建议性设备连接规划制造技术

一种网络设计工具使得用户能够容易地和快速地图形化地设计过程控制环境中的无线通信网络的模型。具体而言，网络设计工具可以提供包括画布的交互式用户界面，该画布使得用户能够通过用户在画布内放置并且布置表示模型设备和链路的符号来设计网络模型。该工具可以在用户在画布上四处移动指针或光标时动态地指示潜在位置处的通信链路的强度，并且可以自动地建议要添加到期望位置的设备。在选择了期望的设备之后，该工具可以基于对工厂环境、现有设备和新设备的真实世界位置、以及现有设备和新设备的信号传递属性的分析，自动地将所选择的设备连接到模型中的其他设备。择的设备连接到模型中的其他设备。择的设备连接到模型中的其他设备。

【技术实现步骤摘要】
建议性设备连接规划


[0001]本公开内容总体上涉及设计和管理无线网络，具体而言，涉及用于通过交互式用户界面来图形化地设计过程控制环境中的无线网络的技术。

技术介绍

[0002]分布式过程控制系统，诸如分布式或可扩展过程控制系统，如在发电、化学、石油或其他过程中使用的那些，通常包括一个或多个过程控制器，所述过程控制器通过过程控制网络彼此通信耦接，通信耦接到至少一个主机或操作员工作站，并且通过模拟、数字或混合的模拟/数字总线通信耦接到一个或多个仪表或现场设备。
[0003]现场设备执行过程或工厂内的功能，例如打开或关闭阀、接通和断开设备以及测量过程参数。示例现场设备包括阀、阀定位器、开关和变送器(例如，包括用于测量温度、压力或流速的传感器的设备；和用于传送所感测的温度、压力和流速的变送器)。
[0004]过程控制器通常位于工厂环境中，接收指示由现场设备进行的过程测量的信号(或与现场设备有关的其他信息)，并执行控制器应用程序，该控制器应用程序运行例如不同控制模块，这些控制模块做出过程控制决策，基于所接收的信息生成控制信号，并与在智能现场设备(例如，能现场设备(例如，和Fieldbus现场设备)中实现的控制模块或块协调。
[0005]控制模块的执行使得过程控制器通过通信链路或信号路径将控制信号发送到现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作(例如，控制在工厂或系统内运行或执行的一个或多个工业过程的至少一部分)。例如，第一组控制器和现场设备可以控制由过程工厂或系统控制的过程的第一部分，并且第二组控制器和现场设备可以控制过程的第二部分。
[0006]输入/输出(I/O)卡(有时称为“I/O设备”或“I/O模块”)(通常也位于工厂环境中)通常通信地设置在控制器和一个或多个现场设备之间，使得能够在其间进行通信(例如，通过将电信号转换为数字值，反之亦然)。通常，I/O卡用作过程控制器与一个或多个现场设备输入或输出之间的中间节点，所述现场设备输入或输出被配置用于与I/O卡所使用的通信协议相同的一个或多个通信协议。
[0007]如本文所使用的，现场设备、控制器和I/O设备通常被称为“过程控制设备”，并且通常位于、设置或安装在过程控制系统或工厂的现场环境中。由一个或多个控制器、通信连接到所述一个或多个控制器的现场设备、以及促进所述控制器与现场设备之间的通信的中间节点形成的网络可以被称为“I/O网络”或“I/O子系统”。
[0008]可使得来自I/O网络的信息通过数据高速通道或通信网络(“过程控制网络”)可用于一个或多个其他硬件设备，例如操作员工作站、个人计算机或计算设备、手持设备、数据历史记录装置、报告生成器、集中式数据库或其他通常放置在控制室或远离工厂的更恶劣现场环境的其他位置(例如，在过程工厂的后端环境中)的集中式管理计算设备。
