CN109690425A - 用于执行操控电子装置与调节设备之间的控制-互动的控制-互动方法和通信装置 - Google Patents

Abstract

用于执行操控电子装置与用于调节如化工设备尤其石化设备、食品加工设备、发电厂等的工艺生产设备的工艺流体流动的如调节阀、泵等的调节设备之间的控制‑互动的通信装置，具有用于根据调节设备指令操作该调节设备的控制和/或调节电子装置，其中该控制和/或调节电子装置被设计成根据预定义的调节设备指令，如调节目标值，来执行预定功能以便尤其操作该调节设备，其中该通信装置包括：用于从操控电子装置接收如调节设备指令的电信号的第一通信接口；用于发送电调节设备指令至调节设备的第二通信接口；具有数据存储器的电子允准性检查器，在数据存储器内存储有一系列允准的调节设备指令，其中，允准性检查器被配置成根据借助第一通信接口接收到的电信号促使第二通信接口要么不发送调节设备指令，要么将其中一个允准的调节设备指令发送至调节设备。

Description

用于执行操控电子装置与调节设备之间的控制-互动的控制- 互动方法和通信装置

本发明涉及一种用于执行操控电子装置与用于调节工艺生产设备(如化工设备尤其石化设备、食品加工设备、发电厂等)的工艺流体流的调节设备(如调节阀、泵等)之间的控制-互动的通信装置，其具有用于根据调节设备指令操作该调节设备的控制和/或调节电子装置，其中该控制和/或调节电子装置被设计成根据预定义的调节设备指令(如调节目标值)执行预定功能以便尤其操作该调节设备。本发明还涉及一种系统，该系统包括至少一个调节设备和至少一个通信装置。本发明还涉及相应的控制-互动方法。

为了控制工艺生产设备中的调节设备，通常采用过程控制网络，其例如根据常用的现场总线基础标准、过程现场总线标准或HART标准来通信和构建。这样的过程控制网络的构造和使用例如在DE 69717838T2中有所描述。在已知的过程控制网络中，过程控制功能以分散方式采用一组现场总线装置来实现。所述过程控制网络包括用于双线回路的标准化物理接口，该接口将存在于工艺生产设备中的所有单独的现场设备(如传感器、操作器、控制单元、阀等)相连。通过这种方式，利用如DE 69717838T2中所描述的过程系统网络来形成工艺生产设备内的现场设备的物理LAN(局域网)，这使得设备的各现场设备能够在设备的分散位置处执行控制功能并在控制功能执行之前和之后相互通信。根据现场总线协议的通信(如DE 69717838T2中所描述的)允许在整个过程控制网络内分配控制功能，以减小或完全避免中央控制装置或引导装置的复杂性。局域过程控制网络还包括与外部控制台的接口，该接口可以从过程控制网络请求执行诊断测试。为此，可以根据DE 69717838T2将外部控制台或者说DCS控制单元配置成，根据目标值设定来直接控制工艺生产设备内的各不同装置并测量该装置的初始值或其它过程参数。最终可以依据测量值确定诊断结果，可基于诊断结果进行例如维修工作。

当使用过程控制网络时，尤其在工艺生产设备(如石化设备或发电厂)中出现以下问题，因本身仅设置用于执行诊断的外部控制台的不当使用而可能不利地影响设备的过程控制，结果出现安全危险状态。尤其是，未经许可的第三方访问外部控制台带来以下危险，由外部控制台故意发出现场设备控制指令可能干扰敏感的工艺过程，结果，工艺生产设备受损或者进行自动紧急关停，这虽然避免设备本身受损，但造成不希望的停机时间。

本发明的任务是克服现有技术的缺点，尤其防止由在采用外部控制台情况下的操作错误或未经许可的访问所引起的工艺生产设备的调节设备的误操作。

该任务通过独立权限要求的特征完成。

据此，提供用于执行操控电子装置(如控制台、计算机、智能手机、平板电脑等)与用于调节工艺生产设备(如化工设备尤其是石化设备、食品加工设备、发电厂等)的工艺流体流动的调节设备(例如调节阀或泵等)之间的控制-互动的通信装置，其中该调节设备具有用于根据调节设备指令操作该调节设备的控制和/或调节电子装置，其中，该调节设备的控制和/或调节电子装置被设计成依据预定义的调节设备指令(如调节目标值)执行预定功能尤其以便操作调节设备。该调节设备优选与调节电子装置一起形成现场设备。该调节设备例如可以是带有电动或气动的调节驱动机构的调节阀，其中，该调节阀的阀体可借助上部(如轭架、笼或驱动杆或驱动轴导向机构)连接至调节驱动机构。控制和/或调节电子装置例如可以被包围在自身壳体中并被直接固定在调节设备(尤其是上部)上，或者与调节设备一起安装在调节设备壳体或现场设备壳体中。

调节设备指令例如可以是调节目标值，其例如对应于调节阀的期望目标位置或者调节泵的期望目标量或目标压力。调节设备指令可以包含例如用于执行滞后测试、部分行程测试等的调节目标值序列。调节设备指令也可以是紧急关闭指令或紧急开启指令。调节设备指令例如可以是模拟的优选4..20mA信号。调节设备指令尤其可以是数字的，尤其被格式化为过程现场总线信号、HART信号或者现场总线信号。在控制和/或调节电子装置中，调节设备指令与要执行的调节设备(操作)功能的预定对应配属通过硬件和/或软件来实现。控制和/或调节电子装置优选包括用于将调节设备(操作)功能对应配属于调节设备指令的微处理器、控制器或其它模拟的或数字的逻辑电路。

