CN112384865A

CN112384865A - 具有多个参数集的自动化工程现场设备

Info

Publication number: CN112384865A
Application number: CN201980045701.8A
Authority: CN
Inventors: 朱尼德·阿里·沙
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2039-06-13
Also published as: EP3830654A1; US11543790B2; WO2020025207A1; CN112384865B; DE102018118531A1; US20210294288A1

Abstract

本发明包括自动化工程现场设备(FG)，包括：‑传感器单元(SE)，用于捕获介质的物理测量变量；‑存储器单元(SP)，其中，存储器单元(SP)存储至少一个标准参数集(PS_st)和其他参数集(PS₁、PS₂)；‑电子单元(EL)，其中，电子单元(EL)被配置为，在现场设备(FG)启动之后，加载标准参数集(PS_st)，并且在标准参数集(PS_st)的基础上操作现场设备(FG)，并且其中，电子单元(EL)被配置为，当接收到信号时，将该信号的配置用作加载其他参数集(PS₁、PS₂)中的一个的基础，并且在其他参数集(PS₁、PS₂)的基础上操作现场设备(FG)或现场设备(FG)的组件(EL、SE、AE)。

Description

具有多个参数集的自动化工程现场设备

技术领域

本发明涉及自动化工程现场设备。

背景技术

现有技术中已知用在工业工厂中的现场设备。现场设备通常用在过程自动化以及制造自动化中。通常，现场设备是指面向过程且供应或处理过程相关信息的所有设备。因此，现场设备用于检测和/或影响过程变量。测量设备或传感器用于检测过程变量。例如，这些用于压力和温度测量、电导率测量、流量测量、pH测量、料位测量等，并且检测压力、温度、电导率、pH值、料位、流量等的对应过程变量。致动器用于影响过程变量。例如，这些是可以影响管道中的流体的流量或罐中的料位的泵或阀门。除了上述测量设备和致动器之外，现场设备还应理解为包括远程I/O、无线电适配器，或者通常以现场水平布置的设备。

Endress+Hauser集团生产并销售各种这样的现场设备。

在现代工业工厂中，现场设备通常经由无线或有线通信网络连接到上级单元。有线通信网络通常是现场总线——诸如

FieldBus、

等，或现代工业通信网络或IT通信网络——诸如(工业)以太网。无线通信网络例如是诸如

等的无线现场总线，或诸如WLAN的无线IT通信网络。上级单元是控制单元，诸如SPS(存储可编程控制器)或PLC(可编程逻辑控制器)。上级单元尤其用于过程控制以及用于现场设备的调试。由现场设备——特别是传感器——检测到的测量值经由相应总线系统被传送到一个(或可能是几个)上级单元，这些上级单元进一步适当地处理这些测量值，并且将其中继到工厂的控制站。控制站经由上级单元进行过程可视化、过程监视和过程控制。此外，还需要从上级单元经由总线系统到现场设备的数据传递，特别是用于现场设备的配置和参数化以及致动器的控制。

现场设备有时具有大量参数，借助这些参数，它们可以适合于应用或其功能可以被设置。在这种情况下，参数被分为静态和动态参数。静态参数表示时不变参数。动态参数包括客户手动输入的未建模过程特征，诸如填充介质的罐的罐尺寸。

特别是在调试现场设备时以及有时在现场设备的维护的框架内——例如在维修期间——这两者，执行所谓的参数化，其中，参数值被分配给现场设备的各个参数。为此，必须例如借助于操作单元来访问现场设备。该操作单元通常连接到服务接口，在某些情况下，仅当现场设备的外壳打开时才能与该服务接口接触。

通常可以规定，用户希望在不同的时间点使用不同的参数设置。例如，过程介质的许多属性取决于温度，使得例如位于罐中的介质的密度可能会在一天的不同时间或季节性地改变。有时这还会改变极限值，例如，罐中介质的最大和最小料位。然而，在现今常用的现场设备中，规定仅对现场设备的参数分别指定仅一个参数值。如上所述，如果不访问现场设备并且手动改变参数值，则无法改变该参数值。替代地，工厂操作员必须拥有同种类型但具有不同参数设定的可用的几个现场设备。

