CN1768310A - 控制可寻址远程装置的综合控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用软件的形式实现的多路复用器，它使所述多路复用器能够与监视平台结合成一个单元。所述多路复用器包括数据库，后者存储所述装置的地址到装置所连接的相应的端口/通道的映射。以软件的形式实现的模仿块检验每一个命令/响应中的地址，并适当地转发所述命令/响应。由于所述软件实现方案的缘故，可阻塞一些命令(不转发)。按照另一个方面，可以从控制块(而不是从所述装置)检索产生响应所需的数据，从而减少所述装置中的系统开销。

Description

控制可寻址远程装置的综合控制系统

发明背景

发明领域

本发明一般地涉及用于制造厂的控制系统，更具体地说，涉及实现控制用于这样的工厂的可寻址远程装置的综合控制系统的方法和设备。

相关技术

控制系统一般地协调和控制各种远程装置(亦称为现场仪表)的操作，用以实现诸如制造厂这样的环境中所需的过程。每一个装置本身又包含诸如传感器(测量诸如温度、流量、压力等不同的变量)、控制元件(例如，阀门、开关)和发送器(发送任何所需的信息)等部件。

操作不同的控制元件的决定往往是根据实现制造过程的装置中的几个变量(例如，温度、流量、压力)的状态作出的。因此，一般提供传感器来监视所关心的状态并将监测信息发送给控制块。例如，压力发送器测量压力、流量发送器测量两个不同的位置之间的密度和流量，并利用发送器发送代表所述测量参数的信号。控制块可以根据测量参数向控制元件(在所述装置中)发送控制信号，以便实现所需的制造过程。

往往提供可寻址远程装置，亦即，提供识别相应的装置的地址。这样的地址往往由诸如资产管理系统的系统用来发送命令(指向特定的装置)和接收相应的信息。如众所周知的，资产管理系统一般保存有关状态的不同的信息(诸如所述装置的名称、类型、所述装置使用次数、所述装置所经受的不同状态(例如，温度、压力等)和用以诸如制定维修日程等不同的操作管理任务的这样的状态信息。

多路复用器往往用来启动装置和资产管理系统之间的这样的通信。一般，多路复用器从资产管理系统向这些装置中的一个(由命令中的地址确定)转发命令，并类似地把从相应的装置接收的响应转发到所述资产管理系统。

在一个实施例中，多路复用器基本上以硬件的形式实现。一般，基于硬件的方法不提供新特征的容易的实现方案。例如，在基于硬件的实现方案中增加新的特征可能要求增加新的模块，后者一般比基于软件的实现方案需要更多的努力/成本。

此外，硬件实现方案相对地比较昂贵，而且消耗附加的空间。由于多路复用器、控制块、资产管理系统等使用多个单元，所以成本和空间需求被复合，所以需要一种方法和设备，它在增加新的特征时提供更大的灵活性并将空间/成本需求减到最小。

概要

按照本发明的一个方面，多路复用器基本上以软件指令的形式实现。所述多路复用器可以包含资产管理者接口，后者从资产管理系统接收指向实现制造过程的可寻址远程装置的命令。以软件指令的形式实现的模仿块(也包含在所述多路复用器中)可以确定每一命令所指向的特定装置，并把相应的命令转发到所确定的特定装置。

软件实现方案使得能够容易地增加附加的特征。另外，实现控制系统的总成本还可以由于软件实现方案而减到最少。正如下面用几个示例所描述的，软件实现方案提供若干特征。在一个实施例中，按照在相关行业中众所周知的HART协议来产生请求和响应。

按照本发明的另一个方面，模仿块包含命令处理器和流量控制块，后者确定在控制块中是否存在对第一命令的产生响应的数据。若在所述控制块中存在所述数据，则参数访问块从所述控制块检索所述数据。在这样一种情况下，所述命令处理器和流量控制块在不访问所述第一命令所指向的相应的装置的情况下，把所述响应发送到资产管理系统。

按照本发明的再一个方面，命令处理器和流量控制块接收第二命令并确定所述第二命令的执行是否会改变第二命令所指向的第二装置的配置。若所述第二装置正在运行(亦即，正在控制工厂的操作)而且若所述第二命令执行会改变所述配置(会干扰对工厂操作的控制)，则命令处理器和流量控制块阻塞(不转发)所述第二命令。结果是，可以避免不希望有的配置改变。

