专利名称：具有多个现场总线地址的测量变送器及从测量变送器取回测量值的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有用于经由现场总线传输测量值的接口的测量变送器，其中根据现场总线协议进行经由现场总线的通信，其中由测量变送器提供的测量值的数量超出了借助于现场总线协议的基本命令可取回的测量值的数量。而且，本发明涉及一种用于取回测量值的方法，其中测量值由测量变送器提供，测量变送器连接到现场总线并具有多个现场总线地址，其中根据现场总线协议进行经由现场总线的通信，并且其中由测量变送器提供的测量值的数量超出了借助于现场总线协议的基本命令可取回的测量值的数量。
背景技术：
在过程自动化技术工厂中，通常应用现场设备，该现场设备通过应用开环控制和/或闭环控制来控制在工厂中运行的过程。这种现场设备例如由测量变送器构成，至少一个测量变换器连接到该测量变送器，该测量变换器用于记录化学和/或物理测量变量。另外，这些现场设备，更准确地说测量变送器，目前通常经由现场总线相互连接。这样，测量变送器可以相互交换信息和/或与控制过程的控制单元交换信息。因此，该信息可以包括，例如，关于测量值的数据。现有技术已知的用于经由现场总线进行数据传输的是各种所谓的现场总线协议。在HART协议的情形中，例如，存在不同的命令组。通用命令，也称为基本命令，例如，允许识别连接到现场总线的HART设备。因而，例如，制造商、测量点识别、序列号等可以被读出。而且，同样借助于这些基本命令，可以从测量变送器数字地读出多达四个测量值，包括其测量的物理单位。所有HART从设备都支持基本命令。常规命令(普通应用命令)则依次用于HART设备的基本调节。这样，例如，非常简单的现场设备可以得到控制并维护。相比之下，为了启动更复杂的现场设备，必须使用设备专用命令。这些设备专用命令由设备的制造商指定，并且，因此也被称为制造商专用命令。连接到现场总线的主设备必须了解这些命令并且因此被相应地编程。在这种情形中，必须注意给定的命令被唯一地定义并且不触发不同的功能，例如，在连接到现场总线的不同设备的情形中，尤其是测量变送器的情形中。对于Profibus协议也保持某些相同之处,在该情形中，同样，存在使得能够对连接到现场总线的设备，尤其是测量变送器进行识别等的基本命令。利用Profibus，根据应用的应用配置，存在比如，例如参数和/或测量值查询可利用的不同功能。在这种情形中，例如，在PROFIdrive配置中，存在按标准指定的约30个参数查询，同时其余的测量值或参数(在复杂设备的情形中，可能存在超过1000个)利用制造商专用命令来取回。从专利公开DE102007039529A1形式的现有技术已知一种用于维护具有至少两个测量通道的现场设备的方法。现场设备在此包括具有不同现场总线地址的多个通信控制器。这样，现场设备以多个逻辑上独立的现场设备的方式呈现在现场总线上并且每一个逻辑上独立的现场设备可以借助于单独的设备说明来维护。如果现在通信控制器之一确定包含在现场总线电报中的地址与其自身的现场总线地址一致，则该通信控制器经由现场总线以答复电报的形式发送期望的数据。而且，在DE102007039529A1中建议的设备的情形中，进一步存在以下问题，即在现场设备提供例如比借助于(单个)基本命令可取回的测量值多的测量值的情况下，这些测量值可以仅经由常规命令(普通应用命令)或制造商专用命令(设备专用命令)来下载。为了该特定的目的，这些命令随后必须被引入和定义。然而，这样可能发生的是，连接到现场总线的设备变得不再与所有HART主设备兼容。因此，例如，可能提出了为了调用不同的功能在不同的工厂中使用相同的制造商专用命令的情形。
发明内容
本发明的目的是使得能够借助于与给定现场总线协议兼容的所有现场设备可利用的命令来取回由测量 变送器提供的所有测量值。该目的由根据本发明的测量变送器和方法实现。关于测量变送器，该目的通过包括以下内容的特征来实现，S卩，测量变送器具有多个现场总线地址，并且提供了逻辑单元，该逻辑单元用于在测量变送器的多个现场总线地址中分布测量值使得借助于基本命令经由测量变送器的多个现场总线地址可取回测量值。
