本發(fā)明涉及現(xiàn)場(chǎng)裝置(fielddevice)的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及連接至現(xiàn)場(chǎng)總線的填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置、流量測(cè)量裝置、用于監(jiān)控信號(hào)的方法、程序單元以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)：
當(dāng)可視化或分析現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)時(shí)，可視化和/或分析裝置連接至現(xiàn)場(chǎng)總線。這些裝置也可以被稱為診斷工具并且可以在現(xiàn)場(chǎng)裝置在其測(cè)量環(huán)境中第一次被激活時(shí)被使用，或者可用于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。對(duì)于每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線段，可能必須使用單獨(dú)的診斷工具(每個(gè)診斷工具需要用于連接至現(xiàn)場(chǎng)總線段的額外的接口)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
期望提供現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)的物理層(現(xiàn)場(chǎng)總線)參數(shù)的容易執(zhí)行且靈活的診斷。本發(fā)明提供了填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置、流量測(cè)量裝置、方法、程序單元以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在下面的描述中陳述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。應(yīng)理解的是，以下關(guān)于填充級(jí)測(cè)量裝置描述的特征也可以在壓力測(cè)量裝置中、在流量測(cè)量裝置中或者作為該方法中的方法步驟、程序單元以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，反之亦然。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種連接至現(xiàn)場(chǎng)總線的填充級(jí)測(cè)量裝置，其中，該填充級(jí)測(cè)量裝置包括處理單元，該處理單元被適配為監(jiān)控被設(shè)計(jì)為從填充級(jí)測(cè)量裝置發(fā)送至連接到現(xiàn)場(chǎng)總線的其它填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置、外部分析系統(tǒng)或流量測(cè)量裝置或者由填充級(jí)測(cè)量裝置從所述其它填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置或外部分析系統(tǒng)接收的信號(hào)。此外，該處理單元適配為確定該信號(hào)的一個(gè)或更多個(gè)物理層參數(shù)。換言之，現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)能夠在填充級(jí)測(cè)量裝置內(nèi)被監(jiān)控并且能夠仍在該填充級(jí)測(cè)量裝置內(nèi)通過(guò)確定該信號(hào)的一個(gè)或更多個(gè)物理層參數(shù)來(lái)被分析。無(wú)需外部的診斷工具。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，一個(gè)或更多個(gè)物理層參數(shù)從包括施加于總線的電壓、信號(hào)的幅度、信號(hào)的形式、信號(hào)的噪聲的幅度以及產(chǎn)生噪聲的信號(hào)的頻率的組中被選擇出。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，填充級(jí)測(cè)量裝置還包括用于存儲(chǔ)信號(hào)和/或一個(gè)或更多個(gè)物理層參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，該填充級(jí)測(cè)量裝置還包括：用于在信號(hào)被存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中之前使該信號(hào)數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，處理單元還適配為識(shí)別已經(jīng)將信號(hào)發(fā)送至填充級(jí)測(cè)量裝置的所述其它填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置或外部分析系統(tǒng)。換言之，填充級(jí)測(cè)量裝置能確定從所述其它填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置或外部分析系統(tǒng)發(fā)送的現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)的物理層參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，該填充級(jí)測(cè)量裝置還包括長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，物理層參數(shù)在已經(jīng)被確定后被存儲(chǔ)在其中。