CN103946755A - 用于操作现场设备的方法、计算机程序、计算机可读介质和计算单元 - Google Patents

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Abstract

为了在过程自动化中操作现场设备，进行对计算单元的通信接口的自动循环监控。如果现场设备连接到所述通信接口上，那么这被自动地确定。随后，当现场设备能够与现场设备操作软件相关联时，自动地启动现场设备操作软件。在操作软件启动之后，进行适合的设备驱动程序的自动的确定，所述设备驱动程序然后被上传。由此，尤其在复杂的现场设备网络中高度简化现场设备的操作。

Description

用于操作现场设备的方法、计算机程序、计算机可读介质和计算单元
相关申请
本发明要求于2011年11月17日提交的申请号为61/561,009的美国临时专利申请的优先权和2011年11月17日提交的申请号为11 189 615.5的欧洲专利申请的优先权，其公开内容通过参引并入本文。
技术领域
本发明涉及过程自动化。尤其，本发明涉及一种用于操作、起动和/或维护现场设备的方法，一个或多个程序元素和计算机可读介质以及计算单元。
背景技术
现场设备的起动、维护或操作通常以计算机辅助的方式进行。例如，经由在现场设备上的接口或者直接地例如经由USB端口，或者间接地经由连接在现场设备和计算机之间的通信适配器来建立现场设备和计算机之间的连接，以便经由所述连接实施现场设备的参数化和诊断。计算机能够是个人计算机、笔记本电脑或其他便携式计算机。在下文中这些计算机也称为计算单元。
用户(使用者)能够在计算单元上启动特定的计算机程序并且能够从驱动程序的列表中选择适合的通信驱动程序并且创建所谓的“虚拟规划(virtuelles Projekt)”。该虚拟规划模拟现场设备网络的构造，也称为拓扑结构，即网络的各个组件彼此间的互连。
进一步研发的产品在现场设备操作软件启动之后为用户提供对话，以便从可能的连接类型的列表中选择特定的连接类型并且触发自动搜索连接到的设备。然后，对于找到的设备创建“虚拟规划”并且在复杂的规划环境中为用户示出。为了能够经由操作软件操作连接到的设备，现在必须在虚拟规划中调出并且打开设备驱动程序。此时才出现用于连接到的现场设备的实际的操作界面。
换言之，用户必须在现场设备能够运行之前，在计算机上再现现场设备网络的拓扑结构。
发明内容
本发明的目的是能够实现现场设备的简化的操作、起动和/或维护。
所述目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明的改进方案由从属权利要求和下文中得出。
在此处要指出的是，在下文中例如关于方法所说明的步骤也能够在程序元素和计算机可读介质中执行，并且反之亦然。然后，所述方法步骤能够通过相应的计算单元来执行。
根据本发明的一个方面，提出一种用于在过程自动化中操作现场设备的方法。尤其，所述方法也能够是或者替选于用于执行现场设备的起动和/或维护。根据本发明的另一方面，所述方法尤其能够执行用于操作、起动和/或维护多个现场设备，所述多个现场设备借助于数据总线以现场设备网络的形式彼此连接。
对于在总线上仅连接有一个现场设备的情况，在计算单元和现场设备之间的通信例如能够经由现场总线(HART、Foundation Fieldbus、Profibus、Modbus等)进行。也能够应用经由以太网的连接，尤其以点对点连接的形式。在此情况下，能够准确地自动打开适合的操作界面。虽然***也会在具有多个传感器的现场总线上发现这些传感器，并且随后也能够为所有找到的设备打开操作界面，但是然后用户必须决定，这些操作界面中的哪个操作界面属于哪个设备。
对于所描述的方法尤其感兴趣的是经由USB、RS232的连接或者还有到单个设备的无线连接。对于所述接口通常应用私有协议。在VEGA中这例如是VVO协议(VEGA Visual Operation(VEGA视觉操作))。
现场设备例如能够是料位测量设备，如料位雷达、超声波设备或将引导的微波用于料位测量的测量设备。所述现场设备也能够是压力测量设备、极限位置检测设备()、温度测量设备或流量测量设备。
计算单元的通信接口的自动循环监控通过在计算单元上执行的相应的程序元素来实现。在此，计算单元自动地确定，现场设备或现场设备的通信设备是否连接到通信接口上，所述现场设备或所述通信设备能够与在计算单元上的现场设备操作软件相关联。
随后，当现场设备或通信设备能够与在计算单元上的现场设备操作软件相关联时，自动地执行现场设备操作软件。然后，进行适合于连接到的、已识别的现场设备的设备驱动程序的自动确定，所述设备驱动程序随后自动地上传或启动以在计算单元上执行。
