CN107942957B - 用于调试过程控制硬件的方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于调试过程工厂中的过程控制设备的技术包括：在便携式计算设备处获取用于调试相应的过程控制设备以便操作的调试数据，诸如设备标签。然后便携式计算设备经由无线通信链路将调试数据传送到与过程控制设备在相同过程控制回路中的组件。例如，该组件包括用于接收射频识别(RFID)/近场通信(NFC)信号的RFID或NFC单元。当便携式计算设备在该组件的RFID/NFC通信范围内时，调试数据经由RFID/NFC信号被传送到该组件。当该组件处于未通电的状态时，调试数据被接收，其中RFID/NFC信号给予该组件处用于接收信号的RFID/NFC单元能量。

Description

用于调试过程控制硬件的方法和系统

技术领域

本公开内容总体上涉及过程工厂和过程控制系统，更具体地说，涉及当现场设备和/或其它过程控制设备断电时对这些设备的智能调试(commission)。

背景技术

分布式过程控制系统，如在化学、石油、工业或其它过程工厂中使用以制造、提炼、转换、生成、或产生物理材料或产品的那些分布式过程控制系统，通常包括一个或多个过程控制器，这些过程控制器经由模拟、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通信地耦合到一个或多个现场设备。现场设备，其可以是例如阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流量传感器)，位于过程环境内，并且通常执行物理或过程控制功能，例如打开或关闭阀、测量用于控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程的过程参数(例如，温度、压力等)。智能现场设备(诸如符合公知的Fieldbus协议的现场设备)还可以执行控制计算、报警功能以及通常在控制器内实现的其它控制功能。通常也位于工厂环境内的过程控制器接收指示由现场设备进行的过程测量的信号和/或与现场设备有关的其它信息，并且执行控制器应用，该控制器应用运行例如不同的控制模块(这些控制模块进行过程控制决策、基于所接收的信息生成控制信号以及与在现场设备(诸如

和

Fieldbus现场设备)中执行的控制模块或块进行协调)。控制器中的控制模块通过通信线路或链路将控制信号发送到现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作，例如，控制在工厂或系统内运行或执行的一个或多个工业过程中的至少一部分。例如，控制器和现场设备控制由过程工厂或系统控制的过程中的至少一部分。通常也位于工厂环境内的I/O设备通常设置在控制器与一个或多个现场设备之间，并且通过将电信号转换成数字值或相反过程来实现在其间进行的通信。如本文所使用的，现场设备和控制器通常被称为“过程控制设备”。

来自现场设备和控制器的信息通常通过数据通道或通信网络而可用于一个或多个其它硬件设备，例如操作者工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库(historian)、报告生成器、集中式数据库或其它集中式管理计算设备，这些硬件设备通常放置在控制室内或其它远离较苛刻的工厂环境的位置。这些硬件设备中的每一个通常集中在整个过程工厂或者在整个过程工厂的一部分。这些硬件设备运行应用，这些应用例如可以使操作者能够执行关于控制过程和/或操作过程工厂的功能，诸如改变过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内的控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的报警、出于培训人员或测试过程控制软件的目的仿真过程的操作、保持和更新配置数据库等。由硬件设备、控制器和现场设备使用的数据通道可以包括有线通信路径、无线通信路径、或有线和无线通信路径的组合。

作为示例，由艾默生过程管理公司出售的DeltaV^TM控制系统包括存储在位于过程工厂内的不同地方的不同设备内并由其执行的多个应用。驻留在一个或多个操作者工作站或计算设备中的配置应用使用户能够创建或改变过程控制模块，并且经由数据通道将这些过程控制模块下载到专用分布式控制器。通常，这些控制模块由通信地互连的功能块构成，这些功能块是基于对其的输入执行控制方案内的功能，并且向控制方案内的其它功能块提供输出的面向对象编程协议中的对象。配置应用还可以允许配置设计者创建或改变由查看应用用于向操作者显示数据的操作者接口，并且使操作者能够在过程控制例程内改变诸如设定点之类的设置。每个专用控制器，以及在一些情况下一个或多个现场设备，对运行分配给和下载到其的控制模块以实现实际的过程控制功能的相应控制器应用进行存储和执行。可以在一个或多个操作者工作站(或在与操作者工作站和数据通道通信连接的一个或多个远程计算设备上)执行的查看应用，经由数据通道从控制器应用接收数据，并使用用户接口将该数据显示给过程控制系统设计者、操作者、或用户，并且可以提供诸如操作者视图、工程师视图、技术人员视图等之类的多个不同视图中的任何视图。数据历史库应用通常存储在数据历史库中并由其执行，数据历史库收集并存储跨数据通道提供的一些或全部数据，而配置数据库应用可以在附接到数据通道的另外的计算机中运行以存储当前过程控制例程配置和与其相关联的数据。替代地，配置数据库可以位于与配置应用相同的工作站中。

通常，过程工厂或系统的调试涉及将工厂或系统的各种组件带到系统或工厂可以按期望操作的点。调试是复杂和难懂的过程。例如，调试可以包括动作或活动，除了其它方面以外(inter alia)，诸如是：确认安装的过程控制设备(诸如现场设备)的身份及该过程控制设备的连接；确定和提供唯一地标识过程控制系统或工厂内的过程控制设备的标签；设置或配置参数的初始值、限制等；通过操纵提供给设备的信号来验证设备安装的正确性；并且生成已建立(as-built)I/O列表，以指示在工厂内实现的设备的实际物理连接；仅举几个为例。对于某些调试任务，用户可以在目标过程控制设备或回路处本地使用调试工具(例如，手持式或便携式计算设备)。可以在过程控制系统的操作者接口处(例如，在过程工厂的后端环境中所包括的操作者工作站的操作者接口处)执行一些调试任务。

通常，过程工厂的调试需要在过程工厂的现场环境中安装、建立和互连物理设备、连接、布线等。在工厂的后端环境处(例如，在通常放置在控制室或其它远离工厂较恶劣的现场环境的位置处的集中式管理计算设备(诸如操作者工作站、个人计算机或计算设备、集中式数据库、配置工具等)处)，集成、验证或调试、以及存储具体地标识和/或寻址各种设备、其配置、以及其互连的数据。因此，在已经安装和配置了物理硬件之后，将标识信息、逻辑指令、以及其它指令和/或数据下载到或以其它方式提供给设置在现场环境中的各种设备，使得各种设备能够与其它设备进行通信。

当然，除了在后端环境中执行的调试动作之外，还执行调试动作或活动，以单独地并且整体地验证物理设备和逻辑设备二者的现场环境中的连接和操作的正确性。例如，可以物理地安装并且单独地验证现场设备，例如上电、断电等。然后，现场设备的端口可以物理地连接到调试工具，经由调试工具可以将仿真信号发送到现场设备，并且可以测试现场设备的响应于各种仿真信号的行为。类似地，通信端口被调试的现场设备可以最终物理地连接到终端块，并且可以测试终端块与现场设备之间的实际通信。通常，现场环境中的现场设备和/或其它组件的调试需要组件标识的知识，以及在一些情况下，需要组件互连的知识，使得可以在现场设备和其它回路组件传输测试信号和响应并且产生的行为被验证。在目前已知的调试技术中，这种标识和互连知识或数据通常由后端环境提供给现场环境中的组件。例如，后端环境将在控制模块中使用的现场设备标签下载到将在实时工厂操作期间由控制模块控制的现场设备中。

最终，在过程控制回路的各种组件和部分已经各自被调试、检查或测试之后，整个回路本身被调试、检查和/或测试，例如，“回路测试”。通常，回路测试涉及响应于各种输入或条件，和/或在各种状态中，测试回路的行为。后端环境中的操作者与现场环境中的操作者协调以在过程控制回路处注入各种输入和/或生成各种条件和/或状态，并且产生的行为和/或测量结果被检查其水平是否遵循可接受的目标值和/或范围。

发明内容

本文公开了用于调试的技术、系统、装置、组件、设备和方法。所述技术、系统、装置、组件、设备和方法可以应用于工业过程控制系统、环境和/或工厂，其在本文可互换地称为“工业控制”、“过程控制”或“过程”系统、环境和/或工厂。通常，这种系统和工厂以分布式方式提供对操作以制造、提炼、转换、生成或产生物理材料或产品的一个或多个过程的控制。

过程控制系统和/或工厂的智能调试包括允许调试过程的至少一些部分被本地、自动、和/或分布地执行的各种技术、系统、装置、组件和/或方法，使得过程工厂的设备和/或其它部分在被并入或集成到工厂或系统作为整体之前以及在设备上电之前，可以部分或甚至整体被调试。智能调试允许，例如，过程控制系统的各种部分在被聚集在一起和集成在过程工厂的驻留位置或地点处之前，在不同的地理位置(例如，在不同的“模块场(modyard)”)处被建立并且至少部分地被调试。在某种意义上，智能调试允许发生并行调试活动和动作。

