CN110971587A - 用于现场设备的无线协议转换器 - Google Patents

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Abstract

用于访问和控制现场设备以收集数据和转换协议的技术包括：接收以过程控制协议编码的数据；提取有效载荷；存储有效载荷中的一些有效载荷；以及经由无线网络以通用计算通信协议发送有效载荷中的一些有效载荷。一种用于访问现场设备的方法包括：从用户通信器接收用户的命令；识别目标现场设备；生成命令；对协议编码的数据集进行编码；以及将协议编码的数据集发送到目标现场设备。一种现场通信器设备包括用于获取和解析现场设备数据、存储数据以及发送数据的指令。一种计算系统包括现场通信器、无线用户通信器和无线计算机网络以访问和控制过程工厂中的现场设备。

Description

用于现场设备的无线协议转换器
相关申请的交叉引用
本专利申请要求享受于2018年10月1日提交的美国临时专利申请No.62/739,830的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
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，涉及为过程工厂内的现场设备提供数据收集和数据协议转换设施。
背景技术
分布式过程控制系统(诸如在化学、石油、工业或其它过程工厂中用于制造、提炼、转换、生成或生产物理材料或产品的过程控制系统)通常包括一个或多个过程控制器，其经由模拟、数字或组合的模拟/数字总线、或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(其例如可以是阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流速传感器))位于过程环境中，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/或环境参数(诸如温度或压力)等)，以控制在工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备(诸如遵循众所周知的现场总线(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。过程控制器(其通常也位于工厂环境内)接收指示由现场设备进行的过程测量的信号和/或与现场设备有关的其它信息，并执行运行例如不同控制模块的控制器应用，这些不同控制模块进行过程控制决策、根据接收到的信息生成控制信号、以及与在现场设备(诸如
Figure BDA0002223604050000011
和
Figure BDA0002223604050000012
Fieldbus现场设备)中执行的控制模块或块进行协调。控制器中的控制模块通过通信线路或链路将控制信号发送到现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作，例如，控制在工厂或系统内运行或执行的一个或多个工业过程的至少一部分。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的至少一部分。I/O设备(其通常也位于工厂环境内)通常被设置在控制器与一个或多个现场设备之间，并且使得能够在其之间进行通信，例如通过将电信号转换为数字值，反之亦然。如本文所使用的，现场设备和控制器通常被称为“过程控制设备”。
来自现场设备和控制器的信息通常通过数据高速通道或通信网络而可用于一个或多个其它硬件设备，诸如操作员工作站、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、或通常放置在控制室或远离恶劣工厂环境的其它位置中的其它集中式管理计算设备。通常，数据高速通道或通信网络是低带宽有线网络。这些硬件设备中的每一个硬件设备通常跨过程工厂或跨过程工厂的一部分而集中。这些硬件设备运行应用，所述应用可以例如使操作员能够执行有关控制过程和/或操作过程工厂的功能，诸如更改过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内的控制模块的操作、查看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目的仿真过程的操作、保持和更新配置数据库等。由硬件设备、控制器和现场设备使用的数据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控制系统包括多个应用，该多个应用存储在位于过程工厂内不同位置的不同设备中并由其执行。配置应用(其驻留在一个或多个工作站或计算设备中)使用户能够创建或更改过程控制模块，并通过数据高速通道将这些过程控制模块下载到专用的分布式控制器。通常，这些控制模块由通信地互连的功能块组成，这些功能块是面向对象的编程协议中的对象，这些对象基于对其的输入来执行控制方案内的功能并向控制方案内的其它功能块提供输出。配置应用还可以允许配置设计人员创建或更改操作员界面，该操作员界面由查看应用用于向操作员显示数据，并使操作员能够更改过程控制例程中的设置，诸如设定点。每个专用控制器，以及在某些情况下一个或多个现场设备，存储并执行相应的控制器应用，该控制器应用运行分配并下载到其上的控制模块，以实现实际的过程控制功能。查看应用(其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)通过数据高速通道从控制器应用接收数据并使用用户界面向过程控制系统设计人员、操作员或用户显示该数据，并且可以提供许多不同的视图(诸如操作员视图、工程师视图、技术人员视图等)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由其执行，数据历史库设备收集并存储跨数据高速通道提供的一些或全部数据，而配置数据库应用可以在附接到数据高速通道的另外计算机中运行，以存储当前的过程控制例程配置和与其相关联的数据。替代地，配置数据库可以与配置应用位于相同的工作站中。
通常，过程工厂需要通过物理布线在过程工厂的现场环境中安装、设置和互连物理设备、连接、布线等。在工厂的后端环境处(例如，在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，其通常放置在控制室或远离工厂的恶劣现场环境的其它位置中)，专门识别和/或寻址各种设备、它们的配置及它们的互连的数据将被集成、验证或调试、以及存储。这样，在物理硬件已被安装和配置之后，识别信息、逻辑指令以及其它指令和/或数据被下载或以其它方式提供到设置在现场环境中的各种设备，使得各种设备能够通过有线连接与其它设备通信。
通常，现场设备被不同类别的用户访问。例如，控制工程师可以使用位于工厂的后端环境中的工作站对现场设备进行编程。操作用户可以针对操作状态、趋势(例如，值门限)、控制回路性能等监视现场设备。维护用户还可以访问过程工厂中的各种设备，以便在例行和/或紧急情况下修理、重新配置、更换和/或维护设备。每个用户都可以通过至现场设备的连接来访问现场设备，该连接可以是手持式或便携式通信设备或通过已安装的过程工厂网络实现的直接连接。现场设备可能产生大量数据，这些数据会使过程工厂中的硬连线网络饱和，并且直接与手持式设备进行通信可能既繁琐又耗时，因为它通常需要至现场设备的临时直接硬连线连接。此外，由于需要在硬连线网络中穿行一系列跳跃点(hop)，因此通过过程工厂的已安装硬连线网络接收的来自现场设备的数据将被延迟。此外，由于来自现场设备的诊断数据可能与过程工厂内的现场设备的主要用途不相关联，因此该数据可相对于涉及工厂主要功能的数据不被优先考虑。这种不被优先考虑的数据可能会使得对现场设备进行故障排除、升级和维护造成重大延迟。
此外，某些活动(例如，诊断现场设备)可能需要用户(例如，维护用户)物理地访问现场设备，从而导致一系列复杂情况。首先，用户可能需要移除现场设备的盖(cover)以访问现场设备的通信终端，并且在该过程期间，现场设备的内部结构可能会暴露于潜在的危险工厂环境(例如，可燃气体、毒素、排放物、热、火花、电弧闪光等)。另外，访问现场设备可能需要用户移除和/或更换现场设备的外壳，可能使现场设备暴露于污染和/或使现场设备的认证无效，并由于访问现场设备(例如，橡胶垫圈、O形圈等)强制用户更换各种一次性硬件部件。因此，每次用户执行维护时，现场工程师必须将额外的替换硬件携带到现场设备，从而增加了现场工程师/用户的身体负担。
发明内容
一种用于从现场设备收集数据并执行协议转换的计算机实现的方法包括：经由发射器从现场设备接收以过程控制协议编码的数据集。所述发射器可以是有线或无线的。所述方法还可以包括：经由处理器从所述数据集中提取有效载荷并将所述有效载荷中的至少一些有效载荷存储在所述存储器中；以及经由无线网络接口控制器发送以通用计算通信协议编码的所述有效载荷中的至少一些有效载荷。
在另一方面中，一种用于访问现场设备的计算机实现的方法包括：在现场通信器设备中接收包括现场设备的指示的用户的命令，所述用户的所述命令包括从用户通信器接收的所述现场设备的所述指示。所述方法还可以包括：基于所述现场设备的指示，识别目标现场设备，所述目标现场设备包括与所述目标现场设备相对应的协议；以及基于所述用户的所述命令生成设备命令。所述方法还可以包括：基于与所述目标现场设备相对应的所述协议对协议编码的数据集进行编码；以及经由发射器将所述协议编码的数据集发送到所述目标现场设备。
一种现场通信器设备包括：一个或多个处理器、发射器、无线网络接口控制器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述现场通信器设备执行以下操作：获取以过程控制协议编码的数据，在无线通信设备解析所述数据，将所述数据中的至少一些数据存储在存储器中，以及经由所述无线网络接口控制器以通用计算通信协议发送所述数据中的至少一些数据。
一种用于提供数据收集和协议转换技术的计算系统包括：无线计算机网络、无线用户通信器和现场通信器，所述现场通信器包括一个或多个处理器、发射器、无线网络接口控制器和存储指令的存储器，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行以下操作：经由所述无线计算机网络发送以过程控制协议编码的数据。所述存储器可以包括另外的指令，所述另外的指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行以下操作：经由所述无线网络接收所述数据，在现场通信器中解析所述数据以生成数据有效载荷，以及向现场设备发出包括所述数据有效载荷的指令。
