專利名稱：用于將無線數(shù)據(jù)合并到已建過程控制系統(tǒng)中的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體上涉及加工廠中的過程控制系統(tǒng)，尤其涉及過程控制系統(tǒng)與無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
背景技術(shù)：
過程控制系統(tǒng)廣泛地用于制造產(chǎn)品或控制過程(例如化學品制造、發(fā)電廠控制等等)的工廠和/或車間。過程控制系統(tǒng)也用于自然資源的開采，比如石油及天然氣鉆探及處理過程等等。實質(zhì)上，任何制造過程、資源開采過程等等，可以通過一個或多個過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用而得以自動化。相信所述過程控制系統(tǒng)最終也將更廣泛地用于農(nóng)業(yè)。過程控制系統(tǒng)一如那些用于化學、石油、或其他過程的過程控制系統(tǒng)一典型地包括一個或多個集中式或分散式過程控制器，集中式或分散式過程控制器通過模擬總線、數(shù)字總線或模擬/數(shù)字混合總線，與至少一個主機或操作員工作站并且與一個或多個過程控制及儀器設(shè)備(比如現(xiàn)場設(shè)備)通信連接?，F(xiàn)場設(shè)備可能是閥、閥定位器、開關(guān)、傳送器及傳感器(例如溫度傳感器、壓力傳感器及流率傳感器)，它們在過程中發(fā)揮功能，如開啟或關(guān)閉閥及測量過程參數(shù)。所述過程控制器接收所述現(xiàn)場設(shè)備所進行的或與所述現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的過程測量或過程變量的信號和/或關(guān)于現(xiàn)場設(shè)備的其他信息，并使用這些信息來實施控制例程，然后產(chǎn)生控制信號并通過一個或多個所述總線傳送至所述現(xiàn)場設(shè)備，以控制過程的操作。來自現(xiàn)場設(shè)備和控制器的信息一般由一個操作員工作站執(zhí)行的一種或多種應(yīng)用程序，使操作員能夠執(zhí)行針對過程所需要的功能，例如觀察所述過程的當前狀態(tài)、修正所述過程的操作等等。所述加工廠中的多種設(shè)備可以在物理和/或邏輯組中互連，以創(chuàng)建一個邏輯過程，比如一個控制環(huán)路。同樣地，一個控制環(huán)路可以與其他控制環(huán)路和/或設(shè)備互連，以創(chuàng)建一個單元，而一個單元接著可以與其他單元互連，以創(chuàng)建一個區(qū)。加工廠一般包括互連區(qū)，而商業(yè)實體一般包括可以互連的加工廠。因此，一個加工廠包括帶有互連資產(chǎn)的多級的層次，而一個企業(yè)可能包括互連加工廠。換句話說，與一個加工廠有關(guān)的資產(chǎn)或多個加工廠可以組合在一起，以構(gòu)成較高級的資產(chǎn)。過程控制系統(tǒng)的實施方式經(jīng)過多年，已經(jīng)有了進展。舊時的過程控制系統(tǒng)典型地以專用、集中式硬件及固定式連接來實施。然而，現(xiàn)代的過程控制系統(tǒng)卻是典型地以高度分布的工作站、智能控制器、智能現(xiàn)場設(shè)備及類似設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)來實施，這些設(shè)備中的一些或全部設(shè)備可以執(zhí)行一個整體過程控制策略或方案的一部分。明確地說，大多數(shù)過程控制系統(tǒng)包括智能現(xiàn)場設(shè)備及其他過程控制組件，這些智能現(xiàn)場設(shè)備及其他過程控制組件通過一個或多個數(shù)字數(shù)據(jù)總線，彼此通信連接和/或通信連接到一個或多個控制器。除了智能現(xiàn)場設(shè)備之外，現(xiàn)代的過程控制系統(tǒng)也可以包括模擬現(xiàn)場設(shè)備，比如4-20mA設(shè)備、0-10伏特直流電(VDC)設(shè)備等等，這些模擬現(xiàn)場設(shè)備典型地直接連接到控制器，而不是通過共用數(shù)字數(shù)據(jù)總線或同類物來連接到控制器。在一個典型的工業(yè)或加工廠中，一個分布式控制系統(tǒng)(DCS)用于控制許多在所述設(shè)備執(zhí)行的工業(yè)過程。所述設(shè)備可能有一個集中式控制室，集中式控制室中有一個計算機系統(tǒng)，該計算機系統(tǒng)帶有用戶輸入/輸出(I/o)、一個盤I/O及其他外圍設(shè)備，在計算機領(lǐng)域中廣為人知的是，這些外圍設(shè)備有一個或多個過程控制器及過程I/o子系統(tǒng)通信連接到所述集中式控制室。此外，一個或多個現(xiàn)場設(shè)備典型地連接到所述I/o子系統(tǒng)及連接到所述過程控制器，以便在所述加工廠中實施控制及測量活動。在所述過程I/o子系統(tǒng)可以包括連接到遍及所述加工廠的多個現(xiàn)場設(shè)備的多個I/o端口的同時，所述現(xiàn)場設(shè)備可以包括多種類別的分析設(shè)備、硅壓力傳感器、電容式壓力傳感器、電阻式溫度檢測器、熱電偶連接器、應(yīng)變儀、限位開關(guān)、開關(guān)式開關(guān)、流量變送器、壓力變送器、電容級開關(guān)、重量秤、變換器、閥定位器、閥控制器、執(zhí)行器、螺線管、指示燈或任何其他典型地用于加工廠的裝置。 如在此使用一樣，所述術(shù)語“現(xiàn)場設(shè)備”包含這些設(shè)備以及任何其他在一個控制系統(tǒng)中執(zhí)行功能的設(shè)備。無論如何，現(xiàn)場設(shè)備可以包括(例如)輸入設(shè)備(例如提供指示過程控制參數(shù)(比如溫度、壓力、流率等等)的狀況信號的傳感器)以及響應(yīng)從控制器和/或其他現(xiàn)場設(shè)備接收的命令而執(zhí)行動作的控制操作器或執(zhí)行器。傳統(tǒng)上，模擬現(xiàn)場設(shè)備通過雙絞線電流環(huán)路連接到控制器，而每個設(shè)備通過一個單一的雙絞線連接到控制器。模擬現(xiàn)場設(shè)備能夠響應(yīng)一個特定范圍中的一個電氣信號或在一個特定范圍中傳送一個電氣信號。在一個典型的配置中，所述雙絞線的兩條線之間的電壓差大約為20-25伏特(V)及一個4-20mA的電流流經(jīng)所述環(huán)路很平常。傳送一個信號到所述控制室的一個模擬現(xiàn)場設(shè)備調(diào)整流經(jīng)所述電流回路的電流，而所述電流與所述第二過程變量成比例。在歷史上，大多數(shù)傳統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備有一個單一輸入或一個單一輸出，其與由所述現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行的主要功能直接有關(guān)。例如，一個傳統(tǒng)模擬電阻式溫度傳感器執(zhí)行的唯一功能是通過調(diào)整流經(jīng)所述雙絞線的電流來傳送溫度信號，而一個傳統(tǒng)模擬閥定位器執(zhí)行的唯一功能是根據(jù)流經(jīng)所述雙絞線的電流的大小來將一個閥定位在一個完全開啟及一個完全關(guān)閉的位置之間的某處。最近，作為混合系統(tǒng)的部分的現(xiàn)場設(shè)備可以將數(shù)字數(shù)據(jù)疊加在用于傳送模擬信號的電流環(huán)路上。一個這樣的混合系統(tǒng)在控制領(lǐng)域中被稱為可尋址遠程傳感器高速通道(HART)協(xié)議。所述HART系統(tǒng)利用電流環(huán)路中的電流大小來發(fā)送模擬控制信號或接收測得的過程變量(如傳統(tǒng)系統(tǒng))，但還在所述電路環(huán)路信號上疊加一個數(shù)字載頻信號。這使得雙向現(xiàn)場通信能夠發(fā)生，并使得普通過程變量以外的附加信息能夠傳送到一個智能現(xiàn)場儀器或從一個智能現(xiàn)場儀器傳送。一般而言，所述數(shù)字載頻信號用于傳送二次及診斷信息，并用于實現(xiàn)所述現(xiàn)場設(shè)備的主要控制功能。通過所述數(shù)字載頻信號提供的信息的范例包括二次過程變量、診斷信息(包括傳感器診斷、設(shè)備診斷、布線診斷及過程診斷)、操作溫度、傳感器溫度、校準信息、設(shè)備識別號、構(gòu)建材料、配置及編程信息等等。因此，一個單一的混合現(xiàn)場設(shè)備可以有多種輸入/輸出數(shù)據(jù)點產(chǎn)生多種輸入/輸出變量，而且可以實施多種功能。最近，一個較新的控制協(xié)議已經(jīng)由美國設(shè)備協(xié)會(Instrument Society ofAmerica, ISA)定義。所述新協(xié)議一般稱為Fieldbus(現(xiàn)場總線)，而且具體地稱為SP50，SP50是Standards and Practice Subcommittee 50(標準及實施分委員會50)的縮寫。Fieldbus是一個非專有的開放標準，而且目前在工業(yè)領(lǐng)域很普遍，因此，許多類別的Fieldbus設(shè)備已經(jīng)被開發(fā)并用于加工廠。由于Fieldbus設(shè)備(比如HART及4-20mA設(shè)備)的使用是加于其他類別的現(xiàn)場設(shè)備之上，這些不同類別設(shè)備中每種類別的設(shè)備有一個單獨的支持及I/O通信結(jié)構(gòu)。較新的智能現(xiàn)場設(shè)備典型地都是數(shù)字性質(zhì)的，它們具有不能從較陳舊的控制系統(tǒng)存取或不能與較陳舊的控制系統(tǒng)兼容的維護模式及加強功能。即使是一個分布式控制系統(tǒng)的所有組件遵守相同標準(比如Fieldbus標準)，一個制造商的控制設(shè)備也不一定能夠存取由另一個制造商的現(xiàn)場設(shè)備提供的二次功能或二次信息。因此，過程控制系統(tǒng)設(shè)計的一個特別重要的方面涉及現(xiàn)場設(shè)備通信彼此相互通信連接、與控制器及與一個過程控制系統(tǒng)或一個加工廠中的其他系統(tǒng)或設(shè)備通信連接的方式。一般而言，使得所述現(xiàn)場設(shè)備能夠在所述過程控制系統(tǒng)中發(fā)揮功能的所述多種通信頻道、鏈路及路徑一般統(tǒng)稱為一個輸入/輸出(I/O)通信網(wǎng)絡(luò)。在一個過程控制系統(tǒng)中的多種系統(tǒng)、設(shè)備及組件之間的過程控制信息的傳送的一個發(fā)展是用于過程控制的對象鏈接和嵌 入(object linking and embedding, OLE) (OLE for process control, OPC),用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)提供一個機制，可消除對在一個過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)、設(shè)備及組件之間傳輸實時過程控制數(shù)據(jù)的單獨專用通信軟件驅(qū)動器的需要。廣為人知的是，用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)基于微軟(Microsoft)對象鏈接和嵌入(OLE)技術(shù)，其為構(gòu)成一個過程控制系統(tǒng)的多種系統(tǒng)、設(shè)備及組件提供一個通用接口。用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)進一步定義一個應(yīng)用編程接口(API)，以供不同的過程控制系統(tǒng)交換信息。因此，用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)已經(jīng)作為一個工業(yè)標準用于過程控制系統(tǒng)內(nèi)及過程控制系統(tǒng)間的1/0通信。典型地，所述過程控制系統(tǒng)的每種所述系統(tǒng)、設(shè)備及組件包括一個用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)通信層，因此使用一個通用的標準化語言，以便傳輸過程控制信息。此外，用于實施一個1/0通信網(wǎng)絡(luò)的通信網(wǎng)絡(luò)拓撲及物理連接或路徑對現(xiàn)場設(shè)備通信的魯棒性或完整性可能有重大的影響，尤其是在所述1/0通信網(wǎng)絡(luò)受與所述過程控制系統(tǒng)有關(guān)的環(huán)境因素或條件影響時，更是如此。