用于遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動(dòng)化技術(shù)的自給自足的現(xiàn)場設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備，包括內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)，借助于其檢測現(xiàn)場設(shè)備整體上所經(jīng)受的狀態(tài)?，F(xiàn)場設(shè)備還具有接口，傳感器信號(hào)能夠從外部的傳感器系統(tǒng)經(jīng)由接口傳輸給現(xiàn)場設(shè)備。現(xiàn)場設(shè)備還具有通向串行現(xiàn)場總線的通道和另一個(gè)通道?，F(xiàn)場設(shè)備具有處理器，其執(zhí)行存儲(chǔ)在程序儲(chǔ)存器中的程序。由于程序的執(zhí)行，處理器根據(jù)程序從內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)和/或經(jīng)由接口從外部的傳感器系統(tǒng)和/或經(jīng)由通向現(xiàn)場總線的通道接收經(jīng)由現(xiàn)場總線輸出的信號(hào)。處理器根據(jù)接收的信號(hào)傳輸評(píng)估結(jié)果。處理器經(jīng)由另一個(gè)通道將評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置。必要時(shí)處理器在此之前根據(jù)評(píng)估結(jié)果決定是否需要傳輸評(píng)估結(jié)果。
【專利說明】
用于遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動(dòng)化技術(shù)的自給自足的現(xiàn)場設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在自動(dòng)化技術(shù)的繼續(xù)研發(fā)的范疇中，過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控起著越來越重要的作用。特別是應(yīng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控在現(xiàn)場的單個(gè)的組件和設(shè)備。
[0003]為實(shí)現(xiàn)這種監(jiān)控已知不同的工作方法。例如已知，借助相應(yīng)的傳感器檢測相應(yīng)的待監(jiān)控的參量并將參量傳輸?shù)阶詣?dòng)化設(shè)備或類似設(shè)備上。這種工作方法導(dǎo)致自動(dòng)化設(shè)備對(duì)于過程的通訊連接的明顯負(fù)載。另外，通常不僅傳感器而且自動(dòng)化設(shè)備僅具有減小的強(qiáng)度，該強(qiáng)度能夠在硬性的(受控的)實(shí)時(shí)環(huán)境或借助于其典型的程序語言例如AWUSTSHiGraph實(shí)現(xiàn)。要求高的技術(shù)評(píng)估例如傅立葉分析或生產(chǎn)規(guī)劃相關(guān)的分析因此是不可行的。
[0004]盡管如此可行的是，借助于傳感器檢測的數(shù)據(jù)從相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)到上一級(jí)的層，例如過程控制層，或附加的自動(dòng)化設(shè)備(工業(yè)用PC機(jī)等等)并在那里進(jìn)行評(píng)估。然而，這種工作方法需要沒有預(yù)處理的數(shù)據(jù)從相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備完全地穿透到上一級(jí)的層中，并因此在明顯的范圍內(nèi)導(dǎo)致自動(dòng)化設(shè)備負(fù)載通向上一級(jí)層的附加通訊。
[0005]此外理論上能夠考慮的是，在上一級(jí)的層上除了通向自動(dòng)化設(shè)備的端口還實(shí)現(xiàn)通向過程的直接監(jiān)控的另外的端口。然而，這種工作方法引起提高的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)一種可行性，借助于該可行性以簡單的、成本低廉的、和可靠的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)過程有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控。另外應(yīng)可行的是，實(shí)行這種監(jiān)控，而不對(duì)實(shí)時(shí)關(guān)鍵的和/或安全關(guān)鍵的區(qū)域中的控制進(jìn)行干預(yù)。因此應(yīng)實(shí)現(xiàn)開放的系統(tǒng)，其能夠在不干預(yù)到控制的情況下檢測過程信號(hào)并轉(zhuǎn)發(fā)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，提供一種自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備，
[0008]-其中，該現(xiàn)場設(shè)備包括一個(gè)內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)，借助于該傳感器檢測現(xiàn)場設(shè)備整體上所經(jīng)受的狀態(tài)，
[0009]-其中，現(xiàn)場設(shè)備具有接口，傳感器信號(hào)能夠經(jīng)由該接口從外部的傳感器系統(tǒng)傳輸給現(xiàn)場設(shè)備，
[0010]-其中，現(xiàn)場設(shè)備具有通向串行現(xiàn)場總線的通道和與通向串行現(xiàn)場總線的通道不同的另一個(gè)通道，
[0011]-其中，現(xiàn)場設(shè)備具有處理器，
[0012]-其中，處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在程序儲(chǔ)存器中的程序，
[0013]-其中，基于程序的執(zhí)行，處理器根據(jù)該程序