例如，智能调试允许一些(如果不是大多数)调试活动和/或动作在过程工厂的现场环境和后端环境中独立地(并且实际上并行地，如果期望的话)执行。在现场环境中实现的设计和工程的调试不再取决于在后端环境中执行的功能设计、工程和调试的进度(和完成)。因此，能够独立于后端环境的功能或逻辑组件的调试来执行现场环境的物理组件的本地调试活动，反之亦然。也就是说，可以在现场环境和后端环境断开时执行在现场环境或后端环境中的调试活动和动作中的至少某个部分。此外，可以在现场环境中设备被上电之前执行在现场环境中的调试活动和动作中的至少某个部分。

因此，由于智能调试允许在过程工厂的现场环境中执行的物理设计和工程独立于在过程工厂的后端环境中执行的功能设计和工程而进行，减少了后端和现场之间的调试调度依赖性，并且还减少了调试过程工厂所需的整体日历时间。因此，智能调试将调试过程作为整体进行优化，显著减少了时间和人力资源，并且因此显著降低了成本。

本公开内容的技术的一个实施例是一种用于调试过程工厂中的过程控制设备的方法。该方法在便携式计算设备上执行，并且包括：对于过程工厂的一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备，获取针对相应的过程控制设备的调试数据。该一个或多个过程控制设备中的至少一些过程控制设备是或要被通信地连接以在运行时间(runtime)期间在过程工厂中进行操作，从而控制过程。响应于识别其中包括该一个或多个过程控制设备中的第一过程控制设备的过程控制回路的未通电的(unpowered)组件，该方法包括：当该组件保持处于未通电的状态时，经由无线链路向该组件传送针对第一过程控制设备的调试数据，该调试数据用于调试第一过程控制设备。

这些技术的另一个实施例是一种用于调试过程工厂中的过程控制设备的便携式计算设备。该便携式计算设备包括一个或多个处理器、通信单元、和在其上存储可执行指令的非暂时性计算机可读存储器。该指令由该一个或多个处理器执行，并且使该便携式计算设备执行以下操作：对于过程工厂的一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备，获取针对相应的过程控制设备的调试数据。该一个或多个过程控制设备中的至少一些过程控制设备是或要被通信地连接以在运行时间期间在过程工厂中进行操作，从而控制过程。响应于识别其中包括该一个或多个过程控制设备中的第一过程控制设备的过程控制回路的未通电的组件，该可执行指令使得该便携式计算设备：当该组件保持处于未通电的状态时，经由通信单元向该组件传送针对第一过程控制设备的调试数据，该调试数据用于调试第一过程控制设备。

附图说明

图1描绘了示出了示例性过程工厂的框图，其中示例性过程工厂的至少一部分可以通过使用本文所描述的智能调试技术来进行调试；

图2A包括两个示例性回路的框图，这两个示例性回路可以包括在图1的过程工厂中并且可以使用智能调试技术来至少部分地进行调试；

图2B示出了可以包括在图1的过程工厂中的电子编组块或装置的示例性架构；

图3示出了便携式计算设备上的示例屏幕显示，其描绘了过程工厂中用于调试设备的数据；以及

图4是表示用于调试过程工厂中的过程控制设备的示例性方法的流程图。

具体实施方式

为了调试过程工厂，诸如调试工具之类的便携式计算设备获取针对过程工厂中过程控制设备中的每个过程控制设备的调试数据。调试数据可以包括过程控制设备的设备标签，该设备标签是过程控制设备的唯一标识符(例如，诸如AA-1之类的型号和/或序列号)、用于与过程控制设备进行通信的互联网协议(IP)地址、过程控制设备的描述、过程控制设备的制造和型号(make and model)信息、用于放置/定位与过程控制设备在相同过程控制回路内的组件的段(bank)和/或槽、或用于调试过程控制设备的任何其它适当的数据。在一些实施例中，过程控制设备可能处于未通电的状态。当在过程工厂内识别到未通电的过程控制设备时，便携式计算设备经由无线通信链路将调试数据传送到过程控制设备。例如，便携式计算设备和过程控制设备可以各自具有用于发送/接收包括调试数据的射频识别(RFID)/近场通信(NFC)信号的RFID/NFC单元。RFID/NFC信号给予过程控制设备处的RFID/NFC能量，使得过程控制设备在保持处于未通电的状态中时接收RFID/NFC信号。

在其它实施例中，与过程控制设备在相同过程控制回路内的组件处于未通电的状态。当在过程工厂内识别到该组件时，便携式计算设备经由无线通信链路向该组件传送针对过程控制设备的调试数据。例如，便携式计算设备和该组件可以各自具有用于发送/接收包括针对过程控制设备的调试数据的RFID/NFC信号的RFID/NFC单元。RFID/NFC信号给予组件处的RFID/NFC单元能量，使得组件在保持处于未通电的状态时接收RFID/NFC信号。在一些场景中，组件是过程控制设备本身。

在示例性场景中，工厂操作者通过在便携式计算设备上获取针对过程控制设备的调试数据来调试过程工厂内的过程控制设备。例如，操作者在过程控制设备上扫描条形码或捕获标记的图像以获取调试数据。然后，操作者将便携式计算设备分接(tap)到与过程控制设备在相同过程控制回路内的组件(其可能是过程控制设备本身)，以将调试数据传送到组件(例如，通过将便携式计算设备放置在组件的阈值通信范围内)。操作者可以对过程控制设备中的每个过程控制设备重复这些步骤来调试整个过程工厂。在一些场景中，与过程控制设备相对应的组件中的每个组件可以位于相同壳体中(如下面更详细地描述的)。因此，操作者可以通过将便携式计算设备分接到相同壳体内的组件来传送针对若干过程控制设备的调试数据。以此方式，操作者不必行进到整个过程工厂的若干区域来调试过程控制设备，并且可以从单个位置执行一些调试(如果不是大部分的调试)。

如上面所讨论的，过程工厂、过程控制系统、或过程控制环境(当其在线时操作以实时控制一个或多个工业过程)可以使用本文所描述的新颖的智能调试技术、系统、装置、组件、设备和/或方法中的一个或多个来进行调试。过程工厂在被调试并且在线操作时可以在其中包括与过程控制系统一起执行物理功能(例如，打开或关闭阀、测量温度、压力、和/或其它过程和/或环境参数，等等)的一个或多个有线或无线过程控制设备、组件、或元件，以控制在过程工厂内执行的一个或多个过程。过程工厂和/或过程控制系统可以包括例如一个或多个有线通信网络和/或一个或多个无线通信网络。过程工厂或控制系统可以包括集中式数据库，例如，连续的、批量的资产管理、历史库、和其它类型的数据库。

为了说明，图1是示例性调试的过程工厂、过程控制系统、或过程控制环境5的框图，其至少一部分已经通过使用本文所描述的智能调试技术中的任何一个或多个进行了调试。过程工厂5包括一个或多个过程控制器，该一个或多个过程控制器接收指示由现场设备进行的过程测量的信号，处理该信息以实现控制例程，并且生成控制信号，该控制信号通过有线或无线过程控制通信链路或网络发送到其它控制设备以控制工厂5中的过程的操作。通常，至少一个现场设备执行物理功能(例如，打开或关闭阀、增加或降低温度等)以控制过程的操作，并且一些类型的现场设备通过使用I/O设备来与控制器进行通信。过程控制器、现场设备和I/O设备可以是有线的或无线的，并且任何数量和组合的有线和无线过程控制器、现场设备和I/O设备可以包括在过程工厂环境或系统5中。

例如，图1示出了过程控制器11，过程控制器11经由输入/输出(I/O)卡26和28通信地连接到有线现场设备15-22，并且过程控制器11经由无线网关35和过程控制数据通道或干线10(其可以包括一个或多个有线和/或无线通信链路，并且可以使用任何期望的或适当的或诸如以太网协议之类的通信协议来实现)通信地连接到无线现场设备40-46。在一实施例中，控制器11使用除了干线10之外的一个或多个通信网络来通信地连接到无线网关35，例如，通过使用支持一个或多个通信协议的任何数量的其它有线或无线通信链路(例如，符合Wi-Fi或其它IEEE 802.11的无线局域网协议、移动通信协议(例如，WiMAX、LTE、或其它ITU-R兼容协议)、

