專利名稱：具有物理層診斷系統(tǒng)的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有物理層診斷系統(tǒng)的電路，所述物理層診斷系統(tǒng)尤其但并非唯 一地被用作改進的現(xiàn)場總線物理層診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)場總線(Fieldbus或field bus)是用于實時分布式控制的工業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議系列的名稱，現(xiàn)在被標(biāo)準(zhǔn)化為IEC 61158。復(fù)雜的自動化工業(yè)系統(tǒng)，例如燃油精煉廠，通常 需要有組織的控制器系統(tǒng)體系來運作。在此體系頂層存在人機接口(HMI)，其中操作者可以 監(jiān)視或操作系統(tǒng)。這一般經(jīng)由時間不關(guān)鍵的通信系統(tǒng)(例如以太網(wǎng))鏈接到可編程邏輯控 制器(PLC)的中間層。在控制鏈底層是現(xiàn)場總線，所述現(xiàn)場總線把PLC鏈接到實際上完成 工作的組件，諸如傳感器、致動器、電動機、控制臺照明燈、開關(guān)、閥和接觸器。現(xiàn)場總線常常用在本質(zhì)安全環(huán)境中，例如易燃氣氛，并且特別是氣體族類別IIC、 氫氣和乙炔，并且下面例如是針對氣體和/或灰塵的氣體族IIB和IIA。使用現(xiàn)場總線協(xié)議， 在這種環(huán)境中的現(xiàn)場儀器和設(shè)備由本質(zhì)安全電路來供電，該電路也用于遠程控制和監(jiān)視現(xiàn) 場儀器。近幾年用于IEC 61158類型網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場總線物理層診斷已經(jīng)被成功引入主流 加工產(chǎn)業(yè)。例如，圖1示出了典型的電力和通信電路，包括電源1、中繼線部分(trunk section) 2、設(shè)備耦合器3和與之連接的支路部分(spur section) 4 設(shè)備5被安裝在支路 部分4上，并且在使用中它們向安裝在中繼線部分2上一定距離處的控制系統(tǒng)6發(fā)送數(shù)據(jù) 信號。診斷模塊7也被安裝到中繼線部分2上(通常位于與控制系統(tǒng)6相同的位置)，并且 它通過測量與網(wǎng)絡(luò)硬件相關(guān)聯(lián)以及部分地與用于通信的物理軟件或協(xié)議相關(guān)聯(lián)的物理層 變量來工作。然而，像模塊3那樣的已知診斷模塊只是測量物理層變量并且向控制系統(tǒng)6發(fā)送 此信息以用于進一步診斷，或者如果監(jiān)視的變量突破了一個或多個預(yù)定閾值則產(chǎn)生簡單警 報。為了建立這種功能，這些閾值必須被編程到診斷模塊3中，這是費時的。還可能產(chǎn)生人 為錯誤。當(dāng)在實現(xiàn)之前設(shè)計像在圖1中所示出的現(xiàn)場總線電路時，設(shè)計者使用軟件工具來 建立電路模擬，其可以被測試。這種軟件工具是分段檢查器(Segment Checker)開放軟件 工具。分段檢查器支持用于基礎(chǔ)現(xiàn)場總線HI和Profibus PA的集中和分布式現(xiàn)場總線體 系結(jié)構(gòu)，并且它便于設(shè)計和模擬測試可能的現(xiàn)場總線分段以便檢查它們的真實性。在分段 檢查器上建立的模擬電路設(shè)計或其它類似的程序包括設(shè)計電路的物理層屬性，例如總計分 段電流、設(shè)備標(biāo)簽、電纜長度、電纜類型等。然而，像上面描述的那樣建立的電路設(shè)計并未結(jié)合到實際電氣電路的操作功能 中。通常電路設(shè)計被電子存儲到實際電路的控制系統(tǒng)中，但是其僅用于將來的人工參考和 維修記錄。