CN108139746A - 以通用方式设置、监测和控制设施的现场设备的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用诸如智能手机或平板电脑的通用的、现成的移动设备设置、监测和控制各种现场设备，所述移动设备配有应用程序，以使用蓝牙通信协议与附于现场设备的通信和控制模块进行通信。

Description

以通用方式设置、监测和控制设施的现场设备的装置和方法

相关申请的交叉引用

不适用

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

不适用

发明背景

I.发明领域

本发明涉及设置、配置、监测和控制一设施的现场设备。更具体地说，本发明涉及设施中的各现场设备以及使用市售的、现成的智能手机或平板电脑以无线和通用方式设置、配置、监测和控制这些现场设备。

II.相关技术

许多制造设施及其他设施利用各种现场设备来控制设施内进行的工序。这些现场设备的常见例子包括阀、泵、马达、输送机、阻尼器和各种其他机械装置、电气装置和机电装置。在现有技术中，为将这些设施自动化而做的工作已是众所周知。这些自动化工作通常涉及使用一个或多个分布式控制系统(DCS)或可编程逻辑控制器(PLC)来监测和控制所述现场设备。DCS或PLC通常硬连线到待控制的现场设备。电线在现场设备与PLC或DCS之间传输电力、数据和指令。

为了提供无线通信取代有线通信，人们已经进行了各种尝试。通常使用无线设备，即特别设计成用于与特定现场设备通信的无线设备来进行这些无线通信。由于设施通常包括不同类型的现场设备，因此操作员需要携带或访问与不同类型的现场设备相匹配的多个不同的的无线设备。

而且，在现有技术中，已经使用了适于特定现场协议的专用主设备。这些专用主设备被设计成执行关键任务的、设施特定的、专用的操作协议。因此，这些设备使用起来相当麻烦并且不适合更通用的用途。

仪器技术人员和设施维护人员多年来一直在寻找一种单个的、无线的、市售的、现成的设备，其能够与各种设施中使用的各种现场设备中的每一个进行通信，以设置、配置、监测和控制这些现场设备。

发明内容

本发明通过使用诸如的单个智能手机或诸如的单个平板电脑无线设置、监测和控制多个不同类型的现场设备来解决上述问题。这是通过智能手机或平板电脑内置的无线技术实现的，该智能手机或平板电脑能够与直接耦合到现场设备的控制器进行双向通信。

更具体地说，本发明提供了一种设置、监测和控制装置。该装置包括多个现场设备，所述现场设备可以是在设施中使用的阀、马达、输送机、阻尼器或其他机械装置、电气装置和机电装置。每个现场设备都耦合到通信和控制模块(CCM)。现场设备通常还与控制现场设备的功能的至少一个致动器，以及用于监测现场控制设备或者至少一个致动器的状况的传感器耦合。所述传感器适于向CCM发送信号。所述CCM适于处理这些信号并控制所述至少一个致动器的操作。此外，所述CCM包括人机界面(HMI)、处理器、时钟、至少一个存储器模块以及适于双向通信的第一短程无线电。蓝牙射频模块包含了非常合适的第一短程无线电。蓝牙射频模块的距离通常小于100米。处理器适于根据预选的指令集(i)在所述至少一个存储器模块中存储所述现场设备和CCM的标识和地址信息，(ii)基于从所述至少一个传感器接收到的并由所述处理器处理的信号存储信息，(iii)向所述至少一个致动器发送控制信号，(iv)从存储器检索数据并使用所述第一短程无线电传送这些数据，以及(v)接收并处理由所述第一短程无线电传送的指令信号。

本发明的装置还包括通用的、市售的、现成的移动设备(“GPMD”)。许多GPMD适合在非危险的操作环境中使用。而无论是否进行修改，许多GPMD(有或没有进行修改)甚至也适合在危险的操作环境中使用。当需要修改以便在危险环境使用时，所述修改可能就像为GPMD提供保护外壳一样简单。所述GPMD例如可以是诸如的智能手机或诸如的平板电脑。这些GPMD具有显示器，通常是触摸屏显示器。这些GPMD还包括第二短程无线电(最常见的是蓝牙射频模块)，所述第二短程无线电非常适于与附于多个现场设备的每个CCM的第一短程无线电通信。当所述GPMD和所述CCM在所述第一和第二短程无线电之间的距离内时，它们就能够相互通信。这些GPMD还包括他们自己的处理器、存储模块、用户界面以及操作系统。

本发明的一个重要方面在于所述GPMD至少部分可由(也确实由)应用程序控制，该应用程序适配所述GPMD以在所述第一和第二短程无线电模块之间的距离内询问每个CCM，以检索并显示与每个所述CCM相关的识别信息。用户界面允许所述GPMD根据用户的输入选择性地向每个所述CCM发送控制信号。所述GPMD还能够选择性地询问每个所述CCM，以获得并显示与附于该个CCM的现场设备的操作相关的信息。

