and each base station using the HART fieldbus protocol and

15 Keksinnön kohteena on myös tiedonsiirtoelementti HART-kenttä väyläprotokollaa käyttävää automaatiojärjestelmää varten, joka käsittää ohjaimen, ainakin yhden kenttälaitteen ja ainakin yhden virtasilmukan, joka on tarkoitettu ohjaimen ja kunkin kenttälaitteen välistä sähkövirran kulkua ja tiedonsiirtoa varten. Automaatiojärjestelmä sisältää ainakin yhden tiedonsiirto-20 elementin, joista kukin on kytketty virtasilmukkaan; ja tiedonsiirtoelementti käsittää silmukkavastaanottimen ottaa vastaan virtasilmukasta ohjaimen ja [;* ‘ kenttälaitteen välisessä tiedonsiirrossa siirrettävää tietoa; ja lähettimen • · : " lähettää virtasilmukasta vastaanotettua tietoa langattomasti.The invention also relates to a communication element HART field for a bus protocol automation system comprising a controller, at least one field device and at least one current loop for transmitting and transmitting electric current between the controller and each field device. The automation system includes at least one communication element 20 each connected to a power loop; and the communication element comprising a loop receiver for receiving information to be transmitted from the power loop in the communication between the controller and the field device; and transmitter • ·: "send wirelessly received information from the power loop.

···:* Keksinnön kohteena on myös tiedonsiirtoelementti HART-kenttä- • · : 25 väyläprotokollaa käyttävää automaatiojärjestelmää varten, joka käsittää ohjai- men, ainakin yhden kenttälaitteen ja ainakin yhden virtasilmukan, joka on tar-koitettu ohjaimen ja kunkin kenttälaitteen välistä sähkövirran kulkua ja tiedonsiirtoa varten. Automaatiojärjestelmä sisältää ainakin yhden tiedonsiirto-elementin, joista kukin on kytketty virtasilmukkaan; ja tiedonsiirtoelementti kä- ,··*. 30 sittää vastaanottimen vastaanottaa langattomasti lähetettyä tietoa; ja silmukka- • · lähettimen syöttää virtasilmukkaan vastaanottimen langattomasti vastaanotta- : ’·* maa tietoa.The invention also relates to a communication element for a HART field automation system using a 25 bus protocol comprising a controller, at least one field device, and at least one current loop for the flow of electric current between the controller and each field device. for data transfer. The automation system includes at least one communication element, each of which is connected to a power loop; and handover element, ·· *. 30 calling the receiver to receive wirelessly transmitted information; and the loop · · transmitter feeds the receiver to the power loop to: • receive the information.

♦ · ·♦ · ·

Keksinnön kohteena on myös tiedonsiirtojärjestelmä HART-kenttä-väyläprotokollaa käyttävää automaatiojärjestelmää varten, joka käsittää ohjai-35 men, ainakin yhden kenttälaitteen ja ainakin yhden virtasilmukan, joka sijaitsee ohjaimen ja kunkin kenttälaitteen välillä. Tiedonsiirtojärjestelmä käsittää aina- 3 118699 kin yhden langattomasti kommunikoivan tukiaseman ja ainakin yhden tiedon-siirtoelementin, joista kukin on kytketty virtasilmukkaan; ainakin yksi tiedonsiir-toelementti käsittää kommunikaatioyksikön olla tiedonsiirrossa tukiaseman kanssa, ja kukin tukiasema ja tiedonsiirtoelementin kommunikaatioyksikkö on 5 sovitettu siirtämään tietoa langattomasti tukiaseman ja kommunikaatioyksikön välillä ainakin yhteen suuntaan.The invention also relates to a communication system for an automation system using a HART fieldbus protocol comprising a controller, at least one field device and at least one power loop located between the controller and each field device. The communication system comprises at least one wireless communication base station and at least one data transmission element, each of which is connected to a power loop; the at least one communication element comprises a communication unit for communicating with the base station, and each base station and communication unit of the communication element 5 are adapted to wirelessly transmit information between the base station and the communication unit.

Keksinnön kohteena on myös tukiasema HART-kenttäväyläproto-koliaa käyttävää automaatiojärjestelmää varten, joka käsittää ohjaimen, ainakin yhden kenttälaitteen ja ainakin yhden virtasilmukan, joka sijaitsee ohjaimen 10 ja kunkin kenttälaitteen välillä. Tukiasema on sovitettu siirtämään tietoa langattomasti ainakin yhteen suuntaan tukiaseman ja ainakin yhden HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävän automaatiojärjestelmään kuuluvan tiedonsiirtoelementin välillä, joista kukin on kytketty virtasilmukkaan.The invention also relates to a base station for a HART fieldbus protocol automation system comprising a controller, at least one field device and at least one power loop located between the controller 10 and each field device. The base station is adapted to wirelessly transmit data in at least one direction between the base station and at least one communication element in the automation system using the HART fieldbus protocol, each of which is coupled to a power loop.

Keksinnön kohteena on myös päätelaite HART-kenttäväyläproto-15 kollaa käyttävää automaatiojärjestelmää varten, joka käsittää ohjaimen, ainakin yhden kenttälaitteen, ainakin yhden virtasilmukan ohjaimen ja kunkin kenttälaitteen välillä. Päätelaite on sovitettu siirtämään tietoa ainakin yhteen suuntaan tukiaseman kanssa, joka on sovitettu siirtämään tietoa tukiaseman ja ainakin yhden HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävän automaatiojärjestelmään 20 kuuluvan tiedonsiirtoelementin välillä, joista kukin on kytketty virtasilmukkaan.The invention also relates to a terminal for an automation system using a HART fieldbus prototype 15, which comprises a controller, at least one field device, at least one current loop controller, and each field device. The terminal is adapted to transmit information in at least one direction with the base station, which is arranged to transfer information between the base station and at least one communication element in the automation system 20 using the HART fieldbus protocol, each of which is connected to a power loop.

Keksinnön kohteena on myös tiedonsiirtomenetelmä HART-kenttä-väyläprotokollaa käyttävää automaatiojärjestelmää varten, joka käsittää ohjai-; '·* men, ainakin yhden kenttälaitteen ja ainakin yhden virtasilmukan, joka on tar- koitettu ohjaimen ja kunkin kenttälaitteen välistä sähkövirran kulkua varten, 25 jossa menetelmässä siirretään tietoa virtasilmukassa. Edelleen menetelmässä ·:· siirretään tietoa langattomasti kunkin tukiaseman ja tiedonsiirtoelementin välillä »ti· ^ :***; ainakin yhteen suuntaan.The invention also relates to a data transmission method for an automation system using a HART fieldbus protocol comprising a controller; A power supply between at least one field device and at least one current loop for transmitting electric current between the controller and each field device, wherein the method comprises transmitting information in the current loop. Further, the method ·: · transmits data wirelessly between each base station and the communication element »ti · ^: ***; at least one way.

··*·· *

Keksinnön kohteena on myös tietokoneohjelma, joka koodaa tieto- ··. koneprosessin siirtää tietoa HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävässä auto- • ·· 30 maatiojärjestelmässä, joka käsittää ohjaimen, ainakin yhden kenttälaitteen ja *':** ainakin yhden virtasilmukan, joka on tarkoitettu ohjaimen ja kunkin kenttälait- ·’*·· teen välistä sähkövirran kulkua varten, ja tietokoneprosessi käsittää: siirretään :’j tietoa virtasilmukassa. Edelleen tietokoneohjelmassa siirretään tietoa langat- (Λ( tomasti kunkin tukiaseman ja tiedonsiirtoelementin välillä ainakin yhteen suun- 35 taan.The invention also relates to a computer program encoding information. a machine process for transmitting data in an HART fieldbus protocol automation system comprising a controller, at least one field device, and * ': ** at least one power loop for passing electrical current between the controller and each field device; , and the computer process comprises: transmitting: 'j information in the power loop. Further, in a computer program, information is transmitted wirelessly between each base station and the communication element in at least one direction.

