專利名稱：自動化技術設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動化技術設備，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功能，這些功能單元作為現(xiàn)場設備或操作設備出現(xiàn)。
背景技術：
在測量技術、控制技術和調(diào)節(jié)技術中，長久以來通常通過兩線線路(Zweitdrahtleitung)來對現(xiàn)場設備饋電，并從該現(xiàn)場設備向顯示設備和/或調(diào)節(jié)技術設備傳輸測量值或從調(diào)節(jié)技術設備向現(xiàn)場設備傳輸調(diào)節(jié)值。其中，將每個測量值或調(diào)節(jié)值轉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)場設備的饋電電流需求設置為大約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)場設備的特征除此之外還在于通用的、盡可能與相應過程匹配的特性。為此，與單向直流電傳輸路徑并行地設置可雙向運行的交流電傳輸路徑，通過該交流電傳輸路徑在到現(xiàn)場設備的方向上傳輸參數(shù)數(shù)據(jù)，并從現(xiàn)場設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。
在過程控制技術中，通常在所謂的現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)根據(jù)預定的安全條件現(xiàn)場設置和連接作為測量組件、調(diào)節(jié)組件和顯示組件的現(xiàn)場設備。這些現(xiàn)場設備為了相互傳輸數(shù)據(jù)而具有模擬和數(shù)字接口。其中，數(shù)據(jù)傳輸通過設置在維護區(qū)域中的電源的饋電線路進行。為了遠程控制和遠程診斷這些現(xiàn)場設備，在所謂的維護區(qū)域中還設置有操作設備，通常對維護區(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)維護區(qū)域中的操作設備與現(xiàn)場設備之間的數(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在于無法改變的固定功能范圍，以及由此導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設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任務按照指定處理數(shù)據(jù)。
尋求在自動化技術設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任務。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術問題具體是提供一種自動化技術設備，具有用于借助本身公知的微控制器將數(shù)據(jù)比特流轉換為FSK信號的裝置。
按照本發(fā)明，該技術問題用權利要求1的特征解決。
本發(fā)明從具有處理單元的自動化技術設備出發(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。該處理單元與數(shù)字模擬轉換器連接，其中數(shù)字模擬轉換器后面連接有濾波器。
在存儲單元中存儲表格。該表格包括梯形時間特性曲線的可預定數(shù)量的采樣值。
優(yōu)選地，以比采樣值的正弦形時間特性曲線所基于的分辨率小的分辨率就足以在采樣值的梯形時間特性曲線上產(chǎn)生FSK信號。因此，對數(shù)字模擬轉換器的要求降低了；更簡單的實施就足夠了。此外，因此處理單元需要更少的輸入/輸出線路來輸出采樣值，從而有更多的輸入/輸出線路用于其它任務、尤其是自動化技術任務。


下面借助實施例詳細解釋本發(fā)明。為此所需的附圖示出圖1示出自動化技術設備的原理圖，圖2示出將數(shù)據(jù)比特流轉換為FSK信號的示意圖。
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設備100。自動化技術設備100通過通信線路200與基本上同類型的自動化技術設備100’連接。通信線路200是雙向設置的。從自動化技術設備100發(fā)送的信息被自動化技術設備100’接收，反之亦然。因此下面只參照詳細示出的自動化技術設備100。
自動化技術設備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130和數(shù)據(jù)源140的接頭。
可以設置用于將物理量轉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130。
在一個可選實施方式中，數(shù)據(jù)匯點130可以是將電氣量轉換為物理量的執(zhí)行器，其特性可被診斷。于是，為此設置的診斷裝置是數(shù)據(jù)源140。
