CN102474514A - 用于从远程终端服务现场设备的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从远程终端(2)服务现场设备(1)的装置，其中现场设备(1)具有当场显示/服务能力(3)并且连接到过程自动化技术的现场总线(4)；其中远程终端(2)和现场设备(1)经由至少一个定义的传输协议互相通信；其中web服务器(5)集成在现场设备(1)中、工厂访问点(8)中或远程终端(2)中；web服务器(5)以动态生成的内容(20)的形式向远程终端(2)提供所有请求的现场设备(1)的设备信息，其就是所谓的固件；其中特定于所应用的传输协议的通信驱动器(6)和浏览器(7)集成在远程终端(2)中；其中通信驱动器(6)在远程终端(2)上仿真现场设备(1)的当场显示/服务能力(3)的协议，以及其中动态生成的内容(20)经由网络浏览器(7)显示在远程终端(2)的显示器(15)上，使得现场设备(1)处的当场显示/服务能力(3)和远程终端(2)处的显示/服务能力是相同的。

Description

用于从远程终端服务现场设备的装置
技术领域
本发明涉及从远程终端服务现场设备的装置。术语“服务现场设备”意指现场设备的配置和参数化(parametering)，但还包括对于一个或更多现场设备中或过程中缺陷的早期检测的诊断。除了来自远程终端的现场设备的远程服务，任何类型的信息传输也按照术语“服务”来理解。在此上下文中关注的是在从现场设备到远程终端的现场设备的参数化的传输，以及通过远程终端到现场设备的现场设备的参数化的回放(playback)。和现场设备的参数化一样，用于通过打印机的打印而生成打印版本也被同样地按照“服务”来理解。通常，远程终端被理解为例如PC、配置/管理系统，可以是由本申请受让人制造并销售的配置工具FieldCare、或者任何种类的手持设备。
背景技术
用于注册(register)和/或影响过程变量的现场设备经常被应用在过程自动化技术中以及制造自动化技术中。诸如料位(fill level)测量设备、流量测量设备、压力和温度测量设备、pH测量设备、电导率测量设备等的测量设备用于注册过程变量，其注册相应的过程变量料位、流量、压力、温度、pH值或电导率。诸如阀门或泵的致动器(actuator)用于影响过程变量，例如经由该致动器改变管道中液体的流量或者容器中介质的料位。原则上，依过程应用的并且递送或者处理与该过程相关的信息的所有设备，称为现场设备。从恩德莱斯和豪瑟尔(Endress+Hauser)公司集团可以得到大量的这种现场设备。因此，所有类型的测量设备和致动器都归入本申请使用的术语现场设备所表示的范围。此外，术语现场设备还指例如网关、无线电适配器或总线系统中集成的/可集成的其他总线参与者。
在现代工业工厂中，现场设备往往经由诸如PA，Foundation
Figure BDA0000132359900000022
或者
Figure BDA0000132359900000023
的总线系统连接到至少一个上级(superordinated)控制单元。通常，如已提到的，上级控制单元是早先详细说明的控制系统或控制单元。上级控制单元用于过程控制、过程可视化、过程监控以及现场设备的启动和服务。用于此目的的程序独立地运行在上级单元中并且包括，例如Endress+Hauser公司集团的FieldCare工具、Pactware工具、Fisher-Rosemount的AMS工具或Siemens的PDM工具。在控制系统应用中集成的服务工具包括Simens的PCS7、ABB的Symphony和Emerson的Delta V。
经由设备描述发生配置系统或管理系统或上级控制单元中的现场设备的集成，其确保上级单元可以检测并且翻译由现场设备递送的信息。用于每种现场设备类型的设备描述或用于每种现场设备类型的不同应用的设备描述由各个设备制造商提供。必须为不同的现场总线创建不同的设备描述，以使得现场设备可以集成在不同的现场总线系统中。因此存在仅仅是列举几项的HART设备描述、现场总线基金会设备描述和Profibus设备描述。
为了生成用于现场设备的统一描述，现场总线基金会(FF)、HART通信基金会和Profibus Nutzerorganisation(PNO)已经创建了统一的电子设备描述(电子设备描述EDD)。EDD定义在标准IEC 61804-2中。
