CN108804143A - 在测量变换器上创建菜单结构的方法，以及测量变换器 - Google Patents

在测量变换器上创建菜单结构的方法，以及测量变换器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在测量变换器上创建菜单结构的方法，以及测量变换器。所述方法包括：将现场设备连接到测量变换器；如在测量变换器上不存在现场设备专用菜单结构，则从现场设备向测量变换器传送；借助于在测量变换器专用菜单结构中的锚点或占位符，将现场设备专用菜单结构与测量变换器专用菜单结构组合到公共菜单结构，测量变换器专用菜单结构位于测量变换器中，锚点或占位符确定现场设备专用菜单结构被集成到测量变换器专用菜单结构的何处，锚点是现场设备专用菜单结构的完整菜单页面的引用，如在现场设备专用菜单结构中存在对应的菜单页面，则仅在公共菜单结构中显示锚点，占位符是公共菜单结构的菜单页面内的现场设备专用菜单结构的至少一个元素。

Description

在测量变换器上创建菜单结构的方法，以及测量变换器
技术领域
本发明涉及一种用于在过程自动化技术的测量变换器上创建菜单结构的方法。本发明还涉及用于实现该方法的测量变换器。
背景技术
一般来说，测量变换器，也称为变送器，是根据固定关系将输入变量转换为输出变量的设备。在过程自动化技术中，例如，现场设备连接到测量变换器。例如，现场设备是传感器。其原始测量值在测量变换器中被处理，例如借助校准模型被平均或转换成另一变量，例如待确定的过程变量，并且可能被传送到例如控制系统。
通常，用于连接传感器的电缆连接到测量变换器。在这种情况下，测量变换器是具有独立外壳和各种接口的独立设备。或者，测量变换器可以例如以电路的形式，可能作为微控制器或类似物，集成到电缆中或直接集成到插头连接中(参见下文)。
电缆与传感器的连接通常经由插头连接来实现，例如通过电流分离接口，特别是电感接口。因此，电信号可以非接触地传送。这种电流隔离显示了防腐蚀、电绝缘、防止插头机械磨损等优点。申请人以“Memosens”的名称销售此类系统。
可以将多种多样的传感器连接到测量变换器。以上述名称“Memosens”，申请人销售用于测量pH值、电导率、氧、浊度和其他物质的传感器。
例如连接到测量变换器，即传感器的现场设备被参数化，并且其他设置经由测量变换器被改变。为此目的，测量变换器具有显示器，以及例如经由按钮、开关、触摸显示器或通过经由无线或有线接口(例如USB、串行并行接口、RS-232、蓝牙等)连接到测量变换器的外部设备进行输入的可能性。
显示屏上显示适当的菜单。在本申请的意义上，使用术语“菜单结构”。菜单结构包括全部菜单页面和其中的导航的整体。因此菜单结构描述了显示在测量变换器的显示屏上的各种菜单页面的层级、导航和文本，以便引导用户。菜单结构允许从提供(offering)中进行选择并操纵或执行期望的设置或命令。在测量变换器上以及对与其连接的现场设备(例如传感器)两者的调整均经由菜单结构进行。
菜单结构根据连接的现场设备而变化，即取决于传感器类型，因为每种传感器类型可以具有不同的被测物理量(measurand)、参数和功能。换言之，每个连接的现场设备，即也是每个连接的传感器，都需要来自测量变换器的设备专用软件。这一方面适用于设备驱动器，另一方面适用于菜单结构。测量变换器必须知晓连接了哪种类型的传感器，以便为传感器提供适当的菜单结构。为此，每个传感器都有针对其类型唯一的并在传感器连接时发送到测量变换器的标识。对于测量变换器已知的传感器，除了菜单结构之外，还分别在测量变换器中提供信号处理例程、参数、现场总线连接等。如前所述，经由测量变换器，传感器被参数化、调整并对待测过程适应。
由于可以将多种传感器连接到测量变换器，并且由于传感器的测量变换器中的包括菜单结构的软件是全面的，所以测量变换器的操作软件的生产、维护和测试是非常复杂且昂贵的。
如果要由测量变换器支持新的传感器，例如新一代的已知传感器或全新的传感器，那么测量变换器的操作软件必须进行改写，必要时完全改写。这个新软件必须分配给所有以前的测量变换器。只有在这种分配之后，所有的测量变换器才能完全支持新的传感器。
发明内容
本发明基于简化测量变换器的软件的创建和维护并且同时实现测量变换器的随后的可扩展性而无需替换其操作软件的目的。特别是，即使在测量变换器被交付时仍然未知现场设备时，用户也尤其是能够经由菜单结构控制连接到测量变换器的现场设备。
该目的通过至少包括以下步骤的方法来实现：将现场设备连接到测量变换器；如果在测量变换器上尚不存在现场设备专用菜单结构，则从现场设备向测量变换器传送现场设备专用菜单结构；和借助于在测量变换器专用菜单结构中的至少一个锚点或占位符，将现场设备专用菜单结构与测量变换器专用菜单结构组合到公共菜单结构，其中测量变换器专用菜单结构位于测量变换器中，其中锚点或占位符确定现场设备专用菜单结构被集成到测量变换器专用菜单结构中的何处，其中锚点是现场设备专用菜单结构的完整菜单页面的引用，其中如果在现场设备专用菜单结构中存在对应的菜单页面，则仅在公共菜单结构中显示锚点，和其中占位符是公共菜单结构的菜单页面内的现场设备专用菜单结构的至少一个元素。
