CN110545211B - 工业控制系统中的无中断消息捕获 - Google Patents

Abstract

本公开涉及工业控制系统中的无中断消息捕获。捕获在工业过程中与现场设备交换的消息，而不中断消息的通信。嵌入在网关设备中的诊断驱动器检测网关设备和现场设备之间的连接中的异常状况。诊断驱动器捕获指示异常状况的消息而不中断消息通信。驱动器能够按需将捕获的消息发送到工作站计算设备，用于诊断异常状况。

Description

工业控制系统中的无中断消息捕获

技术领域

本公开的各方面一般而言涉及联网的计算机化工业控制自动化系统领域。更具体而言，本公开的各方面涉及一种诊断驱动器，其捕获与工业控制自动化系统的现场设备交换的电子数据消息，而不中断设备通信。

背景技术

工业控制和自动化系统一般而言包括过程控制器设备，其通常经由网络连接到整个过程控制系统中的大量现场设备。过程中的现场设备具有各种类型和功能并且可以由许多不同的供应商公司创建。一起控制大量不同现场设备是确保过程控制系统的生产率和有效操作的重要任务。

当今的典型工业过程及其复杂并且涉及许多智能设备，诸如发送器、定位器、马达驱动器、限位开关和其它通信使能设备。举例来说，有数千个传感器和控制元件(例如，阀门致动器)监视/控制工业工厂内的多级过程的各方面并不是没有听说过。随着现场设备随着时间的推移变得越来越先进，控制和同步现场设备的过程也增加了复杂性。

例如，前几代工业过程控制设备中的发送器和定位器是相对简单的组件。在引入数字(智能)发送器之前，与现场设备相关联的活动相对简单。行业标准(如用于气动仪表的3-15psi或用于电子仪器为4-20ma)允许一定程度的互操作性，其最小化模拟发送器的设置、配置和操作。但是，更现代的现场设备包括数字数据发送能力和设备上数字处理器。这些现代设备(一般被称为“智能”现场设备)在设置新的现场设备时需要更多的配置工作。管理复杂的智能设备需要各种不同的软件接口、协议和驱动器，以确保与每种类型的设备进行高效的交互。

网关设备提供现场设备和过程自动化系统之间的控制和输入/输出(I/O)接口。遗憾的是，用于诊断或调试现场设备和网关设备之间的接口问题的常规技术是麻烦的过程。例如，调试串行端口的接口问题需要断开设备接口并连接特殊的硬件窥探器。而调试以太网端口的接口问题需要在与网关接口的网络交换机上配置镜像端口，在那个端口上连接站，以及在站上运行包捕获工具以捕获网关和现场设备之间交换的消息。不利的是，这些常规技术需要中断与设备的通信和/或在到设备的通信路径中添加额外的硬件。

发明内容

本公开的各方面利用嵌入在网关设备内的诊断驱动器，其捕获通过工业控制自动化系统内的网关设备与现场设备交换的消息，而不中断设备通信或需要添加额外硬件。有利地，以这种无中断的方式捕获的消息可以按需发送到工作站计算设备，以诊断工业控制自动化系统内的设备接口问题。根据本公开的各方面，不需要物理断开或者添加用于串行接口或用于在交换机上设置镜像端口的特殊硬件。

用于实施本公开的各方面的工业控制系统内的无中断消息捕获的系统包括设备集成器处理器、存储器设备、诊断驱动器、串行接口和以太网接口。串行接口被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到串行现场设备，以用在过程控制系统的工业过程中。通信耦合支持根据串行电子数据通信协议与串行现场设备的电子数据消息的通信。以太网接口被配置为根据以太网电子数据通信协议将诊断驱动器通信地耦合到计算设备。诊断驱动器包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令。当由设备集成器处理器执行时，指令将诊断驱动器配置为捕获经由串行接口使用串行通信协议与串行现场设备交换的电子数据消息，而不中断消息的通信。执行指令还将诊断驱动器配置为使用专有通信协议经由以太网接口将捕获的电子数据消息发送到计算设备。捕获的消息指示设备集成器处理器和串行现场设备经由串行接口的通信耦合中的异常状况。

用于实施本公开的各方面的工业控制系统内的无中断消息捕获的另一个系统包括设备集成器处理器、存储器设备、诊断驱动器和以太网接口。以太网接口被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到以太网现场设备，以用在过程控制系统的工业过程中。通信耦合支持根据一个或多个以太网电子数据通信协议与以太网现场设备的电子数据消息的通信。以太网接口还被配置为根据以太网电子数据通信协议将诊断驱动器通信地耦合到诊断计算设备。诊断驱动器包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令。当由设备集成器处理器执行时，指令将诊断驱动器配置为捕获使用一个或多个以太网通信协议经由以太网接口与以太网现场设备交换的电子数据消息，而不中断消息的通信。捕获的电子数据消息指示设备集成器处理器和以太网现场设备经由以太网接口的通信耦合中的异常状况。

在一方面，一种计算机可读介质存储处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在被执行时配置网关设备的设备集成器处理器，用于工业控制系统内的无中断消息捕获。指令包括将网关设备的设备集成器处理器耦合到过程控制系统中的串行现场设备。经由网关设备的串行接口实现与串行现场设备的耦合，并且支持根据至少一个串行电子数据通信协议与串行现场设备的串行电子数据消息的通信。指令还包括经由网关设备的以太网接口将设备集成器处理器耦合到过程控制系统中的以太网现场设备。与以太网现场设备的耦合支持根据以太网数据通信协议与以太网现场设备的以太网电子数据消息的通信。处理器可执行指令包括经由以太网接口将网关设备的诊断驱动器耦合到工作站计算设备，其支持诊断驱动器和工作站计算设备之间的诊断以太网电子数据包的通信。指令还包括在网关设备内初始化诊断驱动器。诊断驱动器捕获经由串行接口与串行现场设备通信的串行电子数据消息中的一个或多个，而不中断串行电子数据消息的通信。诊断驱动器还捕获经由以太网接口与以太网现场设备通信的以太网电子数据消息中的一个或多个，而不中断以太网电子数据消息的通信。捕获的串行电子数据消息指示设备集成器处理器经由串行接口耦合到串行现场设备的异常状况，并且捕获的以太网电子数据消息指示设备集成器处理器经由以太网接口耦合到以太网现场设备的异常状况。

实施本公开的各方面的过程控制通信回弹(resilience)的方法包括在控制器处从一个或多个连接的设备接收可配置的多协议数据流(CMDS)、处理接收到的CMDS以用于一个或多个过程错误事件代码、基于一个或多个过程事件错误代码处理通信相关性错误，并基于通信相关性错误利用一个或多个连接的设备在控制器处执行通信回弹过程。附加的实施例还可以包括多个控制器。此外，一个或多个过程错误事件代码可以是错误帧、应用错误和/或设备错误状况中的至少一个。本公开的原理还可以包括来自一个或多个连接的设备的至少一个或多个过程控制改变。此外，一个或多个过程控制改变可以是过程改变、设备状态改变和/或环境改变中的至少一个。

