过程控制系统中的位置依赖控制访问技术方案

本发明专利技术提供了一种过程控制系统中的位置依赖控制访问。一种使用便携式通信器访问过程控制环境中的元件的方法，包括定义所述过程控制环境内的多个控制区域，确定操作便携式通信器的用户相对于一个或多个所述控制区域的位置，建立所述用户的身份，并依赖于所确定的所述用户相对于一个以上控制区域的位置并基于所述用户的身份，有选择地允许所述用户通过所述便携式通信器访问所述过程控制环境内的元件。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2007年9月10日递交的名称为“Location DependentControl Access in a Process Control System(过程控制系统中的位置依赖控制访问)”的美国临时专利申请No.60/971,171的权益，特此将该申请的公开内容通过引用全部合并于此。
本专利技术一般涉及过程控制系统，更具体来说，涉及便携式设备在过程控制工厂中的使用。
技术介绍
过程控制系统，例如用于化学、石油或其它过程工厂的过程控制系统，通常包括集中式过程控制器，该过程控制器通过模拟、数字或混合模拟/数字总线以可通信方式连接至至少一个主机或操作员工作站以及一个或多个现场设备。现场设备可以是例如阀、阀定位器、开关、传感器(例如，温度、压力以及流量传感器)等等，它们执行过程中的控制功能，例如打开或关闭阀以及测量过程参数。一般而言，过程控制器接收表示由现场设备产生的过程测量结果的信号和/或关于现场设备的其它信息，利用该信息执行控制例程，然后产生控制信号，这些控制信号通过总线发送至现场设备，从而控制过程的操作。来自现场设备和控制器的信息通常可用于一个或多个由操作员工作站执行的应用程序，以使操作员能够执行与过程有关的任何所需功能，例如查看过程的当前状态、修改过程的操作、执行诊断活动、对过程进行优化、对过程告警或警报进行管理、实施批处理活动等。尽管操作员或技术人员能够使用主机或操作员工作站来访问与过程控-->制系统和其中的单个设备有关的各种类型的信息(例如帮助、诊断、建立和配置信息)，但是还有很多过程控制活动需要技术人员走出去，进入实际的工厂环境，在这种环境中没有主机或操作员工作站存在。这样的活动包括例如利用视觉检查过程控制设备或区域、对过程控制环境内的设备或总线进行连接、执行手动测量、故障检修、修复和替换现场设备等。在这些情况下，操作员或技术人员可以将关于待执行功能的手册携带到工厂中，并现场查找任何需要的信息。该过程可能很麻烦。更有可能的是，技术人员会一次或多次返回到操作员工作站来查找在执行期望的活动期间他或她需要的任何信息，这很费时并且容易出错。在其它时期，技术人员会将无线电装置或步谈机携带到工厂中，并通过该无线电装置与位于操作员工作站的操作员进行通信，以获得诸如设备的当前设定点或操作值的任何过程信息。然而，通过无线电装置提供的信息量很费时且有限，而且由于这种提供基于人的交谈，所以容易出错。此外，由于技术人员通常利用他或她的手来携带并操作无线电装置，因此无线电装置的使用使得例如修复设备等某些功能的执行更加麻烦且困难。随着更小电子设备的出现，以可佩戴和/或手持式计算机的形式存在的便携式计算机已经变得更容易获得。可佩戴和/或手持式计算机通常包括标准中央处理单元(CPU)和存储器，CPU和存储器被封装在小容器中，该容器可以放置在由用户(这里也称作“佩戴者”)所佩戴的腰带或背带上的袋子中，这样的设计使得可佩戴计算机尽可能地方便携带。在一些情况下，例如，诸如个人数字助理(PDA)的手持式计算机可以手持，可以装在腰带(belt)或袋子(pouch)里，或相反，在需要或期望时由用户戴上。作为举例，用户可以在前往过程工厂中的特定位置时将PDA装入皮套中(即戴上)，并且在到达该位置之后即将PDA从皮套里取出，开始作为手持式计算机来使用PDA。诸如磁盘驱动、硬盘驱动、PCMCIA插槽、麦克风、条形码读取器和键盘设备(通过有线或蓝牙来通信)的外围设备可以通过合适的导线或总线以可通信方式连接至CPU，并且如果期望的话，这些外围设备中的一个-->或多个可以放置在背带中，或连接至背带。