Selbstkonfigurierende Kommunikationsnetzwerke für die Verwendung in Prozesssteuerungssystemen

专利摘要:
In diesem Dokument werden Verfahren, Geräte und Erzeugnisse für die Konfigurierung eines Kommunikationsnetzwerks offengelegt, das mit einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen in Verbindung steht. Die offengelegten Verfahren, Geräte und Erzeugnisse können Identifikationsinformation im Zusammenhang mit einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung mit Information einer Konfigurationsdatenbank vergleichen. Die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugehörige Konfigurationsinformation kann auf Basis des Vergleichs der Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank abgerufen werden. Die abgerufene Konfigurationsinformation wird über mindestens einen drahtlosen Kommunikationslink an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung gesendet, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu konfigurieren.
公开号:DE102004029022A1
申请号:DE102004029022
申请日:2004-06-16
公开日:2005-02-10
发明作者:Tom Round Rock Aneweer；Kent Round Rock Burr；Ron Austin Eddie；Mark J. Round Rock Nixon
申请人:Fisher Rosemount Systems Inc；
IPC主号:G05B23-02

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Prozesssteuerungssystemeund im Besonderen auf selbstkonfigurierende Kommunikationsnetzwerkefür dieVerwendung in Prozesssteuerungssystemen.
[0002] Prozesssteuerungssystemewerden vielfach in Fertigungen und/oder Anlagen eingesetzt, in denenProdukte gefertigt oder Prozesse gesteuert werden (z.B. chemischeIndustrie, Kraftanlagen etc.). Prozesssteuerungssysteme werden auchbei der Gewinnung natürlicherRessourcen wie beispielsweise der Öl- oder Gasförderungund -verarbeitung etc. eingesetzt. Praktisch jeder Fertigungsprozess,jeder Prozess der Ressourcengewinnung etc. kann durch den Einsatzeines oder mehrerer Prozesssteuerungssysteme automatisiert werden.
[0003] DieArt und Weise, in der Prozesssteuerungssysteme implementiert werden,hat sich im Lauf der Jahre weiterentwickelt. Frühere Generationen von Prozesssteuerungssystemenwurden typischerweise unter Verwendung zweckgebundener, zentralisierterHardware implementiert. Moderne Prozesssteuerungssysteme werdenjedoch typischerweise unter Verwendung weitgehend verteilter Netzwerke ausWorkstations, intelligenten Steuerungsgeräten, intelligenten Feldvorrichtungenund dergleichen implementiert, von denen einige oder alle einenTeil einer umfassenden Prozessstrategie bzw. eines Prozessschemasbilden können.Insbesondere weisen die meisten modernen Prozesssteuerungssystemeintelligente Feldvorrichtungen und andere Prozesssteuerungskomponentenauf, die übereinen oder mehrere digitale Datenbusse untereinander und/oder miteinem oder mehreren Steuerungsgeräten kommunikativ verbundensind. Selbstverständlichkönnenviele dieser modernen Prozesssteuerungssysteme auch nicht intelligenteFeldvorrichtungen enthalten, wie z.B. Vorrichtungen für 4–20 mA (MA),Vorrichtungen für0–10 VGleichspannung (VDC) etc., die typischerweise direkt mit den Steuerungsgeräten verbunden sind,also nicht übereinen gemeinsamen digitalen Datenbus oder dergleichen.
[0004] Injedem Fall haben Feldvorrichtungen beispielsweise Eingangsgeräte (z.B.Vorrichtungen wie Sensoren, die Zustandssignale bereitstellen, die kennzeichnendsind fürProzesssteuerungsparameter wie beispielsweise Temperaturen, Drücke, Durchflussratenetc.) sowie Stellungsregler oder Betätigungsvorrichtungen, die Aktionenin Reaktion auf von Steuerungsgeräten und/oder anderen Feldvorrichtungenempfangene Befehle ausführen.Beispielsweise kann ein Steuerungsgerät in einem ProzesssteuerungssystemSignale an ein Ventil senden, um den Druck oder den Durchsatz zuerhöhen,an eine Beheizung oder eine Kühlung,um eine Temperatur zu verändern,an einen Mischer, um Zutaten zu mischen etc.
[0005] Einbesonders wichtiger Aspekt des Designs von Prozesssteuerungssystemenbetrifft die Art und Weise, in der Feldvorrichtungen kommunikativmiteinander, mit Steuerungsgerätenund anderen Systemen oder Vorrichtungen innerhalb eines Prozesssteuerungssystemsverbunden werden. Im Allgemeinen werden die verschiedenen Kommunikationskanäle, Linksund Pfade, die die Funktion der Feldvorrichtungen innerhalb desProzesssteuerungssystems ermöglichen,gemeinsam als Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Kommunikationsnetzwerk bezeichnet.
[0006] DieTopologie und die physikalischen Verbindungen oder Pfade, die für die Implementierungeines I/O-Kommunikationsnetzwerks verwendet werden, können einenwesentlichen Einfluss auf die Robustheit oder Integrität der Kommunikationder Feldvorrichtungen haben, und zwar insbesondere dann, wenn dasI/O- Kommunikationsnetzwerkdurch die Umgebung bestimmten Faktoren oder Bedingungen ausgesetztist, die mit dem Prozesssteuerungssystem in Zusammenhang stehen.Beispielsweise bringen es viele industrielle Steuerungsanwendungen mitsich, dass Feldvorrichtungen und ihre zugehörigen I/O-Kommunikationsnetzwerkerauen physikalischen Umgebungen (z.B. niedrige, hohe oder stark schwankendeUmgebungstemperaturen, Schwingungen, korrosiven Gasen oder Flüssigkeitenetc.), schwierigen elektrischen Bedingungen (z.B. hohen Störpegeln,schlechter Qualitätder Stromversorgung, Spannungstransienten etc.) usw. ausgesetzt sind.In jedem Fall könnenUmgebungsfaktoren die Integritätder Kommunikation zwischen einer oder mehreren Feldvorrichtungen,Steuerungsgeräten etc.beeinträchtigen.In einigen Fällenkann eine derart beeinträchtigteKommunikation die effektive und und einwandfreie Ausführung derSteuerungsroutinen durch das Prozesssteuerungssystem verhindern,was wiederum zu verringerter Effizienz und/oder Profitabilität des Prozesssteuerungssystems, übermäßigem Verschleiß oder Schäden an der Ausrüstung, gefährlichenBedingungen mit möglichenSchädenoder Zerstörungenan Ausrüstung, Gebäuden und/oderzu Personenschädenetc. führen kann.
[0007] Inder Vergangenheit waren die fürProzesssteuerungssysteme verwendeten I/O-Kommunikationsnetzwerkefestverdrahte Netzwerke. Insbesondere waren die Feldvorrichtungeninnerhalb dieser Prozesssteuerungssysteme typischerweise über eine hierarchischeTopologie kommunikativ mit den Steuerungsgeräten, Workstations und anderenKomponenten des Prozesssteuerungssystems verbunden, wobei die nichtintelligenten Feldvorrichtungen unter Verwendung analoger Schnittstellewie z.B. 4–20 mA,0–10 VDCetc. direkt mit den Steuerungsgeräten verbunden wurden. In vielenFällenwurden auch intelligente Feldvorrichtungen verwendet und über festverdrahtetedigitale Busse verbunden, die über Interfacevorrichtungenfür intelligenteFeldvorrichtungen mit den Steuerungsgeräten gekoppelt waren.
[0008] Obwohlfestverdrahtete I/O-Kommunikationsnetzwerke zunächst ein robustes I/O-Kommunikationsnetzwerkdarstellen können,kann ihre Robustheit mit der Zeit infolge von Umgebungseinflüssen (z.B.korrosive Gase oder Flüssigkeitn,Schwingungen, Feuchte etc.) stark nachlassen. Beispielsweise können Kontaktwiderstände in derVerdrahtung des I/O-Kommunikationsnetzwerks aufgrund von Korrosion,Oxidation u. dgl. erheblich ansteigen. Außerdem können die Leitungsisolierungenund/oder -schirmungen Verschlechterungen erfahren oder versagenund damit einen Zustand herbeiführen,bei dem elektrische Einflüsseoder Störungenaus der Umgebung leichter die überdie Leitungen des I/O-Kommunikationsnetzwerks übertragenen Signale verfälschen können. Inmanchen Fällenkann ein Ausfall der Isolierung zu Kurzschlüssen führen, die einen vollständigen Ausfallder I/O-Übertragungsleitungenzur Folge haben.
[0009] Zusätzlich sindfestverdrahtete I/O-Kommunikationsnetzwerke kostenaufwändig inder Installation, insbesondere in Fällen, in denen das I/O-Kommunikationsnetzwerkzu einer großenindustriellen Anlage oder Einrichtung gehört, die sich über einrelativ großesgeographisches Gebiet erstreckt. In vielen Fällen muss die zum I/O-Kommunikationsnetzwerk gehörige Verdrahtungrelativ großeDistanzen überbrücken und/oderdurch viele Strukturen verlegt bzw. unter diesen hindurch oder umdiese herum geführt werden(z.B. Wände,Gebäude,Ausrüstungenetc.). Derart lange Leitungsführungenverursachen typischerweise hohen Arbeitsaufwand und damit verbundenhohe Kosten. Des Weiteren wirken sich lange Leitungsführungenaufgrund der Leitungsimpedanzen und des Überkoppelns von elektrischenStörungennegativ auf die Signalqualitätaus, beides möglicheUrsachen füreine unzuverlässigeKommunikation.
[0010] FestverdrahteteI/O-Kommunikationsnetzwerke sind typischerweise auch sehr schwierigzu rekonfigurieren. Beispielsweise erfordert das Hinzufügen einerneuen Feldvorrichtung typischerweise die Installation von Leitungenzwischen der neuen Feldvorrichtung und einem Steuerungsgerät. Die Ergänzung durcheine neue Feldvorrichtung in dieser Weise kann aufgrund der langenLeitungsführungenund räumlicherBeschränkungen,wie sie oftmals in älterenProzesssteuerungsanlagen und/oder -systemen anzutreffen sind, sehrschwierig und kostenaufwändigsein. Beispielsweise könnengroßeAnzahlen von Leitungen in Kabelrohren, Unterbrechungen der möglichenLeitungswege durch dazwischen angeordnete Ausrüstungen und/oder Strukturenu. dgl: die bei der Erweiterung eines existierenden Systems durchFeldvorrichtungen auftretenden Schwierigkeiten noch erheblich steigern.In ähnlicherWeise kann der Austausch einer vorhandenen Feldvorrichtung gegeneine neue Vorrichtung mit anders gearteten Anforderungen an dieFeldverdrahtung ebenso geartete Schwierigkeiten bereiten, wenn für die neueVorrichtung mehr und/oder andere Leitungsverbindungen herzustellensind.
[0011] DrahtloseI/O-Kommunikationsnetzwerke werden häufig eingesetzt, um einigeder Schwierigkeiten in Verbindung mit festverdrahteten I/O-Netzwerkenabzumindern. Jedoch werden die meisten, wenn nicht alle drahtlosenI/O-Kommunikationsnetzwerkeunter Verwendung relativ teuerer Hardwarevorrich tungen implementiert(z.B. drahtlos versorgte Router, Hubs, Schalter etc.), von denendie meisten relativ viel Energie verbrauchen. Außerdem verwenden bekannte drahtloseKommunikationsnetzwerke, einschließlich der dazugehörigen Hard-und Software, Punkt-zu-Punkt-Kommunikationspfade, die während derInstallation sorgfältigausgewähltund im Verlauf des späterenSystembetriebs fest beibehalten werden. Die Einrichtung der festenKommunikationspfade innerhalb dieser bekannten drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerkebeinhaltet typischerweise das Hinzuziehen eines oder mehrerer Experten,die eine aufwändigeBestandsaufnahme des Standorts vornehmen müssen, durch die die Expertenin die Lage versetzt werden, die Typen und/oder die Anordnung derSende-Empfängerund anderer Kommunikationsausrüstungfestzulegen. Des Weiteren müssennach der einmal getroffenen Wahl der Punkt-zu-Punkt-Kommunikationspfadeaufgrund der Bestandsaufnahme des Standorts einer oder mehrere derExperten die Konfigurierung der Ausrüstung, das Abstimmen von Antennenetc. vornehmen.
[0012] Obwohlbekannte drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerke beispielsweise dielangfristigen Probleme in Verbindung mit der Robustheit festverdrahteterKommunikationspfade abmildern können,sind diese bekannten drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerke relativ unflexibel.Speziell durch die Verwendung von Punkt-zu-Punkt-Kommunikationspfadenkann die Ergänzungeines eingerichteten drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerkes durcheine oder mehrere zusätzlicheoder unterschiedliche Feldvorrichtungen eine relativ kostenaufwändige Rekonfiguriexungder existierenden Kommunikationspfade erfordern, um einen neuenoder geändertenKommunikationspfad zu schaffen. Des Weiteren kann das Hinzufügen oder Ändern einesKommunikationspfads die Dienstleistung eines oder mehrerer Expertenerfordern, um eine neue oder revidierte Bestandsaufnahme des Standortsvorzunehmen und um Ausrüstung,Antennen etc. zu konfigurieren oder zu rekonfigurieren, um die zusätzlichenoder verschiedenen Feldvorrichtungen anzupassen. Somit sind drahtloseI/O-Kommunikationsnetzwerke aufgrund der mit der Installation einesdrahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerks verbundenen Kosten (z.B.für Bestandsaufnahmedes Standorts, Konfigurierung durch Experten, etc.) oftmals untragbarteuer, insbesondere fürrelativ großeProzesssteuerungssysteme, wie sie typischerweise in industriellenAnwendungen eingesetzt werden.
[0013] Eineweitere Schwierigkeit mit den meisten, wenn nicht allen festverdrahtetenund drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerken liegt darin, dass die denFeldvor richtungen zugehörigenphysikalischen Anordnungen und Verbindungen in Systemen mit solchenNetzwerken von der logischen Steuerungsstrategie abhängen. Andersgesagt, die logische Steuerungsstrategie wird entwickelt, um bestimmte Feldvorrichtungenim gesamten Prozesssteuerungssystem bestimmten Kommunikationspfadenund physikalischen Anordnungen zuzuordnen. Im Ergebnis erfordertdaher eine Änderungder Anordnung einer Feldvorrichtung und/oder der Kommunikationspfade zurVerbindung der Kommunikationsvorrichtung mit einem Steuerungsgerät, die mindestenseinen Teil der gesamten Steuerungsstrategie (die die betreffendeFeldvorrichtung nutzt) implementiert, typischerweise entsprechende Änderungender Steuerungsstrategie. Solche Änderungender Steuerungsstrategie könnenzeitintensive und somit teuere Maßnahmen durch einen Systembedieneroder andere Nutzer übereine oder mehrere der System-Workstations beinhalten.
