用于建立过程控制系统中的维护路由的装置和方法制造方法及图纸

在过程控制系统中生成维护路由包括创建与无线网关直接通信的全部无线节点的初始排序列表，其中，根据与无线网关设备之间的信号强度来排序该些节点。创建与该初始排序列表的第一节点直接通信的全部节点的后续排序列表，其中，根据与第一节点之间的信号强度来排序该节点。然后在该第一节点之后，将后续排序列表追加到该初始排序列表中。此后迭代的重复用于创建后续列表和追加初始排序列表的该过程，每次重复解决追加排序列表中在前一个迭代之后的下一个节点，直到解决了全部节点为止。在最后一个迭代中，节点对应于沿该路由的停止点，并且该次序对应于在该停止点之间将采取的路由。

【技术实现步骤摘要】
用于建立过程控制系统中的维护路由的装置和方法
本文的公开整体涉及过程工厂中的过程控制系统，并且更具体而言涉及在具有基于网络拓扑的无线网络的过程控制系统中动态地生成并且更新维护路径。
技术介绍
在制造产品或者控制过程(例如化学制造、发电厂控制等等)的制造厂和/或工厂中广泛地使用过程控制系统。在自然资源的开采中例如石油天然气钻探和处理过程等等中也使用过程控制系统。事实上，通过一个或多个过程控制系统的应用，实际上可以自动化任意制造过程、资源开采过程等等。相信在农业中最终也将更广泛地使用过程控制系统。如在化学、石油或其他过程中使用的那些过程控制系统典型地包括一个或多个集中式或分布式过程控制器，其经由模拟、数字或组合模拟/数字总线被可通信地耦合到至少一个主机或操作员工作站并且耦合到一个或多个过程控制和仪表制造设备，如现场设备。可以例如是阀、阀定位器、开关、发射器和传感器(例如温度、压力和流速率传感器)的该场设备在过程中运作例如开启或关闭阀并且测量过程参数。过程控制器接收用于指示过程测量的信号或由现场设备产生或者与现场设备相关联的过程变量和/或涉及该现场设备的其他信息，使用该信息来实现控制例程并且随后生成控制信号，基于一个或多个总线向现场设备发送该控制信息以控制该过程的操作。典型地使得来自现场设备和控制器的信息对于由操作员工作站执行的一个或多个应用可用，以允许操作员执行关于该过程的希望的功能。如查看该过程的当前状态、修改该过程的操作等等。可以将过程工厂中的各种设备互连成物理和/或逻辑组群，以创建逻辑过程如控制环路。类似地，可以将控制环路与其他控制环路和/或设备互连，以创建子单元。可以将子单元与其他子单元互连，以创建单元，因而可以将该单元与其他单元互连以创建区域。过程工厂总体包括互连的区域，并且企业实体总体包括可能被互连的过程工厂。结果，过程工厂包括具有互连资产的层次的无数的等级，并且企业实体可以包括互连的过程工厂。换句话说，与过程工厂相关的资产或过程工厂自身可以组合在一起以形成更高等级的资产。用于实现过程工厂的方式在过去几年一直在发展。典型地使用专用的集中式硬件和硬线连接来实现老一代的过程控制系统。但是，典型地使用工作站、智能控制器、智能现场设备等等的高度分布式的网络来实现现代过程控制系统，它们中的一些可以执行总体过程控制策略或方案中的一部分。具体而言，最现代的过程控制系统包括智能现场设备和经由一个或多个数字数据总线被可通信地彼此耦合并且/或者被耦合到一个或多个过程工厂的其他过程控制组件。除了智能现场设备之外，现代过程控制系统还可以包括模拟现场设备例如与共享数字数据总线等等相反典型地被直接耦合到控制器4-20毫安培(mA)设备、0-10伏特直流(ADC)设备等等。在典型的工业或过程工厂中，使用分布式控制系统(DCS)来控制在该工厂处执行的许多工业过程。该工厂可以具有集中式控制室，该集中式控制室具有计算机系统，该计算机系统具有用户输入/输出(I/O)、盘片I/O和计算领域中已知的其他外围设备，其中一个或多个过程控制器和过程I/O子系统被可通信地连接到该集中式控制室。另外，一个或多个现场设备典型地被连接到该I/O子系统和该过程控制器，以实现该工厂中的控制和测量活动。虽然该过程I/O子系统可以包括被连接到遍及该工厂的各种现场设备的多个I/O端口，但是该现场设备可以包括各种类型的分析设备、硅压力传感器、电容式压力传感器、热阻温度计、热电偶、应变仪、限位开关、通/断开关、流量发射器、压力发射器、电容式等级开关、称量天平、变换器、阀定位器、阀控制器、致动器、螺线管、指示灯或在过程工厂中典型地使用的任意其他设备。如本文所使用的，术语“现场设备”包括这些设备以及用于执行控制系统中的功能的任意其他设备。在任意情况中，现场设备可以包括例如输入设备(例如诸如传感器的设备，该传感器提供状态信息，该状态信息用于指示过程控制参数如温度、压力、流速等等)以及用于响应于从控制器和/或其他现场设备接收的命令来执行导致的控制操作员或致动器。