现场设备制造技术

本发明专利技术涉及一种包括安全接口(11)的现场设备(1)以及用于操作所述现场设备(1)的对应方法。所述现场设备(1)基于两个电流控制器(12、13)，它们被设计成调节所述接口(11)的对应触点(111

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】现场设备


[0001]本专利技术涉及一种具有安全接口的现场设备以及一种用于操作这种现场设备的对应方法。

技术介绍

[0002]在自动化技术中，尤其在过程自动化技术中，经常应用现场设备，其用于记录和/或影响各种测量变量。待确定的测量变量可以是例如介质的填充水平、流量、压力、温度、pH值、氧化还原电势、电导率或介电值。为了记录对应的测量值，现场设备具有应用适当测量原理的合适传感器。大量的这种现场设备由Endress+Hauser公司生产和销售。
[0003]为了将现场设备的测量值发送到上级单元，例如发送到过程控制站，由于历史原因在自动化技术中仍然广泛地使用基于4
‑
20mA(毫安)标准的信号。使用这种模拟信号，可以确保测量值的安全和简单的数据传输。根据4
‑
20mA标准(如在DIN IEC 60381
‑
1中所定义)，回路的两条线路的直流被设置成使得其表示过程变量的电流值。相反，在基于电压的标准化信号的情况下，在两条线路之间测量对应的电压值。如果现场设备是两导体现场设备，则经由相同的两个导体发生现场设备的能量供应和测量信号的传输。在四导体接口的情况下，能量供应经由两个附加导体单独地发生。例如，在DE102013114377A1中示出了具有4
‑
20mA接口的现场设备。
[0004]在现代加工工厂中，测量值的传输以及与现场设备的通信通常也基于数字传输标准(诸如例如根据IEC标准61131
‑
9的“IO链路”、“PROFIBUS”、“HART”、“无线HART”或“以太网”)而越来越多地发生。因此，现代的现场设备必须具有接口，经由该接口既可以根据模拟标准(诸如4mA
‑
20mA)发送测量值，也可以通过对应的其它标准执行数字通信。
[0005]具有对应接口的现场设备在市场上可购到。在这种情况下，现场设备必须在启动之前被装备，以根据期望的标准来发送测量值。在这种连接中，在多极接口诸如M12插头连接的情况下，它还必须更早地建立，测量值要经由接口的哪些触点发送。因此，在现场设备的重新布线的情况下，例如在使用新地点的情况下，现场设备在给定情况下也必须被设置用于新传输标准。如果不这样做，则尤其是在模拟传输标准的情况下，存在上级单元将对由所发送的信号携带的测量值进行错误解释的危险。取决于过程类型，这可以在过程安装中引起危险情况，例如介质的过热、过量填充或过度酸化。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种具有安全接口的现场设备。
[0007]本专利技术通过一种用于测量测量变量的现场设备来实现该目的，所述现场设备包括：
[0008]‑
传感器，所述传感器被设计成测量对应的测量值，
[0009]‑
接口，所述接口具有至少四个电触点，诸如M12插头触点，
[0010]‑
第一电流调节器，所述第一电流调节器被设计成
[0011]ο当所述现场设备经由所述接口被接触使得第一电压源跨所述第一触点和所述第二触点被连接时，在这些触点之间设置第一电流，
[0012]‑
第二电流调节器，所述第二电流调节器被设计成，
[0013]ο当所述现场设备经由所述接口被接触使得第二电压源跨所述第一触点和所述第三触点被连接时，在这些触点之间时，设置第二电流，
[0014]ο否则，生成第二信号，以及
[0015]‑
控制单元，所述控制单元被设计成，
[0016]ο当所述第二电流能够在所述第一触点和所述第三触点之间设置时，经由所述第四触点根据预定义的数字标准(尤其是IO链路标准)发送所述测量值，以及
[0017]ο以如下方式控制所述第一电流调节器，使得当所述第二电流调节器生成所述第二信号时，所述第一电流的电流电平根据预定义的电流信号标准(尤其是4
‑
20mA标准)对应于所述测量值。
[0018]在这种情况下，在本专利技术的上下文中，术语“单元”原则上是指任何电子电路，其被适当地设计用于预期应用。因此，根据需要，它可以是用于产生或处理对应的模拟信号的模拟电路。它可以甚至是数字电路，诸如FPGA或与程序协作的存储介质。在这种情况下，程序被设计为执行对应的方法步骤，或者应用单元的所需计算机操作。在该上下文中，填充水平测量设备的不同电子单元在本专利技术的范围内也可能使用通过相同的物理的数字电路所操作的共享的物理存储器。
[0019]根据本专利技术，实现两个电流调节器使得能够以冗余方式检查现场设备经由触点中的哪个触点与上级单元接触，使得现场设备本身可以设置合适于此的传输标准。为此，第一电流调节器被有利地设计成当现场设备以跨第一触点和第二触点没有电压源被连接的方式被接触时，生成第一信号。基于此，第一电流调节器可以向控制单元报告测量值至少不能经由模拟标准发送。当第一电流调节器包括用于控制第一电流的电流电平的可控制的运算放大器时，它可以在第一电流不能设置的情况下即控制单元将运算放大器的控制信号检测为第一信号并且运算放大器饱和工作的情况下非常容易地被检测到。
[0020]此外，本专利技术的现场设备可以被设计成使得取决于接口的接触，第一电压源或第二电压源向第一电流调节器、第二电流调节器和/或控制单元供应电力。这样，不需要提供现场设备的单独电源，例如电池。
[0021]与本专利技术的根据上述实施例之一的现场设备相对应，本专利技术的目的还通过用于其操作的对应方法来实现。在这种情况下，该方法包括用于从现场设备发送测量值的方法步骤如下：
[0022]‑
测量所述测量值，
[0023]‑
当所述现场设备经由所述接口被接触使得第二电压源跨所述第一触点和所述第三触点被连接时，在这些触点之间设置所述第二电流，否则
[0024]‑
生成所述第二信号，
[0025]‑
当没有生成所述第二信号时，经由所述第四触点根据预定义的数字协议发送所述测量值，
[0026]‑
当所述现场设备经由所述接口被接触使得第一电压源跨所述第一触点和所述第二触点被连接时，在这些触点之间设置所述第一电流，否则
[0027]‑
生成所述第一信号，
[0028]其中，至少当没有生成所述第一信号时，循环重复方法步骤。否则，仅重复以下步骤：测量所述测量值、经由所述第四触点根据预定义的数字协议发送所述测量值、设置所述第一电流和可能生成所述第一信号。
[0029]由于该方法及其循环重复，确保了现场设备即使在测量操作期间也能够检测接触的改变并且自动对其做出反应，而不需要必须手动改变现场设备的配置。这样，由于避免了上级单元对所发送的信号的可能的错误解释，因此提高了加工工厂的安全性。
[0030]当生成第二信号时，该方法可以通过以下方法步骤扩展：
[0031]‑
控制所述第一电流调节器，使得所述第一电流(a1)的电流电平根据预定义的电流信号标准对应于所述测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量测量变量的现场设备，包括：
‑
传感器(10)，所述传感器(10)被设计成测量对应的测量值，
‑
接口(11)，所述接口(11)具有至少四个电触点(111
‑
114)，
‑
第一电流调节器(12)，所述第一电流调节器(12)被设计成
○
当所述现场设备(1)经由所述接口(11)被接触使得第一电压源(Q1)跨所述第一触点(111)和所述第二触点(112)被连接时，在这些触点(111、112)之间设置第一电流(a1)，
‑
第二电流调节器(13)，所述第二电流调节器(13)被设计成，
○
当所述现场设备(1)经由所述接口(11)被接触使得第二电压源(Q2)跨所述第一触点(111)和所述第三触点(113)被连接时，在这些触点(111、113)之间设置第二电流(a2)，o否则，生成第二信号(S
f2
)，以及
‑
控制单元(14)，所述控制单元(14)被设计成，
○
当能够在所述第一触点(111)和所述第三触点(113)之间设置所述第二电流(a2)时，经由所述第四触点(114)根据预定义的数字标准发送所述测量值，以及o控制所述第一电流调节器(12)，使得当所述第二电流调节器(13)生成所述第二信号(S
f2
)时，所述第一电流(a1)的电流电平根据预定义的电流信号标准对应于所述测量值。2.根据权利要求1所述的现场设备，其中，所述第一电流调节器(12)被设计成当所述现场设备(1)以跨所述第一触点(111)和所述第二触点(112)没有电压源(Q1)被连接的方式被接触时，生成第一信号(S
f1
)。3.根据权利要求1或2所述的现场设备，其中，取决于所述接口(11)的接触，所述第一电压源(Q1)或所述第二电压源(Q2)向所述第一电流调节器(12)、所述第二电流调节器(13)和/或所述控制单元(14)供应电力。4.根据权利要求3所述的现场设备，其中，所述第一电流调节器(12)包括可控制的运算放大器，所述可控制的运算放大器用于控制所述第一电流(a1)的电流电平，并且其中，所述控制单元(14)被设计成当所述运算放大器饱和工作时，检测所述运算放大器的控制信号作为第一信号(S
f1
)。5.根据前述权利要求中的一项所述的现场设备，其中，所述IO链路标准在所述控制单元(14)中被实现为用于经由所述第四触点(114)发送所述测量值的数字标...

【专利技术属性】
技术研发人员：比约恩，
申请(专利权)人：恩德莱斯豪瑟尔韦泽尔有限商业两合公司，
类型：发明
国别省市：