挂起无线网络中的传输制造技术

本发明专利技术涉及挂起无线网络中的传输。一种增加在过程控制环境下运行且具有多个网络设备的无线通信网络的运行安全性的方法，包括：检测与由于通过所述多个网络设备中的至少一个网络设备进行无线传输而增加的运行风险相关联的第一触发条件；向所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备发送挂起命令；在所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备处挂起传输；以及在发生第二触发条件时即在所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备处重新开始传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的来说涉及无线通信，更具体地说，涉及出于安全和其它目的临时挂起无线网络中的通信。
技术介绍
在过程控制行业中，已知的是，使用标准化通信协议来使由不同制造商制出的设备能够以易于使用和实现的方式彼此通信。过程控制行业中使用的一个众所周知的通信标准是可寻址远程发射机高速通道(HART)通信基础协议，通常称为HART协议。一般而言，HART协议支持专用导线或导线组上的数字和模拟混合信号，在专用导线或导线组上，在线过程信号(如控制信号、传感器测量值等)作为模拟电流信号(例如范围从4到20毫安)被提供，并且诸如设备数据、对设备数据的请求、配置数据、警报以及事件数据等等之类的其它信号，作为叠加或复用到与模拟信号相同的导线或导线组上的数据信号被提供。然而，HART协议当前需要使用专用、硬线通信线路，这导致需要在加工厂内大量布线。在过去几年里，已经存在一种将无线技术结合到以某种受限方式包括过程控制行业的各种行业中的发展趋势。然而，在过程控制行业中，存在限制无线技术的完全结合、接受和使用的巨大障碍。具体来说，过程控制工业需要十分可靠的过程控制网络，因为信号的丢失可能导致工厂失去控制，从而导致灾难性的后果，包括爆炸、致命化学制剂或气体的释放等等。例如,Tapperson等人的美国专利No. 6，236，334公开了在过程控制行业中将无线通信作为副的或备用通信路径使用或用于发送非关键性的或冗余的通信信号。而且，在通常可以适用于过程控制行业的无线通信系统的使用上已经取得了许多进展，但是该无线通信系统尚未以在加工厂内允许或提供可靠的并且在某些情况下完全无线的通信网络的方式应用于过程控制行业。例如，美国专利申请公开No. 2005/0213612,2006/0029060和2006/0029061公开了与一般无线通信系统相关的无线通信技术的各个方面。极大地抑制无线通信在过程控制行业的发展和应用的一个因素是难以对与无线通信网络一起使用的遗留设备进行改装。在某些情况下，设备根本无法被改装，需要用更新的、现成的无线模型进行更换。此外，由于变换到无线通信，很多支持性装置类似地被荒废。换句话说，无线网络不能容易地扩展有线网络。与过程控制行业尤其相关的另外的挑战在于，完全用无线基础设施更换有线基础设施，对于现有的有线装置来说成本很高，并且对于操作员来说具有能够被理解的不情愿。同时，无线网络通常要求固定天线或接入点发送和接收无线电信号，并且因此可能需要昂贵的基础设施，这使得到无线通信的变换更加不被期望。因此，某些操作员可能意识到无线方式处理测量和控制的优势，而很多操作员可能不愿意拆除现有的装置、使完全可运行的有线设备退役而购买无线设备。造成无线标准在过程控制行业的增殖比预料的要慢的另一因素在于对诸如过程控制系统的技术员或操作员之类的用户的影响。在典型的过程控制系统的运行期间，用户可出于设备的配置、监测和控制功能功能而远程访问独立的设备。例如，为了能够通过HART协议访问和交换信息，设备被根据预定寻址方案指派以唯一地址。用户和针对过程控制行业的操作员和技术员开发的软件应用程序开始依赖于不能被可用的无线标准支持的有效寻址方案。因此，普遍期待在过程控制行业中到无线标准的转变伴随着采用新的寻址方案、更新对应的软件应用程序和为员工提供额外的培训。另 外，诸如IEEE802. 