專利名稱：用于將現(xiàn)場設(shè)備通信連接到過程控制系統(tǒng)中的控制器的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體上涉及過程控制系統(tǒng)，尤其涉及用于將現(xiàn)場設(shè)備通信連接到過程控制 系統(tǒng)中的控制器的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
過程控制系統(tǒng)——如那些用于化學(xué)、石油、制漿及造紙或其他制造過程的過程控 制系統(tǒng)——典型地包括一個(gè)或多個(gè)過程控制器，過程控制器通過模擬通信協(xié)議、數(shù)字通信 協(xié)議或模擬/數(shù)字混合通信協(xié)議，與至少一個(gè)主機(jī)(包括至少一個(gè)操作員工作站)或與一 個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備通信連接。現(xiàn)場設(shè)備可能是設(shè)備控制器、閥、閥啟動器、閥定位器、開關(guān) 及傳感器(例如溫度傳感器、壓力傳感器、流率傳感器及化學(xué)成分傳感器)或這些設(shè)備的組 合，它們在過程中發(fā)揮功能，如開啟或關(guān)閉閥及測量或推斷過程參數(shù)。過程控制器接收所述 現(xiàn)場設(shè)備所進(jìn)行的過程測量的信號及/或關(guān)于現(xiàn)場設(shè)備的其他信息，并使用這些信息來實(shí) 施控制例程，然后產(chǎn)生控制信號并通過總線或其他通信線傳送至現(xiàn)場設(shè)備，以控制過程控 制系統(tǒng)的操作。過程控制系統(tǒng)可以包括多種現(xiàn)場設(shè)備，這些現(xiàn)場設(shè)備提供不同的功能能力，而且 經(jīng)常是通過使用雙線接口，以點(diǎn)到點(diǎn)電線連接布置(例如一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備通信連接到一個(gè)現(xiàn) 場設(shè)備總線)及多點(diǎn)電線連接布置(例如多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備通信連接到一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備總線)的 方式或以無線通信方式，通信連接到過程控制器。有些現(xiàn)場設(shè)備配置成使用相對簡單命令 及/或通信(例如ON命令及OFF命令)來操作。其他現(xiàn)場設(shè)備更為復(fù)雜，它們需要更多命 令及/或更多通信信息，可能包括或不包括簡單命令。例如，更為復(fù)雜的現(xiàn)場設(shè)備可以使用 (例如)HART (可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道)通信協(xié)議，以數(shù)字通信疊加在模擬值的方式來 傳送模擬值。其他現(xiàn)場設(shè)備可以使用完全數(shù)字的通信(例如FOUNDATION Fieldbus通信協(xié) 議)。在過程控制系統(tǒng)中，每個(gè)現(xiàn)場設(shè)備典型地通過一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出卡和相應(yīng)的 通信媒介(例如雙芯電纜、無線鏈路或光纖)，連接到過程控制器。因此，需要使用多個(gè)通信 媒介來將多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備通信連接到過程控制器。所述多個(gè)通信媒介經(jīng)常是通過一個(gè)或多個(gè) 現(xiàn)場接線盒連接到所述現(xiàn)場設(shè)備，而在這些連接點(diǎn)，所述多個(gè)通信媒介連接到一條多導(dǎo)線 電纜的相應(yīng)通信媒介(例如相應(yīng)的雙芯導(dǎo)線)，而所述多導(dǎo)線電纜用于通過一個(gè)或多個(gè)輸 入/輸出卡將所述現(xiàn)場設(shè)備通信連接到過程控制器。

發(fā)明內(nèi)容
在此描述用于將現(xiàn)場設(shè)備通信連接到過程控制系統(tǒng)中的控制器的設(shè)備及方法。根 據(jù)一個(gè)范例，一種范例設(shè)備包括第一界面，該第一界面配置成從使用第一通信協(xié)議的現(xiàn)場 設(shè)備接收第一信息。所述范例設(shè)備也包括通信處理器，該通信處理器通信連接到所述第一 界面，而且為所述第一信息編碼，以通過使用第二通信協(xié)議的總線進(jìn)行通信。此外，所述范 例設(shè)備包括第二界面，該第二界面通信連接到所述通信處理器及所述總線，而且配置成通 過使用所述第二通信協(xié)議的所述總線來傳送所述第一信息。所述總線配置成使用所述第二 通信協(xié)議來傳送與另一現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的第二信息。根據(jù)另一個(gè)范例，一種范例方法涉及從使用第一通信協(xié)議的現(xiàn)場設(shè)備接收第一信息。 所述第一信息接著被編碼，以用于使用第二通信協(xié)議的通信，以便傳送與另一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備有關(guān) 的第二信息。所述第一信息接著通過使用所述第二通信協(xié)議的總線，被傳送到一個(gè)控制器。根據(jù)再另一個(gè)范例，一種范例設(shè)備包括多個(gè)插座，這些插座配置成能夠接納多個(gè) 終端模塊。所述終端模塊中的每個(gè)終端模塊配置成通信連接到一個(gè)過程控制系統(tǒng)中的至少 一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備。所述范例設(shè)備也包括通信總線界面，該通信總線界面通信連接到所述多個(gè) 插座中的每個(gè)插座，而且配置成傳送與所述終端模塊的其中一個(gè)終端模塊有關(guān)的第一現(xiàn)場 設(shè)備信息及與所述終端模塊的其中第二個(gè)終端模塊有關(guān)的第二現(xiàn)場設(shè)備信息。根據(jù)另一個(gè)范例，一種范例設(shè)備包括連接檢測器，該連接檢測器配置成檢測與現(xiàn) 場設(shè)備之間的連接。所述范例設(shè)備也包括現(xiàn)場設(shè)備識別器，該現(xiàn)場設(shè)備識別器配置成確定 指示所述現(xiàn)場設(shè)備的特性的現(xiàn)場設(shè)備識別信息。此外，所述范例設(shè)備也包括顯示器界面，該 顯示器界面配置成顯示所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息。根據(jù)又一個(gè)范例，一種范例設(shè)備包括第一隔離線路，該第一隔離線路通信連接到 終端模塊線路，而且配置成通信連接到總線。所述終端模塊線路配置成與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通 信，而所述總線使所述終端模塊能夠與控制器進(jìn)行通信。所述范例設(shè)備也包括第二隔離線 路，該第二隔離線路通信連接到所述終端模塊線路，而且配置成通信連接到向所述終端模 塊線路提供電力的電源。


圖IA為一框圖，圖示一個(gè)范例過程控制系統(tǒng)。圖1B-1D描繪可以用于通信連接工作站、控制器及輸入/輸出卡的選擇性實(shí)施例。圖2為圖IA所示的范例調(diào)度柜的詳圖。圖3為另一個(gè)范例調(diào)度柜，其可以用于實(shí)施圖IA所示的范例調(diào)度柜。圖4描繪圖IA及2所示的一個(gè)范例終端模塊的俯視圖，而圖5描繪圖IA及2所 示的一個(gè)范例終端模塊的側(cè)視圖。圖6為圖1A、2、4及5所示的范例終端模塊的詳細(xì)框圖。圖7為圖IA所示的一個(gè)范例輸入/輸出卡的詳細(xì)框圖。圖8為一詳細(xì)框圖，圖示一個(gè)范例貼標(biāo)器，該范例貼標(biāo)器可以用于顯示現(xiàn)場設(shè)備 識別信息及/或任何其他與圖IA及2-6所示的終端模塊有關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備信息。圖9描繪一個(gè)隔離線路配置，該隔離線路配置可以實(shí)施于圖IA所示的范例終端模 塊，以電氣地使所述終端模塊相互隔離、與現(xiàn)場設(shè)備隔離及與通信總線隔離。
圖IOA及IOB描繪一種范例方法的流程圖，該范例方法可以用于實(shí)施圖IA及2-6 所示的終端模塊，以在現(xiàn)場設(shè)備及輸入/輸出卡之間傳送信息。圖IlA及IlB描繪一種范例方法的流程圖，該范例方法可以用于實(shí)施圖IA所示的 輸入/輸出卡，以在所述終端模塊及工作站之間傳送信息。圖12為一種范例方法的流程圖，該范例方法可以用于實(shí)施圖2、3、6及8中所示的 貼標(biāo)器，以檢索及顯示與通信連接到終端模塊的現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的信息。圖13為一框圖，圖示一個(gè)范例處理器系統(tǒng)，該范例處理器系統(tǒng)可以用于實(shí)施在此 描述的范例系統(tǒng)及方法。
具體實(shí)施例方式雖然以下描述范例設(shè)備及系統(tǒng)，其中除了構(gòu)件以外，還包括軟件及/或在硬件上 實(shí)施的固件，但應(yīng)該注意的是，這些系統(tǒng)只是在于闡明而不應(yīng)被當(dāng)成是限制本發(fā)明包括的 范圍。例如，預(yù)期任何或所有這些硬件、軟件及固件構(gòu)件可以單獨(dú)地實(shí)施在硬件、單獨(dú)地實(shí) 施在軟件或任何硬件及軟件組合。因此，雖然以下描述一些范例設(shè)備及系統(tǒng)，但本領(lǐng)域的普 通工程技術(shù)人員將可以理解，在此提供的范例并不是實(shí)施這些設(shè)備及系統(tǒng)的僅有途徑。一個(gè)范例過程控制系統(tǒng)包括一個(gè)控制室(例如圖IA所示的控制室108)、一個(gè)過程 控制器區(qū)域(例如圖IA所示的過程控制器區(qū)域110)、一個(gè)終端區(qū)域(例如圖IA所示的終 端區(qū)域140)及一個(gè)或多個(gè)過程區(qū)域(例如圖IA所示的過程區(qū)域114及118)。一個(gè)過程 區(qū)域包括多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，這些現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行與特定過程(例如化學(xué)過程、石油過程、藥物過 程、制漿及造紙過程等等)有關(guān)的操作(例如控制閥、控制馬達(dá)、控制鍋爐、監(jiān)測、測量參數(shù) 等等)。有些過程區(qū)域由于苛刻的環(huán)境條件(例如溫度相對較高、氣載毒素、不安全輻射水 平等等)，造成人類不可到達(dá)。所述控制室典型地包括人類可以安全到達(dá)的環(huán)境內(nèi)的一個(gè)或 多個(gè)工作站。所述工作站包括用戶應(yīng)用程序，用戶(例如工程師、操作員等等)可以存取這 些用戶應(yīng)用程序，以通過(例如)更改變數(shù)值、過程控制功能等等來控制所述過程控制系統(tǒng) 的操作。所述過程控制器區(qū)域包括一個(gè)或多個(gè)控制器，這些控制器通信連接到所述控制室 中的所述工作站。所述控制器通過執(zhí)行經(jīng)由所述工作站實(shí)施的過程控制策略，使所述過程 區(qū)域的所述現(xiàn)場設(shè)備的控制自動化。一個(gè)范例過程策略涉及使用壓力傳感器現(xiàn)場設(shè)備來測 量壓力及自動地發(fā)送命令到閥定位器，以根據(jù)所述壓力測量來開啟或關(guān)閉流量閥。所述終 端區(qū)域包括一個(gè)調(diào)度柜，該調(diào)度柜使所述控制器能夠與所述過程區(qū)域中的所述現(xiàn)場設(shè)備通 信。明確地說，所述調(diào)度柜包括多個(gè)終端模塊，這些終端模塊調(diào)度、整理或傳送來自所述現(xiàn) 場設(shè)備、傳送到與所述控制器通信連接的一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出卡的信號。所述輸入/輸 出卡將接收自所述現(xiàn)場設(shè)備的信息轉(zhuǎn)化為可以與所述控制器兼容的格式，并將來自所述控 制器的信息轉(zhuǎn)化為可以與所述現(xiàn)場設(shè)備兼容的格式。已知的用于將過程控制系統(tǒng)內(nèi)的現(xiàn)場設(shè)備通信連接到控制器的技術(shù)涉及在每個(gè) 現(xiàn)場設(shè)備和一個(gè)相應(yīng)的、通信連接到一個(gè)控制器(例如過程控制器、可編程邏輯控制器等 等)的輸入/輸出卡之間使用一個(gè)單獨(dú)的總線(例如電線、電纜或電路)。輸入/輸出卡使 得能夠通過轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)換在所述控制器與所述現(xiàn)場設(shè)備之間傳送的信息，使控制器通信連接 到與不同數(shù)據(jù)類別或信號類別(例如模擬輸入(Al)數(shù)據(jù)類別、模擬輸出(AO)數(shù)據(jù)類別、離 散輸入(DI)數(shù)據(jù)類別、離散輸出(DO)數(shù)據(jù)類別、數(shù)字輸入數(shù)據(jù)類別及數(shù)字輸出數(shù)據(jù)類別)及不同的現(xiàn)場設(shè)備通信協(xié)議有關(guān)的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備。例如，輸入/輸出卡可以帶有一個(gè)或多 個(gè)現(xiàn)場設(shè)備界面，所述現(xiàn)場設(shè)備界面配置成與使用與一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備通信協(xié) 議的現(xiàn)場設(shè)備交換信息。不同的現(xiàn)場設(shè)備界面通過不同的頻道類別(例如模擬輸入(Al) 頻道類別、模擬輸出(AO)頻道類別、離散輸入(DI)頻道類別、離散輸出(DO)頻道類別、數(shù) 字輸入頻道類別及數(shù)字輸出頻道類別)進(jìn)行通信。此外，所述輸入/輸出卡能夠?qū)⒔邮兆?所述現(xiàn)場設(shè)備的信息(例如電壓電平)轉(zhuǎn)換為所述控制器能夠使用來執(zhí)行與控制所述現(xiàn)場 設(shè)備有關(guān)的操作的信息(例如壓力測量值)。所述已知技術(shù)需要線纜束或總線(例如多芯 電纜)來將多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備通信連接到輸入/輸出卡。與使用一條單獨(dú)的總線來將每個(gè)現(xiàn)場 設(shè)備通信連接到輸入/輸出卡的已知技術(shù)不同，在此描述的設(shè)備及方法可以通過在一個(gè)終 接板(例如調(diào)度柜)終接多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，將現(xiàn)場設(shè)備通信連接到一個(gè)輸入/輸出卡；以及通 過使用在所述終接板和所述輸入/輸出卡之間通信連接的一個(gè)總線(例如導(dǎo)電通信媒介、 光纖通信媒介、無線通信媒介)，將所述現(xiàn)場設(shè)備通信連接到所述輸入/輸出卡。在此描述的范例設(shè)備及方法涉及使用一條范例通用輸入/輸出總線(例如公用或 共網(wǎng)通信總線)，該范例通用輸入/輸出總線將一個(gè)或多個(gè)終端模塊通信連接到與一個(gè)控 制器通信連接的一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出卡。每個(gè)終端模塊通過使用一條相應(yīng)的現(xiàn)場設(shè)備總 線(例如模擬總線或數(shù)字總線)，通信連接到一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的現(xiàn)場設(shè)備。所述終端模塊配 置成通過所述現(xiàn)場設(shè)備總線接收來自所述現(xiàn)場設(shè)備的現(xiàn)場設(shè)備信息，以及通過(例如)包 封化所述現(xiàn)場設(shè)備信息和通過所述通用輸入/輸出總線，將所述包封化信息傳送到所述輸 入/輸出卡，從而通過所述通用輸入/輸出總線將所述現(xiàn)場設(shè)備信息傳送到所述輸入/輸 出卡。所述現(xiàn)場設(shè)備信息可以包括(例如)現(xiàn)場設(shè)備識別信息(例如設(shè)備標(biāo)記符、電子序 號等等)、現(xiàn)場設(shè)備狀況信息(例如通信狀況、診斷健康信息(開環(huán)、短路等等))、現(xiàn)場設(shè)備 活動信息(例如過程變量(PV)值)、現(xiàn)場設(shè)備描述信息(例如現(xiàn)場設(shè)備類別或功能，如閥 啟動器、溫度傳感器、壓力傳感器、流率傳感器等等)、現(xiàn)場設(shè)備連接配置信息(例如多點(diǎn)總 線連接、點(diǎn)到點(diǎn)連接等等)、現(xiàn)場設(shè)備總線或段識別信息(例如將現(xiàn)場設(shè)備通信連接到終端 模塊的現(xiàn)場設(shè)備總線或現(xiàn)場設(shè)備段)及/或現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)類別信息(例如指示由特定現(xiàn)場 設(shè)備使用的數(shù)據(jù)類別的數(shù)據(jù)類別描述符)。所述輸入/輸出卡可以提取通過所述通用輸入 /輸出總線接收的現(xiàn)場設(shè)備信息，并將所述現(xiàn)場設(shè)備信息傳送到所述控制器，所述控制器可 以接著將所述信息的一些或所有信息傳送到一個(gè)或多個(gè)工作站終端，以用于隨后的分析。為了將來自工作站終端的現(xiàn)場設(shè)備信息(例如命令、指示、查詢、臨界活動閥(例 如臨界過程變量(PV)值)等等)傳送到現(xiàn)場設(shè)備，輸入/輸出卡能夠包封化所述現(xiàn)場設(shè)備 信息，并將所述包封化現(xiàn)場設(shè)備信息傳送到多個(gè)終端模塊。所述終端模塊中的每個(gè)終端模 塊接著可以從接收自一個(gè)相應(yīng)的輸入/輸出卡的所述包封化通信，提取或包封化相應(yīng)的現(xiàn) 場設(shè)備信息，并將所述現(xiàn)場設(shè)備信息傳送到一個(gè)相應(yīng)的現(xiàn)場設(shè)備。在此描述的圖解范例中，一個(gè)終接板(例如調(diào)度柜)配置成接納(例如連接到)多 個(gè)終端模塊，而其中每個(gè)終端模塊通信連接到一個(gè)不同的現(xiàn)場設(shè)備。為了在所述終接板指 示哪個(gè)終端模塊連接到哪個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，每個(gè)終端模塊帶有一個(gè)終端貼標(biāo)器(或標(biāo)記系統(tǒng))。 終端貼標(biāo)器包括一個(gè)電子顯示器(例如液晶顯示器(LCD))及元件，以確定哪個(gè)或哪些現(xiàn)場 設(shè)備連接到相應(yīng)于所述終端貼標(biāo)器的終端模塊。在有些實(shí)施例中，顯示器是安裝在所述終 接板上，而不是安裝在所述終端模塊上。所述顯示器中的每一個(gè)顯示器與一個(gè)相應(yīng)的終端模塊插座相伴安裝。照這樣，在從所述終接板拆除終端模塊時(shí)，相應(yīng)的顯示器保留在所述終 接板上，以供隨后連接的終端模塊使用?，F(xiàn)在參看圖1A，一個(gè)范例過程控制系統(tǒng)100包括一個(gè)工作站102，該工作站102通 過一般稱為應(yīng)用程序控制網(wǎng)絡(luò)(ACN)的一個(gè)總線或局域網(wǎng)(LAN) 106通信連接到一個(gè)控制 器104。所述局域網(wǎng)(LAN) 106可以使用任何期望的通信媒介或協(xié)議來實(shí)施。例如，所述局 域網(wǎng)(LAN) 106可以基于固定或無線以太網(wǎng)通信協(xié)議。然而，任何其他適合的固定或無線通 信媒介及協(xié)議可以被采用。所述工作站102可以配置成執(zhí)行與一個(gè)或多個(gè)信息技術(shù)應(yīng)用程 序、用戶互動應(yīng)用程序及/或通信應(yīng)用程序有關(guān)的操作。例如，所述工作站102可以配置成 執(zhí)行與過程控制相關(guān)應(yīng)用程序及通信應(yīng)用程序有關(guān)的操作，以使所述工作站102及所述控 制器104能夠與其他使用任何期望的通信媒介(例如無線通信媒介、固定通信媒介等等) 及協(xié)議(例如HTTP，S0AP)的設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行通信。所述控制器104可以配置成執(zhí)行一個(gè)或 多個(gè)過程控制例程或功能，所述過程控制例程或功能由系統(tǒng)工程師或其他系統(tǒng)操作員使用 (例如)所述工作站102或任何其他已經(jīng)下載到所述控制器104或已經(jīng)在所述控制器104 中初始化的工作站產(chǎn)生。在所圖解的范例中，所述工作站102位于一個(gè)控制室108，而所述 控制器104位于與所述控制室108分開的一個(gè)過程控制器區(qū)域110。在所圖解的范例中，所述范例過程控制系統(tǒng)100包括一個(gè)第一過程區(qū)域114中的 現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及一個(gè)第二過程區(qū)域118中的現(xiàn)場設(shè)備116a-c。為了在所述控制器104 與所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c之間傳送信息，所述范例過程控制系統(tǒng)100帶有現(xiàn)場接 線盒120a-b及一個(gè)調(diào)度柜122。所述現(xiàn)場接線盒120a_b中的每個(gè)現(xiàn)場接線盒從所述現(xiàn)場 設(shè)備Ilh-C及116a-c中的相應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備傳送信號到所述調(diào)度柜122。所述調(diào)度柜122依 次地調(diào)度(例如整理、聚合等等)接收自所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a-c的信息，并將所述 現(xiàn)場設(shè)備信息傳送到所述控制器104的相應(yīng)輸入/輸出卡(例如輸入/輸出卡及 134a-b)。在所圖解的范例中，所述控制器104與所述現(xiàn)場設(shè)備llh-c及116a_c之間的通 信為雙向，所以所述調(diào)度柜122也用于通過所述現(xiàn)場接線盒120a-b，將接收自所述控制器 104的輸入/輸出卡的信息傳送到所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a-c中的相應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備。在所圖解的范例中，通過電導(dǎo)、無線及/或光纖通信媒介，所述現(xiàn)場設(shè)備llh-c通 信連接到所述現(xiàn)場接線盒120a，而所述現(xiàn)場設(shè)備116a-c通信連接到所述現(xiàn)場接線盒120b。 例如，所述現(xiàn)場接線盒120a_b可以帶有一個(gè)或多個(gè)電氣收發(fā)器、無線收發(fā)器及/或光纖數(shù) 據(jù)收發(fā)器，以便與所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c的電氣數(shù)據(jù)收發(fā)器、無線數(shù)據(jù)收發(fā)器及/ 或光纖數(shù)據(jù)收發(fā)器進(jìn)行通信。在所圖解的范例中，所述現(xiàn)場接線盒120b無線地通信連接到 所述現(xiàn)場設(shè)備116c。在一個(gè)選擇性的實(shí)施例中，可以省略所述調(diào)度柜122，而來自所述現(xiàn)場 設(shè)備llh-c及116a-c的信號可以從所述現(xiàn)場接線盒120a-b直接地傳送到所述控制器104 的輸入/輸出卡。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以省略所述現(xiàn)場接線盒120a-b，而所述現(xiàn)場設(shè)備 112a-c及116a-c可以直接地連接到所述調(diào)度柜122。所述現(xiàn)場設(shè)備IUa-C及116a_c可以是符合Fieldbus協(xié)議的閥、啟動器、傳感器 等等，在這種情況下，所述現(xiàn)場設(shè)備IUa-C及116a_c通過使用所述廣為人知的Fieldbus 通信協(xié)議的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線進(jìn)行通信。當(dāng)然，其他類別的現(xiàn)場設(shè)備及通信協(xié)議也可以被使用。 例如，所述現(xiàn)場設(shè)備IWa-C及116a-c也可以是符合ftx)fibuS、HART或AS_i協(xié)議并通過使 用所述廣為人知的Fieldbus及HART通信協(xié)議進(jìn)行通信的設(shè)備。在有些實(shí)施例中，所述現(xiàn)場設(shè)備llh-c及116a_c可以使用模擬通信或離散通信來傳送信息，而不是使用數(shù)字通信 來傳送信息。此外，所述通信協(xié)議可以用于傳送與不同數(shù)據(jù)類別有關(guān)的信息。所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c中的每個(gè)現(xiàn)場設(shè)備配置成存儲現(xiàn)場設(shè)備識別信 息。所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息可以是唯一地識別所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c中的每個(gè)現(xiàn) 場設(shè)備的一個(gè)物理設(shè)備標(biāo)記(PDT)值、設(shè)備標(biāo)記名稱、電子序號等等。在圖IA所圖解的范例 中，所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C以物理設(shè)備標(biāo)記(PDT)值PDT0-PDT2的形式存儲現(xiàn)場設(shè)備識別信 息，而所述現(xiàn)場設(shè)備116a-c則以物理設(shè)備標(biāo)記(PDT)值PDT3-PDT5的形式存儲現(xiàn)場設(shè)備識 別信息。所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息可以由現(xiàn)場設(shè)備制造商及/或由涉及所述現(xiàn)場設(shè)備I^a-C 及116a_c的安裝的操作員或工程師存儲或編程在所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c中。為了在所述調(diào)度柜122中傳送與所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c有關(guān)的信息，所 述調(diào)度柜122帶有多個(gè)終端模塊12^-c及126a-c。所述終端模塊配置成調(diào)度與所 述第一過程區(qū)域114中的所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C有關(guān)的信息，而且所述終端模塊126a-c配 置成調(diào)度與所述第二過程區(qū)域118中的所述現(xiàn)場設(shè)備116a-c有關(guān)的信息。如圖所示，所述 終端模塊12^-c及126a-c通過相應(yīng)的多芯電纜128a及12 (例如多總線電纜)，通信連 接到所述現(xiàn)場接線盒120a-b。在所述調(diào)度柜122被省略的一個(gè)選擇性的實(shí)施例中，所述終 端模塊12^-c及126a-c可以安裝在相應(yīng)的所述現(xiàn)場接線盒120a_b中。圖IA的圖解范例描繪一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)配置，其中所述多芯電纜128a_b中的每個(gè)導(dǎo) 線或?qū)Ь€對(例如總線、雙絞通信媒介、雙線通信媒介等等)傳送唯一地與所述現(xiàn)場設(shè)備 Ilh-C及116a_c中的相應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的信息。例如，所述多芯電纜128a包括一個(gè)第一 導(dǎo)線130a、一個(gè)第二導(dǎo)線130b及一個(gè)第三導(dǎo)線130c。明確地說，所述第一導(dǎo)線130a用于構(gòu) 成一個(gè)第一數(shù)據(jù)總線，該第一數(shù)據(jù)總線配置成在所述終端模塊12 及所述現(xiàn)場設(shè)備11 之間傳送信息，所述第二導(dǎo)線130b用于構(gòu)成一個(gè)第二數(shù)據(jù)總線，該第二數(shù)據(jù)總線配置成在 所述終端模塊124b及所述現(xiàn)場設(shè)備112b之間傳送信息，而所述第三導(dǎo)線130c用于構(gòu)成一 個(gè)第三數(shù)據(jù)總線，該第三數(shù)據(jù)總線配置成在所述終端模塊12 及所述現(xiàn)場設(shè)備112c之間 傳送信息。在一個(gè)選擇性的使用多點(diǎn)配線配置的實(shí)施例中，所述終端模塊12^-c及126a-c 中的每個(gè)終端模塊可以通信連接到一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備。例如，在多點(diǎn)配置中，所述終端模 塊12 可以通過所述第一導(dǎo)線130a通信連接到所述現(xiàn)場設(shè)備11 及另一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(圖 中未顯示)。在有些實(shí)施例中，終端模塊可以配置成使用無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，無線地與多個(gè)現(xiàn)場 設(shè)備進(jìn)行通信。所述終端模塊12^-c及126a_c中的每個(gè)終端模塊可以配置成使用不同的數(shù)據(jù)類 別與所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a-c中的相應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備通信。例如，所述終端模塊12 可 以包括一個(gè)數(shù)字現(xiàn)場設(shè)備界面，以使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與所述現(xiàn)場設(shè)備11 通信，而所述終端模 塊124b可以包括一個(gè)模擬現(xiàn)場設(shè)備界面，以使用模擬數(shù)據(jù)與所述現(xiàn)場設(shè)備112b通信。為了控制所述控制器104(及/或所述工作站10 與所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及 116a-c之間的通信，所述控制器104帶有所述多個(gè)輸入/輸出卡及13^_b。在所 圖解的范例中，所述輸入/輸出卡配置成控制所述控制器104(及/或所述工作站 102)與所述第一過程區(qū)域114中的所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C之間的輸入/輸出通信，而所述輸 入/輸出卡13^-b配置成控制所述控制器104(及/或所述工作站10 與所述第二過程 區(qū)域118中的所述現(xiàn)場設(shè)備116a-c之間的輸入/輸出通信。
