專利名稱：自動(dòng)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(dòng)化技術(shù)設(shè)備，其中多個(gè)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(dòng)化技術(shù)功能，這些功能單元作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或操作設(shè)備出現(xiàn)。
背景技術(shù)：
在測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)和調(diào)節(jié)技術(shù)中，長(zhǎng)久以來(lái)通常通過(guò)兩線線路(Zweitdrahtleitung)來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備饋電，并從該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向顯示設(shè)備和/或調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)備傳輸測(cè)量值或從調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)備向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳輸調(diào)節(jié)值。其中，將每個(gè)測(cè)量值或調(diào)節(jié)值轉(zhuǎn)換為按比例的直流電，其與饋入直流電相疊加，其中表現(xiàn)測(cè)量值或調(diào)節(jié)值的直流電可以是饋入直流電的數(shù)倍。因此，通常將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的饋入電流需求設(shè)置為大約4mA，并且將測(cè)量值或調(diào)節(jié)值的動(dòng)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(chǎng)設(shè)備的特征除此之外還在于通用的、盡可能與相應(yīng)過(guò)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(yùn)行的交流電傳輸路徑，通過(guò)該交流電傳輸路徑向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳輸參數(shù)化數(shù)據(jù)，并從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備方向傳輸測(cè)量值和狀態(tài)數(shù)據(jù)。參數(shù)化數(shù)據(jù)和測(cè)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(guò)頻率調(diào)制。
在過(guò)程控制技術(shù)中，通常在所謂的現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)根據(jù)預(yù)定的安全條件現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置和連接作為測(cè)量組件、調(diào)節(jié)組件和顯示組件的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。這些現(xiàn)場(chǎng)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(guò)設(shè)置在維護(hù)區(qū)域中的電源的饋電導(dǎo)線進(jìn)行。為了遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程診斷這些現(xiàn)場(chǎng)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(duì)維護(hù)區(qū)域的安全性測(cè)定提出很少的要求。
通過(guò)借助于FSK(頻移鍵控)調(diào)制疊加已知的20mA電流回路來(lái)實(shí)現(xiàn)維護(hù)區(qū)域中的操作設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)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(duì)應(yīng)于二值狀態(tài)“0”和“1”的兩個(gè)頻率。
FSK信號(hào)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(shí)施FSK接口，特別為此目的實(shí)施的ASIC、如例如SMAR公司的HT2012是市場(chǎng)上常見(jiàn)和常用的。這些專用電路的缺點(diǎn)在于無(wú)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(dòng)化技術(shù)設(shè)備通常具有處理單元、所謂的微控制器，其中微控制器根據(jù)所涉及的功能單元的自動(dòng)化技術(shù)任務(wù)被用于按照指定處理數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是在自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備的處理單元的控制中構(gòu)造按照HART協(xié)議的FSK接口的功能，而不會(huì)干擾所涉及的功能單元的自動(dòng)化技術(shù)任務(wù)。
按照本發(fā)明，該技術(shù)問(wèn)題用權(quán)利要求1的特征解決。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明從微控制器出發(fā)，其中為該微控制器分配至少一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器和用于存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元。該微控制器至少與用于輸出待發(fā)送數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)源連接，并且與用于容納所接收的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)匯點(diǎn)(Datensenke)連接。
為微控制器分配用于將待發(fā)送數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率調(diào)制的線路信號(hào)(Leitungssignal)的采樣值序列的第一程序。此外，還為微控制器分配用于識(shí)別頻率調(diào)制的線路信號(hào)并將其順序轉(zhuǎn)換為所接收的數(shù)據(jù)比特流的第二程序。第一和第二程序可調(diào)用地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。此外，可以交替地執(zhí)行第一和第二程序。