在另一方面，用于工业控制系统内的无中断消息捕获的系统包括设备集成器处理器、存储器设备、诊断驱动器、串行接口和网状网络接口。串行接口被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到串行现场设备，以用在过程控制系统的工业过程中。通信耦合支持根据串行电子数据通信协议与串行现场设备的电子数据消息的通信。网状网络接口被配置为根据网状网络电子数据通信协议将诊断驱动器通信地耦合到计算设备。诊断驱动器包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令。当由设备集成器处理器执行时，指令将诊断驱动器配置为捕获经由串行接口使用串行通信协议与串行现场设备交换的电子数据消息，而不中断消息的通信。执行指令还将诊断驱动器配置为使用专有通信协议经由网状网络接口将捕获的电子数据消息发送到计算设备。捕获的消息指示设备集成器处理器和串行现场设备经由串行接口的通信耦合中的异常状况。

在又一方面，一种计算机可读介质存储处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在被执行时配置网关设备的设备集成器处理器，用于工业控制系统内的无中断消息捕获。指令包括将网关设备的设备集成器处理器耦合到过程控制系统中的串行现场设备。经由网关设备的串行接口实现与串行现场设备的耦合，并且支持根据至少一个串行电子数据通信协议与串行现场设备的串行电子数据消息的通信。指令还包括经由网关设备的网状网络接口将设备集成器处理器耦合到过程控制系统中的网状网络现场设备。与网状网络现场设备的耦合支持根据网状网络数据通信协议与网状网络现场设备的网状网络电子数据消息的通信。处理器可执行指令包括经由网状网络接口将网关设备的诊断驱动器耦合到工作站计算设备，该耦合支持诊断驱动器和工作站计算设备之间诊断网状网络电子数据包的通信。指令还包括初始化网关设备内的诊断驱动器。诊断驱动器捕获经由串行接口与串行现场设备通信的一个或多个串行电子数据消息，而不中断串行电子数据消息的通信。诊断驱动器还捕获经由网状网络接口与网状网络现场设备通信的一个或多个网状网络电子数据消息，而不中断网状网络电子数据消息的通信。捕获的串行电子数据消息指示设备集成器处理器经由串行接口耦合到串行现场设备的异常状况，并且捕获的网状网络电子数据消息指示设备集成器处理器经由网状网络接口耦合到网状网络现场设备的异常状况。

其它目的和特征将部分地清晰，并且部分地在下文中指出。

附图说明

图1是根据本公开实施例的采用网关设备的示例性过程控制系统的框图。

图2是图1的网关设备的示例性硬件层的图。

图3是图示根据另一个实施例的采用具有嵌入式诊断驱动器的网关设备的图1的示例性过程控制系统的框图。

图4是图示图3的诊断驱动器的消息捕获和传输过程的示例性流程图。

图5和6是图示根据本公开的一个或多个实施例的过程控制通信回弹的方法的示例性流程图。

在整个附图中，对应的标号指示对应的组件。

具体实施方式

网关设备提供现场设备和过程自动化系统之间的控制和输入/输出(I/O)接口。遗憾的是，用于诊断或调试现场设备和网关设备之间的接口问题的常规技术是麻烦的过程。例如，调试串行端口的接口问题需要断开设备接口并连接特殊的硬件窥探器。而调试以太网端口的接口问题需要在与网关接口的网络交换机上配置镜像端口，在那个端口上连接站，以及在站上运行包捕获工具以捕获网关和现场设备之间交换的消息。不利的是，这些常规技术需要中断与设备的通信和/或在到设备的通信路径中添加额外的硬件。

参考图1，实施本公开的各方面的过程控制系统100包括网关设备102、以太网现场设备104、串行现场设备106、工作站和控制器108、接口设备110、时钟信号112，以及电源114。网关设备102包括设备集成器处理器118、存储器存储设备120，以及被配置为支持与如本文所述的现场设备的电子数据通信的多个输入/输出数据接口。网关设备102通信和/或电耦合到以太网现场设备104、串行现场设备106、工作站和控制器108、接口设备110、时钟信号112和电源114。过程控制系统100的各方面，包括网关设备102，在本文和2017年10月26日提交的标题为MULTI-PROTOCOL GATEWAY WITH CONTROL IN A PROCESS CONTROL SYSTEM的美国专利申请序列No.15/794,746以及2015年10月1日提交的标题为MULTI-CORE DEVICEWITH SEPARATE REDUNDANCY SCHEMES IN A PROCESS CONTROL SYSTEM的美国专利申请序列No.14/872,590中进一步描述，所述申请的全部公开内容通过引用明确地并入本文，包括其中包含的任何参考文献的内容和教导。在一个或多个实施例中，网关设备102可以被称为嵌入式外部设备集成器(eEDI)设备。

图1示出了被配置用于与过程控制系统100中的其它设备通信的网关设备102。在实施例中，网关设备102与过程控制系统100的其它设备之间的通信包括从网关设备102到其它设备的请求和命令以及从其它设备到网关设备102的响应和其它数据。在另一个实施例中，网关设备102与过程控制系统100的其它设备之间的通信包括一个或多个发布-订阅(“pub-sub”)协议(例如，用于过程控制的对象链接和嵌入(OLE)协议(OPC)等等)，其中当字段输入改变时通知网关设备102。网关设备102连接到电源114和时钟信号112，其使得网关设备102和其中的模块能够同步操作。在实施例中，网关设备102连接到一个或多个接口设备110，接口设备用于例如将信息(诸如状态信息)从网关设备102传送到人类操作员。接口设备110经由一个或多个输入/输出设备(诸如可视显示器或其它接口)将来自网关设备102的信息传送给操作员。在实施例中，网关设备102被称为站，并且包括在存储在存储器存储设备120上的处理器可执行指令中实施并由设备集成器处理器118执行的诊断驱动器，如本文进一步描述的。

连接到网关设备102的过程控制系统100的设备被配置为通过各种类型的接口进行通信。在图1的实施例中，工作站和控制器108通过网状网络116连接到网关设备102，以太网现场设备104通过以太网连接连接到网关设备102，并且串行现场设备106通过串行连接连接到网关设备102。在实施例中，网关设备102使用Modbus协议与串行现场设备106通信。在实施例中，网关设备102可以使用本领域普通技术人员理解的其它类型的通信协议连接到其它类型的设备和/或与连接的设备通信。例如，网关设备102的每个串行端口可以具有唯一协议。

