專利名稱:自動化技術(shù)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種自動化技術(shù)設(shè)備,其中多個在空間上分離的功能單元借助于共同的傳輸協(xié)議相互通信。根據(jù)功能單元的自動化技術(shù)功能,這些功能單元作為現(xiàn)場設(shè)備或操作設(shè)備出現(xiàn)。
背景技術(shù):
在測量技術(shù)、控制技術(shù)和調(diào)節(jié)技術(shù)中,長久以來通常通過兩線線路(Zweitdrahtleitung)來對現(xiàn)場設(shè)備饋電,并從該現(xiàn)場設(shè)備向顯示設(shè)備和/或調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)備傳輸測量值或從調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)備向現(xiàn)場設(shè)備傳輸調(diào)節(jié)值。其中,將每個測量值或調(diào)節(jié)值轉(zhuǎn)換為按比例的直流電流,其與饋電直流電流相疊加,其中表現(xiàn)測量值或調(diào)節(jié)值的直流電流可以是饋電直流電流的數(shù)倍。因此,通常將現(xiàn)場設(shè)備的饋電電流需求設(shè)置為大約4mA,并且將測量值或調(diào)節(jié)值的動態(tài)范圍映射到0到16mA之間的電流,使得可以采用已知的4...20mA電流回路。
新型現(xiàn)場設(shè)備的特征除此之外還在于通用的、盡可能與相應(yīng)過程匹配的特性。為此,與單向直流電傳輸路徑并行地設(shè)置可雙向運(yùn)行的交流電傳輸路徑,通過該交流電傳輸路徑在到現(xiàn)場設(shè)備的方向上傳輸參數(shù)數(shù)據(jù),并從現(xiàn)場設(shè)備方向傳輸測量值和狀態(tài)數(shù)據(jù)。參數(shù)數(shù)據(jù)和測量值以及狀態(tài)數(shù)據(jù)被調(diào)制為交流電壓,優(yōu)選通過頻率調(diào)制。
在過程控制技術(shù)中,通常在所謂的現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)根據(jù)預(yù)定的安全條件現(xiàn)場設(shè)置和連接作為測量組件、調(diào)節(jié)組件和顯示組件的現(xiàn)場設(shè)備。這些現(xiàn)場設(shè)備為了相互傳輸數(shù)據(jù)而具有模擬和數(shù)字接口。其中,數(shù)據(jù)傳輸通過設(shè)置在維護(hù)區(qū)域中的電源的饋電線路進(jìn)行。為了遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程診斷這些現(xiàn)場設(shè)備,在所謂的維護(hù)區(qū)域中還設(shè)置有操作設(shè)備,通常對維護(hù)區(qū)域的安全性測定提出很少的要求。
通過借助于FSK(頻移鍵控)調(diào)制疊加已知的20mA電流回路來實現(xiàn)維護(hù)區(qū)域中的操作設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。其中,以框架方式(rahmenweise)模擬地傳輸對應(yīng)于二值狀態(tài)“0”和“1”的兩個頻率。
FSK信號的邊界條件(Rahmenbedingung)和調(diào)制類型描述在1990年6月20日的“HART Physical Layer Specification Revision7.1-Final”(Rosemount Dokument Nr.D8900097Revision B)中。
為了按照HART協(xié)議實施FSK接口,特別為此目的實施的ASIC、如例如SMAR公司的HT2012是市場上常見和常用的。這些專用電路的缺點(diǎn)在于無法改變的固定功能范圍,以及由此導(dǎo)致的缺乏與變化的要求相匹配的靈活性。
已知的新型自動化技術(shù)設(shè)備通常具有處理單元、所謂的微控制器,其中微控制器被用于根據(jù)所涉及的功能單元的自動化技術(shù)任務(wù)按照指定處理數(shù)據(jù)。
尋求在自動化技術(shù)設(shè)備的處理單元的控制中按照HART協(xié)議映射(abbilden)FSK接口的功能,而其中不影響所涉及的功能單元的自動化技術(shù)任務(wù)。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明要解決的技術(shù)問題具體是提供一種自動化技術(shù)設(shè)備,具有用于借助已知的微控制器將FSK信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)比特流的裝置。
按照本發(fā)明,該技術(shù)問題用權(quán)利要求1的特征解決。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式在從屬權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明從具有處理單元的自動化技術(shù)設(shè)備出發(fā),其中為處理單元分配至少一個用于保存指令和數(shù)據(jù)的存儲單元,并且處理單元與通信線路連接。該處理單元與用于容納所接收的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)匯點(diǎn)(Datensenke)連接。
從通信線路出發(fā),自動化技術(shù)設(shè)備具有量化級,其中在量化級后面并聯(lián)連接延遲級和混合級。延遲級具有對應(yīng)于線路信號的載波頻率的90°相位角的延遲時間。
延遲級的輸出端與混合級連接?;旌霞壉粚嵤槌朔?。其中,量化級的輸出信號形成乘法的第一因數(shù),而延遲級的輸出信號形成乘法的第二因數(shù)?;旌霞壓竺孢B接有低通濾波器,其中低通濾波器的輸出端與處理單元連接。在低通濾波器的輸出端可以獲取(abgreifbar)來自線路信號和載波頻率的差頻率的函數(shù)。
下面借助實施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。為此所需的附圖示出圖1示出自動化技術(shù)設(shè)備的原理圖,圖2示出將FSK信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)比特流的示意圖。
具體實施例方式
