工业过程网络上的数据传送制造技术

增强型通信协议可以改进工业过程网络上主机设备和一个或更多个现场设备之间的数据传送的可靠性和效率。现场设备可以存储设备描述，该设备描述包括描述该现场设备的功能属性的多个参数。主机设备可以上传用在与该现场设备通信中的该设备描述。该现场设备还可以存储多个可存储配置，每个可存储配置表示该现场设备的整体配置。该主机设备可以从该主机设备上传该多个可存储配置，例如以向该相同网络或不同网络上的第二现场设备传送可存储配置。该主机设备可以发送配置激活请求，该配置激活请求可以使现场设备根据多个可存储配置中所选择的一个中包括的配置数据进行操作。

【技术实现步骤摘要】

本公开大体上涉及工业过程网络上的数据传递。更具体地，本公开涉及工业过程网络上现场设备和主机设备之间的数据传送。
技术介绍
在典型的工业厂房中，分布式控制系统(DCS)用于控制在厂房处执行的许多工业过程。一般地，厂房具有集中式控制室，该集中式控制室有具有用户输入/输出(I/O)、磁盘I/O和其他外围设备的计算机系统。与计算机系统耦合的是控制器和过程I/O子系统。过程I/O子系统包括I/O端口，I/O端口连接到整个厂房中的各种现场设备。现场设备包括各种类型的分析仪器，例如压力传感器、温度传感器、开关、换能器、阀定位器和致动器以及在分布是控制系统中执行功能的任意其他设备。传统地，模拟现场设备已经通过双绞线对电流环与控制室相连，每个设备通过单个双绞线对与控制室相连。模拟现场设备能够对指定范围内的电信号进行响应或在指定范围内发送电信号。在典型的配置中，通常在两个线对之间有大约20-25伏特的电压差，并且有在环中流动的4-20毫安的电流。向控制室发送信号的模拟现场设备对在电流环中流动的电流进行调制，该电流与所感测的过程变量成正比。另一方面，由通过环的电流的幅度控制在控制室的控制下执行动作的模拟现场设备，该电流的幅度由过程I/O系统的I/O端口进行调制，其进而由控制器控制。历史上，大多数传统的现场设备具有单个输入或单个输出，其与该现场设备执行的主功能直接相关。例如，通常由传统模拟电阻温度传感器实现的唯一功能是：通过对流经双绞线对的电流进行调制来发送温度；而由传统模拟阀定位器实现的唯一功能是：基于流经双绞线
对中的电流的幅度，在打开位置和闭合位置之间定位阀。最近，在当前环路上叠加数字数据的混合系统已经用在过程控制系统中。在控制领域中，一个混合系统被称为高速可寻址远程换能器(HART)，并与Bell 202调制解调器规范相类似。HART系统使用当前环路中的电流的幅度来感测过程变量(和传统系统中一样)，但还在当前环路信号上叠加数字载波信号。载波信号相对较低，并可以以每秒大约2-3个更新的速率提供次级过程变量的更新。一般地，数字载波信号用于发送次级信息和诊断信息，而并不用于实现现场设备的主控制功能。通过载波信号提供的信息的示例包括辅过程变量、诊断信息(包括传感器诊断、设备诊断、接线诊断和过程诊断)、操作温度、传感器的温度、校准信息、设备标识信息、建造材料、配置或编程信息或其他类型的信息。因此，单个混合现场设备可以具有各种输入变量和输出变量，并可以实现各种功能。基础现场总线是美国仪器学会(ISA)规定的多支路串行数据双向通信协议，并旨在连接分布是控制系统中的现场仪器和其他过程设备(例如监视和仿真单元)。基础现场总线允许与先前过程控制环路方法相比增强型的数字通信，同时保持与现场总线环路耦合的功率过程设备的能力并同时满足固有安全性要求。例如，基础现场总线规范(即包括物理层规范和数据链路层规范)定义以与传统混合系统相比更高的数据速率(例如对于H1现场总线网络以高达31.25千比特每秒(Kbps)的数据速率，而对于H2现场总线网络以以高达2.5兆比特每秒(Mbps)的数据速率)发送数据的网络。为了改进现场总线网络上现场设备的互操作性，一般使用设备描述(DD)来实现现场设备的操作性接口(例如数据翻译)和配置。DD通常采用根据设备描述语言(DDL)进行格式化的一个或更多个文件的形式，以定义现场设备的功能性属性，例如数据输出类型、有效数据范围和/或单元、校准和/或诊断参数或其他功能性属性。根据与现场设备相关联的DD，主机或其他配置设备可以经由一系列的有序消息向现场设备发送配置数据来定义现场设备的操作状态。例如，主机设备可以对经由DDL与现场设备相关联的DD进行翻译，以确定与现场设备相