参考图2，网关设备102的实施例包括多个硬件层。在实施例中，网关设备102包括基板202上的一个或多个处理器模块，基板202将网关设备102连接到外部连接。示例性模块包括但不限于可从Schneider Electric获得的现场设备控制器280(FDC280)，如本文进一步描述的，其可以支持同时运行的多个唯一协议。处理器模块的一个或多个I/O板216直接附接(例如，电耦合和/或物理耦合)到基板202。I/O板216充当基板202和处理器板218之间的导管。处理器板218执行网关设备102的所有处理任务。在实施例中，处理器板218与处理器118对应。显示器210连接(例如，电连接和/或通信连接)到处理器板218，以便监视网关设备102的活动。通过基板202，网关设备102经由网状网络接口208与网状网络116、经由串行接口206与串行现场设备106以及经由以太网接口204与以太网现场设备104交互(例如，向设备发送数据和/或从设备接收数据)。网关设备102由经由基板202的电源接口214连接的电源114供电，并且由网关设备102执行的处理任务基于经由时钟信号接口212接收的时钟信号112同步。I/O板216的实施例通过将来自基板202的较高电压功率变换成期望电压来向处理器板218提供低压电源。

图3从略微不同的角度图示了过程控制系统100的各个方面。在图3的实施例中，网关设备102包括诊断驱动器302。网关设备102分别经由串行接口206-A、206-B、206-C和206-D通信地和/或电耦合到串行现场设备106-A、106-B、106-C和106-D。此外，网关设备102经由串行接口206-D和串行现场设备106-D通信地和/或电耦合到串行现场设备106-E。虽然图3中示出的实施例包括以菊花链配置耦合的串行现场设备106-D和串行现场设备106-E，但是本领域普通技术人员将理解多个串行现场设备(例如，串行现场设备106-D和串行现场设备106-E)可以以多点配置(multi-drop configuration)通信地和/或电耦合到串行接口206-D。在这种多点配置中，串行现场设备106-E直接(例如，不经由串行现场设备106-D)通信和/或电耦合到串行接口206-D。例如，串行接口206-D可以被配置用于根据RS485通信协议与多个现场设备(例如，多达32个等等)通信。在一些实施例中，串行接口206-A、206-B、206-C和206-D可以被实现为硬件、软件或两者。在一些实施例中，网关设备102可以为串行接口206-A、206-B、206-C或206-D中的至少一个实现一个或多个主或从协议，以与连接到串行接口的相应现场设备通信。串行接口206-A、206-B、206-C和206-D可以以不同的模式操作，诸如RS232、RS422或RS485。网关设备102经由以太网接口204和交换机设备308通信地和/或电耦合到以太网现场设备104-A和104-B以及诊断计算设备310。在一些实施例中，网关设备102可以实现用于串行接口206-A、206-B、206-C或206-D中的至少一个的一个或多个服务器或客户端协议，以经由以太网接口204与以太网现场设备104-A、104-B和104-C进行通信。网关设备102可以同时实现多个客户端和服务器协议。除了交换机设备308之外或代替交换机设备308，诊断计算设备310可以连接到网状网络116。而且，网关设备102可以被配置为通过以太网接口204通过以太网和/或通过(一个或多个)网状网络接口208通过网状网络116向诊断计算设备310发送消息。

在实施例中，以太网接口204和串行接口206被称为I/O端口，并且以太网设备104和串行设备106被称为I/O设备。虽然图3中示出的实施例包括四个串行接口206和一个以太网接口204，但是本领域普通技术人员将理解，一个或多个以太网接口204和一个或多个串行接口206的不同组合在本公开的范围内。

诊断驱动器302被配置为捕获通过网关设备102与任何或全部以太网现场设备104和/或串行现场设备106交换的电子数据消息，而不中断与设备的通信(即，“无中断消息捕获”)。在示例性实施例中，诊断驱动器302捕获利用RS232、RS422和/或RS485电子数据通信协议与串联现场设备106交换的消息，而不破坏现有连接并且不使用附加的专用硬件。在另一个示例性实施例中，诊断驱动器302捕获利用以太网电子数据通信协议与以太网现场设备104交换的消息，而不利用交换机设备308上的镜像端口。在一个方面，诊断驱动器302包括在存储器存储设备120上实现的并由设备集成器处理器118执行的处理器可执行指令。

诊断驱动器302还被配置为将捕获的电子数据消息发送到计算设备(例如，工作站和控制器108、诊断计算设备310，等等)。诊断驱动器302根据用户数据报协议(UDP)将捕获的电子数据消息作为有效载荷发送到一个或多个电子数据通信上。在实施例中，诊断驱动器302经由以太网接口204按需(例如，当被配置和使能时，与永久使能或禁用等等相反)将捕获的消息发送到诊断计算设备310。在另一个实施例中，诊断驱动器302经由以太网接口204近乎实时地(例如，与内部收集然后分析相比)将捕获的消息发送到诊断计算设备310。例如，可以(例如，由工作站和控制器108、诊断计算设备310，等等)配置诊断驱动器302具有目的地IP地址。根据本公开的一个方面，诊断驱动器302可以被称为“嵌入”在网关设备102内。

诊断驱动器302可以被配置用于一个或多个操作参数(例如，目的地IP地址、需要为其捕获消息的现场设备的列表、捕获的持续时间，等等)。例如，诊断驱动器302可以由工作站和控制器108、接口设备110、诊断计算设备310等配置。应当理解的是，在实施例中，诊断计算设备310可以是工作站和控制器108之一的子组件。

在另一个实施例中，诊断驱动器302被配置为利用串行接口206捕获和发送串行现场设备106的设备接口健康参数的快照和/或利用以太网接口204捕获和发送以太网现场设备104的设备接口健康参数的快照。示例性设备接口健康参数包括但不限于累积通信超时的数量、校验和错误、所选设备的成帧错误等。

诊断计算设备310被配置为从诊断驱动器302接收消息、解析接收的消息、过滤解析的消息，以及存储经过滤的消息以便于查看和分析。例如，经过滤和存储的消息可以用于诊断串行现场设备106和串行接口206和/或以太网现场设备104和以太网接口204之间的设备接口问题。

图4图示了由诊断驱动器302执行的示例性消息捕获和传输过程，总体上在400处指示。在一个方面，诊断驱动器302类似于任何其它驱动器，但是不允许在诊断驱动器302下创建设备(例如，出于任何原因，在诊断驱动器302下不需要设备)。选择要捕获其消息用于诊断的现场设备104、106是经由驱动器的定制参数完成的，如本文进一步描述的。

在402处，例如，从工作站和控制器108部署诊断驱动器302。换句话说，配置从工作站和控制器108下载到网关设备102。在实施例中，诊断驱动器302可以被称为日志驱动器，例如ECB200驱动器。在部署402期间，网关设备102中的执行程序在具有“X”的驱动器ID(DRVRID)的以太网端口(例如，以太网接口204)下创建诊断驱动器302。在实施例中，日志记录驱动器ID是3。而且，将在诊断驱动器302的自定义参数(例如，CPARM1)中指定将接收所发送的消息(例如，日志)的计算设备的IP地址和端口号。