根据本发明的通信装置包括用于从操控电子装置接收电信号(如调节设备指令)的第一通信接口。该第一通信接口因此也可以被称为接收接口或收发器接口。第一通信接口可以接收和/或无线传输模拟的或数字的例如连线传输的信号(如电流信号或电压信号)，例如接收电磁信号。根据本发明的通信装置还包括用于将电调节设备指令发送至调节设备的第二通信接口。该第二通信接口可以将调节设备指令尤其发送至控制和/或调节电子装置从而操作该调节设备，以便向调节设备电路提出要根据哪个调节设备指令来执行调节设备的预定功能。

根据本发明，通信装置包括带有数据存储器的电子允准性检查器，在数据存储器中存储有一系列允准的调节设备指令，其中，该允准性检查器被配置成依据借助第一通信接口接收到的电信号促使第二通信接口或者不发出调节设备指令、或者发出其中一个允准的调节设备指令至该调节设备。通过使用电子允准性检查器，利用根据本发明的通信装置来保证可以只将允准的调节设备指令从操控电子装置(如外部控制台)传输至工艺生产设备的调节设备。通过使用允准性检查器能保证例如仅通过操控电子装置和尤其是外部控制台(如智能手机等)的使用来触发非安全危险指令以操作该调节设备。通过这种方式来提供安全屏障，其排除由操作错误或误用造成的工艺生产设备的调节设备的不安全控制。该通信装置就此用作过滤装置，其允许仅将预定为允准的且存储在允准性检查器的数据存储器中的调节设备指令通过尤其外部的操控电子装置提供给调节设备，和/或阻止仅已访问操控电子装置的使用者借助尤其外部的操控电子装置能完全影响调节设备的功能。根据本发明的通信装置还可以优选排除尤其来自外部操控电子装置的有害软件能访问调节设备且尤其是调节设备自身的软件和/或硬件并损坏该调节设备。

允准的调节设备指令例如能以如下形式来定义，即用于调节阀的允许的调节范围，例如整个调节阀的80％和/或例如在打开位置的10％至90％之间。或者可以想到，仅尤其在预定调节设备目标位置如由控制台当前预定义的目标位置、全开位置、全闭位置等附近的范围的例如5％或10％的小调节范围形成用于存储在电子允准性检查器的数据存储器中的允准的调节设备指令的范围。还或者可以想到，针对预定义的调节设备，在电子允准性检查器的数据存储器中作为允准的调节设备指令存储至少一个功能程序，例如预定义的部分行程例程等。还可以想到，预定义的特殊调节设备指令被存储在数据存储器中，例如针对调节阀预定义的大致对应于打开位置的30％、40％、50％、60％和/或70％的位置目标值，或者例如针对最大泵功率的10％、20％、30％、40％和/或50％。

允准的调节设备指令例如也可以是这样的指令，其促使调节设备电路或调节设备回发一个应答信号，尤其促成调节设备的传感器功能和/或致动器功能，如移动到目标位置或者以目标功率运行等。允准的调节设备指令所要求的应答信号例如可能涉及调节设备的实际工作状态(如实际压力、实际位置、实际功率等)或者其它调节设备专用信息(如目标状态或与目标状态的实际偏差、由调节设备或其控制和/或调节电子装置确定的诊断结果等)。允准的调节设备指令尤其可以被格式化为二进制序列。尤其优选地，允准的调节设备指令被如此存储在数据存储器中，即，操控电子装置无法改动(尤其是删除)、改变和/或添加预定义的允准的调节设备指令。

根据本发明的通信装置的一个优选实施方式，允准性检查器被配置成执行借助第一通信接口从操控电子装置接收的信号与所述一系列允准的调节设备指令的比较，以确认在数据存储器中是否存储有对应于接收信号的允准的调节设备指令，其中，该允准性检查器还被配置成如果在数据存储器中存储有对应于接收信号的允准的调节设备指令，则促使第二通信接口将对应于接收信号的允准的调节设备指令发送至调节设备。允准性检查器优选被设计成执行接收信号与允准的调节设备指令之间的身份比较。另选地，允准性检查器可以被设计成执行近似度比较，其中，接收信号(例如目标调节信号)通过允准性检查器被配属于不一定相同而是仅相似的调节设备指令。例如该允准性检查器可以包括一系列特殊预定义的目标调节值并且与接收信号相关地对应于优选下一个要发送至调节设备的目标调节信号。

在根据本发明通信装置的一个优选实施方式中，允准性检查器还被配置成执行涉及借助第一通信接口接收到的信号的权限检查。尤其是，允准性检查器可以被配置成检查借助第一通信接口接收到的信号是否包含权限标记，并且仅在发现权限标记时促使第二通信接口发送允准的调节设备指令。即，允准性检查器被设计成执行允准性检查还有权限检查。权限标记例如可以是代码、密钥码等，它尤其配属于指定的使用者和/或指定的操控电子装置，且优选说明或暗示操作调节设备的权限。可以想到，不同的使用者或不同的操控电子装置单元配属有不同的独特权限标记，从而例如不同的使用者或操控电子装置单元被授权执行不同的允准的调节设备指令。