將在數(shù)據(jù)源中所提供的待發(fā)送數(shù)據(jù)比特流量化地讀入微控制器中。根據(jù)每個(gè)待發(fā)送比特的邏輯值，輸出第一或第二頻率的連續(xù)采樣值序列。其中，第一頻率代表邏輯0，第二頻率代表邏輯1。
為此，可以將所述連續(xù)采樣值存放在被可調(diào)用地存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元中的表中。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，在發(fā)送側(cè)，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與所述微控制器連接，其中數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器后面連接有濾波器。由此，連續(xù)的掃描值被轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)制的線路信號(hào)的封閉時(shí)間特性曲線。
在接收方向上，頻率調(diào)制的線路信號(hào)經(jīng)由可以是微處理器組成部分的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器被接入微控制器，并被量化地讀入。所讀入的線路信號(hào)包括一系列在時(shí)間光柵中交替連續(xù)的第一頻率序列和第二頻率序列。其中，第一頻率代表邏輯0，第二頻率代表邏輯1。從所接收的線路信號(hào)的時(shí)間特性曲線中，為每個(gè)時(shí)間光柵段(Zeitrasterfeld)確定所傳輸?shù)南鄳?yīng)比特值，并輸出給數(shù)據(jù)匯點(diǎn)。
有利地，通過(guò)在實(shí)施協(xié)議功能的組件中產(chǎn)生和識(shí)別線路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備與傳輸協(xié)議的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展之間的靈活匹配。因此，接口的功能范圍可以與需求以及變化的要求靈活地匹配。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，可以分別通過(guò)中斷請(qǐng)求來(lái)啟動(dòng)第一和第二程序的執(zhí)行。有利地，由此去除了第一程序的處理和第二程序的處理之間的耦合。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，中斷請(qǐng)求是時(shí)間控制的。有利地，由此使微控制器去掉了沒(méi)有結(jié)果的程序步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，中斷請(qǐng)求是周期性的。


下面借助實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。
圖1以理解本發(fā)明所需的程度原理性示出自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備100。
具體實(shí)施例方式
自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備100通過(guò)通信線路200與基本上同類型的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備100’連接。通信線路200是雙向設(shè)置的。由自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備100所發(fā)送的信息被自動(dòng)化技術(shù)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(dòng)化技術(shù)設(shè)備100。
自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備100的核心部分是控制器110，其至少與存儲(chǔ)器150和給出時(shí)鐘的元件-下面為簡(jiǎn)單起見(jiàn)稱為時(shí)鐘發(fā)生器120-連接。但是，通常，時(shí)鐘發(fā)生器120的部分已經(jīng)實(shí)施在控制器110中。
控制器110具有用于連接數(shù)據(jù)匯點(diǎn)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(diǎn)130。
在一個(gè)可選實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)匯點(diǎn)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(shí)施方式中，自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備100可以是用于與其它自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備100’雙向通信的上級(jí)設(shè)備的組成部分。在該實(shí)施方式中，上級(jí)設(shè)備既是數(shù)據(jù)源140又是數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130。
在另一實(shí)施方式中，自動(dòng)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(shí)施方式中，上級(jí)設(shè)備通過(guò)第二通信系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)源140和數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130。
但是，為了執(zhí)行本發(fā)明，在缺少數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130時(shí)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(diǎn)，通過(guò)該輸入端點(diǎn)接收通信線路200上的線路信號(hào)。
為控制器110分配用于將待發(fā)送的數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率調(diào)制的線路信號(hào)的采樣值序列的第一程序。此外，還為控制器110分配用于識(shí)別頻率調(diào)制的線路信號(hào)并將其順序轉(zhuǎn)換為所接收的數(shù)據(jù)比特流的第二程序。第一和第二程序可調(diào)用地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器150中。第一和第二程序可交替執(zhí)行。
在數(shù)據(jù)源140中所提供的待發(fā)送數(shù)據(jù)比特流被量化地讀入控制器110。根據(jù)每個(gè)待發(fā)送比特的邏輯值，輸出連續(xù)的第一或第二頻率采樣值的序列。其中，第一頻率代表邏輯0，第二頻率代表邏輯1。