[0014] Ebensoist der Austausch einer beschädigtenoder ausgefallenen Feldvorrichtung bei den existierenden festverdrahtetenund drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerken ein relativ zeitintensiverVorgang. Wenn beispielsweise eine Feldvorrichtung (z.B. ein Ventil,ein Temperaturfühleretc.) ausfällt oderim Feld versagt, tauscht das Wartungspersonal typischerweise dieFeldvorrichtung aus. Bevor jedoch ein solcher Austausch erfolgenkann, muss eine Ersatzvorrichtung programmiert werden, wobei u.a. eineeindeutige Kennung einzuspeichern ist, die von der ausgefallenenoder versagenden Feldvorrichtung verwendet wurde. Diese Programmierungwird nicht typischerweise im Feld vorgenommen, sondern erfolgt meistdurch das Wartungspersonal in einer zentralen Station, von wo dieAustauschvorrichtung ins Feld gebracht und installiert wird. BeiSituationen, in denen viele Feldvorichtungen über ein geographisch weit ausgedehntesGebiet verteilt sind, ist die Programmierung in einer zentralenStation zeitraubend, da mehrere Wege vom Feld zur zentralen Stationerforderlich sein können,je nachdem, wann das Wartungspersonal die Erfordernis eines Austauschsder Feldvorrichtungen erkennt.
[0015] Zusätzlich zueinheitlichen Kennungen speichern intelligente Feldvorrichtungentypischerweise auch andere Daten und/oder Routinen. Dementsprechendmüssenzusätzlichzur Programmierung der Austauschvorrichtungen mit der zugehörigen einheitlichenKennung die Austauschvorrichtungen außerdem mit den letzten Versionender Prozesse oder Routinen programmiert werden, die in den ausgefallenenVorrichtungen zum Zeitpunkt ihrer Entfernung gespeichert waren.
[0016] Wiesich aus dem Vorhergehenden ergibt, kann die Programmierung derAustauschfeldvorrichtungen mit eindeutigen Kennungen, Prozessen,Routinen und/oder Prozesssteuerungsdaten sehr unbequem sein, besondersin Situationen, in denen die Feldvorrichtungen über geographisch weit ausgedehnteGebiete verteilt sind. Außerdemist dem Fachmann klar, obwohl im Vorhergehenden Probleme mit demAustausch von Feldvorrichtungskomponenten beschrieben wurden, dassandere Komponenten als Feldvorrichtungen innerhalb eines Prozesssteuerungssystemsebenfalls umständlichauszutauschen sind. Beispielsweise erfordert der Austausch von Steuerungsgeräten, Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Vorrichtungen(drahtlos oder verdrahtet), Kommunikations-Hubs etc. ebenfalls erheblichenReprogrammierungsaufwand. Folglich kann der Austausch jeder Prozesssteuerungskomponenteoder -vorrichtung und die damit verbundene Reprogrammierung sehr zeitintensivund kostenaufwändigsein.
[0017] Gemäß einemMerkmal erhältein Verfahren und ein Apparat fürdie Konfigurierung einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung Identifikationsinformation,die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugehörig ist,und vergleicht die Identifikationsinformation mit Information derKonfigurationsdatenbank. Das Verfahren und der Apparat können außerdem aufBasis eines Vergleichs der Identifizierungsinformation mit der Informationder Konfigurationsdatenbank Konfigurationsinformation abrufen, diemit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbunden ist. Zusätzlich können dasVerfahren und der Apparat die Konfigurationsinformation über mindestenseinen drahtlosen Kommunikationslink an die drahtlos versorgte Feldvorrichtungsenden, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu konfigurieren.
[0018] Gemäß einemweiteren Merkmal umfasst ein Verfahren zum Austausch einer drahtlosversorgten Feldvorrichtung die Speicherung einer der drahtlos versorgtenFeldvorrichtung zugeordneten Kennung in einem Speicher, der für eine zweitedrahtlos versorgte Feldvorrichtung zugreifbar ist, die Entfernung derdrahtlos versorgten Feldvorrichtung und die Installation der zweitendrahtlos versorgten Feldvorrichtung an Stelle der entfernten drahtlosversorgten Feldvorrichtung. Das Verfahren kann auch die Ausführung einerInbetriebnahmeanforderung im Zusammenhang mit der zweiten drahtlosversorgten Feldvorrichtung umfassen. Die Inbetriebnahmeanforderungkann die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugeordnete Kennungumfassen. Außerdem kanndas Verfahren umfassen, dass die der drahtlos versorgten FeldvorrichtungzugehörigeKennung genutzt wird, Inbetriebnahmeinformation aus einer Datenbankabzurufen und die Inbetriebnahmeinformation über mindestens einen drahtlosenKommunikationslink an die zweite drahtlos versorgte Feldvorrichtungzu senden.
[0019] Gemäß einemweiteren Merkmal könnenein System und ein Verfahren zur Einrichtung eines Kommunikationsnetzwerkesfür dieVerwendung in einem Prozesssteuerungssystem mit einem Steuerungsgerät und einerVielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen eine Vielzahlvon drahtlosen Kommunikationslinks identifizieren, die für das Routingvon Kommunikation zwischen den drahtlos versorgten Feldvorrichtungenund dem Steuerungsgerät verfügbar sind.Außerdemkönnendas System und das Verfahren auf Basis vorbestimmter Signalkriterienautomatisch mehrere aus der Vielzahl der drahtlosen Kommunikationslinksden drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zuordnen.
[0020] 1 ist ein Blockdiagrammeines Beispiels eines Abschnitts eines Prozesssteuerungssystems, dasein drahtloses I/O-Kommunikationsnetzwerk hat.
[0021] 2 ist ein Blockdiagrammeines Beispiels einer drahtlosen Interfacevorrichtung, die mit Feldvorrichtungenverwendet werden kann, um drahtlose Kommunikation mit den Feldvorrichtungenzu ermöglichen.
[0022] 3 ist ein Blockdiagrammeines Beispiels einer drahtlosen Interfacevorrichtung, die zur Kommunikationmit drahtlosen versorgten Feldvorrichtungen verwendet werden kann.
[0023] 4 ist ein Blockdiagrammeines Beispiels eines Pxozesssteuerungssystems, das das hierin beschriebenendrahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerk implementieren kann.
[0024] 5, 6 und 7 sindFlussdiagramme, die eine beispielhafte Art und Weise darstellen,in der eine drahtlose Feldvorrichtung in Betrieb genommen werdenkann.
[0025] 8 ist ein Flussdiagrammeiner beispielhaften Art und Weise, in der die hierin beschriebenen Verfahrenund Apparate verwendet werden können, umden Austausch einer Feldvorrichtung zu erleichtern.
[0026] 1 ist ein Blockdiagrammeines Beispiels eines Abschnitts eines Prozesssteuerungssystems 100,welches ein drahtloses I/O-Kommunikationsnetzwerk hat. Wie in 1 gezeigt, umfasst der Abschnittdes Prozesssteuerungssystem 100 eine Vielzahl drahtloserFeldvorrichtungen 102-118. Im Allgemeinen sind die Feldvorrichtungen 102-118 über drahtloseFeldvorrichtungsinterfaces 122-126 und drahtlose Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Interfaces 128-136 kommunikativmit einem Steuerungsgerät 120 verbunden.
[0027] Wiehierin detaillierter beschrieben, können die Feldvorrichtungen 102-118 intelligenteund nicht intelligente Typen von Feldvorrichtungen umfassen, diezur drahtlosen Kommunikation mit anderen ähnlich versorgten Feldvorrichtungenbefähigtsind, eines oder mehrere der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und/odereines oder mehrere der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136.Insbesondere kann jede der Feldvorrichtungen 102-118 konfiguriert sein,um übereinen oder eine Vielzahl drahtloser Kommunikationskanäle, Pfadeoder Links mit anderen der Feldvorrichtungen 102-118, dendrahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und/oderden drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 zu kommunizieren.Im Ergebnis können,wenn gewünscht,alle Feldvorrichtungen 102-118 in der Lage sein, mit dem Steuerungsgerät 120 über mehrfacheoder redundante Kommunikationskanäle, Pfade oder Links zu kommunizieren.
[0028] Außerdem sind,wie weiter unten detaillierter beschrieben, die Feldvorrichtungen 102-118 sokonfiguriert, dass eine automatische oder Selbstkonfigurierung einesdrahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerks freigegeben ist. Beispielsweisekönnendie drahtlosen Kommunikationspfade, die zur kommunikativen Verbindung jederder Feldvorrichtungen 102-118 mit dem Steuerungsgerät 120 eingerichtet sind,innerhalb des Systems 100 automatisch festgelegt werden(oder in Verbindung mit anderen Vorrichtungen oder Systemen wiebeispielsweise den in 4 dargestelltenautomatisch festgelegt werden), um die möglichst robusten oder effektivendrahtlosen Verbindungen füreine gegebene Hardwarekonfiguration und gegebene Bedingungen derBetriebsumgebung (z.B. Qualitätder Stromversorgung, Störungen,Servicekosten, Verteilungsverzögerungen,Fehlerraten bei der Übertragungetc.) bereitzustellen. Des Weiteren kann das resultierende, automatisch eingerichtetedrahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerk über eine Selbstheilungsfunktionverfügen,wobei eine Feldvorrichtung, bei der Schwierigkeiten mit einer ausfallträchtigen,ausgefallenen oder in anderer Weise problembehafteten Kommunikationslinks auftreten,automatisch einen neuen Kommunikationslink einrichtet oder einenredundanten Kommunikationslink nutzt, um die Integrität der Kommunikation(z.B. Signalqualität,Signalstärkeetc.) innerhalb des I/O-Kommunikationsnetzwerkes aufrechtzuerhalten.
[0029] DesWeiteren könnenzusätzlichdazu, dass die hierin beschriebenen drahtlos versorgten Feldvorrichtungen,beispielsweise die in 1 gezeigten Feldvorrichtungen 102-118,in der Lage sind, automatisch Kommunikation über eine oder mehrere drahtloseKommunikationskanäle,Pfade oder Links mit dem Steuerungsgerät 120 einzurichten,die hierin beschriebenen drahtlos versorgten Feldvorrichtungen automatischin Betrieb genommen oder konfiguriert werden, ohne dass ein Eingriffdurch einen Systembediener oder anderes Personal erforderlich ist. ImErgebnis könnenneue und/oder verschiedene Feldvorrichtungen (z.B. als Ersatz, Nachrüstung etc.) zumSystem 100 hinzugefügtund innerhalb einer existierenden logischen Steuerungsstrategieeingesetzt werden, ohne dass ein Eingriff durch einen Nutzer (z.B.Maßnahmenzur Programmierung, Konfigurierung oder Inbetriebnahme etc.) notwendigwird. Die hierin beschriebenen drahtlos versorgten Feldvorrichtungenund I/O-Kommunikationsnetzwerke stellen somit eine Trennung oderUnabhängigkeitbereit zwischen den physikalischen Kommunikationspfaden oder Links,die von den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen verwendet werden,und den logischen Verbindungen oder Beziehungen zwischen den Feldvorrichtungen,die durch die im System 100 verfolgte Prozesssteuerungsstrategie(oder Teile hiervon) festgelegt werden.
[0030] Beidem in 1 gezeigten beispielhaften undim Folgenden detailliert beschriebenen System 100 können dieFeldvorrichtungen 102-118 Sensoren (z.B. Temperaturfühler, Feuchtefühler etc.),Betätigungs-oder Stellelemente (z.B. Ventile, aktive Dämpfungselemente etc.) oderbeliebige andere Typen von Feldvorrichtungen sein, die zur drahtlosen Kommunikationfähig sind.Beispielsweise können dieFeldvorrichtungen 102-118 sonst herkömmliche Feldvorrichtungen umfassen,die analoge oder digitale Ausgänge(z.B. 4–20mA, 0–10VDC, variable Frequenz etc.) haben, die mit einer drahtlosen Interfacevorrichtungwie der in 2 gezeigtengekoppelt sind. Alternativ könnendie Feldvorrichtungen 102-118 an Stelle eines oder zusätzlich zueinem herkömmlichenInterface (z.B. 4–20.mA) ein integriertes drahtloses Kommunikationsinterface enthalten.
[0031] Wieweiter unten in Verbindung mit 2 detaillierterbeschrieben, könnendie drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 von jedergewünschtendrahtlosen Kommunikationstechnik Gebrauch machen. Wenn gewünscht, können diedrahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 von mehrals einer Kommunikationstechnik Gebrauch machen, indem sie mehrereTypen von Übertragungsmedien zurgleichen Zeit nutzen. Beispielsweise kann das drahtlose Kommunikationsinterfacein jeder der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 konfiguriertsein, um Information zu senden und zu empfangen (z.B. Prozesssteuerungsinformation,Protokollinformation, Versionsinformation, Timestamps, Ladeinformation,Adressinformation etc.), und zwar in einem analogen oder digitalenFormat bei jeder gewünschtenKommunikationsfrequenz und unter Verwendung jeder gewünschtenModulationsart und/oder jedes gewünschten Kommunikationsprotokolls.Genauer gesagt, die von den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 verwendetendrahtlosen Kommunikationsinterfaces können beispielsweise mittelsEmberNet der Ember Corporation, Axonn LLC Wireless technology, oderunter Verwendung von Breitbandkommunikation über Funkfrequenzen von 900MHz und/oder 2,4 GHz, beispielsweise unter Verwendung von Produktenvon AEROCOM, implementiert werden. Beispiele solcher Vorrichtungen, dieBreitbandkommunikation nutzen, sind das RF MicroAnalyzer Systemvon Computational System, Inc. Ein weiteres Beispiel einer drahtlosenVorrichtung ist der EchoNet wireless ultrasonic level transmittervon Flowline, der ein zellulares Netz nutzt, um Netzwerkverbindungenzu erzeugen. Außerdemkönnenauch mobile Nachrichtentechnologien und -dienstleistungen (z.B.GSM, SMS, MMS, EMS) genutzt werden, um I/O-Kommunikation über einWide Area Network bereitzustellen. Die mit den Feldvorrichtungen 102-122 verbundenedrahtlose Kommunikation kann außerdemvon Standards wie z.B. IEEE 1451 und/oder 80211 Gebrauchmachen, bei denen es sich um Standards für drahtlose Techniken für die drahtloseErfassung handelt, von Bluetooth-Type-Signalen und/oder von jedemanderen gewünschten Protokolloder Standard.
