用于读取现场设备的设备参数的方法以及其相应的现场设备与流程

1.本发明涉及一种用于读取现场设备的设备参数的方法以及一种相应的现场设备。


背景技术：

2.当更换现场设备时，针对新设备有利地采用存储在现场设备中的数据以进行配置。为此，de102011089346a1描述了一种用于过程自动化技术操作现场设备的方法，即使现场设备的电源出现故障(例如现场总线连接故障)，也能够提供现场设备的基本功能。
3.相反，在现场设备完全故障的情况下，随后查找导致现场设备故障的错误可能是耗时的。这可能是环境影响(振动、火灾、压力等)或操作错误(更新中断)的原因造成。
4.基于微控制器的电子电路，例如用于现场设备(如带有通信接口和输入端/输出端或传感器单元或基础设施部件(如开关)的现场总线站)暴露于许多破坏性的环境条件和/或可能由于错误操作而被损毁。这些电子电路通过适当的措施受到保护以免受此类环境和使用条件的影响。这包括机械和结构解决方案，例如围绕这些电路的壳体、密封件、浇铸件(verguss)、油漆和塑料封装，并保护它们免受机械影响(冲击、振动)并防止水或其他有害材料的侵入。例如，还使用了可以防止破坏性的电压峰值、过载、过热、错误使用或在特定的界限内使用的技术解决方案。此外可能出现的所有负荷都会在短期或长期内损坏电子电路或其构件。这些通常根据操作说明和标准信息告知设备的用户，以确保这些电子电路不会在所提及的负荷界限之外使用，或者其他的错误使用会导致损坏。例如，错误使用可能是环境温度过高、在水下运行、电流或电压负荷过高或振动负载。例如，另一个故障来源是在当前正在进行软件更新的设备处于临界运行状态期间的能源供应中断。
5.尽管采取了所有保护措施、提示和操作限制，但电子电路和设备仍会被破坏。在这些电路或设备损坏之后，则在有疑问的情况下它们将不再准备运行。