可替代地或附加地，如果期望的话，这些外围设备中的一个或多个可以集成到便携式计算机(即手持式和/或可佩戴计算机)中。因而可佩戴计算机给用户提供便携式计算电源和存储器，并且由于可佩戴计算机是由用户戴上的，而不是由用户手携的，因此用户的手仅需操纵键盘或其它输入设备。当然，例如，诸如PDA之类的手持式计算机可以在用户所戴的袋子等中方便地被携带到工厂中的某一位置，或如果期望的话，可以由手携带到工厂中的某一位置。用户还可以将手持式计算机装入皮套中，或者如果给用户提供的是允许使用双手的手持式计算机，可用户还可以使用整体式支架来放置手持式计算机。在过程控制系统中提供增加支持的便携式计算机的使用在Nixon等的、名称为“Portable Computer Device in a Process Control Environment(过程控制环境内的便携式计算机设备)”的美国专利申请公开文本No.2005-006277中有一般性描述，特此将该申请的全部公开内容通过引用合并于此。一般而言，便携式设备可以提供对过程控制系统或过程工厂中的设备或控制环路的无线通信访问，因而或者替换远离这些设备而布置的固定工作站，或者提供与过程工厂中的设备、数据库等进行通信的附加方法。与固定工作站类似，便携式设备也可以支持与过程的监测或配置有关的一组应用。因此，除了可以移动通过诸如工厂或制造厂的过程区域之外，操作员可以通过便携式计算机来执行先前仅在固定工作站位置上可获得的一些或所有任务。尽管便携式设备为过程控制工厂的操作员和维护人员提供了诸多有利条件，例如提供了接近正在工作的工厂的特定部分的可能性，以便亲自或通过视觉来察看问题或通过视觉来确认施加于系统上的改变，但是操作员或维护人员可能不会总是正确地使用便携式设备来获得这些有利条件，这在某些情况下会引起问题。例如，操作员能够使用便携式通信设备来访问并改变不在他或她的附近的现场设备、控制环路或其它过程装备的配置。在一种更容易认识的场景中，操作员能够在察看受到影响的设备的同时对系统的部分进行配置，并离开该区域，然后发现还需要对该系统的同一部分进行一些额外-->的改变。可以理解的是，操作员可能不想返回同一区域以便通过视觉来确认剩余的改变，而可能在该操作员不在由该改变所影响的过程工厂的该部分中时，使用便携式设备来实现改变。可以理解，当该操作员不是亲自察看该改变或问题时，在配置中产生错误的可能性无疑会变得更高。便携式设备在过程控制系统中的使用可能遇到的另一个缺点是，由于处理同一系统中的类似设备(或类似命名的设备)时的不明确和/或混乱，这些设备的使用增加了发生错误的可能性。例如，炼油厂可以具有存储液体的若干个相似的罐以及若干个控制环路，每个控制环路将相应罐中的液体的压力维持至某个预定的液位。在故障的情况下，或当需要对控制环路之一中的设定点或配置参数进行调节时，很显然，对于操作员来说重要的是正确地识别特定的控制环路和需要引起注意的相关联的罐。尽管控制系统设计者通常设法给各种设备、环路以及与过程控制系统相关联的软件中的信号分配描述性名称，但是分配能够完全消除潜在混乱的名称是极其困难的，在大型工厂中尤其如此。当使用通常具有小且更难读取的显示屏的便携式通信设备时，这样的混乱可能增加。因此，在一些情形下，操作员会亲身接近需要注意的实体以便获得对问题或所施加的改变的视觉确认，但是由于混乱的类似名称和设备标签、小且难以读取的显示屏、在便携式通信设备上难以使用输入设备等，仍然会在不经意间对过程工厂的其它区域或部分施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用便携式通信器访问过程控制环境内的元件的方法，包括：　定义位于所述过程控制环境内的多个控制区域；　确定操作便携式通信器的用户相对于所述控制区域中的一个或多个控制区域的位置；　建立所述用户的身份；并且　依赖于所确定的所述用户相对于所述一个或多个控制区域的位置并依赖于所述用户的身份，有选择地允许所述用户通过所述便携式通信器访问所述过程控制环境内的元件。

【技术特征摘要】
