ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРИБОР С ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫМ ПЕРЕЗАПИСЫВАЕМЫМ ЗАПОМИНАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2008 года по МПК G11C16/34 

Изобретение относится к электронному прибору с энергонезависимым перезаписываемым запоминающим устройством, к примеру, ЭСППЗУ (EEPROM), в частности, к полевому прибору с электроникой полевых приборов и перезаписываемым запоминающим устройством. Уровень техники и изобретение разъясняются далее на примере полевых приборов, причем изобретение не ограничено полевыми приборами.

В технике автоматизации процессов для выработки аналоговых или цифровых измеряемых сигналов, представляющих физические или химические показатели процесса, используются предпочтительно полевые приборы.

Обычно такого рода полевые приборы через соответствующую систему передачи данных соединены друг с другом и/или с соответствующим головным компьютером, управляющим процессом, на который они посылают измеряемые сигналы, к примеру, через токовую петлю (от 4 до 20 мА) и/или через цифровую информационную шину. В качестве систем передачи данных служат, в частности, последовательные системы полевых шин, как, например, высокоскоростная шина PA (PROFIBUS-PA), основная полевая шина (FOUNDATION FEELDBUS), CAN-шина (CAN-BUS) и т.д., а также соответствующие протоколы передачи.

Посредством головного компьютера, управляющего процессом, переданные измеряемые сигналы обрабатываются далее и в качестве соответствующих результатов измерений, к примеру, визуализируются на мониторах и/или преобразовываются в сигналы управления для исполнительных элементов процесса, таких, к примеру, как магнитные вентили, электродвигатели и т.д.

Наряду с первичной функцией, а именно генерированием измеряемых сигналов, современные полевые приборы могут иметь другие многочисленные функциональности, которые помогают эффективному и надежному управлению наблюдаемым процессом. Сюда относятся, среди прочих, такие дополнительные функции, как собственный контроль полевого прибора, сохранение в памяти измеряемых величин, выработка сигналов управления для исполнительных элементов и т.д. На основании этой высокой функциональности полевых приборов функции, управляющие процессом, могут по нарастающей перемещаться в плоскость поля и, таким образом, системы управления процессом могут, соответственно, организовываться децентрализованно. Далее эти дополнительные функциональности могут касаться, к примеру, также ввода в эксплуатацию полевого прибора, а также его привязки к системе передачи данных.

Эти вышеуказанные и, при необходимости, дополнительные функции полевых приборов реализуются обычно посредством электроники полевых приборов, которая содержит микропроцессор и, соответственно, реализованное в нем программное обеспечение. Программное обеспечение перед или во время ввода в эксплуатацию полевого прибора программируется в постоянное запоминающее устройство, к примеру, в ПЗУ (ROM) и для функционирования полевого прибора загружается в энергозависимое запоминающее устройство, к примеру, ОЗУ (RAM).

В энергонезависимом перезаписываемом запоминающем устройстве, к примеру, ЭСППЗУ (EEPROM), могут быть занесены данные приборов, такие как данные применения, компенсационные коэффициенты, калибровочные данные, сообщения об ошибках и другие статусные параметры, или могут быть записаны периодически или с управлением прерываниями, к тому же данные процесса, к примеру, в форме функции показателя запаздывания могут записываться периодически или с управлением прерываниями.

При этом в качестве проблемы может выявиться тот факт, что количество доступов в режиме записи для ЭСППЗУ (EEPROM) ограничено. К примеру, 16 Кб ЭСППЗУ (EEPROM) типа 24С164 фирмы ATMEL специфицирован с 1 млн доступов в режиме записи в ячейке. Отсюда при нормальных условиях эксплуатации с доступом в режиме записи примерно в 5 минут следует срок службы примерно 10 лет. При особых обстоятельствах частота доступа в режиме записи может быть повышена в такой мере, что срок службы ЭСППЗУ (EEPROM) значительно снижается. В экстремальном случае это может привести к неожиданной потере прибора.

