[发明专利]用于流体系统的控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于流体系统的控制设备。名称“流体系统”在此理解为大范围的技术设备和设备组合，其与流体(液体和气体)的控制、定剂量或者测量/分析有关，从简单的阀门或阀门组到定剂量设备或分析设备直至复杂设备例如质量流量测量设备。典型地，控制设备对于这些应用需要控制器、至上级控制装置的通信接口以及根据应用需要用于执行器和/或传感器的接口。根据通信环境需要不同的通信接口，例如总线接口。这些控制设备对于每种应用配备有为此合适的标准部件例如微控制器和接口，其中相应的应用根据效率、通信环境和成本预给定所使用的部件的选择。各种在流体系统中使用的控制设备相应是大的。

发明内容

本发明能够实现：可以借助极其灵活地配置的用于流体系统的控制设备满足用于完全不同的通信环境的流体应用的多重要求。在权利要求中说明的根据本发明的解决方案的核心是，将通用计算模块用作统一的存储部分(Lagerteil)，该计算模块包含可编程逻辑组件、时钟发生器、易失性快速工作存储器和持久存储器并且借助一些外围部件构建在电路板上。在下文中称作FPGA(现场可编程门阵列)的可编程逻辑组件是数字技术的集成电路，该电路可以通过编程配置为极其复杂的逻辑电路。FPGA的可以通过编程作为硬件可用的典型的组成部分是逻辑基本块、处理器、乘法器、存储器控制器和查找表，然而也是带有用于常见标准的I/O端口的完整的通信接口、存储器和用于时钟准备的硬件。借助根据本发明的体系结构可能的是，统一的计算模块通过配置数据配备有对于相应的应用所有需要的硬件部件，包括用于相应的通信环境的功能。此外，通过识别连接在电路板上的通信模块进行的动态配置也是可能的。同样，可以进行再配置以匹配改变后的环境。这种再配置可以手工进行或者简单地通过将通信模块插接到电路板上来自动进行。因此，存在的配置可以由应用者随时容易地并且甚至现场匹配于改变后的通信环境。为此需要的硬件部件在被持久存储的配置数据中已经被预配置过并且仅仅必须在需要是加载到FPGA中。

附图说明

本发明的另外的特征和优点从下面借助所附附图的说明中得出。其中：

图1示出了带有通用计算模块的流体控制设备的示意性框图；

图2示出了用于说明使控制设备与不同的通信环境匹配的图解；

图3示意性地示出了在接通时计算模块的初始状态；以及

图4示出了计算模块的配置过的状态。

具体实施方式

在图1中，流体控制设备的电路板10称作“MFC主板”。其中，“MFC”代表Mass Flow Controller，即质量流量控制装置。这是本发明的示例性应用。设置有可以插接到电路板10上的通信模块20用于融入到通信环境中。计算模块30、标准接口部件40和电源部件50构建在电路板10上。属于标准接口部件40的是USB、蓝牙、JTAG等等，其带有必要时需要的电平匹配或信号放大以及带有其象征性地称作“插头”的电路板10上的端子。这些标准接口部件实现外部执行器和/或传感器的端子，然而也可以用于维护和诊断。电源部件50在电路板10上也具有称作“插头”的用于环境的端子。

此外，电路板10具有用于根据需要待装配的通信模块20的插接位置60。通信模块20基于插接卡，该插接卡具有匹配于电路板10的插接连接装置60的统一的插接连接装置以及通过相应的通信标准预给定的用于通信环境的端子(在图1中称作“插头”)，尽管可以涉及任意的、电学的、光学的或者HF通信端子。具体而言，可以在通信模块20的插接卡上设置可由计算模块30通过插接位置60识别的编码部和PHY模块例如电平变换器。对不同通信模块的接口的通用可用性的细节参考图2在下面进一步阐述。

在非常紧凑并且设计为统一的存储部分的计算模块30上合并有所有部件，其需要短的信号运行时间。对于电路板10上的“外部环境”，计算模块30仅仅具有至外围部件40、50和60的简单印制导线。

计算模块30包含可编程的逻辑部件(下面称作FPGA组件32)、持久存储器34例如为闪存、易失性存储器36例如为SDRAM(同步动态随机存取存储器)以及时钟发生器38。在FPGA内部所示的部件是应用处理器322、通信处理器324、通信逻辑电路326和设备逻辑电路328。这些部件在系统每次接通时通过还要描述的启动过程借助在FPGA内的配置数据来产生。