CN1711512A - 用于过程自动化技术的现场设备的脱机参数确定的方法 - Google Patents

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Abstract

在用于借助于操作设备B上运行的操作程序BW而对现场设备脱机确定参数的方法中，操作程序BW与现场设备F1中运行的设备软件程序GS的副本通信。

Description

用于过程自动化技术的现场设备的脱机参数确定的方法
根据权利要求1的前述部分，本发明涉及一种用于过程自动化技术的现场设备的脱机参数确定的方法。
在过程自动化技术中，现场设备经常用于记录和/或感应过程变量。这种过程设备的例子有料位测量设备、质量流量计、压力计、温度计等，它们作为传感器分别记录料位、质量流速、压力和温度这些相应的过程变量，这种过程设备的例子还有所谓的执行器，例如用于控制一段管道中液体的流速的阀门或者用于控制容器中介质的料位的泵。
现场设备经常经由合适的通信连接(通常经由现场总线)而与控制过程流的控制单元(例如可编程控制器PLC)相连。在这个控制单元中，分析不同传感器的测量值并且启动合适的执行器。
通常，现场总线也与上位通信网络连接，该上位通信网络用于与控制***(Siemens Simatic S7、Fisher-Rosemount Delta V、ABBSymphonie)以及可能的商业***(例如SAP R/3)连接
在控制***中，过程流被监控并可视化。控制***还能够实现用于操作、确定参数或配置个别现场设备的直接访问。通过这个访问，可以在现场设备中改变特殊设置(例如参数)或者调用诊断功能。
除了经由控制***访问之外，还可以经由操作设备进行暂时就地访问，这里的操作设备诸如便携式个人电脑(膝上型电脑)或便携式手持设备(手机)。在操作设备或控制***中安装的操作程序被称为操作工具。
过去，每一现场设备制造商开发适用于操作其现场设备的操作工具。这导致市场上有多种不同的操作工具。由于现代操作工具应当不仅能够操作一家制造商自身的现场设备，而且应该能够操作其它制造商的操作现场设备，所以正在使用的特定操作工具必须知道要***作的现场设备的功能性。现场设备的功能性通常利用设备描述来描述。为此，可用特殊的标准设备描述语言。例子有CAN-EDS(Control AreaNetwork-Electronic Data Shield)、HART-DDL(HART DeviceDescriptions Language)、FF-DDL(Fieldbus Foundation-DeviceDescriptions Language)、Profibus-GSD(Profibus-General StationDescription)、Profibus-EDD(Profibus-Electronic Device Descriptions)。
现场设备和控制***之间的数据传输遵循已知的现场总线国际标准，例如HART、Foundation Fieldbus FF、Profibus、CAN等。
正如已经提到的，可以使用合适的操作程序修改个别现场设备的参数。
这种参数的例子是测量范围、极限值、单位等。
通常，要***作的现场设备经由数据总线而与其中安装了操作程序的计算机***(操作设备、控制***)物理连接。在操作期间，操作程序和现场设备之间的通信是可能的。这被称为联机操作。参数被读出现场设备，并且在修改后直接发送至现场设备并被存储在那里。在过程中，直接考虑参数之间的关系。参数的改变能够导致其它参数的改变或者参数的可视性或参数的有效范围的改变。例如：如果参数“加法器复位”被设置为“是”，那么启动动作“将参数TotSum设置为0”。对于联机操作的相应设备描述为“在写入TotReset之后，读出参数TotSum。”这里，设备将TotSum设置为零并且输出期望值。
然而除了联机操作，还期望脱机操作，即，当操作过程期间不能与现场设备通信时；也就是相应的现场设备在操作的时刻不与数据总线相连或者马上要执行重要且不能被中断的过程功能。这种脱机参数确定例如可以通过Endress+Hauser公司的操作程序CommunWin实现。
为了能够实现确定现场设备的脱机参数确定，必须或者扩充对于这种现场设备的现存的设备描述使其还描述现场设备的脱机特性，或者创建包括该现场设备的脱机特性的新的设备描述。对于简单的现场设备，这可以容易地实现。然而，对于具有广泛功能性并且因而具有相互依赖的众多参数的现场设备，不可能不花费极大的编程工作而实现这一点。特别地，参数幅值以及计算很难描述。通常，甚至不可能使用一种已知的设备描述语言完全描述一个复杂现场设备的脱机特性。由于较高的编程工作，例如当前在Endress+Hauser的PNG系列的现场设备的情况中脱机参数确定是不可能的。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于过程自动化技术的现场设备的脱机参数确定的方法，它不需要大量的编程工作并且执行简单经济。
这个目的通过权利要求1定义的方法实现。本发明的一个基本思想是，在脱机参数确定期间，操作程序不与现场设备中的微处理器上运行的设备软件程序通信，而是与分离的计算机单元中运行的设备软件程序的副本通信。因而，由于操作程序实际上看到了联机现场设备，所以无需描述现场设备的特殊脱机特性的设备描述。
在本发明的进一步发展中，操作程序和设备软件程序的副本安装在一个计算机单元中。因而，两个程序可以在例如膝上型电脑上共同执行，而用户在执行操作程序期间不用注意到这一点。
具有优点地，操作程序和设备软件程序的副本可以经由虚拟接口、COM接口相连。
具有优点地，操作设备具有Windows平台。为此，设备软件程序需要简单的可编程Windows-shell。
现在根据附图中说明的实施例详细解释本发明，附图中：
图1是过程自动化技术的安装的示意图；
图2是现场设备的示意性结构；和
图3是具有多个现场设备的数据总线。
