CN110785713B - 自动化现场设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化现场设备(1)，其包括：壳体(2)；布置在壳体内的现场设备电子设备(3)，通过双线线路(4)向电子设备提供最大功率；用于存储数据的存储器元件(5)，其电连接到现场设备电子设备(3)，以交换数据和/或提供能量，并且至少在存储数据时需要至少有时高于通过双线线路(4)提供的最大功率；第一NFC天线(6a)，其被配置为无线地接收辅助能量并将其提供给现场设备电子设备(3)；第二天线(7a)，其被配置为与现场设备电子设备(3)无线地进行数据通信并交换数据，其中现场设备电子设备(3)被配置为向存储器元件(5)提供辅助能量。

Description

自动化现场设备

技术领域

本发明涉及自动化现场设备以及用于服务这种自动化现场设备的方法。

背景技术

在过程自动化技术以及制造自动化技术中，现场设备用于记录和/或影响过程变量。用于记录过程变量的是利用传感器的测量设备，诸如料位测量设备、流量测量设备、压力和温度测量设备、pH-氧化还原电位测量设备、电导率测量设备等，它们记录相应的过程变量，料位、流量、压力、温度、pH值和电导率。用于影响过程变量的是执行器，诸如阀或泵，通过它们可以改变管道、管段或管道段中的液体流量或容器中的料位。

大量的此类现场设备由Endress+Hauser集团公司制造和销售。

此外，已知的是，现场设备采用所谓的双导体技术(在给定情况下，甚至是四线技术)构建并且相互连接，从而可以通过一对线路(双线线路)进行能量供应和过程变量的通信。为此，现场设备通常具有模拟电流或电压输出，例如4至20mA电流输出。

同样已知的是，借助于参数确定现场设备的工作方式，这些参数被写入为此目的而设置的模块中或现场设备的特定存储器位置中。在特定的模块或存储器位置中存储合适的参数值，确定了现场设备的工作方式。为此，越来越多地使用诸如智能电话、平板计算机等的移动服务设备。该过程被称为“参数化”。参数的设置例如由客户执行。通过选择合适的参数值，客户可以使现场设备适应其特定的应用。例如，在用于测量罐中介质的料位的料位测量设备的情况下，这样的参数包括罐的高度或甚至直径。

为了使移动服务单元可以知道在现场设备中可以设置哪些参数，需要所谓的设备描述文件。该设备描述文件包括可用的参数和值范围，其可以在特定的现场设备中进行设置。在实际参数化之前，必须使这些设备描述文件可用，例如存储在移动服务单元中，并且安装在特殊的参数化软件中。

为了使必要的设备描述文件可用于参数化，可以在移动服务单元中提前调出，并因此是在实际参数化之前并且除去要进行参数化的现场设备。在这种解决方案中的缺点是，由于存在大量不同的现场设备和设备描述文件，因此不能保证适合于现场设备的设备描述文件实际上被提前调出。为了避免该问题，同样已知的是，在移动服务单元对现场设备进行参数化之前，在现场(即，在现场设备的附近)通过移动互联网从服务器下载设备描述文件。例如，可以通过要参数化的现场设备的序列号找到合适的设备描述文件，然后可以下载该文件，前提是可以建立互联网连接。

这种解决方案的缺点是需要现有的互联网连接或移动互联网。考虑到现场设备通常位于巨大的自动化工厂中，这尤其不利，一方面，它们会阻碍无线互联网连接的建立，另一方面，它们通常位于没有或仅存在非常有限的移动互联网的地理区域中。此外，在该不同的情况下，不利的是，由于设备描述文件的大小，下载耗费大量的时间。

发明内容

因此，本发明的目的是简化自动化现场设备的服务，特别是参数化。

该目的通过如权利要求1所述的自动化现场设备以及如权利要求6所述的用于服务自动化现场设备的方法来实现。在从属权利要求中提出了本发明有利的进一步发展。

本发明提供了一种自动化现场设备，包括：

-壳体；

-布置在壳体内的现场设备电子设备，能够通过两线线路或四线线路向该电子设备提供最大功率；

-优选地布置在壳体内用于存储和/或读取数据的存储器元件，其中，用于交换数据和/或用于能量供应的存储器元件与现场设备电子设备电连接或可电连接，并且至少在存储数据的情况下，需要至少有时高于通过两线线路或四线线路可用的最大功率的功率