Поэтому задачей предложенного на рассмотрение изобретения является подготовка электронного прибора с модулем запоминающего устройства, который преодолеет недостатки приборов известным уровнем техники.

Задача решается в соответствии с изобретением посредством электронного прибора в соответствии с независимым пунктом 1 формулы изобретения.

Электронный прибор в соответствии с изобретением содержит микропроцессор; энергонезависимое перезаписываемое запоминающее устройство, предназначенное для обеспечения заданного максимального числа доступов в режиме записи MSZ, отличающийся тем, что прибор содержит счетчик, который регистрирует доступы в режиме записи, и микропроцессор, предназначенный для формирования сигнала тревоги в зависимости от изменения количества доступов в режиме записи и, при необходимости, в зависимости от максимального числа доступов в режиме записи MSZ.

Во-первых, согласно изобретению, микропроцессор может формировать сигнал тревоги, когда разница между максимальным количеством доступов в режиме записи MSZ и актуальным количеством доступов в режиме записи выходит за нижнюю границу предельного значения. Это предельное значение может быть, к примеру, жестко заданным, или задаваемым пользователем количеством доступов в режиме записи, или функцией разницы между максимальным количеством доступов в режиме записи MSZ и актуальным количеством доступов в режиме записи, а также функцией среднего количества доступов в режиме записи в единицу времени или среднего временного интервала между двумя доступами в режиме записи. Во втором альтернативном варианте среднее количество доступов в режиме записи в единицу времени или средний временной интервал между двумя доступами в режиме записи может быть, к примеру, определен как накопленная или скользящая средняя величина.

Во-вторых, согласно изобретению, микропроцессор может формировать сигнал тревоги, когда на основании изменения во времени количества доступов в режиме записи и максимального количества доступов в режиме записи средний оставшийся срок службы энергонезависимого перезаписываемого запоминающего устройства выходит за нижнюю границу нормы времени. Норма времени может быть, к примеру, заданной величиной или величиной, задаваемой пользователем.

В-третьих, согласно изобретению, микропроцессор может формировать сигнал тревоги, когда среднее количество доступов в режиме записи в единицу времени превышает максимальную частоту, или средний временной интервал между двумя доступами в режиме записи выходит за нижнюю границу нормы времени. Максимальная частота или норма времени могут быть соответственно или жестко заданной или задаваемой пользователем величиной, или функцией разницы между максимальным количеством доступов в режиме записи MSZ и актуальным количеством доступов в режиме записи.

В предпочтительном в настоящее время варианте выполнения изобретения энергонезависимое перезаписываемое запоминающее устройство содержит ЭСППЗУ (EEPROM).

Поскольку количество доступов в режиме записи предпочтительно и после временного отказа прибора или отказа энергообеспечения также должно находиться в распоряжении, целесообразно, что актуальное количество доступов в режиме записи сохраняется в энергонезависимом запоминающем устройстве, к примеру, ЭСППЗУ (EEPROM).

Кроме того, время выбранных доступов в режиме записи для определения частот доступов может записываться в память ОЗУ (RAM) или ЭСППЗУ (EEPROM).

Счетчик доступов в режиме записи обычно может быть интегрирован в микропроцессор.

В следующем варианте выполнения изобретения электронный прибор содержит полевый прибор для восприятия химического или физического показателя процесса или для управления исполнительным элементом, как то приводом вентиля или насосом. Физическими или химическими показателями процесса являются, к примеру, объемный или весовой расход, уровень заполнения, давление, температура, влажность, аналитические параметры, такие как значение рН или другие потенциометрические величины, содержание кислорода, содержание нитратов, мутность, концентрация газа. Список показателей процесса должен пониматься исключительно как пояснительный, и ни в коем случае как ограничительный.

Полевый прибор в соответствии с изобретением может, в частности, быть полевым прибором с цифровой связью, который имеет интерфейс связи, посредством которого микропроцессор соединен с полевой шиной. Полевая шина может быть, к примеру, высокоскоростной шиной PA (PROFIBUS-PA), основной полевой шиной (FOUNDATION FEELDBUS) или CAN-шиной (CAN-BUS).

