CN105487498B

CN105487498B - 针对远程终端单元的设备层级构建

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Publication number: CN105487498B
Application number: CN201510623151.7A
Authority: CN
Inventors: N·D·蒂瓦里; R·J·范德阿
Original assignee: Bristol Inc
Current assignee: Bristol Inc
Priority date: 2014-10-04
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: RU2695052C2; JP6651510B2; BR112017006814B1; JP2017533645A; CN105487498A; RU2017113717A3; EP3201707B1; CA2962952A1; US20160099841A1; BR112017006814A2; AR102159A1; RU2017113717A; WO2016054541A1; SA517381214B1; US9825818B2; EP3201707A1; MX2017004238A; CA2962952C; CN205427588U

Abstract

一种系统通过以下操作来针对通信地耦合到远程终端单元(RTU)的现场设备构件层级：从现场设备获取设备信息；将设备信息缓存在RTU的存储器中；将设备身份储存在主机机器的存储器中；以及响应于用于构建层级的随后的用户请求来在主机处从RTU获取设备信息，而不需要直接向现场设备重新发送用于获取设备信息的命令。

Description

针对远程终端单元的设备层级构建

技术领域

本发明总体上涉及过程工厂系统，并且具体来说，涉及在过程控制和数据采集系统中配置服务器行为。

背景技术

这里所提供的背景技术的描述是为了总体上呈现本公开内容的上下文环境。以下内容既不明确地也不隐含地认为是相对于本公开内容的现有技术：当前署名的发明人所作出的到该背景技术章节所描述的程度工作以及在提交时不会被认为是现有技术的说明书中的方面。

分布式过程控制系统(类似于在化学过程工厂、石油过程工厂或在其它过程工厂中所使用的那些)通常包括经由模拟、数字或组合的模拟/数字总线、或者经由无线通信链路或网络而通信地耦合到一个或多个现场设备的一个或多个过程控制器。现场设备(其例如可以是阀、阀定位器、开关、以及传送器(例如，温度传感器、压力传感器、液面传感器以及流量传感器))位于过程环境中，并通常执行物理或过程控制功能(例如打开阀门或关闭阀门、测量过程参数等等)来控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备(例如遵守公知的现场总线协议的现场设备)也可以执行控制运算、警报功能、以及通常在控制器中实现的其它控制功能。过程控制器(其也通常位于工厂环境中)接收指示由传感器和/或现场设备获取的过程测量结果和/或关于现场设备的其它信息的信号，并执行例如运行不同的控制模块的控制器应用程序，该控制模块作出过程控制决策、基于接收到的信息来生成控制信号，并且与在现场设备(例如

无线

以及

现场总线现场设备)中执行的控制模块或控制块进行协调。控制器中的控制模块在至现场设备的通信线路或通信链路上发送控制信号，以便由此控制过程工厂或系统中的至少部分的操作。

在至一个或多个其它硬件设备的数据高速通道上，来自现场设备和控制器的信息通常被安排为是可用的，一个或多个其它硬件设备例如是操作者工作站，个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、集中式数据库、或者通常被放置于控制室或者远离恶劣的工厂环境的其它位置中的其它集中式管理的计算设备。这些硬件设备中的每个硬件设备通常是跨越过程工厂或跨越过程工厂中的一部分而集中的。这些硬件设备运行例如可使得操作者能够执行关于控制过程和/或使过程工厂运转的功能的应用程序，这些功能例如是改变对过程控制例行程序的设置、修改对控制器或现场设备中的控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的警报、模拟过程的操作，以便对人员进行培训或测试过程控制软件、维护和更新配置数据库、等等。由硬件设备、控制器和现场设备所利用的数据高速通道可包括有线通信路径、无线通信路径、或者有线和无线通信路径的组合。

