專利名稱：虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳送設(shè)備和方法。更特別地，本發(fā)明涉及從現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng) 絡(luò)的單個(gè)設(shè)備傳送數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，該單個(gè)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中作為多個(gè)的、獨(dú) 立的"虛擬"設(shè)備以多個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
在工藝環(huán)境中，例如工廠或生產(chǎn)車間，會(huì)使用各種類型的機(jī)器。通常將 機(jī)器的每個(gè)部件地理上、策略上地分布在整個(gè)工藝環(huán)境中，以便使工藝效率 最大化。在大多數(shù)工藝中，都需要測(cè)量環(huán)境和工藝條件，例如溫度、壓力、 流動(dòng)速率等，以便保證正確的工藝特性，以及判斷工藝機(jī)器是否需要預(yù)防性 的或現(xiàn)狀的維護(hù)。另外，在工藝控制系統(tǒng)中，會(huì)將通?；跍y(cè)量條件的控制 信號(hào)通信到各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
通常，測(cè)量設(shè)備會(huì)測(cè)量某個(gè)條件，例如溫度或壓力。可將測(cè)量設(shè)備物理 地、邏輯地整合到該機(jī)器中以創(chuàng)造出"智能"設(shè)備。該智能設(shè)備參與到控制
協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中，例如HART或FOUNDATIONTM現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，以便將機(jī)器條 件數(shù)據(jù)通信到該控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。該控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)或者是工藝控制系統(tǒng)的一部 分，或者是對(duì)該工藝控制系統(tǒng)的補(bǔ)充。在優(yōu)選實(shí)施例中，在設(shè)備上執(zhí)行機(jī)器 故障確定，并將可能包括有原始測(cè)量數(shù)據(jù)的結(jié)果通信到中央處理器。該中央 處理器利用詢問(wèn)形式的信息作出可能包括預(yù)防性或補(bǔ)救性的維護(hù)的調(diào)度和/ 或搡作決定。如果必須在相同的或不同的機(jī)器上測(cè)量多個(gè)不同的條件，則通 常使用多個(gè)測(cè)量設(shè)備。該多個(gè)測(cè)量設(shè)備通過(guò)占用有限地映射的網(wǎng)絡(luò)地址分別 地與該控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
測(cè)量各種條件的單獨(dú)的物理測(cè)量設(shè)備的使用需要通過(guò)配線將每個(gè)測(cè)量設(shè) 備連接到單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)鏈路。 一些設(shè)備僅使用一個(gè)地址，即可將與多個(gè)機(jī)器相 關(guān)的數(shù)據(jù)通信到控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)一個(gè)地址通信多個(gè)機(jī)器的狀況會(huì)引發(fā)多
如果測(cè)量設(shè)備讀取條件并將表示該條件的數(shù)據(jù)通信到該控制協(xié)議設(shè)備，則必
須將該數(shù)據(jù)通信到該中央工作站進(jìn)行分析。如果確定該測(cè)量條件需要進(jìn)一步 的行動(dòng)，則必須通過(guò)該控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)將控制信號(hào)發(fā)送到適當(dāng)?shù)氖芸卦O(shè)備，這 將在預(yù)防性的維護(hù)和/或停止命令中導(dǎo)致潛在地嚴(yán)重的延時(shí)。
早先的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備會(huì)試圖報(bào)告多個(gè)不同的機(jī)器狀況，如作為單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線 設(shè)備的泵、電機(jī)、渦輪等的狀況。就是說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備僅占據(jù)該現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò) 上的一個(gè)"插槽"，但響應(yīng)于僅一個(gè)機(jī)器或多個(gè)機(jī)器上的多個(gè)不同的測(cè)量發(fā)送 數(shù)據(jù)。在一些情況下，這種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備會(huì)導(dǎo)致對(duì)于警報(bào)源和該多個(gè)機(jī)器的全面 狀況的混淆。
Bouse等人申請(qǐng)的公開號(hào)為No.2006/0101111的美國(guó)專利申請(qǐng)以參引的方 式完全合并于此，如其中所討論的，使用"插槽"和"令牌網(wǎng)(token ring)" 的時(shí)分復(fù)用方法，通常會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行分配。因此，用于在整個(gè) 宏-周期內(nèi)傳送任意"不定期的"數(shù)據(jù)的可用時(shí)間被限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，能夠接受從多個(gè)測(cè)量工具中獲得的表示 測(cè)量的信號(hào)，并在控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上作為以多地址響應(yīng)于控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)、 獨(dú)立的"虛擬"設(shè)備以響應(yīng)于該信號(hào)將數(shù)據(jù)通過(guò)該控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。
還需要一種機(jī)器-側(cè)網(wǎng)絡(luò)集線器(machine-side hub),用于接受來(lái)自多個(gè)機(jī) 器設(shè)備的信號(hào)，包括測(cè)量工具，分析該信號(hào)，并將控制信號(hào)通信到與網(wǎng)絡(luò)集 線器連接的其它機(jī)器設(shè)備，而不需要通過(guò)控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，就是說(shuō)， 這種在現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備之間或之中的通信不是必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)通信的。