一旦部署了诊断驱动器302，就将其设置为初始化状态404(即，上线)。在实施例中，例如，响应于具体的用户动作(诸如从人机界面(HMI)使驱动器在线)而初始化诊断驱动器302。在初始化404期间，诊断驱动器302起动406，其在存储器存储设备120内创建队列408。队列408是存储器存储设备120内的连续部分，其在初始化404期间被永久分配。在实施例中，队列408是循环队列，其尺寸为2兆字节(MB)。在运行时不执行进一步的动态存储器分配或解除分配，这不会导致存储器碎片化。此外，诊断驱动器302在初始化404期间创建406日志记录任务。

进一步参见图4，诊断驱动器302在410处捕获事务日志中的电子数据消息。在412处，确定诊断驱动器302是否被初始化(即，在线)。在实施例中，特定于处理到每个设备的通信的每个任务是做出这种确定的组件。当诊断驱动器302未被初始化时，捕获的消息在414处被丢弃(例如，从存储器存储设备120中移除，等等)。当在412处确定诊断驱动器302要被初始化时，捕获的消息在416处被发送到队列408。在418处，诊断驱动器302从队列408的前面弹出第一消息，并且在420处经由用户数据报协议(UDP)将弹出的消息发送到接收器计算设备(例如，诊断计算设备310)。在实施例中，诊断驱动器302利用本文进一步描述的自定义参数(例如，IP地址、端口，等等)来确定向哪个接收器计算设备发送弹出的消息。此外，消息可以从队列408弹出到缓冲器，以临时存储消息(例如，当与接收器计算设备的连接经历拥塞时。等等)。

在实施例中，诊断驱动器302被配置为保存在网关设备102的每个I/O端口(例如，以太网接口204、串行接口206等)上交换的最后消息。此外，诊断驱动器302被配置为响应于从(例如，在诊断计算设备310、工作站和控制器108上等等执行的)外部应用接收的手动触发而经由以太网接口204将那些最后保存的消息发送到计算设备(例如，诊断计算设备310)。特征的集合可以用于诊断例如与网关设备102连接的设备(例如，以太网现场设备104、串行现场设备106，等等)的间歇性通信问题、与一个或多个设备的突然失去通信，和/或在接收到来自网关设备102的消息之后一个或多个设备进入不确定状态。

在另一个实施例中，诊断驱动器302被配置为从(例如，在诊断计算设备310、工作站和控制器108等等上执行的)外部应用接受手动触发而开始消息捕获410。这个能力可以帮助排除例如与在外部事件和/或某个设备状态之后与设备交换的消息有关的故障问题。在又一个实施例中，诊断驱动器302被配置为在检测到异常通信状态后开始消息捕获410。示例性异常通信状态包括但不限于部分回复消息、异常回复消息等。

在一个方面，一种系统包括设备集成器处理器(例如，设备集成器处理器118)、存储器设备(例如，存储器存储设备120)、诊断驱动器(例如，诊断驱动器302)、串行接口(例如，串行接口206)，以及以太网接口(例如，以太网接口204)。串行接口被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到串行现场设备(例如，串行现场设备106)，以用在过程控制系统(例如，过程控制系统100)的工业过程中。通信耦合支持根据串行电子数据通信协议(例如，RS232、RS422、RS485等等)与串行现场设备进行电子数据消息的通信。以太网接口被配置为根据以太网电子数据通信协议将诊断驱动器通信地耦合到计算设备(例如，工作站和控制器108、诊断计算设备310，等等)。诊断驱动器包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令。当由设备集成器处理器执行时，指令将诊断驱动器配置为捕获(410)经由串行接口和串行通信协议与串行现场设备通信的电子数据消息，而不中断消息的通信。执行指令还将诊断驱动器配置为经由以太网接口将每个捕获的电子数据消息发送(420)到计算设备。捕获的消息指示设备集成器处理器和串行现场设备经由串行接口的通信耦合中的异常状况。异常状况可以是例如网络攻击的结果。

在一种形式中，捕获的电子数据消息的传输是按需的。

在另一种形式中，诊断驱动器还包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令，当指令由设备集成器处理器执行时，在存储器设备内创建(406)循环队列(例如，队列408)，用于初始化(404)诊断驱动器并创建(406)用于捕获电子数据消息的专用任务。

在又一种形式中，处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时进一步将诊断驱动器配置为将捕获的电子数据消息存储(416)在队列中并通过以下操作将捕获的消息发送到计算设备：从队列的前面弹出捕获的电子数据消息，并在用户数据报协议包内包括弹出的电子数据消息。

在另一种形式中，以太网接口还被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到以太网现场设备(例如，以太网现场设备104)，以支持根据以太网电子设备数据通信协议与以太网现场设备的电子数据消息通信。而且，处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为捕获(410)经由以太网接口和以太网电子数据通信协议与以太网现场设备通信的电子数据消息，而不中断消息的通信。此外，捕获的电子数据消息指示设备集成器处理器和以太网现场设备经由以太网接口的通信耦合中的异常状况。

在又一种形式中，处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为捕获(410)串行接口的健康状态的快照并将捕获的快照经由以太网接口发送(420)到计算设备。

在另一种形式中，系统还包括计算设备，并且计算设备被配置为从诊断驱动器接收所发送的电子数据消息、解析和过滤消息，并且存储消息用于诊断经由串行接口将设备集成器处理器和串行工业过程现场设备进行通信耦合中的异常状况。

在另一方面，一种系统包括设备集成器处理器(例如，设备集成器处理器118)、存储器设备(例如，存储器存储设备120)、诊断驱动器(例如，诊断驱动器302)，以及以太网接口(例如，以太网接口204)。以太网接口被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到以太网现场设备(例如，以太网现场设备104)，以用在过程控制系统的工业过程中。通信耦合支持根据一个或多个以太网电子数据通信协议与以太网现场设备的电子数据消息通信。以太网接口还被配置为根据一个或多个以太网电子数据通信协议将诊断驱动器通信地耦合到诊断计算设备(例如，诊断计算设备310)。诊断驱动器包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令。当由设备集成器处理器执行时，指令将诊断驱动器配置为捕获(410)经由以太网接口和一个或多个以太网通信协议与以太网现场设备通信的电子数据消息，而不中断消息的通信。捕获的电子数据消息指示设备集成器处理器和以太网现场设备经由以太网接口的通信耦合中的异常状况。

在一种形式中，处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为按需将每个捕获的电子数据消息经由以太网接口发送(420)到计算设备。

在另一种形式中，诊断驱动器还包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令，当指令由设备集成器处理器执行时，在存储器设备内创建(406)循环队列(例如，队列408)以用于初始化(404)诊断驱动器并创建(406)用于捕获电子数据消息的专用任务。

在又一种形式中，处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为将捕获的电子数据消息存储(416)在队列中并通过以下操作将捕获的消息发送到诊断计算设备：从队列的前面弹出捕获的电子数据消息并在用户数据报协议包内包括弹出的电子数据消息。