发明内容

从这个问题出发，本发明基于引入一种现场设备的目的，该现场设备允许其参数设置以简单的方式被调整。

该目的通过一种自动化工程现场设备来实现，该自动化工程现场设备包括：

-传感器单元，用于检测介质的物理测量变量；

-存储器单元，其中，该存储器单元存储至少一个标准参数集和其他参数集；

-电子单元，其中，该电子单元被配置为：在现场设备启动之后，加载标准参数集并且在标准参数集的基础上操作现场设备，以及其中，电子单元被配置为：当接收到信号时，将信号的配置用作加载其他参数集中的一个的基础，并且在该一其他参数集的基础上操作现场设备或现场设备的组件。

根据本发明的现场设备的很大优点在于可以以简单的方式在不同的参数集之间切换。与参数集有关，“不同”是指对应地不同的参数值被分配给现场设备的至少一个参数。为此，不必像以前已知的那样访问现场设备；参数值不必单独地手动输入。

可以规定，不同的参数集已经在工作以前被存储在现场设备中。但是，这些参数集也可以在调试现场设备时被适配或创建，也可以在常规访问现场设备时被创建或编辑。以后还可以添加任意数量的其他参数集。

接收信号以下述方式配置：对于电子单元，该接收信号表示关于多个参数集中的哪个被寻址的明确信息。

现场设备的组件的示例是例如传感器单元、电子单元、显示单元或用于与其他设备通信的接口。

在说明书的介绍部分中已经通过示例提到了根据本发明的这种现场设备的可能应用和测量原理。

根据本发明的现场设备的有利实施例，规定电子单元被配置为：在加载该一其他参数集之后，当接收到信号时，将信号的配置用作加载其他参数集中的一个或标准参数集的基础，并且在该一其他参数集或标准参数集的基础上操作现场设备。该方法可以根据需要重复多次，并且不限于启动现场设备之后的单个应用。

根据本发明的现场设备的优选实施例，规定现场设备具有用于连接到无线或有线通信网络的接口，其中，现场设备被配置为经由通信网络接收信号，特别是从集成在通信网络中的操作单元传送的信号。

在通信网络是有线网络的情况下，特别地使用以太网标准。该通信网络也可以是自动化工程现场总线，例如，基于协议HART、Profibus PA/DP、Foundation Fieldbus等中的一个。也可以规定第一通信网络由多个子段组成，在一些情况下，多个子段基于不同的协议。

操作单元例如是由申请人制造和销售的Field Xpert意义上的操作单元。但是，操作单元也可以是计算单元，例如手提电脑，或者是移动终端，例如平板电脑或智能手机。

可替代地，规定无线通信网络被用作通信网络。该无线通信网络特别是基于WLAN或WiFi标准或基于蓝牙标准。可替代地，可以使用任何其他常规的无线标准。

该接口也可以是常规的服务接口，经由该接口操作单元可以以有线方式连接到现场设备。

根据本发明的现场设备的有利实施例，规定现场设备特别是经由第一接口或经由第二接口连接到另一传感器单元或另一现场设备，其中，该另一传感器单元或另一现场设备检测现场设备的至少一个环境变量，特别是温度值和/或亮度值，并且，如果超过或低于至少一个预定极限值，则生成分配到极限值的信号并且将其传送到现场设备的电子单元。以这种方式，现场设备可以直接对环境变化做出反应并且选择适当的参数集。

根据本发明的现场设备的优选例，规定现场设备具有计时器，特别是实时时钟，其中，计时器或电子单元被配置为：在一个或多个规定的时间点处生成分配给相应时间点的信号。例如，与测量相对时间的逻辑时钟相反，实时时钟测量物理时间。在与参考时钟进行比较之后，现场设备因此始终具有当前时间或当前日期。以这种方式，例如可以设置现场设备在特定时间每天地改变参数集，而不必发生与现场设备的外部通信。例如，这使得可以在晚上与白天期间使用不同的参数集。

根据本发明的现场设备的有利实施例，规定参数数据集具有关于传感器的参数，特别是关于测量原理和/或关于极限值的参数。此处还包括关于警告消息(如果低于或超过极限值)和诊断消息的设置。

根据本发明的现场设备的优选实施例，规定现场设备具有显示单元，并且其中，参数数据集包括关于显示单元的参数，特别是关于显示单元上的菜单表示、显示单元的亮度水平、和/或显示单元上的信息的显示格式的参数。例如，在夜晚/晚上，或者在借助于外部传感器检测到光照条件的变化时，可以对应地修改——例如增加——显示器的亮度。显示单元例如是附接到现场设备的显示器。

