CN1871560A - 数据传输装置和用于该装置的便携式电子设备和现场设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在便携式电子设备(3)和现场设备(2)之间传送数据的装置，其中，设置了电缆(1)，该电缆的一端可以连接便携式电子设备(3)，而其另一端具有一个电缆耦合件(4)，用于与对应的现场设备耦合件(11)无线近距离连接，使得通过该无线近距离连接既可以传送数据、也可以传送该现场设备(2)对数据传送所需的运行能量。其优点在于，即便是在与便携式电子设备(3)交换数据时，现场设备的能量消耗也很少会超出其在正常运行中的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1上位概念的用于在便携式电子设备和现场设备之间传送数据的装置，以及用于该装置的、根据权利要求7和8的便携式电子设备和现场设备。
背景技术
现场设备是一般地公知的，例如在过程技术设备中用作测量变换器和/或调整设备。通过现场设备可以采集或者影响过程变量。为了使这类现场设备在其作用位置上按照所希望的方式运行，必须经常设置参数，例如在测量变换器中通过设置参数固定测量范围的起始和终止值。如果现场设备本身带有输入键盘和显示器的话，则可以在现场操作中设置参数，例如借助于机械键或者红外反射键进行设置。因为这种对现场设备的操作主要是在投入运行时进行，而在随后的运行中则很少出现，因此带有输入键盘和显示器的现场设备的配置意味着相对高的开销。
US-PS 5434774公开了一种用于在便携式操作设备和现场设备之间传送数据的装置，其中，操作设备与一个4至20mA接口的现有电流环耦合，并且待传送的数据通过频率调制与该4至20mA接口的模拟信号叠加。由此，可以通过操作设备对现场设备进行参数设置。这样尽管可以在现场对现场设备进行操作，但缺点是要以将在正常运行中的过程值与模拟电流信号一起传送为前提。如果现场设备是与其它类型的现场总线连接使用时，则不能使用该操作设备。
EP 0788627中公开了一种带有现场设备的分布式控制系统，这些现场设备连接到一个有线连接的网络上。为了不必通过网络对现场设备进行繁琐的参数设置，这些现场设备还另外具备一个无线接口，通过该无线接口可以建立现场设备和操作者的便携式电子设备之间的无线连接。该无线连接例如是通过无线电、光或声传输路径实现的。运行现场设备所需的能量通过有线连接的网络接头提供。由此，除了网络接头之外不需要额外的为现场设备提供运行能量的导线。在此的缺陷是，由于该附加的无线接口而提高了现场设备的能量消耗，从而减少了可供现场设备的实际功能所用的能量，因为多数情况下可以从网络中提取的能量是有限的。
EP 0929945B1公开了一种用于过程技术设备中的、模块化构造的电子控制装置，其中，运行能量和数在各个模块之间无线地传输。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于在便携式电子设备和现场设备之间传送数据的装置，通过该装置可以无线地传送数据，并且通过该装置使得现场设备在数据传送期间对运行电源的能量需求最多仅相对于其在正常运行中的能量需求有微小的提高。本发明还要解决的技术问题是，提供用于这种装置的便携式电子设备和现场设备。
为了解决上述技术问题，本文开始部分提到类型的新型装置具有权利要求1特征部分给出的特性。优选的扩展在从属权利要求中描述。在权利要求7中给出了一种便携式电子设备，在权利要求8中给出了一种用于该类传送数据的装置的现场设备。
本发明的优点在于，可以利用便携式操作设备在现场对现场设备进行操作，也就是说，例如不是从一个远离的主维护站来操作。此外，不需要额外的开销，例如，不需要打开现场设备的机壳，或者不需要现场设备通过其向上级站传送自身的测量值的现有通信线上的连接导线夹。因为现场设备的电流消耗不会通过与操作设备的通信而过分提高，因此，例如通过本来已有的网络连接来为现场设备提供其正常运行所需要的能量仍然是足够的。因为通过现场设备与便携式电子设备之间的数据传送来传输所需要的运行能量最多只有微小的提高，因此通过该附加的接口也不再需要其它为现场设备供电的导线。
