CN107976970B - 用于使用分布式编组架构将过程控制系统中的现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法 - Google Patents

用于使用分布式编组架构将过程控制系统中的现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法 Download PDF

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Abstract

提供了装置、系统和方法，用于在过程工厂中进行操作的控制器和多个现场设备之间传输数据。该系统包括分布式编组模块，由前端单元耦合到与控制器通信的I/O卡。分布式编组模块经由相应的电子分组部件与现场设备通信，该电子分组部件在现场设备与I/O卡之间转换信号。分布式编组模块由环状通信构架耦合到前端单元，以使得分布式编组模块可以分别被定位为相对地接近其所耦合的现场设备。

Description

用于使用分布式编组架构将过程控制系统中的现场设备通信 地耦合到控制器的装置和方法
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，并且更具体地涉及对现场设备以及对过程工厂和过程控制系统的回路的调试。
背景技术
分布式过程控制系统(如在化学、石油或其它过程工厂中使用以制造、精炼、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、液位和流速传感器)位于过程环境内，并且通常执行物理或过程控制功能，诸如打开或关闭阀、测量过程和/环境参数(诸如温度或压力等)以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(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中的过程控制器接收指示由现场设备获得的过程测量结果的信号和/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(这些控制模块作出过程控制决策、基于接收到的信息生成控制信号以及与在现场设备(诸如
Figure BDA0001443946530000011
和
Figure BDA0001443946530000012
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，以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和一个或多个现场设备之间，并且例如，通过将电信号转换成数字值实现它们之间的通信，反之亦然。如在本文中利用的，现场设备、控制器、和I/O设备通常被称为“过程控制设备”，并且通常位于、设置在、或安装在过程控制系统或工厂的现场环境中。
来自现场设备和控制器的信息通常通过数据高速通道或通信网络而可用于一个或多个其它硬件设备，例如操作员工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、集中式数据库或其它集中式管理计算设备，这些设备通常放置在控制室内或其它远离较苛刻的工厂的现场环境的位置，例如，在过程工厂的后端环境中。这些硬件设备中的每一个通常跨过程工厂或者跨过程工厂的一部分而集中。这些硬件设备运行应用，该应用例如可以使操作员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、修改控制器内的控制模块或现场设备的操作、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、出于培训人员或测试过程控制软件的目的模拟过程的操作、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高速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DeltaVTM控制系统包括存储在位于过程工厂内的不同场所的不同设备内并由其执行的多个应用。驻留在过程控制系统或工厂的后端环境中的一个或多个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，并且经由数据高速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，这些功能块是基于到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使用的操作员接口来向操作员显示数据，并且使操作员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某些情况下一个或多个现场设备存储并执行运行向其分配和下载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。可以在一个或多个操作员工作站上(或在与操作员工作站和数据高速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高速通道接收来自控制器应用的数据，并且使用用户接口将该数据显示给过程控制系统设计者、操作员或用户，并且可以提供诸如操作员视图、工程师视图、技术人员视图等的多个不同视图中的任何一个。数据历史库应用通常存储在数据历史库设备中并且由其执行，其中数据历史库设备收集并存储跨数据高速通道提供的某些或全部数据，同时配置数据库应用可以在附接到数据高速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。或者，配置数据库可以与配置应用位于相同的工作站中。
通常，对过程工厂或系统的调试涉及将工厂或系统的各个部件带到其中系统或工厂可以按预期操作的点。众所周知，例如，根据管道和仪表图(P&ID)和/或车间布局和/或过程布局的其它计划或“蓝图”，物理过程元件(诸如将用于控制过程工厂中的过程的阀、传感器等)安装在工厂的现场环境中的相应位置处。在已经安装过程元件之后，过程元件中的至少某些被调试。例如，现场设备、采样点、和/或其它元件受到调试。调试是一个复杂的和综合的过程，通常包括多个动作或活动。例如，调试可以包括动作或活动，除了其它以外，诸如验证或确认所安装的过程控制设备(诸如现场设备)的身份及其预期的连接；确定和提供唯一标识过程控制系统或工厂内的过程控制设备的标签；设置或配置用于设备的参数的初始值、极限等；验证在各种条件下的设备的安装、操作和行为的正确性(例如，通过操纵被提供给设备的信号和执行其它测试)，以及其它调试活动和动作。在调试期间的设备验证对于安全原因以及符合法规和质量要求都是重要的。
在其中包括设备的过程控制回路上执行其它调试动作或活动。这种调试动作或活动包括，例如，验证跨互连发送的各种信号导致了在互连的两端处的预期行为，对过程控制回路的完整性检查，生成内置I/O列表以指示在工厂内实现的设备的实际物理连接，以及记录其它“作为安装的”数据，等等。
对于某些调试任务，用户可以在各种目标过程控制设备部件和回路处本地利用调试工具(例如，手持式或便携式计算设备)。某些调试任务可以在过程控制系统的操作员接口处执行，例如，在包括在过程工厂的后端环境中的操作员工作站的操作员接口处执行。
通常，过程工厂的调试需要在过程工厂的现场环境中安装、建立和相互连接的物理设备、连接、接线等。在工厂的后端环境处(例如，在通常位于控制室中的或远离工厂的较苛刻现场环境的其它位置的集中式管理计算设备处，诸如操作员工作站、个人计算机或计算设备、集中式数据库、配置工具等)，专门标识和/或解决各个设备、其配置、及其互连的数据被集成、验证或调试并存储。这样，在已经安装和配置了物理硬件之后，将识别信息、逻辑指令、和其它指令和/或数据下载或以其它方式提供给设置在现场环境中的各个设备，从而各个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操作之外，还执行调试动作或活动，以单独地以及整体地验证物理和逻辑设备两者的现场环境中的连接和操作的正确性。例如，现场设备可以物理地安装并单独地验证，例如，上电、断电等。然后，现场设备的端口可以物理地连接到经由其模拟信号可以被发送到现场设备的调试工具，并且响应于各模拟信号，可以测试现场设备的行为。类似地，其通信端口被调试的现场设备可以最终被物理地连接到终端块，并且可以测试终端块和现场设备之间的实际通信。通常，对现场设备和/或现场环境中的其它部件的调试需要部件识别的知识，并且在某些情况下需要部件互连的知识，使得可以在现场设备和其它回路部件之间传输测试信号和响应，并验证结果行为。在目前已知的调试技术中，这种识别和互连知识或数据通常由后端环境提供给现场环境中的部件。例如，后端环境将把用于控制模块的现场设备标签下载到现场设备中，该现场设备将在实时工厂操作期间由控制模块进行控制。
将现场设备的通信端口耦合到终端块，并且最终耦合到后端环境中的控制器通常是复杂的过程。现场设备必须耦合到I/O卡，该I/O卡将从现场设备接收的信号转换为可以由控制器处理的信号，并将从控制器接收的信号转换为可以由现场设备处理的信号。与特定现场设备相对应的每个I/O卡的每个通道必须与适当的信号类型相关联(使得信号被I/O卡适当地处理)，并且I/O卡必须通信地耦合到一个或多个控制器，该一个或多个控制器将最终从耦合到该I/O卡的现场设备接收信号和/或向耦合到I/O卡的现场设备发送信号。
用于特定区域的终端块通常用作用于来自过程工厂的特定物理区域的现场设备的接线(或连接)的终点，这将被理解为是大量的接线以便将在过程控制设施的区域上展开的现场设备耦合到对应的终端块。终端区域中的编组机柜包括多个通信模块，该通信模块在耦合到现场设备的通信模块和通信地耦合到控制器的一个或多个I/O卡之间编组、组织或路由信号。除了终端块和通信模块之外，编组机柜还包括为I/O卡和通信模块提供功率的功率供应、功率耗散机构(例如，散热器，风扇等)，以避免编组机柜中的部件过热，所有从现场设备进入的接线，以及用于避免接线变得不便使用的解决方案。
发明内容
本文公开了用于在过程工厂中实现分布式编组架构的技术、系统、装置、部件、设备和方法。所述技术、系统、装置、部件、设备和方法可以适用于工业过程控制系统、环境和/或工厂，其被本文可互换地称为“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一个或多个过程(本文也称为“工业过程”)的控制，该一个或多个过程进行操作以制造、提炼或转换原始物理材料，从而生成或生产产品。
分布式编组架构包括各种技术、系统、装置、部件和/或方法，其允许电子编组(现场设备到I/O卡到控制器的通信连接)中的至少一些部分以比先前系统所允许的更广泛地分布。分布式编组允许例如过程控制系统的各种部分和/或其相应的安全仪表系统(SIS)(例如，独立和/或集成的安全系统(ICSS))以显著更短的接线穿行(wiring run)、更小的功率供应要求、更少的散热要求以及一般而言更大的灵活性而通信地耦合到I/O卡和控制器。
例如，分布式编组允许现场设备通过短的接线穿行通信地耦合到本地编组模块和前端单元，本地编组模块转而经由高速网络连接耦合到彼此，前端单元转而耦合到I/O卡和控制器。因此，现场环境的物理部件的本地调试活动的相当大一部分可以被消除，具体而言关于对在多个现场设备(其散布在过程工厂的物理区域上)与集中式编组柜之间长穿行的接线的布线，其中所有这些接线穿行终接于集中式编组柜。集中式编组柜的功率供应和散热部件的设计和安装可以同样被消除。
一种过程控制系统，其进行操作以控制过程工厂中的过程，所述过程控制系统包括：多个过程控制现场设备；输入/输出(I/O)卡，其通信地耦合到所述多个过程控制现场设备；以及控制器，通信地耦合到所述I/O卡并经由所述I/O卡从所述多个过程控制现场设备接收数据，并且进行操作以还经由所述I/O卡向所述过程控制现场设备中的一个或多个发送控制信号，以便控制所述过程的操作。该过程控制系统还包括分布式编组模块，所述分布式编组模块包括：通信端口对；一个或多个电子编组部件槽，至少一个电子编组部件槽具有设置在其中的电子编组部件；以及与所述一个或多个电子编组部件槽中的每一个相对应的相应终端块，针对所述至少一个电子编组部件槽的所述终端块通信地耦合到所述多个现场设备中的一个现场设备。耦合到所述通信端口对的微处理器也包括在所述分布式编组模块上。该系统还包括前端模块。所述前端模块具有：第一通信端口，其将所述前端模块耦合到所述I/O卡；第二通信端口对，其通信地耦合到所述分布式编组模块；其上存储有数据库的存储器设备，所述数据库存储由所述微处理器经由所述第二通信端口对接收的信息；以及微处理器，其耦合到所述存储器设备。所述微处理器被配置为：经由所述第二通信端口对接收和发送数据；将接收的数据存储到所述存储器设备；从所述存储器设备获取数据；以及经由所述I/O卡将获取的数据发送到所述控制器。
一种分布式编组模块，其用于将过程工厂中的现场设备耦合到所述过程工厂中的控制器，所述分布式编组模块包括通信端口对。第一数量的电子编组部件槽设置在所述分布式编组模块上，所述分布式编组模块还包括还包括第二数量的终端块，所述第二数量等于所述第一数量，每个终端块与所述电子编组部件槽中的一个通信连接并且被配置为通信地连接到所述现场设备中的相应现场设备。此外，所述分布式编组模块包括：设置在所述电子编组部件槽中的第三数量的电子编组部件，所述第三数量小于或等于所述第一数量，所述电子编组部件中的每一个被配置为从所述现场设备中的相应现场设备接收信号并且将所接收的信号转换为与I/O卡兼容的格式；以及微处理器，其耦合到所述通信端口对。
一种前端模块，其用于将过程工厂中的现场设备耦合到所述过程工厂中的控制器，所述前端模块包括：第一通信端口，其将所述前端模块通信地连接到第一分布式编组模块，所述第一分布式编组模块是第一环状架构的部分。第二通信端口也是所述前端模块的部分，其将所述前端模块通信地连接到第二分布式编组模块，所述第二分布式编组模块是所述第一环状架构的部分。此外，所述前端模块还包括：第三通信端口，其将所述前端模块通信地连接到I/O卡，所述I/O卡转而通信地连接到所述控制器。此外，所述前端模块包括存储器设备和耦合到所述存储器设备的微处理器。所述微处理器被配置为：经由所述第一通信端口和所述第二通信端口中的一个或两者从耦合到所述第一分布式编组模块和所述第二分布式编组模块的现场设备接收第一数据；将所接收的第一数据存储到设置在所述存储器设备中的数据库；从所述数据库获取所接收的第一数据；经由所述I/O卡向所述控制器发送所获取的第一数据；经由所述I/O卡从所述控制器接收第二数据；以及经由所述第一通信端口和所述第二通信端口中的一个或两者向所述现场设备中的指定的现场设备发送所述第二数据。
一种将数据从过程工厂中的现场设备传送到所述过程工厂中的控制器，所述方法包括：在终端块处，从所述现场设备接收表示所述数据的信号。所述方法还包括：在通信地连接到所述终端块的电子编组部件中将所接收的信号转换为第二信号；以及注册来自所述电子编组部件的所述第二信号。所述方法还包括：经由第一通信端口或第二通信端口从微处理器向与所述微处理器和所述电子编组部件远离的前端模块发送指示所注册的第二信号的信号。
附图说明
图1描绘了示出了示例性系统过程工厂的框图，该示例性系统过程工厂的至少一部分实现如本文所描述的分布式编组架构；
图2A包括可以包括在图1的过程工厂中的并且可以使用分布式编组架构至少部分地实现的示例性控制回路的框图；
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2C描绘了可以包括在图1的过程工厂中的并且可以利用分布式编组架构至少部分地进行调试的示例性回路的实现方式的框图；
图2D描绘了可以包括在图1的过程工厂中的并且可以利用分布式编组架构至少部分地进行调试的示例性回路的另一个实现方式的框图；
图2E描绘了可以包括在图1的过程工厂中的并且可以利用分布式编组架构至少部分地进行调试的示例性回路的又一个实现方式的框图；
图2F描绘了描绘实现分布式编组架构的控制回路的各个元件的连接的框图；
图2G是示出分布式编组架构的若干可能实施例的框图；
图3描绘了根据分布式编组架构的实施例的I/O前端的框图；
图4描绘了根据分布式编组架构的实施例的分布式编组模块的框图；
图5描绘了可以在图1的过程控制系统内实现的示例性分布式编组架构；
图6描绘了可以在图1的过程控制系统内实现的另一个示例性分布式编组架构；
图7描绘了可以在图1的过程控制系统内实现的分布式编组架构的又一个实施例；
图8描绘了可以在图1的过程控制系统内实现的分布式编组架构的另一个实施例；
图9描绘了可以在图1的过程控制系统内实现的分布式编组架构的另外的实施例；以及
图10是描绘根据所描述的实施例的将数据从现场设备发送到控制器的方法的流程图。
具体实施方式
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)可以在调试期间利用本文所描述的新颖的技术、系统、装置、部件、设备和/或方法中的一个或多个拉通信地连接。过程工厂在被调试和在线操作时包括与过程控制系统一起执行物理功能以控制在过程工厂内执行的一个或多个过程的一个或多个有线或无线过程控制设备、部件或元件。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。附加地，过程工厂或控制系统可以包括集中式数据库，诸如连续、批量、资产管理、历史库和其它类型的数据库。