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在圖IA圖解的范例中，所述輸入/輸出卡13 +及13^-b裝置在所述控制器 104中。為了從所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a-c傳送信息到所述工作站102，所述輸入/輸 出卡及13^-b傳送所述信息到所述控制器104，接著由所述控制器104傳送所述信 息到所述工作站102。同樣地，為了從所述工作站102傳送信息到所述現(xiàn)場設(shè)備llh-c及 116a-c，所述工作站102傳送所述信息到所述控制器104，接著由所述控制器104傳送所述 信息到所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c，而所述輸入/輸出卡及通過所述終 端模塊12^-c及126a-c傳送所述信息到所述現(xiàn)場設(shè)備llh-c及116a_c。在一個(gè)選擇性 的實(shí)施例中，所述輸入/輸出卡及13^-b可以通信連接到所述控制器104內(nèi)的所 述局域網(wǎng)(LAN) 106，所以所述輸入/輸出卡13 ^及13^-b可以與所述工作站102及/ 或所述控制器104直接地通信。為了在所述輸入/輸出卡13 及13 的其中任何一個(gè)輸入/輸出卡發(fā)生故障的 情況下提供容錯(cuò)操作，所述輸入/輸出卡132b及134b配置成冗余輸入/輸出卡。也就是 說，如果所述輸入/輸出卡13 發(fā)生故障，所述冗余輸入/輸出卡132b承擔(dān)控制并執(zhí)行所 述輸入/輸出卡13 原應(yīng)執(zhí)行的相同的操作。同樣地，所述冗余輸入/輸出卡134b在所 述輸入/輸出卡13 發(fā)生故障時(shí)承擔(dān)控制。為了使得所述終端模塊12^-c與所述輸入/輸出卡之間及所述終端模塊 126a-c與所述輸入/輸出卡13^-b之間能夠進(jìn)行通信，所述終端模塊通過一個(gè)第 一通用輸入/輸出總線136a通信連接到所述輸入/輸出卡；而所述終端模塊126a-c 則通過一個(gè)第二通用輸入/輸出總線136b通信連接到所述輸入/輸出卡13^-b。與所述 多芯電纜128a及128b為其所述現(xiàn)場設(shè)備llh-c及116a_c中的每一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備使用分別 的導(dǎo)線或通信媒介的配置不同，所述通用輸入/輸出總線136a-b中的每個(gè)通用輸入/輸出 總線配置成使用相同的通信媒介來傳送相應(yīng)于多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(例如所述現(xiàn)場設(shè)備I^a-C 及116a_c)的信息。例如，所述通信媒介可以是串行總線、雙線通信媒介(例如雙絞線)、光 纖、并聯(lián)總線等等；通過這些通信媒介，與兩個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的信息可以以(例如) 基于分組通信技術(shù)、多路復(fù)用通信技術(shù)等等來傳送。在一個(gè)實(shí)施例中，所述通用輸入/輸出總線136a_b使用RS-485串行通信標(biāo)準(zhǔn)來 實(shí)施。所述RS-485串行通信標(biāo)準(zhǔn)可以配置成使用比其他已知通信標(biāo)準(zhǔn)(例如以太網(wǎng))較 少的通信控制負(fù)荷(例如較少標(biāo)題信息)。然而，在其他實(shí)施例中，所述通用輸入/輸出 總線136a-b可以使用任何其他合適的通信標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施，包括使用以太網(wǎng)、通用串行總線 (USB).IEEE 1394等等標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施。此外，雖然以上將所述通用輸入/輸出總線136a_b描 述為有線通信媒介，但在另一個(gè)實(shí)施例中，所述通用輸入/輸出總線136a-b中的一個(gè)或兩 個(gè)通用輸入/輸出總線可以使用無線通信媒介(例如無線以太網(wǎng)、IEEE-802. lUWi-Fi , Bluetooth )來實(shí)施。所述通用輸入/輸出總線136a及136b以充分相同的方式用于傳送信息。在所圖 解的范例中，所述通用輸入/輸出總線136a配置成傳送所述通用輸入/輸出總線136a-b 與所述終端模塊12^-c之間的信息。所述輸入/輸出卡及所述終端模塊12^-c 使用地址分配方案來使所述輸入/輸出卡能夠識別哪些信息相應(yīng)于所述終端模塊 124a-c中的哪一個(gè)終端模塊，以及使得所述終端模塊12^-c中的每一個(gè)終端模塊能夠確 定其哪些信息相應(yīng)于所述現(xiàn)場設(shè)備I^a-C中的哪一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備。在一個(gè)終端模塊(例如所述終端模塊12^-c及126a-c的其中之一)連接到所述輸入/輸出卡及 的其中之一時(shí)，該輸入/輸出卡自動地(例如從所述終端模塊)獲得所述終端模塊的地址， 以便與所述終端模塊交換信息。照這樣，所述終端模塊12^-c及126a-c可以在不需要人 工地向所述輸入/輸出卡及13^-b提供終端模塊地址、也不需要將所述終端模塊 124a-c及126a-c中的每個(gè)終端模塊單獨(dú)地接線到所述輸入/輸出卡及的 情況下，在所述相應(yīng)總線136a-b上的任何位置通信連接。與已知的、其每個(gè)終端模塊需要一個(gè)分別的通信媒介來與一個(gè)控制器進(jìn)行通信的 配置相比，通過使用所述通用輸入/輸出總線136a-b，在所述調(diào)度柜122及所述控制器104 之間傳送信息所需要的通信媒介(例如電線)的數(shù)目充分地縮減。縮減所需要的將所述調(diào) 度柜122通信連接到所述控制器104的通信媒介的數(shù)目(例如縮減通信總線或通信線的數(shù) 目)，使得所述控制器與所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c之間的連接安裝的設(shè)計(jì)及圖紙繪制 所需要的工程成本縮減。此外，縮減通信媒介的數(shù)目導(dǎo)致縮減安裝成本及維修成本。例如， 所述輸入/輸出總線136a_b的其中一個(gè)輸入/輸出總線取代在已知系統(tǒng)中將現(xiàn)場設(shè)備通 信連接到一個(gè)控制器的多個(gè)通信媒介。因此，圖IA所圖解的范例不是維護(hù)多個(gè)通信媒介來 將所述現(xiàn)場設(shè)備11加-(3及116a-c通信連接到所述輸入/輸出卡13 ^及13^-b，而是通 過使用所述輸入/輸出總線136a-b，所以需要的維護(hù)顯著較少。此外，縮減將所述調(diào)度柜122通信連接到所述輸入/輸出卡及所 需要的通信媒介的數(shù)目，導(dǎo)致有更多可用空間供更多終端模塊(例如終端模塊12^-b及 124a-c)使用，從而增加所述調(diào)度柜122相對于已知系統(tǒng)的輸入/輸出密度。在圖IA的圖 解范例中，所述調(diào)度柜122能夠容納許多終端模塊，在已知的系統(tǒng)實(shí)施中，這些終端模塊需 要更多調(diào)度柜(例如三個(gè)調(diào)度柜)來容納。通過提供可以配置成使用不同數(shù)據(jù)類別界面(例如不同頻道類別)來同所述現(xiàn) 場設(shè)備Ilh-C及116a_c進(jìn)行通信，而且配置成使用相應(yīng)的通用輸入/輸出總線136a及 136b來同所述輸入/輸出卡及13^-b進(jìn)行通信的所述終端模塊12^-c及所述終 端模塊U6a-c，圖IA的圖解范例使得能夠在不需要為所述輸入/輸出卡及
實(shí)施多個(gè)不同現(xiàn)場設(shè)備界面類別的情況下，將與不同現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)類別(例如所述現(xiàn)場設(shè) 備llh-c及116a-c使用的數(shù)據(jù)類別或頻道類別)有關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到所述輸入/輸出卡 及13^-b。因此，帶有一個(gè)界面類別(例如通過所述輸入/輸出總線136a及/或 所述輸入/輸出總線136b進(jìn)行通信的輸入/輸出總線界面類別)的一個(gè)輸入/輸出卡可 以與多個(gè)帶有不同現(xiàn)場設(shè)備界面類別的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。使用所述輸入/輸出總線136a及/或所述輸入/輸出總線136b來在所述控制器 104與所述終端模塊12^-c及126a-c之間交換信息，使得能夠在設(shè)計(jì)或安裝過程的較遲階 段定義現(xiàn)場設(shè)備到輸入/輸出卡連接路由。例如，所述終端模塊12^-c及126a-c可以置 于所述調(diào)度柜122內(nèi)的多個(gè)位置，同時(shí)保持到所述輸入/輸出總線136a及136b的一個(gè)相 應(yīng)輸入/輸出總線的通路。在所圖解的范例中，所述調(diào)度柜122、所述終端模塊12^-c及126a_c、所述輸入/ 輸出卡及13^-b以及所述控制器104使得容易將現(xiàn)有的過程控制系統(tǒng)裝置移到 與圖IA所示的范例過程控制系統(tǒng)100的配置充分相似的配置。例如，由于所述終端模塊 124a-c及126a-c可以配置成包括任何合適的現(xiàn)場設(shè)備界面類別，所述終端模塊及126a-c可以配置成通信連接到已經(jīng)安裝在一個(gè)過程控制系統(tǒng)的現(xiàn)有現(xiàn)場設(shè)備。同樣地，所 述控制器104可以配置成包括一個(gè)已知局域網(wǎng)(LAN)界面，以通過一個(gè)局域網(wǎng)(LAN)與一 個(gè)已經(jīng)安裝的工作站進(jìn)行通信。在有些實(shí)施例中，所述輸入/輸出卡13 ^及13^-b可 以安裝在或通信連接到已知控制器，所以不需要更換已經(jīng)安裝在過程控制系統(tǒng)的控制器。在所圖解的范例中，所述輸入/輸出卡13 包括一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)133，而所述輸入/ 輸出卡13 包括一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)135。所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)133存儲相應(yīng)于被指定通過所述通用輸 入/輸出總線136a與所述輸入/輸出卡13 進(jìn)行通信的現(xiàn)場設(shè)備(例如現(xiàn)場設(shè)備llh-c) 的現(xiàn)場設(shè)備識別號碼(例如現(xiàn)場設(shè)備識別信息)。所述終端模塊12^-c可以使用存儲在所 述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)133的所述現(xiàn)場設(shè)備識別號碼，以確定現(xiàn)場設(shè)備是否不正確地連接到所述終端 模塊12^-c的其中一個(gè)。所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)135存儲相應(yīng)于被指定通過所述通用輸入/輸出 總線136b與所述輸入/輸出卡13 進(jìn)行通信的現(xiàn)場設(shè)備(例如現(xiàn)場設(shè)備116a-c)的現(xiàn)場 設(shè)備識別號碼(例如現(xiàn)場設(shè)備識別信息)。所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)133及135可以由工程師、操作員 及/或用戶在配置時(shí)間或在所述范例過程控制系統(tǒng)100的操作進(jìn)行時(shí)通過所述工作站102 填寫。雖然圖中未顯示，所述冗余輸入/輸出卡132b存儲一個(gè)與所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)133相同的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而所述冗余輸入/輸出卡134b存儲一個(gè)與所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)135相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 附加地或可選擇地，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)133及135可以存儲在所述工作站102中。在所圖解的范例中，所述調(diào)度柜122被顯示位于與所述過程控制器區(qū)域110分開 的一個(gè)終端區(qū)域140。通過使用所述輸入/輸出總線136a-b——而不是使用數(shù)目顯著更多 的通信媒介(例如多個(gè)通信總線，其中每個(gè)總線唯一地與所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a-c 的其中之一有關(guān))——來將所述終端模塊12^-c及126a-c通信連接到所述控制器104，使 得容易在沒有顯著減低通信可靠性的情況下將所述控制器104定位于距離所述調(diào)度柜122 比已知配置距離所述調(diào)度柜122相對較遠(yuǎn)的位置。在有些實(shí)施例中，所述過程控制器區(qū)域 110及所述終端區(qū)域140可以結(jié)合，所以所述調(diào)度柜122及所述控制器104位于相同區(qū)域。 無論如何，將所述調(diào)度柜122及所述控制器104放置在與所述過程區(qū)域114及118分開的 區(qū)域使得能夠使所述輸入/輸出卡及13^-b、所述終端模塊12^-c及126a-c及所 述通用輸入/輸出總線136a-b與所述過程區(qū)域114及118可能涉及的苛刻環(huán)境條件(例 如熱量、濕度、電磁噪聲等等)隔離。照這樣，所述終端模塊12^-c及126a-c和所述輸入 /輸出卡及13^-b的設(shè)計(jì)及制造的成本及復(fù)雜性相對于為所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C 及116a-c制造通信及控制線路而言，可以充分地縮減，這是由于所述終端模塊12^-c及 126a-c和所述輸入/輸出卡及不需要操作規(guī)格特征(例如屏蔽、更魯棒的 線路、更復(fù)雜的檢錯(cuò)等等)來提供在所述過程區(qū)域114及118的環(huán)境條件下操作將需要提 供的確保可靠操作(例如可靠數(shù)據(jù)通信)的保證。圖1B-1D描繪可以用于通信連接工作站、控制器及輸入/輸出卡的選擇性實(shí)施例。 例如，在圖IB描繪的圖解范例中，一個(gè)控制器152(其執(zhí)行與圖IA所示的控制器104的功 能充分地相同的功能)通過一個(gè)背板通信總線158通信連接到所述輸入/輸出卡15^-b 及156a-b。所述輸入/輸出卡15^-b及156a-b執(zhí)行與圖IA所示的輸入/輸出卡