为了允许对连接到测量变换器的各种现场设备的通用方法，菜单结构存储在现场设备的一侧，并在需要时传送到测量变换器。在这方面存在不同的情况：如果测量变换器在较早的时间点已经连接到现场设备一次，则菜单结构可以被存储在例如测量变换器的存储器中，例如在高速缓存中。高速缓存临时存储菜单结构，因此使得能够在稍后的时间点不必再次传送数据。
另一方面，菜单结构可能已经很好地集成到测量变换器中(在其交付时)，并且仅出于模块化原因(即插即用；仅仅使用在实际使用的描述)而未被集成到主菜单结构中。
在一个实施例中，测量变换器经由因特网或存储介质接收菜单结构，并且直到那时才提供用于连接的现场设备的菜单结构。
菜单页面是元素的集合，元素可以是静态文本、参数或到其他菜单页面的链接。
锚点是对完整菜单页面的引用。因此，锚点是子菜单点，对其的选择导致用户进入另一个菜单页面。
占位符是插入到菜单页面中的外部菜单结构的一个或多个单独元素。在页面中，单个元素可以来自外部菜单结构；例如，它们经由占位符被引用，并且如果可用则插入。如果此占位符不可用，则相应地不显示各个元素。
占位符的可见性有效地受制于与锚点相同的条件：如果占位符在现场设备专用菜单导航中不存在，则不显示它。
相反，占位符的引用元素可以各自具有单独的可见性条件，即，占位符可能已然存在，但是没有显示，因为引用的元素在某个时间点不可见，例如，因为设备的某些操作状态。
在一个实施例中，现场设备是传感器。
在一个实施例中，在分级结构化数据与其显示之间，在现场设备专用和测量变换器专用菜单结构内进行区分，其中分层结构化数据至少是静态文本或参数。
因此在结构和它的显示之间作出区分。因此可以在许多终端设备上显示；最终，终端设备决定如何显示数据。
在一个实施例中，显示以样式表的形式存储，例如使用样式表语言CSS。显示因此通常可获得为明确的可分离的描述。显示的描述因此可以容易地交换。
在一个实施例中，菜单结构的解释和显示由包含在测量变换器中的显示单元隐含地确定，即在这种情况下没有明确的、可分离的且因此可交换的显示规则。
在一个实施例中，仅分层结构化的数据从现场设备传送到测量变换器。
在一个实施例中，测量变换器包括第一解释器，该第一解释器在运行时读取、分析和执行现场设备专用菜单结构和测量变换器专用菜单结构，并创建公共菜单结构。
一般而言，解释器是计算机程序，与汇编器和编译器相反，它不会将程序源代码转换为可以直接在系统上执行的文件，而是在分析过程中逐步读取和执行源代码。源代码的分析在程序运行期间发生。经由专用解释器，其他描述语言(例如，HTML)也可以导致与描述相匹配的系统行为。在实施例的意义上，例如提供解释器(“第一解释器”)，其处理菜单结构并产生视觉显示。
在一个实施例中，测量变换器专用菜单结构引用存储在测量变换器的第一数据库中的测量变换器专用参数，其中现场设备专用菜单结构包括存储在分配给现场设备的第二数据库中的现场设备专用参数，其中测量变换器包括用于至少管理参数的管理单元，并且管理单元从第一或第二数据库获得所请求的参数。
在一个实施例中，现场设备包括第二数据库，并且现场设备专用参数被存储在其中。
菜单结构以元语言的抽象形式书写。如前所述，在这个元语言中没有指定如何在菜单页面上显示数据和元素，而是在哪个菜单页面上显示哪些数据和元素。例如，指定各种按钮、可编辑文本框选择菜单等将被显示在主等级上。此外，其中规定了哪些参数要在各个元素内显示。
在一个实施例中，在组合两个菜单结构之后，无论其是现场设备专用参数还是测量变换器专用参数，将唯一标识符分配给每个参数。
因此参数在菜单结构中由标识符引用。上述关于菜单结构的信息，即例如在哪些页面上显示哪些数据和元素，被带入某种格式，例如到分层树结构的形式。在一个实施例中，这是二进制文件。在一个实施例中，这是人可读的文本，例如以XML文件的形式。
作为上述结构信息的对应物，上面已经提到了第一解释器。第一解释器具有解释菜单结构的抽象表达式并将其以设备专用方式显示在测量变换器上的任务。第一解释器的一部分专门针对每个终端设备实施，以便允许正确显示其底层显示单元。
第一解释器显示经由菜单结构描述的元素，并且具有将引用参数集成到显示器中的任务。为此，第一解释器具有到上述第二数据库(在现场设备或传感器中)的接口，以便获得存储在菜单结构中的标识符的实际参数值；参见下面的细节。
第一解释器通过经由上述管理单元，即用于至少管理参数的单元，读出其标识符来解析参数引用。管理单元将查询转发给相应的数据库，该数据库随后提供相关联的值。
所有测量变换器专用参数(例如时间、功率输出的设置等)被存储在上述第一数据库中，从中提取并由第一解释器查询。这在下面更详细地解释。
作为将所述菜单结构传输到测量变换器(如果它还尚未位于测量变换器上)的结果，测量变换器中的第一解释器有权访问现场设备专用菜单结构，其中所述菜单结构被设计为专门用于现场设备专用。为了显示测量变换器和现场设备两者的菜单页面，第一解释器需要现场设备专用菜单结构和测量变换器专用菜单结构两者。