为了说明，图1是示例性过程工厂、过程控制系统、或过程控制环境5的框图，它们的至少一部分已经通过使用本文所描述的技术和装置中的任何一个或多个来调试。过程工厂5包括一个或多个过程控制器，该过程控制器接收指示由现场设备获得的过程测量结果的信号，处理该信息以执行控制例程，并生成控制信号，该控制信号通过有线或无线过程控制通信链路或网络被发送到其它现场设备以控制在工厂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、进行测量、感测状况等)以控制过程的操作。某些类型的现场设备通过使用I/O设备与控制器进行通信。过程控制器、现场设备、和I/O设备可以是有线或无线的，并且任何数量的有线和无线过程控制器、现场设备和I/O设备和它们的任意组合可以被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，该过程控制器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，并且经由通信地连接到前端单元29的I/O卡31连接到无线现场设备23a-23c和24a-24c。控制器11经由无线网关35和过程控制数据高速通道或主干10通信地连接到无线现场设备40-46。过程控制数据高速通道10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合的通信协议(诸如例如以太网协议之类)来实现。在某些配置(未示出)中，控制器11可以使用除了主干10之外的一个或多个通信网络，诸如通过使用支持一个或多个通信协议(例如，Wi-Fi或其它符合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)、
Figure BDA0001443946530000091
Figure BDA0001443946530000092
Profibus，
Figure BDA0001443946530000093
Fieldbus等。)的任何数量的其它有线或无线通信链路，来通信地连接到无线网关35。
控制器111(作为示例，可以是由艾默生过程管理公司出售的DeltaVTM控制器)可以操作以使用现场设备15-22和40-46中的至少某些来执行批量过程或连续过程。在实施例中，除了通信地连接到过程控制数据高速通道10之外，控制器11还使用与例如，标准的4-20mA设备、I/O卡26，28、和/或任何智能通信协议(诸如
Figure BDA0001443946530000094
Fieldbus协议、
Figure BDA0001443946530000095
协议、
Figure BDA0001443946530000096
协议等)相关联的任何期望的硬件和软件通信地连接到现场设备15-22和40-46中的至少某些。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。
图的过程控制器11包括执行或监督一个或多个过程控制例程138(例如，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的其它节点进行通信。应当注意的是，如果期望的话，本文所描述的任何控制例程或模块的部分可以由不同的控制器或其它设备实现或执行。同样地，将在过程控制系统5内执行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、或使用任何其它软件编程语言或设计范例来执行。控制例程38可以存储在任何期望类型的存储器32中，诸如随机存取存储器(RAM)、或只读存储器(ROM)。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中。因此，控制器11可以被配置为以任何期望的方式执行控制策略或控制例程。
控制器11使用通常被称为功能块的块来执行控制策略，其中每个功能块是整个控制例程的对象或其它部分(例如，子例程)，并且与其它功能块(经由称为链路的通信)结合操作以执行过程控制系统5内的过程控制循环。基于功能块的控制通常执行输入功能、控制功能或输出功能中的一种，该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、输出功能控制诸如阀的某个设备的操作，以在过程控制系统5内执行某个物理功能。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中并由控制器11执行，这通常是当这些功能块用于或与标准4-20mA设备和某些类型的智能现场设备(诸如
Figure BDA0001443946530000101
设备)相关联的情况，或可以存储在现场设备本身中并由现场设备执行，这可以是利用
Figure BDA0001443946530000102
Fieldbus设备的情况。控制器11可以包括可以执行通过执行功能块中的一个或多个来执行的一个或多个控制回路的一个或多个控制例程38。
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
Figure BDA0001443946530000111
设备，而现场设备19-22是使用诸如
Figure BDA0001443946530000112
Fieldbus通信协议通过数字总线与I/O卡28进行通信的智能设备，例如
Figure BDA0001443946530000113
Fieldbus现场设备。然而在某些实施例中，有线现场设备15、16和18-21中的至少某些和/或I/O卡26、28中的至少某些另外地或替代地使用过程控制数据高速通道10和/或通过使用其它适合的控制系统协议(例如，Profibus、DeviceNet、Foundation Fieldbus、ControlNet、Modbus、HART等)与控制器11进行通信。
同时，有线现场设备23a-c和24a-c可以是任意类型的设备，包括传感器、阀、变送器、定位器等，并且可以使用模拟和/或数字信号与I/O卡31进行通信，其中，I/O卡31(如将被描述的)可以通过在那些由现场设备使用的、以及那些与I/O卡31兼容的部件之间转换信号的电子编组部件(图1中未示出)耦合到任意类型的现场设备。现场设备23a-23c中的每个耦合到本地分布式编组模块25，而现场设备24a-24c中的每个耦合到本地分布式编组模块27。分布式编组模块25、27针对耦合到相应的分布式编组模块的现场设备23a-c，24a-c中的每个携带电子编组部件。虽然分布式编组模块25、27中的每个在图1中示出为具有耦合到该分布式编组模块的三个现场设备23a-c、24a-c，但是在描述的其余部分中将显而易见的是，分布式编组模块25、27中的每个可以携带任意数量的支持任意数量的相对应的现场设备的电子编组部件。分布式编组模块25、27经由具有环形架构的网络33与前端单元29进行通信，前端单元29将数据传输到I/O卡31，并最终传输到控制器11。
在图1中，无线现场设备40-46使用诸如
Figure BDA0001443946530000114
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，这些设备或节点还被配置为无线地通信(例如，使用无线协议或另一个无线协议)。为了与未被配置为无线通信的一个或多个其它节点进行通信，无线现场设备40-46可以利用连接到过程控制数据高速通道10或另一个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的各个无线设备40-58的访问。特别地，无线网关35提供在无线设备40-58、有线设备15-28、和/或过程控制设备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高速通道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、或获得过程参数的测量结果。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。这样，无线网络70的无线现场设备40-46、无线网关35、和其它无线节点52-58是无线通信分组的生产者和消费者。
在过程工厂5的某些配置中，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
Figure BDA0001443946530000121
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，并且还可以支持一个或多个其它通信协议，诸如
Figure BDA0001443946530000122
Fieldbus、PROFIBUS、DeviceNet等。另外，在某些配置中，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，或者可以将无线网关35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以将分组从一个无线设备转发到无线通信网络70内的另一个无线设备。在图1中，无线设备40-46和52-58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高速通道10彼此进行通信并且与无线网关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高速通道10的一个或多个操作员工作站71。经由操作员工作站71，操作员可以查看和监控过程工厂5的运行-时间操作，以及进行任何诊断、纠正、维护和/或可能需要的其它动作。操作员工作站71中的至少某些可以位于工厂5中或附近的各个保护区域处，并且在某些情况下，操作员工作站71中的至少某些可以远程定位，但是与工厂5通信连接。操作员工作站71可以是有线或无线计算设备。
示例性过程控制系统5被进一步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高速通道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，并且经由数据高速通道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员接口，经由该操作员接口，操作员能够查看数据并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，配置的)模块和/或操作员接口。通常，配置应用72a和和配置数据库72b是集中式的并且具有到过程控制系统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可以跨多个物理数据存储设备来实现。因此，配置应用72a、配置数据库72b、以及到其的用户接口(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，但不是必须，用于配置系统72的用户接口不同于操作员工作站71，因为由配置和开发工程师利用用于配置系统72的用户接口，而不管工厂5是否实时操作，而操作员工作站71由操作员在过程工厂5的实时操作期间被利用(这里还被互换地称为过程工厂5的“运行-时间”操作)。
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中的每个还可通信地连接到数据高速通道10。数据历史库应用73a操作以收集跨数据高速通道10提供的数据中的某些或所有数据，并且历史化数据或将数据存储在历史库数据库73b中以便长期存储。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，并且对于过程控制系统5具有统一的逻辑外观，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可以跨多个物理数据存储设备来执行。
在某些配置中，过程控制系统5包括使用其它无线协议(诸如Wi-Fi或其它IEEE802.11兼容的无线局域网协议、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)兼容的协议之类的移动通信协议，诸如近场通信(NFC)和蓝牙之类的短波无线电通信或其它无线通信协议)与其它设备进行通信的一个或多个其它无线接入点74。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)通过相应的无线过程控制通信网络进行通信，该无线过程控制通信网络不同于无线网络70，并支持与无线网络70不同的无线协议网络。例如，无线或便携式用户接口设备75可以是由过程工厂5内的操作员利用的移动工作站或诊断测试装备(例如，操作员工作站71中的一个的实例)。在某些情况下，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、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。
在某些配置中，过程控制系统5包括到系统的一个或多个网关76，78，该系统是即时过程控制系统5外部的系统。通常，这种系统是由过程控制系统5生成或过程控制系统5对其操作的信息的客户或供应商。例如，过程控制工厂5可以包括网关节点76，以将即时过程工厂5与另一个过程工厂进行通信连接。另外地或替代地，过程控制工厂5可以包括网关节点78，以将即时过程工厂5与外部公共或专用系统进行通信连接，这些外部公共或专用系统诸如实验室系统(例如，实验室信息管理系统或LIMS)、操作员轮班数据库、材料处理系统、维护管理系统、产品库存控制系统、生产调度系统、天气数据系统、运输和处理系统、包装系统、互联网、另一个供应商的过程控制系统、或其它外部系统。
应当注意的是，尽管图1仅示出了单个控制器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、和包括在示例性过程工厂5中的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。例如，过程工厂5可以包括多个物理区域，每个都具有与该物理区域中的相关联的一组现场设备和网络15-22、40-46、35、52、55、58和70通信的相关联的一个或多个控制器11。
此外，应当注意，图1的过程工厂或控制系统5包括通过数据通路通信连接的现场环境122(例如，"过程车间(plant floor)122")和后端环境125。如图1所示，现场环境122包括在其中布置、安装和互连以操作来在运行时间期间控制该过程的物理部件(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部件40-46、35、52、55、58和70位于、布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，使用布置在其中的物理部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部件(诸如计算设备、操作员操作员工作站、数据库或资料库(databank)等)。参考图1，后端环境125包括例如操作员操作员工作站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、数据库和其它部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至2G总体上描述了对应于I/O卡26、28和现场设备15-22的通信架构的非分布式部分，但是关于图2A至2G所描述的概念在很大程度上可扩展到该架构的分布式部分，如将在之后显而易见的。图2A包括示出示例性过程控制回路100a的示例性架构的框图，在过程控制回路100a中包括智能或智慧现场设备102a，并且可以使用本文所描述的技术中的任意一个或多个来调试过程控制回路100a。通常，如本文所使用的，“智能”或“智慧”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可以安装或布置在过程工厂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，智能或智慧现场设备102a(例如，以有线或无线方式)通信地连接到电子编组设备或部件(EMC)110a(例如，由艾默生过程管理公司提供的特征化(CHARacterization)模块或CHARM)。EMC 110a通信地连接112a到I/O终端块105a，该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转而通信地连接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/或传送信号以改变现场设备102a的操作。附加地，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，电子编组部件110a、I/O终端块105a和I/O卡108a被示出为一起位于柜或壳体15a(诸如I/O柜)中，柜或壳体15a经由总线、背板或其它适合的互连机构将电子编组部件110a、I/O终端块105a、和I/O卡108a和/或容纳在柜115a内的其它部件进行电互连。当然，如图2A所示出的将电子编组部件110a、I/O终端块105a、以及I/O卡108a容纳在柜115a中仅仅是许多可能的容纳配置中的一种。