在圖1中以理解本發(fā)明所需的程度示出自動化技術(shù)設(shè)備100。自動化技術(shù)設(shè)備100通過通信線路200與基本上同類型的自動化技術(shù)設(shè)備100’連接。通信線路200是雙向設(shè)置的。從自動化技術(shù)設(shè)備100發(fā)送的信息被自動化技術(shù)設(shè)備100’接收,反之亦然。因此下面只參照詳細(xì)示出的自動化技術(shù)設(shè)備100。
自動化技術(shù)設(shè)備100的核心部分是控制器110,其至少與存儲器150和給出時鐘的元件-下面為簡單起見稱為時鐘發(fā)生器120-連接。但是,通常,時鐘發(fā)生器120的部分已經(jīng)實施在控制器110中。
控制器110具有用于連接數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130和數(shù)據(jù)源140的接頭。
可以設(shè)置用于將物理量轉(zhuǎn)換為電氣量的傳感器作為數(shù)據(jù)源140,其中傳感器是可配置和/或可參數(shù)化的。其中,配置和/或參數(shù)化是數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130。
在一個可選實施方式中,數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130可以是將電氣量轉(zhuǎn)換為物理量的執(zhí)行器,其特性可被診斷。于是,為此設(shè)置的診斷裝置是數(shù)據(jù)源140。
在另一實施方式中,自動化技術(shù)設(shè)備100可以是用于與其它自動化技術(shù)設(shè)備100’雙向通信的上級設(shè)備的組成部分。在該實施方式中,上級設(shè)備既是數(shù)據(jù)源140又是數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130。
在另一實施方式中,自動化技術(shù)設(shè)備100可以被構(gòu)成為所謂的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。在該實施方式中,上級設(shè)備通過第二通信系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)源140和數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130。
但是,為了執(zhí)行本發(fā)明,在缺少數(shù)據(jù)匯點(diǎn)130時存在數(shù)據(jù)源140就足夠了。
此外,控制器110與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器160連接,其中數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器后面連接有濾波器170。濾波器170的輸出端與通信線路200連接。此外,通信線路200引至控制器110的輸入端點(diǎn),通過該輸入端點(diǎn)接收通信線路200上的線路信號。
從通信線路200出發(fā),自動化技術(shù)設(shè)備在接收端具有解調(diào)裝置180。在對相同的裝置使用相同附圖標(biāo)記的情況下,圖2示意性示出解調(diào)裝置180。
解調(diào)裝置180包括量化級181,其中量化級后面并聯(lián)連接延遲級182和混合級183。延遲級182具有對應(yīng)于線路信號201的載波頻率的90°相位角的延遲時間。
延遲級182的輸出端與混合級183連接?;旌霞?83被實施為乘法級。其中,量化級181的輸出信號形成乘法的第一因數(shù),延遲級182的輸出信號形成第二因數(shù)?;旌霞?83后面連接有低通濾波器184,其中低通濾波器的輸出端與處理單元110連接。在低通濾波器184的輸出端處可以獲取來自線路信號201和載波頻率的差頻率的函數(shù),其中利用處理單元110從該線路信號中重構(gòu)數(shù)據(jù)比特流。
附圖標(biāo)記100,100’自動化技術(shù)設(shè)備110 控制器
120 時鐘發(fā)生器130 數(shù)據(jù)匯點(diǎn)140 數(shù)據(jù)源150 存儲器160 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器170 濾波器180 解調(diào)裝置181 量化級182 延遲級183 混合級184 低通濾波器200 通信線路201 FSK信號
權(quán)利要求
1.一種自動化技術(shù)設(shè)備,其中多個在空間上分離的功能單元借助共同的傳輸協(xié)議相互通信,所述設(shè)備具有微控制器,其中為所述微控制器分配至少一個時鐘發(fā)生器和存儲單元,并且所述微控制器至少與用于容納所接收的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)匯點(diǎn)連接,并且為所述自動化技術(shù)設(shè)備輸入線路信號,其特征在于,設(shè)置量化級(181),其中在所述量化級后面并聯(lián)連接延遲級(182)和混合級(183),其中所述延遲級(182)與所述混合級(183)連接,并且所述混合級(183)后面連接有低通濾波器(184)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化技術(shù)設(shè)備,其特征在于,所述混合級(183)是乘法級。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化技術(shù)設(shè)備,其特征在于,所述延遲級(182)具有對應(yīng)于所述線路信號(201)的載波頻率的90°相位角的延遲時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動化技術(shù)設(shè)備(100,100’),其中多個在空間上分離的功能單元借助共同的傳輸協(xié)議相互通信。該設(shè)備具有微控制器(110),其中為微控制器分配至少一個時鐘發(fā)生器(120)和存儲單元(150),并且微控制器至少與用于容納所接收的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)匯點(diǎn)(130)連接。
文檔編號H04J99/00GK1932909SQ20061015391
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者??啤た死咨? 安德烈斯·施特爾特, 拉爾夫·謝弗 申請人:Abb專利有限公司