分布式过程控制系统可包括一个或多个远程终端单元(RTU)，其可以被实现为耦合到现场设备的流量计算机。因此，RTU某些时候被称为“流量计算机”或者简单地被称为“控制器”。RTU可以例如包括用于连接到有线的高速通道可寻址远程传感器(HART)现场设备的一个或多个I/O模块以及用于连接到无线的HART现场设备的一个或多个I/O模块。实现监督控制和数据采集系统的主机(例如资产管理系统(AMS))可以与一个或多个RTU进行通信，以收集关于连接到RTU的现场设备的信息。在一些情况下，HART服务器(其可以用单独的专用主机来实现)向HART现场设备提供了接口。AMS和HART服务器可以根据远程接入服务(RAS)方案来进行操作。例如，AMS可以使用RAS主机系统接口(HIS)来与用于RAS的网络接口进行交互。AMS可以经由多个以太网端口来与RAS HART服务器相连接，以传送不同类型的数据和/或命令。

AMS可以从RTU收集关于现场设备的信息的目的的其中之一是构造现场设备的完整层级，包括确定设备身份、主从关系等等。AMS随后可以为主机的操作者生成对层级的视觉化描述和/或文本描述。对于使用HART协议进行通信的设备(“HART设备”)，AMS可以经由HART服务器来请求设备层级信息，该HART服务器通常向每个设备发送HART命令序列来收集必要的信息。更具体来说，该序列可以包括用于获取设备身份的#0命令、用于获取指定说明设备的某些参数的所谓的短标签的#13命令，以及对于某些设备，用于获取描述设备的另外参数的所谓的长标签的#20命令。收集该信息的步骤可能耗费每个HART设备8到12秒来收集必要的信息。对于在大型网状网络中运行的无线的HART设备，该步骤会耗费更长时间。

因此，针对RTU构建整个设备层级是耗时的操作，并且，持续时间很大程度上取决于所连接的HART设备的数量。

发明内容

在主机中运行的层级构建器构造了耦合到远程终端单元(RTU)的现场设备的层级，远程终端单元(RTU)反过来耦合到主机，而不直接询问现场设备。RTU可以将关于现场设备的信息储存在本地存储器中，同时主机可以仅储存现场设备的身份。当主机的操作者请求对层级的更新的描述时，主机向RTU发送针对设备信息的请求，其中，请求包括现场设备的身份。作为响应，RTU从本地存储器获取信息，并向层级构建器提供所获取的信息。以这种方式，层级构建器可以快速并有效地获取对于构建设备层级来说所需要的信息。

现场设备可以遵守HART协议，并且储存在主机处的设备身份可以与对HART命令#0(或者其适当的部分)的响应相对应。RTU可以储存对用于获取设备标签的HART命令(例如命令#13和命令#20)的响应以及当前的设备状态。RTU可以实现HART层级报告模块，该HART层级报告模块将HART响应进行缓存、向主机报告设备信息、处理透传命令等等。在主机中运行的层级构建器和HART层级报告模块可以作为层级生成引擎中的部件来运行。除了缓存、以及向主机有效地报告设备信息以外，RTU可以通过针对每个HART现场设备储存单个设备标签来减少数据冗余，而不管现场设备仅储存短标签还是储存短标签与长标签。

附图说明

图1是示例的过程工厂或过程控制系统中的部分的框图，其中，RTU将设备信息进行缓存，以允许主机使用本公开内容的技术来构造现场设备的层级；

图2是可在图1中的系统中运行的示例的主机的框图；

图3是可在图1中的系统中运行的示例的层级生成引擎的框图；

图4示意性地例示了图3中的层级生成引擎可以构造的示例的设备层级；

图5是示例的消息传送的图示，其例示了主机、RTU、以及若干现场设备之间的信息的流动，以根据本公开内容的技术来构造设备层级；以及

图6是用于使用缓存来管理设备信息的示例的方法的流程图，其可以在图1中的RTU中实现。

具体实施方式

概述

通常来说，本公开内容的层级生成引擎针对连接到RTU的现场设备快速并有效地生成层级。示例的层级生成引擎可以包括在主机中运行的层级构建器以及在RTU中生成的HART层级报告单元。在第一个实例中，RTU向现场设备发送HART命令以确定相应的设备身份、设备标签，并获取设备标签。RTU将该信息储存在数据库中，该数据库可作为可快速访问的缓存来运行。所储存的信息可以包括设备标签。根据一种示例的实施方式，RTU仅储存每个HART设备的标签。RTU还可以向主机传送所获取的信息。

