工業(yè)網絡中的消息隧穿的制作方法
【專利說明】工業(yè)網絡中的消息隧穿
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本申請的主題涉及以下應用:PCT申請?zhí)朹(也由代理案號500402.00594
確定)；PCT申請?zhí)朹(也由代理案號500402.00595確定)；以及PCT申請?zhí)朹
(也由代理案號500402.00596確定)。所有上述專利申請通過引用并入本文，并與本申請同時提交。
【背景技術】
[0003]連接到工業(yè)網絡的設備，諸如包含在自動化控制或一些其它類型的過程控制中使用的設備的網絡，可使用各種協(xié)議來與彼此通信。使用特定的通信協(xié)議可允許訪問在整個網絡中的特定數(shù)據(jù)，但也可導致其它數(shù)據(jù)對于某些設備是不可訪問的。例如，某些廣泛使用的通信協(xié)議，諸如以太網工業(yè)協(xié)議(以太網/IP)，不能提供帶完全訪問現(xiàn)場設備的某些類型的數(shù)據(jù)的工業(yè)網絡的控制器。提供完全訪問現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)的控制器可允許在工業(yè)網絡中增加的控制器的功能，其可提高自動化和過程控制。因此，有必要改進控制器對現(xiàn)場設備的已有數(shù)據(jù)訪問。
[0004]概述
[0005]本公開的某些方面涉及使用通用工業(yè)協(xié)議(CIP)隧穿或封裝各種消息的方法，通用工業(yè)協(xié)議以前被稱為控制和信息協(xié)議。
[0006]在一些變型中，本文描述的系統(tǒng)和方法可包括涉及工業(yè)網絡的控制器、工業(yè)網絡的網關設備和工業(yè)網絡的一個或多個現(xiàn)場設備的方面。
[0007]在一些實施方案中，網關設備可配置成接收來自控制器的消息，該消息封裝了符合用于與現(xiàn)場設備進行通信的協(xié)議的命令，諸如，高速可尋址遠程傳感器(HART)命令等。網關設備還可從消息中提取命令，且發(fā)送命令到一個或多個現(xiàn)場設備。網關設備還可從一個或多個現(xiàn)場設備接收響應于命令的數(shù)據(jù)，在消息中封裝數(shù)據(jù)(例如，HART響應)，且發(fā)送封裝了數(shù)據(jù)的消息到控制器。
[0008]另外，在一些布置中，控制器可配置成創(chuàng)建命令，諸如創(chuàng)建請求來自一個或多個現(xiàn)場設備的ID號或產品代碼的HART命令?？刂破骺稍谙⒅蟹庋b命令，且發(fā)送消息到網關設備?？刂破鬟€可從網關設備接收封裝響應于命令的數(shù)據(jù)的響應消息，從所接收到的響應消息中提取數(shù)據(jù)，且使數(shù)據(jù)被進一步處理。例如，在其中的數(shù)據(jù)包括現(xiàn)場設備的ID號或產品代碼實例中，控制器可確認ID號或產品代碼匹配預期值。
[0009]前述內容呈現(xiàn)了簡要概述以便提供對本公開的某些方面的基本理解。該概述不是本公開的廣泛概述。其旨在既不標識本公開的關鍵或決定性的元素，也不限定本公開的范圍。概述僅僅以簡化的形式呈現(xiàn)本公開的某些概念，作為以下描述的序言。
【附圖說明】
[0010]本公開通過示例的方式示出，且不限于附圖。
[0011]圖1示出了根據(jù)本公開的各個方面的工業(yè)網絡的示例。
[0012]圖2示出了根據(jù)本公開的各個方面的、在其上可實施本公開的各種方法的示例計算設備。
[0013]圖3示出了根據(jù)本公開的各個方面的、用于網絡通信的示例數(shù)據(jù)模型。