在根据本发明的通信装置的一个优选实施方式中，存储有所述一系列允准的调节设备指令的数据存储器具有机械的和/或电子的写保护，该写保护阻止存储在数据存储器中的调节设备指令可通过借助第一通信接口接收的信号被改变。另选地或补充地，该数据存储器可以具有机械的和/或电子的写保护，该写保护允许优选仅借助通信装置上的第三通信接口(尤其是直接在通信装置上的硬件接口，如插接触点，如串行插接触点或USB插接触点)对数据存储器进行写存取。通过这种方式可以保证可例如借助操控电子装置(如智能手机)促成的所述预定义的一系列允准的调节设备指令只通过直接地、物理且尤其机械地在工艺生产设备内局部现场访问待控的调节设备来定义以及或许改动。即，为了改动允准的调节设备指令名单，尤其是为了添加、改变或删除允准的调节设备指令，定义哪个调节设备指令作为允准的调节设备指令存储在电子允准性检查器的数据存储器的人员被迫必须个人到场地在相关的调节设备处工作，从而他必须例如在安全危险设备(如石化设备或发电厂，如核电厂)中事先接受安全检查，从而保证排除未经许可的访问。显然，第三通信接口是预定义的安全接口，其必然不同于第一接口。

根据本发明的通信装置的一个优选实施方式，该通信装置(尤其是其第二通信接口)被配置成从调节设备接收操作数据(如阀位、调差、调节信号、调节设备识别标志、调节设备滞后等)，其中，该允准性检查器还被配置成根据所接收到的操作数据允许和/或阻止促成将调节设备指令发送至调节设备(尤其是其控制和/或调节电子装置)。附加地或另选地，第二通信接口尤其可以被配置成在发送允准的调节设备指令时考虑操作数据。即，该通信装置被配置成除了允准性检查外还进行工作状态检查以及或许还有权限检查。通过例如通过第二通信接口考虑所述操作数据，可以进一步提升控制安全性，因为在一定条件下保证了在特殊情况下允准的安全调节设备指令不会从通信装置被发送至调节设备。例如在调节设备高功率运行时可以阻止执行操控电子装置所期望的滞后测试等。也可以想到，在执行由控制台或操控电子装置所促成的调节设备测试时，不通过操控电子装置启动其它测试。另选地或补充地，该通信装置(尤其是其第一通信接口、优选是收发器接口)被设计成将操作数据从调节设备发送至操控电子装置。因此，该通信装置可以给操控电子装置传输操作数据(如测量值、诊断结果等)，从而该操控电子装置能够显示该操作数据，或者可以基于该操作数据执行(其它)诊断例程。

根据一个优选实施方式，该通信装置(尤其是其第一通信接口或者说通信电子装置，如通信装置的微控制器或微处理器)包括解读器装置，其被设计成将从操控电子装置接收到的电信号转换为优选标准化的与操控电子装置无关的和/或调节设备专用的尤其用于允准性检查器的电信号，优选用于与存储在数据存储器中的允准的调节设备指令进行比较。解读器装置例如可以被设计成接收不同格式的和/或不同的操控电子装置单元(如一方面是带有安卓驱动系统的智能手机，另一方面是带有Windows驱动系统或iOS驱动系统的智能手机)的电信号并完成转换，尤其转换为例如与智能手机的驱动系统无关的调节设备指令，以允许与存储在允准性检查器的数据存储器中的允准的、优选调节设备专用的格式化调节设备指令进行简单比较。解读器装置可以另选地或补充地被设计成完成随之而来的电信号的调节设备专用转换，即转换为对应于配属于通信装置的特殊调节设备的电调节设备指令。例如根据待控的调节设备的类型，根据其配置，可能需要HART指令、现场总线指令或模拟4..20mA信号用于控制。

本发明还涉及一种系统，该系统包括用于调节工艺生产设备(如化工设备尤其是石化设备、食品加工设备、发电厂等)的工艺流体流动的至少一个调节设备(如调节阀、泵等)以及至少一个如上所述的通信装置以及或许至少一个操控电子装置。该系统优选包括具有多个优选不同类型的调节设备的过程控制网络。该系统尤其可以具有如上所述的两个、三个、四个或更多个通信装置，它们可以不同配置，例如配置成各有一个通信装置在一个过程控制网络中正好配属于一个调节设备或者至少一个调节设备。该系统尤其可以包括多个通信装置，它们适合传输信号地彼此相连。多个通信装置优选可以通过各自的第二通信接口优选借助总线系统(如HART总线系统、现场总线系统等)以适合传输信号的方式彼此相连。

可以想到，一种具有过程控制网络的且包括多个调节设备的系统具有比调节设备更少的通信装置，优选只有一个、两个或三个通信装置，其中，一个或更多个通信装置可以被设计成利用一个或更多个允准性检查器如上所述地控制或过滤在至少一个操控电子装置与多个调节设备之间的通信，从而通过这种方式能够利用一个通信装置实现分散控制台。工艺生产设备例如可以具有多个分散过程控制网络，其分别具有通信装置，该通信装置实现与过程控制网络子组的调节设备相关的上级调节功能。所述至少一个通信装置优选通过总线系统(如HART总线系统等)以适合信号传输的方式与多个调节设备以及或许其它的通信装置相连。另选地，工艺生产设备的整个过程控制网络可以具有充当分散控制站的通信装置。