测量变换器包括数据库，用本申请的语言描述为“第一数据库”，其描述所有测量变换器专用内容。该第一数据库专门管理测量变换器专用参数。如果要显示带有测量变换器专用内容的菜单页面，则由第一解释器分析测量变换器专用菜单结构。如果测量变换器专用参数由菜单结构引用，则管理单元相应地传递分配给测量变换器的第一数据库的访问。
如果用户将菜单更改为显示现场设备专用内容(例如当前测量值)的页面，则第二数据库(在现场设备中)由管理单元访问并由第二解释器相应地进行分析。在第二数据库中，只管理现场设备专用参数。通过指定相关的标识符，经由测量变换器的管理单元，使用与以前相同的机制加载参数。所有现场设备专用参数都并非物理地位于测量变换器的管理单元中。相反，管理单元具有到第二数据库的接口。
现场设备的所有参数都存储在单独的数据库中，在本申请的意义上为“第二个数据库”。如果测量变换器的管理单元没有找到引用参数(因为相应的标识符对其未知，因此无法物理地位于第一个数据库中)，则管理单元将查询发送到第二数据库。如果找到了标识符，则返回相应的参数。
经由这种机制，第一解释器只需要到管理单元的接口。管理单元接管为第一解释器提供测量变换器专用参数和现场设备专用参数的任务。
在一个实施例中，测量变换器专用参数和现场设备专用参数使用不同且唯一的标识符，以便能够进行区分。
在一个实施例中，连接到测量变换器的现场设备的标识符与测量变换器的标识符重叠。然后，当加载现场设备的菜单结构时，测量变换器检查现场设备参数所在的索引范围。测量变换器自主决定将现场设备参数映射到哪个索引范围。偏离现场设备专用菜单结构中任何默认值，现场设备参数可以例如，通过测量变换器中的恒定偏移量，被映射到另一索引范围。为此，例如通过第一解释器将常数偏移量添加到第二数据库的所有引用参数中。如果引用参数未知，则在将查询转发到第二数据库之前，管理单元另外减去相应的偏移量。作为该方法的结果，无须为参数指定关于选择索引范围的附加要求。测量变换器现在只需确保为现场设备参数提供了一定的连续范围。
在一个实施例中，测量变换器至少包括用于执行扩展的第二解释器，其中如果软件是尚未定位到测量变换器上，那么在现场设备连接到测量变换器之后，现场设备专用软件从现场设备被传送到测量变换器，其中现场设备专用软件被设计为扩展，其中现场设备专用软件包括现场设备专用菜单结构，并且其中现场设备专用软件包括第二数据库，并且现场设备专用参数存储在其中。
在一个实施例中，第二解释器被设计为模拟器，更确切地说，设计为软件模拟器。模拟器是解释器，因为它在“虚拟处理器”上按逐个命令地或以命令序列处理访客系统的机器代码。换句话说，模拟器是执行某个架构的机器代码的执行单元。在某些部分方面模拟另一个系统的系统被称为模拟器。关于某些问题，模拟系统接收与待模拟的系统相同的数据，执行相当的程序，并获得尽可能与待模拟的系统类似的结果。软件模拟器是模拟计算单元的程序，因此允许将软件精确地使用在具有不同架构的计算单元上的计算单元。
第二解释器也可以用模拟器的特殊形式设计，即在虚拟机中。可视机器可以直接在主机系统上执行访客系统的部分机器代码。“模拟器”或“虚拟机”的定义在文献中并不是明确的而是模糊的。在本申请的意义中，“虚拟机”在主机系统的CPU上原生地执行其大部分命令。由于许多命令直接在主机系统的CPU上执行，所以访客系统必须使用与主机系统相同的CPU架构。在此过程中，处理器和/或主机系统的操作系统的支持是必要的，以便允许访客系统和主机系统之间的抽象。然而在模拟过程中，这不是必要的。在模拟过程中，可以执行与硬件或CPU不同的代码。常见的方法是软件模拟，它模拟软件中各个硬件组件的所有功能。通过这种方式，可以执行为不同的CPU编写的程序。软件模拟因此可以以与平台无关的方式实现。
在一个实施例中，第二解释器被设计为脚本语言解释器。
在一个实施例中，脚本语言可以是Lua。“Lua”是允许功能和面向对象编程的命令式的脚本语言。Lua的优点是编译脚本解释器的体积小且执行速度快。Lua程序可以独立于平台开发。
在一个实施例中，一个或多个脚本语言翻译器和/或模拟器可以在测量变换器上并行地启动，并且也可以并行操作。
如果第二解释器启动，则随后在其上执行扩展。扩展是主要不是测量变换器的一部分的软件，即它明确地不是操作软件的一部分。扩展在运行时加载。扩展特别是在运行时从存储器中加载。在这种情况下，存储器可以以用户可访问的可移除存储器(例如，存储卡)的形式，或者以通过数据通信寻址的网络存储器(例如文件服务器)的形式，被实现为牢固地集成到测量变换器的硬件中的存储器(例如，闪存)。
一般来说，扩展因此是以某种(编程)语言编写并在测量变换器上执行的软件代码。如果第二解释器被设计为模拟器，则扩展将用机器代码编写。如果第二解释器被设计为脚本语言解释器，则扩展被编写为专用软件代码，在上面提到的例子中，作为Lua代码。
在一个实施例中，每测量变换器可以执行几个第二解释器。在一个实施例中，第二解释器可以被动态地实例化。第二解释器的程序代码在测量变换器上(更准确地说，在测量变换器的存储器中)找到一次，并在调用实例时执行。在这方面，一个实例是对象(即在这种情况下的第二解释器)的具体出现，它(仅)在运行时期间存在。在一个实施例中，几个第二解释器已经静态加载。
在一个实施例中，每第二解释器执行恰好一个扩展。这导致扩展是独立于彼此可执行的。否则，扩展可能需要彼此了解或设计为可以共享第二解释器的资源。这增加了相互依赖性。
