CN100514235C - 在操作及监控程序与现场设备之间进行数据交换的方法和设备 - Google Patents

在操作及监控程序与现场设备之间进行数据交换的方法和设备 Download PDF

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Abstract

关于在操作及监控程序BA与经由现场总线适配器连接互联网的现场设备之间进行数据交换的方法，操作及监控程序BA访问与互联网接口连接的串行接口。通过这种方法，有可能在操作及监控程序BA之间经由互联网进行数据交换而无需大量程序改变。

Description

在操作及监控程序与现场设备之间进行数据交换的方法和设备
对于相关申请的交叉参考
本申请要求于2001年7月31日提交的序号为60/308596的临时申请的利益。
技术领域
本发明涉及一种用于在操作及监控程序与现场设备之间进行数据交换的方法，它经由现场总线适配器与互联网连接。
背景技术
过程控制技术中，经常使用现场设备用于检测和改变过程值。
现场设备的实例，如，温度测量设备，用于检测过程介质温度；流量计，用于检测通过管道截面的过程介质的流量；或者填充指示器，用于确定容器中流态或松散材料的填充等级。
过程控制通过经由数据总线与单独现场设备相连接的控制系统来实现。过程控制中所需要的所有信息经由数据总线在控制系统与现场设备间进行交换。
常用数据总线是依照
Figure C02814374D00041
基础的HART标准进行操作的。依照HART标准操作的现场设备又称为HART设备。
除此之外，
Figure C02814374D00042
或者Foundation 
Figure C02814374D00043
，以及其它标准，都经常用作过程自动化技术中的现场总线。
除了对测量值进行直接传输外，现场设备还允许诸如参数(零点，测量数值容量等)、标定曲线、以及诊断信息等现场设备中存储的不同信息的传输。这些参数可以由控制系统或者操作和显示设备而设置。
这个过程也被称作现场设备的配置或参数化。
现场设备必须在每次第一次使用之前或者设备改变之后进行配置或者参数化。
操作及监视程序大多数运行于计算机单元(PC机，膝上电脑)，该计算机单元经由串行COM接口(例如RS232，RS485)与连接至现场总线的现场总线适配器相连。
商业使用的操作及监控程序例如Endress+Hauser Maulburg公司的CommuWin，或者Endress+Hauser Wetzer公司的ReadWin。
这些标准应用程序的缺点在于，由于计算机单元与现场总线适配器间必须有电缆连接，所以它们只能用于现场总线的紧临区域。因此更远距离的(极端情况下，世界范围)数据交换将无法实现。
原理上，标准应用程序可以通过经由互联网接口访问现场设备的方式而被重写。然而，这需要可观的编程开销及扩展适应性。
控制系统的应用程序进一步被认为，经由互联网接口访问互联网，以及经由适当网关建立与现场总线的连接。通过这种方法，有可能实现对于现场设备的世界范围的访问。
在大多数情况下，控制系统的应用程序是庞大而又昂贵的。
发明目的
本发明的目的是基于创建一种用于在操作及监控程序与现场设备进行数据交换的方法，其通过简单的手段，利用标准应用程序，使得有可能经由互联网访问远距离现场设备。
通过一种用于在操作及监控程序与利用现场总线适配器连接至互联网的现场设备之间进行数据交换的方法，达到这个目的，其特征在于：经由现场总线适配器将现场设备连接至互联网；提供一串行接口以及一互联网接口，该串行接口连接至该互联网接口；操作及监控程序访问该串行接口；以及互联网接口将来自操作及监控程序的数据转化为TCP/IP标准。
本发明的本质想法在于，操作及监控设备还访问串行接口。因此，操作与监控设备没有“认识”到，对于现场设备的连接不是经由RS232实现的，而是通过互联网。
依照本发明的第一实施例，操作及应用程序与互联网接口的连接将经由第一COM接口、一个零调制解调器电缆以及第二COM接口实现。
这里，连接是经由两个物理存在的接口实现，例如操作及监控程序所运行的计算机单元的COM1与COM2。
本应用只需要适当的互联网接口驱动程序，其实现程序对话并管理现场总线适配器的地址。
依照本发明的第二实施例，操作及应用程序与互联网接口之间的连接经由虚拟串行接口实现。
虽然这个设计需要较大的编程费用，但是，它也可以用于没有两个物理存在的串行接口的计算机单元，特别是膝上计算机。
本发明还提供了一种用于在操作及监控程序与现场设备之间交换数据的设备，其中现场设备经由现场总线适配器将现场设备连接至互联网，其特征在于彼此相连的串行接口以及互联网接口，其中操作及监控程序访问该串行接口；以及其中互联网接口将来自操作及监控程序的数据转化为TCP/IP标准。
附图说明
本发明将通过下面图例进行更详细的说明。
图1展示了拥有一个计算机单元及若干现场设备的现场总线的示意图。
图2展示了依照本发明的第一实施例的计算机单元。
图3展示了依照本发明的第二实施例的计算机单元。
具体实施方式
图1中展示了一个具有若干现场设备10，20，30的现场总线1。
现场设备10，20，30经由数据总线线路3与控制系统4连接，或者经由现场总线适配器5(例如Endress+Hauser公司的CommuBox)与计算单元9连接。为此，连接线路7从现场总线适配器5连接到计算机单元9的COM插塞式连接器8。连接线路7上的串行数据传输是基于RS232或者RS485标准的。
计算机单元9是个人计算机(PC)或者便携式膝上计算机。
现场总线1依照已知的国际标准，诸如
Figure C02814374D0007083620QIETU
，
Figure C02814374D0007083615QIETU
，或Foundation 
Figure C02814374D0007083609QIETU
，进行操作。
现场设备的示例，比如检测过程介质温度的温度测量设备，检测通过管道截面的流量的流量计，或者确定松散材料在容器中的填充等级的填充指示器。
各自的测量值通过数据总线线路3传输到控制系统4。控制系统根据检测到的测量值控制整个加工过程。
除了直接测量值的传输，智能现场设备(灵巧现场设备)还允许存储于现场设备中的多种信息的传输。因此，有可能调用或改变来自控制系统4或者计算单元9的不同参数。这些参数是诸如零点、测量值容量(范围)或者测量值所用的参数。
例如，对于依照回波原理操作的填充等级测量设备，更有可能读出回波曲线。可以从回波曲线得出有关填充等级测量设备操作的结论。
除了这个以外，还可以调用诊断信息。有些现场设备已经能够执行自诊断。这意味着可以对现场设备已定义的核心数值监控其对于设定值的偏离。
特殊的操作及监控程序用于显示该信息及参数的改变。
这些操作及监控程序安装于计算单元9中。常规程序直接访问计算单元的COM接口8。
图2显示了依照本发明的第一个实施例的计算单元9。除了第一COM接口8，计算单元9还有一个第二COM接口8a。
两个接口8以及8a通过一个零调制解调器电缆11互相连接。
计算单元9有一个互联网接口13，其经由互联网与连接至现场总线1的现场总线适配器5相连。
操作及监控程序BA以常规方式访问计算单元9的COM1接口8。经由零调制解调器电缆11与COM2接口8a实现与互联网接口13的数据连接。通过适当的驱动程序(总线客户端)，互联网接口13负责将数据数据转化为TCP/IP标准，并且经由存储的地址簿选择现场总线适配器9的适当的互联网地址。数据在计算单元9与现场总线适配器5之间经由互联网进行交换。现场总线适配器负责将协议转化为适当的现场总线标准，例如
Figure C02814374D00091
若干不同的现场总线可以经由互联网接口13进行控制，而无需机械地再插接，这可被引证为进一步的优势所在。
图3显示了本发明的另一实施例。这里，在操作及监控程序BA与互联网接口13之间的连接经由虚拟接口V实现。
本设计由于必须对虚拟接口编写软件程序，因此需要增加软件费用。但是这里的优势在于，其还适合于没有两个COM接口的计算单元9，通常膝上电脑就是这种情况。
本发明的主要思想在于，利用现有的操作及监控程序，有可能经由互联网访问现场设备，而无需费力转化操作及监控程序的源代码。当由于没有公司拥有的程序所以不知道操作及监控程序的源代码的情况下，这一点就非常重要了。