根据下面提供的详细描述，并结合附图考虑时，本发明的这些及其他特性、特征和优点对于本领域技术人员更显而易见。

附图说明

图1是一设施的框图，图中的设施能够被监测，并且在一些情况下由诸如智能手机或平板电脑的通用移动设备控制；

图2是通信和控制模块的框图，所述模块适于并耦合到设施中使用的每个现场设备；

图3是与通信和控制模块耦合的示例性现场设备的更详细的框图；

图4是当在智能手机或平板电脑上启动监测/控制应用程序时在该个智能手机或平板电脑上显示的启动画面的示例；

图5是当图4的应用程序正在操作并且在手机或平板电脑的蓝牙无线电的通信距离内检测到三个现场设备时所显示的画面的示例；

图6至9示出了当选择了图5列出的第一个现场设备时，在智能手机或平板电脑上可能会显示的画面的示例；

图10示出了当选择了图5列出的最后一个现场设备时，在智能手机或平板电脑上可能会显示的画面的示例；以及

图11示出了当选择了与图5列出的第一个现场设备相关联的右箭头时可能会显示的画面。

具体实施方式

优选的实施例的说明旨在结合附图进行理解，所述附图可认为是本发明整个书面说明的一部分。在说明书中，相关术语例如“下面的”、“上面的”、“水平的”、“垂直的”、“在上面”、“在下面”、“上”、“下”、“顶部”和“底部”及其衍生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)，应该被解释为参考之后所讨论的附图中说明或示出的定向。这些相关术语是为了便于说明，并且不要求该装置以附图所示的方向构造或操作。此外，例如“连接于”、“连接”、“附连于”、“附连”、“结合于”和“结合”的术语可互换地使用，并涉及一种结构或表面被固定到另一种结构或表面，或整体制成一块，除非另有明确说明。

图1示出了八个现场设备1-8。在所示的示例中，每个现场设备均是手动或自动阀。可以使用其他类型的现场设备来代替阀而不会偏离本发明。位于每个阀的顶部的是通信和控制模块(CCM)10。

在图1中，现场设备1和2由例如电池或独立电源(未示出)个别地供电。现场设备1和2也没有物理耦合到数据总线。然而，现场设备3-8通过电缆连线到数据开关12，该数据开关12也连线到PLC 14。电缆通常适于将电力传输到现场设备3-8。同样，电缆将在PLC 14和现场设备3-8之间传送控制和数据信号。开关12负责适当地路由在可PLC 14和正确的现场设备3-8之间的信号。PLC 14耦合到主计算机16，所述主计算机16用于监测所述PLC的操作并向所述PLC发送指令。所述PLC向现场设备3-8的CCM 10发送控制信号，所述信号由CCM 10处理，以控制所附的现场设备的操作。如图所示，PLC 14不能向附于现场设备1和2的CCM发送信号，或者接收来自附于现场设备1和2的CCM的信号。

CCM 10能够与诸如智能手机22或平板电脑24的GPMD进行双向通信，因为每个CCM10和每个所述智能手机和平板电脑均配备有蓝牙射频模块。载入智能手机22或平板电脑24的独特软件应用程序允许智能手机22或平板电脑24收集并处理来自每个现场设备1-8的CCM 10的信号，所述现场设备在所述CCM和所述GPMD的蓝牙射频模块之间的距离之内。这些模块的距离通常小于100米。所述GPMD(智能手机22或平板电脑24)处理这些信号以显示与每个所述CCM和所附的现场设备1-8的身份和状态相关的信息。该应用程序还允许智能手机22或平板电脑24的用户向与现场设备1-8相关联的个别的CCM 10发送指令和数据并且接收来自所述个别的CCM 10的数据。

图1示出了已经安装了应用程序的智能手机22和平板电脑24，其通过蓝牙与任何一个现场设备1-8的CCM 10进行通信。如图2所示并且如上所述，每个CCM 10都具有蓝牙射频模块20，所述蓝牙射频模块20在所述GPMD(智能手机22或平板电脑24)和现场设备控制器18之间传递信号。图2还示出了现场设备控制器18被耦合到总线(线路)，所述总线用于将与现场设备3-8相关联的CCM 10耦合到开关12和PLC 14。与现场设备1和2相关联的CCM 10不存在该连接。

图3示出了耦合到CCM 10的通用现场设备30。如上所述，现场设备30可以是阀、马达、阻尼器、传送器或者一些其他电气装置，机械装置或机电装置。致动器可以耦合到现场设备。图3中的框32和34代表两个这样的致动器。如果通用现场设备30是阀，致动器32和34则例如可以是适于打开和关闭所述阀的螺线管。

