一种用于过程控制环境的无线通信系统，所述无线通信系统包括一个参考节点，所述参考节点适合确定所述参考节点、一个基本节点及一个现场节点中的至少一些节点的地理空间位置，并且根据所确定的地理空间位置，确定与所述参考节点、所述基本节点及所述现场节点连接的收发器的无线电频率功率设置。此外，所述参考节点适合在多个时间确定过程控制环境中的多个位置的无线电频率噪声水平，以及根据所确定的无线电频率噪声水平调整所述无线电频率功率设置。所述参考节点可以实施于手持式设备上。
【技术实现步骤摘要】
本专利公开用于在分布式过程控制系统中提供无线通信的方法及设备， 这些方法及设备建立及始终一致地保持过程控制系统中不同的远程设备与 基本计算机之间的无线通信连接。
技术介绍
过程控制系统广泛地用于制造产品或控制过程(例如化学品制造、发电 厂控制等等)的工厂及/或车间。过程控制系统也用于自然资源的开采，比 如石油及天然气钻探及处理过程等等。实质上，任何制造过程、资源开采过 程等等，可以通过一个或多个过程控制系统的应用而得以自动化。相信所述 过程控制系统最终也将更广泛地用于农业。过程控制系统的实施方式经过多年，已经有了进展。旧时的过程控制系 统典型地以专用、集中式硬件及固定式连接来实施。然而，现代的过程控制系统却是典型地以高度分布的工作站、智能控制 器、智能现场设备及类似设备的网络来实施，这些设备的其中一些或全部设 备可以执行一个整体过程控制策略或方案的一部分。明确地说，大多数过程 控制系统包括智能现场设备及其他过程控制组件，这些智能现场设备及其他 过程控制组件通过一个或多个数字数据总线，彼此通信连接及/或通信连接 到一个或多个控制器。除了智能现场设备之外，现代的过程控制系统也可以包括模拟现场设备，比如4-20 mA设备、0-10伏特直流电(VDC )设备等等，这些模拟现场设备典型地直接连接到控制器，而不是通过共用数字数据 总线或同类物来连接到控制器。在一个典型的工业或过程设备中， 一个分布式控制系统(DCS)用于控 制许多在所述设备执行的工业过程。所述设备可能有一个集中式控制室，集 中式控制室中有一个计算机系统，该计算机系统带有用户输入/输出(I/O)、 一个盘输入/输出及其他外围设备，在计算机领域中广为人知的是，这些外 围设备有一个或多个过程控制器及过程输入Z输出子系统通信连接到所述集 中式控制室。此外， 一个或多个现场设备典型地连接到所述输入/输出子系 统及连接到所述过程控制器，以便在所述过程设备中实施控制及测量活动。 在所述过程输入/输出子系统可以包括连接到遍及所述过程设备的多个现场 设备的多个输入/输出端口的同时，所述现场设备可以包括多种类别的分析 设备、硅压力传感器、电容式压力传感器、电阻式温度检测器、热电偶连接 器、应变仪、限位开关、开关式开关、流量变送器、压力变送器、电容级开 关、重量秤、变换器、阀定位器、阀控制器、'执行器、螺线管、指示灯或任 何其他典型地用于过程设备的装置。如在此使用的一样，所述术语"现场设备"包含这些设备以及任何其他 在一个控制系统中执行功能的设备。无论如何，现场设备可以包括(例如) 输入设备(例如提供指示过程控制参数(比如温度、压力、流率等等)的状 况信号的传感器)以及响应从控制器及/或其他现场设备接收的命令而执行 动作的控制操作器或执行器。传统上，模拟现场设备通过双绞线电流环路连接到控制器，而每个设备 通过一个单一的双绞线连接到控制器。模拟现场设备能够响应一个特定范围 中的一个电气信号或在一个特定范围中传送一个电气信号。在一个典型的配置中，通常在所述双绞线的两条线之间具有大约为20-25伏特(V)的电压 差，并且有4-20mA的电流流经所述环路很平常。传送一个信号到所述控制 室的 一个模拟现场设备调整流经所述电流环路的电流，而所述电流与所述测 得过程变量成比例。执行受所述控制室控制的动作的模拟现场设备，是由流经所述环路的电 流大小来控制，该电流是由过程输入/输出(I/O)系统的输入/输出(I/O) 端口来调整，而过程输入/输出(I/O)系统的输入/输出(I/O)端口是由控 制器来控制。传统的具有有源电子器件的双线模拟设备也可以从所述环路接 收达40毫瓦(mW)的功率。需要更多能量的模拟现场设备典型地使用四线 连接到所述控制器，其中两线传送能量到该设备。这样的设备在本领域中被 称为四线设备，与典型地有功率限制的双线设备不同，四线设备没有功率限 制。离散现场设备可以传输或响应二进制信号。典型地，离散现场设备以 24V信号(AC或DC) 、 IIO或240V AC信号或5VDC信号进行操作。