• · 4 118699• · 4 118699

Keksinnön kohteena on vielä tietokoneohjelman jakeluväline, joka on luettavissa tietojenkäsittelylaitteella ja joka tietokoneohjelma koodaa tieto-koneohjelmakäskyt tiedon siirtämiseksi HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävässä automaatiojärjestelmässä, joka käsittää ohjaimen, ainakin yhden kenttä-5 laitteen ja ainakin yhden virtasilmukan, joka on tarkoitettu ohjaimen ja kunkin kenttälaitteen välistä sähkövirran kulkua ja tiedonsiirtoa varten, ja tietokone-prosessi käsittää: siirretään tietoa virtasilmukassa. Edelleen tietokoneohjelmassa siirretään tietoa iangattomasti kunkin tukiaseman ja tiedonsiirtoelemen-tin välillä ainakin yhteen suuntaan.The invention further relates to a computer program distribution medium readable by a data processing device and encoding computer program instructions for transmitting data in a HART fieldbus protocol automation system comprising a controller, at least one field 5 device and at least one power loop for a controller and for flow and data transfer, and the computer process comprises: transferring data in a power loop. Further, in a computer program, information is transmitted seamlessly between each base station and the communication element in at least one direction.

10 Keksinnön edullisia suoritusmuotoja kuvataan epäitsenäisissä pa tenttivaatimuksissa.Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelmällä saavutetaan useita etuja. Ratkaisu vähentää langoitusta ja yksinkertaistaa uusien kenttä-laitteiden liittämistä automaatiojärjestelmään. HART-tekniikan lisäys jo ole-15 massa olevaan automaatiojärjestelmään on helppoa muuttamatta kenttälait-teita, ohjainta tai ohjaimessa käytettäviä ohjelmia.The method and system of the invention provide several advantages. The solution reduces wiring and simplifies the connection of new field devices to the automation system. Adding HART technology to an existing automation system is easy without changing the field equipment, controller, or software used in the controller.

KuvioluetteloList of figures

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa 20 kuvio 1 esittää HART-kenttäväyläprotokollaa virtasilmukassa, «f* v ; kuvio 2 esittää HART-kenttäväyläprotokollaa hyväksikäyttävää au- **’··· tomaatiojärjestelmää, "*:* kuvio 3 esittää automaatiojärjestelmää, jossa käytetään radioyhte- • yttä tukiaseman ja tiedonsiirtoelementin välillä, IM · 25 kuvio 4 esittää tiedonsiirtoelementin lohkokaaviota, !··’. kuvio 5 esittää tukiaseman lohkokaaviota, • · kuvio 6 esittää systeemin protokollakaaviota, .. kuvio 7 esittää tiedonsiirron optista ratkaisua, ja • · : ** kuvio 8 menetelmän vuokaaviota.The invention will now be described in more detail in connection with preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a HART fieldbus protocol in a current loop, «f * v; Figure 2 illustrates an automation system utilizing the HART fieldbus protocol, "*: * Figure 3 illustrates an automation system utilizing radio communication between a base station and a data transfer element, IM · 25 Figure 4 shows a block diagram of a data transfer element,! ·· ' Fig. 5 is a block diagram of a base station, Fig. 6 is a protocol diagram of a system, Fig. 7 is an optical solution for data transmission, and Fig. 8 is a flow chart of a method.

M* • · • · • · · ./ 30 Suoritusmuotojen kuvaus • * * !···. Esitetty ratkaisu soveltuu automaatiojärjestelmään, jossa sovelle- • · T taan HART-kenttäväyläprotokollaa standardiviestijärjestelmän laitteissa.M * • · • · • · · ./ 30 Description of Embodiments • * *! ···. The solution described is applicable to an automation system where the · · HART fieldbus protocol is applied to standard messaging system devices.

v.: Tarkastellaan aluksi kuvion 1 avulla HART-kenttäväyläprotokollaa virtasilmukassa. Prosessiautomaatiojärjestelmään kuuluvan ohjaimen puolella 35 voi olla sähköisen tehon lähde 100, joka tuottaa tasajännitettä. Virtapiiriin kuu- 5 118699 luu myös vastus ja/tai aktiivinen elementti kuten diodi 102, jonka läpi kulkeva virta toimii kenttälaitteen 150 analogisena signaalina ohjaimelle. Kenttälaite 150 voi sisältää virtalähteen eli virtageneraattorin 152, joka voi muuttaa vir-tasilmukassa 112 kulkevan sähkövirran määrää prosessin tilan mukaan. Pro-5 sessin tilaa voidaan mitata anturilla (ei esitetty kuviossa 1) ja anturin tuottamaa signaalia voidaan muokata muuntimessa 154, joka ohjaa virtalähdettä 152. Muunninta 154 ei kuitenkaan aina tarvita, vaan anturi voi suoraan ohjata virtalähdettä 152. Virtalähteen 152 aiheuttama muutos sähkövirrassa muuttaa vastuksen 102 läpi kulkevan virran määrää, mikä toimii siis analogisena virta-10 viestinä ohjaimelle.v .: Let us first consider Figure 1 with reference to the HART fieldbus protocol in the current loop. On the controller side 35 of the process automation system, there may be an electric power source 100 providing a DC voltage. The circuit also generates a resistor and / or an active element, such as diode 102, through which current flows as an analog signal from field device 150 to the controller. The field device 150 may include a power source, or a current generator 152, which may vary the amount of electric current flowing in the current loop 112 according to the state of the process. The state of the Pro-5 process can be measured by a sensor (not shown in Figure 1) and the signal produced by the sensor can be modified by a converter 154 which controls the power supply 152. However, the converter 154 is not always required. 102, which thus acts as an analog current-10 message to the controller.

HART-tekniikan mukaisesti kenttälaite 150 voi lähettää myös digitaalisen sanoman ohjaimelle siten, että anturin tuottama tilatieto prosessista tai omasta toiminnastaan, parametreistään jne. moduloidaan muuntimella 154 virtasilmukassa 112 kulkevaan sähkövirtaan digitaalista tietoa sisältäväksi 15 FSK-signaaliksi, jonka kaksi eri taajuutta vastaavat bittien 0 ja 1 arvoja. Tämä muunnos ei muuta keskimääräistä sähkövirran voimakkuutta, mutta FSK-sig-naali voidaan erottaa virtasilmukassa 112 kulkevasta tasavirrasta tai matala-taajuisesta sähkövirrasta suuremman taajuutensa avulla. Näin kaistanpäästö-tai ylipäästösuodattimen 104 läpi muuntimelle 106 voi päästä vain digitaalista 20 tietoa kuljettava FSK-signaali. Muuntimelta 106, joka voi toimia demodulaatto- ... rina, digitaalinen signaali saattaa edelleen edetä ohjaimelle.According to HART technology, the field device 150 may also send a digital message to the controller such that the status information generated by the sensor about the process or its own operation, parameters, etc. is modulated by the converter 154 into a current 15 in a current loop 112 with FSK signal containing digital information of two different frequencies. values. This conversion does not change the average electric current, but the FSK signal can be distinguished from the direct current or low frequency electric current in the current loop 112 by its higher frequency. Thus, only the FSK signal carrying digital information 20 can pass through the band pass or high pass filter 104 to the converter 106. From the converter 106, which can act as a demodulator ..., the digital signal may still pass to the controller.

