CN104678798A - 操作现场设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种操作现场设备(FG)的方法。其中，通过借助于第一承载协议将命令发送到操作单元(BG)并且借助于第二承载协议将该命令从操作单元(BG)传送到现场设备(FG)，将符合操作现场设备(FG)的通信协议的至少一个命令从高阶单元(UE)发送到现场设备(FG)。

Description

操作现场设备的方法

技术领域

本发明涉及一种操作现场设备的方法，包括高阶单元、操作设备和现场设备的装置。此外，本发明涉及一种客户端应用和服务器应用。

背景技术

现有技术已知诸如FieldCare的用于操作现场设备的程序。FieldCard例如运行在计算机，诸如膝上型计算机上，并且使用一个或多个设备类型管理器(DTM)来操作现场设备。为此，能提供专用于该现场设备的DTM，所述DTM描述特定现场设备的功能。此外，还能提供COM-DTM，用来与现场设备通信，如在现场设备具有的特定现场总线协议中所限定的。

现今，现场设备具有能使用特定协议，在现场总线上通信的通信接口。这些现场总线协议的类型的例子包括HART、FoundationFieldbus或Profibus。现场设备通常仅具有一种协议，借助于该协议能操作它们。在这种情况下，特别地，通常现场设备中仅有一个通信栈，借助于所述通信栈现场设备能通信。然后，总是借助于所讨论的现场总线协议，建立通信连接，而不考虑连接是否经由现场总线接口或现场设备的服务接口。如果例如，通信经由现场设备的服务接口发生，则能通过通信接口的协议，传输相应的现场总线命令。

操作包含用于例如现场设备的试运行、诊断和维护的测量。为此目的，例如，必须读出并且可视化现场设备的数据。此外，还有必要改变现场设备的参数。

然而，目前，假设用于现场设备的如上所述的适当的DTM或其它驱动程序，特别是协议驱动程序可用在操作设备本身中仅是一种可能。

此外，上述通信栈通常与用来操作现场设备的固件或软件应用的另一部分，诸如固件相互配合，使得替代或添加到通信栈难以可行。

本发明解决的问题是启用现场设备的操作，特别是以不要求可用在操作设备上的适当的协议驱动程序的方式。

发明内容

根据本发明，通过操作现场设备的方法、包括高阶单元、操作设备和现场设备的装置、客户端应用和服务器应用来解决该问题。

关于操作现场设备的方法，通过操作现场设备的方法解决该问题，其中，通过借助于第一承载协议，将命令发送到操作单元，以及通过借助于第二承载协议，将该命令从操作单元传送到现场设备，将符合用于操作现场设备的通信协议的至少一个命令从高阶单元发送到现场设备。

现场设备，特别是用在过程自动化工程中的现场设备，被理解成用在工业设施中的任何设备，诸如传感器、致动器、显示单元或网关或无线适配器等等。

操作包括例如来自/到现场设备的数据传输。特别地，改变现场设备的参数设置的操作也能理解为操作。

然后，作为例如互联网协议的第一承载协议用于将命令从高阶单元传送到现场设备。高阶单元能具有适当的存储器，其中以协议驱动程序的方式存储命令。以这种方式，适当地存储器不需要存在于操作设备中。

当然，借助于第一承载协议，能将多个命令从高阶单元传送到操作设备。类似地，借助于一个承载协议，而且借助于多个承载协议，至少一个命令不仅从高阶单元传送到操作单元是可能的。承载协议在此能相互重叠或能用来经由特定通信连接传输命令。

然后，借助于第二承载协议，将传送到操作设备的至少一个命令由操作设备传送到现场设备。对第一承载协议提供的信息和语句也应用于第二承载协议。

因此，操作设备能具有例如第一通信连接，以及用于与高阶单元通信的相应的第一接口。此外，在操作设备和现场设备之间能提供第二通信连接。为此，操作设备能具有适当的第二通信接口。特别地，操作设备的第一和第二通信接口是根据不同协议交换数据的不同通信接口。

然后，现场设备本身能具有经由第二通信连接，连接到操作设备的通信接口。

以这种方式，能从高阶单元操作现场设备。因此，操作设备不需要包含用来操作现场设备的现场设备专用信息。特别地，不再需要在操作设备上提供用来操作现场设备的专用协议驱动程序。所讨论的命令能经由操作设备，从高阶单元发送并传送到现场设备。