此外，可以获取所谓的DTM-设备类型管理器或者设备管理器或者用于现场设备的综合服务的设备驱动器的特定设备描述。这些DTM对应于FDT-现场设备工具-规范。从ZVEI、PNO或者FDT组可以得到每个当前FDT规范。
很多现场设备制造商已经与他们的现场设备一起交付了相应的DTM或者设备描述。DTM为给定的现场设备或给定的现场设备类型封装所有设备特定的数据、功能和服务规则，例如设备结构、可用的通信可能性和图形用户接口，即GUI。
DTM要求框架应用，这里是FDT框架，作为运行时(runtime)环境。框架应用和相应的DTM允许非常方便的访问现场设备，例如访问设备参数、测量的值、诊断信息、状态信息等等，以及对于单个DTM可用的特殊功能的调用。为了不同制造商的DTM在框架应用中正确地运行，必须清晰地定义框架应用和剩余DTM的接口。该接口定义由首字母缩写词FDT包含。FDT技术统一了现场设备和上级控制单元之间的通信接口。FDT技术的特殊特征是其独立于安装的通信协议、以及现场设备和上级控制单元两者的相应软件环境来运行。FDT使用任何协议经由任何上级控制单元实现对任何现场设备的访问。已知的FDT框架是先前提到的Endress+Hauser集团的FieldCare。
从上述讨论可以容易地看出，DTM或设备描述的数目是非常大的，并且由于不断增长的设备和现场总线的数目而导致DTM的数目也不断增长。所以所谓的DTM库被经常地讨论。为安装用于通信硬件的设备驱动器、通信DTM、现场设备的DTM和用于框架应用的软件、或者FDT服务软件而必须花费的工作量是非常大的。通常，DTM经由单独的介质，例如在CD上或经由互联网来递送，并随后安装在上级控制单元中。
已知的解决方案可能在下述情况中导致问题：
-设备驱动器和现场设备中存储的当前固件(来自制造商的特定设备信息)不是绝对的一致。
-如果不存在当前或适当的设备驱动器，则现场设备不能集成在控制系统或上级控制单元中。
-用于先前版本的设备驱动器不是总与较新设备版本的设备驱动器兼容。
-按照特殊协议来运行现场设备的当场(onsite)服务，相应的信息在该特殊协议的帮助下当场显示。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置，其确保可以在任何时间从远程终端服务现场总线中集成的现场设备。
通过下述特性实现该目的。现场设备具有当场显示/服务能力并且连接到过程自动化技术现场总线。远程终端和现场设备使用至少一个定义的传输协议来互相通信。web服务器集成在现场设备中；web服务器使用至少一个传输协议以动态生成的内容的形式向远程终端提供现场设备的——尤其是现场设备的固件的——每条所请求设备信息；其中为远程终端提供了特定于所应用的传输协议的至少一个通信驱动器和浏览器，例如标准显示浏览器。浏览器可以从现场设备调出待显示的现场设备的信息，例如参数。通信驱动器在远程终端上仿真现场设备的当场显示/服务的协议，使得动态即当时生成的内容经由浏览器被显示在远程终端上。这样确保了现场设备处的当场显示/服务和远程终端处的显示/服务在任何时间都是相同的。动态生成的内容优选地是网页。存储在现场设备中的软件被理解为固件。
通常，可以说存储在现场设备中的设备特定信息包含正确的当前信息。因此真相在现场设备中。通过本发明的解决方案，由于现场设备和远程终端之间进行一对一关联，所以在任何时间确保了现场设备中实施的该设备特定信息和远程终端处的信息之间的一致性。尤其有利的是，当前设备驱动器库不可以安装在远程终端上。
如关于本发明的以上所述，在远程终端是PC、配置/管理系统，例如由受让人制造并销售的配置系统FieldCare、或者手持服务设备时是尤其有利的。该远程终端还可以是由Endress+Hauser集团以标志LIQUILINE制造并销售的控制/控制单元。稍后详细展示远程终端的其他实施例。
在本发明的装置的有利实施例中，设定通信驱动器为通用驱动器。在这种连接中，通用驱动器是对于连接到现场总线的任何现场设备都一样的驱动器。通信驱动器还可以被具体实现成使其可以服务不同的现场总线协议。通信驱动器负责建立现场设备和远程终端之间的连接，以及与远程终端相关联的显示单元上信息的表示。现场设备中集成的web服务器以动态生成的内容的形式——尤其是以网页的形式——在远程终端的显示器上提供远程终端设备所请求的所有信息。因此设备特定信息从传统设备驱动器移除，并且一经利用现场设备中实现的web服务器来请求就变得可用。