• · · * Kun ohjaimella halutaan ohjata prosessissa olevaa toimilaitetta (ei : *·· esitetty kuviossa 1), joka voi muuttaa prosessin tilaa, voidaan ohjaimelta syöt- ..*·* tää ohjaustietoa muuntimelle 108, joka voi moduloida ohjaustiedon FSK-sig- j,:*: 25 naaliksi. Muunnettu ohjaussignaali syötetään edelleen esimerkiksi kaistan- ·:» suodattimen 110 läpi virtasilmukkaan 112. Suodatinta 110 ei välttämättä aina • •«t ·**’: tarvita. Ohjaussignaali etenee kenttälaitteelle 150, jossa kaistanpäästö- tai yli- ··· päästösuodatin 156 erottaa moduloidun ohjaussignaalin sähkövirrasta. Suo- :·. dattimesta 156 moduloitu ohjaussignaali voi edetä muuntimeen 158, joka de- • ·· 30 moduloi signaalin. Muuntimesta 158 ohjaussignaali etenee toimilaitteeseen V prosessin säätämistä varten.• · · * When the controller wants to control an actuator in the process (not: * ·· shown in Fig. 1) that can change the process state, the controller can input .. * · * control information to converter 108, which can modulate the control information FSK-sig- j,: *: 25 bucks. The converted control signal is further supplied, for example, through the band ·: »filter 110 to the current loop 112. The filter 110 may not always be required. The control signal propagates to the field device 150, where the bandpass or overpass filter 156 separates the modulated control signal from the electric current. English: ·. the control signal modulated from the data 156 may be propagated to the converter 158, which de- ··· 30 modulates the signal. From the converter 158, the control signal propagates to the actuator V for process control.

·· ♦ *·· Ohjaustieto voidaan syöttää muuntimen 108 kautta myös analogi- seksi virtasignaaliksi virtasilmukkaan 112. Tällöin muunnin 158 poimii virtasig-naalin tiedon esimerkiksi samaan tapaan kuin ohjaimen puolellakin tehdään • · i 35 (vastus 102) ja syöttää ohjaustiedon toimilaitteelle prosessin säätämistä varten.·· ♦ * ·· The control data can also be fed through the converter 108 into an analog current signal in the current loop 112. The converter 158 then extracts the current signal information in the same way as the controller side • · i 35 (resistor 102) and supplies the control data to the actuator .

6 1186996118699

Tarkastellaan nyt kuvion 2 avulla HART-kenttäväyläprotokollaa hyväksikäyttävää automaatiojärjestelmää. Tietojenkäsittelylaitteena toimiva ohjain 200 voi käsittää tietokoneen 202, joka voi olla PC tai automaatiojärjestelmän ohjausyksikkö, ja multiplekserin 204, jolla signaaleita haaroitetaan ohjai-5 men 200 ja kenttälaitteiden 206 - 210 välillä. Kunkin kenttälaitteen 206 - 210 ja multiplekserin 204 välillä on virtasilmukka 230 - 234 ja kaksi riviliitintä 216 -226, jotka liittävät kenttälaitteet 206 - 210 multiplekseriin 204. Kenttälaitteet 210 - 214 on kytketty käyttäen multi-drop -kytkentää, josta syystä kenttälaitteiden 210 - 214 välillä ei käytetä analogista virtasignalointia, vaan signalointi 10 suoritetaan digitaalisesti ja kenttälaitteet erotetaan toisistaan osoitteen perusteella. Kenttälaitteet 206 - 208 puolestaan voivat käyttää sekä analogista virtasignalointia että digitaalista FSK-signaalointia. Kenttälaitteet lähettävät ohjaimelle tietoa yleensä vain ohjaimen pyytäessä prosessin tilatietoja. On kuitenkin mahdollista, että kenttälaitteet lähettävät tietoa ilman pyyntöä esimer-15 kiksi aikajakoperiaatteella, jolloin kukin kenttälaite lähettää vuorollaan. Koska tiedon siirtoon tarvitaan yksi tai useampi multiplekseri, langoitus lisääntyy ja tiedonsiirtonopeus hidastuu.Let us now examine, with reference to Fig. 2, an automation system utilizing the HART fieldbus protocol. The controller 200 acting as a data processing device may comprise a computer 202, which may be a PC or an automation system control unit, and a multiplexer 204 for splitting signals between the controller 200 and the field devices 206-210. Between each field device 206-210 and the multiplexer 204 there is a current loop 230-234 and two line terminals 216-226 which connect the field devices 206-210 to the multiplexer 204. The field devices 210-214 are connected using a multi-drop switch, which is why the field devices 210-214 are no analog current signaling is used, but the signaling 10 is performed digitally and the field devices are separated based on the address. The field devices 206-208, in turn, can use both analog current signaling and FSK digital signaling. Field devices usually only send information to the controller when the controller requests process status information. However, it is possible that the field devices transmit information without request, for example-15, on a time-division basis, whereby each field device transmits in turn. Since one or more multiplexers are required for data transmission, the wiring increases and the data transfer rate slows down.

Kuviossa 3 on esitetyn ratkaisun mukainen tiedonsiirtoratkaisu. HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävä automaatiojärjestelmä sisältää ohjai-20 men 300, ainakin yhden kenttälaitteen 206 - 210, ainakin yhden virtasilmukan 230 - 234 ja kunkin kenttälaitteen 206 - 210 välistä sähkövirran kulkua ja tie- * · · [·' * donsiirtoa varten. Automaatiojärjestelmän sisältämä ainakin yksi tiedonsiir- : **· toelementti 302 - 306 on kytketty virtasilmukkaan. Kukin järjestelmään kuuluva HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävä tukiasema 312 ja tiedonsiirtoelementti 25 302 - 306 siirtävät tietoa langattomasi tukiaseman 312 ja virtasilmukkaan 230 mt·:· - 234 liitettyjen kenttälaitteiden 206 - 210 välillä ainakin yhteen suuntaan. Yh- ·**·; den tukiaseman sijaan voidaan käyttää kahta tai useampaa tukiasemaa 312, ··· 314.Figure 3 is a communication solution according to the solution shown. The HART fieldbus protocol automation system includes a controller 300 for at least one field device 206-210, at least one current loop 230-234, and each field device 206-210 for electrical current flow and data transmission. At least one of the communication elements contained in the automation system: ** · the support element 302 - 306 is connected to the power loop. Each base station 312 using the HART fieldbus protocol and the communication element 25 302-306 in the system transmits data between your wireless base station 312 and the field devices 206-210 connected to a 230mB ·: · 234 loop. Yh- · ** ·; instead of a base station two or more base stations 312, ··· 314 can be used.