当 然，离散设备可以设计成根据特定控制环境所需要的任何电气规格来进行操 作。离散输入现场设备只是一个开关，其构成或中断与所述控制器的连接， 而离散输出现场设备将根据来自所述控制器的信号的存在或不存在来采取 动作。在历史上，大多数传统的现场设备有一个单一输入或一个单一输出，该 单一输入或单一输出与由所述现场设备执行的主要功能直接有关。例如，一 个传统模拟电阻式温度传感器执行的唯一功能是通过调整流经所述双绞线 的电流来传送温度信号，而 一个传统模拟阀定位器执行的唯一功能是根据流 经所述双绞线的电流的大小来将一个阀定位在一个完全开启及一个完全关 闭的位置之间的某处。最近，作为混合系统的 一 部分的现场设备可以将数字数据叠加在用于传 送模拟信号的电流环路上。 一个这样的混合系统在控制领域中被称为可寻址远程传感器高速通道(HART)协议。所述HART系统利用电流环路中的电 流大小来发送模拟控制信号或接收测得的过程变量(如传统系统)，但还在 所述电路环路信号上叠加数字载频信号。所述HART系统利用Bell 202频移 键控(FSK)标准，在低位准将数字信号叠加在4-20mA模拟信号上。这使 得双向现场通信能够发生，并使得普通过程变量以外的附加信息能够传送到 智能现场仪器或从智能现场仪器传送。所述HART协议在不中断4-20mA信 号的情况下以1200 bps的速度传输，而且允许主应用程序(主计算机)从现 场设备获得每秒两个或多个数字更新。由于所述频移键控(FSK)信号相位 连续，不存在4-20mA信号的干扰。所述频移键控(FSK)信号相对较慢，而且因此可以以每秒2-3个更新 的速率提供辅助过程变量或其他参数。 一般上，所述数字载频信号用于传送 二次及诊断信息，而且没有用于实现所述现场设备的主要控制功能。通过所 述数字载频信号提供的信息的例子包括二次过程变量、诊断信息(包括传感 器诊断、设备诊断、布线诊断及过程诊断)、操作温度、传感器温度、校准 信息、设备识别号、构建材料、配置及编程信息等等。因此， 一个单一的混 合现场设备可以有多种输入及输出变量，而且可以实施多种功能。最近， 一个较新的控制协议已经由美国设备协会(Instrument Society of America, ISA)定义。所述新协议一般称为Fieldbus (现场总线)，而且明 确地称为SP50, SP50是Standards and Practice Subcommittee 50 (标准及实 施分委员会50)的缩略。Fieldbus协议定义两个子协议。 一个HI Fieldbus 网络以每秒31.25kb的速度传输数据，并向连接到所述网络的现场设备提供 能量。 一个H2 Fieldbus网络以达到每秒2.5Mb的速度传输数据，其没有向 连接到所述网络的现场设备提供能量，而且其具有冗余传输媒介。Fieldbus 是一个非专用的开放标准，而且目前在工业领域很普遍，因此，许多类別的Fieldbus设备已经被开发并用于过程设备。由于Fieldbus设备(比如HART及4-20 mA设备)的使用是加于其他类别的现场设本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无线通信网络，包括： 基本节点、现场节点、参考节点及主计算机； 所述基本节点通信连接到所述主计算机； 所述基本节点、现场节点及参考节点中的每一个节点包括一个无线转换单元及一个无线收发器； 所述基本节点、所述现场节点及所述参考节点的所述无线收发器实现所述基本节点、现场节点及参考节点之间的无线通信； 所述现场节点包括至少一个现场设备，所述至少一个现场设备提供过程控制数据； 所述参考节点包括一个地理空间定位设备，所述地理空间定位设备适合确定所述参考节点的地理空间位置；以及 一个功率设置设备，所述功率设置设备位于所述基本节点及参考节点的至少其中之一，其中所述功率设置设备适合： 确定每个所述基本节点及现场节点相对于所述参考节点的地理空间位置，及 根据所述基本节点及现场节点的至少其中之一的地理空间位置，确定所述基本节点、所述现场节点及所述参考节点的至少其中之一的所述无线收发器的无线电频率功率设置。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳尔逊，
申请(专利权)人：费舍柔斯芒特系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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