例如，許多工業(yè)控制應(yīng)用使現(xiàn)場設(shè)備及它們的相關(guān)I/o通信網(wǎng)絡(luò)受苛刻的物理環(huán)境(例如高、低或高度變化的環(huán)境溫度、振動、腐蝕性氣體或液體等等)、艱難的電氣環(huán)境(例如聞噪首環(huán)境、低劣電能品質(zhì)、瞬變電壓等等)的影響。無論如何，環(huán)境因素會危及一個或多個現(xiàn)場設(shè)備、控制器等等之間的通信的完整性。在有些情況下，這種受危及通信可能妨礙所述過程控制系統(tǒng)以有效或適當方式執(zhí)行其控制例程，這可能導(dǎo)致過程控制系統(tǒng)的效率和/或收益性縮減，設(shè)備過度磨損或損壞，可能損壞或毀壞設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境和/或人員的危險情況等等。為了減低環(huán)境因素的影響及確保一個堅固的通信路徑，歷史上，過程控制系統(tǒng)中的I/o通信網(wǎng)絡(luò)一直是固定網(wǎng)絡(luò)，其布線封閉在環(huán)境保護材料(比如絕緣體、屏蔽及管道)中。此外，這些過程控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備典型地一直是使用一個固定層次拓撲，通信連接到控制器、工作站及其他過程控制系統(tǒng)組件，其中非智能現(xiàn)場設(shè)備使用模擬接口(t匕如4-20mA、0-1OVDC固定接口和/或1/0板)，直接地連接到控制器。智能現(xiàn)場設(shè)備，比如Fieldbus設(shè)備，也通過固定數(shù)字數(shù)據(jù)總線連接，而固定數(shù)字數(shù)據(jù)總線通過智能現(xiàn)場設(shè)備接口連接到控制器。雖然固定I/O通信網(wǎng)絡(luò)最初可以提供一個魯棒的I/O通信網(wǎng)絡(luò)，但它們的魯棒性可能因環(huán)境壓力(例如腐蝕性氣體或液體、振動、濕度等等)而隨著時間退化。例如，與所述I/o通信網(wǎng)絡(luò)布線有關(guān)的接觸電阻可能由于腐蝕、氧化及類似情況而大幅度增加。此外，布線絕緣和/或屏蔽可能退化或失效，因而導(dǎo)致環(huán)境電氣干涉或噪音可以更容地破壞通過所述I/o通信網(wǎng)絡(luò)線傳送的信號的情況。在有些情況下，失效的絕緣可能導(dǎo)致短路情況而造成所述相關(guān)I/o通信線完全失效。附加地，固定I/O通信網(wǎng)絡(luò)的安裝典型地非常昂貴，尤其是在所述I/O通信網(wǎng)絡(luò)涉及大工廠或分布在一個相對大的地理范圍的車間時(例如使用以數(shù)英畝計的土地的煉油廠或化學品廠)，更是這樣。在許多情況下，與所述I/o通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的布線必須跨越長距離和/或從中通過、從下面通過或繞過許多結(jié)構(gòu)物(例如墻、建筑物、設(shè)備等等)。這種長布線典型地涉及大量的人力、材料及費用。此外，這種長布線特別容易因接線阻抗而受信號退化的影響及特別容易受耦合電氣干涉的影響，這兩種情況會導(dǎo)致不可靠通信。此外，這些固定I/O通信網(wǎng)絡(luò)在需要修改或更新時一般難于重配置。添加一個新·的現(xiàn)場設(shè)備典型地需要在所述新現(xiàn)場設(shè)備及一個控制器之間安裝接線。以這種方式翻新一個加工廠可能非常困難及昂貴，這是由于長布線及空間制約經(jīng)常存在于較陳舊的過程控制設(shè)備和/或系統(tǒng)。導(dǎo)管、設(shè)備和/或沿可用布線路徑穿插的結(jié)構(gòu)物中的接線數(shù)目多可能大幅度地增加翻新或添加現(xiàn)場設(shè)備到一個現(xiàn)有系統(tǒng)的難度。在必須安裝更多和/或不同的接線來接納一個帶有不同現(xiàn)場布線要求的新設(shè)備的情況下，以新設(shè)備來調(diào)換現(xiàn)有現(xiàn)場設(shè)備可能帶來相同的難題。這種修改可能經(jīng)常導(dǎo)致長時間的工廠停工。由于實施及維護這種I/O通信涉及的費用，任何得自I/O設(shè)備(比如傳感器、執(zhí)行器等等)的配置及使用的益處都被成本抵消。因此，I/o設(shè)備經(jīng)常只是在過程控制系統(tǒng)的關(guān)鍵點選擇性地配置，以減低成本。雖然更重要或關(guān)鍵的過程控制信息被采集，但還有大量的非關(guān)鍵過程控制信息沒有被所述過程控制系統(tǒng)采集或使用，而所述大量的非關(guān)鍵過程控制信息可能對所述過程控制系統(tǒng)的工具(比如診斷應(yīng)用程序、過程操作、維護、商業(yè)功能等等)有用或?qū)ι婕八鲞^程控制系統(tǒng)的任何人員(比如過程控制操作員或商業(yè)人員)普遍有用。因此，并不是所有的過程控制信息被所述過程控制系統(tǒng)采集，所以最佳控制并未達成。無線I/O通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被用來緩和涉及固定I/O網(wǎng)絡(luò)的有些困難及減低配置所述過程控制系統(tǒng)中的傳感器及執(zhí)行器涉及的成本。無線I/o通信網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)被建議用于固定I/O通信網(wǎng)絡(luò)相對難以存取或較不適合存在的過程控制系統(tǒng)及其部分。例如，由Skpard等人在2005年6月17日提交、標題為“用于過程控制系統(tǒng)的無線結(jié)構(gòu)及支持”(WirelessArchitecture And Support For Process Control Systems)、其內(nèi)容在此通過引用被明確地并入本專利的美國11/156，215號專利(U. S. Patent No. 11/156，215)公開，相對不昂貴的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以單獨地或結(jié)合點到點通信配置在過程控制系統(tǒng)，以提供一個可以容易地裝配、配置、更改及監(jiān)測的魯棒的無線通信網(wǎng)絡(luò)，從而使得所述無線通信網(wǎng)絡(luò)更魯棒、更不昂貴及更可靠。除了所述過程控制系統(tǒng)，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以在所述過程控制系統(tǒng)領(lǐng)域外配置成一個不昂貴的通信系統(tǒng)，以用于采集其他非關(guān)鍵數(shù)據(jù)，比如所述過程控制系統(tǒng)沒有存取或不能在其范圍內(nèi)存取的輔助數(shù)據(jù)。這些輔助數(shù)據(jù)可以包括所述過程控制系統(tǒng)以外的任何事項，比如控制室燈開關(guān)、股票價格、天氣預(yù)報等等。然而，這些輔助數(shù)據(jù)或來自一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的其他數(shù)據(jù)可能并未由所述過程控制系統(tǒng)采集，這是由于或許不可能為所述過程控制系統(tǒng)配置一個I/o設(shè)備。不論是在一個過程控制系統(tǒng)中配置一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，或是在一個過程控制系統(tǒng)領(lǐng)域外配置一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)作為一個單獨的網(wǎng)絡(luò)，所述過程控制系統(tǒng)只能與其理解的I/O設(shè)備進行通信。對于網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的輸入/輸出數(shù)據(jù)點，情況可能不是這樣。雖然用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)可以為所述過程控制系統(tǒng)中的I/O設(shè)備提供一個統(tǒng)一的過程控制接口，但用于過程控制的對象鏈接和嵌入( OPC)并非總是順從所述過程控制系統(tǒng)以外的I/O設(shè)備。因此，雖然網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以幫助減少在過程控制系統(tǒng)中配置I/o設(shè)備涉及的成本及后勤困難及進一步幫助存取一般在過程控制系統(tǒng)領(lǐng)域外的輔助數(shù)據(jù)，但在沒有機制來將所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)合并到所述過程控制系統(tǒng)的情況下，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)及所述過程控制系統(tǒng)之間的通信可能還是存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
過程控制系統(tǒng)及無線網(wǎng)絡(luò)(比如無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò))通信連接到一個服務(wù)器。所述服務(wù)器可以是網(wǎng)格服務(wù)器，該網(wǎng)格服務(wù)器包括配置、網(wǎng)格接口及網(wǎng)格服務(wù)。所述配置包括與所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的輸入/輸出數(shù)據(jù)點及所述過程控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)點位置標志符相關(guān)的一個或多個數(shù)據(jù)點圖。數(shù)據(jù)點位置標志符為輸入/輸出數(shù)據(jù)點提供唯一標識，并在所述過程控制系統(tǒng)中為來自對應(yīng)的輸入/輸出數(shù)據(jù)點的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)保留一個點。所述網(wǎng)格接口可以是一組應(yīng)用編程接口(API)，供每個網(wǎng)格驅(qū)動器和/或網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)通信連接到所述服務(wù)器，或所述網(wǎng)格接口可以是針對所有網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器的統(tǒng)一應(yīng)用編程接口(API)。所述網(wǎng)格接口調(diào)度所述無線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器及所述網(wǎng)格服務(wù)之間的呼叫。所述網(wǎng)格服務(wù)讀取配置，通過過程控制接口(其可以是用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)或一個專有應(yīng)用編程接口(API))、與所述過程控制系統(tǒng)建立通信，及通過所述網(wǎng)格接口、與所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)建立通信。所述網(wǎng)格服務(wù)從所述無線網(wǎng)絡(luò)讀取所述無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，在產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)的輸入/輸出數(shù)據(jù)點與所述過程控制系統(tǒng)中的對應(yīng)數(shù)據(jù)點位置標志符之間映射所述無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，以及將所映射的數(shù)據(jù)寫到所述數(shù)據(jù)點位置標志符。所映射的數(shù)據(jù)作為過程控制數(shù)據(jù)被提供給所述過程控制系統(tǒng)，而所述數(shù)據(jù)點位置標志符在所述過程控制系統(tǒng)被處理，就好像它們是所述過程控制系統(tǒng)的原輸入/輸出數(shù)據(jù)點。