專利名稱：用于過程控制系統(tǒng)的柔性輸入/輸出設(shè)備的制作方法
用于過程控制系統(tǒng)的柔性輸入/輸出設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域本公開總體上涉及過程控制系統(tǒng)，尤其涉及用于過程控制系統(tǒng)的柔性輸 入/輸出設(shè)備。
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(xué)品制造、發(fā)電 廠控制等等)的工廠及/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(shí)質(zhì)上，任何制造過程、資源開采過 程等等，都可以通過一個(gè)或多個(gè)過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用而得以自動化。過程控制系統(tǒng)的實(shí)施方式經(jīng)過多年，已經(jīng)有了進(jìn)展。舊時(shí)的過程控制系 統(tǒng)典型地以專用、集中式的硬件來實(shí)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(shí)施，這些設(shè)備的其中一些或全部設(shè)備可以執(zhí)行一個(gè)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(gè)或多個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 總線，彼此通信連接及/或通信連接到一個(gè)或多個(gè)控制器。當(dāng)然，許多這些現(xiàn)代的過程控制系統(tǒng)也可以包括非智能現(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，這些非智能現(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?jǐn)?shù)據(jù)總線或同類物連接到控制器。無論如何，現(xiàn)場設(shè)備包括輸入設(shè)備(例如傳感器之類的設(shè)備，它們提供 指示過程控制參數(shù)的狀況信號，比如提供溫度信號、壓力信號、流率信號等 等)，以及控制操作器或執(zhí)行器，它們響應(yīng)接收自控制器及/或其他現(xiàn)場設(shè) 備的命令而執(zhí)行操作。例如，控制器可以發(fā)送信號到過程控制系統(tǒng)中的一個(gè)
閥以增高壓力或流率、發(fā)送信號到其中的一個(gè)加熱器或冷卻器以改變溫度、 發(fā)送信號到其中的 一 個(gè)攪拌器以攪拌配料等等。過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)特別重要的方面涉及現(xiàn)場設(shè)備彼此之間、現(xiàn)場 設(shè)備與控制器及過程控制系統(tǒng)中的其他系統(tǒng)或設(shè)備之間的通信連接的方式。 一般地，使所述現(xiàn)場設(shè)備能夠在所述過程控制系統(tǒng)中發(fā)揮功能的多種通信頻 道、鏈路及路徑通?？偡Q為輸入/輸出(I/O)通信網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)上，許多通信協(xié)議及總線已經(jīng)用于將智能現(xiàn)場設(shè)備連接到一個(gè)控制 器或其他控制設(shè)備。所述控制設(shè)備(例如一個(gè)控制器)典型地包括或連接到 一個(gè)輸入/輸出設(shè)備，該輸入/輸出設(shè)備帶有一個(gè)通信協(xié)議組件(一般稱為"主" 組件)，其起動所述智能現(xiàn)場設(shè)備(一般稱為"從"設(shè)備)，并與所述智能現(xiàn)場設(shè)備交換數(shù)據(jù)。在這些已知的系統(tǒng)中，所述主組件必須被配置成符合所 述現(xiàn)場設(shè)備的設(shè)備規(guī)格(例如所述現(xiàn)場設(shè)備使用的特定通信協(xié)議)。因此， 這些已知的系統(tǒng)要求用戶必須選擇一個(gè)特定協(xié)議或始終選擇由所述輸入/輸 出設(shè)備的制造商支持的設(shè)備組合，及/或這些已知的系統(tǒng)要求，用戶必須為 與所使用的多種現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信而需要的所述每個(gè)特定通信協(xié)議，使用不 同的輸入/輸出設(shè)備或卡。發(fā)明內(nèi)容根據(jù) 一 方面，控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的 一種過程控制系統(tǒng)包括控制設(shè)備及通 信協(xié)議組件。所述通信協(xié)議組件有至少一個(gè)通信頻道，所述通信頻道可以選 擇性地被配置成使用第一和/或第二通信協(xié)議來與至少一個(gè)所述現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。根據(jù)另 一 方面，用于過程控制系統(tǒng)的 一種輸入/輸出設(shè)備包括至少 一個(gè) 通信頻道，以便為多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中的至少 一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備與控制設(shè)備之間建立 通信。所述通信是以第 一可用通信協(xié)議和/或第二可用通信協(xié)議來建立。根據(jù)再另 一 方面， 一種控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的方法包括初始化輸入/輸出(1/0)設(shè)備，該輸入/輸出(I/O)設(shè)備包括通信協(xié)議組件，該通信協(xié)議組件
帶有至少一個(gè)通信頻道。所述方法進(jìn)一步包括將所述至少一個(gè)通信頻道配置 成使用第一可用通信協(xié)議和/或一個(gè)第二可用通信協(xié)議。此外，所述方法包 括通過使用所述第一通信協(xié)議和/或第二通信協(xié)議的所述至少一個(gè)通信頻 道，與所述現(xiàn)場設(shè)備的其中之一進(jìn)行通信。根據(jù)再另 一方面， 一種使用過程控制系統(tǒng)中的輸入/輸出設(shè)備來以多個(gè) 通信協(xié)議來進(jìn)行通信的方法，包括將所述輸入/輸出設(shè)備上的多個(gè)通信頻道 中的至少一個(gè)第一通信頻道配置成使用第一通信協(xié)議來與多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中 的至少一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。所述方法進(jìn)一步包括將所述輸入/輸出設(shè)備 上的所述多個(gè)通信頻道中的至少一個(gè)第二通信頻道配置成使用第二通信協(xié) 議來與所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中的至少另 一 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。


圖l為一框圖，其圖示一個(gè)范例過程控制系統(tǒng)，該范例過程控制系統(tǒng)使 用在此描述的柔性輸入/輸出設(shè)備及方法。圖2為 一 更詳細(xì)的框圖，其圖示圖1所示的范例過程控制系統(tǒng)的 一 部分。 圖3為一詳細(xì)框圖，其圖解在此描述的一個(gè)范例配置工具的各個(gè)方面。 圖4為一流程圖，其圖示一個(gè)范例過程，該范例過程用于控制圖l所示的范例過程控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備。圖5為一流程圖，其圖示一個(gè)選擇性范例過程，該選擇性范例過程用于控制圖1所示的范例過程控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備。圖6為一原理圖，其圖解一個(gè)范例系統(tǒng)，該范例系統(tǒng)可以用于及/或編程來實(shí)施在此描述的范例設(shè)備及方法。
具體實(shí)施方式
雖然以下描述范例設(shè)備及系統(tǒng)除了其他組件之外還包括在硬件上執(zhí)行 的軟件及/或固件，但應(yīng)該注意的是，這種系統(tǒng)純粹屬于原理性而不應(yīng)^皮浮見
