专利名称：用于识别自动化组件的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于识别自动化系统的自动化组件、尤其是传感器、执行器和导线组件的系统。本发明还涉及一种用于识别自动化组件的方法和用于该识别自动化组件的系统的识别单元和读取单元。
本发明尤其应用于自动化技术领域。自动化生产设备和制造设备通常由待自动化的设备部件(生产装置和制造装置)、由自动化系统以及由设备和自动化系统之间的耦合元件(传感器、执行器以及连接它们所需的导线组件)构成。对过程参数(温度、压力、阀门位置，等等)的影响和采集通常采用无源的非智能化的传感器和非智能化的执行器。这包括传感器(热偶元件、热电阻、压力传感器、电阻传感器、位置传感器，等等)、执行器(阀门、继电器、电机，等等)以及导线组件(热导线、平衡导线、补偿盒(Kompensationsdose)，等等)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于识别自动化组件的系统，以简单而价优的方式确定各个连接组件的身份。该系统还适用于分阶段地扩展。
本发明的技术问题分别通过权利要求1、9、14和19特征的组合解决。
本发明基于这样的认知，无论是在新安装设备时还是在对设备维护时，都存在这样的潜在危险连接了错误的组件且不知晓。由此造成的后果是大大损害制造过程的质量及产品的质量并造成废品。在这种情况下找出损害的原因并将其消除同样会造成极大的开销。而在根据本发明的系统中，对每个要识别的自动化组件都设置了识别单元。该识别单元的任务在于，在被激活时给出能够唯一识别所属组件的识别代码。在此，识别单元可以在过后安装到组件上或在组件制造时就已不可分离地与其连接或与其集成在一起。识别代码的读取借助读取单元实现，该读取单元例如设置在自动化系统的外设组件中或设置在自动化系统的操作单元中或与该操作单元相耦合。在此，自动化系统可以自动识别各个连接的组件并由此对设备的正确性进行检查和监测。
识别单元和读取单元之间的通信利用本已存在的传输路径以简单的方式进行，其中将读取单元与自动化系统的外设组件和/或操作组件耦合的设置。
通过设置读取单元用于激活识别单元和/或查询连接的自动化组件的识别代码，可以保证对各现有自动化组件的自动和或由用户控制的检查和控制。
通过为给识别单元提供所需的能量而将读取单元设置在外设通道中，可以实现识别单元的自主运行安全性。
识别单元的主要基本组成部分在于，识别单元由电子电路及其与要识别的自动化组件的耦合构成。
针对新系统和老系统的识别单元的优选实施方式是这样实现的，即识别单元可作为事后装入自动化组件的分离的单元或作为与自动化组件连接的不可分离的单元构成。
识别单元的自动激活这样实现，即系统具有以如下方式激活识别单元的装置，使得在向外设通道供能时当达到足够的能量水平时该识别单元自动发送其识别代码。
对特定自动化组件根据预定的准则进行选择性寻址这样实现系统具有用于这样激活识别单元的装置，通过一类可预定组件的选择性响应由与该预定组件类相对应的识别单元发送其识别代码。
以下借助附图所示实施例对本发明进行详述。图中示出图1以原理图示出具有用于识别自动化组件的系统的自动化系统的方框图，图2示出用于识别自动化组件的系统实施例，图3示出用于识别自动化组件的系统的识别单元和读取单元相互作用的原理图，以及图4示出用于识别自动化组件的过程流程。
具体实施例方式
图1示出自动化系统AS的原理图。自动化系统AS由自动化组件AK11..AK52组成，如传感器、执行器及其它导线组件。自动化组件AK11..AK52分别与外设PG1、PG2连接，而外设PG1、PG2又与控制装置4耦合。操作和观察系统5作为用户接口，与控制装置4连接。自动化组件AK11..AK52分别配有识别单元ID11..ID52。在此“自动化组件”的概念可以广泛地理解为传感器、执行器以及包括电缆在内的连接组件和导线组件等。识别单元ID11..ID52分别具有存储器，其中分别存储唯一识别各自动化组件AK11..AK52的识别代码。在此每个自动化组件AK11..AK52由唯一的分配给其自身的识别代码来标识。识别单元ID11..ID52由设置在外部设备PG1、PG2中和/或移动操作设备14中的读取单元LE、LE1、LE2激活。
