在工业过程系统的无线网络中调度现场设备的方法技术方案

提供了一种在工业过程系统(1)的无线网络(20)中调度现场设备(14，16，18)的调度方法(30)。该方法(30)在调度设备(15)中执行，并且包括：在上行链路资源和下行链路资源上调度(31)一个或多个现场设备(14，16，18)，使得针对现场设备(14，16，18)中的至少一个现场设备，上行链路资源的周期性与下行链路资源的周期性不同。

Method of Dispatching Field Equipment in Wireless Network of Industrial Process System

A scheduling method (30) for dispatching field equipment (14, 16, 18) in a wireless network (20) of an industrial process system (1) is provided. The method (30) is executed in the scheduling device (15) and includes scheduling (31) one or more field devices (14, 16, 18) on the upstream and downlink resources, so that for at least one field device (14, 16, 18) in the field device, the periodicity of the upstream link resources is different from that of the downlink resources.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在工业过程系统的无线网络中调度现场设备的方法
本文中所公开的技术总体涉及无线网络中的调度领域，具体涉及一种在工业过程系统的无线网络中的调度现场设备的方法、一种调度设备、计算机程序以及计算机程序产品。
技术介绍
无线网状网络可以使用时分多址(TDMA)或载波侦听多路访问(CSMA)作为用于访问共享介质(无线频谱)的机制。TDMA将介质划分为时隙，并且将时隙指派给可以与之通信的不同设备。确定应当为哪些设备指派哪个TDMA时隙(一个或多个)以用于通信被称为调度。另一方面，CSMA调度解决方案通常是分布式的(即，节点仅使用其自身信息)，并且基于节点可以在介质空闲的任何时间进行通信的构思。在具有共享通信资源的节点的无线网络中，重要的是调度是高效的，使得以最佳可能方式来使用通信资源。随着设备的数目增加，例如，随着将许多设备无线连接到互联网的物联网(IoT)的引入，这正在变得越来越重要。还可以在工业过程系统和自动化网络中预见到IoT场景。US2011/105136涉及半持久性调度(SPS)。用户设备(UE)具有相同的资源块指派、相同的MCS(调制和编码方案)等，直到SPS被停用为止。因此，可以减少控制信道资源以实现可预测流量，诸如例如VoIP。US2012/014369涉及无线电信系统中的指派和分配，并且具体涉及一种用于减少其中的信令负载的方法。VogiatzisN等人的“自适应多载波无线接入系统(Anadaptivemulticarrierwirelessaccesssystem)”描述了宽带无线接入系统的协议栈。US2010/272093描述了工业自动化控制，并且公开了控制和自动化系统如何能够支持无线致动器的使用和控制。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决和改进用于在无线网络、特别是工业环境中(例如，过程控制系统中)的无线网络中的调度的各个方面。特定目的是提供过程控制系统的无线网络中的调度灵活性。另一特定目的是增加过程控制系统的无线网络中的资源利用率。通过根据所附独立权利要求的方法、设备、计算机程序和计算机程序产品以及根据从属权利要求的实施例来实现这些目的和其他目的。根据一方面，该目的通过在工业过程系统的无线网络中调度现场设备的方法来实现。该方法在调度设备中执行，并且包括：在上行链路资源和下行链路资源上调度一个或多个现场设备，使得针对现场设备中的至少一个现场设备，上行链路资源的周期性与下行链路资源的周期性不同。与使用固定调度长度、或者针对上行链路通信和下行链路通信两者具有相同周期时间的已知TDMA调度方法相比，该方法使得能够鉴于特定设备的需要来适应资源。进一步与在满足例如使用无线网络的一个或多个应用的特定应用要求时非常有限的已知调度方法相比，本专利技术通过具有不同的上行链路/下行链路周期时间提供了当创建调度时的增加的灵活性。进一步地，本专利技术允许不同的设备及其应用要求来规定调度。再进一步地，该方法提供了通过使用上行链路/下行链路的各个参数来优化有用网络利用率的可能性(将有用利用率推向100％)，这又允许更多设备成为网络的一部分。鉴于具有连接性的设备(例如，物联网(IoT)设备)的数目日益增加，后者是个重要优点。根据一方面，该目的通过用于调度设备的计算机程序来实现。该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码当在调度设备上的至少一个处理器上执行时，使得调度设备执行如上所述的方法。根据一方面，该目的通过计算机程序产品实现，该计算机程序产品包括如上所述的计算机程序和计算机可读装置，计算机程序存储在计算机可读装置上。根据一方面，该目的通过用于在工业过程系统的无线网络中调度现场设备的调度设备来实现。调度设备被配置为在上行链路资源和下行链路资源上调度一个或多个现场设备，使得针对现场设备中的至少一个现场设备，上行链路资源的周期性与下行链路资源的周期性不同。通过阅读以下描述和附图，本教导的实施例的其他特征和优点将变得清楚。附图说明图1图示了可以实现根据本专利技术的实施例的环境。图2图示了示例性时隙结构。图3图示了针对现场设备的不同的上行链路周期性和下行链路周期性。图4图示了设备的示例性调度。