通過(guò)一種虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊來(lái)滿足上述及其它需求，該模塊是在物 理現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備、例如復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備上運(yùn)行的軟件或固件模塊，使得該 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備能夠進(jìn)行注冊(cè)，并為與該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備相關(guān)的虛擬總線設(shè) 備保存多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址。該虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備減少了與配線相關(guān)的花 費(fèi)，并通過(guò)作為具有不同網(wǎng)絡(luò)地址的多個(gè)簡(jiǎn)單設(shè)備，而不是帶有表示多個(gè)值 的單個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的單個(gè)復(fù)雜設(shè)備，簡(jiǎn)化了與控制系統(tǒng)相連的接口，其導(dǎo)致了 該數(shù)值和正確的監(jiān)控機(jī)器的匹配的不確定。在現(xiàn)場(chǎng)中可以配置該虛擬現(xiàn)場(chǎng)總 線設(shè)備，以接受輸入的變化的數(shù)字和類型，并將現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)這樣 的輸入描繪成一個(gè)或多個(gè)虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。


當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行考慮時(shí)，通過(guò)參考詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的更多優(yōu)點(diǎn)將顯現(xiàn) 出來(lái)，附圖沒(méi)有按比例繪制以致更清晰地圖示出這些細(xì)節(jié)，其中在多個(gè)視圖 中同樣的參考數(shù)字表示同樣的元件，并且其中
圖1A是具有標(biāo)準(zhǔn)配置的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的附圖。
圖IB是表示由普通的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備執(zhí)行的通信分組處理的流程圖，該普 通的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備在具有標(biāo)準(zhǔn)配置的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，并且由超級(jí)設(shè)備 執(zhí)行該通信分組處理在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。
圖1C是現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的附圖。
圖2A是使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)的具有代理設(shè)備配置的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的附圖。
圖2B是使用多點(diǎn)連接(multi-drop)結(jié)構(gòu)的具有代理設(shè)備配置的現(xiàn)場(chǎng)總線 網(wǎng)絡(luò)的附圖。
圖2C是表示由代理設(shè)備執(zhí)行的通信分組處理的流程圖，該代理設(shè)備在具
有代理設(shè)備配置的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。
圖3是具有超級(jí)設(shè)備配置的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的附圖。
圖4A是具有復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的附圖。
圖4B是表示由復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備執(zhí)行的通信分組處理的流程圖，該復(fù)雜
現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備具有虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊。
具體實(shí)施例方式
虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊為復(fù)雜解析物理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供靈活的網(wǎng)絡(luò)尋址。 特別是，"子設(shè)備"，例如電機(jī)監(jiān)視器、齒輪監(jiān)視器、泵監(jiān)視器或類似監(jiān)視器， 具有連接到該物理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的多個(gè)傳感器。該虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊使得該 物理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中作為一個(gè)控制監(jiān)控設(shè)備呈現(xiàn)，它的每個(gè)子設(shè) 備都會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中作為單獨(dú)的附加監(jiān)視和控制設(shè)備呈現(xiàn)，而不管為每 個(gè)子設(shè)備^:供了多少傳感器。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖1A，示出了標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線配置8。工藝控制系統(tǒng)10連接到 分布于整個(gè)工藝環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)12。在一些實(shí)施例中，工藝控制系 統(tǒng)10包括連接到骨干網(wǎng)絡(luò)(例如至少與一個(gè)主機(jī)或中央工作站或服務(wù)器連接 的工廠內(nèi)部的以太網(wǎng))的工藝控制器。該現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)12具有到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)
備，例如流發(fā)送器16、壓力發(fā)送器18、溫度發(fā)送器20和閥控制器22的多個(gè) 物理連接14。例如這樣的配置，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備單獨(dú)地物理連接到現(xiàn)場(chǎng)總 線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)12，即稱為多點(diǎn)配置。在這種配置中，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需要單獨(dú)并 且不同的網(wǎng)絡(luò)地址以及到每個(gè)設(shè)備的單獨(dú)配線。在簡(jiǎn)單條件下，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng) 絡(luò)12為每個(gè)單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分配網(wǎng)絡(luò)地址，并且每個(gè)單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以所分 配的地址在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上通信。