:·. Tukiasema voi kommunikoida kannettavan päätelaitteen 316 kans- • · · 30 sa, joka on HART-työkalu ja joka on kytketty virtasilmukkaan kenttälaitteiden ’*:** toiminnan monitoroimiseksi ja ohjaamiseksi. Kannettavaa päätelaitetta 316 φ · : *·· voidaan tarvita esimerkiksi huoltotöiden yhteydessä, jolloin voidaan suorittaa laitteen konfigurointi, ohjelmien lataus, ohjelmien päivitys tms. Lisäksi haluttua .·[·, toimilaitetta voidaan tilapäiskäyttää päätelaitteen 316 avulla.·. The base station may communicate with the portable terminal 316, which is a HART tool connected to a power loop to monitor and control the operation of the field devices' *: **. The portable terminal 316 φ ·: * ·· may be needed, for example, during maintenance work to configure the device, download programs, update programs, etc. In addition to the desired · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

• · · " \ 35 Kaikki tukiasemat voivat olla yhtä aikaa toimintatilassa tai ainakin yksi tukiasema voi olla pois toiminnasta tai säästötilassa, jossa sen toiminnot 7 118699 on minimoitu. Säästötilassa oleva tukiasema voi toimia varatukiasemana. Tie-donsiirtoelementti voidaan asettaa toimitilaan virtasilmukan ja tukiaseman välistä tiedonsiirtoa varten, ja tiedonsiirtoelementti voidaan asettaa säästötilaan tiedonsiirron loppuessa. Kukin pois toiminnasta oleva tai säästötilassa oleva 5 tukiasema voidaan ottaa käyttöön, jos toiminnassa ollut ainakin yksi tukiasema vioittuu tai muutoin on kykenemätön huolehtimaan yhteydestä ainakin yhteen kommunikaatioyksikköön, jolloin koko automaatiojärjestelmän toiminnan loppuminen tai häiriintyminen voidaan estää. Sitä, kuinka moneen tiedonsiir-toelementtiin tukiasema voi olla radioyhteydessä, ei periaatteessa rajoita mi-10 kään, mutta käytännössä yksi tukiasema voi huolehtia esimerkiksi jopa tuhansien tiedonsiirtoelementtien kanssa tapahtuvasta kommunikaatiosta.• · · "\ 35 All base stations may be in the on mode at the same time, or at least one base station may be inactive or in idle mode, whereby its operations 7 118699 are minimized. The base station in the standby mode may serve as a standby base station. Each deactivated or dormant 5 base station can be activated if at least one base station is malfunctioning or otherwise is unable to communicate with at least one communication unit, causing the entire automation system to fail or disrupt. The number of communication elements that a base station can communicate with is not, in principle, limited by any one, but in practice, one base station can handle, for example, thousands of data transmissions. communication with the elements.

Kuviossa 4 on esitetty tiedonsiirtoelementin lohkokaavio. Kukin tiedonsiirtoelementti, joka voi korvata standardikokoisen, kiskoasennettavan rivi-liittimen 216 - 226, sisältää teholähteen 400, joka tuottaa tiedonsiirtoelementin 15 tarvitseman sähköisen tehon virtasilmukassa 112 kulkevasta sähkövirrasta. Tiedonsiirtoelementti voi olla samankokoinen ja -muotoinen kuin riviliitin, jolloin se on asennettavissa samaan tilaan kuin riviliitin. Lisäksi kommunikaatioele-mentti sisältää radiotaajuudella langattomasti kommunikoivan kommunikaatio-yksikön 404. Teholähde 400 voi ottaa sähköistä tehoa virtasilmukasta 112 sar-20 jaelementin 406 avulla. Sarjaelementti 406 voi olla vastus, puolijohdekom-a>( ponentti tai passiivisia komponentteja sisältävä piiri, jonka tulo- ja lähtönavat * voidaan kytkeä suodatuspiiriin 408. Suodatuspiirin 408 tarkoituksena on tuot- : '·· taa sähköistä tehoa esimerkiksi tasajännitteenä kommunikaatioyksikköön 404.Fig. 4 is a block diagram of a communication element. Each communication element, which can replace the standard-sized, rail-mounted row connector 216-226, includes a power supply 400 that provides the required power to the communication element 15 from the electric current flowing in the current loop 112. The data transfer element may be the same size and shape as the terminal block, whereby it can be installed in the same space as the terminal block. In addition, the communication element includes a radio unit for communicating wirelessly with the radio unit 404. The power source 400 may draw electrical power from the current loop 112 by means of a serial element 406. The serial element 406 may be a resistor, a semiconductor circuit (a component or a circuit containing passive components) whose input and output terminals * may be connected to a filtering circuit 408. The purpose of the filtering circuit 408 is to provide electrical power, for example, dc voltage to communication unit 404.

Kommunikaatioyksikkö 404 sisältää sarjaelementin 410 virtasilmuk-25 kaan kytkeytymistä varten. Sarjaelementti 410 voi olla vastus, puolijohdekom-*:· ponentti tai passiivisia komponentteja sisältävä piiri. Kommunikaatioyksikkö • Mt .***. voidaan jakaa neljään toiminnalliseen osaan, joita ovat: silmukkavastaanotin 412 signaalin vastaanottamiseksi virtasilmukassa tapahtuvasta ohjaimen ja :·, kenttälaitteen välisestä tiedonsiirrosta, silmukkalähetin 414 signaalin lähettä- • ·· 30 miseksi virtasilmukassa tapahtuvaan ohjaimen ja kenttälaitteen väliseen tie-**;*' donsiirtoon, radiotaajuusvastaanotin 416 radiotaajuisena säteilynä lähetetyn j*'·· signaalin vastaanottamiseksi langattomasti tukiasemalta ja radiotaajuuslähetin 418 virtasilmukasta vastaanotetun tiedon lähettämiseksi langattomasti radio-t.\a taajuisena säteilynä tukiasemalle. Silmukkavastaanotin 412 voi vastaanottaa "*a*\ 35 virtasilmukasta analogista virtasignaalia tai digitaalista tietoa kuljettavaa FSK- signaalia. Silmukkalähetin 414 puolestaan voi lähettää tukiasemalta radiotaa- 8 118699 juudella langattomasti vastaanottamaansa tietoa virtasilmukkaan analogisena virtasignaalina tai digitaalista tietoa kuljettavana FSK-signaalina.The communication unit 404 includes a serial element 410 for switching on the current loop 25. The serial element 410 may be a resistor, a semiconductor - *: · component or a circuit containing passive components. Communication Unit • Mt. ***. can be divided into four functional parts, which are: a loop receiver 412 for receiving a signal in a power loop from the controller and: ·, a field transmitter 414 for transmitting a signal to a power loop between the controller and the field device; 416 for receiving wirelessly a transmitted radio frequency signal from a base station, and a radio frequency transmitter 418 for wirelessly transmitting information received from a power loop, to radio base station. The loop receiver 412 can receive an "* a * \ 35 FSK signal carrying an analog power signal or a digital data stream. The loop transmitter 414, in turn, can send radio information received from the base station via radio frequency 8118699 as an analog power signal or digital data signal F.

