CN106462146A - 现场设备、用于使现场设备运行的方法以及云服务 - Google Patents

Abstract

描述并且示出了一种现场设备（1）。本发明所基于的任务在于：简化与现场设备的数据通信。该任务通过如下方式来解决：设置有云接口（2），通过所述云接口（2）在现场设备（1）与云（3）之间进行数据通信。此外，本发明还涉及一种用于使现场设备（1）运行的方法以及涉及一种云服务。

Description

现场设备、用于使现场设备运行的方法以及云服务

技术领域

本发明涉及一种现场设备。此外，本发明还涉及一种用于使现场设备运行的方法。最后，本发明也涉及一种云服务（Cloud-Dienst）。

背景技术

在现代的过程自动化中常见的是：通过以测量设备（传感器）为形式的现场设备来监控过程或者介质或通过以调节环节（执行器）为形式的现场设备来影响过程或者介质。

为了管理所述过程，现场设备一般与控制室相连，所述控制室是过程控制系统的部分。为此，常常使用所谓的具有相对应的协议（例如EtherNet/IP、PROFINET、Modbus TCP、Foundation Fieldbus（FF，基金会现场总线）、Profibus DP或者PA、Modbus RTU）的现场总线。

经此，数据由现场设备传输给控制室，或现场设备从控制室得到数据、例如参数值或者软件组件等等。

缺点在于：数据和访问可能性一般来说被限于控制室和现场设备所在的过程控制系统。因而，在制炼厂（Prozessanlage）之外一般不能访问所述数据。即使在分布广泛的现场设备的情况下，直接的数据访问也只部分地在现场设备本身中是可能的。在这种情况下就要考虑分散的供水系统。

发明内容

因而，本发明所基于的任务在于简化具有与现场设备的数据通信。

按照本发明的其中解决了之前被引出的并且被指出的任务的现场设备，首先并且基本上其特征在于：设置有至少一个云接口，通过所述云接口在现场设备与云之间进行数据通信。

用云来标明以需求导向地（bedarfsgesteuert）提供任意类型的数据处理源，所述任意类型的数据处理源能够实现：可以处理或存放在不同的单元上的数据。然而，云也可以被理解为通过至少该现场设备所在的网络或者通过因特网可到达的服务器（例如文件服务器（Fileserver）、E-Mail服务器、数据库服务器等等）。借此，如果花费较大的计算等等是必要的，那么例如在应用情况下可能的是灵活地提高计算容量。此外，被存储的数据这样例如通过不同的路径和不同的访问点也可供支配。

按照本发明，存在如下云接口，通过所述云接口可以在这种云与现场设备之间交换数据，也就是说可以通过现场设备输出数据和/或接收数据。

通常，在云与现场设备之间的双向的数据传输是可能的。在此，可以根据固定的方案（Schema）或者例如由于查询（Abfrage）而进行该数据传输。此外，完美无缺的（rein）数据传输还可以通过接收侧的确认来补充。

在一构建方案中，现场设备本身拥有接口，所述接口因而是该现场设备的组成部分。

在一可替换的构建方案中，现场设备拥有标准接口，所述标准接口例如允许连接到按照现有技术的现场总线上。在此，云接口是单独的通信设备的组成部分，使得现场设备通过标准接口与通信设备进行通信，而且通过通信设备的云接口与云进行通信。因而，在该构建方案中，现场设备也可以是按照现有技术的通常的现场设备，所述通常的现场设备通过分开的通信设备与云交换数据。

如果尤其是该现场设备是自给自足的或者如果例如应该避免重复的查询，那么在一构建方案中规定：该现场设备根据可预先给定的时间方案（Zeit-Schema）将数据传送给云和/或从云接收数据。

该时间方案例如涉及在数据的输出和/或数据的接收之间的时间间距。可替换地，尤其是与实时钟设备相结合地对现场设备预先给定确定的时间计划。

如果现场设备是测量设备，那么该现场设备相对应地开始测量，使得可以在适当的时间点以数据形式传送测量值或者必要时也传送多个测量值。

在一构建方案中，时间方案被寄存在云中，使得所述云根据该方案将查询信号发送给现场设备和/或发送给多个现场设备。可替换地或者补充地，该时间方案被存储在至少一个现场设备中，使得该现场设备自动地并且在没有云的查询的情况下将数据传送给云。

可替换地或者补充地，在一构建方案中，在固定的时间方案之外的查询信号被传送给现场设备或被传送给云。这例如涉及对测量值的手动的查询或者涉及配置数据或者例如固件更新（Firmware-Update）的传输。