因此当现场设备自动地在计算单元的通信接口上识别为被连接连该处时，自动地激活适合的设备驱动程序，使得用户能够应用所述设备驱动程序，以便起动、维护或以其他方式配置或参数化所述现场设备。
根据本发明的另一方面，通过与现场设备操作软件无关的程序元素来实现通信接口的循环监控并且确定：现场设备或现场设备的通信设备是否连接到接口上，其中现场设备能够与在计算单元上的特定的现场设备操作软件相关联。
因此，设有两个独立的软件组件。第一软件组件是现场设备操作软件，并且能够作为过程或服务持久地在后台运行的第二软件组件用于循环监控计算单元的通信接口。如果识别出现场设备，那么第二软件组件启动实际的操作软件并且借助于相关联的设备驱动程序自动地创建适合的虚拟规划。然后在下一步骤中，打开现场设备的设备驱动程序并且将设备数据自动地加载到驱动程序中。
根据本发明的另一方面，通信接口是USB接口、COM端口或以太网接口。
根据本发明的另一方面，现场设备操作软件是根据下述标准中的一个的软件：现场设备工具(Field Device Tool，FDT)、电子设备描述(Electronic Device Description，EDD)或现场设备集成(Field DeviceIntegration，FDI)。
在FDT的情况下，设备驱动程序称为设备类型管理器(Device TypeManager，DTM)，并且用于EDD的设备驱动程序称为DD。
根据本发明的另一方面，提出一种具有一个或多个程序元素的计算机程序，当所述程序元素在计算单元的处理器上执行时，所述程序元素促使计算单元执行上文和/或下文中所描述的方法步骤。
根据本发明的另一方面，提出一种计算机可读介质，在所述介质上存储有由一个或多个程序元素组成的计算机程序，当所述计算机程序在计算单元的处理器上执行时，所述计算机程序促使计算单元执行上文和/或下文中所描述的方法步骤。
在此，程序元素能够是存储在计算单元的处理器上的软件的部分。处理器同样能够是本发明的主题。此外，程序元素能够设计为，使得所述程序元素在一开始就已经应用本发明，或者使得所述程序元素通过更新(Update)促使现有的程序应用本发明。
本发明的另一个方面涉及一种存储有计算机程序或程序元素的计算单元，通过所述计算单元能够执行上文和/或下文中所描述的方法。
在下文中，参照附图描述本发明的实施例。
附图说明
图1示出根据本发明的一个实施例直接连接到现场设备上的计算单元。
图2示出根据本发明的另一实施例经由通信适配器连接到现场设备上的计算单元。
图3示出根据图1的构造的规划(Projekt)的拓扑结构。
图4示出根据图2的构造的规划的拓扑结构。
图5示出根据本发明的另一实施例的现场设备网络。
图6示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图。
在附图中的视图是示意的并且是不合乎比例的。
如果下面的附图说明中在不同附图中使用相同的附图标记，那么所述附图标记表示相同的或类似的元件。
具体实施方式
图1示出呈个人计算机、笔记本电脑或其他便携式计算机1的形式的计算单元1，所述计算单元经由通信接口6和连接到其上的数据线2连接到现场设备3上。现场设备能够是料位测量设备、压力测量设备、流量测量设备、极限位置测量设备或温度测量设备。
根据本发明，用户不需要具有丰富的知识和经验，以便将现场设备操作软件设立为，使得经由所规划的总线拓扑结构(所谓的虚拟规划)能够实现经由相应的操作界面对现场设备进行访问。这对于所述用户能够与各个现场设备相继地连接并且能够执行期望的诊断和参数化不是必需的。
根据本发明能够提出，在打开期望的设备驱动程序(这在此能够自动进行)之后，实际的管理或配置软件的操作界面不再保持打开。由此，能够减少屏幕上的信息量，使得尤其不熟练的用户能够专注于实际任务，即精确地处理应进行起动、参数化和/或维护的现场设备。
现今的操作界面的设计方案应考虑不同的标准(FDT、EDD、FDI等)并且所述设计方案尤其在具有多个传感器的异构网络中为专家提供多的自由度。但是如果考虑在小型设施中大多数已安装的现场设备由两个至五个传感器构成，那么可以看出，在这些应用情况下所述操作设计方案是不必要地复杂的。
根据本发明的方法利用不同的已有的操作程序、如具有DTM的FDT的优点，然而忽略令人混乱的元素并且使参与到操作中变得容易，通过能够完全省去规划构造(所谓的虚拟规划)的必要性的方式。
