專利名稱：用于多傳感器系統(tǒng)的測量發(fā)送器、特別作為用于過程自動化技術(shù)的現(xiàn)場裝置和用于操作 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于多傳感器系統(tǒng)的一特別地作為用于過程自動化技術(shù)的現(xiàn)場裝置一的測量發(fā)送器，其中該測量發(fā)送器為了處理輸入信號和輸出信號而具有與接口連接的處理器，傳感器被連接到該接口以用于經(jīng)由傳輸線路傳輸數(shù)據(jù)，其中，在處理器和接口之間或者傳感器和接口之間的通信中出現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳輸速率；和一種用于操作該測量發(fā)送器的方法。
背景技術(shù)：
在過程自動化技術(shù)中，利用了很多不同的傳感器工作。因此，存在感測填充水平、 導(dǎo)電性、壓力、溫度、角度設(shè)置(例如在機(jī)器上)或者PH值的傳感器以及諸如光學(xué)傳感器的應(yīng)用，光學(xué)傳感器例如被實(shí)現(xiàn)為濁度傳感器或者吸收傳感器。除其他以外，還應(yīng)用了感測液體的硝酸鹽含量的離子敏感傳感器。為了處理這些不同的傳感器的輸入信號，一種測量發(fā)送器是已知的，在此情形中，這些傳感器每一個均經(jīng)由具有低傳輸速率的傳輸線路而被連接到適配器。該適配器繼而經(jīng)由中央總線系統(tǒng)與中央處理器連接，其中總線系統(tǒng)具有高傳輸速率。數(shù)據(jù)經(jīng)由適配器在傳感器和處理器之間雙向交換，其中適配器將總線系統(tǒng)的高傳輸速率轉(zhuǎn)換成傳感器的傳輸線路的低傳輸速率，并且反之亦然。在這種情形中，對于大部分情況使用了具有不同的協(xié)議和傳輸速率的數(shù)字傳感器。
這樣的總線系統(tǒng)僅僅具有一個到適配器的通道，因此，這樣的適配器使得處理器僅能與一個傳感器連接。這意味著處理器一次僅能查詢一個傳感器或者僅能與一個傳感器通信。在產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)的情形中，傳感器在具有有限時間量的查詢循環(huán)(query loop)中相互影響，并且，因?yàn)檫m配器的緩慢工作，所以在數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)生重疊。
而且，在處理器中運(yùn)行的軟件在測量發(fā)送器的制造期間要被修改以使得與要連接的預(yù)定數(shù)目的傳感器和選定類型的傳感器匹配。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種測量發(fā)送器和一種用于操作測量發(fā)送器的方法，其中利用不同的操作原理工作的多個傳感器可以連接到測量發(fā)送器，其中，盡管存在多個傳感器，仍然在很大程度上避免在數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)生誤差。
根據(jù)本發(fā)明，利用包括提供至少兩個傳感器的特征實(shí)現(xiàn)這種目的，其中在用于每一個傳感器的接口中提供功能模塊，并且每一個傳感器的功能模塊均經(jīng)由專用傳輸線路而與這種傳感器連接。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)對于每一個傳感器，形成了經(jīng)由功能模塊到處理器的分開的數(shù)據(jù)傳送通道。因此兩個傳感器可以在每一情形中經(jīng)由其自己的模塊與處理器同時通信。然后排除了作為誤差源的數(shù)據(jù)重疊。具有不同協(xié)議和不同數(shù)據(jù)傳輸速率的傳感器可以被同時地連接到測量發(fā)送器。
具有最多樣的配置的傳感器不僅可以作為輸入電路，而且還可以同時地作為輸出電路連接到測量發(fā)送器，該輸出電路類似地具有最多樣的復(fù)雜性和操作原理，并且能夠利用最多樣的傳輸速率工作。該功能模塊在這種情形中與特定的輸入或者輸出電路匹配。