在另一种形式中，系统还包括串行接口(例如，串行接口206)。串行接口被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到过程控制系统中的串行现场设备(例如，串行现场设备106)。通信耦合支持根据串行电子数据通信协议(例如，RS232、RS422、RS485等等)与串行现场设备的电子数据消息通信。而且，处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为捕获(410)经由串行接口和串行电子数据通信协议与串行现场设备通信的电子数据消息，而不中断消息的通信。此外，捕获的电子数据消息指示设备集成器处理器和串行现场设备经由串行接口的通信耦合的异常情况。

在又一种形式中，处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为捕获(410)以太网接口的健康状态的快照并经由以太网接口将捕获的快照发送(420)到计算设备。

在另一种形式中，系统还包括计算设备，并且计算设备被配置为从诊断驱动器接收所发送的电子数据消息、解析和过滤消息，并且存储消息用于诊断经由以太网接口将设备集成器处理器和以太网现场设备进行通信耦合中的异常状况。

在又一方面，网关设备(例如，网关设备102)的设备集成器处理器(例如，设备集成器处理器118)耦合到过程控制系统(例如，过程控制系统100)中的串行现场设备(例如，串行现场设备106)。耦合经由网关设备的串行接口(例如，串行接口206)实现，并且支持根据至少一个串行电子数据通信协议(例如，RS232、RS422、RS485等等)与串行现场设备的串行电子数据消息的通信。该方法还包括经由网关设备的以太网接口(例如，以太网接口204)将设备集成器处理器耦合到过程控制系统中的以太网现场设备(例如，以太网现场设备104)。该耦合支持根据以太网数据通信协议与以太网现场设备的以太网电子数据消息通信。网关设备的诊断驱动器(例如，诊断驱动器302)耦合到工作站计算设备(例如，工作站计算设备108)。诊断驱动器包括存储在网关设备的存储器设备(例如，存储器存储设备120)上并由设备集成器处理器执行的处理器可执行指令。耦合经由以太网接口实现，并支持诊断驱动器和工作站计算设备之间的诊断以太网电子数据包的通信。该方法还包括在网关设备内初始化(404)诊断驱动器。诊断驱动器捕获(410)经由串行接口与串行现场设备通信的一个或多个串行电子数据消息，而不中断串行电子数据消息的通信。诊断驱动器还捕获(410)经由以太网接口与以太网现场设备通信的一个或多个以太网电子数据消息，而不中断以太网电子数据消息的通信。捕获的串行电子数据消息指示设备集成器处理器经由串行接口耦合到串行现场设备的异常状况，并且捕获的以太网电子数据消息指示设备集成器处理器经由以太网接口耦合到以太网现场设备的异常状况。在一些实施例中，诊断驱动器或另一个组件可以捕获并存储接收到的预定数量的最后包或消息(例如，五个)。在系统中出现异常状况的情况下，可以分析存储的包或消息以确定异常状况的原因。在一些实施例中，如果检测到异常状况，那么诊断驱动器或另一个组件可以捕获和/或存储包或消息。配置信息可以指定什么构成异常状况。

在一种形式中，初始化诊断驱动器包括在存储器设备内创建(406)队列(例如，队列408)并创建(406)用于捕获串行电子数据消息和以太网电子数据消息的专用任务。

在另一种形式中，该方法还包括诊断驱动器将捕获的串行电子数据消息和捕获的以太网电子数据消息存储(416)在队列中。

在又一种形式中，该方法还包括按需将捕获的串行电子数据消息和捕获的以太网电子数据消息经由以太网接口发送(420)到工作站计算设备。

在另一种形式中，发送包括从队列中弹出(418)串行电子数据消息和以太网电子数据消息，并将弹出的消息包括在用户数据报协议包中。

在又一种形式中，该方法还包括诊断驱动器捕获(410)串行接口和以太网接口的健康状态的快照，并经由以太网接口将捕获的快照发送(420)到工作站计算设备。

图5是图示过程控制通信回弹的方法的示例性流程图，总体上以500指示。图6是图示过程控制通信回弹方法的附加实施例的示例性流程图，总体上在600处指示。

如图3中总体上所示，网关设备(102)可以从连接到网关设备(102)的一个或多个现场设备(例如，106-A)接收数据。应当认识到的是，每个现场设备可以经由相关联的高度可配置协议与网关(102)交换数据。这种可配置的多协议数据流(CMDS)可以在各种协议和介质上操作，诸如但不限于有线、无线、Wi-Fi、蓝牙、6LoPan、NFC、RS-232、RS-422、RS-485、以太网、Modbus和/或适于在本文描述的此类应用中使用的设备的其它介质和/或协议。

进一步参考图5，网关设备(102)，或更一般地说是控制器，从一个或多个设备连接的设备(502)接收CMDS。应当认识到的是，每个连接的设备可以具有唯一相关联的数据流，该数据流可以包含各种信息，包括设备数据、过程数据、传感器数据、环境数据、历史数据和/或错误数据。

网关设备(102)针对一个或多个过程错误事件代码(504)处理接收到的CMDS。进一步参考图6，应当认识到的是，可以识别各种错误代码(602)并且可以将其用于进一步处理。此类错误代码可以包括错误帧(604)、应用程序错误(606)和/或设备错误(608)。可以存在可以从一个或多个设备、外部数据存储装置(诸如历史数据储存库)获得的其他错误，和/或网关设备(102)本身可以是附加错误的来源。

此时也可以确定其它过程控制改变(610)。与各种错误代码一样，可以监视过程控制改变并记录改变，以帮助将通信错误与过程和/或环境改变相关联。过程改变(612)可以包括但不限于对过程的计划的更改以获得不同的结果。示例可以是增加混合物的温度以引起更快的固化时间。在这样的示例中，所使用的设备和新过程的定时可以引起独特和/或非预期的结果。由于错误条件而预期或非预期的设备状态改变(614)也可以导致独特和/或非预期的过程结果。环境改变(616)也可以发生在部分或完全发生在不受控制的环境中的过程中。作为许多示例之一，如果排气烟囱在环境温度为70华氏度时排出水蒸气，那么，如果环境温度变为20华氏度，那么会导致各种过程改变。

处理这些改变的结果，并且基于一个或多个过程事件错误代码(506)和/或图6中总体示出的其它信息来创建通信相关性错误。这种错误将通信错误与上述各种类型的过程改变和从连接的设备本身接收的错误相关联，同样具有上述各种类型。这种相关性识别一个或多个过程改变、设备改变和/或环境改变，如果这些改变被执行，那么将减少和/或消除在所观察的过程期间经历的通信问题。

一旦处理了通信相关性错误(506)，就基于通信相关性错误在控制器处利用一个或多个连接的设备执行通信回弹过程(508)。在这个执行期间，利用所提供的通信回弹过程，网关设备(102)将在相关联的设备上执行必要的过程，以实现对系统、过程、设备和/或环境的必要改变，以实现整体改变。当连接的设备继续将CMDS发送到网关设备(102)时，利用反馈回路，并且执行连续分析以识别任何通信问题并且在持续的基础上改善和/或消除这些问题。