本发明还涉及一种控制-互动方法，包括：定义一系列允准的调节设备指令(如调节目标值)以促成预定功能，尤其以便操作优选用于调节工艺生产设备(如化工设备尤其石化设备、食品加工设备、发电厂等)的工艺流体流动的调节设备(例如调节阀、泵等)。根据本发明的控制-互动方法还包括，从操控电子装置(如智能手机、平板电脑、控制台等)发出信号(如调节设备指令)，该信号被通信装置接收并通过该通信装置进行检查，并且还通过该通信装置依据所述信号要么不发出调节设备指令要么将其中一个允准的调节设备指令发送至调节设备。所述预定义的允准的调节设备指令被提供给通信装置，其从操控电子装置(如智能手机)接收信号(如调节设备指令)。通过通信装置检查操控电子装置所接收到的信号是否能对应于所述预定义的允准的调节设备指令中的一个。如果所接收到的指令与其中一个允准的调节设备指令相对应，则该允准的调节设备指令被发送至预定义的对应调节设备的优选预定义的通信装置。当通信装置从操控电子装置接收到无法与允准的调节设备指令对应的信号时，不通过通信装置发出调节设备指令。

根据本发明的控制-互动方法的一个优选实施方式，信号检查包括检查该信号是否对应于所述一系列允准的调节设备指令中的一个调节设备指令，其中，据此发出对应于该信号的调节设备指令。例如通信装置或通信装置的子单元(如允准性检查器)例如如上所述地执行通过通信装置从操控电子装置接收的信号与所述一系列预定义的允准的调节设备指令相关的身份对比或近似对比。

在根据本发明的控制-互动方法的一个优选实施方式中，进行涉及接收信号的权限检查，其中尤其检查接收信号是否包含权限标记，其中，只在发现权限标记时才传输允准的调节设备指令。通过在控制-互动方法范围内进行权限检查，允准性检查被加上第二安全措施，以保证操控电子装置或使用它的人具备足够权限来促成所期望的或许被定义为允准的调节设备指令。

根据本发明的控制-互动方法的一个优选实施方式，定义所述一系列允准的调节设备指令包括，通信装置的机械的和/或电子的写保护被停用或者说被置于无效状态，写保护尤其在按照标准启用的状态下防止优选被存储在通信接口的或允准性检查器的数据存储器中的被预定为允准的调节设备指令通过优选借助第一通信接口从操控电子装置接收的信号被改变，和/或其中，定义所述一系列允准的调节设备指令只能通过物理的、机械的和/或电子的通信接口进行。在根据本发明的控制-互动方法的这个实施方式中，为了定义所述一系列允准的调节设备指令而迫使操作者现场直接访问通信接口硬件，做法是实行对通信接口的写保护，其阻止预定义的一系列允准的调节设备指令可通过操控电子装置被改变。换言之，通过通信接口的硬件来规定为了限定所述一系列允准的调节设备指令而必然采用不同于用于发出其中一个允准的调节设备指令的通信链路。

根据本发明控制-互动方法的可与先前实施方式组合的另一个优选实施方式，通过通信装置从调节设备接收操作数据，例如像阀位、调差、调节信号、调节设备识别标志信息、调节设备滞后信息等这样的操作数据，其中，尤其上述的检查依据所接收到的操作数据来执行，结果，允许或阻止发出允准的调节设备指令。另地或补充地，在发送调节设备指令时考虑操作数据库。例如，从操控电子装置接收到的信号与调节设备操作数据相关的检查可以只在该信号能对应于一个允准的调节设备指令并且或许也是从经授权的操控电子装置接收到时才允许进一步安全预防措施，但所述允准的调节设备指令在预定情况下例如在发现以下工作参数时还是无法被发出，即比如根据检查例程发现其存在时阻止发出所有的或者对应的允准的调节设备指令的工作参数。这样的工作参数例如可以是调节阀的紧急关闭状态，如果存在这样的状态，则不该发生由操控电子装置触发的滞后测试。所述检查也可以在考虑从调节设备至通信装置发送的调差情况下进行，从而从操控电子装置接收到的信号首先配属有与目标位置相关的(第一)调节设备指令，其根据调差被修正，使得以调差不同于(第一)调节设备指令的(第二)调节设备指令从通信装置被发送至调节设备。

另选地或补充地，通过通信装置(尤其是其第一通信接口)将操作数据从调节设备发送至操控电子装置。控制-互动方法优选还包括借助操控电子装置执行对该操作数据的进一步处理，例如通过操控电子装置显示操作数据，和/或通过操控电子装置执行一个或多个诊断例程。

根据本发明的控制-互动方法的另一个优选实施方式，在信号接收之后且优选在信号检查之前，从操控电子装置发出并且被通信装置接收的信号尤其通过解读器装置被转换为优选标准化的与操控电子装置无关的和/或调节设备专用的尤其用于检查的信号格式，以便优选用于与预定义的允准的调节设备指令进行比较。通过通信装置的信号解读步骤容许将后置的调节设备设计成与截然不同的操控电子装置的兼容，从而尽管移动无线电领域发展迅速但仍能提供长期可用的通信系统。可以通过信号解读步骤来保证不同信号格式的信号、例如来自具有评估IOS的智能手机的信号可以与来自带有安卓驱动系统的智能手机的信号一样好地进行处理。

