CN103518353A - 用于将工业现场仪表耦合至工业无线网络的适配器装置以及相关的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法包括将适配器装置（120）耦合（502）至工业控制系统（100）中的现场仪表（112、112a-112e），以便将无线通信能力提供给所述现场仪表。该方法还包括通过所述适配器装置将信息从所述现场仪表固有的第一协议转换（514-516）为无线网络固有的第二协议。方法进一步包括通过所述无线网络将所述信息发射（516）到至少一个其它装置。

Description

用于将工业现场仪表耦合至工业无线网络的适配器装置以及相关的系统和方法

相关申请和优先权要求的交叉引用

根据美国法典第35章第119（e）条，本申请要求2011年3月18日提交的美国临时专利申请No. 61/454,177的优先权，其在此通过引用并入。

技术领域

本公开内容一般涉及工业控制系统。更具体地，本公开内容涉及用于将工业现场仪表耦合至工业无线网络的适配器装置以及相关的系统和方法。

背景技术

工业控制和自动化系统经常用来使大型且综合的工业过程自动化。这些类型的系统常规地包括无线网络，所述无线网络促进与宽范围的工业现场装置通信。现场装置可以包括无线传感器、无线致动器和无线控制器。存在正在开发的多个工业无线网络协议。一个正在开发的无线网络协议示例是ISA100.11a协议。

在一些情况下，用户可能需要通过使用用于相同应用的不同协议来操作现场仪表，并且这些仪表可能需要彼此通信。因为使用了不同的无线协议，所以用户经常被迫具有与共同的有线控制系统通信的多个无线网络。这通常要求用于每个无线协议的单独的无线基础设施。例如，如果用户想要为应用使用ISA100.11a和W-HART仪表的组合，则可能要求ISA100.11a网络以及无线可寻址远程传感器高速通道或“W-HART”网络（每个带有它自己的通信和管理基础设施）两者。

发明内容

本公开内容提供用于将工业现场仪表耦合至工业无线网络的适配器装置以及相关的系统和方法。

在第一实施例中，方法包括将适配器装置耦合至工业控制系统中的现场仪表，以便将无线通信能力提供给现场仪表。该方法还包括通过适配器装置将信息从现场仪表固有的第一协议转换为无线网络固有的第二协议。方法还包括通过无线网络将信息发射到至少一个其它设备。

在第二实施例中，设备包括配置为与工业控制系统中的现场仪表通信的第一接口。该设备还包括配置为通过无线网络与至少一个装置通信的第二接口。此外，该设备包括控制器，所述控制器被配置为将信息从现场仪表固有的第一协议转换为无线网络固有的第二协议，并且经由第二接口通过无线网络将信息发射到至少一个其它装置。

在第三实施例中，系统包括工业控制系统中的现场仪表以及配置为将无线通信能力提供给现场仪表的适配器装置。适配器装置包括配置为与现场仪表通信的第一接口。适配器装置还包括配置为通过无线网络与至少一个其它装置通信的第二接口。此外，适配器装置包括配置为将信息从现场仪表固有的第一协议转换为无线网络固有的第二协议，并且经由第二接口将信息通过无线网络发射到至少一个其它装置的控制器。

对本领域技术人员而言，根据下面的附图、描述和权利要求，可以容易明白其它技术特征。

附图说明

为了更完整地理解本公开内容，现在结合附图参考下面的描述，在所述附图中：

图1图示了根据本公开内容的示例工业控制和自动化系统；

图2图示了根据本公开内容的示例现场仪表；

图3图示了根据本公开内容的示例适配器装置；

图4图示了根据本公开内容的工业控制和自动化系统中的适配器装置中的示例协议堆栈；

图5图示了根据本公开内容的用于经由用户装置配置并供应适配器装置的示例方法；以及

图6到8图示了根据本公开内容的用于通过使用HART命令集来访问来自现场装置的数据的示例技术。

具体实施方式

在本专利文献中，下面讨论的图1到8以及用来描述本发明的原理的各种实施例仅仅作为说明，而不应当以任何方式被解释为限制本发明的范围。本领域技术人员将理解的是，本发明的原理可以以任何类型的合适布置的装置或系统来实现。

图1图示了根据本公开内容的示例工业控制和自动化系统100。如图1所示，系统100包括一个或多个处理元件102。处理元件102表示执行各种各样功能中的任何一种的处理系统中的部件。例如，处理元件102可以表示处理环境中的传感器、致动器、或者任何其它或附加的工业装备。处理元件102均包括用于执行处理系统中的一个或多个功能的任何合适的结构。并且，处理系统表示配置为以某种方式处理一种或多种材料的任何系统或其部分。

