用于參數化現場設備的方法和對應現場設備和系統的制作方法
【專利摘要】本發明的名稱為用于參數化現場設備的方法和對應現場設備和系統，描述并且示出用于參數化現場設備(1)的方法。本發明所基于的任務是，給出用于參數化現場設備的方法，該方法允許經由可能不安全的數據連接來安全遞送參數值。在所論述的方法中，通過如下方式來解決該任務：確定與所述現場設備(1)的至少一個參數值相關的控制值并且從而產生輸出信號。在此，輸出信號作為電流信號經由現場設備(1)的接口(2)輸出。此外，本發明涉及對應現場設備和對應參數化系統。
【專利說明】用于參數化現場設備的方法和對應現場設備和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于參數化現場設備的方法，其中該現場設備的至少一個參數值是可設定的并且該現場設備具有至少一個接口。此外，本發明還涉及對應現場設備以及用于利用參數化單元參數化現場設備的對應系統。
【背景技術】
[0002]在現代過程自動化領域中，現場設備例如被用作用于監控過程量的測量設備以及被用作用于影響這些過程的執行器(Aktor)。現場設備彼此之間的通信和例如現場設備和上一級控制室(Leitwarte)之間的通信大多數通過現場總線并且在使用標準化的通信協議(例如，HART或通過4mA……20mA的電流信號)的情況下實現。此外有時規定，現場設備具有自己的顯示單元，該顯示單元允許在現場(vor Ort)示出例如測量值。
[0003]為了盡可能良好地匹配過程或使用條件來使用現場設備，可經常設定或預定大量的參數值。在制造現場設備時或在第一次投入運行時經常為此設置標準值。在此，根據參數的意義或根據應用的類型，可能的是，一些參數不是可變的或者在通過安全密鑰的開啟(Freigabe)之后才是可變的。
[0004]尤其是在安全關鍵領域中應用現場設備時，必須保證正確地設定參數值。在相應的安全性要求的情況下，該規定(Vorgaben)也可能是關系重大的，以便于滿足尤其在過程自動化中重要的SIL標準(SIL=安全完整性水平)。
[0005]在這個上下文中，例如公開文獻DE 102004055971描述了用于參數化設備的方法。在此，將參數值至 少一次從設備回讀到參數化單元用于控制。
[0006]然而，問題存在于，對于現場設備和參數化單元之間的通信，有可能使用不安全的控制路徑或控制信道，它們可能使所傳輸數據失真。
【發明內容】
[0007]因此，本發明所基于的任務是，給出用于參數化現場設備的方法-和對應現場設備以及對應參數化系統，該方法允許經由可能不安全的數據連接安全遞送參數值。
[0008]根據本發明的方法(其中解決了先前推導并且指出的任務)首先并主要通過下面步驟來表征。
[0009]確定至少一個控制值，這些控制值與現場設備的至少一個參數值相關。在此，該控制值還可理解為校驗值、校驗和或“檢查和”并且如果必要的話，能夠對應地確定該控制值。在此，可以例如通過如下方式來確定控制值:通過可預定公式計算控制值，也就是說，在預定的公式中放入具有其數值的參數值或多個參數值(如果必要的話)，或者-備選地-通過參數值從可預定的數值表且尤其是在現場設備中適當儲存的數值表取出控制值。如果使用多個參數值，則優選為多維表。在附加的擴展方案中，通過公式的計算以及使用來自表的所儲存數據彼此組合。控制值的確定尤其是在現場設備中以及通過該現場設備實現。
[0010]在該方法的接下來的步驟中，產生現場設備的至少一個輸出信號，其中該至少一個輸出信號至少與所確定控制值相關。該至少一個所產生輸出信號作為電流信號經由現場設備的接口輸出，該接口對應地設計用于輸出電流信號。該接口例如是到電流回路的入口(Zugang)。
[0011]在根據本發明的方法中，將現場設備的至少一個參數值或備選地現場設備的多個參數值轉化成控制值或者編碼成(Verschluesseln)控制值。該控制值(有可能連同其他數據或值等等)傳輸到現場設備的輸出信號中并且作為電流信號輸出。相反地，因此，電流信號(例如其幅度或其頻率等等)承載控制值，使得能夠從所測量電流信號中推導出該控制值。這開辟了這樣的可能性:經由電流輸出端更安全地向外傳遞這些參數值。在此，如下尤其是優點:用于量取(AbgrifT)信號的電流測量設備是足夠的。