Silmukkavastaanotin 412 ja silmukkalähetin 414 voivat olla kytketty sarjaelementin 410 tulo-ja lähtönapoihin tiedon siirtämiseksi virtasilmukkaan 5 tai virtasilmukasta. Silmukkavastaanotin 412 voi sisältää vahvistimen ja demo-dulaattorin (ei esitetty kuviossa 4), ja silmukkalähetin 414 voi sisältää modulaattorin ja vahvistimen (ei esitetty kuviossa 4). Lisäksi kommunikaatioyksikkö voi sisältää tietojenkäsittelylaitteena toimivan signaalinkäsittely-yksikön 420, joka voi muuttaa signaalien modulaatiota ja koodausta ja jossa voi olla pusku-10 rimuistia tiedonsiirron helpottamiseksi. Lisäksi signaalinkäsittely-yksikkö 420 voi sisältää näyttökomponentin (ledi, nestekidenäyttö tms.) 422 käyttäjää varten ja painikkeen 424, joka ei kaikissa sovellusmuodoissa ole välttämätön, langattoman tiedonsiirron aktivoimiseksi tai deaktivoimiseksi. Signaalinkäsittely-yksikkö 420 voi myös asettaa tiedonsiirtoelementin toimitilaan virtasilmukan ja 15 tukiaseman välistä tiedonsiirtoa varten ja asettaa tiedonsiirtoelementin säästö-tilaan tiedonsiirron loppuessa.The loop receiver 412 and loop transmitter 414 may be coupled to the input and output terminals of the serial element 410 for transmitting data to or from the current loop 5. The loop receiver 412 may include an amplifier and a demodulator (not shown in Figure 4), and the loop transmitter 414 may include a modulator and an amplifier (not shown in Figure 4). In addition, the communication unit may include a signal processing unit 420 serving as a data processing device, which may alter signal modulation and coding and may have a butt-10 memory for facilitating data transmission. In addition, the signal processing unit 420 may include a display component (LED, liquid crystal display, etc.) 422 for the user and a button 424, which is not necessary in all embodiments, to activate or deactivate wireless communication. The signal processing unit 420 may also place the communication element in the operating state for communication between the power loop and the base station 15 and set the communication element in the save state at the end of the communication.

Kaikkia neljää osaa ei kommunikaatioyksikössä 404 välttämättä tarvita, vaan osina voivat olla esimerkiksi silmukkavastaanotin 412 signaalin vastaanottamiseksi virtasilmukasta ja radiotaajuuslähetin 418 virtasilmukasta vas-20 taanotetun tiedon lähettämiseksi langattomasti radiotaajuisena säteilynä tukiasemalle. Vaihtoehtoisesti osina voivat olla myös radiotaajuusvastaanotin V*: 416 radiotaajuisen signaalin vastaanottamiseksi tukiasemalta ja silmukkalähe- ·* : *** tin 414 signaalin lähettämiseksi virtasilmukkaan.Not all four parts are necessarily needed in the communication unit 404, but may include, for example, a loop receiver 412 for receiving a signal from a power loop and a radio frequency transmitter 418 for transmitting wirelessly received radio frequency radiation to a base station. Alternatively, the components may also be a radio frequency receiver V *: 416 for receiving a radio frequency signal from a base station and a loop transmitter 414 for transmitting a signal to the power loop.

...*·* Erillistä sarjaelementtiä 406, 410 teholähdettä ja kommunikaatioyk- : 25 sikköä varten ei välttämättä tarvita, vaan yhteisen sarjaelementin 410 navoista ··· voidaan ottaa sähköinen teho (katkoviivalla piirretty suodatin 408B) ja virtasil- «•t· mukassa kulkeva tieto samoin kuin yhteisen sarjaelementin kautta voidaan syöttää tietoa siirrettäväksi virtasilmukassa. Tiedonsiirtoelementti käsittää siis ··, ainakin yhden sarjaelementin, joilla kullakin tiedonsiirtoelementti on kytketty • ·« 30 virtasilmukkaan sähköisen tehon tuottamista ja lähetys- ja vastaanottotoimin-'*:** taa varten. Lähetys- ja vastaanottaminen voivat olla yhtäaikaisia tai eriaikaisia • *·. sähköisen tehon tuottamisen kanssa. Tiedonsiirtoelementti voi puolestaan olla kytkettynä virtasilmukan 112 johtimien välille eli standardiviestiin nähden rin-nalle kuviossa 4 esitetyn sarjaan kytkennän sijaan.... * · * Separate serial element 406, 410 for power supply and communication unit: Not required for 25 units, but for common serial element 410 poles ··· electrical power (dashed line filter 408B) and power bridges the data, as well as the common serial element, can be input for transmission in the current loop. The communication element thus comprises ··, at least one serial element with each communication element connected to · · 30 power loops for generating electrical power and transmitting and receiving - '*: **. Sending and receiving may be simultaneous or different • * ·. with electric power generation. The communication element, in turn, may be coupled between the conductors of the current loop 112, i.e., in line with the standard message, in a row instead of being connected in series.

***! 35 Kuvio 5 esittää tukiaseman lohkokaaviota. Tukiasema voidaan si joittaa esimerkiksi ristikytkentätilassa koteloon. Tukiasema voi sisältää teho- 118699 θ lähteen 500, signaalinkäsittely-yksikön 502, liittymän 504 kannettavaa päätettä varten, sarjaliikenneliittymän 506, langallisen liittymän 508, langattoman liittymän 510, radiolähettimen 512, radiovastaanottimen 514 ja käyttöliittymän 516. Teholähde 500 voi olla kytketty tasasähkölähteeseen, kuten akkuun tai paris-5 toon tai yleiseen sähköverkkoon ja teholähde tuottaa kullekin tukiaseman komponentille tarvittavan sähköisen tehon. Teholähde 500 voi tuottaa reguloi-tua tasajännitettä.***! FIG. 5 is a block diagram of a base station. For example, the base station may be located in a housing in a crossover mode. The base station may include a power source 118699 θ 500, a signal processing unit 502, a interface 504 for a portable terminal, a serial interface 506, a wired interface 508, a wireless interface 510, a radio transmitter 512, a radio receiver 514, and a user interface 516. or par-5 or to a public power supply and the power supply provides the required electrical power for each base station component. The power supply 500 can provide a regulated DC voltage.

Signaalinkäsittely-yksikkö 502 voi sisältää prosessorin ja muistia signaalikäsittely- ja tiedonsiirto-operaatioiden suorittamiseksi. Tukiasema voi 10 kommunikoida liittymän 504 kautta kannettavan päätteen kanssa, joka on HART-työkalu ja joka on kytketty virtasilmukkaan kenttälaitteiden toiminnan monitoroimiseksi ja ohjaamiseksi.Signal processing unit 502 may include a processor and memory for performing signal processing and communication operations. The base station 10 can communicate via interface 504 with a portable terminal, which is a HART tool and is connected to a power loop to monitor and control the operation of field devices.

Tukiasema voi sarjaliikenneliittymän 506, kuten RS-485 kautta olla yhteydessä automaatiojärjestelmän ohjaimeen (kuvioissa 2 ja 3 viitenumerot 15 200 ja 300) tai johonkin muuhun järjestelmään. Tukiasema voi sarjaliikenneliittymän lisäksi tai sijaan olla yhteydessä ohjaimeen tai muuhun järjestelmään langallisesti myös liittymän 508 kautta, jollaisia ovat esimerkiksi kenttäväylä-, Ethernet-, IP- (Internet Protocol) ja LAN-verkko (Local Area Network). Langaton yhteys ohjaimeen tai muuhun järjestelmään voidaan puolestaan toteuttaa 20 liittymän 510 kautta, käyttäen esimerkiksi PCMCIA-korttia (Personal Computer Memory Card International Association). Tällöin langaton liittymä voi perustua V : esimerkiksi GSM- (Global System for Mobile communication), 3G (Third Gen- : *·· eration of wireless communication), 4G, GPRS- (General Packet Radio Ser- „*:* vice) tai WLAN- (Wireless LAN) radioyhteyteen.The base station may communicate via a serial communication interface 506, such as RS-485, with an automation system controller (reference numerals 15,200 and 300 in Figures 2 and 3) or other system. In addition to or instead of the serial communication interface, the base station may also be wired to the controller or other system via interface 508, such as fieldbus, Ethernet, IP (Internet Protocol) and LAN (Local Area Network). The wireless connection to the controller or other system, in turn, can be implemented through 20 interfaces 510, for example using a PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). In this case, the wireless connection may be based on V: e.g. GSM (Global System for Mobile communication), 3G (Third Gen-: * ·· eration of wireless communication), 4G, GPRS (General Packet Radio Ser- *: * vice) or WLAN (Wireless LAN) radio connection.