本发明描述用于操作现场设备的方法、程序元素、计算机可读介质和计算单元，如在程序处理***中的传感器和执行器，如其现今典型地应用在工业领域中的。所述***例如由一个或多个现场设备构成，所述现场设备装配为经由数字通信接口连接到总线***上或与配置计算机连接。根据本发明，一个或多个现场设备的起动能够经由操作软件而简化。
在计算单元1上能够执行现场设备操作软件，以便操作现场设备。所述现场设备操作软件例如是FDT框架应用、FDI主机(FDI-Host)或DD主机(DD-Host)。尤其，FDT框架应用不仅能够用于最通用的标准的总线***，而且当私有协议经由设备的配置接口进行通信时，所述FDT框架也允许应用在设备的所述配置接口上。
这些***的共同之处在于：所述***对于自身来说还不能使用。通过为待操作的现场设备加载相关的设备驱动程序的方式才实现可用性。在FDT的情况下，所述设备驱动程序是所谓的DTM；在DD主机的情况下，所述驱动设备程序是DD。
但是为了使用者能够经由计算单元上的操作界面实际上与现场设备通信，事先还必须在操作界面之内再现现场设备***或现场设备网络的真实的设备的实际上应用的拓扑结构。
在图1中示出真实拓扑结构的一个示例。在所述示例中，计算单元1经由USB接口2与现场设备3连接。在图2的示例中，计算单元1经由USB接口2与通信适配器5连接。所述通信适配器再经由串行接口4有线地或无线地与现场设备3连接。
由于在现场设备操作软件中经由拓扑结构扫描的方式，即循环监控的方式来识别连接到的设备这一事实，功能性不局限于与现场设备的纯的直接连接。例如也能够在接口上识别出接口适配器(如在图2中所示出)，并且随后经由拓扑结构扫描的方式来确定现场设备操作软件，使得作为另外的设备的现场设备连接在通信适配器上。因此，在此情况下拓扑结构扫描创建在适合的网络结构中的两个设备驱动程序。
如果现在用户将在现场设备3上进行设置，那么所述用户不必再首先借助于正确的设备驱动程序再现根据真实的网络的虚拟规划。尤其，在图1和2的示例中，当用户将在现场设备3上进行设置时，所述用户不再需要必须再现不同的规划结构。
图3示出根据图1的规划并且图4示出根据图2的规划。
更确切地说，用户将USB缆线***计算单元的USB端口中是足够的。当然，也能够设有用于与现场设备或通信适配器连接的其他的通信接口，尤其也能够设有用于与现场设备或通信适配器进行无线电通信的无线接口。
随后自动地进行连接到的现场设备的适合的设备驱动程序的启动，然后所述现场设备的操作界面出现在计算单元的屏幕上，使得能够不延迟地进行现场设备的起动、维护和/或参数化。
所述要求通过为现场设备操作软件持久地在后台运行作为过程或服务的第二软件组件的方式来满足。第二软件组件监控计算单元的接口(USB、COM端口、以太网等)并且循环地检查，是否连接有现场设备，所述现场设备能够与相应的操作软件相关联。如果识别出现场设备，那么第二软件组件启动实际的操作软件并且自动地构建具有相关的设备驱动程序的适合的“虚拟规划”。然后在下一步骤中，打开现场设备的设备驱动程序并且将现场设备数据自动地加载到驱动程序中。现在，用户能够无需长时间的搜索而立即开始现场设备的设置。
在本发明的另一设计方案中，例如是FDT框架应用的操作程序提供能够无需自身的操作界面启动的可能性。虽然所述操作程序管理设备驱动程序并且提供拓扑结构的FDT功能性和通信功能，然而不提供自身的用户接口。如果将不具有用户接口的操作程序与上文所述的发明进行组合，那么用户在其将现场设备与计算机的接口连接之后，在其屏幕上除了刚好用于连接到的现场设备的打开的设备驱动程序以外什么也看不见。
图5示出根据本发明的另一实施例的传感器网络。计算单元1具有外部的存储器504，所述外部的存储器也能够称作计算机可读介质。在所述存储器中存储有用于实施根据本发明的方法所需的程序元素。
经由接口缆线2，计算单元1连接到现场设备3上或直接连接到总线503上。在总线上还连接有其他的现场设备501、502。
由于循环地监控计算单元1的通信接口6，计算单元识别出，其与现场设备3连接和/或连接到总线503上。
因此，在计算单元中自动地确定：是否能够打开在计算单元上运行的特定的现场设备操作软件的现场设备3、501、502。使用者现在能够选择，他是否想要启动现场设备3的现场设备操作软件、现场设备501的现场设备操作软件和/或现场设备502的现场设备操作软件。也能够自动启动用于三个现场设备中的每一个的现场设备操作软件。
现在，自动地确定为其启动操作软件的现场设备的设备驱动程序。因此，在计算单元上自动地加载并且执行设备驱动程序。在此之前能够设为，进行用户查询：哪个设备驱动程序将作为下一个被加载和/或执行。
