自动化现场装置的制作方法

本发明涉及一种自动化现场装置。

背景技术：

在现有技术中已知的是这样的现场装置，这些现场装置用于工业工厂的自动化。因此，现场装置通常应用于过程自动化以及制造自动化中。原则上将如下所有装置称为现场装置：这些装置应用在过程附近，并传递或处理过程相关信息。现场装置用于记录和/或影响过程变量。用于记录过程变量的是传感器单元。例如，这些传感器单元用于压力测量和温度测量、电导率测量、流量测量、ph测量、料位测量等，并记录对应的过程变量(压力、温度、电导率、ph值、料位、流量等)。致动器系统用于影响过程变量。这些致动器系统例如是泵或阀，它们能够影响液体在管中的流动或在容器中的料位。除以上提及的测量装置和致动器外，远程i/o、无线电适配器以及通常布置在现场水平处的装置也称为现场装置。

在现代工业工厂中，通常将现场装置经由通信网络(诸如现场总线(fieldbus、等))与上级单元连接。该上级单元是控制单元，例如plc(可编程逻辑控制器)。该上级单元尤其用于现场装置的过程控制以及调试。由现场装置(特别是，传感器单元)记录的测量值经由特定的总线系统发送到一个或多个上级单元，在给定的情况下，所述一个或多个上级单元进一步处理这些测量值并将这些测量值转发到工厂的控制站。控制站用于经由上级单元进行过程可视化、过程监控以及过程控制。此外，还需要经由总线系统来将数据从上级单元发送到现场装置，特别是为了对现场装置进行构造和参数化以及为了操作致动器，在上述情况下，在现场装置中发生写访问。

通过现有技术的现场总线协议，除了实际测量值之外，还能够从现场装置查询到其它信息。该信息能够例如是诊断信息和/或维护信息。在这些现场总线协议中，对这种所谓的“只读信息”(在现场装置中对其不存在写访问权限)的检索取决于查询响应方法：上级单元或服务单元将查询电报发送到现场装置。然后，现场装置将带有所请求信息的应答协议发送到上级单元或服务单元。替代地，所请求的信息由现场装置以规则的时间间隔发布(例如，以hart协议的所谓“突发”模式)。

在应用现场总线的情况下，特别是当这些总线与因特网连接时，危险在于，未经授权的人员经由查询电报获得对现场装置或其敏感数据(例如，其参数集)的访问权限。因此，对于关键的基础设施，通常不希望将这些现场总线连接到因特网，因为所描述的风险通常超过收益。

技术实现要素：

基于上述情况，本发明的目的是提供一种方法，该方法使得能够提高在网络环境中应用现场装置的情况下的安全性。

上述目的通过一种自动化现场装置来实现，该自动化现场装置包括：

-传感器单元，该传感器单元用于记录介质的物理测量变量；

-第一通信接口，该第一通信接口用于连接到第一通信网络；

-第二通信接口，该第二通信接口用于连接到第二通信网络；

-第一电子单元，其中，该第一电子单元被实施用以将由传感器单元记录的物理测量变量转换成测量值，以经由第一通信接口将该测量值提供给第一通信网络，并生成诊断信息和/或维护信息；

-发送单元，该发送单元被包含在第一电子单元中，并且被实施用以发送由第一电子单元生成的诊断信息和/或维护信息；

-第二电子单元，其中，该第二电子单元包括接收单元，其中，该接收单元被实施用以接收由发送单元发送的诊断信息和/或维护信息，并且其中，该第二电子单元被实施用以经由该第二通信接口将诊断信息和/或维护信息提供给第二通信网络。

根据本发明，经由不同的通信接口输出由现场装置获得的、呈诊断信息和/或维护信息形式的测量值和附加信息。在这种情况下，该现场装置的电子器件以这样的方式实施，即：使得经由第二通信接口仅仅能够读出附加信息。不可能经由第二通信接口访问第一电子单元。除了所描述的功能之外，该第一电子单元还用于控制现场装置的功能和用于现场装置的参数管理。对第一电子单元的访问能够使得未授权人员能够洞悉现场装置的敏感数据(例如，其参数设定)。