在本发明的另一个实施例中，监视平台与多路复用器结合成单一的装置(由于多路复用器以软件指令的形式实现)。两个部件都可以在共享路径上利用诸如在相关行业中众所周知的Control Net协议与I/O卡通信。

多路复用器的实施例可以包含非易失性存储器(例如，数据库)，存储所述装置的地址到相应的路径的映射(例如，I/O卡上的端口/通道号)。当多路复用器被初始化时，可以填充(populate)非易失性存储器。

下面将参照附图详细描述本发明的其他特征和优点，以及本发明不同的实施例的结构和操作。在附图中，类似的标号一般地指相同的、功能上类似的和/或结构上类似的元件。元件首先在其中出现的附图用相应的标号中最左边的数字表示。

附图的简要描述

现将参照附图描述本发明，附图中：

图1是方框示意图，举例说明本发明可以在其中实现的示例环境。

图2是方框示意图，举例说明按照本发明的不同方面提供的部件可以用来实现制造过程的方式；

图3是方框示意图，举例说明基本上以软件的形式实现的复合软件部件的实施例；

图4是方框示意图，举例说明在本发明的实施例中软件多路复用器的内部实现方案；

图5是流程图，举例说明在本发明的实施例中可以把向HART装置发送的HART命令的数目减到最少的方式；以及

图6是流程图，举例说明在本发明的实施例中可以用以阻塞需要阻塞的命令的方式。

推荐实施例的详细说明

1.概述

按照本发明的一个方面，多路复用器(把可寻址远程装置连接到资产管理系统)和监视平台(直接与实现制造过程是控制块接口)结合成单一装置。这样一种结合能够减少布线需要以及降低控制系统的总体实现方案的成本。另外，由于在单一装置中有更多信息的可用性，正如在下面段落中用示例所描述的，可以获得几个优点。

本发明的另一方面使把可寻址远程装置连接到资产管理系统的多路复用器基本上能以软件的形式实现。软件实现方案可以导致成本下降和物理的面积/空间需求减少。正如下面进一步详细描述的，软件实现方案使其他几个特征能得以实现。

按照本发明的再一个方面，多路复用器从装置预取数据并且当接收到请求所存储的数据时，转发所述数据。由于这样的预取，潜在地可以迅速处理命令。

本发明的又一个方面保证所述多路复用器可以避免不希望有的装置重新配置(例如，来自资产管理系统的写命令)，特别是当所述装置正运行(亦即，正在控制工厂的操作)时。

下面将参照用于举例说明的示例描述本发明的几个方面。应该明白，许多特定的细节、关系和方法是为了完全地理解本发明而提供的。但是，相关行业的技术人员将不难意识到，在没有一个或多个特定细节的情况下，或者用其他方法等在其他实例中，也能实现本发明，众所周知的结构或者操作未详细示出，以免使本发明变得模糊不清。

根据对控制系统的实现方案的理解(所述控制系统至少不实现本发明的某些方面)，可以清晰理解本发明的某些方面。因而，下面将首先详细描述这样的一种实现方案。

2.至少不实现本发明的某些方面的实施例

图1是方框示意图，举例说明制造厂中至少不实现本发明的某些方面的示例控制系统的细节。下面仅仅为了举例说明，参照总线可寻址远程换能器(HART)协议描述一些实施例。但是，本发明的不同方面可以利用其他协议实现。HART协议在题为″HART FieldCommunications Protocol Specification(现场通信协议规格说明)HCF-SPEC-12 Rev 6.0：Released onl8th April 2001″，HARTCommunication Foundation，9390Research Boulevard，SuiteI 350，Austin，Texas 78759，USA(http：//www.tswihartcomm.org)的文献中更详细地描述，所述文献整个包括在本申请中。

图中示出所述控制系统，它包括HART装置110-1至110-M、资产管理系统120、控制块130、HART多路复用器140、监视平台150和端接面板160-1至160-N(M和N代表整数)。下面详细地描述每一部件。