测量变送器的接口可以是通信接口，尤其是仅具有一个通信控制器的接口。通信控制器用于(预)处理或调节来自于现场总线并经由(通信)接口接收的数据。该接口例如可以是有线接口，其用于通信，即，用于经由现场总线例如以电报的形式发送和/或接收数据。现场总线优选地是有线现场总线。例如，协议可以是HART协议或Profibus协议。然而，还可以使用其它协议，尤其是现场总线协议。这些协议具有与协议兼容的所有设备使用的所谓的基本命令。这样，能够确保现场设备或测量变送器可利用的所有测量值都能够被下载。尤其是，当测量变送器提供比借助于(单个)基本命令能够查询的测量值多的测量值时，可以假设测量值如此分布在多个现场总线地址中使得在每一种情形中，借助于来自于测量变送器的现场总线地址之一的基本命令可取回测量值的至少一部分。在这种情形中，例如，总是可以使用相同的基本命令。因此，由测量变送器准备好的不同测量值经由测量变送器的不同现场总线地址可取回。这在由测量变送器准备好的测量值的数量超出借助于单个基本命令可取回的测量值的数量时是尤其有利的。例如，当多个测量变换器连接到一个测量变送器时和/或当测量变换器除第一测量变量之外还提供其它测量变量，比如，例如，操作电子器件的温度或源自第一测量变量的测量值时，就是这种情况。因此，例如，体积流量、总流量等及其它测量值可以由测量流速来确定并从测量变送器可取回。例如，一方面，可能出现这种情况，即多个测量变换器连接到测量变送器且测量变送器随后将这些不同测量变换器的测量信号处理成测量值并使它们如所描述的可利用。此外，由测量变换器的测量信号(单个)或由从测量信号得到的变量，还可以确定多个测量值且测量变送器可利用这些测量值。在这种情形中，在测量变送器上设置单个(通信)接口和单个通信控制器是足够的。在测量变送器的实施方式中，在不使用制造商专用命令(设备专用命令)或常规命令(普通应用命令)的情况下从测量变送器可取回测量值。因此，可以完全避免使用制造商专用命令或常规命令，并且由测量变送器准备好的测量值能够仅通过应用基本命令，尤其是单个基本命令来下载。因而，代替用于从测量变送器取回不同测量值的不同命令，可以利用不同的现场总线地址。在测量变送器的另外的实施方式中，基本命令因此是与应用的现场总线协议兼容的所有设备所使用的命令。该实施方式的优点是不需要用于常规命令和制造商专用命令的现场设备的相应编程。在测量变送器的另外的实施方式中，由测量变送器提供的测量值的取回借助于电报经由现场总线进行，该电报被编址到测量变送器的不同现场总线地址并包括相同的基本命令。因此，包含不同的现场总线地址且又包含相同的命令(即，相同的基本命令)的电报可以经由现场总线发送，尤其是从所谓的主设备发送，以便取回由测量变送器准备好的测量值。如果连接到现场总线的推荐的测量变送器确定这些现场总线地址之一与其现场总线地址之一一致，则其经由现场总线以答复电报的形式发送与现场总线地址相关的相应测量值。在该答复电报中用作发信地址的可以是现场总线地址，例如，其包含在查询电报中并且测量值从该现场总线地址由测量变送器下载。在测量变送器的另外的实施方式中，基本测量值借助于基本命令从相关现场总线地址可取回。通过基本命令，例如，通常在HART协议中的所谓的基本测量值，即，第一变量、第二变量、第三变量和第四变量是可取回的。通过为测量变送器提供多个现场总线地址，由测量变送器可利用的测量值可以借助于作为与现场总线地址相关的基本测量值的基本命令来调用并经由现场总线传输。在测量变送器的另外的实施方式中，而且，逻辑单元用于将由测量变送器提供的测量值与利用基本命令经由测量变送器的不同现场总线地址可取回的基本测量值相关联。尤其是，为此可以使用测量变送器的逻辑单元。关于该方法，该目的通过包括以下内容的特征来实现，即测量值分布在测量变送器的多个现场总线地址中并且测量值借助于基本命令经由不同的现场总线地址从测量变送器取回。这样，如关于推荐的测量变送器已经解释的，借助于基本命令，能够从测量变送器下载的测量值比通过现有技术已知的方法下载的测量值要多。由测量变送器可利用的测量值为此目的可以借助于不同的现场总线地址从测量变送器取回。在这种情形中，可能相应地需要对从测量变送器请求测量值的发起方而且也对测量变送器自身进行编程。在方法的实施方式中，为了取回测量变送器的测量值，不使用制造商专用的或常规的(所谓的普通应用的)命令。在方法的另外的实施方式中，由测量变送器提供的测量值借助于电报经由现场总线取回，该电报被编址到测量变送器的不同现场总线地址并包括基本命令，尤其是，相同的基本命令。在方法的另外的实施方式中，由测量变送器提供的测量值与利用基本命令经由测量变送器的不同现场总线地址可取回的基本测量值相关联。而且，该目的可通过具有程序代码装置的计算机程序产品来实现，该程序代码装置可装载到计算单元的存储器内并且当执行时执行前述实施方式之一的方法。
现将基于附图更详细地解释本发明，附图中的图显示如下:图1是现有技术的现场设备布置的示意图，图2是利用连接到两导体电流回路的测量变送器的本发明的实施方式的示意图。
具体实施例方式图1显示了在HART多点模式下操作的测量变送器ML...Mn的示意图。每个测量变送器ΜΡ..Μη具有其自己的现场总线地址#1...#η，每个测量变送器通过现场总线地址排他地可寻址，即通过现场总线是可访问的。在这种情形中，现场总线基本上由两导体电流回路2L构成。该两导体电流回路2L由测量变送器电源设备MUS供应所需的电能，测量变送器ΜΡ..Μη连接到该两导体电流回路2L。根据HART规范，第7版，多达15个传感器能够并行地连接在这种两导体电流回路2L上并且其测量值经由HART协议数字地进行转发。因此，评估多个传感器的信号是可能的。因为对于HART多点模式来说多个测量变送器是必须的且每一个测量变送器能够根据HART协议标准而发送四个测量值的最大值，所以可发送的测量值的数量受到限制。如果多于四个测量值需要从测量变送器ΜΡ..Μη之一可发送，那么必须引入专用命令，即上述的制造商专用命令。然而，这样在给定情形中，测量变送器ΜΡ..Μη不再与所有的HART主设备兼容。另外，测量变送器电源MUS限制测量变换器的最大数量，因为每个测量变换器也需要能量，以便能够执行和/或处理测量。图2示意性地显示了本发明的测量变送器M的实施方式。在该情形中，测量变送器M具有多个现场总线地址，S卩，在此情形中，现场总线地址#1…#η。经由这些现场总线地址#1...#η，测量变送器M也是由连接到现场总线的其它设备(未显示)可访问的。在根据图2的实施方式的示例中，现场总线也由两导体电流回路2L构成，其除数据传输之外还用于为测量变送器M供应能量 。连接到现场总线2L的其它设备可以，例如，同样为测量变送器或者，然而也可以是控制单元。测量变送器M可以是所谓的从设备，而控制单元(未显示)可以是所谓的主设备。主设备可以，例如，将电报形式的查询经由现场总线发送到从设备。从设备随后用答复电报回答该查询。为了寻址，现场总线参与者可以具有现场总线地址，例如，根据图1所示实施方式的示例，使得电报可以借助于这些地址在现场总线参与者之间交换。如果被编址到测量变送器M的地址#1…#η中的一个的电报经由现场总线发送并由测量变送器M接收且电报借助于基本命令而补充地包括测量值查询，则测量变送器M经由现场总线以答复电报的形式往回发送与该现场总线地址相关的测量值。通过对单个测量变送器M使用多个现场总线地址#1…#η，则不必考虑常规命令或设备专用命令的定义或应用。在这种情形中，测量变送器M经由接口(未显示)连接到现场总线，在图2中，现场总线由两导体电流回路2L构成。在这种情形中，接口用于通过现场总线进行通信。因而，代替图1的多个测量变送器ΜΡ..Μη，对应于本发明的实施方式，现在可以使用单个测量变送器Μ，比如，图2中给出的，其具有多个现场总线地址#1…#η。例如，该测量变送器M也具有可连接测量变换器的多个测量输入，并且能够经由使用例如HART协议的现场总线来传输由相应的测量信号获得的测量值。因此，该测量变送器M可模仿多个测量变送器。在这种情形中，由测量变送器M可传输的测量值的最大数量仅取决于地址的可能数量和经由使用的现场总线协议的(单个)电报可传输的测量值的数量。在现场总线上，例如，测量变送器M显现为由多个测量变送器Ml…Mn构成的多点网络。这样，测量变送器M与所有多点有能力的主设备兼容。如已经提到的，例如，可连接到HART现场总线，即使用HART现场总线协议的现场总线的测量变换器的数量受可利用的能量限制，然而，其中，例如，诸如温度、压力和/或流量的测量变量也可以被动地测量并且随之以节省能量的方式测量。如果测量变送器M例如连接到4-20mA两导体电流回路2L，则测量变送器M可由电流回路提供高达20mA以进行测量。本发明关于所谓的多点温度测量是尤其有利的。在这种情形中，温度曲线可以经由在该过程中分布的测量变换器记录，即，经由温度传感器记录。这些测量变换器此刻能够经由推荐的测量变送器M连接到现有的现场总线。例如，测量变送器M可以具有传输由连接的测量变换器记录的测量值的多个现场总线地址#1…#n。尤其是，测量变送器M可以具有多个模拟和/或数字输入，不同的测量变换器经由多个模拟和/或数字输入可连接。而且，测量变送器M可以测量多个不同的物理和/或化学测量变量。此外，测量变送器M可以具有现场显示器单元，测量值和/或由其推导出的平均最小值和/或最大值在该现场显示器单元上显示。而且，测量变送器M可以具有用于处理来自于不同的可连接的测量变换器的测量信号输入的微控制器。而且，还可以在测量变送器中设置用于存储记录的测量值或其它过程相关数据的存储器单元。参考标记列表:MUS测量变送器电源2L两导体电流回路M 测量变送器Ml第一测量变送器M2第二测量变送器M3第三测量变送器M4第四测量变送器Mn第η测量变送器#1第一现场总线地址#2第二现场总线地址#3第三现场总线地址#4第四现场总线地址 #η第η现场总线地址