通常，由双绞线对电流环路将模拟现场设备连接到控制器，由单个双绞线对将每个设备连接到控制器。模拟现场设备能够响应于指定范围中的电气信号或者发射指定范围中的电气信号。在一个典型的配置中，通常使得该对的两个线之间的电压差近似20-25伏特，并且流经环路的电流4-20mA。用于向控制室发射信号的模拟现场设备调制流经电流环路的电流，其中电流与传感过程变量成正比。由经过该环路的电路的幅度来控制在控制室的控制之下执行动作的模拟现场设备，由受控制器控制的过程I/O系统的I/O端口调制该电流。具有活动电子的传统双线模拟设备还可以从该环路接收高达40毫瓦的功率。使用四条线将需要更大功率的模拟现场设备典型地连接到控制器，其中两条线向该设备传递功率。在本领域中将该设备称为四线设备并且典型而言不像双线设备那样受到功率限制。离散现场设备可以发射或响应于二进制信号。典型地，离散现场设备利用24伏特信号(要么AC要么DC)、210或240伏特AC信号或5伏特DC信号进行操作。当然，离散设备可以被设计为根据具体控制环境所需要的任意电气规范来进行操作。离散输入现场设备仅仅是产生或断开到控制器的连接的开关，而离散输出现场设备将基于来自该控制器的信号的出现或缺失来采取动作。历史上，大部分传统现场设备具有与由现场设备执行的主要功能直接相关的单个输入或单个输出。例如，由传统模拟热阻温度计实现的唯一的功能是通过调制流经双绞线对的电流来发射温度，而由传统模拟阀定位器实现的唯一功能是基于流经双绞线对的电流的幅度来在完全开启位置与完全闭合位置之间的一些地方定位阀。更具体而言，作为混合系统的一部分的现场设备变得可用，这在用于发射模拟信号的电流环路上添加了数字数据。在控制领域中一种该混合系统被称为可寻址远程传感器高速通道(HART)协议。HART系统使用电流环路中的电流的幅度来发送模拟控制信号或者接收所传感过程变量(如同在传统系统中)，但是也在电流环路信号上添加数字载波信号。HART协议利用贝尔202移频键控(FSK)标准来将低等级的数字信号添加到4-20mA模拟信号上。这允许发生双向现场通信，并且使其对于除了可用于向/从智能现场仪器的正常过程之外的附加信息可行。HART协议以1200bps进行通信而不干扰4-20mA信号，并且允许主机应用(主机)每秒钟从现场设备得到两个或更多个数字更新。由于数字FSK信号是相位连续的，所以与4-20mA信号不存在干扰。FSK信号相对缓慢并且因此可以提供次级过程变量或者速率为近似每秒钟2-3个更新的其他参数的更新。通常，数字载波信号用于发送次级和诊断信息并且不用于实现现场设备的主要控制功能。基于数字载波信号提供的信息的实例包括次级过程变量、诊断信息(包括传感器诊断、设备诊断、连线诊断和过程诊断)、操作温度、传感器温度、校准信息、设备ID号、构造的材料、配置或编程信息等等。因此，单个混合现场设备可以具有各种各样输入和输出变量并且可以实现各种各样的功能。最近，由美国仪器协会(ISA)定义了更新的控制协议。新协议总体被称为现场总线(Fieldbus)并且具体被称为SP50，它是标准和实践下属委员会50的首字母缩写。现场总线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在过程控制系统中自动地生成维护路由的方法，其中，所述过程控制系统包括无线网关网络设备和与所述无线网关网络设备无线通信的多个过程设备，经由一个或多个处理器实现所述方法，所述方法包括：对于每个过程设备，在与所述无线网关网络设备直接无线通信的过程设备的初始列表中，从第一过程设备开始，从所述初始列表迭代地选择所述过程设备，其中，根据与所述无线网关网络设备的无线连接的信号强度来在所述初始列表中排列所述初始列表的所述过程设备；并且通过每个迭代，利用从来自所述多个过程设备的剩余过程设备追加所述初始列表，直到通过以下步骤将所述多个过程设备包括在追加初始列表中为止：创建与从所述初始列表中选择的过程设备直接无线通信的过程设备的后续列表，其中，根据与从所述初始列表中选择的所述过程设备的无线连接的信号强度，在所述后续列表中排列所述后续列表的所述过程设备；并且利用所述后续列表中的所述过程设备追加所述初始列表，其中，根据被追加到所述初始列表的每个过程设备与从所述初始列表中选择的所述过程设备的无线连接的信号强度，在从所述初始列表选择的所述过程设备之后，在所述初始列表中排列被追加到所述初始列表的每个过程设备，除非来自所述后续列表的所述过程设备在所述初始列表中已经被排列在来自所述初始列表中的所选择过程设备前面。...