[0014]-接收從內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)和/或經(jīng)由接口從外部的傳感器系統(tǒng)和/或經(jīng)由通向現(xiàn)場總線的通道經(jīng)由現(xiàn)場總線傳輸?shù)男盘?hào)，
[0015]-依據(jù)接收的信號(hào)測定評(píng)估結(jié)果，并且
[0016]-或者評(píng)估結(jié)果始終經(jīng)由另一個(gè)通道傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置中，或者依據(jù)評(píng)估結(jié)果決定，評(píng)估結(jié)果是否需要傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置中，并且該評(píng)估結(jié)果僅在該情況下傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置中。
[0017]內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)能夠根據(jù)需求確定。例如內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)包括加速度傳感器、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、和/或位置傳感器。位置傳感器例如能夠構(gòu)造為GPS模塊。
[0018]接口能夠構(gòu)造為用于二進(jìn)制信號(hào)的接口?？商孢x地或者附加地，接口能夠構(gòu)造為用于模擬信號(hào)的接口。在接口用于模擬信號(hào)的情況下，模擬信號(hào)能夠特別地構(gòu)造為具有4-20mA的電流信號(hào)。
[0019]現(xiàn)場設(shè)備通常是預(yù)編程的。通過終端用戶的編程或其他的參數(shù)化和類似物通常是不需要的。因此可行的是，現(xiàn)場設(shè)備不具有操作面板。然而可替換的同樣可行的是，現(xiàn)場設(shè)備具有用于連接操作面板的接口。這種接口能夠構(gòu)造為有線接口，例如設(shè)計(jì)為USB接口 ；或者設(shè)計(jì)為無線接口，例如構(gòu)造為藍(lán)牙接口。
[0020]優(yōu)選用于外部的傳感器系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)為單個(gè)接口。例如接口能夠設(shè)計(jì)為螺釘端子，壓簧端子或切割?yuàn)A鉗。特別地，接口作為單個(gè)接口的構(gòu)造與將接口作為預(yù)批制的多級(jí)的插接連接的構(gòu)造相反。
[0021]內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)、處理器、程序儲(chǔ)存器、通向現(xiàn)場總線的通道和另一個(gè)通道通常布置在主電路板上?？尚械氖牵涌诓贾迷诟郊与娐钒迳?，并且附加電路板經(jīng)由多級(jí)的插接連接插接到主電路板上。特別地，通過這種設(shè)計(jì)方案，接口的類型能夠通過選擇相應(yīng)構(gòu)造的附加電路板根據(jù)需求進(jìn)行改變。
[0022]通向現(xiàn)場總線的通道能夠是有線的。在這種情況下通向現(xiàn)場總線的通道能夠利用以太網(wǎng)物理層(ETHERNET-Physik)工作?？商孢x地，通向現(xiàn)場總線的通道也能夠無線地工作。在這種情況下通向現(xiàn)場總線的通道例如基于無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、或移動(dòng)移動(dòng)無線電(GSM，UTMS，和類似的)工作。類似的設(shè)計(jì)方案對(duì)于另一個(gè)通道是可行的，其中另一個(gè)通道的設(shè)計(jì)方案與通向現(xiàn)場總線的通道的設(shè)計(jì)方案無關(guān)。
[0023]處理器有利地設(shè)計(jì)為通用處理器(general purpose processor)。其能夠以高級(jí)語言例如以Fortran語言或C++語言編程。因此特別地，評(píng)估能夠特別靈活地設(shè)計(jì)，例如設(shè)計(jì)為濾波器、FFT、平均值計(jì)算、邊界值監(jiān)控和更多的類似物。通過現(xiàn)場設(shè)備的處理器進(jìn)行的評(píng)估能夠根據(jù)需求實(shí)時(shí)地或與控制裝置的實(shí)時(shí)環(huán)境退耦地進(jìn)行。此外，評(píng)估完全與通過對(duì)技術(shù)過程進(jìn)行控制的自動(dòng)化設(shè)備對(duì)技術(shù)過程的控制無關(guān)。
[0024]協(xié)議能夠根據(jù)需求確定，處理器借助于該協(xié)議經(jīng)由另一個(gè)通道傳輸評(píng)估結(jié)果。特別地，處理器能夠使用與處理器經(jīng)由通向現(xiàn)場總線的通道接收信號(hào)所根據(jù)的協(xié)議不同的協(xié)議。
[0025]當(dāng)通向現(xiàn)場總線的通道設(shè)計(jì)為用于總線電纜的預(yù)批制的接口時(shí)，特別可行的是，現(xiàn)場設(shè)備的能量供應(yīng)經(jīng)由總線電纜實(shí)現(xiàn)。
[0026]原則上可行的是，經(jīng)由另一個(gè)通道將用于受控的過程的額定值傳輸?shù)浆F(xiàn)場設(shè)備。在這種情況下，現(xiàn)場設(shè)備的處理器經(jīng)由現(xiàn)場總線輸出額定值。經(jīng)由現(xiàn)場總線輸出的額定值由用于過程的控制器接收并使用。優(yōu)選地，處理器經(jīng)由通向現(xiàn)場總線的通道不將信號(hào)輸出到現(xiàn)場總線。這優(yōu)選地與以下無關(guān)地適用，即處理器經(jīng)由通向現(xiàn)場總線的通道是否完全地接收信號(hào)或不接收信號(hào)。因此特別地，存在處理器經(jīng)由通向現(xiàn)場總線的通道不接收信號(hào)的可行性，因?yàn)樘幚砥鲀H能夠從內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)和/或經(jīng)由接口從外部的傳感器系統(tǒng)接收信號(hào)。