权利要求
1.一种具有用于经由现场总线(2L)传输测量值的接口的测量变送器(M)， 其中根据现场总线协议进行经由所述现场总线(2L)的通信， 其中由所述测量变送器(M)提供的测量值的数量超出了借助于所述现场总线协议的基本命令可取回的测量值的数量， 其特征在于， 所述测量变送器(M)具有多个现场总线地址(#1...#η)，并且 设置有逻辑单元，所述逻辑单元用于在所述测量变送器(M)的所述多个现场总线地址(#l-#n)中分布所述测量值，使得借助于所述基本命令经由所述测量变送器(M)的所述多个现场总线地址(#1...#η)可取回所述测量值。
2.根据权利要求1所述的测量变送器(Μ)，其特征在于， 在不使用制造商专用命令或常规命令的情况下从所述测量变送器(M)可取回所述测量值。
3.根据权利要求1或2所述的测量变送器(Μ)，其特征在于， 所述基本命令是与应用的所述现场总线协议兼容的所有设备使用的命令。
4.根据前一权利要求所述的测量变送器(Μ)，其特征在于， 由所述测量变送器(M)提供的测量值的取回经由所述现场总线(2L)借助于电报进行，所述电报被编址到所述测量变送器(M)的不同现场总线地址(#1...#η)并包括相同的基本命令。
5.根据前一权利要求所述的测量变送器(Μ)，其特征在于， 借助于所述基本命令从相关的现场总线地址(#1...#η)可取回基本测量值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量变送器(Μ)，其特征在于， 所述逻辑单元还用于将由所述测量变送器(M)提供的测量值与利用所述基本命令经由所述测量变送器(M)的不同现场总线地址(#1...#η)可取回的所述基本测量值相关联。
7.一种用于取回测量值的方法，其中所述测量值由测量变送器(M)提供，所述测量变送器(M)连接到现场总线(2L)并具有多个现场总线地址(#1...#η)， 其中根据现场总线协议进行经由所述现场总线(2L)的通信，并且 其中由所述测量变送器(M)提供的测量值的数量超出了借助于所述现场总线协议的基本命令可取回的测量值的数量， 其特征在于， 将所述测量值分布在所述测量变送器(M)的多个现场总线地址(#1...#η)中，并且 借助于所述基本命令经由不同的现场总线地址(#1...#η)从所述测量变送器(M)取回所述测量值。
8.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于， 不使用制造商专用命令或常规命令来取回所述测量变送器(M)的测量值。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，其特征在于， 经由所述现场总线(2L)借助于电报取回由所述测量变送器(M)提供的测量值，所述电报被编址到所述测量变送器(M)的不同现场总线地址(#1...#η)并包括相同的基本命令。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于， 由所述测量变送器(M)提供的测量值与利用所述基本命令经由所述测量变送器(M)的不同现场总线地址(#1...#η)可取回的基本测量值相关联。
全文摘要
本发明涉及一种具有用于经由现场总线(2L)传输测量值的接口的测量变送器(M)，其中根据现场总线协议进行经由现场总线(2L)的通信，其中由测量变送器(M)提供的测量值的数量超出了借助于现场总线协议的基本命令可取回的测量值的数量，其中测量变送器(M)具有多个现场总线地址(#1…#n)，并且其中设置有逻辑单元，所述逻辑单元用于在测量变送器(M)的多个现场总线地址(#1…#n)中分布测量值使得借助于基本命令经由测量变送器(M)的多个现场总线地址(#1…#n)可取回测量值。
文档编号G05B19/042GK103221890SQ201180047703
公开日2013年7月24日 申请日期2011年8月25日 优先权日2010年10月1日
发明者迈克尔·康拉德, 斯特凡·康拉德, 迈克尔·科恩 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔韦泽两合公司