Profibus、

Fieldbus等)。

控制器11(其可以是举例而言由艾默生过程管理公司出售的DeltaV^TM控制器)可以操作以使用现场设备15-22和40-46中的至少一些来实现批量过程或连续过程。在一实施例中，除了通信地连接到过程控制数据通道10之外，控制器11还使用与例如标准4-20mA设备、I/O卡26、28、和/或任何智能通信协议(诸如

Fieldbus协议、

协议、

协议等)相关联的任何期望的硬件和软件来通信地连接到现场设备15-22和40-46中的至少一些。在图1中，控制器11、现场设备15-22和I/O卡26、28是有线设备，并且现场设备40-46是无线现场设备。当然，有线现场设备15-22和无线现场设备40-46可以符合任何其它期望的(一个或多个)标准或协议，诸如任何有线或无线协议，包括将来开发的任何标准或协议。

图1的过程控制器11包括实现或监督一个或多个过程控制例程38(例如，其存储在存储器32中)的处理器30。处理器30被配置为与现场设备15-22和40-46以及与通信地连接到控制器11的其它过程控制设备进行通信。应当注意的是，本文所描述的任何控制例程或模块可以使其部分由不同的控制器或其它设备实现或执行(如果如此期望的话)。同样地，将在过程控制系统5内实现的本文所描述的控制例程或模块38可以采取任何形式(包括软件、固件、硬件等)。控制例程可以以任何期望的软件格式来实现，诸如使用面向对象的编程、梯形逻辑、顺序功能图、功能框图，或者使用任何其它软件编程语言或设计范式。控制例程38可以存储在任何期望类型的存储器32(诸如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))中。同样地，控制例程38可以被硬编码到例如一个或多个EPROM、EEPROM、专用集成电路(ASIC)、或任何其它硬件或固件元件。因此，控制器11可以被配置为以任何期望的方式实现控制策略或控制例程。

在一些实施例中，控制器11使用通常所称的功能块来实现控制策略，其中每个功能块是整体控制例程的对象或其它部分(例如，子例程)，并且结合其它功能块(经由称为链路的通信)进行操作以实现过程控制系统5内的过程控制回路。基于功能块的控制通常执行输入功能(诸如与变送器、传感器或其它过程参数测量设备相关联)、控制功能(诸如与执行PID、模糊逻辑等控制的控制例程相关联)、或输出功能(其控制诸如阀之类的某个设备的操作)中的一个，以执行过程控制系统内的某个物理功能。当然，存在混合和其它类型的功能块。功能块可以存储在控制器11中并由其执行，这通常是当这些功能块用于标准4-20mA设备和某些类型的智能现场设备(例如，

设备)或与标准4-20mA设备和某些类型的智能现场设备(例如，

设备)相关联时的情况，或者功能块可以存储在现场设备本身中并由其实现，这可以是

Fieldbus设备的情况。控制器11可以包括一个或多个控制例程38，该一个或多个控制例程38可以实现一个或多个控制回路，并且可以通过执行功能块中的一个或多个来执行。

有线现场设备15-22可以是任何类型的设备，诸如传感器、阀、变送器、定位器等，而I/O卡26和28可以是符合任何期望的通信或控制器协议的任何类型的I/O设备。在图1中，现场设备15-18是通过模拟线路或组合的模拟和数字线路与I/O卡26通信的标准4-20mA设备或

设备(在本文中也称为“非智能的”或“哑的(dumb)”设备)，而现场设备19-22是使用

Fieldbus通信协议通过数字总线与I/O卡28通信的智能设备(诸如

Fieldbus设备)。在一些实施例中，但是，有线现场设备15、16和18-21中的至少一些和/或I/O卡26、28中的至少一些另外地或替代地使用过程控制数据通道10和/或通过使用其它适当的控制系统协议(例如，Profibus、DeviceNet、FoundationFieldbus、ControlNet、Modbus、HART等)与控制器11进行通信。

在图1中，无线现场设备40-46使用诸如

协议之类的无线协议经由无线过程控制通信网络70进行通信。这种无线现场设备40-46可以直接与无线网络70的一个或多个其它设备或节点进行通信，这些设备或节点也被配置为无线地通信(例如，使用该无线协议或另一无线协议)。为了与未被配置为无线地通信的一个或多个其它节点进行通信，无线现场设备40-46可以使用连接到过程控制数据通道10或另一过程控制通信网络的无线网关35。无线网关35提供对无线通信网络70的各种无线设备40-58的访问。特别地，无线网关35提供无线设备40-58、有线设备11-28、和/或过程控制工厂5的其它节点或设备之间的通信耦合。例如，无线网关35可以通过使用过程控制数据通道10和/或通过使用过程工厂5的一个或多个其它通信网络来提供通信耦合。

类似于有线现场设备15-22，无线网络70的无线现场设备40-46执行过程工厂5内的物理控制功能，例如，打开或关闭阀、或对过程参数进行测量。然而，无线现场设备40-46被配置为使用网络70的无线协议进行通信。因此，无线现场设备40-46、无线网关35、和无线网络70的其它无线节点52-58是无线通信分组的生产者和消费者。

在过程工厂5的一些配置中，无线网络70包括非无线设备。例如，在图1中，图1的现场设备48是传统的4-20mA设备，并且现场设备50是有线

设备。为了在网络70内通信，现场设备48和50经由无线适配器52a、52b连接到无线通信网络70。无线适配器52a、52b支持诸如WirelessHART之类的无线协议，并且还可以支持诸如

Fieldbus、PROFIBUS、DeviceNet等之类的一个或多个其它通信协议。另外，在一些配置中，无线网络70包括一个或多个网络接入点55a、55b，其可以是与无线网关35进行有线通信的单独的物理设备，或者可以随同无线网关35被提供为整体设备。无线网络70还可以包括一个或多个路由器58，以在无线通信网络70内将分组一个无线设备转发到另一个无线设备。在图1中，无线设备40-46和52-58彼此通信并且通过无线通信网络70的无线链路60和/或经由过程控制数据通道10来与无线网关35进行通信。

在图1中，过程控制系统5包括通信地连接到数据通道的一个或多个操作者工作站71。经由操作者工作站71，操作者可以查看和监测过程工厂5的实时操作，以及进行可能需要的任何诊断、校正、维护和/或其它动作。操作者工作站71中的至少一些可以位于工厂5中的或附近的各种保护区域处，并且在一些情况下，操作者工作站71中的至少一些可以远程地定位，但是与工厂5通信连接。操作者工作站71可以是有线或无线计算设备。

示例性过程控制系统5还被示出为包括配置应用72a和配置数据库72b，配置应用72a和配置数据库72b中的每个还通信地连接到数据通道10。如上面所讨论的，配置应用72a的各种实例可以在一个或多个计算设备(未示出)上执行，以使用户能够创建或改变过程控制模块，并且经由数据通道10将这些模块下载到控制器11，以及使用户能够创建或改变操作者接口，经由该操作者接口操作者能够查看数据和改变过程控制例程内的数据设置。配置数据库72b存储所创建的(例如，所配置的)模块和/或操作者接口。通常，配置应用72a和配置数据库72b是集中式的并且具有对于过程控制系统5的统一的逻辑外观，但是配置应用72a的多个实例可以在过程控制系统5内同时执行，并且配置数据库72b可以跨越多个物理数据存储设备而实现。因此，配置应用72a、配置数据库72b、及其用户接口(未示出)包括用于控制和/或显示模块的配置或开发系统72。通常但不一定，用于配置系统72的用户接口不同于操作者工作站71，因为用于配置系统72的用户接口由配置和开发工程师使用，而不管工厂5是否实时操作，而操作者工作站71由操作者在过程工厂5的实时操作期间使用。

示例性过程控制系统5包括数据历史库应用73a和数据历史库数据库73b，数据历史库应用73a和数据历史库数据库73b中的每个还通信地连接到数据通道10。数据历史库应用73a操作以收集跨数据通道10提供的数据中的一些或全部，并且将数据历史化或存储在历史库数据库73b中以进行长期存储。类似于配置应用72a和配置数据库72b，数据历史库应用73a和历史库数据库73b是集中式的，并且具有对于过程控制系统5的统一的逻辑外观，但是数据历史库应用73a的多个实例可以在过程控制系统5内同时执行，并且数据历史库73b跨多个物理数据存储设备而实现。