為此，可以將所述連續(xù)的掃描值存放在可調(diào)用地存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器150中的表中。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，在發(fā)送側(cè)，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器160與控制器110連接，其中數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器后面連接有濾波器170。由此，連續(xù)的采樣值被轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)制的線路信號(hào)的封閉時(shí)間特性曲線，并輸出到通信線路200上。
在接收方向上，頻率調(diào)制的線路信號(hào)被通信線路200接入到控制器100上，并被量化地讀入。所讀入的線路信號(hào)包括一系列在時(shí)間光柵中交替連續(xù)的第一頻率和第二頻率序列。其中，第一頻率代表邏輯0，第二頻率代表邏輯1。從所接收的線路信號(hào)的時(shí)間特性曲線中，為每個(gè)時(shí)間光柵段確定相應(yīng)的傳輸比特值，并被輸出給數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130。
有利地，通過(guò)在實(shí)施協(xié)議功能的組件中產(chǎn)生和識(shí)別線路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備與傳輸協(xié)議的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展之間的靈活匹配。由此，接口的功能范圍可以與需求以及變化的要求靈活地匹配。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，第一和第二程序的執(zhí)行可以分別通過(guò)中斷請(qǐng)求來(lái)啟動(dòng)。有利地，由此去除了第一程序的處理和第二程序的處理之間的耦合。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，中斷請(qǐng)求是時(shí)間控制的。為此，可以以非常簡(jiǎn)單的方式設(shè)置本身遞歸啟動(dòng)的計(jì)時(shí)器。這樣的計(jì)時(shí)器通常已經(jīng)是控制器110的集成組件。有利地，由此使微控制器去掉了沒(méi)有結(jié)果的程序步驟。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，中斷請(qǐng)求是周期性的。為此，可以以非常簡(jiǎn)單的方式設(shè)置本身遞歸啟動(dòng)并觸發(fā)中斷請(qǐng)求的計(jì)時(shí)器。這樣的計(jì)時(shí)器通常已經(jīng)是控制器110的集成組件。
附圖標(biāo)記100，100’自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備110控制器120時(shí)鐘發(fā)生器130數(shù)據(jù)匯點(diǎn)140數(shù)據(jù)源150存儲(chǔ)器160數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器170濾波器200通信線路
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，其中多個(gè)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，所述自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備具有微控制器，其中為所述微控制器分配至少一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器和存儲(chǔ)單元，并且所述微控制器至少與用于輸出待發(fā)送數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)源連接，并且與用于容納所接收的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)匯點(diǎn)連接，其特征在于，-為所述微控制器分配用于將待發(fā)送數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率調(diào)制的線路信號(hào)的采樣值序列的第一程序，并且所述第一程序被存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中，-為所述微控制器分配用于識(shí)別頻率調(diào)制的線路信號(hào)并將其順序轉(zhuǎn)換為所接收的數(shù)據(jù)比特流的第二程序，并且所述第二程序被存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中，并且-可以交替地執(zhí)行所述第一和第二程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，其特征在于，所述第一和第二程序的執(zhí)行可以分別通過(guò)中斷請(qǐng)求來(lái)啟動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，其特征在于，所述中斷請(qǐng)求是時(shí)間控制的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，其特征在于，所述中斷請(qǐng)求是周期性的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，其中多個(gè)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)，為微控制器分配至少一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器(120)和存儲(chǔ)單元(150)。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，并且與用于容納所接收的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)匯點(diǎn)(130)連接。在存儲(chǔ)單元(150)中存儲(chǔ)了用于將待發(fā)送的數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率調(diào)制的線路信號(hào)的采樣值序列的第一程序，以及用于識(shí)別頻率調(diào)制的線路信號(hào)并將其順序轉(zhuǎn)換為所接收的數(shù)據(jù)比特流的第二程序，并分配給微控制器(110)?？梢越惶娴貓?zhí)行第一和第二程序。
文檔編號(hào)G06F1/00GK1925487SQ200610115190
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者?？啤た死咨? 安德烈斯·施特爾特, 拉爾夫·舍費(fèi)爾 申請(qǐng)人:Abb專利有限公司