[0032] Funkkommunikationkann genutzt werden, um eine oder mehrere der Feldvorrichtungen 102-118 mitden drahtlosen Feldvorrichtungen 122-126 zu verbinden.Wie die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 können diedrahtlosen Feldvorrichtungen 122-126 als Kommunikations-Hubsdienen und beispielsweise mittels EmberNet der Ember Corporation,Axonn LLC Wireless technologies oder unter Verwendung von Breitband-Funkkommunikation über Funkfrequenzenvon 900 Megahertz (MHz) und/oder 2,4 Gigahertz (GHz), beispielsweiseunter Verwendung von Produkten von AEROCOM, implementiert werden.Die Funkkommunikation kann außerdemvon Kommunikationsstandards oder -protokollen Gebrauch machen, beispielsweiseIEEE 1451 fürdrahtlose Techniken fürdrahtlose Erfassung, Bluetooth, Modbus etc. Generell können diedrahtlosen Feldvorrichtungen 122-126 verwendet werden,um einen oder mehrere drahtlose Feldknoten zu bilden. Beispielsweisekönnendie Feldvorrichtungen 102 und 104 und das drahtlose Feldvorrichtungsinterface 122 einenFeldknoten bilden, und die Feldvorrichtungen 106-110 unddie drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 124 und 126 können einenanderen drahtlosen Feldknoten bilden. Solche drahtlose Feldknotensind typischerweise, aber nicht zwingend, physikalisch von dem Steuerungsgerät 120 entfernt.Jedes des drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 kanndrahtlose Kommunikationsinterfaceschaltungen aufweisen, wie beispielsweisein 3 dargestellt undin Verbindung mit dieser nachstehend detaillierter beschrieben.
[0033] DrahtloseKommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 wird zwischenden drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und denFeldvorrichtungen 112-118 über die drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 abgewickelt.Die drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 verwendenein Kommunikationsprotokoll oder -schema, das mit der Kommunikationder drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-12G und den drahtlosversorgten Feldvorrichtungen 112-118 kompatibel ist. Beispielsweisekann jedes der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 ein odermehrere drahtlose Kommunikationsinterfaces aufweisen, die ähnlich oderidentisch dem beispielhaften Interface sind, das in 3 dargestellt und in Verbindung mit dieser nachstehend beschriebenist. Im Gegensatz zu den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 können diedrahtlosen I/O-Interfaces 128-136 jedoch physikalisch konfiguriertwerden, damit sie übereine Steckverbindung mittels Karten-Direktstecker, Railbus-Stecker oder dergleichenelektrisch mit dem Steuerungsgerät 120 verbundenwerden können.
[0034] DasSteuerungsgerät 120 kannunter Verwendung eines jeden gewünschtenSteuerungsgerätsimplementiert werden, beispielsweise einem DeltaV^TM-Steuerungsgerät, das vonFisher-Rosemount Systems, Inc. vertrieben wird. Das Steuerungsgerät 120 kannmit den Feldvorrichtungen 102-118 kommunizieren (entwederdirekt überdie drahtlosen I/O-Interfaces 134 und 136 oderdirekt überdie drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126), umeine vollständigeoder teilweise Prozesssteuerungsstrategie zu implementieren. Das Steuerungsgerät 120 kanndarüberhinaus mit weiteren Steuerungsgeräten, Workstations etc. (sämtlich nichtdargestellt) verbunden werden, um mit diesen bei der Ausführung derSteuerungsstrategie zu kooperieren. Die Steuerungsgeräte und dieArt und Weise, in der diese zur Implementierung der Steuerungsstrategiengenutzt werden, sind insgesamt wohlbekannt und werden daher hierinnicht detaillierter beschrieben.
[0035] Ungeachtetder von den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 verwendetenProtokolle könnendie Feldvorrichtungen 102-118 automatisch über einenoder mehrere verfügbareKommunikationspfade oder einen oder mehrere verfügbare Kommunikationslinks detektierenund kommunizieren. Allgemeiner gesagt, die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118,die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126, diedrahtloen I/O-Interfaces 128-136 und das Steuerungsgerät 120 können die Charakteristikenund/oder die Qualitätihrer jeweils lokal verfügbarenKommunikationskanäle,Pfade oder Links bewerten und kooperieren, um automatisch ein robustesdrahtloses I/O-Kommunikationsnetzwerk zu bilden. Insbesondere istes möglich, durchAuswahl und Nutzung einer Kombination derjenigen verfügbaren drahtlosenKommunikationkanäle,Pfade oder Links, die die höchsteQualitätoder die bestmöglicheIntegritätder Kommunikation fürein I/O-Kommunikationsnetzwerk bereitstellen, die Robustheit und/oderdie Integritätdes I/O-Kommunikationsnetzwerks für jede gegebene Hardwarekonfigurationund unter allen Umgebungsbedingungen zu maximieren.
[0036] DieFeldvorrichtungen 102-118 können eine Anzahl von Kriterienfür dieAuswahl der verfügbaren Kommunikationskanäle, Pfadeoder Links heranziehen. Beispielsweise kann jede der Feldvorrichtungen 102-118 vorzugsweiseden. kürzestmöglichenLink oder Kombination von Links wählen, die es ihr ermöglicht,mit dem Steuerungsgerät 120 Information auszutauschen,da kürzereKommunikationspfade oder Links (z.B. kürzere Distanzen, weniger logische Teilstrecken)allgemein gegenüberlängerenPfaden oder Links vorzuziehen sind. Auf diese Weise kann die Konfigurationoder die Auslegung des von den Feldvorrichtungen 102-118 gebildetenI/O-Kommunikationsnetzwerkes im Gegensatz zu einer mehr zentralenAuslegung des I/O-Kommunikationsnetzwerks, wie sie für bereitsbekannte I/O-Kommunikationsnetzwerketypisch ist, physikalisch eng an die Steuerungsstrategie angelehntgehalten werden. Auch andere Erwägungenwie Signalstärke,Signalqualität,Kommunikationsstörungen,logische Teilstrecken etc. könnenvon den Feldvorrichtungen 102-118 einbezogen werden, umdie jeweils geeigneten der verfügbarenKommunikationskanäle,Pfade oder Links auszuwählen,damit ein robustes drahtloses I/O-Kommunikationsnetzwerk gebildetwird.
[0037] Umdie Robustheit des resultierenden drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerkesweiter zu erhöhen,könneneine oder mehrere der Feldvorrichtungen 102-118 die Nutzungmehrfacher oder redundanter Kommunikationskanäle, Pfade oder Links für die Kommunikationmit dem Steuerungsgerät 120 vorziehen.Beispielsweise könneneine oder mehrere der Feldvorrichtungen 102-118 feststellen,dass die verfügbarenKommunikationskanäle,Pfade oder Links von schlechter Qualität sind, und es im Ergebnisvorziehen, simultan überzwei oder mehrere Kanäle,Pfade oder Links mit dem Steuerungsgerät 120 zu kommunizieren.Wie oben angemerkt, könnendie zwei oder mehreren Kanäle,Pfade oder Links unter Verwendung unterschiedlicher Kommunikationsprotokolleund/oder -medien implementiert werden. Auf diese Weise können eineoder mehrere der Feldvorrichtungen 102-118 und/oder dasSteuerungsgerät 120 kontinuierlichbewerten, welche Kommunikationskanäle, Pfade oder Links momentandie höchste Übertragungs-und Signalqualitätbereitstellen, und selektiv Steuerungsinformation aus den hochqualitativenSignalen extrahieren, sobald diese erkannt werden. Die drahtlosversorgten Feldvorrichtungen 102-118 können jedoch mehrfache oderredundante Kommunikationskanäle,Pfade oder Links auf unterschiedliche Weise einrichten und nutzen.Beispielsweise könneneine oder mehrere der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 aktiveinen aus einer Mehrzahl von verfügbaren Kommuni kationskanälen, Pfadenoder Links auswählen,um mit dem Steuerungsgerät 120 zukommunizieren. In diesem Fall könnendie eine oder mehreren der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 jenach Bedarf jederzeit (d.h. On-the-fly) einen Kommunikationskanal, Pfadoder Link fürdie Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 wählen. Selbstverständlich kann dann,wenn eine der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 feststellt,dass sich die Signalqualität und/oderdie Übertragungscharakteristikeneines momentan genutzten Kommunikationskanals, Pfades oder Linksim Vergleich zu einem anderen verfügbaren Kommunikationskanal,Pfad oder Link verschlechtert haben, oder dass sich die Übertragungscharakteristikenoder die Signalqualitäteines anderen verfügbarenKommunikationskanals, Pfades oder Links vergleichsweise verbesserthaben, diese betreffende der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 ihreKommunikation überdiesen anderen Kanal, Pfad oder Link routen.
[0038] Wiein 1 detailliert dargestellt,könnenim beispielhaften System 100 die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102 und 104 über eineMehrzahl verschiedener Kanäle,Pfade oder Links 138-146 mit dem Steuerungsgerät 120 kommunizieren.Beispielsweise kann die Feldvorrichtung 102 mit dem Steuerungsgerät 120 mittelsdes drahtlosen Feldvorrichtungsinterface 122 und des drahtlosenI/O-Interface 128 überden Kommunikationslink 138, über die Kombination der Kommunikationslinks 140 und 142 und/oder über dieKombination der Kommunikationslinks 144, 146 und 142 kommunizieren.In gleicher Weise kann die Feldvorrichtung 104 mit demSteuerungsgerät 120 über eineKombination der Kommunikationslinks 146 und 142,eine Kombination der Kommunikationslinks 144, 140 und 142 und/odereine Kombination der Kommunikationslinks 144 und 138 kommunizieren.Wie oben beschrieben, könneneine oder beide der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102 und 104 konfiguriertsein, um mehrfache oder redundante Kommunikationspfade mit dem Steuerungsgerät 120 einzurichten.In diesem Fall können, wenngewünscht,eine oder beide der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102 und 104 simultan über mehrfacheKommunikationspfade mit dem Steuerungsgerät 120 kommunizieren.Zusätzlich oderalternativ könneneine oder beide der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102 und 104 kontinuierlichoder periodisch den besten aus einer Mehrzahl von verfügbaren Kommunikationskanälen, Pfaden oderLinks fürdie Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 wählen.
[0039] Zusätzlich zurKonfiguration fürdie Nutzung mehrfacher Kommunikationspfade für die Kommunikation mit demSteuerungsgerät 120 über eineinzelnes drahtloses Feldvorrichtungsinterface, beispielsweise alsoentsprechend der Darstellung der Feldvorrichtungen 102 und 104 in 1, können die drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen 102-118 und die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 außerdem konfiguriertwerden, um untereinander übermehrfache oder redundante Kommunikationspfade zu kommunizieren.Wie in 1 gezeigt, sind diedrahtlos versorgten Feldvorrichtungen 106-110 konfiguriert,um mit den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 124 und 126 über Kommunikationslinks 148-154 zukommunizieren. Insbesondere die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 108 istin der Darstellung konfiguriert, um mit einer oder beiden der drahtlosenFeldvorrichtungen 124 und 126 über die Kommunikationslinks 150 bzw. 152 zukommunizieren. Allgemeiner gesagt, obwohl der Klarheit halber nicht dargestellt,kann jede der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-110 konfiguriertwerden, um mit einem oder mehreren der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 entwederdirekt und/oder überandere der Feldvorrichtungen 102-110 zu kommunizieren.Im Ergebnis könnenin dem Fall, dass eines der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 ausfällt oderin anderer Weise eine schlechte Kommunikation bereitstellt, diedrahtlos versorgten Feldvorrichtungen, die momentan mit dem Steuerungsgerät 120 über diesesausgefallene der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 kommunizieren,die Kommunikation überein anderes verfügbaresder drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 rerouten,und zwar entweder direkt und/oder über andere der Feldvorrichtungen 102-110.
[0040] Diedrahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 können außerdem konfiguriertsein, um mit dem Steuerungsgerät 120 über mehrals eines der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 zu kommunizieren.Beispielsweise kann, wie in 1 gezeigt,das drahtlose Feldvorrichtungsinterface 122 konfiguriert sein,um Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 über einenoder beide der Kommunikationslinks 156 und 158 einzurichten.Somit kann in dem Fall, dass das drahtlose Feldvorrichtungsinterface 122 Kommunikationsproblememit dem drahtlosen I/O-Interface 128 erfährt, dasdrahtlose Feldvorrichtungsinterface 122 die Kommunikationmit dem Steuerungsgerät 120 über denKommunikationslink 158 und das drahtlose I/O-Interface130 fortsetzen oder aufnehmen. Selbstverständlich können, wenn erforderlich odergewünscht,Kommunikationslinks zwischen beliebigen der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und beliebigender drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 eingerichtet werden,die jedoch der Klarheit halber in 1 nichtdargestellt sind.