[0012]對于現場設備是測量設備的情況，擴展方案中規定，取決于測量值產生至少一個控制值和/或至少一個輸出信號。在此，在擴展方案中，該測量值是當前測量值，在備選擴展方案中是參數化之前測量的值并且在另外的擴展方案中是模擬測量值。在此，尤其使用這樣的測量值:其在輸出信號的接收器側也是已知的，或者測量值根據在接收器側已知的規則來選擇。
[0013]在擴展方案中，基于至少一個控制值產生至少兩個輸出信號，所述至少兩個輸出信號優選彼此不相同。在此，這些輸出信號可以分別與相同控制值相關或與控制值的相同組相關。在此，為了產生輸出信號，使用可預定的變體方案，通過該變體方案在接收側推斷控制值。在此，至少兩個輸出信號作為電流信號輸出。在這個擴展方案中，通過實現多重輸出來提高輸出安全性和接收正確數據的安全性。
[0014]用于產生輸出信號的特別的變體方案在于:所產生輸出信號以可預定的步幅(Schrittweite) Δ I位于可預定最小值Imin和可預定最大值Imax之間。通過最小值Imin和最大值Imax還張開了如下信號范圍，其在變體中對應于在現場設備的正常運行期間所輸出信號位于的信號范圍。例如可考慮通過在4mA和20mA之間的電流回路的信號傳輸。單獨輸出信號位于這些邊界值之間并且相互間具有預定的步幅Λ I，例如總信號范圍的分別10%的步(10%-Schritten)。
[0015]在擴展方案中，附加地或備選地，至少一個輸出信號如此產生，使得其位于可預定信號范圍之外。這樣的可預定信號范圍例如是在前述的擴展方案中描述的范圍，在變體中其位于4mA和20mA之間。為了參數化，在這個擴展方案中產生并且輸出該信號范圍之外的輸出信號，該信號范圍尤其是用于現場設備的正常運行的范圍。
[0016]在擴展方案中，為了設定尤其是多個參數值，現場設備具有至少一個服務接口，例如對應參數化單元連接到所述服務接口用于參數化。備選地，現場設備具有允許輸入數據的顯示單元作為服務接口。
[0017]擴展方案涉及在接收輸出側的側上與一個輸出信號或多個輸出信號的交互。接收至少一個輸出信號并且至少根據所述至少一個輸出信號確定比較值。在理想情況下，比較值等于控制值或者與其具有已知的關系。接著，將所確定比較值至少與額定值比較。在此，尤其是根據現場設備中的參數值應具有的(額定)值并且如果必要的話根據另外的值(例如現場設備設計為測量設備情況下的測量值)得出該額定值。此外，該額定值也可以具有與上面提及的變體方案的相關性。尤其是根據相同的算法、相同的公式或相同表數據來確定額定值，如將它們應用于控制值那樣。從額定值和比較值的比較表明是否正確設置一個參數值或多個參數值。在一致的情況下(可能在容差范圍內)，例如可以在現場設備處通過確認來完成參數化或者可以保存(sichern)參數值。在有偏差的情況下,如果必要的話,重復參數化或產生其他數據連接或者中斷參數化并且現場設備轉入到安全(默認)狀態。
[0018]備選地或補充地,從比較值直接返回計算(rueckrechnen)或推斷所述一個參數值或所述多個參數值。
[0019]根據本發明的進一步教導，通過用于實施根據上述擴展方案之一的方法的現場設備解決先前推導和指出的任務。該現場設備尤其是執行器或測量設備。
[0020]根據本發明的附加的教導，通過在參數化現場設備時根據方法的至少一個上述擴展方案實現該方法，來在開始提及的系統中用現場設備和參數化單元解決先前推導和指出的任務。在此，在必要時僅臨時產生參數化系統，所用的方式是:在參數化的時間將參數化單元與現場設備連接。參數化單元是例如用于現場設備的控制室、(優選地便攜)計算機或作為移動操作設備的手持設備。作為簡單變體，將例如參數化單元自身或電流測量設備用于所述一個輸出信號或所述多個輸出信號的量取。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]具體地，存在設計以及改進根據本發明的方法、根據本發明的現場設備和根據本發明的系統的多種可能性。另外，一方面，參考專利權利要求1之后排列的專利權利要求，另一方面，參考下文連同附圖對實施例的描述。在附圖中，
圖1示出用于參數化現場設備的系統的示意性的、主要說明功能上工作關系的表示； 圖2示出用于說明作為電流信號產生輸出信號的圖解的示意性表示；以及 圖3是參數化方法的示例性實施的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]在圖1中示出了參數化系統的實施例，其中應說明不同元件之間的工作關系。在
圖2的圖解中，說明了產生輸出信號的方式,所用方式對于傳輸作為4mA......20mA的信號的