Прямые внешние доступы на полевый прибор через полевую шину могут вызывать значительное увеличение доступов в режиме записи на энергонезависимое перезаписываемое запоминающее устройство, вследствие чего требуется сигнальное оповещение в плане опережающего контроля.

В следующем варианте выполнения принимается во внимание, что ЭСППЗУ (EEPROM) содержит большое количество ячеек, к примеру, 2000. Срок службы, в частности, тогда сильно ограничен, когда доступы в режиме записи производятся все время на одни и те же ячейки.

Доступы в режиме записи к различным ячейкам способствуют, напротив, нанесению меньшего вреда. В случае, когда при определенном использовании не всегда воздействуют на одни и те же ячейки, а воздействуют на несколько различных ячеек или несколько различных групп ячеек, может быть выгодно посредством нескольких счетчиков, которые соответственно присоединены к ячейке или к группе ячеек, учитывать доступы в режиме записи для отдельных ячеек или групп и, соответственно, по логике, по поясненным ранее критериям, затем заставлять формировать сигнал тревоги, когда для ячейки или группы достигается соответствующее состояние повышенной готовности.

Изобретение разъясняется далее на основании представленного на чертеже примера варианта выполнения, который показывает блок-схему электроники полевого прибора в соответствии с изобретением.

Полевый прибор 1 в соответствии с изобретением это измерительный преобразователь, к примеру, измерительный преобразователь давления, с первичным датчиком 2 и, при необходимости, предварительным усилителем, аналоговый сигнал которого подается через A/D-преобразователь 4 микропроцессору 5. Микропроцессор 5 соединен далее с интерфейсом 6 шины, через который он соединяется с полевой шиной 3, к примеру, с основной полевой шиной.

Микропроцессор далее функционально связан с ЭСППЗУ (EEPROM) 7, ОЗУ (RAM) 8, а также с непредставленным ПЗУ (ROM). Для функционирования измерительного преобразователя программа микропроцессора, которая записана в ПЗУ (ROM), загружается в ОЗУ (RAM) 8. Равным образом компенсационные коэффициенты датчика давления и другие данные датчика и статусные данные считываются из ЭСППЗУ (EEPROM) 7 и записываются в ОЗУ (RAM) 8. При актуальном функционировании процессор работает с записанными в ОЗУ (RAM) 8 компенсационными параметрами, а также с данными датчика и статусными данными. В ЭСППЗУ (EEPROM) 7 с определенным временным интервалом обновленные средние значения данных измерений через доступы в режиме записи поступают на хранение. Далее, к примеру, минимальные или максимальные данные, а также случаи ошибок и статусные данные могут обновляться через доступы в режиме записи в ЭСППЗУ (EEPROM), следующие доступы в режиме записи к ЭСППЗУ (EEPROM) могут вызываться через индикатор и обслуживающий элемент 10 или через полевую шину 3, к примеру, в сервисном режиме работы, когда должны быть обновлены специализированные данные или калибровочные данные. В частности, при доступах в режиме записи, ввиду внешних причин, дело может дойти до неподобающе высокой частоты доступов в режиме записи, которые могут быстро состарить ЭСППЗУ (EEPROM). Чтобы в данном случае, в плане предупреждающего технического обслуживания, выдать своевременные предупреждения, измерительный преобразователь имеет счетчик 9, который регистрирует количество доступов в режиме записи и, к примеру, сохраняет их в ЭСППЗУ (EEPROM) и/или в ОЗУ (RAM). Частоту доступов в режиме записи можно определить, к примеру, посредством того, что время N-ного доступа в режиме записи сохраняется и вычитается из времени N+M-ного доступа в режиме записи. Причем М нужно выбрать такой величины, чтобы определяемая частота статистически имела смысл. Значение М может, к примеру, находиться в размерном интервале от нескольких 10 до 1000. Когда частота оказывается, к примеру, более чем 10 в минуту, генерируется сигнал и выдается через интерфейс связи. Равным образом сигнал производится, когда на основании актуального количества доступов в режиме записи и средней частоты доступов в режиме записи следует, что максимальное количество доступов в режиме записи NSZ превышается менее чем за месяц.