技术实现要素：

6.因此，本发明的任务在于提供一种现场设备，该现场设备在完全故障的情况下更容易进行故障排除，或者根据本发明提供一种用于读取现场设备的设备参数或运行数据或运行状态的方法，该方法可以在现场设备完全故障的情况下来实施。
7.根据本发明，该任务通过具有独立产品权利要求特征的现场设备和具有方法权利要求特征的方法来实现。在从属权利要求中给出了有利的设计方案。
8.据此，该任务通过具有基于微控制器的电子电路的现场设备来实现，该现场设备包括与微控制器连接的存储器组件，该存储器组件被设置为在现场设备的运行期间存储数据，其中设置有无线接口，经由该无线接口可以从存储器组件中读取数据。
9.现场设备优选地是具有通信接口和输入端/输出端或传感器单元或基础设施部件(例如开关)的现场总线站。
10.微控制器(也称为μcontroller、μc、mcu)主要是包含处理器和外设功能的半导体芯片。在许多情况下，工作存储器和程序存储器部分或完全在同一芯片上。微控制器是一种
单芯片计算机系统。术语“系统级芯片”或soc也用于某些微控制器。优选地，在微控制器上也存在复杂的外设功能，像比如can(控制器局域网)、lin(本地互连网络)、usb(通用串行总线)、i2c(内部集成电路)、spi(串行外设接口)、串行或以太网接口、pwm输出端、lcd控制器和驱动器以及模数转换器。微控制器还优选地具有可编程的数字和/或模拟或混合功能块。
11.存储器组件优选地是单独的存储器组件，该存储器组件与微控制器分开地设计并且仅与微控制器连接。也可以将存储器组件与微控制器一起构造并且存储器组件与微控制器位于同一芯片上。存储器组件也可以集成在无线接口的标签中，尤其是集成在rfid/nfc标签中。存储器组件可以具有第一接口和第二接口，通过该第一接口的存储器组件可以连接到微控制器上，该第二接口是无线的并且该存储器组件经由第二接口可以被读取并且优选地可以被写入。
12.存储器组件被设置为在现场设备的运行期间存储数据或信息。这些数据或信息可以包含有价值的应用信息(设备配置、规格、使用信息等)，然而也可以包含其他运行信息，例如运行期间所获取的过电压次数、测量的环境值(例如温度、湿度、运行时间或上次的状态信息(例如“处于操作软件的更新功能中”、“探测到电压峰值”、“环境温度太高”等))。为此，存储器组件优选地与微控制器导电连接，特别优选地通过无线接口连接。
13.可以通过其从存储器组件读取数据的无线接口优选构造为单独的构件并且与存储器连接。这使得即使微控制器无法再响应(ansprechbar)，也可以读取存储器组件中的数据。特别优选地，无线接口与存储器集成地构造，通过该无线接口可以从存储器组件中读取数据。
14.通过用与微控制器连接的存储器组件来补充现场设备中的这种基于微控制器的电子电路，该存储器组件优选地也可作为无源nfc标签响应，现场设备已经(完全)故障的情况下，在运行中已经存储在存储器组件上的数据可以独立于其余部件的状态被读取，并通过分析来获取，可以“事后”读取已经存储在该存储器组件上的信息。因此可以通过辅助电路(或设备)获得信息，例如通过从外部引入的rfid阅读器来获得信息。
15.存储器组件通常也可以从损坏的电路中分离出来，并在功能正常的电子电路或系统中使用或响应。这使得有价值的信息再次可用。然而，这比通过无线接口读取数据更复杂，特别是如果组件例如被浇铸或涂漆，或者以其他方式在技术上不容易访问，因此无法在不破坏的情况下移除
–
必要时只能通过热处理或化学释放。因此，尽管电子电路和设备无法再投入运行，但它们仍可以“事后”进行分析。与此相关的发现可以作为错误处理的证据，避免保修或损坏索赔，或者提供有关设备状况的有价值的信息，以简化设备类型的故障排除。
16.在有利的现场设备中，存储器组件被设置为可作为无源rfid标签响应。因此，将与微控制器连接的存储器组件(也可以称为无源rfid标签)添加到这种基于微控制器的电子电路中。也可以使用hf rfid标签或nfc标签。优选地，使用多个标签的组合来增加冗余。在此，它可以是多个结构相同的标签，或者也可以是几个不同结构类型的标签，即rfid标签、hf-rfid标签或nfc标签的组合或不同存储容量的标签组合。由此也使得可以在各个标签的不同存储器中存储不同的内容，并且由此通过不同的标签及其无线接口再次调用这些内容。
17.通过该rfid标签，在设备损坏之前也可以通过无线接口读取信息，并且也优选可以通过无线接口将信息写入标签的存储器组件上。例如维护或检查数据可以存储在存储器
组件上或者旧的数据也可以被删除。
18.优选地，使用与无线接口附加地具有至微控制器接口的标签。因此，带有存储器组件的rfid标签是用于录入数据的数据载体。
19.此外优选地设置有现场设备，其中存储器组件具有应答器，优选为根据nfc标准和/或rfid标准的应答器。
20.近场通信(德语为：nahfeldkommunikation；简称nfc)是基于rfid技术的国际传输标准，其用于在几厘米的短距离上借助松散耦合的线圈和最大为424千比特/秒的数据传输速率通过电磁感应非接触地交换数据。
