专利名称：电现场设备的设备部件以及建立其数据的安全拷贝的方法
技术领域：
本发明涉及一种电现场设备的设备部件。
背景技术：
电现场设备例如应用在能量分配设备的自动化中，这里例如将其作为电保护设备、电力质量设备或者电控制设备使用。此外，电现场设备还例如应用在工艺过程的自动控制和调节以及在工业自动化中。
电现场设备通常由多个单个的设备部件组成，例如控制部件、用于发送和接收数据的输入和输出部件、以及用于变换测量电流和电压的变换模块。例如，由西门子设备手册“SIPROTEC，Distanzschutz 7SA6，V4.3”(订货号码C53000-G1100-C156-3)的章节“Einführung-Gesamtfunktion”(第2至4页)公开了一种作为现场设备的数字远距离保护设备，该设备包括输入放大器部件、模拟-数字转换部件以及呈微计算机系统形式的控制部件，等等。
例如，控制部件通常包括存储器组件，其中存储了用于控制现场设备的设备功能的软件，即所谓的固件。此外，存储器组件也可以包括用于该电现场设备的设备功能参数化的数据、在供电网络中故障期间的测量值以及例如电流和电压变化。如果控制部件例如由于在微处理器中的故障而断开，则这些所存储的数据多数情况下不能再次得到地丢失，或者只有利用巨大的开销才可以再次建立。通常必须将这些数据在更换对应的设备部件时重新输入(如果所存在所述的设备部件)。也就是说，必须重新执行设备固件，并且进行对应的参数化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，这样强化电现场设备的设备部件，使得在设备部件故障的情况下也可以进行相对成本低廉的更换。
按照本发明，上述技术问题是通过电现场设备的一种具有可以与存储器组件无焊接地接触的数据接口的设备部件来解决的。在此，无焊接的接触应该被理解为这样的电连接，即，其中，在不必进行焊接过程的条件下可以建立在数据接口和存储器组件之间的接触。按照这种方式，可以将存储器组件(在不焊接，即无焊接的条件下)从数据接口中取下。
本发明以这样的认识为基础设备部件的故障仅仅在极其少数情况下才是针对其数据存储器出现的，从而该数据存储器在正常情况下是可以继续起作用的。由此，在按照本发明的设备部件中，可以以简单的方式从设备部件中取下(尚且完好的)存储器组件，并且将其设置到(例如插入到)更换的设备部件中。按照这种方式，有故障的设备部件的更换不仅可以没有对于电现场设备的数据丢失，而且也可以成本低廉地进行。
在按照本发明的设备部件的一种实施方式中，利用所述数据接口接触存储器组件。
如果所述存储器组件具有用于缓冲在其上存储的数据的电压源，则就这种设备部件而言视为优选的。按照这种方式，例如可以利用电池作为在存储器组件上的电压源，即使在该存储器组件的需要被提供电压来保持数据的存储器模块的条件下也可以防止数据丢失。
不过，如果所述存储器组件具有非易失性的存储器模块，则被视为是特别优选的。按照这种方式，在较长的时间之后还可以无丢失地进行更换。按照一种优选的实施方式，可以作为非易失性存储器模块提供所谓的闪存存储器。这种闪存存储器例如以数字存储卡的形式在数字照相机的领域中广泛地公知，并且可以以相对极低的成本取得。
为了可以从对应的设备部件出发直接地控制该存储器组件，优选地，所述设备部件具有至少一个用于控制所述存储器组件的存储器控制器。
就按照本发明的设备部件而言还视为优选的是，所述设备部件除了可取下的存储器组件之外还具有固定内装的存储器元件。即，在这种情况下可以例如将在运行中出现的所有测量值首先存储在该固定内装的存储器元件上，该元件例如允许迅速的存取时间。然后，按照规则间隔将该固定内装的存储器元件的数据内容的映像传送到可取下的存储器组件上，并由此产生安全拷贝。在此，可取下的存储器组件也可能是一个具有比固定内装的存储器元件更慢的存取时间并因此不适合于迅速的存储(例如对故障数据的存储)的存储器组件。此外还可以，仅仅将特定的重要数据从固定内装的存储器元件传送到可取下的存储器组件上。在这种情况下，其丢失具有较小影响的较为不重要的数据可以保持在固定内装的存储器元件上。
此外，也可以在将数据从固定内装的存储器元件传送到可取下的存储器组件上时，采用一种数据压缩。按照这种方式，可以将可取下的存储器组件实现为带有比固定内装的存储器元件的存储器容量更少的存储器容量，并且在实现中产生更少的成本。
