[发明专利]现场设备中的资源优化

说明书

技术领域

本发明一般地涉及工业过程现场设备，并且更具体地涉及用于工业现场设备的活动调度系统。

背景技术

术语“现场设备”涵盖较宽范围的用于测量和控制如压力、温度和流速之类的参数的过程管理设备。许多现场设备是充当在用于感测或致动工业过程变量的变换器与远程控制或监视设备(诸如控制室中的计算机)之间的通信中继的变送器。例如，传感器的输出信号通常不足以与远程控制或监视设备进行有效的通信。变送器通过下述方式弥补这种缺陷：从传感器接收通信，将该信号转换成对于长距离通信更有效的形式(例如，调制的4-20mA的电流环路信号，或者无线协议信号)，以及将转换后的信号发送给远程控制或监视设备。

无线现场设备网络被用于控制和监视不同的过程和环境。单个现场设备网络可以包括部署用于在较广区域(如油田或工厂)上感测或致动过程参数的现场设备。在针对基于传感器/致动器的应用所设计的无线网络系统中，网络中的许多现场设备必须本地供电，因为电力设施(诸如120VAC电力设施或供电数据总线)不位于附近或者在危险位置是不被允许的，所述危险位置是必须安放仪器、传感器和致动器以及安全监视器或人机接口设备且不造成大的安装费用的位置。“本地供电”意味着由诸如自包含的电化学电源(如长寿命的电池或燃料电池)之类的本地能源或者由低功率能量提取能源(如，振动、太阳能、或者热电)来供电。本地电源的共同特性是其有限的能量容量或者有限的功率容量，无论是存储的(如在长寿命电池的情况下)，还是产生的(如在太阳能板的情况下)。低安装成本的经济需求常常驱动了对作为无线现场设备网络的一部分进行通信的电池供电设备的需求。对有限能源(如不能再充电的原电池)的有效利用对于良好的无线现场设备是至关重要的。期望电池能够持续五年以上，并且优选地持续达产品寿命的主要部分。

为了节约功率和网络带宽，一些无线网络协议通过仅在有限的时间量内打开设备收发器以侦听消息，对任何节点或设备在任何时间段期间能够处理的业务量进行了限制。因此，为了减少平均功率，协议可以允许收发器在“开”状态和“关”状态之间的占空比。一些无线网络协议可以使用全局占空比来节省功率，使得整个网络同时处于“开”和“关”。其他协议(例如，基于TDMA的协议)可以使用局部占空比，其中仅将链接在一起的进行通信的节点对调度为以同步方式在预定时间打开和关闭。通常，该链接是通过下述方式预先确定的：向进行通信的每个网络节点对分派特定的周期性时隙以用于在指定的RF频率信道上进行通信。在约定(commissioning)期间向每个现场设备分派时隙，以及每个现场设备以所约定的速率周期性地激活。过程感测现场设备通常仅在打开设备收发器之前的短期内执行传感器测量。对收发器供电和执行传感器测量都消耗相当多的功率，并且设备与设备的通信消耗了网络带宽。一般而言，每个现场设备以所约定的速率重复执行至少一个资源密集型功能(例如，周期性的无线通信、周期性的过程感测或致动)。

特定的现场设备应用可能需要在一些时间段期间以高速率执行资源密集型功能，而在其他时间段期间仅需要低速率或者无活动。传统的现场设备网络或者持续地以高要求时间段期间所需的较高的工作速率来操作这种现场设备，或者针对高要求时间段和低要求时间段从中央控制或监视服务器重新约定现场设备。在前一情况下，以高工作速率的持续操作在低要求时间段期间不必要地消耗了功率和带宽。在后一情况下，重新约定消耗了功率和带宽，并且在重新约定过程期间可能导致分组丢失。

发明内容

本发明涉及一种现场设备组件，所述现场设备组件包括：第一过程传感器、无线收发器以及处理器。所述第一过程处理器被部署用于感测第一过程参数。所述无线收发器被配置为与网络管理器进行无线通信。所述处理器被配置为：处理所感测到的第一过程参数，以及命令所述无线收发器和第一过程传感器根据所约定的第一自适应调度表来执行第一资源密集型活动，由此所述资源密集型活动的速率随着时间改变和/或基于感测到的事件改变。

在另一实施例中，本发明涉及一种操作工业现场设备的方法。所述方法包括：对所述现场设备约定自适应调度表；基于所约定的内部调度表，以随时间改变的调度速率执行资源密集型活动；以及响应于由所述预设的内部调度表指定的感测事件，改变所述调度速率。

附图说明

图1是包括多个现场设备的无线过程网络的示意系统图；

图2是图1的一个现场设备的简化示意图；

图3是示出针对图2的现场设备的调度操作的方法的流程图。

具体实施方式