Claims (10)

1.一种在操作及监控程序BA与现场设备间进行数据交换的方法，包含以下步骤：
经由现场总线适配器将现场设备连接至互联网；
提供一串行接口以及一互联网接口，该串行接口连接至该互联网接口；
操作及监控程序BA访问该串行接口；以及
互联网接口将来自操作及监控程序的数据转化为TCP/IP标准。
2.根据权利要求1的方法，其中串行接口和互联网接口之间的连接是经由第一COM接口、零调制解调器电缆以及第二COM接口提供的。
3.根据权利要求1的方法，其中串行接口和互联网接口之间的连接是经由一虚拟接口提供的。
4.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：
依照
Figure C02814374C00021
标准操作现场总线适配器。
5.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：
依照
Figure C02814374C00022
标准操作现场总线适配器。
6.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：
依照Foundation 
Figure C02814374C00023
际准操作现场总线适配器。
7.一种用于在操作及监控程序与现场设备之间交换数据的设备，其中现场设备经由现场总线适配器将现场设备连接至互联网，其特征在于彼此相连的串行接口以及互联网接口，其中操作及监控程序访问该串行接口；以及其中互联网接口将来自操作及监控程序的数据转化为TCP/IP标准。
8.根据权利要求7的设备，其中所述现场总线适配器是根据
Figure C02814374C00031
标准操作的。
9.根据权利要求7的设备，其中所述现场总线适配器是根据
Figure C02814374C0003180510QIETU
标准操作的。
10.根据权利要求7的设备，其中所述现场总线适配器是根据Foundation 标准操作的。
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