图1所示的自动化安装显示了可编程逻辑控制器PLC，其经由数据总线D连接多个现场设备F1、F2、F3。现场设备F1、F2、F3可以包括例如压力、温度或流速计等。现场设备F1、F2、F3是具有相应的微处理器的“智能”现场设备，在微处理器中运行确定现场设备的功能性的相关设备软件程序。
控制器PLC经由数据总线D与相关现场设备通信。以这种方式，数据可以在现场设备F1、F2、F3和控制器PLC之间传输。
基于相应的国际标准，例如CAN、Profibus、HART或FF，在数据总线上发生数据通信。
操作设备B连接至数据总线D，操作设备B中安装了操作程序(例如Endress+Hauser公司的FieldTool))。
代表所谓的现场总线的数据总线D经由网关G与上位公司网络N相连。多种控制***L1(SCADA)、L2(可视化)和L3(工程)连接至公司网络N。上位公司网络N还包括到诸如SAP R/3这样的商业***的网络连接。
图2详细示出了操作设备B的结构。在本示例中，操作设备B是个人电脑PC(膝上型电脑)，其基本上具有两个外部COM端口COM1和COM2以及用于例如Profibus接口卡的PC卡槽PCMCI。为了将注意集中于本发明所特别关心的部件，这里没有单独示出PC的其它通用外部部件，例如键盘、屏幕等。
经由COM端口和/或接口卡，操作设备可以与多种数据总线相连。在所示的情况中，COM1端口COM1经由HART调制解调器HM与HART总线H相连。
在个人计算机PC中安装了操作程序BW和设备软件程序GS，它们都可以例如在Windows操作***中运行。操作程序BW与提供多种现场设备的设备描述的存储器S1以及用于存储参数值的存储器S2相连。它具有虚拟接口COM8，COM8与设备软件程序的虚拟接口COM9相连。设备软件程序GS是现场设备中运行的软件的副本。这个软件也称为“嵌入式软件”。为了使该软件能够在Window中运行，设备软件程序GS由Windows shell WS包围。
图3显示了数据总线D，其连接两个现场设备F1、F2、过程控制***PCS、服务计算机SR和服务器计算机S。作为计算机PCS上的框架应用程序，SR和S是根据FDT/DTM标准工作的Endress+Hauser公司的FieldCare操作程序。FDT说明可以用作1.2版的Profibus-GuidelinesOrder No.2.162。
在过程控制***PCS和服务计算机SR中，设备驱动器F1-DTM、F2-DTM和COM-DTM可以用作设备描述。设备驱动器F1-DTM属于现场设备F1，设备驱动器F2-DTM属于现场设备F2。COM-DTM负责与数据总线D通信。
COM-DTM和虚拟设备驱动器VF-DTM可用于某一现场设备F3的服务器S上。
这意味着两个联机现场设备F1和F2与数据总线D相连。现场设备F3不与数据总线D物理连接；它由虚拟设备驱动器VF-DTM模拟。进一步，服务器计算机S经由因特网连接而与现场设备F3的设备制造商E+H相连。
现在使用现场设备F1的例子，解释本发明的用于脱机参数确定的方法。
在操作设备上运行的操作程序的用户接口上，用户选择要操作的现场设备F1和操作模式脱机参数确定。如果已经选择了脱机模式，对于现场设备F1的微处理器上运行的设备软件程序GS将有可能有通过合适的接口COM1、COM2或接口卡的直接通信。
操作程序BW在脱机模式中经由COM8和COM9与设备软件程序GS的副本通信，于是实际上与现场设备F1联机一样看到现场设备F1。设备软件程序GS的原件正常运行在现场设备F1中的微处理器上。用户现在可以按照习惯的方式改变参数。考虑依赖性而将参数改变存储在存储器S2中，并且一旦再次可以通过现场总线与现场设备F1通信，则按照用户的确认(下载改变的参数？是/否)而将这些参数发送至现场设备F1并存储在其中。
由于设备软件程序GS还具有COM1接口，操作程序BW和设备软件程序GS也可以运行在经由空调制解调器电缆连接的两个分离的计算机单元。
对于操作程序仍然未知现场设备F1的情况，用于从菜单中选择现场设备F1的制造商和类型，使得可以从存储器S1或经由软盘载入合适的设备描述。本发明的方法在成本上非常有利，因为设备软件(嵌入式软件)独立于脱机参数确定而在PC上被开发并测试，并且因而合适的程序总是可用的。
根据FDT/DTM标准，不以Windows shell，而是以DTM shell围绕设备软件程序GS也是可能的。
设备软件GS和FDT shell一起形成虚拟现场设备DTM，下面将其称为VF-DTM。这种虚拟设备驱动器VF-DTM可以以简单的方式集成入FDT框架应用程序，例如Endress+Hauser公司的FieldCare。与没有脱机功能的正常设备DTM一起，相关联的现场设备可以完全脱机地操作。对于脱机参数确定，设备DTM不与实际现场设备而是与虚拟设备驱动器VF-DTM通信。
经由合适的通信DTM、COM-DTM，可以利用虚拟设备驱动器VF-DTM模拟数据总线D上的现场设备VF。
于是，例如可以在工程计划的框架中将多个真实现场设备和一个或多个虚拟现场设备的安装完全参数确定。在这种情况中，也可以发出对于没有连接至总线的现场设备的测量位置指示、标签号码和总线地址。在现场设备没有连接至数据总线的情况中，操作程序BW简单地与相应的虚拟设备驱动器VF-DTM通信。
在本发明的一个特殊的进一步发展中，信息(标签号码和总线地址)被直接转发至现场设备的制造商，以在制造过程中已经预配置现场设备。
于是在现场设备的发送之后，用户可以立即在数据总线D上安装现场设备。
本发明的一个基本思想是，对于现场设备的脱机参数确定，合适的操作程序BW与独立于现场设备的计算机单元上运行的设备软件程序GS通信。
参考符号列表
可编程逻辑控制器PLC
现场设备F1，F2，F3
数据总线D
网关G
公司网络N
控制***L1(SCADA)，L2(可视化)，L3(工程)
操作设备B
COM-端口COM1和COM2
PC卡槽PCMCI
HART-调制解调器HM
HART-总线H
存储器S1
操作程序BW
设备软件程序GS
设备软件程序的副本GS
存储器S2
接口COM8
接口COM9
Windows-shell WS