HART装置110-1至110-M完成不同的操作，以便支持对所需过程的控制。另外，HART装置110-1至110-M中的每一个都产生和发送4-20mA模拟信号和数字数据的结合。模拟信号分量表示被测变量，而数字数据作为对从资产管理系统120接收的HART命令的响应而产生。每一个HART装置110-1至110-M使用同一相应的电缆向端接面板160-1至160-N中相应的一个发送模拟信号分量和数字数据。例如，HART装置110-1使用电缆116-1A发送模拟分量和数字数据。

HART装置110-1至110-M中的每一个还可以接收HART命令(从资产管理系统120)，并产生响应。接收HART命令的同一条电缆可以用来发送所述响应。每一个HART装置被赋予独特的地址(包含制造商标识符、装置类型和装置号)，它们使每一个HART命令能够指向特定的HART装置并把每一个响应识别为源自特定HART装置。

端接面板160-1至160-N中的每一个都从HART装置110-1至110-M中相应的一个既接收4-20mA模拟分量又接收数字数据。模拟分量直接发送给控制块130，而数字数据发送给HART多路复用器140。路径163-1包含多个物理线路，每一条线路发送所述相应的HART装置产生的模拟信号分量。类似地，路径167-1也包含多条物理线路，每一条线路发送由相应的HART装置产生的(也指向所述装置的)数字数据。

监视平台150在路径153上利用Control Net协议与不同的控制块(为简洁起见，只示出块130)接口，以便完成诸如监测和控制(亦即，检查状态信息和发出命令，以便控制制造过程)、配置管理(为了指定控制块130的逻辑操作)和音响报警管理(例如，通知用户温度或者压力是否上升至高电平)。一般，监视平台执行与要在工厂实现的制造过程的控制有关的任务。

在题为″Control Net Ver 2.0″(Control Net规格说明，版本2.0)Dated March31，1998，Control Net International，PMB 315，State Road7#F6，Boca Raton，FloridaUSA334986797(http：//www.Control Net.org)的文献中更详细地描述了Control Net协议，而所述文献整个包括在本申请中。在一个实施例中，监视平台150利用Experion服务器实现，可以从Honeywell公司(www.honeywell.com)，本发明申请的受让人获得。

控制块130接收HART装置110-1至110-M产生的4-20mA模拟信号，并根据从监视平台150下载的相应的预定义的逻辑，向不同的控制元件(在支持制造过程的装置中，未示出)发送控制信号。例如，若HART装置110-1包含温度计并且接收到的模拟信号表示所述温度大于预先规定的阈值，则控制块130可以发送控制信号(在另一个路径上，未示出)，以便断开或者减少(使温度上升的)能量供应。为了图1的清晰起见，从控制块130到端接面板160-N的连接未示出。

预定义逻辑包括诸如预先指定的阈值和所述控制信号的格式/目的的信息。在一个实施例中，控制块130包含多个输入/输出(I/O)卡，而每一个I/O卡可以包含多个I/O通道，例如，8个或者16个通道。每一个I/O通道可以配置成或者从(输入/输出)HART装置110-1至110-M中的任何一个接收模拟信号或者向(输入/输出)HART装置110-1至110-M中的任何一个发送模拟信号。

资产管理系统120向HART装置110-1至110-M发送不同的HART命令，以便改变操作或者请求不同断片的信息(例如，有关状态或者工作能力，诸如最大支持温度等)。所述HART命令可以利用路径124发送(接收响应)。正如在相关行业中众所周知的，所述HART命令可以用来提供不同的特征，诸如HART装置的定标。

HART多路复用器140用来向相应的HART装置转发从资产管理系统120接收的HART命令。类似地，HART多路复用器140用来向资产管理系统120转发从HART装置接收的响应。图中示出HART多路复用器140，它包括从属多路复用模块170-1至170-K和主多路复用模块180，全部部件基本上都以硬件的形式实现。在一个实施例中，多路复用器和从属多路复用器分别对应于KFD2-HMM-16和KFD2-HMS-16产品，后者可从Pepperl+Fuchs GmbH，Knigsberger Allee87，68307Mannheim，Germany(德国)获得。