[0041] ImFall, dass drahtlos versorgte Feldvorrichtungen physikalisch nahebeim Steuerungsgerät 120 angeordnetsind, könneneine oder mehrere dieser drahtlos versorgten Feldvorrichtungen konfiguriert werden,um direkt mit einem oder mehreren der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 zukommunizieren. Beispielsweise sind, wie in 1 gezeigt, die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 112-118 wie dargestelltfür dieKommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 über dieKommunikationslinks 160-168 und die drahtlosen I/O-Interfaces134 und 136 konfiguriert. Selbstverständlich könnten eine oder mehrere derFeldvorrichtungen 112-118 konfiguriert sein, um mit mehrals einem der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 entwederdirekt oder alternativ überandere der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 112-118 zukommunizieren. Wie beispielhaft in 1 dargestellt,ist die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 114 konfiguriert,um mit den drahtlosen I/O-Interfaces 134 und 136 über dieLinks 162 bzw. 164 zu kommunizieren.
[0042] Wieweiter unten detaillierter beschrieben, führt nach der Erstinstallationeiner jeden der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 jededer Feldvorrichtungen 102-118 zunächst die Identifizierung verfügbarer Kommunikationskanäle, Pfadeoder Links durch, überdie eine Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 eingerichtetwerden kann. Bevorzugte Kanäle,Pfade oder Links fürjede der Feldvorrichtungen 102-118 können auf Basis der Signalstärken, der Übertragungscharakteristikendes Kanals etc. gewähltwerden, so dass letztendlich die höchste Qualität und dierobusteste Kombination der Kommunikationskanäle, Pfade oder Links herangezogenwird, um das resultierende I/O-Kommunikationsnetzwerkfür dasbeispielhafte System 100 zu bilden.
[0043] Nachseiner Einrichtung kann sich das I/O-Kommunikationsnetzwerk adaptivverändern,um Veränderungender Umgebungsbedingungen sowie einer Ortsveränderung, dem Ersatz und/oderder Hinzufügungdrahtlos versorgter Feldvorrichtungen zum System 100 oderirgendwelchen anderen Veränderungen,die die Kommunikation beeinträchtigen, zubegegnen. Wenn beispielsweise die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 102 Problemebei der Kommunikation überden Kommunikationslink 138 erfährt (z.B. Verschlechterungder Signalqualität),könntedie Feldvorrichtung 102 automatisch ihre Kommunikation über dieLinks 140 und 142 und/oder über die Kombination der Links 144, 146 und 142 rerouten. Außerdem kannbeispielsweise, wenn die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 108 physikalischvon dem drahtlosen Feldvorrichtungsinterface 124 weg und näher beidem drahtlosen Feldvorrichtungsinterface 126 angeordnetwird, die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 108 die Nutzungdes Kommunikationslinks 150 beenden und anstelle dessenden Kommunikationslink 152 nutzen. Als weiteres Beispielkann in dem Fall, dass die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 116 nichtvon Anfang an im System 100 installiert ist und erst nacheiner ersten Konfigurierung des I/O-Kommunikationsnetzwerks hinzugefügt wird,die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 116 automatischden Kommunikationslink 168 zum drahtlosen I/O-Interface 136 einrichten,um mit dem Steuerungsgerät 120 zu kommunizieren.
[0044] Injedem Fall überwachtdas Steuerungsgerät 120 kontinuierlichoder periodisch das I/O-Kommunikationsnetzwerk und bildet seinelogische Steuerungsstrategie auf die momentane physikalische Konfigurationdes I/O-Kommunikationsnetzwerks ab. Somit kann die durch das Steuerungsgerät 120 implementiertelogische Steuerungsstrategie unabhängig oder getrennt von denphysikalischen Gegebenheiten des durch die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118,die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und diedrahtlosen I/O-Interfaces 128-136 gebildeten I/O-Kommunikationsnetzwerks ablaufen.Anders gesagt, im Gegensatz zu vielen früheren Systemen resultierenVeränderungender physikalischen Bedingungen in Verbindung mit dem I/O-Kommunikationsnetzwerk,z.B. Änderungender Kommunikationspfade, Ortsveränderungen,Hinzukommen und/oder Wegfall und Ersatz von Feldvorrichtungen etc.typischerweise nicht in Änderungen derlogischen Steuerungsstrategie, die sonst einen Systembediener odereinen anderen Nutzer erfordern würden,um die Steuerungsstrategie zu rekonfigurieren.
[0045] Zusätzlich zuSteuerungsinformation und/oder Steuerungsparametern wie beispielsweise Durchsätze, Temperaturen,Pegelstände,Sollwerte etc. könnendie drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 andereInformationstypen mit dem Steuerungsgerät 120 austauschen.Beispielsweise könnendie drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 Statusinformationund/oder Diagnoseinformation fürdas Steuerungsgerät 120 bereitstellen. Insbesonderekönnendie drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 Informationbetreffend die Signalqualitätoder -stärkeder Kommunikation, Wiederholungsversuche bei der Übermittlung,Tirnestamps zur Identifizierung veralteter oder wieder eingespielterDaten oder Information, etc. bereitstellen. Solche Statusinformationbetreffend das I/O-Kommunikationsnetzwerk kann vorn Steuerungsgerät 120 und/odereinigen anderen mit dem Steuerungsgerät 120 verbundenenSystemen, Workstations etc. dazu genutzt werden, das I/O-Kommunikationsnetzwerk automatischzu rekonfigurieren, um ein Kommunikationsproblem zu mildern oderzu beseitigen.
[0046] DasSystem 100 kann des Weiteren auch einem Nutzer oder einemanderen Bediener die Möglichkeitgeben, feste Kommunikationspfade und/oder alternative und/oder redundanteKommunikationspfade vorzugeben, die bestimmte der drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen 102-118 nutzen sollten (d.h. vorzugsweise)oder müssen,um mit dem Steuerungsgerät 120 zukommunizieren. Außerdemkönnendie drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118, diedrahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und/oderdie drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 Kommunikationsausfälle detektieren(z.B. einen Verlust oder eine Verschlechterung der Kommunikationfür mindestenseine vorbestimmte Zeitperiode) und Daten, die mit solchen Ausfällen inVerbindung stehen, als fragwürdig,schlecht, ungesichert etc. kennzeichnen.
[0047] DieKommunikationslinks, die von den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118,den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und den drahtlosenI/O-Interfaces 128-136 genutzt werden, können gesicherteKommunikationslinks sein. Beispielsweise können die drahtlosen Kommunikationslinksjedes gewünschteKodierungs- und/oder Verschlüsselungsschemanutzen, um nicht autorisierte Personen am Zugriff auf den Inhaltder Kommunikation zu hindern. Zusätzlich können nach Bedarf ein Passwortschutzund andere bekannte oder vorhandene Sicherheitstechniken verwendetwerden, um einen gewünschtenSicherheitsgrad bereitzustellen. Kodierungsschemata können vonden drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118, dendrahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126, den drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 und/oderdem Steuerungsgerät 120 verwendetwerden, um die Integritätder Kommunikation zu prüfen.Die Resultate einer solchen Fehlerprüfung können herangezogen werden, um dasI/O-Kommunikationsnetzwerk so zu reorganisieren (z.B. durch Nutzungalternativer oder redundanter Kommunikationspfade), dass der oderdie Fehler vermindert oder beseitigt werden.
[0048] Wieweiter unten in Verbindung mit 2-4 detaillierter beschrieben,kann es sich bei einer oder mehreren der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118um herkömmlicheFeldvorrichtungen handeln, die beispielsweise über zu 4–20 mAoder zu HART kompatible Schnittstellen verfügen, und die entsprechend demin 2 gezeigten Beispielmit einem drahtlosen Kommunikationsinterface versehen wurden. Aufdiese Weise kann das hierin beschriebene drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerkzusammen mit festverdrahteten I/O-Verbindungen für einige oder alle Feldvorrichtungeninnerhalb eines I/O-Netzwerks genutzt werden. Beispielsweise können ineinigen Fällendie Methoden und Vorrichtungen des hierin beschriebenen drahtlosenI/O-Kommunikationsnetzwerkes in ein existierendes festverdrahtetes I/O-Kommunikationsnetzwerkeinbezogen werden, wodurch ein robustes I/O-Kommunikationsnetzwerk entsteht,das sowohl festverdrahtete als auch drahtlose Kommunikationspfadehat. In einigen Fällen, insbesondereim Fall ältererfestverdrahteter I/O-Kommunikationsnetzwerke, bei denen die Integrität der Verdrahtung,der Verbindungen etc. und die von diesen übertragenen Signale sich verschlechtert habenoder in anderer Weise unzuverlässiggeworden sind, kann das hierin beschriebene drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerkin das System einbezogen werden, wobei die festverdrahteten Kommunikationspfadenicht mehr genutzt oder eliminiert werden, sobald die zuverlässige Funktiondes drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerks als sichergestellt anzusehenist. Zusätzlichwerden in dem Fall, dass das hierin beschriebene drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerkin Verbindung mit Feldvorrichtungen genutzt wird, die beispielsweisezu 4–20mA und/oder HART kompatibel sind, die den HART-Signalen zugehörigen Informationenoder Parameter überdie diesen Vorrichtungen zugeordneten drahtlosen Links an das Steuerungsgerät 120 übermittelt.Auf diese Weise kann das Steuerungsgerät 120, wenn gewünscht, diezusätzlicheInformation nutzen, die durch HART-Signale oder dergleichen bereitgestellt wird.
[0049] Wieaus dem Vorhergehenden klar wird, können die drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen 102-118 in automatischer Weise verfügbare Kommunikationskanäle, Pfadeoder Links detektieren und eine Gruppe oder Kombination von Kanälen, Pfaden oderLinks wählen,die die insgesamt beste oder robusteste Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 liefern.Im Ergebnis versetzen die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 inVerbindung mit den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 undden drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 das System 100 indie Lage, ein selbstkonfigurierendes (d.h. automatisch konfigurierbares)I/O-Kommuni kationsnetzwerk bereitzustellen und dadurch die mit denBestandsaufnahmen des Standorts, den Dienstleistungen von Expertenetc. verbundenen Kosten, wie sie bei der Konfigurierung bekannterdrahtloser Kommunikationssysteme typischerweise anfallen, deutlich zuverringern oder zu vermeiden. Des Weiteren ist, da die drahtlosversorgten Feldvorrichtungen 102-118 Kommunikationsproblemeund/oder Ausfälledetektieren könnenund die Kommunikation nach Bedarf automatisch rerouten, um die Kommunikationsproblemezu mildern oder zu eliminieren, das durch das in 1 dargestellte beispielhafte System 100 gebildeteI/O-Kommunikationsnetzwerk selbstkorrigierend oder selbstheilendund folglich robuster als bekannte I/O-Kommunikationsnetzwerke, die typischerweiseden Eingriff durch einen Nutzer oder Systembediener erfordern, umKommunikationsausfälleoder -probleme abzumildern oder zu eliminieren. Außerdem können diehierin beschriebenen Methoden und Vorrichtungen des drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerksin ein existierendes festverdrahtetes I/O-Kommunikationsnetzwerkoder in ein existierendes drahtloses Kommunikationsnetzwerk bekannterArt (d.h. ein herkömmliches Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsnetzwerk)einbezogen werden. Auf diese Weise kann die Kommunikationsleistunginnerhalb existierender festverdrahteter und/oder herkömmlicherdrahtloser Systeme, insbesondere solcher, bei denen die Funktionder Verdrahtung fraglich geworden ist oder sich in anderer Weise verschlechterthat, wesentlich verbessert werden, ohne dass die Kosten eines vollständigen Systemabbruchsin Kauf genommen werden müssen,der möglicherweisedie vollständigeStilllegung des Systems erfordert.
[0050] 2 ist ein Blockdiagrammeiner beispielhaften drahtlosen Interfacevorrichtung 200,die mit Feldvorrichtungen eingesetzt werden kann, um die drahtloseKommunikation mit den Feldvorrichtungen zu ermöglichen. Wie in 2 gezeigt, kann die drahtloseInterfacevorrichtung 200 physikalische Verbindungen 202 für die elektrischeKopplung von Signalen einer oder mehrerer Feldvorrichtungen 204 und 206 andie drahtlose Interfacevorrichtung 200 aufweisen. Ein Prozessor 208,ein Speicher 210, ein drahtloser Sende-Empfänger 212 undBeschaltungen 214 fürKommunikationsinterfaces könnensämtlich über denBus 216 auf einen oder mehrere der physikalischen Anschlüsse 202 aufgelegtwerden. Der Bus 216 kann mittels einer Vielzahl von Leitungen,Leiterbahnen etc. implementiert werden. Der drahtlose Sende-Empfänger 212 istkonfiguriert, um Funkkommunikation über eine Antenne 218 miteiner oder mehreren anderen drahtlos versorgten Feldvorrichtungen,drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces und/oder drahtlosen I/O-Interfaces(z.B. den in 1 dargestelltenFeldvorrichtungen 102-118,den drahtlosen Feldvorrichtungsinfaces 122-126 und/oderden drahtlosen I/O-Interfaces 128-136)auf dem Sende- und Empfangswege abzuwickeln.