在一個實(shí)施例中，與數(shù)字傳感器連接的功能模塊實(shí)現(xiàn)為UART接口。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，該接口是處理器的組件(component)。以此方式，實(shí)現(xiàn)了一種節(jié)約空間的測量發(fā)送器的變型，這使得能夠在開關(guān)單元中安設(shè)測量發(fā)送器。
有利地，該接口被實(shí)現(xiàn)為邏輯芯片形式的中央I/O控制器，該邏輯芯片包含預(yù)定數(shù)量的、不同的和/或等同的功能模塊，多個傳感器和輸出電路可連接到該功能模塊。在這種情形中，傳感器的輸入電路和輸出電路被設(shè)置成擴(kuò)展塊，其中每一個擴(kuò)展塊均具有標(biāo)識單元用于與處理器連接的擴(kuò)展塊的標(biāo)識，其中該處理器借助配置比特流將擴(kuò)展塊與預(yù)先安設(shè)在邏輯芯片中的至少一個功能模塊連接。這具有在不同的配置比特流中包含不同的功能模塊選擇數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。取決于諸如測量發(fā)送器、分析器或者樣本提取器的裝置類型，和/或取決于擴(kuò)展塊的類型，處理器能夠決定利用另一種適當(dāng)?shù)谋忍亓鱽砼渲眠壿嬓酒?br> 可替代地，這種接口被實(shí)現(xiàn)為局部動態(tài)可重配置的邏輯芯片形式的中央I/O控制器，其中用于每一傳感器的功能模塊均被自由可編程地配置。在編程之前，可重配置邏輯芯片只是無功能性的硬件，其中由處理器將這種功能性編程為功能模塊，該功能模塊被與相關(guān)傳感器匹配并且能夠最優(yōu)地與其一起工作。為傳感器編程的功能模塊在可重配置邏輯芯片上僅包括獨(dú)立的區(qū)域。這種邏輯芯片也被稱作FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)。因此，還可以在這個邏輯芯片上配置例如適合于其它傳感器或者其它輸入和輸出電路的額外的其它功能模塊。在這種情形中，在控制程序的指令下配置該功能模塊，該控制程序在微處理器形式的處理器中運(yùn)行。然而，該處理器也可被實(shí)現(xiàn)為具有相應(yīng)流控制(flow control)的基于硬件的控制單元。在當(dāng)前并不需要在可重配置邏輯芯片上的某些功能模塊時，它們的資源可用于其它功能模塊。FPGA的局部重配置具有能夠改變在結(jié)構(gòu)內(nèi)的單獨(dú)功能模塊的優(yōu)點(diǎn)。
在一個實(shí)施例中，功能模塊的配置借助被加載到可配置邏輯芯片中的配置比特流而發(fā)生。配置比特流通常被存儲在外部閃存中，其中該加載過程由處理器的、相應(yīng)的控制程序啟動。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，輸出電路可以連接到可重配置邏輯芯片，其中該輸出電路被實(shí)現(xiàn)為致動器或者通信系統(tǒng)或者電流輸出或者報警系統(tǒng)，并且對于每一類型的輸出電路， 在可重配置邏輯芯片中配置相應(yīng)的功能模塊。而且，對于每一個輸出電路，均存在包含于可重配置邏輯芯片中并且被實(shí)現(xiàn)為功能模塊的接口。由此，不存在將輸入和輸出電路相互連接的任何中央總線系統(tǒng)。在輸入和/或輸出電路中不需要微處理器形式的智能，因?yàn)橐呀?jīng)在可重配置邏輯芯片的功能模塊中包含了智能。因此可以分別在輸入和輸出電路中使用成本有效的組件，其中不需要用于分別在輸入和輸出電路中對智能進(jìn)行編程的額外的軟件開發(fā)。除了避免了開發(fā)花費(fèi)，對完成的裝置也無維護(hù)工作。隨后在可重配置邏輯芯片中發(fā)現(xiàn)的電路誤差能夠在任何時間得以校正。
有利地，多個傳感器和輸出電路可連接到可重配置邏輯芯片，其中傳感器的輸入電路和輸出電路被設(shè)置成擴(kuò)展塊。擴(kuò)展塊增加了測量發(fā)送器的靈活性。由于邏輯芯片的可重配置性，在任何時間，新的功能模塊能夠被引入邏輯芯片中，由此各種以及相應(yīng)的新的協(xié)議能夠被讀入。在將來，通過容易的軟件更新，功能模塊還能夠被配置成用于在當(dāng)今尚未想到的傳感器或者電路單元。以此方式，測量發(fā)送器的壽命被有意義地增加。