在一些配置中，过程控制系统5包括一个或多个其它无线接入点74，该一个或多个其它无线接入点74使用其它无线协议，诸如符合Wi-Fi或其它IEEE 802.11的无线局域网协议、移动通信协议(诸如WiMAX(微波存取全球互通)、LTE(长期演进)或其它ITU-R(国际电信联盟无线电通信部门)兼容协议、短波无线电通信(诸如NFC和蓝牙)、或其它无线通信协议，来与其它设备进行通信。通常，这种无线接入点74允许手持式或其它便携式计算设备(例如，用户接口设备75)通过不同于无线网络70并支持与无线网络70不同的无线协议网络的相应的无线过程控制通信网络进行通信。例如，无线或便携式用户接口设备75可以是由过程工厂5内的操作者(例如，操作者工作站71中的一个操作者工作站的实例)使用的移动工作站或诊断测试装备。在一些场景中，除了便携式计算设备之外，一个或多个过程控制设备(例如，控制器11、现场设备15-22、I/O设备26、28、或无线设备35、40-58)还使用由接入点74支持的无线协议进行通信。

示例性过程控制系统5还可以包括用于在现场环境122中调试过程工厂5的过程控制设备的一个或多个调试工具135a、135b。调试工具135a、135b可以是便携式计算设备，诸如膝上型计算机、平板设备或手持式智能设备、可穿戴式计算设备等。调试工具135a可以用于调试非智能现场设备15-18、智能现场设备19-22、和/或设置在过程工厂5的现场环境122中的其它设备。为了调试非智能现场设备15-18，调试工具135a可以通过无线链路76a(例如，经由RFID、NFC等)与I/O卡26或连接到非智能现场设备15-18的任何其它适当的组件进行通信。以此方式，调试工具135a可以将针对非智能现场设备15-18的调试数据(例如，设备标签)传送到相应的I/O卡26或与I/O卡26电连接的电子编组组件(如下面更详细地描述的)。为了调试智能现场设备19-22，调试工具135b可以通过无线链路76b直接与智能现场设备19-22进行通信。以此方式，调试工具135b可以将调试数据(例如，设备标签)直接传送到智能现场设备19-22。

在一些实施例中，过程控制设备是预配置的，例如，在出厂时，并且因此在安装或调试之前存储默认调试数据。在其它实施例中，过程控制设备可以从工厂到达而没有存储在其中的任何调试数据。例如，当I/O设备通信地连接到非智能现场设备时，I/O设备不存储针对非智能现场设备的调试数据，直到调试工具135将调试数据传送到I/O设备。

注意，尽管图1仅示出了在示例性过程工厂5中包括单个控制器11以及有限数量的现场设备15-22和40-46、无线网关35、无线适配器52、接入点55、路由器58和无线过程控制通信网络70，但这仅是说明性和非限制性的实施例。任何数量的控制器11可以包括在过程控制工厂或系统5中，并且控制器11中的任何控制器可以与任何数量的有线或无线设备和网络15-22、40-46、35、52、55、58和70进行通信以控制工厂5中的过程。

此外，注意，图1的过程工厂或控制系统5包括通过数据通道10通信连接的现场环境122(例如，“过程工厂底层122”)和后端环境125。如图1所示，现场环境122包括设置、安装和互连在其中进行操作以在运行时间期间控制该过程的物理组件(例如，过程控制设备、网络、网络元件等)。例如，控制器11、I/O卡26、28、现场设备15-22、以及其它设备和网络组件40-46、35、52、55、58和70位于、设置在或以其它方式包括在过程工厂5的现场环境122中。一般来说，在过程工厂5的现场环境122中，使用设置在其中的物理组件接收和处理原材料以生成一个或多个产品。

过程工厂5的后端环境125包括被屏蔽和/或保护免受现场环境122的恶劣条件和材料影响的各种组件(诸如计算设备、操作者工作站、数据库或资料库(databank)等)。参考图1，后端环境125包括例如操作者工作站71、用于控制模块和其它可执行模块的配置或开发系统72、数据历史库系统73、和/或支持过程工厂5的运行时间操作的其它集中式管理系统、计算设备、和/或功能。在一些配置中，包括在过程工厂5的后端环境125中的各种计算设备、数据库和其它组件和装备可以物理地位于不同的物理位置，其中的一些对于过程工厂5而言可以是本地的，以及其中的一些可以是远程的。

图2A包括描绘过程控制回路100a的示例性架构的框图，在过程控制回路100a中包括非智能现场设备102a，并且可以使用本文所描述的新颖的智能调试技术中的任何一个或多个来调试过程控制回路100a的至少部分。通常，如本文所使用的，“智能的”或“智慧的”现场设备是整体包括一个或多个处理器和一个或多个存储器的现场设备。另一方面，如本文所使用的，“哑的”或“传统的”现场设备不包括(一个或多个)板载处理器和/或板载存储器。

回路100a可以被集成或并入到过程工厂中，以用于在过程工厂的运行时间操作期间控制其中的过程。例如，回路100a可以安装或设置在过程工厂5的现场环境122中。

在图2A所示的示例性过程控制回路100a内，非智能现场设备102a通信地连接到(例如，以有线或无线方式)电子编组设备或组件110a(例如，由艾默生过程管理公司提供的特征化(CHARacterization)模块或CHARM)。电子编组组件110a通信地连接112a到I/O终端块105a，I/O终端块105a转而通信地连接到I/O卡108a。I/O卡108a通信地连接118a到控制器120a，该控制器120a转而通信连接121a到过程工厂5的后端环境125。在过程工厂5的在线操作期间，过程控制器120a接收由非智能现场设备102a生成的信号的数字值，并对所接收的值进行操作以控制工厂5内的过程，和/或发送信号以改变非智能现场设备102a的操作。另外，控制器120a可以经由通信连接121a向后端环境125发送信息并从该后端环境125接收信息。

在图2A中，电子编组组件110a、I/O终端块105a和I/O卡108a被描绘为一起位于柜或壳体115a(诸如I/O柜)中，柜或壳体115a经由总线、背板或其它适当的互连机构将电子编组组件110a、I/O终端块105a、和I/O卡108a和/或容纳在柜115a内的其它组件进行电互连。当然，如图2A所描绘的将CHARM 110a、I/O终端块105a、以及I/O卡108a容纳在柜115a中仅是许多可能的容纳配置中的一种。

特别是关于电子编组组件110a，图2B示出了支持图2A所示的电子编组组件110a的示例性电子编组块或装置140的剖面图，并且因此下面将同时参照图2A进行讨论。在图2B中，电子编组块或装置140包括支撑一个或多个CHARM I/O卡(CIOC)145的CHARM承载件142，过程控制器120a可以(例如，经由有线或无线连接118a)连接到该一个或多个CHARM I/O卡。另外，电子编组块或装置140包括一个或多个CHARM基板148，该一个或多个CHARM基板148通信地连接到CHARM承载件142(并且因此连接到CHARM I/O卡145)，并且支撑多个单独可配置的通道。每个通道具有专用CHARM终端块150，CHARM 110a可以被牢固地接收并且电连接到该专用CHARM终端块150中，由此将现场设备102a和I/O卡108a与控制器120a进行电子编组。例如，I/O终端块105a是CHARM 110a被接收到其中的CHARM终端块150，并且I/O卡108a是与CHARM终端块150相对应的CIOC 145，并且控制器120a连接118a到I/O卡108a。图2B还示出了已经由其相应的CHARM终端块150接收的其它CHARM 152(诸如CHARM 110b)，并且这些其它CHARM 152可以连接到过程工厂5的现场环境122中的其它相应的设备102b。

现在返回图2A，图2A还包括描绘过程控制回路100b的示例性架构的框图，其中与回路100a不同，回路100b包括智能现场设备102b。可以使用本文所描述的新颖的智能调试技术中的任何一个或多个来调试回路100b的至少部分。如图2A所示，智能现场设备102b(例如，以有线或无线方式)通信地连接到电子编组设备或组件110b(例如，CHARM)。电子编组组件110通信地耦合112到I/O终端块105b，该I/O终端块105b转而连接到I/O卡108b。I/O卡108b通信地连接118b到控制器120b，该控制器120b转而通信地连接121b到过程工厂5的后端环境125。在过程工厂5的在线操作期间，过程控制器120b接收由智能现场设备102b生成的信号的数字值，并对所接收的值进行操作以控制工厂5内的过程，和/或发送信号以改变智能现场设备102b的操作。另外，控制器120b可以经由通信连接121b向后端环境125发送信息并从该后端环境125接收信息。

图2A示出了集中式数据库或数据存储128，其设置在过程工厂5的后端环境125中并且用于调试目的。集中式数据库128，除了其它方面以外，存储具体标识和/或寻址计划用于过程工厂底层或现场环境122或期望在过程工厂底层或现场环境122上实现的各种设备或组件及其互连的数据和其它信息。该调试数据中的一些可以被提供给现场环境122中的组件以用于调试现场环境122中的设备和回路，并且该数据中的一些可以用于后端环境125，例如，用于控制模块和/或操作者接口模块的设计、开发和准备，该控制模块和/或操作者接口模块将在过程工厂5的实时操作期间结合现场环境122来操作。在一个示例中，将批准的控制模块下载到过程控制器120中，使得当在实时操作期间执行时，过程控制器120根据其驻留控制模块进行操作以向/从其回路100中的其它组件(并且在一些情况下，向/从其它过程控制器)发送和接收各种信号，从而控制过程工厂5中的过程的至少一部分。