[0027]如已經(jīng)提到的，原則上可行的是，現(xiàn)場設(shè)備經(jīng)由預(yù)批制的端口例如USB接口或無線入口(例如經(jīng)由藍(lán)牙端口)編程。替選的或附加的能夠可行的是，現(xiàn)場設(shè)備經(jīng)由另一個(gè)通道編程。然而優(yōu)選地，處理器經(jīng)由另一個(gè)通道僅將評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置，與此相反不經(jīng)由另一個(gè)通道從上一級(jí)的裝置中接收數(shù)據(jù)。特別地，因此不可行的是，經(jīng)由另一個(gè)通道影響現(xiàn)場設(shè)備的性能。這能夠出于現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行安全性原因并且也出于借助現(xiàn)場設(shè)備被監(jiān)控的技術(shù)過程的運(yùn)行安全性的原因是有利的。
[0028]現(xiàn)場設(shè)備(或多或少)優(yōu)選具有實(shí)時(shí)功能。特別可行的是，處理器在預(yù)設(shè)的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)在由內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)和/或由外部的傳感器系統(tǒng)和/或經(jīng)由通向現(xiàn)場總線的通道接收信號(hào)后得出評(píng)估結(jié)果。如果處理器始終經(jīng)由另一個(gè)通道將評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置，在預(yù)設(shè)的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)也實(shí)現(xiàn)了經(jīng)由另一個(gè)通道將評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置。如果處理器依據(jù)評(píng)估結(jié)果決定，評(píng)估結(jié)果是否需要傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置并且評(píng)估結(jié)果僅在該情況下傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置，則在預(yù)定的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)也實(shí)現(xiàn)了該決定并且只要需要也實(shí)現(xiàn)經(jīng)由另一個(gè)通道將評(píng)估結(jié)果傳輸上一級(jí)的裝置。反應(yīng)時(shí)間能夠根據(jù)需求確定。其能夠在具體情況下與節(jié)拍時(shí)間一致，借助于節(jié)拍時(shí)間控制所監(jiān)控的技術(shù)過程。然而通常來說，反應(yīng)時(shí)間大于這種節(jié)拍時(shí)間。反應(yīng)時(shí)間能夠位于例如在若干、幾秒或幾分的范圍內(nèi)。
[0029]現(xiàn)場設(shè)備在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中優(yōu)選防止不期待的環(huán)境影響?，F(xiàn)場設(shè)備因此優(yōu)選具有殼體，借助于該殼體至少封裝內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)、處理器和程序儲(chǔ)存器。封裝例如能夠符合保護(hù)類型IP 20,IP 44、IP 54、IP 65。仍更高的保護(hù)類型也能夠在個(gè)別情況下是有意義的。根據(jù)保護(hù)類型還能夠有意義的是，用于外部的傳感器系統(tǒng)的接口，能量供應(yīng)和如果有線的情況下用于通向現(xiàn)場總線的通道的和/或另一個(gè)通道的接口電纜的接口、和可能的另外的接口都布置在殼體內(nèi)部。
[0030]優(yōu)選地，至少處理器，程序儲(chǔ)存器和通道布置在單個(gè)的電路板或單個(gè)的芯片上?，F(xiàn)場設(shè)備也優(yōu)選構(gòu)造為SBC(單板計(jì)算機(jī))或SoC(片上系統(tǒng))。單板計(jì)算機(jī)和片上系統(tǒng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是普遍已知的和熟悉的。
【附圖說明】
[0031]本發(fā)明上述的特性、特征、和優(yōu)點(diǎn)以及如何實(shí)現(xiàn)其的方式方法，結(jié)合接下來的根據(jù)附圖詳細(xì)說明的對(duì)實(shí)施例的闡述而更清楚易懂。在此示出了示意圖:
[0032]圖1示出了具有根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)，
[0033]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場設(shè)備的框圖，
[0034]圖3示出了內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)，
[0035]圖4示出了用于外部的傳感器系統(tǒng)的接口，
[0036]圖5示出了流程圖，
[0037]圖6示出了兩個(gè)電路板的透視圖，并且
[0038]圖7示出了附屬的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]根據(jù)圖1，自動(dòng)化系統(tǒng)具有多個(gè)層。特別地，自動(dòng)化系統(tǒng)具有管理層1、控制層2、自動(dòng)化層3和現(xiàn)場層4。在本發(fā)明的范疇中涉及到現(xiàn)場層4和部分地仍涉及到自動(dòng)化層3。