在一個實(shí)施例中，擴(kuò)展塊具有標(biāo)識單元用于與處理器連接的擴(kuò)展塊的標(biāo)識，該處理器基于由標(biāo)識單元提供的信息來配置在可重配置邏輯芯片中的功能模塊。標(biāo)識模塊通知處理器關(guān)于哪種類型的電路被布置于擴(kuò)展塊上。當(dāng)該電路是例如傳感器時，同時地給出準(zhǔn)確的傳感器類型。在處理器已經(jīng)獲得這項(xiàng)信息之后，其配置在邏輯芯片中的相應(yīng)的功能模塊。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，擴(kuò)展塊被實(shí)現(xiàn)為印刷電路板樣的插入模塊，其中對于布置在中央印刷電路板上的每一個插入位置提供了標(biāo)識，利用由標(biāo)識單元提供的信息而使處理器知道該標(biāo)識，處理器和/或可重配置邏輯單元也布置在該中央印刷電路板上。因此，處理器不僅接收關(guān)于電路類型的信息，而且還能夠還同等地分配電路固定的位置。由此，結(jié)果功能模塊在可重配置邏輯電路中被以如此方式安置，使得邏輯電路的輸出通向所示意的插入位置。
有利地，擴(kuò)展塊的標(biāo)識單元經(jīng)由總線系統(tǒng)與處理器通信。在這種情形中，應(yīng)用了諸如例如1 總線的標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)用于這個通信，由此裝置概念變得額外地花費(fèi)更少。
在一個實(shí)施例中，擴(kuò)展塊包括用于SD記憶卡的安裝座，借助該安裝座，處理器的軟件和/或可重配置邏輯單元的硬件被更新。以此方式，測量發(fā)送器的靈活性增加，因?yàn)檐浖脖粋鬏?，該軟件是處理器直到預(yù)定的時間點(diǎn)之前尚未知道的，并且由此該測量發(fā)送器能夠配備有另一種功能性。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，擴(kuò)展塊用于操作顯示和/或服務(wù)單元。因此，不僅在測量發(fā)送器中運(yùn)行的過程的表示是可能的，而且，控制人員還能夠使用引導(dǎo)菜單訪問和影響在測量發(fā)送器中的事件的進(jìn)程。
有利地，擴(kuò)展塊用于樣本提取器的開環(huán)和/或閉環(huán)控制。借助這種樣本提取器，可以從所要監(jiān)視的過程移除液體或者類似的物質(zhì)。這些樣本被前送到實(shí)驗(yàn)室以進(jìn)行額外的研
在一個實(shí)施例中，擴(kuò)展塊用于分析器的開環(huán)和/或閉環(huán)控制。分析器不僅抽取樣本，而且還對其進(jìn)行現(xiàn)場分析并且存儲結(jié)果。
有利地，在兩個橫向引導(dǎo)壁之間結(jié)合被實(shí)現(xiàn)為插入卡的至少兩個擴(kuò)展塊而無需外罩，并且這樣的模塊被進(jìn)一步安裝。以此方式，改進(jìn)由在擴(kuò)展塊上的電路產(chǎn)生的熱的流出是可能的。因此，防止了在外罩中的熱阻塞。
另一個進(jìn)一步的改進(jìn)涉及一種用于操作特別地作為用于過程自動化技術(shù)的現(xiàn)場裝置的測量發(fā)送器的方法。為了將利用不同的操作原理工作的多個傳感器連接到測量發(fā)送器，并且盡管存在多個傳感器，仍然在很大程度上排除在數(shù)據(jù)傳輸中的誤差，提供了如下的方法步驟在處理器中運(yùn)行控制程序、獲得用于標(biāo)識擴(kuò)展塊的信息、調(diào)用對應(yīng)于擴(kuò)展塊的功能模塊、在動態(tài)地可重配置的邏輯芯片上配置對應(yīng)于擴(kuò)展塊的功能模塊。這種方法基于由擴(kuò)展塊預(yù)定的條件提供容易的可重配置邏輯芯片的編程。