在另一實施方式中，自動化技術設備100可以是用于與其它自動化技術設備100’雙向通信的上級設備的組成部分。在該實施方式中，上級設備既是數(shù)據(jù)源140又是數(shù)據(jù)匯點130。
在另一實施方式中，自動化技術設備100可以被構成為所謂的協(xié)議轉換器。在該實施方式中，上級設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130。
但是，為了執(zhí)行本發(fā)明，在缺少數(shù)據(jù)匯點130時存在數(shù)據(jù)源140就足夠了。
此外，控制器110與數(shù)字模擬轉換器160連接，其中數(shù)字模擬轉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，通過該輸入端點接收通信線路200上的線路信號201。
下面詳細解釋本發(fā)明的作用原理。為此，圖2通過對相同的裝置采用相同的附圖標記以示意圖示出將數(shù)據(jù)比特流轉換為FSK信號的作用連接圖。
在存儲器150中存儲具有一個梯形時間變化過程的可預定數(shù)量的采樣值的表格151。特別地，為梯形時間特性曲線規(guī)定恰好4個采樣值。
根據(jù)在數(shù)據(jù)源140中所處理的發(fā)送數(shù)據(jù)141的數(shù)據(jù)比特流，連續(xù)地從表格151中讀出相同的采樣值，并對應于數(shù)據(jù)比特流更快或更緩慢地輸出。為此，從第一時鐘121中用第一分頻器112推導出第一時鐘頻率，用第二分頻器113推導出與第一時鐘頻率不同的第二時鐘頻率。時鐘121優(yōu)選地由控制器110的時鐘發(fā)生器120提供。第一分頻器112和第二分頻器113的功能通過控制110反映(abbilden)。
在所選擇的4個樣本，已經(jīng)以足夠的可再現(xiàn)性、與轉換時刻無關地將相位誤差保持在容許的界限之內(nèi)。
根據(jù)數(shù)據(jù)比特流，用于輸出采樣值的輸出時鐘-用開關114表示-為了輸出邏輯1以及為了輸出邏輯0而在第一時鐘頻率和第二時鐘頻率之間切換。開關114通過控制器110的程序功能形成。
借助數(shù)字模擬轉換器160將采樣值轉換為模擬的、基本上正弦形的信號，該信號的曲線形狀在連接在后的濾波器170中得到優(yōu)化。濾波器170被實施為二階的低通濾波器。在濾波器170的輸出端可以獲取FSK信號201。
有利地，相位誤差通過從一個采樣值到緊接著的下一個采樣值的頻率交換而保持得很小。
在本發(fā)明的特別實施方式中，數(shù)字模擬轉換器160是被連接類型的(geschaltet Typ)脈沖寬度調(diào)制的數(shù)字模擬轉換器。為此，將用于輸出采樣值的輸出時鐘引向數(shù)字模擬轉換器160。
有利地，這種轉換器的能量需求特別小，這迎合了在遠程饋電的現(xiàn)場設備中的應用。
附圖標記100，100’自動化技術設備110 控制器112、113 分頻器114 開關120 時鐘發(fā)生器121 時鐘130 數(shù)據(jù)匯點140 數(shù)據(jù)源141 發(fā)送數(shù)據(jù)150 存儲器151 表格160 數(shù)字模擬轉換器170 濾波器200 通信線路201 FSK信號
權利要求
1.一種自動化技術設備，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輸出待發(fā)送數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)源連接，其特征在于，在所述存儲單元(150)中可調(diào)用地存儲梯形時間特性曲線的采樣值的連續(xù)序列，使得可以根據(jù)所述數(shù)據(jù)比特流交替地用第一時鐘發(fā)生器(112)的時鐘或第二時鐘發(fā)生器(113)的時鐘輸出所述采樣值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動化技術設備，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。該設備具有微控制器(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輸出待發(fā)送的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)源(140)連接。在存儲單元(150)中可調(diào)用地存儲梯形時間特性曲線的等間距采樣值的連續(xù)序列，使得可以根據(jù)數(shù)據(jù)比特流交替地用第一時鐘發(fā)生器(112)的時鐘或第二時鐘發(fā)生器(113)的時鐘輸出采樣值。
文檔編號G08C19/16GK1932910SQ20061015392
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權日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·舍費爾 申請人:Abb專利有限公司