无线现场总线管理制造技术

本发明专利技术涉及用于在一个自动化设备中进行数据交换从而在中心装置与外部装置之间进行通信的通信系统。在中心装置（１０）和外部装置（３１…３ｎ）之间的通信路径中接入一个变换器（２０），可预定数目的外部装置（３１…３ｎ）被唯一地配置给这个变换器，并且该变换器被实现为与中心装置（１０）进行导线连接的通信（４０），与外部装置（３１…３ｎ）进行无线通信（５０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线现场总线管理本专利技术涉及用于在自动化设备中进行数据交换从而在中心装置 和外围设备装置之间进行通信的通信系统。已知的是，为了在自动化设备的现场层面上通信，采用所谓的现 场总线系统。在现场总线系统中，在现场设备中或在分散的输入/输出 组件中对测量值进行数字化，并且接着通过一个现场总线网络将测量 值送至一个上级的控制器。为此需要至少一个通信连接和组件的馈电。存在这样的总线系统，其中馈电和通信可以通过同一个导线对进行(例如PROFIBSPA，基础现场总线)。与网络结构有关，所有的现场设备与现场总线网络电流连接。这 样， 一个仅涉及一个用户的故障会影响到整个网络，从而使所有其它 用户的数据传输同样变得不再可能，至少明显地被干扰。在极端情况 下干扰可能非常强烈，导致不可修复的损伤。在工艺流程设备中属于 这类典型千扰的主要有短路、导线断开、EMV干扰和雷击。此外操作者对自动化部件进行的有意介入也被视为干扰。这种介 入例如为了维护的目的是必需的，它常常对于生产过程所需要的设备 连续运行构成风险。除此之外特别是还有自动化设备的功能扩展，这 例如对于设备管理系统的集成是必需的。这种设备管理系统用于收集和处理关于外围设备状态的信息。自 动化设备的中央控制器原本是为处理过程值而设计的，不适合于处理 和提供通过一个0/4..20毫安的接口模拟连接的外围设备的这种信息。 这个问题同样存在于具有模拟信息传输和上级的HART通信的过程 控制，这时用于连接外围设备的输入/输出组件不能用于HART通信， 并且现场总线系统不提供非周期性的服务。在这种过程控制中用于设 备管理所需的信息在中央控制器中不可用，并且从而不能访问上级的设备管理系统。Fa. Pepperl + Fuchs的出版物"H. I. S. HART INTERFACE SOLUTIONS"分册号475215公开了有HART能力的设备采用所谓 的多路复用方案来提供资产管理信息。它们被设置在通信路径中，以 把所希望的信息传送到中央控制器。然而附加的结构是一种显著的介 入，这几乎总是导致设备接通。通常这种对通信路径结构的介入是不 希望有的，因为它与高的存档和测试开销相联系，或者由于用于沿着 通信路径所需附加部件的安放空间不可用或其提供费用极高。多路复用方案的另 一缺点是设备拓朴和设备管理拓朴之间经常 出现的不希望的关联。从而用一个多路复用器使得只有个别信号用于 提供设备管理信息通常是行不通的，因为多路复用器的布线服从输入/ 输出组件通常的8或16通道的变换。此缺点也存在用于连接外围设备 的输入/输出组件，这些外围设备能进行HART通信，并且现场总线 系统支持非周期性服务。发表在Computer & AUTOMATION的传感器指南2005第14 至18页的文件"Das drahtlose Sensornetzwerk" >^开了无线的且必要 时通过多个传感器节点传输传感器信号。其缺点在于过程值不再以模 拟值或者说作为总线信号提供。但是这里为了供应能量仍然需要电缆 导线。至于替代的用电池或太阳能供应能量，其维护很麻烦或者依赖 于气候，并因此不能被自动化设备的运营商所接受。还已知有其它的总线系统，其中光波导体线路或无线线路被用来 在两个装置间以一对一连接方式进行信号传输。在现场中分布式放置 的组件仍然以传统方式通过电流连接的总线网络连接。因此本专利技术的目的在于给出一种通信系统，其中一个中心站用多 个现场总线与用户建立连接，并且与它们没有直接的、电流耦合的连 接。按照本专利技术，上述任务由权利要求l所述装置完成。从属权利要 求给出本专利技术具有优点的实施例。本专利技术的出发点是一个自动化设备具有多个外部装置，它们与一 个中心控制装置形成通信连接。