使用本專利所公開的方法及系統(tǒng)在過程控制系統(tǒng)及無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間進行通信，來自所述無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)被提供給所述過程控制系統(tǒng)以改善所述過程控制系統(tǒng)的性能，而且來自所述無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)在所述過程控制系統(tǒng)中顯示，就好像所述數(shù)據(jù)是所述過程控制系統(tǒng)的組成部分(例如源自所述過程控制系統(tǒng))。因此，工具(比如所述過程控制系統(tǒng)中的一個豐富的工具集、應(yīng)用程序、算法或其他成熟及全面的工具集)可以使用所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，就好像它們是過程控制數(shù)據(jù)。網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的配置相對較不昂貴，因此可以用于采集非關(guān)鍵數(shù)據(jù)，而這些非關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集原本可能較昂貴和/或不能由所述過程控制系統(tǒng)存取。所述非關(guān)鍵數(shù)據(jù)可以包括非關(guān)鍵過程控制數(shù)據(jù)及所述過程控制系統(tǒng)的輔助數(shù)據(jù)，雖然如此，但所述非關(guān)鍵數(shù)據(jù)可能對所述過程控制系統(tǒng)及過程控制系統(tǒng)人員有用。用戶因此能夠使用所述過程控制系統(tǒng)的全部特征來處理無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并開拓所述過程控制系統(tǒng)的新市場及通過引進以往不可得的額外數(shù)據(jù)來擴充所述過程控制系統(tǒng)的有用性。此外，本專利所公開的方法及系統(tǒng)可以用于在所述過程控制系統(tǒng)中配置無線網(wǎng)絡(luò)，不論是取代現(xiàn)有過程控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)(例如I/O設(shè)備)或作為采集與所述過程控制系統(tǒng)采集的一樣的過程控制數(shù)據(jù)的冗余網(wǎng)絡(luò)。這縮減配置成本，而且不造成或需要在用戶級的更改。明確地說，過程控制系統(tǒng)軟件可以在沒有任何輸入/輸出數(shù)據(jù)點的情況下配置，而只是使用被當成是輸入/輸出數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)點位置標志符。


圖I為加工廠的原理圖，其圖示在加工廠中實施的設(shè)備及命令的層級結(jié)構(gòu)范例。圖2A及2B為原理圖，它們圖示配置在過程控制系統(tǒng)中的無線網(wǎng)絡(luò)。圖3A及3B為代表性框圖，它們描繪關(guān)于過程控制系統(tǒng)節(jié)點的中間件的分層，以及在使用無線網(wǎng)絡(luò)的過程控制系統(tǒng)中的物理網(wǎng)絡(luò)。圖4為一代表性框圖，其圖示用于促進過程控制系統(tǒng)與無線網(wǎng)絡(luò)之間的通信的服務(wù)器。
具體實施例方式現(xiàn)在參看圖1，一個加工廠10包括一個分布式過程控制系統(tǒng)，該分布式過程控制系統(tǒng)有一個或多個控制器12，每個控制器12通過I/O設(shè)備或卡(其可以是Fieldbus接口、Profibus接口、HART接口、標準4-20mA接口等等)，連接到一個或多個現(xiàn)場設(shè)備14及16。所述控制器12也通過一個數(shù)據(jù)高速通道24 (其可以是一個以太網(wǎng)鏈路)，連接到一個或多 個主機或操作員工作站20及22。一個數(shù)據(jù)庫28可以連接到所述數(shù)據(jù)高速通道24并操作為一個歷史數(shù)據(jù)庫，以采集及存儲與所述加工廠10中的所述控制器12及現(xiàn)場設(shè)備14及16有關(guān)的參數(shù)、狀況及其他數(shù)據(jù)。附加地或可選擇地，所述數(shù)據(jù)庫28可以操作為一個配置數(shù)據(jù)庫，存儲所述加工廠10中的所述過程控制系統(tǒng)的當前配置，如下載到及存儲在所述控制器12及現(xiàn)場設(shè)備14及16者一樣。雖然所述控制器12、所述I/O卡及所述現(xiàn)場設(shè)備14及16典型地位于深入及分布遍及不時苛刻的設(shè)備環(huán)境中，但所述操作員工作站20及22及所述數(shù)據(jù)庫28 —般位于控制室或管理人員或維護人員可容易接近的較不苛刻的環(huán)境中。應(yīng)該清楚，每個所述控制器12 (其可以是由費舍爾 柔斯芒特系統(tǒng)有限公司(Fisher Rosemount System, Inc.)出售的DeltaVTM控制器)存儲及執(zhí)行一個控制器應(yīng)用程序，該控制器應(yīng)用程序使用任何數(shù)目的不同的、獨立執(zhí)行的控制模塊或塊來實施一個控制策略。每個所述控制模塊可以由(通常稱為)功能塊構(gòu)成，其中每個功能塊是一個整體控制例程的一個部分或一個子例程，而且與其他功能塊協(xié)同操作(通過稱為鏈接的通信)，以便在所述加工廠10中實施過程控制環(huán)路。應(yīng)該理解，功能塊可能但不一定是一個對象導(dǎo)向編程協(xié)議中的對象，其典型地執(zhí)行一個輸入功能(比如與變送器、傳感器或其他過程參數(shù)測量設(shè)備有關(guān)的輸入功能)、一個控制功能(比如與執(zhí)行比例積分微分(PID)、模糊邏輯等控制)、或控制某種設(shè)備(比如閥)一個輸出功能的其中之一，以便在所述加工廠10中執(zhí)行某種物理功能。當然，存在混合及其他類別的復(fù)雜功能塊，比如模型預(yù)測控制器(MPC)、優(yōu)化器等等。雖然所述Fieldbus協(xié)議及所述DeltaV系統(tǒng)協(xié)議使用設(shè)計及實施在一個對象導(dǎo)向編程協(xié)議的控制模塊及功能塊，所述控制模塊可以設(shè)計成使用任何期望的控制編程方案，包括(例如)順序功能圖、梯形邏輯等等，而且并不限于使用所述功能塊或任何其他特定編程技術(shù)來設(shè)計及實施。在圖I所示的工廠10中，連接到所述控制器12的所述現(xiàn)場設(shè)備14及16可以是標準4-20mA設(shè)備、可以是智能現(xiàn)場設(shè)備(比如HART、Profibus或FOUNDATION Fieldbus現(xiàn)場設(shè)備)，其包括一個處理器及一個存儲器，或可以是任何期望類別的現(xiàn)場設(shè)備。這些設(shè)備中的有些設(shè)備，比如Fieldbus現(xiàn)場設(shè)備(在圖I中以參考號碼16標注)，可以存儲及執(zhí)行與所述控制器12中實施的控制策略有關(guān)的模塊或子模塊(比如功能塊)。廣為人知的是，功能塊可以布置在兩個不同的Fieldbus現(xiàn)場設(shè)備16，所述功能塊可以與所述控制器12中的所述控制模塊的執(zhí)行同時執(zhí)行，以實施一個或多個過程控制環(huán)路。當然，所述現(xiàn)場設(shè)備14及16可以是任何類別的設(shè)備，比如傳感器、閥、變送器、定位器等等，而所述I/O設(shè)備可以是任何類別的、符合任何期望通信或控制器協(xié)議(比如HART、Fieldbus, Profibus等等)的I/0設(shè)備。此外，以已知方式，一個或多個所述工作站20及22可以包括用戶接口應(yīng)用程序，以使用戶(比如操作員、配置工程師、維護人員等等)能夠與所述加工廠10中的所述過程控·制網(wǎng)絡(luò)連接。明確地說，所述工作站22可以包括一個或多個用戶接口應(yīng)用程序，所述用戶接口應(yīng)用程序可以在所述工作站22中的一個處理器上執(zhí)行，以便與所述數(shù)據(jù)庫28、所述控制模塊或所述控制器12或I/O設(shè)備中的其他例程進行通信，以及與所述現(xiàn)場設(shè)備14及16及這些現(xiàn)場設(shè)備中的模塊等進行通信，以便從所述加工廠獲得信息，比如涉及所述過程控制系統(tǒng)正在進行中的狀態(tài)的信息。所述用戶接口應(yīng)用程序可以在與所述工作站20及22中的一個或多個工作站有關(guān)的一個顯示設(shè)備上處理和/或顯示這些采集得的信息。所述采集、處理和/或顯示的信息可以是(例如)過程狀態(tài)信息、加工廠中產(chǎn)生的告警及警報、維護數(shù)據(jù)等等。同樣地，一個或多個應(yīng)用程序可以存儲在所述工作站20及22并在所述工作站20及22執(zhí)行，以便在所述加工廠中執(zhí)行配置活動(比如創(chuàng)建或配置需在所述加工廠中執(zhí)行的所述模塊)，執(zhí)行控制操作員活動(比如更改設(shè)定點或其他控制變量)等等。當然，例程的數(shù)目及類別并未受在此提供的描述的任何限制，而且如果需要，其他數(shù)目及類別的過程控制相關(guān)例程可以在所述工作站20及22存儲及實施。所述工作站20及22也可以通過(例如)互聯(lián)網(wǎng)30、外部網(wǎng)、總線、以太網(wǎng)等等，連接到一個公司廣域網(wǎng)(WAN) 32，以及連接到一個計算機系統(tǒng)34，該計算機系統(tǒng)34從遠程位置監(jiān)測所述加工廠10或從遠程位置與所述加工廠10進行通信。如圖I所示，所述過程控制系統(tǒng)包括三個網(wǎng)絡(luò)級。第一級(級I) 40是在所述現(xiàn)場設(shè)備14及16與所述控制器12之間，第二級(級2)42是在所述控制器12及所述工作站20及22之間，而第三級(級3)44是在所述工作站20及22與所述加工廠10以外的系統(tǒng)之間。在每個所述級40、42、44的通信可以是有線線路。然而，如以下將進一步描述的那樣，無線網(wǎng)絡(luò)可以實施在所述過程控制系統(tǒng)的所述三個網(wǎng)絡(luò)級中的任何級。因此，一個過程控制系統(tǒng)中的一些或全部I/O設(shè)備(比如傳感器及執(zhí)行器)可以使用有線技術(shù)、無線技術(shù)或兩者的結(jié)合，配置及通信連接到所述過程控制系統(tǒng)。例如，有線通信可以在所述控制器12之間，所述工作站20、22之間，以及所述設(shè)備14、16之間維持，而無線通信則可以在所述設(shè)備14、16與所述控制器12之間的所述第一級40，在所述控制器12與所述工作站20及22之間的所述第二級42，以及在所述工作站20及22與所述外部系統(tǒng)之間的所述第三級44建立。