为了自动化控制现场设备30，还需要感测现场设备30或致动器32和34的操作状况。图3示出了可以是温度传感器的传感器36，所述传感器36用于感测现场设备30的状况。图3示出了可以是位置传感器的传感器38，所述传感器38也用于感测现场设备30的状况。传感器40用于感测致动器32的操作状况。同样，传感器42用于感测致动器34的操作状况。而图3示出了致动器32和34以及传感器36-42位于围绕现场设备30的外壳44内，但所述致动器和传感器也可被定位在CCM 10的外壳46内。可根据现场设备30的性质使用额外的或者不同的致动器和传感器。

CCM 10的现场设备控制器18控制致动器32和34，继而控制现场设备30的操作。控制器18包括微处理器或微控制器模块50(在本文两者通常都可被称为处理器)、时钟52、非易失性存储器模块54、易失性存储器模块56、以及人机界面(HMI)58。如图所示，HMI 58包括一组指示灯60、62、64、66，它们向用户提供关于现场设备30和致动器32和34的操作状况的信息。所述指示灯例如可以是发光二极管(LED)。HMI 58还包括一组开关70和72，所述开关允许用户设定现场设备30的操作状态或者控制致动器32和34。通过总线82向现场设备30和所附的CCM 10供电。或者，也可以由电池或由不同的电连接器供电。

处理器50基于存储在非易失性存储器模块54中的预编程指令集、来自传感器36-42的号、来自时钟52的信号、来自HMI 58的信号、经由图1所示的PLC 14接收的来自PLC14或者计算机16的指令；以及经由蓝牙射频模块20接收的来自图1所示的智能手机22或平板电脑24的指令，来执行多种控制和报告功能。以下叙述了一些控制功能。

由处理器50执行的控制功能包括向致动器32和34发送信号，以控制现场设备30的操作。由所述处理器执行的控制功能还包括控制HMI 58的LED 60-66的操作，使得所述LED适当地向恰好在视场内的用户指示状态信息。由处理器50执行的控制功能还可包括锁定HMI 58的开关(按钮)70-72以停用开关的功能，以及将所述开关解锁以恢复它们的功能。

由处理器50执行的报告功能包括轮询传感器以及处理来自传感器的信号，将从所述处理得到的信息存储在易失性存储器模块56中，并且根据PLC 14的指令向HMI 58或计算机16发送该信息，或者向智能手机22或平板电脑24发送该信息。作为示例而非限制，当现场设备30是时，处理器50将在所述阀打开时亮起HMI 58的“打开”LED 60并且当所述阀关闭时亮起HMI 58的“关闭”LED 62。类似地，处理器50将在致动器32正在操作时亮起HMI 58的螺线管1的LED 64，而在致动器34正在操作时亮起螺线管2的LED 66。当致动器32和34未操作时关掉这些LED。

另外，处理器50可以记录与现场设备30和致动器32和34的操作相关的历史数据以供稍后报告。例如，如果传感器36是温度传感器，处理器50可以基于来自传感器36和时钟52的信号，在离散的时间间隔，于非易失性存储器模块54中存储现场设备30的当前操作温度、现场设备30的最高操作温度、现场设备30的最低操作温度、或现场设备30的操作温度。同样，处理器50可以基于来自传感器40和42的信号，在非易失性存储器模块54中记录与致动器32和34的操作相关的信息以供稍后报告。这些信息可以包括每个致动器的操作次数以及每个所述操作的时刻和持续时间。当传感器38是位置传感器时，来自传感器38的数据可用于记录现场设备30的循环次数或者记录现场设备30是否实际上根据需要被定位(或以其他方式操作)。处理器50也可以使用这些信号来向致动器32和34提供反馈控制。

原始或经处理的传感器数据可以预选的时间间隔或根据处理器50从PLC接收到的请求实时地向PLC 14报告。类似地，原始或经处理的传感器数据可由处理器50经由蓝牙模块20传送到智能手机22或平板电脑24。

除了处理和报告来自传感器的数据之外，所述处理器还可以存储、处理、应答和报告在CCM 10与PLC 14之间或者在CCM 10与智能手机22或平板电脑24之间传送的指令和数据。例如PLC 14可以向处理器50发送指令，以控制所述处理器如何应答接收到的来自智能手机22或平板电脑24的指令。更具体地说，PLC 14可指示控制器关于接受并处理哪些指令，所述指令一般来自智能手机22或平板电脑24，或者来自特定的智能手机22或平板电脑24。处理器50也适于应答来自PLC 14的指令，所述指令限制了一般与智能手机22和平板电脑24共用的数据或与特定的智能手机22或平板电脑24共用的数据，在下文进一步解释这种方式。

存储器模块54和56还用于存储与附于CCM 10的特定现场设备30相关的识别信息。这种信息包括现场设备30的型号、识别现场设备30和所附的CCM 10的唯一ID标签、与所述CCM相关的其他地址和通信信息(例如，所述CCM可以通信的波特率)、与附于所述CCM的现场设备30相关的描述信息、其他由用户提供的信息、与现场设备30或附于所述现场设备的CCM10的制造商或供应商的网站相关的链接数据、以及与说明书相关的链接数据，所述说明书用于现场设备30或附于所述现场设备的CCM 10，可通过互联网获得所述说明书的电子副本。