[0051] Diein 2 dargestellte drahtloseInterfacevorrichtung 200 kann im Einzelnen mit physikalisch alsSchraubklemmen, Steckverbindungen (z.B. Buchsen- oder Steckerleiste), Schneidklemmenoder in beliebiger anderer Weise ausgeführten elektrischen Anschlüssen 202 versehensein. Bei den Feldvorrichtungen 204 und 206 kannes sich beispielsweise um zu 4–20mA und zum HART-Protokoll kompatible Feldvorrichtungen handeln,die allgemein erhältlichsind. In diesem Fall werden die 4–20 mA-Signale und HART-Signale über dieLeitungen 220 und 222 zu den physikalischen Anschlüssen 202 geführt. Die Leitungen 220 und 222 können mehradrigeLeitungen oder Kabel, verdrillte Doppelleitungen oder jeder andereLeitungstyp sein, der geeignet ist, elektrische Signale von denFeldvorrichtungen 204 und 206 zu den physikalischenAnschlüssen 202 zu übertragen.
[0052] DieSchaltung des Kommunikationsinterface 214 kann Signalevon den Feldvorrichtungen 204 und 206 über diephysikalischen Anschlüsse 202 undden Bus 216 empfangen und ihrerseits diese Signale konditionierenoder in anderer Weise fürdie Verarbeitung durch den Prozessor 208 aufbereiten. Insbesondere kanndie Schaltung des Kommunikationsinterface 214 Pegelanpassungsschaltungen,Schutzschaltungen gegen Überspannung,Schaltstöße, statische Entladungenund Kurzschlüsse,Störfilter,Antialiasing-Filter, Verstärker-und/oder Pufferschaltungen, Dämpfungsglieder,AD-Wandler, DA-Wandler etc. umfassen. In Fällen, in denen gewünscht wird,ein existierendes festverdrahtetes I/O-Kommunikationsnetzwerk beizubehalten,kann die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 über dieLeitungen 224 und 226 Duplikate der Signale zurAusgabe bringen, die von den Feldvorrichtungen 204 und 206 auf denLeitungen 220 und 222 ausgegeben werden. Somitgibt in dem Fall, dass die Feldvorrichtungen 204 und 206 Ausgänge im Bereich4–20 mAliefern, die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 imWesentlichen identische 4–20mA-Signale auf den Leitungen 224 und 226 aus,die vom existierenden festverdrahteten I/O-Kommunikationsnetzwerkzu nutzen sind.
[0053] DieSchaltung des Kommunikationsinterface 214 kann von denFeldvorrichtungen 204 und 206 empfangene analogeSignale (z.B. Signale 4–20mA) in digitale Informationen wandeln, die anschließend aufden Bus 216 gelegt und vom Prozessor 208 verarbeitetwerden können.Alternativ oder zusätzlich kanndie Schaltung des Kommunikationsinterface 214 digitaleInformation oder Befehle vom Prozessor 208 empfangen unddie Information oder die Befehle in ein oder mehrere analoge Signale(z.B. Signale 4–20mA) wandeln, um diese an die Feldvorrichtungen 204 und 206 auszugeben.Zusätzlichkann die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 konfiguriertsein, um digitale Information zu extrahieren, die zusammen mit analogenSignalen von den Feldvorrichtungen 204 und 206 geliefertwird. Beispielsweise kann in dem Fall, dass die Feldvorrichtungen 204 und 206 HART-kompatibleVorrichtungen sind, die im HART-kompatiblen Teil der den Feldvorrichtungen 204 und 206 zugeordneten4–20 mA-Signale enthalteneVorrichtungsinformation von der Schaltung des Kommunikationsinterface 214 extrahiert, demProzessor 208 zugeführtund anschließend über dendrahtlosen Sende-Empfänger 212 verschickt werden.
[0054] DerSpeicher 210 kann ein Halbleiterspeicher sein, beispielsweiseein statisches RAM, ein dynamisches RAM, ein EEPROM, ein Flash-Memory etc.,oder jeder gewünschteTyp eines magnetischen oder optischen Speichermediums wie beispielsweise einPlattenlaufwerk, eine entfernbare Speichervorrichtung wie z.B. eineSmart-card, oder jeder beliebige andere Typ eines Speichers odereine Kombination von Speichervoreinrichtungen. In jedem Fall kann derSpeicher 210 vom Prozessor 208 gelesen werdenund enthältgespeicherte Software oder Instruktionen, die bei der Ausführung denProzessor 208 veranlassen, eines oder mehrere der hierinbeschriebenen Verfahren abzuwickeln.
[0055] Derdrahtlose Sende-Empfänger 212 istkonfiguriert, um überden Bus 216 mit dem Prozessor 208 zu kommunzieren,und um durch Funksignale und auf Basis eines jeden gewünschtendrahtlosen Kommunikationsstandards oder -protokolls Kommunikation über dieAntenne 218 abzuwickeln. Vorzugsweise, jedoch nicht zwingend,kooperieren der drahtlose Sende-Empfänger 212 und der Prozessor 208, umein drahtloses Kommunikationsprotokoll zu implementieren, durchdas die Feldvorrichtungen 204 und 206 in die Lageversetzt werden, mehrere Kommunikationslinks simultan zu nutzen.Beispielsweise könnenpaketvermittlungsbasierte Übertragungsprotokolleverwendet werden, damit die Feldvorrichtungen 204 und 206 ihreProzesssteuerungsinformation, Diagnoseinformation etc. lokal anmehr als z.B. ein anderes drahtloses Feldvorrichtungsinterface,drahtloses I/O-Interface und andere drahtlos versorgte Feldvorrichtungen übermittelnkönnen.Außerdem können derProzessor 208 und der drahtlose Sende-Empfänger 212 beispielsweisekommerziell erhältlicheSysteme und Software der Ember Corporation und/oder der Axonn LLCverwenden, um die Verfahren und Systeme der hierin beschriebenen I/O-Kommunikationsnetzwerkezu implementieren.
[0056] Unabhängig vonder spezifischen Art und Weise, in der der Prozessor 208 undder drahtlose Sende-Empfänger 218 kooperieren,um die Systeme und Verfahren der hierin beschriebenen drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerkezu implementieren, versetzt die drahtlose Interfacevorrichtung 200 die Feldvorrichtungen 204 und 206 indie Lage, Prozesssteuerungsinformation, Steuerparameter, Diagnoseinformationetc. unter Verwendung von Funksignalen an das Steuerungsgerät 120 (1) zu übermitteln. In dem Fall, dassdie drahtlose Interfacevorrichtung 200 als eine Einheitoder ein Modul implementiert wird, das physikalisch getrennt vonden Feldvorrichtungen ist, fürdie sie das Interface bildet, kann die Interfacevorrichtung 200 beispielsweisein Form einer oder mehrerer gedruckter Leiterplatten hergestellt werden,die integrierte Schaltungen, passive Komponenten, diskrete Halbleiterbauteileetc. tragen und in einem Gehäuseo.dgl. (nicht dargestellt) untergebracht sind. In diesem Fall kanndas zu der drahtlosen Interfacevorrichtung 200 gehörige Gehäuse in einerWeise ausgeführtsein, die die Befestigung an einer Feldvorrichtung, einer Ausrüstungskomponente, einerWand oder an jeder anderen Oberfläche möglichst einfach gestaltet.Alternativ kann die drahtlose Interfacevorrichtung 200 injede Feldvorrichtung (z.B. in die in 1 gezeigtendrahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118) integriertsein. In dem Fall, dass die drahtlose Interfacevorrichtung 200 indie Feldvorrichtungen integriert ist, können die physikalischen Verbindungen 202 ungenutztbleiben oder vollständig entfallen,und die Verbindungen zwischen den Feldvorrichtungen 204 und 206 undden Funktionsblöcken 208-214 derdrahtlosen Interfacevorrichtung 200 können über Leiterbahnen, Drahtbrücken o.dgl. hergestelltwerden.
[0057] Unabhängig vonder spezifischen physikalischen Konfiguration der drahtlosen Interfacevorrichtung 200 kanndie drahtlose Interfacevorrichtung 200 ihre Stromversorgungaus den Feldvorrichtungen beziehen, mit denen sie verbunden oderdenen sie in anderer Weise zugeordnet ist. Wenn gewünscht, kanndie drahtlose Interfacevorrichtung 200 außerdem soausgeführtwerden, dass fürden Einsatz in Umgebungen geeignet ist, die eigensichere Vorrichtungenerfordern.
[0058] 3 ist ein Blockdiagrammeines Beispiels einer drahtlosen Interfacevorrichtung 300,die genutzt werden kann, um mit drahtlos versorgten Feldvorrichtungenzu kommunizieren. Im Allgemeinen ist die drahtlose Interfacevorrichtung 300 der 3 komplementär zur in 2 dargestellten beispielhaftendrahtlosen Interfacevorrichtung 200. Wie in 3 gezeigt, enthält die drahtloseInterfacevorrichtung 300 einen mit einer Antenne 304 verbundenendrahtlosen Sende-Empfänger 302,einen Prozessor 306, einen Speicher 308, die Schaltungdes Kommunikationsinterface 310, physikalische Verbindungen 312, wobeialle diese Komponenten übereinen Bus 314 kommunikativ miteinander verbunden sind.
[0059] Diedrahtlose Interfacevorrichtung 300 kann beispielsweisein einem der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 (1) verwendet werden, umKommunikation mit beispielsweise einer oder mehrerer der Feldvorrichtungen 102-110 (1) zu ermöglichen.Folglich ist der drahtlose Sende-Empfänger 302 konfiguriert,um mit dem drahtlosen Sende-Empfänger 218 (2) zu kommunizieren. Diein 3 gezeigte drahtloseInterfacevorrichtung 300 kann außerdem in den drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 (1) verwendet werden, umdirekte Kommunikation mit Feldvorrichtungen (z.B. den drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen 112-118 in 1) und/oderdrahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 (1) zu ermöglichen.
[0060] Obwohlder Prozessor 306, der Speicher 308, der drahtloseSende-Empfänger 302 unddie Schaltungsblöckedes Kommunikationsinterface 310 ähnlich oder identisch dem Prozessor 208,dem Speicher 210, dem drahtlosen Sende-Empfänger 218 und denSchaltungsblöckendes Kommunikationsinterface 214 der in 2 gezeigten drahtlosen Interfacevorrichtung 200 seinkönnen,könnendie physikalischen Verbindungen 312 angepasst werden, umunterschiedlichen Anforderungen für den Anschluss der drahtlosenFeldvorrichtungsinterfaces 122-126 (1) und der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 (1) zu genügen. Beispielsweisekönnendie physikalischen Verbindungen 312 bei Verwendung mit dendrahtlosen I/O-Interfaces 128-136 (1) als Kantenstecker für die Verbindungmit einem Railbus ausgeführtsein. Dagegen könnendie physikalischen Verbindungen 312 bei Verwendung mitden drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 (1) beispielsweise Schraubklemmeno.dgl. und/oder Drahtlitzen fürdie Verbindung mit einer Stromversorgung sein.
[0061] 4 ist ein Blockdiagrammeines Beispiels eines Prozesssteuerungssystem 400, welchesdas hierin beschriebene drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerk implementierenkann. Wie in 4 dargestellt,umfasst das Prozesssteuerungssystem 400 eine oder mehrereWorkstations 402 und 404 und ein oder mehrereSteuerungsgeräte 406 und 408,die sämtlich über einenBus 410 kommunikativ verbunden sind. Wahlweise können dieWorkstations 402 und 404 jeweils durch einen PersonalComputer implementiert werden, der seine gespeicherten Befehle ausführt. Injedem Fall könnendie Workstations 402 und 404 Tasks für Konfigurierung,Unternehmensoptimierung und/oder Management, Campaignmanagement,Systemdiagnosen, Kommunikation etc. ausführen. Beispielsweise kann dieWorkstation 402 Software oder Routinen umfassen, durchderen Ausführungein Systembediener den Status einer oder mehrerer Feldvorrichtungen,Steuerungsgeräteetc. abfragen kann, oder eine Diagnoseroutine ausführen kann,um ein oder mehrere Probleme in Zusammenhang mit einer Vorwarnungoder einem Alarm etc. zu diagnostizieren. Die Workstation 404 kannandererseits Software oder Routinen enthalten, die bei ihrer Ausführung denBetrieb des Systems 400 insgesamt einrichten, um Batchprozesseoder verschiedene andere Prozesssteuerungsabläufe auszuführen, die Kommunikation zwischendrahtlosen Nutzervorrichtungen 412 über ein Netzwerk 414 unddrahtlose Kommunikationslinks 416 zu koordinieren etc.
[0062] DerBus 410 kann ein herkömmlicherfestverdrahteter Bus, ein lokales Netzwerk (LAN) o.dgl. sein. Beispielsweisekann der Bus 410 ein herkömmlicher Ethernet-basierterBus sein. Obwohl in 4 nicht gezeigt,könnenwenn gewünschtzusätzlicheoder redundante Kommunikationsbusse oder -links zwischen den Workstations 402 und 404 und/oderden Steuerungsgeräten 406 und 408 verwendetwerden.
[0063] Zusätzlich zurVerarbeitung von Alarmen oder Vorwarnungen, Ausführung von Diagnoseroutinen,Ausführungvon Batchmanagementroutinen, Wartungsmanagementroutinen etc. können eine oderbeide der Workstations 402 und 404 konfiguriert werden,um Inforamtionen betreffend Steuerungsstrategien (z.B. Prozesssteuerungsroutinenoder Teile davon) in die Steuerungsgeräte 406 und 408 herunterzuladen.Die Steuerungsgeräte 406 und 408 können mittelseines jeden geeigneten Steuerungsgeräts implementiert werden, beispielsweisemit dem DeltaV Controller, der von Fisher-Rosemount Systems, Inc.,Austin, Texas, vertrieben wird.
[0064] DieSteuerungsgeräte 406 und 408 sindjeweils mit drahtlosen I/O-Interfaces 418 und 420 verbunden,die ähnlichoder identisch den in 1 gezeigtenund in Zusammenhang mit dieser beschriebenen drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 sind.Eine Vielzahl drahtlos versorgter Feldvorrichtungen 422-430 sinddurch die drahtlosen I/O-Interfaces 418 und 420 über Kanäle, Pfadeoder Links 432-442 kommunikativ mit den Steuerungsgeräten 406 und 408 verbunden.