如前所述，每个测量变换器都有自己的第一解释器，它解释现场设备专用菜单结构并相应地以系统专用方式显示它。除了现场设备和测量变换器的通用耦接之外，这个概念提供了菜单结构由其自己的解释器(“第一解释器”)处理的优点，该解释器独立于第二解释器工作。因此，菜单结构不必以额外的性能损失而由第二解释器处理。
关于第二解释器和第二数据库，参数管理将在下面讨论。
现场设备的所有参数都存储在单独的数据库中，在本申请的意义中，在“第二个数据库”中。如果测量变换器的管理单元没有找到引用参数(因为相应的标识符对其未知，因此无法物理地定位在管理单元中)，那么管理单元向第二数据库发送查询，该查询由现场设备专用软件包括并由第二解释器执行。第二解释器检查标识符是否已知，并将相应的参数提供给管理单元。该参数由管理单元返回给第一解释器。经由这种机制，第一解释器仅需要到管理单元的接口，这似乎像是透明的数据库。管理单元接管向第一解释器提供测量变换器专用和现场设备专用内容的任务。
在一个实施例中，不渲染要显示的菜单页面，直到要在菜单页面上显示的所有分层结构化数据在测量变换器上可用。如果要立即显示菜单页面，则相应数据位于测量变换器上计算单元的存储器中。为了创建菜单页面，必须知晓现场设备专用菜单结构和测量变换器专用菜单结构的组合，并且必须从相应的数据库中检索文本和参数。结构本身是恒定的，因此永久存储在测量变换器的存储器中，例如存储在闪存中。
在一个实施例中，现场设备专用菜单结构与测量变换器专用菜单结构按逐个菜单页面相组合。换句话说，测量变换器专用的元素在这种情况下不会与现场设备专用的元素同时在页面上显示。这允许更容易的实现。
在一个实施例中，在一个菜单页面中，现场设备专用菜单结构与测量变换器专用菜单结构按逐个元素相组合。换句话说，在这种情况下，测量变换器专用的元素在公共页面上显示为现场设备专用的元素。这允许用户更容易地显示。
在一个实施例中，菜单结构取决于引用参数的状态。菜单结构的某些元素因此仅在例如某个参数具有某个数值时显示。在这方面的例子是仅在现场设备的某个操作模式中需要的设定值的可见性。
在一个实施例中，锚点定义入口点或出口点。因此，用户不仅可以在菜单结构内分层移动，而且还可能实现跨层次的“跳转”。
在一个实施例中，公共菜单结构包括菜单页面，该菜单页面包括测量变换器在其交付时使用其已知的锚点不能集成的现场设备专用菜单结构的所有锚点。尽管如此，仍然可以显示在交付测量变换器之后连接到测量变换器的现场设备的菜单结构。使用唯一标识符适当地显示菜单结构中“较旧的”以及因此测量变换器已知的部分。菜单结构中“新的”以及因此测量变换器未知的部分被组合在一个菜单页面中。
通过用于实现上述方法之一的测量变换器进一步实现该目标。
附图说明
这将参照以下附图更详细地解释。这些显示：
图1a/b是包括两个不同实施例中的测量变换器的测量装置，
图2是公共菜单结构的符号表示，
图3a/b是带有锚点和传感器的菜单结构的测量变换器的菜单页面，
图4a/b/c带有占位符的测量变换器的菜单页面，其引用以及生成的菜单页面，
图5a/b/c是测量变换器的显示器的屏幕截图，示出了各种情况的菜单结构，和
图6是测量变换器和现场设备连接的框图。
具体实施方式
所要求保护的测量变换器20用于传感器装置10中。传感器装置10包括传感器1和连接元件11，其将首先被讨论。不受一般性限制，下面引述“传感器1”，但是即使如此，也可以将致动器等连接到测量变换器20。通常，现场设备连接到测量变换器20。
图1a表示传感器装置10的实施例。
传感器1经由第一物理接口3与测量变换器20通信。用于测量变换器的替代词是变送器。测量变换器20继而通过电缆31连接到诸如控制系统的更高级单元30。电缆21在传感器侧连接到测量变换器20，该电缆的另一端包括第二物理接口13，其与第一物理接口3互补。连接元件11包括电缆21以及第二物理接口13。物理接口3，13被设计为电隔离的，特别是电感接口。物理接口3，13可以借助机械插头连接彼此耦接。机械插头连接是密封的，这样不会有流体，例如被测介质、空气或灰尘，从外面进入。
数据(双向的)和功率(单向的，即从连接元件11到传感器1)经由物理接口3，13传送或传输。传感器装置10主要用于过程自动化。
传感器1包括用于检测过程自动化的被测物的至少一个传感器元件4。然后传感器1，例如pH传感器(也称为ISFET)，通常是离子选择性传感器，是一种用于测量来自介质中的电磁波(例如波长在UV，IR和/或可见光范围内)吸收的氧化还原电位、氧、电导率、浊度、非金属材料浓度或温度，以及各自相应的被测物的传感器。
传感器1还包括第一耦接主体2，其包括第一物理接口3。如上所述，第一物理接口3被设计用于将作为被测物的函数的值传输到第二物理接口13。传感器1包括数据处理单元μCS，例如微控制器，其处理被测物的值，例如将它们转换成不同的数据格式。数据处理单元μCS出于能量和空间的原因而设计成在计算容量和存储器容量方面相当小或经济。传感器1因此仅被设计用于“简单”计算操作，例如用于平均、预处理和数字转换。