熟悉蓝牙射频模块的读者都会明白除了双向无线电之外，它们还拥有自己的处理器和存储器模块。蓝牙射频模块的存储器可用于存储与CCM 10和所附的现场设备30相关联的一些类型的数据，且不会偏离本发明。此外，在一些实施例中，并在不偏离本发明的情况下，CCM 10可能仅依靠其在蓝牙射频模块的处理器上的操作来减少与其相关联的部件数量和制造成本。随着蓝牙射频模块内置处理器的处理能力的增加或其他原因，上述情况会变得更加可能。

图4至11是在智能手机22或平板电脑24的显示器上可能会显示的画面的示例。在图4-11所示的示例中，智能手机22或平板电脑24的显示器是触摸屏。当在智能手机22或平板电脑24上启动应用程序时，会显示如图4所示的画面。用户然后点击所述触摸屏上标记为“搜索运行设备”的按钮100。智能手机(或平板电脑)在CCM和智能手机(或平板电脑)之间的蓝牙射频模块(更具体地说，包含在所述蓝牙射频模块中的无线电)的通信距离内搜索由与现场设备1-8相关联的CCM 10所传送的信号，并生成如图5所示的画面。

图5是当在通信距离内具有三个现场设备时智能手机或平板电脑可能会显示的内容的示例。每个现场设备和所附的CCM 10由唯一ID标签102和现场设备的型号104标识。该信息由CCM 10的处理器50从存储器模块54和/或56中检索并经由蓝牙射频模块20传送到智能手机22。虽然图5示出的所有三个设备是相同型号，但系统也会与不同型号的现场设备一起工作。加载在通用移动设备(即智能手机22或平板电脑24)上的应用软件提供了这种重要的功能，其允许单个通用移动设备收集数据并显示来自耦合到CCM 10的各种现场设备30的数据以及将指令发送到耦合到CCM 10的各种现场设备30。

“闪烁”按钮106与图5的显示器上标识的三个设备中的每一个相关联。按下特定设备的“闪烁”按钮106会使所述智能手机或平板电脑向与现场设备相关联的CCM 10的地址发送信号。当该信号被所述CCM的蓝牙射频模块20接收，并且由CCM 10的处理器50处理后，会导致CCM 10的KMI 58上的发光二极管(LED)60-66闪烁，以向用户提供可见指示，允许用户识别与标签号码相关的现场设备30和相关联的CCM 10。在一些操作环境中，除了光源，可证明指示器对于提供这样的识别指示更加有用。在这种情况下，提供这样的指示器作为所述CCM的一部分，并且按下闪烁按钮106会使所述CCM上的指示器提供识别指示。

在图5的显示器上，还示出了与三个设备中的每一个相关联的指向右边的箭头108。按下这些箭头中的其中一个箭头，将会显示与特定的现场设备30和所附的CCM 10相关的进一步信息。图6-10示出了被显示的这些信息的例子。

在转到讨论图6至10之前，读者应当注意的是图5的显示屏有两个其他按钮。“搜索运行设备”按钮110会使智能手机或平板电脑再次搜索运行中的并且在所述CCM和所述GPMD的蓝牙射频模块的无线电之间的有效操作距离内的附有CCM 10的现场设备30。按下“断开3个设备”按钮112会使所述GPMD的显示被清除。

图6和图7是几个画面的例子。如果现场设备1(或2)和该设备的CCM 10在有效操作距离内并且在运行中，当与图5所示的设备相关联的右箭头108被按下时，就会显示所述画面。如果按下图5中与现场设备3-8相关联的右箭头108，也可出现图6和图7所示的画面，但前提是仅当PLC 14已经向附于该个现场设备的CCM 10发送解锁指令。只有当CCM 10的处理器50已经处理所述解锁指令之后，才能够通过智能手机22或平板电脑24控制该个CCM和所附的现场设备。

设有替换方式使CCM 10在锁定状态和解锁状态之间进行切换。例如，可将CCM 10预置为锁定状态，但是每当一预定电压被施加到该个CCM并且该个CCM没有接收到来自诸如PLC的控制器的主控制信号时，将该个CCM切换到解锁状态。或者，可将CCM 10预置为解锁状态，但是每当CCM 10在主控制下并且接收到来自PLC或一些其他主控制器的通信信号时，将该个CCM切换到锁定状态。也可使用从所述GPMD传送到所述CCM的预授权密码将该个CCM解锁。