对应的功能性属性。在下文中，主机设备可以发送配置数据来定义现场设备的特定操作状态，例如指定输出数据类型的配置数据、与输出数据相对应的校准信息、数据的单元或其他配置数据。以这种方式，主机或其他配置设备可以通过经由DDL翻译与各个现场设备相关联的DD，与多个现场设备中的任意一个(例如每一个)接口和/或配置多个现场设备中的任意一个(例如每一个)。然而，使用DD来与现场设备交互需要主机设备能够访问与各个现场设备中的每一个相对应的DD。因为每个DD描述其对应的特定现场设备的功能性属性，在网络上的现场设备之间，DD通常不同。因为安全原因，主机设备通常与广域网(例如因特网)断连的事实使对特定DD的访问复杂化。因此，在主机设备不能访问特定DD的情况下，DD的获取可以是麻烦的、耗时的和容易产生错误的。此外，通过现场总线网络的涉及大量数据的交互(例如配置数据和/或软件图像的上传和下载)可能相对较慢，有时花费一个小时或更多时间来完成交互。即，现场总线消息规范(FMS)规定了经由虚拟通信关系(VCR)完成的通过现场总线网络进行通信的消息传送协议。VCR提供用于在应用和/或设备之间传送数据的基于连接的信道。现场总线网络上的设备经由由链路主机(LM)设备(被称为链路活动调度器(LAS))管理的调度通信和非调度通信进行通信。在调度通信期间，LAS设备向现场设备发布催促数据消息。作为响应，现场设备通过网络向一个或更多个订户设备公布数据。非调度通信是经由LAS设备管理的令牌传递算法完成的。LAS设备进而向网络上有效设备的列表(通常被称为活动列表)中包括的每个设备传递令牌消息。在接收到传递令牌消息时，现场设备发送任意未调度数据，直到其所有数据已经公布或可配置的“最大令牌持有时间”已经期满为止。由于VCR的基于连接的属性，经由一系列消息完成数据发送，每个消息需要对应的确认。重传未确认消息，从而增加通信的鲁棒性，此外向通信方案引入开销，其受分配给每个设备用于未调度通信的最大令牌持有时间的时间限制。因此，涉及大量数据(例如配置文件和/或DD)的数据交互可以是耗时的，从而增加与设备的试运行和现场总
线网络的配置相关联的时间和花费。
技术实现思路
在一个示例中，一种工业过程网络上从现场设备向主机设备上传现场设备的设备描述的方法，包括：由所述主机设备向所述现场设备发送用于请求所述现场设备从所述现场设备向所述主机设备上传所述设备描述的设备描述上传请求。所述设备描述包括描述所述现场设备的功能属性的多个参数。所述设备描述存储在所述现场设备的非易失性存储器中。所述方法还包括：由所述主机设备经由一个或更多个通信消息从所述现场设备接收所述设备描述。在另一示例中，一种工业过程网络上从现场设备向主机设备上传所述现场设备的设备描述的方法，包括：由所述主机设备从所述主机设备接收用于请求所述现场设备从所述现场设备向所述主机设备上传所述设备描述的设备描述上传请求。所述设备描述包括描述所述现场设备的功能属性的多个参数。所述设备描述存储在所述现场设备的非易失性存储器中。所述方法还包括：响应于接收到所述设备描述上传请求，由所述现场设备经由一个或更多个通信消息向所述主机设备发送所述设备描述。在另一示例中，现场设备包括：至少一个处理器、一个或更多个存储设备和收发机，所述收发机被配置为通过工业过程网络发送和接收数据。所述一个或更多个存储设备存储所述现场设备的设备描述，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在工业过程网络上从现场设备向主机设备上传所述现场设备的设备描述的方法，所述方法包括：由所述主机设备向所述现场设备发送用于请求所述现场设备从所述现场设备向所述主机设备上传所述设备描述的设备描述上传请求，其中所述设备描述包括描述所述现场设备的功能属性的多个参数，并且所述设备描述存储在所述现场设备的非易失性存储器中；由所述主机设备经由一个或更多个通信消息从所述现场设备接收所述设备描述；以及由所述主机设备将所述设备描述存储在所述主机设备的非易失性存储器中。

【技术特征摘要】
2014.12.19 US 14/576,7781.一种在工业过程网络上从现场设备向主机设备上传所述现场设备的设备描述的方法，所述方法包括：由所述主机设备向所述现场设备发送用于请求所述现场设备从所述现场设备向所述主机设备上传所述设备描述的设备描述上传请求，其中所述设备描述包括描述所述现场设备的功能属性的多个参数，并且所述设备描述存储在所述现场设备的非易失性存储器中；由所述主机设备经由一个或更多个通信消息从所述现场设备接收所述设备描述；以及由所述主机设备将所述设备描述存储在所述主机设备的非易失性存储器中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设备描述包括文件集合，所述文件集合包括描述所述现场设备的功能属性的多个参数。