21.rfid(英语为radio-frequency identification(无线射频识别)、“借助电磁波进行的识别”)是一种用于利用无线电波自动地且无触碰地识别和定位物体和生物的发射器-接收器系统的技术。
22.rfid系统通常由应答器(口语中也称为无线电标签)以及用于读取识别代码的读取设备组成，该应答器位于对象上或中，在此优选位于包含识别代码的存储器组件上或中。存在这样的可行方案，即rfid应答器通过使用特殊的印刷方法，由聚合物制造的稳定的电路组成。
23.耦合优选通过由读取设备在短有效距离内或通过高频无线电波产生的交变磁场进行。因此优选不仅传输数据，而且向应答器供应能量。
24.读取设备优选包含控制实际读取过程的软件(微程序)，并且特别优选地也包含具有到其它edv系统和数据库接口的rfid中间程序。
25.此外优选地设置现场设备，其中存储器组件和/或微控制器在技术上不可访问地被安装。由此可以保护组件免受环境影响和损坏。
26.进一步优选地设置现场设备，其中数据包括设备的站参数或其它运行参数。
27.在此，站参数优选包括必要的配置数据、例如设备参数，但也包括生产数据。
28.运行参数优选地包括微控制器检测到的并且除了在运行时间的站参数之外，还包括加载到存储器中的所有内容(例如(运行)电压值、重置原因、启动加载模式或其他显著的存储内容)。也可以采集关于温度、振动、辐射、运行时间故障代码、状态、通信参数等数据。状态可以包括正在进行的过程数据交换、配置模式、运转阶段、网络中的数据速率。在运行电压的情况下，尤其可以检测蓄电池或电池的充电状态。
29.该任务也通过根据本发明的一种用于读取现场设备的设备参数的方法来解决，其中，在现场设备的运行期间，数据被存储在存储器组件中，同时现场设备出现故障，在该故障下现场设备不能通过有线连接的路径进行通信，并且现场设备的微控制器或处理单元不再响应，并且现场设备不连接在电源上，该方法此外包括以下步骤：
[0030]-经由所述无线接口从所述存储器组件读取数据。
[0031]
此外优选地，设置一种方法，该方法还包括以下步骤：
[0032]-借助rfid或nfc从存储器组件中经由所述无线接口读取数据。
[0033]
此外优选地，设置一种方法，该方法还包括以下步骤：
[0034]-在移动终端设备上显示读取的数据。作为移动终端设备，可以使用便携式计算机、智能电话或读取设备。
[0035]
此外优选地，设置一种方法，该方法还包括以下步骤：
[0036]
根据预先给定的分析关联来对所读取的数据进行解释。
[0037]
优选地，这种分析关联在数据库中结构化。数据库优选能够与位置无关地调用，尤其是通过因特网或通过网络访问来调用。优选地，数据库设置成集中地补充有与产品相关的故障代码或状态代码。数据库优选如此设置，使得通过产品的识别特征(产品名称、id、批次代码)能够以文本的形式输出相应的故障代码或状态代码(对于人员而言是可读取和理解的)。
附图说明
[0038]
现在将参照附图中所示的实施例，更详细地解释本发明的其他细节和优点。其中示出：
[0039]
图1示出了具有基于微控制器电路的现场设备示意图。
具体实施方式
[0040]
图1示出了具有基于微控制器电路的现场设备1示意图，其包括微控制器mc2和与其连接的存储器组件sp3。此外，设置有无线接口int4。
[0041]
在运行中，通过微控制器mc2将数据写入到存储器组件sp3上。
[0042]
通过无线接口int4将数据传输到移动终端设备5上。
[0043]
优选地，存储器组件sp3和无线接口是rfid标签。该rfid标签与微控制器mc2连接，并被设置用于存储由微控制器mc2提供的数据。在此，这些数据可以是如下状态的数据，例如更新被加载和刚好安装的数据，或者如温度、振动或湿度的环境参数。
[0044]
如果现场设备1现在故障并且微控制器mc2不再可响应，则可以利用移动终端设备5、例如笔记本电脑或智能手机通过无线接口int4来读取存储器组件sp3的数据，即rfid标签的内容。然后，在那里获得的数据可以在移动终端设备5上显示，并且通过对所读取数据的解释，根据预先给定的分析关联予以可视化。因此，分析数据可以在显示器上向移动终端设备5的操作者显示已安装了的更新同时出现振动增加，并且在此不久后运行电压下降。
[0045]
利用根据本发明的现场设备和用于从该现场设备读取参数的方法实现了一种可行方案，即使在损坏之后也确定哪些情况导致设备故障，其方式是，这些数据“事后”可通过无线接口被读取，而不需要耗费地分析和机械地去除例如被浇铸的部分。由此，更换设备也可以参数化并且及时承担损坏的设备的任务。
[0046]
附图标记列表
[0047]
1 现场设备
[0048]
2 微控制器mc2
[0049]
3 存储器组件sp3
[0050]
4 无线接口int4
[0051]
5 移动终端设备