从属多路复用模块170-1到170-K中的每一个都连接到多条线路，而每一条线路提供(通过相应的端接面板)到相应的HART装置的连通性。每一条线路都用来向相应的HART装置数据发送和从相应的HART装置接收数据。当从资产管理系统120(通过主多路复用模块180)接收到数据分组(″数字数据″)时，检查地址字段，以便通过特定线路转送所述数据分组。另一方面，把从HART装置接收的数据分组转发给主多路复用模块180。

主多路复用模块180把从资产管理系统120接收的每一个数据分组根据数据分组上存在的HART地址发送到从属多路复用模块170-11至170-K中的一个，或者直接发送到端接面板(如参照端接面板160-M举例说明的)。因此，可以理解，多个多路复用器可以串级，其中某些多路复用器既作为从属多路复用器又作为主多路复用器工作。从属多路复用模块170-1至170-K根据HART地址向相应的端接面板160-1至160-N发送数字数据。

为了举例说明，图1中只示出几个代表性的部件。但是，制造厂中的控制系统可以包含多得多的部件。例如，在一个实施例中，路径124可以驱动多达31个主多路复用模块180。每一个主多路复用模块180可以驱动16个从属多路复用模块，而每一个从属多路复用模块可以控制多达16个HART装置，这总共7936个HART装置。

参照图1系统的某些示例问题(或者改善的领域)继续所述描述。接着，描述通过本发明的不同的特征解决这样的问题的方式。

3.示例问题

图1实施例的一个问题是部件的数目。较多的部件一般地导致较高的成本，因而是不希望的。

另一个问题是不存在对发送给HART装置的HART命令的控制。例如，当工厂正在运行时，资产管理系统120可能向HART装置发送HART命令，而这样的HART命令在HART装置的运行可能是不希望的。例如，HART命令可能把信号的工作范围设置为特定范围(例如，为了定标)，而这样的命令的运行可能是不希望的，因为为了支持制造过程的适当的操作，某些其他范围可能是必要的。

还有一个问题是跨越不同的部件(例如，资产管理系统120、控制块130和监视平台150)的信息分段存储问题，它可能导致严重的效率低下。例如，控制块130可能包含和资产管理系统120利用HART命令所请求的同一信息，而HART装置可能被迫处理所述命令以便提供所述信息。一般希望把HART装置上的系统开销减到最小。

正如下面进一步详细描述的，本发明不同的方面针对这些及其他问题(机会)。

4.减少部件数目

图2是方框示意图，举例说明按照本发明的一个方面控制HART装置的方式。为了举例说明，参照图1进行描述。但是，本发明的不同方面可以在几个其他实施例/环境中实现，对于相关行业的技术人员来说，根据这里提供的公开内容，这些实施例/环境将变得显而易见。

因此，图2包含与资产管理系统120和HART装置110-1至110-M一起工作的复合软件部件250和复合硬件部件270。与图1相比便可领会到，监视平台150和HART多路复用器140已结合到复合软件部件250中。另外，控制块130和端接面板160-1至160-N已结合到复合硬件部件270中。

图中示出复合硬件部件270，它连接到来自HART装置110-1至110-M的导线(包括116-1A和116-1B)。在一个实施例中，复合硬件部件270包含几个装置，每个装置包括处理器(未示出)和多个I/O卡。每一个I/O卡又包括端口，所述端口或者支持输入通道(通过它既接收HART命令又接收模拟信号分量)或者支持输出通道(通过它发送控制信号、有关制造过程的模拟和数字信号)。这些装置之间的通信是利用Control Net实现的。

复合硬件部件270(或者其上的I/O卡)把从所述HART装置(例如，类似于端接面板160-1至160-N)接收的模拟信号分量和HART数字数据分开。正如下面描述的，数字数据转发到资产管理系统120。模拟信号分量在内部处理，以便实现一个制造过程(例如，类似于控制块130)。复合硬件部件270可以利用几种商售的产品实现。复合硬件部件270的实施例是利用Control Net兼容的产品(诸如可从Honeywell International Incorporated(公司)(本申请的受让人)购买的)实现的。