-第一NFC天线，该天线适于无线地接收辅助能量并将辅助能量提供给现场设备电子设备；

-第二天线，其适于与现场设备电子设备无线地进行数据通信并进行数据交换；

其中，现场设备电子设备还适于至少在应经由第二天线接收数据并将其存储在存储器元件中时向存储器元件提供辅助能量。

根据本发明，现场设备配备有两个天线，其中第一天线是NFC天线，其专门用于将能量引入现场设备，而第二天线适用于无线数据通信，即接收和/或传输数据。由于经由第一NFC天线将能量作为辅助能量引入到现场设备中，因此可以在现场设备中操作用于存储和/或读取数据的存储器元件，没有引入辅助能量的存储器元件不能充分地提供能量。这尤其在内部能量预算非常有限的双导体现场设备的情况下提供了这样的优点，即可以应用存储器元件，该存储器元件的能量需求比通过双线线路可获得的能量要大。因此，以这样的方式操作本发明的现场设备：仅通过第一NFC天线引入能量而不引入数据，相反，通过第二天线进行数据通信。

本发明的一个优选实施例限定，第二天线和/或现场设备电子设备进一步适于根据蓝牙标准或基于蓝牙标准的变型(例如，蓝牙4.0或更高版本)无线地传输数据。

本发明的一个优选实施例限定，存储器元件可以插入位于壳体上的插头中，从而通过插入到插头中，使得存储器元件与现场设备电子设备电连接。

本发明的一个优选实施例限定，存储器元件包括串行闪存。这种串行闪存通常使用NOR闪存技术构建，该串行闪存通过诸如SPI，I2C之类的串行接口进行连接，从而不需要多于8个引脚。

本发明的一个优选实施例限定，第一NFC天线进一步专门用于无线地接收辅助能量，尤其是不接收数据，使得辅助能量仅通过第一NFC天线提供给现场设备电子设备。

此外，在本发明中，提供了一种通过移动服务设备服务自动化现场设备(特别是根据上述实施例之一的自动化现场设备)的方法，其中，现场设备由双线或四线线路提供最大功率，其中该方法包括以下步骤：

-将移动服务设备布置在现场设备的第一NFC天线的无线电范围内；

-通过布置在第一NFC天线的无线电范围内的移动服务设备经由现场设备的第一NFC天线提供辅助能量，其中，辅助能量通过第一NFC天线馈送到现场设备电子设备用于存储器元件的能量供应，从而至少为存储器元件提供足够用于存储和/或读取数据的功率；

-在馈送辅助能量的同时，在现场设备的第二天线与移动服务设备之间传输数据；

-将数据存储到存储器元件中或从存储器元件中读出数据，其中向存储器元件提供经由第一NFC天线传输的辅助能量，用于存储或读出数据。

本发明的实施例的优选形式限定，通过在第二天线与移动服务设备之间传输数据，移动服务设备将至少一个固件或其部分写入或存储在存储器元件中。

本发明的实施例的优选形式限定，通过在第二天线与移动服务设备之间传输数据，至少一个设备描述文件从存储器元件传输到移动服务设备，从而在传输之后，设备描述文件在移动服务单元中可用，并且可以在设备描述文件的帮助下由移动服务设备对现场设备进行服务。特别地，该实施例的形式可以限定：现场设备由移动服务设备进行参数化，并且被发送到移动服务设备的设备描述文件被用于参数化。