此外，在该关联中视为优选的是，所述设备部件具有电压监视装置，该装置用于监视在该设备部件上施加的供电电压。即，在这种情况下，如果面临设备部件的电压断开，则可以借助于该电压监视装置给出一个报警信号，从而还可以及时地在可取下的存储器组件上产生固定内装的存储器元件的数据的安全拷贝。
按照本发明的设备部件的另一种优选的实施方式，所述的可取下的存储器组件还可以具有两个带有相互不同的存取时间的存储器模块。也就是说，在这种情况下，例如可以将需要在相对短的时间内存储的大量数据(例如在几秒钟内出现的大量故障数据)存储在具有较短存取时间的存储器模块上，而将在相对较长的时间内仅仅少量出现的并且不经常改变的数据(例如参数化值或者设备固件)存储在具有相对较长的存取时间的存储器模块上。这具有这样的优点只需将具有较短存取时间的存储器模块构造为绝对必需的大小，由此仅仅为整个存储器组件产生成比例地小的成本。
按照本发明的设备部件的一种可能的实施方式如下给出所述设备部件是现场设备的控制装置。在这种情况下，在可取下的存储器组件中存储例如参数化值数据、设备固件和电设备的运行数据(计数值、故障记录)。
作为替换，按照本发明的设备部件例如是现场设备的电流或电压变换模块。在这种情况下，可以在可取下的存储器组件存储例如对应的电流或电压变换模块的校准数据和识别数据。
按照本发明的设备部件的另一种可能的实施方式如下给出所述设备部件是现场设备的输入/输出部件。现场设备的输入/输出部件用来通过通信线向或者从另一个现场设备或分析装置，数字或模拟地传送和接收测量值、提示或报警。在这种情况下，在可取下的存储器组件中包括的数据可以例如是对应的输入/输出部件的识别数据以及对于各个通信输入和输出的参数化值。
上述技术问题还是通过一种用于建立电现场设备的设备部件所属数据的安全拷贝的方法解决的，其中，所述设备部件具有易失性的固定内装的存储器元件以及可取下的非易失性的存储器组件，并且其中执行下列步骤监视在该设备部件上所施加的供电电压的电压断开，并且在该供电电压的电压断开情况下产生报警信号。在出现报警信号时，将在所述易失性的固定内装的存储器元件上包含的数据拷贝到所述可取下的非易失性的存储器组件上。因此，在这种情况下在面临设备部件的电压断开时，自动地存放在固定内装的存储器元件上存储的数据的安全拷贝。
为了进一步说明本发明，图1示意性地示出了电现场设备的一个带有可取下的存储器组件的设备部件，图2示意性地示出了电现场设备的另一个带有可取下的存储器组件的设备部件，图3示出了现场设备的三维视图，以及图4示出了电现场设备的电流变换模块的三维视图。
具体实施例方式
在图1中，未示出的电现场设备的设备部件1具有一个接口2，通过该接口存储器组件3以可取下的方式与该设备部件1无焊接地接触。设备部件1按照在图1中没有示出的方式(例如通过数据总线)与电现场设备连接，并且实现该电现场设备的特定功能。可取下的存储器组件3具有第一存储器模块4和第二存储器模块5，它们分别可以由对应的存储器控制器4a和5a控制。存储器控制器4a和5a也可以设置在存储器组件3本身上，而不是在设备部件1上。此外，存储器组件3还具有按照与第二存储器模块5电连接的电池6形式的电压源。
设备部件1可以通过接口2和存储器控制器4a和5a访问存储器组件3的存储器模块4和5，并在那里存放数据或从中读出数据。在存储器模块4和5中保存的数据例如可以是设备部件1的固件、用于配置设备部件1的功能的参数、或者由设备部件在现场设备运行期间产生的运行数据。如果设备部件1例如是电现场设备的控制部件，则运行数据可以例如是在故障期间记录的测量数据(所谓的故障记录)。
无焊接的可取下的存储器组件3总体上具有这样的优点在设备部件的故障中不会丢失设备部件1的运行所需要的或者在设备部件1的运行期间产生的数据。也就是说，如果出现设备部件1的一个故障，则可以按照简单的方式将可取下的存储器组件3从设备部件1的接口2中取下，并且设置到更换设备部件的对应的接口中。然后，新的设备部件可以在最短的可能的时间内继续运行，而不需要新的设置。按照这种方式，既避免了例如对该更换设备部件的参数化的成本和工作开销，又减小了在更换有故障的设备部件期间现场设备的停机时间。
图1中示出的存储器模块4可以例如是具有相对缓慢的存取时间的存储器模块。这样，该存储器模块例如被用于存储相对极少改变并且对其而言读取和写入过程的速度不起决定作用的数据。例如，这种数据可以是设备部件1的固件或者用于设备部件1的参数。