复合软件部件250可以实现由监视平台150和HART多路复用器140两者提供的特征。因此，监视平台150可能实现诸如配置管理、事件管理等，这样的实现可以用已知的办法完成。在一个实施例中，软件指令(及其他所需的相关硬件)加到监视平台150，以便实现复合软件部件250。因此，在路径257上实现Control Net协议(上面指出的)，以便支持复合硬件部件270和复合软件部件250的监视平台150部分之间的接口。

按照本发明的另一个方面，相同的路径257还用来发送命令和接收响应。因此，复合硬件部件270可能需要再支持两个逻辑路径-一个用以监视平台150部分和控制块130之间的接口，而另一个用以传送所述命令/响应(往来于HART装置)。可以利用上面指出的ControlNet协议对命令和响应进行隧道(封装)传送。在一个实施例中，隧道传送是利用指向网关对象的不连接的Control Net消息报文类型实现的，并且可以利用所述对象定义几种业务，以便实现请求和响应。

现参照复合软件部件250的示例实现的细节继续进行描述。

5.复合软件部件

图3是方框示意图，举例说明在本发明实施例中的复合软件部件250的细节。图中示出复合软件部件250，它包含处理装置(CPU)310、随机访问存储器(RAM)320、存储器330、显示接口360、I/O卡接口370、网络接口375、RS-232接口380和输入接口390。下面进一步详细描述每一个部件。

显示接口360根据从HART装置接收的状态信息提供代表例如不同音响报警的输出信号(例如，显示代表输往显示装置(未示出)的HART装置的状态信息的信号)。输入接口390(例如与键盘和/或鼠标接口，未示出)，使个人能向复合软件部件250提供任何必要的输入(例如，关闭阀门、改变装置的参数值等)。显示接口360和输入接口390可以用来例如使用户可以与复合软件部件250进行交互作用。

RS-232接口380提供连通性，以便使复合软件部件250能从资产管理系统120接收HART命令和向资产管理系统120发送响应。RS-232协议代表提供所需的连通性的示例协议。其他协议也可以用来提供这样的连通性。类似地，网络接口375利用诸如TCP/IP等协议提供到其他系统的连通性。可以用已知的办法实现RS-232接口380、网络接口375、显示接口360和输入接口390。

I/O卡370提供物理的、电气的和协议的接口，以便与复合硬件部件270通信。一般，I/O卡接口370从CPU 310接收命令，以便向复合硬件部件270转发。I/O卡接口370从复合硬件部件270接收响应，以便向CPU 310转发。在一个实施例中，按照相关行业众所周知的RS-232协议实现I/O卡接口370。

第二存储器330可以包含诸如硬盘驱动335和可更换存储器驱动器337。尽管图中示出设置在复合软件部件250内的存储单元，但应明白，所述存储器也可以从外部装置提供(利用诸如网络、文档共享、存储器区域网络等)。

第二存储器330可以存储软件指令和数据，例如，完成监视平台150和HART多路复用器140的操作，这使复合软件部件250能按照本发明提供几个特征。一般，第二存储器330提供一种或多种其上存储数据和/或软件指令的机器可读介质。

某些或者全部数据和指令可以设置在可更换存储装置340上，并且可以由可更换存储器驱动器337读出所述数据和指令并将其提供给CPU 310。软盘驱动器、磁带驱动器、CDROM驱动器、DVD驱动器、闪存存储器、可更换存储器芯片(PCMCIA卡，EPROM)是这样的可更换存储器驱动器337的一些示例。

RAM 320通过路径350从存储器330接收指令和数据，并把所述指令提供给CPU 310执行。CPU 310可以包括一个或多个处理器。一些处理器可以是通用处理器，它们执行从RAM 320提供的指令。某些可能是专用的处理器，为特定任务而设计(例如，为了处理HART命令或者音响报警)。还可以把来自RAM 320的指令提供给专用处理器。一般CPU 310从不同类型的存储器中(包括RAM 320、存储器330和可更换存储装置340)读出指令序列，并执行所述指令，以便提供本发明的不同特征。

在本文献中，术语″计算机程序产品″一般地用来指可更换存储装置340或者安装在硬盘驱动335中的硬盘。这些计算机程序产品是一些用于向复合软件部件250提供软件的装置。如上面指出的，CPU 310可能从这样的计算机可读介质中检索软件指令，并执行所述指令以便提供本发明的不同的特征。