显然，该通信装置尤其可以被设计成根据上述控制-互动方法执行控制-互动。尤其是将该控制-互动方法设计成，使得它能根据上述通信装置或上述系统的功能来应对。上述系统尤其可以被设计成执行控制-互动方法。在从属权限要求中说明了其它的有利实施方式。

本发明的其它的特征、性能和优点通过以下对本发明优选实施方式的说明变得清楚明白，其中：

图1示出了在具有根据本发明的通信装置的系统中的控制-互动的示意图。

被用在一方面是过程控制网络的一个现场设备或多个现场设备与另一方面是操控电子装置(如智能手机、平板电脑、基于网络的应用等)之间的通信装置已经作为一个主要任务保证了排除由操控电子装置的使用者的故意或偶然操作失误带来的安全危险状态、误操作或损坏。为此，通信装置如此执行过滤功能，即仅通信装置中被预定为允准的调节设备指令可以因触发信号或调节设备指令信号而可被操控电子装置启动。该通信装置具备被肯定的允准的调节设备指令名单，其例如呈白名单形式和/或允准调节范围和/或允准指令类别的形式，例如(仅)产生查询结果但不产生用于调节设备的调节目标信号的查询信号以及实现或暗示一个或更多个目标位置的调节信号和/或它们的组合。该通信装置可保证在通过操控电子装置遥控调节设备时借助操控电子装置的遥控装置只在预定安全区的范围内移动。当操控电子装置发出处于允许区域外或该通信装置无法给其配属被预定为允准的调节设备指令的信号至通信装置时，不从通信装置发出调节设备指令至该操控电子装置想要操纵的调节设备。

该通信装置的另一主要任务在于保证一方面是不同的调节设备与另一方面是不同的操控电子装置之间的兼容性。关于不同的调节设备，通信装置例如可以在其安装时和/或在工艺生产设备维修范围内被配置成包含涉及到与该通信装置相连的现场设备的允准的调节设备指令。此外，通信装置容许与截然不同的操控电子装置(例如用于计算机的应用或用于网络浏览器的应用、智能手机、平板电脑、控制台等)的兼容性，以允许将调节设备指令寻址发送至一个或更多个调节设备，而无需为此专门配置操控电子装置，尤其是专门匹配于待控的调节设备的操控电子装置。对于操控电子装置的使用者，由此获得借助几乎任何操控电子装置都可以对调节设备进行控制的明显简化，其中，同时避免通过该通信装置的错误控制。

在图1所示的示意图中，通信装置总体上带有附图标记1。通信装置1与工艺生产设备(例如化工设备尤其是石化设备、食品加工设备、发电厂等)的调节设备5或现场设备通信连接，以下对此未详细示出。

调节设备5例如可以是调节阀、泵等以便影响工艺生产设备的工艺流体流动。调节设备5优选被设计成具有主动调节功能的用于影响工艺流体流动的主动调节设备，例如被设计成泵的调节阀。调节设备5或者也可以被设计成不具有主动控制功能而只有传感器功能的被动调节设备。

通信装置1与调节设备5之间的通信例如可以通过带有总线系统15的通信接口进行，比如在过程控制网络的HART或者现场总线系统架构范围内。尤其是，通信装置1与现场设备5之间的连接可以通过例如插接触点形式的硬件接口来实现。例如通信装置1可以作为辅助模块连接至安装在工艺生产设备的控制和/或供应单元上的现场设备，在现场设备侧的插座与用于现场设备的控制和/或供应单元之间。对于通信装置，另选地可以采用工艺生产设备的现有调节设备的另一个通信入口和/或出口。

例如作为调节设备，可以采用根据申请DE 102012021387B3的气压电动现场设备，其被设计成，作为电子装置部件的通信装置1如段落[0052]至[0054]所述地实现，以便装入如DE 102012021387B3所述的调节设备的其中一个插装位置中以为调节设备提供附加通信接口，该调节设备此外例如可以如该文献图1、图3、图4、图5或图6相关描述的那样构成，通过该附加通信接口，调节设备1可以根据预定允准的调节设备指令由外部操控电子装置来控制。

操控电子装置3与通信装置1的通信优选至少局部以无线方式进行，优选通过无线电网络，如移动无线电网络或WLAN网络或Wifi网络。

该通信装置包括多个数据存储器21、23和25。接收存储器21用于存储经由通信连接13从操控电子装置3接收到的信号S，该信号例如可以是应用，其将通过智能手机形式的操控电子装置发送至通信装置1。

通信装置1包括通信电子装置11，其例如可以具有微控制器或微处理器。通信电子装置11具有解读器，它例如将以应用形式装载至输入存储器21中的信号S优选翻译成执行部分。该执行部分可与各操控电子装置3无关地专门针对与通信装置1相连的调节设备5进行定义。执行部分可以被通信电子装置11使用以传输例如呈二进制序列形式的预定允准的调节设备指令b，以便经由过程设备内部的总线系统15(例如如上述申请DE102012021387B3所述的HART系统、现场总线系统或其它过程控制网络)发送至调节设备5。优选可以从通信装置1将允准的调节设备指令b发送至控制和/或调节电子装置，如微处理器、调节设备的位置调节器。这样的调节设备指令可以在调节设备中触发调节设备专用预定义的功能，例如部分行程测试等。具有集成调节电路的调节设备5也可被称为现场设备。

