專利名稱：用于過程技術(shù)的測量設(shè)備和用于測量設(shè)備的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于過程技術(shù)的測量設(shè)備，其用于過程自動化領(lǐng)域中的測量和/或清潔和/或標(biāo)定安裝中，特別地用于測量pH值和/或氧化還原電位和/或其它過程參數(shù)。該設(shè)備至少包括一個中央單元，該中央單元至少具有一個中央計算機(jī)。
本發(fā)明還涉及一種用于過程技術(shù)的測量設(shè)備的操作方法，該測量設(shè)備用于過程自動化領(lǐng)域中的測量和/或清潔和/或標(biāo)定安裝中，特別地用于測量pH值和/或氧化還原電位和/或其它過程參數(shù)，該設(shè)備至少包括一個中央單元，該中央單元至少具有一個中央計算機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的測量設(shè)備通常包括微處理器控制，其監(jiān)控過程流并處理測量值。然而，由于通常需要費(fèi)很大精力來例如替換微處理器控制的軟件或者在其它方向擴(kuò)展設(shè)備功能，所以這種類型的控制非常不靈活。
通常，必須交換微處理器控制的程序存儲器，或者必須至少重寫程序存儲器。另外，幾乎與改變的范圍無關(guān)，軟件的修改需要豐富的專業(yè)知識以及很多時間。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到這一點(diǎn)，本發(fā)明的一個目的是發(fā)展一種上述類型的測量設(shè)備以及用于其的相應(yīng)的操作方法，使得可以對于變化的需求，實(shí)現(xiàn)測量設(shè)備的更簡單經(jīng)濟(jì)的修改。
根據(jù)本發(fā)明的上述類型的測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)這個目的，其中在中央計算機(jī)中提供管理系統(tǒng)，其用于動態(tài)管理輸入元件和/或輸出元件和/或功能元件和/或服務(wù)元件和/或管理元件和/或接口元件和/或其它系統(tǒng)元件。
管理系統(tǒng)與中央計算機(jī)的操作系統(tǒng)共同工作，并且使用操作系統(tǒng)提供的服務(wù)。因而，在原理上，只要操作系統(tǒng)提供管理系統(tǒng)所需的所有對于中央計算機(jī)的硬件元件的訪問，就有可能獨(dú)立于中央計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計管理系統(tǒng)。
還可以將管理系統(tǒng)集成入中央計算機(jī)的操作系統(tǒng)。另一個選擇是，管理系統(tǒng)可以使用操作系統(tǒng)的服務(wù)，并且其自身訪問中央計算機(jī)的硬件元件。
很常見的，管理系統(tǒng)可以存儲在中央計算機(jī)的程序存儲器中。這里，程序存儲器可以為固定存儲器的形式，即ROM，或者也可以是可重寫的Flash/EEPROM存儲器。
通常管理系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)存儲在中央計算機(jī)的程序存儲器的特別為其保留的區(qū)域中，并且僅在軟件更新等情況中才被重寫入程序存儲器。
管理系統(tǒng)將由中央計算機(jī)處理的數(shù)據(jù)或者需要傳送的數(shù)據(jù)分配到為其提供的系統(tǒng)元件，下面會解釋分配的方式。這種數(shù)據(jù)可以是例如來自傳感器的測量數(shù)據(jù)。
在這種情況中，管理系統(tǒng)結(jié)合使用系統(tǒng)元件，以特別具有優(yōu)點(diǎn)的方式代表物理信號(例如傳感器信號)和中央計算機(jī)自身之間的抽象平面。
以這種方式，避免了對于特殊的硬件元件修改中央計算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序的必要。例如，為了從傳感器獲得相應(yīng)的測量值，在本發(fā)明中的應(yīng)用程序不需要任何特殊程序代碼用于啟動連接至中央計算機(jī)的傳感器。
在本發(fā)明的測量設(shè)備中，使用用于系統(tǒng)元件的管理系統(tǒng)以這樣的方式實(shí)現(xiàn)傳感器的啟動和測量值的讀出，特殊的系統(tǒng)元件，即輸入元件，被分配給傳感器。一方面，這個輸入元件包含用于啟動傳感器的特殊信息，另一方面，這個輸入元件具有管理系統(tǒng)之內(nèi)的系統(tǒng)接口。傳感器的測量值可以通過這個接口傳送至其它系統(tǒng)元件，例如輸出元件。以這樣的方式，當(dāng)例如使用另一傳感器時，應(yīng)用程序無需被修改。僅有相應(yīng)的輸入元件需要被修改。