控制器104耦合至处理元件102。控制器104控制处理元件102中的一个或多个处理元件的操作。例如，控制器104可以接收与处理系统相关联的信息，诸如来自处理元件102中的一些的传感器测量。控制器104可以使用该信息生成用于处理元件102中的其它处理元件（诸如致动器）的控制信号，由此调整那些处理元件102的操作。控制器104包括用于控制一个或多个处理元件102的任何合适的结构。例如，控制器104可以表示执行MICROSOFT WINDOWS或合适的实时操作系统的计算装置。

网络106促进在系统100中的各种部件之间的通信。例如，网络106可以在网络地址之间传送互联网协议（IP）分组、帧中继帧、异步传输模式（ATM）信元或者其它合适的信息。网络106可以包括在一个或多个位置处的一个或多个局域网、城域网、广域网、全球网的全部或部分、或者任何一个或多个其它通信系统。作为特别的示例，网络106可以包括来自HONEYWELL INTERNATIONAL INC.的FAULT TOLERANT ETHERNET网络。

系统100还包括用于与无线传感器或其它无线现场装置通信的一个或多个工业无线网络。在图1所示的示例中，工业无线网络包括现场路由器108a-108c以及基干路由器110a-110b。现场路由器108a-108c和基干路由器110a-110b彼此无线地通信，以形成诸如网状网络的无线网络。例如，现场路由器108a-108c可以接收从现场仪表112a-112e无线地发射的数据，并且将数据路由到基干路由器110a-110b。基干路由器110a-110b可以直接或间接地（诸如通过其它现场路由器）接收来自现场路由器108a-108c的数据，以及直接或间接地接收来自现场仪表112a-112e的数据，以便通过基干网络114进行传输。现场路由器108a-108c和基干路由器110a-110b也可以通过基干网络114将所接收的数据路由到现场仪表112a-112e。这样，现场路由器108a-108c和基干路由器110a-110b形成可以向在诸如大型工业综合体的指定区域中的现场仪表或其它装置提供无线覆盖的网络。无线网络可以支持诸如ISA100.11a的任何合适的一个或多个工业无线网络协议。

在该示例中，现场路由器108a-108c和基干路由器110a-110b一般地表示路由装置，所述路由装置存储并转发用于其它装置的消息，并且通常是线路供电的，意味着这些装置接收来自外部源（诸如AC供电线）的工作功率。然而，现场或基干路由器可以表示由本地电源供电的装置，所述本地电源诸如是内部电池（被称作本地供电）。现场仪表112a-112e一般地表示常规地本地供电的非路由装置，尽管现场仪表可以提供路由功能或者可以是线路供电的。

现场路由器108a-108c和基干路由器110a-110b均包括促进无线通信的任何合适的结构，诸如射频（RF）跳频扩频（FHSS）或直接序列扩频（DSSS）收发器。基干路由器110a-110b的每个还包括促进通过基干网络114通信的任何合适的结构，诸如以太网收发器。基干网络114包括用于传输数据的任何合适的网络，诸如FAULT TOLERANT ETHERNET网络、无线网状网络、或者其它有线或无线的网络。

网关116耦合网络106和基干网络114。网关116可以执行安全功能，以仅允许授权的通信量在网络106与114之间流动。网关116也可以执行翻译功能，以在协议之间进行翻译。网关116包括用于提供针对网络的访问以及在由那些网络使用的协议之间进行翻译的任何合适的结构。

无线配置和用于过程控制的OLE（OPC）服务器118可以配置并控制系统100的各个方面。例如，服务器118可以配置现场路由器108a-108c、基干路由器110a-110b和现场仪表112a-112e的操作。服务器118也可以通过诸如向各种无线装置或其它部件分发密钥或其它安全数据来支持系统100中的安全。服务器118包括用于配置无线网络以及提供安全信息的任何合适的结构。

在特别的实施例中，图1的无线网络中的各种装置形成2.4GHz或5.8GHz处进行通信的网状网络。在特别的实施例中，可以通过路由器或现场仪表将数据注入无线网状网络中，由此如所期望的为无线感测、资产位置跟踪、人员跟踪、无线通信以及任何其它或附加的功能提供通用的、多功能的、厂际的覆盖。