层级构建器可以将设备身份信息(或者简单来说“设备身份”)储存在主机的存储器中。作为较具体的示例，层级构建器可以将对HART命令#0的响应储存在持久性存储器(例如硬盘)中。当主机的操作者期望重新构建或“刷新”层级信息时，层级构建器向RTU发送针对设备信息的请求。作为响应，RTU从RTU的存储器获取设备信息，而不向现场设备重新发送HART命令。RTU随后向主机传送设备信息。在示例的实施方式中，RTU针对当前连接到RTU的每个HART设备传送设备状态和通信状态。

一旦在主机中运行的层级构建器从RTU接收到对于构建更新的层级所必须的信息，层级构建器生成对层级的文本表示或视觉表示。因此，在该示例中，主机在不需要直接询问现场设备的情况下重新构建层级。当多个RTU对主机来说是可访问的时候，操作者可以因此请求针对具体的RTU、若干RTU、或者所有可访问的RTU来重新构建层级。因此，层级构建器可以使用在RTU处缓存的信息来构建完整的层级或者仅构建层级中的期望部分。此外，层级构建器可以重新构建层级中的特定部分并使用先前构建的层级中的一个或多个部分，而不需要任何改变。

为了清楚起见，下面主要参照HART设备来讨论用于构造设备层级的技术。然而，将理解的是，类似的技术可以被应用于其它类型的现场设备和工业自动化协议(例如，现场总线、过程现场总线)，具体来说，被应用于需要交换消息来获取设备信息的那些协议。此外，这些技术总体上可用于主机使用中间代理设备从远程设备收集数据的系统中。换句话说，RTU仅仅是可结合本公开内容的技术来使用的中间代理设备的一个示例，并且主机机器仅仅是可结合本公开内容的技术来使用的中央单元的一个示例。类似地，HART现场设备仅仅是应用本公开内容的技术的远程单元的一个示例。

示例的系统和设备

图1是示例的系统10的框图，其中，运行RTU 12来获取、储存与现场设备20相关的信息，并向主机14报告该信息。现场设备20可以包括有线HART设备20A-20E和/或无线HART设备22A-22D。有线现场设备20A-20E可以经由有线链路24A-24C进行通信。无线HART设备22A-22D经由设备对之间的多个通信链路来在无线网状网络26中运行。现场设备20可以是任意类型的设备，例如阀、阀定位器、开关、传感器(例如，温度传感器、压力传感器、振动传感器、流量传感器、或者pH传感器)、泵、风扇、等等。现场设备20执行过程或过程控制环内的控制、监控、和/或物理功能，举例来说，例如打开或关闭阀，或者获取过程参数的测量结果。除了现场设备20以外，RTU 12可以耦合到其它远程单元，举例来说，例如适配器或至其他网络的网关。

RTU 12可以包括处理器30、存储器32、有线HART卡34、以及无线HART卡36，处理器30可以包括任何适当的通用处理单元或嵌入式处理单元，存储器32可以包括可由处理器30读取的任何适当的持久性储存部件和/或非持久性储存部件。卡34和36中的每个可以被配置为发送和接收遵守HART通信协议的消息。RTU 12可以经由卡34访问有线现场设备，并经由卡36以及在至少某些实施例中的无线接入点40来访问无线现场设备22A-22D。

为简单起见，图1仅例示了一个主机、一个RTU、以及经由一个有线卡和一个无线卡耦合到RTU的现场设备。然而，总体来说，系统10可以包括另外的设备、通信链路、以及通信网络。例如，在某些实施方式中的系统10可以包括接入点、至其它过程工厂的网关(例如，经由局域网或企业广域网)、至外部系统(例如，至互联网)的网关、人机界面(HMI)设备、服务器、数据系统(例如，包括过程数据库、历史库、等等)、控制器、在控制器中运行的输入/输出(I/O)卡、路由器、另外的有线通信网络、另外的无线通信网络、等等。