图6和图7示出了由CCM 10传送到手机或平板电脑的一些信息，以及一些可访问的指令按钮。具体而言，列出了用于识别特定现场设备30的唯一标签。还列出了设备正在使用的地址协议。这被列于显示器的AS-i地址字段112中。两个指示器114和116中的任何一个被亮起，从而提供了现场设备30(在这种情况下为阀)是打开还是关闭的指示。设有类似的指示器118和120来指示控制阀的两个螺线管是打开还是关闭。所显示的AS-i地址信息以及要亮起哪一个指示器114-120取决于处理器50经由CCM 10的蓝牙模块20发送到手机或平板电脑的信号。

图6和图7所示的指令按钮包括“闪烁”按钮122，所述“闪烁”按钮122执行与图5的“闪烁”按钮106相同的功能。其他按钮124和126允许阀位置传感器38被校准为“打开”位置或“关闭”位置，其方式与HMI 58的类似标记的开关70和72相同。还可以使用其他按钮128-134来强制打开或关闭两个螺线管中的任何一个。在图7所提供的示例中，与螺线管2相关联的“强制打开”按钮已被激活。按钮132会改变显示器上的颜色，而与螺线管2相关联的指示器也被亮起。当按下按钮122-134中的任何一个时，手机或平板电脑发送指令信号到特定现场设备30的CCM 10，所述信号由蓝牙射频模块接收并由该CCM的处理器50处理。

图8和图9示出了当所选的现场设备是现场设备3-8中之一并且所述PLC尚未对该个现场设备和相关联的CCM 10进行解锁时，智能手机或平板电脑上所显示的画面。数据仍显示在图8中，但只有“闪烁”按钮可以操作。如果按下另一个按钮，则显示图9所示的文本消息136。通过点击“取消”按钮137将该文本消息从显示器移除。应当注意的是在图8中，非运行的按钮变暗(即按钮124-134)，指示它们未能起作用。

图10示出的显示器的启动方式与图6-9所示的任-显示器相同，即通过按下图5所示的其中一个右箭头108。图10的显示器不同于图6至9的显示器，用于显示不同类型(即不同型号)的现场设备30。智能手机22或平板电脑24中的软件应用程序基于与该个现场设备一起使用的现场设备30或CCM 10的类型以及可用于该类型的现场设备和CCM的信息和控制功能来调整所述显示。在图10的示例中，所提供的附加信息包括DeviceNet地址140，并且用户可以通过按下分别与三个不同的波特率相关联的按钮142、144或146，从该三个不同的波特率之间选择用于与该设备通信的波特率。否则，例如可以使用图6中可用的相同信息和指令。此外，所显示的信息基于由附于现场设备30的CCM 10传送的数据。该信息存储在存储器模块54和/或56中，由处理器50检索并且由所述处理器经由蓝牙射频模块20传送到手机或平板电脑。

图11示出了当按下图6-8中的任何一个上的右箭头150时，由智能手机或平板电脑上的应用程序显示的另一个画面。如果图10的右箭头150被按下，会显示类似的画面。如果在文本消息136存在时按下该箭头，则什么都不会发生，如图9所示。

图11示出了附加信息。该信息包括特定现场设备或所附的CCM的型号104和序列号(标签)100以及表示所述现场设备的制造月份和年份的日期代码。还显示了现场设备30在操作时的当前温度162，以及现场设备30自上次重置以来所操作过的最低温度164和最高温度166。还提供了循环计数168，即阀打开或关闭过多少次。可以通过点击相关联的重置按钮170来重置所述最低温度和最高温度。同样，可以通过点击相关联的重置按钮172来重置所述循环计数。

为了填充当前温度字段，处理器50处理直接来自温度传感器36的数据或询问存储器模块54以检索最后报告和存储的温度。然后经由蓝牙射频模块20将该数据传送到手机或平板电脑。当该数据到达手机或平板电脑时，该数据被进一步处理以根据载入手机或平板电脑的应用软件所包含的指令进行显示。同样，处理器50从存储器模块54检索填充字段164-168所需的数据，并通过蓝牙射频模块20将所述数据传送到手机或平板电脑。当手机或平板电脑接收到所述数据后，由手机或平板电脑的处理器处理所述数据，并将所述数据存储在手机或平板电脑的存储器中，并且在手机或平板电脑的显示器上填充适当的字段。

当按下重置按钮170和172中的任何一个时，通过手机或平板电脑将一被寻址的信号发送到所述CCM的蓝牙射频模块20。当接收到该信号后，由处理器50处理该信号，并且将存储相关数据的存储器模块54中的存储位置清除。更具体地说，当按下重置按钮170时，将存储最低温度和最高温度的存储位置清除，当按下重置按钮172时，将存储循环计数的存储位置清除。处理器50会基于来自适当的传感器(例如36和38)的读数，用新的数据重新填充这些存储位置。