该现场装置的补充信息从第一电子单元单向发送到第二电子单元，因为该发送单元只能发送信息，但是不能接收信息，其中，接收单元只能接收信息而不能发送信息。因此，不可能从第二电子单元发送回到第一电子单元。

第一电子单元和第二电子单元是电子电路，这些电子电路例如以模拟方式在电路板上、在微控制器中或在asic中实施。

在说明书的背景技术部分中，通过示例方式对本发明的这种现场装置的应用进行了命名。

在本发明的现场装置的第一变型中规定，该发送单元是声音输出源(特别是扬声器)，该声音输出源被实施用以通过调制的声波来发送诊断信息和/或维护信息。在这种情况下，例如通过幅度调制和/或频率调制来发送信息。也能够使用频移键控调制、多频编码或脉冲编码调制。

在本发明的现场装置的第一变型的实施例中规定，该接收单元是声音接收源(特别是麦克风)，该声音接收源被实施用以接收从发送单元发送的接收波，以解调这些接收波并将其提供给第二电子单元。

在本发明的现场装置的第二变型中规定，该发送单元是电磁输出源(特别是光源)，该电磁输出源被实施用以通过调制的电磁辐射来发送诊断信息和/或维护信息。在这种情况下，例如，通过对信息进行幅度调制或优选地频率调制来发送信息。该发送单元例如是发光二极管，该发光二极管发送可见波长范围内或红外和紫外区域内的电磁辐射。

在本发明的现场装置的第二变型的实施例中规定，该接收单元是电磁接收源(特别是光源)，该电磁接收源被实施用以接收由发送单元发送的电磁辐射，以解调该电磁辐射并将其提供给第二电子单元。光源是这样一种设备，该设备使用外部或内部光电效应来将光转换为电信号或该设备具有取决于进入辐射的电阻。术语光不仅包括可见光，而且还包括人眼不可见的红外光和紫外线辐射。利用外部光电效应的光传感器的示例是光电管和光电倍增管。利用内部光电效应的光传感器的示例是cmos传感器、ccd传感器、光电二极管以及光电晶体管。

其它替代实施例提供其它选择。例如，辐射源可以用作发送单元，该辐射源发出放射性辐射，由此例如是α/β辐射或γ辐射或x射线辐射。例如，能够借助于可移动隔膜、通过打开和封闭该隔膜来调制辐射，从而发送信息。辐射探测器、剂量计或闪烁计数器能够用作接收单元。

在附加的变型中，该发送单元是机械部件(例如，杆条)，该机械部件例如由磁体驱动。例如，接触式探测元件(例如，压力传感器)用作接收单元。特别地，以数字方式发送该信息：如果在固定的时间间隔内探测到杆条在接触式探测元件上的接触，则这对应于逻辑“1”。如果在该时间间隔内未探测到接触，则这对应于逻辑“0”。

本发明的现场装置的一个有利实施例规定，该第一通信接口是用于连接到电流回路的接口。因此，该第一通信网络是电流回路，该电流回路优选地根据4ma到20ma技术来工作。因此，测量值纯粹作为模拟值发送。即使当工厂的通信网络已连接到因特网时，未知人员也无法经由模拟电流回路访问现场装置并请求其敏感信息。

本发明的现场装置的一个有利实施例规定，该第二通信接口是用于连接到自动化现场总线的接口。因此，该第二通信网络是现场总线，该现场总线例如基于以下项中的一个：协议hart、现场总线pa/dp、基础现场总线等。能够经由该现场总线以数字方式来查询该附加信息。在现场总线与因特网连接并且未经授权的人员获得对第二电子单元的访问的情况下，此类人员不能访问由第一电子单元创建、处理或管理的现场装置的敏感数据。

