用于多协议无线传感器网络的系统和方法技术方案

技术编号:22244793 阅读:14 留言:0更新日期:2019-10-09 23:47
本发明专利技术提供了一种多协议无线传感器网络(300)。该多协议无线传感器网络包括第一现场设备(335)、第二现场设备(325)、接入点(315)和可编程逻辑控制器(PLC)(305)。第一现场设备被配置为使用第一协议操作。第二现场设备被配置为使用第二协议操作。接入点被配置为与使用第一协议的第一现场设备和使用第二协议的第二现场设备进行通信。PLC被配置为通过接入点控制第一现场设备和第二现场设备。

System and Method for Multiprotocol Wireless Sensor Networks

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多协议无线传感器网络的系统和方法
本公开整体涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地,本公开涉及一种用于将IEC61131-3环境与多协议无线传感器网络集成的系统和方法。
技术介绍
工业过程控制和自动化系统常常用于使大型且复杂的工业过程自动化。这些类型的系统通常包括各种部件,包括现场设备(例如,传感器、致动器等)和控制器。控制器通常接收来自某些现场设备(例如,传感器)的测量值并生成用于其他现场设备(例如,致动器)的控制信号。工业过程控制和自动化系统部件的最终客户常常使用现场最好的可用产品。由于不存在用于不同现场设备的标准无线连接方法,因此系统可能需要多种无线连接方法。
技术实现思路
本公开提供了一种用于将IEC61131-3环境与多协议无线传感器网络集成的系统和方法。在第一实施方案中,提供了一种多协议无线传感器网络。该多协议无线传感器网络包括第一现场设备、第二现场设备、接入点和可编程逻辑控制器(PLC)。第一现场设备被配置为使用第一协议操作。第二现场设备被配置为使用第二协议操作。接入点被配置为与使用第一协议的第一现场设备和使用第二协议的第二FD进行通信。PLC被配置为通过接入点控制第一现场设备和第二现场设备。在第二实施方案中,提供了一种用于多协议无线传感器网络的方法。该方法包括使用第一协议操作第一现场设备以及使用第二协议操作配置的第二现场设备。该方法还包括使用接入点与使用第一协议的第一现场设备和使用第二协议的第二现场设备进行通信。该方法还包括使用可编程逻辑控制器(PLC)通过接入点控制第一现场设备和第二现场设备。在第三实施方案中,提供了一种用于在多协议无线传感器网络中实现的非暂态机器可读介质。非暂态机器可读介质编码有可执行指令,该可执行指令在被执行时使得一个或多个处理器使用接入点与使用第一协议的第一现场设备和使用第二协议的第二现场设备进行通信。非暂态机器可读介质还编码有指令,该指令在被执行时使得一个或多个处理器通过接入点控制第一现场设备和第二现场设备。从以下附图、描述和权利要求中,本领域的技术人员可容易地清楚其他技术特征。附图说明为了更完整地理解本公开,现在参考以下结合附图来进行的描述,在附图中:图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统;图2示出了根据本公开的用于执行功能的示例性设备;图3示出了根据本公开的示例性可编程逻辑控制器(PLC)无线多协议系统;图4示出了根据本公开的示例性PLC无线多协议系统;图5示出了根据本公开的单个物理层上的示例性时分多址(TDMA)隔离;图6示出了根据本公开的示例性接入点(AP)或线路电力场路由器(LPFR)层实现方法;图7示出了根据本公开的包括冗余PLC的示例性PLC无线系统,该示例性PLC无线系统具有冗余现场设备接入点(FDAP),具有到至少一个现场设备(FD)的冗余链路;并且图8示出了根据本公开的用于将IEC61131-3环境与多协议无线传感器网络集成的示例性过程。具体实施方式图1至图8,下文所讨论,以及用于描述本专利技术在该专利文献中的原理的各种实施方案仅以例证的方式进行,并且不应理解为限制本专利技术的范围。本领域的技术人员将理解,本专利技术的原理可在任何类型的适当布置的设备或系统中实现。工业无线技术是一种适合PLC的理想技术,使得用户可以使用专门为适合PLC环境和PLC平台需要而制造的无线技术的有益效果。为了使无线I/O集成适用于PLC环境,它需要具有以下特性中一个或多个特性:支持IEC61131-3语言并且设计用于PLC定价,其低于DCS控制和IO。PLC具有独特特征,包括:(1)对ISA100/无线HART无线设备的本机支持;(2)在单个物理层上使用时分多址(TDMA)隔离(IEEE802.15.4以适应ISA100和无线HART设备类型);(3)考虑到PLC的关键低功率要求,对多协议无线输入/输出(I/O)进行优化的功能性支持;(4)没有单独的用于供应无线设备的密钥分发机制,这通过具有自动发现的内置供应机制来实现;(5)同一PLC平台上的集成无线系统管理器和安全管理器没有附加功耗;(6)使无线诊断参数(诸如电池状态、设备正常运行时间和过程值状态)可用于PLC控制逻辑;(7)为PLC控制逻辑提供了将供应商提供的设备特定DD文件导入PLC和设备特定参数;(8)用于PLC配置、逻辑编程和无线配置/诊断的单个集成配置工具/构建器;和(9)完成板载冗余支持以确保无线I/O无单点故障。