及13^-b的功能充分地相同的功能，而且配置成通信連接到所述通用輸入/輸出總線 136a-b,以便同所述終端模塊12^-c及126a_c交換信息。為了與所述工作站102進(jìn)行通 信，所述控制器152通過所述局域網(wǎng)(LAN) 106通信連接到所述工作站102。
11
在圖IC描繪的另一個(gè)圖解范例中，一個(gè)控制器162(其執(zhí)行與圖IA所示的控制器 104的功能充分地相同的功能)通過所述局域網(wǎng)(LAN) 106通信連接到所述工作站102及 所述輸入/輸出卡16^-b及166a-b中的多個(gè)輸入/輸出卡。所述輸入/輸出卡
及166a-b執(zhí)行與圖IA所示的輸入/輸出卡13 +及的功能充分地相同的功能， 而且配置成通信連接到所述通用輸入/輸出總線136a-b，以便同所述終端模塊12^-c及 126a-c交換信息。然而，與圖IA所示的輸入/輸出卡及和圖IB所示的輸 入/輸出卡15^-b及156a-b不同，所述輸入/輸出卡16^-b及166a-b配置成通過所述 局域網(wǎng)(LAN) 106與所述控制器162及所述工作站102進(jìn)行通信。照這樣，所述輸入/輸出 卡16^-b及166a-b可以與所述工作站102直接地交換信息。在圖ID描繪的再另一個(gè)圖解范例中，輸入/輸出卡17^-b及176a_b (其執(zhí)行與 圖IA所示的輸入/輸出卡及13^-b的功能充分地相同的功能)實(shí)施在一個(gè)工作 站172(其執(zhí)行與圖IA所示的工作站102的功能充分地相同的功能)中。在有些實(shí)施例中， 雖然所述物理的輸入/輸出卡17^-b及176a-b并未包括在所述工作站172中，但所述輸 入/輸出卡17^-b及176a-b的功能卻在所述工作站172中實(shí)施。在圖ID的圖解范例中， 所述輸入/輸出卡17^-b及176a-b配置成通信連接到所述通用輸入/輸出總線136a-b， 以便同所述終端模塊12^-c及126a-c交換信息。此外，在圖ID的圖解范例中，所述工作 站172可以配置成執(zhí)行與所述控制器104的功能充分地相同的功能，所以不需要提供控制 器來執(zhí)行過程控制策略。然而，可以提供控制器。圖2為圖IA所示的范例調(diào)度柜122的詳圖。在所圖解的范例中，所述調(diào)度柜122 帶有插軌20 及202b，以接納所述終端模塊12^-c。此外，所述調(diào)度柜122帶有一個(gè)輸入 /輸出總線收發(fā)器206，該輸入/輸出總線收發(fā)器206將所述終端模塊12^-c通信連接到 以上描述有關(guān)圖IA所示的通用輸入/輸出總線136a。所述輸入/輸出總線收發(fā)器206可 以使用變送器放大器和接收器放大器來實(shí)施，其調(diào)整在所述終端模塊12^-c與所述輸入/ 輸出卡之間交換的信息。所述調(diào)度柜122帶有另一個(gè)通用輸入/輸出總線208，該 通用輸入/輸出總線208將所述終端模塊12^-c通信連接到所述輸入/輸出總線收發(fā)器 206。在所圖解的范例中，所述輸入/輸出總線收發(fā)器206配置成使用固定通信媒介來傳送 信息。雖然圖中未顯示，但所述調(diào)度柜122可以帶有另一個(gè)與所述輸入/輸出總線收發(fā)器 206充分相似或相同的輸入/輸出總線收發(fā)器，以使所述終端模塊126a-c與所述輸入/輸 出卡13^-b通信連接。使用一個(gè)通用通信界面(例如所述輸入/輸出總線208及所述輸入/輸出總線 136a)來在所述輸入/輸出卡及所述終端模塊12^-c之間交換信息，使得能夠在 設(shè)計(jì)或安裝過程的較遲階段定義現(xiàn)場設(shè)備到輸入/輸出卡連接路由。例如，所述終端模塊 12^-c可以在所述調(diào)度柜122內(nèi)的多個(gè)位置(例如所述插軌20h-b的多個(gè)終端模塊插 座)通信連接到所述輸入/輸出總線208。此外，所述輸入/輸出卡及所述終端 模塊12^-c之間的通用通信界面(例如所述輸入/輸出總線208及所述輸入/輸出總線 136a)縮減所述輸入/輸出卡及所述終端模塊12^-c之間的通信媒介的數(shù)目(例 如通信總線及/或線纜的數(shù)目)，因此使得能夠在所述調(diào)度柜122內(nèi)安裝比在已知的調(diào)度柜 配置中可以安裝的已知終端模塊的數(shù)目相對較多的終端模塊12^-c (及/或所述終端模塊 126a_c)ο
為了顯示現(xiàn)場設(shè)備識別信息及/或其他與所述終端模塊12^-c有關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備 信息，所述終端模塊12^-c中的每個(gè)終端模塊帶有一個(gè)顯示器212(例如電子終端標(biāo)志)。 所述終端模塊12^-c的所述顯示器212顯示所述現(xiàn)場設(shè)備112a(圖1A)的現(xiàn)場設(shè)備識別 (例如現(xiàn)場設(shè)備標(biāo)記符)。此外，所述終端模塊12^-c的所述顯示器212可以用于顯示現(xiàn) 場設(shè)備活動信息(例如測量信息、線路電壓等等)、數(shù)據(jù)類別信息(例如模擬信號、數(shù)字信號 等等)、現(xiàn)場設(shè)備狀況信息(例如設(shè)備運(yùn)行、設(shè)備停止、設(shè)備錯(cuò)誤等等)及/或任何其他現(xiàn)場 設(shè)備信息。如果所述終端模塊12 配置成通信連接到多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(例如圖IA所示的現(xiàn) 場設(shè)備11 及其他現(xiàn)場設(shè)備(圖中未顯示))，所述顯示器212可以用于顯示與通信連接到 所述終端模塊12 的所有所述現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備信息。在所圖解的范例中，所述顯 示器212使用液晶顯示器(LCD)來實(shí)施。然而，在另一個(gè)實(shí)施例中，所述顯示器212可以使 用任何其他合適的顯示技術(shù)來實(shí)施。為了檢索所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息及/或其他現(xiàn)場設(shè)備信息，所述終端模塊12^-c 中的每個(gè)終端模塊帶有一個(gè)貼標(biāo)器214(例如終端貼標(biāo)器)。例如，在所述現(xiàn)場設(shè)備11 通信連接到所述終端模塊12 時(shí)，所述終端模塊12 的所述貼標(biāo)器214從所述現(xiàn)場設(shè)備 11 (及/或通信連接到所述終端模塊12 的其他現(xiàn)場設(shè)備)檢索所述現(xiàn)場設(shè)備識別信 息及/或任何其他現(xiàn)場設(shè)備信息，并通過所述端模塊12 的所述顯示器212顯示所述信 息。所述貼標(biāo)器214在以下有關(guān)圖8的討論中詳細(xì)描述。提供所述顯示器212及所述貼標(biāo) 器214可以縮減人工地將標(biāo)簽貼到與終端模塊及現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的電線及/或總線上所需 的成本及安裝時(shí)間。然而，在有些實(shí)施例中，人工的線纜標(biāo)記的使用也可以涉及所述顯示器 212及所述貼標(biāo)器214。例如，通過使用所述顯示器212及所述貼標(biāo)器214來確定所述現(xiàn)場 設(shè)備11加-(3及116a-c中的哪個(gè)現(xiàn)場設(shè)備連接到所述終端模塊12^-c及126a_c中的每個(gè) 終端模塊，所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c可以相對迅速地通信連接到所述輸入/輸出卡 132a-b及13^-b。隨后，在安裝完成之后，標(biāo)記可以選擇地添加到在所述終端模塊12^-c 及126a_c和所述現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及116a_c之間伸展的所述總線或電線上。通過將所述 顯示器212及所述貼標(biāo)器214顯示狀況信息(例如設(shè)備錯(cuò)誤、設(shè)備告警、設(shè)備運(yùn)行、設(shè)備停 止、設(shè)備失效等等)來方便故障診斷過程，所述顯示器212及所述貼標(biāo)器214也可以縮減維 修操作的成本及時(shí)間。為了向所述終端模塊12^-c、所述輸入/輸出總線收發(fā)器206及所述顯示器212 提供電力，所述調(diào)度柜122帶有一個(gè)電源216。在所圖解的范例中，所述終端模塊12^-c 使用來自所述電源216的電力，向用于與現(xiàn)場設(shè)備(例如圖IA所示的現(xiàn)場設(shè)備Ilh-C及 116a-c)通信的通信信道或通信界面提供動力，及/或向所述現(xiàn)場設(shè)備提供其操作所需的 電力。圖3為另一個(gè)范例調(diào)度柜300，其可以用于實(shí)施圖IA所示的范例調(diào)度柜122。在 所圖解的范例中，所述調(diào)度柜300帶有一個(gè)無線輸入/輸出總線通信控制器302，以通過一 個(gè)無線通用輸入/輸出連接304與圖IA所示的控制器104進(jìn)行通信。如圖3所示，與圖IA 所示的終端模塊12^-c及126a-c充分相似或相同的多個(gè)終端模塊306插入所述軌道插座 308a及30 ，而且通過所述調(diào)度柜300內(nèi)的一個(gè)通用輸入/輸出總線309通信連接到所述 無線輸入/輸出總線通信控制器302。在所圖解的范例中，所述無線輸入/輸出總線通信控 制器302仿真圖IA所示的控制器104的一個(gè)輸入/輸出卡(例如圖IA所示的輸入/輸出卡134a)，以使所述終端模塊306能夠與所述控制器104進(jìn)行通信。與圖2的圖解范例(其中所述顯示器212安裝在所述終端模塊12^-c上)不同， 在圖3的圖解范例中，多個(gè)顯示器310安裝在所述調(diào)度柜300中用來接納終端模塊的插座 上。照這樣，在所述終端模塊306插入及通信連接到一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(例如圖IA所示的現(xiàn)場 設(shè)備Ilh-C的其中一個(gè))時(shí)，所述終端模塊306的一個(gè)貼標(biāo)器214及所述顯示器310中的 一個(gè)相應(yīng)顯示器可以用于顯示指示連接到所述終端模塊306的現(xiàn)場設(shè)備的現(xiàn)場設(shè)備識別 信息。所述顯示器310也可以用于顯示任何其他現(xiàn)場設(shè)備信息。所述調(diào)度柜300帶有一個(gè) 電源312，該電源312與圖2所示的電源216充分相似或相同。圖4描繪圖IA及2所示的一個(gè)范例終端模塊12 的俯視圖，而圖5描繪圖IA及 2所示的一個(gè)范例終端模塊12 的側(cè)視圖。在圖4的圖解范例中，所述顯示器212是在所 述范例終端模塊12 的頂面上，所以操作員或用戶在所述范例終端模塊12 插入所述軌 道插座20加(圖3)時(shí)能夠看得見所述顯示器212。如圖5的圖解范例所示，所述范例終端 模塊12 可移動地連接到一個(gè)底座402。所述范例終端模塊12 包括多個(gè)接觸點(diǎn)404 (其 中兩個(gè)在圖中顯示)，這些接觸點(diǎn)404將所述終端模塊12 通信連接及/或電氣地連接到 所述底座402。照這樣，所述底座402可以連接到所述調(diào)度柜122(圖認(rèn)及幻，而所述終端 模塊12 可以通過所述底座402連接到所述調(diào)度柜122或從所述調(diào)度柜122拆除。所述 底座402帶有終端螺絲406 (例如現(xiàn)場設(shè)備界面)，以系住所述現(xiàn)場設(shè)備11 或從所述現(xiàn)場 設(shè)備11 獲得導(dǎo)電通信媒介(例如總線)。在所述終端模塊12 移動地連接到所述底座 402時(shí)，所述終端螺絲406通信連接到一個(gè)或多個(gè)所述接觸點(diǎn)404，以使得能夠在所述終端 模塊12 與所述現(xiàn)場設(shè)備11 之間傳送信息。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述底座402可以帶有 任何其他合適類別的現(xiàn)場設(shè)備界面(例如插座)，而不是終端螺絲406。此外，雖然圖中顯 示一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備界面(例如所述終端螺絲406)，但所述底座402可以帶有更多的現(xiàn)場設(shè)備 界面，這些現(xiàn)場設(shè)備界面配置成使得能夠?qū)⒍鄠€(gè)現(xiàn)場設(shè)備通信連接到所述終端模塊12如。為了將所述終端模塊12 通信連接到圖2所示的通用輸入/輸出總線208，所述 底座402帶有一個(gè)通用輸入/輸出總線連接器408 (圖幻。在用戶將所述底座402插入所 述插軌20 或所述插軌202b (圖2、時(shí)，所述通用輸入/輸出總線連接器408與所述通用 輸入/輸出總線208接合。所述通用輸入/輸出總線連接器408可以使用任何合適的界面 來實(shí)施，包括以相對簡單的界面(比如絕緣穿孔連接器)來實(shí)施。為了使得能夠在所述終 端模塊12 與所述輸入/輸出總線208之間傳送信息，所述輸入/輸出總線連接器408連 接到所述終端模塊12 的一個(gè)或多個(gè)接觸點(diǎn)404。如圖5所示，所述底座402也可以帶有一個(gè)選擇性顯示器界面連接器410，以將所 述終端模塊12 通信連接到一個(gè)外部顯示器(例如圖3所示的其中一個(gè)顯示器310)。例 如，如果所述終端模塊12 實(shí)施成不帶有所述顯示器212，所述終端模塊12 可以使用所 述顯示器界面連接器410來向一個(gè)外部顯示器(例如圖3所示的其中一個(gè)顯示器310)輸 出現(xiàn)場設(shè)備識別信息或任何其他現(xiàn)場設(shè)備信息。圖6為圖IA及2所示的范例終端模塊12 的詳細(xì)框圖，圖7為圖IA所示的范例 輸入/輸出卡13 的詳細(xì)框圖，而圖8為圖2、3及6所示的范例貼標(biāo)器214的詳細(xì)框圖。 所述范例終端模塊IMa、所述范例輸入/輸出卡13 及所述范例貼標(biāo)器214可以使用任 何期望的硬件、固件及/或軟件的結(jié)合來實(shí)施。例如，可以使用一個(gè)或多個(gè)集成電路、離散半導(dǎo)體元件或無源電子元件。