特别是关于电子编组部件110a，图2B例示支持图2A所示的EMC 110a的示例性电子编组块或装置140的透视图，并且因此下面将同时参考图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EMC I/O卡145的I/O卡承载件142，过程控制器120a可以(例如，经由图2A所示的有线或无线连接118a)连接到该一个或多个EMC I/O卡。附加地，电子编组块或装置140包括一个或多个电子编组模块148，该一个或多个电子编组模块148通信地连接到I/O卡承载件142(并且因此，连接到EMC I/O卡145)，并且支撑多个可单独配置的通道。每个通道对应于耦合到EMC槽149a的EMC终端块150的专用终端，EMC 110a可以被牢固地接收并且电连接到该EMC槽149a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是耦合到EMC槽149a的EMC终端块150，EMC 110a和152被接收到该EMC槽149a中，并且I/O卡108a是与EMC终端块150相对应的EMC I/O卡145，并且控制器120a连接118a到I/O卡108a。图2B还示出已经由其它EMC 152的相应的EMC终端块150接收的其它EMC 152，并且这些其它EMC 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(未示出)。
如图2B所示，在实施例中，装上了一对冗余I/O卡145(例如，主I/O卡108a和次I/O卡108a')以在冗余I/O卡108a、108a'之一发生故障的情况下提供容错操作。在发生这种故障的情况下，例如主I/O卡108a发生故障，冗余I/O卡108a、108a'中剩余的那个(例如，次I/O卡108a')承担控制并执行与否则已经由故障的I/O卡执行的相同的操作。
如参考图2B应显而易见的，每个电子编组模块148支持多个可配置的通道，多个可配置的通道中的每个对应于个体的EMC。这种配置在图2C中示出。图2C示出多个现场设备102a-1021。现场设备102a-1021中的每个(例如，以有线或无线方式)通信地连接到对应的电子编组部件110a-1101。电子编组部件110a-110l中的每个通信地连接112a-112l到相同的I/O终端块(正如EMC 110a和其它EMC 152都耦合到图2B中的终端块150)，该I/O终端块转而通信地耦合到冗余I/O卡108a、108a'。冗余I/O卡108a、108a'通信地连接118a到控制器120a，控制器120a转而通信地连接121a到过程工厂5的后端环境125。电子编组部件110a-1、I/O终端块150和冗余I/O卡108a、108a'都可以被封装在柜115a中。虽然在图2C中示出的实施例中，I/O终端块105a支持12个电子编组部件(例如，110a-1)，但是在不同的实施例中，I/O终端块105a可以支持更少或更多的电子编组部件。附加地，比I/O终端块105a支持的更少的电子编组部件可以连接到I/O终端块105a。例如，I/O终端块105a可以支持16个电子编组部件，但是在特定时间可以连接到15、12、10、7或甚至1个电子编组部件。
图2D示出另一个实施例。虽然从图2B中不是立即显而易见的，但是I/O卡承载件142中的每个可以支持带有EMC终端块150的电子编组模块148中的多个，以便为附加的I/O通道提供支持。图2D示出第一多个现场设备102a-1021和第二多个现场设备102m-102x。现场设备102a-102x中的每个(例如，以有线或无线的方式)通信地连接到相对应的电子编组部件110a-110x。对应于第一多个现场设备102a-1021的电子编组部件110a-110l中的每个通信地连接112a-112l到第一I/O终端块105a。同时，对应于第二多个现场设备102m-102x的电子编组部件110m-110x中的每个通信地连接112m-112x到第二I/O终端块105b。第一和第二I/O终端块105a和105b中的每个转而通信地耦合到冗余I/O卡108a、108a'。冗余I/O卡108a、108a'通信地连接118a到控制器120a，控制器120a转而通信地连接121a到过程工厂5的后端环境125。电子编组部件110a-x、I/O终端块105a和105b、以及冗余I/O卡108a、108a'都可以被封装在柜115a中。虽然在图2D中示出的实施例中，I/O终端块105a和105b中的每个支持12个电子编组部件(例如，110a-1)，但是在不同的实施例中，I/O终端块105a和105b可以支持更少或更多的电子编组部件，如图2C中示出的实施例中的情况。
附加地，虽然图2D示出耦合到一对冗余I/O卡108a、108a'的两个I/O终端块105a和105b，但是在各种实施例中，每个I/O卡(并且因此，每对冗余I/O卡)可以支持更少或更多的I/O终端块和/或更少或更多的总I/O通道。例如，在特定实施例中，每个I/O卡108支持总共多达96个I/O通道，如果每个终端块支持12个电子编组部件110，则这些I/O通道对应于八个I/O终端块105。
图2E示出另一个实施例，该实施例例示现场设备和多个控制器之间的通信连接。图2E示出第一多个现场设备102a-1021和第二多个现场设备102m-102x。如图2C和2D中的每个中，现场设备102a-102x中的每个(例如，以有线或无线方式)通信地连接到对应的电子编组部件110a-110x。然而，在图2E中示出的实施例中，对应于第一多个现场设备102a-1021的电子编组部件110a-110l中的每个通信地连接112a-112l到第一I/O终端块105a，该第一I/O终端块105a转而通信地连接到第一对冗余I/O卡108a、108a'。同时，对应于第二多个现场设备102m-102x的电子编组部件110m-110x中的每个通信地连接112m-112x到第二I/O终端块105b，该第二I/O终端块105b转而通信地连接到第二对冗余I/O卡108b，108b'。冗余I/O卡108a、108a'通信地连接118a到控制器120a，而冗余I/O卡108b、108b'通信地连接118b到控制器120b。控制器120a、120b转而通信地连接121a，121b到过程工厂5的后端环境125。如所示出的，第一多个电子编组部件110a-1101、I/O终端块105a、以及冗余I/O卡108a、108a'被封装在柜115a中，而第二多个电子编组部件110m-110x，I/O终端块105b和冗余I/O卡108b，108b'封闭在柜115b中。当然，将认识到，在一些实施例中，在柜115a和115b中示出的内容可以是在单个柜中。
现在转到图2F，更详细地示出控制回路100a(参见图2A)，其例示在过程工厂5的配置和调试期间的特定的益处。简要地参考图2B，对于电子编组模块148上的每个通道，EMC终端块150包括一组终端151a-151d。虽然被例示为包括四个终端151a-151d，但是在其它实施例中，EMC终端块150中的每个通道可以包括两个或三个终端。在图2F中示出的实施例中，EMC终端块150中的每个通道包括四个终端151a-151d，从而使得每个通道可以支持具有到其相应的现场设备102a的一线、两线、三线或四线连接的设备。
现场设备102a通过接线穿行(wire run)153耦合到终端151a-151d中的一些或全部，接线穿行153起始于现场设备102a并终止于终端151a-151d。在实施例中，取决于现场设备102a相对于柜115a的位置、接线穿行153所携带的信号的类型、接线穿行153围绕过程工厂5的特定路径等，接线穿行153可以是几英尺、几十英尺甚至几百英尺长。在一些实施例中，接线穿行153可以处于接收来自现场设备102a(或来自多个现场设备)的信号的接收器和终端151a-151d之间。
如将理解的，终止在给定通道的终端151a-151d处的接线的数量将取决于耦合到终端151a-151d的现场设备的类型、以及通过现场设备102a所实现的传输协议、和信号类型。实现EMC架构(即，使用EMC I/O卡、EMC等)的过程工厂的定义特征是耦合到EMC I/O卡的现场设备可以耦合到EMC终端块150上的任意通道，而不考虑经由I/O卡和EMC在控制器和现场设备之间传输的信号的类型。这是因为EMC起作用以将现场设备侧的信号转换为可以传输到控制器的信号，并且反之亦然。这与以前的架构相反，其中，每个I/O卡具有专用于特定类型的信号的通道，需要将现场设备接线到对应于I/O卡上的正确通道的终端。
再次参考图2F，接线穿行153的各种接线上的信号通过电子编组模块148经由连接(例如，之前图中的连接112a)传递到EMC 110a。也就是说，电子编组模块148用作EMC终端块150上的终端151a-151d和插入到EMC槽149a中的EMC 110a之间的背板连接。EMC 110a根据将在对应组的终端151a-151d处终止的接线穿行153上传输的信号来进行选择。例如，如果现场设备102a发送表示模拟输入(AI)的信号，则被选择为插入到对应的EMC槽149a中的EMC110a将是AI EMC，并且将把模拟信号(例如，4-20mA)转换成用于I/O卡108a的对应的数字信号以传输到控制器120a。作为另一示例，如果现场设备102a正在从控制器120a接收离散输出(DO)信号，则被选择来插入到对应的EMC槽149a中的EMC 110a将是DO EMC。该EMC 110a被配置为将在终端151a-151d处接收到的信号转换成可由I/O卡108传递到控制器120a的信号，和/或将从控制器120a经由I/O卡108接收到的信号转换成可以跨接线穿行153传递到现场设备102a的信号。
图2G是用于例示和描述几个可能的实施例的框图。在图2G中，12个现场设备102a-1021各自通过相应的接线穿行153a-153l耦合到电子编组模块48上的相应的终端150a-150l。电子编组模块148作为背板将终端150a-1501(并且现场设备102a-102l通信地连接到终端150a-1501)通信地连接到相应的EMC槽149a-149l。EMC槽149a-149l中的每个填充有相应的EMC 110a-110l，根据传输到其相应的现场设备102a-1021或从该相应的现场设备102a-1021传输的信号来选择。电子编组模块148通信地连接到I/O卡承载件142，如此使得对应于EMC槽149a-149l的通道中的每个通道通信地连接到填充I/O卡承载件142的一对冗余I/O卡108a、108a'中的每个上的相应通道。I/O卡承载件142经由连接118a耦合到控制器120a，由此在控制器120a和冗余I/O卡108a、108a'中的每个之间提供通信连接。
图2G还示出在控制器120a和现场设备102a-1021之间的各个位置处的若干存储设备。若干存储设备中的每个表示一可能的位置，在该位置处数据可以当在被发送到控制器120a之前从现场设备102a-1021接收时或当在被发送到现场设备102a-1021之前从控制器120a接收时被存储。在一个实施例中，从现场设备102a-1021中的每个现场设备接收到的数据被发送到相应的EMC 110a-110l，并直接发送到冗余I/O卡108a、108a'，在该处分别存储在存储设备164和162上直到需要(例如，直到由控制器120a请求、或者直到所分配的时隙，在该时隙期间特定通道上的数据将被发送到控制器120a)。在另一个实施例中，从现场设备102a-1021中的每个现场设备接收到的数据被发送到相应的EMC 110a-110l，并且直接发送到布置在I/O卡承载件142上或其中的存储设备60，在该处存储直到需要(例如，直到由控制器120a请求、或者直到所分配的时隙，在该时隙期间特定通道上的数据将被发送到控制器120a)，然后由冗余I/O卡108a、108a'获取并被发送到控制器120a。在另一个实施例中，从现场设备102a-1021中的每个现场设备接收的数据被发送到相应的EMC 110a-110l，并且存储在布置在EMC槽149a-149l中或与其相关联的相应的存储设备166a-166l中。该数据可以存储在存储设备166a-166l中，直到冗余I/O卡108a、108a'获得用于数据以便传输到控制器120a。在第四实施例中，从现场设备102a-1021中的每个接收的数据被发送到相应的EMC110a-110l，并且存储在布置在EMC 110a-110l内的相应的存储设备168a-168l中。该数据可以存储在存储设备168a-168l中，直到冗余I/O卡108a、108a'获得数据以便传输到控制器120a。在另一个实施例中，从现场设备102a-1021中的每个接收到的数据被发送到相应的EMC 110a-110l，并被存储在布置在电子编组模块48中的存储设备70中。该数据可以被存储在存储设备70中，直到冗余I/O卡108a、108a'获得数据以便传输到控制器120a。
当然，在各个实施例中，存储设备160、162、164，166a-166l、168a-168l和/或70可以组合地使用，其中，数据被存储在多个位置中。附加地，在实施例中，相比于该数据被发送到控制器120a，该数据可以更频繁地或不那么频繁地在一个或多个存储器中被更新。也就是说，虽然一个或多个存储器可能在给定时间针对每个参数仅存储单个值，但是相比于该值被更新，该值可以更频繁地被获得，或者可以在其被获得之前被多次更新。
在其它实施例中，扫描模块172对电子编组模块148操作以重复地(例如，周期性地)扫描经填充的EMC槽149a-149l中的每个，并且将来自经填充的EMC槽149a-149l中的EMC110a-110l中的每个的数据存储到一个或多个存储设备，例如存储设备170、160、162和/或164。扫描模块可以例如是对当前由EMC 110a-110l中的每个在任意给定点输出的值进行扫描的多路复用设备。替代地，扫描模块172可以扫描与EMC 110a-110l相关联的存储设备，诸如存储设备166a-166l或存储设备168a-168l。简单地说，扫描模块72可以被实现为扫描直接由EMC 110a-110l输出的数据，或者可以被实现为扫描存储在一组存储设备中的数据。
图3到图6例示当在过程工厂5中实现时提供多个附加优点的过程工厂5的分布式编组特征。具体地，虽然过程工厂5的一些部分可以包括关于图2A至2G所描述的集中式编组柜(例如，图2A中示出的柜115a)，在集中式编组柜中，编组块140包括一个或多个I/O卡承载件142，每个I/O卡承载件142耦合到带有相应的EMC 152的一个或多个电子编组模块148，但是当前描述的过程工厂5还可以包括分布式EMC网络，该分布式EMC网络不将编组块140的所有部件集中在单个柜或位置中。相反，I/O卡承载件142可以位于一个位置中(例如，在编组柜15a中)，而EMC 152和支持架构(将被描述的)可以位于I/O卡承载件142远处和分布在过程工厂5的整个现场环境122中。
如从以下描述将清楚的是，这种布置的益处包括：在现场设备和终端块之间接线穿行较短；每个位置中的功率要求较小；每个位置中的散热要求较低；通信的冗余更大；以及其它。
图3示出在这种分布式系统中的I/O前端200的框图。前端200执行与图2B中示出的I/O卡承载件142相同的功能中的许多功能，即前端200携带(并且通信地连接到)一对冗余I/O卡202、202'，这一对冗余I/O卡202、202'两个都与现场设备和一个或多个控制器进行通信，如上所描述的。I/O卡202、202'中的每个可以包括相应的存储设备203、203'，存储设备203、203'可以存储用于操作I/O卡202、202'的计算机可读指令、和/或可以暂时存储从控制器发送到一个或多个现场设备的数据、或从一个或多个现场设备发送到控制器的数据。附加地或替代地，存储设备208可以存储用于操作I/O卡202、202'的、用于协调I/O卡202、202'之间的冗余的、用于协调前端200和与其连接的其它设备(如下所描述的)之间的通信的的计算机可读指令，和/或可以暂时存储(例如，在数据库中)从控制器发送到一个或多个现场设备的数据、或从一个或多个现场设备发送到控制器。最后，处理器205可以耦合到存储设备208，并且可以执行存储在其上的计算机可读指令，以便存储数据和/或从存储设备208获得数据、控制I/O卡202、202'，以及经由各种通信端口进行通信。
例如，通信端口207可以将前端200耦合到一个或多个控制器(例如，到控制器120a)。通信端口207可以是实现任意合适的通信协议的任意合适的通信端口，但是在一个实施例中，是实现以太网通信的以太网端口。另外的通信端口204、206、209a和209b有助于前端200和一个或多个分布式电子编组模块210(本文中也称为"分布式编组模块")之间的通信(见图4)。例如，通信端口204和206可以分别主要用作输出端口和输入端口，其中，端口204将数据从前端200发送到分布式编组模块210，并且端口206在前端200处从分布式编组模块210接收数据，如下所描述的。在实施例中，端口209a和209b可以具有类似的功能并且可以服务于第二组分布式编组模块210。
图4中以框图形式示出一个这种分布式编组模块210。在许多方面，分布式编组模块210类似于图2G示出的电子编组模块148，因为它包括电路块216，该电路块216转而包括多个EMC槽260a-260f和对应的多个终端块240a-240f。每个EMC槽260a-260f被配置为接收和通信地连接到对应的EMC 250a-250f。如上所描述的，EMC 250a-250f中的每个可以(但不一定必须)包括对应的存储设备270a-270f，和/或EMC槽260a-260f中的每个可以同样包括(但不需要必须这么做)对应的存储设备280a-280f。如现在应该理解的，终端块240a-240f中的每个被配置为通过对应的接线穿行(或无线链路)230a-230f通信地耦合到对应的现场设备220a-220f。