Электронный прибор в соответствии с изобретением с микропроцессором, с энергонезависимым перезаписываемым запоминающим устройством предназначен для обеспечения заданного максимального количества доступов в режиме записи MSZ. Прибор содержит счетчик, который регистрирует доступы в режиме записи, и микропроцессор в зависимости от изменения количества доступов в режиме записи и, при необходимости, от максимального количества допусков в режиме записи, формирует сигнал тревоги. Техническим результатом является повышение срока службы прибора. 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электронный прибор, содержащий микропроцессор, энергонезависимое перезаписываемое запоминающее устройство, которое подлежит описанию для заданного максимального количества доступов в режиме записи MSZ, при этом прибор содержит, по меньшей мере, один счетчик, который регистрирует допуски в режиме записи, при этом микропроцессор выполнен с возможностью формирования сигнала тревоги в зависимости от изменения количества доступов в режиме записи, отличающийся тем, что микропроцессор формирует сигнал тревоги, когда разница между максимальным количеством доступов в режиме записи MSZ и актуальным количеством доступов в режиме записи выходит за нижнюю границу предельного значения, которое является функцией разницы между максимальным количеством доступов в режиме записи MSZ и актуальным количеством доступов в режиме записи, а также функцией среднего количества доступов в режиме записи в единицу времени или среднего временного интервала между двумя доступами в режиме записи.2. Электронный прибор по п.1, отличающийся тем, что среднее количество доступов в режиме записи в единицу времени или средний временной интервал между двумя доступами в режиме записи определяется как накопленное или скользящее среднее значение.3. Электронный прибор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что микропроцессор формирует сигнал тревоги, когда на основании изменения во времени количества доступов в режиме записи и максимального количества доступов в режиме записи установленный остаточный срок службы энергонезависимого описываемого запоминающего устройства выходит за нижнюю границу нормы времени.4. Электронный прибор по п.3, отличающийся тем, что норма времени является заданной или задаваемой величиной.5. Электронный прибор по п.1, отличающийся тем, что микропроцессор формирует сигнал тревоги, когда среднее количество доступов в режиме записи в единицу времени превышает предельное значение или средний временной интервал между двумя доступами в режиме записи выходит за нижнюю границу предельного значения.6. Электронный прибор по п.5, отличающийся тем, что предельное значение является жестко заданной или задаваемой величиной.7. Электронный прибор по п.5, отличающийся тем, что предельное значение является функцией разницы между максимальным количеством доступов в режиме записи MSZ и актуальным количеством доступов в режиме записи.8. Электронный прибор по п.7, отличающийся тем, что энергонезависимое перезаписываемое запоминающее устройство содержит ЭСППЗУ (EEPROM).9. Электронный прибор по п.8, отличающийся тем, что актуальное количество доступов в режиме записи и/или время выбранных доступов в режиме записи записывается в ОЗУ (RAM) или в ЭСППЗУ (EEPROM).10. Электронный прибор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что счетчик интегрирован в микропроцессор.11. Электронный прибор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что электронный прибор является полевым прибором для восприятия химических или физических показателей процесса или для управления исполнительным элементом.12. Электронный прибор по п.11, отличающийся тем, что дополнительно содержит далее интерфейс связи, через который микропроцессор соединен с полевой шиной.13. Электронный прибор по п.12, отличающийся тем, что большинство доступов в режиме записи к ЭСППЗУ (EEPROM) вызваны посредством переданных через полевую шину сигналов.14. Электронный прибор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что запоминающее устройство имеет, по меньшей мере, две ячейки или группы ячеек, а прибор содержит соответствующее количество ячеек, которые, соответственно, подсоединены к ячейкам или группам и регистрируют соответствующие доступы в режиме записи, причем микропроцессор в зависимости от изменения количества доступов в режиме записи к отдельным ячейкам или группам формирует сигнал тревоги.