附图说明
图1描绘了例示示例性过程工厂及其部件的框图，其中的至少一部分可以包括本文所述的数据收集和协议转换技术；
图2描绘了用于执行数据收集和协议转换技术的示例性过程工厂环境；
图3描绘了能够在过程工厂中执行数据收集和协议技术的示例性现场通信器设备；
图4描绘了例示与过程工厂的各个部件通信的示例性现场通信器设备的框图；
图5描绘了用于现场设备数据收集和协议转换的示例性方法；以及
图6描绘了用于访问现场设备的示例性方法。
具体实施方式
过程工厂通常包括多个不同类型的设备，这些设备监视过程工厂内过程的各个方面，以确保根据拥有者或客户的操作要求设计、测试、安装、操作和维护工厂的系统和部件，由此保证过程工厂的可操作性、性能、可靠性、安全性和信息可跟踪性。
不同类型的设备可以包括诸如
Figure BDA0002223604050000061
和
Figure BDA0002223604050000062
Fieldbus现场设备之类的现场设备。每个现场设备可以硬连线到计算机网络，该计算机网络可通信地耦合到各种后端服务(例如，管理系统、工作站、数据库等)，从而允许用户(例如，过程工厂的雇员)监视、配置、访问和部署现场设备。在某些方面中，可以经由一个或多个控制器访问现场设备。通常，“过程控制设备”、“控制设备”或“现场设备”可以是工厂环境内的任何设备，包括可以被配置为启动、实现、和/或管理与其相关联的功能的控制设备、安全设备、监视设备等。
过程工厂可以包括耦合到现场通信器设备的现场设备，其中该现场通信器可经由用户通信器无线地访问。通常，用户可以使用用户通信器来访问现场通信器，以协调从现场设备读取数据和向现场设备写入数据。例如，用户可以使用用户通信器来发出命令。可以以通用计算通信协议(例如，超文本传输协议)将命令从用户通信器发送到现场通信器。现场通信器可以接收命令，将命令转换为过程控制协议命令，并将经转换的命令发送到现场设备。现场通信器可以读取命令的响应，并将该响应发送给用户通信器。通常，可以在现场设备、现场通信器和用户通信器之间实现传递双向通信的任何合适形式。
现场通信器可以实现原本在现场设备中缺乏的现场设备的某些能力(例如，数据收集、数据缓存、数据转换例程、无线传输能力等)。可以由现场通信器的制造商(例如，在现场设备制造时)或由现场设备的购买者/用户将现场通信器与现场设备结合安装。例如，过程工厂操作员可以一起或分别获得现场设备和现场通信器，并且工厂操作员可以在将现场设备部署到过程工厂中之前将现场通信器安装到现场设备中。用户通信器可以与现场通信器一起提供或单独地提供。替代地或另外，工厂操作员可以获得现场通信器并将现场通信器安装到现有的已部署现场设备中(即，对现有现场设备进行改造/升级)。
现场设备可以连接到现场通信器(例如，通过有线或无线连接)，并且现场通信器可以从现场设备读取以过程控制协议编码的数据。现场通信器可以将该过程控制协议编码的数据转换为通用计算通信协议。现场通信器可以将原始和/或转换后的数据缓存在短期或长期存储器中。现场通信器可以经由现场通信器的无线网络接口控制器将转换后的数据发送到过程工厂中的另一设备(例如，路由器、中继器、无线网状网络(Wireless MeshNetwork)内的设备等)。
通常，来自现场设备的过程控制协议数据仅通过低带宽有线环境在过程工厂内可用。然而，由于现场通信器可以经由有线连接直接连接到现场设备，因此与传统的对现场设备数据的低带宽访问相比，现场通信器可以以高带宽/吞吐率(例如，每秒1千兆字节或更多)从现场设备获取数据并且可以从现场设备相对较快地获取大量数据。此外，由于现场通信器可以包括连接到高速无线网络的无线网络接口卡，因此现场通信器可以实现过程工厂中任何其它设备对现场设备的实时高速访问，传统上缺乏这种访问。例如，现场通信器可以与其它现场通信器、与过程工厂内的固定部件和/或与在过程工厂内或附近的移动部件(例如，用户通信器)无线交换数据。
现场通信器可以标准化对具有不同过程控制协议的现场设备的访问(例如，经由应用编程接口(API))。例如，给定的现场设备可以以基于分组的格式、打包的二进制格式等发射数据。该格式可能是现场设备制造商专有的，并且可能在设备之间不向后兼容。现场通信器可以包括允许现场通信器实现对具有不同过程控制协议的现场设备的透明和标准化的访问的协议转换例程的库。例如，现场通信器可以安装在由不同制造商制造的三个相应的现场设备中，该三个相应的现场设备以三种不同的相应过程控制协议发射数据。此外，三个现场设备中的每个现场设备可以包括三个相应的功能集，其中存在一些重叠。例如，三个设备中的每一个设备可以支持版本命令，该版本命令在被执行时返回相应现场设备的软件版本。但是，必须发出给相应设备以获得版本的命令可能会有所不同。
在以上示例中，用户可以经由现场通信器的API使用用户通信器来访问现场通信器。例如，用户可以发出例如GetVersion命令。可以将一个或多个现场设备作为参数提供给GetVersion命令。在现场通信器中执行的软件指令可以基于作为参数提供的现场设备的身份/类型来确定适当的系统调用。在以上示例中，现场通信器可以向每个相应的现场设备发出三个不同的版本命令。针对不同现场设备的这种统一的接口的一个好处在于简化了用户的编程任务。用户仅须编写一个查询，而不是三个。协议转换例程的库是有用的黑盒抽象(black box abstraction)。现场通信器API的另外好处在于可以通过多线程和/或多处理器代码并行查询多个现场设备。可以预见其它好处。
例如，不管特定的现场设备如何变得配备有现场通信器能力，如此配备的现场设备在过程工厂的背景下都获得了许多重要和有益的用途，包括但不限于工厂操作员远程管理现场设备的能力，将来自一个或多个现场设备的数据隔离到单独的网络中(例如，出于安全和/或负载管理目的)的能力，以及消除了一旦被部署直接物理访问现场设备的要求。因此，过程工厂的管理员可以高效且有效地管理现场设备，而不会使管理员或现场设备暴露于潜在的危险条件下。可以实时或接近实时地从现场设备的存储器读取大量数据或向现场设备的存储器写入大量数据，而不会中断过程工厂内传输的其它数据的网络优先级。该系统和方法可以允许现场设备被更有效地供应/调试，并且可以允许数据被缓存在现场通信器的存储器中，从而允许更快速地获取现场设备的某些属性(例如，软件版本、上次校准日期等)。
该系统和方法还可以使管理员能够发起与从现场设备收集数据以及向和从某些协议转换数据有关的纠正措施和/或其它功能。例如，用户可能处于过程工厂的现场环境中，并且可能通过视觉检查注意到阀似乎卡住了。在过去，用户将需要物理访问与阀相关联的现场设备，并且用户可能首先需要获取特定于过程控制协议的硬件以执行诊断。即使用户有正确的硬件，用户也可能需要参考不熟悉的过程控制协议的文档，这可能会非常耗时。然而，使用本技术，用户可以使用用户通信器立即访问现场设备，由此用户可以访问现场设备的缓存以确定阀的当前状态(例如，使用GetValveState命令)、以及历史阀状态的快照。该数据可以通过图形用户界面呈现给用户，从而允许用户快速感知到阀的状态已经长时间卡在特定位置。
在以上示例中，用户经由用户通信器访问现场通信器。然而，在本发明的上下文中，现场通信器可以被配置为自动(例如，周期性地)执行命令，从现场设备获取数据，将数据发送到网络等，而无需用户的明确干预。此外，多个用户可以使用一个或多个通用计算通信协议同时访问现场通信器。例如，第一用户可以经由蓝牙通过手持式用户通信器来访问现场通信器，而第二用户经由来自高性能计算设备的HTTP连接来访问现场通信器。
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，其中可安装和操作如本文所述的一个或多个现场通信器。过程控制环境5包括一个或多个过程控制器，其可以接收指示由现场设备进行的过程测量的信号，处理该信息以实现控制例程，以及生成通过有线或无线过程控制通信链路或网络发送到其它现场设备以控制工厂5中的过程的操作的控制信号。通常，至少一个现场设备执行物理功能(例如，打开或关闭阀、增加或减小温度等)来控制设备的操作，并且一些类型的现场设备通过使用I/O设备来与控制器进行通信。过程控制器、现场设备和I/O设备可以是有线或无线的，并且任何数量和组合的有线和无线的过程控制器、现场设备和I/O设备可以包括在过程工厂环境或系统5中。
例如，图1例示了过程控制器11，其经由输入/输出(I/O)卡26和28通信连接到有线现场设备15-22，并且经由无线网关35和过程控制数据高速通道或骨干网10(其可以包括一个或多个有线和/或无线通信链路，并且可以使用任何期望的或合适的通信协议(诸如以太网协议)来实现)通信连接到无线现场设备40-46。在一实施例中，控制器11使用除骨干网10之外的一个或多个通信网络通信地连接到无线网关35，诸如通过使用任何数量的支持一个或多个通用计算通信协议(例如，Wi-Fi或其它符合IEEE802.11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 BDA0002223604050000091
等)或过程控制协议(例如，
Figure BDA0002223604050000092
Profibus、
Figure BDA0002223604050000093
Fieldbus等))的其它有线或无线通信链路。
控制器11(其可以是例如由艾默生过程管理公司出售的DeltaVTM控制器)可以进行操作以使用现场设备15-22和40-46中的至少一些现场设备来实现批量过程或连续过程。除了通信连接到过程控制数据高速通道10之外，控制器11还可以使用与例如标准4-20mA设备、I/O卡26、28和/或任何智能通信协议(诸如
Figure BDA0002223604050000094
Fieldbus协议、
Figure BDA0002223604050000095
协议、
Figure BDA0002223604050000096
协议等)相关联的任何期望的硬件和软件通信连接到现场设备15-22和40-46中的至少一些现场设备。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标准或协议，诸如任何有线或无线协议，包括将来开发的任何标准或协议。