有利地，配置階段在測量發(fā)送器的操作階段期間發(fā)生。因此，在操作期間，擴(kuò)展塊能夠在任何時間被更換或者被補(bǔ)充性地引入在測量發(fā)送器上。在插入新的擴(kuò)展塊和在可重配置邏輯電路中配置對應(yīng)于擴(kuò)展塊的功能模塊之后，由標(biāo)識系統(tǒng)輸出的信號立即被處理器評價。如果擴(kuò)展塊被更換，則配置新的功能模塊以替代與所移除的擴(kuò)展塊對應(yīng)的功能模塊。
在一個實(shí)施例中，功能模塊在可重配置邏輯芯片上占據(jù)的區(qū)域被擴(kuò)大或者減小。因此，能夠在邏輯芯片上實(shí)現(xiàn)不同復(fù)雜度的功能模塊。


本發(fā)明允許多個形式的實(shí)施例?，F(xiàn)在將基于附圖更加詳細(xì)地解釋這些實(shí)施例的選擇，附圖中的圖如下所示
圖1示出具有UART接口的測量發(fā)送器的控制單元的實(shí)施例的第一例；
圖2示出具有FPGA的測量發(fā)送器的控制單元的實(shí)施例的第二例；和
圖3示出具有多個擴(kuò)展電路的測量發(fā)送器的示意圖。
在各附圖中，同樣的特征設(shè)置有同樣的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施方式
圖1示出與三個外部傳感器2、3、4連接的CPU 1，其中傳感器2、3、4接收和發(fā)出數(shù)字信號。CPU 1被布置在現(xiàn)場裝置中，該現(xiàn)場裝置位于例如溪流或者河流中或者廢水和凈化裝置中。這三個傳感器被布置成分布在不同的位置處。傳感器2、3、4例如是水位計、濁度計和吸收計。每一個傳感器2、3、4均經(jīng)由其自身的傳輸線路5、6、7而連接到CPU 1。因此，傳感器2與傳輸線路5連接，傳感器3與傳輸線路6連接并且傳感器4與傳輸線路7連接。傳輸線路5、6、7以9. 6kbit/秒的傳輸速率傳輸各傳感器2、3、4的數(shù)據(jù)。
CPU 1具有用于連接傳輸線路5、6、7的接口 8。在這個接口 8中為每一個傳感器 2、3、4布置了 UART接口。這種UART接口用于發(fā)送和接收數(shù)字信號。因此，對于每一個傳感器2、3、4存在獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道，經(jīng)由該數(shù)據(jù)通道，CPU 1能夠并行地下載各傳感器2、3、4的數(shù)據(jù)。傳感器2的數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)線路5運(yùn)送到UART接口 9，而由傳感器3提供的數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)線路6被輸送到UART接口 10。數(shù)據(jù)經(jīng)由傳輸線路7被從傳感器4轉(zhuǎn)送到UART接口 11。所有的三個UART接口 9、10、11均與FIFO存儲器12連接，F(xiàn)IFO存儲器12向CPU 1提供被UART接口 9、10、11調(diào)節(jié)的傳感器數(shù)據(jù)以進(jìn)行額外的處理。因?yàn)檫@個電路，可靠地避免了在數(shù)據(jù)傳輸?shù)那樾沃胁煌瑐鞲衅?、3、4的數(shù)據(jù)的相互影響。
圖2示出與FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)13連接的CPU 1，該FPGA 13與擴(kuò)展塊14、 15接觸。擴(kuò)展塊14、15中的每一個均經(jīng)由其自身的傳輸線路16、17而連接到FPGA 13。FPGA 13在該實(shí)施例中用作I/O控制器。為了更好的理解，圖2示出僅有兩個擴(kuò)展塊14、15。然而，更大數(shù)目的擴(kuò)展塊可以被連接到FPGA 13。擴(kuò)展塊14、15實(shí)現(xiàn)為印刷電路板卡并且能夠具有不同的電路，電路的實(shí)例有繼電器、電流連接器、如用于開關(guān)觸點(diǎn)的二進(jìn)制輸入、如用于傳感器的模擬輸入以及開環(huán)和閉環(huán)兩者的控制器。實(shí)現(xiàn)為智能系統(tǒng)的通信系統(tǒng)也可以配置在擴(kuò)展塊上。這種通信系統(tǒng)包括已知的現(xiàn)場總線，諸如以太網(wǎng)、ModBus、過程現(xiàn)場總線 (Profibus)、基金會現(xiàn)場總線(FF)、GSM或者WLAN。每一個擴(kuò)展塊14、15均包括EEPROM形式的存儲器單元。因此，擴(kuò)展塊14具有EEPROM 18，而EEPROM 19屬于擴(kuò)展塊15。EEPROM 18、19經(jīng)由I2C總線20通向CPU 1。