附加地或可選擇地，所述范例終端模塊IMa、所述范例輸入/ 輸出卡13 及所述范例貼標(biāo)器214的一些或所有的塊或其部分，可以使用存儲在機(jī)器可存 取媒介的指令、編碼及/或其他軟件及/或固件等等來實(shí)施；這些存儲在機(jī)器可存取媒介的 指令、編碼及/或其他軟件及/或固件等等在由(例如)處理器系統(tǒng)(例如圖13所示的范 例處理器系統(tǒng)1310)執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行在圖10A、10B、11A、11B及12的流程圖中所表達(dá)的操作。 雖然所述范例終端模塊1Mb、所述范例輸入/輸出卡13 及所述范例貼標(biāo)器214被描述為 帶有一個(gè)以下所述的每種塊，但所述范例終端模塊IMa、所述范例輸入/輸出卡13 及所 述范例貼標(biāo)器214的之中每個(gè)可以帶有以下所述的兩個(gè)或多個(gè)任何相應(yīng)的塊。參看圖6，所述范例終端模塊12 包括一個(gè)通用輸入/輸出總線界面602，以使所 述范例終端模塊12 能夠與圖IA所示的輸入/輸出卡(或與任何其他輸入/輸出 卡)進(jìn)行通信。所述輸入/輸出總線界面602可以使用(例如)所述RS-485串行通信標(biāo) 準(zhǔn)、以太網(wǎng)等等來實(shí)施。為了識別所述終端模塊12 的一個(gè)地址及/或所述輸入/輸出卡 132a的一個(gè)地址，所述終端模塊12 帶有一個(gè)地址識別器604。所述地址識別器604可以 配置成在所述終端模塊12 插入所述調(diào)度柜122時(shí)，向所述輸入/輸出卡132a(圖1A)查 詢終端模塊地址(例如網(wǎng)絡(luò)地址)。照這樣，所述終端模塊12 可以在傳送信息到所述輸 入/輸出卡13 時(shí)使用所述終端模塊地址為源地址，而所述輸入/輸出卡13 在傳送信 息到所述終端模塊12 時(shí)使用所述終端模塊地址為目的地址。為了控制所述終端模塊12 的多種操作，所述終端模塊12 帶有一個(gè)操作控制 器606。在一個(gè)實(shí)施例中，所述操作控制器606可以使用微處理器或微控制器來實(shí)施。所 述操作控制器606向所述終端模塊12 的其他部分傳送指令或命令，以控制這些部分的操作。所述范例終端模塊12 帶有一個(gè)輸入/輸出總線通信處理器608，以通過所述通 用輸入/輸出總線136a與所述輸入/輸出卡13 交換信息。在所圖解的范例中，所述輸 入/輸出總線通信處理器608包封化向所述輸入/輸出卡13 傳送的信息，并且逆包封化 接收自所述輸入/輸出卡13 的信息。在所圖解的范例中，所述輸入/輸出總線通信處理 器608為每一個(gè)需傳送的包產(chǎn)生標(biāo)題信息，并且讀取來自接收的包的標(biāo)題信息。范例標(biāo)題 信息包括一個(gè)目的地址(例如所述輸入/輸出卡13 的網(wǎng)絡(luò)地址)、一個(gè)源地址(例如所 述終端模塊12 的網(wǎng)絡(luò)地址)、一個(gè)包類別或數(shù)據(jù)類別(例如模擬現(xiàn)場設(shè)備信息、現(xiàn)場設(shè)備 信息、命令信息、溫度信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值等等)以及檢錯(cuò)信息(例如循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC))。 在有些實(shí)施例中，所述輸入/輸出總線通信處理器608及所述操作控制器606可以使用相 同的微處理器或微控制器來實(shí)施。為了提供(例如獲得及/或產(chǎn)生)現(xiàn)場設(shè)備識別信息及/或任何其他現(xiàn)場設(shè)備 信息(例如活動信息、數(shù)據(jù)類別信息、狀況信息等等)，所述終端模塊12 帶有所述貼標(biāo)器 214(圖2及3)。所述貼標(biāo)器214在以下有關(guān)圖8的討論中詳細(xì)描述。所述終端模塊12 也包括所述顯示器212 (圖幻，以顯示所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息及/或任何其他由所述貼標(biāo)器 214提供的現(xiàn)場設(shè)備信息。為了控制提供給圖IA所示的現(xiàn)場設(shè)備112a(或任何其他現(xiàn)場設(shè)備)的功率數(shù) 量，所述終端模塊12 帶有一個(gè)現(xiàn)場功率控制器610。在所圖解的范例中，在所述調(diào)度柜 122(圖幻中的所述電源216向所述終端模塊12 提供電力，從而向一個(gè)通信信道界面提供動力以便同所述現(xiàn)場設(shè)備11 進(jìn)行通信。例如，有些現(xiàn)場設(shè)備使用12伏特來進(jìn)行通信， 而其他現(xiàn)場設(shè)備使用M伏特來進(jìn)行通信。在所圖解的范例中，所述現(xiàn)場功率控制器610配 置成調(diào)整、控制及提高/減低由所述電源216提供給所述終端模塊12 的電力。在有些 實(shí)施例中，所述現(xiàn)場功率控制器610配置成限制用于與所述現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信及/或傳送 到所述現(xiàn)場設(shè)備的電力的數(shù)量，以便充分地縮減或消除在易燃或可燃環(huán)境中發(fā)生火花的風(fēng) 險(xiǎn)。為了將接收自所述電源216(圖幻的電力轉(zhuǎn)換為提供給所述終端模塊12 及/或 所述現(xiàn)場設(shè)備11 的電力，所述終端模塊12 帶有一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器612。在所圖解的范例 中，用于實(shí)施所述終端模塊12 的線路使用一個(gè)或多個(gè)電壓電平(例如3. 3V)，這些電壓電 平與所述現(xiàn)場設(shè)備11 需要的電壓電平不同。所述功率轉(zhuǎn)換器612配置成使用接收自所 述電源216的功率，為所述終端模塊12 及所述現(xiàn)場設(shè)備11 提供不同的電壓電平。在 所圖解的范例中，由所述功率轉(zhuǎn)換器612產(chǎn)生的電功率輸出用于向所述終端模塊12 及所 述現(xiàn)場設(shè)備11 提供動力，以及用于在所述終端模塊12 及所述現(xiàn)場設(shè)備11 之間傳送 信息。有些現(xiàn)場設(shè)備通信協(xié)議要求比其他通信協(xié)議相對較高或較低的電壓電平及/或電流 電平。在所圖解的范例中，所述現(xiàn)場功率控制器610控制所述功率轉(zhuǎn)換器612，以便提供電 壓電平來為所述現(xiàn)場設(shè)備11 提供動力以及與所述現(xiàn)場設(shè)備11 進(jìn)行通信。然而，在其 他的實(shí)施例中，由所述功率轉(zhuǎn)換器612產(chǎn)生的電功率輸出可以用于為所述終端模塊12 提 供動力，而在所述調(diào)度柜122外的一個(gè)單獨(dú)的電源則用于為所述現(xiàn)場設(shè)備11 提供動力。為了使所述終端模塊12 的線路與所述輸入/輸出卡13 電氣地隔離，所述終 端模塊12 帶有一個(gè)或多個(gè)隔離設(shè)備614。所述隔離設(shè)備614可以使用電化隔離器及/或 光隔離器來實(shí)施。一個(gè)范例隔離配置在以下有關(guān)圖9的討論中詳細(xì)描述。為了進(jìn)行模擬信號及數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換，所述終端模塊12 帶有一個(gè)數(shù)字到 模擬轉(zhuǎn)換器616及一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器618。所述數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器616配置成將接收 自所述輸入/輸出卡13 的以數(shù)字方式表達(dá)的模擬值轉(zhuǎn)換為可以傳送到圖IA所示的現(xiàn)場 設(shè)備11 的模擬值。所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器618配置成將接收自所述現(xiàn)場設(shè)備11 的模 擬值(例如測量值)轉(zhuǎn)換為可以傳送到所述輸入/輸出卡13 的以數(shù)字方式表達(dá)的值。在 所述終端模塊12 配置成與所述現(xiàn)場設(shè)備11 以數(shù)字方式進(jìn)行通信的一個(gè)選擇性的實(shí)施 例中，所述數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器616及所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器618可以從所述終端模塊12 中省略。為了控制與所述現(xiàn)場設(shè)備11 之間的通信，所述終端模塊12 帶有一個(gè)現(xiàn)場設(shè) 備通信處理器620。所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620確保，接收自所述輸入/輸出卡13 的 信息是需要傳送到所述現(xiàn)場設(shè)備11 的正確格式及電壓類別(例如模擬或數(shù)字)。所述 現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620也配置成包封化或逆包封化信息——如果所述現(xiàn)場設(shè)備11 配 置成使用數(shù)字信息來通信。此外，所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620也配置成從所述現(xiàn)場設(shè)備 112a提取信息，并將所述信息傳送到所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器618及/或傳送到所述輸入/ 輸出總線通信處理器608，以便隨后傳送到所述輸入/輸出卡13加。在所圖解的范例中，所 述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620也配置成時(shí)戳接收自所述現(xiàn)場設(shè)備11 的信息。在所述終端 模塊12 產(chǎn)生時(shí)戳，使得便于在亞毫秒范圍使用時(shí)戳準(zhǔn)確性來實(shí)施事件順序(SOE)操作。 例如，所述時(shí)戳及相應(yīng)信息可以傳送到所述控制器104及/或所述工作站102。由(例如)所述工作站102(圖1A)或任何其他處理器系統(tǒng)執(zhí)行的事件順序(SOE)操作接著可以用于 分析在操作的特定狀況(例如故障模式)之前、在特定狀況期間及/或在特定狀況后發(fā)生 了什么，以確定什么導(dǎo)致操作的所述特定狀況發(fā)生。在亞毫秒范圍內(nèi)的時(shí)戳使得能夠使用 相對較高的粒度來俘獲事件。在有些實(shí)施例中，所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620及所述操作 控制器606可以使用相同的微處理器或微控制器來實(shí)施。一般上，與所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620相似的現(xiàn)場設(shè)備通信處理器帶有通信協(xié) 議功能，或帶有相應(yīng)于它們配置來與其進(jìn)行通信的現(xiàn)場設(shè)備的類別的其他通信功能(例如 Fieldbus通信協(xié)議功能、HART通信協(xié)議功能等等)。例如，如果所述現(xiàn)場設(shè)備11 使用 HART設(shè)備來實(shí)施，所述終端模塊12 的所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620帶有HART通信協(xié)議 功能。在所述終端模塊12 從所述輸入/輸出卡13 接收打算供所述現(xiàn)場設(shè)備11 使 用的信息時(shí)，所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620根據(jù)所述HART通信協(xié)議將所述信息格式化，并 將所述信息傳送到所述現(xiàn)場設(shè)備11加。在所圖解的范例中，所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620配置成處理直通信息。直通信 息發(fā)生在一個(gè)工作站(例如圖IA所示的工作站102)，而且被當(dāng)成有效載荷(例如通信包的 數(shù)據(jù)部分)，通過一個(gè)控制器(例如圖IA所示的控制器104)傳送到一個(gè)終端模塊(例如圖 IA所示的終端模塊IMa)，以傳送到一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(例如圖IA所示的現(xiàn)場設(shè)備112a)。例 如，在所述工作站102發(fā)生、打算傳送到所述現(xiàn)場設(shè)備11 的一個(gè)信息在所述工作站102 以一個(gè)通信協(xié)議描述符(例如HART協(xié)議描述符)標(biāo)記，及/或根據(jù)所述現(xiàn)場設(shè)備11 的 通信協(xié)議格式化。所述工作站102接著將所述信息包成含一個(gè)或多個(gè)通信包的有效載荷， 以便將所述信息作為一個(gè)直通信息從所述工作站102，通過所述輸入/輸出控制器104傳送 到所述終端模塊124a。包裝所述信息涉及(例如)根據(jù)一個(gè)用于與所述現(xiàn)場設(shè)備通信的通 信協(xié)議(例如Fieldbus協(xié)議、HART協(xié)議等等)，在標(biāo)題信息內(nèi)包封化所述信息。在所述終 端模塊12 從所述輸入/輸出卡13 接收包含所述直通信息的通信包時(shí)，所述輸入/輸 出總線通信處理器608(圖6)從所接收的通信包中提取所述有效載荷。所述現(xiàn)場設(shè)備通信 處理器620(圖6)接著從所述有效載荷中解包所述直通信息，根據(jù)由所述工作站102產(chǎn)生 的通信協(xié)議描述符來格式化所述信息(如果還沒有在所述工作站102格式化)，并將所述信 息傳送到所述現(xiàn)場設(shè)備11加。所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620也配置成以相似的方式將直通信息傳送到所述工 作站102。例如，如果所述現(xiàn)場設(shè)備11 產(chǎn)生一個(gè)打算傳送到所述工作站102的信息(例 如對所述工作站信息或任何其他信息的響應(yīng))，所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620將來自所述 現(xiàn)場設(shè)備11 的所述信息包成所述有效載荷的一個(gè)或多個(gè)通信包，而所述輸入/輸出總線 通信處理器608將包含所述已包信息的一個(gè)或多個(gè)包傳送到所述輸入/輸出卡132a。在所 述工作站102從所述控制器104接收包含所述已包信息的包時(shí)，所述工作站102可以解包 及處理所述信息。所述終端模塊12 帶有一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備界面622，該現(xiàn)場設(shè)備界面622配置成將所 述終端模塊12 通信連接到一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(例如圖IA所示的現(xiàn)場設(shè)備112a)。