為限制本發(fā)明包括的范圍。例如，預(yù)期任何或所有這些硬件、軟件及固件組 件可以單獨(dú)實(shí)施于硬件、單獨(dú)實(shí)施于軟件、或?qū)嵤┯谟布败浖娜魏谓M合。 因此，雖然以下描述范例設(shè)備及系統(tǒng)，本領(lǐng)域的普通工程技術(shù)人員將可以理 解，在此提供的范例并非實(shí)施這些設(shè)備及系統(tǒng)的唯一途徑。如在此使用的定義，所述短語"輸入/輸出設(shè)備"(即"i/o設(shè)備")包 括用于將一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備通信連接到一個(gè)過程控制器的任何硬件及/或 軟件。在有些實(shí)施例中，所述輸入/輸出設(shè)備可以是單獨(dú)的、通過一個(gè)總線 連接到所述控制器的一個(gè)卡(例如一個(gè)輸入/輸出卡)。在其他的實(shí)施例中， 所述輸入/輸出設(shè)備的一些或所有功能可以與所述控制器并為 一體。因此， 所述短語"輸入/輸出設(shè)備"及"輸入/輸出卡"可以在此內(nèi)提供的描述中互 換地使用。典型地，輸入/輸出設(shè)備或輸入/輸出卡被編程或配置，以至一個(gè)過程控 制器可以通過一個(gè)單一指定的通信協(xié)議與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。這些已知的輸 入/輸出卡使得能夠與使用所述指定協(xié)議的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。如果需 要使所述控制器能夠與使用不同通信協(xié)議的多種現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信，所述被 使用的每個(gè)不同通信協(xié)議典型地需要一個(gè)單獨(dú)的輸入/輸出卡。然而，這會 顯著增加使用多種通信協(xié)議來與多個(gè)不同現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信的系統(tǒng)涉及的 安裝、配置、操作及維護(hù)成本。在有些這類的系統(tǒng)中，(例如)所述輸入/輸出設(shè)備及/或所述輸入/輸出 卡的使用可能相對較低，而許多輸入/輸出卡中的每個(gè)輸入/輸出卡可能需要 用于與相對較少的使用 一個(gè)特定通信協(xié)議的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。換句話說， 雖然每個(gè)輸入/輸出卡可能有能力與較大數(shù)目的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信，但實(shí)際 上數(shù)目小得多的現(xiàn)場設(shè)備與每個(gè)輸入/輸出卡進(jìn)行通信，這是由于所述現(xiàn)場 設(shè)備使用的每個(gè)類別的通信協(xié)議需要使用一個(gè)單獨(dú)的輸入/輸出卡。此外， 添加一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備、及/或以一個(gè)或多個(gè)使用與那些由一個(gè)輸出/輸出 設(shè)備中的所述輸入/輸出卡支持的通信協(xié)議中的任何通信協(xié)議不同的通信協(xié) 議的現(xiàn)場設(shè)備來替換一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，需要安裝及配置另一個(gè)輸入/輸 出卡來支持該進(jìn)一 步的通信協(xié)議。與已知的系統(tǒng)及方法不同，在此描述的范例系統(tǒng)及方法可以通過一個(gè)單 一的輸入/輸出設(shè)備或輸入/輸出卡，將一個(gè)控制器通信連接到使用多種協(xié)議 的一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備。更明確地說，如此內(nèi)描述，可以用于控制多個(gè)現(xiàn)場 設(shè)備的 一個(gè)范例過程控制系統(tǒng)包括一個(gè)輸入/輸出設(shè)備或輸入/輸出卡，該輸 入/輸出設(shè)備或輸入/輸出卡帶有一個(gè)主組件或通信協(xié)議組件。所述通信協(xié)議 組件包括多個(gè)可配置組件，其中每個(gè)可配置組件相應(yīng)于一個(gè)輸入/輸出端口 。 每個(gè)可配置組件可以配置成使用多個(gè)通信協(xié)議的其中之一，視所述控制器通 過該輸入/輸出端口與其進(jìn)行通信的相關(guān)現(xiàn)場設(shè)備的規(guī)格而定。因此，照這 樣，不同通信協(xié)議可以通過所述相同的輸入/輸出卡或輸入/輸出設(shè)備，同時(shí) 用于與不同現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。在需要更改連接到 一個(gè)輸入/輸出端口的所 述現(xiàn)場設(shè)備時(shí)，與所述輸入/輸出端口有關(guān)的可配置組件可以(如果需要) 重新配置成使用一個(gè)不同通信協(xié)議來與所述新現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。因此，所 述通信協(xié)議可以基于單個(gè)連接(例如輸入/輸出端口 )，在所述輸入/輸出設(shè) 備或輸入輸出卡中選擇。因此，所述輸入/輸出設(shè)備或輸入輸出卡為所述過 程控制系統(tǒng)提供靈活性，這是由于通過多個(gè)不同通信協(xié)議來進(jìn)行通信的許多 現(xiàn)場設(shè)備可以通過一個(gè)單 一 的輸入/輸出設(shè)備或輸入輸出卡連接到所述過程 控制系統(tǒng)。所述通信協(xié)-漢組件的所述可配置組件可以-使用一個(gè)與所述過程控制系 統(tǒng)有關(guān)的配置應(yīng)用程序來配置。所述配置應(yīng)用程序可以以一個(gè)(即一個(gè)單一 的)工具來創(chuàng)建，比如以一個(gè)配置成需要通過一個(gè)工作站執(zhí)行的應(yīng)用程序來 創(chuàng)建。此外，所述配置應(yīng)用程序可以提供有利特性，這些有利特性包括所述 配置應(yīng)用程序并入一個(gè)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫中，而且自動產(chǎn)生文件。所述配置 應(yīng)用程序也可以通過一個(gè)輸入/輸出設(shè)備或輸入/輸出卡提供涉及所述現(xiàn)場設(shè) 備的傳感的信息，可以配置成分配地址給所述現(xiàn)場設(shè)備及/或清除所述現(xiàn)場 設(shè)備的地址分配，而且可以配置成使用一個(gè)設(shè)備定義來描述與一個(gè)特定現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的一個(gè)輸入、 一個(gè)輸出或一個(gè)參數(shù)。此外，所述配置應(yīng)用程序可以 配置成以涉及所述設(shè)備定義的標(biāo)號來產(chǎn)生信號標(biāo)記，可以基于每個(gè)現(xiàn)場設(shè) 備、為用于與所述現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信的多個(gè)通信協(xié)議的任何其中之一產(chǎn)生設(shè) 備告警，而且可以支持來自一個(gè)基于工作站的設(shè)備配置應(yīng)用程序的穿越通 信。此外，手?jǐn)y式配置工具可以用于分配地址給所述現(xiàn)場設(shè)備?，F(xiàn)在參看圖1， 一個(gè)范例分布式控制系統(tǒng)或過程控制系統(tǒng)IO使用在此描述的柔性輸入/輸出(1/0)設(shè)備及方法。如圖l所示，所述過程控制系統(tǒng) 10包括一個(gè)控制設(shè)備或控制器12及一個(gè)工作站(例如一個(gè)配置工程師或操 作員站14),該操作員站14可以通過一個(gè)總線或網(wǎng)絡(luò)(比如一般稱為應(yīng)用 程序控制網(wǎng)絡(luò)(ACN)的一個(gè)局域網(wǎng)(LAN) 20),連接到所述控制器12。 所述操作員站14可以使用一個(gè)或多個(gè)工作站或任何其他合適的計(jì)算才幾系統(tǒng) 或處理單元來實(shí)施。例如，所述操作員站14可以使用單處理器個(gè)人計(jì)算機(jī)、 單處理器或多處理器工作站等等來實(shí)施。此外，所述局域網(wǎng)(LAN) 20可 以基于固定或無線以太網(wǎng)的通信方案，而由于基于固定或無線以太網(wǎng)的通信 方案廣為人知，在此不作更詳細(xì)的描述。然而，本領(lǐng)域的普通工程技術(shù)人員 將可以理解，任何其他合適的通信媒介及協(xié)議可以被使用。所述操作員站14包括一個(gè)存儲器26，該存儲器26用于存儲一個(gè)過程 控制配置系統(tǒng)52,所述過程控制配置系統(tǒng)52亦稱過程控制配置例程、應(yīng)用 程序或工具52, —如以下所作有關(guān)圖3-5的更詳細(xì)描述。所述才喿作員站14 也包括一個(gè)處理器16,該處理器16執(zhí)行所述配置工具52。所述配置工具 52可以由一個(gè)或多個(gè)操作員、工程師或其他用戶用于(例如)記錄所述過 程控制系統(tǒng)10中使用的現(xiàn)場設(shè)備的類別及位置及/或?qū)彶榛蚋乃鲞^程控 制系統(tǒng)10的配置。所述配置工具5 2也可以在運(yùn)行時(shí)間期間用于記錄有關(guān)單 獨(dú)控制元件的信息，比如記錄與所述控制器12、 一個(gè)輸入/輸出設(shè)備或輸入/ 輸出卡30、所述系統(tǒng)10中使用的一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備及所述過程控制例程 中的任何功能或子例程、或需由所述控制器12及/或所述現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行的過 程控制軟件等有關(guān)的信息。此外，所述配置工具52可以與所述控制器12進(jìn) 行通信，以便在所述過程控制系統(tǒng)10的操作期間下載配置信息及/或接收及