存储器32可以储存能够在处理器30上执行的软件指令和/或固件指令，该指令实现了HART层级报告模块50。在操作中，模块50规定HART命令的格式并向现场设备20发送HART命令，从现场设备20接收对HART命令的响应，并在主机14与现场设备20之间发送透传命令。参照图4较详细地讨论了模块50可以发送和接收的示例的HART命令。再次指出，HART设备和HART命令仅仅是用于传输可结合本公开内容的技术所使用的过程控制信息的标准的一个示例。

模块50可以将关于现场设备20的信息储存在HART层级缓存52中，HART层级缓存52可以是存储器32中的任何适当的部分。缓存52可以被实现为一个或数个表格的相关数据库或使用任何其它适当的数据结构。在示例的实施方式中，缓存52针对现场设备20中的每个现场设备储存包括设备身份、设备类型、以及设备标签的相应记录60。设备身份可以是对命令#0的响应。如公知的，HART设备可以报告8-字符、“短”标签，并且某些(rev 7)HART设备可以报告32-字符、“长”标签。此外，缓存52可以储存如由RTU 12“看到”的现场设备的当前状态。状态例如可以是“现场”或“离线”。在某些实施例中，模块50甚至当在现场设备20中的某些现场设备处两个标签都可用时，也将针对现场设备20中的每个现场设备的单个标签储存在缓存52中，并向主机14报告。

除了响应于来自主机14的命令收集设备信息以外，模块50或者在RTU 12中运行的另一个组件可以使用来自设备20的当前信息来使缓存52保持为最新。通常，RTU 12例如可以接收由现场设备20发起的状态更新，或者周期性轮询现场设备20更新的信息。

在一个实施例中，如图2中例示出的那样实现主机14。主机100包括耦合到存储器104的一个或多个处理器102。该一个或多个处理器102例如可以是通用中央处理单元(CPU)。存储器104可以是可由一个或多个处理器102读取的任何适当的储存介质，并可以包括持久性部件和/或非持久性部件。主机100还可以包括用户界面106，包括一个或多个显示器、触摸屏、键盘、扬声器、麦克风等等的任何适当的组合。操作者(例如设计工程师、仪器工程师、技术员，等等)可以操作用户界面106来指定命令并从主机100接收输出。此外，主机100可以包括一个或多个网络接口108，经由一个或多个网络接口108，主机100可以访问包括RTU的远程设备。一个或多个网络接口108可以支持适当的有线通信和/或无线通信。

存储器104可以储存能够在一个或多个处理器102上执行的指令以及这些指令在上面运行的数据。具体而言，存储器104可以储存资产管理系统(AMS)100的指令，资产管理系统110向操作者提供关于在过程工厂中运行的现场设备的信息，更通常来说，提供关于现场设备在其中运行的过程控制工厂的信息。在某些实施例中，AMS 110可以仅作为对运转过程控制工厂的各个方面进行监控并控制的分布式软件系统中的一个组件来运行。存储器104还可以储存被配置为生成和接收遵守HART通信协议的命令的HART通信控制器112。此外，存储器102可以储存可被实现为由RTU报告的设备身份表的HART设备身份数据116。

在某些实施方式中的设备身份数据116包括对HART命令#0的响应。例如，在一个实施例中，主机100将对HART命令#0的完整响应储存为设备身份。设备身份可以包括展开的设备类型代码、修订等级、以及设备识别号。在另一个实施例中，主机100仅将设备标识号储存为设备身份。更通常来说，在这些实施例中，设备身份数据116可以包括对HART命令#0的整个响应，或者响应中的任何适当的部分。

AMS 110可以包括层级构建器120。在运行中，层级构建器120从诸如RTU之类的远程设备接收设备身份，将设备身份储存在存储器104中作为HART设备身份数据116中的部分，并使用所储存的设备身份来有效请求更新的HART设备信息并从远程设备接收该更新的HART设备信息。当层级构建器120接收到关于耦合至某个RTU的HART设备的信息(包括所描述的HART设备之间的主从关系)时，层级构建器120可以生成对设备层级的文本表示和/或视觉表示。