因此，迄今為止IEC61158物理層設(shè)計軟件和實際監(jiān)視的物理層數(shù)據(jù)從未以自動方式被相關(guān)，并且沒有診斷系統(tǒng)具有用于執(zhí)行這種相關(guān)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。用于針對電路設(shè)計驗 證所監(jiān)視的物理層數(shù)據(jù)的唯一方式是在已經(jīng)進行監(jiān)視一段時間之后手動進行，這不允許瞬 時的故障檢測和校正。另外，當(dāng)手動比較數(shù)據(jù)時可能出現(xiàn)錯誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述一些問題。
因此，根據(jù)本發(fā)明，一種電路包括電源、一個或多個設(shè)備、和診斷系統(tǒng)，其中所述診 斷系統(tǒng)包括監(jiān)視裝置，適合于監(jiān)視電路的物理層特征；數(shù)據(jù)庫，包含用于所述電路的電路設(shè) 計數(shù)據(jù)；和比較器裝置，適合于通過把監(jiān)視的所述電路的物理層特征與所述電路設(shè)計數(shù)據(jù) 相比較來診斷監(jiān)視的所述電路的物理層特征的狀態(tài)。利用此方案，診斷模塊可以直接把監(jiān)視的電路的物理層特征與該電路的原始設(shè)計 相比較。因而診斷模塊具有有效的信息數(shù)據(jù)庫，據(jù)此比較實時的輸入數(shù)據(jù)并且診斷比原先 可以診斷的更多類型的故障。例如，電路設(shè)計可以包括三個現(xiàn)場設(shè)備，每個現(xiàn)場設(shè)備抽取不 同的電流。如果電路中的監(jiān)視的電流下降的量基本上與那些設(shè)備之一相同，那么診斷模塊 可以通過參照電路設(shè)計數(shù)據(jù)來診斷該特定設(shè)備的故障。電路設(shè)計數(shù)據(jù)可以包括由電路設(shè)計工具產(chǎn)生的電路設(shè)計，并且可以包括多個正常 操作基準(zhǔn)(normal operating reference)。這些基準(zhǔn)可以是以下中的一個或多個電路 設(shè)計的電壓和/或電流電平；電路設(shè)計的電纜的長度和/或類型和/或電阻和/或身份 (identity)；結(jié)合到所述電路設(shè)計中的設(shè)備的信號幅度和/或身份；結(jié)合到所述電路設(shè)計 中的設(shè)備耦合器的操作參數(shù)。在本發(fā)明的增強版本中，監(jiān)視裝置能夠適合于監(jiān)視外部影響，所述外部影響可能 對電路操作有影響，例如像電路周圍的氣溫、壓力和濕度的大氣條件，以及像一天或一年的 時間的因素。用于提供這種信息的傳感器和時鐘是已知的。與此相符，正常操作基準(zhǔn)可以 根據(jù)這些外部影響的變化而改變。例如根據(jù)該設(shè)計，在80華氏度的正常電流可能不同于在 20華氏度的正常電流。然后比較器裝置可以適合于通過把監(jiān)視的電路的物理層特征與根據(jù) 所監(jiān)視的主要的外部影響的正常操作基準(zhǔn)相比較來診斷其狀態(tài)。此方案提供了可適應(yīng)的實 時及實際條件(real-time real-condition)的診斷。本發(fā)明的電路設(shè)計可以使用任何已知的軟件程序來產(chǎn)生，然而在優(yōu)選的構(gòu)造中， 所述電路設(shè)計可以包括由分段檢查器開放軟件程序產(chǎn)生的分段檢查器電路設(shè)計。此程序由 申請人:及其競爭對手用來為他們的客戶設(shè)計和測試現(xiàn)場總線電路，因而電路設(shè)計對于任何 實施的電路來說始終是已經(jīng)存在的。因此，由診斷系統(tǒng)所使用的正常操作基準(zhǔn)不必作為獨 立的過程被創(chuàng)建和輸入。