EMCS 250a-250f以已如上面关于之前的图所描述的方式起作用。也就是说，根据将在分布式编组模块210和相应的现场设备220a-220f之间的对应的接线穿行230a-230f上发送的信号来选择EMC 250a-250f中的每个。当然，虽然分布式编组模块210在图4中示出为在电路块216中具有六个EMC槽260a-260f，但是EMC槽的数量仅是单个示例性实施例，并且特定的分布式编组模块210可以包括具有任意所选择的数量的EMC槽的电路块216，这些EMC槽包括例如2、4、6、8、10、16等等。附加地，尽管分布式编组模块210在图4中示出为具有单个电路块216，但是在实施例中，分布式编组模块210可操作为支持多个电路块216。在一些实施例中，电路块216是模块化的，并且多个电路块216(每个都布置在电路模块卡217上或者一起耦合在单个电路模块卡217上)可以通过连接器(未示出)彼此通信地耦合，并且可以由单个分布式编组模块210来支持/服务。
除了电路块216之外，分布式编组模块210、特别是通信模块218可以包括一对通信端口212和214。在实施例中，通信端口212、214可以是被配置为经由以太网协议进行通信的以太网通信端口。然而，通常通信端口212、214可以使用适合于在分布式编组模块210和I/O卡203、203'之间提供安全、及时、无错误的网络通信的任意已知或将来开发的通信协议和介质来进行操作。在实施例中，虽然端口212、214可操作为提供双向通信，但是每个端口可以主要特定专用于发送或接收功能。
此外，分布式编组模块210可以包括可操作为扫描多个EMC 250a-250f的扫描模块292。扫描模块292可以布置在电路模块卡217上，其中，每个电路块216具有专用扫描模块292，或者可以在多个连接的电路块216之间共享。在任意情况下，EMC 250a-250可以被周期性地扫描(例如，使用多路复用器)以从现场设备220a-220b中的每个获得数据或值和/或将数据或值发送到现场设备220a-220b中的每个。由一个或多个扫描模块292获得的数据可以经由通信端口(下面所描述的)立即发送到前端200，或者可以暂时存储在存储设备290中，直到被发送到前端200，这可以周期性地发生、在请求时发生、或周期性地以及通过根据预编程的功能来请求发生的某个组合。例如，一些值(例如，在EMC 250a处从现场设备220a接收的值)可能需要被周期性地(例如，每秒)发送，而一些值(例如，在EMC 250b处从现场设备220b接收的值)可能需要在值改变时被立即发送。
扫描模块292的操作以及从EMC 250a-250f获取的值的存储和/或传输可以由专用处理器293来协调。处理器293可以与存储机器可读指令的存储设备294协作，以操作扫描模块292以及引导从EMC 250a-250f接收的数据向前端200的传输和/或从前端200接收的数据向现场设备220a-220f的传输。处理器293也可以负责生成、发送和接收各个“心跳”信号(如下所述)，以及经由布置在分布式编组模块210上的一对通信端口212、214来协调数据的发送和接收。在一些实施例中，微处理器293可以被配置为执行扫描模块292的功能，由此取消单独的扫描模块292的需要。因此，在这样的实施例中，可以省略扫描模块292。
虽然描述了多个存储设备270a-270f、280a-280f、290和294，但是应当理解，在给定的实施例中并不是需要所有这些设备。相反，多个存储设备代表可以设置存储设备的多个位置，同时实现系统的目的和功能(即，在必要时高速缓存数据，存储数据，存储使得处理器控制分布式编组模块210的操作的计算机可读指令等)。所接收的或所发送的数据可以被缓存或存储在存储设备270a-270f、280a-280f、290和294的任何一个(或任意的组合)中。同时，虽然处理器293被描述为与存储设备294协作，并且存储设备294存储由处理器293执行的机器可读指令，但是处理器293可以替代地或者另外地与存储设备290协作。此外，在实施例中，处理器设备293可以被布置在一个或者更多的电路模块卡217上，而不是布置在分布式编组模块210的通信模块218上。
如图5所示，前端200可以与分布式编组模块210中的一个或多个协作，以有助于分布式编组架构201。图5描绘了经由通信端口207经由通信链路118a通信地连接到控制器120a的前端200，通信链路118a例如可以是以太网连接。通信链路213a(其可以是以太网连接)将前端200的通信端口204通信地耦合到第一分布式编组模块210a的第一通信端口212a。分布式编组模块210a包括电路块216a，六个现场设备220a-220f经由相应的接线穿行230a-230f耦合到该电路块216a。如上所述，每个接线穿行230a-230f终止于相应的终端，其耦合到包含根据相应现场设备的信号格式选择的EMC的相应EMC槽。分布式编组模块210a还包括扫描模块292a、存储设备290a和处理器293。
分布式编组模块210a的第二通信端口214a经由连接213b(其可以是以太网连接)通信耦合到第二分布式编组模块210b的第一通信端口212b。分布式编组模块210b像分布式编组模块210a一样，包括电路块216b，六个现场设备222a-222f经由相应的接线穿行232a-232f耦合到该电路块216b。如上所述，每个接线穿行232a-232f终止于相应的终端，其耦合到包含根据相应的现场设备的信号格式选择的EMC的相应EMC槽。分布式编组模块210b还包括扫描模块292b，存储设备290b和处理器293b。
图5还描绘了分布式编组模块210b的第二通信端口214b经由连接213c(其可以是以太网连接)通信耦合到第三分布式编组模块210c的第一通信端口212c。分布式编组模块210c像分布式编组模块210a和210b一样，包括电路块216c，六个现场设备224a-224f经由相应的线路穿行234a-234f耦合到该电路块216c。如上所述，每个线路穿行234a-234f终止于相应的终端，其耦合到包含根据相应的现场设备的信号格式选择的EMC的相应EMC槽。分布式编组模块210c还包括扫描模块292c、存储设备290c和处理器293c。连接213d将分布式编组模块210c上的第二通信端口214c通信地连接到前端200上的通信端口206。
与通信端口204、212a-212c、214a-214c和206协作的通信链路/连接213a-213d形成“环”结构，其中数据从一个设备传递到下一个设备，直到达到预期目的设备。在环形架构中，每个通信设备(例如，分布式编组模块210a-210c、前端200)仅通信地耦合到两个其它设备，并且每个通信设备将数据放置到与指定的目的地设备相关联的通信环(其可以用目的地地址或ID指定)，使得数据围绕通信环移动，从设备到设备，直到其到达目的地。也就是说，通信环上的每个连续设备接收数据，判断对应的目的地是否对应于该设备，如果不是，则将数据转发到通信环上的下一个连续设备。因为每个设备通常具有两个端口，一个用作“接收”端口，并且一个用作“发送”端口，每个设备通常仅连接到环上的另外两个设备。
将通过示例的方式参照分布式编组模块210b来描述数据流。分布式编组模块210b的扫描模块292b可以连续地和周期性地(例如，每秒一次，每秒十次等)扫描与连接到电路块216b的现场设备222a-222f相关联的每个EMC。在任何给定的时刻，由现场设备222a-222f中给定的一个(例如，现场设备222a)发送的信号经由相应的接线穿行(例如，接线穿行232a)从现场设备发送到相关联的EMC。对于某些信号，信号总是存在于接线穿行上，并且可以由EMC周期性地采样。对于其它信号，信号可以由现场设备周期性地或根据请求来发送，并在EMC处接收。无论哪种方式，耦合到每个现场设备的EMC可以在任何给定的时间已经注册从现场设备接收到的当前或最近的值。扫描模块292b周期性地查询分布式编组模块210b上的每个EMC，然后可以将针对每个EMC(和每个现场设备)的值缓存或存储在例如存储设备290b中。
处理器293b可以按照时间表周期性地或者根据前端200的请求，将存储在存储器设备290b中的值发送到前端200。如此，处理器293b可以从存储设备290b获取要发送的数据，将目的地设备(例如，前端200)与数据相关联，并且经由通信链路213c将数据从端口214b发送到分布式编组模块210c的端口212c。分布式编组模块210c上的处理器293c可以经由端口212c接收数据，确定数据未被寻址到分布式编组模块210c(因为数据与指示前端200的目的地地址相关联)并且继续从通信链路213d上的端口214c发送数据。前端200在端口206处接收数据，并且处理器205可以确定接收到的数据与前端200的地址相关联，并且可以处理数据。
处理前端200处的接收到的数据可以包括存储或缓存数据以便之后经由I/O卡202、202'中的一个传输到控制器120a，或者经由I/O卡202、202'中的一个将数据立即发送到控制器120。具体地说，前端200可以经由连接的分布式编组模块210a-210c接收连接到前端200的所有EMC的所有数据，并且可以将数据存储在本地数据库中，例如存储在设备208中。前端200然后可以应答从连接的控制器(例如，从控制器120a)接收到的对来自特定EMC的数据的请求，如同每个EMC对于前端200都是本地的那样(例如，如同EMC和I/O卡如图2G所示进行配置)。
可以使用类似的过程来将数据从控制器120a发送到特定现场设备。例如，如果控制器120a需要向现场设备222c发送数据，则控制器120a可以经由I/O卡202、202'向前端200发送数据。I/O卡202、202'通常可以被编程为使得每个现场设备与EMC中的特定的一个EMC相关联，并且可以在数据包中包括数据所前往的EMC。前端200可以确定分布式编组模块210a、210b、210c中的哪一个与目的地EMC 222c相关联，并且在进行确定后，可以将数据与分布式编组模块210b的地址相关联。因此，如果数据前往现场设备222c，则在数据经由端口204从前端200发送并经由在分布式编组模块210a的端口212a处的连接213a接收之前，数据将与分布式编组模块210b的目的地地址相关联。当在端口212a处接收到，处理器293a可以确定在端口212a上接收到的数据的目的地地址与分布式编组模块210a的目的地地址不同，并且可以在端口214a上发送数据。此后，当经由连接213b在端口212b处接收到数据时，处理器293b可以确定在端口212b上接收的数据的目的地地址与分布式编组模块210b的目的地地址相同，指示该数据前往分布式编组模块210b上的EMC。处理器293b可以根据接收到的数据确定数据前往哪个EMC，并且可以将数据放置在EMC上，并经由接线穿行232c发送到现场设备222c。
在各种实施例中，与放置在通信环上的数据相关联的目的地地址可以是与分布式编组模块或前端硬件本身相关联的地址、数据所前往的EMC的地址、I/O通道地址、或数据所前往的现场设备或控制器设备的地址(例如，设备标签或设备信号标签)。作为示例，放置在通信环上的数据可以与特定设备的地址相关联，诸如现场设备或控制器—数据所前往的最终设备。在这样的实施例中，每个分布式编组模块210将在其存储设备294中保存列表、数据库、或存储耦合到其的设备的设备地址的其它此类数据结构，以使得处理器293可以将与特定数据相关联的地址与其立即访问的地址进行比较。如果在接收到数据时，处理器293发现与数据相关联的目的地地址与附接到分布式编组模块210的设备的地址(例如，现场设备标签或数据信号标签)相匹配，则处理器293可以经由相关联的EMC将数据路由到该设备。另一方面，如果处理器293发现与数据相关联的目的地地址与存储设备294的数据结构中的任何地址不匹配，则处理器293可以将该数据发送到通信环上的下一个设备。
作为另一示例，放置在通信环上的数据可以与和特定EMC相关联的地址(即，EMC本身的地址，而不是耦合到EMC的现场设备)相关联。在这样的实施例中，每个分布式编组模块210将在其存储器设备294中保存列表、数据库、或其它这样的存储填充分布式编组模块的EMC槽的每个EMC的地址的数据结构，从而使得处理器293可将与特定数据相关联的地址与本地EMC的地址进行比较。如果在接收到数据时，处理器293发现与数据相关联的目的地地址与本地EMC的地址相匹配，则处理器293可以将数据路由到EMC，这可以将数据传输到耦合至EMC的现场设备。另一方面，如果处理器293发现与数据相关联的目的地地址与存储设备294的数据结构中的任何EMC地址不匹配，则处理器293可以将该数据发送到通信环上的下一个设备。
在其中目的地地址是与现场设备相关联的设备标签或设备信号标签的实施例中，关于由控制器(例如，控制器120a)向现场设备(例如，现场设备220a)发送的数据，目的地地址因此可以通过控制器120a直接与数据相关联。然而，在其中目的地地址是与现场设备所耦合的EMC相关联的地址的实施例中，目的地地址可以通过例如前端200本身来与数据相关联。例如，前端200可以从控制器120a接收前往与该现场设备的设备标签相关联的特定现场设备(例如，现场设备220a)的数据。前端200可以经由I/O卡202接收数据，并且可以确定所讨论的现场设备(220a)与I/O卡202的特定I/O通道相关联。然后，前端200可以将数据与EMC的目的地地址(例如，与EMC本身相关联的标签)相关联，或将数据与特定分布式编组模块的目的地地址以及和EMC对应的分布式编组模块的通道相关联(例如，“模块210a-槽0”)。然后，每个分布式编组模块在接收到数据后将检查(在处理器293中)目的地址，以判断目的地地址是否与分布式编组模块相关联。
如上所述，通常，在通信环上的每个设备的一个通信端口上接收数据，并且在通信环上的每个设备的另一通信端口上发送数据，导致数据通常在环上的一个方向上流动。然而，本文描述的通信环和架构足够灵活，使得数据可以在任一方向上流动，提供额外的可靠性和冗余。除了其其它功能，处理器293a-293c和205中的每一个被编程(例如通过存储在存储设备290a-290c、208等上的指令进行编程)来生成、发送、接收和解释“心跳”信号。心跳信号是已知格式或一系列比特的周期性(例如，每5ms)信号，其向每个设备指示环中的下一个设备(例如，连接到通信端口的设备)存在并且可操作。也就是说，每个设备在其两个端口(在通信环上)的每个端口上发送周期性心跳信号，并且相邻的设备接收心跳信号，并且知道从其接收信号的设备存在并且可操作。作为示例，处理器205在端口204上发送心跳信号，并且在其端口212a处接收到心跳信号时，分布式编组模块210a上的处理器293a可以确定通信链路213a可操作并耦合到可操作设备。处理器205还在端口206上发送心跳信号，并且在其端口214c处接收到心跳信号时，分布式编组模块210c上的处理器293c可以确定通信链路213d可操作并耦合到可操作设备。对于每个分布式编组模块210a-210c同样具有相同的行为，每个处理器经由端口212、214将心跳发送给相邻设备，并从相邻设备接收由分布式编组模块的相应处理器发送的心跳。
在处理器293a-293c、205中的一个处理器没有在两个相关联的通信端口(分别为212a-212c和214a-214c或204和206)中的一个通信端口上接收到心跳信号的情况下，所讨论的处理器停止在该端口上发送数据，并在另一端口上发送和接收数据。因此，如果处理器293c在通信端口214c上没有接收到心跳信号，则处理器293c将在端口212c上而不是在端口214c上发送数据。
此外，处理器293a-293c、205中的每一个处理器可以被编程为当其在通常用于发送的通信端口上接收到数据的情况下(即，如果数据正在通信环上以“错误”方向发送)使数据流反向。因此，继续上述示例，如果处理器293c在端口212c上发送数据，则分布式编组模块210b的处理器293b将被编程为一旦在端口214b(通常发送数据)上接收到数据，便在端口212b上发送其数据(包括针对其分布式编组模块210b不是目的地的、在端口214b上接收的数据)。
在另一个实施例中，如图6所示，前端200支持两组分布式编组模块：第一组分布式编组模块210a和210b；以及第二组分布式编组模块210c和210d。每组分布式编组模块基本上如关于图5所述地起作用。然而，在图6中，当分布式编组模块210a和分布式编组模块210b通过前端200的端口204和206耦合到前端200时，分布式编组模块210c和分布式编组模块210d通过一组类似的端口209a和209b耦合到前端200。端口209a以与端口204非常相似的方式起作用，而端口209b以与端口206非常相似的方式起作用。以这种方式，通过允许一个分布式EMC环为过程工厂5的一个物理区域服务，而另一个分布式EMC环为过程工厂5的另一个物理区域服务，但是两个分布式EMC环都可以由前端200、相同的I/O卡202、202'、和相同的控制器120a服务，来为设计和配置过程工厂5的工厂工程师提供了额外的灵活性，。
在参考图5、6所描述的实施例中，分布式编组模块210a-210d中每一个中的EMC显示在控制器120a上，如同每个EMC位于与I/O卡承载件142相邻的相同编组柜(例如，机柜115a)中。因此，参考图3-6所描述的实施例可以在已经实现了实现EMC的架构(例如，图2A-2G的架构)的过程控制系统中实现，而不需要对控制器120a的软件进行任何改变。