多个传感器1也可以连接到测量变换器20。图1a中示出了两个传感器1，其中两个中只有一个标有所有的参考符号。可以连接相同或不同的传感器。两个中左侧的被显示为插入状态。例如，多达八个传感器可以连接到测量变换器20。
传感器1可以经由物理接口3，13连接到连接元件11并且最终连接到测量变换器20。数据处理单元μCS将取决于被测物的值(即，传感器元件的测量信号4)转换成测量变换器20可以理解的协议。例如，这方面的例子是专有的Memosens协议。第一和第二物理接口3，13因此被设计用于传感器1和测量变换器20之间的双向通信。如上所述，除了通信之外，第一和第二物理接口3，13也确保向传感器1的电力供应。
连接元件11包括第二物理接口13，其中第二物理接口13被设计为与第一物理接口3互补。连接元件11同样包括数据处理单元μCA。数据处理单元μCA也可以用作传送信号的中继器。此外，数据处理单元μCA也可以转换或修改协议。
连接元件11包括第二圆柱形耦接体12，该第二圆柱形耦接体12被设计为与第一耦接体2互补并且可以用套筒状端部滑动到第一耦接体2上，其中第二物理接口13被插入到第一物理接口3中。无需任何创造性的努力，其中第二物理接口13被设计成套筒状并且第一物理接口3被设计成插头状的相反布置是可能的。
测量变换器20包括显示器22和一个或多个操作元件23，例如按钮或旋转按钮，借助该操作元件可以操作测量变换器20。例如传感器1的测量数据由显示器22显示。传感器1还可以借助于操作元件23和显示器20上的相应视图来配置和参数化。
例如，如上所述，测量变换器20经由电缆31将所测量的数据转发(通信35)到控制系统30。在这种情况下，控制系统30被设计为过程控制系统(PLC，SPS)，PC或服务器。
为此，测量变换器20将数据转换成控制系统能够理解的数据格式，例如转换成相应的总线，诸如HART，Profibus PA，Profibus DP，Foundation Fieldbus，Modbus RS485或甚至基于以太网的场，诸如EtherNet/IP，Profinet或Modbus/TCP。这些数据然后通过通信35被转发到控制系统30。如果需要，这些数据可以与网络服务器组合，即它们可以相互并行操作。
图1b表示传感器装置10的一个实施例。在这种情况下，只有一个传感器1相应地连接到测量变换器20。在这种情况下，测量变换器20象征性地表示为矩形，其尺寸小于测量来自图1a的测量变换器，并且大约是火柴盒的大小。在这种情况下，测量变换器20可以设计为可以连接到电缆21的单独的单元，或者如这里所示，直接集成到电缆21中。因此，测量变换器20基本上由数据处理单元μCA组成。测量变换器20不包括显示器并且如果有的话仅具有一个或两个操作元件，其被配置用于重置或用于开启和关闭。在该实施例中，测量变换器20优选不包括操作元件。测量变换器20因此包括具有协议栈、蓝牙低能量的无线模块24，诸如蓝牙模块。诸如蜂窝电话、平板电脑、膝上型电脑等的移动设备(未示出)因此可以无线地连接到测量变换器20。借助于移动设备，可以使用无线连接来配置并参数化传感器无线模块24。测量变换器20转换原始测量数据使得它们被直接传送(通信35)到更高级单元30，例如控制系统。如上所述，数据例如可以以专用协议从传感器1传送到连接元件11，而数据处理单元μCA将该专有协议转换成总线协议(Modbus，Foundation Fieldbus，HART，Profibus，EtherNet/IP；参见上文)。图1a和图1b中的测量变换器基本上具有相同的基本功能。
如上所述，测量变换器20或与其连接的传感器1可以经由操作元件23进行操作和参数化。为此，在显示器22上显示菜单或菜单结构M。菜单结构M描述在显示器22上显示的各种菜单页面的层级、导航、以及文本。菜单结构M允许从提供中选择期望的命令并使其执行。
存在仅与测量变换器20相关的参数和设置，并且存在仅与传感器1相关的参数和设置。因此，存在测量变换器专用菜单结构MM和传感器专用菜单结构MS(通常是现场设备专用菜单结构)。在本申请的上下文中，测量变换器专用菜单页面及其结构用下标“M”标记，并且相应地传感器专用菜单页面及其结构用下标“S”标记。
如果传感器1连接到测量变换器20，则如果所述菜单结构还尚未位于测量变换器20上，那么现场设备专用菜单结构MS从传感器1传送到测量变换器20。菜单结构MS与公共菜单结构M中的测量变换器专用菜单结构MM组合。
图2示出了公共菜单结构M的符号表示。呈现了一些专用测量变换器菜单页面M1M-M6M。还呈现了一些传感器专用菜单页面M1S-M4S。公共菜单结构M由所有菜单页面M1-M11构成，其包括所有测量变换器专用菜单页面和所有传感器专用菜单页面。
在菜单页面M1-M10中，传感器专用菜单结构MS与测量变换器专用菜单结构MM(按逐个菜单页面)组合，即传感器专用元素或测量变换器专用元素在一个菜单页面上找到。菜单页面M11包括传感器专用元素和测量变换器专用元素，因此具有参考符号M1SM。在这种情况下，传感器专用菜单结构与测量变换器专用菜单结构按逐个元素地结合在一个菜单页面中，这将在下面再次讨论(参见例如图4)。