在可被称为白名单的数据存储器25中存储有如二进制序列形式的一系列允准的调节设备指令b。该二进制序列优选无法通过操控电子装置3被改变。

在根据本发明的通信装置1中，通信电子装置11包括允准性检查器，其确保仅在数据存储器25内被预定义的调节设备指令b从通信装置1被发送至与之相连的调节设备或现场设备5。例如通信电子装置11可以被设计成借助解读器将从操控电子装置3接收到的信号S转换为现场设备专用的或至少通信装置专用的标准化执行部分，其促使通信电子装置11将规定的调节设备指令b输出至现场设备5。但在从通信装置1发送调节设备指令b给调节设备5之前，通过通信电子装置11的允准性检查器检查在数据存储器25中是否预先定义了对应于所转换的调节设备指令的指令b作为可靠指令。随后才将调节设备指令b输出给现场设备5。

而当操控电子装置3发出信号S至设置用于促成不允准的调节设备指令a被进一步发送至现场设备5的通信装置1时，在检查时确定该不允准的调节设备指令a未对应配属于在数据存储器25中的对应的允准的调节设备指令b。不允准的调节设备指令a因此不会从通信装置1发送至现场设备5。

为了与生产商方的预配置无关地设计通信装置1，数据存储器25被设计成具有保险式本地接口31，直接在通信装置1上的插合触点，借此可以写访问被存储在数据存储器25中的允准的调节设备指令b。安全接口31优选仅被设计成允许与数据存储器25的可靠连线通信，以改变(例如修正、更改、删除或补充)存储在数据存储器25上的允准的调节设备指令b。

通过安全接口31，可对通信装置1的其它与安全相关的功能进行改变，例如可以预先设定允准的操作标记，或者某些使用者或某些操作装置被分配有管理权，从而针对不同的使用者或操控电子装置，可单独设定的优选不同的调节设备指令是允准的。执行功能或规定的二进制序列的权限例如可作为开始信号或初始序列(初始执行部分)从操控电子装置3发送至通信装置1。

通信装置1可以具备一个或更多个其它测量数据和/或诊断数据存储器23。测量数据和/或诊断数据存储器23优选被设计成由与通信装置1相连的所述至少一个现场设备5获得测量数据和/或诊断数据。在测量数据和/或诊断数据存储器中，优选可以存储现场设备专用操作数据尤其连带对应的时戳。操作数据例如可以是调节阀形式的调节设备5的阀位、主动调节设备的调差，例如从控制台到调节设备5的目标调节信号、涉及现场设备5的类型、型号或具体结构的调节设备识别标志信息、调节设备滞后信息等。

通信装置1可以被设计成从操控电子装置3接收信号S，该信号S促成与同通信装置1相连的现场设备5相关的诊断功能。当通信装置1确定该信号对应于一个允准的调节设备指令b以促使现场设备5促成允准的诊断功能时，通信装置1将对应的允准的调节设备指令b发送至现场设备5，以便在那里执行诊断功能。显然，现场设备可以配备有自己的控制和/或调节电子装置，其被设计成自主执行仅由诊断开始指令触发的诊断功能。也清楚的是，调节设备5可以根据作为成组允准的调节设备指令b所先后接收到的目标调节值等完成由通信装置1预定义的诊断功能，这尤其在调节设备5不具备自己的控制和/或调节电子装置时是有利的。

响应于由现场设备5执行的诊断功能，在诊断数据存储器23中存储与诊断相关的操作数据d、D。当经过诊断的现场设备5具备自己的传感器装置时，操作数据d可以从现场设备5的传感器发出。现场设备5可以具有已执行诊断例程的控制和/或调节电子装置，其已经能输出或者也可以作为操作数据d从现场设备5被回送至通信装置1的准备好的诊断结果。

通信装置1被设计成将操作数据D输出给操控电子装置3。由通信装置1经通信链路13输出至操控电子装置3的诊断结果或者其它操作数据D能以匹配于已促成诊断的操控电子装置3的格式被输出。为此可以设有通信电子装置11的上述的或其它的解读器，它可以传播来自现场设备5的操作数据D以便输出到操控电子装置3。

操控电子装置3可被设计成基于接收到的诊断结果或其它操作数据D输出操作数据或协议如SIL协议或者其它诊断结果。所述输出例如能以在显示屏上的图形显示或者以书面协议等形式进行。例如定期以轮转顺序或者连续地按照固定的时间间隔可被读取的操作数据D例如涉及阀位、调差、目标调节信号和调节阀的对应实际行程位置以及阀识别标志或者说滞后测试，即实际行程位置相对于针对预定系列的目标调节阀的目标阀位的变化过程。

典型的诊断方法可以借助本发明的通信装置方便地通过远程操控电子装置3如平板电脑来促成，例如以便确定交变的零点或由在阀座和/或阀锥上的磨损现象引起的缓慢零点漂移，磨损现象例如因脏污而出现。

为了诊断，例如可以调用操作数据D，例如借助通断诊断，包含在其中确定的实际行程终点位置、增大和/或减小的传输时间和/或增大和/或减小的启动时间等。也可以想到执行全行程测试。通过操控电子装置3输出处理操作数据D例如可以借助根据常见的NAMUR推荐标准的挂灯颜色进行。