[0014]圖4A提供了根據(jù)本公開的各個方面的、用于發(fā)送用CIP封裝的HART命令的示例方法。
[0015]圖4B提供了根據(jù)本公開的各個方面的、用于處理CIP消息和發(fā)送用CIP封裝的HART響應的示例方法。
[0016]圖4C提供了根據(jù)本公開的各個方面的、用于接收用CIP封裝的HART響應的示例方法。
[0017]圖5示出了根據(jù)本公開的各個方面的、可用于使用CIP封裝HART命令和HART響應的示例數(shù)據(jù)格式。
【具體實施方式】
[0018]在以下各種說明性實施方案的描述中，參考標記被用于附圖，這些附圖形成本文的一部分，且通過圖示的方式，在其中示出了可在其中實踐本公開的各方面的各種實施方案。應該理解的是，不脫離本公開的范圍，其它實施方案可被利用，且可做出結構和功能的修改。
[0019]圖1示出工業(yè)網絡的一個示例。例如，這樣的網絡也可用于控制、監(jiān)控或調節(jié)各種工業(yè)過程，諸如，使用各種傳感器和制動器的組合來允許一定量的流體進入混合設備等。應該理解的是，工業(yè)網絡可由一些其它設備組成，即工業(yè)網絡可具有不同的網絡配置，且工業(yè)網絡可用于不同用途。在圖1中所示的網絡只是一個示例。
[0020]在這個示例中，控制器100，諸如，可編程邏輯控制器(PLC)、個人計算機、分布式控制系統(tǒng)、遠程終端單元、或人機界面(HMI)設備等，可經由網絡102連接到網關設備105，諸如，經由多工器或交換機等。
[0021]網關設備105也可連接到一個或多個現(xiàn)場設備，諸如現(xiàn)場設備115-119。網關設備105可包括個或多個調制解調器，諸如調制解調器103和調制解調器104(例如，頻移鍵控調制解調器)，以促進到達和來自現(xiàn)場設備115-119的通信。網關設備105還可包括一個或多個通用異步接收器/發(fā)射器(UART)，諸如，每個調制解調器一個UART等。網關設備105還可包括一個或多個處理器和存儲器。在一些實施方案中，到現(xiàn)場設備的連接(描繪為圖1中的連接144和141)可以是有線的(例如，經由兩線連接、四線連接、雙絞線、適于4-20毫安儀器的傳輸線、以太網電纜、或其它電纜類型)、無線(例如，IEEE 802.1lb等)、或它們的組合。網絡102還可包括有線連接、無線連接或其組合。在一些布置中，連接144可以是第一電流環(huán)路，且連接141可以是第二電流環(huán)路。在一些變型中，連接144和/或連接141可以是導線的集合，使得每個現(xiàn)場設備具有它自己的導線，直接將現(xiàn)場設備連接到網關設備的調制解調器。在類似于圖1中所示的實施方案中，控制器100可傳送數(shù)據(jù)到網關設備105和接收來自網關設備105的數(shù)據(jù)(例如，消息或請求)。網關設備105可傳送數(shù)據(jù)現(xiàn)場設備115-119和從現(xiàn)場設備115-119接收數(shù)據(jù)(例如，消息或請求)。
[0022]資產管理軟件(AMS) 101可被連接到網關設備105。資產管理軟件可運行在任何計算設備上。資產管理軟件通常用于監(jiān)控工業(yè)網絡的狀態(tài)。這常常涉及反復檢查各種傳感器、閥或其它現(xiàn)場設備的狀態(tài)。網關設備105可通過實時地從現(xiàn)場設備自動檢索數(shù)據(jù)，來幫助促進這些檢查。通過實時地從現(xiàn)場設備自動檢索數(shù)據(jù)(其有時被稱為“掃描”)，網關設備可提高可提供數(shù)據(jù)給資產管理軟件的速度。