图11示出了两个自由形式的字段180和182。字段180允许用户将阀/致动器的描述与特定设备相关联。当用户按下这字段时，会出现一个键盘，允许用户输入所需的描述。可以类似的方式在字段182中输入附加信息。由手机或平板电脑将所输入的数据传送到CCM10的蓝牙射频模块20，由处理器50处理所述数据并将所述数据存储在存储器模块54和56中之一。用户可以类似的方式改变序列号(标签)信息。

如果将智能手机或平板电脑连接到互联网，可启动另外两个功能。按下网站按钮190会向CCM 10发送指令，使处理器50访问存储在CCM 10的存储器模块中的上述网站链接信息，并且经蓝牙射频模块20将所述链接信息转发给智能手机或平板电脑，以启动手机或平板电脑的网页浏览器。这可允许用户使用智能手机或平板电脑的网页浏览器查看所述现场设备的制造商或供应商的网站。点击安装说明书按钮192，就会使用存储在所述CCM的存储器中的相关链接信息下载和显示所述现场设备的安装说明书。

智能手机或平板电脑的用途并不限于监测和控制设施中的现场设备和所附的CCM。上述装置还可用于在工厂进行制造时和/或在设施进行安装时配置所述现场设备和所附的CCM。

在工厂中，将预定电压施加到CCM 10以将CCM 10从锁定状态切换到解锁状态。使用所述GPMD(即智能手机或平板电脑)，在预定时窗内发生的一系列预定但未公开的动作，以使所述GPMD显示登录画面。然后输入管理密码。当输入了预授权的管理密码后，所述GPMD向所述CCM发设置信号送。当收到该信号后，所述CCM从解锁状态切换到设置状态。此外，在所述GPMD上显示了至少一个设置页面。通过完成所述设置页面上的字段来提供各种出厂设置和数据。这些设置和数据的例子包括现场设备的序列号、型号和日期代码。然后由所述GPMD向CCM 10传送这些设置和数据并将这些设置和数据存储在所述CCM的存储器模块中之一，例如非易失性存储器模块54。此时，可以类似的方式将其他信息存储在所述CCM的存储器中。另外的例子包括通往制造商网站的互联网链接以及所述现场设备和CCM的使用说明书的电子副本。在将所需的配置数据传送到所述CCM的存储器并且将所述配置数据存储在所述CCM的存储器之后，用户登出。登出时，向所述CCM发送信号，使所述CCM从设置状态切换回解锁状态，从而禁用输入或更改设置信息的功能，直到再次输入预授权的管理密码。

可以在设施安装所述现场设备和CCM时以类似的方式提供其他信息。这样的信息通常可包括所述CCM的地址、指示地址类型的代码(例如，1＝“As-i地址”，2＝“AS-i地址+A或B”，3＝“DeviceNet地址”)、指示用于通信的特定波特率的代码等。同样，可以清除存储了温度、循环计数等的存储位置，并且可以校准传感器，以备使用。

还可使设置一系列现场设备和相关联的CCM的过程自动化。除了在通用移动设备上驻留的上述应用程序之外，可准备包含用于该系列现场设备和所附的CCM中的每一个的特定设置数据的电子数据表并将所述电子数据表载入通用移动设备。还将微处理器载入通用移动设备，所述通用移动设备被操作成从所述电子数据表提取数据并将所述数据提供给应用程序，导致所述应用程序将所述数据加载转发到所述CCM，将所述数据存储在所述CCM的存储器中。

以上说明旨在用来解释但不是用来限制由以下权利要求所定义的本发明。如上所述，可以使用各种类型的现场设备。CCM的具体设计可适于与其一起使用的特定类型的现场设备。也可以使用除智能手机或平板电脑以外的GPMD。所述GPMD可以采用除蓝牙以外的通信协议。可以改变所述CCM，使得使用除蓝牙之外的通信协议的GPMD也可以被使用。在不偏离本发明的情况下可以做出这些和其他修改。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种设置、监测和控制装置，包括：

a.多个现场设备，每个所述现场设备具有(i)与该个现场设备耦合的通信和控制模块(CCM)；以及(ii)用于监测该个现场设备的状况的传感器，其中所述传感器适于向所述CCM发送信号，所述CCM适于处理所述信号，其中所述CCM包括人机界面(HMI)、处理器、时钟、至少一个存储器模块以及适于双向通信的第一短程无线电，其中处理器适于根据预选的指令集(i)在所述至少一个存储器模块中存储所述现场设备和CCM的标识和地址信息，(ii)基于从所述至少一个传感器接收到的并由所述处理器处理的信号存储信息，(iii)从存储器检索数据并使用所述第一短程无线电传送这些数据，以及(iv)接收并处理由所述第一短程无线电传送的指令信号；

b.可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过数据开关耦合到所述多个现场设备中选定的若干个现场设备的CCM和主计算机，由此将所述主计算机发出的控制信号发送到所述多个现场设备的所述CCM中的若干个；以及

c.通用的、市售的、现成的移动设备(GPMD)，所述移动设备具有显示器和第二短程无线电，所述第二短程无线电适于在所述第一和第二短程无线电之间的距离内与附于所述多个现场设备的每个CCM的所述第一短程无线电通信，所述GPMD至少部分由应用程序控制，使得所述GPMD适于在所述第一和第二短程无线电之间的距离内询问每个CCM，以检索和显示与每个所述CCM相关的识别信息，选择性地向每个所述CCM发送控制信号，并且选择性地询问每个所述CCM，以获取并显示与附于该个CCM的现场设备的操作相关的信息。