25 Kukin järjestelmään kuuluva HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävä ’·· tukiasema kommunikoi langattomasi tiedonsiirtoelementin kanssa ainakin yh- Φ·Ι* .**·. teen suuntaan. Tätä varten tukiasema sisältää radiotaajuuslähettimen 512 ja/tai radiotaajuusvastaanottimen 514.Each of the system's base stations using the HART fieldbus protocol communicates with your wireless communication element at least y · Ι *. ** ·. in the direction of tea. To this end, the base station includes a radio frequency transmitter 512 and / or a radio frequency receiver 514.

:·, Jos tukiasema sisältää radiotaajuuslähettimen 512 mutta ei radio- *... 30 taajuusvastaanotinta, tukiasema voi välittää tietoa siirrettäväksi tiedonsiir- • **:'* toelementillä virtasilmukan kautta kenttälaitteelle tai ohjaimelle. Tällöin välitetty • *·· tieto voi olla esimerkiksi toimilaitteen ohjausdataa, jolla voidaan pyrkiä muut- tamaan prosessin tilaa. Vaihtoehtoisesti ohjaimelle voidaan välittää tietoa esi-Λ merkiksi kannettavan päätelaitteen kautta.: ·, If the base station includes a radio frequency transmitter 512 but no radio * ... 30 frequency receivers, the base station may transmit information to be transmitted by a data transmission • **: '* control element via a power loop to the field device or controller. In this case, the transmitted * * ·· data may be, for example, actuator control data which may be used to change the state of the process. Alternatively, information may be transmitted to the controller via, for example, a portable terminal.

* *. 35 Jos tukiasema sisältää radiotaajuusvastaanottimen 514 mutta ei ra- diotaajuuslähetintä, tukiasema voi ottaa vastaan tiedonsiirtoelementin lähettä- 10 118699 mää tietoa, joka on peräisin virtasilmukasta. Virtasilmukasta välitetty tieto voi olla kenttälaitteen ohjaimelle tarkoittamaa prosessin tilaa kuvaavaa tietoa tai tieto voi olla ohjaimen kenttälaitteelle tarkoittamaa tietoa. Tieto voi olla myös kenttälaitteen omaa tilaa ja/tai statusta indikoivaa dataa. Tukiasema voi välittää 5 vastaanottamansa tiedon ohjaimelle. Tällöin kenttälaite voi siirtää tietoa tie-donsiirtoelementin ja tukiaseman välityksellä ohjaimelle tai ohjain voi diagnosoida, miten hyvin virtasilmukassa lähetetty tieto siirtyy tiedonsiirtoelementille asti.* *. 35 If the base station includes a radio frequency receiver 514 but no radio frequency transmitter, the base station may receive the amount of information transmitted by the data transmission element originating from the power loop. The information transmitted from the power loop may be process state information intended for the field device controller, or the information may be for the field device controller. The information may also be data indicating the status and / or status of the field device. The base station can forward 5 received information to the controller. In this case, the field device can transmit data through the communication element and the base station to the controller or the controller can diagnose how well the information transmitted in the power loop is transmitted to the communication element.

Jos tukiasema sisältää radiotaajuusvastaanottimen 514 mutta ei ra-10 diotaajuuslähetintä, tukiasema voi ottaa vastaan tiedonsiirtoelementin lähettämää tietoa, joka on peräisin virtasilmukasta. Virtasilmukasta välitetty tieto voi olla kenttälaitteen ohjaimelle tarkoittamaa prosessin tilaa kuvaavaa tietoa tai tieto voi olla ohjaimen kenttälaitteelle tarkoittamaa tietoa. Tukiasema voi välittää vastaanottamansa tiedon ohjaimelle. Tällöin kenttälaite voi siirtää tietoa 15 tiedonsiirtoelementin ja tukiaseman välityksellä ohjaimelle tai ohjain voi diagnosoida, miten hyvin virtasilmukassa lähetetty tieto siirtyy tiedonsiirtoelementille asti.If the base station includes a radio frequency receiver 514 but not a radio frequency transmitter 51, the base station may receive information transmitted by the data transmission element originating from the power loop. The information transmitted from the power loop may be process state information intended for the field device controller, or the information may be for the field device controller. The base station can forward the received information to the controller. Here, the field device may transmit data via the communication element 15 and the base station to the controller, or the controller may diagnose how well the information transmitted in the power loop is transmitted to the communication element.

Jos tukiasema sisältää sekä radiotaajuuslähettimen että radiotaajuusvastaanottimen, edellä kuvatut toiminnot ovat mahdollisia. Radiotaajuuslä-20 hetin 512 ja radiotaajuusvastaanotin 514 voidaan sijoittaa fyysisesti erilleen muista tukiaseman osista erityisesti silloin, kun tiedonsiirtoelementit sijaitsevat :*:: sähkömagneettiselta säteilyltä suojatussa tilassa, esimerkiksi kaapissa. Kukin : ’·· tiedonsiirtoelementti voi sijaita omassa suojatussa tilassaan tai joukko tiedon- siirtoelementtejä voi sijaita yhteisessä suojatussa tilassa. Tällöin radiotaajuus-25 lähetin 512 ja radiotaajuusvastaanotin 514 sijoitetaan kunkin suojatun tilan si-··· sään kommunikaation mahdollistamiseksi. Fyysisesti erillään olevat radiotaa-If the base station includes both a radio frequency transmitter and a radio frequency receiver, the functions described above are possible. The radio frequency transponder 512 and the radio frequency receiver 514 may be physically separated from other parts of the base station, especially when the communication elements are located in a space protected from electromagnetic radiation, for example a cabinet. Each: '·· communication element may be in its own secure state or a plurality of communication elements may be in a common secure state. The radio frequency 25 transmitter 512 and the radio frequency receiver 514 are then positioned within each protected state to allow communication. Physically separated radio frequency

• •M• • M

***** juuslähetin ja radiotaajuusvastaanotin voidaan toiminnallisesti kytkeä tukiase maan kaapelilla. Suojatussa tilassa voidaan radiosignaalin siirtämiseen käyttää :·„ radiosäteilyä vuotavaa kaapelia, joka toimii lähetys- ja vastaanottoantennina.***** The hair transmitter and radio frequency receiver can be functionally connected by a base cable. In shielded mode, the following can be used to transmit the radio signal: · Radio cable leaking as a transmit and receive antenna.

[.*.' 30 Signaalinkäsittely-yksikkö 502 voi asettaa tukiaseman toimitilaan vir- **;·* tasilmukan ja tukiaseman välistä tiedonsiirtoa varten ja signaalinkäsittely- j**.· yksikkö 502 voi asettaa tukiaseman tiedonsiirron loppuessa säästötilaan, jossa tukiaseman toiminnot on minimoitu energian kulutuksen minimoimiseksi.[. *. ' 30 Signal processing unit 502 may set the base station to operate for power transmission between the loop and base station and signal processing unit. * At the end of communication, base unit 502 may place the base station in a power save mode whereby the base station functions are minimized.