在一构建方案中规定：现场设备暂时转变到节能状态。在这种情况下，例如不给部件供应能量或者只给部件供应被减少的能量，或者不实施功能性。如果该现场设备例如只拥有电池或蓄电池，或者普遍地只拥有（例如通过以太阳能电池组件（Solarmodul）的形式的能量采集器（Energy-Harvester））受限制的自己的能量供应。

在一构建方案中规定：现场设备在接收到查询信号之后将数据传送给云和/或向云查询信息。在该构建方案中，现场设备得到查询信号，通过所述查询信号，该现场设备例如从节能状态被取出，而且通过所述查询信号，该现场设备获悉：必须变得活跃。在一构建方案中，这一点在于：现场设备将数据传送给云、即例如执行测量并且将至少一个测量值传送给云。在一可替换的构建方案中，现场设备向云询问该现场设备应该提供哪些数据或者哪些信息。这例如涉及：该现场设备应该发送在通常的数据量之外的数据、例如关于现场设备的状态或者关于软件的版本或者现场设备的各个部件或者该现场设备的运行时间等等的信息。

按照另一理论，上述任务通过一种用于使现场设备运行的方法来解决，所述用于使现场设备运行的方法至少其特征在于：数据在现场设备与云之间通过云接口来进行通信。

在此，该现场设备例如对应于上面所实施的构建方案之一。

按照本发明，例如数据访问或者对至少一个现场设备所在的制炼厂的控制通过如下方式来简化：数据在现场设备与云之间通过云接口来进行通信。

为了保证所述至少一个现场设备只与正确的云进行通信，在一构建方案中规定有激活过程。

在此，至少一个激活码至少在激活过程中由云传送给现场设备。该激活码优选地包含至少一个关于云的或者优选地也关于提供云作为服务的实体的信息。

在接收到激活码之后、也就是说在现场设备通过该激活码已经获悉应该在发送产生激活码的云与现场设备之间的连接之后，现场设备能够实现对所接收到的激活码的验证。

在一构建方案中，这意味着：该现场设备在显示单元上示出了激活码或者从该激活码中获得的信息。在肯定的情况下，该显示由用户来确认，使得该现场设备允许与所涉及到的云进行通信。

在另一构建方案中描述了一种机制，通过所述机制使得现场设备将数据传送给云。

在此规定：查询信号被传送给现场设备。

在一构建方案中，该查询信号在此可以被实现为任意短的数据包，因为该查询讯号本身不传送信息，而是给现场设备的信息在于得到这种查询信号。因此，如果明确地涉及这种查询信号，那么足够。

在一构建方案中，由于所接收到的查询信号，通过现场设备从云查询信息。基于相对应地由云传送回的信息，该现场设备将数据传送给云。因此，在该构建方案中，该现场设备查询应该将哪些数据传送给云。

可替换地，在接收到查询信号之后，数据由现场设备传送给云。因此，在该构建方案中，该现场设备以将数据传送给云来自动地对查询信号做出反应。

在另一可替换的构建方案中规定：在接收到查询信号之后，由现场设备来从云接收数据。在一变型方案中，现场设备通过如下方式对接收到查询信号做出反应：该现场设备从云查询信息并且于是从云得到数据（例如配置数据或者软件更新）准备好用于现场设备来下载、也就是说用于数据接收的信息。在一可替换的变型方案中，查询信号已经包括所述关于用于现场设备的新数据的信息，使得现场设备紧接着接收到查询信号直接从云得到或取得新数据。

被传送的数据例如是测量值或者是更精确地表示了该现场设备或者其当前的状态的数据。

在一构建方案中，对数据的接收分别被确认或被签收（quittieren）。这样，在一变型方案中规定：由云来确认现场设备接收到数据。在一补充的或者可替换的变型方案中规定：由现场设备来确认云接收到数据。

一构建方案在于：通过传送用于至少一个接下来的数据传送的至少一个时间点来确认接收到数据。在一构建方案中，通过如下方式来确认接收到数据：传送至少一个新的时间方案，其中该时间方案包括至少一个时间点，在所述时间点应该进行接下来的、也就是说下一数据传输。

在一构建方案中规定：由云来确认现场设备接收到数据，其方式是现场设备将用于至少一个接下来的数据传送的时间点从现场设备传送给云，和/或由现场设备来确认云接收到数据，其方式是云将用于至少一个接下来的数据传送的时间点从云传送给现场设备。