顯示有關(guān)所述過程的信息。所述操作員站14也可以包括一個(gè)過程控制配置數(shù)據(jù)庫18,以存儲所述 配置工具52使用的過程控制配置信息。所述數(shù)據(jù)庫18可以存儲在所述存儲 器26或存儲在任何其他期望的、與所述過程控制系統(tǒng)IO通信連接的存儲器。所述控制器12可以通過多個(gè)通信鏈路或頻道28 (其可以實(shí)施為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線)及所述輸入/輸出卡或輸入/輸出設(shè)備30 (其可以稱為柔性輸入/輸出設(shè)備、卡或界面卡)，連接到多個(gè)智能現(xiàn)場設(shè)備22。如以下所作有關(guān)圖2的更詳細(xì)描述那樣，所述柔性輸入/輸出設(shè)備或界面卡30提供多個(gè)連接或端口 48，其中每個(gè)連接或端口 48相應(yīng)于所述通信頻道28的其中之一。每個(gè)所述連接48或通信頻道28都可以分別地配置成使用多個(gè)可用通信協(xié)議中的任何一個(gè)通信協(xié)議。例如，每個(gè)所述通信頻道28可以分別配置成^f吏用Fieldbus、 Profibus、 HART 、 Honeywell DE、 Foxboro FoxCom⑧的其中之一任何其他通信協(xié)議。因此，在操作中，所述柔性輸入/輸出設(shè)備30可以同時(shí)使用不同通信協(xié)議的結(jié)合，通過所述通信頻道28與所述現(xiàn)場設(shè)備22進(jìn)行通信。此外，應(yīng)該理解，每個(gè)所述通信頻道28可以連接到與4吏用相同通信協(xié)議來與所述輸入/輸出設(shè)備30進(jìn)行通信的多個(gè)所述現(xiàn)場設(shè)備22。例如，所述智能現(xiàn)場設(shè)備22中的一些智能現(xiàn)場設(shè)備可以是符合Fieldbus協(xié)議的閥、起動器、傳感器等等，在這種情況下，這些智能現(xiàn)場設(shè)備22通過配置成使用所述廣為人知的Fieldbus協(xié)議的一個(gè)或多個(gè)所述通信頻道28進(jìn)行通信。當(dāng)然，其他類別的智能現(xiàn)場設(shè)備及通信協(xié)議可以被使用來替代那些使用Fieldbus協(xié)議的現(xiàn)場設(shè)備，或除了那些使用Fieldbus協(xié)議的現(xiàn)場設(shè)備之外，其他類別的智能現(xiàn)場設(shè)備及通信協(xié)議也可以被使用。例如，所述智能現(xiàn)場設(shè)備22可以包括符合Profibus或HART⑧協(xié)議、通過配置成使用所述廣為人知的Profibus及HAIO^通信協(xié)議的所述通信頻道28進(jìn)行通信的設(shè)備。此外，附加的輸入/輸出設(shè)備及冗余輸入/輸出設(shè)備(與所述輸入/輸出設(shè)備30相似或相同)可以連接到所述控制器12,以使附加的智能現(xiàn)場設(shè)備組合(其可以是Fieldbus設(shè)備、HART⑧設(shè)備等等)能夠與所述控制器12進(jìn)行通信。 除了將多個(gè)輸入/輸出設(shè)備30(其可以配置成使用不同的通信協(xié)議組合) 連接到所述控制器12之外，所述范例輸入/輸出設(shè)備30及任何附加的輸入/ 輸出設(shè)備也可以使用在此提及的通信協(xié)議中任何種類數(shù)目的通信協(xié)議及/或 使用在此提及的通信協(xié)議的任何組合、及/或使用任何其他已知或隨后開發(fā) 的通信協(xié)議，通過所述通信頻道28進(jìn)行通信。因此，所述柔性輸入/輸出設(shè)備30允許不同現(xiàn)場設(shè)備的混合搭配；這些接或通信頻道上使用不同通信協(xié)議。這種靈活性能夠允許最佳的實(shí)施(例如 能夠基于所述設(shè)備的性能/成本特征，選擇現(xiàn)場設(shè)備的組合，而不需要選擇 悉數(shù)使用一個(gè)單一通信協(xié)議的設(shè)備)及能夠容易地以通過不同通信協(xié)議來進(jìn) 行通信的現(xiàn)場設(shè)備替換一個(gè)或多個(gè)所述現(xiàn)場設(shè)備22，而不需要招致額外成 本或安裝不同或附加的輸入/輸出設(shè)備。例如，所述柔性輸入/輸出設(shè)備30 可以配置成同時(shí)在幾個(gè)頻道或端口上支持Honeywell DE協(xié)議及在其他頻道 或端口上支持HART⑧協(xié)議。同樣地，所述輸入/輸出設(shè)備30可以配置成同 時(shí)在幾個(gè)頻道或端口上支持Foxboro FoxCon^協(xié)議及在其他頻道或端口上 支持HART⑧協(xié)議。此外，如果需要，所述范例過程控制系統(tǒng)10允許使用模 擬通信(例如模擬4-20mA)與所述現(xiàn)場設(shè)備通信，以及允許使用混合模擬 及數(shù)字通信(如果在所述頻道28的其中之一上實(shí)施的協(xié)議支持混合模擬及 數(shù)字通信)。此外，如以上所述及以下更詳細(xì)的描述，除了在所述多個(gè)不同通信頻道 28或相關(guān)端口 48上支持多個(gè)通信協(xié)議之外，所述柔性輸入/輸出設(shè)備30使 得每個(gè)所述通信頻道28或端口 48能夠獨(dú)立地重配置。因此，配置成使用一 個(gè)通信協(xié)議的一個(gè)通信頻道28可以隨后編程為使用一個(gè)不同的第二通信協(xié) 議。因此，在所述現(xiàn)場設(shè)備22的其中之一失效時(shí)、需要拆除以進(jìn)行維修時(shí)、 或被替換時(shí)，所述失效的現(xiàn)場設(shè)備可以從所述過程控制系統(tǒng)IO分離或拆除， 而一個(gè)替換現(xiàn)場設(shè)備可以通過所述相同的通信頻道28連接到所述過程控制 系統(tǒng)IO,即連接到所述輸入/輸出設(shè)備30上的相同端口。在所述替換現(xiàn)場設(shè)
備22使用一個(gè)與所述被替換、失效的現(xiàn)場設(shè)備所使用的通信協(xié)議不同的通 信協(xié)議的情況下，所述替換現(xiàn)場設(shè)備與所述輸入/輸出設(shè)備進(jìn)行通信使用的 所述通信頻道28可以重配置成使用所述替換現(xiàn)場設(shè)備使用的通信協(xié)議。例 如， 一 個(gè)系統(tǒng):操作員、配置工程師或其^也用戶可以 -使用所述配置工具52來 重配置所述通信頻道28,以便與所述替換現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。所述通信頻 道28中的任何通信頻道的重配置不影響所述通信頻道28中的任何另 一個(gè)通 信頻道的操作。除了所述智能現(xiàn)場設(shè)備22之外， 一個(gè)或多個(gè)非智能現(xiàn)場設(shè)備32及34 也可以通信連接到所述控制器12。所述非智能現(xiàn)場設(shè)備32及34可以是(例 如)傳統(tǒng)4-20 mA或0-10 VDC設(shè)備，它們通過各自的固定鏈路36及38， 與所述控制器12進(jìn)行通信。所述控制器12可以是(例如)由費(fèi)舍.柔斯芒特系統(tǒng)有限公司(Fisher Rosemount System, Inc.)及艾默生過程管理(Emerson Process Management ) 公司出售的一個(gè)DeltaVTM控制器。然而，可以改為使用任何其他控制器。 此外，雖然圖1中只顯示一個(gè)控制器，但任何期望類別或結(jié)合類別的附加控 制器可以連接到所述局域網(wǎng)(LAN) 20。在操作中，所述控制器12可以執(zhí) 行已經(jīng)由使用所述操作員站14的系統(tǒng)工程師或其他系統(tǒng)操作員產(chǎn)生、而且 已經(jīng)下載到所述控制器12及已經(jīng)在所述控制器12中初始化及/或已經(jīng)下載 到所述現(xiàn)場設(shè)備22及已經(jīng)在所述現(xiàn)場設(shè)備22初始化、與所述過程控制系統(tǒng) 10有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)過程控制例程。圖1也顯示所述范例過程控制系統(tǒng)IO可以包括一個(gè)遠(yuǎn)程操作員站或通 信設(shè)備50,該遠(yuǎn)程操作員站或通信設(shè)備50可以是(例如) 一個(gè)手?jǐn)y式配置 工具，其支持涉及所述現(xiàn)場設(shè)備22的安裝及/或維護(hù)的服務(wù)。所述范例手?jǐn)y 式配置工具50可以使用一個(gè)執(zhí)行器傳感器接口 (AS-i, Actuator Sensor Interface)總線及/或任何其他硬件平臺、通信協(xié)議等等來實(shí)施。此外，在使 用有些通信協(xié)議(比如所述HAIO^協(xié)議)時(shí)，所述手?jǐn)y式配置工具50可以 有附加的功能能力，比如扮演一個(gè)次主或通信協(xié)議組件的角色的能力。