图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统100。如图1所示,系统100包括有利于生产或加工至少一种产品或其他材料的各种部件。例如,在此使用系统100以有利于对一个或多个厂房101a至101n中的部件的控制。每个厂房101a至101n表示一个或多个加工设施(或其一个或多个部分),诸如用于生产至少一种产品或其他材料的一个或多个制造设施。一般来讲,每个厂房101a至101n可以实现一个或多个过程,并且可以单独地或共同地被称为过程系统。过程系统通常表示被配置为以某种方式加工一种或多种产品或其他材料的其任何系统或部分。在图1中,系统100使用过程控制的普渡模型来实现。在普渡模型中,“0级”可以包括一个或多个传感器102a和一个或多个致动器102b。传感器102a和致动器102b表示过程系统中可执行各种各样的功能中的任一种功能的部件。例如,传感器102a可以测量过程系统中的各种各样的特性,诸如温度、压力或流量。另外,致动器102b可以改变过程系统中的各种各样的特性。传感器102a和致动器102b可以表示任何合适的过程系统中的任何其他或附加部件。传感器102a中的每个传感器包括用于测量过程系统中的一个或多个特性的任何合适的结构。致动器102b中的每个致动器包括用于在过程系统中对一个或多个条件进行操作或影响的任何合适的结构。至少一个网络104耦接到传感器102a和致动器102b。网络104有利于与传感器102a和致动器102b的交互。例如,网络104可传输来自传感器102a的测量数据并向致动器102b提供控制信号。网络104可以表示任何合适的网络或网络的组合。作为特定示例,网络104可表示以太网网络、电信号网络(诸如HART或基金会现场总线网络)、气动控制信号网络、或任何其他或附加类型的一个或多个网络。另外,网络104可表示多协议无线传感器网络的网络。在普渡模型中,“1级”可包括一个或多个控制器106,该一个或多个控制器耦接到网络104。除了其他以外,每个控制器106可以使用来自一个或多个传感器102a的测量值来控制一个或多个致动器102b的操作。例如,控制器106可从一个或多个传感器102a接收测量数据,并且使用测量数据为一个或多个致动器102b生成控制信号。多个控制器106也可在冗余配置中操作,诸如当一个控制器106作为主控制器操作而另一个控制器106作为备用控制器(其与主控制器同步并且可在主控制器发生故障的情况下接管主控制器)操作时。每个控制器106包括用于与一个或多个传感器102a进行交互并且控制一个或多个致动器102b的任何合适的结构。每个控制器106可例如表示多变量控制器,诸如鲁棒多变量预测控制技术(RMPCT)控制器或实现模型预测控制(MPC)或其他高级预测控制(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多协议无线传感器网络(300),包括:第一现场设备(335),所述第一现场设备被配置为使用第一协议操作;第二现场设备(325),所述第二现场设备被配置为使用第二协议操作;接入点(315),所述接入点被配置为与使用所述第一协议的所述第一现场设备和使用所述第二协议的所述第二现场设备进行通信;和可编程逻辑控制器(PLC)(305),所述PLC被配置为通过所述接入点控制所述第一现场设备和所述第二现场设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.20 US 15/437,3831.一种多协议无线传感器网络(300),包括:第一现场设备(335),所述第一现场设备被配置为使用第一协议操作;第二现场设备(325),所述第二现场设备被配置为使用第二协议操作;接入点(315),所述接入点被配置为与使用所述第一协议的所述第一现场设备和使用所述第二协议的所述第二现场设备进行通信;和可编程逻辑控制器(PLC)(305),所述PLC被配置为通过所述接入点控制所述第一现场设备和所述第二现场设备。2.根据权利要求1所述的多协议无线传感器网络,其中所述第一现场设备和所述第二现场设备在不具有布线的情况下安装。3.根据权利要求1所述的多协议无线传感器网络,其中:所述第一协议是ISA100,所述第二协议是无线高速通道可寻址远程换能器(无线HART),并且所述PLC使用IEC61131-3语言来控制所述第一现场设备和所述第二现场设备。4.根据权利要求1所述的多协议无线传感器网络,还包括第二PLC(707),所述第二PLC被配置为以辅助角色操作,其中所述PLC以主要角色操作。5.根据权利要求1所述的多协议无线传感器网络,其中所述接入点被进一步配置为:将时分多址(TDMA)结构(500)划分为多个第一时隙(510)和多个第二时隙(515),其中所述第一时隙被分配用于所述第一协议并且所述第二时隙被分配用于所述第二协议。6.一种方法,...

【专利技术属性】
技术研发人员:阿莫尔·甘地普拉撒度·萨穆德腊拉穆罕默德·里兹万法尔贡·巴亚尼约瑟夫·费利克斯保罗·F·麦克劳克林
申请(专利权)人:霍尼韦尔国际公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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