支持無線工廠協(xié)議的多協(xié)議設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開內(nèi)容總體上設(shè)及無線接入點，并且具體而言，設(shè)及用于過程工廠環(huán)境中的 無線接入點。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如像在公用電力、水、煉油、廢水或其它過程中使用的分布式或可縮放過程控制 系統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)典型地包括一個或多個過程控制器，該一個或多個過程控制器經(jīng)由模 擬、數(shù)字或組合式模擬/數(shù)字總線通信地彼此禪合、通信地禪合到至少一個主機或操作者 工作站、W及通信地禪合到一個或多個工廠設(shè)備。工廠設(shè)備例如可W是閥Π 、閥口定位器、 開關(guān)、發(fā)射器（例如，溫度、壓力和流速傳感器），工廠設(shè)備在過程中執(zhí)行諸如打開或關(guān)閉閥 口 W及測量過程參數(shù)等功能。
[0003] 過程控制器典型地接收表示由現(xiàn)場設(shè)備（工廠設(shè)備）進行的過程測量和/或與現(xiàn) 場設(shè)備有關(guān)的其它信息的信號，使用此信息來實施控制例程，并產(chǎn)生控制信號，將控制信號 發(fā)送到現(xiàn)場設(shè)備W控制過程的操作。典型地借助一個或多個應(yīng)用來使得來自現(xiàn)場設(shè)備和過 程控制器的信息是可得到的，該一個或多個應(yīng)用由工作站操作者執(zhí)行，W便執(zhí)行關(guān)于過程 的期望的功能，諸如查看過程的當(dāng)前狀態(tài)、修改過程的操作等?？刂苹芈返湫偷刂复傮w控 制過程，包括過程參數(shù)的測量和修改過程參數(shù)的操作，W實現(xiàn)一個或多個控制過程，諸如溫 度、壓力、流速等的調(diào)節(jié)。基于用W適當(dāng)調(diào)節(jié)控制過程所需的各個現(xiàn)場設(shè)備之間的相互作 用，過程工廠可W具有任意適合數(shù)量的控制回路。結(jié)果，現(xiàn)場設(shè)備可W與過程控制器進行通 信W及彼此進行通信，W確保有效的過程控制。
[0004] 傳統(tǒng)上，使用一個或多個導(dǎo)線或總線來實施現(xiàn)場設(shè)備之間的控制信號和/或通 信。近來，已經(jīng)引入了無線工業(yè)自動化協(xié)議W促進運些通信。用于過程控制行業(yè)中的一個 運種無線工業(yè)自動化協(xié)議是通常稱為無線HART協(xié)議的無線可尋址遠程傳感器高速通道 (HART)通信基礎(chǔ)協(xié)議。一般而言，無線HART協(xié)議利用時間同步、自組織和自修復(fù)的網(wǎng)狀架 構(gòu)，并支持使用IE邸802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)無線電的在2. 4GHz工業(yè)、科學(xué)&醫(yī)療（ISM)波段中的 操作?？蒞設(shè)計與無線HART協(xié)議兼容的新的現(xiàn)場設(shè)備，或者借助適配器改造現(xiàn)有的有線現(xiàn) 場設(shè)備，W提供無線HART通信功能。 陽〇化]使用無線HART協(xié)議，可無線方式執(zhí)行過程控制器與一個或多個現(xiàn)場設(shè)備之 間的控制過程。然而，諸如固件更新、軟件更新、校準(zhǔn)、配置等的一些功能典型地利用到現(xiàn) 場設(shè)備的物理有線連接，該一些功能可W借助使用電纜連接到現(xiàn)場設(shè)備的現(xiàn)場通信器來執(zhí) 行。由于需要保護用于促進有線通信的電子連接器免于工廠環(huán)境的條件的影響，常常借助 諸如端蓋之類的覆蓋物來保護電子連接器，可W去除該覆蓋物來提供針對有線連接的用戶 適合接入。
