自动化技术设备

技术领域

本发明涉及一种自动化技术设备，其中多个在空间上分离的功能 单元借助于共同的传输协议相互通信。根据功能单元的自动化技术功 能，这些功能单元作为现场设备或操作设备出现。

背景技术

在测量技术、控制技术和调节技术中，长久以来通常通过两线线 路(Zweitdrahtleitung)来对现场设备馈电，并从该现场设备向显示 设备和/或调节技术设备传输测量值或从调节技术设备向现场设备传 输调节值。其中，将每个测量值或调节值转换为按比例的直流电流， 其与馈电直流电流相叠加，其中表现测量值或调节值的直流电流可以 是馈电直流电流的数倍。因此，通常将现场设备的馈电电流需求设置 为大约4mA，并且将测量值或调节值的动态范围映射到0到16mA之 间的电流，使得可以采用已知的4…20mA电流回路。

新型现场设备的特征除此之外还在于通用的、尽可能与相应过程 匹配的特性。为此，与单向直流电传输路径并行地设置可双向运行的 交流电传输路径，通过该交流电传输路径在到现场设备的方向上传输 参数数据，并从现场设备方向传输测量值和状态数据。参数数据和测 量值以及状态数据被调制为交流电压，优选通过频率调制。

在过程控制技术中，通常在所谓的现场区域内根据预定的安全条 件现场设置和连接作为测量组件、调节组件和显示组件的现场设备。 这些现场设备为了相互传输数据而具有模拟和数字接口。其中，数据 传输通过设置在维护区域中的电源的馈电线路进行。为了远程控制和 远程诊断这些现场设备，在所谓的维护区域中还设置有操作设备，通 常对维护区域的安全性测定提出很少的要求。

通过借助于FSK(频移键控)调制叠加已知的20mA电流回路来 实现维护区域中的操作设备与现场设备之间的数据传输。其中，以框 架方式(rahmenweise)模拟地传输对应于二值状态“0”和“1”地两个 频率。

FSK信号的边界条件(Rahmenbedingung)和调制类型描述在 1990年6月20日的“HART Physical Layer Specification Revision 7.1-Final”(Rosemount Dokument Nr.D8900097：Revision B)中。

为了按照HART协议实施FSK接口，特别为此目的实施的 ASIC、如例如SMAR公司的HT2012是市场上常见和常用的。这些 专用电路的缺点在于无法改变的固定功能范围，以及由此导致的缺乏 与变化的要求相匹配的灵活性。

已知的新型自动化技术设备通常具有处理单元、所谓的微控制 器，其中微控制器被用于根据所涉及的功能单元的自动化技术任务按 照指定处理数据。

寻求在自动化技术设备的处理单元的控制中按照HART协议映 射(abbilden)FSK接口的功能，而其中不影响所涉及的功能单元的 自动化技术任务。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题具体是提供一种自动化技术设备， 具有用于借助已知微控制器将FSK信号转换为数据比特流的装置。

按照本发明，该技术问题用权利要求1的特征解决。

本发明从具有处理单元的自动化技术设备出发，其中为处理单元 分配至少一个用于保存指令和数据的存储单元。该处理单元在发送端 与数字模拟转换器连接，该数字模拟转换器后面连接滤波器。

为了从经过频移键控的线路信号中重构所发送的数据比特流，设 置事件控制的计数器。在线路信号每次过零时，临时存储计数器的计 数状态，并重新启动计数器。

从通过临时存储的计数状态所确定的两个连续过零之间的时间 距离中，为已过去的半波识别特征频率并输出相应的比特值。为此， 在线路信号每次过零时触发中断请求，其导致微控制器的程序处理中 断。在输出重构的数据比特之后，在中断点重新进行和继续微处理器 的程序处理。

附图说明

下面借助实施例详细解释本发明。为此所需的附图示出：

图1示出自动化技术设备的原理图。

附图标记

100，100’自动化技术设备

110控制器

120时钟发生器

130数据汇点

140数据源

150存储器

160数字模拟转换器

170滤波器

180解调装置

200通信线路

具体实施方式

在图1中以理解本发明所需的程度示出自动化技术设备100。自 动化技术设备100通过通信线路200与基本上同类型的自动化技术设 备100’连接。通信线路200是双向设置的。从自动化设备100发送的 信息被自动化设备100’接收，反之亦然。因此下面只参照详细示出的 自动化技术设备100。

自动化技术设备100的核心部分是控制器110，其至少与存储器 150和给出时钟的元件-下面为简单起见称为时钟发生器120-连 接。但是，通常，时钟发生器120的部分已经实施在控制器110中。

控制器110具有用于连接数据汇点130和数据源140的接头。

可以设置用于将物理量转换为电气量的传感器作为数据源140， 其中传感器是可配置和/或可参数化的。其中，配置和/或参数化是数 据汇点130。

在一个可选实施方式中，数据汇点130可以是将电气量转换为物 理量的执行器，其特性可被诊断。于是，为此设置的诊断装置是数据 源140。

在另一实施方式中，自动化技术设备100可以是用于与其它自动 化技术设备100’双向通信的上级设备的组成部分。在该实施方式中， 上级设备既是数据源140又是数据汇点130。

在另一实施方式中，自动化技术设备100可以被构成为所谓的协 议转换器。在该实施方式中，上级设备通过第二通信系统形成数据源 140和数据汇点130。

但是，为了执行本发明，在缺少数据汇点130时存在数据源140 就足够了。

此外，控制器110与数字模拟转换器160连接，其中数字模拟转 换器后面连接有滤波器170。滤波器170的输出端与通信线路200连 接。此外，通信线路200引至控制器110的输入端点，通过该输入端 点接收通信线路200上的线路信号201。

从通信线路200出发，自动化技术设备在接收端具有解调装置 180。解调装置180主要由用于识别线路信号过零的过零检测器组成。 过零检测器的输出端与微控制器的中断输入端连接。

为了在接收端从经过频移键控的线路信号中重构所发送的数据 比特流，设置事件控制的计数器。

在线路信号每次过零时，触发中断请求，其结果导致微控制器的 程序处理中断。微控制器的程序处理因此转向中断处理例程。在该中 断处理例程中，读出计数器的当前计数状态并进行临时存储。然后将 计数器复位并重新启动。

从通过临时存储的计数状态所确定的两个连续过零之间的时间 距离中，为过去的半波识别特征频率，并输出相应的比特值。在输出 重构的数据比特之后，在中断点重新进行和继续微控制器的程序处理。

根据本发明的另一特征，在过零检测器之前连接滤波器。由此， 从线路信号中去除干扰信号。