測量值是常見的。標出由于根據本發明的參數化方法而得出的輸出信號的特別序列。圖3最終示出根據本發明的參數化方法的單獨步驟的示例性流程。
[0023]圖1示出現場設備1，作為示例，現場設備I是根據雷達原理的液位測量設備。現場設備I具有接口 2,接口 2用作例如用于聯接(Anbindung)到雙導線(Zwe1-Leiter)或者到電流回路的電流輸出端。在示出的擴展方案中，還設置有服務接口 3，通過服務接口 3設定參數或者控制程序例程。服務接口 3在這里設置用于與電導線聯接。備選地，服務接口3是現場設備的直接輸入單元，例如觸摸顯示器。
[0024]現場設備I與兩個裝置連接用于參數化。一方面，電流測量設備4連接到接口 2用于輸出電流信號，電流測量設備4用來測量現場設備I的以電流信號形式的輸出信號。另一方面，參數化單元5 (在這里以便攜計算機的形式)經由服務接口 3與現場設備I相連接。從而總體上得出如果必要的話僅臨時存在的系統，用于由操作者6參數化現場設備I。
[0025]現場設備I的參數值通過服務接口 3來設置。在此，在現場設備I中規定，有些參數值在輸入進入代碼(Zugangscode)之后或在設定特定參數(其因此例如作為一種翻轉開關(Kipp-Schalter)起作用)之后才可變。為了尤其對于安全關鍵的應用保證正確地設置參數值，在示出的擴展方案中，進行了參數值的回讀。
[0026]經由接口 2通過產生作為電流信號的輸出信號實現參數值的輸出。優點尤其在于，現場設備I例如并非必須具有現場顯示(Vorort-Anzeige)。在根據本發明的系統中,僅僅必須量取和測量電流信號。
[0027]為了實現參數值和輸出信號或例如其電流強度之間的關聯，基于至少一個參數值確定現場設備I中的控制值。這例如通過適當儲存的公式或通過儲存的表或通過兩個變體的組合來實現。然后，從控制值(其為關于至少一個參數值或關于所有或至少一個如必要的話通過其例如在安全性上的意義標明的參數值組的信息的載體)又通過可預定的關聯生成至少一個輸出信號并且作為電流信號經由接口 2輸出。
[0028]所接收輸出信號或這里通過電流測量設備4測量的輸出信號允許確定比較值，該比較值在優化的傳輸中基本上對應于控制值。因為控制值的生成是根據先前已知的關系發生的，所以可以通過操作者6 (如果必要的話結合參數化單元5)確定額定值，該額定值如控制值那樣反映參數值。
[0029]如果比較值和額定值彼此一致-可能在可預定的容差范圍內，那么操作者6通過參數化單元5確認現場設備I的參數值或有可能確認現場設備I的完整設定，現場設備I緊接其之后能用于該過程中的測量。
[0030]圖2示出在過程自動化的4mA......20mA單元信號的基礎上生成輸出信號的方式。
[0031]在4mA......20mA的信 號或可能還在OmA......20mA的信號的情況下，使用從4mA至
20mA的電流強度的信號寬度(在圖解的Y軸上的I)用于傳輸測量值(在圖解的X軸上的M)，其位于最小測量值(對應于4mA)和最大測量值(對應于20mA)之間。在此，例如在該范圍內可以使用在電流強度和測量值之間的線性關系。因此，12mA的電流將表示測量到如下測量值，該測量值位于最小可采取測量值和最大可采取測量值之間的中間。如果產生在該帶寬之外的電流信號，那么這在大部分情況下用信號表示錯誤的存在，因此還存在指示錯誤電流。
[0032]控制值為了作為輸出信號傳輸而得到對應地縮放，使得其允許作為4mA……20mA的信號傳輸。在此，這里尤其是產生多個輸出信號，通過這些輸出信號，跟蹤(abfahren)在作為最小電流Imin的4mA和作為最大電流信號Imax的20mA之間的帶寬。示例性地用10%的步設置步幅。因此，如果必要的話還可以基于所測量輸出信號的內插來推出控制值。另外，如果例如預定的變體方案出現偏差，則可認出傳輸中可能的錯誤。
[0033]在擴展方案中，還生成如下輸出信號，這些輸出信號在正常范圍之外-在這里即小于4mA或大于20mA_生成。
[0034]圖3示出參數化方法的步驟的流程，如示例性地在圖1中示出的系統中或者在類似設計的參數化系統中實現的一樣。在此，然而在本發明的框架內其他步驟順序或者另外步驟也是可能的。
[0035]在步驟100中，通過參數化單元設置現場設備的參數值。如果應設置多個參數值，則如果有必要，這個步驟100重復多重。在此，該訪問還取決于，對于輸入使能(freigeschaltet)哪些參數值。在備選擴展方案中，對于每個所輸入參數值執行步驟100之后的步驟。