【技术特征摘要】
2012.01.31 US 13/362,4761.一种用于在过程控制系统中自动地生成维护路由的方法，其中，所述过程控制系统包括无线网关网络设备和与所述无线网关网络设备无线通信的多个过程设备，经由一个或多个处理器实现所述方法，所述方法包括：对于每个过程设备，在与所述无线网关网络设备直接无线通信的过程设备的初始列表中，从第一过程设备开始，从所述初始列表迭代地选择所述过程设备，其中，根据与所述无线网关网络设备的无线连接的信号强度来在所述初始列表中排列所述初始列表的所述过程设备；并且通过每个迭代，利用从来自所述多个过程设备的剩余过程设备追加所述初始列表，直到通过以下步骤将所述多个过程设备包括在追加初始列表中为止：创建与从所述初始列表中选择的过程设备直接无线通信的过程设备的后续列表，其中，根据与从所述初始列表中选择的所述过程设备的无线连接的信号强度，在所述后续列表中排列所述后续列表的所述过程设备；并且利用所述后续列表中的所述过程设备追加所述初始列表，其中，根据被追加到所述初始列表的每个过程设备与从所述初始列表中选择的所述过程设备的无线连接的信号强度，在从所述初始列表选择的所述过程设备之后，在所述初始列表中排列被追加到所述初始列表的每个过程设备，除非来自所述后续列表的所述过程设备在所述初始列表中已经被排列在来自所述初始列表中的所选择过程设备前面。2.如权利要求1所述的方法，还包括：创建与所述无线网关网络设备直接无线通信的过程设备的所述初始列表，其中，根据所述初始列表中的每个过程设备与所述无线网关网络设备之间的所述无线连接的所述信号强度，在所述初始列表中排列所述初始列表的所述过程设备，其中，将较高的信号强度排列在较弱的信号强度前面。3.如权利要求1所述的方法，其中，对于来自所述后续列表的已经在所述初始列表的以前的迭代中被排列在所述初始列表中的过程设备，追加所述初始列表包括：根据在所述初始列表中已经排列的过程设备与从所述初始列表中选择的所述过程设备的无线连接的信号强度，将在所述初始列表中已经排列的过程设备重排在来自所述初始列表中的所选择过程设备之后。4.如权利要求1所述的方法，还包括：测量与所述无线网关网络设备直接无线通信的每个过程设备与所述无线网关网络设备之间的无线连接的所述信号强度，其中，将所述信号强度解释为关联于所述过程设备对所述无线网关网络设备的物理接近度。5.如权利要求1所述的方法，还包括：测量与所述无线网关网络设备直接无线通信的每个过程设备之间的无线连接的所述信号强度，其中，将所述信号强度解释为关联于所述过程设备的物理接近度。6.如权利要求1所述的方法，还包括：在将所述多个过程设备包括在所述追加初始列表中之后，根据在所述追加初始列表中的所述过程设备的所述排列，定义所述过程设备之间的物理路由，其中，所述追加初始列表中的每个过程设备对应于沿所述路由的停止点。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述物理路由的开始包括在所述追加初始列表中第一个罗列的所述过程设备在所述过程控制系统之中的物理定位，其中，在所述追加初始列表中第一个罗列的所述过程设备对应于与所述无线网关网络设备具有最强信号强度的过程设备。8.如权利要求6所述的方法，还包括：在显示器屏幕上显示所述物理路由。9.如权利要求6所述的方法，还包括：在手持设备上向用户显示所述物理路由。10.如权利要求6所述的方法，还包括：将所述物理路由映射到所述过程控制系统的地图上。11.如权利要求6所述的方法，其中，定义所述过程设备之间的物理路由包括根据以下之中的一个或多个，从所述追加初始列表中选择过程设备：需要校准的过程设备、需要维护的过程设备和需要数据收集的过程设备。12.如权利要求1所述的方法，还包括识别沿无线网络之中的通信路由的过程设备，其中，所述初始列表中的每个所述过程设备包括沿来自所述无线网关网络设备的通信路由的第一过程设备。