作为许多可能的示例之一，在用于特定深度的原油的钻井平台钻井的示例中，可能需要附加的泵来将原油输送到储罐。利用详细的方法，当油从海底以下1000英尺以下泵出时可能发生通信错误。这种通信错误会抑制负责测量泵上的压头压力的压力传感器的准确读数。在该示例中，这些有错的读数会造成泵关闭，因为系统确定了过压情况和管线破裂的可能性。在这个示例中，存在这样的情况：附加泵的接合而不是线路的压力造成通信故障以禁用该过程。

在这种情况下，网关设备(102)从所有相关联的传感器接收CMDS数据，并且使得超过1000英尺所使用的附加泵的接合与关闭操作的压力传感器的通信错误相关联。作为该方法中描述的分析的结果，执行通信回弹处理，其中压力传感器未被接合以进行读取，直到确定的违规泵的起动时间之后。以这种方式，泵可以起动、由于马达上的电流涌入而发射典型的EMI，并且在压力传感器接合之前电气稳定。以这种方式，一旦传感器被接合，任何与压力传感器的通信线路耦合的EMI都被减少或消除到不再引起通信问题的程度。根据需要，循环对于各种连接的设备和相关联的过程重复。

现有系统需要断开设备接口并连接特殊硬件窥探器以检测和/或诊断异常状况。调试以太网端口的问题需要在与网关接口的网络交换机上配置镜像端口。调试以太网端口的问题需要将站连接到镜像端口以运行包捕获工具。前述内容要求破坏与设备之间的通信和/或在通信路径中添加附加硬件，从而增加系统成本和复杂性。因而，前述内容是技术问题。用于工业控制系统内的无中断消息捕获的系统的示例性实施例可以包括诊断驱动器，其捕获指示异常状况并且经由串行接口在串行设备之间或与串行设备通信的电子数据消息，而不中断通信，并将捕获的消息发送到计算设备。至少前述特征组合包括用作前述技术问题的技术解决方案的系统架构。这种技术解决方案不是例程，是非常规的，并且在联网的计算机化工业控制自动化系统领域中未被充分理解。这种技术解决方案是示例性系统的实践应用，这至少因为它解决了前述技术问题并且在联网的计算机化工业控制自动化系统的技术领域中构成改进，这种改进至少是通过允许用户在不断开设备接口并连接特殊硬件窥探器的情况下执行调试以检测和/或诊断异常情况；调试以太网端口的问题，而无需在与网关接口的网络交换机上配置镜像端口；调试以太网端口的问题，而无需将站连接到端口以运行包捕获工具；在不中断与设备和/或设备之间的通信的情况下执行调试；以及在通信路径中不添加附加硬件的情况下执行调试(即，避免增加的成本和系统复杂性)。

在一些实施例中，技术方案可以包括，替代地或附加地，使用以太网接口，该以太网接口被配置为利用以太网通信协议将诊断驱动器通信地耦合到诊断计算设备，其中诊断驱动器根据串行通信协议捕获消息。至少这种前述特征组合包括用作前述技术问题的技术解决方案的系统体系架构。这种技术解决方案不是例程，是非常规的，并且在联网的计算机化工业控制自动化系统领域中未被充分理解。这种技术解决方案是示例性系统的实践应用，这至少因为它解决了前述技术问题并且在联网的计算机化工业控制自动化系统的技术领域中构成改进，这种改进至少是通过允许用户在不断开设备接口并连接特殊硬件窥探器的情况下执行调试以检测和/或诊断异常情况；调试以太网端口的问题，而无需在与网关接口的网络交换机上配置镜像端口；调试以太网端口的问题，而无需将站连接到端口以运行包捕获工具；在不中断与设备和/或设备之间的通信的情况下执行调试；以及在通信路径中不添加附加硬件的情况下执行调试(即，避免增加的成本和系统复杂性)。

应当认识到的是，这是基于与过程和相关联系统相关联的各种元件的各种可能性之一。

本公开的实施例可以包括专用计算机，其包括各种计算机硬件，如下面更详细描述的。

本公开范围内的实施例还包括用于携带或具有存储在其上的计算机可执行指令或数据结构的计算机可读介质。这种计算机可读介质可以是可以由专用计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，此类计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备，或者可以用于以计算机可执行指令或数据结构的形式携带或存储期望程序代码装置并且可由通用或专用计算机访问的任何其它介质。当通过网络或另一通信连接(或者硬连线、无线或者硬连线或无线的组合)向计算机传送或提供信息时，计算机将该连接适当地视为计算机可读介质。因此，任何这种连接都被适当地称为计算机可读介质。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。计算机可执行指令包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理设备执行某个功能或功能组的指令和数据。

以下讨论旨在提供其中可以实现本公开的各方面的合适计算环境的简要的一般描述。虽然不是必需的，但是本公开的各方面将在由网络环境中的计算机执行的计算机可执行指令(诸如程序模块)的一般上下文中描述。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。计算机可执行指令、相关联的数据结构和程序模块表示用于执行本文公开的方法的步骤的程序代码手段的示例。这种可执行指令或相关联的数据结构的特定序列表示用于实现这些步骤中描述的功能的对应动作的示例。

本领域技术人员将认识到的是，本公开的各方面可以在具有许多类型的计算机系统配置的网络计算环境中实践，包括个人计算机、手持设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费者电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机等。本公开的各方面也可以在分布式计算环境中实践，其中任务由通过通信网络链接(或者通过硬连线链路、无线链路或者通过硬连线或无线链路的组合)的本地和远程处理设备来执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备两者当中。

用于实现本公开的各方面的示例性系统包括常规计算机形式的专用计算设备，其包括处理单元、系统存储器以及将包括系统存储器在内的各种系统组件耦合到处理单元的系统总线。系统总线可以是若干类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线以及使用各种总线体系架构的本地总线。系统存储器包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。基本输入/输出系统(BIOS)可以存储在ROM中，BIOS包含有助于在诸如在启动期间在计算机内的元件之间传送信息的基本例程。另外，计算机可以包括能够无线地从互联网接收或向互联网发送IP地址的任何设备(例如，计算机、膝上型计算机、平板电脑、PDA、蜂窝电话、移动电话、智能电视等)。

计算机还可以包括用于从磁性硬盘读取和写入磁性硬盘的磁性硬盘驱动器，用于从可移动磁盘读取或写入可移动磁盘的磁盘驱动器，以及用于从可移动光盘(诸如CD-ROM或其它光学介质)读取或写入可移动光盘的光盘驱动器。磁性硬盘驱动器、磁盘驱动器和光盘驱动器分别通过硬盘驱动器接口、磁盘驱动器接口和光盘驱动器接口连接到系统总线。驱动器及其相关联的计算机可读介质为计算机提供计算机可执行指令、数据结构、程序模块和其它数据的非易失性存储。虽然本文描述的示例性环境采用磁性硬盘、可移动磁盘和可移动光盘，但是可以使用其它类型的计算机可读介质用于存储数据，包括磁带盒、闪存卡、数字视频盘、Bernoulli盒式磁带、RAM、ROM、固态驱动器(SSD)等。