在该方法的一个实施例中，借助于第一和第二承载协议，在服务器上的应用和现场设备之间形成通信信道。优选地，能在高阶单元上提供应用来将命令从高阶单元传送到现场设备。能将命令保存在该单元中。特别地，能提供一个或多个应用，例如模块，用来根据不同协议，特别是现场总线协议提供命令。因此，能在高阶单元和现场设备之间提供用作命令的隧道的通信信道。隧道在借助于第一承载协议桥接的第一传输路径，以及借助于第二承载协议桥接的第二传输路径上延伸。

在该方法的另一实施例中，第一承载协议用于经由高阶单元和操作设备之间的第一通信连接的数据交换。第一通信连接优选地是无线连接，诸如无线互联网连接。

如所述在开始时，与现场设备的通信要求使用通信协议的某些命令。为此目的，特别地，能在现场设备中提供解释所讨论命令的通信栈，优选是正好一个通信栈。然后，例如，该通信栈用于处理经由现场设备的现场总线接口接收的命令和经由用于与操作设备通信的通信接口接收的命令。

在此高阶单元能是具有与操作设备的通信链路的任何数据处理单元，诸如计算机。

在该方法的另一实施例中，第二承载协议用于经由操作设备和现场设备之间的第二通信连接的数据交换。第二通信连接也能是无线通信连接。话虽如此，假定操作设备和现场设备之间非常近，第二通信连接为(操作设备和现场设备之间直接)有线连接也是可能的。

在该方法的另一实施例中，通信协议是现场总线协议。经由第一和第二通信连接，借助于第一和第二承载协议传输到现场设备的命令属于现场总线协议。

在该方法的另一实施例中，高阶单元是服务器。例如，服务器能被提供在计算机上并且经由第一通信连接，连接到操作设备。

在该方法的另一实施例中，借助于操作设备，启动由服务器传输的命令。这意指将根据操作设备操作现场设备。在这种情况下，借助于操作设备上的应用，与高阶单元建立连接。经由该连接，经由其通信借助于第一承载协议发生，将用于现场设备操作的请求从操作设备上的应用发送到高阶单元上的应用。为此目的，可以在操作设备上的应用和高阶单元中的应用之间，定义适当请求。然后，该应用将该一个或多个请求转换成能由现场设备处理的一个或多个命令。

在该方法的另一实施例中，借助于操作设备上的客户端应用，操作现场设备，在于操作设备上的客户端应用与高阶单元上的服务器应用通信。操作设备上的上述应用能是与高阶单元上的应用通信的客户端应用，所述应用在此是服务器。

在该方法的另一实施例中，经由到现场设备的第一通信连接，借助于操作设备，以及借助于经由通信连接用于在现场设备和操作设备之间交换数据的承载协议，确定现场设备标识符。基于例如作为现场设备的序列号或类似的现场设备标识符，可以使用来自例如数据库的数据，诸如电子配件，可用函数和能操作现场设备的特定现场总线协议，确定现场设备的体系结构。能使用第二承载协议的命令，借助于现场设备的标识，实现该标识符。

在该方法的另一实施例中，操作设备不具有协议驱动程序或不具有用于根据通信协议，与现场设备通信的适当的协议驱动程序。操作设备，或操作设备上的应用，特别是客户应用具有用于第一通信连接的至少一个协议驱动程序和用于第二通信连接的协议驱动程序。

在该方法的另一实施例中，在高阶单元上提供协议驱动程序，用于根据通信协议，与现场设备通信。如前所述，能在高阶单元上提供若干协议驱动程序，和/或高阶单元能具有多个协议驱动程序。能使用用于现场设备的标识符，确定适用于操作的协议驱动程序。

通过操作现场设备的方法也解决该问题，其中，为了操作现场设备的目的，适合于操作设备的显示单元的操作菜单结构通过高阶单元传送到操作设备。此外，假定用于操作现场设备的操作程序不需要开发和适用于每一可能的显示单元以及每一可能的操作系统，高阶单元能创建或预编辑在操作设备的显示单元上显示的操作菜单结构。以这种方式，考虑到显示单元的尺寸或显示单元的分辨率，适合于特定操作单元的操作菜单结构能被创建并且传送到操作设备用于显示。