此外，如以下更詳細(xì)的描述那樣，在操作中，所述手?jǐn)y式配置工具50 可以用于分配地址給所述現(xiàn)場設(shè)備22。典型地，由制造商提供的現(xiàn)場設(shè)備 22帶有分配的默認(rèn)地址。因此，可能由相同或不同的制造商生產(chǎn)的兩個(gè)現(xiàn) 場設(shè)備(例如圖2所示的現(xiàn)場設(shè)備22a及22b)最初可能有相同地址。在通 信連接到所述控制器12的兩個(gè)現(xiàn)場設(shè)備有相同地址的情況下，所述控制器 12不能正常地與兩個(gè)設(shè)備進(jìn)行通信，這是由于發(fā)送信息到一個(gè)設(shè)備的一個(gè) 嘗試可能導(dǎo)致所述信息在第二設(shè)備被無意接收。此外，在所述兩個(gè)相同地址 的設(shè)備沒有使用相同的通信協(xié)議時(shí)，所述通信協(xié)議可能不適當(dāng)?shù)嘏渲?。解決 這個(gè)問題的一種方法是，在將所述現(xiàn)場設(shè)備22連接到所述過程控制系統(tǒng)10 時(shí)使用所述手?jǐn)y式配置工具50來遠(yuǎn)程地重分配地址給所述現(xiàn)場設(shè)備22。如以上所述，在一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備22被添加到所述過程控制系統(tǒng)10時(shí)或在 任何其他期望時(shí)間，地址可以分配或重分配給所述現(xiàn)場設(shè)備22。分配地址 給所述現(xiàn)場設(shè)備22的操作可以離線執(zhí)行，例如，以所述手?jǐn)y式配置工具50 離線執(zhí)行，或自動由所述過程控制系統(tǒng)IO通過(例如)所述配置工具52及 所述控制器12執(zhí)行。所述配置工具52也可以提供清除所述現(xiàn)場設(shè)備22的 其中任何之一的地址的能力。所述手?jǐn)y式配置工具50可能不需要分配/清除 地址，這是由于所述過程控制系統(tǒng)10及(尤其是)所述配置工具52可以清 除所述現(xiàn)場i殳備22的地址及/或分配地址給所述現(xiàn)場i殳備22。然而，如以上 所述，所述手?jǐn)y式配置工具50也利于現(xiàn)場操作，比如利于例程維護(hù)、故障 測定或4企-修。一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的地址并入一個(gè)信號標(biāo)記，所述信號標(biāo)記可以由所述配置 工具52產(chǎn)生，以便同有效輸入及輸出一起使用。因此， 一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信 號標(biāo)記可以包括一個(gè)地址，比如"Tior 。此外，所述信號標(biāo)記可以包括一 個(gè)標(biāo)號。所述標(biāo)號是一個(gè)說明項(xiàng)或說明短語，通過說明項(xiàng)或說明短語，^操作 員或配置工程師、維護(hù)人員或其他用戶可以容易地識別設(shè)備、特定設(shè)備的類 別、或由所述信號有關(guān)的設(shè)備進(jìn)行的測量或讀數(shù)的類別。因此， 一個(gè)標(biāo)號例 如可以是"Boiler Feedwater Temperature"(鍋爐給水溫度)。此外，所述 信號標(biāo)記也可以包括與所述現(xiàn)場設(shè)備22有關(guān)的定義。這些設(shè)備定義提供有 關(guān)一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的附加信息。例如，所述設(shè)備定義可以描述與所述特定現(xiàn)場 設(shè)備22中的每個(gè)現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的至少一個(gè)輸入、 一個(gè)輸出及一個(gè)參數(shù)。這 些設(shè)備定義可以以批量^f各式輸入到所述配置數(shù)據(jù)庫18，或用戶可以在每個(gè) 所述現(xiàn)場設(shè)備22被添加到所述系統(tǒng)10時(shí)或在任何其他時(shí)間，根據(jù)產(chǎn)品描述 來創(chuàng)建設(shè)備定義。有利于所述設(shè)備定義的創(chuàng)建或產(chǎn)生(即定義所述輸入、輸 出及參數(shù))的暗示、提示等等，可以基于所述現(xiàn)場設(shè)備22的通信規(guī)程(其 包括與所述現(xiàn)場設(shè)備22進(jìn)行通信而需要的通信協(xié)議)，通過所述操作員站 14提供給所述用戶。附加地，所述配置工具52可以使用所述設(shè)備定義來描 述所述現(xiàn)場設(shè)備22的輸入、輸出及參數(shù)。這些設(shè)備定義的使用消除用戶配 置錯(cuò)誤。此外，所述范例過程控制系統(tǒng)10可以根據(jù)(至少是部分地根據(jù)) 所述信號標(biāo)記(即所定義的輸入及輸出、所述標(biāo)號及所述設(shè)備定義)，提供 所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一個(gè)層級視圖。所述層級視圖可以自動地產(chǎn)生。在此描述的范例系統(tǒng)及方法也提供其他好處。例如，用戶可以獲得基于 每個(gè)設(shè)備的、有關(guān)特定現(xiàn)場設(shè)備的多種狀態(tài)或操作情況的告警，不論用于與 所述設(shè)備進(jìn)行通信的通信協(xié)議的類別。例如，如果由一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備測量的某 個(gè)參數(shù)達(dá)到不安全水平，所述操作員獲得有關(guān)所述現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)的告警及 /或獲得有關(guān)需采取的特定行動的告警。此外，所述操作員可以獲得有關(guān)一 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的缺乏的告警。例如，在配置期間(以下對其進(jìn)行更詳細(xì)的描述)， 操作員可以在向 一 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送一 個(gè)特定消息之后預(yù)期來自所述現(xiàn)場設(shè) 備的響應(yīng)。在所述操作員沒有接收到所述預(yù)期的響應(yīng)時(shí)，所述操作員可以獲 得有關(guān)所述現(xiàn)場設(shè)備已經(jīng)失效、所述現(xiàn)場設(shè)備未正確地配置而導(dǎo)致所述現(xiàn)場 設(shè)備不理解該通信、或所述現(xiàn)場設(shè)備缺乏或不可用的告警。此外，所述系統(tǒng)10支持來自一個(gè)基于工作站設(shè)備配置應(yīng)用程序的穿越 通信。這種應(yīng)用程序的一個(gè)范例是由費(fèi)舍.柔斯芒特系統(tǒng)有限公司(Fisher Rosemount System, Inc.)及艾默生過程管理(Emerson Process Management ) 公司提供的Asset Management Solutions ( AMS )系列的軟件編程，其為實(shí)