因此，在后端环境125和现场环境122中已知的并且使用的数据必须是同步的和相关(coherent)的。例如，现场设备102由过程工厂5的现场环境122和后端环境125中的相同的特定设备标签进行唯一地标识。类似地，由现场设备102生成或接收的信号是由过程工厂5的现场环境122和后端环境125中的相同的特定设备信号标签(未示出)进行唯一地标识。

设备标签表示特定的仪器控制器、阀、或其它物理现场设备。设备信号标签表示由特定设备接收或生成的特定信号，并且通常与由现场设备使用的特定参数相对应。对于一些设备，设备信号标签包括设备的设备标签和由该设备接收或生成的特定信号的标识符(例如，由控制模块引用的特定参数的标识符)的组合。对于一些设备，通常是传统的设备或哑的设备，设备标签表示物理设备和由设备生成的信号二者。标签的字符通常包括字母数字字符，其可以散布有划线或其它非字母数字字符。

设备标签可以是型号和序列号、条形码、依照HART、WirelessHART、HART-IP、或其它工业协议的标识符等。现场设备102的设备标签的特定字符可以由其制造商分配，或者可以由过程工厂5的提供者事先分配，例如，在生成过程流程图(PFD)和/或管道和仪器图(P&ID)，或以其它方式规划过程工厂时。可以例如由资产管理系统132(诸如由艾默生过程管理公司提供的资产管理软件(AMS)套装)或其它库存和安装系统在后端环境125中提供设备标签。

此外，包括在过程回路100中的各种组件的期望的或计划的关联必须在现场环境122和后端环境125之间是同步的和一致的。例如，在后端环境125中，数据库128存储指示以下项的信息：由设备标签标识的现场设备102被分配为经由特定I/O卡108和/或特定I/O终端块或通道105进行通信，特定I/O卡108被分配为与特定控制器120进行通信，等等。在后端环境125处逻辑上已知的该组关联和互连应该在现场环境122中被物理地实现。因此，在过程工厂的调试期间，不仅测试和验证现场环境122中各种设备、组件和连接的物理操作，而且针对现场环境122和后端环境125之间的一致性和相关性，验证命名、关联、互连和其它调试数据。

调试工具135可以通过和与过程控制设备在相同过程控制回路中的组件进行通信来调试该过程控制设备(例如，非智能现场设备102a)。例如，如图2A所示，当CHARM 110a和/或过程控制回路100a处于未通电的状态时，调试工具135通过与CHARM 110a(该CHARM 110a通信地连接到非智能现场设备102a)进行通信来调试程控制回路100a中的非智能现场设备102a。CHARM 110a可以包括诸如用于从调试工具135接收RFID/NFC信号的RFID/NFC读取器之类的通信单元。此外，调试工具135还可以包括用于向CHARM提供RFID/NFC信号以传输用于调试非智能现场设备102a的调试数据的通信单元110a。如上所述，在接收调试数据之前，CHARM 110a可以不包括任何调试数据，可以包括诸如出厂设备数据之类的默认数据，或者可以包括与不同的过程控制设备相对应的数据。

在一些场景中，在CHARM 110a处于未通电的状态时调试工具135向CHARM 110a提供RFID/NFC信号。例如，当调试工具135在CHARM 110a的阈值通信范围(例如，一英寸、两英寸、三英寸、六英寸、一英尺等)内时，调试工具135向CHARM 110a提供NFC信号，该NFC信号包括调试数据，诸如非智能现场设备102a的设备标签、用于与CHARM 110a和/或非智能现场设备102a进行通信的IP地址、用于放置/定位在CHARM终端块150内的CHARM 110a的段和/或槽、非智能现场设备102a的描述、非智能现场设备102a的制造和型号信息等。NFC信号向CHARM 110a内的NFC读取器提供能量，使得当NFC读取器接收NFC信号时，CHARM110a可以处于未通电的状态。

然后当CHARM 110a上电时，可以对NFC信号进行解码以标识调试数据和/或调试数据存储在CHARM 110a的存储器116a中。在一些实施例中，CHARM 110a确定其在CHARM终端块150内的位置，并将该位置与调试数据中的分配给CHARM 110a的段和槽进行比较，以验证CHARM 110a是否已经放置在适当的位置。此外，在一些实施例中，CHARM 110a将调试数据传送到控制器120a和/或集中式数据库128，以使来自现场环境122的调试数据与后端环境128中的调试数据同步。然后，集中式数据库128将来自现场环境122的调试数据存储在存储器125a中。

尽管上面的示例指代CHARM 110a作为过程回路110a中与调试工具135进行通信以接收调试数据的组件，但是调试工具135可以与过程回路110a内的用作非智能现场设备102a的代理的任何I/O设备或组件进行通信。例如，调试工具135可以与CHARM终端块150、CHARM承载件142、I/O终端块105a、I/O卡108、或壳体115a内的任何其它适当的I/O设备进行通信。

在其它实施例中，接收和/或存储针对过程控制设备的调试数据的组件可以是过程控制设备本身，如参考过程回路100b所描述的。当智能现场设备102和/或过程控制回路100b处于未通电的状态时，调试工具135可以通过与智能现场设备102b进行通信来调试过程回路100b中的智能现场设备102b。智能现场设备102b可以包括诸如用于从调试工具135接收RFID/NFC信号的RFID/NFC读取器之类的通信单元。

在一些场景中，调试工具135在智能现场设备102b处于未通电的状态时向智能现场设备102b提供RFID/NFC信号。例如，当调试工具135在智能现场设备102b的阈值通信范围(例如，一英寸、两英寸、三英寸、六英寸、一英尺等)内时，调试工具135向智能现场设备102b提供NFC信号，该NFC信号包括调试数据，诸如智能现场设备102b的设备标签、用于与智能现场设备102b进行通信的IP地址、用于将CHARM 110b放置/定位在CHARM终端块150内的段和/或槽、智能现场设备102b的描述、智能现场设备102b的制造和型号信息等。NFC信号向智能现场设备102b内的NFC读取器提供能量，使得智能现场设备102b可以在NFC读取器接收NFC信号时处于未通电的状态。

在其它实施例中，调试工具135将针对智能现场设备102b的调试数据提供给过程回路110b中的另一个组件，诸如CHARM 110b、CHARM终端块150、CHARM承载件142、I/O终端块105b、I/O卡108b、或壳体115b内的任何其它适当的I/O装置。

尽管CHARM 110a、110b和智能现场设备102b被称为具有RFID/NFC读取器(只读RFID/NFC单元)，并且调试工具135被称为提供RFID/NFC信号(只写RFID/NFC单元)，但是CHARM 110a、110b和/或智能现场设备102b可以提供RFID/NFC信号，并且调试工具135可以具有RFID/NFC读取器。另外，CHARM 110a、110b、智能现场设备102b和调试工具135可以各自具有发送和接收RFID/NFC数据的通信单元，使得CHARM 110a、110b、智能现场设备102b和调试工具135具有RFID/NFC读取器并提供RFID/NFC信号(读/写RFID/NFC单元)。另外，在调试工具135和过程控制设备被称为经由RFID/NFC信号进行通信时，调试工具134和过程控制设备可以经由任何适当的短距离通信协议(诸如蓝牙、专用短距离通信(DSRC))等进行通信。

然后当智能现场设备102b上电时，NFC信号被解码以标识调试数据和/或调试数据被存储在智能现场设备102b的存储器130b中。在一些实施例中，智能现场设备102b将调试数据传送到CHARM 110b，然后CHARM 110b将调试数据存储在CHARM的存储器116b中。CHARM110b确定其在CHARM终端块150内的位置，并将该位置与调试数据中的分配给CHARM110b的段和槽进行比较，以验证CHARM 110b是否已经放置在适当的位置。此外，在一些实施例中，CHARM 110b将调试数据传送到控制器120b和/或集中式数据库128，以使来自现场环境122的调试数据与后端环境128中的调试数据同步。然后集中式数据库128将来自现场环境122的调试数据存储在存储器125b中。