图1的过程控制器11包括处理器30，该处理器30实现或监督一个或多个过程控制例程38(例如，例程38存储在存储器32中)。处理器30被配置为与现场设备15-22和40-46以及与通信地连接至控制器11的其它过程控制设备进行通信。应当注意，如果需要的话，本文描述的任何控制例程或模块可以使其部分由不同的控制器或其它设备实现或执行。同样地，将在过程控制系统5内实现的、本文所述的控制例程或模块38可以采用任何形式，包括软件、固件、硬件等。控制例程可以以任何期望的软件格式来实现，诸如使用面向对象编程、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。控制例程38可以存储在任何期望类型的存储器32(诸如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))中。同样地，控制例程38可以被硬编码到例如一个或多个EPROM、EEPROM、专用集成电路(ASIC)或任何其它硬件或固件元件中。因此，控制器11可以被配置为以任何期望的方式实现控制策略或控制例程。
在一些实施例中，控制器11使用通常所称的功能块来实现控制策略，其中每个功能块是整体控制例程的对象或其它部分(例如，子例程)，并且结合其它功能块来操作(经由称为链路的通信)以实现过程控制系统5内的过程控制回路。基于控制的功能块通常执行输入功能(诸如与变送器、传感器或其它过程参数测量设备相关联的输入功能)、控制功能(诸如与执行PID、模糊逻辑等控制的控制例程相关的控制功能)、或输出功能(其控制某些设备(诸如阀)的操作以在过程控制系统5内执行某些物理功能)中的一个。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标准4-20mA设备和某些类型的智能现场设备(诸如
Figure BDA0002223604050000101
设备)或与其相关联时的情况，或者功能块可以存储在现场设备自身中并由现场设备自身实现，这可以是
Figure BDA0002223604050000102
Fieldbus设备的情况。控制器11可以包括一个或多个控制例程38，其可以实现一个或多个控制回路，并且可以通过执行一个或多个功能块来执行。
有线现场设备15-22可以是任何类型的设备，诸如传感器、阀、变送器、定位器等，而I/O卡26和28可以是符合任何期望的通信或控制器协议的任何类型的I/O设备。在图1中，现场设备15-18是通过模拟线路或组合的模拟和数字线路与I/O卡26通信的标准4-20mA设备或
Figure BDA0002223604050000111
设备(在本文中也称为“非智能”或“哑”设备)，而现场设备19-22是智能设备，诸如
Figure BDA0002223604050000112
Fieldbus现场设备，其使用
Figure BDA0002223604050000113
Fieldbus通信协议通过数字总线与I/O卡28进行通信。然而，在一些实施例中，有线现场设备15、16和18-21中的至少一些有线现场设备和/或I/O卡26、28中的至少一些I/O卡另外地或替代地使用过程控制数据高速通道和/或通过使用其它合适的控制系统协议(例如，Profibus、DeviceNet、Foundation Fieldbus、ControlNet、Modbus、HART等)与控制器11通信。
在图1中，无线现场设备40-46使用诸如
Figure BDA0002223604050000114
协议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可以与无线网络70中的被配置为进行无线通信(例如，使用该无线协议或另一无线协议)的一个或多个其它设备或节点直接通信。为了与未被配置为进行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或另一过程控制通信网络的无线网关35。无线网关35提供对无线通信网络70的各种无线设备40-58的访问。特别地，无线网关35提供过程工厂5的无线设备40-58、有线设备11-28和/或其它节点之间的通信耦合。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。
与有线现场设备15-22相似，无线网络70的无线现场设备40-46在过程工厂5内执行物理控制功能，例如打开或关闭阀、或进行过程参数的测量。然而，无线现场设备40-46被配置为使用网络70的无线协议进行通信。因此，无线现场设备40-46、无线网关35和无线网络70的其它无线节点52-58是无线通信分组的生产者和消费者。
在过程工厂5的某些配置中，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是有线
Figure BDA0002223604050000115
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支持无线协议(诸如WirelessHART)，并且还可以支持一个或多个其它通信协议，诸如
Figure BDA0002223604050000116
Fieldbus、PROFIBUS、DeviceNet等。另外，在一些配置中，无线网络70包括一个或多个网络接入点55a、55b，其可以是与无线网关35进行有线通信的单独的物理设备或者可以与无线网关35一起作为集成设备提供。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内的另一无线设备。在图1中，无线设备40-46和52-58彼此通信并且通过无线通信网络70的无线链路60和/或经由过程控制数据高速通道10与无线网关35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视过程工厂5的实时操作，以及采取任何诊断、纠正、维护和/或其它可能需要的动作。至少一些操作员工作站71可以位于在工厂5中或附近的各种受保护区域，并且在某些情况下，至少一些操作员工作站71可以位于远程，但是仍然与工厂5通信连接。操作员工作站71可以是有线或无线计算设备。
过程控制系统5包括资产管理系统68，该资产管理系统68被配置为实现本文讨论的某些功能。资产管理系统68可以例如经由过程控制器11和/或无线网关35与现场设备15-22和40-46中的一部分或全部现场设备连接并与之通信。根据实施例，资产管理系统68可以从现场设备15-22和40-46请求和获取与现场设备15-22和40-46相关联的数据。
资产管理系统68通常可以包括在一个或多个工作站(诸如一个或多个操作员工作站71)上执行以使用户能够察看与过程控制系统5的现场设备15-22和40-46相关联的数据的一个或多个软件应用。这种交互可以包括诊断、维护、配置、评估等。尽管(一个或多个)工作站可以具有在本地运行的一个或多个资产管理系统应用，但是用户可以经由数据通信网络与资产管理系统68远程连接。因此，位于(一个或多个)工作站处的用户可以与资产管理系统68交互，以便实现与过程控制系统5有关的各种功能，而不管用户的物理位置如何。
示例性过程控制系统5进一步例示为包括配置应用72a和配置数据库72b，配置应用72a和配置数据库72b中的每一个还通信连接到数据高速通道10。配置应用72a的各种实例可以在一个或多个计算设备(未显示)上执行，以使用户能够创建或更改过程控制模块，并经由数据高速通道10将这些模块下载到控制器11，以及使用户能够创建或更改操作员界面，操作员经由该操作员界面能够查看数据和更改过程控制例程中的数据设置。配置数据库72b存储创建的(例如，配置的)模块和/或操作员界面。另外，配置数据库72b存储与现场设备15-22、40-46中的任何现场设备相关联的定义的或基线参数集合。通常，配置应用72a和配置数据库72b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，尽管配置应用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实现。因此，配置应用72a、配置数据库72b及针对它们的用户接口(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，但并非必须，配置系统72的用户接口与操作员工作站71不同，因为配置系统72的用户接口由配置和开发工程师使用，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的实时操作期间使用。
示例性过程控制系统5包括数据历史库应用73a和数据历史库数据库73b，数据历史库应用73a和数据历史库数据库73b中的每一个还通信连接到数据高速通道10。数据历史库应用73a进行操作以收集跨数据高速通道10提供的一些或全部数据，并将数据历史化或存储在历史库数据库73b中以进行长期存储。与配置应用72a和配置数据库72b相似，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，尽管数据历史库应用73a的多个实例可以在过程控制系统5中同时执行，并且数据历史库73b可以跨多个物理数据存储设备实现。
在某些配置中，过程控制系统5包括一个或多个其它无线接入点74，这些无线接入点74使用其它无线协议(诸如Wi-Fi或其它符合IEEE 802.11的无线局域网协议、移动通信协议(诸如WiMAX(全球微波访问互操作性)、LTE(长期演进)或其它ITU-R(国际电信联盟无线电通信部门)兼容协议)、短波无线电通信(诸如NFC和蓝牙等)或其它无线通信协议)与其它设备进行通信。通常，这种无线接入点74允许手持式或其它便携式计算设备(例如，用户接口设备75)通过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并且支持与无线网络70不同的无线协议。例如，无线或便携式用户接口设备75可以是过程工厂5内由操作员使用的移动工作站或诊断测试设备(例如，操作员工作站71中的一个操作员工作站的实例)。在某些场景中，除了便携式计算设备之外，一个或多个过程控制设备(例如，控制器11、现场设备15-22、I/O设备26、28或无线设备35、40-58)还使用由接入点74支持的无线协议。