在不同的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間通信，例如在壓力發(fā)送器18和閥控制器22之間， 需要通過(guò)物理連接14和現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)12進(jìn)行傳送。這種傳送可能延遲 重要的控制信號(hào)的傳送或其它重要的通信。例如，當(dāng)壓力發(fā)送器18在工藝系 統(tǒng)的管道中發(fā)現(xiàn)壓力超出預(yù)定的壓力閾值時(shí)，該壓力發(fā)送器18構(gòu)造能夠指示 壓力級(jí)并且具有由網(wǎng)絡(luò)地址指定的預(yù)定接收器的通信分組。在這個(gè)例子中， 壓力發(fā)送器18被編程以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送臨界的壓力信息，該信息帶有 指定閥控制器22的網(wǎng)絡(luò)地址的標(biāo)簽。 一旦通過(guò)壓力發(fā)送器18上傳該通信分 組，則在現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)上通信該通信分組，直到閥控制器22接收到該通 信分組，該閥控制器22在通信分組上執(zhí)行通信堆棧處理。
參見(jiàn)圖1B，示出了標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線配置8(圖1A)的通信堆棧處理26。首先， 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接收通信分組，例如上述實(shí)例中由壓力發(fā)送器18上傳的通信分 組，如由塊28表示。接著，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備確定該通信分組是否被識(shí)別為要發(fā)送 到該特定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址，如由判定模塊30表示。如果該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 確定所接收的通信分組不是打算發(fā)送給該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(由箭頭38表示)相應(yīng)的網(wǎng) 絡(luò)地址，則對(duì)于通信分組，通信堆棧處理24繼續(xù)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)12， 如由箭頭32表示。如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備確定該通信分組是打算發(fā)送給該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(由 箭頭34表示)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址，則現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備處理通信分組，如由塊36表示。 一旦處理該通信分組36，則對(duì)于通信分組，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備繼續(xù)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng) 網(wǎng)絡(luò)，如由箭頭32表示。
參見(jiàn)圖1C,示出了現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、也被稱為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備40的一個(gè)實(shí) 施例的方框圖。通常地，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備40具有連接到存儲(chǔ)器44的處理器42，該 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了各種軟件和固件算法，其中包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的通 信協(xié)議和通信堆棧處理指令。處理器42也可連接到現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊46, 該模塊接收和發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)12(圖1A)上的信息。監(jiān)視設(shè)備輸入模塊 48連接到處理器42和監(jiān)視設(shè)備輸入端50。在一些實(shí)施例中，該監(jiān)視設(shè)備輸
入模塊具有多個(gè)輸入端50。該監(jiān)視設(shè)備輸入端50從監(jiān)視設(shè)備中接收監(jiān)視信 號(hào)，該監(jiān)視設(shè)備例如是流傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等。在參考圖1B 的上述討論的實(shí)例中，壓力發(fā)送器18是如圖1C所示的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備40。該壓力 發(fā)送器18(圖1 A)在其監(jiān)視設(shè)備輸入模塊48的輸入端50處接收來(lái)自放置在管 道上的壓力傳感器的壓力信號(hào)。處理器42確定該壓力讀取需要基于存儲(chǔ)器 44中存儲(chǔ)的壓力發(fā)送器的預(yù)編程指令在現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)12上(圖1A)進(jìn)行 傳送。構(gòu)造通信分組，并且與現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)12(圖1A)接口連接的現(xiàn)場(chǎng)總 線通信模塊46通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)12(圖1A)通信該通信分組，該通信分組指 示壓力級(jí)和預(yù)定的接收器現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址。
接下來(lái)，閥控制器22(圖1A)執(zhí)行如圖1B所示的通信堆棧處理26，并基 于其預(yù)編程指令和所接收的通信分組控制閥。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2A,示出了帶有多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)56的代理或網(wǎng)關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總 線配置52A(這里稱為"代理現(xiàn)場(chǎng)總線配置")。圖2B示出了帶有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或星 狀58連接結(jié)構(gòu)的代理現(xiàn)場(chǎng)總線配置。在這里共同討論圖2A和2B,兩個(gè)配置 之間唯一的不同是它們各自的連接結(jié)構(gòu)。在這些實(shí)施例中，單個(gè)物理現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備或代理設(shè)備54通過(guò)物理連接14與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)12多點(diǎn)連接，并且單個(gè)物 理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或代理設(shè)備54充當(dāng)集線器、網(wǎng)關(guān)、或用于多個(gè)單獨(dú)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的協(xié) 議轉(zhuǎn)換器，如流發(fā)送器16、壓力發(fā)送器18和溫度發(fā)送器20。代理地址表在