具体地说，由HART多路复用器140提供的特征是通过在复合软件部件250内执行这样的指令支持的。现就下面所描述的软件指令支持的HART多路复用器140的实现方式继续进行描述。

6.软件多路复用器

图4是方框示意图，举例说明在本发明实施例中的软件多路复用器400的细节。软件多路复用器400模仿HART多路复用器140的操作。模仿一般是指向其他相互作用的装置(在这种情况下，HART装置、复合硬件部件270和资产管理系统120)提供类似的接口(如HART多路复用器140)，但是利用在相当多的方面发生了变化的内部实现方案。这里软件多路复用器400是用软件的形式实现的，并且如下面用几个示例描述的，可以扩展来提供硬件实现方案未提供的特征。

为了举例说明，现参照图1和2描述软件多路复用器400。但是，软件多路复用器400也能在其他环境中实现。软件多路复用器400在逻辑上分为三层-资产管理接口410、工程仓库数据库(ERDB)和监视控制control net访问420、以及多路复用模仿和数据库430。下面描述每一层的操作。

首先理解以下一点是有帮助的，ERDB是指配置数据库(例如，在外部提供，未示出)，它保存关于控制系统不同的元件配置的各种信息。例如，所述信息可以指定复合软件部件250可能需要对其进行模仿的若干个HART多路复用器、复合硬件部件270的其上存在HART使能装置等的特定通道(端口)。

继续参照图4，其中示出ERDB和监视control net访问420，包含两个模块-配置数据库访问块425和监视control net访问块427。图中示出多路复用模仿和数据库430，它包含命令分析器440、命令处理器和流量控制450、硬件多路复用映射器460、参数访问465、人口(population)块467、MUS数据库470、数据库访问480和仪表清单490。下面详细描述每一个模块。

资产管理接口410可以通过RS-232接口380从资产管理系统120接收HART命令并向其发送响应。资产管理接口410向命令分析器440发送所接收的HART命令。要转发的响应可能是从命令处理器和流量控制块450接收的。配置数据库访问块425使访问ERDB成为可能。与ERDB的接口可以利用任何兼容的协议(诸如可从Microsoft获得的DCOM协议)实现。

监视Control Net访问块427把从命令处理器和流量控制450接收的HART命令送到I/O卡接口370。类似地，监视Control Net访问块427还可能把从HART装置接收的相应的响应送到命令处理器和流量控制450。另外，监视Control Net访问块427可能使复合硬件部件270中不同参数的访问成为可能。

填充块467从ERBD检索有关信息的配置，并采取适当行动。例如，检索的信息可能表示可能需要通过软件多路复用器400模仿的HART多路复用器的数目，以及包含在复合硬件部件270中的I/O卡和端口的数目。然后把所述信息传送到命令处理器和流量控制450，后者根据所接收的信息发送命令。

另外，填充块467可能与监视Control Net访问块427接口，以便检索有关HART装置的不同数据。例如，可以确定每个端口/通道上的机器地址，并且可以通过与数据库访问480接口把机器地址到端口号的映射(反之亦然)存储在多路复用数据库470中。在一个实施例中，启动时填充块467从ERDB检索信息并如所描述的执行有关操作。

命令分析器440从资产管理接口410接收HART命令，分析HART命令，以便根据预先规定的文法，通过路径445把所述命令传送到命令处理器和流量控制450。

多路复用数据库470为存储和访问各种信息段提供存储器。在一个实施例中，多路复用数据库470存储HART地址、I/O卡和在其上连接HART装置的通道地址、HART装置的名称、长形式寻址、所述HART装置所连接的特定多路复用器(假定软件多路复用器400模仿一个以上多路复用器)等。可以以非易失性存储器来实现多路复用数据库470，使得即使复合软件部件250重新初始化(例如，上电时)，至少一些数据仍旧可用。数据库访问480控制和协调对多路复用数据库470的各种访问(读和写)。需要与多路复用数据库470的实现方案一致地来实现数据库访问480。