此外，应当注意，图1的过程工厂或控制系统5包括通过数据高速通道10通信连接的现场环境122(例如“过程工厂底层(process plant floor)122”)和后端环境125。如图1所示，现场环境122包括在其中设置、安装和互连的物理部件(例如，过程控制设备、网络、网络元件等)，用于在运行时期间操作以控制过程。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、设置在或以其它方式包括在过程工厂5的现场环境122中。一般而言，在过程工厂5的现场环境122中，使用设置在其中的物理部件来接收和处理原材料，以生成一个或多个产品。
过程工厂5的后端环境125包括各种部件，诸如计算设备、操作员工作站、数据库或资料库(databank)等，它们与现场环境122的恶劣条件和材料相屏蔽和/或相对于现场环境122的恶劣条件和材料得到保护。参照图1，后端环境125包括例如操作员工作站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的运行时操作的其它集中式管理系统、计算设备、和/或功能。在某些配置中，过程工厂5的后端环境125中包括的各种计算设备、数据库以及其它部件和装备可能物理地位于不同的物理位置处，其中一些可能对于过程工厂5是本地的，并且其中一些则可能是远程的。如上所述，本技术旨在改进现场设备上的频率和数据收集能力，适用于所有过程、能源和离散工业。然而在过去，出于数据收集目的，过程工厂5的人类操作员/雇员需要进入现场环境122的恶劣、未屏蔽的环境，本技术改进了从现场设备到资产管理系统(例如，资产管理系统68)的数据传输的速度和访问。
如本文中所讨论的，(一个或多个)配置数据库72b可以设置在过程工厂5的后端环境125中，并且可以用于数据收集目的。配置数据库72b除了其它以外可以存储专门地标识和/或寻址计划用于过程工厂底层或现场环境122或期望在过程工厂底层或现场环境122上实现的各种设备或部件及其互连的数据和其它信息。可以将该数据中的一些提供给现场环境122中的部件，以用于对其中的设备和回路进行配置、监视和/或诊断，并且可以在后端环境125中利用该数据中的一些，例如，用于设计、开发和准备控制模块和/或操作员接口模块，所述控制模块和/或操作员接口模块将在过程工厂5的实时操作期间结合现场环境122来操作。
示例性过程控制系统5还可以包括通过网络145耦合到一个或多个用户通信器140的一个或多个现场通信器135。过程工厂的用户对获得由现场设备产生的数据感兴趣，以及对远程控制现场设备感兴趣。在优选实施例中，现场通信器135、用户通信器140和网络145协同用于实现这种访问。通常，现场通信器135在现场设备与过程工厂的其它部件之间居中促成(mediate)双向电子通信。通常，现场通信器135用作数据的接收者、协议转换者和/或数据的发送者，以使用户能够执行与现场设备的访问、配置和控制有关的各种功能。
现场通信器135可以是回路供电和/或现场供电的硬件扩展，其经由物理布线或经由无线连接耦合到设备(例如，诸如变送器、控制阀等的任何现场设备)。例如，现场通信器135可以通过2线制、3线制或4线制发射器耦合到有线现场设备17。另一方面，现场通信器135可以是电池供电的或具有独立的电源。
现场通信器135可以安装在现有的或新的智能现场设备上。可以通过以下方式将现场设备改造或升级为包括现场通信器135：移除传统的现场设备的现有盖以暴露管道/通道，有线发射器可以穿过该管道/通道以通过线缆将现场设备的端子连接到现场通信器135的端子。下面将更详细地讨论现场设备到现场通信器135的布线。应当理解，一旦现场通信器135安装在现场设备中或现场设备上，就可以在不打开现场设备的帽或盖的情况下从现场设备获取现场设备数据。
现场通信器135可以经由有线或无线连接从现场设备获得(即，接收和/或获取)编码数据。例如，而非限制，现场通信器135可以从过程控制设备(例如，现场设备)获得以HART协议、Foundation Fieldbus协议、Profibus协议和/或Modbus协议(作为示例)编码的数据。现场通信器135可以包括可执行指令、代码、功能、例程等的库，其使现场通信器135能够从各种现场设备获得数据。
除了从现场设备获得编码数据之外，现场通信器135还可以对从现场设备获得的编码数据执行协议转换。数据可以以过程控制数据协议进行编码。具体地，现场通信器135可以使用特定于设备的协议转换例程的库从过程控制数据协议(例如，HART)转换为通用计算通信格式(例如，XML、JavaScript对象标记等)，反之亦然。
除了获得编码数据并执行协议转换之外，现场通信器135可以经由通用计算通信协议来传输(即，发送和接收)数据。例如，现场通信器135可以经由通用计算通信协议(诸如WiFi(例如，IEEE 802.11)、蓝牙、蓝牙低能量、远距离(LoRa)和/或蜂窝移动通信协议(例如4G、5G等))，将以通用计算通信格式来格式化的数据发送到网络145上的另一主机(例如，用户通信器140)。现场通信器135还可以经由通用计算通信协议从网络145上的另一主机(诸如用户通信器140)接收以通用计算通信格式来格式化的数据。现场通信器135可以包括一个或多个API，以实现经由用户通信器140进行以通用计算通信格式来格式化的数据的程序化传输。
用户可以使用用户通信器140来访问和/或控制现场设备。用户通信器140(其可以包括任何合适的计算设备，诸如台式计算机、膝上型计算机、平板设备或手持式智能设备、可穿戴计算设备等)可以包括用于执行关于现场通信器的功能集合的计算机可执行指令。这些功能包括经由网络145向现场通信器135和从现场通信器135传输(例如，发送和接收)信息。用户通信器140可以经由诸如有线网络或网络145之类的计算机网络将现场设备数据中继到资产管理系统68。用户通信器140可以包括客户端API绑定集合，以用于经由网络145向现场通信器135的一个或多个API发出调用。
网络145可以是：符合IEEE 802.11的无线局域网、自组织网络、网状网络、个域网、诸如3G或4G网络之类的移动电信网络；无线局域网(WLAN)、卫星通信网络、地面微波网络、或任何其它合适的无线网络。网络145可以将现场通信器135和用户通信器140通信地耦合。网络145可以提供现场通信器135与现场环境122的其它方面(诸如操作员工作站71)之间的通信链路。在某些情况下，无线网关35可以居中促成现场通信器135对后端环境125的各个方面的访问。
在操作中，过程工厂用户出于获得信息或控制现场设备的目的可能期望访问现场设备。例如，用户可能试图了解与现场设备(例如，阀)相关联的传感器的状态，或者用户可能试图改变阀的状态(例如，打开或关闭阀)。用户可以访问用户通信器140的显示器或用户界面。用户通信器140可以使得经由通用通信协议(例如HTTPS)将以通用计算通信格式(例如，XML)编码的命令发送到现场通信器135，该命令包括用户期望的指示(例如GetValveStatus)以及一个或多个参数。用户通信器140可以使用客户端API绑定来发送命令和参数(统称为API调用)，并且现场通信器135的API可以接收API调用。
现场通信器135可以使用协议转换例程库将来自用户通信器140的API调用转换成以过程控制协议编码的现场设备命令。使用哪种特定的过程控制协议可以取决于包括在API调用中的指示(例如，现场设备名称/标识符的列表)。在只有一种类型的现场设备连接到现场通信器135的情况下，过程控制协议的类型可以由现场通信器135自动选择。替代地，现场通信器135可以查询现场设备以确定它们的类型，并基于这些类型选择合适的协议。
一旦现场通信器135已经将API调用转换为现场设备命令，现场通信器135可以向一个或多个现场设备发出该现场设备命令。然后，现场通信器135可以从一个或多个现场设备同步和/或异步地读取响应。在某些情况下，客户端API绑定可以包括标志或不同函数调用以执行同步和/或异步操作。接下来，现场通信器135可以将与现场设备命令有关的、来自现场设备的响应转换为通用计算通信格式，并经由网络145将该响应传输回用户通信器140，随后该响应可以进一步被处理，显示给用户等。
应当理解，用户可能寻求对现场设备的许多不同类型的访问和对现场设备的控制，并且现场通信器135的API和用户通信器140的客户端API绑定支持许多操作。例如，位于操作员工作站71处的用户可以使用用户通信器140来修改有线现场设备17的配置而无需离开他的桌子。用户可以将设备配置为以编程方式访问现场通信器135。例如，用户通信器140或另一设备(例如，服务器设备)可以被编程为按照预定调度(例如，每天在上午4:00)经由现场通信器135从一个或多个现场设备自动获取数据。用户可以使现场通信器135发出具有使传感器参与现场设备的效果的命令(例如，API可以包括RunPartialStrokeTest(运行部分冲程测试)命令)。可以设想通过用户访问用户通信器140来远程管理现场通信器135和/或现场设备的许多其它用途。用户可以将现场通信器135配置为自动收集数据并将数据传输到资产管理系统68。
此外，替代的协议转换配置是可能的。例如，来自现场设备的响应可以在传输给用户通信器140之前仅被部分地转换。例如，现场通信器135可能具有有限的处理能力，或者更深入的处理可能是必要的。在该情况下，从现场设备获得的数据可以以转换和/或未转换的形式进行传输。现场通信器135可以包括一种模式，在该模式中，从现场设备获得的数据未经解析地被发送到另一计算机(例如，发送到用户接口设备75)以进行进一步处理。
此外，尽管以上示例描述了现场通信器135与现场设备之间的有线连接，但是无线连接也是可能的。例如，WirelessHART现场设备可以经由无线连接向现场通信器135传输数据。在该情况下，现场通信器135可以是不经由与现场设备的有线连接来接收电力的独立设备。现场通信器135可以将以一种协议(例如，HART)的通信从WirelessHART设备代理到另一位置(例如，通过传输HART编码的数据)。