优选地，现场设备耦合件可以设置在现场设备的机壳上。其优点是，不需要在现场设备耦合件和现场设备之间的其它电缆，并且现场设备的机壳可以更简单地构造，因为电缆耦合件和现场设备耦合件之间的近距离连接例如可以通过机壳壁的片段来实现。
按照优选的方式，在将电缆耦合件可拆除地固定在现场设备耦合件上时，则操作者可以很容易地使一次性建立起的近距离连接继续保留。在设置了电缆耦合件之后，其例如可以通过磁性吸力自动地保持在现场设备耦合件上。这样，操作者就可以优选的方式空出手来操作便携式电子设备。
如果将便携式电子设备构造为用于现场设备的操作设备，并且配备有输入键盘和显示器，则与其电气接头被构造为网络接头的现场设备相结合具有这样的优点：对现场设备本身不需要设置用于对其进行操作的键盘和显示器。对于将现场设备连接到过程技术设备的控制网络中，其网络连接就足够了。由此，将现场操作现场设备所需的装备、特别是输入键盘和显示器就转移到了操作设备上。总体上来说，减小了就现场设备的使用寿命而言很少需要的现场运行操作的开销。
按照优选方式，当现场设备的通过近距离连接进行数据传送所需的电路在正常运行中采取能量需求很小的待机状态，仅在建立近距离连接和进行数据传送时才脱离该状态时，则可以进一步降低现场设备在正常运行中的电流消耗。
本发明尤其可以优选地应用于必须满足防爆要求的现场设备。由于没有与电气接触点的线路连接，节省了否则对接口的自身安全设置所需要的开销，并且不需要在现场设备耦合件上的机壳盖。此外，线路连接的接触件的对机械或大气的要求是缺点，因为现场设备通常被用于嘈杂的工业环境中。
附图说明
下面借助示出本发明实施方式的附图，对本发明以及结构和优点作进一步的说明。图中，
图1示出便携式操作设备和现场设备及用于传送数据的装置；
图2示出无线近距离连接的原理图。
具体实施方式
图1示出便携式操作设备3和现场设备2，两者通过用于传送数据的装置的电缆1相互连接。现场设备2例如是一个压力测量变换器，其安装在没有进一步示出的过程技术设备的管线5上。现场设备2可以利用网络接头6连接在网络上，通过该网络其与上级控制站12通信，例如向控制站12报告压力测量值，并且通过该网络从控制站12中的运行电源13向现场设备2输入后者在过程技术设备中正常运行所需的能量。如果要在现场对现场设备2设置参数，则将操作设备3通过用于传送数据和现场设备2数据传送所需要的运行能量的装置，与现场设备2连接。操作设备3具有键盘7以及显示器8，通过它们操作者可以进行输入，并且可以进行现场设备2的输出。在现场设备2上则不再需要这样的昂贵的操作部件。用于传送数据的装置具有电缆1，电缆1的一端通过插头9插入到操作设备的与此对应的插座10中。由此，建立了电缆1和操作设备3之间的用于传输现场设备2进行数据传输所需的运行能量的电气连接以及用于数据传送的光学连接。在操作设备3中设置了用于接口运行的适当的电路。电缆1的另一端设置了电缆耦合件4，该电缆耦合件4可以和与之对应的现场设备耦合件11连接，以建立无线近距离连接。通过该近距离连接可以在操作设备3和现场设备2之间进行双向数据传送，并从操作设备3向现场设备2传输后者进行数据传送所需的运行能量。下面将结合图2对该传送的原理进行更详细地说明。在图1和图2中对相同的部件用相同的附图标记表示。
图2示出了无线近距离连接的原理性结构。该近距离连接是通过在对应的形状合理地构成的现场设备耦合件11中使用电缆耦合件4而建立的。在图2中，为了清楚起见，示出了在电缆耦合件4即将完全投入使用之前的状态。由于该近距离连接是无线建立的，因此不需要任何电气接触，并且现场设备耦合件11可以通过现场设备2的机壳壁20的一段来构成。为了形状合理地接纳电缆耦合件4，壁20在该区域向机壳内部错开。在该错开的片段的中间区域设置了窗口21，通过该窗口将现场设备2的光学发送-接收装置22的光学信号耦合到电缆耦合件4的光波导线23中，或者从后者中耦合出。除了因为清楚起见而没有示出的电气导线之外，光波导线23还通过电缆1引导。为传输向参与数据传送的现场设备2的电路部件24供电所需要的运行能量，借助于两个电感传送器25和26进行传送，这两个电感传送器分别有一个线圈设置在电缆耦合件4中，而第二个线圈设置在现场设备耦合件11中。现场设备2的、通过近距离连接传送数据所需要的电路24，在建立近距离连接以及在通过该近距离连接提供所需要的运行能量时，被置于活跃状态，以便可以传送数据。