在操作的一个方面，现场仪表112a-112e中的至少一个可以缺少使用适当的无线网络协议通过无线网络进行通信的能力。例如，现场仪表112a-112e中的至少一个可以是传统的现场装置，其以前未装备有指定的通信能力。可替换地，现场仪表可以通过使用可寻址远程传感器高速通道（HART）、无线HART（W-HART）、或者其它现场仪表协议来进行通信，并且无线网络可以支持ISA100.11a或者其它工业无线网络协议。为了允许现场仪表通过无线网络进行通信，可以提供适配器装置120。适配器装置120与相关联的现场仪表112a-112e通信，以获得来自现场仪表的传出数据，或者向现场仪表提供传入数据。适配器装置120也通过使用适当的无线网络协议通过无线网络无线地发射传出数据或无线地接收传入数据。此外，适配器装置120可以被配置为将由现场仪表112a-112e使用的协议转换（即，翻译）为由无线网络使用的协议。这样，在不需要支持多无线协议的通信和网络管理基础设施的情况下，适配器装置120允许HART、W-HART或其它现场仪表在ISA100.11a或其它无线网络内进行通信。

在特别的实施例中，适配器装置120支持ISA100.11a通信协议，并且通过二线、4-20mA有线通信调制解调器耦合至HART或W-HART现场仪表。通过该连接，适配器装置120能够从现场仪表读取HART应用数据。然后，可以在ISA100.11a通信层上传输该数据。要求所有的HART和W-HART装置提供该接口以用于供应和手持式阅读器支持。该功能可以通过用于现场仪表的惯常用户层HART接口对象的定义来达到。HART接口对象可以被包含在ISA100.11a用户应用过程（UAP）内。

在特别的实施例中，适配器装置120接收与其相关联的现场仪表112a-112e有关的唯一标识符。该唯一标识符识别现场仪表112a-112e，并且可以由网络使用以识别现场仪表112a-112e在网络上所位于的地方。适配器装置120也可以与协议属性一起发射唯一标识符。协议属性被配置为告知无线网络上的其它装置现场仪表112a-112e正在使用哪种协议。例如，协议属性可以提及现场仪表112a-112e是HART装置。此后，在网络上需要与HART装置通信的任何装置可以确定哪些装置是HART装置以及HART装置在网络上所位于的地方。

在标准有线HART接口上的现场仪表112a-112e经常被限制为（i）使用基于HART命令的询问/响应机制以及（ii）被称作HART成组模式的未经请求的响应模式传输，其中现场装置以预定的更新速率周期性地发送处理数据。为了通过二线主/从通信接口进行数据转移，设计并优化这些通信方法。基于HART的协议没有考虑传输或网络服务，以及在许多情况下将应用层特征组合到控制物理层方面。结果，只是将HART协议封装入ISA100.11a协议没有达到期望的针对分布式无线网络的寻址、效率和功能。通过使用用来将HART现场仪表112a-112e连接到无线网络上的接口对象，HART现场仪表112a-112e可以具有用于网络通信的必要和标准的ISA100.11a特征和服务。这些特征和服务包括用于接口的能力，所述接口将被识别为带有读取、写入、发布、订阅和方法执行的标准ISA100.11a应用服务的标准ISA100.11a可寻址对象。

在一些实施例中，可以通过接口连接外部装置，以通过使用ISA100.11a服务来访问接口对象，从而调用由在适配器装置中执行的HART代理主机应用暴露的特定功能。这些功能可以包括打开、发送、接收和关闭。

打开功能可以命令与所选择接口相关联的HART应用准备用于通信的HART接口。这可以包括检查HART装置是连接的，以及确定用于数据处理的唯一标识符。发送操作可以命令与所选择的接口相关联的应用发送特定的命令到所连接的HART装置。发送操作可以是阻塞的（其中，它在返回前等待响应）或非阻塞的（其中它返回命令被成功发送的确认，并且用接收操作轮询而可以返回响应）。关闭操作可以命令与所选择接口相关联的应用终止与现场装置的通信并可能将接口放在低功率状态。通过利用这些暴露的功能，在手持式装置或其它装置中运行的应用可以利用作为远程调制解调器接口的接口对象，以在不需要牵涉到诸如前导码、总线仲裁、装置发现以及其它数据层和物理层特征的HART协议特征的情况下进行发送和接收。这样，不通过接口使用HART协议，而作为代替，借助由接口对象暴露的功能和属性，仅仅通过使用ISA100.11a标准服务来转移HART命令和HART响应数据。