注意，尽管图1仅例示了示例过程工厂5中包括的单个控制器11、以及有限数量的现场设备15-22和40-46、无线网关35、无线适配器52、接入点55、路由器58和无线过程控制通信网络70，这仅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，并且这些控制器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通信，以控制工厂5中的过程。尽管仅描绘了一个现场通信器135和一个用户通信器140，但是可以在现场环境122中部署任何合适数量的现场通信器和用户通信器。尽管仅描绘了一个网络145，但是可以开发和部署任何数量的合适的网络。例如，第一网络145可以用于现场设备间通信，而第二网络145可以用于从现场设备135到配置应用72a的通信。现场通信器135可以同时加入第一网络145和第二网络145。
上述技术的益处有很多。第一，可以更有效地访问和控制现场设备。在过去，现场设备可能使用本机协议(native protocol)传递诊断，这很慢并且只能间歇使用。例如，经由骨干网10从现场设备直接传递到资产管理系统68的数据可以首先通过自动化系统传递，由此引入导致延迟和/或带宽约束的通信层，并阻碍资产管理系统68从现场设备接收实时诊断信息。通过包括额外的无线网络，带宽被放大。
第二，更有效地利用硬件，降低成本。在一些情况下，可以通过例外地存储和转发到资产管理系统68来优化现场通信器135。例如，资产管理系统68可以固有地受限于资产管理系统68可以在给定的时间窗口内与之通信的现场设备的数量。通过将现场通信器135添加到现场环境122，现场通信器135更频繁地轮询关联设备(例如，现场通信器135连线到的现场设备)以获取数据，然后经由无线网关35或另一计算机网络将该数据存储/转发到资产管理系统68。通过现场通信器135以这种方式异步地将数据推送到资产管理系统68，启动现场设备的轮询原本所需的过程工厂5内的资源被释放用于其它任务，从而减少了总负载。只要降低总负载，资产管理系统68就可以容纳更频繁地通信的较大规模的设备。
第三，用户可以以对于用户和设备更安全的方式更方便地访问和控制现场设备。位于后端环境125中的用户可以在不离开后端环境125的情况下经由用户通信器140和/或网络145来配置和/或校准现场通信器135，而无需打开现场设备的端帽，并且无需暴露位于其中的电子装置。对于许多任务，包括配置，要求用户打开过程监视传感器的设备外壳(例如，移除现场设备的外壳)，以将用户通信器140物理地连接到过程监视传感器以便与过程监视传感器进行通信。当用户完成对现场设备的操作时，可能需要用户更换外壳。打开现场设备是费时的，可能损坏现场设备的各个方面(例如，O形圈、铰链和/或填料)，可能使现场设备的危险区域认证无效，可能使现场设备的密封内部结构暴露于污染物。然而，用户可以使用用户通信器140和网络145来对现场设备的远程访问和控制，而在过去，一直要求直接物理访问现场设备。
第四，可以消除对资产管理系统68中的特定于自动化的特定接口的需要。当前用于从现场设备收集数据和转换该数据的任何硬件和/或逻辑资源可以被释放和/或重新分配。
第五，减少了现场工程师或维护用户的身体需求。因为本技术使现场设备的远程管理成为可能，所以这些用户不再需要随身携带大量硬件以便为现场中的现场设备服务。此外，统一的用户通信器140(其可以访问任何现场设备)允许现场工程师减少在需要为现场环境122中的现场设备提供服务时所需的计算硬件的数量。
图2例示了示例性环境200，其中可以部署和使用耦合到现场通信器205的现场设备202。通常，现场设备202可以对应于图1中描绘的现场设备中的一个(例如，有线现场设备15-18中的一个、现场设备19-22中的一个等)。现场通信器205可以对应于例如现场通信器135。在操作中，现场设备202可以被安装和/或配置为包括现场通信器205。现场设备202和现场通信器205可以通过管道208耦合。管道208可以包括接插件209。接插件209可以是现场设备(例如，现场设备202)中存在的接插件，其可以被用户移除，以允许附加部件(诸如现场通信器205)经由管道208附接/连接到现有的现场设备202(例如，通过使线缆穿过管道208)。
环境200还可以包括控制器210，现场设备202通信地耦合到该控制器210。在一些实施例中，控制器210可以对应于图1的控制器11。环境200可以包括无线网关214和用户通信器220，它们可以通过网络230通信地耦合。无线网关214可以对应于图1的无线网关35，并且用户通信器220可以对应于用户通信器140。网络230可以对应于网络145。
在操作中，现场设备202可以与现场通信器205一起部署或被改装/升级为包括现场通信器205。现场通信器205可以通过管道208附接到现场设备。相对于通信器205，管道208可以是任何合适的长度、厚度和直径的空心管，其能够在近端附接到现场通信器205，并能够在远端附接到现场设备202。近端和/或远端的附接机构可以是任何合适的附接机构，诸如专有耦合器、具有标准螺距的螺纹附接点、摩擦密封件等。管道208可以在任一端包括垫圈，以便形成气密或水密的密封。如以下详细讨论的，铺设在管道208内的布线可以向现场设备202和现场通信器205提供电力，并且相同的线缆可以用于在现场设备202与现场通信器205之间传输数据。
一旦现场设备202和现场通信器205上电，现场通信器205和/或现场设备202就可以向控制器210传送数据(例如，响应于轮询操作)。如参照图1所讨论的，现场通信器205还可以从现场设备202收集数据，转换该数据，并经由无线网关214通过网络230向和/或从用户通信器220无线传输转换后的数据。用户通信器220可以经由用户接口选择一个或多个现场通信器205，然后发出配置、校准、维护或其它命令。该命令可以经由网络230传送到现场通信器205。在一些情况下，该命令可以是API调用，该API调用包括具有有效载荷的HTTP请求(例如，GET或POST请求)。有效载荷可以指定参数。例如，参数可以指定现场通信器205将指示特定的现场设备来执行特定的功能(例如，启动短冲程测试、传送数据、连接到计算机网络等)。基于有效载荷，现场通信器205可以生成针对现场设备202的特定协议编码的指令，并向现场设备202发出该指令。
现场通信器205可以包括API或其它应用，用于分析这样的命令有效载荷并且当从用户通信器220接收到一个命令时采取适当的动作。在一些情况下，可以经由认证和/或加密的通信通道(例如，认证的HTTPS)来传送命令，以防止窃听和/或假扮。如所指出的，将现场通信器205添加到现场设备202可以允许现场通信器205将现场设备的数据实时传输到环境的其它部件，并且避免控制器210过载，并避免使网络230或另一个网络饱和。因为现场设备202可以经由网络230(其可以与默认网络(例如，骨干网10)隔离)进行通信，所以可以从现场设备202发送数据而不会影响默认网络的性能并且具有低延迟(即实时或接近实时)。
图3示出了切开的耦合器300，该耦合器300特别配置为通过管道306在现场设备302与现场通信器305之间交换数据。现场设备302可以对应于图1的现场设备202。现场通信器305可以对应于现场通信器205。管道306可以对应于图1的管道208，并且可以包括与接插件209对应的接插件307。
该切开的耦合器300可以包括在现场设备302与现场通信器305之间的n线制连接308。具体地，连接308可以是2线制连接、3线制连接或使用合适数量的线缆的其它有线连接。现场设备302可包括一个或多个端子/柱312以及一个或多个端子/柱314。从现场设备302的角度看，连接308的近端可附接到柱312并且连接件308的远端可以附接到柱316。技术人员或安装者可以通过移除作为现场设备的一部分的帽320来将连接308附接到柱312。帽320可以通过拧紧机构、夹子机构等附接到现场设备，并且可以包括诸如O形圈或垫圈的密封方面。技术人员/安装者能够手动移除帽320，或者在一些实施例中，移除帽可能需要使用特定工具。柱314可包括连接到控制器的一个或多个线缆。
图4描绘了示例性计算设备405。计算设备405可以对应于现场通信器135、现场通信器205和/或现场通信器305。计算设备405可以通过管道407耦合到现场设备406。现场设备406可以对应于图1中描绘的任何现场设备。(例如，设备19-22中的任何一个)。管道407可以对应于管道208和/或管道306。现场设备406还可以与控制器408通信，该控制器408可以对应于控制器11和/或控制器210。
计算设备405可以包括多个部件，包括中央处理单元(CPU)412、可移除或可更换的电池414、无线网络接口控制器(NIC)416、存储器418、设备通信模块420、安全模块422和协议模块424。CPU 412可以执行计算机可执行指令。在一些实施例中，电池414可以保持电荷，这可以在电力丢失的情况下允许计算设备405继续起作用(例如，继续收集数据)，或者可以向计算设备405提供主要电力。在某些情况下，电池414可以允许临时性地部署计算设备405。例如，计算设备405可以用于短期部署和/或监视场景。可以设想临时性使用电池供电的计算设备405的许多形式。另外，设备405可以具有电池盖，该电池盖可以容易地移除以在现场更换电池414，而无需移除与计算设备405连接的现场设备的盖。在一些配置中，CPU412是多核处理器或具有协同处理能力(例如，量子、单元、化学、光子、生化、生物处理技术和/或其它合适的协同处理技术)的处理器。CPU 412可以包括一个或多个图形处理单元(GPU)。应当理解，尽管在图4中仅示出了一个CPU 412，但是计算设备405可以包括两个或更多个CPU 412。
尽管仅示出了一个NIC 416，但是计算设备405可以包括一个或多个NIC 416，通过该一个或多个NIC 416可以访问到一个或多个相应的通信或数据网络的一个或多个相应的链路。一个或多个NIC 416可包括到一个或多个通用计算通信和/或数据网络的接口，例如蓝牙、以太网、NFC、RFID、Wi-Fi等。到通信或数据网络的链路可以作为存储器访问功能，和/或链路可以是有线、无线或多级连接。许多类型的接口和链路在联网领域中是已知的，并且可以与计算设备405结合使用。此外，无线NIC 416可以包括一个或多个硬件和/或软件网络接口，诸如以太网适配器和/或WiFi适配器。无线NIC可以包括用于根据现在已知或以后开发的任何已知的无线联网协议来接收和发送数据的任何合适的硬件发射器(例如，蓝牙收发器)。在一些实施例中，对于计算设备405的操作者而言，向无线NIC 416添加一个或多个虚拟网络接口，以允许无线NIC 416在用户空间中发送和接收网络业务(例如，由非特权应用)是有益的。