每一個擴(kuò)展塊14、15在插入位置處被接觸。每一個插入位置用數(shù)字編碼。在插入擴(kuò)展塊14、15之后，CPU 1經(jīng)由1 總線20從屬于擴(kuò)展塊14、15的EEPROM 18或者19接收關(guān)于哪種類型的電路被布置于哪個擴(kuò)展塊14、15上的信息。同時，向CPU 1通知關(guān)于在哪個插入位置處布置了擴(kuò)展塊14、15。基于這種信息，CPU 1從閃存(未示出)加載與所報告的擴(kuò)展塊14、15兼容的功能模塊。如果擴(kuò)展塊按電流輸出來報告，則調(diào)用自由可編程的脈沖寬度調(diào)制的功能模塊。如果擴(kuò)展塊14、15例如是繼電器，則功能模塊包括導(dǎo)通/截止開關(guān)。如果報告了傳感器作為擴(kuò)展塊，則加載已描述的UART接口作為功能模塊。這些功能模塊依照CPU 1中運(yùn)行的控制程序的指令被配置在FPGA 13中。
FPGA 13起初只是一件無功能性的硬件，其具有大數(shù)目的、經(jīng)由電子開關(guān)而被相互連接的邏輯單元。在這里使用的動態(tài)FPGA中，功能模塊是按照要求配置的，其中這些功能模塊的邏輯單元經(jīng)由電子開關(guān)而按照要求被相互連接。每一個功能模塊均經(jīng)由相應(yīng)的配置比特流而被各自配置，其中所需要的配置比特流被存儲在外部閃存中并且被CPU 1的控制程序調(diào)用。
擴(kuò)展塊14、15可以在任何時間被更換，甚至在測量發(fā)送器的持續(xù)操作期間，因?yàn)椋?在使用新的擴(kuò)展塊14、15的情形中，報告立即從其EEPROM 18、19送到CPU 1,CPU 1的控制程序然后觸發(fā)相應(yīng)的功能模塊的配置。
圖3中示出了用于構(gòu)造具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的測量發(fā)送器的實(shí)施例的一種形式。該實(shí)施例包括對應(yīng)于印刷電路板的基礎(chǔ)塊21，在基礎(chǔ)塊21上布置了諸如CPU、FPGA、閃存和工作存儲器RAM的所有有源組件。該基礎(chǔ)塊21進(jìn)而包括三個插入位置22、23、對，其中，在插入位置22連接了用于測量發(fā)送器的電流供應(yīng)的電源25。在插入位置23插入了基礎(chǔ)模塊26， 在基礎(chǔ)模塊26上設(shè)置了用于兩個傳感器的連接器，該傳感器經(jīng)由電纜與基礎(chǔ)模塊沈連接。 基礎(chǔ)模塊26包括用于SD記憶卡(未示出)的狹槽，借助該狹槽，隨時可將新的軟件傳輸?shù)?CPU 1，由此新的功能性能夠被置于測量發(fā)送器中。進(jìn)而，基礎(chǔ)模塊沈被連接到顯示器27， 顯示器27被實(shí)現(xiàn)為顯示和服務(wù)模塊，并且能夠表示圖形數(shù)據(jù)且評價輸入。顯示器27的驅(qū)動電路被以所描述的方式集成在FPGA13中。在一個簡單變型中，顯示器27被容納在外罩的蓋子中，在此處顯示器27被魯棒地并且防干擾地布置。在基礎(chǔ)塊21上的第三插入位置 M是自由可用的并且可以被任何所需的擴(kuò)展塊觀占據(jù)。