[0009]通过过程控制网络传送的信息使操作员或维护人员能够经由连接到网络的一个
或多个硬件设备执行关于过程的期望功能。这些硬件设备可以运行应用程序，这些应用程序使操作员能够例如改变过程控制例程的设置、修改过程控制器或智能现场设备中的控制模块的操作、查看过程的当前状态或过程工厂中的特定设备的状态、查看由现场设备和过程控制器生成的警报、为了培训人员或测试过程控制软件而仿真过程的操作、诊断过程工厂中的问题或硬件故障等。由硬件设备、控制器和现场设备使用的过程控制网络或数据高速通道可以包括有线通信路径、无线通信路径或有线和无线通信路径的组合。
[0010]一般而言，通信网络(例如，过程控制环境中的I/O网络)包括作为数据的发送者和接收者的节点以及连接节点的通信链路或路径。另外，通信网络通常包括负责在节点之间引导业务的专用路由器，以及可选地，负责配置和管理网络的专用设备。一些或所有节点还可以适于用作路由器，以便引导在其他网络设备之间发送的业务。网络设备可以以有线或无线方式互连，并且网络设备可以具有不同的路由和传输能力。例如，专用路由器可能能够进行大容量传输，而一些节点可能能够在相同的时间段上发送和接收相对少的业务。另外，网络上的节点之间的连接可以具有不同的吞吐能力和不同的衰减特性。例如，由于介质固有的物理限制的差异，光缆能够提供比无线链路高几个数量级的带宽。
[0011]在过程控制工业中，已知使用标准化通信协议来使得由不同制造商制造的设备能够以易于使用和易于实现的方式彼此通信。在过程控制工业中使用的一个这种公知的通信标准是高速通道可寻址远程发射器(HART)通信基础协议，通常称为HART协议。一般而言，HART协议支持专用线或线组上的组合数字和模拟信号，其中在线过程信号(诸如控制信号、传感器测量等)作为模拟电流信号(例如，范围从4至20毫安)提供，而诸如设备数据、对设备数据的请求、配置数据、警报和事件数据等其他信号作为数字信号提供，该数字信号作为模拟信号叠加或复用到相同的线或线组上。然而，典型的HART实施方式依赖于专用的硬连线通信线路，导致过程工厂内的相当大布线需求。
[0012]多年来，已经有将无线技术结合到包括过程控制工业的各种工业中的趋势。然而，在过程控制环境和工业中存在限制无线技术的全面结合、接受和使用的显著障碍，由于过程控制工业需要完全可靠的过程控制网络，因为信号的丢失可能引起工厂的控制的丧失，导致灾难性的后果，包括爆炸、致命化学品或气体的释放等。此外，在无线通信系统的使用中已经有了许多进展，它们大体上可以应用于过程控制工业，但是还没有以允许或提供可靠的、并且在某些情况下完全无线的过程工厂内的通信网络的方式应用于过程控制工业。
[0013]此外，用于设计过程控制环境中的无线通信网络的现有工具提出了许多挑战。一般而言，使用这些工具设计无线网络是耗时且乏味的过程。
[0014]注意，本
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描述提供了便于理解和领会以下具体实施方式的上下文。在
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部分中描述的程度上(以及在提交时可能不以其他方式构成现有技术的
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描述的方面)，当前署名的专利技术人的工作既不明确地也不隐含地被认为是本公开内容的现有技术。