系統(tǒng)元件的系統(tǒng)接口可以例如是中央計算機(jī)中的一個存儲器區(qū)域，可以由管理系統(tǒng)和一個或多個其它系統(tǒng)元件訪問。存儲器區(qū)域可以例如組織為堆棧存儲器。
在下面的解釋中，術(shù)語“連接”通常用于表示在系統(tǒng)元件(例如輸入及輸出元件)之間利用管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和系統(tǒng)元件與中央計算機(jī)的其它元件之間的數(shù)據(jù)交換?？梢越柚谙到y(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)連接；然而，在連接方面，可以有其它技術(shù)用于數(shù)據(jù)交換。
經(jīng)由合適的接口元件，管理系統(tǒng)能夠通過接口將數(shù)據(jù)傳遞到測量設(shè)備的用戶或者到其它設(shè)備，例如其它測量設(shè)備。而且，接口元件為此具有系統(tǒng)接口，用于在管理系統(tǒng)中或由管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步，為了直接啟動中央計算機(jī)的接口硬件，或者如果需要的話，為了調(diào)用操作系統(tǒng)為了使用接口而提供的服務(wù)，接口元件具有接口特定的信息。
例如，輸入元件可以用于在中央計算機(jī)的數(shù)字或模擬輸入端處的數(shù)據(jù)讀入。相應(yīng)地，輸出元件可以例如用于啟動中央計算機(jī)的數(shù)字或模擬輸出端，或與其相連的致動器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
管理系統(tǒng)以簡單的方式使得能夠?qū)⒑芏喾N組件和硬件元件集成入本發(fā)明的測量設(shè)備，其中編程級的修改以系統(tǒng)元件的形式發(fā)生。
管理系統(tǒng)可以動態(tài)地連接系統(tǒng)元件，使得能夠簡單地改變測量設(shè)備的功能，其中測量設(shè)備的功能改變主要依賴于位于中央計算機(jī)的程序存儲器中的操作程序的功能復(fù)雜度。
例如，如果新的傳感器連接至測量設(shè)備，則在輸入元件的現(xiàn)存集合中僅需要實(shí)例化在設(shè)備中已經(jīng)存在的輸入元件，并且根據(jù)需要，借助于管理系統(tǒng)與其它系統(tǒng)元件連接。
這里，“動態(tài)”表示如果應(yīng)用程序已經(jīng)位于中央計算機(jī)中，則在中央計算機(jī)的操作期間或至少之后，系統(tǒng)元件可以與另一系統(tǒng)元件相連或斷開連接。結(jié)果，有可能重新構(gòu)造測量設(shè)備，而無需重新寫入中央計算機(jī)的整個程序存儲器。
集成新硬件元件(例如A/D轉(zhuǎn)換器等)的一個非常有效的可能性是在測量設(shè)備的啟動期間對于傳感器或其它硬件元件的存在，測試中央計算機(jī)的所有接口和輸入，特別是輸出，并且向這樣找到的硬件元件分配合適的系統(tǒng)元件，例如輸入或輸出元件。有利的，為了這個目的，中央計算機(jī)的程序存儲器中已經(jīng)有大量系統(tǒng)元件可以在需要時被訪問。
在制造不同數(shù)目的系統(tǒng)元件期間，還有可能提供測量設(shè)備的不同形式的實(shí)施例。例如，具有較小功能范圍和較小程序存儲器的測量設(shè)備可以僅裝備有很少的系統(tǒng)元件；具有較大程序存儲器的較大設(shè)備可以在制造期間已經(jīng)接收了非常多的系統(tǒng)元件，這使得對于變化的需求能夠非常靈活地改變。
在管理系統(tǒng)中提供功能元件，用于測量的計算處理或調(diào)節(jié)質(zhì)量。這些功能元件通常擁有至少一個輸入和一個輸出，并且用于實(shí)現(xiàn)在輸入端存在的數(shù)據(jù)和輸出端存在的數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)系。例如，可以以功能元件實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)功能。另外，功能元件還可以包含(狀態(tài))存儲器，并且基本上作為狀態(tài)自動機(jī)工作，從而也可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)，例如高階濾波器。
功能元件可以例如由管理系統(tǒng)與輸入元件和/或輸出元件相連，或進(jìn)一步與系統(tǒng)元件相連。正如已經(jīng)敘述的，術(shù)語“連接”或“鏈接”在這里表示系統(tǒng)元件可以通過系統(tǒng)接口交換數(shù)據(jù)，系統(tǒng)接口是例如堆棧存儲器等形式的共享存儲器區(qū)域。
以這種方式，有可能將數(shù)學(xué)功能(例如，平均值形成或取整)應(yīng)用于輸入元件提供的傳感器數(shù)據(jù)，并且例如利用輸出元件將結(jié)果傳送給致動器。類似地，也可以使用合適的功能元件來過濾信號。
特別地，用戶特定的功能的開發(fā)也是可能的，其以用戶特定的功能元件的形式集合在測量設(shè)備中。這里，特別有益的是，不需要改變已經(jīng)在中央計算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序。管理系統(tǒng)也可以以與其它系統(tǒng)元件相同的方式連接用戶特定的功能元件。
通常，系統(tǒng)元件具有參數(shù)，例如用于識別元件或用于控制功能元件中處理的信號或數(shù)據(jù)。參數(shù)由中央計算機(jī)的管理系統(tǒng)中提供的參數(shù)管理系統(tǒng)組織。
參數(shù)管理系統(tǒng)分解不同元件中參數(shù)的相關(guān)性。為此，使用參數(shù)的系統(tǒng)元件必須將這些參數(shù)記錄在參數(shù)管理系統(tǒng)中。
本發(fā)明的測量設(shè)備的進(jìn)一步的具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例形式的特征在于，管理系統(tǒng)具有用于誤差識別和/或誤差處理的裝置，其例如監(jiān)控分配給系統(tǒng)元件或它們的實(shí)例的存儲器區(qū)域的使用。
優(yōu)選地在中央計算機(jī)中提供且與管理系統(tǒng)的接口元件相互作用的通信接口也是非常具有優(yōu)點(diǎn)的。通信接口例如以現(xiàn)場總線接口的形式提供。
也可以通過與接口元件相互作用的特殊功能元件的參數(shù)化或定義而不同地設(shè)計通信接口，并且以這種方式，適用于不同標(biāo)準(zhǔn)。例如，使用這種技術(shù)，中央計算機(jī)的數(shù)字輸出也可以具有通信接口的功能。
在這種情況中，對于管理系統(tǒng)或其接口元件與通信接口之間的數(shù)據(jù)交換，特別具有優(yōu)點(diǎn)的是使用所謂的雙通道RAM存儲器進(jìn)行存儲，其使用兩個獨(dú)立的讀/寫接口而工作。在這個情況中，通過使用信號機(jī)(semaphore)實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)和通信接口之間的同步。
本發(fā)明的進(jìn)一步非常具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例形式的特征在于，提供用戶接口，數(shù)據(jù)可以通過該用戶接口而利用顯示元件顯示，或者用戶可以通過該用戶接口而使用輸入設(shè)備操作或配置測量設(shè)備。顯示元件的一個例子是液晶顯示器。過程技術(shù)也包括觸摸顯示元件，例如所謂的“觸摸板”，這可能是非常有利的。
本發(fā)明的另一可變解決方案的特征在于，通信接口包括集成的web服務(wù)器。集成的web服務(wù)器可以以廣泛采用的HTML(超文本鏈接標(biāo)示語言)格式提供測量設(shè)備的數(shù)據(jù)。個人計算機(jī)或筆記本電腦可以具有web瀏覽器、顯示器，或者存儲從測量設(shè)備提供的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一非常具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例形式的特征在于，用戶接口包括web瀏覽器。
于是，用戶接口可以顯示從通信接口提供的HTML格式的數(shù)據(jù)。不必格式化數(shù)據(jù)，以將其經(jīng)由用戶接口在測量設(shè)備的顯示元件上給出，其格式化的方式與經(jīng)由通信接口傳輸以在其它設(shè)備(例如，筆記本電腦)中使用的數(shù)據(jù)所擁有的方式不同。特別地，不必為了例如適合顯示元件的尺寸而在測量設(shè)備中準(zhǔn)備以多種格式表現(xiàn)數(shù)據(jù)，因?yàn)镠TML格式已經(jīng)提供了合適的格式化選項(xiàng)。
這個想法的進(jìn)一步的發(fā)展是，通信接口裝備有無線電通信接口，例如用于移動無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。以這個想法為基礎(chǔ)，還有可能通過在移動無線電網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的短消息系統(tǒng)(SMS)傳送過程條件的報告。進(jìn)一步，測量設(shè)備的無線連接有可能使用在實(shí)際上的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)上運(yùn)行的無線電傳輸裝置。
