[发明专利]用于过程控制系统的柔性输入/输出设备

说明书

技术领域

本公开总体上涉及过程控制系统，尤其涉及用于过程控制系统的柔性输入/输出设备。

背景技术

过程控制系统广泛地用于制造产品或控制过程(例如化学品制造、发电厂控制等等)的工厂及/或车间。过程控制系统也用于自然资源的开采，比如石油及天然气钻探及处理过程等等。实质上，任何制造过程、资源开采过程等等，都可以通过一个或多个过程控制系统的应用而得以自动化。

过程控制系统的实施方式经过多年，已经有了进展。旧时的过程控制系统典型地以专用、集中式的硬件来实施。然而，现代的过程控制系统却是典型地以高度分布的工作站、智能控制器、智能现场设备及类似设备的网络来实施，这些设备的其中一些或全部设备可以执行一个整体过程控制策略或方案的一部分。明确地说，大多数过程控制系统包括智能现场设备及其他过程控制组件，这些智能现场设备及其他过程控制组件通过一个或多个数字数据总线，彼此通信连接及/或通信连接到一个或多个控制器。当然，许多这些现代的过程控制系统也可以包括非智能现场设备，比如4-20mA设备、0-10伏特直流电(VDC)设备等等，这些非智能现场设备典型地直接连接到控制器，而不是通过共用数字数据总线或同类物连接到控制器。

无论如何，现场设备包括输入设备(例如传感器之类的设备，它们提供指示过程控制参数的状况信号，比如提供温度信号、压力信号、流率信号等等)，以及控制操作器或执行器，它们响应接收自控制器及/或其他现场设备的命令而执行操作。例如，控制器可以发送信号到过程控制系统中的一个阀以增高压力或流率、发送信号到其中的一个加热器或冷却器以改变温度、发送信号到其中的一个搅拌器以搅拌配料等等。

过程控制系统设计的一个特别重要的方面涉及现场设备彼此之间、现场设备与控制器及过程控制系统中的其他系统或设备之间的通信连接的方式。一般地，使所述现场设备能够在所述过程控制系统中发挥功能的多种通信频道、链路及路径通常总称为输入/输出(I/O)通信网络。

传统上，许多通信协议及总线已经用于将智能现场设备连接到一个控制器或其他控制设备。所述控制设备(例如一个控制器)典型地包括或连接到一个输入/输出设备，该输入/输出设备带有一个通信协议组件(一般称为“主”组件)，其起动所述智能现场设备(一般称为“从”设备)，并与所述智能现场设备交换数据。在这些已知的系统中，所述主组件必须被配置成符合所述现场设备的设备规格(例如所述现场设备使用的特定通信协议)。因此，这些已知的系统要求用户必须选择一个特定协议或始终选择由所述输入/输出设备的制造商支持的设备组合，及/或这些已知的系统要求，用户必须为与所使用的多种现场设备进行通信而需要的所述每个特定通信协议，使用不同的输入/输出设备或卡。

发明内容

根据一方面，控制多个现场设备的一种过程控制系统包括控制设备及通信协议组件。所述通信协议组件有至少一个通信频道，所述通信频道可以选择性地被配置成使用第一和/或第二通信协议来与至少一个所述现场设备进行通信。

根据另一方面，用于过程控制系统的一种输入/输出设备包括至少一个通信频道，以便为多个现场设备中的至少一个现场设备与控制设备之间建立通信。所述通信是以第一可用通信协议和/或第二可用通信协议来建立。

根据再另一方面，一种控制多个现场设备的方法包括初始化输入/输出(I/O)设备，该输入/输出(I/O)设备包括通信协议组件，该通信协议组件带有至少一个通信频道。所述方法进一步包括将所述至少一个通信频道配置成使用第一可用通信协议和/或一个第二可用通信协议。此外，所述方法包括通过使用所述第一通信协议和/或第二通信协议的所述至少一个通信频道，与所述现场设备的其中之一进行通信。

根据再另一方面，一种使用过程控制系统中的输入/输出设备来以多个通信协议来进行通信的方法，包括将所述输入/输出设备上的多个通信频道中的至少一个第一通信频道配置成使用第一通信协议来与多个现场设备中的至少一个现场设备进行通信。所述方法进一步包括将所述输入/输出设备上的所述多个通信频道中的至少一个第二通信频道配置成使用第二通信协议来与所述多个现场设备中的至少另一个现场设备进行通信。

附图说明

图1为一框图，其图示一个范例过程控制系统，该范例过程控制系统使用在此描述的柔性输入/输出设备及方法。

图2为一更详细的框图，其图示图1所示的范例过程控制系统的一部分。

图3为一详细框图，其图解在此描述的一个范例配置工具的各个方面。