技术实现思路

[0015]一种网络设计工具使得用户能够容易地和快速地图形化地设计过程控制环境中的无线通信网络的模型。具体而言，网络设计工具可以提供包括画布的交互式用户界面，该画布使得用户能够通过用户在画布内放置并且布置表示模型设备和链路的符号来设计网
络模型。该工具可以在用户在画布上四处移动指针或光标时动态地指示潜在位置处的通信链路的强度，并且可以自动地建议要添加到期望位置的设备。在选择了期望的设备之后，该工具可以基于对工厂环境、现有设备和新设备的真实世界位置、以及现有设备和新设备的信号传递属性的分析，自动地将所选择的设备连接到模型中的其他设备。
[0016]在实施例中，一种方法包括以下中的任何一个或多个：(1)显示画布，所述画布被配置为使得用户能够通过用户在画布内放置并且布置表示要被包括在网络中的设备和链路的符号来设计过程控制环境中的网络的网络模型；(2)检测画布上的表示包括在网络模型中的模型设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于促进过程控制环境中的网络的可视设计的方法，所述方法包括：显示画布，所述画布被配置为使得用户能够通过所述用户在画布内放置并且布置表示要被包括在过程控制环境中的网络中的设备和链路的符号来设计所述过程控制环境中的所述网络的网络模型；检测所述画布上的表示包括在网络模型中的模型设备集合的设备符号集合；检测对所述画布上的画布位置的选择；基于对以下各项的分析来为模型设备集合计算在与所述画布位置相对应的真实世界位置处的一个或多个信号强度：(i)与所述画布位置相对应的真实世界位置；(ii)包括在所述网络中的所述模型设备集合中所包括的每个模型设备的真实世界位置；以及(iii)包括在所述网络中的所述模型设备集合中所包括的每个设备的无线信号传递属性；以及生成并显示选自多个潜在的模型设备中的、要被放置在所述画布位置处并被添加到所述网络模型的建议的模型设备的用户可选择的列表，其中，所述用户可选择的列表基于以下各项来生成：(i)所计算的在真实世界位置处的一个或多个信号强度；以及(ii)所述多个潜在设备的无线信号传递属性。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：检测对来自所述用户可选择的列表的选定模型设备的选择；通过在所述画布位置处将表示所述选定模型设备的设备符号添加到所述画布来响应检测到所述选择；以及基于包括在所述画布上的符号来生成所述网络模型，使得所述网络模型包括所述选定模型设备。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：分析所述一个或多个信号强度以从包括在所述网络模型中的所述模型设备集合中选择具有最强信号强度的一个或多个模型设备；将表示以下各项之间的一个或多个链路的一个或多个链路符号自动添加到所述画布：(i)所述选定模型设备，以及(ii)从所述模型设备集合中选择的在所述真实世界位置处具有最强信号强度的所述一个或多个模型设备；其中，基于包括在所述画布上的所述符号生成所述网络模型包括生成所述网络模型，使得所述网络模型包括以下各项之间的所述一个或多个链路：(i)所述选定模型设备，以及(ii)从所述模型设备集合中选择的在所述真实世界位置处具有最强信号强度的所述一个或多个模型设备。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：检测到所选择的一个或多个模型设备的信号强度低于阈值；响应于检测到所述信号强度低于所述阈值，将表示中间设备的中间设备符号自动添加到所述画布；其中，将所述一个或多个链路符号自动添加到所述画布包括添加(i)在表示所述选定模型设备的设备符号与所述中间设备符号之间的第一链路符号，以及(ii)在所述中间设备符号与在添加表示所述选定设备的设备符号之前在所述画布上的所述设备符号集合之间的第二链路符号；其中，生成所述网络模型包括生成所述网络模型，使得所述网络模型包括(i)所述模型
