用于在自动化现场设备与通信盒之间传送数据的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在自动化现场设备(2)与通信盒(4)之间传送数据的方法，其中，该方法包括以下步骤：通信盒(4)对现场设备(2)的供电电压(UV)进行电压调制，使得产生第一通信信号(5)并且供电电压(UV)具有第一通信信号(5)；从经由双线线路(3)施加到现场设备(2)的供电电压(UV)解调第一通信信号(5)，使得第一通信信号(5)与供电电压(UV)分离；现场设备(2)对现场设备的输出电流(IA)进行电流调制，使得产生第二通信信号(6)并且输出电流(IA)具有第二通信信号(6)；通信盒(4)从输出电流(IA)解调第二通信信号(6)，使得第二通信信号(6)与输出电流(IA)分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在自动化现场设备与通信盒之间传送数据的方法
本专利技术涉及一种用于在自动化现场设备与通信盒之间传送数据的方法、自动化现场设备以及通信盒。
技术介绍
用于记录和/或修改过程变量的现场设备通常用于过程自动化以及制造自动化。测量设备或传感器，诸如液位测量设备、流量计、压力和温度测量设备、pH-氧化还原电位计、电导率计等，用于记录对应的过程变量，诸如料位、流量、压力、温度、pH水平和电导率。致动器，诸如阀门或泵，用于影响过程变量。因而，管道部分中的流体的流速或容器中的料位能够通过致动器来改变。Endress+Hauser集团公司生产和销售各种各样的这样的现场设备。在自动化中通常以所谓的双导体技术来构建现场设备并将它们彼此连接，使得现场设备之间的过程变量的馈电和通信能够经由一对线(双线线路)来发生。为此目的，这样的现场设备具有模拟电流或电压输出，例如4至20mA电流输出或0至10V电压输出。经由该电流或电压输出，只可能传输过程变量或测量值。如果期望在连接到双线线路的参与者之间进行进一步的数据传输，则例如依靠HART协议。通过HART通信，现场设备能够非常灵活地进行参数化并投入使用，或者能够读取额外计算和存储的测量值或数据。即使在潜在爆炸性环境中，HART协议也能够通过至少两个参与者的点对点传输来实现双向通信。在这种情况下，使用FSK(频移键控)方法，其采用不同频率的正弦信号(例如，Bell202标准：“0”2200Hz，“1”1200Hz)来在二进制状态之间进行区分。除了其他方法，离散化和数字化数据尤其通过FSK方法以HART协议来通过特殊调制解调器发送和接收，该特殊调制解调器必须存在于每个参与者中。然而，用于实现HART通信的组件，特别是FSK调制解调器，需要相对大的空间并且还相对昂贵，这在以低成本生产现场设备的情况下是不希望看到的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种成本有效并尽可能地节省空间的通信方法。根据本专利技术，该目的通过一种用于自动化现场设备与通信盒之间的数据传输的方法来实现，其中，通信盒经由双线线路连接到现场设备，并且经由双线线路来将供电电压施加到现场设备从而为现场设备供电，其中该方法提供以下步骤：-通信盒对现场设备的供电电压进行电压调制，使得产生第一通信信号并且供电电压具有第一通信信号；-从经由双线线路施加到现场设备的供电电压解调第一通信信号，使得第一通信信号与供电电压分离；-现场设备对现场设备的输出电流进行电流调制，使得产生第二通信信号并且输出电流具有第二通信信号；-通信盒从输出电流解调第二通信信号，使得第二通信信号与输出电流分离。根据本专利技术，提出了一种方法，其中可以就与现场设备的电流消耗及其供电电压有关的数据进行通信。为此目的，将通信盒引入现场设备与供电单元之间的双线线路中。根据本专利技术，第一通信信号形式的查询经由通信盒被调制到供电电压上，并且在现场设备中解调查询。第二通信信号形式的响应被调制到现场设备的输出电流上，并且在通信盒处再次对其解调。待通信的数据被一对一地调制(即，没有变化)到供电电压上，并且为数据传输的目的而不改变，而不是如在其中发生频移键控的例如为HART的其他通信方法中典型地进行改变。