.Λ, Edellä esitetyn mukaisesti tiedonsiirtojärjestely käsittää ainakin yh- **[! 35 den radiotaajuudella langattomasti kommunikoivan tukiaseman. Ainakin yksi tiedonsiirtoelementti käsittää kommunikaatioyksikön ja teholähteen. Kommuni- 11 118699 kaatioyksikkö kommunikoi tukiaseman kanssa radiotaajuudella langattomasi. Teholähde tuottaa tiedonsiirtoelementin tarvitseman sähköisen tehon virtasil-mukassa kulkevasta sähkövirrasta. Kukin tukiasema ja tiedonsiirtoelementti kommunikaatioyksikön avulla siirtävät tietoa langattomasi tukiaseman ja vir-5 tasilmukan välillä ainakin yhteen suuntaan..Λ, As stated above, the data transmission arrangement comprises at least one **! 35 denotes a base station for wireless communication. The at least one communication element comprises a communication unit and a power supply. The Communications Unit 11 118699 communicates with the base station on the radio frequency of your wireless device. The power supply provides the electrical power required by the communication element from the current flowing through the current loop. Each base station and communication element by means of a communication unit transmits information between your wireless base station and the power loop in at least one direction.

Kuvio 6 esittää OSI-protokollamallia (Open Standards Interconnect) kenttälaitteen ja tukiaseman toiminnallisista kerroksista. Kenttälaite sisältää fyysisessä kerroksessa 600 toiminnot lähettää ja vastaanottaa tietoa virtasil-mukasta eli tämä kerros toimii fyysisenä HART-liittymänä. Fyysisessä kerrok-10 sessa 606 on toiminnot lähettää tukiasemalle ja vastaanottaa tukiasemalta. Konversiokerroksessa 602 voidaan vastaanotetun tai lähetettävän signaalin kehystystä ja koodausta muuttaa. Puskurikerroksessa 604 voidaan vastaanotettu tai lähetettävä tieto tallentaa tiedonsiirron ajoittamiseksi oikein. Reititys-kerroksessa 608 huolehditaan vastaanotetun tiedon saamisesta oikeilta tie-15 donsiirtoelementeiltä osoitteen perusteella tai huolehditaan lähetettävän tiedon osoittamisesta oikeille tiedonsiirtoelementeille. Istuntokerroksessa 610 määritetään tila, jossa tiedonsiirtoelementti on. Tila voi olla toimintatila, jossa tiedonsiirtoelementti ottaa vastaan tietoa, lähettää tietoa tai käsittelee tietoa, tai tila voi olla säästötila, jossa ei radiotaajuista lähetystä eikä vastaanottoa suoriteta. 20 Nämä kaksi kerrospinoa yhdistää applikaatiokerros 612, joka voi siirtää tietoa radiotaajuisesta kommunikaatiosta kerroksessa 606 virtasilmukan v : kanssa käytävään kommunikaatioon kerroksessa 600 tai virtasilmukan kanssa ·· • *·· käytävästä kommunikaatiosta kerroksessa 600 radiotaajuiseen kommunikaati- *:* oon kerroksessa 606.Figure 6 illustrates an OSI (Open Standards Interconnect) protocol model of functional layers of a field device and a base station. The field device includes functions on the physical layer 600 to send and receive information about the current loop, i.e. this layer acts as a physical HART interface. Physical layer 606 has functions for transmitting to and receiving from a base station. In the conversion layer 602, the framing and encoding of the received or transmitted signal can be changed. In the buffer layer 604, the received or transmitted information may be stored to properly schedule the communication. The routing layer 608 takes care of receiving the received information from the correct communication elements based on the address, or of assigning the information to be transmitted to the correct communication elements. Session layer 610 determines the state in which the communication element is. The state may be an operating state in which the communication element receives, transmits, or processes data, or it may be an economy mode in which neither radio frequency transmission nor reception is performed. The two layer stacks are joined by the application layer 612, which can transfer information from radio frequency communication on layer 606 to power loop communication v on layer 600 or on power link communication on layer 600 to radio frequency communication on layer 606.

···· : 25 Tukiasema käsittää tiedonsiirtoelementtiä vastaavat OSI-protokoI- ··. lamallin toiminnot. Fyysisessä kerroksessa 614 ovat toiminnot lähettää tiedon- • · · · .···. siirtoelementille ja vastaanottaa tiedonsiirtoelementiltä. Fyysisessä kerrok sessa 620 ovat toiminnot esimerkiksi lähettää kannettavalle HART-päätelait-.., teelle ja vastaanottaa kannettavalta HART-päätelaitteelta eli tämä toimii käyt- 30 täjän fyysisenä HART-liittymänä. Reitityskerroksessa 616 vastaanotetun tai • · *·;·* lähetettävän tiedon osoittamisesta huolehditaan halutulla tavalla. Istuntoker- roksessa 618 määritetään tila, jossa tukiasema on. Tila voi olla toimintatila, :***: jossa tukiasema ottaa vastaan tietoa, lähettää tietoa tai käsittelee tietoa, tai tila ··· Λ voi olla säästötila, jossa ei radiotaajuista lähetystä eikä vastaanottoa suoriteta.····: 25 The base station comprises OSI protocols corresponding to the communication element. lamella functions. Physical layer 614 has functions for transmitting information • · · ·. ···. and receives from the communication element. Physical layer 620 includes, for example, functions for sending to and receiving from a portable HART terminal, i.e., acting as a physical HART interface to the user. In the routing layer 616, information is received or transmitted to be transmitted as desired. At session layer 618, the state in which the base station is located is determined. The mode can be an operating mode: ***: where the base station receives, transmits, or processes information, or the mode ··· Λ can be a standby mode in which neither radio frequency transmission nor reception is performed.

***\ 35 Konversiokerroksessa 622 voidaan vastaanotetun tai lähetettävän signaalin modulaatiota ja koodausta muuttaa. Puskurikerroksessa 624 voidaan vastaan- 12 118699 otetun tai lähetettävän signaalin tieto tallentaa tiedonsiirron ajoittamiseksi oikein.*** \ 35 In conversion layer 622, modulation and encoding of the received or transmitted signal may be changed. In the buffer layer 624, the information of the received or transmitted signal can be stored to properly schedule data transmission.

Nämä kaksi kerrospinoa yhdistää applikaatiokerros 626, joka voi siirtää tietoa radiotaajuisesta kommunikaatiosta kerroksessa 614 liitäntäpinon 5 628 kautta ohjaimelle tai fyysisen kerroksen 620 kautta jollekin muulle päätteelle. Applikaatiokerros 626 voi siirtää tietoa myös liitäntäpinosta 628 tai fyysisestä kerroksesta 620 vastaanotettua tietoa radiotaajuiseen kommunikaatioon kerroksessa 614. Lisäksi applikaatiokerros 626 voi siirtää tietoa käyttöliittymä-kerrokseen 630, joka esittää haluttua tietoa käyttäjälle.The two layer stacks are connected by the application layer 626, which can transmit information on radio frequency communication on the layer 614 via the interface stack 5 628 to the controller or the physical layer 620 to some other terminal. Application layer 626 may also transfer information received from interface stack 628 or physical layer 620 to radio frequency communication on layer 614. Additionally, application layer 626 may transfer information to user interface layer 630, which displays desired information to the user.