[0006] 需要用戶直接且物理地連接到現(xiàn)場設(shè)備存在幾個問題。首先，一旦完成手邊的任 務(wù)，會沒有適當(dāng)?shù)刂匦旅芊舛松w或其它覆蓋物，于是其會將連接器暴露于工廠嚴(yán)酷的環(huán)境 條件。其次，需要停止一些工廠過程W便接近現(xiàn)場設(shè)備，因為有線連接會需要用戶危險地靠 近操作中的設(shè)備。
[0007] 另外，在連接到現(xiàn)場設(shè)備時，現(xiàn)場通信器和現(xiàn)場設(shè)備典型地使用由現(xiàn)場設(shè)備實施 的諸如有線HART協(xié)議之類的相同工業(yè)自動化協(xié)議進行通信。結(jié)果，現(xiàn)場通信器常常使用特 別為工業(yè)自動化協(xié)議通信而設(shè)計的硬件和軟件組件，從而增大了它們的復(fù)雜性和成本。由 于現(xiàn)場通信器典型地僅使用工業(yè)自動化協(xié)議進行通信，還限制了從工廠自動化網(wǎng)絡(luò)訪問其 它數(shù)據(jù)的能力。
[0008] 最后，盡管無線現(xiàn)場設(shè)備通過消除用于承載控制信號、初始設(shè)置或供給的導(dǎo)線而 提供了用于促進過程控制的更方便的手段，但新的現(xiàn)場設(shè)備進入先前存在的工廠網(wǎng)絡(luò)會是 艱巨的任務(wù)。運是因為大多數(shù)現(xiàn)場設(shè)備被設(shè)計為執(zhí)行工廠相關(guān)的自動化任務(wù)，因此典型地 不實施用戶接口W允許用戶容易地輸入必需的網(wǎng)絡(luò)認證信息。
[0009] 結(jié)果，保持無線工廠控制的便利而同時消除將現(xiàn)場通信器連接到現(xiàn)場設(shè)備的需要 存在幾個挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 公開了方法、系統(tǒng)、裝置和非暫時性計算機可讀介質(zhì)W實現(xiàn)在工廠自動化網(wǎng)絡(luò)內(nèi) 的設(shè)備之間的無線通信，所述設(shè)備可W包括一個或多個工廠設(shè)備W及一個或多個現(xiàn)場通信 器。在各個實施例中，描述了工廠無線接入點（PWAP)，所述工廠無線接入點（PWA巧在現(xiàn)場 通信器與工廠自動化網(wǎng)絡(luò)之間橋接通信。根據(jù)各個實施例，PWAP根據(jù)用于每一個設(shè)備的各 自的無線通信協(xié)議來從現(xiàn)場通信器和/或連接到工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的一個或多個設(shè)備接收 通信。在各個實施例中，PWAP可W被配置為使用任何適合類型的無線通信（諸如Wi-Fi、 BL肥TOOTH、射頻識別（RFID)、近場通信（NFC)、紅外通信等）與現(xiàn)場通信器進行通信，同時 使用諸如無線HART和/或國際自動化協(xié)會（ISA) 100. 11a標(biāo)準(zhǔn)之類的工業(yè)自動化通信協(xié)議 與工廠自動化網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個設(shè)備進行通信。
[0011] 此外，本公開內(nèi)容的各個實施例描述了一種PWAP，所述PWAP使用現(xiàn)場通信器使得 能夠?qū)⑿鹿S設(shè)備提供到工廠自動化無線網(wǎng)絡(luò)中。在各個實施例中，PWAP還可W促進現(xiàn)場 通信器執(zhí)行與連接到工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的一個或多個工廠設(shè)備相關(guān)的各個功能，諸如更新工 廠設(shè)備固件和/或軟件，執(zhí)行校準(zhǔn)、診斷、回路檢查等。在各個實施例中，PWAP可W允許現(xiàn) 場通信器經(jīng)由諸如互聯(lián)網(wǎng)之類的工廠自動化網(wǎng)絡(luò)訪問來自工廠自動化網(wǎng)絡(luò)和/或來自其 它源的信息。