图1所示自动化系统AS的特点在于，每个连接的自动化组件AK11..AK52(例如传感器、执行器、电缆等)都与一个识别单元ID11..ID52一起实现。识别单元ID11..ID52由电子电路(例如RFID芯片或离散电路)和与要识别的自动化组件AK11..AK52电分离的(感应的、电容的、无线技术的)或电导通的耦合构成。识别单元ID11..ID52的任务在于，在被激活时发送分别存储于其中的识别代码IC(参见图3)。该识别代码能够唯一地识别所属的自动化组件AK。识别单元ID11..ID52可事后装入自动化组件或在组件制造时就与其不可分离地连接。识别单元ID11..ID52可以构成为有源的，但通常也可以构成为无源的。在这种情况下它们没有自身的能源，因此无需维护，仅在需要时通过已有的导线由外设组件PG1、PG2供能。为此自动化系统的外设组件PG1、PG2和/或移动操作和观察系统14带有读取单元LE、LE1、LE2。外设组件PG1、PG2的读取单元LE1、LE2可以通过电分离的(感应的、电容的、无线技术的)或电导通的耦合选择性地连接到外设组件PG1、PG2的各个外设通道。读取单元LE、LE1、LE2的主要任务在于在各外设通道中为识别单元提供所需的能量，并由此激活所连接的组件AK11..AK52的识别单元ID11..ID52，以及查询所连接的组件AK11..AK52的识别代码。
在此，当仅有一个通道被供能时能量传输和数据传输是通道可选地实现的。在此能量传输和数据传输在最大程度上通过现有的传感器/执行器导线而导线连接地实现。只有在耦合附近的局部区域才除了电导通的方法外还采用电分离的(感应的、电容的、无线技术的)的方法，以避免对测量参数和调节参数的影响。由此借助图1所示的自动化系统AS可以唯一地识别迄今不能识别的组件。这对于具有高客户使用率的新系统特性来说是基本的前提条件。所示出的系统和方法是广泛的、适用于所有可连接的组件。对组件的识别不需要附加的导线。自动化系统组件的识别还可根据客户的愿望逐步实施或过后装备。除了唯一识别外，通过通道选择和导线引导的能量和数据传输还可以将组件AK11..AK52自动地分配给外设通道。
图2示出用于识别自动化组件AK11..AK72的识别系统1的实施例。在此仅示出了用于识别系统所需的组成部分。识别系统1主要由可通过开关S11..S72分别与外设通道PK1..PK7连接的读取单元LE组成。读取单元LE例如是外设组件PG的组成部分，如已结合图1描述的。自动化组件AK11..AK72分别连接在外设通道PK1..PK7的接线柱K11..K72上。自动化组件AK11例如是温度传感器，其通过数据导线AK12、组件连接盒AK13和另一条连接导线AK14连接到外设组件PG的外设通道PK1的接线柱K11、K12上。接线柱K13..K14同样可与组件连接盒AK13和与读取单元连接。在此自动化组件AK31是作为传感器的电阻测量组件，其通过数据导线AK32连接到外设组件PG的外设通道PK3上，并可通过读取开关S31、S32与读取单元LE连接。
作为其它例子在图2中例如示出电流测量组件AK41、电压测量组件AK51、构成为继电器的执行器AK61和作为另一个自动化组件的阀门AK71。图2所示识别系统1的自动化组件AK11..AK72分别配有一个识别单元ID。在此应注意，图2所示实施例中自动化组件AK的概念既用于传感器AK11、AK31、AK41、AK51，也用于执行器AK61、AK71和导线组件AK12、AK13、AK14等。
图2所示识别系统1的另一个特点在于，在存储于自动化组件AK11..AK72和识别单元ID11..ID72中的识别代码中分别存储了特定于组件的信息。在这些特定于组件的信息中例如包含按组件类别层次化的信息组织，其中C1为传感器，C2为执行器，C3为热电缆，C4为附件以及C5为电缆。此外，识别单元ID中存储的识别代码还可以包含其它分类，如组件种类(传感器、热偶元件/热电阻，等)、类型、制造商以及必要时其它的信息字段直至电子数据表格形式的结构。在此识别代码信息的编码原则上可任意选择，但为了覆盖广阔的市场也可以面向如电子产品编码的现有标准。可以两种方式激活识别单元ID仅通过供能-在这种情况下识别单元ID在达到足够的供能水平时自动发送其识别代码。通常这要求读取单元的所谓多标记能力(Multitagfaehigkeit)。另一种可能是对自动化组件AK..进行选择性的响应，例如通过询问相应的组件类别(如用于传感器的组件类C1)。在这种情况下识别单元ID仅当其满足相应组件类别的相应查询准则(即属于组件类传感器C1)时才发送其识别代码。由此还可以在没有很高开销的多标记能力的情况下在一个外设通道上识别多个组件或查询组件的详细信息。
识别系统1例如可以在设备接通时或开动时对每个外设组件自动执行对连接的传感器、执行器、导线及附属组件的识别过程。为此分别对每个外设通道主要实施下述过程-将读取单元连接到外设通道上，-向外设通道供能，-激活识别单元，查询识别代码，-结束供能，-将读取单元与外设通道分离。
该过程顺序地对一个外设组件的每个现有外设通道执行。在识别过程结束后，借助识别代码唯一地重建外设通道的外部布线(Aussenbeschaltung)，并用于对所设计的设备配置、自动配置、传感器适配的似然性检验和一致性检验。当读取单元例如集成在移动操作设备中时，则该方法还可以在现场安装和维护时用于对各外设通道的布线识别。
图3示出用于识别自动化组件的系统1的识别单元ID和读取单元LE之间相互作用的原理图。在此，图3中再次简略示出与自动化组件AK通信的外设组件PG。读取单元LE通过通信接口12分配给外设组件PG，而识别单元ID通过另一通信接口8分配给自动化组件AK。识别单元ID具有用于存储自动化组件AK的识别代码IC的存储器9。对于识别系统1的功能，为了避免重复可参考已结合图1和图2描述的实施方式。
图4举例示出用于识别自动化组件的过程流程，如其例如在图1至图3所示的识别系统中的应用。该过程随着在步骤20中接通读取单元开始，下一过程步骤是在步骤21中将读取单元接入外设通道n，在过程步骤22中向外设通道供能。可选地，如结合图2所述，在步骤23还可对预定的识别类和/或其它识别特征进行选择性应答。在随后的过程步骤24激活识别单元，即通过识别单元发送识别代码。在随后的过程步骤25中读取单元接收识别代码，例如通过本身已有的与外设通道或移动操作设备的数据连接进行。在过程步骤26将读取单元与外设通道分离。通过方框27可对在图4中所示的穿过全部现有外设通道的过程可视化。
综上所述，本发明涉及一种用于识别无源自动化组件、尤其是传感器、执行器和导线组件的系统和方法。为此，每个要被识别的组件(传感器、执行器、电缆、补偿盒等)都具有一个其中存储有用于识别该自动化组件的识别代码的识别单元，该识别单元在被激活时发送或读取该识别代码。识别单元优选由电子电路(如RFID芯片或离散电路)和电隔离的(感应的、电容的、无线技术的)或导电的与要识别的组件的耦合构成。识别单元可以事后安装到组件上或在组件制造时就已与其不可分离地连接。
权利要求
1.一种用于识别自动化系统(AS)的自动化组件(AK)、尤其是传感器、执行器和导线组件的系统，具有·分别配属于一个自动化组件(AK)的识别单元(ID)，·存储在该识别单元(ID)中用于识别该自动化组件(AK)的识别代码(IC)，以及·读取单元(LE)，用于从识别单元(ID)中读取识别代码(IC)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述读取单元(LE)设置成与自动化系统(AS)的外设组件(2)和/或操作设备(14)相耦合。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述读取单元(LE)设置用于激活所述识别单元(ID)和/或查询所连接的自动化组件(AK)的识别代码(IC)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述读取单元(LE)设置用于向外设通道(PK)提供所述识别单元(ID)所需的能源。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述识别单元(ID)由电子电路和与要识别的自动化组件(AK)的耦合构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述识别单元(ID)可作为事后装入自动化组件(AK)的分离的单元或作为与自动化组件(AK)连接的不可分离的单元构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，该系统具有用于这样激活所述识别单元(ID)的装置，通过供能使识别单元(ID)在达到足够的供能水平时自动发送其识别代码(IC)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，该系统具有用于这样激活所述识别单元(ID)的装置，通过预定组件类的选择性响应由与该预定组件类相对应的识别单元(ID)发送其识别代码(IC)。
9.一种用于识别自动化系统(AS)的自动化组件(AK)、尤其是传感器、执行器和导线组件的系统的识别单元(ID)，其中该识别单元(ID)设置成对应于各自动化组件(AK)，具有·存储在该识别单元(ID)中用于识别相应自动化组件(AK)的识别代码(IC)，以及·用于向读取单元(LE)发送识别单元(ID)中的识别代码(IC)的发送单元。
10.根据权利要求9所述的识别单元(ID)，其特征在于，所述识别单元(ID)由电子电路和与要识别的自动化组件(AK)的耦合构成。
11.根据权利要求9或10所述的识别单元(ID)，其特征在于，所述识别单元(ID)可作为事后装入自动化组件(AK)的分离的单元或作为与自动化组件(AK)连接的不可分离的单元构成。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的识别单元(ID)，其特征在于，该识别单元(ID)的发送单元这样构成，当达到足够的供能水平时该识别单元(ID)自动发送其识别代码(IC)。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的识别单元(ID)，其特征在于，该识别单元(ID)具有用于这样激活所述发送单元的装置，通过预定组件类的选择性响应由与该预定组件类相对应的识别单元(ID)发送其识别代码(IC)。
14.一种用于识别自动化组件(AK)、尤其是自动化系统(AS)的传感器、执行器和导线组件的系统的读取单元(LE)，其中，该读取单元(LE)设置成与自动化系统(AS)的外设组件(PG)和/或操作设备(14)相耦合，尤其是安装在该外设组件(PG)和/或操作设备(14)中，该读取单元(LE)具有用于接收由自动化组件(AK)的识别单元(ID)发送的识别代码(IC)的装置。
15.根据权利要求14所述的读取单元(LE)，其特征在于，该读取单元(LE)设置用于激活所述识别单元(ID)和/或查询所连接的自动化组件(AK)的识别代码(IC)。
16.根据权利要求14或15所述的读取单元(LE)，其特征在于，该读取单元(LE)设置成向外设通道(PK)提供所述识别单元(ID)所需的能量。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的读取单元(LE)，其特征在于，该读取单元(LE)具有用于这样激活所述识别单元(ID)的装置，通过供能使识别单元(ID)在达到足够的供能水平时自动发送其识别代码(IC)。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的读取单元(LE)，其特征在于，该读取单元(LE)具有用于这样激活所述识别单元(ID)的装置，通过预定组件类的选择性响应由与该预定组件类相对应的识别单元(ID)发送其识别代码(IC)。
19.一种用于识别自动化系统(AS)的自动化组件(AK)、尤其是传感器、执行器和导线组件的方法，具有下述方法步骤·将识别单元(ID)分别分配给自动化组件(AK)，·将用于识别相应自动化组件(AK)的识别代码(IC)存储在该识别单元(ID)的存储器中，以及·程序控制地和/或用户控制地从识别单元(ID)中读取识别代码(IC)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述读取单元(LE)与自动化系统(AS)的外设组件(PG)和/或操作设备(14)相耦合，或者安装在该外设组件(PG)和/或操作设备(14)中。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述读取单元(LE)激活识别单元(ID)和/或读取所连接的自动化组件(AK)的识别代码(IC)。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其特征在于，所述读取单元(LE)向外设通道(PK)提供所述识别单元(ID)所需的能源。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，其特征在于，所述识别单元(ID)由电子电路和与要识别的自动化组件(AK)的耦合构成。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的方法，其特征在于，所述识别单元(ID)可作为事后装入自动化组件(AK)的分离的单元或作为与自动化组件(AK)连接的不可分离的单元构成。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的方法，其特征在于，这样激活所述识别单元(ID)，通过供能使识别单元(ID)在达到足够的供能水平时自动发送其识别代码(IC)。
26.根据权利要求19至25中任一项所述的方法，其特征在于，这样激活所述识别单元(ID)，通过预定组件类的选择性响应由与该预定组件类相对应的识别单元(ID)发送其识别代码(IC)。
27.根据权利要求19至26中任一项所述的方法，其特征在于，在接通自动化系统时所述外设组件(PG)自动执行对连接的自动化组件(AK)的识别过程，其中，分别对各外设通道(PK)执行下述过程·将所述读取单元(LE)连接到外设通道(PKn)上，·向外设通道(PKn)供能，·激活识别单元(ID)，查询识别代码(IC)，·结束供能，以及·将该读取单元(LE)与外设通道(PKn)分离。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述过程顺序地对一个外设组件(PG)的N个外设通道(PK)中的每一个执行。
全文摘要
本发明涉及一种用于识别无源自动化组件(AK)、尤其是传感器、执行器和导线组件的系统和方法。为此对每个要识别的组件(传感器、执行器、电缆、补偿盒等)都配备一个其中存储用于识别该自动化组件(AK)的识别代码(IC)的识别单元(ID)，并且该识别单元(ID)在被激活时输出该识别代码(IC)。识别单元(ID)优选由电子电路(如RFID芯片或离散电路)和电隔离的(感应的、电容的、无线技术的)或导电的与要识别的组件的耦合构成。识别单元(ID)可以事后安装到组件上或在组件制造时就已与其不可分离地连接。
文档编号G05B19/12GK1829947SQ200480022081
公开日2006年9月6日 申请日期2004年7月9日 优先权日2003年8月1日
发明者哈拉尔德·冈瑟, 迪特尔·芒兹 申请人:西门子公司