[发明专利]网络上事件发生顺序的管理

说明书

技术领域

本发明涉及用于进程控制系统的现场仪表和其它设备中的通信控制器。特别地，本发明是一种用于管理通信控制器中的事件发生顺序的系统和方法。

背景技术

在典型的工业工厂中，采用分布式控制系统(DCS)来控制在工厂执行的许多工业进程。典型地，该工厂具有集中式控制室，该控制室具有带有如计算领域中已知的用户(I/O)、盘I/O和其它外设的计算机系统。与计算系统相连的是控制器和进程I/O子系统。

所述进程I/O子系统包括多个I/O端口，I/O端口连接至遍及工厂的各种现场设备。控制领域公知的现场设备包括各种类型的分析仪器、硅压力传感器、电容性压力传感器、电阻性温度探测器、热电偶、应变计、限位开关、通/断开关、流量变送器、压力变送器、电容电平开关、磅秤、传感器、阀门定位器、阀门控制器、执行器、螺线管和指示灯。如这里所使用的，该术语“现场设备”涵盖了这些设备以及在分布式控制系统中执行功能的控制领域公知的任何其它设备。

传统上，模拟现场设备通过二线双绞线电流环路连接至控制室，且各设备由单独的二线双绞线连接至控制室。模拟现场设备能够在指定范围内响应或发送电信号。在典型的结构中，通常在双绞线的二线之间具有大约20-25伏特的电压差，而流经环路的电流为4-20毫安。将信号发送至控制室的模拟现场设备调节流经电流环路的电流，而且该电流与所感应的进程变量成比例。另一方面，在控制室的控制下执行操作的模拟现场设备由经过环路的电流的强度所控制，该电流强度由受控制器所控制的进程I/O端口调节。传统的具有有源电子器件的二线模拟设备也可以从环路接收高达40毫瓦的功率。典型地，使用四线将需要更高功率的模拟现场设备连接至控制室，四线中的二线向设备提供能量。正如二线设备一样，作为四线设备的这类设备在本领域中是已知的而且功率不受限制。

相反，传统的分散现场设备发送或响应二进制信号。典型地，分立的现场设备以24伏特信号(或直流或交流)、110或240伏特交流信号或5伏特直流信号运行。当然，可以设计分立设备，使其根据特殊控制环境所需的任何电力规范而运行。分立输入现场设备仅仅是一个开关，其接通或中断与控制室的连接，而分立输出现场设备将根据来自控制室的信号的存在或不存在而进行操作。

从历史上看，大多数传统的现场设备已具有直接与现场设备所执行的主要功能相关联的信号输入或信号输出。例如，由传统的模拟电阻温度传感器所实现的唯一功能是通过调节流经二线双绞线的电流来传送温度，而由传统的模拟阀门定位器所实现的唯一功能是基于流经二线双绞线的电流强度在打开和关闭位置之间定位阀门。

最近，将数字数据添加到电流环路上的混合系统已经用在分布式控制系统中。控制技术领域中已知的一种混合系统是高速可寻址远程传感器(HART)，其与Bell 202调制解调器的规范类似。该HART系统使用电流环路中的电流强度来感测进程变量(如在传统系统中一样)，并且还将数字载波信号添加到电流环路信号上。所述载波信号相对较慢，并且可以提供每秒大约2-3次更新的速率的二级进程变量的更新。通常，数字载波信号用于发送二级和诊断信息，而不用于实现现场设备的主控功能。载波信号上所提供的信息包括例如二级进程变量、诊断信息(包括传感器诊断、设备诊断、接线诊断和进程诊断)、运行温度、传感器温度、校准信息、设备ID号、结构材料、配置或编程信息等等。因此，单个混合现场设备可以具有多个输入和输出变量，并且可以实现多种功能。

HART是产业标准的非专有系统。然而，它相对较慢。产业中其它企业已经开发了更快的专有数字发送方案，但是通常竞争者不能使用或无法获得这些方案。

最近，由美国仪表协会(ISA)规定了一种更新的控制协议。这种新协议一般被称为现场总线(Fieldbus)。现场总线是一种多分支串行数字双向通信协议，旨在将分布式控制系统中的现场仪器和例如监视和仿真单元的其它进程设备连接。现场总线实现了比之前的进程控制环路方法更强的数字通信，同时保持了向与现场总线环路相连的进程设备供电并同时满足固有的安全要求的能力。