自动化技术装置

技术领域

本发明涉及一种自动化技术装置，在该装置中多个空间上分散开 的功能单元借助一个共同的传输协议彼此进行通信。与其自动化技术 功能相对应，这些功能单元表现为现场设备或操作设备。

背景技术

长久以来，在测量技术、控制技术和调控技术中通常是通过双线 导线为现场设备馈电，并将测量值从这个现场设备传输到一个显示设 备和/或传输到一个调控技术设备，或者将调节值从一个调控技术设备 传输到所述现场设备。其中每个测量值或调节值以一个叠加在馈电直 流电流之上的、成比例的直流电流发生改变，其中代表所述测量值或 调节值的所述直流电流可能是馈电直流电流的多倍。因此现场设备的 馈电电流需求通常被调节到大约4mA，测量值或调节值的动态范围在 电流上表示为0至16mA之间，这样可采用已知的4...20mA电流回路。

此外，较新型的现场设备表现出通用的、广泛适用于各种处理过 程的特性。为此，平行于单向直流电流传输路径设置了一条可双向工 作的交流电流传输路径，通过它在进入现场设备的方向上传输参量数 据，并在从现场设备出来的方向上传输测量值和状态数据。所述参量 数据和测量值及状态数据被调制、最好是频率调制到一个交流电压上。

在过程控制技术中，在作为测量、调节和显示组件的所谓场范围 现场设备中，通常相应地设置和结合预定的现场安全条件。这些现场 设备具有彼此实现数据传输的模拟和数字接口。其中数据传输通过设 置在维护区域内的电源的馈电线来完成。为了对这些现场设备进行远 程控制和远程诊断，还在所谓的维护区域内设置了操作设备，对其安 全性保证的要求往往比较低。

在维护区域内的操作设备与现场设备之间的数据传输借助FSK 调制(频移键控)通过叠加已知的20mA电流回路来实现。其中对应 于二进制状态“0”和“1”地两个频率以帧的方式模拟传输。

对于FSK信号的帧格式和调制的方式在1990年6月20日出版 的“HART Physical Layer Specification Revision 7.1-Final” (Rosemount Document No.D8900097；Revision B)中做了描述。

为了实现符合HART协议的FSK接口，专门为此目的而发布的 ASIC，例如SMAR公司的HT2012，是市场上常见的。这些专用电路 的缺点是其固定的功能范围不能改动，从而缺乏与变化的需求相适应 的灵活性。

当前已知的自动化技术装置通常配备有一个处理单元，即所谓的 微控制器，它根据自动化技术任务使用相关的功能单元来进行特定的 数据处理。

人们力求能够在控制自动化技术装置的处理单元时反映符合 HART协议的FSK接口的功能，其中不会影响到相关功能单元的自动 化技术任务。

发明内容

因此，本发明的目的在于给出一种借助本身已知的微控制器将数 据比特流转换成FSK信号的装置。

根据本发明，该任务通过权利要求1的特征来解决。本发明的具 有优点的实施例在从属权利要求中给出。

本发明从一个处理单元出发，为该处理单元分配了至少一个用于 保存指令和数据的存储单元。在这个处理单元上连接有一个数/模转换 器，在该数/模转换器后面接有一个滤波器。在所述存储单元中保存有 第一个和第二个表格。所述第一个表格具有第一频率的等间距采样值。 所述第二个表格具有与第一频率不同的第二频率的等间距采样值。

这样来选择时间栅：使得输出从较低信号频率的60°相位角的多 倍开始。由此实现在两个信号频率间的连续切换。

附图说明

下面借助一个实施例详细说明本发明。为此所需的附图示出了：

图1 一个自动化技术装置的原理图

图2 用于将数据比特流转换成FSK信号的示意图

附图标记列表

100，100’自动化技术装置

110 控制器

114 开关

120 节拍发生器

121 节拍

130 数据宿

140 数据源

141 发送数据

150 存储器

151，152 表格

160 数/模转换器

170 滤波器

200 通信线

201 FSK信号

具体实施方式

图1中在框内原理性地示出了一个自动化技术装置100，它是为 理解本发明所必需的。该自动化技术装置100通过一根通信线200与 一个基本上为同样类型的自动化技术装置100’相连接。所述通信线 200是双向工作的。由自动化技术装置100发送的信息被自动化技术 装置100’接收，反之亦然。另外，这里只参照详细绘出的自动化技术 装置100。

自动化技术装置100的核心部件是一个控制器110，这个控制器 至少与一个存储器150和一个节拍发生单元相连接，另外为了简单起 见，所述节拍发生单元表示为节拍发生器120。但通常节拍发生器120 的部件已经在控制器110内实现。

控制器110具有用于连接数据宿130和数据源140的连接端。

作为数据源140，可以设置一个传感器，用于将一种物理量转换 成可配置和/或可参数化的电量。其中所述的配置和/或参数化就是数 据宿130。

在一种作为替代的实施方式中，数据宿130可以是一个用于将电 量转换成一种可对其特性进行诊断的物理量的执行器。为此所设置的 诊断装置就是数据源140。

在另外一种实施方式中，自动化技术装置100是一个上级装置的 组成部件，这个上级装置被设计为用于与其他自动化技术装置100’进 行双向通信。在这个实施方式中，所述上级装置既是数据源140又是 数据宿130。

在另外一种实施方式中，自动化技术装置100可以被设计为所谓 的协议转换器。在这种实施方式中，通过第二套通信系统来构成数据 源140和数据宿130。

然而，为了实现本发明，当缺少数据宿130时，具有数据源140 就足够了。

此外，在控制器110上连接有一个数/模转换器160，在该数/模 转换器后面接有一个滤波器170。滤波器170的输出端与通信线200 相连接。另外所述通信线200被引至控制器110的输入连接端，通过 所述输入连接端来记录所述通信线200上的传导信号。

下面详细描述本发明的工作方式。为此，图2对相同装置使用相 同附图标记示出了一个用于将数据比特流转换成FSK信号的示意性 工作原理图。

根据数据比特流，为了输出采样值—通过开关114进行符号化— 为了输出逻辑“1”或者为了输出逻辑“0”，在第一个表格和第二个表格 之间进行切换。所述开关114通过控制器110的一个程序功能来构成。

其中如此选择时间栅：使得输出从较低信号频率的60°相位角的 多倍开始。由此实现在两个信号频率间的连续切换。

为此，每个表格被划分成六个区域，其中每个表格的第一采样值 分别被调整为60°相移。

所述采样值借助数/模转换器160被转换成模拟的、在很大程度 上为正弦波形的信号，其曲线波形在后接的滤波器170中得到优化。 所述滤波器170被设计为二阶低通滤波器。在滤波器170的输出端处 可得到FSK信号201

在本发明的特定实施例中，切换类型的数/模转换器160是脉宽 调制数/模转换器。为此，用于输出采样值的输出节拍被传送到这个数 /模转换器160。

具有优点的是，这种转换器的能耗需求特别低，这与采用远程馈 电的现场设备是完全不同的。