長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)的一部分或者與該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，該填充級(jí)測(cè)量裝置還適配為在用戶請(qǐng)求時(shí)將所確定的一個(gè)或更多個(gè)物理層參數(shù)經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送至該用戶。換言之，該填充級(jí)測(cè)量裝置確定物理層參數(shù)，并且需要關(guān)于該物理層參數(shù)的信息的用戶可以請(qǐng)求該填充級(jí)測(cè)量裝置來(lái)發(fā)送該參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，該填充級(jí)測(cè)量裝置還包括：指示和調(diào)整模塊，其適配為可視化所確定的一個(gè)或更多個(gè)物理層參數(shù)。這種指示和調(diào)整模塊可連接至填充級(jí)測(cè)量裝置的接口并且可包括顯示信息(諸如，物理層參數(shù))的顯示器并且也包括用于裝置參數(shù)化的用戶接口。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，該填充級(jí)測(cè)量裝置進(jìn)一步包括：接口適配器，其適配為將該填充級(jí)測(cè)量裝置連接至外部計(jì)算機(jī)并且適配為將所確定的一個(gè)或更多個(gè)物理層參數(shù)發(fā)送至外部計(jì)算機(jī)。因此，物理層參數(shù)可以不必經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)總線被發(fā)送至用戶，而是可以(可選地或附加地)(經(jīng)由該指示和調(diào)整模塊)在該填充級(jí)測(cè)量裝置處或者在連接至該填充級(jí)測(cè)量裝置的計(jì)算機(jī)上被可視化。在后者的情況下，物理層參數(shù)可利用裝置類型管理工具(DTM)來(lái)被可視化。因此，即使在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)不能正常工作的情況下，物理層參數(shù)仍能被可視化。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，該填充級(jí)測(cè)量裝置還適配為基于一個(gè)或更多個(gè)物理層參數(shù)的分析來(lái)產(chǎn)生并且發(fā)送關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)裝置的狀態(tài)的狀態(tài)報(bào)告。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，該填充級(jí)測(cè)量裝置適配為執(zhí)行信號(hào)的噪聲的快速傅里葉變換，以便識(shí)別產(chǎn)生噪聲的信號(hào)的頻率。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，現(xiàn)場(chǎng)總線使用profibus協(xié)議、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議和HART協(xié)議中的一個(gè)來(lái)作為數(shù)據(jù)發(fā)送協(xié)議。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種連接至現(xiàn)場(chǎng)總線的壓力測(cè)量裝置，其包括在以上和以下描述的處理單元。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種連接至現(xiàn)場(chǎng)總線的流量測(cè)量裝置，其包括在以上和以下描述的處理單元。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種通過(guò)填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置或流量測(cè)量裝置來(lái)監(jiān)控信號(hào)的方法，其中，該信號(hào)被設(shè)計(jì)為從填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置或流量測(cè)量裝置發(fā)送到連接至現(xiàn)場(chǎng)總線的所述其它填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置或外部分析系統(tǒng)或者由填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置或流量測(cè)量裝置從填充級(jí)測(cè)量裝置、所述其它填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置、外部分析系統(tǒng)或流量測(cè)量裝置接收。在此方法中，通過(guò)該填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置或流量測(cè)量裝置來(lái)執(zhí)行信號(hào)的監(jiān)控并且通過(guò)該填充級(jí)測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝置或流量測(cè)量裝置來(lái)確定該信號(hào)的一個(gè)或更多個(gè)物理層參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種程序單元，其中在通過(guò)填充級(jí)處理裝置、壓力測(cè)量裝置或流量測(cè)量裝置的處理器來(lái)執(zhí)行時(shí)，命令處理器執(zhí)行以上和以下描述的方法步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，程序單元被存儲(chǔ)在其上，其中，該程序單元在通過(guò)填充級(jí)處理裝置、壓力測(cè)量裝置或流量測(cè)量裝置的處理器來(lái)執(zhí)行時(shí)，命令處理器執(zhí)行以上和以下描述的方法步驟。