US 2007-9-10 60/971,171;US 2008-9-5 12/205,4571.一种利用便携式通信器访问过程控制环境内的元件的方法，包括：定义位于所述过程控制环境内的多个控制区域；确定操作便携式通信器的用户相对于所述控制区域中的一个或多个控制区域的位置；建立所述用户的身份；并且依赖于所确定的所述用户相对于所述一个或多个控制区域的位置并依赖于所述用户的身份，有选择地允许所述用户通过所述便携式通信器访问所述过程控制环境内的元件。2、根据权利要求1所述的方法，其中确定操作便携式通信器的用户的位置包括将所述用户的位置与所述便携式通信器的位置相关联并且确定所述便携式通信器的位置。3、根据权利要求1所述的方法，其中确定操作便携式通信器的用户的位置包括将所述用户的位置与由所述用户携带的电子标签的位置相关联并且确定所述电子标签的位置。4、根据权利要求3所述的方法，其中确定所述电子标签的位置包括应用符合实时定位系统标准的技术来确定所述电子标签的实时位置。5、根据权利要求3所述的方法，其中确定所述电子标签的位置包括利用由固定元件发射的信号激活所述电子标签内的电路。6、根据权利要求1所述的方法，其中有选择地允许所述用户访问所述过程控制环境内的元件包括依赖于所确定的用户相对于所述一个或多个控制区域的位置，有选择地允许所述用户访问属于所述元件但是存储在所述元件外部的数据。7、根据权利要求1所述的方法，其中有选择地允许所述用户访问所述过程控制环境内的元件包括依赖于所确定的用户相对于所述一个或多个控制区域的位置，有选择地允许所述用户访问属于所述元件的访问配置数据。8、根据权利要求7所述的方法，其中有选择地允许所述用户访问属于所述元件的访问配置数据包括允许所述用户改变所述配置数据。9、根据权利要求1所述的方法，其中允许所述用户访问所述过程控制环境内的元件包括当所述用户被确定为与所述元件位于相同的控制区域内时有选择地允许用户访问所述元件内的数据。10、根据权利要求1所述的方法，其中定义多个控制区域包括将每个控制区域与由多个地理坐标定义的地理区域相关联。11、根据权利要求10所述的方法，其中所述地理坐标为全球定位服务坐标。12、根据权利要求1所述的方法，其中定义多个控制区域包括将所述多个控制区域中的每一个控制区域与至少一个区域通信器相关联，并且定义每个控制区域为地理区域，在所述地理区域中，便携式通信器可以建立与与所述控制区域相关联的所述至少一个区域通信器的无线通信。13、根据权利要求12所述的方法，其中定义每个控制区域包括定义每个控制区域为地理区域，在所述地理区域中，便携式通信器可以通过检测处于预定信号电平或处于预定信号电平之上的搜索信号来建立与所述至少一个区域通信器的无线通信，其中所述搜索信号从所述便携式通信器或所述区域通信器中的一个通信器来发出并由所述便携式通信器和所述区域通信器中的另一个通信器来检测。14、根据权利要求12所述的方法，其中将所述多个控制区域中的每一个控制区域与所述至少一个区域通信器相关联包括将无线频率标识标签分配给所述至少一个区域通信器。15、根据权利要求12所述的方法，其中将所述多个控制区域中的每一个控制区域与至少一个区域通信器相关联包括使用无线发射器、无线接收器或无线收发器中的一个作为所述区域通信器。16、根据权利要求1所述的方法，其中确定操作便携式通信器的用户相对于所述控制区域中的一个或多个控制区域的位置包括将所述用户的位置与所述便携式通信器的位置相关联，获取与所述便携式设备的当前位置相关联的坐标，并且确定是否所获得的坐标与所述多个控制区域中的一个控制区域相关联。17、根据权利要求1所述的方法，其中确定所述用户相对于所述控制区域中的一个或多个控制区域的位置包括将所述用户的位置与所述便携式通信器的位置相关联并且由所述便携式通信器检测来自一个或多个收发器中的每一个收发器的搜索信号并且测量所接收到的搜索信号中的每一个搜索信号的强度。18、根据权利要求1所述的方法，其中定义位于所述过程控制环境内的多个控制区域包括将至少一个条形码标签放置在所述多个控制区域中的每一个控制区域内，并且其中确定所述用户相对于所述控制区域中的一个或多个控制区域的位置包括将所述用户的位置与所述便携式通信器的位置相关联，并且由所述便携式通信器扫描所述条形码标签。19、根据权利要求1所述的方法，其中有选择地允许所述用户访问所述过程控制环境内的元件包括有选择地允许所述用户访问关于所述过程控制环境的过程控制系统内的现场设备、控制器或控制环路中之一的数据。