專利名稱：自動化技術(shù)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動化技術(shù)設(shè)備，其中多個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)功能單元的自動化技術(shù)功能，這些功能單元作為現(xiàn)場設(shè)備或操作設(shè)備出現(xiàn)。
背景技術(shù)：
在測量技術(shù)、控制技術(shù)和調(diào)節(jié)技術(shù)中，長久以來通常通過兩線線路(Zweitdrahtleitung)來對現(xiàn)場設(shè)備饋電，并從該現(xiàn)場設(shè)備向顯示設(shè)備和/或調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)備傳輸測量值或從調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)備向現(xiàn)場設(shè)備傳輸調(diào)節(jié)值。其中，將每個測量值或調(diào)節(jié)值轉(zhuǎn)換為按比例的直流電流，其與饋電直流電流相疊加，其中表現(xiàn)測量值或調(diào)節(jié)值的直流電流可以是饋電直流電流的數(shù)倍。因此，通常將現(xiàn)場設(shè)備的饋電電流需求設(shè)置為大約4mA，并且將測量值或調(diào)節(jié)值的動態(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)場設(shè)備的特征除此之外還在于通用的、盡可能與相應(yīng)過程匹配的特性。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，通過該交流電傳輸路徑在到現(xiàn)場設(shè)備的方向上傳輸參數(shù)數(shù)據(jù)，并從現(xiàn)場設(shè)備方向傳輸測量值和狀態(tài)數(shù)據(jù)。參數(shù)數(shù)據(jù)和測量值以及狀態(tài)數(shù)據(jù)被調(diào)制為交流電壓，優(yōu)選通過頻率調(diào)制。
在過程控制技術(shù)中，通常在所謂的現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)根據(jù)預(yù)定的安全條件現(xiàn)場設(shè)置和連接作為測量組件、調(diào)節(jié)組件和顯示組件的現(xiàn)場設(shè)備。這些現(xiàn)場設(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)傳輸通過設(shè)置在維護(hù)區(qū)域中的電源的饋電線路進(jìn)行。為了遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程診斷這些現(xiàn)場設(shè)備，在所謂的維護(hù)區(qū)域中還設(shè)置有操作設(shè)備，通常對維護(hù)區(qū)域的安全性測定提出很少的要求。
通過借助于FSK(頻移鍵控)調(diào)制疊加已知的20mA電流回路來實(shí)現(xiàn)維護(hù)區(qū)域中的操作設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。其中，以框架方式(rahmenweise)模擬地傳輸對應(yīng)于二值狀態(tài)“0”和“1”的兩個頻率。
FSK信號的邊界條件(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是市場上常見和常用的。這些專用電路的缺點(diǎn)在于無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，其中微控制器被用于根據(jù)所涉及的功能單元的自動化技術(shù)任務(wù)按照指定處理數(shù)據(jù)。
尋求在自動化技術(shù)設(shè)備的處理單元的控制中按照HART協(xié)議映射(abbilden)FSK接口的功能，而其中不影響所涉及的功能單元的自動化技術(shù)任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題具體是提供一種自動化技術(shù)設(shè)備，具有用于借助已知的微控制器將FSK信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)比特流的裝置。
按照本發(fā)明，該技術(shù)問題用權(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)明從具有處理單元的自動化技術(shù)設(shè)備出發(fā)，其中為處理單元分配至少一個用于保存指令和數(shù)據(jù)的存儲單元，并且處理單元與通信線路連接。該處理單元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。
從通信線路出發(fā)，自動化技術(shù)設(shè)備具有量化級，其中在量化級后面并聯(lián)連接延遲級和混合級。延遲級具有對應(yīng)于線路信號的載波頻率的90°相位角的延遲時間。
延遲級的輸出端與混合級連接?；旌霞壉粚?shí)施為乘法級。其中，量化級的輸出信號形成乘法的第一因數(shù)，而延遲級的輸出信號形成乘法的第二因數(shù)?；旌霞壓竺孢B接有低通濾波器，其中低通濾波器的輸出端與處理單元連接。在低通濾波器的輸出端可以獲取(abgreifbar)來自線路信號和載波頻率的差頻率的函數(shù)。