例如，所述 現(xiàn)場設(shè)備界面622可以通過一個(gè)或多個(gè)所述接觸點(diǎn)404(圖4)通信連接到圖4及5所示的 終端螺絲406?，F(xiàn)在參看圖7，圖IA所示的范例輸入/輸出卡13 包括一個(gè)通信界面702，以便將所述輸入/輸出卡13 通信連接到所述控制器104(圖4)。此外，所述范例輸入/輸出 卡13 包括一個(gè)通信處理器704，以控制與所述控制器104之間的通信以及包封化及解包 與所述控制器104交換的信息。在所圖解的范例中，所述通信界面702及所述通信處理器 704配置成向所述控制器104傳送打算向所述控制器104傳送的信息以及需向所述工作站 102(圖1A)傳送的信息。為了傳送打算向所述工作站102傳送的信息，所述通信界面702可 以配置成根據(jù)一個(gè)通信協(xié)議(例如傳輸控制協(xié)議(TCP)、用戶協(xié)議(UDP)等等)，將含一個(gè) 或多個(gè)通信包的所述有效載荷中的信息(來自所述現(xiàn)場設(shè)備llh-c、所述終端模塊12^-c 及/或所述輸入/輸出卡13 的信息)包封化，以及將包含所述信息的包傳送到所述工作 站102。所述工作站102接著可以從所接收的包解包所述有效載荷，并解開所述有效載荷中 的信息。在所圖解的范例中，由所述通信界面702傳送到所述工作站102的包的所述有效 載荷中的信息可以包含一個(gè)或多個(gè)包封器。例如，來自現(xiàn)場設(shè)備(例如所述現(xiàn)場設(shè)備11 ) 的信息可以包封在現(xiàn)場設(shè)備通信協(xié)議包封器(例如FOUNDATION Fieldbus通信協(xié)議包封 器、HART通信協(xié)議包封器等等)中，而所述通信界面702根據(jù)基于傳輸控制協(xié)議(TCP)的 協(xié)議、基于用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)的協(xié)議或任何其他協(xié)議來進(jìn)行包封，以使所述控制器104 能夠隨后傳送所述信息到所述工作站102。以相似的方式，所述通信界面702可以配置成解 包封由所述工作站102傳送到所述控制器104并打算傳送到所述現(xiàn)場設(shè)備112a-c、所述終 端模塊12^-c及/或所述輸入/輸出卡13 的信息。在一個(gè)選擇性的實(shí)施例中，所述通信界面702及所述通信處理器704可以傳送信 息(帶或不帶現(xiàn)場設(shè)備通信協(xié)議包封器)到所述控制器104，而所述控制器104可以以上述 的相同方式包封化打算傳送到所述工作站102的信息。所述通信界面702及所述通信處理 器704可以使用任何固定或無線通信標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施。在一個(gè)選擇性的實(shí)施例中，比如在圖IC的圖解范例中，所述通信界面702及所述 通信處理器704可以配置成通過所述局域網(wǎng)(LAN) 106與所述工作站102及/或所述控制 器162進(jìn)行通信。為了使用戶能夠與所述輸入/輸出卡13 互動及/或存取所述輸入/輸出卡 132a，所述輸入/輸出卡13 帶有一個(gè)或多個(gè)用戶界面端口 706。在所圖解的范例中，所 述用戶界面端口 706包括一個(gè)鍵盤界面端口 703及一個(gè)移動手?jǐn)y式計(jì)算機(jī)(例如個(gè)人數(shù) 字助理(PDA)、手寫式個(gè)人計(jì)算機(jī)等等)界面端口 707。例如，圖中顯示一個(gè)個(gè)人數(shù)字助理 (PDA) 708使用無線通信，通信連接到所述用戶界面端口 706。為了使所述輸入/輸出卡13 能夠通信連接到所述通用輸入/輸出總線136a (圖 1A)，所述輸入/輸出卡13 帶有一個(gè)輸入/輸出總線界面710。為了處理通過所述輸入/ 輸出總線136a交換的通信信息及為了控制通過所述輸入/輸出總線136a進(jìn)行的通信，所 述輸入/輸出卡13 帶有一個(gè)輸入/輸出總線通信處理器712。所述輸入/輸出總線界 面710可以是與圖6所示的輸入/輸出總線界面602相似或相同，而所述輸入/輸出總線 通信處理器712可以是與圖6所示的輸入/輸出總線通信處理器608相似或相同。為了將 圖IA所示的控制器104提供的電功率轉(zhuǎn)換為驅(qū)動及操作所述輸入/輸出卡13 及/或與 所述終端模塊12^-c進(jìn)行通信所需要的電功率，所述輸入/輸出卡13 帶有一個(gè)功率轉(zhuǎn) 換器714。現(xiàn)在參看圖8，所述范例貼標(biāo)器214包括一個(gè)通信界面802，該通信界面802配置
18成將所述貼標(biāo)器214通信連接到一個(gè)終端模塊(例如圖1A、2、4、5及6所示的終端模塊 124a)及/或一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(例如圖IA所示的現(xiàn)場設(shè)備11 )，以便檢索現(xiàn)場設(shè)備識別信息 (例如設(shè)備標(biāo)識值、設(shè)備名稱、電子序號等等)及/或其他現(xiàn)場設(shè)備信息(例如活動信息、數(shù) 據(jù)類別信息、狀況信息等等)。為了控制與所述終端模塊12 及/或與所述現(xiàn)場設(shè)備11 進(jìn)行的通信，所述貼標(biāo)器214帶有一個(gè)通信處理器804。為了檢測與現(xiàn)場設(shè)備(例如圖IA所示的現(xiàn)場設(shè)備112a)之間的連接，所述范例貼 標(biāo)器214帶有一個(gè)連接檢測器806。所述連接檢測器806可以使用(例如)電壓傳感器、電 流傳感器、邏輯電路等等來實(shí)施；在所述現(xiàn)場設(shè)備11 已經(jīng)連接到所述終端模塊12 時(shí)， 這些設(shè)備可以檢測到。在所圖解的范例中，在所述連接檢測器806確定所述現(xiàn)場設(shè)備11 已經(jīng)連接到所述終端模塊12 時(shí)，所述連接檢測器806使一個(gè)通知(例如一個(gè)中斷信號) 傳送到所述通信處理器804，以指示所檢測的連接。所述通信處理器804接著對所述終端模 塊12 及/或所述現(xiàn)場設(shè)備11 查詢所述現(xiàn)場設(shè)備11 的現(xiàn)場設(shè)備識別信息。在一個(gè) 實(shí)施例中，所述連接檢測器806也可以配置成確定將所述現(xiàn)場設(shè)備11 通信連接到所述終 端模塊12 的連接的類別，比如多點(diǎn)連接、點(diǎn)到點(diǎn)連接、無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)連接、光連接等等。為了顯示所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息及/或其他現(xiàn)場設(shè)備信息，所述終端模塊12 帶 有一個(gè)顯示器界面808。在所圖解的范例中，所述顯示器界面808配置成驅(qū)動及控制一個(gè) 液晶顯示器(LCD)。例如，所述顯示器界面808可以配置成控制安裝在所述終端模塊12 的所述LCD顯示器212(圖幻或安裝在所述調(diào)度柜300(圖幻的所述LCD顯示器310。然 而，在其他的實(shí)施例中，所述顯示器界面808也可以配置成驅(qū)動其他顯示器類別。為了檢測所述現(xiàn)場設(shè)備11 的活動，所述貼標(biāo)器214帶有一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備活動檢測 器810。在所圖解的范例中，在所述通信處理器804從所述終端模塊12 及/或所述現(xiàn)場 設(shè)備11 接收數(shù)據(jù)時(shí)，所述通信處理器804將所接收的數(shù)據(jù)傳送到所述現(xiàn)場設(shè)備活動檢 測器810。所述現(xiàn)場設(shè)備活動檢測器810接著從所述數(shù)據(jù)提取過程變量(PV)值，包括(例 如)由所述現(xiàn)場設(shè)備11 產(chǎn)生的測量信息(例如溫度、壓力、線路電壓等等)或其他監(jiān)測 信息(例如閥關(guān)閉、閥開啟等等)。所述顯示器界面808接著可以顯示所述現(xiàn)場設(shè)備活動信 息(例如所述變量(PV)值、測量信息、監(jiān)測信息等等)。為了檢測所述現(xiàn)場設(shè)備11 的狀況，所述貼標(biāo)器214帶有一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備狀況檢 測器812。所述現(xiàn)場設(shè)備狀況檢測器812配置成根據(jù)由所述通信處理器804從所述終端模 塊12 及/或所述現(xiàn)場設(shè)備11 接收的信息，提取與所述現(xiàn)場設(shè)備11 有關(guān)的狀況信息 (例如設(shè)備運(yùn)行、設(shè)備停止、設(shè)備錯(cuò)誤、設(shè)備告警、設(shè)備健康(開環(huán)、短路等等)、設(shè)備通信狀 況等等)。所述顯示器界面808接著可以顯示所接收的狀況信息。為了識別所述現(xiàn)場設(shè)備112a，所述貼標(biāo)器214帶有一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備識別器814。所 述現(xiàn)場設(shè)備識別器814配置成根據(jù)由所述通信處理器804從所述終端模塊12 及/或所 述現(xiàn)場設(shè)備11 接收的信息，提取所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息(例如設(shè)備標(biāo)識值、設(shè)備名稱、電 子序號等等)。所述顯示器界面808接著可以顯示所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息。在一個(gè)實(shí)施例 中，所述現(xiàn)場設(shè)備識別器814也可以配置成檢測現(xiàn)場設(shè)備類別(例如閥啟動器、壓力傳感 器、溫度傳感器、流率傳感器等等)。為了識別與所述現(xiàn)場設(shè)備11 有關(guān)的數(shù)據(jù)類別，所述貼標(biāo)器214帶有一個(gè)數(shù)據(jù)類 別識別器816。所述數(shù)據(jù)類別識別器816配置成根據(jù)由所述通信處理器804從所述終端模塊12 及/或所述現(xiàn)場設(shè)備11 接收的信息，提取所述數(shù)據(jù)類別識別信息。例如，所述終 端模塊12 可以存儲一個(gè)數(shù)據(jù)類別描述符變量，所述數(shù)據(jù)類別描述符變量指示配置成與 所述終端模塊12 通信的現(xiàn)場設(shè)備的類別(例如模擬、數(shù)字等等)，而所述終端模塊12 可以將所述數(shù)據(jù)類別描述符變量傳送到所述貼標(biāo)器214的通信處理器804。所述顯示器界 面808接著可以顯示所述數(shù)據(jù)類別。圖9描繪一個(gè)隔離線路配置，該隔離線路配置可以實(shí)施于圖IA所示的范例終端 模塊12 及124b，以電氣地使所述終端模塊12^-b相互隔離，以及電氣地使現(xiàn)場設(shè)備 112a-b與所述通用輸入/輸出總線136a隔離。在所圖解的范例中，所述終端模塊
中的每個(gè)終端模塊包括相應(yīng)的終端模塊線路902及904(例如以上描述的有關(guān)圖6的一個(gè) 或多個(gè)塊)。此外，所述終端模塊12^-b通過所述現(xiàn)場接線盒120a，連接到它們的相應(yīng)現(xiàn) 場設(shè)備llh-b。而且，所述終端模塊12^-b連接到所述通用輸入/輸出總線136a及所述 電源216。為了電氣地使所述終端模塊線路902與所述通用輸入/輸出總線136a隔離，所 述終端模塊12 帶有一個(gè)隔離線路906。照這樣，所述終端模塊線路902可以配置成在所 述現(xiàn)場設(shè)備11 中發(fā)生動力高峰或其他動力變化時(shí)遵循所述現(xiàn)場設(shè)備11 的電壓電平而 不影響所述通用輸入/輸出總線136a的電壓，也不會導(dǎo)致?lián)p壞所述輸入/輸出卡132a(圖 1A)。所述終端模塊124b也包括一個(gè)隔離線路908，所述隔離線路908配置成使所述終端模 塊線路904與所述通用輸入/輸出總線136a隔離。所述隔離線路906及908及任何其他 實(shí)施在所述終端模塊12^-b的隔離線路可以使用光隔離線路或電化隔離線路來實(shí)施。為了使所述終端模塊線路902與所述電源216隔離，所述終端模塊12 帶有一個(gè) 隔離線路910。同樣地，所述終端模塊124b帶有一個(gè)隔離線路912，以便使所述終端模塊線 路904與所述電源216隔離。通過使所述終端模塊線路902及904與所述電源216隔離， 任何與所述現(xiàn)場設(shè)備llh-b有關(guān)的電力變化(例如動力高峰、電流刺波等等)將不會損害 所述電源216。此外，所述終端模塊12^-b的其中一個(gè)終端模塊中的任何電力變化將不會 損害或影響所述終端模塊12^-b的其中另一個(gè)終端模塊的操作。在已知的過程控制系統(tǒng)中，已知調(diào)度柜中帶有隔離線路，因此縮減已知終端模塊 的可用空間。然而，在圖9所示的終端模塊12 及124b中提供所述隔離線路906、910、908 及912縮減了所述調(diào)度柜122(圖IA及2)中需要用于隔離線路的空間，因此增加了終端模 塊(例如所述終端模塊12^-c及126a-c)的可用空間。此外，在終端模塊(例如所述終端 模塊12^-b)中實(shí)施隔離線路(例如所述隔離線路906、910、908及912)使得能夠選擇地 為需要隔離的終端模塊使用隔離線路。例如，圖IA所示的終端模塊12^-c及126a-c中的 有些終端模塊可以在不帶隔離線路的情況下實(shí)施。圖10A、10B、IlAUlB及12是范例方法的流程圖，這些范例方法可以用于實(shí)施終端 模塊(例如圖1A、2及4-6所示的終端模塊12 )、輸入/輸出卡(例如圖IA及7所示的輸 入/輸出卡13 )以及貼標(biāo)器(例如圖2、3及8所示的貼標(biāo)器214)。在有些實(shí)施例中，圖 10A、10B、IlAUlB及12所示的范例方法可以使用包括由處理器(例如圖13所示的范例處 理器系統(tǒng)1310中的處理器131 執(zhí)行的編程的機(jī)器可存取指令來實(shí)施。所述編程可以實(shí) 施于存儲在有形媒介(比如只讀光盤存儲器(⑶-ROM)、軟盤、硬盤、多功能數(shù)字光盤(DVD) 或與所述處理器1312有關(guān)的存儲器)及/或以廣為人知的方式實(shí)施于固件及/或?qū)Ｓ糜?件。此外，雖然參考圖10A、10B、11A、11B及12所示的流程圖對所述范例編程進(jìn)行描述，但本領(lǐng)域的普通工程技術(shù)人員將可以理解，可以選擇許多其他方法來實(shí)施在此描述的范例終 端模塊IMa、范例輸入/輸出卡13 及范例貼標(biāo)器214。例如，所述流程塊的執(zhí)行順序可 以更改及/或所述流程塊中的一些流程塊可以更改、刪除或結(jié)合。詳細(xì)參看圖IOA及10B，圖IOA及IOB所示的范例方法以圖1A、2及4_6所示的范 例終端模塊12 來描述。然而，圖IOA及IOB所示的范例方法可以用于實(shí)施任何其他終端 模塊。圖IOA及IOB所示的流程圖用于描述所述終端模塊12 怎樣在所述現(xiàn)場設(shè)備11 及所述輸入/輸出卡13 之間傳送信息。最初，所述終端模塊12 確定其是否已經(jīng)接收 通信信息(流程塊100 。