20、根据权利要求1所述的方法，其中允许所述用户访问所述过程控制环境内的元件包括建立所述便携式通信器与所述元件之间的直接通信链路。21、根据权利要求1所述的方法，其中允许所述用户访问所述过程控制环境内的元件包括通过与所述过程控制系统以可操作方式连接的无线网络建立所述便携式通信器和所述元件之间的通信链路。22、根据权利要求1所述的方法，其中建立所述用户的身份包括利用所述便携式通信器获取来自所述用户的标识信息，检索具有与所述用户的标识信息和所述过程环境中的一个或多个元件的对用户的许可级别相关联的数据的记录，并且基于所检索的记录内的所述数据限制所述便携式通信器对所述元件的访问。23、根据权利要求1所述的方法，进一步包括：依赖所确定的所述用户相对于所述一个或多个控制区域的位置，有选择地通过所述便携式通信器将与所述过程控制环境内的所述元件相关联的事件通知给所述用户。24、根据权利要求21所述的方法，其中所述事件包括表示用于报告异常功能、异常测量结果或紧急状况之一的元件的数据。25、根据权利要求1所述的方法，进一步包括当所述用户的位置被确定为在与所述事件相关的所述控制区域中的至少一个控制区域内时，通过所述便携式通信器将与所述元件相关联的事件的通知提供给所述用户，并且当确定所述用户的位置在与所述事件相关联的所述控制区域中的一个控制区域的外部时，不将与所述元件相关联的事件的通知提供给用户。26、根据权利要求25所述的方法，其中所述事件包括表示报告异常功能、异常测量结果或紧急状况之一的元件的数据。27、根据权利要求1所述的方法，其中建立所述用户的身份包括经由所述便携式设备通过获取来自所述用户的个人标识和共享秘密信息来对用户进行授权。28、根据权利要求1所述的方法，其中建立所述用户的身份包括利用所述便携式设备获取来自所述用户的个人标识数据，并且向布置在与所述过程控制环境相关联的网络中的主机报告所述用户的位置和所述个人标识数据，其中所述主机被配置为显示所述便携式通信器的位置和所述用户的身份。29、根据权利要求1所述的方法，其中有选择地允许所述用户访问所述过程控制环境内的元件进一步包括利用所述便携式通信器从所述用户获取超驰键，确定是否所述超驰键在所述过程控制环境内是有效的，并且如果所述超驰键是有效的，则不论所确定的所述用户的位置如何，都准许对所述元件的访问。30、根据权利要求1所述的方法，进一步包括有条件地将所述用户的位置与所述便携式设备的位置相关联，包括：将所述用户的位置与所述用户携带的电子标签的位置相关联；建立所述电子标签与具有信号强度的所述便携式设备之间的无线链路；如果所述信号强度降至阈值以下，则使所述用户的位置与所述便携式设备的位置相分离。31、根据权利要求1所述的方法，进一步包括：生成表示至少所确定的所述用户的位置和所述用户的身份的日志记录；并且在永久性存储器中存储所述日志记录。32、根据权利要求31所述的方法，其中有选择地允许所述用户访问所述过程控制环境内的元件包括依赖于所确定的所述用户相对于所述一个或多个控制区域的位置，有选择地允许所述用户更新属于所述元件的配置数据；并且其中，生成所述日志记录包括生成还表示所述更新的所述日志记录。33、一种访问控制系统，用于具有通过通信网络互连的多个设备的过程环境，所述访问控制系统包括：第一无线收发器，布置在所述过程环境中，并以可通信方式连接至所述通信网络；手持式通信器，具有处理单元、计算机可读存储器、图形显示单元、输入设备和第二无线收发器，其中所述手持式通信器通过所述第一无线收发器和所述第二无线收发器与所述通信网络进行通信；第一数据库，存储表示与多所述过程环境相关联的多个控制区域的控制区域数据；第二数据库，存储与一个或多个用户相关的授权数据；和访问控制器，根据与所述控制区域的一个或多个控制区域相关的所述用户的位置以及与所述用户相对应的所述授权数据，向操作所述便携式通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔J彼德森，特雷弗D史莱斯，
申请(专利权)人：费舍柔斯芒特系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]