[0040]在自動(dòng)化層3中布置有自動(dòng)化設(shè)備5。相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備5從受控的技術(shù)過程6接收輸入信號(hào)并依據(jù)該輸入信號(hào)結(jié)合相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備5的內(nèi)部狀態(tài)得出用于受控的技術(shù)過程6的控制信號(hào)。自動(dòng)化設(shè)備5將控制信號(hào)輸出到受控的技術(shù)過程6處。輸入信號(hào)的接收和/或控制信號(hào)的輸出能夠至少部分地借助于現(xiàn)場設(shè)備7實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場設(shè)備耦合到受控的技術(shù)過程6處并經(jīng)由現(xiàn)場總線8與相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備5通信。現(xiàn)場總線8通常構(gòu)造為串行總線，例如設(shè)計(jì)為過程現(xiàn)場總線(PR0FIBUS)或設(shè)計(jì)為控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)(CAN-Bus)。
[0041]到此為止說明的現(xiàn)場設(shè)備7是一般的、傳統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備，如其也在現(xiàn)有技術(shù)中使用的那樣。后面的實(shí)施方案僅在此明確地指出時(shí)才涉及該現(xiàn)場設(shè)備7。然而，存在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備9，其不取決于現(xiàn)場設(shè)備7是否存在。該現(xiàn)場設(shè)備9在后面詳細(xì)地說明。
[0042]根據(jù)圖2，根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場設(shè)備9包括內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10。借助于內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10測定現(xiàn)場設(shè)備9整體上所經(jīng)受的狀態(tài)。例如根據(jù)圖3的圖示，內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10能夠包括加速度傳感器11、溫度傳感器12和/或位置傳感器13。此外，能夠存在另外的傳感器，例如振動(dòng)傳感器。位置傳感器13能夠例如設(shè)計(jì)為GPS模塊或者類似物。
[0043]根據(jù)圖2，現(xiàn)場設(shè)備9還包括接口14。經(jīng)由接口 14，傳感器信號(hào)能夠從外部的傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15傳輸給現(xiàn)場設(shè)備9。接口 14能夠構(gòu)造為用于二進(jìn)制信號(hào)的接口。二進(jìn)制信號(hào)例如能夠基于TTL邏輯或其他的邏輯，例如ECL或IIL?？商孢x地，接口 14能夠構(gòu)造為用于模擬信號(hào)的接口。模擬信號(hào)例如能夠構(gòu)造為4_20mA信號(hào)?；旌闲问揭彩强尚械?。例如在圖4的圖示中，上面的接口構(gòu)造為用于二進(jìn)制信號(hào)的接口，下面的接口構(gòu)造為用于模擬信號(hào)的接口。
[0044]根據(jù)圖1，現(xiàn)場設(shè)備9還具有通向現(xiàn)場總線8的通道16。該通向現(xiàn)場總線8的通道16能夠例如利用以太網(wǎng)物理層(ETHERNET-Physik)或基于無線局域網(wǎng)或基于移動(dòng)無線電工作。當(dāng)通道16有線地工作時(shí)，通道16能夠例如根據(jù)圖2中示出的圖示借助用于預(yù)批制的總線電纜17的相應(yīng)接口實(shí)現(xiàn)。這在圖2中純示例性地通過通道16的具有慣用的縮寫RJ45的附加名稱來說明。在有線實(shí)現(xiàn)的情況下，特別是當(dāng)通向現(xiàn)場總線8的通道16構(gòu)造為用于總線電纜17的預(yù)批制接口時(shí)，現(xiàn)場設(shè)備9的能量供應(yīng)還能夠經(jīng)由總線電纜17實(shí)現(xiàn)。
[0045]根據(jù)圖2，現(xiàn)場設(shè)備9還具有另一個(gè)通道18。另一個(gè)通道18是與通向現(xiàn)場總線8的通道16不同的通道18。上述的用于設(shè)計(jì)通道16的實(shí)施方案也以類似的方式適用于通道18的設(shè)計(jì)方案。通道18的設(shè)計(jì)方案也能夠根據(jù)需求與通道16的設(shè)計(jì)方案相同或與通道16的設(shè)計(jì)方案不同。
[0046]最后，現(xiàn)場設(shè)備9具有處理器19。處理器19執(zhí)行程序，該程序在現(xiàn)場設(shè)備9的程序儲(chǔ)存器20中存儲(chǔ)。該程序規(guī)定現(xiàn)場設(shè)備9的工作方式。特別是該程序規(guī)定，處理器19是否接收組件:內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10、對(duì)于外部的傳感器系統(tǒng)15的接口 14和通向現(xiàn)場總線8的通道16的信號(hào)，并且規(guī)定處理器接收哪個(gè)組件的信號(hào)，以及處理器19如何加工和評(píng)估該信號(hào)。可行的是，處理器9接收所有三個(gè)組件10、14和16的信號(hào)。然而處理器19接收三個(gè)組件10、14和16中的至少一個(gè)的信號(hào)。其接下來結(jié)合圖5詳細(xì)地說明。
[0047]跟據(jù)圖5，處理器19在步驟SI中從內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10接收其傳感器信號(hào)。該傳感器信號(hào)顯然局限為能夠由內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10供應(yīng)的傳感器信號(hào)。