[0023]許多工業(yè)過程依賴于被處理的輸入，并以確定方式轉換為輸出。例如，控制圖1中的設備的過程可依賴于由傳感器(例如，現(xiàn)場設備115)檢測出的讀數(shù)和使閥(例如，現(xiàn)場設備116)在閾值時間(例如，250毫秒)內將讀數(shù)調整為處于正常工作條件下。這個閾值時間限制是應用程序的響應時間(ART)的示例。實現(xiàn)ART限制的一個方面是使用控制器，諸如使用處理輸入、基于在預定的時間長度內的這些輸入產生輸出、且發(fā)送輸出到網關設備105用于分發(fā)到適當?shù)墓I(yè)網絡的現(xiàn)場設備的控制器100。
[0024]現(xiàn)場設備115-119可包括現(xiàn)場設備接口 110-114，以便于連接到網關設備105?，F(xiàn)場設備接口 110-114可各自包括通信模塊。該通信模塊可取決于網絡類型。例如，在一些網絡實施方案中，通信模塊可以是調制解調器，諸如集成頻移鍵控調制解調器?，F(xiàn)場設備接口 110-114還可各自包括處理器、存儲器、發(fā)射器、接收器或其它合適的電子電路組件?，F(xiàn)場設備接口(描繪為現(xiàn)場設備接口 110-114)可與現(xiàn)場設備本身是一體的或分開的。例如，現(xiàn)場設備的接口可以是一個獨立的模塊，例如，其使用一組導線連接到現(xiàn)場設備。
[0025]現(xiàn)場設備115-119可以是各種類型，諸如傳感器、發(fā)射器、制動器或可在工業(yè)網絡中使用的任何其它設備(例如，用于控制或監(jiān)控工業(yè)過程的網絡)。在一些布置中，現(xiàn)場設備115-119可以是單獨可尋址的，且網關設備105可存儲需要直接發(fā)送到任何現(xiàn)場設備115-119和從任何現(xiàn)場設備115-119接收的信息。在一些布置中，網關設備105和現(xiàn)場設備115-119可使用高速可尋址遠程傳感器(HART)協(xié)議(由HART通信基金會(HCF)提供)或HART協(xié)議的某些變體彼此通信。其它協(xié)議可由現(xiàn)場設備115-119使用以進行通信。因此，在一些變型中，包含在網關設備105和現(xiàn)場設備115-119中的調制解調器可以是HART調制解調器。在一般情況下，HART協(xié)議可被認為是一種主-從協(xié)議(可互換地稱為客戶端-服務器協(xié)議)，其中HART數(shù)據(jù)被疊加在模擬信號上(例如，4至20毫安的信號)。在一些實施方案中，網關設備105可認為是“主”HART設備，且每個現(xiàn)場設備115-119可認為是“從”HART設備。雖然在圖1中示出了 5個現(xiàn)場設備，工業(yè)網絡可包含任何數(shù)量或類型的現(xiàn)場設備。HART協(xié)議也可被認為是用于與現(xiàn)場設備(例如，現(xiàn)場設備115-119)進行通信的協(xié)議。
[0026]HART協(xié)議可包括不同的工作模式，諸如點對點模式，其中數(shù)字信號被疊加在模擬信號上。在點對點模式中，數(shù)字信號和模擬信號都攜帶發(fā)送到/來自HART現(xiàn)場設備的信息。操作模式的另一個示例是多點模式，其中數(shù)字信號被疊加到恒定模擬信號且僅數(shù)字信號攜帶發(fā)送到/來自HART現(xiàn)場設備的信息。在多點模式中，數(shù)字信號可包括數(shù)據(jù)包(例如，HART數(shù)據(jù)包)且該數(shù)據(jù)包可包括地址，其識別數(shù)據(jù)包被引導到其中(或發(fā)送數(shù)據(jù)包)的一個特定的HART現(xiàn)場設備。HART現(xiàn)場設備可監(jiān)控數(shù)字信號，直到匹配其地址的數(shù)據(jù)包被識別。
[0027]H