專利名稱：自動化技術(shù)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動化技術(shù)設(shè)備，其中多個在空間上分離的功能單元借助于共同的傳輸協(xié)議相互通信。根據(jù)功能單元的自動化技術(shù)功能，這些功能單元作為現(xiàn)場設(shè)備或操作設(shè)備出現(xiàn)。
背景技術(shù)：
在測量技術(shù)、控制技術(shù)和調(diào)節(jié)技術(shù)中，長久以來通常通過兩線線路(Zweitdrahtleitung)來對現(xiàn)場設(shè)備饋電，并從該現(xiàn)場設(shè)備向顯示設(shè)備和/或調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)備傳輸測量值或從調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)備向現(xiàn)場設(shè)備傳輸調(diào)節(jié)值。其中，將每個測量值或調(diào)節(jié)值轉(zhuǎn)換為按比例的直流電流，其與饋電直流電流相疊加，其中表現(xiàn)測量值或調(diào)節(jié)值的直流電流可以是饋電直流電流的數(shù)倍。因此，通常將現(xiàn)場設(shè)備的饋電電流需求設(shè)置為大約4mA，并且將測量值或調(diào)節(jié)值的動態(tài)范圍映射到0到16mA之間的電流，使得可以采用已知的4...20mA電流回路。
新型現(xiàn)場設(shè)備的特征除此之外還在于通用的、盡可能與相應(yīng)過程匹配的特性。為此，與單向直流電傳輸路徑并行地設(shè)置可雙向運行的交流電傳輸路徑，通過該交流電傳輸路徑在到現(xiàn)場設(shè)備的方向上傳輸參數(shù)數(shù)據(jù)，并從現(xiàn)場設(shè)備方向傳輸測量值和狀態(tài)數(shù)據(jù)。參數(shù)數(shù)據(jù)和測量值以及狀態(tài)數(shù)據(jù)被調(diào)制為交流電壓，優(yōu)選通過頻率調(diào)制。
在過程控制技術(shù)中，通常在所謂的現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)根據(jù)預(yù)定的安全條件現(xiàn)場設(shè)置和連接作為測量組件、調(diào)節(jié)組件和顯示組件的現(xiàn)場設(shè)備。這些現(xiàn)場設(shè)備為了相互傳輸數(shù)據(jù)而具有模擬和數(shù)字接口。其中，數(shù)據(jù)傳輸通過設(shè)置在維護(hù)區(qū)域中的電源的饋電線路進(jìn)行。為了遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程診斷這些現(xiàn)場設(shè)備，在所謂的維護(hù)區(qū)域中還設(shè)置有操作設(shè)備，通常對維護(hù)區(qū)域的安全性測定提出很少的要求。
通過借助于FSK(頻移鍵控)調(diào)制疊加已知的20mA電流回路來實現(xiàn)維護(hù)區(qū)域中的操作設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。其中，以框架方式(rahmenweise)模擬地傳輸對應(yīng)于二值狀態(tài)“0”和“1”的兩個頻率。
FSK信號的邊界條件(Rahmenbedingung)和調(diào)制類型描述在1990年6月20日的“HART Physical Layer Specification Revision7.1-Final”(Rosemount Dokument Nr.D8900097Revision B)中。
為了按照HART協(xié)議實施FSK接口，特別為此目的實施的ASIC、如例如SMAR公司的HT2012是市場上常見和常用的。這些專用電路的缺點在于無法改變的固定功能范圍，以及由此導(dǎo)致的缺乏與變化的要求相匹配的靈活性。
已知的新型自動化技術(shù)設(shè)備通常具有處理單元、所謂的微控制器，其中微控制器被用于根據(jù)所涉及的功能單元的自動化技術(shù)任務(wù)按照指定處理數(shù)據(jù)。
尋求在自動化技術(shù)設(shè)備的處理單元的控制中按照HART協(xié)議映射(abbilden)FSK接口的功能，而其中不影響所涉及的功能單元的自動化技術(shù)任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題具體是提供一種自動化技術(shù)設(shè)備，具有用于借助已知的微控制器將數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換為FSK信號的裝置。