這有助于避免程序設(shè)計錯誤，并且減少了實現(xiàn)有效的診斷系統(tǒng)的 時間和成本。優(yōu)選地是，診斷系統(tǒng)包括診斷模塊，所述診斷模塊包括其上加載有控制程序的操 作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫也可以被加載到操作系統(tǒng)上?？刂瞥绦蚩梢园ūO(jiān)視子程序，適合于從電 路接收物理層數(shù)據(jù)；比較子程序，適合于把所述物理層數(shù)據(jù)與在數(shù)據(jù)庫中存儲的正常操作 基準(zhǔn)相比較；和故障警告子程序，適合于當(dāng)所述物理層數(shù)據(jù)與正常操作基準(zhǔn)偏離預(yù)定余量 時產(chǎn)生故障信號?？梢杂脕斫⑦@種軟件的方式是公知的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不 依靠創(chuàng)造性勞動的情況下實施這些功能。
監(jiān)視子程序還可以適合于從與該電路一起使用的外部傳感器接收外部影響數(shù)據(jù)。 因此，故障警告子程序可以適合于當(dāng)所述物理層數(shù)據(jù)與根據(jù)主要的被監(jiān)視的外部影響的正 常操作基準(zhǔn)偏離預(yù)定余量時產(chǎn)生故障信號。同樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┻@些功能。在本發(fā)明的一個版本中，比較子程序可以適合于通過操作由監(jiān)視子程序接收的物 理層數(shù)據(jù)和/或正常操作基準(zhǔn)來對電路的一個或多個未知特征進行推斷計算。例如，比較 子程序可以通過計算監(jiān)視的設(shè)備信號電平的衰減，然后將其與形成電路設(shè)計一部分的已知 電纜和設(shè)備特征相比較，來計算實際的電纜長度。診斷模塊可以進一步包括屏幕，并且控制程序可以包括圖形界面子程序，適合于 在屏幕上產(chǎn)生與由監(jiān)視子程序接收的物理層數(shù)據(jù)和外部影響數(shù)據(jù)、和/或在數(shù)據(jù)庫中所存 儲的電路設(shè)計的正常操作基準(zhǔn)、和/或由故障警告子程序所產(chǎn)生的故障警告相關(guān)的圖形。 這允許操作者直接訪問診斷模塊。作為上述方案的替代或除上面以外，所述電路可以包括適合于向和從一個或多個 設(shè)備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號的控制系統(tǒng)，并且診斷模塊可以包括被連接到所述控制系統(tǒng)的輸 入/輸出。診斷模塊可以適合于向控制系統(tǒng)發(fā)送由監(jiān)視子程序所接收的物理層數(shù)據(jù)和外部 影響數(shù)據(jù)、和/或在數(shù)據(jù)庫中所存儲的電路設(shè)計的正常操作基準(zhǔn)、和/或由故障警告子程序 所產(chǎn)生的故障警告。應(yīng)當(dāng)理解，在實踐中存在可以將診斷應(yīng)用于電路的各種方式，其一部分通過控制 室，并且一部分延伸到本質(zhì)安全現(xiàn)場中。診斷模塊可以被布置在控制室自身內(nèi)，在這種情況 下可以不需要屏幕，或者它可以位于現(xiàn)場，在這種情況下需要屏幕或其它接口。另外，在控 制室之中或之外，診斷模塊可以把本發(fā)明的上述所有功能包括在單個單元中，或者診斷系 統(tǒng)可以被結(jié)合到控制系統(tǒng)中，在這種情況下本發(fā)明的上述功能可以分散在更大的控制和監(jiān) 視系統(tǒng)內(nèi)。如上面所提及，本發(fā)明優(yōu)選地被用作本質(zhì)安全電力和通信現(xiàn)場總線電路，其符合 IEC 61158協(xié)議，不過應(yīng)當(dāng)理解，這并不是必須的。還應(yīng)當(dāng)理解，可以通過將診斷模塊改裝到現(xiàn)有的電路來建立根據(jù)本發(fā)明的電路。 因此，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種診斷系統(tǒng)，供如在下面的權(quán)利要求1到12中任何 一項所述的電路使用。