附图说明

现在将基于附图更详细地解释本发明，本发明的仅有附图所示如下：

图1是本发明的现场装置的实施例的第一示例。

具体实施方式

图1示出本发明的现场装置fg。该现场装置fg安装在自动化工厂的测量点处，并且用于确定过程介质的物理测量变量。为了记录该物理测量变量，该现场装置fg包括传感器单元se。例如，该传感器单元se是雷达单元并且用于非接触地测量介质在容器中的料位。已经通过示例的方式在说明书的背景技术部分中列举了这种传感器单元se的其它示例以及现场装置fg的可能应用。

为了转换/进一步处理所记录的测量变量并且为了控制测量过程，该现场装置fg包括例如呈微控制器或asic的形式的第一电子单元el1。所记录的测量变量由第一电子单元el1处理成测量值，并提供给第一通信接口ks1。第一通信网络kn1连接到第一通信接口ks1。该第一通信网络是电流回路，该电流回路使用4ma到20ma技术。根据测量值的大小，类似地，经由电流回路输出4ma与20ma之间的电流值。由于电流回路仅以模拟方式工作，因此无法经由第一通信接口ks1对现场装置进行维护。因此，不可能经由未授权人员与第一通信网络kn1的连接来入侵现场装置fg。

除了上述功能之外，第一电子单元el1还用于控制现场装置fg的功能，用于现场装置fg的参数管理并且用于创建现场装置fg的诊断信息和/或维护信息。例如，诊断信息和/或维护信息(“功能正常”、“需要维护”、“故障情况”等)根据namur建议创建，并表示现场装置fg的装置状态。

该诊断信息和/维护信息无法经由第一通信网络kn1发送，这是因为该第一通信网络仅被实施用于以模拟方式发送现场装置fg的测量值。为了以数字方式发送诊断信息和/或维护信息，现场装置fg包括第二通信接口ks2。该第二通信接口ks2被实施用于连接到自动化现场总线，该自动化现场总线能够实现以数字方式来发送信息。这样的现场总线基于已建立的协议中的一个，例如，协议hart、现场总线pa/dp、基础现场总线等。

该第一电子单元el1与第二通信接口ks2的直接连接引起了如下风险：特别是在第二通信网络kn2与因特网连接时，未经授权的人员可以例如通过触发现场装置fg的通信堆栈中的缓冲区溢出来获得对现场装置fg的敏感信息的访问。

鉴于此，该第二通信接口ks2不直接与第一电子单元el1连接。现场装置fg以这样的方式实施，即：使得该现场装置fg具有第二电子单元el2，该第二电子单元el2与第二通信接口ks2连接。该第二电子单元用于控制第二通信接口ks2并且用于发送将要从第二通信接口发送的信息。

诊断信息和/或维护信息从第一电子单元el1到第二电子单元el2的发送通过单向发送路径进行。为此，第一电子单元el1包括发送单元st，并且第二电子单元el2包括接收单元et。

该发送单元st例如是扬声器，该扬声器通过频率调制的声波来发送诊断信息和/或维护信息。该第二电子单元el2通过麦克风接收诊断信息和/或维护信息，并将该诊断信息和/或维护信息提供给第二通信接口ks2。

替代地规定，该发送单元是发光二极管，该发光二极管通过频率调制和/或相位调制的电磁辐射来发送诊断信息和/或维护信息。该第二电子单元el2通过光传感器接收诊断信息和/或维护信息，并将该诊断信息和/或维护信息提供给第二通信接口ks2。

这样，实现了从第一电子单元el1到第二电子单元el2的排它单向数据发送。即使在未经授权的人员经由第二通信网络kn2获得对第二电子单元的访问时，该人员也无法获得对由第一电子单元el1管理的现场装置fg的敏感数据的访问。

图1中所示的实施例的示例纯粹是示例性的。本发明包括现场装置的类型、第一通信网络kn1和第二通信网络kn2的类型以及接收单元st和发送单元et的类型的其它可能组合。

附图标记列表

et接收单元

fg现场装置

se传感器单元

el1、el2电子单元

kn1、kn2通信网络

ks1、ks2通信接口

st发送单元