所述第一級40運行所述過程，并且有一個緊密的高可預(yù)測性及可靠性的實時要求。如以上所述，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以是工業(yè)標準，比如HART、Foundation Fieldbus、DeviceNet等等。所述第一級40 —般使用可靠的短程數(shù)據(jù)傳送，而在第一級40的通信可能涉及小型數(shù)據(jù)包，比如少于100字節(jié)。在第一級40的無線技術(shù)可以包括但不限于ZigBee、WiFi、Bluetooth、Ultra Wideband (UWB)等等,或任何其他短程無線技術(shù)。明確地說,在所述第一級40的無線技術(shù)可以包括任何商用現(xiàn)貨無線產(chǎn)品，以傳送過程控制數(shù)據(jù)?？梢运鰺o線技術(shù)之上、在所述第一級40實施一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，或可以在所述第一級40為無線通信開發(fā)一個新的過程控制標準。在一個范例中，網(wǎng)格(mesh)技術(shù)，比如自愈無線網(wǎng)格技術(shù)，可以在所述第一級40實施。所述第二級42支持用戶互動，包括配置、控制及監(jiān)測。所述第二級42的定時要求可能比所述第一級40的定時要求少，但還是有良好的可靠性。所述第二級42的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以是專有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，或是工業(yè)標準網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，比如以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。所述第二級42 —般 使用較長的傳輸范圍及較大的數(shù)據(jù)包。因此，與所述第一級40相比，所述第二級42的要求可能較不嚴格，而用于傳送過程控制數(shù)據(jù)的商用現(xiàn)貨無線產(chǎn)品(比如人造衛(wèi)星、Wi-Max及其他無線技術(shù))可以在這個級用于支持長程無線傳輸。微波及無線電也可以用于較短距離。所述第三級44可以被視為所述過程控制系統(tǒng)到其他系統(tǒng)(比如可以包括但不限于會計、存貨、管理決定系統(tǒng)等等的公司系統(tǒng))的一個網(wǎng)關(guān)。在所述第三級44，可以配置傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，比如一個辦事處網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)等等。在所述第三級44的通信對過程控制通信可能較少利害關(guān)系，而且多種傳統(tǒng)無線技術(shù)可以被使用。不論所述過程控制系統(tǒng)中使用的通信技術(shù)，每個所述設(shè)備14、16可以包括一個或多個執(zhí)行器、傳感器或其他I/o設(shè)備。每個所述I/O設(shè)備可以對應(yīng)一個輸入/輸出數(shù)據(jù)點，而所述過程控制系統(tǒng)中的一個輸入/輸出數(shù)據(jù)點是一個過程控制數(shù)據(jù)源。關(guān)鍵過程控制數(shù)據(jù)可以使用點到點有線通信來采集。另一方面，無線通信(比如無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)(meshnetwork))可以在所述過程控制系統(tǒng)中配置成采集非關(guān)鍵過程控制數(shù)據(jù)。然而，在一個進一步的范例中，一個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)也可以用于采集關(guān)鍵過程控制數(shù)據(jù)，因此可以使用遍及所述過程控制系統(tǒng)。帶有一個現(xiàn)有有線接線、點到點通信的過程控制系統(tǒng)可以逐步以無線I/O設(shè)備取代有線I/O設(shè)備，或在作最小限度改變的情況下(比如使用由所述有線、點到點過程控制系統(tǒng)使用的相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)，以無線通信網(wǎng)絡(luò)取代有線通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在參看圖2A及2B，無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的范例在所述工作站20及22與所述控制器12之間的所述第二級42顯示，但應(yīng)該理解，如以上所述，所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以配置在遍及所述過程控制系統(tǒng)的任何的點。明確地說，使用圖2A所示的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，所有分布式節(jié)點之間的通信均為無線。另一方面，使用圖2B所示的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，只有一個工作站20、22與一個控制器12之間的連接是一個無線連接，而所述工作站20及22是由一個有線網(wǎng)絡(luò)互連，所述控制器12也是由一個有線網(wǎng)絡(luò)互連，使得可以減少無線輻射及提供較佳數(shù)據(jù)品質(zhì)。然而，應(yīng)該理解，可以使用有線及無線的不同結(jié)合，包括但不限于所述現(xiàn)場設(shè)備14及16之間的一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)及所述控制器12與所述工作站20及22之間的一個有線網(wǎng)絡(luò)。在另一個范例中，可以在所述工作站20及22上的控制器12及現(xiàn)場設(shè)備14及16中的任何控制器及現(xiàn)場設(shè)備之間配置一個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，以便連同配置遍及所述過程控制系統(tǒng)的整體或部分的一個相關(guān)的有線網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)冗余。
在一個過程控制系統(tǒng)的任何地方配置一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致多個無線過程控制系統(tǒng)節(jié)點，這些無線過程控制系統(tǒng)節(jié)點在所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中傳送網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，比如過程控制數(shù)據(jù)。例如，由于所述控制器12與所述工作站20及22之間的一個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，每個所述控制器12可以對應(yīng)一個無線過程控制系統(tǒng)節(jié)點。由于所述現(xiàn)場設(shè)備14、16與所述控制器12之間的一個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，每個所述現(xiàn)場設(shè)備14、16或每個相關(guān)I/O設(shè)備可以對應(yīng)一個無線過程控制系統(tǒng)節(jié)點。雖然每個所述過程控制節(jié)點可以與所述物理網(wǎng)絡(luò)進行通信，但一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的一個或幾個過程控制節(jié)點可以專 用為一個通信網(wǎng)關(guān)節(jié)點。一個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點可以擔當所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的一個控制節(jié)點，并促進不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信，比如促進所述控制器12與所述工作站20、22之間或所述現(xiàn)場設(shè)備14、16與所述控制器12之間的通信。例如，如圖2B的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中所示，一個或幾個所述控制器12可以擔當所述控制器12的一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點。所述控制器12的所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點與一個或幾個所述工作站20、22進行無線通信，從而擔當所述工作站20、22的一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點。在為一個過程控制系統(tǒng)實施一個無線通信網(wǎng)絡(luò)時，可以使用一個基本商用無線網(wǎng)絡(luò)(比如一個商用現(xiàn)貨網(wǎng)格無線網(wǎng)絡(luò))，在其上可以建立過程控制數(shù)據(jù)通信中間件。所述中間件提供一個應(yīng)用編程接口(API)給所述過程控制系統(tǒng)。所述過程控制系統(tǒng)在有傳送約束要求、但對相關(guān)無線網(wǎng)絡(luò)只有少許認知的情況下，將過程控制數(shù)據(jù)傳送到所述中間件。換句話說，所述相關(guān)網(wǎng)格無線網(wǎng)絡(luò)對于所述過程控制系統(tǒng)是透明?，F(xiàn)在參看圖3A，其圖示相對于所述過程控制系統(tǒng)節(jié)點及一個物理網(wǎng)絡(luò)(比如所述數(shù)據(jù)高速通道24或所述互聯(lián)網(wǎng)30)的、所述中間件的分層的范例。明確地說，所述中間件是建立在所述無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(例如傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議(TCP/IP))之上。由所述中間件為所述過程控制系統(tǒng)提供的所述應(yīng)用編程接口(API)支持規(guī)則過程控制數(shù)據(jù)通信，比如初始化、開啟、關(guān)閉、發(fā)送、接收、確認、取消等等。所述中間件通過調(diào)用在較低層的相應(yīng)功能來執(zhí)行命令，并監(jiān)測所述調(diào)用的性能。所述性能監(jiān)測是在所述中間件的一組參數(shù)中俘獲。參數(shù)值的差異提供有關(guān)所述相關(guān)有線及無線網(wǎng)絡(luò)的差異的信息?？梢宰粉櫟膮?shù)的范例包括但不限于指示網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點的標記、網(wǎng)絡(luò)連接的類別、信息超時值、一個信息往返延遲、一個數(shù)目的信息重試、一個指示信息數(shù)據(jù)是否加密及加密類別的標記、一個指示所述節(jié)點是否有一個冗余連接的標記、指示所述較低層是否自動地根據(jù)往返定時或配置值來轉(zhuǎn)換信息超時及重試的自動信息定時、一個指示是否出現(xiàn)通信故障或完整性破壞的標記、許可信息及安全信息。上述的一部分或全部參數(shù)可以配置。在執(zhí)行期間，所述中間件執(zhí)行來自所述過程控制系統(tǒng)的命令，并維持所述參數(shù)。在一個范例中，所述中間件通過考慮一個響應(yīng)時間、帶寬、數(shù)據(jù)包數(shù)目、未確認數(shù)據(jù)包數(shù)目、延遲時間、成本及根據(jù)獲取時間等選擇傳送媒介，自動地自調(diào)整。所述中間件的一個特定功能是所述網(wǎng)絡(luò)連接的維護，這是由于無線網(wǎng)絡(luò)中的通信可能間歇。視配置而定，無論任何可用連接，都可以是兩個節(jié)點之間的永久連接或可以是臨時連接。以冗余連接為例，所述中間件可以在主要連接及備用連接之間轉(zhuǎn)換，而這些轉(zhuǎn)換對于所述過程控制應(yīng)用程序是透明的。所述中間件可以為每個連接添加可變重試及超時時間，以計算傳播延遲，或允許多個等待信息，以便達到更高效率的帶寬使用。在一個主動數(shù)據(jù)傳送期間，所述中間件可以執(zhí)行多種任務(wù)，包括但不限于往返延遲定時、發(fā)送信息處理、接收信息處理、超時重試、信息包裝及解包及其他優(yōu)化。關(guān)于所述往返延遲定時任務(wù)，初始往返延遲是根據(jù)建立連接時同步要求及同步響應(yīng)之間的時間。可以通過隨時為發(fā)送一個信息及接收確認之間的延遲定時，更新所述往返延遲。所述往返延遲值被添加到信息標題，以便將所述初始值傳送到所述連接的被動端，以及使所述連接的兩