可以依照各種方式執(zhí)行本發(fā)明，但是現(xiàn)在以舉例方式并且參考附圖描述一個實施 例，其中圖1是包括診斷系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)電路的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的電路的示意圖；圖3是在圖2中所示出的診斷模塊的框圖；圖4和5是用于創(chuàng)建圖3中所示出的電路設(shè)計的分段檢查器軟件程序的屏幕截 圖。
具體實施例方式如圖2所示，電路包括電源1、采用現(xiàn)場設(shè)備5形式的一個或多個設(shè)備、采用診斷模塊7形式的診斷系統(tǒng)，所述診斷系統(tǒng)包括下面進一步描述的控制程序8。診斷系統(tǒng)7包括 在圖3中所示出的采用監(jiān)視子程序9形式的監(jiān)視裝置、和數(shù)據(jù)庫10，所述監(jiān)視裝置適合于 監(jiān)視電路的物理層特征，所述數(shù)據(jù)庫10包含用于所述電路的電路設(shè)計數(shù)據(jù)11。診斷系統(tǒng) 7還包括采用比較子程序12形式的比較器裝置，適合于通過把監(jiān)視的電路的物理層特征與 電路設(shè)計數(shù)據(jù)11相比較來診斷其狀態(tài)。電路是像在圖1中所示出那樣構(gòu)造的現(xiàn)場總線電路，并且其中相同的構(gòu)成部分使 用同樣的附圖標(biāo)記。具體地，電路包括中繼線部分(trunk section) 2、設(shè)備耦合器3、和與 之連接的支路部分(spursecti0n)4?，F(xiàn)場設(shè)備5被安裝在支路部分4上，并且在使用中它 們向控制系統(tǒng)6發(fā)送數(shù)據(jù)信號。中繼線部分2不是本質(zhì)安全的，而支路部分4借助結(jié)合到 設(shè)備耦合器3中的系統(tǒng)被實現(xiàn)為本質(zhì)安全的。任何已知的方法可以用來使支路4是本質(zhì)安 全的。電源1和控制系統(tǒng)6位于控制室13中，并且其余的電路位于現(xiàn)場中。診斷模塊7被 示為安裝到在控制室13外部的中繼線部分2上，但是如果希望的話也可以把診斷模塊7置 于控制室內(nèi)，并且在圖2中用虛線示出此候選方式作為一種可能。就其監(jiān)視功能而言，診斷模塊7按照與已知系統(tǒng)相同的方式來工作，并且測量與 網(wǎng)絡(luò)硬件相關(guān)聯(lián)以及部分地與用于在現(xiàn)場設(shè)備5和控制系統(tǒng)6之間通信的物理軟件或協(xié)議 相關(guān)聯(lián)的物理層變量。然而如圖2中所圖示，診斷模塊7具有控制程序8和數(shù)據(jù)庫10來增 強其功能。現(xiàn)在參照圖3，診斷模塊7包括操作系統(tǒng)14，所述操作系統(tǒng)14其上加載有控制程 序8和數(shù)據(jù)庫10。控制程序8包括監(jiān)視子程序9、比較子程序12、圖形界面子程序15和故 障警告子程序16。數(shù)據(jù)庫10上加載有電路設(shè)計11，包括多個正常操作基準(zhǔn)17。為了便于 解釋，在圖3中示出了六個基準(zhǔn)17，但是應(yīng)當(dāng)理解，在實踐中此數(shù)目可能會大得多?