2.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述设置、监测和控制装置还包括由所述CCM控制的至少一个致动器，所述致动器继而控制所述现场设备。

3.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述CCM具有解锁状态和锁定状态。

4.如权利要求3所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述CCM适于在以下至少一种情况下从所述锁定状态切换到所述解锁状态：(i)从所述可编程逻辑控制器接收到解锁信号，(ii)到达预定电压同时无主控制信号，以及(iii)从所述GPMD向所述CCM传送预授权密码。

5.如权利要求3所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD适于向所述CCM发送设置信号，作为收到预授权密码之后在预定时间段内发生的一系列预定动作的应答，所述CCM适于在收到所述设置信号后切换到设置状态。

6.(已取消)

7.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述可编程逻辑控制器适于向耦合到所述可编程逻辑控制器的至少一个CCM发送控制信号，所述控制信号由所述CCM处理，以使所述CCM执行至少一个预定功能。

8.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，当一CCM处于锁定状态时，所述GPMD能够接收并显示与附于该个CCM的现场设备的操作相关的信息，但不能向该个CCM发送在该CCM处于解锁状态时能够由所述GPMD向其发送的至少一部分控制信号。

9.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，每个CCM的所述HMI均具有至少一个指示器，并且所述GPMD适于选择性地向选定的一个CCM发送指令，以使所述选定的CCM的指示器提供识别指示。

10.如权利要求9所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，即使当该个CCM处于锁定状态时，所述指示器也会提供所述识别指示。

11.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD的显示器适于在多个所述CCM的第一短程无线电与所述GPMD的第二短程无线电之间的距离内同时显示与附于各个CCM的每个现场设备相关的识别信息。

12.如权利要求11所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD的所述显示器被分成多个不同的区域，每个所述区域与在所述第一和第二短程无线电之间的距离内附于CCM的所述现场设备中之一相关联，以便将在所述第一和第二短程无线电之间的距离内附于CCM的每个现场设备的识别信息显示在与该个现场设备相关联的显示器的区域中。

13.如权利要求12所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD的所述显示器是触摸屏显示器，其适于通过触摸与所述现场设备中之一相关联的所述显示器的那个区域来选择该个现场设备，并且在选择该个现场设备之后，所述GPMD显示与所选择的现场设备的操作相关的信息。

14.如权利要求12所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD的所述显示器是触摸屏显示器，其适于通过触摸与所述现场设备中之一相关联的所述显示器的那个区域来选择该个现场设备，并且在选择该个现场设备之后，所述GPMD显示与所选择的现场设备的操作相关的信息，并且适于被操作成将至少一个控制信号发送至附于所选择的现场设备的CCM。

15.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD选自由智能手机和平板电脑组成的组。

16.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD还包括电子数据表和微处理器，所述微处理器适于与所述应用程序协同工作，以自动设置多个现场设备和所附的CCM。

17.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述多个现场设备中的至少一个是阀。

18.如权利要求17所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述阀通过至少一个阀致动器在打开位置和关闭位置之间移动，并且所述至少一个阀致动器由所述CCM控制。

19.如权利要求17所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述传感器选自由温度传感器和阀位置传感器组成的组。

20.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述设置、监测和控制装置还包括至少一个致动器，所述传感器监测所述致动器的状态。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

包含权利要求1-5和7-20的替换页第22-26页旨在替换原先提交的包含原权利要求1-20的权利要求书第22-26页。修改了独立权利要求1、4、7和9以阐明并更简明地描述本发明，从而也阐明了请求保护的本发明与所引用的对比文件之间的现有区别。取消了权利要求6。申请人相信所提交的权利要求与原先提交的申请文件一致，并得到原申请文件的明确支持，并且没有超出原申请文件的范围。

根据深入研究，对比文件D4(美国专利申请公开号2010/0145476 A1)被认为是与本发明权利要求的主题最接近的现有技术。尽管该对比文件示出了用于控制多个现场设备25a-251的系统，每个现场设备包含状态传感器，以及选定的现场设备可以与诸如智能手机的移动设备通信。但该对比文件缺少的是通过数据开关耦合到现场设备的通信控制模块的单个可编程逻辑控制器的组合，由此允许主计算机以目前修改后的权利要求1所定义的方式向选定的现场设备传送控制信号。在这方面，现有技术的对比文件D1(美国专利申请公开号2014/0273847 A1)也未有提及。