例如，如果所述輸入/輸出總線通信處理器608 (圖6)或所述現(xiàn) 場設(shè)備通信處理器620通過(例如)中斷信號或狀況寄存器指示所述終端模塊12 已經(jīng) 接收通信信息，所述終端模塊12 確定其已經(jīng)接收通信信息。如果所述終端模塊12 確 定其尚未接收通信信息(流程塊1002)，控制保持在流程塊1002直到所述終端模塊12 接 收通信信息。如果所述終端模塊12 接收通信信息(流程塊100 ，所述終端模塊12 根據(jù) (例如)所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620(圖6)的一個(gè)中斷信號或狀況寄存器，確定其是否 已從一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(例如圖IA所示的現(xiàn)場設(shè)備112a)接收所述通信信息(流程塊1004)。 如果所述終端模塊12 確定其已經(jīng)從所述現(xiàn)場設(shè)備11 接收通信信息(流程塊1004)， 則所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620基于現(xiàn)場設(shè)備通信協(xié)議，從所接收的與所述現(xiàn)場設(shè)備11 有關(guān)的通信信息提取所述現(xiàn)場設(shè)備信息及所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息(流程塊1006)。所述現(xiàn) 場設(shè)備信息可以包括(例如)現(xiàn)場設(shè)備識別信息(例如設(shè)備標(biāo)記符、電子序號等等)、現(xiàn)場 設(shè)備狀況信息(例如通信狀況、診斷健康信息(開環(huán)、短路等等))、現(xiàn)場設(shè)備活動信息(例 如過程變量(PV)值)、現(xiàn)場設(shè)備描述信息(例如現(xiàn)場設(shè)備類別或功能，如閥啟動器、溫度傳 感器、壓力傳感器、流率傳感器等等)、現(xiàn)場設(shè)備連接配置信息(例如多點(diǎn)總線連接、點(diǎn)到點(diǎn) 連接等等)、現(xiàn)場設(shè)備總線或段識別信息(例如將現(xiàn)場設(shè)備通信連接到終端模塊的現(xiàn)場設(shè) 備總線或現(xiàn)場設(shè)備段)及/或現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)類別信息(例如模擬輸入(Al)數(shù)據(jù)類別、模擬 輸出(AO)數(shù)據(jù)類別、離散輸入(DI)數(shù)據(jù)類別(例如數(shù)字輸入數(shù)據(jù)類別)、離散輸出(DO)數(shù) 據(jù)類別(例如數(shù)字輸出數(shù)據(jù)類別)等等)。所述現(xiàn)場設(shè)備通信協(xié)議可以是由所述現(xiàn)場設(shè)備 112a使用的任何協(xié)議(例如Fieldbus協(xié)議、HART協(xié)議、AS-I協(xié)議、ftx)fibus協(xié)議等等)。 在一個(gè)選擇性的實(shí)施例中，在流程塊1006，所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620只是從所接收的 通信信息提取所述現(xiàn)場設(shè)備信息，而識別所述現(xiàn)場設(shè)備11 的現(xiàn)場設(shè)備識別信息存儲在 所述終端模塊12 中。例如，在所述現(xiàn)場設(shè)備11 最初連接到所述終端模塊12 時(shí)，所 述現(xiàn)場設(shè)備11 可以將其識別信息傳送到所述終端模塊IMa，而所述終端模塊12 可以 存儲所述識別信息。所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620接著確定是否需要進(jìn)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換(流程塊 1008)。例如，如果所述現(xiàn)場設(shè)備11 傳送模擬測量值，所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620確定 需要或必需進(jìn)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換(流程塊1008)。如果需要進(jìn)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，所述模擬 到數(shù)字轉(zhuǎn)換器618(圖6)對所述已接收信息執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換(流程塊1010)。在所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換(流程塊1010)之后，或如果不需任何模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換 (流程塊1008)，所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620識別與所述已接收現(xiàn)場設(shè)備信息有關(guān)的數(shù)據(jù) 類別(例如模擬、數(shù)字、溫度測量等等)(流程塊1012)，并產(chǎn)生相應(yīng)于所述已接收現(xiàn)場設(shè)備信息的數(shù)據(jù)類別描述符(流程塊1014)。例如，所述終端模塊12 可以存儲數(shù)據(jù)類別描述 符，該數(shù)據(jù)類別描述符指示其始終將從所述現(xiàn)場設(shè)備11 接收的數(shù)據(jù)類別，或所述現(xiàn)場設(shè) 備11 可以向所述終端模塊12 傳送所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620在流程塊1010用來 產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)類別描述符的數(shù)據(jù)類別。所述輸入/輸出總線通信處理器608 (圖6)確定所述輸入/輸出卡13 的目的 地址(流程塊1016)，而所述終端模塊12 需向該目的地址傳送接收自所述現(xiàn)場設(shè)備11 的信息。例如，所述通信處理器608(圖6)可以從所述地址識別器604(圖6)獲得所述輸入 /輸出卡13 的目的地址。此外，所述輸入/輸出總線通信處理器608確定或產(chǎn)生檢錯(cuò)信 息(流程塊1020)以傳送到所述輸入/輸出卡13 ，以確保所述現(xiàn)場設(shè)備信息已經(jīng)在沒有 錯(cuò)誤的情況下由所述輸入/輸出卡13 接收。例如，所述輸入/輸出總線通信處理器608 可以產(chǎn)生循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC)檢錯(cuò)位。所述輸入/輸出總線通信處理器608接著基于輸入/輸出總線通信協(xié)議，包封化 所述現(xiàn)場設(shè)備信息、所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息、所述數(shù)據(jù)類別描述符、所述輸入/輸出卡13 的目的地址、所述終端模塊12 的源地址及所述檢錯(cuò)數(shù)據(jù)(流程塊102 。所述輸入/輸 出總線通信協(xié)議可以使用(例如)傳輸控制協(xié)議(TCP)的協(xié)議、基于用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP) 的協(xié)議等等來實(shí)施。所述輸入/輸出總線通信處理器608可以從所述地址識別器604(圖 6)獲得所述終端模塊12 的源地址。所述輸入/輸出總線界面602接著通過所述通用輸 入/輸出總線136a(圖IA及2)將所包封化的信息及由其他終端模塊(例如圖IA所示的 終端模塊1 及IMc)產(chǎn)生及傳送的包封化信息結(jié)合地傳送(流程塊1024)。例如，輸入/ 輸出總線界面602可以帶有一個(gè)判優(yōu)線路或設(shè)備，所述判優(yōu)線路或設(shè)備監(jiān)視或監(jiān)測所述通 用輸入/輸出總線136a，以確定所述通用輸入/輸出總線136a在什么時(shí)候可以用于(例如 不是正在被所述終端模塊124b-c使用)將所述信息從所述終端模塊12 傳送到所述輸入 /輸出卡132a0如果所述終端模塊124b在流程塊1004確定在流程塊1002檢測得的通信信息并 不是來自所述現(xiàn)場設(shè)備11 (例如所述通信信息是來自所述輸入/輸出卡132a)，所述輸入 /輸出總線通信處理器608 (圖6)從所述已接收的通信信息提取目的地址(流程塊1026)。 所述輸入/輸出總線通信處理器608接著確定所提取的目的地址是否匹配從所述地址界面 604獲得的所述終端模塊12 的一個(gè)目的地址(流程塊1028)。如果所述目的地址并不匹 配所述終端模塊12 的地址(例如所接收的信息并不打算傳送到所述終端模塊IMa)(流 程塊1028)，控制返回到流程塊1002 (圖10A)。另一方面，如果所述目的地址匹配所述終端 模塊12 的地址(例如所接收的信息原來打算傳送到所述終端模塊IMa)(流程塊1028)， 所述輸入/輸出總線通信處理器608基于所述輸入/輸出總線通信協(xié)議，從所接收的通信 信息提取所述現(xiàn)場設(shè)備信息(流程塊1030)，并且基于所述已接收的通信信息中的錯(cuò)誤檢 測信息，使用(例如)循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC)來核實(shí)所述數(shù)據(jù)的完整性(流程塊1032)。雖 然圖中未顯示，但如果所述輸入/輸出總線通信處理器608在流程塊1032確定在所述已接 收的通信信息中存在錯(cuò)誤，則所述輸入/輸出總線通信處理器608傳送信息到所述輸入/ 輸出卡132a，要求重新傳送。在核實(shí)所述數(shù)據(jù)完整性(流程塊103 之后，所述輸入/輸出總線通信處理器 608(或所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620)確定是否需要數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換(流程塊1034)。例如，如果存儲在所述終端模塊12 的數(shù)字類別描述符指示所述現(xiàn)場設(shè)備11 需要模擬信 息，則所述輸入/輸出總線通信處理器608確定需要數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換(流程塊1034)。如果 需要數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換(流程塊1034)，所述數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(圖6)對所述現(xiàn)場設(shè)備信息 執(zhí)行所述數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換(流程塊1036)。在執(zhí)行所述數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換(流程塊1036)之 后或如果不需要任何數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換(流程塊1034)，所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620使用所 述現(xiàn)場設(shè)備11 的現(xiàn)場設(shè)備通信協(xié)議，通過所述現(xiàn)場設(shè)備界面622(圖6)將所述現(xiàn)場設(shè)備 信息傳送到所述現(xiàn)場設(shè)備112a (流程塊1038)。在所述現(xiàn)場設(shè)備通信處理器620傳送所述現(xiàn)場設(shè)備信息到所述現(xiàn)場設(shè)備11 之 后，或在所述輸入/輸出總線通信處理器608傳送所述現(xiàn)場設(shè)備信息到所述輸入/輸出卡 132a,圖IOA及IOB所示的過程結(jié)束及/或控制返回到(例如)調(diào)用過程或功能。圖IlA及IlB描繪一種范例方法的流程圖，該范例方法可以用于實(shí)施圖IA所示的 輸入/輸出卡132a，以在圖IA所示的終端模塊12 及控制器104之間交換信息。最初，所 述輸入/輸出卡13 確定其是否已經(jīng)接收通信信息(流程塊1102)。例如，如果所述通信 處理器704(圖7)通過(例如)中斷信號或狀況寄存器指示所述輸入/輸出卡13 已經(jīng) 接收通信信息，所述輸入/輸出卡13 確定其已經(jīng)接收通信信息。如果所述輸入/輸出卡 132a確定其尚未接收通信信息(流程塊110 ，控制保持在流程塊1102直到所述輸入/輸 出卡13 接收通信信息。如果所述輸入/輸出卡13 接收通信信息(流程塊110 ，所述輸入/輸出卡 132a基于(例如)所述通信處理器704的中斷信號或狀況寄存器，確定其是否已從所述控 制器104 (圖1A)接收所述通信信息(流程塊1104)。如果所述輸入/輸出卡13 確定其 已經(jīng)從所述控制器104接收通信信息(流程塊1104)，則所述通信處理器704從所述已接收 的與所述終端模塊12 有關(guān)的通信信息提取所述終端模塊信息(其可以包括現(xiàn)場設(shè)備信 息)(流程塊1106)。所述通信處理器704識別與所述已接收的終端模塊信息有關(guān)的數(shù)據(jù)類別(例如用 于控制或配置所述終端模塊的現(xiàn)場設(shè)備模擬信息、現(xiàn)場設(shè)備數(shù)字信息、終端模塊控制信息 等等)(流程塊1108)，并產(chǎn)生相應(yīng)于所述已接收的終端模塊信息的數(shù)據(jù)類別描述符(流程 塊1110)。在一個(gè)選擇性的實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)類別描述符在所述工作站102(圖1A)產(chǎn)生， 而所述通信處理器704不需產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)類別描述符。所述輸入/輸出總線通信處理器712 (圖7)接著確定所述終端模塊12 的目的 地址(流程塊1112)。此外，所述輸入/輸出總線通信處理器712確定檢錯(cuò)數(shù)據(jù)(流程塊 1114)以將所述終端模塊信息傳送到所述終端模塊IMa，以確保所述終端模塊12 在沒有 錯(cuò)誤的情況下接收所述信息。例如，所述輸入/輸出總線通信處理器712可以產(chǎn)生循環(huán)冗 余碼校驗(yàn)(CRC)檢錯(cuò)位。所述輸入/輸出總線通信處理器712接著基于所述輸入/輸出總線通信協(xié)議，包 封化所述終端模塊信息、所述數(shù)據(jù)類別描述符、所述終端模塊12 的目的地址、所述終端 模塊12 的源地址及所述檢錯(cuò)數(shù)據(jù)(流程塊1116)。所述輸入/輸出總線界面710(圖7) 接著通過所述通用輸入/輸出總線136a (圖認(rèn)及幻將所包封化的信息及預(yù)定送往其他終 端模塊(例如圖IA及2所示的終端模塊124b及12 )的已包封化信息結(jié)合地傳送(流程 塊1118)。例如，所述輸入/輸出總線通信處理器704可以使用(例如)所述終端模塊124b及12 的目的地址來包封化其他終端模塊信息，并通過所述通用輸入/輸出總線136a使 用所述RS-485標(biāo)準(zhǔn)為所述終端模塊12^-c中所有的終端模塊傳送終端模塊信息。