；鶞?zhǔn)17 包括以下一個或多個的圖表(figure)電路設(shè)計的電壓和/或電流電平；電路設(shè)計的電纜 的長度和/或類型和/或電阻和/或身份；結(jié)合到所述電路設(shè)計中的設(shè)備的信號幅度和/ 或身份；結(jié)合到所述電路設(shè)計中的設(shè)備耦合器的操作參數(shù)，以及任意其它這種因素。當(dāng)特定的基準(zhǔn)17涉及物理層變量時，例如電壓電平，那么所述基準(zhǔn)是電路的期望 電壓電平的圖表。當(dāng)特定的基準(zhǔn)17涉及靜態(tài)特征或標(biāo)識符時，例如電纜長度或現(xiàn)場設(shè)備標(biāo) 簽，那么基準(zhǔn)可以是該圖表或文本標(biāo)識符。當(dāng)特定的基準(zhǔn)17可能受一個或多個外部影響(例如氣溫)的影響時，則該基準(zhǔn)17 包括根據(jù)該外部影響的級別改變的一系列圖表。當(dāng)可以由多個外部影響改變基準(zhǔn)17時，那 么該基準(zhǔn)17可以包括用于根據(jù)兩個或多個可變因素生成給定結(jié)果的算法。診斷模塊7還包括到電路18的連接，借此它監(jiān)視各個物理層特征。它還包括到外 部傳感器19的連接，借此它監(jiān)視多個外部影響，例如電路周圍的氣溫、壓力和濕度。這些傳 感器并未在附圖中示出，但是應(yīng)當(dāng)理解，這種傳感器是公知的并且可以容易地連接到診斷 模塊7。如上所述，來自外部傳感器的輸入數(shù)據(jù)被饋送到監(jiān)視子程序9，并且當(dāng)此數(shù)據(jù)是影 響一個或多個基準(zhǔn)17的因素時比較子程序12參考此數(shù)據(jù)。另外，診斷模塊7包括內(nèi)部時鐘20，借此比較子程序12可以參照一天的時間或一 年的時間，其也可以是分解為一個或多個基準(zhǔn)17的外部影響。當(dāng)來自電路和/或外部傳感器的輸入數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)17偏離預(yù)定余量時(如按照比 較子程序12所執(zhí)行的比較所確定的)，故障警告子程序16適合于產(chǎn)生故障警告。
診斷模塊7進一步包括屏幕21，并且圖形界面子程序15適合于在屏幕21上產(chǎn)生 與由監(jiān)視子程序9在使用中所接收的物理層數(shù)據(jù)和外部影響數(shù)據(jù)相關(guān)的圖形。它還在屏幕 21上產(chǎn)生與由故障警告子程序16在使用中所產(chǎn)生的故障警告相關(guān)的圖形，如上所述。屏幕 還可以顯示在數(shù)據(jù)庫中所存儲的基準(zhǔn)17。診斷模塊7包括接口密鑰(未示出)，適合于允 許這些各種不同類型的數(shù)據(jù)由操作者訪問。這種系統(tǒng)是已知的。除此之外，診斷模塊7包括輸入/輸出22，借此它連接到控制系統(tǒng)6?？刂瞥绦? 向控制系統(tǒng)6發(fā)送與由監(jiān)視子程序9在使用中所接收的物理層數(shù)據(jù)和外部影響數(shù)據(jù)以及由 故障警告子程序16在使用中所產(chǎn)生的任何故障警告相關(guān)的數(shù)據(jù)。指示怎樣以及何時把此 數(shù)據(jù)發(fā)送到控制系統(tǒng)的協(xié)議可以由實現(xiàn)系統(tǒng)的那些人來建立，并且應(yīng)當(dāng)理解，可以適當(dāng)?shù)?進行任何適當(dāng)?shù)呐渲??？刂葡到y(tǒng)6還可以向診斷模塊7發(fā)送命令數(shù)據(jù)以便改變其操作程序或改變基準(zhǔn) 17。同樣，實現(xiàn)這點的方式以及功能級別對本發(fā)明來說也不是必須的，并且可以根據(jù)特定的 場地要求以任何適當(dāng)?shù)姆绞綄崿F(xiàn)。(控制程序8執(zhí)行由這里描述的診斷模塊7所執(zhí)行的一般處理動作，然而應(yīng)當(dāng)理 解，在實踐中程序以復(fù)雜的方式與計算機操作系統(tǒng)上的其它程序相交互以便執(zhí)行它們的功 能。