关于装置，通过包括高阶单元、操作设备和现场设备，用于实现如前述实施例中的一个所述的方法的装置，解决该问题。

关于客户端应用，通过如前述实施例中的一个所述的方法中使用的客户端应用，解决该问题。

关于服务器应用，通过如前述实施例中的一个所述的方法中使用的服务器应用，解决该问题。

附图说明

基于下述附图，更详细地描述本发明。

图1示出操作现场设备的装置的示意性表示，包括现场设备、操作设备和高阶单元。

具体实施方式

图1示出连接到现场总线FB的现场设备FG、用于操作现场设备FG的操作设备BG和高阶单元UE的示意性表示。

现今，经由直接在现场设备FG上的操作接口，诸如经由显示器和/或按键，或经由安装适当设备驱动程序，例如DD、DTM的操作设备，诸如膝上型电脑，操作在过程自动化中使用的现场设备。

在此的操作包含用于试运行、诊断和维护的任务。为此目的，数据必须被读出现场设备FG并且可视化，以及改变现场设备FG的参数。由于智能电话、平板电脑和类似设备的开发，导致存在也使用这些设备来现场操作现场设备的需求。这些不同的移动设备具有不同形状因子，诸如显示尺寸和不同的操作元件，诸如按钮、触摸屏等等，并且使用不同的操作系统，诸如iOS、安卓。然而，一个问题是需要对这些移动设备的每一个，开发适当的应用或app，所述app描述现场设备专用数据和函数，以便启用某种现场设备的操作。可替选地，app将需要能集成和运行设备专用驱动程序，例如DD。关于现场设备FG的现场操作的另一问题是现场设备数据与例如资产管理系统的设施中的中央数据池同步。

如图1所示的实施例由下述元件组成：

‐具有通信接口(有线或无线)的现场设备FG

‐具有用于设备操作的一般应用(app)的移动操作设备BG，诸如智能电话、平板电脑、笔记本或PC等等

‐具有设备数据管理DB和设备函数f的网络服务器WS，移动操作设备BG经由网络服务可获得所述设备函数f

‐移动操作设备BG和现场设备FG之间的通信连接K2

‐移动操作设备BG和网络服务器WS之间的通信连接K1。

用于操作现场设备的方法例如能包括下述步骤中的一个或多个：

1)移动操作设备BG借助于第一承载协议，经由第一通信连接K1，与网络服务器WS建立连接。这例如经由移动无线连接，诸如GSM或4G发生。

2)作为选择，用户必须通过他/她的操作设备BG，在服务器WS处识别他/她本身。服务器WS验证用户名和密码以及移动操作设备的标识符。在成功验证后，用户接收某些现场设备的许可、数据和函数。因此，用户能经由服务器WS，与现场设备FG、数据和函数工作。

3)使用移动操作设备BG，借助于第二承载协议，与现场设备FG现场建立第二通信连接K2。能经由现场设备FG的服务接口，诸如CDI接口，或经由无线接口，诸如蓝牙或蓝牙-LE，建立该连接K2。

4)使用从现场设备FG读出的某些特征，识别现场设备FG。用户确认他希望与该现场设备工作。如果附近存在若干现场设备FG并且能通过移动操作设备BG识别这些，则用户能选择他/她现在希望操作的现场设备FG。

5)例如，移动操作设备BG能从网络服务器WS请求现场设备FG的菜单结构和数据。网络服务器WS经由与移动操作设备BG建立的包括通信连接K1、K2的通信信道，与现场设备FG通信，从现场设备FG读出必要的数据，并且将该数据发送到移动操作设备BG。然后，该数据的结构适合于服务器WS中的移动操作设备BG。这意指具有相对小显示器的移动电话仅接收例如一个菜单项的内容，而笔记本能同时显示若干菜单项，并且因此，同时接收具有不同结构的数据和更多数据。

6)可选地，以适合于移动操作设备BG的方式(呈现)，将数据的结构，诸如现场设备FG的菜单结构显示在通用应用(app)中。在此，使用可用在该操作设备上的操作元件。

7)现在，用户能借助于操作设备BG，诸如通过在操作设备BG处生成条目，改变现场设备参数。将修正值发送到服务器WS，其中其被验证，然后，例如经由通信信道K1和K2，从服务器WS发送到现场设备FG。在此，使用现场设备FG已知的命令，诸如根据现场总线FB的现场总线协议的命令。特别地，当该修正值从高阶单元UE传送到现场设备FG时，不会被操作设备BG进一步处理。在这种情况下，操作设备仅用来从现场设备传送修正值和将修正值传送到现场设备。