要注意的是，尽管在图5中示出三个现场设备，所述方法也能够设计用于具有多于三个现场设备的复杂的现场设备网络。
图6示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图。在步骤601中对计算单元的通信接口进行自动循环监控。在步骤602中将现场设备连接到通信接口上并且在步骤603中这由监控软件识别出。然后，在步骤604中自动地确定，连接到的现场设备能够与计算单元上的现场设备软件相关联并且在步骤605中自动地启动以及在计算单元上执行所述现场设备操作软件。随后，在步骤606中确定适合的设备驱动程序并且在步骤607中加载并且在计算单元上执行所述适合的设备驱动程序。
作为补充要指出的是，“包括”和“具有”不排除其他的元件或步骤，并且“一个”不排除多个。此外，要指出的是，参照上述实施例中的一个所描述的特征或步骤也能够以与其他上文所述的实施例的其他特征或步骤组合的形式应用。在权利要求中的附图标记不视为限制。

Claims (9)

1.一种用于在过程自动化中操作现场设备(3)的方法，所述方法具有下述步骤：
自动循环监控计算单元(1)的通信接口(6)；
自动地确定：现场设备(3)或现场设备(3)的通信设备(5)是否连接到所述通信接口(6)上，所述现场设备或所述通信设备能够与在所述计算单元(1)上的现场设备操作软件相关联；
当所述现场设备(3)或所述通信设备(5)能够与在所述计算单元(1)上的所述现场设备软件相关联时，自动地执行所述现场设备操作软件；
自动地确定适合于连接到的所述现场设备(3)的设备驱动程序；
自动地启动在所述计算单元(1)上的适合的所述设备驱动程序；
将现场设备数据自动地加载到所述设备驱动程序中。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中通过与所述现场设备操作软件无关的程序元素来实现对所述通信接口(6)的循环监控并且确定，现场设备(3)是否连接到所述通信接口上，所述现场设备能够与在所述计算单元(1)上的现场设备操作软件相关联。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述现场设备(3)是料位测量器、压力测量器、流量测量器、极限位置检测器或温度测量器。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述通信接口(6)是USB接口、COM端口或以太网接口。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述现场设备操作软件是根据下述标准中的一个的软件：现场设备工具(FDT)、电子设备描述(EDD)或现场设备集成(FDI)。
6.程序元素，当所述程序元素在计算单元(1)的处理器上执行时，所述程序元素促使所述计算单元(1)实施下述步骤：
自动循环地监控计算单元(1)的通信接口(6)；
自动地确定：现场设备(3)或现场设备(3)的通信设备(5)是否连接到所述通信接口(6)上，所述现场设备或所述通信设备能够与在所述计算单元(1)上的现场设备操作软件相关联；
当所述现场设备(3)或所述通信设备(5)能够与在所述计算单元(1)上的所述现场设备软件相关联时，自动地执行所述现场设备操作软件；
自动地确定适合于连接到的所述现场设备(3)的设备驱动程序；
自动地启动在所述计算单元(1)上的适合的所述设备驱动程序；
将现场设备数据自动地加载到所述设备驱动程序中。
7.计算机可读介质(504)，在所述计算机可读介质上存储有所述程序元素，当所述程序元素在计算单元(1)的处理器上执行时，所述程序元素促使所述计算单元(1)实施下述步骤：
自动循环监控计算单元(1)的通信接口(6)；
自动地确定：现场设备(3)或现场设备(3)的通信设备(5)是否连接到所述通信接口(6)上，所述现场设备或所述通信设备能够与在所述计算单元(1)上的现场设备操作软件相关联；
当所述现场设备(3)或所述通信设备(5)能够与在所述计算单元(1)上的所述现场设备软件相关联时，自动地执行所述现场设备操作软件；
自动地确定适合于连接到的所述现场设备(3)的设备驱动程序；
自动地启动在所述计算单元(1)上的适合的所述设备驱动程序；
将现场设备数据自动地加载到所述设备驱动程序中。
8.一种计算单元(1)，在所述计算单元上存储有根据权利要求6所述的程序元素。
9.一种具有多个现场设备(3，501，502)和根据权利要求8所述的计算单元的传感器网络。
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