附图说明

现在将基于附图更详细地解释本发明，其附图如下所示：

图1是本发明的自动化现场设备的示意图；以及

图2是本发明的方法的示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明的双导体自动化现场设备1的示意图。其包括具有两个连接端子9的现场设备壳体2，通过该两个连接端子9，从连接的双导体供电线路4中部分地向双导体现场设备1供应能量。在下文中，也被称为“主能量”的、经由连接端子9传递的能量被布置在现场设备壳体2内的现场设备电子设备3接收，并在现场设备1内被分配给适当的组件。现场设备电子设备3尤其用于调节测量值，以便测量值同样可以通过例如双导体供电线路4传输到上级单元。此外，现场设备电子设备3用于对现场设备1进行参数化，以便可以使其适合所需的应用。为此，可以借助于现场设备电子设备3来设置参数及其值范围。这种参数化尤其在首次启动时进行，在这种情况下，现场设备1以这种方式适用于预期的应用。通常，第一次启动由服务技术人员在现场(即，在现场设备的附近)执行。

为了使服务技术人员可以与现场设备电子设备3通信，现场设备1包括用于数据传输的天线7a。天线7a和现场设备电子设备3例如可以以如下方式进行交互和适配，以使得根据蓝牙标准或根据基于蓝牙标准的变型(例如，蓝牙4.0或更高版本)无线地传输数据。

在这种情况下，数据的传输借助于移动服务单元8(例如，智能电话或平板计算机)来进行。在移动服务单元8中存在用于数据交换，特别是用于参数化的特殊软件，该软件明确地适用于预期的现场设备。通过上述设备描述文件进行软件调整，该文件给出了可用于感兴趣的现场设备的参数和值范围。

设备描述文件可以存储在例如内部存储器元件5中，即存储在现场设备壳体内的存储器元件5中。内部存储器元件5可以被实现为基于NOR闪存技术的串行闪存，并且例如经由诸如SPI，I2C的串行接口与现场设备电子设备通信。可替代地，该存储器元件也可以被实现为可插拔的存储器元件，例如以USB闪存驱动器或SD存储器卡的形式，其通过位于现场设备壳体上的插头连接。

由于经由双导体供电线路供应的主能量不足以为这种存储器元件5提供能量，因此现场设备包括附加天线。附加天线6a以近场通信天线(NFC天线)的形式被适配为用于纯无线能量传输。因此，可以经由NFC天线6a向现场设备馈送辅助能量，该辅助能量在读取或写入过程期间被提供给存储器元件5。辅助能量的传输又恰好与来自移动服务单元8的数据传输同时发生。当然，移动服务单元8因此还必须具有两个相互不同地实施的天线6b和7b，一方面，一个用于传输数据，另一方面，一个专用于传输能量。

借助于以此方式形成的移动服务单元8，可以对现场设备进行服务。为此，图2示出了示意性的流程图，该流程图由三个步骤组成。

在第一步骤S100中，必须将具有其NFC天线6b的移动服务设备8放置在现场设备1的第一NFC天线6a的无线电范围内。例如，这可以由服务技术人员在现场来完成。

然后，在第二步骤S101a中，辅助能量由移动服务设备8经由现场设备6a的第一NFC天线馈送。所提供的辅助能量通过现场设备电子设备3在现场设备1内分配给存储器元件5，从而可以通过所提供的辅助能量来操作存储器元件。

然后，在附加步骤S102中，可以从存储器元件读出数据和/或将数据写入存储器元件。与步骤S101a中的能量传输并行地，在附加步骤S101b中进行，该步骤基本上同时执行，经由用于数据传输的天线7a，7b在移动服务设备8和存储器元件5之间传输数据。

以这种方式，例如，可以将存储在存储器元件5中的设备描述文件发送到移动服务设备8。在这种情况下，通过用于数据传输的天线7a，7b进行传输，同时存储器元件5以辅助能量恒定地操作。在设备描述文件到移动服务设备8的传输终止之后，特殊软件可以通过设备描述文件进行适配，以对感兴趣的现场设备进行参数化。然后，使用适用于现场设备1的软件，可以执行现场设备1的参数化。

附图标记列表

1：自动化现场设备

2：壳体

3：现场设备电子设备

4：双线线路或四线线路

5：存储器元件

6a，6b：用于能量传输的第一NFC天线

7a，7b：用于数据传输的第二天线

8：移动服务设备

9：连接端子

Claims (14)

