填充级测量装置中的物理层总线参数的诊断的制作方法

本发明涉及现场装置(fielddevice)的领域。更具体地，本发明涉及连接至现场总线的填充级测量装置、压力测量装置、流量测量装置、用于监控信号的方法、程序单元以及计算机可读介质。

背景技术：
当可视化或分析现场总线信号时，可视化和/或分析装置连接至现场总线。这些装置也可以被称为诊断工具并且可以在现场装置在其测量环境中第一次被激活时被使用，或者可用于监控现场总线系统。对于每个现场总线段，可能必须使用单独的诊断工具(每个诊断工具需要用于连接至现场总线段的额外的接口)。

技术实现要素：
期望提供现场总线信号的物理层(现场总线)参数的容易执行且灵活的诊断。本发明提供了填充级测量装置、压力测量装置、流量测量装置、方法、程序单元以及计算机可读介质。在下面的描述中陈述了本发明的示例性实施方式。应理解的是，以下关于填充级测量装置描述的特征也可以在压力测量装置中、在流量测量装置中或者作为该方法中的方法步骤、程序单元以及计算机可读介质来实现，反之亦然。根据本发明的第一方面，提供了一种连接至现场总线的填充级测量装置，其中，该填充级测量装置包括处理单元，该处理单元被适配为监控被设计为从填充级测量装置发送至连接到现场总线的其它填充级测量装置、压力测量装置、外部分析系统或流量测量装置或者由填充级测量装置从所述其它填充级测量装置、压力测量装置或外部分析系统接收的信号。此外，该处理单元适配为确定该信号的一个或更多个物理层参数。换言之，现场总线信号能够在填充级测量装置内被监控并且能够仍在该填充级测量装置内通过确定该信号的一个或更多个物理层参数来被分析。无需外部的诊断工具。根据本发明的示例性实施例，一个或更多个物理层参数从包括施加于总线的电压、信号的幅度、信号的形式、信号的噪声的幅度以及产生噪声的信号的频率的组中被选择出。根据本发明的另一示例性实施例，填充级测量装置还包括用于存储信号和/或一个或更多个物理层参数的数据存储器。根据本发明的又一示例性实施例，该填充级测量装置还包括：用于在信号被存储进数据存储器中之前使该信号数字化的模数转换器。根据本发明的又一示例性实施例，处理单元还适配为识别已经将信号发送至填充级测量装置的所述其它填充级测量装置、压力测量装置或外部分析系统。换言之，填充级测量装置能确定从所述其它填充级测量装置、压力测量装置或外部分析系统发送的现场总线信号的物理层参数。根据本发明的又一示例性实施例，该填充级测量装置还包括长期数据存储器，物理层参数在已经被确定后被存储在其中。长期数据存储器可以是数据存储器中存储有现场总线信号的一部分或者与该数据存储器相同。根据本发明的又一示例性实施例，该填充级测量装置还适配为在用户请求时将所确定的一个或更多个物理层参数经由现场总线发送至该用户。换言之，该填充级测量装置确定物理层参数，并且需要关于该物理层参数的信息的用户可以请求该填充级测量装置来发送该参数。根据本发明的又一示例性实施例，该填充级测量装置还包括：指示和调整模块，其适配为可视化所确定的一个或更多个物理层参数。这种指示和调整模块可连接至填充级测量装置的接口并且可包括显示信息(诸如，物理层参数)的显示器并且也包括用于装置参数化的用户接口。根据本发明的又一示例性实施例，该填充级测量装置进一步包括：接口适配器，其适配为将该填充级测量装置连接至外部计算机并且适配为将所确定的一个或更多个物理层参数发送至外部计算机。因此，物理层参数可以不必经由现场总线被发送至用户，而是可以(可选地或附加地)(经由该指示和调整模块)在该填充级测量装置处或者在连接至该填充级测量装置的计算机上被可视化。在后者的情况下，物理层参数可利用装置类型管理工具(DTM)来被可视化。因此，即使在现场总线系统不能正常工作的情况下，物理层参数仍能被可视化。根据本发明的又一示例性实施例，该填充级测量装置还适配为基于一个或更多个物理层参数的分析来产生并且发送关于现场装置的状态的状态报告。根据本发明的又一示例性实施例，该填充级测量装置适配为执行信号的噪声的快速傅里叶变换，以便识别产生噪声的信号的频率。根据本发明的又一示例性实施例，现场总线使用profibus协议、基金会现场总线协议和HART协议中的一个来作为数据发送协议。根据本发明的另一方面，提供了一种连接至现场总线的压力测量装置，其包括在以上和以下描述的处理单元。根据本发明的另一方面，提供了一种连接至现场总线的流量测量装置，其包括在以上和以下描述的处理单元。根据本发明的另一方面，提供了一种通过填充级测量装置、压力测量装置或流量测量装置来监控信号的方法，其中，该信号被设计为从填充级测量装置、压力测量装置或流量测量装置发送到连接至现场总线的所述其它填充级测量装置、压力测量装置或外部分析系统或者由填充级测量装置、压力测量装置或流量测量装置从填充级测量装置、所述其它填充级测量装置、压力测量装置、外部分析系统或流量测量装置接收。在此方法中，通过该填充级测量装置、压力测量装置或流量测量装置来执行信号的监控并且通过该填充级测量装置、压力测量装置或流量测量装置来确定该信号的一个或更多个物理层参数。根据本发明的另一方面，提供了一种程序单元，其中在通过填充级处理装置、压力测量装置或流量测量装置的处理器来执行时，命令处理器执行以上和以下描述的方法步骤。根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读介质，程序单元被存储在其上，其中，该程序单元在通过填充级处理装置、压力测量装置或流量测量装置的处理器来执行时，命令处理器执行以上和以下描述的方法步骤。可被看作是根据本发明的示例性实施例的要点的是：可以无需外部诊断工具而是通过现场装置，即，压力测量装置、流量测量装置或填充级测量装置，来执行现场总线诊断。