用于工业过程网络的快速数据传送通信协议制造技术

一种在工业过程网络上的主机设备和现场设备之间传送数据的方法，包括：由该主机设备向该现场设备发送用于请求经由快速数据传送通信协议在该主机设备和该现场设备之间的后续数据传送的快速数据传送发起请求。该方法还包括：由该主机设备从该现场设备接收快速数据传送确认；以及由该主机设备向该现场设备发送用于请求与该现场设备的该后续数据传送的通用数据传送发起请求。该方法还包括：由该主机设备从该现场设备接收通用数据传送发起确认；以及响应于该通用数据传送发起确认，执行经由该快速数据传送协议在该主机设备和该现场设备之间的该后续数据传送。

【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设备之间的快速数据传送通信协议。
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。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))管理的调度通信和未调度通信进行通信。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。重传未确认的消息，从而增加通信的鲁棒性。然而，这种基于连接的交互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，涉及大量数据的交互(例如配置数据和/或软件图像的上载和下载)可能相对较慢，有时花费一个小时或更多时间来完成交互。借此，使用基于连接的交互可以增加与活动(例如维护、调试和设备试运行)相关联的时间(和花费)，从而一般降低系统的可用性。
技术实现思路
在一个示例中，一种在工业过程网络上的主机设备和现场设备之间传送数据的方法，包括：由所述主机设备向所述现场设备发送用于请求经由快速数据传送通信协议在所述主机设备和所述现场设备之间的后续数据传送的快速数据传送发起请求。所述方法还包括：由所述主机设备从所述现场设备接收快速数据传送确认，所述快速数据传送确认指示所述现场设备被配置用于经由所述快速数据传送通信协议的所述后续数据传送；以及由所述主机设备向所述现场设备发送用于请求与所述现场设备的所述后续数据传送的通用数据传送发起请求。所述方法还包括：由所述主机设备从所述现场设备接收通用数据传送发起确认，所述通用数据传送发起确认指示所述现场设备被配置用于所述后续数据传送；以及响应于所述通用数据传送发起确认，执行经由所述快速数据传送协议在所述主机设备和所述现场设备之间的所述后续数据传送。在另一示例中，一种在工业过程网络上的主机设备和现场设备之间传送数据的方法，包括：由所述主机设备从所述现场设备接收用于请求经由快速数据传送通信协议在所述主机设备和所述现场设备之间的后续数据传送的快速数据传送发起请求。所述方法还包括：由所述
现场设备向所述主机设备发送快速数据传送发起确认，所述快速数据传送发起确认指示所述现场设备被配置用于经由所述快速数据传送通信协议的所述后续数据传送；以及由所述现场设备从所述主机设备接收用于请求与所述现场设备的所述后续数据传送的通用数据传送发起请求。所述方法还包括：由所述现场设备向所述主机设备发送通用数据传送发起确认，所述通用数据传送发起确认指示所述现场设备被配置用于所述后续数据传送；以及响应于所述通用数据传送发起确认，执行经由所述快速数据传送通信协议在所述主机设备和所述现场设备之间的所述后续数据传送。在一个示例中，主机设备包括：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控制网络发送和接收数据。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，使所述主机设备：经由所述收发机向现场设备发送用于请求经由快速数据传送通信协议在所述主机设备和所述现场设备之间的后续数据传送的快速数据传送发起请求。所述一个或更多个存储设备还编码有指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使所述主机设备：经由所述收发机从所述现场设备接收快速数据传送确认，所述快速数据传送确认指示所述现场设备被配置用于经由所述快速数据传送通信协议的所述后续数据传送；以及经由所述主机设备向所述现场设备发送用于请求与所述现场设备的所述后续数据传送的通用数据传送发起请求。所述一个或更多个存储设备还编码有指令，当所述指令被所述至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在工业过程网络上的主机设备和现场设备之间传送数据的方法，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经由快速数据传送通信协议在所述主机设备和所述现场设备之间的后续数据传送的快速数据传送发起请求；由所述主机设备从所述现场设备接收快速数据传送确认，所述快速数据传送确认指示所述现场设备被配置用于经由所述快速数据传送通信协议的所述后续数据传送；由所述主机设备向所述现场设备发送用于请求与所述现场设备的所述后续数据传送的通用数据传送发起请求；由所述主机设备从所述现场设备接收通用数据传送发起确认，所述通用数据传送发起确认指示所述现场设备被配置用于所述后续数据传送；以及响应于所述通用数据传送发起确认，执行经由所述快速数据传送协议在所述主机设备和所述现场设备之间的所述后续数据传送。