施所述范例過程控制系統(tǒng)10的制造廠人員提供多方面(包括設(shè)備配置、校 準(zhǔn)及設(shè)備問題診斷方面)的支持。這使得能夠在不需要受所述主體過程控制 系統(tǒng)的實(shí)施的制約的情況下，處理設(shè)備的配置及管理(比如所述現(xiàn)場設(shè)備22中的變化)。所述范例過程控制系統(tǒng)10也可以支持其他取代模擬網(wǎng)絡(luò)(例如那些使 用4-20mA模擬信號的網(wǎng)絡(luò))的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)可以是用于鏈接隔 離的現(xiàn)場設(shè)備(例如控制器、變換器、執(zhí)行器及傳感器)的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)、 雙向通信網(wǎng)絡(luò)、多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)、串行總線通信網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)可以包括(例 如)Profibus PA。這些其他網(wǎng)絡(luò)可以基于每個(gè)頻道被支持，以使現(xiàn)場設(shè)備可 較容易地遷移到這些高速、全數(shù)字的通信協(xié)議。所述方法也可以延伸到遠(yuǎn)程 終端單元(RTU)或獨(dú)立控制器，比如費(fèi)舍.柔斯芒特系統(tǒng)有限公司的遠(yuǎn)程 操作控制器(Fisher Remote Operations Controllers, ROC )，這些遠(yuǎn)程才喿作控 制器是設(shè)計(jì)來用于多種測量及控制應(yīng)用程序的通用遠(yuǎn)程終端單元(RTU)， 或類似的設(shè)備?，F(xiàn)在參看圖2，其顯示圖1所示的范例過程控制系統(tǒng)10的一個(gè)更詳細(xì) 部分。如圖2所示，在一個(gè)DeltaVTM分布式控制系統(tǒng)中， 一個(gè)通信協(xié)-漢組件 24 (其也可以被稱為"主")位于所述輸入/輸出設(shè)備30上，而所述輸入/ 輸出設(shè)備30通信連接到所述控制器12。通信頻道28a、 28b、 28c及28n的 配置(也在以下更詳細(xì)地描述)可以通過一個(gè)工作站(比如所述才喿作員站 14)執(zhí)行，而所述配置信息可以通過所述網(wǎng)絡(luò)20傳輸?shù)剿隹刂破?2及所 述輸入/輸出設(shè)備30。所述輸入/輸出設(shè)備30可以包括一個(gè)直接的人界面(比 如按鈕或類似物)，所述直接的人界面允許所述通信協(xié)議組件24的本地配 置。在所述輸入/輸出設(shè)備30不存在人界面的情況下，可以通過(例如)擴(kuò) 大所述操作員站14的所述已知DeltaV Explorer軟件的功能，使用與所述 范例控制系統(tǒng)10有關(guān)的所述配置工具52來配置所述通信協(xié)議組件24，如 以下所述的那沖羊。所述范例輸入/輸出設(shè)備30包括一個(gè)控制器界面40(通過該控制器界面
40，所述輸入/輸出設(shè)備30與所述控制器12進(jìn)行通信)、 一個(gè)處理器42及 一個(gè)存儲器44,所述處理器42及存儲器44的操作與圖1中圖解的所述處 理器16及所述存儲器26的操作類似。所述范例輸入/輸出設(shè)備30也包括所 述通信協(xié)議組件24,而所述通信協(xié)議組件24有多個(gè)可重配置通信端口或斗莫 塊46a、 46b、 46c及46n。所述可重配置通信才莫塊46a-n依次相應(yīng)于所述通 信頻道28a-n及/或端口 48a-n。雖然圖中顯示四個(gè)可重配置通信端口或才莫塊(即46a-n)及四個(gè)相應(yīng)的 通信頻道或鏈路(即28a-n)，但可以改為使用較多或4交少的可重配置通信 端口或^f莫塊。附加地，與所述輸入/輸出設(shè)備30相似或相同的多個(gè)輸入/輸出 設(shè)備或輸入/輸出卡可以連接到所述控制器12,及/或多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備可以連接 到所述通信頻道28a-n的每個(gè)或任何組合。如以下更詳細(xì)的描述那樣，在所述現(xiàn)場i殳備22的其中之一通過所述通 信頻道28a-n、通信端口 48a-n及通信才莫塊46a-n的其中之一連接到所述輸入 /輸出設(shè)備30時(shí)，所述配置工具52可以用于配置或重配置所述現(xiàn)場設(shè)備22 連接到的、所述通信模塊46a-n的所述其中之一，以便使用由該現(xiàn)場設(shè)備使 用的通信協(xié)議，從而允許所述控制器12與所述現(xiàn)場設(shè)備22進(jìn)行通信。所述配置工具52可以提供一個(gè)單一或集成軟件工具，其允許所述通信 協(xié)議組件24的配置，包括其中包含的所述可配置通信才莫塊46a-n。此外，所 述配置工具52可以是在一個(gè)或多個(gè)工作站(比如所述操作員站14)上運(yùn)行 的一個(gè)直觀應(yīng)用程序(以上已描述)。更明確地i兌，所述配置工具52可以 (例如)實(shí)施為用在個(gè)人計(jì)算機(jī)上的、與上述AMS 軟件相似的一個(gè)軟件編 程。所述過程控制系統(tǒng)IO的配置(圖1)及所述設(shè)備網(wǎng)絡(luò)20被并入所述數(shù) 據(jù)庫18及以所述數(shù)據(jù)庫18管理，而所述數(shù)據(jù)庫18可以是一個(gè)單一的對象 導(dǎo)向數(shù)據(jù)庫。在一個(gè)單一的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫被實(shí)施時(shí)，跨越多個(gè)配置數(shù)據(jù) 庫來管理及同步化配置數(shù)據(jù)的需要被消除。然而，如果需要，可以以所述輸 入/輸出設(shè)備30來包括一個(gè)選擇性或二次數(shù)據(jù)庫。如以上所述，所述網(wǎng)絡(luò)20的配置可以顯示成一個(gè)容易理解的層級，而
所述配置應(yīng)用程序52能自動產(chǎn)生文件。由于所述網(wǎng)絡(luò)20的配置能自動產(chǎn)生 文件，涉及所述過程控制系統(tǒng)10的信息可容易由用戶獲得，而且在由不同 的視圖或部門(即維護(hù)、操作等等)使用時(shí)，不需要轉(zhuǎn)換。例如，在有些已 知系統(tǒng)中，為 一個(gè)特定現(xiàn)場設(shè)備配置一個(gè)通信頻道的一名操作員可以分析所 述現(xiàn)場設(shè)備，并參考二次原料(比如業(yè)務(wù)手冊)以確定使用什么通信協(xié)議來 與所述現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信，以及存取多種其他信息，比如為所述設(shè)備存取維 護(hù)記錄等等。所述范例過程控制系統(tǒng)10能自動產(chǎn)生文件，因此，每個(gè)所述現(xiàn)場設(shè)備 22適合通過所述通信頻道或鏈路28，提供有關(guān)其本身的信息。因此，在一 個(gè)自動傳感機(jī)制與所述配置應(yīng)用程序或工具52結(jié)合時(shí)，所述現(xiàn)場設(shè)備22可 以直接被存取或自動^皮傳感(如以下有關(guān)圖5的描述)。無論如何，涉及所 述現(xiàn)場設(shè)備22的信息可以容易地通過所述配置工具52向用戶顯示。這些信 息可以包括一個(gè)設(shè)備標(biāo)記、維護(hù)信息(比如最新校準(zhǔn))、修訂或自測試信息、 或其他操作信息及/或指令(比如用于與所述設(shè)備進(jìn)行通信的、適當(dāng)?shù)耐ㄐ?協(xié)議)。圖3為一框圖，其圖解在此描述的配置工具或應(yīng)用程序52的各個(gè)方面。 圖3所示的功能塊可以使用任何期望的軟件、固件及硬件組合來實(shí)施。例如， 一個(gè)或多個(gè)微處理器、微控制器、專用集成電路(ASIC)等等可以存取存 儲在機(jī)器或處理器可存取存儲媒介上的指令及/或數(shù)據(jù)，以執(zhí)行所述方法及 實(shí)施在此描述的設(shè)備。如圖3所示，所述配置工具52包括一個(gè)文件自動產(chǎn)生器54,該文件自 動產(chǎn)生器54用于記錄涉及連接到所述過程控制系統(tǒng)10的現(xiàn)場設(shè)備(例如所 述現(xiàn)場設(shè)備22)的配置的多種信息、統(tǒng)計(jì)、事實(shí)等等。所述配置工具52也 有一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備傳感器56，該現(xiàn)場設(shè)備傳感器56可以傳感連4^到所述過程 控制系統(tǒng)10的一個(gè)或多個(gè)所述現(xiàn)場設(shè)備22的存在，并提供有關(guān)信息。此外， 所述配置工具52有一個(gè)輸入器58,該輸入器58用于輸入設(shè)備定義及/或與 將設(shè)備定義創(chuàng)建到所述數(shù)據(jù)庫18中有關(guān)的信息。所述輸入器58可以以一個(gè)