菜单页面显示分层结构的数据，其中这些数据例如是静态文本或参数。向每个参数分配唯一的标识符ID。下表显示一个例子：
ID 1...999->测量变换器的参数
ID 1000...1999->第一传感器的参数
ID 2000...2999->第二传感器的参数
ID 3000...3999->第三传感器的参数
公共菜单结构M是测量变换器的菜单结构与第一第二和第三传感器的菜单结构的组合。参数的标识符是唯一的，因此可以在任何时候使用标识符ID做出必须与哪个传感器通信数据的决定。
在菜单结构中，在上述的分层结构化数据与其表示之间进行区分。因此在许多终端设备上显示是可能的；最终，测量变换器20决定如何显示数据。例如，该结构描述了存在具有一定内容的一定数量和行。显示器本身决定以哪些字体，在哪些像素坐标等显示这些文本。例如，当直接显示太长时，也可以以缩写的方式显示文本，或者在多行内显示文本。
测量变换器专用菜单结构MM位于测量变换器20中。传感器专用菜单结构MS通过包括一个或多个占位符P或锚点A的测量变换器专用菜单结构MM与公共菜单结构M中的测量变换器专用菜单结构MM相组合。占位符P或锚点A确定传感器专用菜单结构MS被集成到何处。
锚点A是对传感器专用菜单结构MS的完整菜单页面的引用。如果在现场设备专用菜单结构MS中存在相应的菜单页面，则锚点A仅显示在公共菜单结构M中。
图3a示出了测量变换器20的菜单页面M1M的例子。页面M1M包括元素E1，E2和E3。菜单页面包括两个锚点A1和A2，它们分别指向传感器的单独菜单页面。例如，通过选择锚点A1，跳转到传感器的页面A1；在这方面参见图3b中传感器1的菜单结构MS。页面A1包含元素E4，E5和E6。继而E6是子菜单，并与元素E7和E8产生另一个页面。占位符A2包括元素E9。占位符A2包括占位符A1，即在页面A2内，跳转到页面A1是可能的。因此，不仅可以在层次结构内上下跳跃是可能的，而且还可能在层次结构上垂直跳转。换句话说，锚点不仅可以定义到另一个页面的入口点(例如，图3a中的M1M中的A1)，还可以定义页面的出口点(例如，图3b中MS中A2的A1)。
传感器1的菜单结构MS包括具有元素E10和E11的页面A3。然而，在测量变换器20的菜单结构M1M中，没有到A3的链接。这样的元素和页面L因此被收集在菜单结构M1M中。因此，公共菜单结构M包括菜单页面L，菜单页面L包括测量变换器20在交付时使用其已知的锚点(在图3a/b中，这些只是A1和A2)不能集成的传感器专用菜单结构MS的所有锚点A(在图3a/b中，这是A3)。
占位符P是公共菜单结构M的菜单页面内的传感器专用菜单结构MS的至少一个元素。
图4a示出了测量变换器20的菜单页面M2M。页面M2M包括元素E20，E21，E22和E23。在E22和E23之间定位占位符PS1和PS2，其中S1和S2分别代表第一或第二传感器1。占位符P包括元素E30，E31和E32；参见图4b。在将两个传感器1连接到测量变换器20之后，得到的单个页面M2M在图4c中示出。各个标识符ID显示在括号中。仅当两个传感器连接时才显示带有标识符2001，2002，2003的元素；仅具有一个传感器，仅带有标识符1001，1002，1003的元素被示出。
条件显示的另一种可能性可能在于参数本身。例如，温度相关参数仅在选择参数“温度测量激活”时才会显示。通常，菜单结构取决于引用参数的状态。
图5a-c示出了显示菜单结构的各种情况的测量变换器20的显示的屏幕截图。图5a示出了菜单页面，其中含有参数和几个子菜单。例如，这样的子菜单是元素“操作”。显示的元素“设定(Setup)”是锚点。如果用户点击它，则访问另一个菜单结构的菜单页面“设定”；参见图5b。例如，元素“通用设置”也是子菜单，并且如图5c所示。此页面含有已填充的占位符，即元素“温度单位”、“功率输出范围”、“故障电流”、“报警延迟”和“设备保持”。这些元素是从菜单结构插入的。例如，它们由名称为“GenSettings”的占位符引用，并在可用时插入。如果此占位符不可用，则只会显示“设备描述”，“日期/时间”和“保留设置”。
测量变换器20包括第一解释器Int1，其在运行时读取、分析和执行现场设备专用菜单结构MS和测量变换器专用MM并创建公共菜单结构M。提到的所有参数和元素是根据唯一标识符ID分配的。第一解释器Int1根据它们的标识符ID经由管理单元V读出它们从而解析参数引用，该管理单元V即将参数的标识符分配给管理它们的数据库的单元。
图6示出了测量变换器20和传感器1的连接的框图，其中传感器1如上所述地连接。传感器1向测量变换器20发送唯一标识。基于该标识，测量变换器20确定传感器1，即传感器的类型是否是已知的。测量变换器20包括第二解释器Int2，其中执行扩展60。传感器1可以经由接口与测量变换器20相互作用，或者各种解释器Int2也可以经由接口彼此交换数据。这将在总体再次解释一次。
首先，测量变换器20将被启动；更确切地说，测量变换器20的操作软件被启动。操作软件提供一个或多个可供程序，在这种情况下特别是供第二个解释器，使用的接口。术语“接口”在这里和下面被理解为软件接口。另一方面，上述物理接口3，13被设计为硬件接口。