1.一种自动化现场设备(1)，包括：

-壳体(2)；

-现场设备电子设备(3)，所述现场设备电子设备布置在所述壳体内，能够通过两线线路(4)或四线线路向所述现场设备电子设备提供最大功率；

-存储器元件(5)，所述存储器元件用于存储数据，其中，用于交换数据和/或用于能量供应的存储器元件(5)与所述现场设备电子设备(3)电连接或可电连接，并且至少在存储数据的情况下，需要至少有时高于通过所述两线线路(4)或所述四线线路可用的最大功率的功率；

-第一NFC天线(6a)，所述第一NFC天线适于无线地接收辅助能量并将所述辅助能量提供给所述现场设备电子设备(3)；

-第二天线(7a)，所述第二天线适于与所述现场设备电子设备(3)无线地进行数据通信并进行数据交换；

其中，所述现场设备电子设备(3)还适于至少在应经由所述第二天线(7a)接收数据并将其存储在所述存储器元件(5)中时，向所述存储器元件(5)提供辅助能量。

2.如权利要求1所述的现场设备，其中所述存储器元件(5)布置在所述壳体(2)内。

3.如权利要求1所述的现场设备，其中所述第二天线(7a)和/或所述现场设备电子设备(3)进一步适于根据蓝牙标准或基于蓝牙标准的变型无线地传输数据。

4.如权利要求3所述的现场设备，其中所述蓝牙标准是蓝牙4.0或更高版本。

5.如权利要求1所述的现场设备，其中所述存储器元件(5)能够插入位于所述壳体(2)上的插头中，从而通过插入到插头中，使得所述存储器元件(5)与所述现场设备电子设备(3)电连接。

6.如权利要求1所述的现场设备，其中所述存储器元件(5)包括串行闪存。

7.如权利要求1所述的现场设备，其中所述第一NFC天线(6a)进一步专门用于无线地接收辅助能量，使得所述辅助能量仅通过第一NFC天线(6a)提供给所述现场设备电子设备。

8.如权利要求7所述的现场设备，其中所述第一NFC天线(6a)用于不接收数据。

9.一种通过移动服务设备(8)服务如权利要求1至8中的任一项所述的自动化现场设备(1)的方法，其中，所述现场设备(1)由双线线路(4)或四线线路(4)提供最大功率，其中所述方法包括以下步骤：

-将移动服务设备布置在所述现场设备的第一NFC天线的无线电范围内；

-通过布置在所述第一NFC天线的无线电范围内的移动服务设备经由所述现场设备的第一NFC天线提供辅助能量，其中，所述辅助能量通过所述第一NFC天线被馈送到所述现场设备电子设备用于所述存储器元件的能量供应，从而至少为所述存储器元件提供足够用于存储和/或读取数据的功率；

-在馈送所述辅助能量的同时，在所述现场设备的第二天线与所述移动服务设备之间传输数据；

-将所述数据存储到所述存储器元件中或从所述存储器元件中读出数据，其中向所述存储器元件提供经由所述第一NFC天线传输的辅助能量，用于存储或读出所述数据。

10.如前一权利要求所述的方法，其中通过在所述第二天线与所述移动服务设备之间传输数据，所述移动服务设备将至少一个固件或其部分写入或存储在所述存储器元件中。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中在所述第二天线与所述移动服务设备之间，至少一个设备描述文件被从所述存储器元件传输到所述移动服务设备，从而在传输之后，所述设备描述文件在所述移动服务单元中可用，并且能够在所述设备描述文件的帮助下由所述移动服务设备对所述现场设备进行服务。

12.如权利要求9或10所述的方法，其中所述现场设备由所述移动服务设备进行参数化，并且发送到所述移动服务设备的所述设备描述文件被用于参数化。

13.如权利要求9或10所述的方法，其中经由所述第一NFC天线的所述辅助能量的供应和经由所述第二天线的所述数据的传输并行地执行。

14.如权利要求13所述的方法，其中经由所述第一NFC天线的所述辅助能量的供应和经由所述第二天线的所述数据的传输在时间上并行地执行。

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