计算机通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可以由计算机访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据之类的信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质是非瞬态的，并且包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其它光盘存储装置；SSD、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储设备，或者可以用于存储可由计算机访问的期望非瞬态信息的任何其它介质。可替代地，通信介质通常以诸如载波或其它运输机制之类的经调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息递送介质。

包括一个或多个程序模块的程序代码手段可以存储在硬盘、磁盘、光盘、ROM和/或RAM上，包括操作系统、一个或多个应用程序、其它程序模块和程序数据。用户可以通过键盘、指示设备或其它输入设备(诸如麦克风、操纵杆、游戏手柄、圆盘式卫星天线、扫描仪等)将命令和信息输入计算机。这些和其它输入设备常常通过耦合到系统总线的串行端口接口连接到处理单元。可替代地，输入设备可以通过诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)之类的其它接口连接。监视器或另一个显示设备也经由诸如视频适配器48之类的接口连接到系统总线。除了监视器之外，个人计算机通常还包括其它外围输出设备(未示出)，诸如扬声器和打印机。

本公开的一个或多个方面可以在存储在系统存储器或非易失性存储器中的计算机可执行指令(即，软件)、例程或函数中实施，作为应用程序、程序模块和/或程序数据。可替代地，软件可以远程存储，诸如存储在具有远程应用程序的远程计算机上。一般而言，程序模块包括在由计算机或其它设备中的处理器执行时执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。计算机可执行指令可以存储在一个或多个有形的、非瞬态计算机可读介质(例如，硬盘、光盘、可移动存储介质、固态存储器、RAM等等)上，并由一个或多个处理器或其它设备执行。如本领域技术人员将认识到的，程序模块的功能可以根据期望在各种实施例中组合或分布。此外，功能可以全部或部分地在固件或硬件等同物(诸如集成电路、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)等)中实施。

计算机可以使用到一个或多个远程计算机的逻辑连接在联网环境中操作。远程计算机可以各自是另一个个人计算机、平板电脑、PDA、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它公共网络节点，并且通常包括上面相对于计算机描述的元件中的许多或全部。逻辑连接包括在这里作为示例而非限制给出的局域网(LAN)和广域网(WAN)。这种联网环境在办公室范围或企业范围的计算机网络、内联网和互联网中是常见的。

当在LAN网络环境中使用时，计算机通过网络接口或适配器连接到本地网络。当在WAN联网环境中使用时，计算机可以包括调制解调器、无线链路或用于在诸如互联网之类的广域网上建立通信的其它手段。可以在内部或外部的调制解调器经由串行端口接口连接到系统总线。在联网环境中，相对于计算机或其部分描绘的程序模块可以存储在远程存储器存储设备中。将认识到的是，所示的网络连接是示例性的，并且可以使用在广域网上建立通信的其它手段。

优选地，计算机可执行指令存储在诸如硬盘驱动器之类的存储器中，并由计算机执行。有利地，计算机处理器具有实时执行所有操作(例如，执行计算机可执行指令)的能力。

除非另有说明，否则本文所示和所述的本公开的实施例中的操作的执行或实现的次序不是必需的。即，除非另有说明，否则操作可以以任何次序执行，并且本公开的实施例可以包括比本文公开的操作更多或更少的操作。例如，预期在另一操作之前、同时或之后执行或实现特定操作在本公开的各方面的范围之内。

可以用计算机可执行指令来实现本公开的实施例。计算机可执行指令可以被组织成一个或多个计算机可执行组件或模块。本公开的各方面可以用任何数量和组织的此类这些组件或模块来实现。例如，本公开的各方面不限于附图中示出和本文描述的具体计算机可执行指令或具体组件或模块。本公开的其它实施例可以包括具有比本文所示出和描述的更多或更少功能的不同计算机可执行指令或组件。

当介绍本公开的各方面或其实施例的要素时，冠词“一”、“该”和“所述”旨在意味着一个或多个所述要素的存在。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包容性的并且意味着可以存在除所列要素之外的其它要素。

已经详细描述了本公开的各方面，清晰的是，在不脱离如所附权利要求中限定的本公开的各方面的范围的情况下，修改和变化是可能的。由于在不脱离本公开的各方面的范围的情况下可以对上述结构、产品和方法进行各种改变，因此包含在以上描述中并且在附图中示出的所有内容应当在说明性而不是限制的意义上解释。

Claims (20)

1.一种用于工业控制系统内的无中断消息捕获的系统，包括：

设备集成器处理器，被配置为在过程控制系统中传送电子数据消息；

存储器设备，被耦合到设备集成器处理器；

诊断驱动器；

多个串行接口，被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到一组两个或更多个串行现场设备，串行现场设备在过程控制系统的工业过程中使用，设备集成器处理器根据至少一种串行电子数据通信协议经由串行接口将电子数据消息与串行现场设备进行通信；以及

以太网接口，被配置为根据以太网电子数据通信协议将诊断驱动器通信地耦合到诊断计算设备；

其中诊断驱动器包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令，并且其中指令在由设备集成器处理器执行时将诊断驱动器配置为：

检测设备集成器处理器和串行现场设备经由串行接口的通信耦合中的异常状况，

响应于检测到的异常状况，捕获根据串行通信协议经由串行接口与串行现场设备通信的电子数据消息中的一个或多个，而不中断电子数据消息的所述通信，捕获的电子数据消息被存储在存储器设备中，以及

经由以太网接口将捕获的电子数据消息发送到诊断计算设备，用于与异常状况有关的捕获的电子数据消息的诊断，以及

其中捕获的电子数据消息指示设备集成器处理器和串行现场设备经由串行接口的通信耦合中的异常状况。

2.如权利要求1所述的系统，其中捕获的电子数据消息的传输是按需的。

3.如权利要求1所述的系统，其中诊断驱动器还包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令，当处理器可执行指令由设备集成器处理器执行时，在存储器设备内创建用于初始化诊断驱动器的循环队列并且创建用于捕获电子数据消息的专用任务。

4.如权利要求3所述的系统，其中诊断驱动器还包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令，当处理器可执行指令由设备集成器处理器执行时，还将诊断驱动器配置为：

将捕获的电子数据消息存储在队列中；以及

通过从队列的前面弹出捕获的电子数据消息并将弹出的电子数据消息包括在用户数据报协议包内，将捕获的消息发送到计算设备。

5.如权利要求1所述的系统，

其中以太网接口还被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到一个或多个以太网现场设备，以在过程控制系统的工业过程中用于支持根据以太网电子数据通信协议与以太网现场设备的电子数据消息的通信，