本發(fā)明的方法的進(jìn)一步的特別具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例形式的特征在于，應(yīng)用程序在中央計算機(jī)上的執(zhí)行可以由管理系統(tǒng)借助于管理元件管理。以這種方式，可以調(diào)用中央計算機(jī)的程序存儲器中包含的應(yīng)用程序以及功能或其它系統(tǒng)元件的應(yīng)用程序。以這種方式，可以實(shí)施特別地所謂的“回叫”機(jī)制，其使得應(yīng)用程序能夠與系統(tǒng)元件交互而無需應(yīng)用程序本身訪問系統(tǒng)元件。這種回叫機(jī)制特別適用于響應(yīng)于傳感器信號等的改變而調(diào)用應(yīng)用程序。
作為本發(fā)明的另一解決方案，為過程技術(shù)的測量設(shè)備提供了一種操作方法，其用于在過程自動化領(lǐng)域中測量和/或清潔和/或標(biāo)定安裝，用于測量pH值和/或氧化還原電勢和/或其它過程參數(shù)，該測量設(shè)備具有至少一個中央單元，該中央單元具有至少一個中央計算機(jī)，其中在中央計算機(jī)中管理系統(tǒng)動態(tài)管理輸入元件和/或輸出元件和/或功能元件和/或服務(wù)元件和/或管理元件和/或接口元件和/或其它系統(tǒng)元件。
特別具有優(yōu)點(diǎn)的是一種操作方法，其中系統(tǒng)元件在被傳遞到中央計算機(jī)之前，優(yōu)選地借助于開發(fā)環(huán)境而被指定和/或選擇和/或配置和/或連接在一起。
本發(fā)明的方法使得能夠?qū)τ谙到y(tǒng)元件在其適合的開發(fā)環(huán)境中在特別為其提供的開發(fā)系統(tǒng)中進(jìn)行開發(fā)。
這個開發(fā)環(huán)境可以例如提供用于系統(tǒng)元件或系統(tǒng)元件之間的連接的圖形化編程的裝置。其中還可以使用包含頻繁使用的系統(tǒng)元件的庫或者關(guān)于連接的信息。
以這種方式，系統(tǒng)元件所需的程序代碼可以被有效地再利用，從而本發(fā)明的測量設(shè)備的總開發(fā)過程變得更為經(jīng)濟(jì)。最終，系統(tǒng)元件和關(guān)于連接的信息可以被傳送到中央計算機(jī)中，在那里由管理系統(tǒng)使用。
在這個解決方案中特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，可以在本發(fā)明的設(shè)備的操作期間實(shí)現(xiàn)連接和/或斷開?？梢詫?shí)現(xiàn)測量設(shè)備的配置，而無需完全關(guān)閉測量設(shè)備或?qū)⑵渲糜谔厥獾牟僮鳡顟B(tài)。
本發(fā)明的操作方法的另一具有優(yōu)點(diǎn)的變型是，系統(tǒng)元件在測量設(shè)備的操作期間被傳送到中央計算機(jī)和/或由管理系統(tǒng)組合或鏈接，或者與其它系統(tǒng)元件相連。這可以例如通過將元件的相應(yīng)程序代碼傳送到中央計算機(jī)程序存儲器中為此目的提供的空閑區(qū)域而完成。以這種方式，可以在測量設(shè)備的操作期間擴(kuò)展它的功能性。
本發(fā)明的操作方法的另一實(shí)施例是，系統(tǒng)元件在中央計算機(jī)中被永久組合，并且為了配置測量設(shè)備，關(guān)于系統(tǒng)元件的連接或組合的信息由管理系統(tǒng)評估。
在這個變型的情況中，基本的系統(tǒng)元件，例如代表輸入和輸出裝置(例如數(shù)字輸入及輸出和模擬輸入及輸出，或者用于特定傳感器/致動器模塊的輸入/輸出元件)已經(jīng)在中央計算機(jī)中物理存在的輸入和輸出元件，已經(jīng)在中央計算機(jī)的程序存儲器中。此外，例如代表基本數(shù)學(xué)函數(shù)的多個功能元件已經(jīng)存在于中央計算機(jī)的程序存儲器中。為了配置已經(jīng)存在的系統(tǒng)元件，例如借助于開發(fā)環(huán)境定義期望的連接，并將其隨后傳送到中央計算機(jī)，在中央計算機(jī)由管理系統(tǒng)評估關(guān)于連接的信息并且建立相應(yīng)的連接。
本發(fā)明的操作方法的另一非常具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例形式的特征在于，關(guān)于系統(tǒng)元件的連接的信息被從第一測量設(shè)備傳送至其它測量設(shè)備。以相同的方式，系統(tǒng)元件也可以從一個測量設(shè)備傳送至另一測量設(shè)備。


在下面對于附圖中所示的本發(fā)明的實(shí)施例的說明中，可以看到本發(fā)明的進(jìn)一步的特征、可能的應(yīng)用以及優(yōu)點(diǎn)。其中，所有描述的特征，無論單獨(dú)或是任意組合，形成本發(fā)明的主題，與權(quán)利要求或?qū)嵤├械目偨Y(jié)無關(guān)，也與說明書或附圖中它們的形式無關(guān)。