Claims (8)

1.用于借助于操作设备(B)上运行的操作程序(BW)而对过程自动化现场设备脱机确定参数的方法，操作程序(BW)为了联机参数确定而经由数据总线(D)与现场设备(F1)通信，并且操作程序(BW)没有用于描述现场设备(F1)的脱机特性的设备描述，其特征在于，操作程序(B)与现场设备(F1)中运行的设备软件程序(GS)的副本通信，从而模拟联机现场设备(F1)。
2.如权利要求1所述的方法，其中在操作设备(B)中共同执行设备软件程序(GS)的副本和操作程序(B)。
3.如前述任一权利要求所述的方法，其中设备软件程序(GS)的副本和操作程序(B)经由虚拟COM接口通信。
4.如前述任一权利要求所述的方法，其中操作设备具有Windows平台。
5.如前述任一权利要求所述的方法，其中设备软件程序(GS)的副本由Windows-shell(WS)围绕。
6.如前述任一权利要求所述的方法，其中设备软件程序(GS)的副本由DTM-shell围绕。
7.如前述任一权利要求所述的方法，其中操作设备(B)是膝上型电脑单元。
8.如前述任一权利要求所述的方法，其中脱机参数确定的参数确定设置被发送至现场设备制造商，用于现场设备的预配置。
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