如图5和图6所示的实施例的另一个好处是EMC可以从与EMC所关联的现场设备远离的编组柜(例如，柜115a)移动到靠近现场设备的分布式编组模块，简单地通过将来自分布式编组模块处的现场设备的接线穿行进行重新布置(re-land)，并将EMC从编组柜移至分布式编组模块。就控制器的操作而言，没有区别。
尽管分布式编组系统在此之前已被描述为通过环形架构进行通信，但是应当理解，分布式编组系统及其中的部件对于其它实施例和配置(具体地，其它通信架构)同样适用。例如，图7描绘了一种架构300，其中前端200通信地连接到一个或多个分布式编组模块中的每一个。虽然在图7中描述为三个分布式编组模块310a、310b和310c，但是架构300可以具有任意数量的分布式编组模块，只要在这些分布式编组模块上填充的EMC的总数小于或等于前端200上的I/O卡(图7中未示出)所支持的通道数量。图7中所示的分布式编组模块310a、310b和310c中的每一个包括相应的电路块216a、216b和216c，电路块216a、216b和216c被配置为接收一组EMC并与该组EMC进行通信(图7中未示出)，该组EMC可以通过相应的接线穿行230、232、234耦合到现场设备的组220、222、224。
与图5所示的架构相反，架构300不是环形架构，但是通常以与环形架构在端口204(图5中)不可操作时将操作的相同方式来进行操作。也就是说，信号沿着通信路径传输，其中每个分布式编组模块充当其它编组模块的桥梁。举例来说，来自分布式编组模块310c的前往前端200的数据将经由端口212c和端口214b之间的通信链路313c发送到分布式编组模块310b。分布式编组模块310b(具体地，其上的处理器)将通过端口212b和214a之间的链路313b将数据转发到分布式编组模块310a。分布式编组模块310a(具体地，其上的处理器)将通过端口212a和206之间的链路313a将数据转发到前端200。流向另一方向的数据—例如从前端200到分布式编组模块310a、310b、310c中的一个—将在各分布式编组模块之间类似地移动，直到到达目的地设备。
图8描绘了另一架构350，在该架构中，前端200以星形通信配置通信地连接到一个或多个分布式编组模块中的每一个。(应当理解，如果当前端仅连接到单个分布式编组模块时，则架构300和350基本相同)。虽然图8中被描绘为五个分布式编组模块310a、310b、310c、310d和310e，但是架构350可以具有任何数量的分布式编组模块，只要在这些分布式编组模块上填充的EMC的总数小于或等于前端200上的I/O卡(图8中未示出)所支持的通道数量。图8中所示的分布式编组模块310a、310b、310c、310d和310e中的每一个包括相应的电路块216a、216b、216c、216d和216e，该些电路块被配置为接收一组EMC(图8中未示出)并与该组EMC进行通信，该组EMC可以通过相应的接线穿行230、232、234、236和238耦合到现场设备的组220、222、224、226和228。
类似于图7中的架构300，架构350本身并不是一个环形架构。在架构350中，分布式编组模块310a、310b、310c和310d中的每一个经由耦合到相应端口212a、212b、214c和212d的前端200的相应端口206、204、209a和209b直接耦合到前端200。虽然被描绘为仅具有用于与分布式编组模块通信的四个通信端口，但是应当理解，前端200可以具有比所描绘的更少或更多的端口，并且可以支持如需要的那么多的分布式编组模块，只要在分布式编组模块上填充的EMC的数量小于或等于I/O卡支持的通道数量。
另外，在一些实施例中，各种配置可以进行组合。也就是说，图7所示的架构例如可以与图8中总体描绘的星型结构进行组合。图8提供了这种结构的组合的示例。在图8中，分布式编组模块310d通过分布式编组模块310d的端口212d与前端200的端口209b之间的连接352d来与前端200通信连接。然而，如图7所示，分布式编组模块可以与其它在线分布式编组模块通信。在这种情况下，另一个分布式编组模块310e通过分布式编组模块310e的端口212e和分布式编组模块310d的端口214d之间的连接352e耦合到分布式编组模块310d。虽然分布式编组模块310d与前端200直接进行通信(分布式编组模块310a、310b和310c中的每个也这样)，但是在架构350中，分布式编组模块310d还在分布式编组模块310e和前端200之间传输数据。
图9示出了另一示例性架构400。在示例架构400中，星形通信架构(在图8中示出的，在分布式编组模块310a、310b和310c与前端200之间)与和图5中描绘的环形通信架构相似的环形通信结构进行组合。具体来说，分布式编组模块310a、310d和310e与前端200一起形成通信环425，其中每个节点(即，分布式编组模块和前端中的每一个)与两个其它节点正好耦合。在这个实施例中，前端200经由端口206和209b与通信环425上的分布式编组模块310a、310d和310e进行通信。(应当理解，当在特定配置中与特定设备进行通信时，前端200的端口的选择是可选择的，因此，不需要特定的端口对与特定通信架构协作或通信。)端口209b和端口212d之间的连接402d将前端200耦合到分布式编组模块310d；端口214d和212e之间的连接402e将分布式编组模块310d和310e进行耦合；端口214e和214a之间的连接402f耦合分布式编组模块310e和310a；并且端口206和212a之间的连接402e将分布式模块310a耦合到前端200。图9中的分布式模块310a、310d和310e以及前端200以与其中图5中前端200与分布式编组模块210a、210b和21c通信的方式类似的方式进行通信。
在图7-9的架构中—实现环形架构以外的通信范例的架构—寻址方案可能与上述关于环形架构的寻址方案有所不同。因为这样的架构从任何分布式编组模块到前端具有单一路径，所以分布式编组模块中的每一个可以被编程为得知分布式编组模块上的通信端口对中的哪一个具有到前端的路径。再次参考图7，例如，分布式编组模块310a、310b和310c可以各自被编程为针对特定组的分布式编组模块和前端知道前往前端200的数据必须分别在端口212a、212b和212c上发送。可替代地，在实施例中，分布式编组模块被配置为使得当过程工厂被调试时，前端总是在每个分布式编组模块的一个端口上可用而不在另一端口上可用是必须的(即，架构的前提条件是前端在端口212上可用，而不在端口214上可用，反之亦然)。在任一情况下，分配的编组模块310a、310b和310c中的每一个被编程(具体地，相关联的处理器被编程)为在两个端口中的第一个端口上所接收的数据如果不是寻址到分布式编组模块或者耦合到该分布式编组模块的设备(即，EMC或现场设备)，则在两个端口中的第二个端口上被重新发送。以这种方式，如果与数据相关联的地址不对应于该分布式编组模块，则每个分布式编组模块将数据向下转发给分布式编组模块链。
同时，前端200可以保持地址信息的数据库(例如，在存储设备208中)，该地址信息的数据库允许前端200知道哪些现场设备、EMC和/或分布式编组模块与连接到控制器的前端200的通信端口中的每个通信端口进行耦合。参考图8，这样的数据库将向前端200，特别是设置在前端200上的处理器提供必要的信息，以选择端口204、206、209a或209b中的一个，从该端口发送前往给定的现场设备、EMC和/或分布式编组模块的数据。
在本文明确描述的任何实施例中，或者鉴于本说明书对本领域普通技术人员而言将显而易见的是，可以预期分布式编组模块和前端之间的通信连接还可以向分布式编组模块、填充在分布式编组模块的电路块中的EMC、甚至连接到EMC的现场设备提供功率。可以实现任何通过网络连接提供功率的已知方法，包括以太网供电(PoE)。
尽管从上面的描述中各种方法将是显而易见的，图10是描绘将数据从过程工厂中的现场设备传输到过程工厂中的控制器的一种特定方法500的流程图。现场设备经由接线穿行通信地耦合到终端块，终端块转而通信地耦合到分布式编组模块，并且具体地，耦合到填充有EMC的EMC槽。EMC可以是被配置为从现场设备接收模拟信号的AI EMC、被配置为向现场设备提供模拟信号的AO EMC、被配置为从现场设备接收离散输入的DI EMC，被配置为向现场设备提供离散信号的DO EMC、或用于将I/O卡接口连接到现场设备的任何其它类型的EMC。在任何情况下，表示正在传输的数据的信号在终端块处从现场设备接收(框502)。EMC将从现场设备接收到的信号转换为与I/O卡兼容的第二信号(框504)。扫描EMC以注册第二信号(框506)。分布式编组模块上的微处理器将指示所注册的第二信号的信号发送到远离微处理器和EMC的前端模块(框508)，前端模块在实施例中经由I/O卡、经由第一通信端口或第二通信端口通信地耦合到控制器(框510)。在实施例中，微处理器默认经由第一通信端口发送指示所注册的第二信号的信号，但是如果在发送前的预定时间段内没有在第一通信端口上检测到周期性的心跳信号，则经由第二通信端口发送指示所注册的第二信号的信号。在实施例中，发送指示所注册的第二信号的信号包括将指示所注册的第二信号的信号发送到布置在至前端模块的通信路径中的中间的分布式编组模块，该通信路径可以包括环形架构。
其它考虑
应当注意，尽管本文中所描述的装置、系统和方法是关于过程控制系统5描述的，但是本文中所描述的装置、系统和方法中的任何一个或多个同样可应用于过程控制工厂的过程控制安全信息系统，例如艾默生过程管理公司提供的DeltaV SISTM产品。例如，独立的过程控制安全系统或集成的控制和安全系统(“ICSS”)可以使用本文所述的装置，系统和方法中的任何一个或多个来配置。
另外，当用软件(例如，计算机可读指令)实现时，本文所述的任何应用，服务和引擎可以存储在任何有形的、非暂时性的计算机可读存储器中(诸如，磁盘、激光盘、固态存储设备、分子存储储存设备、或其它存储介质)、存储在计算机或处理器的RAM或ROM中。尽管本文公开的示例系统被公开为除了其它部件，包括在硬件上执行的软件和/或固件，但是应当注意，这样的系统仅仅是说明性的，不应被认为是限制性的。例如，可以预料的是，这些硬件、软件和固件部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，尽管这里描述的示例系统被描述为用一个或多个计算机设备的处理器上执行的软件实现，但是本领域普通技术人员容易理解的是，所提供的示例不是实现这样的系统的唯一方式。
因此，虽然已经参照仅旨在说明而不是限制本发明的具体示例描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，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、添加或删除。此外，虽然前面的文本阐述了许多不同的实施例的详细描述，但是应当理解，该专利的范围由本专利开始所提出的权利要求的词语及其等同形式来限定。具体实施方式将被解释为仅是示例性的，而未描述每个可能的实施例，这是因为描述每个可能的实施例是不切实际的(如果不是不可能的话)。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许多替代实施例，这些仍将落入权利要求及其所有等同形式的范围内。
任何特定实施例的具体特征、结构、或特性可以以任何适合的方式或者以和一个或多个其它实施例的任何适合的组合来进行组合，包括使用所选择的特征而不对应地使用其它特征。可以理解的是，根据此处的教导，本文中所描述和例示的本公开内容的实施例的其它变化和修改是可能的，并且被视为本公开内容的思想和范围的一部分。举例来说而不是限制，本公开内容至少在以下方面进行了构想：
1.一种过程控制系统，其进行操作以控制过程工厂中的过程，所述过程控制系统包括：多个过程控制现场设备；输入/输出(I/O)卡，其通信地耦合到所述多个过程控制现场设备；控制器，通信地耦合到所述I/O卡并经由所述I/O卡从所述多个过程控制现场设备接收数据，并且进行操作以还经由所述I/O卡向所述过程控制现场设备中的一个或多个发送控制信号，以便控制所述过程的操作；分布式编组模块，其包括：通信端口对；一个或多个电子编组部件槽，至少一个电子编组部件槽具有设置在其中的电子编组部件；以及与所述一个或多个电子编组部件槽中的每一个相对应的相应终端块，针对所述至少一个电子编组部件槽的所述终端块通信地耦合到所述多个现场设备中的一个现场设备；微处理器，耦合到所述通信端口对；以及前端模块，其包括：第一通信端口，其将所述前端模块耦合到所述I/O卡；第二通信端口对，其通信地耦合到所述分布式编组模块；其上存储有数据库的存储器设备，所述数据库存储由所述微处理器经由所述第二通信端口对接收的信息；以及微处理器，耦合到所述存储器设备，被配置为：经由所述第二通信端口对接收和发送数据；将接收的数据存储到所述存储器设备；从所述存储器设备获取数据；以及经由所述I/O卡将获取的数据发送到所述控制器。
2.根据方面1所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的所述通信端口对与所述前端模块上的所述第二通信端口对配合以形成环状架构。
3.根据方面1或方面2所述的过程控制系统，其中，所述前端模块上的所述微处理器在所述第二通信端口对中的每一个发送周期性心跳信号并且所述分布式编组模块上的所述微处理器在所述通信端口对中的每一个上发送周期性心跳信号。
4.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述过程控制系统包括多个分布式编组模块。
5.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述电子编组部件被配置为从所述多个现场设备中的所述一个现场设备接收信号并且将所接收的信号从第一形式转换为第二形式。
6.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块还包括：扫描模块，其可操作以扫描所述电子编组部件槽中的每一个，并且针对其中存在电子编组部件的任何槽，以注册与所述槽相关联的值。
7.根据方面6所述的过程控制系统，所述分布式编组模块上的所述微处理器用作所述扫描模块。
8.根据方面6或方面7所述的过程控制系统，所述分布式编组模块上的所述微处理器在所述通信端口对中的一个上发送与所述槽相关联的所述值。
9.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，默认情况下，所述分布式编组模块上的所述微处理器通过所述通信端口对上的第一端口发送数据并且通过所述通信端口对中的第二端口接收数据。
10.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，仅当所述分布式编组模块上的所述微处理器在发送之前的预定义的时间段内在所述通信端口对上的给定端口上已检测到心跳信号，所述分布式编组模块上的所述微处理器在所述通信端口对中的所述给定端口上发送信息。
11.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，默认情况下，所述前端模块上的所述微处理器通过所述第二通信端口对中的第一端口发送数据并且通过所述第二通信端口对中的第二端口接收数据。
12.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，仅当所述前端模块上的所述微处理器在发送之前的预定义的时间段内在所述第二通信端口对中的给定端口上已检测到心跳信号，所述前端模块上的所述微处理器在所述第二通信端口对上的所述给定端口上发送信息。
13.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述I/O卡设置在所述前端模块上。
14.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述电子编组部件是以下各项中的一项：AO电子编组部件、AI电子编组部件、DO电子编组部件或DI电子编组部件。
15.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述前端模块上的所述微处理器还被配置为：经由所述I/O卡从所述控制器接收数据；将从所述控制器接收的所述数据与指定以下各项中的一项的目的地址进行关联：与所述现场设备中的特定现场设备相关联的目的分布式编组模块、与所述现场设备中的所述特定现场设备相关联的目的电子编组部件、或所述现场设备中的所述特定现场设备；以及通过在所述第二通信端口对中的一个端口上发送所述数据来向所述现场设备中的所述特定现场设备发送从所述控制器接收的所述数据以及所关联的目的地址。
16.根据方面15所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的所述通信端口对中的第一端口通信地耦合到所述一对第二端口中的所述前端模块上的所述微处理器在其上发送数据的所述一个端口，并且进一步其中：所述分布式编组模块上的所述微处理器接收从所述前端模块发送的所述数据，确定所述目的地址是否与所述分布式编组模块相关联，以及：如果所述目的地址与所述分布式编组模块相关联，则将所述数据路由到所述现场设备中的所述特定现场设备，如果所述目的地址不与所述分布式编组模块相关联，则在所述分布式编组模块上的所述通信端口对中的所述第二端口上发送所述数据和所关联的目的地址。