存储器418可以永久地存储与计算机可执行指令有关的数据，并且可以包括用于临时存储与计算机可执行指令有关的数据的随机存取存储器(RAM)。存储器418可以用作设备上缓存，并且可以在临时存储器和/或持久存储器中缓冲数据。例如，如果计算设备405试图推送从诸如现场环境122之类的现场环境收集的数据，并且诸如资产管理系统68或数据历史库应用73a之类的数据的接收者无法到达，或者无法接收数据(例如，由于数据的接收者的存储器已满)，则计算设备405可以将数据连续写入存储器418中的设备上缓存，直到可以稍后获取、接收和/或发送数据的时间。在一些实施例中，被缓存的数据可以由CPU 412压缩，和/或周期性地(例如，每小时一次)删除/旋转。与允许无法按调度传送的数据丢失相比，缓存是一项重大改进。此外，缓存是有益的，因为在任何时间，用户可以在不访问现场设备406的情况下从计算设备405收集与现场设备406的状态有关的数据(例如，上次校准的时间/日期)。缓存使用户可以更及时地访问信息，并在时间上减少主要系统部件的磨损。在一些配置中，使用高密度存储器技术(诸如固态驱动器存储器、闪存、半导体存储器、光学存储器、分子存储器、生物存储器或任何其它合适的高密度存储器)来实现存储器418和/或RAM。计算设备405的存储器418可以包括多个RAM。(一个或多个)RAM可以例如被实现为一个或多个半导体存储器、闪存、磁性可读存储器、光学可读存储器、生物存储器和/或其它有形的、非暂时性的计算机可读存储介质。
计算设备405包括存储在存储器418中的一个或多个特定的计算机可执行指令集合，这些计算机可执行指令集合可以由CPU 412加载到RAM中并且由CPU 412执行以引起某些功能的发生。这样，计算设备405特别地至少部分地由存储在其上的特定的一个或多个指令集合来配置，该特定的一个或多个指令集合可以包括一个或多个引擎、例程、应用、API或程序。可以将应用/模块的集合包括为存储在存储器418中的一个或多个指令集合的一部分。应用的集合可以与资产管理系统68相关联，并且可以包括设备通信模块420、安全模块422和/或协议模块424，如本文进一步讨论的。
设备通信模块420可以发送、接收和解析消息。例如，设备通信模块420可以分别经由NIC416发送、接收和/或解析以过程控制协议(例如，高速通道可寻址远程换能器协议、Fieldbus协议、Profibus协议或Modbus协议)和通用计算通信格式(例如，蓝牙、WiFi等)编码的消息。设备通信模块420可以包括指令，该指令在被执行时绑定到NIC 416的一个或多个套接字(socket)，从而允许客户端应用连接(例如，表示性状态转移(REST)API)。设备通信模块420可以包括实现关于图1讨论的API的计算机可执行指令，其允许用户通信器向设备通信模块420发送命令。
设备通信模块420可以经由无线NIC 416向网络(例如，实时外部网络)发送和接收消息。例如，设备通信模块420可以向图2的网络230发送数据和从图2的网络230接收数据。设备通信模块420可以从在计算设备405中接收的数据中提取有效载荷，并且设备通信模块424可以根据可执行指令集合来处理有效载荷。
计算设备405的安全模块422可以安全地居中促成信息在设备通信模块420和其它模块之间的流动。安全模块422可以包括用于加密和解密信息的例程和/或指令的集合，诸如非对称密钥加密算法、对称密钥加密算法或其它合适的加密方案/密码。安全模块422可以是安全访问服务，诸如OpenSSH服务器，其允许用户连接到在计算设备405的模块中执行的计算设备405的操作系统(例如，Linux)的壳(shell)，并作为操作系统的非特权和/或特权用户安全地发出命令，其中，命令具有更改计算设备405的状态的效果。
计算设备405可以包括协议模块424。协议模块424可以负责关于编码在一个或另一特定过程控制格式化数据(例如，DeviceNet)中的消息执行低级别转换、识别和处理功能。如关于图3所讨论的，计算设备405可以连接到现场设备406的第一有线接线柱(例如，无回路2线制链路、供电的链路、4线制链路等)。现场设备406可以是类似地经由现场设备406的第二柱连接到另一现场设备、控制器408等。在实施例中，协议模块424的功能可以是通过链路向现场设备406发送数据和/或从现场设备406接收数据。例如，由现场设备406生成到计算设备405的数据不能被例如计算设备405的安全模块422解析。类似地，由计算设备450的通信模块420生成的数据不能由例如现场设备406解析。因此，协议模块424可以转换在计算设备405与现场设备406之间传输的数据。可以在计算设备405中安装一个或多个协议424，以允许计算设备405接收和发送由多个不同类型的现场设备生成的数据和/或以多个不同类型的现场设备为目的地的数据。
协议模块424可以包括例程的库，用于将以通用计算数据格式编码的、来自用户通信器的命令转换为以过程协议数据格式编码的对应消息，并且用于将以过程控制数据格式编码的响应编码为通用计算数据格式。例如，协议模块424能够将一种过程控制协议(例如，Profibus协议)中的消息转换成以另一种过程控制协议(例如，Fieldbus协议)编码的相应消息，反之亦然。
用于执行与现场通信器有关的过程工厂的功能的模块的上述布置只是一些可能的布置。可以设想许多其它可能的布置。
图5描绘了用于在过程工厂中执行协议转换的示例性方法500的框图。方法500可以包括经由现场设备的发射器接收以过程控制协议编码的数据集(框502)。例如，以过程控制协议编码的数据集可以是对由现场通信器发出的、来自用户通信器的命令的响应。过程控制协议可以是任何合适的协议(例如，HART)。数据集可以是任何合适的数据结构，诸如打包的数组、哈希表、字符串等。方法500还可以包括经由处理器从数据集提取有效载荷(框504)。有效载荷可以表示命令(例如，响应GetVersion命令的版本号)、与现场设备中的传感器有关的数据(例如，阀状态的时间序列)或用户寻求的其它相关信息的输出。过程控制协议可以包括在相关信息之上和之外的元数据，并且提取有效载荷可以包括从以过程控制协议编码的数据集中去除这样的元数据。提取步骤还可以包括将数据结构/类型转换为通用计算数据格式(例如，将特定于过程控制协议的数据结构转换为列表，将无符号整数转换为有符号整数等)。可以以任何合适的编程语言使用计算机可执行指令来实现方法500，因此，取决于为实现而选择的编程语言，精确的转换和提取步骤可以不同。方法500还可以包括将有效载荷中的至少一些存储在存储器中(框506)。存储器可以是可由用户通信器的用户访问的临时或永久缓存。方法500还可以包括经由无线网络接口控制器发送以通用计算通信协议中编码的有效载荷中的至少一些(框508)。有效载荷(例如时间序列)可以在被发送(例如，经由POST请求)到远程计算设备(例如，服务器设备、用户通信器等)之前被嵌入通用计算通信协议(例如HTTP)中。
图6描绘了用于访问现场设备的示例性方法600的框图。方法600可以包括：在现场通信器设备中接收包括现场设备的指示的用户的命令，该用户的命令包括从用户通信器接收的现场设备的指示(框602)。该命令可以由在现场通信器设备的存储器中执行的API来接收。现场设备的指示可以是任何合适的参数/标识符(例如，整数、通用唯一标识符(UUID)等)。方法600可以包括：基于现场设备的指示，识别包括与目标现场设备相对应的协议的目标现场设备(框604)。识别目标设备可以包括：查询耦合到现场通信器设备的一个或多个现场设备(例如，经由有线连接)，其中查询包括GetId命令或类似命令。替代地，现场通信器的存储器可以包括按标识符的设备表。方法600还可以包括：基于用户的命令，生成设备命令(框606)。生成设备命令可以包括：使用协议转换例程的库来将可以以通用计算数据格式编码的设备命令转换为与所识别的目标设备兼容的现场设备协议格式。方法600还可以包括：基于与目标现场设备相对应的协议对协议编码的数据集进行编码(框608)。一旦生成命令，就可以将命令包装在可传输给所标识的目标设备的数据集中。例如，特定的现场设备协议可以要求命令包括将被包括在协议编码的数据集中的报头或其它元数据的集合。方法600可以包括：经由发射器将协议编码的数据集发送到目标现场设备(框610)。发射器可以是有线发射器(例如2线制、4线制等)或无线发射器，如本文所讨论的。
另外，本公开内容的先前方面仅是示例性的，并不旨在限制本公开内容的范围。
以下附加考虑适用于前述讨论。在整个说明书中，描述为由任何设备或例程执行的动作通常是指处理器根据机器可读指令来操纵或转换数据的动作或过程。机器可读指令可以被存储在通信地耦合到处理器的存储设备上并从其获取。即，本文描述的方法可以由存储在计算机可读介质(即，存储设备)上的机器可执行指令集合来体现。指令在由相应设备的一个或多个处理器(例如，操作员工作站、诊断工具等)执行时，使处理器执行该方法。本文中将指令、例程、模块、过程、服务、程序和/或应用称为存储或保存在计算机可读存储器或计算机可读介质上时，词语“存储”和“保存”旨在排除暂时性信号。
此外，尽管术语“操作员”、“人员”、“人”、“用户”、“技术人员”、“管理员”等其它术语用于描述过程工厂环境中的人员，这些人员可以使用本文所述的系统、装置和方法或与本文所述的系统、装置和方法交互，这些术语并不旨在进行限制。在说明书中使用特定术语的地方，使用该术语部分是因为工厂人员从事的传统活动，但无意限制可能从事该特定活动的人员。
另外，在整个说明书中，多个实例可以实现被描述为单个实例的部件、操作或结构。尽管将一种或多种方法的单独操作示出并描述为单独的操作，但是可以同时执行一个或多个单独操作，并且不需要按照所示顺序执行操作。在示例性配置中表示为单独的部件的结构和功能可以实现为组合的结构或部件。类似地，呈现为单个部件的结构和功能可以被实现为单个的部件。这些和其它变型、修改、添加和改进落入本文主题的范围内。
除非另有明确说明，否则本文中的讨论使用诸如“处理”、“计算”、“核算”、“确定”、“识别”、“呈现”、“导致呈现”、“导致显示”、“显示”等词语可以指操纵(或转换)表示为一个或多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器或它们的组合)、寄存器或接收、存储、发送或显示信息的其它机器部件中的物理(例如，电子、磁、生物或光学)量的数据的机器(例如，计算机)的动作或过程。