所述終 端模塊12^-c中的每個(gè)終端模塊可以根據(jù)由所述輸入/輸出卡13 提供的目的地址，從 所述通用輸入/輸出總線136a提取與其相應(yīng)的信息。如果所述輸入/輸出卡13 在流程塊1104確定在流程塊1102檢測的通信信息 并不是來自所述控制器104 (例如所述通信信息是來自所述終端模塊12^-c的其中之一)， 所述輸入/輸出總線通信處理器712 (圖7)從所述已接收的通信信息提取源地址(例如所 述終端模塊12^-c的其中之一的源地址)(流程塊112 。所述輸入/輸出總線通信處理 器712接著提取數(shù)據(jù)類別描述符(例如數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)類別、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)類別、溫度數(shù)據(jù)類 別等等)(流程塊11M)。所述輸入/輸出總線通信處理器712也基于所述輸入/輸出總線 通信協(xié)議，從所述已接收的通信信息提取所述終端模塊信息(其可以包括現(xiàn)場設(shè)備信息) (流程塊11沈)，并使用(例如)基于所述已接收的通信信息中的檢錯(cuò)信息的循環(huán)冗余碼校 驗(yàn)(CRC)核實(shí)過程來核實(shí)所述數(shù)據(jù)的完整性(流程塊11 )。雖然圖中未顯示，但如果所述 輸入/輸出總線通信處理器712在流程塊11 確定所述已接收的通信信息中存在錯(cuò)誤，則 所述輸入/輸出總線通信處理器712向與在流程塊1122獲得的源地址有關(guān)的終端模塊發(fā) 送重新傳送要求的信息。在核實(shí)所述數(shù)據(jù)完整性(流程塊1128)之后，所述通信處理器704包封化所述終 端模塊信息(使用所述終端模塊的源地址及所述數(shù)據(jù)類別描述符)，而所述通信界面702則 傳送已包封化信息到所述控制器104(流程塊1130)。如果所述信息預(yù)定傳送到所述工作站 102，所述控制器104可以隨后傳送所述信息到所述工作站102。在所述通信界面702傳送 所述信息到所述控制器104之后，或在所述輸入/輸出總線界面710傳送所述終端模塊信 息到所述終端模塊12 之后，圖IlA及IlB所示的過程結(jié)束及/或控制返回到(例如)調(diào) 用過程或功能。圖12為一種范例方法的流程圖，該范例方法可以用于實(shí)施圖2、3、6及8中所示 的貼標(biāo)器214，以檢索及顯示與通信連接到終端模塊(例如圖1、2及4-6所示的終端模塊 124a)的現(xiàn)場設(shè)備(例如圖IA所示的現(xiàn)場設(shè)備112a)有關(guān)的信息。最初，所述連接檢測器 806(圖8)確定現(xiàn)場設(shè)備(例如所述現(xiàn)場設(shè)備112a)是否連接到所述終端模塊12 (例如 連接到圖4及5所示的終端螺絲406及/或圖6所示的現(xiàn)場設(shè)備界面62 (流程塊1202)。 如果所述連接檢測器806確定所述現(xiàn)場設(shè)備11 (或任何其他現(xiàn)場設(shè)備)沒有連接到所述 終端模塊IMa (流程塊1202)，控制保持在流程塊1202直到所述連接檢測器806確定所述 現(xiàn)場設(shè)備112a (或任何其他現(xiàn)場設(shè)備)連接到所述終端模塊12如。如果所述連接檢測器806確定所述現(xiàn)場設(shè)備11 連接到所述終端模塊IMa (流 程塊1202)，所述現(xiàn)場設(shè)備識別器814獲得識別所述現(xiàn)場設(shè)備11 的現(xiàn)場設(shè)備識別信息 (例如設(shè)備標(biāo)識值、設(shè)備名稱、電子序號等等)(流程塊1204)。例如，所述現(xiàn)場設(shè)備識別器 814可以向所述現(xiàn)場設(shè)備11 發(fā)送一個(gè)查詢，要求所述現(xiàn)場設(shè)備11 傳送其現(xiàn)場設(shè)備識別 信息。在另一個(gè)實(shí)施例中，在最初連接到所述終端模塊12 時(shí)，所述現(xiàn)場設(shè)備11 可以自 動地傳送其現(xiàn)場設(shè)備識別信息到所述現(xiàn)場設(shè)備識別器814。所述現(xiàn)場設(shè)備識別器814接著確定所述現(xiàn)場設(shè)備11 是否被指定基于所述現(xiàn)場 設(shè)備識別信息，通過所述通用輸入/輸出總線136a與所述輸入/輸出卡13 進(jìn)行通信(流程塊1206)。例如，所述現(xiàn)場設(shè)備識別器814可以通過所述終端模塊12 傳送所述現(xiàn)場設(shè) 備識別信息到所述輸入/輸出卡132a，而所述輸入/輸出卡13 可以對所述現(xiàn)場設(shè)備識別 信息與存儲在所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)133(圖1A)中或存儲在所述工作站102中的相似數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中 的現(xiàn)場設(shè)備識別號碼進(jìn)行比較。所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)133可以由工程師、操作員或用戶以需要通 過所述通用輸入/輸出總線136a與所述輸入/輸出卡13 進(jìn)行通信的現(xiàn)場設(shè)備(例如所 述現(xiàn)場設(shè)備112a)的現(xiàn)場設(shè)備識別號碼來填寫。如果所述輸入/輸出卡13 確定所述現(xiàn) 場設(shè)備11 被指定到所述輸入/輸出總線136a及/或所述輸入/輸出卡132a，所述輸入 /輸出卡13 傳送確認(rèn)信息到所述現(xiàn)場設(shè)備識別器814。如果所述現(xiàn)場設(shè)備識別器814確定所述現(xiàn)場設(shè)備11 沒有被指定通過所述輸入/ 輸出總線136a進(jìn)行通信(流程塊1206)，所述顯示器界面808(圖8)顯示錯(cuò)誤信息(流程 塊1208)。否則，所述顯示器界面808顯示所述現(xiàn)場設(shè)備識別信息(流程塊1210)。在所圖 解的范例中，所述現(xiàn)場設(shè)備狀況檢測器812檢測現(xiàn)場設(shè)備狀況(例如設(shè)備運(yùn)行、設(shè)備停閉、 設(shè)備錯(cuò)誤等等)，而所述顯示器界面808顯示所述狀況信息(流程塊121 。此外，所述現(xiàn)場 設(shè)備活動檢測器810 (圖8)檢測所述現(xiàn)場設(shè)備11 的活動(例如測量及/或檢測信息)， 而所述顯示器界面808顯示活動信息(流程塊1214)。此外，所述數(shù)據(jù)類別檢測器816(圖 8)檢測所述現(xiàn)場設(shè)備11 的數(shù)據(jù)類別(例如模擬、數(shù)字等等)，而所述顯示器界面808顯 示數(shù)據(jù)類別(流程塊1216)。在所述顯示器界面808顯示錯(cuò)誤信息(流程塊1208)之后或在所述顯示器界面 808顯示數(shù)據(jù)類別(流程塊1216)之后，所述貼標(biāo)器214根據(jù)(例如)所述終端模塊12 是否已經(jīng)關(guān)掉或已經(jīng)從所述調(diào)度柜122(圖認(rèn)及幻拔出，確定其是否應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行檢測 (流程塊1218)。如果所述貼標(biāo)器214確定其應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行檢測，控制回到流程塊1202。否 則，圖12所示的范例過程結(jié)束及/或控制返回到調(diào)用功能或過程。圖13為一框圖，圖示一個(gè)范例處理器系統(tǒng)1310，該范例處理器系統(tǒng)可以用于實(shí)施 在此描述的設(shè)備及方法。例如，與所述范例處理器系統(tǒng)1310相似或相同的處理器系統(tǒng)可以 用于實(shí)施圖IA所示的工作站102、控制器104、輸入/輸出卡13 及/或終端模塊
及126a-c。雖然所述范例處理器系統(tǒng)1310在此描述為包括多個(gè)外圍設(shè)備、界面、芯片、存儲 器等等，但這些元件中的一個(gè)或多個(gè)元件可以從其他用于實(shí)施一個(gè)或多個(gè)所述工作站102、 所述控制器104、所述輸入/輸出卡13 及/或所述終端模塊12^-c及126a-c的范例處 理器系統(tǒng)中省略。如圖13所示，所述范例處理器系統(tǒng)1310包括一個(gè)處理器1312，該處理器1312連 接到一個(gè)互連總線1314。所述處理器1312包括一個(gè)寄存器設(shè)置或寄存器空間1316，該寄 存器設(shè)置或寄存器空間1316在圖13被描繪成完全在線，但其可以選擇性地完全或部分離 線并通過專用電氣連接及/或所述互連總線1314直接地連接到所述處理器1312。所述處 理器1312可以是任何合適的處理器、處理單元或微處理器。雖然圖13中未顯示，但所述系 統(tǒng)1310可以是微處理器系統(tǒng)，因此，其可以包括一個(gè)或多個(gè)附加的與所述處理器1312相似 或相同并通信連接到所述互連總線1314的處理器。圖13所示的處理器1312連接到一個(gè)芯片組1318，該芯片組1318包括一個(gè)存儲器 控制器1320及一個(gè)外圍輸入/輸出控制器1322。廣為人知的是，芯片組提供輸入/輸出及 存儲器管理功能以及多個(gè)通用及/或?qū)Ｓ眉拇嫫?、定時(shí)器等等，這些設(shè)備可以由一個(gè)或多
25個(gè)連接到所述芯片組1318的處理器存取或使用。所述存儲器控制器1320執(zhí)行其功能，使 得所述處理器1312 (或多個(gè)處理器，如果有多個(gè)處理器)能夠存取系統(tǒng)存儲器13M及大容 量存儲器1325。所述系統(tǒng)存儲器13M可以包括任何期望類別的易失性及/或非易失性存儲器， 例如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、閃速存儲器、只讀存儲器 (ROM)等等。所述大容量存儲器1325可以包括任何期望類別的大容量設(shè)備。例如，如果所 述范例處理器系統(tǒng)1310用于實(shí)施所述工作站102(圖1A)，而所述大容量存儲器1325可以 包括一個(gè)硬盤驅(qū)動器、一個(gè)光驅(qū)動器、一個(gè)帶存儲器設(shè)備等等?？蛇x擇地，如果所述范例處 理器系統(tǒng)1310用于實(shí)施所述控制器104，所述輸入/輸出卡及13^-b的其中之一 或所述終端模塊12^-c及126a-c的其中之一，則所述大容量存儲器1325可以包括一個(gè)固 態(tài)存儲器(例如閃速存儲器、隨機(jī)存取存儲器(RAM)等等)、一個(gè)磁存儲器(例如硬盤)或 任何其他適合在所述控制器104、所述輸入/輸出卡以及13^-b或所述終端模塊 124a-c及126a_c中實(shí)施大量存儲的存儲器。所述外圍輸入/輸出控制器1332執(zhí)行其功能，使得所述處理器1312能夠通過一 個(gè)外圍輸入/輸出總線1332，與外圍輸入/輸出設(shè)備13 及13 以及一個(gè)網(wǎng)絡(luò)界面1330 進(jìn)行通信。所述輸入/輸出設(shè)備13 及13 可以是任何期望類別的輸入/輸出設(shè)備，比 如鍵盤、顯示器(例如液晶顯示器(LCD)、陰極射線管(CRT)顯示器等等)、導(dǎo)航定位設(shè)備 (例如鼠標(biāo)、跟蹤球、電容式觸控板、操縱桿控制器等等)及其他定點(diǎn)設(shè)備等等。所述網(wǎng)絡(luò)界 面1330可以(例如)是以太網(wǎng)設(shè)備、異步傳輸模式(ATM)設(shè)備、802. 11設(shè)備、數(shù)字用戶線路 (DSL)調(diào)制解調(diào)器、電纜調(diào)制解調(diào)器、蜂窩調(diào)制解調(diào)器等等，其使得所述處理器系統(tǒng)1310能 夠與另一處理器系統(tǒng)進(jìn)行通信。雖然所述存儲器控制器1320及所述輸入/輸出控制器1322在圖13中被描繪為 所述芯片組1318內(nèi)的分立的功能塊，但由這些塊執(zhí)行的功能可以在一個(gè)單一的半導(dǎo)體線 路內(nèi)集成，或可以使用兩個(gè)或多個(gè)分別的集成電路來實(shí)施。雖然在此已經(jīng)描述某些方法、設(shè)備及制造件，但本發(fā)明包括的范圍并未受其限制。 相反地，本發(fā)明包括所有根據(jù)字面意義或等效原則正當(dāng)?shù)貙儆诟酱说臋?quán)利要求范圍的方 法、設(shè)備及制造件。
權(quán)利要求
1.一種用于將現(xiàn)場設(shè)備通信連接到過程控制系統(tǒng)中的控制器的設(shè)備，所述設(shè)備包括 多個(gè)插座，這些插座配置成接納多個(gè)終端模塊，其中每個(gè)終端模塊配置成通信連接到過程控制系統(tǒng)中的至少一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備；以及通信總線界面，該通信總線界面通信連接到所述多個(gè)插座中的每個(gè)插座，而且配置成 傳送與所述終端模塊中的一個(gè)終端模塊有關(guān)的第一現(xiàn)場設(shè)備信息及與所述終端模塊中的 第二個(gè)終端模塊有關(guān)的第二現(xiàn)場設(shè)備信息。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一現(xiàn)場設(shè)備信息與通信連接到所述終端模塊 的所述第一個(gè)終端模塊的一個(gè)第一現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)，并且，所述第二現(xiàn)場設(shè)備信息與通信連 接到所述終端模塊的所述第二個(gè)終端模塊的一個(gè)第二現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括至少一個(gè)顯示器，該顯示器配置成顯示與所 述終端模塊中的至少一個(gè)終端模塊有關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備識別信息。
全文摘要
本申請公開用于將現(xiàn)場設(shè)備通信連接到過程控制系統(tǒng)中的控制器的設(shè)備及方法。一種公開的范例設(shè)備包括第一界面，該第一界面配置成從使用第一通信協(xié)議的現(xiàn)場設(shè)備接收第一信息。所述范例設(shè)備也包括通信處理器，該通信處理器通信連接到所述第一界面，而且配置成將所述第一信息編碼，以通過使用第二通信協(xié)議的總線來進(jìn)行通信。此外，所述設(shè)備包括第二界面，該第二界面通信連接到所述通信處理器及所述總線，而且配置成通過使用所述第二通信協(xié)議的總線來傳送所述第一信息。所述總線配置成使用所述第二通信協(xié)議來傳送與另一現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的第二信息。
文檔編號G05B19/418GK102073315SQ20111002655
公開日2011年5月25日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者加里·基思·勞, 多利·尤金·布魯姆, 肯特·阿蘭·伯爾, 馬克·J·尼克松 申請人:費(fèi)舍-柔斯芒特系統(tǒng)股份有限公司