关于根据其该现场设备自动地将数据传送给云的时间方案，在一构建方案中规定：由云来确认现场设备接收到数据，其方式是现场设备将用于至少一个接下来的数据传送的时间点从现场设备传送给云。因此，所述数据接收通过如下方式来签收，其方式是现场设备得到用于至少下一将数据传送给云的时间点。

可替换地或者补充地，在一构建方案中规定：由现场设备来确认云接收到数据，其方式是云将用于至少一个接下来的数据传送的时间点从云传送给现场设备。

在另一构建方案中，例如通过通知在可预先给定的数目的连续的数据传输之间的时间间距来通信多个时间点。

按照另一理论，上述任务通过云服务来解决，通过所述云服务来实现与至少一个现场设备的数据通信。

因此，按照本发明，数据通信通过如下方式来实现：相对应的云或云服务被提供，通过所述云服务来进行与至少一个现场设备的数据通信。因此，通过相对应的计算单元或在一构建方案中也是所述计算单元的部分的存储单元来提供云服务，通过所述云服务可以寻址到至少一个现场设备或至少一个现场设备可以将该现场设备的数据传送给云服务。

在此，该云服务在一构建方案中由用户的部件来提供，而在一可替换的构建方案中作为外部的服务被提供。

上述关于该现场设备或该方法的实施方案和在那里所提到的优点相对应地也适用于云服务或可以通过所述云服务来实现。

在一构建方案中，所述至少一个具有云的现场设备是制炼厂的部分。

附图说明

现在，详细地存在多个构建和扩展按照本发明的现场设备、按照本发明的方法以及云服务的可能性。对此，一方面参阅专利权利要求1和7的专利从属权利要求，另一方面参阅接下来的结合附图对实施例的描述。在附图中：

图1示出了制炼厂的示意图，

图2示出了在一可替换的构建方案中的制炼厂的示意图，

图3示出了将在现场设备与云之间的通信的流程作为图表的构建方案，和

图4示出了紧接着图3的流程的方法流程的构建方案。

具体实施方式

在图1中非常示意性地示出了其中存在多个现场设备1的制炼厂。然而，这只是一个实施例，因为本发明也可以只利用一个现场设备1来实现。在此，部分地涉及（用于料位、流量或pH值的）测量设备，而且在一情况下涉及以阀门的形式的调节环节。

用于料位确定的单独被布置的现场设备1配备有自己的云接口2，所述云接口2能够实现与云3的通信。

在所示出的构建方案中，无线地、即例如通过无线电来进行数据传送。可替换地，云接口是基于以太网（Ethernet-basiert）的接口或者是用于细胞状移动无线电的数据服务（例如GPRS，用于通用分组无线服务（General Packet Radio Service）或者HPSA，用于高速分组接入（High Speed Packet Access））的接口。

其它的现场设备1拥有用于通过现场总线5与通信设备6连接的标准接口4。通信设备6具有云接口2，并且因而在网关（Gateway）的意义上使得通过现场总线5与该通信设备6相连的现场设备1能够实现与云3的通信。

所述云3通过计算设备7来实现，所述计算设备7提供相对应的云服务。在此，该计算设备7在所示出的构建方案中是制炼厂本身的组成部分。

在一可替换的（未示出的）构建方案中，该计算设备7由提供了云服务的外部的实体来运行。

所述现场设备1拥有实时钟设备8，所述实时钟设备8允许：给要发送的数据配备时间戳，而且此外还在之前所确定的时间点执行测量和/或数据传输。

例如借助于如具有参考时间的网络时间协议（Network Time Protocol（NTP））那样的技术与云服务相结合来同步现场设备1的数据。

在图2中示意性地示出了现场设备1的激活过程。

在此，现场设备1被固定在容器9的上面，而且被构建为用于确定介质10的料位的测量设备。

为了在现场设备1与云3之间的首次连接，云3将激活码传送给现场设备1。这里，这通过无线电连接和云接口2来发生。

在现场设备1上，通过以人机接口（Human-Machine-Interface）的形式的显示/输入设备11来示出该激活码。用户12验证该代码并且将用于与云3通信的现场设备1解除锁定。

通过只允许与已知的云3的连接来防止：窃听云13开始联系并且因此数据到达（geraten）错误的接收方。

在图3中示例性地示出了在用作传感器的现场设备与云之间的通信的流程。

在步骤100中，现场设备被安装在测量位置上。在必要时规定的另一步骤中，该现场设备例如依据明确的标志符（例如所使用的SIM卡的电话号码、序列号）被添加给所述云或使得所述云已知。