在一些实施例中，在针对过程工厂5中的每个过程控制设备(例如，现场设备、控制器等)的调试数据在被提供给前端系统122之前，在后端环境125中生成和/或存储该调试数据。例如，用于控制模块和其它可执行模块的配置或开发系统72、数据历史库系统73、和/或其它集中式管理系统生成用于过程工厂5中的每个过程控制设备的设备标签、IP地址、CHARM槽等。例如，可以经由无线接入点74将针对过程控制设备中的每个过程控制设备的调试数据传输到调试工具135。然后，调试工具135显示针对在设备列表中的过程控制设备中的每个过程控制设备的调试数据。当操作者处于用于接收针对过程控制设备的调试数据的未通电的组件(例如，过程控制设备本身、过程控制设备的代理等)的阈值通信范围内时，操作者在设备列表中选择相应的过程控制设备的指示。然后将针对过程控制设备的调试数据从调试工具135传送到用于调试过程控制设备的组件。在图3中示出了用于呈现和/或选择调试数据的示例性屏幕显示300。

示例性屏幕显示300可以呈现在调试工具135和/或任何其它便携式计算设备的用户接口上。屏幕显示300可以包括用于调试过程控制设备的调试数据，诸如设备标签312c(例如，AA-1)、指示CHARM在CHARM终端块150内的位置的段312a(例如，1)和槽312b(例如，2)、用于与过程控制设备进行通信的IP地址、过程控制设备的描述、过程控制设备的制造和型号信息等。屏幕显示300还可以包括用于编辑调试数据的用户控制314a-314c。例如，用户控制314a可以是用于选择CHARM段号的下拉菜单、用于输入CHARM段号的文本字段等。用户控制314b也可以是用于选择CHARM槽号的下拉菜单、用于输入CHARM槽号的文本字段等。另外，用户控制314c可以是用于输入设备标签的文本字段、用于选择设备标签的下拉菜单等。尽管屏幕显示300包括用于选择CHARM段号和槽号以及设备标签的用户控制，但这仅是说明性和非限制性的实施例。屏幕显示300可以包括用于呈现/编辑另外的或替代的调试数据(诸如过程控制设备的IP地址、过程控制设备的描述、过程控制设备的制造和型号信息等)的用户控制。可以在屏幕显示300上呈现任何适当类型的调试数据。

屏幕显示300还可以包括用户控制316、318，诸如用于从组件读取调试数据的“读取”按钮316和用于将调试数据写入组件的“写入”按钮318。例如，当操作者选择“写入”按钮318时，调试数据312a-312c经由RFID/NFC信号从调试工具135被传送到组件。在一些实施例中，操作者不需要选择用户控制，并且当调试工具135在组件的阈值通信范围内时，调试数据312a-312c被自动传送到组件。

操作者可以选择“读取”按钮316来接收调试数据，诸如来自组件(例如，过程控制设备本身、过程控制设备的代理等)的设备标签。例如，当选择“读取”按钮316时，调试工具135向组件传输请求以提供调试数据。该请求向在组件处的通信单元提供能量(例如，当组件处于未通电的状态时)，该通信单元转而可以向调试工具135提供包括调试数据的RFID/NFC信号。在美国专利申请No.14/605,304中描述了在调试工具135处接收针对组件的调试数据的这种过程，其通过引用被并入本文。然后，调试工具135可以使用从组件读取的调试数据执行任何适当的功能，包括美国专利申请No.14/605,304中所描述的功能。这可以包括：验证与调试数据相对应的过程控制设备是要安装在特定位置处并连接到其它特定过程控制设备的过程控制设备，确定过程工厂5中的过程控制设备的对准，生成过程工厂5中的过程控制设备的地图，等等。

例如，在调试工具135经由RFID/NFC信号向组件写入调试数据之后，调试工具135执行读取功能以确认正确的调试数据实际上被写入组件。更具体地，如果过程控制设备的设备标签是AA-1并且调试工具135将设备标签AA-1传送到组件，则调试工具135执行读取功能以验证存储在组件处的设备标签是AA-1。如果调试工具135读取另一个设备标签，则调试工具135对组件和/或调试工具135执行另一个写入，或者操作者可以采取一些其它适当的动作来解决该问题。

在一些场景中，当组件处于未通电的状态时，一个调试工具135a执行“写入”功能以将调试数据写入组件。然后，在稍后的时间，当组件处于通电的状态或未通电的状态时，另一个调试工具135b执行“读取”功能以从组件读取调试数据并使用调试数据来执行任何适当的功能(例如，验证功能)。在其它场景中，可以使用任何适当数量的调试工具135在任何适当的时间点执行“读取”和“写入”功能。

在一些实施例中，响应于从设备列表显示(未示出)中选择过程控制设备来呈现屏幕显示300。设备列表显示(未示出)可以包括对过程工厂5中的过程控制设备中的每个过程控制设备的指示。当操作者选择过程控制设备中的一个时，调试工具135呈现屏幕显示300以显示针对所选择的过程控制设备的调试数据。例如，设备列表显示呈现用于过程工厂中的每个过程控制设备的唯一的标识符，诸如过程控制设备的设备标签，过程控制设备在过程工厂5内的位置或其组合。当操作者接近过程工厂中组件以便调试相应的过程控制设备时，操作者从设备列表显示(未示出)中标识并选择相应的过程控制设备。然后，当调试工具135在组件的阈值通信范围内或操作者选择用于传送调试数据的用户控制(例如，“写入”按钮318)时，调试数据在组件处于未通电的状态时被传送到组件。

在其它实施例中，调试工具135包括诸如照相机或扫描仪之类的光学接口。调试工具135可以从标记、条形码、图像、QR码(快速响应码)、或调试数据的其它二维表示中扫描、读取或以其它方式光学地获取调试数据。调试工具使用图像和/或光学处理技术来自动地确定或获取包括在调试数据中的特定字符。

例如，调试工具135可以扫描过程控制设备上的条形码。然后调试工具135解码该条形码以识别过程控制设备的设备标签、用于与过程控制设备进行通信的IP地址、用于放置/定位通信地耦合到过程控制设备的CHARM的CHARM槽、过程控制设备的制造和型号信息等。接收到的调试数据被呈现在屏幕显示300上，并且操作者可以将调试数据传送到组件。

在另一个示例中，过程控制设备可以包括显示在过程控制设备上的设备序列号(设备标签)。调试工具135捕获包括设备序列号的图像，并分析该图像以识别设备序列号(例如，使用光学字符识别(OCR)技术)。在一些实施例中，然后调试工具135将捕获的设备序列号传送到用于调试的组件。在其它实施例中，如图2A所示，调试工具135与后端环境125通信，以接收针对具有设备序列号的过程控制设备的附加调试数据。后端环境125然后使用设备标签来识别集中式设备128中的过程控制设备，并将针对过程控制设备的附加调试数据传输到调试工具135。在其它实施例中，调试工具135使用捕获的设备标签从设备列表显示中自动选择过程控制设备。

图4描绘了表示用于调试过程工厂中的过程控制设备的示例性方法400的流程图。可以在调试工具135或任何其它便携式计算设备上执行方法400。在一些实施例中，该方法可以通过存储在非暂时性计算机可读存储器上的并由调试工具135的一个或多个处理器可执行的指令集合来实现。

在框402处，获取针对过程工厂5中的过程控制设备中的每个过程控制设备(诸如现场设备或控制器)的调试数据。可以使用如上面所描述的技术来获取调试数据。例如，用于控制模块和其它可执行模块的配置或开发系统72、数据历史库系统73和/或其它集中式管理系统生成用于过程工厂5中的每个过程控制设备的设备标签、IP地址、CHARM槽等。针对过程控制设备中的每个过程控制设备的调试数据可以经由无线接入点74被传输到调试工具135。在另一个示例中，可以通过扫描、读取或以其它方式光学地从放置在现场设备、控制器、或过程工厂5中的任何其它过程控制设备上的标记、条形码、图像、QR码或其它二维表示中获取调试数据来获取调试数据。

在框404处，例如，对过程控制设备中的每个过程控制设备的指示被显示在设备列表显示(未示出)中。该指示可以包括过程工厂5中的每个过程控制设备的唯一标识符，诸如过程控制设备的设备标签、过程工厂5内的过程控制设备的位置、或其组合。

然后在框406处，接收对过程控制设备中的一个过程控制设备的选择，以便将调试数据传送到与所选择的过程控制设备在相同过程控制回路中的组件。操作者可以通过触摸-选择过程控制设备的指示、点击过程控制设备的指示，或以任何其它适当的方式来选择在设备显示上呈现的过程控制设备中的一个。在一些实施例中，当调试工具134扫描、读取或以其它方式光学地获取与过程控制设备相对应的唯一标识符时，过程控制设备被自动地选择。例如，调试工具134扫描现场设备上显示的条形码，并对该条形码进行解码以识别设备序列号。然后，调试工具135自动地选择与设备序列号相对应的过程控制设备。