20的現(xiàn)場(chǎng)總線地址。
在這些實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16、 18和20有時(shí)看作是現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn) 程設(shè)備，而有時(shí)候稱為"菊花鏈"設(shè)備，因?yàn)樗鼈冋缍帱c(diǎn)配置那樣，不是 與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)12直接連接的。連接56或58以及通過(guò)代理設(shè)備54與現(xiàn)場(chǎng) 總線網(wǎng)絡(luò)12分離的遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16、 18和20被稱為擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)59。遠(yuǎn)程現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備16、 18和20可使用 一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，且該代理設(shè)備54與各 個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16、 18和20進(jìn)行通信，并為每個(gè)分離的遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16、 18和 20存儲(chǔ)所有的網(wǎng)絡(luò)地址。代理設(shè)備54中網(wǎng)絡(luò)地址的存儲(chǔ)此處也可稱為"注 冊(cè)"地址。
參見(jiàn)圖2C,示出了代理設(shè)備54的通信堆棧處理64。當(dāng)代理設(shè)備54通過(guò) 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)12(由塊28表示)接收通信分組時(shí)，該代理設(shè)備54將與通信分 組相關(guān)的地址與存儲(chǔ)在其代理地址表(由判定塊60表示)中的網(wǎng)絡(luò)地址作比
較。如果該地址對(duì)應(yīng)于代理地址表中的任意地址，則該代理設(shè)備54將該通信
分組轉(zhuǎn)發(fā)到具有匹配地址(由塊62表示)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 一旦經(jīng)由擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)59 轉(zhuǎn)發(fā)該通信分組，則對(duì)于通信分組(由箭頭32表示)，代理設(shè)備54繼續(xù)監(jiān)視現(xiàn) 場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)12。返回參考判定塊60，如果接收到的通信分組的地址與代理地 址表中存儲(chǔ)的任意地址都不匹配，則對(duì)于通信分組(由箭頭32表示)，代理設(shè) 備54繼續(xù)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)12,而不經(jīng)由擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)59轉(zhuǎn)發(fā)該通信分組。
在如圖2A、 2B和2C的實(shí)施例中，各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16、 18和20之間的通 信需要通過(guò)物理配線例如56、 58或14進(jìn)行傳送。然而，在圖2B的配置中， 可將該通信限制在多點(diǎn)配置的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)59中，而不經(jīng)過(guò)代理設(shè)備54。在圖 2A所示的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置56中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間、例如流發(fā)送器16和壓力發(fā)送器 18之間的通信需要通過(guò)代理設(shè)備54進(jìn)行通信。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖3,示出了超級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備配置66。在這個(gè)配置中超級(jí)設(shè) 備68是通過(guò)連接14多點(diǎn)脫離現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)12的單個(gè)物理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。通過(guò)單 個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)識(shí)別該超級(jí)設(shè)備68，且該超級(jí)設(shè)備不為任何子設(shè)備如 16、 18和20存儲(chǔ)獨(dú)立的地址。因此，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16、 18和20不被識(shí)別， 也不需要獨(dú)立的、單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)總線地址。
在該實(shí)施例中，執(zhí)行如在圖1B中所示的通信堆棧處理。返回參考圖1B, 當(dāng)如塊28表示超級(jí)設(shè)備68接收通信分組時(shí)，它確定與通信分組相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng) 總線地址是否與超級(jí)設(shè)備的地址相匹配，如判定塊30表示。如果該通信分組 與該超級(jí)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線地址匹配，則超級(jí)i殳備68處理通信分組，如塊36 表示。如果不匹配，則對(duì)于通信分組，超級(jí)設(shè)備68繼續(xù)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)， 如箭頭32表示。
返回參考圖3,在多個(gè)子設(shè)備之間、如流發(fā)送器16和壓力發(fā)送器18之 間的通信，不需要通過(guò)物理網(wǎng)絡(luò)連接如14或現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)12進(jìn)行傳送。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖4A，示出了包括復(fù)雜解析現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備IOI(這里稱為復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備)的虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備配置100。該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備IOI多點(diǎn)脫離現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng) 絡(luò)12。