端保持與當前值一致。關(guān)于所述發(fā)送信息處理任務(wù)，遠程連接應(yīng)有能力支持多個等待發(fā)送信息。一個窗口參數(shù)可以定義在任何特定時間應(yīng)有多少等待信息的極限；更改所述信息發(fā)送功能以便將等待信息隊列上的所有信息發(fā)送，直到所述窗口極限；只對最后發(fā)送的信息要求確認；及添加一個定時器以觸發(fā)發(fā)送在等待早先信息的確認時已經(jīng)排隊的信息。至于接收信息處理任務(wù)，在確認一個信息時，可以從接收信息將發(fā)送時間值復(fù)制 到所述確認信息中。這可以用來計算往返時間并提供一個機制來證實所述確認與所確認的信息有關(guān)。如果一個無序的信息被接收，尚未被接收直到此點的信息確認可能被退回。這可以防止已經(jīng)被接收但尚未確認的信息被不必要地轉(zhuǎn)發(fā)。在一個確認被接收時，確認中的發(fā)送時間值與正在被確認的信息中的發(fā)送時間值核對。如果所述兩個發(fā)送時間值匹配，往返時間可以平均為所述往返時間值。至于重試及超時任務(wù)，為了支持多個等待信息，每個信息必須有一個超時值。隨著信息被確認，它們從所述確認時間隊列移除，以便讓信息在適當時間超時設(shè)定。一個確認可以確認多個信息。所述窗口中在正被確認的序號之前的所有信息沒有被確認，并且從所述重傳送隊列中被取消。序號不在所述窗口中的信息的確認可以被忽略。所述重傳送隊列的管理處理超時設(shè)定在不同時間發(fā)送的多組信息，而每個信息被給予相同的固定數(shù)量的時間，在被考慮為超時之前逗留在所述重傳送隊列。所述重試值可以根據(jù)所配置的超時或根據(jù)所述往返延遲。一個鏈路的所述超時值可以根據(jù)所述鏈路的重試數(shù)目，而所述重試計數(shù)可以所述按鏈路配置。關(guān)于所述信息包裝及解包任務(wù)，為了更好地使用一個遠程連接上的一個已知帶寬，盡可能多的信息可以包裝到一個數(shù)據(jù)包，而這可能特別有價值-如果常有幾個小信息排隊等待一個信息被確認及等待所述窗口打開的情況。為了達到這個目的，如果兩個或多個信息可以適合一個單一信息緩沖器，一個較大信息可以被分配，而且所有可以適合的可用信息被復(fù)制到大緩沖器中。在由于被包裝而包含超過一個信息的信息被接收之時，新的被接收信息被分配，而數(shù)據(jù)從所述包裝信息被復(fù)制到單獨的信息緩沖器以進行處理。包含在一個單一信息的所有信息，可以由對所述包裝信息上的最后序號的一個單一的確認來確認。所述中間件層可以進一步允許許多附加種類的優(yōu)化。如果幾個應(yīng)用程序請求相同數(shù)據(jù)，所述相同數(shù)據(jù)的多個請求可以在所述無線鏈路上發(fā)送。對于使用延遲傳送媒介(比如人造衛(wèi)星或調(diào)制解調(diào)器)的遠程網(wǎng)絡(luò)連接，運行時間數(shù)據(jù)可以在所述通信鏈接上在所述網(wǎng)絡(luò)的遠端采集，并分布到另一端，這減少在所述網(wǎng)絡(luò)上的信息交通數(shù)量。所述遠程應(yīng)用程序可以接著從所述本地中間件檢索所述運行時間數(shù)據(jù)，而不是從要求及在所述通信鏈路上檢索。雖然以上的公開描述一個過程控制系統(tǒng)中的一個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的實施及配置，但無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)也可以完全或部分地配置在一個過程控制系統(tǒng)之外。例如，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以配置在傳統(tǒng)的有線不能容納或不能到達的區(qū)域。此外，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以配置來采集非關(guān)鍵過程控制數(shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)，而使用傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)來采集這些非關(guān)鍵過程控制數(shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)，其成本昂貴或可能不能由所述過程控制系統(tǒng)存取。輔助數(shù)據(jù)可以包括與過程無關(guān)的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)可能是對用戶從所述過程控制系統(tǒng)中存取所述輔助數(shù)據(jù)有用的數(shù)據(jù)，包括但不限于控制室開關(guān)、股票價格、天氣預(yù)報等等。然而，由于一個過程控制系統(tǒng)只能與其理解的I/o設(shè)備進行通信，從一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的無線I/O設(shè)備產(chǎn)生的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)一不論是關(guān)鍵過程控制數(shù)據(jù)、非關(guān)鍵過程控制數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)等等都應(yīng)被提供到一個過程控制系統(tǒng)，就好像所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)源自所述過程控制系統(tǒng)。這可以進一步適用于在一個過程控制系統(tǒng)中配置為所述控制系統(tǒng)的部分的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。換句話說，一個適當接口將來自一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)合并到一個過程控制系統(tǒng)。明確地說，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)應(yīng)被提供給所述過程控制系統(tǒng)10，以使所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在所述過程控制系統(tǒng)中顯示，就好像這些數(shù)據(jù)是原過程控制數(shù)據(jù)。雖然以上已初步及進一步揭示網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)及對應(yīng)的網(wǎng)格組件，但應(yīng)該理解，可以使用不同的無線技術(shù)及不同的無線網(wǎng)絡(luò)來取代無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，而且一個過程控制系統(tǒng)與其他無線網(wǎng)絡(luò)之間的通信可以以在此描述的方法及設(shè)備來促成。現(xiàn)在參看圖4,其顯示一個范例網(wǎng)格服務(wù)器(mesh server) 100,該網(wǎng)格服務(wù)器100 促成一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102與一個過程控制系統(tǒng)104之間的通信。所述網(wǎng)格服務(wù)器100提供一個軟件包，用于合并無線數(shù)據(jù)到一個過程控制系統(tǒng)，反之亦然。所述網(wǎng)格服務(wù)器100可以是一個單一服務(wù)器或計算機，或一群服務(wù)器或計算機。雖然圖中只一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102及一個過程控制系統(tǒng)104，但所述網(wǎng)格服務(wù)器100可以用于促成多個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)與一個或多個過程控制系統(tǒng)之間的通信。此外，雖然以下公開主要涉及將來自所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)合并到所述過程控制系統(tǒng)104，但應(yīng)該理解，所述網(wǎng)格服務(wù)器100也可以促成從所述過程控制系統(tǒng)104傳送過程控制信息到所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102。如圖4所示，所述網(wǎng)格服務(wù)器100通過一個無線通信鏈路，通信連接到所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102，這可以通過使用商用現(xiàn)貨無線通信產(chǎn)品(包括無線接收器及變送器)來完成。應(yīng)該理解，所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102是一個分散式網(wǎng)絡(luò)，其有多個節(jié)點，這些節(jié)點可以互連，所以每個節(jié)點只需要傳送到最靠近的一個節(jié)點或最靠近的多個節(jié)點。所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102提供一個相對不昂貴卻又魯棒的無線網(wǎng)絡(luò)，而如果任何所述節(jié)點停止運行或如果所述無線網(wǎng)絡(luò)中的任何通信鏈路退化或發(fā)生故障，該無線網(wǎng)絡(luò)可以容易地修復(fù)。此外，一個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以容易地擴充，以包括附加的節(jié)點及輸入/輸出數(shù)據(jù)點。每個節(jié)點可以對應(yīng)一個或多個I/O設(shè)備，這些I/O設(shè)備產(chǎn)生信息及可以接收信息，比如來自所述過程控制系統(tǒng)104的指令。每個節(jié)點可以對應(yīng)一個或多個輸入/輸出數(shù)據(jù)點，而每個輸入/輸出數(shù)據(jù)點是來自所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102的信息的一個源。例如，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的每個I/O設(shè)備可以對應(yīng)所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的一個輸入/輸出數(shù)據(jù)點。一個中央控制節(jié)點，比如一個中央控制計算機，可以提供于所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中，以便控制所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。所述中央控制節(jié)點可以擔當一個通信網(wǎng)關(guān)節(jié)點，供所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)將來自所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送到所述網(wǎng)格服務(wù)器100，而且所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的每個節(jié)點可以操作為一個轉(zhuǎn)發(fā)器，以將來自其他節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送到所述中央控制節(jié)點。但應(yīng)該注意的是，所述中央控制節(jié)點并不一定對應(yīng)一個I/O設(shè)備，以采集網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)或自為提供網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。所述過程控制系統(tǒng)104(其可以是以上公開的過程控制系統(tǒng)10或任何其他過程控制系統(tǒng)實施例)可以支持用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OLE) (0PC)，或另一個過程控制接口。用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)為實體(比如所述過程控制系統(tǒng)104中的現(xiàn)場設(shè)備14及16)提供一個通用接口。所述過程控制系統(tǒng)104可以通過一個通信鏈路(比如一個用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)鏈路)，通信連接到所述網(wǎng)格服務(wù)器100。