为了更加清楚，图3例示了示例的层级生成引擎150，该层级生成引擎150可以包括用于生成上面所讨论的现场设备层级的某些部件或所有部件。在该实施方式中的层级生成引擎150包括层级构建器152、HART层级报告模块154、HART设备身份信息156、以及HART层级缓存158。根据某些实施例，层级构建器152在主机中运行，并且HART层级报告模块154在RTU或通信地耦合到现场设备的另一个适当的设备中运行。然而，更通常来说，可以以任何适当的方式将模块152和154分布于两个或更多个机器中。可以使用软件、固件、硬件、或者它们的任何适当的组合来实现模块152和模块154中的每个模块。模块152和模块154可以分别利用数据156和数据158，可以将数据156和数据158中的每一个都储存在一个或数个存储模块中，并使用任何适当的数据结构来组织数据156和数据158中的每一个。

示例的设备层级

接下来，图4示意性地例示了层级构建器120或层级构建器152可以构造的示例的层级200。如上面所指示的，层级构建器120或层级构建器152还可以生成对层级200的任何适当的视觉描述或文本描述。例如，层级构建器120或层级构建器152可以在层级的每个节点处都包括图形，以例示对应类型的设备或通信信道。在图4中，类型202的指示器对应于已经展开的分支，并且类型204的指示器对应于可被展开来例示出另外的节点和/或子分支的分支。

通常来说，设备层级描述了在RTU网络中的HART设备的组织。典型的设备层级描述了网络拓扑结构以及以下的信息：(i)RTU名称和类型、(ii)HART卡/模块、以及(iii)有线信道。对于无线HART，层级可能不会指定信道，并且可能考虑所有的无线HART设备位于相同信道上。对于在某个信道上的HART设备，信息包括设备标签、设备主机路径、以及对HART命令#0的响应。然而，在某些实施例中，可以省略对HART命令#0的响应中的部分。

层级200例示了在模块节点(例如，节点210)下的以及在信道节点(例如，节点220)下的HART设备。节点的部件包括设备标签和设备身份信息。如下面更详细讨论的，HART设备可以包括短标签并且在某些情形中还包括长标签。设备身份信息可以是对HART命令#0的响应。对于无线HART设备，层级200包括在顶部的HART服务器节点和在下面等级的无线HART设备节点(例如，节点240和节点242)以及无线HART适配器节点(例如，节点250和节点252)。连接到无线HART适配器的有线设备可以在层级200中被表示为子设备节点(例如，节点260和节点262)。通常来说，层级200可以对应于单个RTU或数个RTU，并可以包括任意数量的节点，这些节点表示传感器、致动器、定位器、生成测量结果或者在过程工厂中执行物理功能的其它设备、以及服务器、适配器、路由器、通信信道等等。

生成设备层级

现在参考图5，消息传送图250例示了主机252、RTU 254、以及若干现场设备256A、256B、……256N(共同被称为“现场设备256”)之间的示例的信息的流动。主机252可以类似于上面参照图1和图2所讨论的主机14和/或主机100，RTU 254可以类似于上面参照图1和图2所讨论的RTU 12，并且现场设备256可以类似于上面参照图1和图2所讨论的现场设备20。在图5中，箭头表示信息经由有线通信信道或无线通信信道在所指示的方向上的流动。每个箭头可以对应于单个指令或消息，或者在某些情形下对应于命令或消息序列。

在缓存填充阶段260期间，主机252或RTU 254生成用于从现场设备256收集信息的命令序列。在随后的重新构建阶段262期间，主机252询问RTU 254类似的信息，并且RTU 254从RTU 256本地的存储器获取信息，而不需要再次询问现场设备256。在例示的实施例中，主机252向RTU发送穿透HART命令，但在另一个实施例中，主机252可以向RTU 254发送遵循另一个非HART的通信协议的消息，并且作为响应，RTU 254可以规定HART命令的格式并向现场设备256发送该HART命令。再次指出，HART仅仅是用于在现场设备、控制器、主机机器之间交换过程控制信息的通信协议的示例，并且在其它实施例中，设备252、254、以及256可以使用其它适当的协议。