关于通信接口，考虑已经可用的现场设备FG的接口，诸如服务接口或经由标准无线接口的接口，诸如蓝牙-LE，以及用于识别现场设备和建立通信信道的简单的协议。

所述的网络服务器WS能是例如FDI服务器。关于到移动操作设备BG的数据传输，能将HTML2或XAML用作承载协议。

操作现场设备FG所要求的数据和函数能与特定移动操作设备BG上的显示和操作分离。现场设备驱动程序不再需要安装在移动操作设备BG上。移动操作设备BG不再需要知道现场设备FG的特定数据和函数。允许经由K1和K2，与现场设备建立通信信道的一般通信协议足以用于与现场设备FG通信。

可以专用于现场设备的协议不需要知道移动操作设备BG。相关的协议驱动程序能容纳在网络服务器WS中。已知这些优点，相对容易支持不同类型的移动操作设备BG。另一优点在于现场对现场设备FG所做的任何改进能经由服务器随时与中央设备数据管理系统同步。

原则上，本发明能用于特定厂家的所有现场设备FG，诸如Endress+Hauser。然而，也能想到本发明能用于其它厂家的现场设备和操作设备。

Claims (15)

1.一种操作现场设备(FG)的方法，

其中，通过借助于第一承载协议将命令发送到操作设备(BG)并且然后借助于第二承载协议将所述命令从所述操作设备(BG)传送到所述现场设备(FG)，将根据用于操作所述现场设备(FG)的通信协议的至少一个命令从高阶单元(UE)传送到所述现场设备(FG)。

2.如前述权利要求中的一个所述的方法，

其中，借助于所述第一和第二承载协议，在服务器(WS)上的应用(f)和所述现场设备(FG)之间形成通信信道(K1，K2)。

3.如前述权利要求中的一个所述的方法，其中，所述第一承载协议用于经由所述高阶单元(UE)和所述操作设备(BG)之间的第一通信连接(K1)的数据交换。

4.如前述权利要求中的一个所述的方法，

其中，所述第二承载协议用于经由所述操作设备(BG)和所述现场设备(FG)之间的第二通信连接(K2)的数据交换。

5.如前述权利要求中的一个所述的方法，

其中，所述通信协议是现场总线协议。

6.如前述权利要求中的一个所述的方法，

其中，所述高阶单元(UE)是服务器(WS)和/或所述服务器(WS)上的应用(f)。

7.如前述权利要求中的一个所述的方法，

其中，借助于所述操作设备(BG)，启动由所述服务器(WS)传送的所述命令。

8.如前述权利要求中的一个所述的方法，

其中，借助于所述操作设备(BG)上的客户端应用，操作所述现场设备(FG)，因为所述操作设备(BG)上的所述客户端应用与所述高阶单元(UE)上的服务器应用(WS)通信。

9.如前述权利要求中的一个所述的方法，

其中，经由到现场设备(FG)的第一通信连接(K1)，借助于操作设备(BG)以及借助于经由所述通信连接用于在所述现场设备(FG)和所述操作设备(BG)之间交换数据的承载协议，确定所述现场设备(FG)标识符。

10.如前述权利要求中的一个所述的方法，

其中，所述操作设备(BG)不具有协议驱动程序或不具有用于根据所述通信协议与所述现场设备(FG)通信的适当的协议驱动程序。

11.如前述权利要求中的一个所述的方法，

其中，在所述高阶单元上提供协议驱动程序，用于根据所述通信协议与所述现场设备(FG)通信。

12.一种特别地如前述权利要求中的一个所述的操作现场设备的方法，

其中，为了操作所述现场设备的目的，通过所述高阶单元，将适合于操作设备的显示单元的操作菜单结构传送到所述操作设备。

13.一种装置，包括高阶单元(UE)、操作设备(BG)和现场设备(FG)，用于实现如前述权利要求中的一个所述的方法。

14.一种如在权利要求8至12中的一个所述的方法中使用的客户端应用。

15.一种如在权利要求8至12中的一个所述的方法中使用的服务器应用。