[0036]在步驟101中，通過使用例如來自在現場設備中儲存的表的數據和關聯并同樣適當儲存的公式，從現場設備基于當前設置的參數值或備選地基于輸入現場設備的所有參數值確定控制值。
[0037]在步驟102中，在操作者側上或者尤其在參數化單元中確定所輸入參數值的額定值。如果同樣的算法尤其是用于控制值的確定和額定值的確定并且如果合適地傳遞參數值以及參數值合適地到達，則在該理想情況下額定值和控制值之間存在一致性。這些額定值例如儲存在手冊中。
[0038]只要-如在圖1的擴展方案中那樣-現場設備是測量設備，則控制值和額定值例如附加地與測量值相關。
[0039]尤其是在縮放值中明確地(eindeutig)表達出(niederschlagen)的控制值和參數值之間的基本關系例如通過下列相關性給出:
控制值=(測量值*縮放因子)*線性化一零點容差。
[0040]在此,線性化(Linearisierung)考慮了信號的所屬范圍并且零點容差表示分別使用的標度(Skala)的推移。
[0041]在步驟103中，現場設備取決于控制值產生輸出信號并且將其作為電流信號通過對應接口輸出。在步驟104中，在現場設備的所使用接口中實現適當的電流測量。為了提高傳輸安全性，對應于變體序列多次輸出輸出信號(步驟103)并且分別適當測量電流值(步驟 104).然后，在步驟105，根據所述多個輸出信號的單獨電流值或所述一個輸出信號的一個電流值確定比較值，該比較值在步驟106中與額定值比較。如果兩個值一致，則在現場設備中設置正確的參數值并且能夠在步驟107結束該過程。如果分別僅讀回(zuruecklesen)參數值的子集，則在一致的情況下發生到步驟101的回跳，使得還對于其他參數值確定控制值并且可以執行另外的步驟。這對應地重復，直到控制所有預定的參數值為止。
[0042]如果這些值的區別超出可預定的容差范圍，則在步驟108中開始錯誤查找。
【權利要求】
1.一種用于參數化現場設備(I)的方法，其中，所述現場設備(I)的至少一個參數值是可設定的并且所述現場設備(I)具有至少一個接口(2)， 其特征在于， 確定至少與所述至少一個參數值相關的至少一個控制值，產生所述現場設備(I)的至少與所述控制值相關的至少一個輸出信號，并且將所述至少一個輸出信號作為電流信號經由所述現場設備(I)的接口(2)輸出。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，至少根據所述控制值并且取決于可預定的變體方案來產生至少兩個輸出信號，并且至少將所述至少兩個輸出信號作為電流信號輸出。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，如此產生多個輸出信號，使得所述輸出信號以可預定步幅(ΔΙ)位于可預定最小值(Imin)和可預定最大值(Imax)之間。
4.如權利要求1至3中任何一個所述的方法，其特征在于，如此產生至少一個輸出信號，使得所述至少一個輸出信號位于可預定信號范圍之外。
5.如權利要求1至4中任何一個所述的方法，其特征在于，所述現場設備(I)的多個參數值是可設定的并且所述現場設備(I)的至少一個參數值經由服務接口(3)來設定。
6.如權利要求1至5中任何一個所述的方法，其特征在于，所述現場設備(I)設計為測量設備并且至少一個控制值和/或至少一個輸出信號是取決于測量值來產生的。
7.如權利要求1至6中任何一個所述的方法，其特征在于，確定所述控制值所用的方式是:通過可預定公式計算所述控制值或者取出可預定數值表的控制值。
8.如權利要求1至7中任何一個所述的方法，其特征在于，接收至少一個輸出信號，至少根據所述至少一個輸出信號確定比較值并且所確定比較值至少與額定值相比較。
9.一種用于實施如權利要求1至7中任何一個所述的參數化方法的現場設備(I)。
10.一種用于利用參數化單元(5)參數化現場設備(I)的系統，其中在參數化所述現場設備(I)時應用如權利要求1至8中任何一個所述的方法。
【文檔編號】G05B19/042GK103631175SQ201310365395
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2012年8月21日
【發明者】M.格丁, G.施特廷 申請人:克洛納測量技術有限公司