然后在屏幕显示(诸如如图3所示的屏幕显示300)上显示针对选择的过程控制设备的调试数据(框408)。调试数据可以包括过程控制设备的设备标签、用于与过程控制设备进行通信的IP地址、过程控制设备的描述、过程控制设备的制造和型号信息、用于被通信地连接到过程控制设备的CHARM的段和槽等。

屏幕显示可以包括用户控制，该用户控制用于将调试数据传送到与所选择的过程控制设备相同的过程控制回路中所包括的组件。当用户控制被选择并且调试工具135在组件的阈值通信范围内时(框410)，在组件处于未通电的状态时，调试数据被传送到组件(框412)。如上所述，可以经由RFID/NFC信号传输调试数据。RFID/NFC信号给予包括在组件内的RFID/NFC读取器能量，从而使RFID/NFC读取器能够接收RFID/NFC信号。在一些实施例中，当调试工具135在组件的阈值通信范围内，调试数据被自动地传送到组件，而无需接收用户控制的选择。

本公开内容中所描述的技术的实施例可以单独或组合地包括任何数量的以下方面：

1.一种调试过程工厂中的过程控制设备的方法，包括：在便携式计算设备处对于过程工厂的一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备，获取针对相应的过程控制设备的调试数据，其中，所述一个或多个过程控制设备中的至少一些过程控制设备将被通信地连接以在运行时间期间在所述过程工厂中操作以控制过程；以及响应于识别其中包括所述一个或多个过程控制设备中的第一过程控制设备的过程控制回路的未通电的组件，当所述组件保持处于未通电的状态时，由所述便携式计算设备经由无线链路向所述组件传送针对所述第一过程控制设备的调试数据，所述调试数据用于调试所述第一过程控制设备。

2.根据方面1所述的方法，其中，获取针对所述一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备的所述调试数据包括获取针对以下各项中的至少一项的调试数据：现场设备或控制器。

3.根据前述方面中的任一方面所述的方法，其中，获取针对所述相应的过程控制设备的所述调试数据包括获取以下各项中的至少一项：指示所述相应的过程控制设备的标签、所述相应的过程控制设备的互联网协议(IP)地址、所述相应的过程控制设备的描述、或所述相应的过程控制设备的制造和型号信息。

4.根据前述方面中的任一方面所述的方法，其中，获取针对所述相应的过程控制设备的调试数据包括：由所述便携式计算设备捕获在所述相应的过程控制设备处的光学数据，所述光学数据包括所述相应的过程控制设备的指示符。

5.根据前述方面中的任一方面所述的方法，其中，其中包括所述第一过程控制设备的所述过程控制回路的所述组件包括容纳在I/O柜中的I/O设备，并且获取针对所述第一过程控制设备的所述调试数据包括获取对用于在所述I/O柜内定位所述I/O设备的段和/或槽的指示。

6.根据前述方面中的任一方面所述的方法，其中，所述I/O设备通过将所述I/O设备在所述I/O柜内的位置与包括在所述调试数据中的所述段或所述槽进行比较，来验证所述I/O设备已经放置在所述I/O柜内的适当位置。

7.根据前述方面中的任一方面所述的方法，其中，向所述组件传送所述调试数据包括向所述组件处的近场通信(NFC)单元传送所述调试数据以便存储在所述组件的存储器处。

8.根据前述方面中的任一方面所述的方法，还包括：在所述便携式计算设备处从所述组件接收针对所述第一过程控制设备的所述调试数据；以及由所述便携式计算设备验证包括在所述调试数据中的设备标签与指示所述第一过程控制设备的标签匹配。

9.根据前述方面中的任一方面所述的方法，还包括：在检测到所述便携式计算设备在所述组件的阈值距离内时，由所述便携式计算设备向所述组件自动地传送所述调试数据。

10.根据前述方面中的任一方面所述的方法，还包括：由所述便携式计算设备显示对所述过程工厂中的所述一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备的指示，其中，每个指示包括针对所述相应的过程控制设备的所述调试数据；以及在所述便携式计算设备处接收对所述第一过程控制设备的指示的选择；其中，向所述组件传送针对所述第一过程控制设备的所述调试数据包括：在接收到对所述第一过程控制设备的指示的选择时，向所述组件传送针对所述第一过程控制设备的所述调试数据。

11.一种用于调试过程工厂中的过程控制设备的便携式计算设备，所述便携式计算设备包括：一个或多个处理器；通信单元；以及非暂时性计算机可读介质，其耦合到所述一个或多个处理器和所述通信单元，并且在其上存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述便携式计算设备执行以下操作：对于过程工厂的一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备，获取针对相应的过程控制设备的调试数据，其中，所述一个或多个过程控制设备中的至少一些过程控制设备将被通信地连接以在运行时间期间在所述过程工厂中操作以控制过程；以及响应于识别其中包括所述一个或多个过程控制设备中的第一过程控制设备的过程控制回路的未通电的组件，当所述组件保持处于未通电的状态时，经由所述通信单元向所述组件传送针对所述第一过程控制设备的调试数据，所述调试数据用于调试所述第一过程控制设备。

12.根据方面11所述的便携式计算设备，其中，所述一个或多个过程控制设备包括以下各项中的至少一项：现场设备或控制器。

13.根据方面11或方面12所述的便携式计算设备，其中，针对所述相应的过程控制设备的调试数据包括以下各项中的至少一项：指示所述相应的过程控制设备的标签、所述相应的过程控制设备的互联网协议(IP)地址、所述相应的过程控制设备的描述、或所述相应的过程控制设备的制造和型号信息。

14.根据方面11-13中的任一方面所述的便携式计算设备，其中，为了获取针对所述相应的过程控制设备的调试数据，所述指令使得所述便携式计算设备执行以下操作：捕获在所述相应的过程控制设备处的光学数据，所述光学数据包括所述相应的过程控制设备的指示符。

15.根据方面11-14中的任一方面所述的便携式计算设备，其中，其中包括所述第一过程控制设备的所述过程控制回路的所述组件包括容纳在I/O柜中的I/O设备，并且针对所述第一过程控制设备的所述调试数据包括对用于在所述I/O柜内定位所述I/O设备的段和/或槽的指示。

16.根据方面11-15中的任一方面所述的便携式计算设备，其中，所述I/O设备通过将所述I/O设备在所述I/O柜内的位置与包括在所述调试数据中的所述段或所述槽进行比较，来验证所述I/O设备已经放置在所述I/O柜内的适当位置。

17.根据方面11-16中的任一方面所述的便携式计算设备，其中，所述通信单元包括用于经由近场通信(NFC)信号传输所述调试数据的NFC单元，并且其中，所述组件包括用于存储从所述便携式计算设备接收的所述调试数据的存储器。

18.根据方面11-17中的任一方面所述的便携式计算设备，其中，当所述组件处于通电的状态时，所述调试数据经由通信网络从所述组件被传送到数据库，以使所述过程工厂的现场环境中的数据与所述过程工厂的后端环境中的数据同步。

19.根据方面11-18中的任一方面所述的便携式计算设备，其中，所述指令还使得所述便携式计算设备：在检测到所述便携式计算设备在所述组件的阈值距离内时，向所述第一过程控制设备自动地传送所述调试数据。

20.根据方面11-19中的任一方面所述的便携式计算设备，其中，所述组件是所述第一过程控制设备。

另外，本公开内容的以上方面仅是示例性的，并不旨在限制本公开内容的范围。

以下另外的考虑适用于前述讨论。贯穿本说明书，被描述为由任何设备或例程执行的动作通常指代根据机器可读指令来操纵或变换数据的处理器的动作或过程。机器可读指令可以存储在通信地耦合到处理器的存储器设备上并且从该存储器设备中获取。也就是说，本文所描述的方法可以由存储在计算机可读介质上(即，在存储器设备上)的机器可执行指令集合来体现。该指令在由相应设备(例如，操作者工作站、调试工具等)的一个或多个处理器执行时使得处理器执行该方法。在本文中将指令、例程、模块、过程、服务、程序、和/或应用称为存储或保存在计算机可读存储器上或计算机可读介质上，词语“存储”和“保存”旨在排除暂时性信号。

此外，虽然术语“操作者”、“人员”、“人”、“用户”、“技术人员”以及类似的其它术语用于描述可能使用本文所描述的系统、装置和方法或与其交互的过程工厂环境中的人，但是这些术语并不旨在进行限制。在描述中使用特定术语时，该术语部分地由于工厂人员参与的传统活动而被使用，但是并不旨在限制可能参与该特定活动的人员。