适配器装置120也可以支持ISA100.11a对象或者与不同无线网络协议相关联的一些其它对象。ISA100.11a对象可以通过使用在ISA100.11a对象中实现的远程方法来提供通过无线网络对远程HART调制解调器或其它接口的访问。适配器装置120也允许将标准ISA100.11a对象类型（诸如AI、AO、DI和DO）映射到标准HART或其它现场仪表协议对象类型（诸如PV、SV、TV和QV）。通过使用真实的对等发布器-订阅器服务，这允许不仅在HART装置之间，而且在ISA100.11a网络上的其它装置之间发布并共享对象类型。

通过使用该功能，丰富的信息模型可以用来提供共同的且综合的信息视图，所述信息模型包含支持现有用户层应用概念的收敛的可互操作的用户层。这种方法足以支持各种各样过程控制应用，诸如现场中的感测、致动和控制。更丰富且更好的面向块的过程可以用来支持企业语义（诸如由ISA100.11a定义的那些）和面向命令的应用过程（诸如由HART定义的）两者的视图，以便经由单个共同的用户层、应用协议和通信堆栈满足更老的常规系统的需要。因为访问的共同性，统一的用户层也提升了简化的端对端分析应用的部署，所述简化的端对端分析应用要求较少的编程和较少的转换开销。

在该示例中，仅仅现场仪表112a和112e中的两个与适配器装置120相关联。适配器装置120可以通过以下步骤执行用于现场仪表112a和112e的功能范围：仅仅读取过程变量（PV）数据并无线地将其发射到全双向交互和控制。剩下的现场仪表112b-112d可以固有地支持由无线网络使用的无线协议且不需要适配器装置120。然而，注意的是，这仅仅是为了说明。

每个适配器装置120包括用于耦合至现场仪表并通过使用无线协议来支持通信的任何合适的结构。适配器装置120均可以具有取决于其使用的多种形式因素中的一个。例如，适配器装置120可以是物理地安装在现场仪表上的单独的装置、由电缆或其它通信链路绑缚到现场仪表上的单独的装置或者在现场仪表内的集成装置。

尽管图1图示了工业控制和自动化系统100的一个示例，但是可以对图1做出各种改变。例如，系统100可以包括任何数量的每种部件。并且，图1所示的功能划分仅仅是为了说明。图1中的各种部件可以被组合、细分、或省略，并且是根据特别需要可以添加附加的部件。此外，尽管将无线网络被图示为与有线控制器104和有线处理元件102一起使用，但是一个或多个无线网络可以用在没有有线控制元件的系统中。此外，图1图示了可以使用支持现场仪表通过无线网络进行通信的适配器装置120的一个示例操作环境。该功能可以用在任何其它合适的系统中。

图2图示了根据本公开内容的示例现场仪表112。现场仪表112可以用在图1的系统100或任何其它合适的系统中。

如图2所示，现场仪表112包括现场仪表电路202。电路202一般执行现场仪表112的一个或多个工业控制/自动化功能。例如，电路202可以包括在工业处理传感器内的感测和信号处理电路。电路202也可以包括在工业致动器内的用于对工业过程做出调整的致动电路。电路202可以进一步包括用于确定如何调整在处理控制器内的工业过程的处理电路。支持任何其它或附加功能的任何其它或附加电路202可以用在现场仪表112中。

现场仪表112还包括至少一个接口204。接口204支持在现场装置电路202与耦合至现场仪表112的另一个装置之间的通信。接口204可以例如检索将从电路202发射的传出数据，并且将该数据提供给耦合的装置。接口204也可以将从耦合的装置接收的传入数据提供给电路202。接口204包括用于支持在部件之间的数据通信的任何合适的结构。在特别的实施例中，接口204可以支持用于与现场仪表交互的任何合适的协议，诸如可寻址远程传感器高速通道（HART）或无线HART（W-HART）。在其它实施例中，接口204包括串行接口。注意的是，取决于由现场仪表112使用的一个或多个工业现场装置协议，可以使用任何一个或多个其它合适的接口。

现场仪表112进一步包括控制器210，其控制仪表112的整体操作。例如，控制器210可以控制到以及来自耦合的装置的数据通信。控制器210也可以控制由现场仪表112执行的过程控制/自动化功能。此外，如下所述，控制器210可以执行与HART接口对象或者用于其它现场装置协议的接口对象相关联的功能。控制器210包括用于控制现场仪表的操作的任何合适的结构。作为特别的示例，控制器210可以表示处理器、微处理器、微控制器、现场可编程门阵列、数字信号处理器或者一个或多个其它处理或控制装置。

存储器212耦合至控制器210。存储器212存储由现场仪表112使用、收集或生成的任何各种各样信息。例如，存储器212可以存储通过无线网络发射或从无线网络接收的信息。存储器212包括任何一个或多个合适的易失和/或非易失存储和检索装置。

尽管图2图示了现场仪表112的一个示例，但是可以对图2做出各种改变。例如，现场仪表112可以包括任何数量的每种部件。并且，图2所示的功能划分仅仅是为了说明。图2中的各种部件可以被组合、细分、或省略，并且是根据特别需要可以添加附加的部件。

图3图示了根据本公开内容的示例适配器装置120。适配器装置120可以用在图1的工业控制和自动化系统100或任何其它合适的系统中。

如该示例所示，适配器装置120包括现场仪表接口（I/F）302。接口302支持与至少一个现场仪表112的通信。接口302可以例如检索将从现场仪表112无线地发射的传出数据。接口302也可以将无线接收的传入数据提供给现场仪表112。接口302包括用于与现场仪表112通信的任何合适的结构。在特别的实施例中，接口302包括用于耦合至HART或W-HART现场仪表的二线、4-20mA的有线通信调制解调器。在其它实施例中，接口302包括串行接口。注意的是，可以使用任何一个或多个其它合适的接口，诸如处理器间的串行通信接口（SCI）。这可以为现场仪表供应商提供了生产现场仪表的方法，所述现场仪表在不需要有线HART接口的情况下与HART命令集兼容且可通过ISA100.11a网络访问。通过这样做，可以设计支持作为应用数据访问的基础的HART命令的电池供电无线现场仪表。

无线电台304耦合至天线306。无线电台304和天线306可以用来在无线网络中与一个或多个现场或基干路由器无线地通信。无线电台304支持用于通过工业无线网络进行通信的一个或多个必要协议。无线电台304包括用于提供无线发射的信号和/或用于获得无线接收的信号的任何合适的结构。天线306表示用于发射和/或接收无线信号的任何合适的结构。在一些实施例中，无线电台304表示RF收发器，诸如RF FHSS或DSSS收发器。作为特别的示例，无线电台304可以通过使用FREESCALE或MSP430处理器来实现。并且，天线306可以表示RF天线。注意的是，任何其它合适的无线信号可以用来进行通信，并且无线电台可以包括发射器和单独的接收器。

适配器装置120进一步包括控制器308，其控制适配器装置120的整体操作。例如，控制器308可以控制到和来自现场仪表112的数据通信。控制器308也可以控制到和来自无线电台304的数据通信。此外，控制器308可以执行与HART接口对象（或者与其它现场仪表协议相关联的接口对象）相关联的功能，以便支持适配器或翻译功能。控制器308包括用于控制适配器装置120的操作的任何合适的结构。作为特别的示例，控制器308可以表示处理器、微处理器、微控制器、现场可编程门阵列、数字信号处理器或者一个或多个其它处理或控制装置。

存储器310耦合至控制器308。存储器310存储由适配器装置120使用、收集或生成的任何各种各样信息。例如，存储器310可以存储通过无线网络接收的信息，其将被发射到现场仪表，或者反之亦然。存储器310包括任何一个或多个合适的易失和/或非易失存储和检索装置。

虽然未示出，但是适配器装置120可以包括工作功率的任何一个或多个合适的源。例如，适配器装置120可以由内部电源供电，所述内部电源诸如是电池、燃料电池或者太阳能电池。代替内部电源或者除了内部电源以外，适配器装置120可以被设计为通过接口302提取电力。

在一些实施例中，可以将适配器设备120集成到现场仪表112中。在这些实施例中，图3中的适配器装置120的部件可以表示在现场仪表112中已经存在的部件，诸如在现场仪表112的接口204中。在这种情况下，可以升级或替换现场仪表112中的部件，以支持适当的接口对象和无线网络协议的使用。

在操作的一个方面，至少一个现场仪表包括或耦合至适配器装置120，所述适配器装置120支持（i）现场装置的本地配置和监测；（ii）现场装置到无线网络上的供应；以及（iii）通过无线网络的在现场仪表与其它装置之间的数据通信。适配器装置120可以支持频带外（OOB）的通信，意味着通信发生在无线网络的外部。适配器装置120也可以支持用于现场仪表112的外来协议的本地更新或翻译，诸如当现场仪表112是传统的协议装置时。适配器装置120允许用户装置（诸如个人数字助理（PDA）或者其它手持式/便携式装置）与现场仪表112交互以及将现场仪表112配置为与适配器装置120进行通信，以及将现场仪表112配置并供应到无线网络上。