所提出的通信方法能够用于例如制造以对现场设备进行编程以及最终调谐和所谓的最后检查。此外，还可能经由通信方法将通信盒链接到现场设备，以便传导数据并为通信盒配备进一步的功能，例如无线电通信，从而也用这些功能来扩展现场设备。本专利技术的有利的实施例规定，对于供电电压的电压调制，变化供电电压的电压值，使得供电电压具有第一通信信号。本专利技术的另一有利的实施例规定，对于现场设备的输出电流的电流调制，变化输出电流的电流值，使得输出电流具有第二通信信号。本专利技术的有利的实施例规定，供电电压的DC分量被现场设备滤除，以便从供电电压解调第一通信信号。本专利技术的有利的实施例规定，根据UART协议、SPI或IIC协议来产生第一和/或第二通信信号。该目的还通过一种自动化现场设备来实现，该自动化现场设备能够被连接到用于供电电压的双线线路，包括：-具有电容的解调单元，其中该电容将调制到现场设备的供电电压上的第一通信信号与供电电压分离，使得第一通信信号可用于现场设备；-调制单元，被配置为将第二通信信号调制到现场设备的输出电流上，使得第二通信信号经由现场设备的输出电流可发送。根据本专利技术的现场设备的有利的实施例规定，解调单元和/或调制单元不具有调制解调器，特别是不具有FSK调制解调器，以将第一通信信号与供电电压分离和/或以调制第二通信信号。根据本专利技术的现场设备的另一有利的实施例规定，解调单元由电容器组成。因为解调单元由电容器组成，所以解调单元能够在现场设备中以特别简单和节省空间的方式被集成或实现。根据本专利技术的现场设备的另一有利的实施例规定，现场设备被设计为发送与回路电流有关的过程变量，特别是4至20mA的回路电流，其中用于电流调节的装置特别地为电流调节器并且根据过程变量来调整回路电流，并且用于电流调节的装置是调制单元的一部分并且进一步被设置为将第二通信信号调制到回路电流上，使得回路电流具有第二通信信号。根据本专利技术的现场设备的替代实施例规定，现场设备被配置为向电压信号发送过程变量，特别是0到10V的电压信号，其中调制单元被设计为使得第一端子经由用于电流调节的装置连接到用于双线线路的第二端子，该装置特别地具有可控电阻，以及该装置将第二通信信号调制到现场设备的感应电流上作为输出电流。该目的通过用于利用自动化现场设备发送数据的通信盒来进一步实现，其中通信盒经由双线线路与现场设备可连接，并且包括：-调制单元，被配置为执行双线线路的电压信号的电压调制，使得双线线路的电压信号具有用于数据传输的第一通信信号；-解调单元，被配置为解调双线线路的电流信号，使得第二通信信号可用于通信盒。该目的通过一种自动化系统来进一步实现，该自动化系统包括根据前述任一实施例的现场设备，根据前述实施例的通信盒，以及，将现场设备连接到通信盒并且能够经由其来给现场设备提供电力的双线线路。根据本专利技术的系统的有利的实施例规定，通信盒具有至少一个进一步的功能，以便同样地为现场设备配备该功能，其中通信盒根据之前描述的方法来与现场设备交换关于该至少一个进一步的功能的数据。特别地，该实施例能够规定，经由该至少一个进一步的功能来设计通信盒以使得能够经由无线电协议或电缆绑定(cable-bound)协议来连接通信盒，并且通信盒同与无线电协议或电缆绑定协议相关的现场设备交换数据。附图说明基于以下附图更详细地解释本专利技术。这些附图示出了：图1：根据本专利技术的包括现场设备、通信盒以及双线线路的系统的示意图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的系统1的示意图，该系统1包括自动化现场设备2，用于数据传输的通信盒4以及双线线路3。通信盒4和现场设备2经由双线线路3彼此连接以便传导数据。经由双线线路3，现场设备2被供应供电电压UV，例如经由馈电适配器(图1中未示出)。除了供电电源之外，现场设备2检测到的过程变量到更高级单元(例如为PLC，图1中也未示出)的传输也经由双线线路3发生。不言而喻，在现场设备2用作致动器的情况下，经由双线线路3将控制值从更高级单元发送到现场设备2。