此外，已经通过现场装置被确定的物理层参数能够经由现场总线发送至外部用户，并且能够通过连接至现场装置的指示和调整模块被可视化，以及也能够通过连接至现场装置的接口的计算机来被可视化和分析。根据下文中所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显。下面将参照下列附图来描述本发明的示例性实施例。附图说明图1示出了根据本发明的示例性实施例的与计算机连接的现场装置。图2示出了根据本发明的另一示例性实施例的现场总线系统。图3示出了根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。图4示出了信号和根据本发明的示例所确定的信号的对应的物理层参数。具体实施方式图中的示例是示意性的。在不同的图中，类似的或相同的元件被设置有相同的附图标记。图1示出了诸如填充级测量装置100、压力测量装置203或流量测量装置206的现场装置。该装置包括外壳101，该外壳包括用于将该装置连接至现场总线205的接口105。此外，用于将该装置连接至外部计算机112的第二接口111可以被设置。另外，用于将该装置连接至指示和调整模块110的第三接口113可以被设置在外壳中。现场装置100、203、206包括适配为使现场总线信号数字化的模数转换器103。该转换器103经由连接120连接至微处理器102和/或连接至数据存储器104、106(图1中未示出)。数据存储器可包括短期数据存储部104和长期数据存储部106。可选地，可设置两个分开的数据存储装置104、106或者仅一个长期存储器。微处理器102经由线121、122被连接至两个数据存储部104、106。第三接口和第二接口分别经由连接线125和126连接至处理器102。处理器102被编程，以执行以上和以下描述的方法步骤。因此，输入和输出的总线信号可被存储在数据存储器104和/或长期数据存储器106中。然后，处理器102分析所存储的数据，根据需要识别数据源(即，将对应信号发送至现场装置100、203、206的现场装置)，并且计算诊断所需的现场总线信号的物理层参数。然后，所确定的物理层参数可被存储在长期数据存储器106中并且可经由DTM工具被可视化和/或被读出。此外，物理层参数可通过经由第三接口113连接至现场装置的指示和调整模块110来被显示。另外，例如，在用户的请求下，物理层参数可以经由现场总线205发送至另一现场装置。应当注意的是，为了资产管理的进一步分析，现场装置100、203、206的或者已发送信号的外部现场装置的各种状态可以被发送至外部分析系统204(参见图2)。应当注意的是，为了将本发明实现为填充级测量装置，可以使用现有的微控制器、模数转换器以及存储介质。因此，在目前已知的装置中实现本发明时，可不必进行大范围的硬件变化。本发明的优点在于，不需要附加的第一诊断工具并且不必使用将诊断工具连接至现场总线的附加现场总线接口。因此，可减少用于诊断目的的硬件。此外，每个现场总线段具有由各自的现场总线段的现场装置自动提供的现场总线诊断功能。通过分析现场总线信号的物理层参数，可以检测诸如填充级测量装置等现场总线装置或例如接口、配电设备或插头等无源器件的状态的连续变化，诸如电接口接触的持续腐蚀。这些变化然后经由对应状态信号的发送而引起连接至现场总线的外部分析或控制单元204的注意。如果填充级测量装置的状态变化通过分析填充级测量装置内的所确定的物理层参数而被检测到填充级，则这些状态信号可由填充级测量装置自发地发送。在信号噪声的快速傅里叶变换分析的帮助下，可识别引起噪声的信号的频率。通过这样做，用户可识别诸如位于填充级测量装置附近的电动机的特定的变频器的噪声源。图2示出了现场总线系统200，该系统包括现场总线205和连接至现场总线205例如三个填充级测量装置100、201、202(诸如，填充级雷达)、压力测量装置203、流量测量装置206以及外部分析单元204的几个现场装置。图3示出了根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。在步骤301中，在填充级测量装置内产生或者通过填充级测量装置从另一现场装置来接收现场总线信号。然后，在步骤302中，使该信号数字化并且在步骤303中将其存储在数据存储器中。在步骤304中，微处理器分析所存储的信号并且在步骤305中确定信号的物理层参数。在步骤306中，通过将该物理层参数与以前获得的对应物理层参数比较来确定填充级测量装置具有缺陷。在步骤307中，将对应的状态报告发送至外部接收器204(参见图2)。在步骤308中，用户请求该装置发送根据其他信号所确定的其他物理层参数，并且在步骤310中，外部装置执行参数的分析并且确定对应填充级测量装置是否正常工作，即，诊断。图4示出了由填充级测量装置经由现场总线接收的或者被设计为从填充级测量装置经由现场总线发送至其它现场装置的信号401。填充级测量装置分析此信号401并且根据此信号来确定物理层参数。例如，确定信号401的幅度403和信号噪声的幅度402。尽管在图中和前面的描述中示出并且详细描述了本发明，但这种例示和描述认为是说明性的或例示性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员会理解并实现所公开的实施例的其他变化，并且根据对附图、公开以及所附权利要求的研究来实践所要求的发明。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其他的要素或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一(an)”并不排除复数。一些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的情况并不意味着不能有利地使用这些措施的结合。权利要求中的任意附图标记不应理解为对范围的限制。