[0065] Zusätzlich zurKommunikation mit den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 422-430 können dieSteuerungsgeräte 406 und 408 außerdem miteiner oder mehreren nicht intelligenten Feldvorrichtungen 432 und 434 verbundensein. Die nicht intelligenten Feldvorrichtungen 432 und 434 können herkömmlicheTypen für4–20 mAoder 0–10VDC oder auch jeder andere Typ einer nicht intelligenten Feldvorrichtungsein. Das Steuerungsgerät 408 istaußerdem über eineI/O-Vorrichtung 440 kommunikativ mit einer Vielzahl von intelligentenFeldvorrichtungen 436 und 438 verbunden. Bei denintelligenten Feldvorrichtungen 436 und 438 kannes sich um Fieldbus-Vorrichtungen, HART-Vorrichtungen, Profibus-Vorrichtungenoder um beliebige andere Typen intelligenter Feldvorrichtungen handeln,die übereinen digitalen Datenbus 442 unter Verwendung eines bekanntendigitalen Datenübertragungsprotokolls kommunizieren.Derartige intelligente Feldvorrichtungen sind wohlbekannt und werdendeshalb hierin nicht näherbeschrieben.
[0066] Wiein 4 gezeigt, ist dieWorkstation 402 mit einer Datenbank 444 verbunden,die unter Nutzung eines jeden gewünschten Speichertyps implementiertwerden kann. Beispielsweise kann die Datenbank 444 jedegewünschteKombination aus magnetischen, optischen und Halbleiterspeichernenthalten. Die Datenbank 444 kann von der Workstation 402 genutztwerden, um Prozesssteuerungsinformationen, Steuerparameter, Konfigurationsinformationen,Diagnoseinformationen etc. zu speichern, die zum Teil oder in ihrerGesamtheit den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 422-430 zugehörig sein können.
[0067] Beidem Netzwerk 414 kann es sich um ein Fernnetz handeln,das unter Verwendung jeder beliebigen Kombination aus festverdrahtetenNetzwerken (z.B. dem öffentlichenTelefonnetz, dem Internet etc.) und drahtlosen Netzwerken (z.B.zellularen Funkkommunikationsnetzen, Satellitenkommunikaktionsnetzwerkenetc.) implementiert wird. Insbesondere in dem Fall, dass einigeoder alle der Netzwerke 414 drahtlose Kommunikation nutzen,kann die Kommunikation kompatibel zum GSM-System (Global Systemfor Mobile communications) und/oder zu CDPD (Cellular Digital PacketData), GPRS, TDMA-basierten und/oder CDMA-basierten Protokollensein. Folglich könnendie drahtlosen Nutzervorrichtungen 412 Mobiltelefone, Pager,drahtlose versorgte PDAs (Personal Data Assistarts), drahtlos versorgteLaptop Computer etc. sein. Die drahtlosen Nutzervorrichtungen 412 können konfiguriertsein, um beispielsweise Vorwarninformation, Diagnosinformationoder jede andere Prozesssteuerungsinformation betreffend die drahtlosversorgten Feldvorrichtungen 422-430, die nicht intelligenten Feldvorrichtungen 432 und 434 unddie intelligenten Feldvorrichtungen 436 und 438 zuempfangen. Des Weiteren könnendie drahtlosen Nutzervorrichtungen 412 auch konfiguriertsein, um Steuerungs- und Befehlsinformation, Informationsanforderungenoder jede andere Information an die Workstations 402 und 404,die Steuerungsgeräte 406 und 408 und/oderdie Feldvorrichtungen 422-438 zu übermitteln. Auf diese Weisekann ein Servicetechniker, ein Feldmanager oder jeder andere Systemnutzeroder -bediener von praktisch jedem entfernten Punkt aus mit demSteuerungssystem 400 in Verbindung treten.
[0068] 5, 6 und 7 sindFlussdiagramme, die eine beispielhafte Art und Weise zeigen, inder eine drahtlose Feldvorrichtung mittels der hierin beschriebenenMethoden und Vorrichtungen in Betrieb genommen werden kann. Wie 5 zeigt, wird eine drahtlosversorgte Feldvorrichtung (z.B. eine der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 422-430 der 4), die zu einem Prozesssteuerungssystem(z.B. dem Prozesssteuerungssystem 400 der 4) hinzugefügt, in dem Prozesssteuerungssystemversetzt und/oder ausgetauscht wird, zunächst mit Strom versorgt (Block 502).Nach der Versorgung mit Strom meldet die drahtlos versorgte Feldvorrichtungihr Vorhandensein (Block 504). Zur Meldung des Vorhandenseinskann eine drahtlos versorgte Feldvorrichtung periodisch oder kontinuierlicheine oder mehrere Meldungen aussenden, die ihr Vorhandensein über alleKommunikationskanäle,Pfade oder Links anzeigen, die der drahtlos versorgten Feldvorrichtungzur Verfügungstehen. Die ausgesendete Meldung kann Identifikationsinformationder Feldvorrichtung (z.B. einen Tag) enthalten und beispielsweisevon einem oder mehreren drahtlosen I/O-Interfaces (z.B. den I/O-Interfaces 418 und 420)empfangen und an ein oder mehrere Steuerungsgeräte (z.B. die Steuerungsgeräte 406 und 408) übermitteltwerden, die den drahtlosen I/O-Interfaces zugeordnet sind.
[0069] Diedrahtlos versorgte Feldvorrichtung prüft, ob sie eine Anforderungfür dasInbetriebgehen (Block 506) empfangen hat, und wenn keineAnforderung fürdas Inbetriebgehen eingetroffen ist, fährt die drahtlos versorgteFeldvorrichtung damit fort, ihr Vorhandensein zu melden (Block 504).Wenn andererseits die drahtlos versorgte Feldvorrichtung eine Anforderungfür dasInbetriebgehen empfängt(Block 506), geht sie in der Folge in Betrieb (Block 508).Ein derartiges Inbetriebgehen kann die Speicherung und/oder dieAktivierung von Steuerungsstrategien, Parametern etc. beinhalten,die heruntergeladen und in der drahtlos versorgten Feldvorrichtunggespeichert werden. Einmal in Betrieb, kommuniziert die drahtlosversorgte Feldvorrichtung (überz.B. ein drahtloses I/O-Interface)mit dem Steuerungsgerät, mitdem sie gemäß der erhaltenenKonfigurierung zu kommunizieren hat (Block 510).
[0070] 6 zeigt eine beispielhafteArt und Weise, in der ein Steuerungsgerät auf die Anmeldungen drahtloserFeldvorrichtungen reagiert. Wie in 6 gezeigt,stellt das Steuerungsgerätfest, ob irgendwelche neuen Vorrichtungen vorhanden sind (Block 600).Das Steuerungsgerätkann beispielsweise alle empfangenen Meldungen verarbeiten und bestimmen,ob eine dieser Meldungen das Vorhandensein einer neuen Vorrichtunganzeigt (z.B. einer Vorrichtung, die in Betrieb zu nehmen ist).Wenn eine neue Vorrichtung detektiert wird, kann das Steuerungsgerät die dieserneuen Vorrichtung zugehörigeInformation (z.B. den Tag oder eine andere Identifikation) einerListe der aktiven Vorrichtungen hinzufügen, die in einem Speicher(nicht dargestellt) gehalten wird, auf den das Steuerungsgerät Zugriffhat (Block 602). Das Steuerungsgerät kann dann die Informationseiner aktiven Liste in eine gemeinsame Datenbank hochladen (z.B.die Datenbank 444 in 4),die einer Workstation zugeordnet ist (z.B. der Workstation 402 in 4) (Block 604).Die Art und Weise, in der die Information der aktiven Liste vonder Workstation genutzt wird, um den Inbetriebnahmeprozess zu vereinfachenoder durchzuführen,ist weiter unten in Verbindung mit 7 beschrieben.Nachdem das Steuerungsgerätdie neue Vorrichtungsinformation in die gemeinsame Datenbank hochgeladenoder dort aktualisiert hat (Block 504), kehrt das Steuerungsgerät wiederzur Detektierung eventueller neuer Vorrichtungen zurück (Block 600).Wenn in Block 600 keine neue Vorrichtung detektiert wird,prüft dasSteuerungsgerät,ob eine Anforderung füreine aktualisierte aktive Liste empfangen wurde (Block 606).Wenn in Block 606 eine Anforderung für eine aktualisierte aktiveListe empfangen wurde, veranlasst das Steuerungsgerät das Hochladender aktiven Liste in die gemeinsame Datenbank oder bewirkt dortderen Aktualisierung (Block 604). Wird dagegen in Block 606 keinesolche Anforderung empfangen, gibt das Steuerungsgerät die Kontrollean Block 600 zurück.
[0071] 7 zeigt eine beispielhafteArt und Weise, in der eine Workstation (z.B. die Workstation 402) drahtlosversorgte Feldvorrichtungen auf Basis der Information der aktivenListe, die von einem oder mehreren Steuerungsgeräten empfangen wurde, automatischerfassen und konfigurieren kann. Die Workstation (z.B. die Workstation 402)erfasst neue drahtlos versorgte Feldvorrichtungen automatisch (Block 700),indem sie ihre in ihrer Datenbank (d.h. der Datenbank 444)gespeicherte zusammengefasste aktive Liste (d.h. die Kombinationder von einem oder mehreren Steuerungsgeräten empfangenen aktiven Listen)abfragt und die zusammengefasste aktive Liste mit einer Konfigurationsdatenbankoder mit Konfigurationsinformation (die beispielsweise ebenfallsin der Datenbank 444 gespeichert sein kann) vergleicht.Die Workstation kann beispielsweise die Tag-Information und/oder andere Informationzur Identifizierung der Vorrichtung vergleichen. Die Informationin der Konfigurationsdatenbank kann Inbetriebnahmeinformation für die ineinem Prozesssteuerungssystem zu verwendenden Feldvorrichtungen enthaltenund kann durch einen Systemdesigner oder einen anderen Systemnutzererzeugt und vor der Aufnahme des Betriebs des Steuerungssystems inder Datenbank bereitgestellt werden.
[0072] Injedem Fall wird den in der aktiven Liste enthaltenen VorrichtungenzugehörigeInbetriebnahmeinformation, die ebenfalls in der Konfigurationsdatenbankgespeichert ist, aus der Konfigurationsdatenbank abgerufen (Block 702)und automatisch in die entsprechenden Vorrichtungen heruntergeladen (Block 704).Vorrichtungen in der zusammengefassten aktiven Liste, denen keineSteuerungsstrategie zugeordnet ist (z.B. eine Vorrichtung, für die keine Konfigurationsinformationvorab in der Konfigurationsdatenbank bereitgestellt werden kann),können voneinem Systemdesigner oder einem anderen Nutzer für die Konfigurierung angewählt undauf Veranlassung des betreffenden Designers oder Nutzers in Betriebgenommen werden.
[0073] 8 ist ein Flussdiagrammeiner beispielhaften Art und Weise, in der die hierin beschriebenen Methodenund Vorrichtungen genutzt werden können, um den Austausch einerdrahtlos versorgten Feldvorrichtung zu vereinfachen. Zunächst kanneine als Ersatz vorgesehene drahtlos versorgte Feldvorrichtung durchHerunterladen oder Einspeichern in den Speicher mit Tag-Informationund/oder anderer Identifikationsinformation versehen werden (Block 800).Die drahtlos versorgte Ersatzfeldvorrichtung kann anschließend imFeld installiert werden, um eine ausgefallene oder fehlerhafte Vorrichtungzu ersetzen. Nach der Versorgung mit Strom kann die Ersatzvorrichtungfeststellen, ob Inbetriebnahmeinformation benötigt wird (Block 804).Inbetriebnahmeinformation kann dann nicht erforderlich sein, wenn derartigeInformation bereits heruntergeladen oder auf andere Weise lokalfür dieNutzung durch die Ersatzvorrichtung gespeichert wurde. In dem Falljedoch, dass derartige Inbetriebnahmeinformation benötigt wird,wird die Ersatzvorrichtung in Betrieb genommen (Block 806).Der Inbetriebnahmeprozess kann ähnlichoder identisch den in 5-7 gezeigten beispielhaftenMethoden sein.
[0074] Umein besseres Verständnisder Technik für denAustausch der Feldvorrichtungen zu vermitteln, die in Verbindungmit 8 allgemein beschrieben wurde,wird nachstehend ein detaillierteres Beispiel für den Austausch einer drahtlosversorgten Feldvorrichtung innerhalb des beispielhaften Prozesssteuerungssystems 400 gegeben.Ein Systembediener kann beispielsweise an der Workstation 404 eine Vorwarnungoder einen Alarm erhalten, der der drahtlos versorgten Feldvorrichtung 422 zugeordnetist. Wird durch die Vorwarnung oder den Alarm signalisiert, dassein Austausch der Feldvorrichtung 422 erforderlich ist,kann der Systembediener die Vorwarnung oder den Alarm über dasNetzwerk 414 und den Kommunkationslink 416 aneine der drahtlosen Nutzervorrichtungen 412 weiterleiten.Die drahtlose Nutzervorrichtung, an die die Vorwarnung oder derAlarm geroutet wurde, kann beispielsweise ein Pager oder ein Handysein, das einem Wartungtechniker gehört.
[0075] BeiEmpfang der Vorwarnung oder des Alarms kann der Wartungstechnikereine Ersatzvorrichtung beschaffen und die Ersatzvorrichtung (z.B. durchHerunterladen oder durch Einspeicherung auf anderem Wege) mit Tag-Informationversehen. Anschließendkann der Wartungstechniker die fehlerhafte oder ausgefallene Vorrichtungentfernen und die Ersatzvorrichtung installieren. Nach Einschalten derStromversorgung mutet die Ersatzvorrichtung, die eine neue drahtlosversorgte Feldvorrichtung 422 darstellt, eine Inbetriebnahmeanforderung über den Kommunikationslink 432,das drahtlose I/O-Interface 418 und das Steuerungsgerät 406 andie Workstation 402, die Konfigurierungsapplikationen ausführen kann.Die Workstation 402 stellt fest, ob die zum Tag oder zursonstigen Kennung der drahtlos versorgten Ersatzfeldvorrichtung 422 gehörige Inbetriebnahmeinformationbereits in der Datenbank 444 gespeichert wurde. Wenn dieInbetriebnahmeinformation fürdie Ersatzvorrichtung 422 in der Datenbank 444 gespeichertist, kann der Bediener an der Workstation 402 in Kenntnisgesetzt werden, dass eine Anforderung zum Austausch der Feldvorrichtung 422 vonder Workstation 402 empfangen wurde. Der Bediener kannsich den erfolgten Austausch durch die Wartungsperson bestätigen lassenund dann die Anforderung zum Austausch an der Workstation 402 akzeptieren.Nachdem die Anforderung zum Austausch an der Workstation 402 akzeptiertwurde, kann die Workstation 402 die Inbetriebnahmeinformationzur drahtlos versorgten Ersatzfeldvorrichtung 422 herunterladen.
[0076] Obwohlhierin bestimmte Apparate beschrieben wurden, die entsprechend derLehre der Erfindung ausgeführtsind, ist der Geltungsbereich des Patents nicht hierauf beschränkt. Vielmehrbezieht sich das Patent auf alle Apparate, Methoden und Erzeugnissenach der Lehre der Erfindung, die entweder wortgetreu oder nachdem Grundsatz der Gleichwertigkeit in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