如果這樣一個額外的插入位置M不足夠，則在基礎(chǔ)模塊沈上設(shè)置軌道，在該軌道上放置擴(kuò)展印刷電路板四，在該擴(kuò)展印刷電路板四上存在另五個插入位置30、31、32、33、 34，可以在該插入位置處連接最多五個擴(kuò)展塊；35、36、37、38、39。擴(kuò)展塊；35、36、37、38、39 在這種情形中可連接到插入位置30、31、32、33、34中的任何位置。取決于需要多少擴(kuò)展塊沘、35、36、37、38、39并且取決于擴(kuò)展塊沘、35、36、37、38、39的類型，測量發(fā)送器的操作因此能夠極大地改變。例如如果要實(shí)現(xiàn)一種樣本提取器，則除了基礎(chǔ)塊21、電源25和基礎(chǔ)模塊26，僅僅需要一個另外的擴(kuò)展塊觀，擴(kuò)展塊觀分別地包括開環(huán)控制器和閉環(huán)控制器。例如如果要操作一種致動器，則可編程邏輯控制器是作為擴(kuò)展塊的選項(xiàng)，該可編程邏輯控制器處理CPU 1的輸出數(shù)值并且相應(yīng)地致動該致動器。
在另一個變型中，F(xiàn)PGA 13已經(jīng)包括多個功能模塊，該多個功能模塊根據(jù)存在哪些擴(kuò)展塊而通過由CPU 1調(diào)用的配置比特流與擴(kuò)展塊連接。這個動態(tài)切換在這種情形中通過選擇已經(jīng)靜態(tài)地位于FPGA 13中的功能模塊而發(fā)生。因此，例如固定數(shù)目的UART接口已經(jīng)在FPGA13中被編程。該預(yù)定的固定數(shù)量中的某個最大數(shù)目的UART接口可以與每一個擴(kuò)展插入位置 22、23、24、30、31、32、33、34 相關(guān)聯(lián)。如果擴(kuò)展塊 14、15、28、35、36、37、38、39 不需要UART接口，則這些UART接口保留于該固定數(shù)量的可用UART接口中并且可以與另一個擴(kuò)展塊14、15、28、35、36、37、38、39連接。對于其它功能組件，諸如例如調(diào)制器(PWM、PFM0)、數(shù)字輸入/輸出、SPI接口等而言同樣如此。
為了改進(jìn)在這種具有多個電路的測量發(fā)送器中的排熱，可以省略測量發(fā)送器的外罩?；A(chǔ)塊21、電源25、基礎(chǔ)模塊沈和多達(dá)所需數(shù)目的多個擴(kuò)展塊觀、35、36、37、38、39被放置在兩個相對置放的橫向引導(dǎo)壁上而作為插入卡，由此位于所命名組件上的電路的通風(fēng)得以改進(jìn)。這種模塊的尺寸被保持為非常小并且例如等于96mmX96mm。因此，這個模塊適合于在開關(guān)面板外罩中使用。
不帶外罩地安裝在開關(guān)柜的掛鉤(hatrail)上也是一個選項(xiàng)。
然而如果因?yàn)樵趯⒁苍O(shè)測量發(fā)送器處存在的環(huán)境條件，外罩是有必要的，則為了改進(jìn)從所設(shè)置電路的排熱而提供了其它選項(xiàng)。例如，外罩的熱提取能力被限制為9W的最高值。如果例如在測量發(fā)送器上存在多于兩個高能量傳感器，并且高能量傳感器必須在MV 的電壓下操作，則不能在外罩中產(chǎn)生所有這些電壓，因?yàn)榉駝t外罩的熱平衡受到干擾。為此，為最初的兩個傳感器提供MV的電源被容納在外罩中，而類似地為額外的傳感器提供 MV的第二電源被外部地布置在測量發(fā)送器的外罩上，從而能量在測量發(fā)送器的外部產(chǎn)生， 并且因此電流供應(yīng)電路產(chǎn)生的熱并不添加到由測量發(fā)送器電路的其余部分產(chǎn)生的熱。
權(quán)利要求
1.一種用于多傳感器系統(tǒng)——特別地作為用于過程自動化技術(shù)的現(xiàn)場裝置——的測量發(fā)送器，其中所述測量發(fā)送器具有用于處理輸入信號和輸出信號的處理器(1)，所述處理器(1)與接口(8，1；3)連接，傳感器(2、3、4)被連接到所述接口以用于經(jīng)由傳輸線路(5、6、 7)傳輸數(shù)據(jù)，其中，在所述處理器(1)和所述接口(8，1；3)之間或者所述傳感器(2、3、4)和所述接口(8，1；3)之間通信時，發(fā)生不同的數(shù)據(jù)傳輸速率，其特征在于，提供至少兩個傳感器(5、6、7)，其中在所述接口(8，13)中提供用于每一個傳感器(5、6、7)的功能模塊(9，10， 11)，并且用于每一個傳感器(5、6、7)的所述功能模塊(9，10，11)經(jīng)由專用傳輸線路(5、6、 