与远程终端相关联的网络浏览器可以集成在单独的驱动器中或通用通信驱动器中，其也与远程终端相关联。
在优选的变形中，web服务器集成在工厂访问点(Plant AccessPoint)中。对其提供的是用于现场设备的显示/服务的协议；PAP经由TCP/IP连接被连接到任何客户端的网络浏览器。客户端可以是，例如连接到现场总线的现场设备中的一个。在该连接中，认为当工厂访问点与资产(asset)管理工具连接时是非常有利的。对应的资产管理工具由受让人以标志WM制造并销售。
在现有技术中，工厂访问点被用于向系统的服务人员提供来自现场设备的数据，例如先前配置的诸如简档信息的通用信息、测量的值或设备特定信息。
或者经由HTML页面、经由XML文件或者经由设备驱动器而发生数据的供给。此外，已知利用工厂访问点使资产管理工具能够访问现场设备以用于参数化或者诊断/监控。
已知的解决方案具有缺点，只可能是现场设备的通用服务。这例如基于设备简档信息(Profibus PA简档3.01)发生，或者要求相应的设备驱动器。
在本发明的实施例中，其中连接到任何种类的显示单元的工厂访问点被用作远程终端，工厂访问点网页提供有现场设备的当场服务的仿真辅助；并且进而工厂访问点网页经由例如TCP/IP连接来连接到任何客户端的网络浏览器。该仿真是优选实现的，因为现场设备的显示协议经由现场总线和工厂访问点被发送到现场设备。然后在由服务人员可以服务不为工厂访问点所知的现场设备的事实中将看出该实施例的优点。由于网页是可用的，该服务总是与现场设备的显示器上的当场服务相同。
优选地，用于现场总线层的传输协议是用于过程自动化中的传统现场总线协议。这样的协议尤其是HART协议、Profibus PA协议、现场总线基金会协议，或者优选是TCP/IP协议，当然，还可以是现场设备制造商的私有协议。
在本发明的装置的有利实施例和以前提到的所有实施例中，提供了传输连接，经由该传输连接可以无线地或通过有线发送至少一个传输协议。此外，设定可以经由无线或硬连线通信连接来发送当场显示/服务的协议。优选地，无线通信连接是无线HART连接、WLAN连接、以太网或GPRS。
在本发明的装置的有利实施例中，通过无线HART网关经由选择列表(诸如列表框或下拉列表)来提供到无线HART现场设备的连接。
此外，根据本发明的解决方案的实施例的有利形式，在有和没有网关的变形中均提供RF/ID芯片，使得到无线HART现场设备的连接所需的信息是可用的。
在本发明的解决方案的优选实施例中，现场设备被具体实现为具有多个信道(channel)的控制/评估(evaluation)单元，经由这些信道来连接传感器/致动器。换句话说，控制/评估单元能够支持单信道和具体实现为通用传感器/致动器连接的多信道两者。由于可以使用市场上可用的现有控制系统根据本发明没有问题地操作这些传感器/致动器，所以传感器/致动器可以是完全不同类型的传感器元件或测量变换器(transducer)。本发明实现了能够即插即用的最多类型的实施例，以及现场总线层处的传感器、测量变换器或致动器。
下面描述具体示例，将阐明本发明的巨大优势：控制/评估单元具有八个信道并且支持五个传感器类型。因此，可以是第五到第八-390、625-组合。具体地，控制/评估单元例如是由ENDRESS+HAUSER集团以商标LIQUILINE制造并销售的装置。为了能够服务所有这些组合/变形，目前已知的解决方案需要非常大的工作量，其导致维护设备驱动器是非常复杂和困难的。然而，根据本发明，组合的变化、支持的传感器/致动器类型的变化或信道数目的变化对于通用设备驱动器没有影响。上述所有变形中的通用设备驱动器总是保持不变。当然，本发明不限于该特殊通信连接的应用。将会进一步看出以下优点，即在例如固件的设备软件的功能变化的情况下，设备驱动器的终端用户不必安装新的设备驱动器；事实上，由于现场设备将为新的功能性而动态生成的内容发送到设备驱动器，所以原则上本驱动器支持所有未来的设备功能。
附图说明
现将基于附图更加详细地解释本发明，其图示出如下：
图1是本发明的装置的第一实施例的示意性表示；
图2是本发明的装置的第二实施例的示意性表示；以及
图3是本发明的装置的第三实施例的示意性表示。
具体实施方式