权利要求:
Claims (60)
[1] Verfahren zur Konfigurierung einer drahtlos versorgtenFeldvorrichtung, das umfasst: Empfang von der drahtlos versorgtenFeldvorrichtung zugehörigenIdentifikationsinformation; Vergleich der Identifikationsinformationmit der Information der Konfigurationsdatenbank; Abruf derKonfigurationsinformation, die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtungverknüpftist, auf Basis des Vergleichs der Identifikationsinformation mitder Information der Konfigurationsdatenbank; und Senden derKonfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung über mindestenseinen drahtlosen Kommunikationslink, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtungzu konfigurieren.
[2] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Identifikationsinformationein Vorrichtungskennzeichen umfasst.
[3] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Vergleichder Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbankdie Feststellung gehört,ob mindestens ein Teil der Identifikationsinformation zumindesteinem Teil der Information der Konfigurationsdatenbank entspricht.
[4] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Empfang derzur drahtlos versorgten Feldvorrichtung gehörigen Identifikationsinformationden Empfang einer Liste mit Identifikationsinformation umfasst,die einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
[5] Verfahren nach Anspruch 4, das außerdem die Aktualisierung einerzusammengefassten Liste gegenwärtigaktiver drahtlos versorgter Feldvorrichtungen auf Basis der Listeumfasst, die Identifikationsinformation enthält, die der Vielzahl der drahtlosversorgten Feldvorrichtungen zugehört.
[6] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Empfang derIdentifikationsinformation, die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtungverbunden ist, der Empfang mindestens einer Nachricht von einem kommunikativmit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundenen Steuerungsgerät gehört.
[7] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Übertragungder Konfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtungdie Übertragungder Konfigurationsinformation überden mindestens einen der drahtlosen Kommunikationslinks und einenzweiten drahtlosen Kommunikationslink umfasst.
[8] Gerätzur Konfigurierung einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung, dasumfasst: einen Speicher; und einen mit dem Speicher verbundenenProzessor, wobei der Prozessor programmiert ist für: einenEmpfang von Identifikationsinformation, die der drahtlos versorgtenFeldvorrichtung zugehörigist; einen Vergleich der Identifikationsinformation mit der Informationder Konfigurationsdatenbank; einen Abruf von der drahtlos versorgtenFeldvorrichtung zugehörigerKonfigurationsinformation auf Basis des Vergleichs der Identifikationsinformationmit der Information der Konfigurationsdatenbank; und eine Übertragungder Konfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung über mindestenseinen drahtlosen Kommunikationslink, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtungzu konfigurieren.
[9] Gerätnach Anspruch 8, bei dem die Identifikationsinformation ein Vorrichtungskennzeichenenthält.
[10] Gerätnach Anspruch 8, bei dem der Prozessor programmiert ist, um dieIdentifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank zuvergleichen, indem dieser feststellt, ob mindestens ein Teil derIdentifikationsinformation zumindest einem Teil der Informationder Konfigurationsdatenbank entspricht.
[11] Gerätnach Anspruch 8, bei dem der Prozessor für den Empfang der zur drahtlosversorgten Feldvorrichtung gehörigenIdentifikationsinformation programmiert ist, wobei dieser eine Listemit Identifikationsinformation empfängt, die einer Vielzahl von drahtlosversorgten Feldvorrichtungen zugehört.
[12] Gerätnach Anspruch 11, bei dem der Prozessor für die Aktualisierung einerzusammengefassten Liste gegenwärtigaktiver drahtlos versorgter Feldvorrichtungen auf Basis der Listeprogrammiert ist, die Identifikationsinformation enthält, dieder Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
[13] Gerätnach Anspruch 8, bei dem der Prozessor programmiert ist, um dieIdentifikationsinformation zu empfangen, die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtungverbunden ist, indem er mindestens eine Nachricht von einem kommunikativmit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundenen Steuerungsgerät empfängt.
[14] Gerätnach Anspruch 8, bei dem der Prozessor programmiert ist, um dieKonfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtungzu senden, indem er die Konfigurationsinformation über mindestensden einen drahtlosen Kommunikationslink und einen zweiten drahtlosenKommunikationslink sendet.
[15] Maschinenlesbares Medium mit darin gespeichertenInstruktionen, die bei Ausführungeinen Apparat veranlassen: mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtungverbundene Identifikationsinformation zu empfangen; die Identifikationsinformationmit Information der Konfigurationsdatenbank zu vergleichen; mitder drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundene Konfigurationsinformationauf Basis des Vergleichs der Identifikationsinformation mit derInformation der Konfigurationsdatenbank abzurufen; und dieKonfigurationsinformation übermindestens einen drahtlosen Kommunikationslink an die drahtlos versorgteFeldvorrichtung zu senden, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtungzu konfigurieren.
[16] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, bei demdie Identifikationsinformation ein Vorrichtungskennzeichen umfasst.
[17] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, in demInstruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,die Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbankzu vergleichen, indem dieser feststellt, ob mindestens ein Teilder Identifikationsinformation zumindest einem Teil der Informationder Konfigurationsdatenbank entspricht.
[18] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, in demInstruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundene Identifikationsinformationzu empfangen, wobei dieser eine Liste empfängt, die Identifikationsinformationenthält,die einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
[19] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 18, in demInstruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,eine konsolidierte Liste gegenwärtigaktiver drahtlos versorgter Feldvorrichtungen auf Basis der Listezu aktualisieren, die Identifikationsinformation enthält, dieeiner Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
[20] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, in demInstruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundene Identifikationsinformationzu empfangen, indem dieser mindestens eine Nachricht von einem mitder drahtlos versorgten Feldvorrichtung kommunikativ verbundenenSteuerungsgerätempfängt.
[21] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, in demInstruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,die Konfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtungzu senden, indem dieser die Konfigurationsinformation über denmindestens einen drahtlosen Kommunikationslink und einen zweitendrahtlosen Kommunikationslink sendet.
[22] Verfahren zum Austausch einer drahtlos versorgtenFeldvorrichtung, das umfasst: Speichern einer der drahtlosversorgten Feldvorrichtung zugehörigenKennung in einem füreine zweite drahtlos versorgte Feldvorrichtung zugreifbaren Speicher; Entfernender drahtlos versorgten Feldvorrichtung; Installation der zweitendrahtlos versorgten Feldvorrichtung an Stelle der entfernten drahtlosversorgten Feldvorrichtung; Verarbeitung einer der zweitendrahtlos versorgten Feldvorrichtung zugeordneten Inbetriebnahmeanforderung,wobei die Inbetriebnahmeanforderung die der drahtlos versorgtenFeldvorrichtung zugeordnete Kennung enthält; Nutzung der zur drahtlosversorgten Feldvorrichtung gehörendenKennung zum Abruf der Inbetriebnahmeinformation aus einer Datenbank;und Senden der Inbetriebnahmeinformation an die zweite drahtlos versorgteFeldvorrichtung übermindestens einen drahtlosen Kommunikationslink.
[23] Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die der drahtlosversorgten Feldvorrichtung zugeordnete Kennung ein Vorrichtungskennzeichenenthält.
[24] Verfahren nach Anspruch 22, das ferner den Empfangmindestens eines Hinweises oder eines Alarms umfasst, und das inReaktion auf den Hinweis oder den Alarm eine Nachricht an die drahtloseNutzervorrichtung sendet.
[25] Verfahren nach Anspruch 24, bei dem die drahtloseNutzervorrichtung mindestens ein Telefon, ein Personal Data Assistent(PDA), ein Laptop (tragbarer Computer) oder ein Pager ist.
[26] Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Nutzungder zur drahtlos versorgten Feldvorrichtung gehörigen Kennung zum Abruf vonInbetriebnahmeinformation aus einer Datenbank einerseits die Feststellungumfasst, ob die Datenbank eine entsprechende Kennung enthält, undandererseits den Abruf der Inbetriebnahmeinformation auf Basis derentsprechenden Kennung.
[27] Verfahren zur Einrichtung eines Kommunikationsnetzwerkszur Nutzung in einem Prozesssteuerungssystem mit einem Steuerungsgerät und einer Vielzahl vondrahtlos versorgten Feldvorrichtungen, wobei das Verfahren umfasst: dieIdentifizierung einer Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks,die fürdas Weiterleiten der Kommunikation zwischen den drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen und dem Steuerungsgerät verfügbar sind; und die automatischeZuordnung einiger aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinkszu den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen auf Basis vorbestimmterSignalkriterien.
[28] Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Identifizierungder Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks die Identifizierungvon Kommunikationslinks umfasst, die zwischen jeder aus der Vielzahl vonFeldvorrichtungen und mindestens einer der anderen aus der Vielzahlvon Feldvorrichtungen, einem, drahtlosen I/O-Interface und einemdrahtlosen Feldvorrichtungsinterface verfügbar sind.
[29] Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Identifizierungder Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks die Identifizierungvon mindestens zwei Kommunikationslinks umfasst, die für das Weiterleitenvon Kommunikation von mindestens einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungenzum Steuerungsgerätverfügbarsind.
[30] Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die automatischeZuordnung einiger aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinkszu den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen auf Basis der vorgegebenenSignalkriterien die Zuordnung eines der drahtlosen Kommunikationslinkszu jeder der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen umfasst, um dieKommunikationsqualitätzu maximieren.
[31] Verfahren nach Anspruch 30, bei dem zu den vorgegebenenSignalkriterien mindestens die Signalstärke oder der Störpegel gehört.
[32] Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die automatischeZuordnung einiger aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinkszu den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen die Zuordnung von mindestenszwei aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu mindestenseiner der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen umfasst.
[33] Verfahren nach Anspruch 27, das außerdem dieautomatische Neuzuordnung von mindestens einem der Kommunikationslinkszu einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen umfasst.
[34] Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die automatischeNeuzuordnung von mindestens einem der Kommunikationslinks die Neuzuordnungdieses mindestens einen Kommunikationslinks in Reaktion auf einKommunikationsproblem in Verbindung mit der betreffenden drahtlosversorgten Feldvorrichtungen umfasst.
[35] System zur Einrichtung eines Kommunikationsnetzwerkszur Nutzung in einem Prozesssteuerungssystem mit einem Steuerungsgerät und einer Vielzahlvon drahtlos versorgten Feldvorrichtungen, wobei das System umfasst: einenSpeicher; einen mit dem Speicher verbundenen Prozessor, der programmiertist für: dieIdentifizierung einer Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks, diefür dasWeiterleiten von Kommunikation zwischen den drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen und dem Steuerungsgerät zur Verfügung stehen; und die Zuordnungeiniger aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu dendrahtlos versorgten Feldvorrichtungen auf Basis vorbestimmter Signalkriterien.
[36] System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiertist, um die Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu identifizieren,und zwar durch die Identifizierung der Kommunikationslinks, diezwischen jeder aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen und mindestenseiner der anderen aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen, einemdrahtlosen I/O-Interface und einem drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaceverfügbarsind.
[37] System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiertist, um die Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu identifizieren,und zwar durch die Identifizierung von mindestens zwei Kommunikationslinks,die fürdas Weiterleiten von Kommunikation von mindestens einer der drahtlosversorgten Feldvorrichtungen zum Steuerungsgerät verfügbar sind.
[38] System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiertist, um einige aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinksauf Basis der vorbestimmten Signalkriterien den drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen zuzuordnen, und zwar durch Zuordnung eines derdrahtlosen Kommunikationslinks zu jeder der drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen, um die Kommunikationsqualität zu maximieren.
[39] System nach Anspruch 38, bei dem die vorbestimmtenSignalkriterien wenigstens eines für Signalstärke und Störpegel umfassen.
[40] System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiertist, um einige aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinksden drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zuzuordnen, und zwar durchdie Zuordnung von mindestens zwei aus der Vielzahl von drahtlosenKommunikationslinks zu mindestens einer der drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen.
[41] System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiertist, um mindestens einen der Kommunikationslinks einer der drahtlosversorgten Feldvorrichtungen neu zuzuordnen.
[42] System nach Anspruch 41, bei dem der Prozessor programmiertist, um den mindestens einen der Kommunikationslinks neu zuzuordnen,und zwar durch die Neuzuordnung des mindestens einen der Kommunikationslinksin Reaktion auf ein Kommunikationsproblem in Verbindung mit derbetreffenden der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen.
[43] Maschinenlesbares Medium mit darin gespeichertenInstruktionen, die bei Ausführungeinen Apparat veranlassen: eine Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinkszu identifizieren, die fürdas Weiterleiten von Kommunikation zwischen einer Vielzahl von drahtlosversorgten Feldvorrichtungen und einem Steuerungsgerät zur Verfügung stehen;und einige aus einer Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinksden drahtlos versorgten Feldvorrichtungen auf Basis vorbestimmterSignalkriterien zuzuordnen.
[44] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 43 mit daringespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,die Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu identifizieren, undzwar durch die Identifizierung der Kommunikationslinks, die zwischenjeder aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen und mindestens einerder anderen aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen, einem drahtlosenI/O-Interface und einem drahtlosen Feldvorrichtungsinterface verfügbar sind.
[45] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 44 mit daringespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,die Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu identifizieren, undzwar durch die Identifizierung von mindestens zwei Kommunikationslinks,die fürdas Weiterleiten von Kommunikation von mindestens einer der drahtlosversorgten Feldvorrichtungen zum Steuerungsgerät zur Verfügung stehen.
[46] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 44 mit daringespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,einige aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks den drahtlosversorgten Feldvorrichtungen auf Basis vorbestimmter Signalkriterienzuzuordnen, und zwar durch die Zuordnung eines der drahtlosen Kommunikationslinkszu jeder der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen, um die Kommunikationsqualität zu maximieren.
[47] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 44 mit daringespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,einige aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks den drahtlosversorgten Feldvorrichtungen zuzuordnen, und zwar durch die Zuordnungvon mindestens zwei aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zumindestens einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen.
[48] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 44 mit daringespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,mindestens einen der Kommunikationslinks einer der drahtlos versorgtenFeldvorrichtungen neu zuzuordnen.
[49] Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 48 mit daringespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen,den mindestens einen der Kommunikationslinks neu zuzuordnen, und zwardurch die Neuzuordnung des mindestens einen Kommunikationslinksin Reaktion auf ein Kommunikationsproblem in Verbindung mit derbetreffenden der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen.
[50] Drahtloses Interface zur Nutzung mit einer Feldvorrichtung,das umfasst: einen drahtlosen Sende-Empfänger; einen Speicher;und einen mit dem Speicher verbundenen Prozessor, der programmiertist, um: drahtlose Kommunikationslinks zu identifizieren, die derFeldvorrichtung zur Verfügungstehen; mindestens einen der verfügbaren drahtlosen Kommunikationslinksauf Basis eines vorbestimmten Signalkriteriums auszuwählen; und miteiner Vorrichtung eines Prozesssteuerungssystems über denmindestens einen ausgewähltender verfügbarendrahtlosen Kommunikationslinks zu kommunizieren.
[51] Drahtloses Interface nach Anspruch 50, das außerdem einephysikalische Verbindung umfasst, die konfiguriert ist, um mindestensein Signal von der Feldvorrichtung zu empfangen.
[52] Drahtloses Interface nach Anspruch 51, bei dem zurphysikalischen Verbindung ein Schraubklemmenbord gehört.
[53] Drahtloses Interface nach Anspruch 50, das außerdem Kommunikationsinterfaceschaltungen umfasst,die konfiguriert sind, um analoge Information in Zusammenhang mitder Feldvorrichtung zu verarbeiten.
[54] Drahtloses Interface nach Anspruch 53, bei dem dieKommunikationsinterfaceschaltungen konfiguriert sind, um digitaleInformation in Zusammenhang mit der Feldvorrichtung zu verarbeiten.
[55] Drahtloses Interface nach Anspruch 54, bei dem diedigitale Information HARTkompatible Information umfasst.
[56] Drahtloses Interface nach Anspruch 50, bei dem dasdrahtlose Interface zur Integration in die Feldvorrichtung konfiguriertist.
[57] Drahtloses Interface nach Anspruch 50, bei dem dasvorbestimmte Signalkriterium mindestens die Signalstärke oderder Störpegelist.
[58] Drahtloses Interface nach Anspruch 50, bei dem derProzessor programmiert ist, um Inbetriebnahmeinformation zur Nutzungdurch die Feldvorrichtung anzufordern.
[59] Drahtloses Interface nach Anspruch 58, bei dem derProzessor programmiert ist, um die Inbetriebnahmeinformation zuempfangen und die Feldvorrichtung mit der empfangenen Inbetriebnahmeinformationin Betrieb zu nehmen.
[60] Drahtloses Interface nach Anspruch 50, bei dem derProzessor programmiert ist, um wenigstens einen Prozesssteuerungsparameter,eine Diagnoseinformation, eine Alarminformation, eine Hinweisinformationoder der Feldvorrichtung zugehörigeIdentifikationsinformation überden mindestens einen ausgewähltender verfügbarendrahtlosen Kommunikationslinks zu übertragen.

