[发明专利]用于将无线数据合并到已建过程控制系统中的设备及方法

说明书

本申请是申请日为2007年9月29日、申请号为200710161538.0、名称为“用于将无线数据合并到已建过程控制系统中的设备及方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开总体上涉及加工厂中的过程控制系统，尤其涉及过程控制系统与无线网格网络之间的通信。

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）的工厂和/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，可以通过一个或多个过程控制系统的应用而得以自动化。相信所述过程控制系统最终也将更广泛地用于农业。

过程控制系统—如那些用于化学、石油、或其他过程的过程控制系统—典型地包括一个或多个集中式或分散式过程控制器，集中式或分散式过程控制器通过模拟总线、数字总线或模拟/数字混合总线，与至少一个主机或操作员工作站并且与一个或多个过程控制及仪器设备（比如现场设备）通信连接。现场设备可能是阀、阀定位器、开关、传送器及传感器（例如温度传感器、压力传感器及流率传感器），它们在过程中发挥功能，如开启或关闭阀及测量过程参数。所述过程控制器接收所述现场设备所进行的或与所述现场设备有关的过程测量或过程变量的信号和/或关于现场设备的其他信息，并使用这些信息来实施控制例程，然后产生控制信号并通过一个或多个所述总线传送至所述现场设备，以控制过程的操作。来自现场设备和控制器的信息一般由一个操作员工作站执行的一种或多种应用程序，使操作员能够执行针对过程所需要的功能，例如观察所述过程的当前状态、修正所述过程的操作等等。

所述加工厂中的多种设备可以在物理和/或逻辑组中互连，以创建一个逻辑过程，比如一个控制环路。同样地，一个控制环路可以与其他控制环路和/或设备互连，以创建一个单元，而一个单元接着可以与其他单元互连，以创建一个区。加工厂一般包括互连区，而商业实体一般包括可以互连的加工厂。因此，一个加工厂包括带有互连资产的多级的层次，而一个企业可能包括互连加工厂。换句话说，与一个加工厂有关的资产或多个加工厂可以组合在一起，以构成较高级的资产。

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、集中式硬件及固定式连接来实施。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，这些设备中的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，彼此通信连接和/或通信连接到一个或多个控制器。除了智能现场设备之外，现代的过程控制系统也可以包括模拟现场设备，比如4-20mA设备、0-10伏特直流电（VDC）设备等等，这些模拟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来连接到控制器。

在一个典型的工业或加工厂中，一个分布式控制系统（DCS）用于控制许多在所述设备执行的工业过程。所述设备可能有一个集中式控制室，集中式控制室中有一个计算机系统，该计算机系统带有用户输入/输出（I/O）、一个盘I/O及其他外围设备，在计算机领域中广为人知的是，这些外围设备有一个或多个过程控制器及过程I/O子系统通信连接到所述集中式控制室。此外，一个或多个现场设备典型地连接到所述I/O子系统及连接到所述过程控制器，以便在所述加工厂中实施控制及测量活动。在所述过程I/O子系统可以包括连接到遍及所述加工厂的多个现场设备的多个I/O端口的同时，所述现场设备可以包括多种类别的分析设备、硅压力传感器、电容式压力传感器、电阻式温度检测器、热电偶连接器、应变仪、限位开关、开关式开关、流量变送器、压力变送器、电容级开关、重量秤、变换器、阀定位器、阀控制器、执行器、螺线管、指示灯或任何其他典型地用于加工厂的装置。

如在此使用一样，所述术语“现场设备”包含这些设备以及任何其他在一个控制系统中执行功能的设备。无论如何，现场设备可以包括（例如）输入设备（例如提供指示过程控制参数（比如温度、压力、流率等等）的状况信号的传感器）以及响应从控制器和/或其他现场设备接收的命令而执行动作的控制操作器或执行器。