中间设备以及(ii)与所述第一链路符号和所述第二链路符号相对应的第一链路和第二链路。5.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述一个或多个信号强度包括：(i)接收用于所述选定模型设备的用户定义的高度；以及(ii)以考虑所述用户定义的高度的方式计算对应于所述画布位置的真实世界位置与所述模型设备集合中的每个模型设备的真实世界位置之间的一个或多个距离。6.根据权利要求5所述的方法，还包括接收所述模型设备集合中的所述模型设备的一个或多个期望高度。7.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述一个或多个信号强度包括基于所述模型设备的默认高度来计算所述一个或多个信号强度。8.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述一个或多个信号强度的所述计算，检测到对应于所述画布位置的所述真实世界位置在所述模型设备集合的范围之外；其中，生成并显示建议的模型设备的所述用户可选择的列表包括通过在建议的模型设备的所述用户可选择的列表中生成并显示模型转发器来响应所述检测到所述真实世界位置在范围之外。9.一种用于促进过程控制环境中的网络的可视设计的系统，所述系统包括：用户接口，包括显示器和用户输入部件；以及一个或多个处理器，耦接到所述用户接口并且被配置为：经由所述显示器显示画布，所述画布被配置为使得用户能够通过所述用户在所述画布内放置并且布置表示要被包括在过程控制环境中的网状网络中的网络设备和链路的符号来设计所述过程控制环境中的所述网状网络的网状网络模型；检测所述画布上的表示包括在网状网络模型中的设备的设备符号集合；经由所述用户输入部件检测对所述画布上的画布位置的选择；基于对以下各项的分析来为所述设备集合计算在与所述画布位置相对应的真实世界位置处的一个或多个信号强度：(i)与所述画布位置相对应的真实世界位置；(ii)包括在所述网状网络中的所述设备集合中所包括的每个设备的真实世界位置；以及(iii)包括在所述网状网络中的所述设备集合中所包括的每个设备的无线信号传递属性；以及生成并经由显示器显示从多个潜在设备中选择的、要被放置在所述画布位置处并被添加到所述网状网络模型的建议的设备的用户可选择的列表，其中，所述用户可选择的列表基于以下各项来生成：(i)所计算的在真实世界位置处的一个或多个信号强度；以及(ii)所述多个潜在设备的无线信号传递属性。10.根据权利要求9所述的系统，还包括：检测对来自所述用户可选择的列表的选定模型设备的选择；通过在所述画布位置处将表示所述选定模型设备的设备符号添加到画布来响应检测到所述选择；以及基于包括在所述画布上的符号来生成所述网络模型，使得所述网络模型包括所述选定模型设备。11.根据权利要求10所述的系统，还包括：分析所述一个或多个信号强度以从包括在所述网络模型中的所述模型设备集合中选
择具有最强信号强度的一个或多个模型设备；将表示以下各项之间的一个或多个链路的一个或多个链路符号自动添加到所述画布：(i)所述选定模型设备，以及(ii)从所述模型设备集合中选择的在所述真实世界位置处具有最强信号强度的所述一个或多个模型设备；其中，基于包括在所述画布上的所述符号生成所述网络模型包括生成所述网络模型，使得所述网络模型包括以下各项之间的所述一个或多个链路：(i)所述选定模型设备，以及(ii)从所述模型设备集合中选择的在所述真实世界位置处具有最强信号强度的所述一个或多个模型设备。12.根据权利要求11所述的系统，还包括：检测到所选择的一个或多个模型设备的信号强度低于阈值；响应于检测到所述信号强度低于所述阈值，将表示模型转发器的中间设备符号自动添加到所述画布；其中，将所述一个或多个链路符号自动添加到所述画布包括添加(i)在表示所述选定模型设备的设备符号与所述中间设备符号之间的第一链路符号，以及(ii)在所述中间设备符号与在添加表示所述选定设备的设备符号之前在所述画布上的所述设备符号集合之间的第二链路符号；其中，生成所述网络模型包括生成所述网络模型，使得所述网络模型包括(i)所述模型转发器以及(ii)与所述第一链路符号和所述第二链路符号相对应的第一链路和第二链路。13.根据权利要求9所述的系统，其中，计算所述一个或多个信号强度包括：(i)接收用于所述选定模型设备的用户定义的高度；以及(ii)以考虑所述用户定义的高度的方式计算对应于所述画布位置的真实世界位置与所述模型设备集合中的每个模型设备的真实世界位置之间的一个或多个距离。14.根据权利要求13所述的系统，还包括接收所述模型设备集合中的所述模型设备的一个或多个期望高度。15.根据权利要求9所述的系统，其中，计算所述一个或多个信号强度包括基于所述模...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：费希尔罗斯蒙特系统公司，
类型：发明
国别省市：