另外，贯穿本说明书，多个实例可以实现被描述为单个实例的组件、操作或结构。虽然一个或多个方法的各个操作被示出和描述为单独的操作，但是可以同时执行各个操作中的一个或多个，并且不需要以所示顺序执行操作。作为示例配置中的单独组件呈现的结构和功能可以被实现为组合的结构或组件。类似地，作为单个组件呈现的结构和功能可以被实现为单独的组件。这些和其它变化、修改、添加和改进落入本文主题的范围内。

除非另有具体说明，否则本文中使用诸如“处理”、“运算”、“计算”、“确定”、“识别”、“呈现”、“使得呈现”、“使得显示”等之类的词语可以指机器(例如，计算机)的动作或过程，该机器在一个或多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器、或其组合)、寄存器、或其它接收、存储、传输或显示信息的机器组件内操纵或变换被表示为物理(例如，电的、磁的、生物的、或光的)量的数据。

当用软件实现时，本文所描述的任何应用、服务和引擎可以存储在任何有形的、非暂时性计算机可读存储器中，例如在磁盘、激光盘、固态存储器设备、分子存储器存储设备或其它存储介质上、在计算机或处理器的RAM或ROM中等。虽然本文所公开的示例系统被公开为，除了其它组件，包括在硬件上执行的软件和/或固件，但是应当注意，这种系统仅仅是说明性的并且不应被认为是限制性的。例如，可以想到，这些硬件、软件和固件组件中的任何一个或全部可以专门用硬件、专门用软件、或用硬件和软件的任何组合来体现。因此，本领域普通技术人员将容易地理解，所提供的实施例不是实现这种系统的唯一方式。

因此，虽然已经参考了特定实施例来描述了本发明，但是这些特定实施例仅仅旨在是说明性的而非对本发明进行限制，但是对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，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、添加或者删除。

还应当理解，除非在本专利中使用句子“如本文使用的，术语‘______’在此被定义为表示……”或类似的句子来明确地定义术语，否则并不意在明确地或通过暗示限制该术语超出其平常或普通含义，并且这种术语不应被解释为基于本专利的任何部分(除了权利要求的字面语言之外)的任何陈述而在范围上进行限制。从某种程度上来讲，在本专利结尾处权利要求中记载的任何术语以与单一含义相一致的方式在本专利中提及，这是为了清楚起见而进行的以便不混淆读者，并且本专利并不意在通过暗示或其它方式将此类权利要求术语限制为单一含义。最后，除非权利要求要素是通过记载“单元”一词和没有记载任何结构的功能来定义的，否则并不意在基于应用35U.S.C.§112(f)和/或pre-AIA 35U.S.C.§112第六款来解释任何权利要求要素的范围。

此外，虽然前述文本阐述了众多不同实施例的详细描述，但是应当理解，专利的范围由本专利结尾处所阐述的权利要求的词语限定。详细描述应被解释为仅是示例性的，并且不描述每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例即使并非不可能也将是不切实际的。可以使用现有技术或在本专利申请日之后开发的技术来实现众多替代实施例，这仍然落在权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种调试过程工厂中的过程控制设备的方法，包括：

在便携式计算设备处对于过程工厂的一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备，获取针对相应的过程控制设备的调试数据，该针对相应的过程控制设备的调试数据包括针对所述相应的过程控制设备的互联网协议地址，其中，所述一个或多个过程控制设备中的至少一些过程控制设备将被通信地连接以在运行时间期间在所述过程工厂中进行操作，从而控制过程；

响应于识别其中包括所述一个或多个过程控制设备中的第一过程控制设备的过程控制回路的未通电的组件，当所述组件保持处于未通电的状态时，由所述便携式计算设备经由无线链路向所述组件传送针对所述第一过程控制设备的调试数据，所述调试数据用于调试所述第一过程控制设备；以及

将针对所述第一过程控制设备的调试数据传送到数据库，以使所述过程工厂的现场环境中的数据与所述过程工厂的后端环境中的数据同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，获取针对所述一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备的所述调试数据包括获取针对以下各项中的至少一项的调试数据：现场设备或控制器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，获取针对所述相应的过程控制设备的调试数据还包括获取以下各项中的至少一项：指示所述相应的过程控制设备的标签、所述相应的过程控制设备的描述、或所述相应的过程控制设备的制造和型号信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，获取针对所述相应的过程控制设备的调试数据包括：

由所述便携式计算设备捕获在所述相应的过程控制设备处的光学数据，所述光学数据包括所述相应的过程控制设备的指示符。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，其中包括所述第一过程控制设备的所述过程控制回路的所述组件包括容纳在I/O柜中的I/O设备，并且获取针对所述第一过程控制设备的所述调试数据包括获取对用于在所述I/O柜内定位所述I/O设备的段和/或槽的指示。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述I/O设备通过将所述I/O设备在所述I/O柜内的位置与包括在所述调试数据中的所述段或所述槽进行比较，来验证所述I/O设备已经被放置在所述I/O柜内的适当位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，向所述组件传送所述调试数据包括向所述组件处的近场通信(NFC)单元传送所述调试数据以便存储在所述组件的存储器处。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述便携式计算设备处从所述组件接收针对所述第一过程控制设备的所述调试数据；以及

由所述便携式计算设备验证包括在所述调试数据中的设备标签与指示所述第一过程控制设备的标签匹配。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在检测到所述便携式计算设备在所述组件的阈值距离内时，由所述便携式计算设备向所述组件自动地传送所述调试数据。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

由所述便携式计算设备显示对所述过程工厂中的所述一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备的指示，其中，每个指示包括针对所述相应的过程控制设备的所述调试数据；以及

在所述便携式计算设备处接收对所述第一过程控制设备的指示的选择；

其中，向所述组件传送针对所述第一过程控制设备的所述调试数据包括：在接收到对所述第一过程控制设备的指示的选择时，向所述组件传送针对所述第一过程控制设备的所述调试数据。

11.一种用于调试过程工厂中的过程控制设备的便携式计算设备，所述便携式计算设备包括：

一个或多个处理器；

通信单元；以及

非暂时性计算机可读介质，其耦合到所述一个或多个处理器和所述通信单元，并且在其上存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述便携式计算设备执行以下操作：

对于过程工厂的一个或多个过程控制设备中的每个过程控制设备，获取针对相应的过程控制设备的调试数据，该针对相应的过程控制设备的调试数据包括针对所述相应的过程控制设备的互联网协议地址，其中，所述一个或多个过程控制设备中的至少一些过程控制设备将被通信地连接以在运行时间期间在所述过程工厂中进行操作，从而控制过程；以及

响应于识别其中包括所述一个或多个过程控制设备中的第一过程控制设备的过程控制回路的未通电的组件，当所述组件保持处于未通电的状态时，经由所述通信单元向所述组件传送针对所述第一过程控制设备的调试数据，所述调试数据用于调试所述第一过程控制设备，

其中，所述调试数据通过通信网络被传送到数据库，以使所述过程工厂的现场环境中的数据与所述过程工厂的后端环境中的数据同步。

12.根据权利要求11所述的便携式计算设备，其中，所述一个或多个过程控制设备包括以下各项中的至少一项：现场设备或控制器。

13.根据权利要求11所述的便携式计算设备，其中，针对所述相应的过程控制设备的调试数据还包括以下各项中的至少一项：指示所述相应的过程控制设备的标签、所述相应的过程控制设备的描述、或所述相应的过程控制设备的制造和型号信息。

14.根据权利要求13所述的便携式计算设备，其中，为了获取针对所述相应的过程控制设备的调试数据，所述指令使得所述便携式计算设备执行以下操作：

捕获在所述相应的过程控制设备处的光学数据，所述光学数据包括所述相应的过程控制设备的指示符。

15.根据权利要求11所述的便携式计算设备，其中，其中包括所述第一过程控制设备的所述过程控制回路的所述组件包括容纳在I/O柜中的I/O设备，并且针对所述第一过程控制设备的所述调试数据包括对用于在所述I/O柜内定位所述I/O设备的段和/或槽的指示。

16.根据权利要求15所述的便携式计算设备，其中，所述I/O设备通过将所述I/O设备在所述I/O柜内的位置与包括在所述调试数据中的所述段或所述槽进行比较，来验证所述I/O设备已经被放置在所述I/O柜内的适当位置。

17.根据权利要求11所述的便携式计算设备，其中，所述通信单元包括用于经由近场通信(NFC)信号传输所述调试数据的NFC单元，并且其中，所述组件包括用于存储从所述便携式计算设备接收的所述调试数据的存储器。

18.根据权利要求11所述的便携式计算设备，其中，所述指令还使得所述便携式计算设备：在检测到所述便携式计算设备在所述组件的阈值距离内时，向所述第一过程控制设备自动地传送所述调试数据。

19.根据权利要求11所述的便携式计算设备，其中，所述组件是所述第一过程控制设备。

Images