圖3是旨在示出診斷模塊7的基本操作特點的簡單示圖，并且為了便于說明，在少量圖 示的子程序之間劃分這些功能。然而應(yīng)當(dāng)理解，在實踐中這種清楚定義的邊界可能是不適 當(dāng)?shù)?，并且存在任意?shù)目的其它標(biāo)準(zhǔn)程序和子程序，它們并未被示出但是控制程序8需要 這些程序以便進行操作。圖3僅旨在被理解為本發(fā)明的各個特征以及它們相互之間怎樣進 行交互的示意圖。)使用分段檢查器開放軟件程序來產(chǎn)生電路設(shè)計11。圖4和5示出了分段檢查器程 序的屏幕快照，并且圖示了其一些功能。例如，圖4示出了程序的圖形界面部分，其中在特 定的配置中可以利用相互連接的各個組件來建立電路設(shè)計。圖5示出了程序的物理層特征 檢查部分，其中測試在電路設(shè)計的各個部分的電流和電壓。電路設(shè)計可以保存在分段檢查器中，并且該保存的文件包含與在軟件的正常使用 期間產(chǎn)生的電路設(shè)計相關(guān)的所有數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫中所存儲的電路設(shè)計11是這種文件，并且 構(gòu)造控制程序8以便能夠與該保存的文件接口并且訪問相關(guān)數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)理解，熟練的軟件 工程師將能夠在不依靠創(chuàng)造性投入的情況下創(chuàng)建可以實現(xiàn)該結(jié)果的軟件。因此，在使用中，電路被操作并且診斷模塊7按已知方式檢測電路的各種物理層 特征。診斷模塊7還接收來自外部傳感器的外部影響數(shù)據(jù)和來自時鐘20的數(shù)據(jù)。然后比 較子程序12獲取此輸入數(shù)據(jù)并且把它與電路設(shè)計11中的基準(zhǔn)17相比較。在輸入數(shù)據(jù)在 給定公差范圍內(nèi)與電路設(shè)計11中的數(shù)據(jù)一致的情況下，診斷模塊7不會產(chǎn)生動作。然而， 當(dāng)輸入數(shù)據(jù)偏離于電路設(shè)計11中的數(shù)據(jù)時，故障警告子程序16發(fā)出適當(dāng)?shù)木瘓?，所述警?在屏幕21上顯示或者被發(fā)送到控制系統(tǒng)6，使得可以采取適當(dāng)?shù)膭幼?。輸入?shù)據(jù)可以通過突破閾值(例如特定大小的電壓降)而偏離電路設(shè)計11中的 數(shù)據(jù)，或者僅因為它是不正確的而偏離于電路設(shè)計11中的數(shù)據(jù)，例如如果錯誤的設(shè)備被錯 誤地連接到電路，那么設(shè)備標(biāo)簽可能是不正確的。同樣，如果電路設(shè)計11包含用于表明中繼線部分2的長度很短的基準(zhǔn)17，但是來 自電路的輸入數(shù)據(jù)包括與這種短中繼線部分2不相容的高信號衰減，那么可以產(chǎn)生警報。在已知系統(tǒng)的情況下，可能不會出現(xiàn)這種警告。比較子程序12還可以根據(jù)接收的數(shù)據(jù)來進行推斷計算。例如，電路設(shè)計可以包括 三個現(xiàn)場設(shè)備，每個現(xiàn)場設(shè)備抽取不同的電流。如果電路中的監(jiān)視到的電流下降的量基本 上與那些設(shè)備之一相同，則診斷模塊7可以推斷該特定設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)故障，并且可以產(chǎn)生 適當(dāng)?shù)墓收暇?。另外，比較子程序12可以通過操作輸入數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)17來對電路的一個或多個未 知特征進行基本推斷計算。