明確地說，所述過程控制系統(tǒng)104可以包括一個用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)服務(wù)器(圖中未顯示)，該用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)服務(wù)器與所述網(wǎng)格服務(wù)器100進行通信。如圖4所示，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102可以配置在與所述過程控制系統(tǒng)104相同的區(qū)域，而且可以采集與所述過程控制系統(tǒng)104采集的相同的數(shù)據(jù)。雖然如此，但所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102(包括為所述過程控制系統(tǒng)104提供輸入/輸出數(shù)據(jù)點冗余的所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點)使用所述網(wǎng)格服務(wù)器100來將網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)合并到所述過程控制系統(tǒng)104中。數(shù)據(jù)點位置標志符在所述過程控制系統(tǒng)104中定義，為所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的每個輸入/輸出數(shù)據(jù)點，所述過程控制系統(tǒng)104中配置一個數(shù)據(jù)點位置標志符。明確地說，用戶可以為其打算合并到所述過程控制系統(tǒng)104的、所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的每個輸入/輸出數(shù)據(jù)點，在所述過程控制系統(tǒng)104中配置每個數(shù)據(jù)點位置標志符。所述數(shù)據(jù)點位置標志符·在所述過程控制系統(tǒng)中處理，就好像它們是源自所述過程控制系統(tǒng)104的輸入/輸出數(shù)據(jù)點，而不是所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的輸入/輸出數(shù)據(jù)點。一個數(shù)據(jù)點位置標志符為所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的每個輸入/輸出數(shù)據(jù)點提供一個唯一標識，并在所述過程控制系統(tǒng)中為來自所述對應(yīng)的輸入/輸出數(shù)據(jù)點的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)保留一個點。換句話說，一個數(shù)據(jù)點位置標志符提供在所述過程控制系統(tǒng)中引用來自所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的一個輸入/輸出數(shù)據(jù)點的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的一個途徑，而不需要在所述過程控制系統(tǒng)中建立一個新輸入/輸出數(shù)據(jù)點，也不需要要求所述過程控制系統(tǒng)知道所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的存在、更不需要要求所述過程控制系統(tǒng)知道所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點的存在。一個數(shù)據(jù)點位置標志符的所述唯一標識識別不同的輸入/輸出數(shù)據(jù)點。例如，所述唯一標識可以指定所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的一個組件，比如一個風扇XYZ的開關(guān)(例如“on_XYZ”)、一個輸入/輸出數(shù)據(jù)點在何處對應(yīng)為所述風扇產(chǎn)生開/關(guān)數(shù)據(jù)的一個I/O設(shè)備(例如一個開關(guān))，及來自所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是來自所述開關(guān)的開/關(guān)數(shù)據(jù)。如以下所作更詳細描述，這個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)被提供給所述網(wǎng)格服務(wù)器100，而所述網(wǎng)格服務(wù)器100接著將所述數(shù)據(jù)提供到所述過程控制系統(tǒng)104中的對應(yīng)數(shù)據(jù)點位置標志符(例如“on_XYZ”)。所述數(shù)據(jù)點位置標志符可以接著在所述過程控制系統(tǒng)104中處理，就好像它們是過程控制系統(tǒng)輸入/輸出數(shù)據(jù)點，即使所述過程控制系統(tǒng)104并不一定知道所述數(shù)據(jù)的來源。因此，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以被處理為源自所述過程控制系統(tǒng)104的過程控制數(shù)據(jù)。此外，所述過程控制系統(tǒng)104可以使用所述數(shù)據(jù)點位置標志符來提供過程控制數(shù)據(jù)，比如通過所述網(wǎng)格服務(wù)器100向所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點提供指令或請求，如以下將進一步描述的那樣。然而，應(yīng)該注意的是，與來自所述過程控制系統(tǒng)104的過程控制數(shù)據(jù)相比，來自所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102的數(shù)據(jù)值對于所述過程控制系統(tǒng)104而言，可能并不是那么實時。然而，還是能夠使用的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括但不限于配置數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、告警/事件數(shù)據(jù)、診斷數(shù)據(jù)等等，而所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以通過所述控制系統(tǒng)中的一個工具或工具組來使用。此外，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以用于改善所述過程控制系統(tǒng)104中的過程控制。
所述網(wǎng)格服務(wù)器100包括一個配置106、一個網(wǎng)格服務(wù)108及一個網(wǎng)格接口 110。一個網(wǎng)格驅(qū)動器(mesh driver)112可以由所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102出版，并被提供給所述網(wǎng)格服務(wù)器100?？梢约僭O(shè)所述網(wǎng)格驅(qū)動器112存在于所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中，而不同的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102可以支持不同的驅(qū)動器。所述網(wǎng)格服務(wù)器100通過所述網(wǎng)格驅(qū)動器112存取所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102，并通過所述過程控制接口(例如用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC))存取所述過程控制系統(tǒng)104。所述網(wǎng)格服務(wù)器100因此向所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102與所述過程控制系統(tǒng)104之間的接口提供軟件。所述 網(wǎng)格服務(wù)器100可以促成使用所述過程控制系統(tǒng)104為所述相關(guān)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102的一個過程控制系統(tǒng)，如以下將進一步描述的那樣。所述配置106存儲在所述網(wǎng)格服務(wù)器100的一個存儲器或數(shù)據(jù)庫，而且可以被提供為一個可擴展標識語言(XML)數(shù)據(jù)文件。所述配置106包括所述過程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)點位置標志符及所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出數(shù)據(jù)點之間的數(shù)據(jù)點圖的一個清單。明確地說，每個數(shù)據(jù)點圖識別哪些數(shù)據(jù)點位置標志符對應(yīng)于哪些輸入/輸出數(shù)據(jù)點。所述數(shù)據(jù)點圖也定義用于過程控制的對象鏈接和嵌入(OPC)中定義的數(shù)據(jù)屬性來自哪里，包括但不限于時間戳、品質(zhì)等屬性?？梢詾椴煌M合的輸入/輸出數(shù)據(jù)點或不同組合的數(shù)據(jù)點位置標志符提供不同的數(shù)據(jù)點圖。例如，所述數(shù)據(jù)點圖可以根據(jù)一個輸入/輸出數(shù)據(jù)點可能屬于的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102來定義，或根據(jù)一個數(shù)據(jù)點位置標志符可能屬于的過程控制系統(tǒng)來定義?？蛇x擇地，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的實體及對應(yīng)的輸入/輸出數(shù)據(jù)點可以根據(jù)邏輯組合(比如位置、更新頻率或功能)來組合。以配置在一個過程控制系統(tǒng)的一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102而言，實體可以包括多組設(shè)備和/或裝置，比如環(huán)路、子單元、單元、地區(qū)或其他過程控制實體。簡而言之，可以為所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的每個實體提供不同的數(shù)據(jù)點圖，比如為每個環(huán)路、子單元、單元、地區(qū)或任何其他邏輯組合提供一個數(shù)據(jù)點圖。此外，所述配置106包括一個更新期，該更新期規(guī)定網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)需要從所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102檢索、在所述網(wǎng)格服務(wù)器100上更新及向所述過程控制系統(tǒng)104提供的頻率?？梢詾椴煌臄?shù)據(jù)點圖提供不同的更新期。例如，來自一些輸入/輸出數(shù)據(jù)點的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可能需要比來自其他輸入/輸出數(shù)據(jù)點的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)更頻繁地更新到所述過程控制系統(tǒng)104。連接信息也可以被提供給所述配置106，以便提供與所述過程控制系統(tǒng)OPC服務(wù)器連接所需要的信息。所述網(wǎng)格服務(wù)108通過一個通信鏈路與所述過程控制系統(tǒng)104進行通信。如以上所述，所述通信鏈路可以是一個OPC通信鏈路，雖然所述OPC通信鏈路可以以一個專有鏈路取代，其中所述網(wǎng)格服務(wù)108調(diào)用一個專有或私有過程控制系統(tǒng)應(yīng)用編程接口(API)來將數(shù)據(jù)直接讀/寫到所述過程控制系統(tǒng)104及從所述過程控制系統(tǒng)104直接讀/寫數(shù)據(jù)，在這種情況下，所述配置106可以指示怎樣處理所述數(shù)據(jù)的屬性，比如時間戳、品質(zhì)等等。