批量格式或通過一個(gè)用戶初始化創(chuàng)建來輸入這些信息。所述配置應(yīng)用程序52也包括一系列的產(chǎn)生器60、 62及64。明確地說， 一個(gè)定義產(chǎn)生器60使用產(chǎn)品描述來產(chǎn)生設(shè)備定義，其可以是由所述輸入器 58輸入的信息。 一個(gè)標(biāo)記產(chǎn)生器62以涉及所述設(shè)備定義的標(biāo)號來產(chǎn)生信號 標(biāo)記。最后， 一個(gè)告警產(chǎn)生器64根據(jù)所述相關(guān)現(xiàn)場設(shè)備22的操作狀態(tài)，為 一個(gè)或多個(gè)所述現(xiàn)場設(shè)備22產(chǎn)生告警。所述設(shè)備告警可以基于每個(gè)現(xiàn)場設(shè) 備產(chǎn)生。所述配置應(yīng)用工具52也包括幾個(gè)其他組件，包括但不限于一個(gè)冗余管 理器66 (該冗余管理器66可以用于支持冗余輸入/輸出設(shè)備30)及一個(gè)穿 越通信管理器68 (該穿越通信管理器68使得操作員或現(xiàn)場工程師能夠管理 所述過程控制系統(tǒng)10的多個(gè)方面，包括設(shè)備配置及管理，不論所述主體過 程控制系統(tǒng)10的實(shí)施)。圖4及5描繪范例方法的流程圖，這些范例方法可以用于配置過程控制 系統(tǒng)(例如圖l及2所示的過程控制系統(tǒng)10)中的可重配置模塊(例如模 塊46a-n)、端口 (例如端口 48a-n )及通信鏈路(例如通信頻道28a-n )。 在一個(gè)實(shí)施例中，圖4及5所示的流程圖代表范例機(jī)器可讀及可執(zhí)行指令， 這些指令用于實(shí)施圖1-3所示的范例配置工具52。在所述實(shí)施例中，所述機(jī) 器可讀指令包含由一個(gè)處理器(比如圖6的范例處理器系統(tǒng)210中所示的處 理器212)執(zhí)行的一個(gè)編程。所述編程可以實(shí)施在存儲在一個(gè)有形媒介(比 如光盤只讀存儲器(CD-ROM)、軟盤、硬盤、多功能數(shù)字光盤(DVD)或 與所述處理器212有關(guān)的存儲器)上的軟件，及/或以廣為人知的方式實(shí)施 在固件或?qū)Ｓ糜布?。例如，所述配置工?2(圖1-3)、所述輸入/輸出設(shè)備、 所述控制器等等可以使用軟件、硬件及/或固件來實(shí)施。此外，雖然所述范 例編程的描述以圖4及5所示的流程圖為參考，本領(lǐng)域的普通工程技術(shù)人員 將可以理解，許多其他實(shí)施所述配置工具52的方法可以被選擇使用。例如， 流程塊的執(zhí)行順序可以更改，及/或在此描述的有些流程塊可以更改、消除 或結(jié)合。
圖4勾畫一個(gè)范例過程，該范例過程可以由所述配置工具52扭J亍，以 便通過所述柔性輸入/輸出設(shè)備30來控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備22。如這里所述，可 以基于每個(gè)頻道或每個(gè)連接，為所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備22中的每個(gè)現(xiàn)場設(shè)備22 靈活地選擇所述通信協(xié)議。在一個(gè)工作站(例如所述操作員站14)工作并 實(shí)施所述配置工具52的配置工程師或操作員可能有關(guān)于所述過程控制系統(tǒng) 10的層級及/或結(jié)構(gòu)的信息。換句話說，所述操作員可能具備有關(guān)哪些現(xiàn)場 設(shè)備被安裝，及某現(xiàn)場設(shè)備是否已經(jīng)被拆除及/或替換，及/或某現(xiàn)場設(shè)備在 何時(shí)已經(jīng)被拆除及/或替換等方面的認(rèn)知或信息。典型地， 一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備只 是在一個(gè)工作準(zhǔn)證或命令的簽發(fā)時(shí)才被添加、拆除、替換等等。在需要這一 工作準(zhǔn)證或命令的情況下，所述操作員典型地具備有關(guān)所述過程控制系統(tǒng) 10的狀況、配置及布局等方面的認(rèn)知或信息。根據(jù)這個(gè)認(rèn)知或信息，所述 操作員能夠充分肯定地確定，通過多個(gè)通信鏈路(例如所述通信頻道28a-n) 與連接到一個(gè)輸入/輸出設(shè)備(例如所述輸入/輸出設(shè)備30 )的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備 (例如所述設(shè)備22a-n)中的每個(gè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信使用的是什么通信協(xié)議。 在有些實(shí)施例中，所述操作員可能準(zhǔn)確地知道什么類別的現(xiàn)場設(shè)備(以及其 通信協(xié)議)連接到一個(gè)特定通信頻道，而在其他時(shí)候，所述操作員可能沒有 任何有關(guān)所述過程控制系統(tǒng)10的配置細(xì)節(jié)方面的認(rèn)知或信息。無^r如何， 所述頻道配置工具52可以用于為所述操作員提供有關(guān)為使得能夠適當(dāng)配置 所述通信頻道28而需要的信息。如圖4所示，對每個(gè)通信頻道28,操作員選擇一個(gè)通信協(xié)議，以便在 所選擇的通信頻道28上進(jìn)行通信(流程塊70)。這也可以隨機(jī)完成，或使 用由所述配置工具52選擇的一個(gè)預(yù)置序列的通信協(xié)議來完成。 一旦為所述 通信頻道28選擇了 一個(gè)通信協(xié)議，所述配置工具52使用所選擇的通信協(xié)議， 在所選擇的通信頻道上發(fā)送一個(gè)信息(流程塊72)。所述信息可以是(例 如) 一個(gè)命令，該命令要求通信連接到所述通信頻道28的一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備22 的響應(yīng)一一如果所述現(xiàn)場設(shè)備22理解(即能夠處理及判讀)所述信息。因 此，如果所述現(xiàn)場設(shè)備22理解所述信息，則一個(gè)響應(yīng)被接收到(流程塊74 ), 這可以(例如)提供信號標(biāo)記及設(shè)備專用信息，而所述配置工具52將通信 頻道28(包括所述相關(guān)端口 48及可重配置模塊46)配置成使用該通信協(xié)議 來進(jìn)行通信，這使得所述控制器12能夠使用所述現(xiàn)場設(shè)備22理解的通信協(xié) 議與所述現(xiàn)場設(shè)備22進(jìn)行通信(流程塊76)。 一旦所述通信頻道28已經(jīng) 適當(dāng)?shù)嘏渲茫瑒t所述配置工具52可以通過將控制返回到流程塊70來進(jìn)行評 估另一個(gè)通信頻道28 (流程塊78)。在以所選擇的通信協(xié)議在所選擇的通信頻道28上發(fā)送一個(gè)通信之后， 如果所述配置工具52或操作員沒有接收到一個(gè)響應(yīng)(流程塊74)，所述配 置工具52或操作員確定是否預(yù)期從該通信頻道28接收到響應(yīng)(流程塊80 )。 如果已預(yù)期接收到響應(yīng)，即所述配置工具52或所述操作員已預(yù)知一個(gè)現(xiàn)場 設(shè)備是(或應(yīng)該)連接到該通信頻道28或已預(yù)先獲得相關(guān)信息而因此預(yù)期 從該現(xiàn)場設(shè)備接收到一個(gè)響應(yīng)，所述配置工具52或操作員也可以確定沒有 現(xiàn)場設(shè)備連接到該通信頻道28，或確定連接到該通信頻道28的所述現(xiàn)場i殳 備22 (若有)并未使用所述已選擇的通信協(xié)議。因此，所述配置工具52或 操作員可以再次開始所述過程，以嘗試配置一個(gè)不同的通信頻道28或以一 個(gè)不同的通信協(xié)議嘗試再次配置所述相同的通信頻道28 (流程塊78)。如果所述配置工具52或操作員預(yù)期在使用所述通信協(xié)議的所述通信頻 道28上發(fā)送一個(gè)信息之后在所述通信頻道28上接收到一個(gè)響應(yīng)(流程塊 80),則所述配置工具52或所述操作員預(yù)期一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備22應(yīng)通信連接到 使用所選擇的通信協(xié)議的該通信頻道28。這個(gè)情況可能導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)告警 (以上已描述)，以指示結(jié)果并未如同預(yù)期。此外，這個(gè)情況可能指示，沒 有現(xiàn)場設(shè)備連接到該通信頻道28;或可選擇地，如果有一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備22連 接到該通信頻道28,這個(gè)情況可能指示，所述現(xiàn)場設(shè)備22使用一個(gè)與在流 程塊74時(shí)在該通信頻道28上用于通信的所述通信協(xié)議不同的通信協(xié)議來進(jìn) 行通信。此外，所述配置工具52或所述操作員可以再次以所述相同的通信協(xié)i義， 對所述相同的通信頻道28進(jìn)行任何次數(shù)的配置嘗試(流程塊82),例如直 到接收到一個(gè)預(yù)期結(jié)果(例如一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備響應(yīng))為止。可選擇地，所述配置工具52或所述搡作員可以選擇使用另一個(gè)通信協(xié)議(流程塊84)來在所 述通信頻道28上進(jìn)行通信，以確定連接到該通信頻道28的一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備是 否使用另 一個(gè)通信協(xié)議來進(jìn)行通信。在以另 一個(gè)通信協(xié)議來嘗試所述相同的 通信頻道28 (流程塊84)之后，所述過程隨即再次開始(流程塊70)。圖5為一流程圖，其顯示可以由所述配置工具52執(zhí)行的一個(gè)選擇性自 動適應(yīng)配置過程86。