[0048]此外，處理器19在步驟S2中經(jīng)由接口14從外部的傳感器系統(tǒng)15接收其傳感器信號(hào)。該信號(hào)能夠根據(jù)需求確定，因?yàn)橥獠康膫鞲衅飨到y(tǒng)15的設(shè)計(jì)通過現(xiàn)場設(shè)備9僅限制在以下范圍，即由外部的傳感器系統(tǒng)15射出的傳感器信號(hào)必須與經(jīng)由接口 14能傳輸?shù)男盘?hào)兼容，也就是說例如模擬信號(hào)必須在4mA和20mA的范圍之間。然而由此并沒有限制，相應(yīng)的從外部的傳感器系統(tǒng)15射出的傳感器信號(hào)對(duì)于哪些物理量或?qū)τ谀男┦聦?shí)是表征性的。其例如能夠涉及轉(zhuǎn)速、溫度、位置、壓力等等。并且其也能夠涉及表征機(jī)械振動(dòng)的量，例如其振幅、頻率或方向。
[0049]此外，處理器19在步驟S3中經(jīng)由通向現(xiàn)場總線8的通道16接收經(jīng)由現(xiàn)場總線8傳輸?shù)男盘?hào)。該信號(hào)例如能夠是輸入信號(hào)，其由另外的常用的現(xiàn)場設(shè)備7中的一個(gè)傳輸?shù)较鄳?yīng)的自動(dòng)化設(shè)備5。替選地或者附加地，其能夠是控制信號(hào)，該控制信號(hào)由相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備5傳輸?shù)搅硗獾某Ｓ玫默F(xiàn)場設(shè)備7中的一個(gè)處。
[0050]處理器19基于執(zhí)行在程序儲(chǔ)存器20中儲(chǔ)存的程序而實(shí)施步驟SI至S3。根據(jù)該程序可行的是，存在所有的步驟SI至S3、僅存在步驟SI至S3中的兩個(gè)或僅存在步驟SI至S3中的一個(gè)。然而步驟SI至S3中至少存在一個(gè)。
[0051]在步驟S4中，處理器19基于執(zhí)行在程序存儲(chǔ)器20中儲(chǔ)存的程序根據(jù)所接收的信號(hào)測定評(píng)估結(jié)果。例如關(guān)于內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10和/或外部的傳感器系統(tǒng)15傳輸?shù)膫鞲衅餍盘?hào)，處理器19能夠根據(jù)編程通過程序執(zhí)行平均值計(jì)算、趨勢分析、邊界值監(jiān)控、例如對(duì)于傅里葉分析需要的簡單的或復(fù)雜的轉(zhuǎn)換，或者其他的評(píng)估。這些措施的組合也是可行的。關(guān)于經(jīng)由現(xiàn)場總線8傳輸?shù)男盘?hào)，處理器19也能夠如之前根據(jù)編程通過程序那樣在特定的信號(hào)方面執(zhí)行過濾。例如處理器19能夠僅濾出如下信號(hào)，其由另外的常用現(xiàn)場設(shè)備7中的一個(gè)特定的現(xiàn)場設(shè)備傳輸?shù)较鄳?yīng)的自動(dòng)化設(shè)備5?；谶^濾能夠-而不是必須-例如與傳感器信號(hào)類似地實(shí)現(xiàn)平均值計(jì)算、趨勢分析、邊界值監(jiān)控、傅里葉轉(zhuǎn)換或其他的加工或評(píng)估。
[0052]在步驟S5中，處理器19將評(píng)估結(jié)果經(jīng)由另一個(gè)通道18傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21(見圖1)。上一級(jí)的裝置21通常不包含到對(duì)技術(shù)過程6的直接的、時(shí)間關(guān)鍵的操作和控制中。然而并不排除這種操作和控制。但是，在通常情況下僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)技術(shù)過程6的監(jiān)控。
[0053]只要是到此為止說明的，處理器19始終將評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21。然而根據(jù)在圖5中示出的圖示可行的是，在步驟S5前存在步驟S6。當(dāng)存在步驟S6時(shí)，處理器19在步驟S6中決定，是否需要將評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21。在這種情況下，步驟S5僅當(dāng)評(píng)估結(jié)果需要傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21時(shí)實(shí)施。在邊界值監(jiān)控的情況下，例如傳輸能夠局限到以下情況，在該情況中超過了預(yù)設(shè)的邊界值。在過濾到特定的經(jīng)由現(xiàn)場總線8傳輸?shù)男盘?hào)的情況下，評(píng)估結(jié)果的傳輸能夠局限到以下情況，在該情況中過濾已經(jīng)示出經(jīng)由現(xiàn)場總線8傳輸了這種類型的信號(hào)。附加地，可能也與具體的評(píng)估結(jié)果無關(guān)地，不時(shí)地、例如每分鐘或每小時(shí)，從處理器19能夠?qū)⑸E象經(jīng)由另一個(gè)通道18傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21。為了這個(gè)目的，現(xiàn)場設(shè)備能夠在內(nèi)部具有表(在圖中沒有示出)。