[0012] 另外，本公開內(nèi)容的各個實施例描述了一種PWAP，所述PWAP被配置為確定一個或 多個現(xiàn)場通信器相對于PWAP和/或連接到工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的其它設(shè)備的位置。
【附圖說明】
[0013] 下述的附圖示出了本文所公開的系統(tǒng)和方法的各個方面。應(yīng)理解，每一個附圖都 示出了所公開的系統(tǒng)和方法的特定方面的一個方面，并且附圖中的每一個附圖都旨在符合 其可能的方面。此外，只要有可能，W下描述參照在W下附圖中包括的附圖標(biāo)記，在附圖中 W-致的附圖標(biāo)記指定多個附圖中所示的特征。
[0014] 圖1是示出了本領(lǐng)域已知的工廠通信網(wǎng)絡(luò)100的框圖；
[0015] 圖2是示出根據(jù)實施例的工廠通信網(wǎng)絡(luò)200的示范性框圖；
[0016] 圖3是示出根據(jù)實施例的工廠無線接入點（PWAP) 300的示范性框圖；W及
[0017] 圖4是示出根據(jù)實施例的方法400的流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 盡管W下文本闡述了多個不同方面的【具體實施方式】，但應(yīng)理解，描述的法律范圍 由在本專利末尾闡述的權(quán)利要求書的文字限定?！揪唧w實施方式】應(yīng)解釋為僅是示范性的，并 未描述每一個可能的方面，因為即使不是不可能的，描述每一個可能的方面也會是不切實 際的。使用當(dāng)前技術(shù)或在本專利的提交日期后開發(fā)的技術(shù)可W實施多個可替換的方面，其 仍舊落入權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
[0019] 還應(yīng)理解，除非本專利中使用語句"如本文使用的，將術(shù)語""由此定義為意 指……"或類似語句明確定義了術(shù)語，并非旨在超出該術(shù)語平常或普通意義W外明確或隱 含地限定其意義，并且運種術(shù)語不應(yīng)解釋為限定在基于本專利的任何部分中做出的任何表 述（除了權(quán)利要求書的語言）的范圍中。就本專利末尾的權(quán)利要求書中表述的任何術(shù)語 在本專利中W與單一意義一致的方式提及來說，那樣做僅是為了清楚而不使得讀者疑惑， 而并非旨在隱含地或W其它方式將運種權(quán)利要求術(shù)語限定為該單一意義。最后，除非在不 描述任何結(jié)構(gòu)的情況下，通過表述詞語"模塊"和功能來限定權(quán)利要求要素，并非旨在基于 35U. S. C. § 112第六段的應(yīng)用來解釋任何權(quán)利要求要素的范圍。
[0020] 圖1是示出本領(lǐng)域中已知的工廠通信網(wǎng)絡(luò)100的框圖。工廠通信網(wǎng)絡(luò)100包括有 線網(wǎng)絡(luò)140和無線網(wǎng)絡(luò)150,有線網(wǎng)絡(luò)140和無線網(wǎng)絡(luò)150被配置為通過無線網(wǎng)關(guān)112彼 此進行通信。有線網(wǎng)絡(luò)140包括過程控制器102、工作站104和歷史記錄化istorian) 106。 無線網(wǎng)絡(luò)150包括i數(shù)目個現(xiàn)場設(shè)備114. 1-114. i。工廠通信網(wǎng)絡(luò)100還包括可W由用戶 118操作的現(xiàn)場通信器116。
[0021] 構(gòu)成有線網(wǎng)絡(luò)140的組件可W使用有線鏈路120彼此進行通信W及與無線網(wǎng)關(guān) 112進行通信。類似地，構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)150的組件可W經(jīng)由無線鏈路103. 1-103. 7彼此進 行通信W及與無線網(wǎng)關(guān)112進行通信?，F(xiàn)場通信器116可W經(jīng)由有線鏈路105與現(xiàn)場設(shè)備 114. 1-114. i中的任何現(xiàn)場設(shè)備直接通信。