该通信装置可以具有比较大的、相对于常见的位置调节器5明显增大的数据存储器23，以根据期望提供与调节设备5的操作数据d相关的大规模记录在案，以便例如在先导设备中容许广泛的数据采集。

与通信装置1相连的总线系统15可以建立通信装置1与多个现场设备5(未被详细示出)的连接，从而借助一个通信装置1可以通过操控电子装置3促成用于多个现场设备5中的至少一个的调节设备指令b。通过这种方式，可以从操控电子装置3例如通过外部操控电子装置3寻址工艺生产设备的一部分调节设备5。例如启动一排只具备传感器功能而不包括自身执行机构如致动器如调节阀或泵的被动调节设备5，从而可以利用外部操控电子装置3经由通信装置1从工艺生产设备的多个被动现场设备5查询测量数据D。

通过总线系统15与多个现场设备5通信的通信装置1也可被设计成响应于相应信号S地从操控电子装置3发出允准的调节设备指令b给工艺生产设备的多个调节设备5中的至少一个。因此，例如可通过唯一的操控电子装置3促使在工艺生产设备的多个调节设备5上同时或先后执行一个或更多个诊断检测。

通信装置1可以根据复用器或行程的类型基于来自操控电子装置3的信号S将调节设备指令b转发至多于与总线系统15相接的调节设备5中的几个。也可行的是，在一个工艺生产设备中，多个现场设备5分别配备有一个如上所述的通信装置1。包括多个具有几个通信装置1的现场设备5的工艺生产设备可以包括网络，在此该通信装置1和/或现场设备5通过共同的总线系统15相连并且优选可通过总线系统15通信。例如HART总线网络适合作为用于发送调节设备指令给多个现场设备5的总线系统15。

在包括多个分别有几个配属的通信装置1的现场设备5的过程控制网络中，通信装置1可以彼此相对细分为通信层级。在过程控制网络中，例如作为主通信装置的通信装置1是作为从通信装置的其它通信装置的上级。调节设备指令或者从主通信装置1发出的通信信号可以在这样的架构中享有与调节设备指令或(其余)从通信装置的通信信号相关的上级优先性。显然，在具有一个主通信装置1和多个从通信装置的过程控制网络中，通过通信装置被寻址的调节设备5的数量也可以少于通信装置的数量，其中，唯一的通信装置1可以对应配属于多个调节设备5(未详细示出)。

作为其过程控制网络的一部分设有包含本发明的通信装置1的总线网络的工艺生产设备允许将该部分设计成分散引导网，其中该通信装置在被预定为允准的调节设备指令范围内能执行过程控制和/或调节。

也可以想到，工艺生产设备完全设被计成具有过程控制网络，其所具有的通信装置1尤其被设计成主通信装置用于在通信装置中被预定为允准的调节设备指令的范围内控制和/或调节整个工艺生产设备。这样的系统架构尤其呈现用于小型工艺生产设备或者如下这样的工艺生产设备，其例如孤立位于不易接近区域内并由设备运行商优选远程运行。

在以上的说明、附图和权限要求书中公开的特征不仅可以单独地、也能以任何组合形式对于以不同实施方式实现本发明是有意义的。

附图标记列表

1 通信装置；

3 操控电子装置；

5 调节设备/现场设备；

11 通信电子装置；

13 通信连接；

15 总线系统；

21 接收存储器；

23 诊断数据存储器；

25 数据存储器；

31 接口；

A、b 调节设备指令；

D、D 操作数据；

S 信号。

Claims (13)

1.一种用于执行操控电子装置(3)与用于调节工艺生产设备的工艺流体流动的调节设备(5)之间的控制-互动的通信装置(1)，所述工艺生产设备例如是化工设备尤其是石化设备、食品加工设备、发电厂等，所述调节设备(5)例如是调节阀、泵等，所述调节设备(5)具有用于根据调节设备指令操作所述调节设备(5)的控制和/或调节电子装置，其中，所述控制和/或调节电子装置被设计成，根据预定义的调节设备指令执行预定功能以便尤其操作所述调节设备(5)，所述预定义的调节设备指令例如是调节目标值，

其中，所述通信装置(1)包括：

第一通信接口(13)，该第一通信接口(13)用于从操控电子装置(3)接收电信号(S)，如调节设备指令(a、b)，

第二通信接口，该第二通信接口用于将电调节设备指令(b)发送至所述调节设备(5)，

具有数据存储器(25)的电子的允准性检查器，在所述数据存储器(25)内存储有一系列允准的调节设备指令(b)，其中，所述允准性检查器被配置成根据借助所述第一通信接口(13)接收到的电信号(S)促使所述第二通信接口要么不发送调节设备指令，要么将所述允准的调节设备指令(b)中的一个发送至所述调节设备(5)。

2.根据权利要求1所述的通信装置(1)，

其中，所述允准性检查器配置成，执行借助所述第一通信接口(13)从所述操控电子装置(3)接收到的信号(S)与所述一系列允准的调节设备指令(b)的比较，以识别在所述数据存储器(25)中是否存储有对应于所接收到的信号(S)的允准的调节设备指令(b)，

并且其中，所述允准性检查器还被配置成，如果在所述数据存储器(25)中存储有对应于所接收到的信号(S)的允准的调节设备指令(b)，则促使所述第二通信接口将对应于所接收到的信号(S)的所述允准的调节设备指令(b)发送至所述调节设备。