所述網(wǎng)格服務(wù)108對所述網(wǎng)格接口 110進行功能呼叫，而所述功能呼叫可以是從所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫到所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102的請求。如果所述網(wǎng)格服務(wù)108是在一個Windows工作站上執(zhí)行,所述網(wǎng)格服務(wù)108可以運行為一個Windows服務(wù)。所述網(wǎng)格接口 110擔當用于存取所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102的一個接口。所述網(wǎng)格接口110負責調(diào)度所述網(wǎng)格服務(wù)108與所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102之間的呼叫。所述網(wǎng)格接口 110接收來自所述網(wǎng)格服務(wù)108的請求，并對所述網(wǎng)格驅(qū)動器112提出一個請求。所述網(wǎng)格接口 110進一步將所述請求轉(zhuǎn)換為一個可被所述網(wǎng)格驅(qū)動器應(yīng)用編程接口(API)理解的請求。在一個范例中，所述網(wǎng)格接口 110為所述網(wǎng)格服務(wù)108提供一組統(tǒng)一應(yīng)用編程接口(API)，并訪問所述網(wǎng)格驅(qū)動器112，以便存取來自所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102的數(shù)據(jù)。可以由所述網(wǎng)格接口 110為與所述網(wǎng)格服務(wù)器100連接的每個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102 (或每個網(wǎng)格驅(qū)動器112)提供及調(diào)用一個不同的應(yīng)用編程接口(API)。在另一個范例中，所述網(wǎng)格接口 110可以被提供為一個統(tǒng)一無線接口，其擔當一個通用接口以用于存取所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，而所述通用接口可以為任何第三方客戶擔當一個數(shù)據(jù)源。用于所述通用接口的所述應(yīng)用編程接口(API)可以被定義成最好地符合所述過程控制系統(tǒng)要求。例如，所述網(wǎng)格接口 110可以使用OPC為一個通用接口。在另一個范例中，所述網(wǎng)格服務(wù)108及所述網(wǎng)格接口 110可以被提供為一個統(tǒng)一接口。在操作中，所述網(wǎng)格服務(wù)108讀取所述配置106，并通過所述通信鏈路與所述過程控制系統(tǒng)連接。使用來自所述配置106的數(shù)據(jù)點圖，所述網(wǎng)格服務(wù)108可以在所述過程控制系統(tǒng)104中為所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的任何未映射輸入/輸出數(shù)據(jù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)點位置標志符。 所述網(wǎng)格服務(wù)108進一步通過所述網(wǎng)格接口 110的所述網(wǎng)格驅(qū)動器112，存取所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102。為了與所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102進行通信，所述網(wǎng)格服務(wù)108對所述網(wǎng)格接口 110進行功能呼叫。所述網(wǎng)格接口 110接收來自所述網(wǎng)格服務(wù)108的一個請求，并對所述網(wǎng)格驅(qū)動器112提出一個請求。明確地說，所述網(wǎng)格接口 110將所述網(wǎng)格服務(wù)請求轉(zhuǎn)換為所述網(wǎng)格驅(qū)動器應(yīng)用編程接口(API)理解的一個請求。明確地說，所述網(wǎng)格接口 110調(diào)度所述網(wǎng)格服務(wù)108與所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102之間的呼叫。對于所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的每個輸入/輸出數(shù)據(jù)點，及對于每個數(shù)據(jù)點圖，所述網(wǎng)格服務(wù)108通過(例如)所述中央控制節(jié)點讀取來自所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。因此，所述網(wǎng)格服務(wù)器100可以為所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的一些或所有實體(包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的一些或所有輸入/輸出數(shù)據(jù)點)接收所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。此外，由于每個數(shù)據(jù)點圖可以對應(yīng)于不同的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，為每個數(shù)據(jù)點圖讀取網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致為多個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)讀取網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。然而，應(yīng)該理解，由輸入/輸出數(shù)據(jù)點產(chǎn)生的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以單獨地讀取，例如，響應(yīng)所述過程控制系統(tǒng)104提出的讀取來自一個數(shù)據(jù)點位置標志符的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及來自所述網(wǎng)格網(wǎng)中的一個特定輸入/輸出數(shù)據(jù)點的一個請求。使用所述數(shù)據(jù)點圖，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的每個項目映射在提供所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的輸A /輸出數(shù)據(jù)點與所述過程控制系統(tǒng)104中對應(yīng)于所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)點位置標志符之間。所述映射網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接著被寫入所述過程控制系統(tǒng)104中對應(yīng)于所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)點位置標志符。在一個范例中，所述數(shù)據(jù)可以從所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102讀取，并即刻通過OPC寫到所述過程控制系統(tǒng)104的OPC服務(wù)器，以便減少延遲提供實時網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。在將數(shù)據(jù)寫到所述過程控制系統(tǒng)104之后，所述網(wǎng)格服務(wù)108可以休息一個可配置的時間長度，其后所述網(wǎng)格服務(wù)108可以重復(fù)所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102與所述過程控制系統(tǒng)104之間的讀/寫操作。如以上所述，所述讀/寫操作可以由所述配置106中定義的更新期規(guī)定。在所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)被寫到所述過程控制系統(tǒng)104中的一個數(shù)據(jù)點位置標志符時，所述過程控制系統(tǒng)104將所述數(shù)據(jù)點位置標志符處理為所述過程控制系統(tǒng)104中的一個輸入/輸出數(shù)據(jù)點，而在所述過程控制系統(tǒng)104中所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)被提供如源自所述過程控制系統(tǒng)104的過程控制數(shù)據(jù)。因此，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102及其中的輸入/輸出數(shù)據(jù)點對于所述過程控制系統(tǒng)104而言是透明的。用戶可以使用包括但不限于診斷例程、過程控制操作、維護例程、商業(yè)功能、分析例程及相似物的任何過程控制系統(tǒng)工具或工具組，管理所述過程控制系統(tǒng)環(huán)境中的所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。除了向所述過程控制系統(tǒng)104提供網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)之外，所述網(wǎng)格服務(wù)器100可以用于向所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的輸入/輸出數(shù)據(jù)點提供過程控制信息，比如命令請求等等。明確地說，可以提供一個指示在所述配置106中，以便將數(shù)據(jù)從所述過程控制系統(tǒng)104寫到所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102，而所述網(wǎng)格服務(wù)108可以通過所述過程控制接口讀取所述過程控制數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)寫到所述網(wǎng)格驅(qū)動器112。例如，所述網(wǎng)格服務(wù)108可以通過所述過程控制接口(0PC)，接收來自所述過程控制系統(tǒng)的過程控制數(shù)據(jù)。所述過程控制數(shù)據(jù)可以包括一個命令，以開啟風扇XYZ。使用所述過程控制系統(tǒng)104中對應(yīng)于風扇XYZ的開關(guān)的輸入/輸出數(shù)據(jù)點的所述數(shù)據(jù)點位置標志符(例如“on_XYZ”)，所述過程控制系統(tǒng)104可以使用所述數(shù)據(jù) 點位置標志符為一個輸入/輸出數(shù)據(jù)點來發(fā)布命令，而所述命令由所述網(wǎng)格服務(wù)器100讀取。使用來自所述配置106的數(shù)據(jù)點圖，所述網(wǎng)格服務(wù)108映射所述過程控制系統(tǒng)的所述數(shù)據(jù)點位置標志符與所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102的對應(yīng)輸入/輸出數(shù)據(jù)點之間的過程控制數(shù)據(jù)。例如，所述網(wǎng)格服務(wù)108可以映射所述數(shù)據(jù)點位置標志符“on_XYZ”與對應(yīng)于風扇XYZ的開關(guān)的I/O設(shè)備的無線節(jié)點之間的“開啟”(on)命令。與所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102之間的通信可以建立如上述，而所映射的過程控制數(shù)據(jù)可以通過所述網(wǎng)格驅(qū)動器112寫到所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102。