类似技术:

---

公开号 | 公开日 | 专利标题

---

US10824711B2|2020-11-03|Secure industrial control system

---

EP2544058B1|2016-04-27|Pegelringrückwandplatte von hochverfügbarer Vorrichtung

---

JP6225244B2|2017-11-01|Oilfield treatment control system

---

US9858805B2|2018-01-02|Remote terminal unit | with wireless diversity and related method

---

AU754461B2|2002-11-14|Open "plug & play" O & M architecture for a radio base station

---

US7822802B2|2010-10-26|Apparatus and method for merging wireless data into an established process control system

---

JP5399554B2|2014-01-29|Improved maintenance of field wireless devices

---

US6192281B1|2001-02-20|Network accessible interface for a process control network

---

US7970585B2|2011-06-28|Method and system for remote monitoring and control of wireless cell-sites

---

US7848827B2|2010-12-07|Apparatus, system, and method for wireless diagnostics

---

US7840130B2|2010-11-23|Mesh communication wireless camera system and method

---

CN101682587B|2013-11-20|在过程控制环境下支持无线通信协议的无线网关

---

US9992726B2|2018-06-05|Wireless architecture and support for process control systems

---

US7289994B2|2007-10-30|Interconnected zones within a process control system

---

GB2557726A|2018-06-27|Apparatus and methods for communicatively coupling field devices to controllers in a process control system using a distributed marshaling architecture

---

DE69834260T2|2007-01-11|Verfahren und anordnung zur wiederholer verwaltung

---

DE10223724B4|2017-06-01|Eingabe/Ausgabegerät zur Verwendung in einem Prozesssteuerungssystem und Verfahren zur Konfiguration des Selben

---

CA2267528C|2006-04-04|Maintenance interface device for use in a process control network

---

JP4769808B2|2011-09-07|Ｆｉｅｌｄｂｕｓデバイスネットワークならびにインターネットベースおよび非インターネットベースのプロセス制御ネットワークに用いられるインターフェイスモジュール

---

CN101682541B|2013-09-04|使用有向图在网络上路由包的方法和设备

---

KR100446584B1|2004-09-04|프로세스 자동화 시스템

---

JP4597154B2|2010-12-15|Redundant devices in process control systems

---

US8174962B2|2012-05-08|Global broadcast communication system

---

JP5154875B2|2013-02-27|フレキシブル入出力装置を含むプロセス制御システム、方法、及びプログラムを記憶した機械アクセス可能媒体

---

US9874869B2|2018-01-23|Information controller, information control system, and information control method

同族专利:

---

公开号 | 公开日

---

US7460865B2|2008-12-02|

---

US20040259533A1|2004-12-23|

---

JP2005051746A|2005-02-24|

---

US20080250162A1|2008-10-09|

---

US9264973B2|2016-02-16|

---

US20160165516A1|2016-06-09|

---

JP4751036B2|2011-08-17|

---

GB2403043A|2004-12-22|

---

HK1099615A1|2007-08-17|

---

US20120155317A1|2012-06-21|

---

CN102299912A|2011-12-28|

---

GB2427797A|2007-01-03|

---

US9992726B2|2018-06-05|

---

GB0616898D0|2006-10-04|

---

US7933594B2|2011-04-26|

---

CN1620026A|2005-05-25|

---

GB2403043B|2006-11-01|

---

HK1071615A1|2005-07-22|

---

US8144622B2|2012-03-27|

---

CN102299912B|2015-02-11|

---

GB2427797B|2007-10-10|

---

GB0413581D0|2004-07-21|

---

US20090097415A1|2009-04-16|

引用文献:

---

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

---

法律状态:
2008-11-06| 8110| Request for examination paragraph 44|

---

2012-07-30| R016| Response to examination communication|

---

2016-05-30| R120| Application withdrawn or ip right abandoned|

优先权:

---

申请号 | 申请日 | 专利标题

---