其中处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为捕获根据以太网电子数据通信协议经由以太网接口与以太网现场设备通信的电子数据消息中的一个或多个，而不中断电子数据消息的所述通信，以及

其中捕获的电子数据消息指示设备集成器处理器和以太网现场设备经由以太网接口的通信耦合中的异常状况。

6.如权利要求1所述的系统，其中处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为：

捕获串行接口的健康状态的快照，以及

经由以太网接口将捕获的快照发送到计算设备。

7.如权利要求1所述的系统，还包括计算设备，其中计算设备被配置为：

从诊断驱动器接收所发送的电子数据消息；

解析接收到的消息；

过滤解析的消息；以及

存储经过滤的消息，用于诊断经由串行接口的设备集成器处理器和串行现场设备的通信耦合中的异常状况。

8.一种用于工业控制系统内的无中断消息捕获的系统，包括：

设备集成器处理器，被配置为在过程控制系统中传送电子数据消息；

存储器设备，被耦合到设备集成器处理器；

诊断驱动器；以及

以太网接口，被配置为：

将设备集成器处理器通信地耦合到两个或更多个以太网现场设备，以太网现场设备在过程控制系统的工业过程中使用，设备集成器处理器根据一个或多个以太网电子数据通信协议经由以太网接口将电子数据消息与以太网现场设备进行通信，以及

根据所述一个或多个以太网电子数据通信协议中的至少一个，将诊断驱动器通信地耦合到诊断计算设备；

其中诊断驱动器包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令，并且其中指令在由设备集成器处理器执行时将诊断驱动器配置为：

检测设备集成器处理器和以太网现场设备经由以太网接口的通信耦合中的异常状况，以及

响应于检测到的异常状况，捕获根据所述一个或多个以太网电子数据通信协议经由以太网接口与以太网现场设备通信的电子数据消息中的一个或多个，而不中断电子数据消息的所述通信，捕获的电子数据消息被存储在存储器设备中，并且

其中捕获的电子数据消息指示设备集成器处理器和以太网现场设备经由以太网接口的通信耦合中的异常状况。

9.如权利要求8所述的系统，其中处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为按需将每个捕获的电子数据消息经由以太网接口发送到诊断计算设备。

10.如权利要求8所述的系统，其中诊断驱动器还包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令，当处理器可执行指令由设备集成器处理器执行时，在存储器设备内创建用于初始化诊断驱动器的循环队列并创建用于捕获电子数据消息的专用任务。

11.如权利要求10所述的系统，其中诊断驱动器还包括存储在存储器设备上的处理器可执行指令，当处理器可执行指令由设备集成器处理器执行时，还将诊断驱动器配置为：

将捕获的电子数据消息存储在队列中；以及

通过从队列的前面弹出捕获的电子数据消息并将弹出的电子数据消息包括在用户数据报协议包内，将捕获的电子数据消息发送到诊断计算设备。

12.如权利要求8所述的系统，还包括一个或多个串行接口，所述一个或多个串行接口被配置为将设备集成器处理器通信地耦合到两个或更多个串行现场设备，以在过程控制系统的工业过程中用于支持根据至少一个串行电子数据通信协议与串行现场设备的电子数据消息的通信，

其中处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为捕获经由所述一个或多个串行接口和串行电子数据通信协议与串行现场设备通信的电子数据消息中的一个或多个，而不中断电子数据消息的所述通信，以及

其中捕获的电子数据消息指示设备集成器处理器和串行现场设备经由所述一个或多个串行接口的通信耦合中的异常状况。

13.如权利要求8所述的系统，其中处理器可执行指令在由设备集成器处理器执行时还将诊断驱动器配置为：

捕获以太网接口的健康状态的快照，以及

经由以太网接口将捕获的快照发送到诊断计算设备。

14.如权利要求8所述的系统，还包括诊断计算设备，其中诊断计算设备被配置为：

从诊断驱动器接收所发送的电子数据消息；

解析接收到的消息；

过滤解析的消息；以及

存储经过滤的消息，用于诊断经由以太网接口的设备集成器处理器和以太网现场设备的通信耦合中的异常状况。

15.一种存储处理器可执行指令的有形的非瞬态计算机可读介质，所述处理器可执行指令在被执行时将网关设备的设备集成器处理器配置为用于工业控制系统内的无中断消息捕获，所述指令包括：

经由网关设备的一个或多个串行接口将网关设备的设备集成器处理器耦合到过程控制系统中的两个或更多个串行现场设备，到串行现场设备的所述耦合支持根据至少一种串行电子数据通信协议与串行现场设备的串行电子数据消息的通信；

经由网关设备的一个或多个以太网接口将设备集成器处理器耦合到过程控制系统中的两个或更多个以太网现场设备，到以太网现场设备的所述耦合支持根据以太网数据通信协议与以太网现场设备的以太网电子数据消息的通信；

经由所述一个或多个以太网接口将网关设备的诊断驱动器耦合到工作站计算设备，到工作站计算设备的所述耦合支持诊断驱动器和工作站计算设备之间的诊断以太网电子数据包的通信；

初始化网关设备内的诊断驱动器并使诊断驱动器捕获经由所述一个或多个串行接口与串行现场设备通信的串行电子数据消息中的一个或多个，而不中断串行电子数据消息的通信，并且捕获经由所述一个或多个以太网接口与以太网现场设备通信的以太网电子数据消息中的一个或多个，而不中断以太网电子数据消息的通信，

其中以下至少一个：

捕获的串行电子数据消息指示设备集成器处理器经由所述一个或多个串行接口耦合到串行现场设备的异常状况，以及

捕获的以太网电子数据消息指示设备集成器处理器经由所述一个或多个以太网接口耦合到以太网现场设备的异常状况。

16.如权利要求15所述的有形的非瞬态计算机可读介质，其中所述初始化包括：

在存储器设备内创建队列，以及

创建用于捕获串行电子数据消息和以太网电子数据消息的专用任务。

17.如权利要求16所述的有形的非瞬态计算机可读介质，还包括用于由诊断驱动器将捕获的串行电子数据消息和捕获的以太网电子数据消息存储在队列中的指令。

18.如权利要求17所述的有形的非瞬态计算机可读介质，还包括用于按需将捕获的串行电子数据消息和捕获的以太网电子数据消息经由所述一个或多个以太网接口发送到工作站计算设备的指令。

19.如权利要求18所述的有形的非瞬态计算机可读介质，其中所述发送包括从队列弹出所述串行电子数据消息和以太网电子数据消息，并将弹出的串行电子数据消息和以太网电子数据消息包括在用户数据报协议包内。

20.如权利要求15所述的有形的非瞬态计算机可读介质，还包括用于以下的指令：

由诊断驱动器捕获所述一个或多个串行接口和所述一个或多个以太网接口的健康状态的一个或多个快照；以及

经由所述一个或多个以太网接口将捕获的快照发送到工作站计算设备。

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