與參考圖2的上述所討論中的代理設(shè)備54相似，該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101 具有一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線地址，其中之一是用于復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101自身的第 一地址。如圖4A所示，除了該第一地址之外，該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101存儲(chǔ)由 子設(shè)備如電機(jī)監(jiān)視器102、齒輪監(jiān)視器104和泵監(jiān)視器106使用的地址。通 過(guò)將傳感器分組為子設(shè)備來(lái)簡(jiǎn)化對(duì)多種應(yīng)用的適應(yīng)。每個(gè)子設(shè)備被分配獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)總線地址，就像它是獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。然而，該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101
僅具有到現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)12的一個(gè)物理連接14，因此減少了為多個(gè)設(shè)備配線 的相關(guān)花費(fèi)。
每個(gè)子設(shè)備102、 104和106此處稱為虛擬設(shè)備，因?yàn)樗钦麄€(gè)物理復(fù)雜 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101的感測(cè)和/或計(jì)算資源的子集。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，該復(fù)雜 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101為傳感器提供八(8)個(gè)物理輸入端。電機(jī)監(jiān)視器虛擬子設(shè)備102 使用該傳感器輸入端中的四(4)個(gè)，泵監(jiān)視器虛擬子設(shè)備104使用該傳感器輸 入端中的兩(2)個(gè)，及齒輪監(jiān)視器虛擬子設(shè)備106使用兩(2)個(gè)傳感器輸入端。 因此，在該虛擬子設(shè)備中對(duì)這八(8)個(gè)傳感器輸入端進(jìn)行分配。復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 101需要它自己的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址。此外，電機(jī)監(jiān)視器102、齒輪監(jiān)視器 104和泵監(jiān)視器106中的每個(gè)各自占用一(l)個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址。因此，由 復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101和它的虛擬子設(shè)備102、 104和106使用全部四(4)個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總 線網(wǎng)結(jié)_地址。
在該實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)例中，電機(jī)監(jiān)視器102使用五(5)個(gè)傳感器輸入端， 泵監(jiān)視器106使用三(3)個(gè)傳感器輸入端，而齒輪監(jiān)視器104不可用，因而其 不使用任何傳感器輸入端。在一些實(shí)施例中，多個(gè)虛擬子設(shè)備監(jiān)視器物理設(shè) 備互相耦合或相互作用。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)和泵在工藝系統(tǒng)中互相耦合。 在這種情況下，對(duì)于全部三(3)個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)說(shuō)，復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101 使用一(l)個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址，電機(jī)監(jiān)視器102和泵監(jiān)視器106各自使用一 (1 )個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址。
參見(jiàn)圖4B，示出了復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101的通信堆棧處理110。當(dāng)復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備接收通信分組時(shí)，如塊28表示，則其確定與該通信分組相關(guān)的地址是否 對(duì)應(yīng)于復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101使用的地址或者是否對(duì)應(yīng)于與它的任意虛擬子設(shè)備 相關(guān)的任意現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址，如判定塊60表示。如果該與通信分組相關(guān)的 地址和與復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101相關(guān)的任意地址匹配(如箭頭34表示)，則復(fù)雜現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備101處理通信分組，如塊36表示。如果該與通信分組相關(guān)的地址和與 復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101相關(guān)的任意地址都不匹配(如箭頭30表示)，則對(duì)于通信分 組，復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101繼續(xù)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，如箭頭32表示。
在圖4B的實(shí)施例中，多個(gè)虛擬子設(shè)備之間和之中的通信被限制在復(fù)雜現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備101中，并且該通信不需要通過(guò)該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101之外的任何物理 配線進(jìn)行傳送。
在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)在存儲(chǔ)器44(圖1C)中存儲(chǔ)的固件模塊來(lái)控制該復(fù)
雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101,或者否則可通過(guò)復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101訪問(wèn)該存儲(chǔ)的固件模塊。
固件模塊，這里稱為虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊，允許任一現(xiàn)場(chǎng)總線模塊作為現(xiàn) 場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。通過(guò)虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊來(lái)管理上述