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述文件集合包括分层布置；以及其中，将所述设备描述存储在所述主机设备的所述非易失性存储器中包括：根据所述分层布置，将所述设备描述存储在所述主机设备的所述非易失性存储器中。4.根据权利要求1所述的方法，其中，根据数据压缩算法对所述设备描述进行压缩；以及其中，经由所述一个或更多个通信消息接收所述设备描述包括：经由所述一个或更多个通信消息接收压缩的设备描述。5.根据权利要求1所述的方法，其中，经由所述一个或更多个通信消息从所述现场设备接收所述设备描述包括：根据无连接快速数据传送通信协议，经由一个或更多个广播通信消息接收所述设备描述。6.根据权利要求1所述的方法，其中，经由所述主机设备和所述现场设备之间的面向连接的通信会话，执行所述设备描述上传请求的发送。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述主机设备配置所述主机设备的通信端口，用于与所述现场设备的专用设备描述上传通信；其中，经由所述一个或更多个通信消息接收所述设备描述包括：经由所述一个或更多个通信消息，在被配置用于与所述现场设备的所述专用设备描述上传通信的所述主机设备的所述通信端口上接收所述设备描述。8.一种现场设备，包括：至少一个处理器；一个或更多个存储设备；以及收发机，所述收发机被配置为通过工业过程网络来发送和接收数据；其中，所述一个或更多个存储设备存储所述现场设备的设备描述，所述设备描述包括描述所述现场设备的功能属性的多个参数；以及其中，所述一个或更多个存储设备编码有指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使所述现场设备：经由所述收发机接收用于请求所述现场设备向主机设备上传所述设备描述的设备描述上传请求；以及响应于接收到所述设备描述上传请求，经由一个或更多个通信消息，通过所述收发机向所述主机设备发送所述设备描述。9.一种配置工业过程网络上的现场设备的方法，所述方法包括：由主机设备选择在所述现场设备的非易失性存储器中存储的多个可存储配置中的一个，其中所述多个可存储配置中的每个可存储配置包括用于配置所述现场设备的一个或更多个功能属性的配置数据并表示所述现场设备的整体配置；以及由所述主机设备向所述现场设备发送配置激活请求，所述配置激活请求包括所述多个可存储配置中所选择的一个的标识，所述配置激活请求被配置为：请求所述现场设备根据在所述多个可存储配置中所选择的一个中包括的配置数据来进行操作。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个可存储配置包括
\t三个或更多个可存储配置。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个可存储配置中的每一个的所述配置数据被配置为：使所述现场设备输出具有主数据类型的数据；以及其中，所述多个可存储配置中所选择的一个的所述配置数据被配置为：使所述现场设备输出具有与所述现场设备的有效数据输出的主数据类型不同的主数据类型的数据。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述主数据类型包括压力、温度、密度和流速中的至少一个。13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述现场设备包括多个传感器；其中，所述多个传感器中的每一个被配置为：测量具有与所述多个传感器中的其他传感器中的每一个不同的数据类型的数据；其中，所述现场设备的所述有效数据输出包括：从所述多个传感器中的第一传感器测量的数据；以及其中，所述多个可存储配置中所选择的一个的所述配置数据被配置为：通过使所述现场设备输出从所述多个传感器中的第二传感器测量的数据，使所述现场设备输出具有与所述有效数据输出的所述主数据类型不同的主数据类型的数据。14.根据权利要求9所述的方法，还包括：由所述主机设备从所述现场设备获取在所述现场设备的所述非易失性存储器中存储的所述多个可存储配置的多个标识符，其中所述多个可存储配置中所选择的一个的所述标识包括所述多个可存...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·迪恩·费古森，布赖恩·阿伦·弗朗查克，托马斯·马文·贝尔，
申请(专利权)人：爱默生过程管理电力和水力解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US