接口是用于通信的系统的一部分，即用于交换信息。两个子系统之间的通信只能经由接口进行。对于一个子系统来说，各个其他子系统如何在内部处理这些信息以及如何做出任何响应并不重要。如前所述，这涉及到软件接口。软件接口通常是软件系统中的逻辑联系点：它们允许和调控各种过程和组件之间的命令和数据交换。
在下一步骤中，在测量变换器20上启动第二解释器Int2，其中解释器Int2访问该接口。也可以启动几个解释器Int2，其中各个解释器之间的通信总是只经由接口进行。解释器Int2可以被实例化。通常，解释器是一种计算机程序，其与汇编器和编译器相反，不会将程序源代码转换为可以直接在系统上执行的文件，而是直接读取、分析和执行源代码。该程序在程序运行期间逐步执行，而程序不会事先转换为目标系统的机器代码。
在第一实施例中，模拟器(更确切地说，软件模拟器)应被理解为解释器Int2。模拟器是解释器，因为它借由“虚拟处理器”逐个命令地执行访客系统的机器码。在所示的例子中，解释器Int2(又名模拟器)在测量变换器20上的“虚拟处理器”上逐个命令地执行连接到测量变换器20的访客系统(即传感器1)的机器代码，或其软件解释(“传感器专用软件”；参见下文)。
通常，在某些局部方面模拟另一系统的系统称为模拟器。模拟的系统接收与待模拟系统相同的数据，执行与待模拟系统相同的程序或至少相当的程序，并且获得尽可能与待模拟系统相似的结果。软件模拟器是模拟计算机的程序，因此允许在具有不同架构的计算机上使用该计算机的软件。
在解释器Int2中，至少执行一个扩展(每个解释器Int2)。在一个实施例中，正好执行一个扩展。每个测量变换器20执行几个解释器Int2。
基本上，解释器Int2也包含虚拟机的特殊形式，它可以在主机系统上执行访客系统的部分机器代码。
在一个实施例中，解释器Int2不被设计为模拟器，而是被设计为脚本语言解释器。在一个实施例中，该脚本语言是Lua。其他的例子是Python，VBA，Lisp，VBScript或JScript。基本上也可以在测量变换器20上安装和启动各种脚本语言解释器。如上所述，单个解释器Int2经由接口S彼此通信。如果这些接口S随后在解释器Int2中相应地实现，则在各种解释器Int2之间的通信也是可能的。
如果解释器Int2被启动，则随后在其上执行扩展。扩展是主要不是测量变换器20的一部分的软件，即，它明确地不是操作软件的一部分。该扩展在运行时重新加载。
在第一实施例中，所有传感器专用组件都被存储在传感器1中。传感器专用组件在下面也应被称为传感器专用软件SC。在本应用程序意义上，传感器专用软件S是扩展。因此，传感器专用软件S构成传感器数据，一个或多个状态机，传感器的参数化，传感器的菜单结构MS或传感器的现场总线连接的信号处理。对于这种应用，参考S应指整个传感器专用软件，它由菜单结构MS以及传感器专用软件S的其他部分组成，称为传感器代码SC。
这些软件组件S因此例如以完整软件的形式(如字节代码)物理地位于传感器1中。然而，它们在解释器Int2中的测量变换器20上执行。第一解释器Int1用作执行菜单结构；参见下文。为此，传感器专用组件必须一次装载到测量变换器20上，以便随后在其解释器Int2内执行。这通常在将传感器1连接到测量变换器20之后发生，其中使用传感器1所需的、在测量变换器20和传感器1之间的数据通信协议。
解释器Int2在所有可能的测量变换器20上被执行为相同的部分；只有对其自身组件(例如显示器)的必要接口是测量变换器专用的，并且相应地进行适应。如此，解释器Int2可以例如以像C的跨平台编程语言编写，使得解释器的源代码原则上对于所有不同的平台都是相同的。
对于连接到测量变换器20的每个传感器1，使用单独的解释器Int2。每个传感器1或其传感器专用软件S因此在单独的解释器Int2中执行。
作为将传感器专用软件S存储在传感器1中的替代方案，根据需要将该软件下载到测量变换器20，传感器专用软件位于插入到测量变换器20的存储卡(例如SD卡)上并转移到测量变换器20中。或者，测量变换器20建立与因特网的数据连接并下载适用于各个传感器的软件。或者，建立例如与控制系统30的连接，并且控制系统30保持各自的软件可用。基于传感器1的唯一标识，找到相应正确的软件。在一个替代方案中，传感器专用软件已经在测量变换器20上可用。例如，这可能是使用较旧的传感器的情况，其中它们的专用软件已经在交付所述测量变换器时存储在测量变换器20上。
如上所述，传感器专用软件S包括传感器1的菜单结构MS及其软件代码SC(参见上文)。测量变换器20包括其自身的第一解释器Int1，其解释传感器专用菜单结构MS并相应地以系统专用方式显示它。
除了菜单结构意义上的传感器1和测量变换器20的通用耦接之外，该概念还提供了菜单结构由其自身的解释器Int1处理的优点，其可以完全独立于第二解释器Int2来工作。
参考符号列表
1 传感器
2 第一耦接体
3 第一物理接口
4 传感器元件
10 传感器装置
11 连接元件
12 第二耦接体
13 第二物理接口
20 测量变换器
21 电缆
22 显示器
23 操作元件
24 无线模块
30 更高级单元
31 电缆
μCA 11中的智能单元
μCS 1中的智能单元
A 锚点
E 菜单页面的元素