不过，测量值、特别是在故障期间记录的测量值，在现场设备的运行中在相对短的时间内大量地出现，使得为此具有相对缓慢的存取时间的存储器模块不够用。为了存储这种数据，存储器组件3具有另一个存储器模块5，其设置用于实现比存储器模块4更为迅速的存取时间。因为具有较快存取时间的存储器模块与具有缓慢的存取时间的存储器模块相比意味着更高的购置成本，因此不将具有较快存取时间的存储器模块的存储器容量设计成不必要的大，以便将存储器组件3总体上保持为相对便宜。因此，除了迅速的存储器模块之外，还提供了较缓慢的与时间非密切相关的数据的存储器模块。例如，可以将闪存存储器视为具有相对缓慢的存取时间的存储器模块，而具有较快存取时间的存储器模块例如是电池缓冲的RAM模块。
不过，同样可能的是，在存储器组件3上仅仅采用一个而不是两个存储器模块。在这种情况下，也仅仅需要一个存储器控制器。同样，在存储器组件3上也可以存在多于两个存储器模块，其中，单个的存储器模块与分别待存储的数据针对其所需要的存取时间和存储能量进行匹配。对于存储器组件3的所用存储器模块的数量，分别针对各种应用情况以及要使用的成本进行优化。
存储器模块4和5可以是非易失性的存储器模块，也就是说，该存储器模块在没有电流或电压供应的任意长的存放时间之后也还具有所存储的数据。不过，也可以至少部分地使用需要电压源来保证在其上所存储的数据的存储器模块。在这种情况下，在存储器组件3上提供与各个存储器控制器4a和5a连接的电压源、例如按照电池6的形式的电压源。这样，在易失性存储器中也可以在较长的时间上缓冲所存储的数据。如在图1中示出的那样，也可以借助于电压源仅仅缓冲存储器模块中的一个、这里是存储器模块5，而另一个存储器模块是非易失性的存储器模块。
如图2所示出的那样，设备部件1也可以具有一个固定内装的存储器元件7。在这种情况下，例如可以将所有在运行期间所产生的运行数据首先存储在该固定内装的存储器元件7上，并且按照规则间隔存储在可取下的存储器组件3的存储器模块4上，作为该固定内装的存储器元件7的数据内容的安全拷贝。在这种情况下，具有缓慢的存取时间的存储器模块4足以完成该安全拷贝。如果将在其中完成安全拷贝的间隔选择为相对地短、例如按照10分钟的间隔，则对应地减小了重要数据丢失的危险。
此外，在使用易失性存储器作为固定内装的存储器元件7时，在设备部件1上例如也提供电压监视装置8，如果面临对于设备部件1(从而同样对于存储器组件7)的供电电压断开，则该电压监视装置给出一个报警信号W。这种供电电压的断开例如可以在下列条件下已经被及时地识别在设备部件1的供电电压断开之后该电压通过接在设备部件1的供电电压输入端之前的电压缓冲器9(例如相应地设定的电容器)还可以被保持一阵。在这种情况下，电压监视装置8监视电压缓冲器9之前的供电电压的导线，并且如果那里出现电压中断则产生报警信号W。在电压缓冲器9还保持供电电压的时间内，作为对于报警信号W的反应，在可取下的存储器组件上存放对于固定内装的易失性存储器元件的数据内容的安全拷贝。按照这种方式，当电压缓冲器9耗尽时已经存储了易失性存储器的数据。
图3中按照示意图部分地用断面示出了现场设备10的三维视图。现场设备10具有机壳11和带有操作元件(例如在图3中从其后侧显示的显示器13)的前面板12。现场设备10的后壁由于现场设备的剖开表示在图3中没有示出。在现场设备10的内部有多个呈印刷电路板插件形式的设备部件14、15、16，其中，设备部件16例如表示电现场设备10的控制单元。印刷电路板插件保持在插接嵌条26之内。设备部件16例如具有计算组件17、不同的电子部件18(在设备部件16上仅仅示意性地表示出)、开关继电器19以及用于连接该电现场设备的其它设备部件的插接装置20。通过其它插接装置21可以将外部接头与设备部件连接。
此外，设备部件16还具有接口22，(例如按照存储卡形式的)无焊接的可取下的存储器组件23插入到该接口中。此外，设备部件16还具有固定内装(例如焊接上)的存储器元件24。存储器组件23和存储器元件24的工作原理对应于针对图1和2描述过的工作原理，因此在此不再解释。
为了改善对于可取下的存储器组件23的可接近性，可以在机壳11中提供开口25，通过该开口可以容易地取下存储器组件23。在图3中部分地用虚线表示出了开口25。在存储器组件23在设备部件16上相应的结构中，该开口也可以提供在现场设备10的前面板12或者后壁上。