图1示出了用于使用远程终端2服务现场设备1的本发明的装置的优选实施例的示意性表示。现场设备1可以是上述现场设备之一，独立地连接到总线系统4。然而，现场设备1还可以特别是控制/评估单元，多个传感器/致动器10、11经由相应的信道可以连接到该控制/评估单元。图3中示出这样的实施例。相应的控制/评估单元由Endress+Hauser集团以商标LIQUILINE制造和销售，其以前缺少本发明的实施例，但是其适用于多个传感器/致动器10、11的控制和评估。
远程终端2可以是PC、配置/管理系统，例如由本申请受让人制造并销售的配置系统FieldCare、或者任何手持服务设备。
远程终端2和现场设备1使用定义的传输协议经由总线系统4互相通信。这样的协议尤其包括HART协议、Profibus PA协议、现场总线基金会协议或，优选是TCP/IP协议。当然，该协议还可以是现场设备制造商的私有协议。
此外，总线系统4也可以具体实现为硬连线的和无线的。用于创建动态生成的内容20的发生器(generator)19和web服务器5集成在现场设备1中。web服务器经由至少一个传输协议4以动态生成的内容20的形式使从远程终端2请求的现场设备1的每条设备信息对于远程终端2可用。设备信息，例如固件，存储在现场设备1的存储器单元16中。动态生成的内容20例如是网页。
特定于所应用的传输协议的至少一个通信驱动器6和浏览器7，例如标准显示浏览器，被集成在远程终端2中。浏览器7可以从现场设备1调用现场设备1的信息，例如待显示的请求参数。通信驱动器6在远程终端2的显示/服务能力15上仿真现场设备1的当场显示/服务能力3的协议，使得动态即当时生成的内容20或网页通过浏览器7显示在远程终端2上。这样确保了现场设备1上的当场显示/服务3能力和远程终端2上的显示/服务能力15在任何时间都是相同的。因为现场设备1的当场显示3的协议经由总线系统4提供给远程终端2，例如控制单元，所以实现了仿真。
优选地，浏览器，例如网络浏览器可以封装在设备驱动器6、22中。这种DTM还可以是通信驱动器6或普通设备驱动器22。优选地，浏览器是标准浏览器，例如Firefox或Internet Explorer。
替代的选择设定动态生成的内容20不是经由总线系统4传输到设备驱动器6、22中的浏览器，这样的传输相对慢，而是网络应用(JavaScript)经由总线系统4从现场设备1被加载在设备驱动器6、22中；然后仅经由JSON(Javascript对象表示法)与现场设备1交换数据。该方法比经由总线系统4的内容20的传输更加有效率。
图2示出了本发明的装置的第二实施例的示意性表示。与图1所示的变形相比，这里的发生器19，生成的内容和内容20的供给经由web服务器5转移到工厂访问点8中或网关中。在现有技术中，使用工厂访问点PAP向系统用户的服务人员提供来自现场设备的数据，例如之前配置的诸如简档信息的通用信息、测量的值或设备特定信息。或者通过HTML页面、XML文件或者通过设备驱动器而发生数据的供给。还可以经由在线工厂资产管理工具来发生服务。这种工厂资产管理工具例如是Endress+Hauser集团的FieldCared或Siemens的PDM。
PAP网页或相应的内容20被提供有现场设备1的当场服务能力3的仿真的帮助。内容20例如经由TCP/IP连接而连接到任何客户端的浏览器。因为现场设备1的显示协议经由总线系统4被提供给PAP 8，所以优选地实现了仿真。这使信息作为内容20或网页对于web服务器5可用。
图3示出了本发明的装置的变形，其中内容20的动态生成不发生在现场设备1中或PAP 8中，而是在远程终端2中。这里用于生成内容/网页20的web服务器5和发生器19可以在现场设备1中省略，因为其永久地集成在驱动器22中。这种替代选择是非常有利的，因为现场设备1或PAP 8中的内容/网页20的动态生成及其经由总线系统4的传输会造成在远程终端2上内容20的相对慢的表现。
在图1、图2和图3中，利用现场设备1的当场服务能力3的仿真的辅助，设备驱动器独立地提供服务；服务能力经由硬连线连接线被传输到客户端，例如，远程终端2。在有利的实施例中，硬连线连接线可以由无线连接取代，从而是无线电连接。例如，无线电连接可以是无线HART连接。客户端例如是支持无线HART通信的手持服务设备或远程终端。因为经由无线HART通信提供现场设备1的显示协议，所以实现了仿真。通过附加本地无线适配器，可以在任何时间将硬连线的传统现场设备转换为无线电现场设备。