[0054]優(yōu)選地步驟SI到S5、必要時(shí)包括步驟S6的順序，以循環(huán)時(shí)間T反復(fù)地實(shí)施。當(dāng)步驟S6不存在時(shí)，通過這種事實(shí)確保處理器19在預(yù)定的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)在從內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10和/或從外部的傳感器系統(tǒng)15和或經(jīng)由通向現(xiàn)場總線8的通道16接收信號(hào)后得出評(píng)估結(jié)果并經(jīng)由另一個(gè)通道18傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21。當(dāng)步驟S6存在時(shí)，通過這種事實(shí)確保處理器19在預(yù)定的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)在從內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10和/或從外部的傳感器系統(tǒng)15和或經(jīng)由通向現(xiàn)場總線8的通道16接收信號(hào)后得出評(píng)估結(jié)果并依據(jù)該評(píng)估結(jié)果決定，是否需要將評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21，并且傳輸結(jié)果在需要的情況下經(jīng)由另一個(gè)通道18傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21。
[0055]此外，除了步驟SI至S5能夠存在另外的在圖中沒有示出的步驟。例如可行的是，處理器19經(jīng)由通向現(xiàn)場總線8的通道16將信號(hào)輸出到現(xiàn)場總線8。例如，尤其是根據(jù)預(yù)設(shè)經(jīng)由另一個(gè)通道18，在自動(dòng)化設(shè)備5的程序上的新的額定值或改變能夠輸出到現(xiàn)場總線8。然而優(yōu)選的是沒有這類到現(xiàn)場總線8上的信號(hào)輸出。只要涉及到現(xiàn)場總線8或技術(shù)過程6，現(xiàn)場設(shè)備9也優(yōu)選僅是偵聽器，其監(jiān)聽現(xiàn)場總線8上的數(shù)據(jù)交換。通過這種設(shè)計(jì)方案尤其排除了，從外部以不期待的方式、黑客攻擊，干預(yù)到對(duì)技術(shù)過程6的控制中。
[0056]以類似的方式可行的是，處理器19經(jīng)由另一個(gè)通道18從上一級(jí)的裝置21中接收數(shù)據(jù)。例如能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程編程，其因此也能夠改變?cè)诔绦騼?chǔ)存器20中儲(chǔ)存的程序。也能夠?qū)⒂糜谧詣?dòng)化設(shè)備5的額定值和類似值傳輸?shù)浆F(xiàn)場設(shè)備9，參見上述實(shí)施方案。然而優(yōu)選地，處理器19經(jīng)由另一個(gè)通道18僅傳輸評(píng)估結(jié)果到上一級(jí)的裝置21。相反的是，處理器19經(jīng)由另一個(gè)通道沒有從上一級(jí)的裝置21中接收數(shù)據(jù)。只要涉及到另一個(gè)通道18，現(xiàn)場設(shè)備9因此也優(yōu)選僅是發(fā)射器，該發(fā)射器經(jīng)由另一個(gè)通道18輸出而不接收數(shù)據(jù)。同樣通過本設(shè)計(jì)方案尤其排除了，從外部以不期待的方式干預(yù)到技術(shù)的過程6的控制中。然而如果處理器19例外地接收了對(duì)于技術(shù)過程6的數(shù)據(jù)，處理器19經(jīng)由通向現(xiàn)場總線8的通道16而優(yōu)選地將該數(shù)據(jù)始終傳輸?shù)阶詣?dòng)化設(shè)備5，而不是直接地傳輸?shù)搅硗獾?，常用的現(xiàn)場設(shè)備7中的一個(gè)。
[0057]在現(xiàn)場總線8上的數(shù)據(jù)交換根據(jù)預(yù)定的協(xié)議實(shí)現(xiàn)，例如根據(jù)過程現(xiàn)場總線協(xié)議(PROFIBUS-Protokoll)。因此，處理器19也以該協(xié)議接收經(jīng)由現(xiàn)場總線8傳輸?shù)男盘?hào)。經(jīng)由另一個(gè)通道18到上一級(jí)的裝置21的評(píng)估結(jié)果傳輸也以該協(xié)議進(jìn)行。然而該協(xié)議能夠是與現(xiàn)場總線8的協(xié)議不同的另一協(xié)議。通常也是這種情況。然而，這不需要是強(qiáng)制的。
[0058]用于外部傳感器系統(tǒng)15的接口14能夠根據(jù)需求構(gòu)造。特別地，接口 14能夠相應(yīng)于在圖4中的示意圖例如設(shè)計(jì)為螺釘端子。然而作為單個(gè)接口的另外的設(shè)計(jì)方案也是可行的，例如作為籠式拉力彈簧、作為(單個(gè)的)插接連接、和更多的類似物。
[0059]內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10、處理器19、程序儲(chǔ)存器20、通向過程總線8的通道16和另一個(gè)通道18根據(jù)圖6中示出的圖示優(yōu)選布置在唯一的電路板22(主電路板22)上(SBC =單板計(jì)算機(jī))。其甚至能夠在主電路板22內(nèi)部布置在唯一的芯片上(SoC =片上系統(tǒng))?，F(xiàn)場設(shè)備9特別靈活的設(shè)計(jì)方案由此得出，即用于外部的傳感器系統(tǒng)15的接口 14不是布置在主電路板22上，而是布置在附加電路板23上。在這種情況下，附加電路板23能夠相應(yīng)于圖6和圖7中的圖示經(jīng)由多級(jí)插接連接24插接到主電路板22上。由此，通過更換附加電路板23能夠在盡可能不改變現(xiàn)場設(shè)備9的情況下根據(jù)需求改變接口 14的選擇。
[0060]在程序儲(chǔ)存到程序儲(chǔ)存器20中后，關(guān)于現(xiàn)場設(shè)備9不再需要通過人工的直接輸入。因此可行的甚至是優(yōu)選的是，現(xiàn)場設(shè)備9不具有操作面板。基于該原因操作面板在圖2中沒有示出。基于在確定由現(xiàn)場設(shè)備9實(shí)施的任務(wù)時(shí)的靈活性的原因，還具有的優(yōu)點(diǎn)是，處理器19設(shè)計(jì)為通用處理器(general purpose processor)。這種處理器是普遍已知的，例如ARMll系列或ARM CORTEX系列和更多類似系列的處理器。