在圖5中，所述配置工具52操作來自動適應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備 及所述相關(guān)通信協(xié)議。在所述自動適應(yīng)配置過程86期間，所述配置工具52 選擇一個(gè)通信頻道(例如通信頻道a)，以用于配置(流程塊88)。所述配 置工具52也選擇一個(gè)專用通信協(xié)議(例如通信協(xié)議x)，以^更以該專用通 信協(xié)議來嘗試在所選擇的通信頻道(a)上進(jìn)行通信(流程塊90)。 一旦選 擇了所述通信頻道(a)及所述通信協(xié)議(x),所述配置工具52使用所述 通信協(xié)議(x )并通過所述通信頻道(a)發(fā)送一個(gè)通信(流程塊92 )。所述 配置工具52接著確定是否已經(jīng)接收到一個(gè)響應(yīng)(流程塊94)。如果已經(jīng)接收到一個(gè)響應(yīng)(流程塊94)，則所述配置工具52確定連4妾 到所述通信頻道(a)的所述現(xiàn)場設(shè)備使用的是所述通信協(xié)議(x),而所述 配置工具52將所述通信頻道(a)配置成使用該通信協(xié)議(x )(流程塊96 )。 在配置所述通信頻道(a)之后，所述配置工具52隨即確定是否還需要配置 更多通信頻道(流程塊98)。如果不需要配置更多通信頻道，則所述過程 86結(jié)束及/或返回到一個(gè)調(diào)用過程或例程(流程塊102)。另一方面，如果還需要配置更多通信頻道，則所述配置工具52進(jìn)行配 置另一個(gè)通信頻道，例如通信頻道a + 1 (流程塊100)(所述配置工具52 通過為通信頻道a + 1選擇一個(gè)通信協(xié)議(流程塊90 )并使用所述通信協(xié)議 (x )及通過所述通信頻道(a + 1 )發(fā)送一個(gè)通信來配置該頻道(a + 1 ))。 如以上所述，所述配置工具52接著確定是否已經(jīng)接收到一個(gè)響應(yīng)(流程塊 94)。如果在所述通信頻道(a)上發(fā)送一個(gè)通信之后，在流程塊94時(shí)沒有接
收到一個(gè)響應(yīng)，所述配置工具52確定在使用所述通信協(xié)議(x)并在所述通 信頻道(a)上獲得響應(yīng)的最新近嘗試的次序數(shù)是否大于或等于或小于一個(gè) 預(yù)定嘗試次數(shù)(n)(流程塊104)。如果所述最新近嘗試的次序數(shù)小于所 述預(yù)定嘗試次數(shù)(n),則嘗試次數(shù)計(jì)數(shù)器將增加1 (流程塊106)，而所述 配置工具52將再次使用所述通信協(xié)議(x)并通過所述通信頻道(a)發(fā)送 一個(gè)通信，以嘗試獲得響應(yīng)(流程塊92)。然而，如果使用所述通信協(xié)議 (x)并通過所述通信頻道(a)來發(fā)送通信的所述嘗試的次序數(shù)大于或等于 所述預(yù)定嘗試次數(shù)(n)(流程塊104),則所述配置工具52將中止使用所 述通信協(xié)議(x)并通過所述通信頻道(a)來發(fā)送通信的嘗試。典型地，所 述嘗試次數(shù)計(jì)數(shù)器將不會超過所述預(yù)定嘗試次數(shù)(n)。然而，如果發(fā)生可 能導(dǎo)致所述配置工具52嘗試進(jìn)行n + 1次或更多次的通信的系統(tǒng)超越或其他 中斷，則所述配置工具52有能力在沒有接收到響應(yīng)時(shí)中止嘗試使用所述相 同的通信協(xié)議來配置所述相同的通信頻道。在至少n次嘗試使用所述通信協(xié)議(x)來對所述通信頻道(a)進(jìn)行通 信之后，所述配置工具52確定是否還需要嘗試更多通信協(xié)議(流程塊108 ), 這是由于連接到所述通信頻道(a)的所述現(xiàn)場設(shè)備可能使用不同于所述通 信協(xié)議(x)的通信協(xié)議。如果還需要嘗試更多通信協(xié)議，所述配置工具52 選擇另一個(gè)通信，例如通信協(xié)議x+l (流程塊110)，并再次使用所述不同 的通信協(xié)議(x + 1)，通過所述通信頻道(a)發(fā)送一個(gè)通信。所述配置工 具52可以為任何數(shù)目的通信協(xié)議重復(fù)這個(gè)過程。在至少n次嘗試使用所述 通信協(xié)議(x)并通過所述通信頻道(a)發(fā)送進(jìn)行通信及在確定不需要嘗試 更多通信協(xié)議(流程塊108)之后，所述配置工具52確定是否還需要配置 更多頻道(流程塊98)。如果不需要配置更多通信頻道，如以上所述，所 述過程86結(jié)束或返回到一個(gè)調(diào)用過程或例程(流程塊102)。如果還需要 配置更多通信頻道，則所述配置工具52進(jìn)行配置另一個(gè)通信頻道，例如通 信頻道a十1 (流程塊100)(所述配置工具52通過為通信頻道& + 1選擇一 個(gè)通信協(xié)議(流程塊90 ),使用所述通信協(xié)議(x)并通過所述通信頻道(a + 1 )發(fā)送一個(gè)通信來配置該頻道(a+1 )),并繼續(xù)完成所述過程86。圖4及5所示的方法可以周期性地實(shí)施，以檢查所述過程控制系統(tǒng)10 中的更改。然而，如以上所述，所述操作員通常預(yù)知所述過程控制系統(tǒng)10 的配置或預(yù)先獲得相關(guān)信息，因此所述操作員知道一個(gè)特定通信頻道28應(yīng) 在什么時(shí)^^配置或重配置。此外，所述配置工具52可以包括一個(gè)命令，以 重配置所有所述通信頻道28。這一個(gè)命令要求為所述過程控制系統(tǒng)10中的 每個(gè)通信頻道28實(shí)施參考圖4及5來進(jìn)行描述的任一方法。圖6為一框圖，其圖示一個(gè)范例處理器系統(tǒng)，該范例處理器系統(tǒng)可以用 于實(shí)施在此參考圖1-5來進(jìn)行描述的范例設(shè)備、方法及制造件。如圖6所示， 所述處理器系統(tǒng)210包括一個(gè)處理器212,該處理器212連接到一個(gè)互連總 線214。所述處理器212包括一個(gè)寄存器或寄存空間216，該寄存器或寄存 空間216在圖6中被描繪為完全在芯片內(nèi)，但其可以ii擇性地為完全位于芯 片外或部分在芯片外、及通過專用電氣連接及/或通過所述互連總線214直 接連接到所述處理器212。所述處理器212可以是任何合適的處理器、處理 單元或微處理器。雖然圖6中未顯示，但所述系統(tǒng)210可以是一個(gè)多處理器 系統(tǒng)，因此可以包括一個(gè)或多個(gè)與所述處理器212相同或相似、而且通信連 接到所述互連總線214的附加處理器。圖6所示的處理器212連接到一個(gè)芯片組218,該芯片組218包括一個(gè) 存儲器控制器220及一個(gè)輸入/輸出(1/0)控制器222。廣為人知的是，一 個(gè)芯片組典型地提供輸入/輸出管理功能及存儲器管理功能、以及多個(gè)可以 由連接到所述芯片組218的一個(gè)或多個(gè)處理器存取或使用的通用及/或?qū)Ｓ?寄存器、計(jì)時(shí)器等等。所述存儲器控制器220執(zhí)行功能，使得所述處理器 212 (或多個(gè)處理器一一如果有多個(gè)處理器)能夠存取一個(gè)系統(tǒng)存儲器224 及一個(gè)大容量存儲器225。所述系統(tǒng)存儲器224可以包括任何期望類別的易失性存儲器及/或非易 失性存儲器，比如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機(jī)存取存儲器 (DRAM)、閃速存儲器、只讀存儲器(ROM)等等。所述大容量存儲器 225可以包括任何期望類別的大容量存儲設(shè)備，包括硬盤驅(qū)動器、光驅(qū)動器、 磁帶存儲設(shè)備等等。所述輸入/輸出控制器222執(zhí)行功能，使得所述處理器212能夠通過一 個(gè)輸入/輸出總線232,與外圍輸入/輸出(I/O)設(shè)備226及228以及一個(gè)網(wǎng) 絡(luò)界面230進(jìn)行通信。所述輸入/輸出設(shè)備226及228可以是任何期望類別 的輸入/輸出設(shè)備，比如鍵盤、視頻顯示器或監(jiān)控器、鼠標(biāo)等等。所述網(wǎng)絡(luò) 界面230可以是(例如)以太網(wǎng)設(shè)備、異步傳輸模式(ATM)設(shè)備、802.11 設(shè)備、數(shù)字用戶線路(DSL)調(diào)制解調(diào)器、線纜調(diào)制解調(diào)器、蜂窩調(diào)制解調(diào) 器等等，其使得所述處理器系統(tǒng)210能夠與另一個(gè)處理器系統(tǒng)進(jìn)行通信。雖然所述存儲器控制器220及所述輸入/輸出控制器222在圖6中被描 繪為所述芯片組218中的單獨(dú)功能塊，但這些塊執(zhí)行的功能可以在一個(gè)單一 的半導(dǎo)體線路中集成，或可以使用兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的集成電路來實(shí)施。雖然在此已經(jīng)描述某些范例方法、設(shè)備及制造件，但本發(fā)明包括的范圍 并未受其限制。相反地，本發(fā)明包括所有根據(jù)字面意義或等效原則正當(dāng)?shù)貙?于附此的權(quán)利要求范圍的方法、設(shè)備及制造件。