圖1是本發(fā)明的測量設(shè)備的中央計算機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
中央計算機(jī)1具有操作系統(tǒng)2，該操作系統(tǒng)2為中央計算機(jī)1上運(yùn)行的應(yīng)用程序提供服務(wù)，并且使得能夠訪問中央計算機(jī)1的硬件元件。為此，操作系統(tǒng)2還具有設(shè)備驅(qū)動器2a、文件系統(tǒng)2b、圖形庫2c以及其它元件2d。
文件系統(tǒng)2b的功能也可以包含在操作系統(tǒng)2的存儲管理系統(tǒng)中。
操作系統(tǒng)2控制進(jìn)程在中央計算機(jī)1上的運(yùn)行，并且實(shí)現(xiàn)存儲管理。操作系統(tǒng)2的服務(wù)管理定時器、用于啟動接口的標(biāo)準(zhǔn)功能以及其它常用功能。
此外，中央計算機(jī)1具有通信接口6，其除了所謂的“嵌入式web服務(wù)器”，即集成的web服務(wù)器6b，還包括現(xiàn)場總線接口6a和根據(jù)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)工作的無線電通信接口6c。無線電通信接口6c也可以這樣形成，使得它與GSM移動無線電通信系統(tǒng)兼容?，F(xiàn)場總線接口6a也可以構(gòu)建為Profibus、HART或FOUNDATION現(xiàn)場總線接口。
通信接口6使得能夠與其它測量設(shè)備或應(yīng)用設(shè)備交換數(shù)據(jù)。例如，通過藍(lán)牙無線電通信接口6c，可以將測量設(shè)備的過程數(shù)據(jù)和記錄的傳感器數(shù)據(jù)無線地發(fā)送至筆記本計算機(jī)，用于進(jìn)行對于過程或傳感器數(shù)據(jù)的進(jìn)一步評估。
最后，中央計算機(jī)1還具有用戶接口UI。用戶接口UI具有所謂的“觸摸板”作為輸出元件，即，觸敏的液晶顯示器(未顯示)，用于輸出測量設(shè)備的過程數(shù)據(jù)和操作參數(shù)。
集成在用戶接口UI中的是Web瀏覽器UI’，其顯示通信接口6的集成的Web服務(wù)器6b以HTML(超文本鏈接標(biāo)示語言)格式傳遞的數(shù)據(jù)。
中央計算機(jī)1還包括管理系統(tǒng)4，其類似于操作系統(tǒng)2，存儲在中央計算機(jī)1的程序存儲器的為其自身的保留區(qū)域中。中央計算機(jī)1的程序存儲器的形式為FLASH/EEPROM存儲器。
管理系統(tǒng)4非常廣泛且動態(tài)地管理測量設(shè)備的系統(tǒng)元件，包括輸入元件I、輸出元件O、功能元件F、服務(wù)元件D、管理元件V和接口元件IX。
系統(tǒng)元件I、O、IX是硬件元件的軟件代表，這些硬件元件或者已經(jīng)包含在中央計算機(jī)1中或者與其相連。
這里，輸入元件I代表用于數(shù)據(jù)輸入的硬件元件。這種硬件元件是所有類型的傳感器，以及中央計算機(jī)的數(shù)字及模擬輸入，以及其它可能的數(shù)據(jù)源。
相應(yīng)地，輸出元件O代表用于數(shù)據(jù)輸出的硬件元件，例如致動器和數(shù)字及模擬輸出，它們可以經(jīng)由串行接口相連。
接口元件IX通常代表中央計算機(jī)1中存在的接口硬件。
功能元件F、服務(wù)元件D和管理元件V代表中央計算機(jī)1上可執(zhí)行的程序代碼的功能單元。與系統(tǒng)元件件I、O、IX相比，這些功能單元不包含用于啟動硬件元件(例如傳感器等)的代碼，盡管這是可能的。
這里，功能元件F使得能夠?qū)崿F(xiàn)例如數(shù)學(xué)函數(shù)以及能夠非常廣泛的處理數(shù)據(jù)。而且，可以以功能元件F實(shí)現(xiàn)狀態(tài)自動機(jī)。另外，也可以基于技術(shù)要求實(shí)現(xiàn)用戶特定的功能。
服務(wù)元件D使用由操作系統(tǒng)2實(shí)現(xiàn)的服務(wù)，例如定時器服務(wù)等。除此之外，服務(wù)元件D也可以包含用于啟動中央計算機(jī)1的元件的特殊程序代碼，而操作系統(tǒng)2對此缺乏合適的服務(wù)。
管理元件V允許管理或控制中央計算機(jī)1上的應(yīng)用程序的執(zhí)行。借助于它，可以調(diào)用中央計算機(jī)的程序存儲器中包含的應(yīng)用程序或者調(diào)用來自功能元件F或其它系統(tǒng)元件的應(yīng)用程序。當(dāng)需要響應(yīng)于傳感器信號或系統(tǒng)元件內(nèi)部正在處理的事件而調(diào)用應(yīng)用程序時，這特別具有優(yōu)點(diǎn)。