11 (X)WLAN之类的现有无线标准中的某些并不满足过程控制行业的所有要求。例如，设备同时传达过程和控制数据，而这两种数据通常可能具有不同的传播延迟限制。通常，在过程控制行业中交换的某些关键性数据可能要求高效、可靠和及时的传递，而对此现有的无线协议无法总是保证。此外，由于过程控制行业中使用的某些模块用于控制非常敏感和有可能是危险的过程活动，因此适合该行业的无线标准需要在通信路径中提供冗余，而在已知的无线网络中，这显然不能获得。最后，某些过程控制设备可能对高功率无线电信号敏感，并且可能要求无线电发送限于或保持在控制得很好的功率水平。同时，可用的无线标准通常依赖于发送相对较强的信号以覆盖大片地理区域的天线或接入点。与有线通信协议类似，无线通信协议被期望提供高效、可靠和安全的信息交换方法。当然，由于介质的共享和开放特征，在有线网络中被开发以解决这些重要问题的大多数方法并不适用于无线通信。进一步，除了在有线通信协议之后的典型客观事实外，无线协议还面临关于使用无线电频谱的同一部分的若干网络的干扰和共存的问题的其它要求。麻烦的是，某些无线网络在无许可证的或向公众开放的频段中运行。因此，为这种网络服务的协议必须能够检测或解决与频率(信道)争用、无线电资源共享和协商等等相关的问题。在过程控制行业中，无线通信协议的开发者面临另外的挑战，例如，实现与有线设备的向后兼容、支持协议的先前有线版本，为改装了无线通信机的设备提供转变服务，并且提供可同时保证可靠性和有效性的路由技术。同时，仍然存在相当多的过程控制应用，在这些过程控制应用中存在即使有也很少的原地测量。当前，这些应用依赖于观测的测量值(例如，水位正在上升)或检查(例如，空调单元、泵、风机等等的周期性维护)来发现异常情况。为了采取措施，操作员经常需要面对面的讨论。如果利用测量和控制设备，则可能会大大简化这些应用中的许多应用。然而，当前的测量设备通常需要电力、通信基础设施、配置以及简直是不可用的支持基础设施。根据另一方面，过程控制行业需要为特定过程控制网络服务的通信协议能够适应具有不同数据传输要求、属性和功率能力的现场设备。具体来说，一些过程控制系统可以包括测量设备，这些测量设备常常(例如，每秒几次)向集中式控制器或向另一现场设备报告测量值。同时，在同一系统中的另一设备可以仅仅每小时一次报告测量值、警报或其它数据。然而，这两种设备可能都要求将各自的测量报告传播到目的主机，例如控制器、工作站或同级现场设备，而使用尽可能小的时间和带宽开销。进一步，由于一些装置对电磁波的敏感性，无线通信的一些应用特别是无线设备在过程控制行业中的某些使用可能要求额外的注意。因此，那些希望用无线设备装备诸如炼油厂之类的潜在易爆过程控制环境的工程师和操作员面临又一额外挑战是保证安全，这不包括通信的可靠性和有效性。
技术实现思路
在例如过程控制工厂中使用的无线网状网络包括根据被定义为一组并发重叠超帧的网络调度表进行通信的多个网络设备。当某一事件发生时，运行在该无线网状网络内部或外部的网络管理器通过在该无线网状网络上传播预定的挂起命令来临时挂起所述网络设备中的至少一些网络设备之间的通信。该网络挂起通信的间隔可以被称为“安静时间”。在一些实施例中，该网络管理器挂起每对网络设备之间的所有通信，并且，在这种意义上，临时挂起整个无线网状网络。在另一实施例中，运行在该无线网状网络外部的应用程序，通过经由网关设备向该网络管理器报告事件，来触发网络管理器作出挂起该无线网状网络的整体或一部分的决策，该网关设备将该无线网状网络连接到外部网络。在一个特定的实施例中，触发无线通信的挂起的事件是要求无线电沉默的有计划的受控爆炸。在某些实施例中，该网络管理器将这些网络设备中的一些或所有网络设备必须挂起无线传输的时间量指定为该挂起命令的一部分。在其它实施例中，参与该无线网状网络的网络设备被预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种临时挂起在过程控制环境下运行且具有多个网络设备的无线通信网络中的通信的方法，包括：检测要求在所述过程控制环境的一定地理区域中无线电沉默的第一触发条件，所述第一触发条件对应于所述过程控制环境中计划的事件；以及通过所述无线通信网络向所述多个网络设备中的与所述过程控制环境的所述一定地理区域对应的至少一些网络设备发送挂起命令，使得无线传输在所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备处被挂起。