当以软件实现时，本文描述的任何应用、服务和引擎可以存储在任何有形的、非暂时性的计算机可读存储器中，诸如在磁盘、激光盘、固态存储设备、分子存储器存储设备或计算机或处理器的RAM或ROM中的其它存储介质上。尽管本文公开的示例性系统被公开为包括在硬件上执行的软件和/或固件以及其它部件，但应注意的是，这样的系统仅仅是说明性的，不应被认为是限制性的。例如，可以预期的是，这些硬件、软件和固件部件中的任何一个或全部可以仅以硬件、仅以软件或以硬件和软件的任何组合来体现。因此，本领域普通技术人员将容易理解，所提供的示例不是实现这种系统的唯一方式。
因此，尽管已经参考特定示例描述了本发明，但是这些特定示例仅是说明性的而不是对本发明的限制，但是对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对所公开的实施例进行更改、添加或删除。
还应该理解的是，除非在本专利中使用句子“如本文所用的，术语“______”在此被明确定义为意味着……”或类似的句子，否则无意限制该术语的含义，无论是明示或暗示的含义，都超出其简单含义或普通含义，并且该术语不应基于以下任何陈述而解释为限制范围：本专利的任何部分(权利要求的语言除外)。在某种程度上，本专利的权利要求中记载的任何术语在本专利中以与单一含义一致的方式被提及，这样做仅是为了清楚起见，以免使读者感到困惑，并且并非意图将这种权利要求术语通过暗示或其它方式限于该单一含义。最后，除非通过引用词语“装置”和没有任何结构的记载的功能来定义要求保护的要素，否则并不意图根据35U.S.C.§112(f)的申请和/或AIA 35U.S.C.§112，第六段解释任何要求保护的要素的范围。
此外，尽管前述文本阐述了许多不同实施例的详细描述，但是应该理解，专利的范围由阐述的权利要求的文字来定义。详细描述将仅被解释为示例性的，并且不描述每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例将是不切实际的，即使不是不可能的。可以使用当前技术或在本专利的申请日之后开发的技术来实现许多替代实施例，其仍将落入权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种用于从现场设备收集数据并执行协议转换的计算机实现的方法，包括：
经由所述现场设备的发射器接收以过程控制协议编码的数据集，
经由处理器从所述数据集中提取有效载荷，
将所述有效载荷中的至少一些有效载荷存储在存储器中；以及
经由无线网络接口控制器发送以通用计算通信协议编码的所述有效载荷中的至少一些有效载荷。
2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述现场设备的所述发射器包括(i)有线发射器和(ii)无线发射器中的一个或两者。
3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述过程控制协议包括HART、WirelessHART、Profibus或
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Fieldbus协议。
4.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，从所述现场设备接收所述协议编码的数据集包括：从所述现场设备获取所述协议编码的数据集。
5.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，其中，从所述现场设备获取所述协议编码的数据集包括：轮询所述现场设备。
6.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，从所述现场设备获取所述协议编码的数据集包括：生成以所述过程控制协议编码的数据获取命令。
7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述通用计算通信协议是IEEE802.11协议、蓝牙协议、蓝牙低能量协议、远距离协议和/或移动电话协议。
8.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，发送所述有效载荷中的所述至少一些有效载荷包括：将所述有效载荷的所述至少一些有效载荷发送到用户通信器。
9.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，发送所述有效载荷中的所述至少一些有效载荷包括：实时发送所述有效载荷中的所述至少一些有效载荷。
10.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，发送所述有效载荷中的所述至少一些有效载荷包括：将所述有效载荷的所述至少一些有效载荷发送到远程资产管理系统。
11.根据权利要求10所述的计算机实现的方法，其中，将所述有效载荷中的所述至少一些有效载荷发送到远程资产管理系统包括：经由无线网关来发送所述有效载荷中的所述至少一些有效载荷。
12.根据权利要求10所述的计算机实现的方法，其中，将所述有效载荷中的所述至少一些有效载荷发送到远程资产管理系统包括：经由无线网状网络来发送所述有效载荷中的所述至少一些有效载荷。
13.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：
向所述现场设备发送(i)校准命令和(b)配置命令中的一个或两者。
14.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：
经由所述处理器分析所述有效载荷以诊断与所述现场设备有关的问题。
15.一种用于访问现场设备的计算机实现的方法，包括：
在现场通信器设备中接收包括现场设备的指示的用户的命令，所述用户的所述命令包括从用户通信器接收的所述现场设备的所述指示，
基于所述现场设备的所述指示，识别目标现场设备，所述目标现场设备包括与所述目标现场设备相对应的协议；
基于所述用户的所述命令生成设备命令，
基于与所述目标现场设备相对应的所述协议，对协议编码的数据集进行编码；以及
经由发射器将所述协议编码的数据集发送到所述目标现场设备。
16.根据权利要求15所述的计算机实现的方法，其中，所述用户的所述命令是配置命令、诊断命令、维护命令或校准命令。
17.一种现场通信器设备，包括：
一个或多个处理器；
发射器；
无线网络接口控制器；以及
存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使所述现场通信器设备执行以下操作：
经由所述发射器获取以现场设备传输协议编码的数据，
在无线通信设备的设备通信模块中解析所述数据，
将所述数据中的至少一些数据存储在所述存储器中；以及
经由所述无线网络接口控制器发送所述数据中的至少一些数据。
18.根据权利要求17所述的现场通信器设备，其中，所述现场设备传输协议是高速可寻址远程换能器协议、Fieldbus协议、Profibus协议或Modbus协议。
19.根据权利要求17所述的现场通信器设备，其中，所述无线网络接口控制器是IEEE802.11发射器、蓝牙发射器、蓝牙低能量发射器、远距离发射器和/或移动电话发射器。
20.根据权利要求17所述的现场通信器设备，所述存储器存储另外的指令，所述另外的指令在被执行时使所述现场通信器设备执行以下操作：
经由所述无线网络接口控制器接收用户通信器的命令，以及
基于所述用户通信器的所述命令，经由所述发射器向现场设备发出指令。
21.一种用于提供数据收集和协议转换以使现场设备能够与资产管理工具和系统无线通信的计算系统，包括：
无线计算机网络；
无线用户通信器；以及
现场通信器，所述现场通信器包括一个或多个处理器、发射器、无线网络接口控制器以及存储指令的存储器，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行以下操作：
经由所述无线计算机网络发送以通用计算通信协议编码的数据，
经由所述无线计算机网络接收所述数据，
在所述现场通信器中解析所述数据以便生成以过程控制协议编码的数据有效载荷，以及
向现场设备发出包括所述数据有效载荷的指令。
22.根据权利要求21所述的计算系统，其中，所述现场通信器的所述存储器包括另外的指令，所述另外的指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述计算系统执行以下操作：
为应用编程接口提供服务，所述应用编程接口包括用于使用户命令适配多个等效过程控制协议中的一个协议的例程。
23.根据权利要求22所述的计算系统，其中，所述应用编程接口并行地适配两个或更多个用户命令。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113961489A (zh) * 2021-10-28 2022-01-21 苏州浪潮智能科技有限公司 数据访问的方法、装置、设备及存储介质
CN114827292A (zh) * 2022-04-14 2022-07-29 重庆邮电大学 工业异构协议高速转换优化处理方法及系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111240250B (zh) * 2020-04-08 2022-07-12 中大检测(湖南)股份有限公司 一种多接口协议双向转换无线传输装置及其控制方法
WO2021223854A1 (de) * 2020-05-05 2021-11-11 Vega Grieshaber Kg Nachrüstmodul für ein feldgerät und modular aufgebautes feldgerät
DE102021105483A1 (de) * 2021-03-08 2022-09-08 Turck Holding Gmbh System und Verfahren zum Bereitstellen eines Wertes eines Parameters über eine datentechnische Verbindung
CN114449055A (zh) * 2021-12-29 2022-05-06 海南同享数字科技有限公司 一种工业设备间协议无缝对接方法、装置及电子设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102883468A (zh) * 2005-06-17 2013-01-16 费舍-柔斯芒特系统股份有限公司 用于过程控制系统的无线架构和载体