按照本發(fā)明，該技術(shù)問題用權(quán)利要求1的特征解決。本發(fā)明的優(yōu)選結(jié)構(gòu)在從屬權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明從具有處理單元的自動化技術(shù)設(shè)備出發(fā)，其中為處理單元分配至少一個用于保存指令和數(shù)據(jù)的存儲單元。該處理單元在發(fā)送端與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器連接，其中數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器后面連接有濾波器。
從通信線路出發(fā)，所述自動化技術(shù)設(shè)備具有鏈?zhǔn)诫娐?，其中鏈?zhǔn)诫娐钒ㄓ糜谧R別線路信號的過零的裝置、用于確定線路信號的兩個連續(xù)過零之間的時間的裝置、用于分析線路信號的兩個連續(xù)過零之間的時間的裝置、用于根據(jù)所確定的線路信號的兩個連續(xù)過零之間的時間而輸出所接收的數(shù)據(jù)比特流的裝置。
為了從經(jīng)過頻移鍵控的線路信號中重構(gòu)所發(fā)送的數(shù)據(jù)比特流，檢測線路信號的過零，并測量兩個連續(xù)過零之間的時間。由兩個連續(xù)過零之間的時間距離，為過去的半波識別特征頻率，并輸出相應(yīng)的比特值。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，用于確定線路信號的兩個連續(xù)過零之間的時間的裝置、用于分析線路信號的兩個連續(xù)過零之間的時間的裝置、用于根據(jù)所確定的線路信號的兩個連續(xù)過零之間的時間而輸出所接收的數(shù)據(jù)比特流的裝置彼此同步。由此，兩個連續(xù)過零之間由線路信號中的干擾引起的容差被補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，同步被從所識別的過零中導(dǎo)出。由此實現(xiàn)了容差補(bǔ)償與受干擾的線路信號的動態(tài)匹配。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，在用于識別線路信號的過零的裝置前面連接有濾波器。由此，從線路信號中消除干擾信號。


下面借助實施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。為此所需的附圖示出圖1示出自動化技術(shù)設(shè)備的原理圖，圖2示出將FSK信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)比特流的示意圖。
具體實施例方式
在圖1中以理解本發(fā)明所需的程度示出自動化技術(shù)設(shè)備100。自動化技術(shù)設(shè)備100通過通信線路200與基本上同類型的自動化技術(shù)設(shè)備100’連接。通信線路200是雙向設(shè)置的。從自動化設(shè)備100發(fā)送的信息被自動化設(shè)備100’接收，反之亦然。因此下面只參照詳細(xì)示出的自動化技術(shù)設(shè)備100。
自動化技術(shù)設(shè)備100的核心部分是控制器110，其至少與存儲器150和給出時鐘的元件-下面為簡單起見稱為時鐘發(fā)生器120-連接。但是，通常，時鐘發(fā)生器120的部分已經(jīng)實施在控制器110中。
控制器110具有用于連接數(shù)據(jù)匯點130和數(shù)據(jù)源140的接頭。
可以設(shè)置用于將物理量轉(zhuǎn)換為電氣量的傳感器作為數(shù)據(jù)源140，其中傳感器是可配置和/或可參數(shù)化的。其中，配置和/或參數(shù)化是數(shù)據(jù)匯點130。
在一個可選實施方式中，數(shù)據(jù)匯點130可以是將電氣量轉(zhuǎn)換為物理量的執(zhí)行器，其特性可被診斷。于是，為此設(shè)置的診斷裝置是數(shù)據(jù)源140。
在另一實施方式中，自動化技術(shù)設(shè)備100可以是用于與其它自動化技術(shù)設(shè)備100’雙向通信的上級設(shè)備的組成部分。在該實施方式中，上級設(shè)備既是數(shù)據(jù)源140又是數(shù)據(jù)匯點130。
在另一實施方式中，自動化技術(shù)設(shè)備100可以被構(gòu)成為所謂的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。在該實施方式中，上級設(shè)備通過第二通信系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)源140和數(shù)據(jù)匯點130。
但是，為了執(zhí)行本發(fā)明，在缺少數(shù)據(jù)匯點130時存在數(shù)據(jù)源140就足夠了。
此外，控制器110與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器160連接，其中數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器后面連接有濾波器170。濾波器170的輸出端與通信線路200連接。此外，通信線路200引至控制器110的輸入端點，通過該輸入端點接收通信線路200上的線路信號201。
從通信線路200出發(fā)，自動化技術(shù)設(shè)備在接收端具有解調(diào)裝置180。圖2在對相同的裝置使用相同附圖標(biāo)記的情況下以示意圖示出解調(diào)裝置180。