【技术特征摘要】
2007.04.13 US 60/911,795;2008.04.10 US 12/101,0111.一种临时挂起在过程控制环境下运行且具有多个网络设备的无线通信网络中的通信的方法，包括 检测要求在所述过程控制环境的一定地理区域中无线电沉默的第一触发条件，所述第一触发条件对应于所述过程控制环境中计划的事件；以及 通过所述无线通信网络向所述多个网络设备中的与所述过程控制环境的所述一定地理区域对应的至少一些网络设备发送挂起命令，使得无线传输在所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备处被挂起。2.根据权利要求I所述的方法，其中检测与所述过程控制环境中所述计划的事件对应的所述第一触发条件包括检测与以下中的至少一项对应的所述第一触发条件具有提升 的安全风险的事件、有计划的受控爆炸、测试、测量或操作员请求。3.根据权利要求I所述的方法，其中检测所述第一触发条件包括以下中之一 从在所述无线通信网络外部运行的外部主机接收挂起请求；或 从在所述无线通信网络中作为所述多个网络设备之一运行的手持式设备接收挂起请求。4.根据权利要求I所述的方法，其中向所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备发送所述挂起命令包括向所述多个网络设备中的各个网络设备广播所述挂起命令。5.根据权利要求I所述的方法，进一步包括在挂起时段之后，向所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备发送重新开始命令，使得所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备重新开始无线传输。6.根据权利要求5所述的方法，其中向所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备发送重新开始命令包括向所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备广播所述重新开始命令。7.根据权利要求I所述的方法，其中发送所述挂起命令包括在所述挂起命令中指定接收方网络设备必须挂起无线传输的挂起时刻；以及 在所述挂起命令中指定以下中之一 所述接收方网络设备被允许重新开始无线传输的重新开始时刻；和 所述接收方网络设备不被允许重新开始无线传输的安静时间间隔。8.根据权利要求7所述的方法， 进一步包括维护绝对隙数计数器，该绝对隙数计数器指示自从形成所述无线通信网络以来被调度的预定持续时间的通信时隙的数目，其中所述多个网络设备中的各个网络设备根据具有多个并发超帧的通信调度表与所述多个网络设备中至少一个其它网络设备通信，所述并发超帧中的各个超帧定义为所述通信时隙中的至少一个通信时隙的重复序列，并且 其中指定所述挂起时间包括指定第一绝对隙数计数器值，并且指定所述重新开始时间或所述安静时间间隔中之一包括指定第二绝对隙数计数器值。9.根据权利要求I所述的方法，进一步包括在接收到所述挂起命令以后，利用所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备的各个网络设备不被允许重新开始通信的安静时间间隔，预先配置所述多个网络设备中的所述至少一些网络设备的所述各个网络设备。10.根据权利要求I所述的方法，进一步包括定义具有多条链路的通信调度表，各条链路指定预定持续时间的通信时隙、至少一个发送方以及至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：华莱士·A·普拉特，马克·J·尼克松，埃里克·D·罗特沃尔德，罗宾·S·普罗马尼克，托马斯·P·伦瓦尔，
申请(专利权)人：HART通信基金会，
类型：发明
国别省市：