[发明专利]采用纠错的现场总线过程通信

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用纠错的现场总线过程通信。

背景技术

有如化学、石油或其他过程中所用的过程控制系统，通常包括集中化的过程控制器，它通过模拟、数字或组合的模拟/数字总线与至少一个主机或操作员工作站，以及一个或更多个现场设备互联耦合。譬如可以是各种阀门、阀门定位器、开关和变送器(如温度、压力和流速传感器)等的现场设备，它们执行比如开启或关闭阀门及测量过程参数等过程当中的功能。过程控制器接收用于指示现场设备所做出的过程测量信号和/或与现场设备有关的其他信息，利用这种信息执行控制程序，然后产生控制信号，通过总线将这样的信号发送至现场设备，以控制过程操作。来自现场设备和控制器的信息，通常对于操作员工作站所执行的一个或更多个应用是可用的，使得操作员能够执行与过程有关的任何所期望的功能，比如查看当前的过程状态、修改过程的操作等。

以往，传统的现场设备用于通过模拟总线或模拟线路与过程控制器进行模拟(如4至20mA)信号的传输。这些4-20mA的信号本质上会受到限制，即它们用于指示设备做出的测量或控制器产生的用于控制设备操作的控制信号。然而，在过去大约十年中，包括微处理器和存储器在内的智能现场设备，在过程控制领域中变得愈见流行。除了执行过程以内的基本功能外，这种智能现场设备还存储与设备有关的数据，以数字或组合的数字和模拟的格式，与控制器和/或其他设备进行通信，并执行比如自校准、识别、诊断等辅助任务。已经开发出多种标准以及开放式智能通信协议，如HART^、Profibus^、World FIP^、Device-Net^，以及CAN协议，用于使不同制造商制造的智能现场设备能够在相同的过程控制网络中一同使用。

过程控制领域中出现了向分散化过程控制功能的偏向。例如，由现场总线组织颁布且被称作FOUNDATION^TM现场总线(下称“现场总线”)协议的全数字两线总线协议，使用位于不同现场设备中的功能块来执行先前在集中化的控制器中所执行的控制功能。具体地说，每个现场总线现场设备能够包括并执行一个或多个功能块，每个功能块接收来自其他功能块(相同设备内或不同设备内)的输入和/或将输出提供给其他功能块(相同设备内或不同设备内)，并执行某些过程控制操作(如测量或检测过程参数)，控制设备或者执行控制操作(如执行比例-微分-积分(PID)控制程序)。将过程控制系统内的不同功能块被配置成(比如关于总线)彼此通信互联，以形成一个或多个过程控制回路，这些过程控制回路的单独操作散布于整个过程上，因而是分散化的。

随着智能现场设备的出现，对过程控制系统中出现的问题进行快速诊断和修正变得比以往更加重要，因为如果不能检测并修正非正常运行的回路和设备，则会导致过程性能处于非最佳状态，这使所生产的产品的质量和数量均具有更高的代价。当前，许多智能设备包括自诊断和/或校准程序，这种程序可以用于检测和修正现场设备中的问题。不幸的是，在有些情况下，智能现场设备的新的诊断和/或校准能力会产生问题。例如，给定的H1现场总线回路可以耦合至多个与FOUNDATION^TM现场总线兼容的现场设备。每个这样的现场设备可以产生大量的数字信息，包括过程变量信息，或者从控制器接收控制信息。此外，每个现场设备还可以产生诊断信息和任意其他适宜的数字信息。其结果是，H1现场总线网络的最大带宽(31.25kbps)可能会被给定的H1现场总线网络上的多个智能现场设备的数据通信需求所淹没。

为H1 FOUNDATION^TM现场总线网络提供自适应，所述网络允许更高的网上通信速率，从而增加H1现场总线网络的可用带宽，这将会带来很大的益处。

发明内容

本发明提出一种在H1现场总线网络上进行通信的方法。所述H1现场总线网络上的通信采用具有纠错的高级形式。按照一种实施方式，具有纠错的高级形式使用低密度奇偶校验码；而按照另一种实施方式，高级纠错采用turbo码。高级纠错和H1组织的现场总线网络的使用，可以允许比31.25kbps更高的数据传输速度，和/或能够允许比当前使用的更低的信令电平。

附图说明

图1是可以采用本发明实施例的过程控制系统方框图；

图2是H1现场总线网络102上的现场总线数据100的示意图；

图3是本发明一种实施例现场设备的示意图。

具体实施方式