權(quán)利要求
1.一種用于控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的過程控制系統(tǒng)，所述過程控制系統(tǒng)包括控制設(shè)備及通信協(xié)議組件，所述通信協(xié)議組件有至少一個(gè)通信頻道，所述通信頻道可以選擇性地配置成使用第一和/或第二通信協(xié)議，及與所述現(xiàn)場設(shè)備中的至少一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。
2. 如權(quán)利要求1所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述通信協(xié)議組件有第一頻道 及第二頻道，所述第一頻道被配置成使用所述第一通信協(xié)議，而所述第二頻道 被配置成使用所述第二通信協(xié)議。
3. 如權(quán)利要求2所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述第一及第二頻道必須同時(shí) 分別使用所述第一及第二通信協(xié)議。
4. 如權(quán)利要求1所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述第一或第二通信協(xié)議可以 被選擇來用于與所述現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的多個(gè)通信頻道。
5. 如權(quán)利要求1所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述通信協(xié)議組件位于連接到 所述控制設(shè)備的輸入/輸出設(shè)備上，并且所述通信協(xié)議組件使用與所述過程控制 系統(tǒng)有關(guān)的配置應(yīng)用程序來配置。
6. 如權(quán)利要求5所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述配置應(yīng)用程序使用一個(gè)工 具來創(chuàng)建。
7. 如權(quán)利要求6所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述工具是被配置成通過工作 站來執(zhí)行的應(yīng)用程序。
8. 如權(quán)利要求5所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述配置應(yīng)用程序合并到面向 對象的數(shù)據(jù)庫中。
9. 一種控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的方法，所述方法包括初始化輸入/輸出設(shè)備，該輸入/輸出設(shè)備包括通信協(xié)議組件，該通信協(xié)議組 件有至少一個(gè)通信頻道；將所述至少一個(gè)通信頻道配置成使用第一可用通信協(xié)議和/或第二可用通 信協(xié)議；以及 通過使用所述第一通信協(xié)議和/或第二通信協(xié)議的所述至少一個(gè)通信頻道， 與所述現(xiàn)場設(shè)備的其中之一進(jìn)行通信。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括配置第二通信頻道，及通過使用所述第一通信協(xié)議的所述第一通信頻道及通過使用所述第二通信協(xié)議的所述第 二通信頻道，與所述現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一及第二頻道同時(shí)分別使用所 述第一及第二通信協(xié)議。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括為所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中的每個(gè)現(xiàn) 場設(shè)備選擇性地將所述輸入/輸出設(shè)備配置成使用所述第一通信協(xié)議或所述第 二通信協(xié)議。
13. 如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括通過擴(kuò)展與控制系統(tǒng)有關(guān)的配置 應(yīng)用程序來配置所述通信協(xié)議組件。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括使用單一工具來創(chuàng)建所述配置 應(yīng)用程序。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述工具是在工作站上運(yùn)行的應(yīng)用程序。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括將所述配置應(yīng)用程序合并到單 一的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫中。
17. —種機(jī)器可存取媒介，其上存儲數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在被存取時(shí)促使機(jī)器通 過以下步驟控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中的至少一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備初始化輸入/輸出設(shè)備，該輸入/輸出設(shè)備包括通信協(xié)議組件，該通信協(xié)議組 件有至少一個(gè)通信頻道；將所述至少一個(gè)通信頻道配置成使用第一可用通信協(xié)議和/或第二可用通 信協(xié)i義；以及通過使用所述第 一通信協(xié)議和/或第二通信協(xié)議的所述至少 一個(gè)通信頻道， 與所述現(xiàn)場設(shè)備的其中之一進(jìn)行通信。
18. 如權(quán)利要求17所述的機(jī)器可存取媒介，其中所述存儲在其上的數(shù)據(jù)在 被存取時(shí)促使所述機(jī)器配置第二通信頻道，以通過使用所述第一通信協(xié)議的所 述第一通信頻道及通過使用所述第二通信協(xié)議的所述第二通信頻道，與所述現(xiàn) 場設(shè)備進(jìn)行通信。
19. 如權(quán)利要求18所述的機(jī)器可存取媒介，其中所述第一及第二頻道同時(shí) 分別使用所述第一及第二通信協(xié)議。
20. 如權(quán)利要求17所述的機(jī)器可存取J 某介，其中所述存儲在其上的數(shù)據(jù)在 被存取時(shí)促使所述機(jī)器為所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中的每個(gè)現(xiàn)場設(shè)備選擇所述第一通 信協(xié)議或所述第二通信協(xié)議。
21. 如權(quán)利要求17所述的機(jī)器可存取J 某介，其中所述存儲在其上的數(shù)據(jù)在 被存取時(shí)促使所述機(jī)器通過擴(kuò)展與控制系統(tǒng)有關(guān)的配置應(yīng)用程序來配置所述通 信協(xié)議組件。
22. 如權(quán)利要求21所述的機(jī)器可存取媒介，其中所述存儲在其上的數(shù)據(jù)在 被存取時(shí)促使所述機(jī)器使用單一工具來創(chuàng)建所述配置應(yīng)用程序。
23. 如權(quán)利要求22所述的機(jī)器可存耳又i某介，其中所述工具是在工作站上運(yùn) -fr的應(yīng)用程序。
24. 如權(quán)利要求21所述的機(jī)器可存取i某介，其中所述存儲在其上的數(shù)據(jù)在 被存取時(shí)促使所述機(jī)器將所述配置應(yīng)用程序合并到單一的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫 中。
全文摘要
在此公開在過程控制系統(tǒng)中提供柔性輸入/輸出設(shè)備通信的方法、設(shè)備及制造件。在一個(gè)范例中，一種過程控制系統(tǒng)控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備。所述過程控制系統(tǒng)包括一個(gè)控制設(shè)備及一個(gè)通信協(xié)議組件。所述通信協(xié)議組件有至少一個(gè)通信頻道，所述通信頻道可以選擇性地配置成使用至少一個(gè)第一或第二通信協(xié)議，及與所述現(xiàn)場設(shè)備的其中至少一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。
文檔編號G05B19/418GK101154105SQ20071015169
公開日2008年4月2日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者加里·基斯·勞, 托馬斯·W·斯尼德, 特雷弗·鄧肯·施萊斯, 羅納德·迪恩·艾迪, 肯特·伯爾 申請人:費(fèi)舍-柔斯芒特系統(tǒng)股份有限公司