图5图示了根据本专利技术的调度设备中的方法的实施例的步骤的流程图。图6示意性地图示了用于实现根据本专利技术的方法的实施例的调度设备和装置。具体实施方式在以下描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了诸如特定体系架构、接口、技术等之类的具体细节，以便提供透彻的理解。在其他实例中，省略了对公知设备、电路和方法的详细描述，以免不必要的细节使描述模糊。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。简而言之，本专利技术使得能够在针对每个设备的上行链路通信流和下行链路通信流上创建具有不同周期时间的通信时隙调度。这与当前解决方案形成对比，在当前解决方案中通信上游和下游使用相同的周期时间。尽管现有技术的解决方案可以促进调度，但是本专利技术的专利技术人已经认识到这也严重约束了创建符合应用要求的TDMA调度的可能性。各设备之间的应用要求可能有很大差异。因此，与无论应用循环要求如何均具有固定调度长度的现有技术解决方案相比，根据本专利技术的方法将例如不同设备的不同要求考虑在内。图1图示了可以实现根据本专利技术的实施例的环境。比如，环境可以是工业过程系统1。计算机控制的过程控制系统用于控制和/或监测许多不同类型的工业和公用事业中的工业过程，诸如汽车、化学、制药、食品、金属、矿山、钢铁厂、消费品、发电、配电、纯净水和废水处置、炼油厂、天然气管道和海上平台。现场设备14，16，18(例如，仪表或执行器，诸如电动机、阀、阀定位器和不同类型的传感器)在过程内执行功能，诸如驱动传送带、打开或关闭阀、以及测量各种过程控制参数。控制器执行控制功能以监测和控制现场设备14，16，18。这种控制功能可以包括：接收指示过程控制测量的信号，处理所接收的信息，以及生成被传送到一个或多个现场设备14，16，18的控制信号以控制和/或监测过程的操作。因此，现场设备14，16，18可以具有许多不同类型并且可以具有非常不同的要求。第一现场设备可以运行需要频繁上行链路传输和下行链路传输的应用，而第二现场设备仅偶尔需要报告例如测量值(即，仅具有上行链路)。在工业过程系统1中，操作员通常能够借助于操作员工作站2，4来执行关于过程的期望操作，该操作员工作站2，4被可通信地连接以从现场设备14，16，18和各种控制器5a，5b接收过程信息。例如，操作员可以经由用户接口查看过程的当前状态、执行过程的评估、并且通过使用操作员工作站2，4来修改过程的操作。控制器5a，5b和工作站2，4通常经由通信网络而被连接到服务器6和数据库8，服务器6提供对过程的控制和监测，数据库8中存储有诸如与过程的控制和监测有关的历史数据之类的数据。如所图示的情况一样，这种通信网络可以包括操作员工作站2，4被连接到的第一总线(图中的总线1)、以及第二总线(图中的总线2)。在这种情况下，服务器6和数据库8连接在第一总线与第二总线之间。第二总线可以经由有线接口或无线接口而被连接到一个或多个网关12(仅图示一个网关)。网关12又可以连接到无线网络20(或其一部分)，该无线网络20可以是无线工业网络。无线网络20还可以包括接入点13a，13b，接入点13a，13b对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在工业过程系统(1)的无线网络(20)中调度现场设备(14，16，18)的方法(30)，所述方法(30)在调度设备(15)中被执行，并且特征在于：‑在上行链路资源和下行链路资源上调度(31)一个或多个现场设备(14，16，18)，使得针对所述现场设备(14，16，18)中的至少一个现场设备，上行链路资源的周期性与下行链路资源的周期性不同，其中在所述调度中，所述上行链路和所述下行链路作为单独的不相交任务被处理，由此所述资源在上行链路和下行链路中被分别地指派。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.21 EP 16194952.41.一种在工业过程系统(1)的无线网络(20)中调度现场设备(14，16，18)的方法(30)，所述方法(30)在调度设备(15)中被执行，并且特征在于：-在上行链路资源和下行链路资源上调度(31)一个或多个现场设备(14，16，18)，使得针对所述现场设备(14，16，18)中的至少一个现场设备，上行链路资源的周期性与下行链路资源的周期性不同，其中在所述调度中，所述上行链路和所述下行链路作为单独的不相交任务被处理，由此所述资源在上行链路和下行链路中被分别地指派。2.根据权利要求1所述的方法(30)，其中所述调度(31)包括：将所述上行链路资源和所述下行链路资源作为独立调度任务来调度。3.根据权利要求1或2所述的方法(30)，包括：调度上行链路资源和下行链路资源，使得针对所述现场设备(14，16，18)中的至少一个现场设备，上行链路资源的数目与下行链路资源的数目不同。4.根据权利要求3所述的方法(30)，其中所述上行链路资源的数目和所述下行链路资源的数目中的一个数目等于零。5.根据权利要求3所述的方法(30)，其中所述上行链路资源的数目和所述下行链路资源的数目都不等于零。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(30)，其中所述调度包括：基于现场设备的类型和待调度的所述现场设备(14，16，18)的应用要求中的一者或两者来适应以下各项中的一项或多项：上行链路资源的数目、以及下行链路资源的数目。7.一种用于调度设备(15)的计算机程序(42)，所述计算机程序(42)包括计算机程序代码，所述计算机程序代码当在所述调度设备(15)上的至少一个处理器上执行时，使得所述调度设备(15)...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·汉森，J·阿克贝格，J·内安德，K·兰德纳斯，N·埃里克森，T·伦瓦尔，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH