CN103518420A - 支持向工业无线网络上供应的用于工业现场设备的本地配置和监视的接口及相关系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法包括将用户设备（122、250）通信耦合到工业控制系统（100）中的现场设备（112、112a—112e），以便对现场设备进行配置和供应。该方法还包括选择用户设备的操作模式。该方法还包括响应于选择第一操作模式，将配置数据从用户设备提供（404）给现场设备，以便配置现场设备。另外，该方法包括响应于选择第二操作模式，将供应数据从用户设备提供（406）给现场设备，以便将现场设备供应到无线网络上。提供配置数据和供应数据可以包括通过带外通信接口（322）将供应数据和配置数据传送至现场设备。带外通信接口可以包括直接有线接口或红外接口。

Description

支持向工业无线网络上供应的用于工业现场设备的本地配置和监视的接口及相关系统和方法

相关申请的交叉引用和优先权声明

本申请根据美国法典第35条第119（e）款要求2011年3月18日提交的编号为61/454,192的美国临时专利的优先权，该申请通过引用被结合到本文中。

技术领域

本公开一般地涉及工业控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及支持向工业无线网络上供应的用于工业现场设备的本地配置和监视的接口及相关系统和方法。

背景技术

工业控制和自动化系统常常被用来使大型且复杂的工业过程自动化。这些类型的系统常规上包括促进与大范围的工业现场设备的通信的无线网络。现场设备可以包括无线传感器、无线致动器以及无线控制器。正在开发的一个示例无线网络协议是ISA100.11a协议。

在ISA100.11a无线网络中所使用的现场设备通常被要求具有能够被用来向现场设备提供带外（OOB）供应数据的本地设备接口。该供应过程通常要求使用能够向现场设备传输供应数据的基于计算机的应用（也称为“供应工具”）。然而，除常规配置和监视工具之外还必须使用此供应工具为用户招致了附加的复杂性和成本。

发明内容

本公开提供了一种支持向工业无线网络上供应的用于工业现场设备的本地配置和监视的接口及相关系统和方法。

在第一实施例中，一种方法包括将用户设备通信耦合到工业控制系统中的现场设备，以便对该现场设备进行配置和供应。该方法还包括选择用户设备的操作模式。该方法还包括响应于选择第一操作模式而从用户设备向现场设备提供配置数据，以便对该现场设备进行配置。另外，该方法包括响应于选择第二操作模式而从用户设备向现场设备提供供应数据，以便将该现场设备供应到无线网络上。

在第二实施例中，一种装置包括被配置成与工业控制系统中的现场设备进行通信的接口。该装置还包括在第一操作模式中被配置成发起配置数据到现场设备的通信以便对该现场设备进行配置的控制器。该控制器还在第二操作模式中被配置成发起供应数据到现场设备的通信以便将该现场设备供应到无线网络上。

在第三实施例中，一种系统包括工业控制系统中的现场设备和被配置成对该现场设备进行配置和供应的用户设备。该用户设备包括被配置成与该现场设备进行通信的接口。该用户设备还包括在第一操作模式中被配置成发起配置数据到现场设备的通信以便配置该现场设备的控制器。该控制器还在第二操作模式中被配置成发起供应数据到现场设备的通信以便将该现场设备供应到无线网络上。

根据以下附图、描述和权利要求，其他技术特征可以容易地对本领域的技术人员显而易见。

附图说明

为了更完整地理解本公开，现在对结合附图进行的以下描述进行参考，在所述附图中：

图1图示出根据本公开的示例工业控制和自动化系统；

图2A和2B图示出根据本公开的包含支持现场设备的配置和监视及现场设备到无线网络上的供应的接口的示例现场设备和示例供应设备；

图3图示出根据本公开的工业控制和自动化系统中的现场设备和供应设备中的示例协议栈；

图4图示出根据本公开的用于经由供应设备来对现场设备进行配置和供应的示例方法；以及

图5至7图示出根据本公开的用于使用HART®命令集来访问来自现场设备的数据的示例技术。

具体实施方式

下面所讨论的图1至7和本专利文献中用来描述本发明的原理的各种实施例仅仅是以举例说明的方式，并且不应以任何方式将其理解成限制本发明的范围。本领域的技术人员将理解的是可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实现本发明的原理。

图1图示出根据本公开的示例工业控制和自动化系统100。如图1中所示，系统100包括一个或多个过程元件102。过程元件102表示执行多种多样的功能中的任意的过程系统中的部件。例如，过程元件102可以表示处理环境中的传感器、致动器或任何其他或附加工业设备。每个过程元件102包括用于执行过程系统中的一个或多个功能的任何适当结构。并且，过程系统表示被配置成以某种方式来处理一个或多个材料的任何系统或其部分。

控制器104被耦合到过程元件102。控制器104控制过程元件102中的一个或多个的操作。例如，控制器104可以接收与过程系统相关联的信息，诸如来自某些过程元件102的传感器测量结果。控制器104可以使用此信息来生成用于诸如致动器的其他过程元件102的控制信号，从而调整那些过程元件102的操作。控制器104包括用于控制一个或多个过程元件102的任何适当结构。控制器104可以例如表示执行MICROSOFT WINDOWS或适当的实时操作系统的计算设备。

网络106促进系统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）信元或其他适当信息。网络106可以包括一个或多个位置处的一个或多个局域网、城域网、广域网、全局网络的全部或一部分、或任何其他一个或多个通信系统。作为特定示例，网络106可以包括来自HONEYWELL国际公司的FAULT TOLERANT ETHERNET网络。

系统100还包括用于与无线传感器或其他无线现场设备通信的一个或多个工业无线网络。在图1中所示的示例中，工业无线网络包括现场路由器108a—108c和骨干路由器110a—110b。现场路由器108a—108c和骨干路由器110a—110b相互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可以接收从现场仪器112a—112e无线地发射的数据并将该数据路由到骨干路由器110a—110b。骨干路由器110a—110b可以直接地或间接地（诸如通过其他现场路由器）从现场路由器108a—108c并直接地或间接地从现场仪器112a—112e接收数据以用于通过骨干网络114的传输。现场路由器108a—108c和骨干路由器110a—110b还可以将通过骨干网络114接收到的数据路由到现场仪器112a—112e。这样，现场路由器108a—108c和骨干路由器110a—110b形成能够在诸如大型工业复合体的指定区域中向现场仪器及其它设备提供无线覆盖的网络。该无线网络能够支持任何适当的一个或多个工业无线网络协议，诸如ISA100.11a。

在本示例中，现场路由器108a—108c和骨干路由器110a—110b一般表示路由设备，其存储和转发用于其他设备的消息，并且通常是线路供电的，意味着这些设备从外部源（诸如AC电源线路）接收操作功率。然而，现场或骨干路由器可以表示由诸如内部电池的本地电源所供电（称为本地供电）的设备。现场仪器112a—112e一般表示常规上被本地供电的非路由设备，虽然现场仪器可以提供路由功能或者是线路供电的。

每个现场路由器108a—108c和骨干路由器110a—110b包括促进无线通信的任何适当结构，诸如射频（RF）跳频扩谱（FHSS）或直接序列扩谱（DSSS）收发机。骨干路由器110a—110b中的每一个还包括促进通过骨干网络114的通信的任何适当结构，诸如以太网收发机。骨干网络114包括用于传送数据的任何适当网络，诸如FAULT TOLERANT ETHERNET网络、无线网状网络或其他有线或无线网络。

网关116将网络106和骨干网络114进行耦合。网关116能够执行安全功能以仅允许授权业务量在网络106和114之间流动。网关116还能够执行转换功能以在协议之间进行转换。网关116包括用于提供对网络的访问并在由那些网络所使用的协议之间进行转换的任何适当结构。

无线配置和用于过程控制的OLE（OPC）服务器118可以对系统100的各种方面进行配置和控制。例如，服务器118可以配置现场路由器108a—108c、骨干路由器110a—110b以及现场仪器112a—112e的操作。服务器118还可以支持系统100中的安全，诸如通过向各种无线设备或其他部件分配加密秘钥或其他安全数据。服务器118包括用于配置无线网络和提供安全信息的任何适当结构。

在特定实施例中，图1的无线网络中的各种设备形成在2.4GHz或5.8GHz下进行通信的网状网络。并且，在特定实施例中，能够通过路由器或现场仪器将数据注入到无线网状网络中，因此根据期望来提供用于无线感测、资产位置跟踪、个人跟踪、无线通信以及任何其他或附加功能的多用途、多功能、工厂范围的覆盖。

在操作的一个方面中，至少一个现场设备（诸如路由器或现场仪器）包括支持以下两者的接口120：（i）现场设备的本地配置和监视，以及（ii）现场设备到无线网络上的供应。接口120能够支持带外（OOB）通信，意味着通信在无线网络外面发生。接口120还能够支持外来协议设备（诸如传统协议设备）的本地更新。接口120允许诸如个人数字助理（PDA）或其他手持式/便携式设备的用户设备122与现场设备相交互并对现场设备进行配置和监视，以及将现场设备供应到无线网络上。

接口120包括用于与外部设备通信的任何适当结构以支持现场设备的本地配置和监视以及现场设备到无线网络上的供应。例如，接口120能够利用本质安全（IS）证实的供应工具来促进存在于现场上的危险环境中的现场设备的桥接、试运转或重配置。在某些实施例中，接口120可以是自包含式适配器，其被配置成向先前未配备有指定通信能力的传统现场设备提供诸如无线通信能力的通信能力。例如，接口120可以是能够向传统现场设备提供无线通信能力的单无线适配器（OWA），所述传统现场设备可以在指定无线能力之前或在没有该指定无线能力的情况下已经被构造。接口120还可以使用任何适当的技术来与外部设备通信。例如，接口120可以表示红外接口、无线电接口或其他无线接口或有线接口。

虽然图1图示出工业控制和自动化系统100的一个示例，但可以对图1进行各种改变。例如，系统100可以包括任何数目的每个部件。并且，图1中所示的功能划分仅仅是用于举例说明。图1中的各种部件可以被组合、再分或省略，并且根据特定需要可以添加附加部件。此外，虽然无线网络被图示为与有线控制器104和有线过程元件102一起使用，但在没有有线控制元件的系统中可以使用一个或多个无线网络。另外，图1图示出一个示例操作环境，其中能够使用既支持现场设备的配置/监视又支持现场设备到无线网络上的供应的接口120。此功能能够在任何其他适当系统中被使用。

图2A和2B图示出根据本公开的包含支持现场设备的配置和监视以及现场设备到无线网络上的供应的接口的示例现场设备200和示例用户设备250。现场设备200和用户设备250可以在图1的系统100中或在任何其他适当系统中被使用。

如图2A中所示，现场设备200包括现场设备电路202。电路202一般执行现场设备200的一个或多个工业控制/自动化功能。例如，电路202可以包括工业过程传感器内的传感和信号处理电路。电路202还可以包括用于对工业致动器内的工业过程进行调整的致动电路。电路202还可以包括用于确定如何调整过程控制器内的工业过程的处理电路。可以在现场设备200中使用支持任何其他或附加功能的任何其他或附加电路202。

现场设备200还包括至少一个接口204、无线电台206以及天线208。接口204支持现场设备电路202与无线电台206之间的通信。接口204可以例如检索将从电路202无线地发射的外出数据并将该数据提供给无线电台206。接口204还可以将从无线电台206无线地接收到的引入数据提供给电路202。接口204包括用于支持部件之间的数据通信的任何适当结构。在特定实施例中，接口204可以支持用于与现场设备相交互的任何适当协议，诸如高速通道可寻址远程换能器（HART）或基于Modbus的协议。在其他实施例中，接口204包括基于广义化美国标准信息交换码（ASCII）的串行接口。请注意，根据由现场设备所使用的一个或多个工业现场协议，可以使用任何其他适当的一个或多个接口。

无线电台206和天线208能够被用来与无线网络中的其他设备（诸如路由器）无线地通信。无线电台206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206包括用于提供用于无线传输的信号和/或用于获得无线接收的信号的任何适当结构。天线208表示用于发射和/或接收无线信号的任何适当结构。在某些实施例中，无线电台206表示诸如RF FHSS或DSSS收发机的RF收发机。作为特定示例，可以使用FREESCALE或MSP430处理器来实现无线电台206。并且，天线208可以表示RF天线。请注意，可以使用任何其他适当无线信号来进行通信，并且无线电台可以包括发射机和单独的接收机。

在某些实施例中，现场设备200是先前未配备有无线能力的传统设备。接口204、无线电台206以及天线208中的一个或多个能够被添加到现场设备200，诸如在现场设备200的安装之后。然而，工业现场设备的配置和监视可以通过利用应用协议来执行，该应用协议提供工业现场设备数据的配置和监视，但是并未提供对于通过无线广域网进行数据传输的充分考虑。具体地，工业现场设备本机协议可能未包含用于数据安全、网络地址分配、分组路由或支持网络连接所需的其他特征的任何供应。

现场设备200还包括控制器210，其控制设备200的总体操作。例如，控制器210可以控制去往和来自无线电台204的数据通信。控制器210还可以控制由现场设备200所执行的过程控制/自动化功能。另外，控制器210可以执行与HART接口对象或用于其他现场设备协议的接口对象相关联的功能，如下所述。控制器210包括用于控制现场设备的操作的任何适当结构。作为特定示例，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、数字信号处理器或其他一个或多个处理或控制设备。

存储器212被耦合到控制器210。存储器212存储由现场设备200所使用、收集或生成的多种多样的信息中的任意。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包括任何适当的一个或多个易失性和/或非易失性存储和检索设备。

如上文所述，可以在现场设备内实现接口120以既支持现场设备的配置/监视，又支持现场设备到无线网络上的供应，其中，无线网络配置不可用作现场设备的配置的特征。另外，接口120能够利用IS证实的供应工具来促进存在于现场上的危险环境中的现场设备的桥接、试运转或重配置。在本示例中，接口120形成接口204的一部分。例如，红外接口可以是接口处理器板（接口204）的组成部分，其将被发送到ISA100.11a无线电板（无线电台206）和从ISA100.11a无线电板（无线电台206）接收的ISA100.11a网络分组转换成HART、Modbus或其他工业协议应用分组。HART、Modbus或其他工业协议应用分组能够被发送到包含在位于接口板上的用户应用过程（UAP）软件应用内的基于ISA100.11a的“接口对象”并从其被接收。该接口对象直接地或通过使用调制解调器或其他电路来提供对基于HART或基于其他协议的应用的访问。通过支持此本地OOB接口120，本地于现场设备200的用户能够借助于接口对象向位于无线电板上的供应对象或向现场设备电路发送分组。有效地，该接口对象能够被用来将引入数据路由到供应功能或设备配置/监视功能，其中能够将单个工具用于这两个功能。

标准有线HART接口上的现场设备200常常局限于（i）使用基于HART的命令的查询/响应机制，以及（ii）称为HART突发模式的非请求响应模式传输，其中，现场设备以预定更新速率来周期性地发送过程数据。这些通信方法是针对通过双线主/从通信接口的数据传输而设计和优化的。基于HART的协议不考虑传输或网络服务以及在许多情况下的组合应用层特征，以控制物理层方面。结果，仅将HART协议封装到ISA100.11a协议中并未实现用于分布式无线网络的期望的寻址、效率以及功能。

通过使用接口对象来将HART现场设备对接到无线网络中，能够为HART现场设备提供任何期望或必要的ISA100.11a特征和服务，以用于网络通信。这些特征和服务可以包括接口被识别为具有读、写、发布、订阅以及方法执行的标准ISA100.11a应用服务的标准ISA100.11a可寻址对象的能力。

在某些实施例中，能够将诸如用户设备122的手持式设备通信（并且可能物理地）连接到接口120，以便使用ISA100.11a服务来访问接口对象。这可以被完成来调用由在现场设备200中执行的HART代理主机应用所暴露的特定功能。这些功能可以包括打开、发送、接收以及关闭。

打开功能能够命令与所选接口相关联的HART应用，以使HART接口为通信做好准备。这可以包括检查HART设备被连接并确定用于数据事物的唯一标识符。发送操作能够命令与所选接口相关联的应用向所连接的HART设备发送特定命令。发送操作可以是阻滞的（其中，其在返回之前等待响应）或非阻滞的（其中，其与命令被成功地发送的确认一起返回，并且能够通过用接收操作进行轮询来返回响应）。关闭操作能够命令与所选接口相关联的应用终止与现场设备的通信且可能将接口置于低功率状态中。通过使用这些暴露的功能，在供应或其他设备中运行的应用能够利用接口对象作为远程调制解调器接口来进行发送和接收而不需要涉及到HART协议特征，诸如前导、总线仲裁、设备发现以及其他数据和物理层特征。这样，在接口120上不使用HART协议，而是替代地仅通过经由由接口对象所暴露的功能和属性使用ISA100.11a标准服务来传输HART命令和HART响应数据。

在图2B中，用户设备250能够包含既支持现场设备的配置/监视又支持现场设备到无线网络上的供应的应用。例如，用户设备250能够对存在于现场上的危险环境中的现场设备200进行桥接、试运转或重配置。用户设备250可以是PDA、个人计算机（PC）、移动终端或其他手持式/便携式设备。

如图2B中所示，用户设备250包括设备电路252。电路252一般执行与现场设备相关联的配置或监视操作以及与现场设备相关联的供应操作，诸如当供应数据不可用或被包括在用于配置现场设备的配置数据中时。可以在用户设备250中使用支持任何其他或附加功能的任何其他或附加电路252。

用户设备250还包括至少一个接口254、无线电台256以及天线258。接口254支持现场设备电路252与无线电台256之间的通信。接口254可以例如检索将从电路252无线发射的外出数据并将该数据提供给无线电台256。接口254还可以将从无线电台256无线接收的引入数据提供给电路252。接口254包括用于支持部件之间的数据通信的任何适当结构。在特定实施例中，接口254可以支持用于与现场设备相交互的任何适当协议，诸如HART或W-HART协议。在其他实施例中，接口254包括串行接口。请注意，根据由现场设备所使用的一个或多个工业现场设备协议，可以使用任何其他适当的一个或多个接口。

无线电台256和天线258能够被用来与无线网络中的其他设备（诸如路由器）无线通信。无线电台256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256包括用于提供用于无线传输的信号和/或用于获得无线接收的信号的任何适当结构。天线258表示用于发射和/或接收无线信号的任何适当结构。在某些实施例中，无线电台256表示诸如RF FHSS或DSSS收发机的RF收发机。作为特定示例，可以使用FREESCALE或MSP430处理器来实现无线电台256。并且，天线258可以表示RF天线。请注意，可以使用任何其他适当无线信号来进行通信，并且无线电台可以包括发射机和单独的接收机。

用户设备250还包括控制器260，其控制用户设备250的总体操作。例如，控制器260可以控制去往和来自无线电台254的数据通信。控制器260还可以促使用户设备250在所选操作模式（诸如配置或供应模式）中操作。控制器260能够执行存储在用户设备250上的多个应用。例如，控制器260可以执行用于对现场设备200进行配置/监视的第一应用和用于将现场设备200供应到无线网络上的第二应用。例如，用于供应现场设备的第二应用能够在供应数据不可用或被包括在用于配置现场设备的配置数据中时被使用。控制器260包括用于控制供应设备的操作的任何适当结构。作为特定示例，控制器260可以表示处理器、微处理器、微控制器、现场可编程门阵列、数字信号处理器或其他一个或多个处理或控制设备。

存储器262被耦合到控制器260。存储器262存储由用户设备250所使用、收集或生成的多种多样的信息中的任意。例如，存储器262可以存储多各应用以用于由用户设备250使用，包括与现场设备200的配置/监视有关的应用和与将现场设备200供应到无线网络上有关的应用。存储器262包括任何适当的一个或多个易失性和/或非易失性存储和检索设备。

如上所述，使用用户设备250和本地OOB接口120，本地于现场设备200的用户能够借助于接口对象向位于现场设备200的无线电板上的供应对象或向现场设备电路发送分组。有效地，该接口对象能够被用来将数据路由到配置/监视功能或供应功能，其中能够将单个用户设备250用于这两个功能。这允许手持式配置工具将现有方法和工具用于现场设备应用的配置，而不考虑对于通过无线网络的访问的要求。

在某些实施例中，能够将用户设备250通信（并且可能物理地）连接到接口120以便使用ISA100.11a服务来访问现场设备200的接口对象。这可以被完成来调用由在现场设备200中执行的HART代理主机应用所暴露的特定功能。这些功能可以包括打开、发送、接收以及关闭。

利用用户设备250（例如，手持式工具）对现场设备的配置和监视能够通过使用带外访问而被实现。这能够实现对现场设备应用的本地访问而不要求对于包括网络地址或数据加密的无线或网络属性的任何考虑。并且，带外访问的使用限制现场设备的配置和监视，以仅访问经由IR或有线接口被连接的现场设备，并且防止对其他现场设备的访问或无线网络上的任何干扰。

现场设备200到无线网络上的供应与被用于现场设备应用的配置和监视的协议和方法无关。此特征允许由用户设备250进行的设备供应对于任何用户应用协议是共用的。同样地，用户设备250能够包括公共安全和网络管理特征，同时还提供可以针对各种现场设备应用协议（Modbus、HART、Fieldbus、ASCII、Vendor特定，等等）而具体设计的多个现场设备监视和配置应用。当被连接在无线网络上时，网络管理员能够限制现场设备200处的带外访问，以便防止在没有网络授权的情况下通过使用手持式配置工具进行的现场设备200的不想要的配置或监视。

虽然图2A和2B图示出现场设备200和用户设备250的示例，但可以对图2A和2B进行各种改变。例如，现场设备200和用户设备250均可以包括其任何数目的各种部件。并且，图2A和2B中所示的功能划分仅仅是用于举例说明。图2A或图2B中的各种部件可以被组合、再分或省略，并且根据特定需要可以添加附加部件。

图3图示出根据本公开的工业控制和自动化系统中的现场设备200和用户设备250中的示例协议栈。特别地，图3图示出支持ISA100.11a协议和红外带外接口的使用的示例协议栈。这些协议栈能够根据所使用的带内和带外通信机制而变化。在本示例中，协议栈表示用于HART现场设备数据访问的ISA100.11a协议。当然，能够使用其他现场设备命令处理器来实现对ISA100.11a栈的接口对象扩展。

如图3中所示，协议栈300与现场设备200相关联，并且协议栈302与用户设备250相关联。在某些实施例中，当接口120是诸如被耦合到现场设备200的OWA的适配器时，协议栈300与适配器相关联。

在本示例中，协议栈300包括支持ISA100.11a协议的各种层304。层304包括物理层306、数据层308、网络层310以及传输层312（其可以支持标准OSI模型功能）。层304还包括应用子层314、应用层316以及用户应用进程层318。应用子层314通过使对于较高层而言知道什么类型的服务在传输层级处可用和该层级处可用的服务程度是不必要的，来提供抽象层级。应用层316执行经由应用子层314相互通信且与较低层通信的各种应用。用户应用进程层318提供用于更高层级应用的附加层。层304还包括设备管理应用进程（DMAP）层320，其管理现场设备200的本地通信方面并设立用于层314的连接。

协议栈300还包括支持带外通信的各种层322。在本示例中，层322包括红外物理接口层324和OOB数据层326。层324支持物理红外接收设备的使用。层322还包括OOB传输服务接入点（TSAP）层328。

协议栈300还包括用于管理现场设备200的不同方面的各种对象。例如，对象330—334分别被用来管理现场设备200、用于现场设备200的安全、以及由现场设备200所执行的用户应用。并且，外来设备接口对象336促进现场设备200中的外来协议设备应用338的使用。在这里，到应用子层314的OOB通信接口允许通过使用外来设备接口对象336对本地对象（native object）和非ISA100.11a协议应用的本地访问。OOB TSAP层328提供分组注释以根据由现场设备200为本地操作所要求的来限制访问。在某些实施例中，OOB分组不包含网络地址字段，并且针对本地访问由OOB数据层326所固有地限制。

协议栈302在这里包括红外物理层340、OOB数据层342以及外来设备协议主机应用344。主机应用344一般表示使用OOB外来协议来与现场设备200中的外来协议设备应用338进行通信的应用。因此，主机应用344能够向现场设备200提供供应和配置/监视信息。例如，用户设备250可以包括用于配置现场设备200的应用以及用于将现场设备200供应到无线网络上的应用。本地于现场设备200的用户能够使用用户设备250上的配置应用来经由接口120配置现场设备200。用户然后能够访问用户设备250上的供应应用，以供应现场设备200来在无线网络上进行操作。

虽然图3图示出工业控制和自动化系统中的现场设备200和用户设备250中的协议栈300—302的示例，但可以对图3进行各种改变。例如，如上所述，ISA100.11a和OOB红外通信的使用仅仅是示例。并且，可以在现场设备200和用户设备250中使用任何其他或附加层以支持现场设备200和用户设备250的各种功能。

图4图示出根据本公开的用于经由用户设备250来对现场设备200进行配置和供应的示例方法400。如图4中所示，在步骤402处，现场设备被通信耦合到供应设备。这可以包括例如使用有线接口120将用户设备250物理地耦合到现场设备200。这还可以包括使用无线接口120来发起用户设备250与现场设备200之间的红外或其他无线通信会话。这还可以包括将诸如OWA的适配器耦合到现场设备200以便启用与现场设备200的无线通信。

在步骤404处，配置该现场设备。这可以包括例如操作员选择用户设备的操作模式，诸如配置模式。配置模式的选择可以包括访问存储在用户设备250上，诸如存储在存储器262中的配置应用。运行配置应用的用户设备250将现场设备200配置成执行指定功能。另外，运行配置应用或其他应用的用户设备250能够监视现场设备200的功能或其他方面。

在步骤406处，将供应数据提供给现场设备。这可以包括例如操作员选择用户设备250的操作模式，诸如供应模式。供应模式的选择可以包括选择存储在用户设备250上，诸如存储在存储器262中的供应应用。当运行供应应用时，用户设备250将诸如无线网络标识符和无线安全证书的供应数据传送至现场设备200。作为供应的一部分，用户设备250可以或可以不将所识别的位置传送至现场设备200。

虽然图4图示出用于经由用户设备250来对现场设备200进行配置和供应的方法400的一个示例，但可以对图4进行各种改变。例如，虽然被示为一系列步骤，但图4中的各种步骤可以重叠、并行地发生、发生多次或者按照不同顺序发生。

图5至7图示出根据本公开的用于使用HART命令集来访问来自现场设备200的数据的示例技术。请注意，其他现场设备协议可以由现场设备200所支持。

在图5中所图示的示例中，接口对象通过使用HART协议适配器504来访问现场设备数据库502。适配器504被配置成向现场设备200提供无线通信能力。在本示例中，现场设备200包括HART调制解调器506，并且适配器504包括无线电设备508和HART调制解调器510。适配器504能够经由在HART调制解调器506和508之间所建立的HART现场网络512被耦合到现场设备200。

在图6中所图示的示例中，接口对象使用处理器间通信来访问现场设备数据库610。该通信可以是基于HART或者基于任何其他适当协议。在图6中，现场设备200包括由无线电设备602所提供的无线电能力。ISA100.11a通信604是基于处理器间通信。另外，HART接口对象608和现场设备数据库610之间的通信链路可以基于处理器间通信。

在图7中所图示的示例中，接口对象使用HART命令来访问现场设备数据库710。在图7中，现场设备200包括由无线电设备702所提供的无线电能力。ISA100.11a通信704是基于处理器间通信。然而，HART接口对象708能够经由基于HART的命令来访问现场设备数据库710，而不需要如图5的示例中所示的物理连接，并且没有如图6的示例中所示的处理器间通信。

使用这些技术，能够使现有的基于HART的现场设备或其他现场设备有效地演进至ISA100.11a或其他无线设备。这促进了ISA100.11a或其他无线标准在现有工业设施中的使用和与所制造的没有无线能力的现场设备一起使用。

虽然图5至7图示出用于使用HART命令集来访问来自现场设备的数据的技术的示例，但可以对图5至7进行各种改变。例如，接口120可以按照任何其他适当方式被用来既支持现场设备的配置/监视，又支持现场设备到无线网络上的供应。

在某些实施例中，以上描述的各种功能由计算机程序所实现或支持，该计算机程序由计算机可读程序代码所形成，并且在计算机可读介质中被体现。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、目标代码以及可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、硬盘驱动器、致密磁盘（CD）、数字视频磁盘（DVD）或任何其他类型的存储器。

阐述遍及本专利文献所使用的某些词语和短语的定义可能是有利的。术语“耦合”及其派生词指的是两个或更多元件之间的任何直接或间接通信，无论那些元件是否相互物理接触。术语“包括”和“包含”以及其派生词意指包括而没有限制。术语“或”是包括性的，意指和/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中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要该列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任意：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A和B和C。短语“与...相关联”以及其派生词可以意指包括、被包括在内、与...互连、包含、被包含在内、连接到或与...相连、耦合到或与...耦合、与...通信、与...协作、交错、并列、接近于、束缚于或与...相束缚、具有、具有...的性质、与...具有关系或具有与...的关系，等等。

虽然本公开已描述了某些实施例和一般关联方法，但这些实施例和方法的变更和置换对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。相应地，示例实施例的以上描述并未限定或约束本公开。在不脱离由以下权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，其他改变、替换以及变更也是可能的。

Claims (11)

1. 一种装置（122、250），包括：

接口（254），被配置成与工业控制系统（100）中的现场设备（112、112a—112e）进行通信；以及

控制器（260），其在第一操作模式中被配置成发起配置数据到所述现场设备的通信，以便配置所述现场设备，所述控制器还在第二操作模式中被配置成发起供应数据到所述现场设备的通信，以便将所述现场设备供应到无线网络上。

2. 权利要求1的装置，其中，所述接口被配置成与被耦合到所述现场设备的适配器进行通信，所述适配器被配置成向所述现场设备提供无线通信能力。

3. 权利要求1的装置，其中，所述控制器被配置成通过选择多个应用之一以用于执行来选择所述操作模式之一。

4. 权利要求3的装置，其中，所述应用包括配置应用和供应应用。

5. 一种系统，包括：

工业控制系统（100）中的现场设备（112、112a—112e）；以及

用户设备（122、250），被配置成对所述现场设备进行配置和供应，所述用户设备包括：

接口（254），被配置成与所述现场设备进行通信；以及

控制器（260），其在第一操作模式中被配置成发起配置数据到所述现场设备的通信，以便配置所述现场设备，所述控制器还在第二操作模式中被配置成发起供应数据到所述现场设备的通信，以便将所述现场设备供应到无线网络上。

6. 权利要求5的系统，其中，所述现场设备被耦合到被配置成向所述现场设备提供无线通信能力的适配器。

7. 权利要求5的系统，其中，所述控制器被配置成通过选择多个应用之一以用于执行来选择所述操作模式之一。

8. 权利要求7的系统，其中：

所述应用包括配置应用和供应应用；

所述控制器被配置成响应于调用配置应用的执行来选择所述第一模式；以及

所述控制器被配置成响应于调用供应应用的执行来选择所述第二模式。

9. 一种方法，包括：

将用户设备（122、250）通信耦合（402）至工业控制系统（100）中的现场设备（112、112a—112e），以便对所述现场设备进行配置和供应；

选择所述用户设备的操作模式；

响应于选择第一操作模式，将配置数据从所述用户设备提供（404）给所述现场设备，以便配置所述现场设备；以及

响应于选择第二操作模式，将供应数据从所述用户设备提供（406）给所述现场设备，以便将所述现场设备供应到无线网络上。

10. 权利要求9的方法，其中，提供所述配置数据和提供所述供应数据包括：

通过带外通信接口（322）将所述供应数据和所述配置数据传送至所述现场设备。

11. 权利要求10的方法，其中，所述带外通信接口包括以下之一：直接有线接口和红外接口。

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