最后，在图4中示出另一个设备部件，其为用于电现场设备的电流变换器模块30。该电流变换器模块30在其内部具有(在图4中没有示出的)电流变换器(例如按照电感电流变换器的形式)，通过螺丝接线夹31可以接触其输出端。电流变换器输出端例如可以通过电缆导线32从电流变换器模块30引出。电缆导线32一起固定在扁平插座33中，并且可以按照这种方式简单地与电现场设备的其它设备部件的对应的接头连接。此外，电流变换器模块30还具有接口34，无焊接可取下的存储器组件35插入到该接口中。在该存储器组件35上例如可以存在对于在电流变换器模块30中包含的电流变换器的校准数据，使得在该校准数据的基础上可以直接地进行对输入电流的相应变换。同样，可以将例如变换器模块30的识别数据存储在存储卡上，该识别数据允许对在电现场设备中的变换器模块进行简单的识别。如果变换器模块30由于其故障必须被更换，则可以将可取下的存储器组件35以简单的方式与更换的转换器模块连接，而不会出现例如校准数据的丢失。
权利要求
1.一种电现场设备的设备部件(1)，其特征在于，所述设备部件(1)具有可以与存储器组件(3)无焊接地接触的数据接口(2)。
2.根据权利要求1所述的设备部件(1)，其特征在于，利用所述数据接口(2)接触存储器组件(3)。
3.根据权利要求2所述的设备部件(1)，其特征在于，所述存储器组件(3)具有用于缓冲在其上存储的数据的电压源(6)。
4.根据权利要求2或3所述的设备部件(1)，其特征在于，所述存储器组件(3)具有非易失性存储器模块(4)。
5.根据权利要求4所述的设备部件(1)，其特征在于，所述非易失性存储器模块(4)是闪存存储器。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备部件(1)，其特征在于，所述设备部件(1)具有至少一个用于控制所述存储器组件(3)的存储器控制器(4a，5a)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备部件(1)，其特征在于，所述设备部件(1)还具有固定内装的存储器元件(7)。
8.根据权利要求7所述的设备部件(1)，其特征在于，所述设备部件(1)具有电压监视装置(8)，该装置用于监视在该设备部件(1)上所施加的供电电压。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的设备部件(1)，其特征在于，所述存储器组件(3)具有至少两个带有彼此不同的存取时间的存储器模块(4，5)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的设备部件(1)，其特征在于，所述设备部件(1)是现场设备的控制装置。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的设备部件(1)，其特征在于，所述设备部件(1)是现场设备的电流或电压变换模块。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的设备部件(1)，其特征在于，所述设备部件(1)是该现场设备的输入/输出部件。
13.一种用于建立电现场设备的设备部件(1)的所属数据的安全拷贝的方法，其中，所述设备部件(1)具有易失性的固定内装的存储器元件(7)以及可取下的非易失性的存储器组件(3)，并且其中执行下列步骤-监视在该设备部件(1)上所施加的供电电压的电压断开，并且在该供电电压的电压断开情况下产生报警信号(W)，以及-在出现报警信号(W)时，将在所述易失性的固定内装的存储器元件(7)上包含的数据拷贝到所述可取下的非易失性的存储器组件(3)上。
全文摘要
本发明涉及一种电现场设备的设备部件(1)。为了能够在故障的情况下相对成本低廉地更换该设备，所述设备部件(1)具有可以与存储器组件(3)无焊接地接触的数据接口(2)。本发明还涉及一种用于建立该设备部件(1)的固定内装的存储器元件(7)的数据的安全拷贝的方法。
文档编号G06F1/30GK1993668SQ200580025533
公开日2007年7月4日 申请日期2005年7月19日 优先权日2004年7月29日
发明者汉斯-沃纳·芬克, 汉斯－乔基姆·赫尔曼, 冈特·基斯林 申请人:西门子公司