例如，如果中繼線部分2的長度不是已知的，則比較子程序12 可以通過計算監(jiān)視的設(shè)備信號電平的衰減，然后將其與形成電路設(shè)計一部分的已知電纜和 設(shè)備特征相比較，來推斷中繼線部分2的長度?？梢宰詣拥鼗蛘唔憫?yīng)于從控制系統(tǒng)6發(fā)送 到診斷模塊7的命令來執(zhí)行這種計算。這類功能可以應(yīng)用于所有參數(shù)，并且可以利用諸如 傅里葉分析之類的分析來有效地工作。本發(fā)明的第二方面定義了如權(quán)利要求1到12中任何一項所述的診斷模塊。應(yīng)當(dāng) 理解，在圖3中所示出的診斷模塊7可以是適于現(xiàn)有電路的改裝部件(retro-fit unit)，由 此這提供了對本發(fā)明第二方面的支持。在不脫離權(quán)利要求1范圍的情況下可以修改上述電路。例如，在(圖2中所表明 的)一個替換實施例中，診斷模塊7可以位于控制室13以及控制系統(tǒng)6中。利用這種構(gòu)造， 可以不需要獨立的屏幕和圖形界面子程序。在另一替換實施例(未示出)中，本發(fā)明的診 斷系統(tǒng)被結(jié)合到控制系統(tǒng)中，在這種情況下，本發(fā)明的上述功能分散在更大的控制和監(jiān)視 系統(tǒng)內(nèi)。在另一替換實施例(未示出)中，診斷模塊可以是適合于被應(yīng)用于電路的各個部 分的移動單元。這種移動診斷模塊包括時域反射計(time domain reflectormetry)。因此，本發(fā)明提供了一種診斷系統(tǒng)，用于把監(jiān)視的電路的物理層特征直接與該電 路的原始設(shè)計相比較。因而診斷系統(tǒng)具有有效的信息數(shù)據(jù)庫，據(jù)此比較實時及實際條件的 輸入數(shù)據(jù)并且診斷比原先可以診斷的更多類型的故障。另外，此方案是有益的，這是因為它 將現(xiàn)有的電路設(shè)計用于輔助目的，這增加了其功能和有用性，并且也使得不需要專門編程 診斷系統(tǒng)，這種編程是昂貴的、費時的并且可能包含錯誤。
權(quán)利要求
一種電路，包括電源、一個或多個設(shè)備、和診斷系統(tǒng)，其中所述診斷系統(tǒng)包括監(jiān)視裝置，適合于監(jiān)視電路的物理層特征；數(shù)據(jù)庫，包含用于所述電路的電路設(shè)計數(shù)據(jù)；和比較器裝置，適合于通過把監(jiān)視的所述電路的物理層特征與所述電路設(shè)計數(shù)據(jù)相比較來診斷監(jiān)視的所述電路的物理層特征的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述電路設(shè)計數(shù)據(jù)包括由電路設(shè)計工具產(chǎn)生的電路 設(shè)計，并且包括多個正常操作基準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其中所述正常操作基準(zhǔn)包括以下中的一個或多個電路 設(shè)計的電壓和/或電流電平；電路設(shè)計的電纜的長度和/或類型和/或電阻和/或身份；結(jié) 合到所述電路設(shè)計中的設(shè)備的信號幅度和/或身份；結(jié)合到所述電路設(shè)計中的設(shè)備耦合器 的操作參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，其中所述監(jiān)視裝置適合于監(jiān)視外部影響，其中所述正常 操作基準(zhǔn)根據(jù)外部影響的變化而改變，并且其中所述比較器裝置適合于通過把監(jiān)視的電路 的物理層特征與根據(jù)主要的所監(jiān)視的外部影響的正常操作基準(zhǔn)相比較來診斷監(jiān)視的所述 電路的物理層特征的狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其中由所述監(jiān)視裝置監(jiān)視并且被結(jié)合到電路設(shè)計中的外 部影響包括以下中的一個或多個氣溫；氣壓；空氣濕度；一天中的時間；一年中的時間。