的通信分組處理和在復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備101與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)之間的現(xiàn)場(chǎng)總線 協(xié)議的交互。使用虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊，其它普通的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，例如 圖4A中示出的復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備101，可作為"智能"設(shè)備運(yùn)行，而不需要 額外的物理集成電子設(shè)備。此外，如上所述，虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊允許復(fù) 雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備101作為擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)59中的一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的代理而運(yùn) 行。在這種情況下，每個(gè)設(shè)備、每個(gè)設(shè)備的一部分、或設(shè)備的組合在現(xiàn)場(chǎng)總 線網(wǎng)絡(luò)中作為具有自己的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址的獨(dú)立的智能設(shè)備。因此，復(fù)雜 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備101執(zhí)行虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊，可被配置來(lái)將它自己展現(xiàn)為任意 數(shù)量和類型的"虛擬"現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，例如圖4A中的電機(jī)監(jiān)視器102、齒輪 監(jiān)^L器104和泵監(jiān)^f見(jiàn)器106。
可將虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊存儲(chǔ)在其它普通的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的存儲(chǔ)器 中，以此構(gòu)造能夠在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上注冊(cè)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線地址并且管理如上所 述的多種"虛擬"現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備或子設(shè)備的復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備?？蛇x擇地， 可將虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊整合入復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的固件中，從而復(fù)雜現(xiàn) 場(chǎng)總線設(shè)備能夠注冊(cè)和維持多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址并處理從現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中 接收到的匹配任一注冊(cè)的現(xiàn)場(chǎng)總線地址的通信分組，而無(wú)需將通信分組轉(zhuǎn)送 到另一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。
出于解釋和說(shuō)明的目的，已經(jīng)將本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例在上述說(shuō)明中呈現(xiàn)出 來(lái)。不應(yīng)將本發(fā)明完全對(duì)應(yīng)地或限制于公開的確切形式上。根據(jù)上面所教導(dǎo) 的，明顯的改變或變化是可能的。選擇和描述這些實(shí)施例，是為提供對(duì)于本 發(fā)明的原理來(lái)說(shuō)最好的說(shuō)明和實(shí)際的應(yīng)用，并因此使得現(xiàn)有技術(shù)中的普通技 術(shù)人員可以在多個(gè)實(shí)施例中，及在和特定預(yù)期的用途相稱的多種改變下，使 用本發(fā)明。當(dāng)公平地、合法地、公正地依照寬度進(jìn)行解釋時(shí)，作為由附加的 權(quán)利要求確定的，所有上述的改變和變化都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)的方法，該現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)包括具有存儲(chǔ)器、處理器及至少一個(gè)附加子設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，其中該現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備僅具有單個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)連接，該方法包括如下步驟:(a)為該現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備注冊(cè)第一現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址；(b)為所述至少一個(gè)附加子設(shè)備注冊(cè)至少一個(gè)附加現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址，以使該至少一個(gè)附加子設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為另一個(gè)物理設(shè)備，盡管它實(shí)際上是現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的一部分并且被放置在所述單個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)連接之上；(c)從現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中接收具有相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址的通信分組；(d)確定該通信分組的相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址是否包含指示與第一現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址匹配的信息；(e)如果該通信分組的相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址包含指示與第一現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址匹配的信息，則處理該通信分組；(f)確定該通信分組的相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址是否包含指示與所述至少一個(gè)附加現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址匹配的信息；(g)如果該通信分組的相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址包含指示與所述至少一個(gè)附加現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址匹配的信息，則處理該通信分組。