在一些实施例中，适配器装置120可以是配置为耦合至传统现场仪表112并将通信能力（诸如，无线通信能力）提供给传统现场仪表112的自持的适配器，所述传统现场仪表112以前没有装备有指定的通信能力。例如，适配器装置120可以是能够将无线通信能力提供给现场仪表112的单无线适配器（OWA）。适配器装置120也可以使用用来与外部装置通信的任何合适的技术。例如，适配器装置120可以包括红外接口、无线电接口或者其它无线接口或有线接口。

尽管图3图示了适配器装置120的一个示例，但是可以对图3做出各种改变。例如，适配器装置120可以包括任何数量的每种部件。图3所示的功能划分也仅仅是为了说明。图3中的各种部件可以被组合、细分、或省略，并且是根据特别需要可以添加附加的部件。

图4图示了根据本公开内容的工业控制和自动化系统中的适配器装置120中的示例协议堆栈400。特别地，图4图示了协议堆栈400，其支持用于HART现场装置数据访问的ISA100.11a协议的使用。当然，对ISA100.11a堆栈的接口对象扩充可以通过使用其它现场装置命令处理器来实现。协议堆栈可以取决于所使用的无线通信机制而变化。

如图4所示，协议堆栈400与附着于现场仪表112的适配器装置120相关联。在一些实施例中，当适配器装置120是现场仪表112的内部部件时，协议堆栈400与现场仪表112相关联。

在该示例中，协议堆栈400包括支持ISA100.11a协议的各种层404。层404包括物理层406、数据层408、网络层410以及传输层412（其可以支持标准的OSI模型功能）。层404也包括应用层414和用户处理层416，所述应用层414可以包括应用子层。应用层414通过使更高层没必要知道什么类型的服务是在传输级处是可用的以及在该级别处可用服务的程度来提供抽象级别。应用层414也执行彼此以及与较低层通信的各种应用。用户处理层416提供用于更高级别应用的附加的层

协议堆栈400进一步包括用于管理现场仪表112的不同方面的各种对象。例如，对象分别用来管理现场仪表112、用于现场仪表112的安全以及由现场仪表112执行的用户应用。并且，接口对象436促进现场仪表112中的外来协议仪表应用的使用。此处，通过利用外来装置接口对象436，针对应用层414的通信接口允许对固有的对象和非ISA100.11a协议应用两者的本地访问。

在一些实施例中，适配器装置120包括配置为与另一个代理通信的主代理，所述另一个代理诸如是在另一个适配器装置120中的代理或者在外部装置上的代理应用。主代理可以协商诸如PV信息的周期性传输的通信。主代理也可以协商对询问的所安排响应的约定。例如，适配器装置120可以在优化模式下以所安排的间隔发送响应，使得不发送信息的整个分组，而发送包的速记版本。

并且在一些实施例中，供应工具将适配器装置120配置为管理用于现场仪表112的无线通信。因此，现场仪表112将适配器装置120看作传统接口（诸如有线接口）并正常地通信，而适配器装置120无线地传送信息。适配器装置120在那时可以将来自传统现场仪表112的信息（例如，协议）翻译成为在无线网络上传输而最优化的协议。因此，适配器装置120可以提供用于将通信暴露到网络上的方法，使得任何传统现场仪表112可以被并入到无线网络上。因而，传统现场仪表112如在无线网络上的固有装置那样进行通话。传统现场装置112可以通过适配器装置120以标准形式发送PV信息到任何其它仪表112。适配器装置120将传统现场装置120的协议转换为标准形式，诸如HART到MODBUS。一旦适配器装置120将来自传统现场仪表112的信息转换为固有的无线协议，可以通过其它适配器装置120、现场仪表112等等将该信息翻译为任何其它协议。

而且，在一些实施例中，供应工具可以作为主机运行其它应用，所述其它应用允许操作员通过使用传统协议来配置现场仪表。即，供应工具可以发射信息到适配器装置120，所述适配器装置120可以将信息剥离为裸露的应用信息，并将裸露的应用信息传送到传统现场仪表112。因此，供应工具可以通过适配器装置120进行通信，以便配置现场仪表112，而不管现场仪表112利用的传统协议。由此，适配器装置120接受来自供应工具的命令，以便供应用来与传统现场仪表112通信的适配器装置，以及以便将适配器装置120和相关联的遗赠现场仪表112供应到无线网络上。