Claims (20)

1.一种设置、监测和控制装置，包括：

a.多个现场设备，每个所述现场设备具有(i)与该个现场设备耦合的通信和控制模块(CCM)；以及(ii)用于监测该个现场设备的状况的传感器，其中所述传感器适于向所述CCM发送信号，所述CCM适于处理所述信号，其中所述CCM包括人机界面(HMI)、处理器、时钟、至少一个存储器模块以及适于双向通信的第一短程无线电，其中处理器适于根据预选的指令集(i)在所述至少一个存储器模块中存储所述现场设备和CCM的标识和地址信息，(ii)基于从所述至少一个传感器接收到的并由所述处理器处理的信号存储信息，(iii)从存储器检索数据并使用所述第一短程无线电传送这些数据，以及(iv)接收并处理由所述第一短程无线电传送的指令信号；以及

b.通用的、市售的、现成的移动设备(GPMD)，所述移动设备具有显示器和第二短程无线电，所述第二短程无线电适于在所述第一和第二短程无线电之间的距离内与附于所述多个现场设备的每个CCM的所述第一短程无线电通信，所述GPMD至少部分由应用程序控制，使得所述GPMD适于在所述第一和第二短程无线电之间的距离内询问每个CCM，以检索和显示与每个所述CCM相关的识别信息，选择性地向每个所述CCM发送控制信号，并且选择性地询问每个所述CCM，以获取并显示与附于该个CCM的现场设备的操作相关的信息。

2.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述设置、监测和控制装置还包括由所述CCM控制的至少一个致动器，所述致动器继而控制所述现场设备。

3.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述CCM具有解锁状态和锁定状态。

4.如权利要求3所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述CCM适于在以下至少一种情况下从所述锁定状态切换到所述解锁状态：(i)从可编程逻辑控制器接收到解锁信号，(ii)到达预定电压同时无主控制信号，以及(iii)从所述GPMD向所述CCM传送预授权密码。

5.如权利要求3所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD适于向所述CCM发送设置信号，作为收到预授权密码之后在预定时间段内发生的一系列预定动作的应答，所述CCM适于在收到所述设置信号后切换到设置状态。

6.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述多个CCM中至少一些耦合到控制器。

7.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述控制器适于向耦合到所述控制器的至少一个CCM发送控制信号，所述控制信号由所述CCM处理，以使所述CCM执行至少一个预定功能。

8.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，当一CCM处于锁定状态时，所述GPMD能够接收并显示与附于该个CCM的现场设备的操作相关的信息，但不能向该个CCM发送在该CCM处于解锁状态时能够由所述GPMD向其发送的至少一部分控制信号。

9.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，每个CCM的所述HMI均具有至少一个指示器，并且所述GMPD适于选择性地向选定的一个CCM发送指令，以使所述选定的CCM的指示器提供识别指示。

10.如权利要求9所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，即使当该个CCM处于锁定状态时，所述指示器也会提供所述识别指示。

11.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD的显示器适于在多个所述CCM的第一短程无线电与所述GPMD的第二短程无线电之间的距离内同时显示与附于各个CCM的每个现场设备相关的识别信息。

12.如权利要求11所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD的所述显示器被分成多个不同的区域，每个所述区域与在所述第一和第二短程无线电之间的距离内附于CCM的所述现场设备中之一相关联，以便将在所述第一和第二短程无线电之间的距离内附于CCM的每个现场设备的识别信息显示在与该个现场设备相关联的显示器的区域中。

13.如权利要求12所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD的所述显示器是触摸屏显示器，其适于通过触摸与所述现场设备中之一相关联的所述显示器的那个区域来选择该个现场设备，并且在选择该个现场设备之后，所述GPMD显示与所选择的现场设备的操作相关的信息。

14.如权利要求12所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD的所述显示器是触摸屏显示器，其适于通过触摸与所述现场设备中之一相关联的所述显示器的那个区域来选择该个现场设备，并且在选择该个现场设备之后，所述GPMD显示与所选择的现场设备的操作相关的信息，并且适于被操作成将至少一个控制信号发送至附于所选择的现场设备的CCM。

15.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD选自由智能手机和平板电脑组成的组。

16.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述GPMD还包括电子数据表和微处理器，所述微处理器适于与所述应用程序协同工作，以自动设置多个现场设备和所附的CCM。

17.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述多个现场设备中的至少一个是阀。

18.如权利要求17所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述阀通过至少一个阀致动器在打开位置和关闭位置之间移动，并且所述至少一个阀致动器由所述CCM控制。

19.如权利要求17所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述传感器选自由温度传感器和阀位置传感器组成的组。

20.如权利要求1所述的设置、监测和控制装置，其特征在于，所述设置、监测和控制装置还包括至少一个致动器，所述传感器监测所述致动器的状态。