13.如权利要求12所述的方法，其中，识别所述沿无线网络之中的通信路由的过程设备包括使用追踪路由识别所述沿无线网络之中的通信路由的过程设备。14.一种用于在过程控制系统中生成维护路由的方法，其中，所述过程控制系统包括无线网络，所述无线网络包括无线网关网络设备和多个无线网络节点，其中，每个无线网络节点要么直接地要么经由另一个无线网络节点与所述无线网关网络设备无线通信，所述方法被实现在一个或多个处理器上，所述方法包括：创建与所述无线网关网络设备直接无线通信的无线网络节点的主排序列表，其中，根据与所述无线网关网络设备的减少的信号强度，组织用于构成所述主排序列表的所述无线网络节点；并且利用剩余无线网络节点迭代地追加所述主排序列表，其中，每个迭代包括：从所述主排序列表的前一个迭代选择无线网络节点；创建与所选择无线网络节点直接无线通信的无线网络节点的次排序列表，其中，根据与所选择无线网络节点的减少的信号强度，组织用于构成所述次排序列表的所述无线网络节点；并且利用所述次排序列表的所述无线网络节点，在所选择无线网络节点之后，追加所述主排序列表。15.如权利要求14所述的方法，其中，创建主排序列表包括：从所述多个无线网络节点之中选择无线网络节点；确定所选择无线网络节点关于所述无线网关网络设备的跳数；如果所述跳数是零则将所选择无线网络节点增加到所述主排序列表的末尾；将所选择无线网络节点的接收信号强度指示符(RSSI)与所述主排序列表中在该所选择无线网络节点之前的无线网络节点的RSSI比较；并且如果该所选择无线网络节点的所述RSSI大于之前的无线网络节点的RSSI，则重组所述主排序列表，以将该所选择无线网络节点排列在所述之前的无线网络节点的前面。16.如权利要求14所述的方法，其中，创建次排序列表包括：从所述多个无线网络节点之中选择无线网络节点；确定所选择无线网络节点关于从所述主排序列表的前一个迭代选择的无线网络节点的跳数；如果所述跳数是零则将所选择无线网络节点增加到所述次排序列表的末尾；将来自所述多个无线网络节点的所选择无线网络节点的接收信号强度指示符(RSSI)与所述次排序列表中在来自所述多个无线网络节点的所选择无线网络节点之前的无线网络节点的RSSI比较；并且如果来自所述多个无线网络节点的该所选择无线网络节点的所述RSSI大于所述之前的无线网络节点的RSSI，则重组所述次排序列表，以将来自所述多个无线网络节点的该所选择无线网络节点排列在所述之前的无线网络节点的前面。17.如权利要求14所述的方法，其中，追加所述主排序列表包括：从所述次排序列表选择无线网络节点；确定从所述次排序列表选择的所述无线网络节点是否已经在所述主排序列表的前一个迭代中被排列在从所述主排序列表的前一个迭代中选择的无线网络节点之上；如果从所述次排序列表选择的所述无线网络节点未在所述主排序列表的前一个迭代中被排列在从所述主排序列表的前一个迭代中选择的无线网络节点之上，则确定从所述次排序列表选择的所述无线网络节点是否已经被排列在所述主排序列表的前一个迭代中；如果从所述次排序列表选择的所述无线网络节点未被排列在所述主排序列表的前一个迭代中，则根据所述次排序列表中的无线网络节点的次序，将从所述次排序列表选择的所述无线网络节点添加到所述主排序列表中，在从所述主排序列表的前一个迭代选择的无线网络节点之后；并且如果从所述次排序列表选择的所述无线网络节点已经被排列在所述主排序列表的前一个迭代中，则根据所述次排序列表中的无线网络节点的次序，重组所述主排序列表，以将从所述次排序列表选择的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·迪隆，
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：