解調(diào)裝置180包括鏈?zhǔn)诫娐罚渲墟準(zhǔn)诫娐钒ㄓ糜谧R別線路信號201的過零的過零檢測器182、用于確定線路信號201的兩個連續(xù)過零之間的時間的時間測量器183、用于分析線路信號201的兩個連續(xù)過零之間的時間的判決器184、用于根據(jù)所確定的線路信號201的兩個連續(xù)過零之間的時間而輸出所接收的數(shù)據(jù)比特流的輸出級185。
為了從經(jīng)過頻移鍵控的線路信號201中重構(gòu)所發(fā)送的數(shù)據(jù)比特流，檢測線路信號201的過零，并測量兩個連續(xù)過零之間的時間。由兩個連續(xù)過零之間的時間距離，為過去的半波識別特征頻率，并輸出相應(yīng)的比特值。
在頻移鍵控的線路信號201中，將來自第一頻率的半個周期和第二頻率的半個周期的平均值定義為測量時間。只要在測量時間內(nèi)檢測到線路信號201的另一過零，就輸出相應(yīng)的比特值。如果在測量時間內(nèi)沒有檢測到線路信號201的另一過零，則輸出相應(yīng)的相反的(inverse)比特值。
在本發(fā)明的另一實施方式中，過零檢測器182、時間測量器183和判決器184彼此同步，并與同步線路186相互連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，從所識別的過零中導(dǎo)出同步。為此，同步線路186從過零檢測器182引出。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，過零檢測器182前面連接有濾波器181。由此，從線路信號中去除干擾信號。
附圖標(biāo)記100，100’自動化技術(shù)設(shè)備110 控制器120 時鐘發(fā)生器130 數(shù)據(jù)匯點140 數(shù)據(jù)源150 存儲器160 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器170 濾波器180 解調(diào)裝置181 濾波器182 過零檢測器
183 時間測量器184 判決器185 輸出級186 同步線路200 通信線路201 FSK信號
權(quán)利要求
1.一種自動化技術(shù)設(shè)備，其中多個在空間上分離的功能單元借助共同的傳輸協(xié)議相互通信，所述設(shè)備具有微控制器，其中為所述微控制器分配至少一個時鐘發(fā)生器和存儲單元，并且所述微控制器至少與用于容納所接收的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)匯點連接，并且為所述自動化技術(shù)設(shè)備輸入經(jīng)過頻移鍵控的線路信號，其特征在于，在通信線路(200)與處理單元(110)之間連接鏈?zhǔn)诫娐?，其中所述鏈?zhǔn)诫娐钒?用于識別所述線路信號(201)的過零的裝置(182)；-用于確定所述線路信號(201)的兩個連續(xù)過零之間的時間的裝置(183)；-用于分析所述線路信號(201)的兩個連續(xù)過零之間的時間的裝置(184)；-用于根據(jù)所確定的線路信號(201)的兩個連續(xù)過零之間的時間而輸出所接收的數(shù)據(jù)比特流的裝置(185)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化技術(shù)設(shè)備，其特征在于，所述用于確定所述線路信號(201)的兩個連續(xù)過零之間的時間的裝置(183)、用于分析所述線路信號(201)的兩個連續(xù)過零之間的時間的裝置(184)、用于根據(jù)所確定的線路信號(201)的兩個連續(xù)過零之間的時間而輸出所接收的數(shù)據(jù)比特流的裝置(185)彼此同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化技術(shù)設(shè)備，其特征在于，所述同步從所識別的過零中導(dǎo)出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化技術(shù)設(shè)備，其特征在于，在所述用于識別所述線路信號(201)的過零的裝置(182)前面連接有濾波器(181)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動化技術(shù)設(shè)備(100，100’)，其中多個在空間上分離的功能單元借助共同的傳輸協(xié)議相互通信。該設(shè)備具有微控制器(110)，其中為微控制器分配至少一個時鐘發(fā)生器(120)和存儲單元(150)，并且微控制器至少與用于輸出待發(fā)送的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)源(140)連接。
文檔編號G05B19/00GK1933469SQ20061015391
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者?？啤た死咨? 安德烈斯·施特爾特, 拉爾夫·謝弗 申請人:Abb專利有限公司