17.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的所述微处理器被配置为：在所述通信端口对中的第一端口上接收包括目的地址的数据，并且如果所述目的地址指定所述前端模块，则在所述通信端口对中的第二端口上发送包括所述目的地址的所述数据。
18.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述第二通信端口对中的每一个通过以太网连接来耦合到所述分布式编组模块上的所述通信端口对中的一个。
19.根据前述方面中任一方面所述的过程控制系统，其中，以太网连接将所述前端模块通信地连接到所述分布式编组模块。
20.一种过程控制系统，其进行操作以控制过程工厂中的过程，所述过程控制系统包括：多个过程控制现场设备；输入/输出(I/O)卡，其通信地耦合到所述多个过程控制现场设备；控制器，通信地耦合到所述I/O卡并经由所述I/O卡从所述多个过程控制现场设备接收数据，并且进行操作以还经由所述I/O卡向所述过程控制现场设备中的一个或多个发送控制信号，以便控制所述过程的操作；多个分布式编组模块，每个分布式编组模块包括：通信端口对；多个电子编组部件槽；设置在电子编组部件槽中的电子编组部件；以及与所述多个电子编组部件槽中的每一个相对应的相应终端块，针对其中设置所述电子编组部件的所述电子编组部件槽的所述终端块通信地耦合到所述多个现场设备中的一个；以及微处理器，耦合到所述通信端口对；以及前端模块，其包括：第一通信端口，其将所述前端模块耦合到所述I/O卡；第二通信端口，其通信地耦合到所述多个分布式编组模块中的第一分布式编组模块；第三通信端口，其通信地耦合到所述多个分布式编组模块中的第二分布式编组模块；其上存储有数据库的存储器设备，所述数据库存储由所述微处理器经由所述第二通信端口和所述第三通信端口接收的信息；以及微处理器，耦合到所述存储器设备，被配置为：经由所述第二通信端口和所述第三通信端口接收和发送数据；将接收的数据存储到所述存储器设备中；从所述存储器设备获取数据；以及经由所述I/O卡将获取的数据发送到所述控制器。
21.一种分布式编组模块，其用于将过程工厂中的现场设备耦合到所述过程工厂中的控制器，所述分布式编组模块包括：通信端口对；第一数量的电子编组部件槽；第二数量的终端块，所述第二数量等于所述第一数量，每个终端块与所述电子编组部件槽中的一个通信连接并且被配置为通信地连接到所述现场设备中的相应现场设备；设置在所述电子编组部件槽中的第三数量的电子编组部件，所述第三数量小于或等于所述第一数量，所述电子编组部件中的每一个被配置为从所述现场设备中的相应现场设备接收信号并且将所接收的信号转换为与所述I/O卡兼容的格式；以及微处理器，其耦合到所述通信端口对。
22.根据方面21所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置为在所述通信端口对上发送和接收数据。
23.根据方面21或方面22所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置为：默认情况下，在所述通信端口对上的第一端口上进行发送，并且默认情况下，在所述通信端口对中的第二端口上进行接收。
24.根据方面23所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器还被配置为：如果所述微处理器在发送之前的预定义的时间段内在所述通信端口对中的所述第一端口上尚未接收到期望的周期性心跳信号，则在所述通信端口对中的所述第二端口上而不是在所述通信端口对中的所述第一端口上进行发送。
25.根据方面21至方面24中任一方面所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置为在所述通信端口对中的每一个上发送周期性心跳信号。
26.根据方面21至方面25中任一方面所述的分布式编组模块，还包括扫描模块，所述扫描模块可操作用于：扫描所述电子编组部件槽；从所述电子编组部件中的每一个接收经转换的信号；以及向所述微处理器传送所接收的经转换的信号，以传输到所述前端模块，或将所接收的经转换的信号存储在存储器设备以用于由所述微处理器进行的稍后获取或传输到所述前端。
27.根据方面26所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置成所述扫描模块。
28.根据方面21至27中任一方面所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置为：经由所述通信端口对中的一个端口接收数据，所接收的数据包括目的地址；确定所述目的地址是否与所述分布式编组模块相关联；以及要么如果所述目的地址不与所述分布式编组模块相关联，则经由所述通信端口对中的一个端口发送所接收的数据，要么通过将所接收的数据路由到与通信地耦合到所述分布式编组模块上的终端块的现场设备相对应的所述电子编组部件来将所接收的数据路由到所述现场设备。
29.根据方面28所述的分布式编组模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)前端；(2)耦合到所述分布式编组模块的现场设备；或(3)耦合到另一分布式编组模块的现场设备。
30.根据方面28所述的分布式编组模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)前端；(2)与所述分布式编组模块相关联的电子编组部件；或(3)与另一分布式编组模块相关联的电子编组部件。
31.根据方面28所述的分布式编组模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)前端；(2)所述分布式编组模块；或(3)另一分布式编组模块。
32.一种前端模块，其用于将过程工厂中的现场设备耦合到所述过程工厂中的控制器，所述前端模块包括：第一通信端口，其将所述前端模块通信地连接到第一分布式编组模块，所述第一分布式编组模块是第一环状架构的部分；第二通信端口，其将所述前端模块通信地连接到第二分布式编组模块，所述第二分布式编组模块是所述第一环状架构的部分；第三通信端口，其将所述前端模块通信地连接到I/O卡，所述I/O卡转而通信地连接到所述控制器；存储器设备；微处理器，耦合到所述存储器设备，并且被配置为：经由所述第一通信端口和所述第二通信端口中的一个或两者从耦合到所述第一分布式编组模块和所述第二分布式编组模块的现场设备接收第一数据；将所接收的第一数据存储到设置在所述存储器设备中的数据库；从所述数据库获取所接收的第一数据；经由所述I/O卡向所述控制器发送所获取的第一数据；经由所述I/O卡从所述控制器接收第二数据；以及经由所述第一通信端口和所述第二通信端口中的一个或两者向所述现场设备中的指定的现场设备发送所述第二数据。
33.根据方面32所述的前端模块，其中，所述微处理器被配置为：默认情况下，在所述第一通信端口和所述第二通信端口中的第一端口上进行发送，并且默认情况下，在所述第一通信端口和所述第二通信端口中的第二端口上进行接收。
34.根据方面33所述的前端模块，其中，所述微处理器还被配置为：如果所述微处理器在发送之前的预先确定的时间段内尚未接收到期望的周期性心跳信号，则在所述第二通信端口而不是所述第一通信端口上进行发送。
35.根据方面32至34中任一方面所述的前端模块，其中，所述微处理器被配置为在所述第一通信端口和所述第二通信端口中的每一个上发送周期性心跳信号。
36.根据方面32至35中任一方面所述的前端模块，其中，所述微处理器被配置为：经由所述第一通信端口或所述第二通信端口中的一个接收数据，所接收的数据包括目的地址；确定所述目的地址是否是所述前端模块的地址；以及如果所述目的地址不是所述前端模块的所述地址，则经由所述第一通信端口或所述第二通信端口中的一个发送所接收的数据，或者如果所述目的地址是所述前端模块的所述地址，则将所接收的数据存储在所述数据库中。
37.根据方面36所述的前端模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)所述前端；或(2)耦合到所述分布式编组模块中的一个的现场设备。
38.根据方面36所述的前端模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)所述前端；或(2)与所述分布式编组模块中的一个相关联的电子编组部件。
39.根据方面36所述的前端模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)所述前端；或(2)所述分布式编组模块中的一个。
40.根据方面32至39中任一方面所述的前端模块，还包括：第四通信端口，其将所述前端模块通信地连接到第三分布式编组模块，所述第三分布式编组模块是第二环状架构的部分；以及第五通信端口，其将所述前端模块通信地连接到第四分布式编组模块，所述第四分布式编组模块是所述第二环状架构的部分。
41.一种将数据从过程工厂中的现场设备传送到所述过程工厂中的控制器的方法，所述方法包括：在终端块处，从所述现场设备接收表示所述数据的信号；在通信地连接到所述终端块的电子编组部件中将所接收的信号转换为第二信号；注册来自所述电子编组部件的所述第二信号；以及经由第一通信端口或第二通信端口从微处理器向与所述微处理器和所述电子编组部件远离的前端模块发送指示所注册的第二信号的信号。
42.根据方面41所述的方法，其中，所述指示所注册的第二信号的信号默认情况下经由所述第一通信端口被发送到所述前端模块，并且如果在发送之前的预先确定的时段内未检测到周期性心跳信号，则所述指示所注册的第二信号的信号经由所述第二通信端口被发送到所述前端模块。
43.根据方面41或方面42所述的方法，其中，所述电子编组部件是以下各项中的一项：AO电子编组部件、AI电子编组部件、DO电子编组部件或DI电子编组部件。
44.根据方面41至43中任一方面所述的方法，其中，所述前端模块经由一个或多个I/O卡通信地耦合到所述控制器。
45.根据方面41至44中任一方面所述的方法，其中，向所述前端模块发送所述指示所注册的第二信号的信号包括：向设置在至所述前端模块的通信路径中的中间分布式编组模块发送所述指示所注册的第二信号的信号。
46.根据方面41至45中任一方面所述的方法，其中，向所述前端模块发送所述指示所注册的第二信号的信号包括：在环状通信架构上发送所述指示所注册的第二信号的信号。
47.根据方面41至46中任一方面所述的方法，经由I/O卡从所述前端模块向所述控制器发送所述指示所注册的第二信号的信号。
48.一种过程控制系统，其进行操作以控制过程工厂中的过程，所述过程控制系统包括：多个过程控制现场设备；输入/输出(I/O)卡，其通信地耦合到所述多个过程控制现场设备；控制器，通信地耦合到所述I/O卡并经由所述I/O卡从所述多个过程控制现场设备接收数据，并且进行操作以还经由所述I/O卡向所述过程控制现场设备中的一个或多个发送控制信号，以便控制所述过程的操作；分布式编组模块，其包括：第一通信端口；一个或多个电子编组部件槽，至少一个电子编组部件槽具有设置在其中的电子编组部件；以及与所述一个或多个电子编组部件槽中的每一个相对应的相应终端块，针对所述至少一个电子编组部件槽的所述终端块通信地耦合到所述多个现场设备中的一个现场设备；微处理器，耦合到所述第一通信端口；以及前端模块，其包括：第一通信端口，其将所述前端模块耦合到所述I/O卡；第二通信端口，其通信地耦合到所述分布式编组模块；其上存储有数据库的存储器设备，所述数据库存储由所述微处理器经由所述第二通信端口接收的信息；以及微处理器，耦合到所述存储器设备，被配置为：经由所述第二通信端口接收和发送数据；将接收的数据存储到所述存储器设备；从所述存储器设备获取数据；以及经由所述I/O卡将获取的数据发送到所述控制器。
49.根据方面48所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的所述通信端口与所述前端模块上的所述第二通信端口配合以在所述分布式编组模块与所述前端模块之间传递数据。
50.根据方面48或方面49所述的过程控制系统，其中，所述过程控制系统包括多个分布式编组模块。
51.根据方面48至50中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述电子编组部件被配置为从所述多个现场设备中的所述一个现场设备接收信号并且将所接收的信号从第一形式转换为第二形式。
52.根据方面48至51中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块还包括：扫描模块，其可操作以扫描所述电子编组部件槽中的每一个，并且针对其中存在电子编组部件的任何槽，以注册与所述槽相关联的值。
53.根据方面52所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的所述微处理器用作所述扫描模块。
54.根据方面52或方面53所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的所述微处理器在所述分布式编组模块的所述通信端口上发送与所述槽相关联的所述值。
55.根据方面48至54中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述I/O卡设置在所述前端模块上。
56.根据方面48至55中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述电子编组部件是以下各项中的一项：AO电子编组部件、AI电子编组部件、DO电子编组部件或DI电子编组部件。
57.根据方面48至56中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述前端模块上的所述微处理器还被配置为：经由所述I/O卡从所述控制器接收数据；将从所述控制器接收的所述数据与指定以下各项中的一项的目的地址进行关联：与所述现场设备中的特定现场设备相关联的目的分布式编组模块、与所述现场设备中的所述特定现场设备相关联的目的电子编组部件、或所述现场设备中的所述特定现场设备；以及通过在所述第二通信端口上发送所述数据来向所述现场设备中的所述特定现场设备发送从所述控制器接收的所述数据以及所关联的目的地址。
58.根据方面57所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块包括第二通信端口，并且其中，所述分布式编组模块的所述第一通信端口和所述第二通信端口中的第一端口通信地耦合到所述前端模块上的所述微处理器在其上发送所述数据的所述第二通信端口，并且进一步其中：所述分布式编组模块上的所述微处理器接收从所述前端模块发送的所述数据，确定所述目的地址是否与所述分布式编组模块相关联，以及：如果所述目的地址与所述分布式编组模块相关联，则将所述数据路由到所述现场设备中的所述特定现场设备，如果所述目的地址不与所述分布式编组模块相关联，则在所述分布式编组模块上的所述第一通信端口和所述第二通信端口中的另一端口上发送所述数据和所关联的目的地址。
59.根据方面48至56中任一方面所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块包括第二通信端口，并且所述第二通信端口通信地耦合到第二分布式编组模块。
60.一种过程控制系统，其进行操作以控制过程工厂中的过程，所述过程控制系统包括：多个过程控制现场设备；输入/输出(I/O)卡，其通信地耦合到所述多个过程控制现场设备；控制器，通信地耦合到所述I/O卡并经由所述I/O卡从所述多个过程控制现场设备接收数据，并且进行操作以还经由所述I/O卡向所述过程控制现场设备中的一个或多个发送控制信号，以便控制所述过程的操作；多个分布式编组模块，每个分布式编组模块包括：通信端口对；多个电子编组部件槽；设置在电子编组部件槽中的电子编组部件；以及与所述多个电子编组部件槽中的每一个相对应的相应终端块，针对其中设置所述电子编组部件的所述电子编组部件槽的所述终端块通信地耦合到所述多个现场设备中的一个；以及微处理器，耦合到所述通信端口对；以及前端模块，其包括：第一通信端口，其将所述前端模块耦合到所述I/O卡；第二通信端口，其通信地耦合到所述多个分布式编组模块中的第一分布式编组模块；其上存储有数据库的存储器设备，所述数据库存储由所述微处理器经由所述第二通信端口接收的信息；以及微处理器，耦合到所述存储器设备，被配置为：经由所述第二通信端口接收和发送数据；将接收的数据存储到所述存储器设备中；从所述存储器设备获取数据；以及经由所述I/O卡将获取的数据发送到所述控制器，其中，所述多个分布式编组模块中的第一分布式编组模块通过在所述多个分布式编组模块中的所述第一分布式编组模块上的所述通信端口对中的第一端口与所述多个分布式编组模块中的第二分布式编组模块上的所述通信端口对中的第一端口之间的通信链路而通信地耦合到所述多个分布式编组模块中的所述第二分布式编组模块。
61.一种分布式编组模块，其用于将过程工厂中的现场设备耦合到所述过程工厂中的控制器，所述分布式编组模块包括：通信端口对；第一数量的电子编组部件槽；第二数量的终端块，所述第二数量等于所述第一数量，每个终端块与所述电子编组部件槽中的一个通信连接并且被配置为通信地连接到所述现场设备中的相应现场设备；设置在所述电子编组部件槽中的第三数量的电子编组部件，所述第三数量小于或等于所述第一数量，所述电子编组部件中的每一个被配置为从所述现场设备中的相应现场设备接收信号并且将所接收的信号转换为与所述I/O卡兼容的格式；以及微处理器，其耦合到所述通信端口对，所述微处理器被配置为：在所述通信端口对两者上接收数据；在所述通信端口对中的第一端口上向前端模块发送数据；以及在所述通信端口对中的第二端口上向另一分布式编组模块发送数据。