[0061 ]相應(yīng)于在圖2中的圖示，現(xiàn)場設(shè)備9具有殼體25。借助于殼體25至少封裝內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10、處理器19和程序儲(chǔ)存器20。只要需要，用于外部的傳感器系統(tǒng)15的接口 14也能布置在殼體25的內(nèi)部。只要通向現(xiàn)場總線8的通道16和/或通向上一級(jí)的裝置21的通道18有線地實(shí)現(xiàn)，可能的用于相應(yīng)的總線電纜17的接口也能夠布置在殼體25的內(nèi)部?，F(xiàn)場設(shè)備9能夠具有自給自足的能量供應(yīng)，例如電池組或蓄電池，必要時(shí)也能通過太陽能電池或類似物支持?？商孢x地能夠存在用于能源供應(yīng)的接口。該接口也能夠必要時(shí)布置在殼體25的內(nèi)部。封裝例如能夠符合保護(hù)類型IP 20、IP 44、IP 54、IP 65。在個(gè)別情況下，仍更高的保護(hù)類型也能夠是有意義的。借助于殼體25或殼體25的固定可能能夠?qū)崿F(xiàn)防熱和/或防振動(dòng)或防止其他的環(huán)境影響、例如化學(xué)腐蝕的物質(zhì)或放射性(特別是α和β輻射)。只要需要，殼體25能夠具有對(duì)于導(dǎo)線的電纜的穿引部。殼體25能夠具有相對(duì)很小的例如1cm X 1cm x 5cm的大小或更小。
[0062]綜上所述，本發(fā)明因此涉及以下事實(shí):
[0063]自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備9包括內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10，借助于該傳感器系統(tǒng)檢測現(xiàn)場設(shè)備9整體上所經(jīng)受的狀態(tài)。其還具有接口 14，傳感器信號(hào)能夠經(jīng)由該接口從外部的傳感器15傳輸?shù)浆F(xiàn)場設(shè)備9上。此外，現(xiàn)場設(shè)備9還具有通向串行的現(xiàn)場總線8的通道16和另一個(gè)通道18。現(xiàn)場設(shè)備9具有處理器19，其執(zhí)行在過程儲(chǔ)存器20中存儲(chǔ)的程序?；诔绦虻膱?zhí)行，處理器19相應(yīng)于程序接收從內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)10和/或經(jīng)由接口 14從外部的傳感器15和/或經(jīng)由通向現(xiàn)場總線的通道16經(jīng)由現(xiàn)場總線8傳輸?shù)男盘?hào)。處理器依據(jù)接收的信號(hào)得出評(píng)估結(jié)果。處理器19經(jīng)由另一個(gè)通道18將評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21。只要需要，處理器19在此之前依據(jù)評(píng)估結(jié)果決定，評(píng)估結(jié)果的傳輸是否是需要的。
[0064]本發(fā)明還具有很多優(yōu)點(diǎn)。尤其是以簡單的、成本低廉的和可靠的方式能夠?qū)崿F(xiàn)高水平的對(duì)技術(shù)過程6的監(jiān)控。不需要對(duì)技術(shù)過程6的實(shí)時(shí)相關(guān)的控制的干預(yù)。為了實(shí)現(xiàn)這種監(jiān)控僅需要單元式的現(xiàn)場設(shè)備9，其相應(yīng)地編程并必須在要監(jiān)控的技術(shù)過程6的附近布置。必要時(shí)，還必須提供相應(yīng)的外部的傳感器系統(tǒng)15。然而另外的設(shè)施不是必須的?；诹硪粋€(gè)通道18能夠(通過旁路相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備5)實(shí)現(xiàn)使評(píng)估結(jié)果直接傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置21。根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場設(shè)備9在同時(shí)具有普遍應(yīng)用性時(shí)還具有很小的復(fù)雜性，使得其成本低廉地生產(chǎn)并能夠在多種使用場合中使用。
[0065]盡管在細(xì)節(jié)上通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)地說明和描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于所公開的實(shí)例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠由此推導(dǎo)出其他的變體，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備， 其中，所述現(xiàn)場設(shè)備包括內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)(10)，借助于所述傳感器系統(tǒng)檢測所述現(xiàn)場設(shè)備整體上所經(jīng)受的狀態(tài)， 其中，所述現(xiàn)場設(shè)備具有接口(14)，傳感器信號(hào)能夠從外部的傳感器系統(tǒng)(15)經(jīng)由所述接口傳輸給所述現(xiàn)場設(shè)備， 其中，所述現(xiàn)場設(shè)備具有通向串行的現(xiàn)場總線(8)的通道(16)和與通向串行的所述現(xiàn)場總線(8)的所述通道(16)不同的另一個(gè)通道(18)， 其中，所述現(xiàn)場設(shè)備具有處理器(19)， 其中，所述處理器(19)執(zhí)行存儲(chǔ)在程序儲(chǔ)存器(20)中的程序， 其中，由于執(zhí)行所述程序，所述處理器(19)根據(jù)所述程序 接收從所述內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)(10)和/或經(jīng)由所述接口(14)從所述外部的傳感器系統(tǒng)(15)和/或經(jīng)由通向所述現(xiàn)場總線(8)的所述通道(16)經(jīng)由所述現(xiàn)場總線(8)傳輸?shù)男盘?hào)， 