在步骤101中，该现场设备基于所述云得到表征并且标识特定的云的激活码。这例如以SMS的形式发生。

在步骤102中，该激活码由用户或者由服务人员（Service-Personal）来验证，使得在肯定的情况下，该现场设备从步骤103起与云进行通信。

在激活码不是源自被允许的云的情况下禁止所述连接，其中这里在步骤104中尤其是产生这样的信令，使得曾尝试了不容许的连接。

在步骤105中，该现场设备转变到节能模式，其方式是例如不给尤其是现场设备的用于测量的部件供应能量。

在步骤106中，该现场设备基于被寄存在该现场设备中的时间方案而转变到测量状态并且确定测量值。

在步骤107中，该测量值在此作为原始值（Rohwert）被传送给云，所述云在步骤108中根据原始值来确定用于过程参量的真正的值。

此外，多个现场设备的测量数据也在所述云中集中地被管理，而且优选地也被存储在所述云中。

在步骤109中，所述云将确认信号作为对于测量值的签收传送给现场设备，于是该现场设备在步骤105中重新转变到节能状态。

在图4中示出了一种可替换的情形（Fallsituation），在所述情形中存在对被寄存在现场设备中的时间方案之外的测量值的需求。

为此，为了得到当前的测量值，在步骤109之后，查询信号在步骤110中被传送给现场设备。

在所示出的构建方案中，该查询信号落入到两个可能的类别中的一个，所述两个可能的类别分别触发两个顺序中的一个。

在一种情况下，该查询信号导致现场设备在步骤111中自动地产生测量值并且将该测量值传送给所述云。

在一可替换的情况下，该现场设备在步骤112中向所述云询问需要哪些测量数据或者哪些信息。

在步骤113中，所述云将相对应的委托（Auftrag）传送给现场设备，所述委托接着在步骤114中由所述现场设备来实施。

在所示出的构建方案中，在步骤115中由所述云将用于寄发测量值的下一时间点传送给现场设备。这已经意味着：针对接下来的步骤，所述时间方案被减少到一个时间点，更确切地说分别针对下一测量而被减少到一个时间点。

在步骤116中，该现场设备相对应地转变到节能状态，以便在步骤117中产生测量值并且将该测量值传送给所述云。

在步骤118中，该现场设备从所述云中得到用于传送或借此必要时也用于产生测量值的下一时间点作为确认。在此，用于检测测量值的时间点和用于数据传输的时间点可以是不同的。这样，在一构建方案中规定：该现场设备检测并且接着集体地（gesammelt）传输可预先给定的数目的测量值。

Claims (12)

1.现场设备（1），

其特征在于，

设置有至少一个云接口（2），通过所述至少一个云接口（2）在现场设备（1）与云（3）之间进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的现场设备（1），其特征在于，接口（2）是所述现场设备（1）的组成部分。

3.根据权利要求1所述的现场设备（1），其特征在于，所述现场设备（1）拥有标准接口（4），所述云接口（2）是通信设备（6）的组成部分，而且所述现场设备（1）通过所述标准接口（4）与所述通信设备（6）进行通信。

4.根据权利要求1至3之一所述的现场设备（1），其特征在于，所述现场设备（1）根据可预先给定的时间方案将数据传送给所述云（3）和/或从所述云（3）接收数据。

5.根据权利要求1至4之一所述的现场设备（1），其特征在于，所述现场设备（1）暂时转变到节能状态。

6.根据权利要求1至5之一所述的现场设备（1），其特征在于，所述现场设备（1）在接收到查询信号之后将数据传送给所述云（3）和/或向所述云（3）查询信息。

7.用于使现场设备（1）运行的方法，

其特征在于，

数据在现场设备（1）与云（3）之间通过云接口（2）来进行通信。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，至少一个激活码至少在激活过程中由所述云（3）传送给现场设备（1）；在接收到所述激活码之后，所述现场设备（1）能够实现对所接收到的激活码的验证；而且在成功地验证之后，所述现场设备（1）与所述云（3）进行通信。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，查询信号被传送给所述现场设备（1），在接收到查询信号之后通过所述现场设备（1）从所述云（3）查询信息并且由所述现场设备（1）基于所述信息将数据传送给云（3），或者在接收到查询信号之后由所述现场设备（1）将数据传送给云（3），或者在接收到查询信号之后由所述现场设备（1）从云（3）接收数据。

10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其特征在于，由所述云（3）来确认所述现场设备（1）接收到数据，和/或由所述现场设备（1）来确认所述云（3）接收到数据。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过传送用于至少一个接下来的数据传送的至少一个时间点来确认接收到数据。

12.云服务，通过所述云服务来实现与至少一个现场设备（1）的数据通信。