可被看作是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的要點(diǎn)的是：可以無(wú)需外部診斷工具而是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝置，即，壓力測(cè)量裝置、流量測(cè)量裝置或填充級(jí)測(cè)量裝置，來(lái)執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)總線診斷。此外，已經(jīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝置被確定的物理層參數(shù)能夠經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送至外部用戶，并且能夠通過(guò)連接至現(xiàn)場(chǎng)裝置的指示和調(diào)整模塊被可視化，以及也能夠通過(guò)連接至現(xiàn)場(chǎng)裝置的接口的計(jì)算機(jī)來(lái)被可視化和分析。根據(jù)下文中所描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得明顯。下面將參照下列附圖來(lái)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。附圖說(shuō)明圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的與計(jì)算機(jī)連接的現(xiàn)場(chǎng)裝置。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的方法的流程圖。圖4示出了信號(hào)和根據(jù)本發(fā)明的示例所確定的信號(hào)的對(duì)應(yīng)的物理層參數(shù)。具體實(shí)施方式圖中的示例是示意性的。在不同的圖中，類似的或相同的元件被設(shè)置有相同的附圖標(biāo)記。圖1示出了諸如填充級(jí)測(cè)量裝置100、壓力測(cè)量裝置203或流量測(cè)量裝置206的現(xiàn)場(chǎng)裝置。該裝置包括外殼101，該外殼包括用于將該裝置連接至現(xiàn)場(chǎng)總線205的接口105。此外，用于將該裝置連接至外部計(jì)算機(jī)112的第二接口111可以被設(shè)置。另外，用于將該裝置連接至指示和調(diào)整模塊110的第三接口113可以被設(shè)置在外殼中?，F(xiàn)場(chǎng)裝置100、203、206包括適配為使現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器103。該轉(zhuǎn)換器103經(jīng)由連接120連接至微處理器102和/或連接至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器104、106(圖1中未示出)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可包括短期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部104和長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部106?？蛇x地，可設(shè)置兩個(gè)分開(kāi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置104、106或者僅一個(gè)長(zhǎng)期存儲(chǔ)器。微處理器102經(jīng)由線121、122被連接至兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部104、106。第三接口和第二接口分別經(jīng)由連接線125和126連接至處理器102。處理器102被編程，以執(zhí)行以上和以下描述的方法步驟。因此，輸入和輸出的總線信號(hào)可被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器104和/或長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器106中。然后，處理器102分析所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，根據(jù)需要識(shí)別數(shù)據(jù)源(即，將對(duì)應(yīng)信號(hào)發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)裝置100、203、206的現(xiàn)場(chǎng)裝置)，并且計(jì)算診斷所需的現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)的物理層參數(shù)。然后，所確定的物理層參數(shù)可被存儲(chǔ)在長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器106中并且可經(jīng)由DTM工具被可視化和/或被讀出。此外，物理層參數(shù)可通過(guò)經(jīng)由第三接口113連接至現(xiàn)場(chǎng)裝置的指示和調(diào)整模塊110來(lái)被顯示。另外，例如，在用戶的請(qǐng)求下，物理層參數(shù)可以經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)總線205發(fā)送至另一現(xiàn)場(chǎng)裝置。應(yīng)當(dāng)注意的是，為了資產(chǎn)管理的進(jìn)一步分析，現(xiàn)場(chǎng)裝置100、203、206的或者已發(fā)送信號(hào)的外部現(xiàn)場(chǎng)裝置的各種狀態(tài)可以被發(fā)送至外部分析系統(tǒng)204(參見(jiàn)圖2)。應(yīng)當(dāng)注意的是，為了將本發(fā)明實(shí)現(xiàn)為填充級(jí)測(cè)量裝置，可以使用現(xiàn)有的微控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及存儲(chǔ)介質(zhì)。因此，在目前已知的裝置中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明時(shí)，可不必進(jìn)行大范圍的硬件變化。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要附加的第一診斷工具并且不必使用將診斷工具連接至現(xiàn)場(chǎng)總線的附加現(xiàn)場(chǎng)總線接口。因此，可減少用于診斷目的的硬件。此外，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線段具有由各自的現(xiàn)場(chǎng)總線段的現(xiàn)場(chǎng)裝置自動(dòng)提供的現(xiàn)場(chǎng)總線診斷功能。通過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)的物理層參數(shù)，可以檢測(cè)諸如填充級(jí)測(cè)量裝置等現(xiàn)場(chǎng)總線裝置或例如接口、配電設(shè)備或插頭等無(wú)源器件的狀態(tài)的連續(xù)變化，諸如電接口接觸的持續(xù)腐蝕。這些變化然后經(jīng)由對(duì)應(yīng)狀態(tài)信號(hào)的發(fā)送而引起連接至現(xiàn)場(chǎng)總線的外部分析或控制單元204的注意。如果填充級(jí)測(cè)量裝置的狀態(tài)變化通過(guò)分析填充級(jí)測(cè)量裝置內(nèi)的所確定的物理層參數(shù)而被檢測(cè)到填充級(jí)，則這些狀態(tài)信號(hào)可由填充級(jí)測(cè)量裝置自發(fā)地發(fā)送。在信號(hào)噪聲的快速傅里葉變換分析的幫助下，可識(shí)別引起噪聲的信號(hào)的頻率。通過(guò)這樣做，用戶可識(shí)別諸如位于填充級(jí)測(cè)量裝置附近的電動(dòng)機(jī)的特定的變頻器的噪聲源。圖2示出了現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)200，該系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)總線205和連接至現(xiàn)場(chǎng)總線205例如三個(gè)填充級(jí)測(cè)量裝置100、201、202(諸如，填充級(jí)雷達(dá))、壓力測(cè)量裝置203、流量測(cè)量裝置206以及外部分析單元204的幾個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的方法的流程圖。在步驟301中，在填充級(jí)測(cè)量裝置內(nèi)產(chǎn)生或者通過(guò)填充級(jí)測(cè)量裝置從另一現(xiàn)場(chǎng)裝置來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)。然后，在步驟302中，使該信號(hào)數(shù)字化并且在步驟303中將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。在步驟304中，微處理器分析所存儲(chǔ)的信號(hào)并且在步驟305中確定信號(hào)的物理層參數(shù)。在步驟306中，通過(guò)將該物理層參數(shù)與以前獲得的對(duì)應(yīng)物理層參數(shù)比較來(lái)確定填充級(jí)測(cè)量裝置具有缺陷。在步驟307中，將對(duì)應(yīng)的狀態(tài)報(bào)告發(fā)送至外部接收器204(參見(jiàn)圖2)。在步驟308中，用戶請(qǐng)求該裝置發(fā)送根據(jù)其他信號(hào)所確定的其他物理層參數(shù)，并且在步驟310中，外部裝置執(zhí)行參數(shù)的分析并且確定對(duì)應(yīng)填充級(jí)測(cè)量裝置是否正常工作，即，診斷。圖4示出了由填充級(jí)測(cè)量裝置經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)總線接收的或者被設(shè)計(jì)為從填充級(jí)測(cè)量裝置經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送至其它現(xiàn)場(chǎng)裝置的信號(hào)401。填充級(jí)測(cè)量裝置分析此信號(hào)401并且根據(jù)此信號(hào)來(lái)確定物理層參數(shù)。例如，確定信號(hào)401的幅度403和信號(hào)噪聲的幅度402。盡管在圖中和前面的描述中示出并且詳細(xì)描述了本發(fā)明，但這種例示和描述認(rèn)為是說(shuō)明性的或例示性的，而不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解并實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變化，并且根據(jù)對(duì)附圖、公開(kāi)以及所附權(quán)利要求的研究來(lái)實(shí)踐所要求的發(fā)明。在權(quán)利要求書(shū)中，詞語(yǔ)“包括”并不排除其他的要素或步驟，并且不定冠詞“一(a)”或“一(an)”并不排除復(fù)數(shù)。一些措施被記載在相互不同的從屬權(quán)利要求中的情況并不意味著不能有利地使用這些措施的結(jié)合。權(quán)利要求中的任意附圖標(biāo)記不應(yīng)理解為對(duì)范圍的限制。