下面借助實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。為此所需的附圖示出圖1示出自動化技術(shù)設(shè)備的原理圖，圖2示出將FSK信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)比特流的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中以理解本發(fā)明所需的程度示出自動化技術(shù)設(shè)備100。自動化技術(shù)設(shè)備100通過通信線路200與基本上同類型的自動化技術(shù)設(shè)備100’連接。通信線路200是雙向設(shè)置的。從自動化技術(shù)設(shè)備100發(fā)送的信息被自動化技術(shù)設(shè)備100’接收，反之亦然。因此下面只參照詳細(xì)示出的自動化技術(shù)設(shè)備100。
自動化技術(shù)設(shè)備100的核心部分是控制器110，其至少與存儲器150和給出時鐘的元件-下面為簡單起見稱為時鐘發(fā)生器120-連接。但是，通常，時鐘發(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，自動化技術(shù)設(shè)備100可以是用于與其它自動化技術(shù)設(shè)備100’雙向通信的上級設(shè)備的組成部分。在該實(shí)施方式中，上級設(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，上級設(shè)備通過第二通信系統(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)，通過該輸入端點(diǎn)接收通信線路200上的線路信號。
從通信線路200出發(fā)，自動化技術(shù)設(shè)備在接收端具有解調(diào)裝置180。在對相同的裝置使用相同附圖標(biāo)記的情況下，圖2示意性示出解調(diào)裝置180。
解調(diào)裝置180包括量化級181，其中量化級后面并聯(lián)連接延遲級182和混合級183。延遲級182具有對應(yīng)于線路信號201的載波頻率的90°相位角的延遲時間。
延遲級182的輸出端與混合級183連接。混合級183被實(shí)施為乘法級。其中，量化級181的輸出信號形成乘法的第一因數(shù)，延遲級182的輸出信號形成第二因數(shù)。混合級183后面連接有低通濾波器184，其中低通濾波器的輸出端與處理單元110連接。在低通濾波器184的輸出端處可以獲取來自線路信號201和載波頻率的差頻率的函數(shù)，其中利用處理單元110從該線路信號中重構(gòu)數(shù)據(jù)比特流。
附圖標(biāo)記100，100’自動化技術(shù)設(shè)備110 控制器
120 時鐘發(fā)生器130 數(shù)據(jù)匯點(diǎn)140 數(shù)據(jù)源150 存儲器160 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器170 濾波器180 解調(diào)裝置181 量化級182 延遲級183 混合級184 低通濾波器200 通信線路201 FSK信號
權(quán)利要求
1.一種自動化技術(shù)設(shè)備，其中多個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，所述設(shè)備具有微控制器，其中為所述微控制器分配至少一個時鐘發(fā)生器和存儲單元，并且所述微控制器至少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，并且為所述自動化技術(shù)設(shè)備輸入線路信號，其特征在于，設(shè)置量化級(181)，其中在所述量化級后面并聯(lián)連接延遲級(182)和混合級(183)，其中所述延遲級(182)與所述混合級(183)連接，并且所述混合級(183)后面連接有低通濾波器(184)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化技術(shù)設(shè)備，其特征在于，所述混合級(183)是乘法級。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化技術(shù)設(shè)備，其特征在于，所述延遲級(182)具有對應(yīng)于所述線路信號(201)的載波頻率的90°相位角的延遲時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動化技術(shù)設(shè)備(100，100’)，其中多個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)，其中為微控制器分配至少一個時鐘發(fā)生器(120)和存儲單元(150)，并且微控制器至少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。
文檔編號H04J99/00GK1932909SQ20061015391
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者海科·克雷瑟, 安德烈斯·施特爾特, 拉爾夫·謝弗 申請人:Abb專利有限公司