7)而與該傳感器(5、6、7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量發(fā)送器，其特征在于，與所述數(shù)字傳感器(2、3、4)連接的所述功能模塊(9，10，11)被實(shí)現(xiàn)為UART接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述接口(8)是所述處理器(1)的組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述接口被實(shí)現(xiàn)為邏輯芯片(13) 形式的中央I/O控制器，所述邏輯芯片包含預(yù)定數(shù)量的不同和/或等同功能模塊，多個傳感器(2、3、4)和輸出電路(14，15)可連接到所述功能模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述傳感器(2、3、4)的輸入電路和所述輸出電路(14，15)被設(shè)置成擴(kuò)展塊(沈，28，35，36，37，38，39)，其中每一個擴(kuò)展塊(14， 15)都具有標(biāo)識單元(18，19)用于與所述處理器⑴連接的該擴(kuò)展塊(14，15)的標(biāo)識，其中所述處理器(1)借助配置比特流將所述擴(kuò)展塊(14，1 與在所述邏輯單元(1 中包含的至少一個功能模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述接口被實(shí)現(xiàn)為局部動態(tài)可重配置邏輯芯片(1 形式的中央I/O控制器，在所述可重配置邏輯芯片(1 中，用于每一個傳感器0、3、4)的所述功能模塊被自由可編程地配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述功能模塊的配置借助被加載到所述可配置邏輯芯片(1 中的配置比特流而發(fā)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和7所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述輸出電路(14,1 可連接到所述可重配置邏輯芯片(13)，其中所述輸出電路(14，15)被實(shí)現(xiàn)為致動器或者通信系統(tǒng)或者電流輸出或者報警系統(tǒng)，并且對于每一種類型的輸出電路(1415)，在所述可重配置邏輯芯片(13)中配置了相應(yīng)的功能模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的測量發(fā)送器，其特征在于，多個傳感器(2、3、4)和輸出電路(14,1 可連接到所述可重配置邏輯芯片(13)，其中所述傳感器(2、3、4)的輸入電路和所述輸出電路(14，15)被設(shè)置成擴(kuò)展塊(26, 28, 35, 36, 37, 38, 39) ο
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述擴(kuò)展塊(14,1 具有標(biāo)識單元(18，19)用于與所述處理器⑴連接的所述擴(kuò)展塊(14，15)的標(biāo)識，所述處理器⑴基于由所述標(biāo)識單元(18，19)提供的信息來配置所述可重配置邏輯芯片(13)中的所述功能模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求4或10所述的測量發(fā)送器，其特征在于，擴(kuò)展塊(14，15)被實(shí)現(xiàn)為印刷電路板樣的插入模塊，其中對于布置在中央印刷電路板上的每一個插入位置02， 23,24)提供了標(biāo)識，利用由所述標(biāo)識單元(18，19)提供的信息而使得所述處理器⑴知道所述標(biāo)識，所述處理器(1)和/或所述邏輯單元(1 布置在所述中央印刷電路板上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述擴(kuò)展塊(14，15)的所述標(biāo)識單元(18，19)經(jīng)由總線系統(tǒng)OO)與所述處理器(1)通信。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的一項(xiàng)所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述擴(kuò)展塊(14， 15)包括用于SD記憶卡的安裝座，借助所述安裝座，所述處理器(1)的軟件和/或邏輯單元 (13)的硬件被更新。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的測量發(fā)送器，其特征在于，擴(kuò)展塊06)用于操作顯示和/ 或服務(wù)單元(XT)。