[0022] 如本領(lǐng)域中已知的，有線鏈路105和120支持有線HART通信協(xié)議，而無線鏈路 103. 1-103. 7支持無線HART協(xié)議。無線網(wǎng)關(guān)112可W充當(dāng)有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)之間的橋 梁，使得有線網(wǎng)絡(luò)140內(nèi)的組件可W與無線網(wǎng)絡(luò)150內(nèi)的組件進行通信，并且反之亦然。然 而，現(xiàn)場通信器116不是有線網(wǎng)絡(luò)140或無線網(wǎng)絡(luò)150的部分。相反，現(xiàn)場通信器116典型 地連接到各自的現(xiàn)場設(shè)備114, W構(gòu)成僅與各自的現(xiàn)場設(shè)備114的直接連接。
[0023] 過程控制器102可W使用有線HART協(xié)議與現(xiàn)場設(shè)備114. 1-114. i中的一個或多 個現(xiàn)場設(shè)備進行通信，有線HART協(xié)議可W經(jīng)由網(wǎng)關(guān)112轉(zhuǎn)換為適合的無線協(xié)議。適合的無 線協(xié)議的示例可W包括無線HART協(xié)議、ISA100. 11a標(biāo)準(zhǔn)等。網(wǎng)關(guān)112還可W將從現(xiàn)場設(shè) 備114. 1-114. i中的一個或多個現(xiàn)場設(shè)備接收的無線通信轉(zhuǎn)換為有線HART協(xié)議，將其發(fā)送 到過程控制器102。過程控制器102可W包括處理器、控制器、存儲器等，W促進此功能。過 程控制器102可W實施和/或監(jiān)視作為一個或多個過程控制系統(tǒng)的部分的一個或多個過程 控制例程，過程控制系統(tǒng)可W包括任意適合數(shù)量的過程控制回路。過程控制器102可W與 現(xiàn)場設(shè)備114. 1-114. i中的一個或多個現(xiàn)場設(shè)備、工作站104和數(shù)據(jù)歷史記錄106進行通 信，w促進一個或多個過程控制操作。
[0024] 典型地借助由在工作站104的工作站操作者執(zhí)行的一個或多個應(yīng)用使得來自一 個或多個現(xiàn)場設(shè)備114. 1-114. i和過程控制器102的信息是可得到的。工作站操作者可W 使用工作站104來執(zhí)行關(guān)于控制過程中的一個或多個控制過程的期望的功能。操作者使用 工作站104可W查看過程的當(dāng)前狀態(tài)，修改過程的操作等。在典型的工廠中，工程師可W使 用在工作站104上運行的配置系統(tǒng)定義并配置過程控制策略。工作站104可W實施為筆記 本計算機、臺式計算機等。例如，工作站104可W使用不同于HART協(xié)議的有線通信協(xié)議（諸 如W太網(wǎng)）與數(shù)據(jù)歷史記錄106或過程控制器102進行通信。然而，運樣做需要要在鏈路 120中實施的分離的導(dǎo)線組，諸如例如分離的專用W太網(wǎng)或HART電纜。
[0025] 數(shù)據(jù)歷史記錄106可W起到具有存儲器和用于存儲數(shù)據(jù)的適合的硬件的數(shù)據(jù)儲 存單元的作用。數(shù)據(jù)歷史記錄106可W與工作站104分離（如圖1中所示的）或者集成為 工作站104的一部分。數(shù)據(jù)歷史記錄106典型地存儲過程數(shù)據(jù)的日志或歷史。結(jié)合工作站 104,操作者可W使用軟件應(yīng)用來查看與工廠過程有關(guān)的用于未來參考的記錄的趨勢和歷 史信息。
[00%] 現(xiàn)場設(shè)備114. 1-114. i典型地實施為諸如傳感器、閥Π 、發(fā)射器、定位