【技术特征摘要】
2014.12.19 US 14/576,7511.一种在工业过程网络上的主机设备和现场设备之间传送数据的方法，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经由快速数据传送通信协议在所述主机设备和所述现场设备之间的后续数据传送的快速数据传送发起请求；由所述主机设备从所述现场设备接收快速数据传送确认，所述快速数据传送确认指示所述现场设备被配置用于经由所述快速数据传送通信协议的所述后续数据传送；由所述主机设备向所述现场设备发送用于请求与所述现场设备的所述后续数据传送的通用数据传送发起请求；由所述主机设备从所述现场设备接收通用数据传送发起确认，所述通用数据传送发起确认指示所述现场设备被配置用于所述后续数据传送；以及响应于所述通用数据传送发起确认，执行经由所述快速数据传送协议在所述主机设备和所述现场设备之间的所述后续数据传送。2.根据权利要求1所述的方法，其中，经由相同消息发送所述快速数据传送发起请求和所述通用数据传送发起请求。3.根据权利要求1所述的方法，其中，经由第一消息发送所述快速数据传送发起请求，并且经由不同的第二消息发送所述通用数据传送发起请求。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述快速数据传送发起请求和所述通用数据传送发起请求中的一个或更多个包括广播网络地址，以及其中，执行所述主机设备和所述现场设备之间的所述后续数据传送包括：经由所述快速下载通信协议向所述广播网络地址广播所述后续数据传送。5.根据权利要求4所述的方法，其中，执行所述后续数据传送包括：经由多个广播消息来广播所述后续数据传送，所述多个广播消息中的
\t每一个包括与所述后续数据传送相关联的数据的一部分。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述快速数据传送发起请求包括用于请求所述现场设备经由所述快速数据传送通信协议从所述主机设备接收所述后续数据传送的快速下载发起请求，以及其中，经由所述多个广播消息来广播所述后续数据传送包括：响应于接收到所述通用数据传送发起确认，由所述主机设备向所述广播网络地址广播所述多个广播消息。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个广播消息至少包括第一广播消息和第二广播消息，以及其中，所述主机设备在发送所述第一广播消息之后发送所述第二广播消息，而不需要从现场设备接收包括所述现场设备是否接收到所述第一广播消息的指示的确认。8.根据权利要求7所述的方法，其中，执行所述后续数据传送还包括：所述主机设备在发送所述第二广播消息之后从所述现场设备接收重传请求，所述重传请求指示所述主机设备重传与所述第一广播消息中包括的所述后续数据传送相关联的数据的一部分的请求；以及所述主机设备在发送所述第二广播消息之后向所述广播网络地址广播所述第三广播消息，所述第三广播消息包括与所述第一广播消息中包括的所述后续数据传送相关联的数据的一部分。9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多个广播消息中的每一个包括数据定位信息，所述数据定位信息指示各个广播消息中包括的所述数据的一部分在与所述后续数据传送相关联的所述数据中的相对位置。10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述快速数据传送发起请求包括用于请求所述现场设备经由所述快速数据传送通信协议从所述现场设备向广播地址广播所述后续数据传送的快速上传发起请求，以及其中，执行所述后续数据传送包括：由所述主机设备经由所述多个广播消息在所述广播地址处接收所述后续数据传送。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个广播消息中的每一个包括数据定位信息，所述数据定位信息指示各个广播消息中包括的所述数据的一部分在与所述后续数据传送相关联的所述数据中的相对位置。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个广播消息至少包括第一广播消息和第二广播消息，所述第二广播消息是在所述第一广播消息之后接收的，所述方法还包括：由所述主机设备将所述第一广播消息中包括的数据定位信息与所述第二广播消息中包括的数据定位信息进行比较；以及由所述主机设备基于所述比较确定所述主机设备未接收到与所述后续数据传送相关联的所述数据的一部分，其中，执行所述后续数据传送还包括：由所述主机设备向所述现场设备发送重传请求，所述重传请求指示所述现场设备在所述第二广播消息之后经由第三广播消息向所述广播网络地址重传所述数据的一部分的请求。13.根据权利要求1所述的方法，其中，发送所述快速数据传送发起请求、接收所述快速数据传送发起确认、发送所述通用数据传送发起请求和接收所述通用数据传送发起确认是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的，以及其中，执行所述主机设备和所述现场设备之间的所述后续数据传送包括：经由无连接通信协议来广播所述后续数据传送。14.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述主机设备和所述现场设备之间的所述后续数据传送包括：以至少部分由所述现场设备确定的数据速率，执行所述后续数据传送。15.一种在工业过程网络上的主机设备和现场设备之间传送数据的方法，所述方法包括：由所述现场设备从所述主机设备接收用于请求经由快速数据传送
\t通信协议在所述主机设备和所述现场设备之间的后续数据传送的快速数据传送发起请求；由所述现场设备向所述主机设备发送快速数据传送发起确认，所述快速数据传送发起确认指示所述现场设备被配置用于经由所述快速数据传送通信协议的所述后续数据传送；由所述现场设备从所述主机设备接收用于请求与所述现场设备的所述后续数据传送的通用数据传送发起请求；由所述现场设备向所述主机设备发送通用数据传送发起确认，所述通用数据传送发起确认指示所述现场设备被配置用于所述后续数据传送；以及响应于所述通用数据传送发起确认，执行经由所述快速数据传送通信协议在所述主机设备和所述现场设备之间的所述后续数据传送。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述快速数据传送发起请求包括用于请求所述现场设备经由所述快速数据传送通信协议从所述主机设备接收所述后续数据传送的快速下载发起请求，其中，所述快速下载发起请求和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·迪安·费格森，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