这里测量值和诊断数据从外部装置传 输到中心控制装置，并且调节值和参数从中心控制笨置传送到外部装 置。本专利技术的实质在于连接在通信路径之间的变换器，可预定数目的 外部装置被唯一地配置给它。此变换器被设计成用于与配置给它的外 部设备进行无线通信。在变换器和中心装置之间的通信连接则是导线 连接。根据本专利技术的通信系统被构造在用于过程控制的已有的导线连 接的通信网络之外，是对现有通信网络的补充，这避免了前面所述的 缺点。本专利技术具有优点地使本说明书开始处所述的一个外部装置的故 障的影响被限制在这个单元，并从而避免了其它外部装置受这个故障 的牵连而损伤。此外，通过对外部装置的限制，使得用于过程控制的导线连接的 通信网络与本专利技术所述的通信系统在逻辑上不同且可相互隔离，从而使这两个通信系统在规划和运行中可有相互不同的特性。设备管理信 息的访问可局限于可预定数目或可预定种类的外围设备。具有优点的是，本专利技术所述通信系统允许以逻辑上不同的总线系 统对外围设备进行中央访问，这些总线系统可被配置给不同的控制器。此外本专利技术无需附加的连接空间位置，因为实施本专利技术的指导所 需的部件分散安装在外围设备附近。通过本专利技术所述的通信系统，具有优点地避免了对中心控制器的 影响，因为其上被传输的信息在中心控制器旁边通过。以这种方式， 无需设备停机就可以完成自动化设备复杂的扩展。无线通信路径上的装置的能量供给通过用于过程控制的导线连 接的通信网络进行。具有优点的是，可以不需要附加的电缆和太阳能 电池用于外围设备的能量供应。并行的设备管理系统也对过程值进行访问，这在用于过程控制的导线连接的通信网络发生故障时是冗余实现的。此外，昂贵的电流隔离的数量被限制到为传输过程值所需的最小值上。下面借助实施例说明本专利技术。唯一的附图示出一个通信系统的原 理结构。变换器20恰好被唯一地配置给n个外部装置31至3n。外部装 置31至3n和变换器20具有一个发送和接收装置，用它可以以无线方 式交换它们的数据。在本专利技术的优选实施例中数据交换通过无线电来 完成。在本专利技术的第一个实施例中，外部装置31至3n被实现为现场设 备。这里在一个优选的实施方式中所选择的外部装置31和32作为现 场设备被配置给第一个过程控制器71，其它的外部装置3n被配置给 独立于第一个过程控制器的第二个过程控制器72。在示意图中装置31 至3n为模拟的现场设备，它们通过常规的设备连线60经由一个电流 回路与配置给过程控制器71和72的相应输入/输出组件81和82相连 接。过程控制器71和72分别通过各自的导线连接的通信连接41和 42与输入/输出组件81和82相连接。变换器20通过一个导线连接的通信连接40与中心控制器10相 连接。在本专利技术的优选实施例中，导线连接的通信连接40被实现为常 规的导线连接。在本专利技术的一个替代实施例中，导线连接的通信连接 40也可以是光波导体连接。在中心装置10中用于设备管理的不同过程控制71和72的外部 装置31至3n的状态数据被收集和分析。用于设备管理的通信系统与 用于控制工艺流程的通信系统无关地被迭加在其上。在本专利技术的另 一实施例中，用于设备管理的通信系统和用于控制 工艺流程的通信系统可以相互连接。为此，过程控制器71和72与中 心装置90连接在一个共用的系统总线90上。变换器20把从现场接收的输入值转发给中心装置10，或者将由 中心装置10接收到的输出值发送到外部装置31至3n。此外，这个双向通本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在自动化设备中进行数据交换从而在中心装置与外部装置之间进行通信的通信系统，其特征在于，在中心装置和外部装置（１０，３１至３ｎ）之间的通信路径中接入一个变换器（２０），可预定数目的外部装置（３１至３ｎ）被唯一地配置给这个变换器，并且所述变换器被实现为与中心装置（１０）进行导线连接的通信（４０），并与外部装置（３１至３ｎ）进行无线通信（５０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T库尔，R胡克，
申请(专利权)人：ABB股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]