62.根据方面61所述的分布式编组模块，还包括扫描模块，所述扫描模块可操作用于：扫描所述电子编组部件槽；从所述电子编组部件中的每一个接收经转换的信号；以及向所述微处理器传送所接收的经转换的信号，以传输到所述前端模块，或将所接收的经转换的信号存储在存储器设备以用于由所述微处理器进行的稍后获取或传输到所述前端。
63.根据方面61或方面62所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置为：接收包括目的地址的数据；确定所述目的地址是否与所述分布式编组模块相关联；以及要么如果所述目的地址不与所述分布式编组模块并且不与所述前端模块相关联，则经由所述通信端口对中的第二端口发送所接收的数据，要么通过将所接收的数据路由到与通信地耦合到所述分布式编组模块上的终端块的现场设备相对应的所述电子编组部件来将所接收的数据路由到所述现场设备。
64.根据方面63所述的分布式编组模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)前端；(2)耦合到所述分布式编组模块的现场设备；或(3)耦合到另一分布式编组模块的现场设备。
65.根据方面63所述的分布式编组模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)前端；(2)与所述分布式编组模块相关联的电子编组部件；或(3)与另一分布式编组模块相关联的电子编组部件。
66.根据方面63所述的分布式编组模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)前端；(2)所述分布式编组模块；或(3)另一分布式编组模块。
67.一种前端模块，其用于将过程工厂中的现场设备耦合到所述过程工厂中的控制器，所述前端模块包括：第一通信端口，其将所述前端模块通信地连接到第一分布式编组模块；第二通信端口，其将所述前端模块通信地连接到第二分布式编组模块；第三通信端口，其将所述前端模块通信地连接到I/O卡，所述I/O卡转而通信地连接到所述控制器；存储器设备；微处理器，耦合到所述存储器设备，并且被配置为：经由所述第一通信端口向和从耦合到所述第一分布式编组模块的现场设备发送和接收第一数据；经由所述第二通信端口向和从耦合到所述第二分布式编组模块的现场设备发送和接收第二数据；将所接收的所述第一数据和所述第二数据存储到设置在所述存储器设备中的数据库；从所述数据库获取所接收的第一数据和第二数据；经由所述I/O卡向所述控制器发送所获取的第一数据和第二数据；经由所述I/O卡从所述控制器接收第三数据和第四数据；经由所述第一通信端口向耦合到所述第一分布式编组模块的所述现场设备中的指定的现场设备发送所述第三数据；以及经由所述第二通信端口向耦合到所述第二分布式编组模块的所述现场设备中的指定的现场设备发送所述第四数据。

Claims (46)

1.一种过程控制系统，所述过程控制系统进行操作以控制过程工厂中的过程，所述过程控制系统包括：
多个过程控制现场设备；
输入/输出(I/O)卡，所述输入/输出(I/O)卡通信地耦合到所述多个过程控制现场设备；
控制器，所述控制器通信地耦合到所述I/O卡，并且所述控制器经由所述I/O卡从所述多个过程控制现场设备接收数据，且进行操作以还经由所述I/O卡向所述过程控制现场设备中的一个或多个过程控制现场设备发送控制信号，以便控制所述过程的操作；
多个分布式编组模块，所述多个分布式编组模块中的每个分布式编组模块包括：
通信端口对；
多个电子编组部件槽；
设置在电子编组部件槽中的电子编组部件；以及
与所述多个电子编组部件槽中的每一个电子编组部件槽相对应的相应终端块，针对所述电子编组部件槽的所述终端块通信地耦合到所述多个现场设备中的一个现场设备，所述电子编组部件设置在所述电子编组部件槽中；以及
微处理器，所述微处理器耦合到所述通信端口对；以及前端模块，所述前端模块包括：
第一通信端口，所述第一通信端口将所述前端模块耦合到所述I/O卡；
第二通信端口，第二通信端口通信地耦合到所述多个分布式编组模块中的第一分布式编组模块；
第三通信端口，第三通信端口通信地耦合到所述多个分布式编组模块中的第二分布式编组模块；
存储器设备，在所述存储器设备上存储有数据库，所述数据库存储经由所述第二通信端口和所述第三通信端口由所述微处理器接收的信息；以及
微处理器，所述微处理器耦合到所述存储器设备，所述微处理器被配置为：
经由所述第二通信端口和所述第三通信端口接收和发送数据；
将所接收的数据存储到所述存储器设备；
从所述存储器设备获取数据；以及
经由所述I/O卡将所获取的数据发送到所述控制器。
2.一种过程控制系统，所述过程控制系统进行操作以控制过程工厂中的过程，所述过程控制系统包括：
多个过程控制现场设备；
输入/输出(I/O)卡，所述输入/输出(I/O)卡通信地耦合到所述多个过程控制现场设备；
控制器，所述控制器通信地耦合到所述I/O卡，并且所述控制器经由所述I/O卡从所述多个过程控制现场设备接收数据，且进行操作以还经由所述I/O卡向所述过程控制现场设备中的一个或多个过程控制现场设备发送控制信号，以便控制所述过程的操作；
分布式编组模块，所述分布式编组模块包括：
通信端口对；
一个或多个电子编组部件槽，至少一个电子编组部件槽具有设置在其中的电子编组部件；以及
与所述一个或多个电子编组部件槽中的每一个电子编组部件槽相对应的相应终端块，针对所述至少一个电子编组部件槽的所述终端块通信地耦合到所述多个现场设备中的一个现场设备；
微处理器，所述微处理器耦合到所述通信端口对；以及前端模块，所述前端模块包括：
第一通信端口，其将所述前端模块耦合到所述I/O卡；
第二通信端口对，所述第二通信端口对通信地耦合到所述分布式编组模块；
存储器设备，在所述存储器设备上存储有数据库，所述数据库存储经由所述第二通信端口对由所述微处理器接收的信息；以及
微处理器，所述微处理器耦合到所述存储器设备，所述微处理器被配置为：
经由所述第二通信端口对接收和发送数据；
将所接收的数据存储到所述存储器设备；
从所述存储器设备获取数据；以及
经由所述I/O卡将所获取的数据发送到所述控制器。
3.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的所述通信端口对与所述前端模块上的所述第二通信端口对相配合，以形成环状架构。
4.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述前端模块上的微处理器在所述第二通信端口对中的每一个第二通信端口上发送周期性心跳信号，并且所述分布式编组模块上的微处理器在所述通信端口对中的每一个通信端口上发送周期性心跳信号。
5.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述过程控制系统包括多个分布式编组模块。
6.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述电子编组部件被配置为从所述多个现场设备中的所述一个现场设备接收信号，并且被配置为将所接收的信号从第一形式转换为第二形式。
7.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块还包括：
扫描模块，所述扫描模块适用于扫描所述电子编组部件槽中的每一个电子编组部件槽，并且针对其中具有电子编组部件的任何槽，适用于注册与所述槽相关联的值。
8.根据权利要求7所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的微处理器作为所述扫描模块起作用。
9.根据权利要求7所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的微处理器在所述通信端口对中的一个通信端口上发送与所述槽相关联的所述值。
10.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的微处理器在默认情况下通过所述通信端口对的第一通信端口发送数据并且通过所述通信端口对中的第二通信端口接收数据。
11.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，仅当在发送之前的预定义的时间段内所述分布式编组模块上的微处理器在所述通信端口对中的给定端口上检测到心跳信号的情况下，所述分布式编组模块上的微处理器在所述通信端口对中的所述给定端口上发送信息。
12.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，在默认情况下，所述前端模块上的微处理器通过所述第二通信端口对中的第一通信端口发送数据，并且通过所述第二通信端口对中的第二通信端口接收数据。
13.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，仅当在发送之前的预定义的时间段内所述前端模块上的微处理器在所述第二通信端口对中的给定端口上检测到心跳信号的情况下，所述前端模块上的微处理器在所述第二通信端口对上的所述给定端口上发送信息。
14.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述I/O卡设置在所述前端模块上。
15.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述电子编组部件是以下各项中的一项：AO电子编组部件、AI电子编组部件、DO电子编组部件或DI电子编组部件。
16.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述前端模块上的微处理器进一步被配置为：
经由所述I/O卡从所述控制器接收数据；
将从所述控制器所接收的所述数据与指定以下各项中的一项的目的地址相关联：与所述现场设备中的特定现场设备相关联的目的分布式编组模块、与所述现场设备中的所述特定现场设备相关联的目的电子编组部件、或所述现场设备中的所述特定现场设备；以及
通过在所述第二通信端口对中的一个端口上发送所述数据来向所述现场设备中的所述特定现场设备发送从所述控制器接收的所述数据以及所关联的目的地址。
17.根据权利要求16所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的所述通信端口对中的第一端口通信地耦合到所述第二通信端口对中的、所述前端模块上的微处理器在其上发送数据的一个通信端口，并且其中：
所述分布式编组模块上的微处理器接收从所述前端模块所发送的所述数据，确定所述目的地址是否与所述分布式编组模块相关联，并且：
如果所述目的地址与所述分布式编组模块相关联，则将所述数据路由到所述现场设备中的所述特定现场设备，
如果所述目的地址不与所述分布式编组模块相关联，则在所述分布式编组模块上的所述通信端口对中的所述第二通信端口上发送所述数据和所关联的目的地址。
18.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述分布式编组模块上的微处理器被配置为：
在所述通信端口对中的第一通信端口上接收包括目的地址的数据，并且如果所述目的地址指定了所述前端模块，则在所述通信端口对中的第二通信端口上发送包括所述目的地址的所述数据。
19.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述第二通信端口对中的每一个通信端口都通过以太网连接来耦合到所述分布式编组模块上的所述通信端口对中的一个通信端口。
20.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，以太网连接将所述前端模块通信地连接到所述分布式编组模块。
21.一种分布式编组模块，用于将过程工厂中的现场设备耦合到所述过程工厂中的控制器，所述分布式编组模块包括：
通信端口对；
第一数量的电子编组部件槽；
第二数量的终端块，所述第二数量等于所述第一数量，每个终端块与所述电子编组部件槽中的一个电子编组部件槽通信连接，并且被配置为通信地连接到所述现场设备中的相应现场设备；
设置在所述电子编组部件槽中的第三数量的电子编组部件，所述第三数量小于或等于所述第一数量，所述电子编组部件中的每一个电子编组部件都被配置为从所述现场设备中的相应现场设备接收信号并且被配置为将所接收的信号转换为与I/O卡兼容的格式；以及
微处理器，所述微处理器耦合到所述通信端口对，所述微处理器与所述电子编组部件中的每一个电子编组部件通信，并且被配置为经由所述通信端口对发送和接收数据以用于所述电子编组部件。
22.根据权利要求21所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置为：在默认情况下，在所述通信端口对中的第一通信端口上进行发送，并且在默认情况下，在所述通信端口对中的第二通信端口上进行接收。
23.根据权利要求22所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器还被配置为：如果在发送之前的预定义的时间段内所述微处理器在所述通信端口对中的所述第一通信端口上未接收到期望的周期性心跳信号，则在所述通信端口对中的所述第二通信端口上而不是在所述通信端口对中的所述第一通信端口上进行发送。
24.根据权利要求21所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置为在所述通信端口对中的每一个通信端口上发送周期性心跳信号。
25.根据权利要求21所述的分布式编组模块，还包括扫描模块，所述扫描模块适用于：
扫描所述电子编组部件槽；
从所述电子编组部件中的每一个电子编组部件接收经转换的信号；以及
向所述微处理器传送所接收的经转换的信号，以传输到前端模块，或者
将所接收的经转换的信号存储在存储器设备中，用于由所述微处理器进行稍后的获取并传输到所述前端。
26.根据权利要求25所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置成所述扫描模块。
27.根据权利要求21所述的分布式编组模块，其中，所述微处理器被配置为：
经由所述通信端口对中的一个端口接收数据，所接收的数据包括目的地址；
确定所述目的地址是否与所述分布式编组模块相关联；以及
如果所述目的地址不与所述分布式编组模块相关联，则经由所述通信端口对中的一个通信端口发送所接收的数据，或者通过将所接收的数据路由到与通信地耦合到所述分布式编组模块上的终端块的现场设备相对应的所述电子编组部件来将所接收的数据路由到所述现场设备。
28.根据权利要求27所述的分布式编组模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)前端；(2)耦合到所述分布式编组模块的现场设备；或(3)耦合到另一分布式编组模块的现场设备。
29.根据权利要求27所述的分布式编组模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)前端；(2)与所述分布式编组模块相关联的电子编组部件；或(3)与另一分布式编组模块相关联的电子编组部件。
30.根据权利要求27所述的分布式编组模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)前端；(2)所述分布式编组模块；或(3)另一分布式编组模块。
31.一种前端模块，用于将过程工厂中的现场设备耦合到所述过程工厂中的控制器，所述前端模块包括：
第一通信端口，所述第一通信端口将所述前端模块通信地连接到第一分布式编组模块，所述第一分布式编组模块是第一环状架构的部分；
第二通信端口，所述第二通信端口将所述前端模块通信地连接到第二分布式编组模块，所述第二分布式编组模块是所述第一环状架构的部分；
第三通信端口，所述第三通信端口将所述前端模块通信地连接到I/O卡，所述I/O卡又通信地连接到所述控制器；
存储器设备；
微处理器，所述微处理器耦合到所述存储器设备，并且被配置为：
经由所述第一通信端口和所述第二通信端口中的一个或两者从耦合到所述第一分布式编组模块和所述第二分布式编组模块的现场设备接收第一数据；
将所接收的第一数据存储到设置在所述存储器设备中的数据库；
从所述数据库获取所接收的第一数据；
经由所述I/O卡向所述控制器发送所获取的第一数据；
经由所述I/O卡从所述控制器接收第二数据；以及
经由所述第一通信端口和所述第二通信端口中的一个或两者向所述现场设备中的指定的现场设备发送所述第二数据。
32.根据权利要求31所述的前端模块，其中，所述微处理器被配置为：默认情况下，在所述第一通信端口和所述第二通信端口中的第一通信端口上进行发送，并且在默认情况下，在所述第一通信端口和所述第二通信端口中的第二通信端口上进行接收。
33.根据权利要求32所述的前端模块，其中，所述微处理器还被配置为：如果在发送之前的预先确定的时间段内所述微处理器未接收到期望的周期性心跳信号，则在所述第二通信端口而不是所述第一通信端口上进行发送。
34.根据权利要求31所述的前端模块，其中，所述微处理器被配置为：在所述第一通信端口和所述第二通信端口中的每一个通信端口上发送周期性心跳信号。
35.根据权利要求31所述的前端模块，其中，所述微处理器被配置为：
经由所述第一通信端口或所述第二通信端口中的一个通信端口接收数据，所接收的数据包括目的地址；
确定所述目的地址是否为所述前端模块的地址；以及
如果所述目的地址不是所述前端模块的地址，则经由所述第一通信端口或所述第二通信端口中的一个通信端口发送所接收的数据，或者如果所述目的地址是所述前端模块的地址，则将所接收的数据存储在所述数据库中。
36.根据权利要求35所述的前端模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)所述前端；或(2)耦合到所述分布式编组模块中的一个分布式编组模块的现场设备。
37.根据权利要求35所述的前端模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)所述前端；或(2)与所述分布式编组模块中的一个相关联的电子编组部件。
38.根据权利要求35所述的前端模块，其中，所述目的地址指定以下各项中的一项：(1)所述前端；或(2)所述分布式编组模块中的一个分布式编组模块。
39.根据权利要求31所述的前端模块，还包括：
第四通信端口，所述第四通信端口将所述前端模块通信地连接到第三分布式编组模块，所述第三分布式编组模块是第二环状架构的部分；以及
第五通信端口，所述第五通信端口将所述前端模块通信地连接到第四分布式编组模块，所述第四分布式编组模块是所述第二环状架构的部分。
40.一种将数据从过程工厂中的现场设备传送到所述过程工厂中的控制器的方法，所述方法包括：
在终端块处，从所述现场设备接收表示所述数据的信号；
在通信地连接到所述终端块的电子编组部件中，将所接收的信号转换为第二信号；
在位于所述电子编组部件外的并且被配置为与多个所述电子编组部件通信地耦合的微处理器上注册来自所述电子编组部件的所述第二信号；以及
经由第一通信端口或第二通信端口从所述微处理器向与所述微处理器和所述电子编组部件远离的前端模块发送指示所注册的第二信号的信号。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述指示所注册的第二信号的信号在默认情况下经由所述第一通信端口发送到所述前端模块，并且如果在发送之前的预先确定的时段内在所述第一通信端口上未检测到周期性心跳信号，则所述指示所注册的第二信号的信号经由所述第二通信端口发送到所述前端模块。
42.根据权利要求40所述的方法，其中，所述电子编组部件是以下各项中的一项：AO电子编组部件、AI电子编组部件、DO电子编组部件或DI电子编组部件。
43.根据权利要求40所述的方法，其中，所述前端模块经由一个或多个I/O卡通信地耦合到所述控制器。
44.根据权利要求40所述的方法，其中，向所述前端模块发送指示所注册的第二信号的信号包括：向设置在至所述前端模块的通信路径中的中间分布式编组模块发送所述指示所注册的第二信号的信号。
45.根据权利要求40所述的方法，其中，向所述前端模块发送所述指示所注册的第二信号的信号包括：在环状通信架构上发送所述指示所注册的第二信号的信号。
46.根据权利要求40所述的方法，还包括：经由I/O卡从所述前端模块向所述控制器发送所述指示所注册的第二信号的信号。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10311217B2 (en) * 2016-12-09 2019-06-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Application piracy prevention with secure enclave protection of automatically modularized functions
EP3432097A1 (de) * 2017-07-20 2019-01-23 Siemens Aktiengesellschaft Summenstreams für istzustände und steuersignale eines verteilten steuerungssystems
US11275359B2 (en) * 2017-12-21 2022-03-15 Parker-Hannifin Corporation Fieldbus controller interface including configuration, monitoring and controlling functionalities
BE1027224B1 (de) * 2019-04-24 2020-11-23 Phoenix Contact Gmbh & Co Modularer Switch zum Einsatz in einem Datenübertragungs- und Steuerungssystem
US10867504B2 (en) * 2019-04-25 2020-12-15 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Monitoring of marshalling cabinet wiring
CN115716455A (zh) 2019-09-12 2023-02-28 华为技术有限公司 实现汽车中电子控制功能的系统、方法以及汽车
US11734213B2 (en) * 2019-09-17 2023-08-22 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Integration of multiple communication physical layers and protocols in a process control input/output device
US10986748B1 (en) * 2019-09-26 2021-04-20 Rockwell Automation Technologies, Inc. Input/output system
US10838386B1 (en) * 2019-09-26 2020-11-17 Rockwell Automation Technologies, Inc. Distributed modular I/O device with configurable single-channel I/O submodules
US11294843B2 (en) * 2020-03-31 2022-04-05 Honeywell International Inc. On-process migration of controller(s) to utilize an IO pool
EP4220979A1 (en) * 2022-01-31 2023-08-02 Siemens Aktiengesellschaft System, apparatus, and method for intelligent signal routing in an industrial communication network
CN114954566B (zh) * 2022-08-01 2022-11-08 中车长春轨道客车股份有限公司 一种用于地铁列车灵活编组的电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101682546A (zh) * 2007-04-13 2010-03-24 Hart通信基金会 在过程控制环境下与现场设备的有线和无线混合通信
GB201105392D0 (en) * 2010-04-06 2011-05-11 Fisher Rosemount Systems Inc Mehtods and apparatus to communicatively couple a portable device
CN105785853A (zh) * 2015-01-08 2016-07-20 费希尔-罗斯蒙特系统公司 在过程控制系统中将现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61234540A (ja) * 1985-04-11 1986-10-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP3307916B2 (ja) * 1990-11-22 2002-07-29 株式会社日立製作所 フィールドバスシステム
NZ295900A (en) * 1994-10-24 1999-01-28 Fisher Rosemount Systems Inc Control room radio access to distributed field devices
US7761910B2 (en) * 1994-12-30 2010-07-20 Power Measurement Ltd. System and method for assigning an identity to an intelligent electronic device
US6167319A (en) * 1998-10-13 2000-12-26 Scientronix, Inc. Process for generating program listings for programming a logic control unit
US6806847B2 (en) * 1999-02-12 2004-10-19 Fisher-Rosemount Systems Inc. Portable computer in a process control environment
US6973508B2 (en) * 2002-02-12 2005-12-06 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Highly versatile process control system controller
JP4172356B2 (ja) * 2003-07-31 2008-10-29 横河電機株式会社 コントローラ装置
US20060031577A1 (en) * 2004-06-08 2006-02-09 Peluso Marcos A V Remote processing and protocol conversion interface module
US8645092B2 (en) * 2004-10-22 2014-02-04 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Quality control system and method for construction, commissioning, and other initiation of a process plant
CN101233461B (zh) * 2005-08-09 2013-01-16 费希尔-罗斯蒙德系统公司 基于现场的资源管理设备和架构
US8204078B2 (en) * 2006-03-31 2012-06-19 Honeywell International Inc. Apparatus, system, and method for integration of wireless devices with a distributed control system
US8266602B2 (en) * 2006-05-31 2012-09-11 Honeywell International Inc. Apparatus and method for converting between device description languages in a process control system
US7693607B2 (en) * 2006-09-07 2010-04-06 General Electric Company Protection and control system for electric power networks with signal and command interfaces at the primary equipment
US8332567B2 (en) * 2006-09-19 2012-12-11 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Apparatus and methods to communicatively couple field devices to controllers in a process control system
US8132035B2 (en) * 2007-05-25 2012-03-06 Raven Technology Group, LLC Ethernet interface
US8065251B2 (en) * 2007-09-28 2011-11-22 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Dynamic management of a process model repository for a process control system
JP2009259084A (ja) * 2008-04-18 2009-11-05 Koyo Electronics Ind Co Ltd Ｐｌｃのファームウエアアップデートやデバック等の方法
US9083548B2 (en) 2008-09-23 2015-07-14 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Apparatus and methods to communicatively couple field devices to controllers in a process control system
US8374094B2 (en) * 2008-12-11 2013-02-12 Fisher-Rosemount Systems, Inc Methods and systems to verify a communication path between a field device and a process controller in a process control system
US9116514B2 (en) * 2012-11-30 2015-08-25 General Equipment And Manufacturing Company, Inc. Configurable process control device with electronic display assembly
JP5904189B2 (ja) * 2013-10-29 2016-04-13 横河電機株式会社 信号処理装置
WO2015133175A1 (ja) 2014-03-04 2015-09-11 オムロン株式会社 制御システム、制御装置および制御方法
JP6393508B2 (ja) 2014-04-16 2018-09-19 株式会社日立製作所 分散型制御システム
WO2016015753A1 (de) * 2014-07-29 2016-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Redundante übertragung von datentelegrammen in kommunikationsnetzwerken mit ringförmiger topologie
US9798690B2 (en) * 2014-09-29 2017-10-24 Yokogawa Electric Corporation Connection equipment and a field device control system
JP6393586B2 (ja) * 2014-10-31 2018-09-19 ＡＰＲＥＳＩＡ Ｓｙｓｔｅｍｓ株式会社 中継装置及び通信システム
US10360125B2 (en) * 2016-05-31 2019-07-23 Bristol, Inc. Methods and apparatus to communicatively couple field devices to a remote terminal unit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101682546A (zh) * 2007-04-13 2010-03-24 Hart通信基金会 在过程控制环境下与现场设备的有线和无线混合通信
GB201105392D0 (en) * 2010-04-06 2011-05-11 Fisher Rosemount Systems Inc Mehtods and apparatus to communicatively couple a portable device
CN105785853A (zh) * 2015-01-08 2016-07-20 费希尔-罗斯蒙特系统公司 在过程控制系统中将现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法

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