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備具有第二附加子設(shè)備， 且該方法進(jìn)一步包括步驟獨(dú)立于現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上的通信，在第一子設(shè)備和 第二子設(shè)備之間進(jìn)行通信。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中基于由在現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的存儲(chǔ)器中存 儲(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備固件模塊提供的指令，執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)步驟。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中基于由在可移動(dòng)存儲(chǔ)器設(shè)備中存儲(chǔ)的 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備軟件模塊提供的指令，執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)步驟，且該方法進(jìn)一步 包括將該可移動(dòng)存儲(chǔ)器設(shè)備可移動(dòng)連接到現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，以使現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè) 備的處理器執(zhí)行在該可移動(dòng)存儲(chǔ)器設(shè)備中存儲(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備軟件模塊的指 令。
5、 一種復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，用于在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上傳送多個(gè)通信分組， 每個(gè)通信分組具有相應(yīng)的相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址，該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備用于 連接一個(gè)或多個(gè)附加物理現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)與該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備相關(guān)的復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備網(wǎng)絡(luò) 地址、以及與該一個(gè)或多個(gè)附加物理現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)附加現(xiàn) 場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址；現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊，用于在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收所述多個(gè)通信分組；處理器，用于確定所接收的通信分組的網(wǎng)絡(luò)地址是否包含指示與一個(gè)或 多個(gè)附加物理現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址中的任意一個(gè)匹配的信息；和與處理器連接的輸入/輸出模塊，具有至少一個(gè)端口，用于當(dāng)所接收的通 信分組的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)地址包含指示與一個(gè)或多個(gè)附加物理現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址匹 配的信息時(shí)，與該一個(gè)或多個(gè)附加物理現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備傳送輸入/輸出信號(hào)。
6、如權(quán)利要求5所述的復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，其中該復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備還 用于連接一個(gè)或多個(gè)其它附加物理現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，且其中注冊(cè)的附加現(xiàn)場(chǎng)總 線網(wǎng)絡(luò)地址與表示一個(gè)或多個(gè)子設(shè)備的虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備相關(guān)。
全文摘要
虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊是能夠使其它普通的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備變成復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的軟件或固件模塊，其能夠?yàn)橐粋€(gè)或多個(gè)“虛擬”現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備注冊(cè)并維持多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)地址。每個(gè)虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備具有一個(gè)或多個(gè)傳感器輸入端，并且在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中作為單獨(dú)的物理現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，盡管復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備僅具有到現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)物理連接。虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊可被整合入設(shè)備的固件，或可被包含于可移動(dòng)的存儲(chǔ)器插件中。復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的通信分組處理運(yùn)行虛擬現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備模塊，包括通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)接收通信分組，確定和該包相關(guān)的地址是否與由復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備注冊(cè)的任意地址匹配，并處理匹配的任何分組。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101374092SQ20081017143
公開日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月18日
發(fā)明者克里斯托弗·G·海爾蒙, 卡伊·T·布斯 申請(qǐng)人:Csi技術(shù)股份有限公司