根據(jù)接收的所述信號(hào)得出評(píng)估結(jié)果，并且 或者使所述評(píng)估結(jié)果始終經(jīng)由所述另一個(gè)通道(18)傳輸?shù)缴弦患?jí)的裝置(21)處，或者根據(jù)所述評(píng)估結(jié)果決定所述評(píng)估結(jié)果是否需要傳輸?shù)剿錾弦患?jí)的裝置(21)處，并且所述評(píng)估結(jié)果僅在需要的情況下傳輸?shù)剿錾弦患?jí)的裝置(21)處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)(10)包括加速度傳感器(11 )、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器(12)、和/或位置傳感器(13)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述接口(14)構(gòu)造為用于二進(jìn)制信號(hào)和/或模擬信號(hào)的接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1，2，或3所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述現(xiàn)場設(shè)備不具有操作面板。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，用于所述外部的傳感器系統(tǒng)(15)的所述接口(14)構(gòu)造為單個(gè)接口。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)(10)、所述處理器(19)、所述程序儲(chǔ)存器(20)、通向所述現(xiàn)場總線(8)的所述通道(16)和所述另一個(gè)通道(18)布置在主電路板(22)上，所述接口(14)布置在附加電路板(23)上，并且所述附加電路板(23)經(jīng)由多級(jí)的插接連接(24)插接到所述主電路板(22)上。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，通向所述現(xiàn)場總線(8)的所述通道(16)和/或所述另一個(gè)通道(18)利用以太網(wǎng)物理層或基于無線局域網(wǎng)或基于移動(dòng)無線電工作。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述處理器(19)構(gòu)造為通用處理器。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述處理器(19)經(jīng)由所述另一個(gè)通道(18)以另一個(gè)協(xié)議傳輸所述評(píng)估結(jié)果，而不是經(jīng)由通向所述現(xiàn)場總線(8)的所述通道(16)接收信號(hào)。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，通向所述現(xiàn)場總線(8)的所述通道(16)構(gòu)造為用于總線電纜(17)的預(yù)批制的接口，并且經(jīng)由所述總線電纜(17)實(shí)現(xiàn)所述現(xiàn)場設(shè)備的能量供應(yīng)。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述處理器(19)經(jīng)由通向所述現(xiàn)場總線(8)的所述通道(16)不輸出信號(hào)到所述現(xiàn)場總線(8)處。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述處理器(19)經(jīng)由所述另一個(gè)通道(18)僅將所述評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)剿錾弦患?jí)的裝置(21)處，而不是經(jīng)由所述另一個(gè)通道(18)從所述上一級(jí)的裝置(21)接收數(shù)據(jù)。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，在從所述內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)(10)和/或從所述外部的傳感器系統(tǒng)(15)和/或經(jīng)由通向所述現(xiàn)場總線(8)的所述通道(16)接收所述信號(hào)后，所述處理器(19)在預(yù)設(shè)的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)求出評(píng)估結(jié)果，并且或者經(jīng)由所述另一個(gè)通道(18)將所述評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)剿錾弦患?jí)的裝置(21)，或者根據(jù)所述評(píng)估結(jié)果決定是否需要將所述評(píng)估結(jié)果傳輸?shù)剿錾弦患?jí)的裝置(21)，并且所述評(píng)估結(jié)果在需要的情況下經(jīng)由所述另一個(gè)通道(18)傳輸?shù)剿錾弦患?jí)的裝置(21)。14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，所述現(xiàn)場設(shè)備具有殼體(25)，借助于所述殼體至少封裝所述內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)(10)、所述處理器(19)和所述程序儲(chǔ)存器(20)。15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于，至少所述處理器(19)、所述程序儲(chǔ)存器(20)、所述通道(16)和所述另一個(gè)通道(18)布置在唯一的電路板(22)上或布置在唯一的芯片上。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK105867209SQ201610080487
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】托馬斯·門策爾
【申請(qǐng)人】西門子公司