例如，经由通过无线HART网关提供的选择列表可以生成无线HART连接。作为替代，可以通过RF/ID芯片12，13使连接到无线HART现场设备1所需的所有信息变得可用。
虽然在前面引用了无线HART连接，但是诸如WLAN的其他无线连接当然也可以结合本发明的装置和其不同实施例来使用。
标记列表
1    现场设备
2    远程终端
3    当场显示/服务能力
4    现场总线/总线系统
5    web服务器
6    通信驱动器
7    网络浏览器
8    工厂访问点/网关/无线网关
9    连接
10   传感器
11    致动器
12    RF/ID芯片
13    RF/ID芯片
14    总线接口
15    显示器
16    存储器
17    现场设备应用
18    用于当场显示协议的驱动器
19    内容发生器
20    内容/网页
21    用于显示协议的总线
22    驱动器

Claims (14)

1.一种用于从远程终端(2)服务现场设备(1)的装置；其中所述现场设备(1)具有当场显示/服务能力(3)并且链接到过程自动化技术的总线系统(4)；其中所述远程终端(2)和所述现场设备(1)使用至少一个定义的传输协议来互相通信，其中web服务器(5)集成在所述现场设备(1)中、工厂访问点(8)中或所述远程终端(2)中；所述web服务器(5)以动态生成的内容(20)的形式向所述远程终端(2)提供所有请求的所述现场设备(1)的设备信息；其中特定于所应用的传输协议的通信驱动器(6)和浏览器(7)被集成在所述远程终端(2)中；其中所述通信驱动器(6)在所述远程终端(2)上仿真所述现场设备(1)的所述当场显示/服务能力(3)的协议，以及其中所述动态生成的内容(20)经由所述浏览器(7)显示在所述远程终端(2)的显示器(15)上，使得所述现场设备(1)上的所述当场显示/服务能力(3)和所述远程终端(2)上的所述显示/服务能力是相同的。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述通信驱动器(6)是通用驱动器。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述浏览器(7)集成在单独的驱动器(22)中或所述通用通信驱动器(6)中。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述远程终端(2)是PC、配置/管理系统或手持服务设备。
5.根据权利要求1所述的装置，其中用于所述现场设备(1)的显示/服务的协议(21)对于所述工厂访问点(8)是可用的，以及其中所述工厂访问点(8)经由总线连接连接到任何现场设备(1)的设备驱动器(22)或所述浏览器(7)。
6.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述工厂访问点(8)连接到资产管理工具(10)。
7.根据权利要求1所述的装置，其中现场总线平面上的所述传输协议(4)是用在过程自动化中的传统现场总线协议。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述现场总线协议例如是HART协议、Profibus PA协议、现场总线基金会协议或现场设备制造商的私有协议、或者诸如TCP/IP或USB的其他协议。
9.根据前面权利要求的一个或多个所述的装置，其中所述现场设备(1)是具有多个信道的控制/评估单元，经由所述多个信道连接传感器/致动器(11)。
10.根据前面权利要求的一个或多个所述的装置，其中提供传输连接(12)，经由所述传输连接(12)以无线或硬连线方式可发送至少一个传输协议。
11.根据前面权利要求的一个或多个所述的装置，其中经由无线或硬连线通信连接(21)可发送所述当场显示/服务的协议。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述总线系统(4)是无线HART通信连接。
13.根据权利要求12所述的装置，其中借助无线HART网关(8)经由选择列表生成到无线HART现场设备的连接。
14.根据权利要求12所述的装置，还包括RF/ID芯片(12、13)，其提供连接到所述现场设备(1)所需的信息。
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