为了在通信盒4与现场设备2之间发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在自动化现场设备(2)与通信盒(4)之间传送数据的方法，其中，所述通信盒(4)经由双线线路(3)连接到所述现场设备(2)，并且供电电压(VV)经由所述双线线路(3)施加到所述现场设备(2)从而为所述现场设备(2)供电，其中所述方法提供以下步骤：‑所述通信盒(4)对所述现场设备(2)的供电电压(UV)进行电压调制，使得产生第一通信信号(5)并且所述供电电压(UV)具有所述第一通信信号(5)；‑从经由所述双线线路(3)施加到所述现场设备(2)的供电电压(UV)解调所述第一通信信号(5)，使得所述第一通信信号(5)与所述供电电压(UV)分离；‑所述现场设备(2)对所述现场设备的输出电流(IA)进行电流调制，使得产生第二通信信号(6)并且所述输出电流(IA)具有所述第二通信信号(6)；‑所述通信盒(4)从所述输出电流(IA)解调所述第二通信信号(6)，使得所述第二通信信号(6)与所述输出电流(IA)分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.13 DE 102016119548.01.一种用于在自动化现场设备(2)与通信盒(4)之间传送数据的方法，其中，所述通信盒(4)经由双线线路(3)连接到所述现场设备(2)，并且供电电压(VV)经由所述双线线路(3)施加到所述现场设备(2)从而为所述现场设备(2)供电，其中所述方法提供以下步骤：-所述通信盒(4)对所述现场设备(2)的供电电压(UV)进行电压调制，使得产生第一通信信号(5)并且所述供电电压(UV)具有所述第一通信信号(5)；-从经由所述双线线路(3)施加到所述现场设备(2)的供电电压(UV)解调所述第一通信信号(5)，使得所述第一通信信号(5)与所述供电电压(UV)分离；-所述现场设备(2)对所述现场设备的输出电流(IA)进行电流调制，使得产生第二通信信号(6)并且所述输出电流(IA)具有所述第二通信信号(6)；-所述通信盒(4)从所述输出电流(IA)解调所述第二通信信号(6)，使得所述第二通信信号(6)与所述输出电流(IA)分离。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述供电电压(UV)的电压调制，变化所述供电电压(UV)的电压值，使得所述供电电压(UV)具有第一通信信号(5)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对于所述现场设备(2)的输出电流(IA)的电流调制，变化所述输出电流(IA)的电流值，使得所述输出电流(IA)具有所述第二通信信号(6)。4.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中，为了从所述供电电压(VS)解调所述第一通信信号(5)，由所述现场设备(2)滤除所述供电电压的直流电压分量。5.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中，根据UART协议、SPI协议或IIC协议来产生所述第一第二通信信号(5)和/或所述第二通信信号(6)。6.一种自动化现场设备，所述现场设备能够被连接到用于供电电压的双线线路(3)，所述自动化现场设备包括：-具有电容(8)的解调单元(7)，其中所述电容(8)将调制到所述现场设备(2)的供电电压(VS)上的第一通信信号(5)与所述供电电压(VS)分离，使得所述第一通信信号(5)可用于所述现场设备(2)；-调制单元(9)，所述调制单元(9)被设置为，以所述第二通信信号(6)能够经由所述现场设备(2)的输出电流(IA)被发送的方式，将第二通信信号(6)调制到所述现场设备(2)的输出电流(IA)上。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙·格尔维希，哈拉尔德·朔伊布勒，沃尔夫冈·布鲁钦，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE