專利名稱：在操作及監(jiān)控程序與現(xiàn)場設備之間進行數(shù)據(jù)交換的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在操作及監(jiān)控程序與現(xiàn)場設備之間進行數(shù)據(jù)交換的方法，它經(jīng)由現(xiàn)場總線適配器與互聯(lián)網(wǎng)連接。
過程控制技術中，經(jīng)常使用現(xiàn)場設備用于檢測和改變過程值。
現(xiàn)場設備的實例，如，溫度測量設備，用于檢測過程介質溫度；流量計，用于檢測通過管道截面的過程介質的流量；或者填充指示器，用于確定容器中流態(tài)或松散材料的填充等級。
過程控制通過經(jīng)由數(shù)據(jù)總線與單獨現(xiàn)場設備相連接的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。過程控制中所需要的所有信息經(jīng)由數(shù)據(jù)總線在控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設備間進行交換。
常用數(shù)據(jù)總線是依照HART基礎的HART標準進行操作的。依照HART標準操作的現(xiàn)場設備又稱為HART設備。
除此之外，Profibus或者Foundation Fieldbus，以及其它標準，都經(jīng)常用作過程自動化技術中的現(xiàn)場總線。
除了對測量值進行直接傳輸外，現(xiàn)場設備還允許諸如參數(shù)(零點，測量數(shù)值容量等)、標定曲線、以及診斷信息等現(xiàn)場設備中存儲的不同信息的傳輸。這些參數(shù)可以由控制系統(tǒng)或者操作和顯示設備而設置。
這個過程也被稱作現(xiàn)場設備的配置或參數(shù)化。
現(xiàn)場設備必須在每次第一次使用之前或者設備改變之后進行配置或者參數(shù)化。
操作及監(jiān)視程序大多數(shù)運行于計算機單元(PC機，膝上電腦)，該計算機單元經(jīng)由串行COM接口(例如RS232，RS485)與連接至現(xiàn)場總線的現(xiàn)場總線適配器相連。
商業(yè)使用的操作及監(jiān)控程序例如Endress+Hauser Maulburg公司的CommuWin，或者Endress+Hauser Wetzer公司的ReadWin。
這些標準應用程序的缺點在于，由于計算機單元與現(xiàn)場總線適配器間必須有電纜連接，所以它們只能用于現(xiàn)場總線的緊臨區(qū)域。因此更遠距離的(極端情況下，世界范圍)數(shù)據(jù)交換將無法實現(xiàn)。
原理上，標準應用程序可以通過經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)接口訪問現(xiàn)場設備的方式而被重寫。然而，這需要可觀的編程開銷及擴展適應性。
控制系統(tǒng)的應用程序進一步被認為，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)接口訪問互聯(lián)網(wǎng)，以及經(jīng)由適當網(wǎng)關建立與現(xiàn)場總線的連接。通過這種方法，有可能實現(xiàn)對于現(xiàn)場設備的世界范圍的訪問。
在大多數(shù)情況下，控制系統(tǒng)的應用程序是龐大而又昂貴的。
本發(fā)明的目的是基于創(chuàng)建一種用于在操作及監(jiān)控程序與現(xiàn)場設備進行數(shù)據(jù)交換的方法，其通過簡單的手段，利用標準應用程序，使得有可能經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)訪問遠距離現(xiàn)場設備。
通過一種用于在操作及監(jiān)控程序與利用現(xiàn)場總線適配器連接至互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)場設備之間進行數(shù)據(jù)交換的方法，達到這個目的，其特征在于，操作及監(jiān)控程序訪問與互聯(lián)網(wǎng)接口相連接的串行接口。
本發(fā)明的本質想法在于，操作及監(jiān)控設備還訪問串行接口。因此，操作與監(jiān)控設備沒有“認識”到，對于現(xiàn)場設備的連接不是經(jīng)由RS232實現(xiàn)的，而是通過互聯(lián)網(wǎng)。
本發(fā)明進一步有優(yōu)勢的發(fā)展將在所附權利要求中進行描述。
依照本發(fā)明的第一實施例，操作及應用程序與互聯(lián)網(wǎng)接口的連接將經(jīng)由第一COM接口、一個零調制解調器電纜以及第二COM接口實現(xiàn)。
這里，連接是經(jīng)由兩個物理存在的接口實現(xiàn)，例如操作及監(jiān)控程序所運行的計算機單元的COM1與COM2。
本應用只需要適當?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)接口驅動程序，其實現(xiàn)程序對話并管理現(xiàn)場總線適配器的地址。
依照本發(fā)明的第二實施例，操作及應用程序與互聯(lián)網(wǎng)接口之間的連接經(jīng)由虛擬串行接口實現(xiàn)。
雖然這個設計需要較大的編程費用，但是，它也可以用于沒有兩個物理存在的串行接口的計算機單元，特別是膝上計算機。
本發(fā)明將通過下面圖例進行更詳細的說明。


圖1展示了擁有一個計算機單元及若干現(xiàn)場設備的現(xiàn)場總線的示意圖。
圖2展示了依照本發(fā)明的第一實施例的計算機單元。
圖3展示了依照本發(fā)明的第二實施例的計算機單元。
圖1中展示了一個具有若干現(xiàn)場設備10，20，30的現(xiàn)場總線1。
現(xiàn)場設備10，20，30經(jīng)由數(shù)據(jù)總線線路3與控制系統(tǒng)4連接，或者經(jīng)由現(xiàn)場總線適配器5(例如Endress+Hauser公司的CommuBox)與計算單元9連接。為此，連接線路7從現(xiàn)場總線適配器5連接到計算機單元9的COM插塞式連接器8。連接線路7上的串行數(shù)據(jù)傳輸是基于RS232或者RS485標準的。
計算機單元9是個人計算機(PC)或者便攜式膝上計算機。
現(xiàn)場總線1依照已知的國際標準，諸如HART，Profibus，或Foundation Fieldbus，進行操作。
現(xiàn)場設備的示例，比如檢測過程介質溫度的溫度測量設備，檢測通過管道截面的流量的流量計，或者確定松散材料在容器中的填充等級的填充指示器。
各自的測量值通過數(shù)據(jù)總線線路3傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)4?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)檢測到的測量值控制整個加工過程。
除了直接測量值的傳輸，智能現(xiàn)場設備(靈巧現(xiàn)場設備)還允許存儲于現(xiàn)場設備中的多種信息的傳輸。因此，有可能調用或改變來自控制系統(tǒng)4或者計算單元9的不同參數(shù)。這些參數(shù)是諸如零點、測量值容量(范圍)或者測量值所用的參數(shù)。
例如，對于依照回波原理操作的填充等級測量設備，更有可能讀出回波曲線?？梢詮幕夭ㄇ€得出有關填充等級測量設備操作的結論。
除了這個以外，還可以調用診斷信息。有些現(xiàn)場設備已經(jīng)能夠執(zhí)行自診斷。這意味著可以對現(xiàn)場設備已定義的核心數(shù)值監(jiān)控其對于設定值的偏離。
特殊的操作及監(jiān)控程序用于顯示該信息及參數(shù)的改變。
這些操作及監(jiān)控程序安裝于計算單元9中。常規(guī)程序直接訪問計算單元的COM接口8。
圖2顯示了依照本發(fā)明的第一個實施例的計算單元9。除了第一COM接口8，計算單元9還有一個第二COM接口8a。
兩個接口8以及8a通過一個零調制解調器電纜11互相連接。
計算單元9有一個互聯(lián)網(wǎng)接口13，其經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)與連接至現(xiàn)場總線1的現(xiàn)場總線適配器5相連。
操作及監(jiān)控程序BA以常規(guī)方式訪問計算單元9的COM1接口8。經(jīng)由零調制解調器電纜11與COM2接8a實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)接口13的數(shù)據(jù)連接。通過適當?shù)尿寗映绦?總線客戶端)，互聯(lián)網(wǎng)接口13負責將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉化為TCP/IP標準，并且經(jīng)由存儲的地址簿選擇現(xiàn)場總線適配器9的適當?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)地址。數(shù)據(jù)在計算單元9與現(xiàn)場總線適配器5之間經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)進行交換?，F(xiàn)場總線適配器負責將協(xié)議轉化為適當?shù)默F(xiàn)場總線標準，例如HART。若干不同的現(xiàn)場總線可以經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)接口13進行控制，而無需機械地再插接，這可被引證為進一步的優(yōu)勢所在。
圖3顯示了本發(fā)明的另一實施例。這里，在操作及監(jiān)控程序BA與互聯(lián)網(wǎng)接口13之間的連接經(jīng)由虛擬接口V實現(xiàn)。
本設計由于必須對虛擬接口編寫軟件程序，因此需要增加軟件費用。但是這里的優(yōu)勢在于，其還適合于沒有兩個COM接口的計算單元9，通常膝上電腦就是這種情況。
本發(fā)明的主要思想在于，利用現(xiàn)有的操作及監(jiān)控程序，有可能經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)訪問現(xiàn)場設備，而無需費力轉化操作及監(jiān)控程序的源代碼。當由于沒有公司擁有的程序所以不知道操作及監(jiān)控程序的源代碼的情況下，這一點就非常重要了。
權利要求
1.一種在操作及監(jiān)控程序BA與經(jīng)由現(xiàn)場總線適配器(5)與互聯(lián)網(wǎng)相連的現(xiàn)場設備(10，20，30)間進行數(shù)據(jù)交換的方法，其特征在于，操作及監(jiān)控程序BA訪問與互聯(lián)網(wǎng)接口(13)相連的串行接口(8)。
2.依照權利要求1的方法，其中在操作及監(jiān)控程序BA與互聯(lián)網(wǎng)接口(13)間的連接是經(jīng)由第一COM接口(8)、零調制解調器電纜(11)以及第二COM接口(8a)提供的。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其中在操作及監(jiān)控程序BA與互聯(lián)網(wǎng)接口(13)間的連接是經(jīng)由一虛擬接口(V)提供的。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一條的方法，其中現(xiàn)場總線適配器依照HART標準操作。
5.根據(jù)權利要求1至3中任一條的方法，其中現(xiàn)場總線適配器依照Profibus標準操作。
6.根據(jù)權利要求1至3中任一條的方法，其中現(xiàn)場總線適配器依照Foundation Fieldbus標準操作。
7.用于執(zhí)行依照前述權利要求中任一條的方法的設備。
全文摘要
關于在操作及監(jiān)控程序BA與經(jīng)由現(xiàn)場總線適配器(5)連接互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)場設備(10，20，30)之間進行數(shù)據(jù)交換的方法，操作及監(jiān)控程序BA訪問與互聯(lián)網(wǎng)接口(13)連接的串行接口(8)。通過這種方法，有可能在操作及監(jiān)控程序BA之間經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換而無需大量程序改變。
文檔編號G05B19/418GK1533522SQ02814374
公開日2004年9月29日 申請日期2002年7月18日 優(yōu)先權日2001年7月25日
發(fā)明者賴因哈德·格里希, 賴因哈德 格里希 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司