6.如權(quán)利要求5所述的電路，其中所述電路設(shè)計包括由分段檢查器開放軟件程序產(chǎn)生 的分段檢查器電路設(shè)計。
7.如權(quán)利要求6所述的電路，其中所述診斷系統(tǒng)包括診斷模塊，所述診斷模塊包括其 上加載有控制程序的操作系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)庫被加載到所述操作系統(tǒng)上，其中所述控制 程序包括適合于從所述電路接收物理層數(shù)據(jù)的監(jiān)視子程序、適合于把所述物理層數(shù)據(jù)與 存儲在所述數(shù)據(jù)庫中的正常操作基準(zhǔn)相比較的比較子程序、以及適合于當(dāng)所述物理層數(shù)據(jù) 與所述正常操作基準(zhǔn)偏離預(yù)定余量時產(chǎn)生故障信號的故障警告子程序。
8.如權(quán)利要求7所述的電路，其中所述監(jiān)視子程序適合于從與所述電路一起使用的外 部傳感器接收外部影響數(shù)據(jù)，并且其中所述故障警告子程序適合于當(dāng)所述物理層數(shù)據(jù)與根 據(jù)主要的所監(jiān)視的外部影響的正常操作基準(zhǔn)偏離預(yù)定余量時產(chǎn)生故障信號。
9.如權(quán)利要求8所述的電路，其中所述比較子程序適合于通過操作由所述監(jiān)視子程序 所接收的物理層數(shù)據(jù)和/或正常操作基準(zhǔn)來對電路的一個或多個未知特征進行推斷計算。
10.如權(quán)利要求9所述的電路，其中所述診斷模塊進一步包括屏幕，并且其中所述控制 程序包括圖形界面子程序，適合于在屏幕上產(chǎn)生與由監(jiān)視子程序接收的物理層數(shù)據(jù)和外部 影響數(shù)據(jù)、和/或存儲在數(shù)據(jù)庫中的電路設(shè)計的正常操作基準(zhǔn)、和/或由所述故障警告子程 序產(chǎn)生的故障警告相關(guān)的圖形。
11.如權(quán)利要求10所述的電路，其中所述電路包括適合于向和從一個或多個設(shè)備發(fā)送 和接收數(shù)據(jù)信號的控制系統(tǒng)，其中所述診斷模塊進一步包括被連接到所述控制系統(tǒng)的輸入 /輸出，并且其中所述診斷模塊適合于向所述控制系統(tǒng)發(fā)送由所述監(jiān)視子程序所接收的物 理層數(shù)據(jù)和外部影響數(shù)據(jù)、和/或存儲在數(shù)據(jù)庫中的電路設(shè)計的正常操作基準(zhǔn)、和/或由所 述故障警告子程序產(chǎn)生的故障警告。
12.如先前權(quán)利要求中任何一項所述的電路，其中所述電路是本質(zhì)安全電力和通信現(xiàn) 場總線電路，其符合IEC 61158協(xié)議。
13. 一種用于如權(quán)利要求1到12中任何一項所述的電路的診斷系統(tǒng)。
全文摘要
一種電路，包括電源、一個或多個設(shè)備、和診斷系統(tǒng)，其中所述診斷系統(tǒng)包括監(jiān)視裝置，適合于監(jiān)視所述電路的物理層特征；數(shù)據(jù)庫，包含用于所述電路的電路設(shè)計數(shù)據(jù)；和比較器裝置，適合于通過把監(jiān)視的所述電路的物理層特征與所述電路設(shè)計數(shù)據(jù)相比較來診斷所述物理層特征的狀態(tài)。
文檔編號G05B19/05GK101878456SQ200880118272
公開日2010年11月3日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者G·羅格爾, R·卡特徹內(nèi)爾, S·格拉貝爾 申請人:倍加福有限公司