所有系統(tǒng)元件I、O、F、D、V、IX都以代碼模塊的形式實(shí)現(xiàn)，代碼模塊是可以在中央計算機(jī)1上運(yùn)行的程序代碼。
代碼模塊通常存儲在中央計算機(jī)1的程序存儲器中。也可以在測量設(shè)備的操作期間將代碼模塊發(fā)送入中央計算機(jī)1，從而以這種方式提供新的系統(tǒng)元件。這種發(fā)送可以例如通過通信接口6而發(fā)生，使得代碼模塊可以從其它測量設(shè)備或從附加設(shè)備(例如控制站的PC)或直接從測量設(shè)備的制造者或從用戶特定的功能元件的提供者，傳遞至本發(fā)明的測量設(shè)備。
管理系統(tǒng)4可以將分離的系統(tǒng)元件相互連接，下面將基于圖1詳細(xì)解釋。在管理系統(tǒng)4中，輸入元件I與功能元件F相連。這由箭頭IF圖示。以多個步驟完成這個連接的程序?qū)崿F(xiàn)。
在第一步驟中，實(shí)例化要用于輸入元件I的代碼模塊，其中創(chuàng)建代碼模塊的新的實(shí)例，其被分配給輸入元件I。這個新的實(shí)例擁有所選的代碼模塊的功能性。
另外，暫時向新的實(shí)例給予存儲器中的一個區(qū)域，其可以用于輸入元件I內(nèi)的數(shù)據(jù)處理。堆棧存儲器形式的另一存儲器區(qū)域被給予輸入元件I，用于與其它系統(tǒng)元件數(shù)據(jù)交換。而且這個另一存儲器區(qū)域優(yōu)選地僅暫時性保留，保留時間為輸入元件I的使用壽命。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，在分配給輸入元件I的實(shí)例終接之后可以使用暫時保留的存儲器，例如用于其它實(shí)例。
如圖1所示，可以生成代碼模塊的多個實(shí)例。然后每一實(shí)例需要堆棧存儲器，并且如果有必要，還需要存儲器區(qū)域，用于元件內(nèi)部數(shù)據(jù)處理。然而，代碼模塊的程序代碼本身僅作為中央計算機(jī)的程序存儲器的一個復(fù)本而存在，并且在三個實(shí)例的每一個被調(diào)用時被處理。在這種情況中，管理系統(tǒng)4管理堆棧存儲器以及存儲器區(qū)域，用于分離實(shí)例的數(shù)據(jù)交換，使得代碼模塊的每一實(shí)例可以訪問分配給它或者各個輸入元件I的存儲器。
在這個情況中，三個輸入元件I的每一個都被分配給傳感器/致動器接口模塊SA的一個通道。
其它代碼模塊的實(shí)例化以相同的方式發(fā)生。如圖1所示，在每一情況中，中央計算機(jī)1具有功能元件F的三個實(shí)例以及三個輸出元件I。
在代碼模塊的實(shí)例化之后，向輸入元件I分配堆棧存儲器，用于與其它系統(tǒng)元件的數(shù)據(jù)交換。根據(jù)圖1，輸入元件I與功能元件F的輸入相連，參見箭頭IF。通過這個連接，在管理系統(tǒng)4中建立了輸入元件I與功能元件F共享堆棧存儲器，使得功能元件F例如能夠讀出并進(jìn)一步處理由輸入元件I寫入共享堆棧存儲器的數(shù)據(jù)。
類似地，功能元件F的輸出與輸出元件O相連。功能元件在F本案中實(shí)施為低通濾波器，使得輸入元件I的經(jīng)過低通濾波的數(shù)據(jù)被送入輸出元件O。
輸出元件O最后被分配了代碼模塊，該代碼模塊啟動連接至中央計算機(jī)1的D/A轉(zhuǎn)換器。
輸入/輸出以及功能元件I、O、F的其它實(shí)例以類似的方式連接在一起。
總體上，管理系統(tǒng)4經(jīng)由實(shí)例之間的相互連接管理設(shè)備場境，即，暫時分配給實(shí)例的存儲器區(qū)域和堆棧存儲器，以及關(guān)于實(shí)例之間的連接的信息。管理動態(tài)地發(fā)生，使得即使在中央計算機(jī)1的操作期間或者至少在之后，當(dāng)已經(jīng)在中央計算機(jī)1中找到應(yīng)用程序時，可以連接和/或分離系統(tǒng)元件。
為了管理設(shè)備場境，管理系統(tǒng)4具有用于誤差識別和/或誤差處理的裝置，其例如監(jiān)控存儲器區(qū)域的可用性或系統(tǒng)元件的使用。
在本測量設(shè)備的情況中，也可以使用接口元件IX，并且相應(yīng)的代碼模塊具有接口特定的程序代碼，以控制中央計算機(jī)1的硬件接口。中央計算機(jī)1的接口元件IX在這種情況中用于啟動現(xiàn)場總線接口6a。
對于在管理系統(tǒng)4的接口元件IX和通信接口6之間的數(shù)據(jù)傳遞，提供雙端口RAM存儲器，其可以由接口元件IX和通信接口6同時讀出和寫入。使用信號機(jī)(也就是變量)執(zhí)行訪問控制，該變量調(diào)節(jié)接口元件或通信接口6對于雙端口RAM存儲器的排他訪問，以保證存儲器中的數(shù)據(jù)一致性。