如在图5中例示出的，在阶段260处，主机252可以针对现场设备256A向RTU 254发送一个或几个HART命令270。这些HART命令270可以是特定于各个现场设备的，或者可以发送单个HART命令来请求针对多个现场设备的数据。在主机252生成命令270之前，主机252可能已经检测到已经增加了RTU 254，并向RTU 254发送请求，要求RTU 254识别RTU 254被配备具有的有线HART卡或无线HART卡。RTU 254可能已经提供了对主机252生成命令270来说是必要的信息。

命令270可以包括(i)命令#0，其请求现场设备报告其独特身份，(ii)用于从现场设备读取端标签的命令#13，以及当长标签可用时，(iii)用于从现场设备读取长标签的命令#20。RTU 254可以将命令270作为命令272A传达(传送)给现场设备256A，并接收响应272B。

RTU 254可以将接收到的响应储存在缓存中(事件274)。具体来说，RTU 254可以将设备身份、设备类型、以及设备标签数据储存在数据库中，可以使用本地可存取的存储器中的任何适当的数据结构来实现数据库。如果RTU 254被实现为与图1中例示出的RTU 12类似，则HART层级报告模块50可以将该信息储存在HART层级缓存52中。RTU 254随后可以将所请求的信息作为消息276传送给主机252。主机252反过来可以将设备身份储存在本地存储器中(事件278)。设备身份可以包括对HART命令#0的整个响应，或者响应中的某个部分。

如在图5中示意性地例示的，主机252和RTU 254可以针对现场设备256B、……356N交换类似的消息。简而言之，在阶段260期间，RTU 254从现场设备256A、256B、……、256N收集对HART命令的响应并对该响应进行缓存，并且主机252对设备的身份进行缓存。

在事件274和事件278之后的时间，主机252可以询问RTU 254关于RTU 254耦合到哪个HART设备(消息280)。RTU 254可以在本地存储器中查找设备信息(事件282)并对来自主机252的询问(消息284)进行响应，而不是向现场设备256256A、256B、……256N中的每个现场设备发送多个HART命令。更具体来说，主机252可以向RTU 254发送设备身份，RTU 254可以使用该设备身份来查找设备信息。如果RTU 254不能找到针对具体设备的信息，则RTU254可以经由对应的有线HART卡或无线HART卡发送命令#0。

图6是用于缓存设备信息的示例的方法300的流程图，其可以在RTU(例如上面所讨论的RTU 12或RTU 254)中实现。可以在软件、固件、硬件或其任何适当的组合中实现该方法。

方法302在框302处开始，在框302处接收对HART命令的响应并对该响应进行缓存。如上面所讨论的，对于某个现场设备，RTU可以储存设备标签和设备的当前状态。RTU还可以储存RTU向主机提供(框304)的设备身份或者为具有该设备身份的表格编索引。以这种方式，主机可以明确地标识RTU缓存信息所针对的现场设备。

接下来，在框306处，接收针对关于耦合到RTU的某个现场设备的信息的请求。请求可以包括设备身份。在框308处，使用设备身份将关于现场设备的信息放置于本地缓存中，并在框310处向主机提供关于现场设备的信息。如上面所讨论的，如果在本地存储器中无法找到针对现场设备的信息，可以发送一个或数个HART命令来询问现场设备。例如，可以发送HART命令#0。

另外的替代方案

通常参考上面的讨论，替代方案中的一些方案可以包括从初始层级构建中排除HART命令#0。换句话说，RTU可以省略对命令#0的响应的传送，以便加速在主机处的构建层级的过程，并提供该信息作为后台任务中的部分，或者在以后的时间提供该信息。

此外，根据一个实施方式，主机基于历史数据显示初始层级。主机随后开始用于经由一个或数个RTU收集更新的HART设备信息的后台任务。以这种方式，主机使用在RTU处和/或在主机处缓存的设备信息来迅速显示层级，并根据新的网络配置来更新信息。

此外，在一个实施方式中，RTU可以针对连接到RTU的所有HART设备来缓存HART命令#0的响应。当RTU从主机接收透穿HART消息时，RTU可以使用所缓存的数据来对透穿HART命令进行响应，而不需要向HART现场设备发送透穿消息。应当指出，在该实施例中，主机不需要知道RTU是使用所缓存的数据来进行响应还是事实上重新发送了透穿HART命令。换句话说，主机不需要被具体配置为支持在RTU处的缓存技术。

总论

由上可知，将理解的是，本公开内容的技术减小了主机设备对在现场设备处可用的外部数据的依赖性，并有效地使用了已经可用的本地信息。在上面所讨论的具体事例中，RTU保持针对现场设备的最新信息，并使用RTU作为透穿设备来使得在某些情况下，对于主机和现场设备来说交换HART命令/消息不是必需的。

此外，在从远程单元获取静态信息花费相对长的时间并且将来可能请求该信息的情况下，本公开内容的技术允许设备将静态信息储存在本地可存取的存储器中，而不是再次从远程单元请求相同的信息。更具体地来说，在上面所讨论的示例的实施例和场景中，当用户重新构建设备层级或者重新连接到仍具有相同HART设备的RTU时，RTU可以迅速从RTU本地可存取的存储器中获取对HART命令#0的响应，并向主机提供该响应。

此外，本公开内容的技术降低了数据冗余。如上面所讨论的，RTU可以储存对于在主机处生成层级而言是足够的单个(长)标签，而并非保持用于那些支持短标签和长标签两者的HART设备的另外的(短)标签。

除非另外特别声明，本文中使用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“识别”、“呈现”、“显示”等等之类的讨论可以指代机器(例如，计算机)的动作或处理，该机器对一个或多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器、或者其组合)、寄存器、或者接收、储存、发送、或显示信息的其它机器部件中的被表示为物理(例如，电子、磁性、或光学)量的数据进行操纵或变换。

当在软件中实现时，可以将本文中所描述的应用、服务、引擎、例行程序和模块中的任何一个储存在任何有形的、非暂态性的计算机可读存储器中，例如存储在磁盘、激光盘、固态存储设备、分子记忆储存设备、光盘、或其它储存介质上，存储在计算机或处理器的RAM或ROM中，等等。尽管本文中所公开的示例的系统被公开为除了其它部件之外还包括在硬件上执行的软件和/或固件，应当指出，这些系统仅仅是例示性的，并且不应当被认为是限制性的。例如，预期到这些硬件、软件、和固件部件中的一些或者全部可以仅仅被包含在硬件中，仅仅被包含在软件中，或者被包含在硬件和软件的任意组合中。因此，本领域普通技术人员将容易领会，所提供的示例并不是用于实现这些系统的唯一方式。

因此，尽管已经参照具体示例描述了本发明(其旨在仅仅是例示性的，而并非是对本发明的限制)，但对本领域普通技术人员来说将显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对所公开的实施例进行改变、增加或删除。

Claims

1.一种用于为过程工厂构建设备层级的系统，所述过程工厂包括通信地耦合到代理设备的中央单元和通信地耦合到所述代理设备的多个远程单元，所述多个远程单元包括多个现场设备，所述多个现场设备中的至少某些现场设备执行一个或多个物理功能来控制在所述过程工厂中执行的过程，所述系统包括：

通信地耦合到所述代理设备的层级生成引擎，所述层级生成引擎被配置为：

获取指示所述多个远程单元中的每个远程单元的相应的设备识别信息，所述相应的设备识别信息被储存在所述代理设备处；

将所述相应的设备识别信息储存在所述层级生成引擎能够存取的本地存储器中；

使用所述相应的设备识别信息来构建所述设备层级中的至少部分，所述设备层级指示所述多个远程单元中所包括的一对或多对远程单元之间的相应的主从关系；以及

使所构建的所述设备层级中的至少所述部分对所述中央单元是能够存取的，其中，所述多个远程单元中的一个或多个是所述多个远程单元的至少第一子集，并且所述层级生成引擎还被配置为：

在对所述设备层级的至少所述部分进行所述构建之后从所述代理设备获取在所述多个远程单元的至少第二子集中所包括的每个远程单元的相应的设备状态或相应的通信状态的至少其中之一；以及

执行以下两项操作的至少其中之一：( i)重新构建所述设备层级的至少所述部分，或者(ii)使用所述相应的设备状态或所述相应的通信状态中的所述至少一个来构建所述设备层级的至少第二部分。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述相应的设备识别信息包括所述多个远程单元中所包含的现场设备的相应的设备类型、相应的设备身份、或者相应的设备标签的至少其中之一。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述相应的设备识别信息包括所述现场设备的所述相应的设备标签，并且其中，所述本地存储器储存所述现场设备的仅一个设备标签，所述一个设备标签是所述相应的设备标签。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，被储存在所述本地存储器处的所述现场设备的所述一个设备标签是所述现场设备的多个设备标签中的最长的设备标签。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述现场设备是有线现场设备或无线现场设备。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述现场设备是有线HART现场设备或无线HART现场设备的其中之一。

7.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述设备层级的至少所述部分是所述设备层级的至少第一部分，所述相应的设备识别信息是第一设备识别信息，并且所述层级生成引擎通信地耦合到所述多个远程单元；并且

所述层级生成引擎还被配置为：

将在对所述设备层级的至少所述第一部分进行所述构建之后从所述多个远程单元发送的一个或多个通信中所包括的第二设备识别信息储存在所述本地存储器处；并且

执行以下两项操作的至少其中之一：(i)重新构建所述设备层级的至少所述第一部分，或者(ii)使用所储存的第二设备识别信息来构建所述设备层级的至少第二部分。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，从所述多个远程单元发送的所述一个或多个通信包括HART命令#0消息，并且其中，所述第二设备识别信息包括所发送的对所述HART命令#0消息的响应。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述层级生成引擎的至少部分被包括在所述中央单元中。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述层级生成引擎的至少部分被包括在所述代理设备中。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述代理设备被包括在多个代理设备中，所述多个代理设备中的每个代理设备耦合到相应的多个远程单元，并且其中，所述层级生成引擎还被配置为对应于所述多个代理设备中的每个代理设备来构建相应的设备层级的至少部分。

12.根据权利要求1所述的系统，还包括：主机，所述主机被配置为在用户界面处提供对所构建的、所述设备层级的至少所述部分的显示。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述层级生成引擎的至少部分被包括在所述主机中。

14.一种用于为过程工厂构建设备层级的方法，所述过程工厂包括通信地耦合到代理设备的中央单元和通信地耦合到所述代理设备的多个远程单元，所述多个远程单元包括多个现场设备，所述多个现场设备中的至少某些现场设备执行一个或多个物理功能来对在所述过程工厂中执行的过程进行控制，所述方法包括：

从所述中央单元处的所述代理设备获取所述多个远程单元中的每个远程单元的相应的设备识别信息，所述多个远程单元中的每个远程单元的所述相应的设备识别信息被储存在所述代理设备处；

将所获取的相应的设备识别信息储存在所述中央单元能够存取的第一存储器处；

使用所储存的相应的设备识别信息来构建所述设备层级的至少部分，所述设备层级指示所述多个远程单元中所包括的一对或多对远程单元之间的相应的主从关系；以及

将所构建的、用于由所述过程工厂中的一个或多个其它设备使用的所述设备层级的至少所述部分储存在所述第一存储器或第二存储器的至少其中之一中，其中，所获取的设备识别信息是第一获取设备识别信息，并且在使用所述第一获取设备识别信息来构建所述设备层级的至少所述部分之后，获取在从所述多个远程单元发送的一个或多个消息中所包括的第二设备识别信息；

将所获取的第二设备识别信息储存在所述第一存储器中；以及

执行以下两项操作的至少其中之一：(i)重新构建所述设备层级的至少所述部分，或者(ii)使用所储存的第二设备识别信息来构建所述设备层级的至少另一部分。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，获取所述多个远程单元中的所述每个远程单元的所述相应的设备识别信息包括获取在所述多个远程单元中所包含的现场设备的相应的设备类型、相应的设备身份、或者相应的设备标签的至少其中之一。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，储存所获取的设备识别信息包括仅储存在所述多个远程单元中所包括的现场设备的单个设备标签。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，获取所述多个远程单元中的所述每个远程单元的所述相应的设备识别信息包括获取在所述多个远程单元中所包括的有线现场设备或无线现场设备的相应的设备识别信息。