如果所述網(wǎng)格服務(wù)108與所述過程控制系統(tǒng)104之間的所述OPC鏈路以一個專有鏈路取代，而所述過程控制系統(tǒng)接口使用一個私有過程控制系統(tǒng)應(yīng)用編程接口(API)，如以上所述，所述網(wǎng)格服務(wù)108可以調(diào)用所述私有過程控制系統(tǒng)應(yīng)用編程接口(API)來直接從所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102讀取一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到所述過程控制系統(tǒng)104，以及特別是將所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)直接從所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102寫到所述過程控制系統(tǒng)104的數(shù)據(jù)點位置標志符。同樣地，可以直接從所述過程控制系統(tǒng)104到所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102執(zhí)行讀/寫操作。此外，使用所述網(wǎng)格服務(wù)器100，所述過程控制系統(tǒng)104可以作為一個純控制系統(tǒng)用于所述相關(guān)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102，這可能特別有用如果所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102作為所述過程控制系統(tǒng)的全部或部分被使用(例如所述過程控制系統(tǒng)中的有線I/O設(shè)備的逐步置換)。一般而言，一個過程控制系統(tǒng)包括用于所述過程控制系統(tǒng)中的實體的多種I/O設(shè)備，比如用于組件、控制器、設(shè)備、現(xiàn)場設(shè)備等的傳感器、執(zhí)行器等等。每個I/O設(shè)備可以對應(yīng)于所述過程控制系統(tǒng)軟件的一個輸入/輸出數(shù)據(jù)點。然而，使用所述網(wǎng)格服務(wù)器100，所述過程控制系統(tǒng)軟件可以在沒有任何輸入/輸出數(shù)據(jù)點的情況下配置。相反地，數(shù)據(jù)點位置標志符被用來取代所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點。因此，配置在所述過程控制系統(tǒng)104的全部或部分中的一個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以用于采集過程控制數(shù)據(jù)，以及通過所述網(wǎng)格服務(wù)器100提供所述過程控制數(shù)據(jù)到所述過程控制系統(tǒng)104。所述過程控制系統(tǒng)104可以使用所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)102中的輸入/輸出數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)點位置標志符，以及，如以上所述，所述過程控制系統(tǒng)軟件可以只是使用數(shù)據(jù)點位置標志符來取代輸入/輸出數(shù)據(jù)點。所述過程控制系統(tǒng)104 (包括其中的應(yīng)用程序及算法)使用所述數(shù)據(jù)點位置標志符如源自所述過程控制系統(tǒng)104的輸入/輸出數(shù)據(jù)點，以便促成所述過程控制系統(tǒng)104的物理部件的操作，比如所述控制器12、所述現(xiàn)場設(shè)備14及16的操作等等，包括對所述過程控制系統(tǒng)104中的一個實體進行控制、與其進行通信或與其進行交互。雖然以上文字對本發(fā)明的多個不同實施例作了詳細描述，但應(yīng)該理解，本發(fā)明包括的范圍應(yīng)由本專利結(jié)尾處陳述的權(quán)利要求中的文字定義。所提詳細描述應(yīng)被解釋成僅僅作為示范，而且并未描述本發(fā)明的每種可能的實施，這是由于描述每種可能的實施將不實際的一如果不是不可能。使用目前的技術(shù)或在本專利提交日期后開發(fā)的技術(shù)，可能實施多種選擇性實例，而這些選擇性實例將還是屬于本發(fā)明的所述權(quán)利要求包括的范圍。
因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對在此描述及圖解的技術(shù)及結(jié)構(gòu)進行許多修改和變更。因此，應(yīng)該理解，在此描述的方法及設(shè)備僅僅意在說明本發(fā)明的原理，而并不是對本發(fā)明的范圍進行限制。
權(quán)利要求
1.一種用于在網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)和過程控制系統(tǒng)之間進行通信的服務(wù)器系統(tǒng)，所述服務(wù)器系統(tǒng)包括 處理器； 數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫適于存儲數(shù)據(jù)點圖，所述數(shù)據(jù)點圖將所述過程控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)點位置標志符與所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的輸入/輸出數(shù)據(jù)點聯(lián)系起來； 適于由所述處理器執(zhí)行的接口例程，其訪問所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格驅(qū)動器，以存取所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；以及 適于由所述處理器執(zhí)行的服務(wù)例程，其通過所述接口例程與所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)連接，讀取來自所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述數(shù)據(jù)點圖將輸入/輸出數(shù)據(jù)點的所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)映射到對應(yīng)的數(shù)據(jù)點位置標志符，以及將所映射的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)寫到所述過程控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)庫適于存儲多個數(shù)據(jù)點圖，所述數(shù)據(jù)點圖將所述過程控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)點位置標志符與一個或多個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的輸入/輸出數(shù)據(jù)點聯(lián)系起來；以及 其中所述服務(wù)例程適于由所述處理器執(zhí)行用來根據(jù)所述多個數(shù)據(jù)點圖中的每個數(shù)據(jù)點圖的更新速度，將來自所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)更新到所述過程控制系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求I所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其中所述接口例程進一步適于由所述處理器執(zhí)行用來接收來自所述服務(wù)例程的請求、將所述請求轉(zhuǎn)換為所述網(wǎng)格驅(qū)動器理解的請求、以及將所轉(zhuǎn)換的請求傳送到所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器。
4.如權(quán)利要求I所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)庫適于存儲多個應(yīng)用編程接口，并且所述接口例程進一步適于由所述處理器執(zhí)行用來利用所述針對每個網(wǎng)格驅(qū)動器的多個應(yīng)用編程接口中的一個訪問多個網(wǎng)格驅(qū)動器，其中每個網(wǎng)格驅(qū)動器對應(yīng)于一個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，以便存取每個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求I所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其中所述接口例程進一步適于由所述處理器執(zhí)行用來使用所述相同的應(yīng)用編程接口訪問多個網(wǎng)格驅(qū)動器。
6.如權(quán)利要求I所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其中所述服務(wù)例程進一步適于通過所述過程控制系統(tǒng)的用于過程控制的對象鏈接和嵌入OPC接口，將所映射的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)寫到所述過程控制系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求I所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其中所述服務(wù)例程進一步適于讀取來自所述過程控制系統(tǒng)的過程控制數(shù)據(jù)，根據(jù)所述數(shù)據(jù)點圖將所述過程控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)點位置標志符的所述過程控制數(shù)據(jù)映射到所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)的輸入/輸出數(shù)據(jù)點，以及通過所述接口例程將所映射的過程控制數(shù)據(jù)寫到所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的所述輸入/輸出數(shù)據(jù)點。
全文摘要
本發(fā)明公開了在無線網(wǎng)絡(luò)和通過諸如OPC和專有API的過程控制系統(tǒng)接口通信連接到服務(wù)器的過程控制系統(tǒng)之間進行通信的方法及系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡(luò)可以是網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器可以是網(wǎng)格服務(wù)器。服務(wù)器接收來自無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是從無線網(wǎng)絡(luò)中的輸入/輸出數(shù)據(jù)點產(chǎn)生的。服務(wù)器在輸入/輸出數(shù)據(jù)點和過程控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)點位置標志符之間映射數(shù)據(jù)。服務(wù)器通過過程控制接口將映射數(shù)據(jù)寫到過程控制系統(tǒng)的對應(yīng)數(shù)據(jù)點位置標志符，而所映射的數(shù)據(jù)被提供給過程控制系統(tǒng)，作為源自過程控制系統(tǒng)的過程控制數(shù)據(jù)。過程控制數(shù)據(jù)也可以被提供給服務(wù)器，在過程控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)點位置標志符和無線網(wǎng)絡(luò)的輸入/輸出數(shù)據(jù)點之間映射，并且所映射的過程控制數(shù)據(jù)被寫到對應(yīng)的輸入/輸出數(shù)據(jù)點。
文檔編號G05B19/418GK102736600SQ20121021221
公開日2012年10月17日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者楊申苓, 湯姆·安納維爾, 約翰·R·謝波德, 阿洛伊休斯·K·莫克, 陳德基, 馬克·J·尼克松 申請人:費舍-柔斯芒特系統(tǒng)股份有限公司