此外，在一些实施例中，适配器装置120可以发送作为接口对象436上的属性的传统现场仪表112的唯一ID。这允许网关116识别现场仪表112以及现场仪表112的协议。网关116进一步可以基于唯一ID和现场仪表112的协议类型将现场仪表112的位置映射到网络上。即，网关116可以指示现场仪表112的地址，并且指示现场仪表112是HART装置。因此，在系统100上的任何其它装置诸如当寻找HART装置时可以找到现场仪表112。

尽管图4图示了工业控制和自动化系统中的适配器装置120中的协议堆栈400的一个示例，但是可以对图4做出各种改变。例如，如上所述，ISA100.11a的使用仅仅是为了说明。并且，任何其它或附加的层可以用在适配器装置120中，以支持适配器装置120的各种功能。

图5图示了根据本公开内容的用于经由用户装置配置并供应适配器装置120的示例方法500。如图5所示，在步骤502处，适配器装置120耦合至现场仪表112。这可以包括启动在适配器装置120与使用接口204的现场仪表112之间的有线通信链路。

在步骤504处, 适配器装置120通信地耦合至用户装置。这可以包括例如将供应装置物理地耦合至使用有线接口的适配器装置120。这也可以包括启动在供应装置与使用无线电台304的适配器装置120之间的红外或其它无线通信会话。

在步骤506处，配置适配器装置120。这可以包括例如操作员选择供应装置的操作模式，诸如配置模式。在配置模式中，供应装置将适配器装置120配置为与现场仪表112通信。例如，供应装置可以将适配器112配合为通过使用现场仪表112固有的协议来与现场仪表112通信。

在步骤508处，将供应数据提供给适配器装置120。这可以包括例如操作员选择供应装置的操作模式，诸如供应模式。当运行在供应模式中时，供应装置将供应数据传送到适配器装置120，所述供应数据诸如是无线网络标识符和无线安全证书。作为供应的一部分，供应装置可以或可以不将所识别的位置传送到适配器装置120。

在步骤510处，适配器装置120接收来自无线网络的通信。这可以包括以为无线网络配置的协议来接收信息。在步骤512处，适配器装置120将信息转换为现场仪表112固有的现场仪表协议。在步骤514处，适配器装置120以现场仪表协议接收来自现场仪表112的信息。在步骤516处，适配器装置120将信息转换为无线网络协议。

尽管图5图示了用于经由用户装置配置并供应适配器装置120的方法500的一个示例，但是可以对图5做出各种改变。例如，虽然示出为一系列步骤，但是图5中的各种步骤可以重叠、并行发生、发生多次或者以不同顺序发生。

图6到8图示了根据本公开内容的用于通过使用HART命令集来访问来自现场仪表112的数据的示例技术。注意的是，其它现场仪表112协议可以由适配器装置120和现场仪表112支持。

在图6所示的示例中，接口对象通过利用HART适配器装置120来访问现场装置数据库602。适配器120被配置为将无线通信能力提供给现场仪表112。在该示例中，现场仪表112包括HART调制解调器606，并且适配器120包括电台304和HART调制解调器610。适配器120可以经由在HART调制解调器606与610之间建立的HART现场网络612耦合至现场仪表112。

在图7所示的示例中，接口对象通过使用处理器间的通信来访问现场装置数据库710。该通信可以基于HART或基于任何其它合适的协议。在图7中，现场仪表112包括由适配器装置120提供的无线电能力。适配器装置120可以在与现场仪表112的制造同时发生的现场仪表的制造之后已经被安装。ISA100.11a通信704基于处理器间的通信。此外，在HART接口对象708与现场装置数据库710之间的通信链路可以基于处理器间的通信706。

在图8所示的示例中，接口对象通过使用HART命令来访问现场装置数据库810。在图8中，现场仪表112包括被提供有无线电能力的适配器装置120。ISA100.11a通信804基于处理器间的通信。然而，在不需要如图6的示例中所示的物理连接以及不需要如图7的示例中所示的处理器间的通信的情况下，HART接口对象808可以经由基于HART的命令访问现场装置数据库810。

通过使用这些技术，现有的基于HART或其它现场装置可以有效地演进为ISA100.11a或其它无线装置。这提升了ISA100.11a或其它无线标准在现有工业设施中的使用以及与在没有无线能力的情况下制造的现场装置一起的使用。

尽管图6到8图示了用于使用HART命令集访问来自现场装置的数据的技术的示例，但是可以对图6到7做出各种改变。例如，接口120可以用来以任何其它合适的方式支持现场装置的配置/监测以及现场装置到无线网络上的供应两者。

在一些实施例中，上述各种功能由计算机程序实现或支持，所述计算机程序由计算机可读程序代码形成，并且在计算机可读介质中体现。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、对象代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器（ROM）、随机访问存储器（RAM）、硬盘、光盘（CD）、数字视频光盘（DVD）或者任何其它类型的存储器。

可能有利的是，阐述遍及该专利文献使用的特定的词和短语的定义。术语“耦合”及其派生词指的是在两个或更多的元件之间的任何直接或间接的通信，无论那些元件是否彼此间物理接触。术语“包含”和“包括”及其派生词意味着没有限制的包含。术语“或”是包含的，意味着和/或。短语“…中的至少一个”当与项目列表一起使用时意味着可以使用所列项目的一个或多个的不同组合，并且可以仅需要列表中一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以任何下组合中：A、B、C；A和B；A和C；B和C以及A以及B以及C。短语“与……相关联”及其派生词可以意味着包括、被包括在…..内、与……互连、包含、被包含在……内、连接到或与……连接、耦合至或与……耦合、可与……通信、与……合作、交错、并置、接近于、被绑定到或与……绑定、具有、具有……的性质、具有和……关系或具有与……的关系等等。

尽管本公开内容已经描述了特定实施例以及一般相关联的方法，但是对本领域技术人员而言，这些实施例和方法的变更和置换将是明显的。由此，示例实施例的上述描述不限定或约束本公开内容。在不脱离如由以下权利要求限定的本公开内容的精神或范围的情况下其它改变、代替或变更也是可能的。

Claims (10)

1. 一种设备（120），包括：

第一接口（302），被配置为与工业控制系统（100）中的现场仪表（112、112a-112e）通信；

第二接口（304），被配置为通过无线网络与至少一个装置通信；以及

控制器（308），被配置为将信息从所述现场仪表固有的第一协议转换为所述无线网络固有的第二协议，并且经由所述第二接口通过所述无线网络将所述信息发射到所述至少一个其它装置。

2. 权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被配置为经由所述第二接口接收来自用户装置（122）的配置和供应数据中的至少一个。

3. 权利要求1所述的设备，其中，所述配置数据包括用来将所述控制器配置为以所述第一协议与所述现场仪表通信的信息。

4. 权利要求1所述的设备，其中，所述供应数据包括用来将所述控制器配置为通过使用所述第二协议来与所述无线网络通信的信息。

5. 权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被配置为将用于所述现场仪表的唯一标识符发送到至少一个其它装置。

6. 一种系统，包括：

在工业控制系统（100）中的现场仪表（112、112a-112e）；以及

适配器装置（120），耦合至所述现场仪表，所述适配器装置被配置为将无线通信能力提供给所述现场仪表，所述适配器装置包括：

第一接口（302），被配置为与所述现场仪表通信；

第二接口（304），被配置为通过无线网络与至少一个装置通信；以及

控制器（308），被配置为将信息从所述现场仪表固有的第一协议转换为所述无线网络固有的第二协议，并且经由所述第二接口通过所述无线网络将所述信息发射到至少一个其它装置。

7. 权利要求6所述的系统，其中，所述控制器被配置为经由所述第二接口接收来自用户装置（122）的配置和供应数据中的至少一个。

8. 权利要求7所述的系统，其中，

所述配置数据包括用来将所述控制器配置为以所述第一协议与所述现场仪表通信的信息；以及

所述供应数据包括用来将所述控制器配置为通过使用所述第二协议来与所述无线网络通信的信息。

9. 权利要求6所述的系统，其中，所述控制器被配置为将用于所述现场仪表的唯一标识符发送到所述至少一个其它装置。

10. 一种方法，包括：

将适配器装置（120）耦合（502）至工业控制系统（100）中的现场仪表（112、112a-112e），以将无线通信能力提供给所述现场仪表；

通过所述适配器装置将信息从所述现场仪表固有的第一协议转换（514-516）为无线网络固有的第二协议，以及

通过所述无线网络将所述信息发射（516）到至少一个其它装置。

Images