服務(wù)元件D令操作系統(tǒng)2的服務(wù)對于與其相連的系統(tǒng)元件或它們的實(shí)例可用。
除此之外，管理系統(tǒng)4具有參數(shù)管理系統(tǒng)5，其中系統(tǒng)元件或它們的實(shí)例記錄它們的參數(shù)。系統(tǒng)5管理系統(tǒng)元件的所有參數(shù)。特別地，不同系統(tǒng)元件或?qū)嵗袇?shù)之間的依賴關(guān)系由參數(shù)管理系統(tǒng)5解決。
在測量設(shè)備中特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，有可能在測量設(shè)備或中央計算機(jī)1的操作期間經(jīng)由系統(tǒng)元件的連接改變信息，以及有可能在操作期間將系統(tǒng)元件發(fā)送到中央計算機(jī)1中，這由管理系統(tǒng)4通過對系統(tǒng)元件的動態(tài)管理而成為可能。
例如，為了將用戶定義的濾波器功能集成入測量設(shè)備，首先使用合適的準(zhǔn)則開發(fā)代碼模塊。代碼模塊實(shí)施用戶定義的濾波器功能。然后代碼模塊被傳遞入中央計算機(jī)的程序存儲器，作為功能元件F’?，F(xiàn)在，用戶定義的傳遞入中央計算機(jī)1的系統(tǒng)元件F’可以由管理系統(tǒng)4與其它系統(tǒng)元件相連。
通常，系統(tǒng)元件被循環(huán)執(zhí)行，例如以操作系統(tǒng)2的定時器所給予的循環(huán)時間或周期。此外，可以直接從正在運(yùn)行的(例如應(yīng)用程序的)程序代碼直接非循環(huán)地代用系統(tǒng)元件。相反，也可以如已經(jīng)提到的，從系統(tǒng)元件調(diào)用應(yīng)用程序或使用其中提供的回叫機(jī)制。
也是特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，可以使用為其提供的開發(fā)環(huán)境，例如在PC上，指定系統(tǒng)元件。特別在功能元件的情況中，可以非常廣泛的使用已經(jīng)存在的廣為接受的字符串控制程序的描述語言，例如“Mathematica”、“Matlab”或“Maple”或者來自仿真程序例如“SimuLink”的數(shù)據(jù)，用于功能元件自身的描述或者其在開發(fā)環(huán)境內(nèi)的描述。
在這種情況中，非常有利的是也可以從功能庫中已經(jīng)存在的功能部分建立功能元件。
類似地，可以在用于系統(tǒng)元件的開發(fā)系統(tǒng)上，開發(fā)整個系統(tǒng)元件庫，其可以根據(jù)需要而選擇并被傳遞入合適的測量設(shè)備。
除此之外，非常有利的是在將系統(tǒng)元件傳遞入測量設(shè)備之前，在開發(fā)系統(tǒng)中仿真各個系統(tǒng)元件的互連。以這種方式，可以預(yù)防現(xiàn)場中測量設(shè)備操作期間的故障。
為此，在開發(fā)系統(tǒng)中，各個系統(tǒng)元件已經(jīng)可以相互連接。至于期望的功能所需的所有系統(tǒng)元件已經(jīng)存在于測量設(shè)備的中央計算機(jī)1中，根據(jù)仿真，足以傳遞關(guān)于各個系統(tǒng)元件的互連的信息到中央計算機(jī)1中。信息被存儲在為其提供的中央計算機(jī)1的存儲器區(qū)域中，并且例如由管理系統(tǒng)4周期性檢查其有效性或一致性。也有可能在測量設(shè)備啟動時自動評估該信息。
在實(shí)際中，總可以通過將新的系統(tǒng)元件或關(guān)于連接的信息傳遞入中央計算機(jī)，而作出測量設(shè)備的功能變化。特別地，不需要知道關(guān)于中央計算機(jī)1的程序結(jié)構(gòu)的知識，使得本發(fā)明的測量設(shè)備的重構(gòu)可以委托給助手。
還有可能將關(guān)于系統(tǒng)元件的連接或系統(tǒng)元件自身的信息直接從第一測量設(shè)備傳遞到第二測量設(shè)備。
權(quán)利要求
1.用于過程技術(shù)的測量設(shè)備，其用于過程自動化領(lǐng)域中的測量和/或清潔和/或標(biāo)定安裝中，用于測量pH值和/或氧化還原電位和/或其它過程參數(shù)，該設(shè)備至少包括一個中央單元，該中央單元至少具有一個中央計算機(jī)(1)，其特征在于，在中央計算機(jī)(1)中提供管理系統(tǒng)(4)，其用于動態(tài)管理輸入元件(I)和/或輸出元件(O)和/或功能元件(F)和/或服務(wù)元件(D)和/或管理元件(V)和/或接口元件(IX)和/或其它系統(tǒng)元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量和/或控制和/或調(diào)節(jié)設(shè)備，其中應(yīng)用程序在中央計算機(jī)(1)上的執(zhí)行可以由管理系統(tǒng)(4)管理。