CN105491005A (zh) * 2014-10-02 2016-04-13 费希尔-罗斯蒙特系统公司 支持无线工厂协议的多协议设备
US20170270295A1 (en) * 2015-06-17 2017-09-21 Mission Secure, Inc. Cyber security for physical systems
US20170359675A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Honeywell International, Inc. In-field wireless access to smart instruments using bluetooth low energy
US20180091491A1 (en) * 2016-09-28 2018-03-29 Markus Osa Service operation management using near-field communications

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2718546B1 (fr) * 1994-04-08 1996-05-31 Luc Lebeau Dispositif de liaison informatique entre appareils avec systèmes de communication hétérogènes, clef relative à un tel dispositif.
US7191244B2 (en) * 2001-01-19 2007-03-13 Streamworks Technologies, Inc. System and method for routing media
US7460865B2 (en) * 2003-06-18 2008-12-02 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Self-configuring communication networks for use with process control systems
JP2005333189A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Yokogawa Electric Corp 通信システム
DE102005008488B4 (de) * 2005-02-24 2011-08-18 VEGA Grieshaber KG, 77709 Datenübertragungssystem zur drahtlosen Kommunikation
US20080273486A1 (en) * 2007-04-13 2008-11-06 Hart Communication Foundation Wireless Protocol Adapter
RU2530256C2 (ru) * 2008-12-05 2014-10-10 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Способ и устройство для управления операционными полевыми устройствами через портативный коммуникатор
US9065813B2 (en) * 2011-03-18 2015-06-23 Honeywell International Inc. Adapter device for coupling an industrial field instrument to an industrial wireless network and related system and method
US9246819B1 (en) * 2011-06-20 2016-01-26 F5 Networks, Inc. System and method for performing message-based load balancing
US9454744B2 (en) * 2011-09-02 2016-09-27 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Asset tracking in process control environments
US8938219B2 (en) * 2012-05-03 2015-01-20 Bristol, Inc. Flow computers having wireless communication protocol interfaces and related methods
US9397836B2 (en) * 2014-08-11 2016-07-19 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Securing devices to process control systems
US9661079B2 (en) * 2013-06-03 2017-05-23 Honeywell International Inc. Apparatus and method for providing a common interface for multiple wireless communication protocols
US9572020B2 (en) * 2013-09-19 2017-02-14 Honeywell International Inc. Apparatus and method supporting wireless communications between devices using different application protocols in industrial control and automation systems
DE102014105075B4 (de) * 2014-04-09 2023-12-07 Krohne Messtechnik Gmbh Verfahren und Kommunikationsanordnung zur Datenkommunikation
CN105681179A (zh) * 2015-12-30 2016-06-15 青岛高校信息产业股份有限公司 一种基于intel quark芯片的IEEE1888网关
DE102016109650A1 (de) * 2016-05-25 2017-11-30 Endress + Hauser Process Solutions Ag Vorrichtung für die Automatisierungstechnik
US10374873B2 (en) * 2016-07-22 2019-08-06 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Process control communication between a portable field maintenance tool and a process control instrument
US10270745B2 (en) * 2016-10-24 2019-04-23 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Securely transporting data across a data diode for secured process control communications
KR101813067B1 (ko) * 2017-09-06 2017-12-28 홍석민 IoT 감시 기능을 갖는 게이트웨이 및 스카다 유지보수 관리 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102883468A (zh) * 2005-06-17 2013-01-16 费舍-柔斯芒特系统股份有限公司 用于过程控制系统的无线架构和载体
CN105491005A (zh) * 2014-10-02 2016-04-13 费希尔-罗斯蒙特系统公司 支持无线工厂协议的多协议设备
US20170270295A1 (en) * 2015-06-17 2017-09-21 Mission Secure, Inc. Cyber security for physical systems
US20170359675A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Honeywell International, Inc. In-field wireless access to smart instruments using bluetooth low energy
US20180091491A1 (en) * 2016-09-28 2018-03-29 Markus Osa Service operation management using near-field communications

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113961489A (zh) * 2021-10-28 2022-01-21 苏州浪潮智能科技有限公司 数据访问的方法、装置、设备及存储介质
CN113961489B (zh) * 2021-10-28 2023-07-14 苏州浪潮智能科技有限公司 数据访问的方法、装置、设备及存储介质
CN114827292A (zh) * 2022-04-14 2022-07-29 重庆邮电大学 工业异构协议高速转换优化处理方法及系统
CN114827292B (zh) * 2022-04-14 2023-09-15 重庆邮电大学 工业异构协议高速转换优化处理方法及系统

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