15.根據(jù)前面權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述擴(kuò)展塊 (28)用于樣本提取器的開環(huán)和/或閉環(huán)控制。
16.根據(jù)前面權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的測量發(fā)送器，其特征在于，所述擴(kuò)展塊 (35)用于分析器的開環(huán)和/或閉環(huán)控制。
17.根據(jù)前面權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的測量發(fā)送器，其特征在于，在兩個橫向引導(dǎo)壁之間結(jié)合至少兩個擴(kuò)展塊06，觀，35，36，37，38，39)而無需外罩，并且這樣的模塊被進(jìn)一步安裝。
18.一種用于操作根據(jù)前面權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的——特別地用于過程自動化技術(shù)——的測量發(fā)送器的方法，其特征在于如下的方法步驟-在處理器(1)中運(yùn)行控制程序；-獲得用于擴(kuò)展塊(26,28,35,36,37,38,39)的標(biāo)識的信息；-調(diào)用對應(yīng)于所述擴(kuò)展塊06，觀，35，36，37，38，39)的功能模塊-在動態(tài)可重配置邏輯芯片(1 上配置對應(yīng)于所述擴(kuò)展塊06，觀，35，36，37，38，39) 的功能模塊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述配置階段在所述測量發(fā)送器的操作階段期間發(fā)生。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述功能模塊在所述可重配置邏輯芯片(13)上占據(jù)的區(qū)域被擴(kuò)大或者減小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于多傳感器系統(tǒng)——特別地作為用于過程自動化技術(shù)的現(xiàn)場裝置——的測量發(fā)送器，其中該測量發(fā)送器包括處理器(1)，該處理器(1)用于處理輸入信號和輸出信號并與接口(8，13)連接，傳感器(2、3、4)被連接到該接口以用于經(jīng)由傳輸線路(5、6、7)傳輸數(shù)據(jù)，其中，在處理器(1)和接口(8，13)之間或者傳感器(2、3、4)和接口(8，13)之間通信時，發(fā)生不同的數(shù)據(jù)傳輸速率。為了能夠把利用不同操作原理工作的多個傳感器連接到該測量發(fā)送器，并且盡管存在多個傳感器，為在很大程度上避免在數(shù)據(jù)傳輸中的誤差，提供至少兩個傳感器(5、6、7)，其中在用于每一個傳感器(5、6、7)的接口(8，13)中包括功能模塊(9，10，11)，并且用于每一個傳感器(5、6、7)的功能模塊(9，10，11)經(jīng)由專用傳輸線路(5、6、7)與這種傳感器(5、6、7)連接。
文檔編號G05B19/408GK102498443SQ201080041124
公開日2012年6月13日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者斯特凡·羅布爾 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾測量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司