反之，在不存在无线近距离连接期间，电路24处于仅需要极小运行能量的待机状态。由此保证了，作为过程技术设备的控制系统的网络负载的现场设备2的电流消耗，由于在操作设备3和现场设备2之间的数据传送仅被不显著地提高。为了清楚起见，没有示出与电路24连接的现场设备2的其它电路部件，例如具有其中存储被传送的参数的存储器的微处理器。根据电缆耦合件4在现场设备耦合件11中的使用，可以通过旋转对称构成的环形磁铁27将其可拆除地固定。可以为按照任意协议的通信构造接口控制器28。不过，优选采用广泛使用的协议，例如按照PROFIBUS(过程现场总线系统)或HART标准的协议。
图2中示出的无线近距离连接的示例性结构表明，其特别对于在有爆炸危险的区域中的使用是具有优势的，因为不必为了将电缆耦合件4与现场设备耦合件11连接而打开机壳盖等。此外，在无线近距离连接中也没有任何容易干扰的电气接触。
作为所述实施方式的替代，可以不采用光学数据传送，而是按照物理上与能量传送相同的方式进行，例如对于数据和能量传送使用不同的频带。其优点是，省略了附加的发送-接收装置22以及用于通过光学信号的窗口21。作为其它的替代，可以是电容性的数据和/或能量传送。
Claims (8)
1.一种用于在便携式电子设备(3)和至少具有一个电气接头(6)的现场设备(2)之间传送数据的装置，通过该装置可以为所述现场设备(2)从运行电源提供其在过程技术设备中正常运行所需的能量，其特征在于，设置有一条用于传送数据的电缆(1)，该电缆的一端可与所述便携式电子设备(3)连接，其另一端具有一个电缆耦合件(4)，该电缆耦合件用于与对应的现场设备耦合件(11)无线近距离连接，使得通过该无线近距离连接既可以传送数据、也可以传送该现场设备(2)对数据传送所需的运行能量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述现场设备耦合件(11)设置在所述现场设备(2)的机壳上。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电缆耦合件(4)可拆除地固定在所述现场设备耦合件(11)上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述便携式电子设备(3)具有输入键盘(7)和显示器(8)，并被构造为所述现场设备(2)的操作设备，而所述现场设备(2)的电气接头(6)被构造为网络接头。
5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有通过所述近距离连接进行数据传送所需的电路(24)，其具有能量需求很小的待机状态，并且在建立近距离连接时可以转换到运行状态，在运行状态中可以通过无线近距离连接为该电路(24)提供数据传送所需要的运行能量。
6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述现场设备(2)满足防爆要求。
7.一种便携式电子设备，其用于在该便携式电子设备(3)和至少具有一个电气接头(6)的现场设备(2)之间传送数据的装置，通过该装置可以为所述现场设备(2)从运行电源提供其在过程技术设备中正常运行所需的能量，其中，设置了用于传送数据的电缆(1)，该电缆的一端可与该便携式电子设备(3)连接，而其另一端具有一个电缆耦合件(4)，该电缆耦合件用于与对应的现场设备耦合件(11)无线近距离连接，使得通过该无线近距离连接既可以传送数据、也可以传送该现场设备(2)对数据传送所需的运行能量。
8.一种现场设备，其用于在便携式电子设备(3)和该至少具有一个电气接头(6)的现场设备(2)之间传送数据的装置，通过该装置可以为所述现场设备(2)从运行电源提供其在过程技术设备中正常运行所需的能量，其中，设置了用于传送数据的电缆(1)，该电缆的一端可与所述便携式电子设备(3)连接，而其另一端具有一个电缆耦合件(4)，该电缆耦合件用于与对应的现场设备耦合件(11)无线近距离连接，使得通过该无线近距离连接既可以传送数据、也可以传送该现场设备(2)对数据传送所需的运行能量。
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