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其中管理系統(tǒng)(4)包括參數(shù)管理系統(tǒng)(5)。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其中管理系統(tǒng)(4)包括用于誤差識別和/或誤差處理的裝置。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其中優(yōu)選地在中央計算機(jī)(1)中提供與接口元件(IX)相互作用的通信接口(6)。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其中提供用戶接口(UI)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的測量設(shè)備，其中通信接口(6)包括現(xiàn)場總線、Profibus、HART或FOUNDATION現(xiàn)場總線接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求5～7中任一所述的測量設(shè)備，其中通信接口(6)包括集成的Web服務(wù)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測量設(shè)備，其中用戶接口(UI)包括Web瀏覽器。
10.用于過程技術(shù)的測量設(shè)備的操作方法，該測量設(shè)備用于過程自動化領(lǐng)域中的測量和/或清潔和/或標(biāo)定安裝中，用于測量pH值和/或氧化還原電位和/或其它過程參數(shù)，該設(shè)備至少包括一個中央單元，該中央單元至少具有一個中央計算機(jī)(1)，其中，在中央計算機(jī)(1)中，管理系統(tǒng)(4)動態(tài)管理輸入元件(I)和/或輸出元件(O)和/或功能元件(F)和/或服務(wù)元件(D)和/或管理元件(V)和/或接口元件(IX)和/或其它系統(tǒng)元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的操作方法，其中系統(tǒng)元件在被傳遞到中央計算機(jī)(1)之前，優(yōu)選地借助于開發(fā)環(huán)境而被指定和/或選擇和/或配置和/或連接在一起。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的操作方法，其中系統(tǒng)元件在測量設(shè)備的操作期間被傳送到中央計算機(jī)(1)和/或由管理系統(tǒng)(4)組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求10～12中任一所述的操作方法，其中系統(tǒng)元件在中央計算機(jī)(1)中被永久組合，并且為了配置測量設(shè)備，關(guān)于系統(tǒng)元件的連接的信息由管理系統(tǒng)(4)使用。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的操作方法，其中借助于開發(fā)環(huán)境獲得關(guān)于系統(tǒng)元件的連接的信息，該開發(fā)環(huán)境優(yōu)選地在中央計算機(jī)(1)外部。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的操作方法，其中關(guān)于系統(tǒng)元件的組合/連接的信息被從第一測量設(shè)備傳送至其它測量設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于過程技術(shù)的測量設(shè)備以及用于其的操作方法，該測量設(shè)備用于過程自動化領(lǐng)域中的測量和/或清潔和/或標(biāo)定安裝中，用于測量pH值和/或氧化還原電位和/或其它過程參數(shù)。該測量設(shè)備至少包括一個中央單元，該中央單元至少具有一個中央計算機(jī)(1)，其中在中央計算機(jī)(1)中提供管理系統(tǒng)(4)，其用于動態(tài)管理輸入元件(I)和/或輸出元件(O)和/或功能元件(F)和/或服務(wù)元件(D)和/或管理元件(V)和/或接口元件(IX)和/或其它系統(tǒng)元件。
文檔編號G05B15/00GK1659486SQ03813752
公開日2005年8月24日 申請日期2003年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月13日
發(fā)明者米夏埃爾·貢策特, 德特勒夫·維特默 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾分析儀表兩合公司