3.根据权利要求1或2所述的通信装置(1)，其中，所述允准性检查器还被配置成执行涉及借助所述第一通信接口(13)接收到的信号的权限检查，尤其是检查借助所述第一通信接口(13)接收到的信号(S)是否包含权限标记，并且仅在发现权限标记时促使所述第二通信接口发送允准的调节设备指令(b)。

4.根据前述权利要求中的一项所述的通信装置(1)，其中，存储有所述一系列允准的调节设备指令(b)的所述数据存储器(25)具有机械的和/或电子的写保护，该写保护防止存储在所述数据存储器(25)中的所述调节设备指令能够通过借助所述第一通信接口(13)接收到的信号(S)被改变和/或允许优选只借助第三通信接口(31)直接在所述通信装置(1)上对所述数据存储器(25)进行写访问，所述第三通信接口(31)尤其是硬件接口。

5.根据前述权利要求中的一项所述的通信装置(1)，其中，所述通信装置(1)、尤其是其第二通信接口被配置成，从所述调节设备(5)接收操作数据(d)，如阀位、调差、调节信号、调节设备识别标志、调节设备滞后等，其中，尤其是，所述允准性检查器还被配置成根据所述操作数据(d)准许和/或防止促成允准的调节设备指令(b)的发送，和/或其中，尤其是，所述第二通信接口被配置成在发送调节设备指令(b)时考虑所述操作数据(d)，和/或其中，所述通信装置(1)、尤其是其第一通信接口(13)被设计成将操作数据(d、D)从所述调节设备(5)发送至所述操控电子装置(3)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置(1)，其中，所述通信装置(1)，尤其是该通信装置(1)的第一通信接口(13)包括解读器装置，所述解读器装置被设计成将从操控电子装置(3)接收到的电信号(S)转换为优选标准化的与操控电子装置无关的和/或调节设备专用的尤其用于所述允准性检查器的电信号，以便优选用于与存储在所述数据存储器(25)中的允准的调节设备指令(b)进行比较。

7.一种系统，该系统包括用于调节工艺生产设备的工艺流体流动的调节设备(5)和至少一个根据前述权利要求中的一项所构成的通信装置(1)和尤其至少一个操控电子装置(3)，所述工艺生产设备例如是化工设备尤其是石化设备、食品加工设备、发电厂等，所述调节设备(5)例如是调节阀、泵等，其中，尤其是多个通信装置(1)尤其通过各自的第二通信接口适于信号传输地彼此相连接。

8.一种控制-互动方法，该方法包括：

定义一系列允准的调节设备指令(b)，以促成预定功能以便尤其操作优选用于调节工艺生产设备的工艺流体流动的调节设备，所述一系列允准的调节设备指令(b)例如是调节目标值，所述工艺生产设备例如是化工设备尤其是石化设备、食品加工设备、发电厂等，所述调节设备(5)例如是调节阀、泵等，

从操控电子装置(3)发送信号(S)，如调节设备指令(a、b)，

通过通信装置(1)接收所述信号(S)，

通过通信装置(1)检查所述信号(S)，以及

通过所述通信装置(1)根据所述信号(S)要么不发送调节设备指令，要么将所述允准的调节设备指令(b)中的一个发送至调节设备(1)。

9.根据权利要求8所述的控制-互动方法，其中，对所述信号(S)的检查包括检查所述信号(S)是否对应于所述一系列允准的调节设备指令(b)中的一个，并且其中，对应于所述信号(S)的调节设备指令(b)被发送。

10.根据权利要求8或9所述的控制-互动方法，其中，执行涉及所接收到的信号(S)的权限检查，其中，尤其检查所接收到的信号(S)是否包含权限标记，并且其中，只在发现权限标记时才发送允准的调节设备指令(b)。

11.根据权利要求8至10中的一项所述的控制-互动方法，其中，对所述一系列允准的调节设备指令(b)的定义包括停用所述通信装置(1)的机械的和/或电子的写保护，这尤其在按照其标准启用状态下防止尤其存储在数据存储器(25)中的允准的调节设备指令(b)通过优选借助第一通信接口(13)被改变，和/或防止从操控电子装置(3)接收到的信号(S)被改变，和/或其中，对所述一系列允准的调节设备指令(b)的定义只能通过第三通信接口(31)来执行。

12.根据权利要求8至11中的一项所述的控制-互动方法，其中，通过所述通信装置(1)从所述调节设备(5)接收操作数据(d)，如阀位、调差、调节信号、调节设备识别标志信息、调节设备滞后信息等，其中，尤其所述检查根据所接收到的操作数据(d)准许或防止发送调节设备指令(b)，和/或其中，在发送调节设备指令(b)时考虑所述操作数据(d)，和/或其中，通过所述通信装置(1)，尤其是通过所述通信装置(1)的第一通信接口(13)将操作数据(d、D)从所述调节设备(5)发送至所述操控电子装置(3)。

13.根据权利要求8至12中的一项所述的控制-互动方法，其中，在信号接收之后且优选在信号检查之前，所述信号尤其通过解读器装置被转换为优选标准化的与操控电子装置无关的和/或调节设备专用的尤其用于信号检查的信号格式，以便优选与所定义的允准的调节设备指令进行比较。