10 Kuvio 7 esittää tiedonsiirron optista ratkaisua. Radiotaajuisen sätei lyn sijaan voi sähkömagneettista säteilyä hyväksi käyttävä tiedonsiirto perustua myös optiseen säteilyyn, jonka kaistaksi voidaan määritellä alue 40 nm - 1 mm. Usein kuitenkin käytetään ihmissilmälle näkyvää valoa tai infrapunasätei-lyä. Tukiaseman 312, 314 lähetin 512 ja/tai vastaanotin 514 voi(vat) toimia op-15 tisesti, ja samoin tiedonsiirtoelementin 302 - 306 lähetin 418 ja/tai vastaanotin 416 voi(vat) toimia optisesti. Sekä tukiaseman että tiedonsiirtoelementin optinen lähetin ja vastaanotin ovat yhteydessä signaalinkäsittely-yksikköön. Näin tukiasema ja tiedonsiirtoelementti voivat lähettää ja vastaanottaa tietoa lan-gattomasti käyttäen optista säteilyä. Optinen lähetin voi olla ledi (Light Emitting 20 diode), laser, hehkulankalamppu, purkauslamppu tms. Optinen vastaanotin voi puolestaan olla esimerkiksi puolijohdedetektori, joka muuntaa optisen signaalin v : sähköiseksi.Figure 7 shows an optical solution for communication. Instead of radio frequency radiation, the transmission of information utilizing electromagnetic radiation may also be based on optical radiation in the band of 40 nm to 1 mm. However, light or infrared radiation visible to the human eye is often used. The transmitter 512 and / or receiver 514 of the base station 312, 314 may operate optically, and likewise the transmitter 418 and / or receiver 416 of the communication element 302-306 may operate optically. The optical transmitter and receiver of both the base station and the communication element are in communication with the signal processing unit. In this way, the base station and the communication element can transmit and receive data wirelessly using optical radiation. The optical transmitter may be an LED (Light Emitting 20 diode), a laser, a filament lamp, a discharge lamp, etc. The optical receiver may, for example, be a semiconductor detector, which converts the optical signal into v: electrical.

·· • *·· Sähkömagneettisen säteilyn sijaan voidaan tiedonsiirto suorittaa akustisesti. Tällöin optisen lähettimen 418, 512 sijaan voidaan käyttää akus- • ·*: 25 tista lähetintä ja optisen vastaanottimen 416, 514 sijaan voidaan käyttää akus- • · * · .:· tista vastaanotinta.·· • * ·· Instead of electromagnetic radiation, communication can be performed acoustically. In this case, instead of the optical transmitter 418, 512, an acoustic transmitter may be used instead of an optical receiver 416, 514 instead of an optical receiver 416, 514.

**

• »M• »M

.***. Tietojenkäsittelylaite voi olla prosessori ohjelmistoineen, mutta myös erillisistä logiikkakomponenteista rakennettu piiri tai yksi tai useampi asiakas-kohtainen integroitu piiri (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC) on \.Γ 30 mahdollinen.. ***. The data processing device may be a processor with software, but it is also possible to have a circuit built from separate logic components or one or more application-specific integrated circuits (ASICs).

• φ *·;** Tarkastellaan vielä esitettyä ratkaisua kuviossa 8 olevan vuokaavion avulla, joka kuvaa tiedonsiirtomenetelmää HART-kenttäväyläprotokollaa käyt-tävää automaatiojärjestelmää varten. Automaatiojärjestelmä sisältää ohjaimen, # φ φ .·. ainakin yhden kenttälaitteen, ainakin yhden virtasilmukan ohjaimen ja kunkin ***'| 35 kenttälaitteen välistä sähkövirran kulkua varten. Askeleessa 700 siirretään tie- * * toa virtasilmukassa. Askeleessa 702 tiedonsiirtoelementti lataa sähköä vir- 13 118699 tasilmukasta. Tämä voi tapahtua yhtä aikaa tiedonsiirron kanssa tai silloin, kun tiedonsiirtoa ei suoriteta. Jos kyseessä on HART-viesti, kuten lohkossa 704 tarkistetaan, siirrytään askeleeseen 706, jossa siirretään tietoa langattomasi kunkin tukiaseman ja tiedonsiirtoelementin välillä ainakin yhteen suuntaan. Jos 5 HART-viestin siirtotoiminta ei ole aktiivinen, jatketaan toimintaa askeleissa 700 ja 702.8, a flowchart of Fig. 8 illustrating a communication method for an automation system using the HART fieldbus protocol. The automation system includes a driver, # φ φ. ·. at least one field device, at least one current loop controller, and each *** '| 35 for electric current flow between field devices. In step 700, information is * * transmitted in the current loop. In step 702, the communication element charges electricity from the current loop. This may occur at the same time as the data transfer or when no data transfer is performed. In the case of a HART message, as checked in block 704, proceed to step 706 where data is transmitted between each wireless access point and the communication element in at least one direction. If the 5 HART message transfer operation is inactive, steps 700 and 702 continue.

Kuviossa 8 esitetty menetelmä voidaan toteuttaa logiikkapiiriratkai-suna tai tietokoneohjelmana. Tietokoneohjelma voidaan sijoittaa tietokoneohjelman jakeluvälineelle sen jakelua varten. Tietokoneohjelman jakeluväline on 10 luettavissa tietojenkäsittelylaitteella ja se koodaa tietokoneohjelmakäskyt siirtää tietoa HART-kenttäväyläprotokollaa käyttävässä automaatiojärjestelmässä, joka käsittää ohjaimen, ainakin yhden kenttälaitteen, ainakin yhden virtasilmu-kan ohjaimen ja kunkin kenttälaitteen välistä sähkövirran kulkua varten.The method shown in Figure 8 can be implemented as a logic circuit solution or as a computer program. The computer program may be placed on a computer program distribution medium for distribution. The computer program distribution means is readable by a data processing device and encodes computer program instructions for transmitting data in a HART fieldbus protocol automation system comprising a controller, at least one field device, at least one current loop controller, and an electric current flow between each field device.

Jakeluväline voi olla sinänsä tunnettu ratkaisu tietokoneohjelman ja-15 kelemiseksi, esimerkiksi tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva media, oh-jelmantallennusmedia, tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva muisti, tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva ohjelmiston jakelupakkaus, tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva signaali, tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva tietoliikennesignaali ja tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva komp-20 ressoitu ohjelmistopakkaus.The distribution medium may be a solution known per se for the computer program and-15, e.g. software packaging.

Tukiaseman ja tiedonsiirtoelementtien välinen tiedonsiirto voidaan «·· ' v : suorittaa halutulla radiotaajuudella, joka voi olla esimerkiksi UHF-alue (Ultra • · : 1·· High Frequency) siihen kuitenkaan rajoittumatta. Tiedonsiirtonopeus voi olla ..1{1 kilobiteistä megabitteihin tarpeen mukaan. Modulaationa puolestaan voidaan : 25 käyttää kuhunkin sovellukseen sopivana pidettyä modulaatiota. Radiotaajuisen ··· säteilyn kuuluvuus voi olla jopa yli 100 m eikä näköyhteyttä välttämättä tarvita.The data transmission between the base station and the communication elements may be carried out at a desired radio frequency, such as, but not limited to, the UHF range (Ultra •: 1 ·· High Frequency). The data rate can be ..1 {1 kilobits to megabits as needed. Modulation, in turn, can: 25 use modulation deemed suitable for each application. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Radio spectrum can be up to 100 m away and may not require line of sight.

··· .·1·. Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.···. · 1 ·. While the invention has been described above with reference to the examples in the accompanying drawings, it is clear that the invention is not limited thereto but can be modified in many ways within the scope of the appended claims.

• ·· ·· * 1 • · • · · • · • • ·· • · 1 • « • · ··· • « • · 1 • · · • · ·• ·· ·· * 1 • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·