根据本发明的现场设备的有利实施例，规定电子单元被配置为：当现场设备被访问时请求访问代码，其中，要请求的对应访问代码在每个参数数据集中被定义，并且当加载相应参数数据集时被使用。例如，借助于显示器中的按键或借助于操作单元对现场设备或现场设备的组件——诸如其显示器——的操作访问被定义为访问。在这种访问情况下，需要输入访问代码。如果未输入访问密码或如果输入了错误的代码，则访问被拒绝。

该实施例的一个可能示例是在不同的时间需要不同的访问代码。例如，访问代码可以以这种方式适应于服务雇员的轮班时间，从而仅在轮班期间允许对应的特定访问代码。分别针对各个轮班时间定义了现场设备在每种情况下改变参数集的对应时间点，以便针对现场设备中的各个轮班定义了要请求的对应访问代码。

附图说明

参考以下附图更详细地解释本发明。所示如下：

图1：根据本发明的现场设备的实施例。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的现场设备FG的示例。该现场设备被安装在自动化工程设备的测量点处，并且用于确定过程介质的物理测量变量。现场设备FG具有用于检测物理测量变量的传感器单元SE。这样的传感器单元SE的示例以及现场设备FG的可能应用已经在说明书的介绍部分中通过示例提及。

为了转换/进一步处理检测到的测量变量并且控制测量过程，现场设备FG具有带有电子单元EL的主板MB，该电子单元EL例如以微控制器或ASIC的形式配置。检测到的测量变量由现场设备FG经由例如以电子显示器的形式的显示单元AE显示，并且经由通信网络KN输出。为了连接到可以是有线或无线的通信网络KN，现场设备具有接口SN。

在参数集中定义现场设备或组件AE、EL、SE的设置。该参数集定义了多个参数，其中，每个参数都定义了现场设备FG的功能，并且其中，参数值被分配给每个参数。

当现场设备FG启动时，从例如EEPROM的电子单元EL的存储器SP读取标准参数集PS_St，并且将其加载到电子单元EL中。随后，在标准参数集PS_St的基础上操作现场设备FG。

除了标准参数集PS_St之外，在存储器单元中存储多个其他参数集PS₁、PS₂。将特定信号分配给每个参数集PS₁、PS₂。如果电子单元EL接收到这样的信号，则其加载对应的参数集PS_St、PS₁、PS₂，并且从此开始利用新加载的参数集PS_St、PS₁、PS₂操作现场设备。

原则上，可以通过三种方式生成信号或将其传送到电子单元EL：

在第一种情况下，该信号经由通信网络KN传送到现场设备FG或其电子单元EL。该信号例如从例如手提电脑或移动终端的操作单元BE或从其他网络成员传送到现场设备FG。

在第二种情况下，现场设备FG例如经由通信网络KN连接至其他传感器单元或其他现场设备。其他传感器单元或其他现场设备检测现场设备的环境变量，特别是温度值和/或亮度值。如果超过和/或低于至少一个预定极限值，则其他传感器单元或其他现场设备生成分配给该极限值的信号，并且将其传送给现场设备FG的电子单元EL。

在第三种情况下，现场设备包括例如以实时时钟RCT的形式的计时器。在包括日期和/或时间的一个或多个定义的时间点处，生成分配给各个时间点的信号。

在新加载的参数集PS_St、PS₁、PS₂的基础上操作现场设备FG，直到电子单元EL接收到其他信号为止。

参数的三个示例和相应适当应用示例如下：

在第一应用中，参数代表用于传感器单元SE的设置。借助于该参数，可以定义传感器单元SE的测量模式以及用于测量的极限值。此处还包括关于警告消息(如果低于或超过极限值)和诊断消息的设置。例如，规定仅在工作日操作测量点。例如，在周末不填充和/或倒空附接有现场设备FG并且其料位由现场设备的传感器单元SE确定的填充过程介质的容器。在周末开始时，由计时器产生信号，随后在新加载的参数集PS_St、PS₁、PS₂的基础上操作现场设备FG。该参数集确定将测量速率设置为较低，以便在两个测量时间点之间产生较大的时间间隔，从而节省能量。在新的一周开始时，计时器RCT输出对应的信号，由此加载新的参数集PS_St、PS₁、PS₂，其定义了较高的测量速率。

在第二应用中，参数代表显示单元AE的设置，特别是关于显示单元上的菜单表示、显示单元的亮度水平和/或显示单元上的信息的显示格式。例如，在夜晚/晚上，或者在借助于外部传感器检测到光照条件的变化时，可以对应地修改——例如增加——显示器的亮度。