M 公共菜单结构
L 收集未知菜单页面的菜单页面M1-M11 M的菜单页面
M1M-M6M MM的菜单页面
M1S-M4S MS的菜单页面
ID 标识符
Int1 第一解释器
Int2 第二解释器
P 占位符
S 传感器专用软件
SC 传感器代码
V 管理单元
M(下标M) 测量变换器专用菜单结构
S(下标S) 传感器专用菜单结构

Claims (15)

1.一种用于在过程自动化技术的测量变换器(20)上创建菜单结构的方法，其中所述测量变换器(20)能够连接到至少一个现场设备(1)，所述方法至少包括以下步骤：
-将现场设备(1)连接到所述测量变换器(20)，
-如果在所述测量变换器(20)上尚不存在现场设备专用菜单结构(MS)，则从所述现场设备(1)向所述测量变换器(20)传送现场设备专用菜单结构(MS)，和
-借助于在测量变换器专用菜单结构(MM)中的至少一个锚点(A)或占位符(P)，将所述现场设备专用菜单结构(MS)与所述测量变换器专用菜单结构(MM)组合到公共菜单结构(M)，其中所述测量变换器专用菜单结构(MM)位于所述测量变换器(20)中，
其中所述锚点(A)或所述占位符(P)确定所述现场设备专用菜单结构(MS)被集成到所述测量变换器专用菜单结构(MM)中的何处，其中所述锚点(A)是所述现场设备专用菜单结构(MS)的完整菜单页面的引用，
其中如果在所述现场设备专用菜单结构(MS)中存在对应的菜单页面，则仅在所述公共菜单结构(M)中显示所述锚点(A)，和
其中所述占位符(P)是所述公共菜单结构(M)的菜单页面内的所述现场设备专用菜单结构(MS)的至少一个元素。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中在现场设备专用和测量变换器专用菜单结构(MS，MM)内，在分层结构化的数据与它们的显示之间作出区分，
其中所述分层结构化数据至少是静态文本或参数。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中仅所述分层结构化的数据从所述现场设备(1)被传送到所述测量变换器(20)。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的方法，
其中所述测量变换器(20)包括第一解释器，所述第一解释器在运行时读取、分析并执行现场设备专用菜单结构和测量变换器专用菜单结构(MS，MM)，并创建所述公共菜单结构(M)。
5.根据权利要求2至4中至少一项所述的方法，
其中所述测量变换器专用菜单结构(MM)引用存储在所述测量变换器(20)中的第一数据库中的测量变换器专用参数，
其中所述现场设备专用菜单结构(MS)包括存储在分配给所述现场设备(1)的第二数据库中的现场设备专用参数，
其中所述测量变换器(20)包括用于至少管理所述参数的管理单元，并且所述管理单元从所述第一数据库或所述第二数据库获得所请求的参数。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中所述现场设备(1)包括所述第二数据库，并且所述现场设备专用参数被存储在其中。
7.根据权利要求5所述的方法，
其中所述测量变换器(20)至少包括用于执行扩展的第二解释器，
其中现场设备专用软件如果尚未位于测量变换器(20)中，则所述现场设备专用软件在所述现场设备(1)连接到所述测量变换器(20)之后从所述现场设备(1)被传送到所述测量变换器(20)，
其中所述现场设备专用软件被设计为扩展，
其中所述现场设备专用软件包括所述现场设备专用菜单结构(MS)，和
其中所述现场设备专用软件包括所述第二数据库，并且所述现场设备专用参数被存储在其中。
8.根据权利要求2至7中的至少一项所述的方法，
其中在组合两个菜单结构之后，无论其是现场设备专用参数还是测量变换器专用参数，为每个参数分配唯一的标识符(ID)。
9.根据权利要求1至8中至少一项所述的方法，
其中要显示的菜单页面不被渲染，直到要在菜单页面上显示的所有分层结构化的数据在所述测量变换器(20)上可用。
10.根据权利要求1至9中至少一项所述的方法，
其中所述现场设备专用菜单结构(MS)按逐个菜单页面与测量变换器专用菜单结构(MM)组合。
11.根据权利要求1至10中至少一项所述的方法，
其中所述现场设备专用菜单结构(MS)在一个菜单页面中按逐个元素与测量变换器专用菜单结构(MM)组合。
12.根据权利要求2至11中至少一项所述的方法，
其中所述菜单结构取决于所述引用参数的状态。
13.根据权利要求1至12中至少一项所述的方法，
其中所述锚点(A)定义入口点或出口点。
14.根据权利要求1至13中至少一项所述的方法，
其中所述公共菜单结构(M)包括菜单页面(L)，所述菜单页面(L)包括所述测量变换器(20)使用在其交付时已知的所述锚点(A)不能集成的所述现场设备专用菜单结构(MS)的所有锚点(A)。
15.测量变换器(20)，其被设计为执行根据权利要求1至14中的至少一项所述的方法。
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