在第三应用中，参数代表安全设置并且例如定义当现场设备FG被访问时所请求的访问代码。例如，对现场设备FG或对现场设备FG的组件的操作访问被定义为访问。在这种访问情况下，需要输入访问代码。如果未输入访问代码或如果输入了错误的代码，则访问被拒绝。经由参数集PS_St、PS₁、PS₂对访问代码的改变可以耦合到服务人员的轮班时间。

不言而喻，本发明不限于所述的应用，并且使得多种其他应用成为可能。实际上，还存在可以被包含在参数集PS_St、PS₁、PS₂中的多个其他参数。

参考符号列表

AE 显示单元

BE 操作单元

EL 电子单元

FG 现场设备

KN 通信网络

MB 主板

PS_St、PS₁、PS₂ 参数集

RCT 计时器

SE 传感器单元

SN 接口

SP 存储器单元

Claims

1.一种自动化工程现场设备(FG)，包括：

-传感器单元(SE)，用于检测介质的物理测量变量；

-存储器单元(SP)，其中，至少一个标准参数集(PS_st)和至少一个其他参数集(PS₁、PS₂)被存储在所述存储器单元(SP)中，其中，所述参数集中的每一个包含应用特定或现场设备特定的信息；

-电子单元(EL)，其中，所述电子单元(EL)被配置为：在所述现场设备(FG)启动之后，加载所述标准参数集(PS_st)并且在所述标准参数集(PS_st)的基础上操作所述现场设备(FG)，以及其中，所述电子单元(EL)被配置为：当接收到信号时，将所述信号的配置用作加载其他参数集(PS₁、PS₂)中的一个的基础，并且在所述一其他参数集(PS₁、PS₂)的基础上操作所述现场设备(FG)或所述现场设备(FG)的组件(EL、SE、AE)。

2.根据权利要求1所述的现场设备(FG)，其中，所述电子单元(EL)被配置为：在加载所述一其他参数集(PS₁、PS₂)之后，当接收到信号时，将所述信号的配置用作加载所述其他参数集(PS₁、PS₂)中的一个或所述标准参数集(PS_st)的基础，并且在所述一其他参数集(PS₁、PS₂)或所述标准参数集(PS_st)的基础上操作所述现场设备(FG)。

3.根据权利要求1或2所述的现场设备(FG)，其中，所述现场设备(FG)具有用于连接到无线或有线通信网络(KN)的接口(SN)，其中，所述现场设备(FG)被配置为经由所述通信网络(KN)接收所述信号，特别是从集成在所述通信网络(KN)中的操作单元(BE)传送的信号。

4.根据前述权利要求中的至少一项所述的现场设备(FG)，其中，所述现场设备(FG)特别是经由所述接口(SN)连接到另一传感器单元或另一现场设备，其中，所述另一传感器单元或所述另一现场设备检测所述现场设备(FG)的至少一个环境变量，特别是温度值和/或亮度值，并且，如果超过或低于至少一个预定极限值，则生成分配到所述极限值的信号并且将所述信号传送到所述现场设备(FG)的所述电子单元(EL)。

5.根据前述权利要求中的至少一项所述的现场设备(FG)，其中，所述现场设备(FG)具有计时器(RCT)，特别是实时时钟，其中，所述计时器(RCT)或所述电子单元(EL)被配置为在一个或多个规定的时间点处生成分配给相应时间点的信号。

6.根据前述权利要求中的至少一项所述的现场设备(FG)，其中，所述参数集(PS_st、PS₁、PS₂)具有关于所述传感器单元(SE)的参数，特别是关于测量原理和/或关于极限值的参数。

7.根据前述权利要求中的至少一项所述的现场设备(FG)，其中，所述现场设备(FG)具有显示单元(AE)，并且其中，所述参数集(PS_st、PS₁、PS₂)包括关于所述显示单元(AE)的参数，特别是关于所述显示单元(AE)上的菜单表示、所述显示单元(AE)的亮度水平、和/或所述显示单元(AE)上的信息的显示格式的参数。

8.根据前述权利要求中的至少一项所述的现场设备(FG)，其中，所述电子单元(EL)被配置为：当所述现场设备(FG)被访问时请求访问代码，其中，要请求的对应访问代码在每个参数集(PS_st、PS₁、PS₂)中被定义，并且当加载相应参数集(PS_st、PS₁、PS₂)时被使用。