仪表清单490代表当前由软件多路复用器400服务(对于正在被模仿的每一个多路复用器)的HART装置清单。所述清单可以包含每一个项目的索引号和相应的HART装置的HART地址。不是在发送命令时利用整个HART地址，而是资产管理系统120可以方便地使用索引号来指定一个命令所指向的特定的HART装置。正如上面指出的，HART地址可以包括制造商标识符、装置类型标识符和装置号。代表清单490的数据也可能被存储在多路复用数据库470中。

硬件多路复用映射器460把每一个地址(或者以机器地址的形式或者以索引号的形式)映射到相应的I/O卡和其上存在相应的HART装置的端口号。若所述地址以索引号的形式提供，则可以检查仪表清单490以便完成所述映射。多路复用数据库470中可用的数据可能被用于这样的映射。一般地从命令处理器和流量控制450接收对映射的请求。

硬件多路复用映射器460支持指向仪表清单490的各种其他命令。例如，可能(从命令处理器和流量控制450)接收一个提供整个清单的命令，而硬件多路复用映射器460提供相应的数据。另外，还可以通过与仪表清单490的接口适当地支持改变所述清单的命令(例如，删改特定项目)。

命令处理器和流量控制450为每一个接收的命令产生响应(通过与其他部件的接口)，并通过路径451把所述响应送往资产管理接口410。为了保证对于每一个命令都产生响应并保证所述响应与适当的标题一起产生等，命令处理器和流量控制450保存命令未决清单(例如，在RAM 320中)。每一个命令可以或者指向软件多路复用器400或者指向HART装置，而命令处理器和流量控制450为适当的处理而检验所述命令。通过检查包含在所接收的命令中的地址可以确定目的地。

可以通过与硬件多路复用映射器460的接口确定在其上转发命令的特定通道和I/O卡。命令处理器和流量控制450通过路径452向监视Control Net访问块427发送所述HART命令、I/O卡和通道地址，然后监视Control Net访问块427向相应的HART装置发送所述HART命令。命令处理器和流量控制450可以发送状态消息报文，表示所述命令要在向所述I/O卡发送所述命令之后处理。若所述通道地址有效，而且所述命令成功地转发到相应的HART装置，则可能从所述I/O卡接收另一个状态消息报文。

向监视Control Net访问块427转发命令时，可能接收到一个句柄(所述命令的一个独特的标识符)。可能与相应的响应一起接收到所述同一句柄，因此，可以把一个响应与一个早期发送的命令相联系。因此，若存在多个资产管理系统，或者若软件多路复用器400模仿多个HART多路复用器，则所述句柄可用来把所述响应与所述正确的命令相联系。所述句柄可用来查询监视Control Net访问块427处的任何未决命令的状态。

在一个实施例中，与每一个I/O卡相联系地保存一个未决命令的队列，一次只向I/O卡发送一个命令，而发送到I/O卡的其余命令都排入队列，直至接收到对早期命令的响应为止。换句话说，下一个命令只有在为当前的命令接收一个响应(或者一个定时器过时，在所述情况下被认为所述当前的命令不会再接收到响应时)才发送。若接收到一个和未决命令同一的命令，则命令处理器和流量控制450可能通过资产管理接口410在路径451上发送一个等待信号，并忽略所述接收的命令。否则，在检索相应的信息之后通过路径451发送对所述命令的响应。

命令处理器和流量控制450可以接收有关当前由HART多路复用器140服务的HART装置清单的各种命令。例如，一个命令可能请求清单(带有与每一个HART装置相联系的索引号)，而另一个命令可能请求删改所述清单中的一个项目。命令处理器和流量控制450与硬件映射器460接口，以便处理这样的命令。一般，从硬件多路复用映射器460接收与每一个这样的命令相联系的响应，而命令处理器和流量控制450利用资产管理接口410向资产管理系统120发送所述响应。

当关于这样的命令的信息在复合硬件部件270上可用时，参数访问465启动对命令的有效处理。图1的实施例可以向相应的HART装置转发这样的命令，而或许最好不向HART装置发送太多命令。如下面进一步详细描述的，本发明的一个方面把发送到HART装置的命令数目减到最小。

7.在把对Hart装置的访问减到最少的同时对命令作出响应

图5是流程图，举例说明在本发明的实施例中，在把对Hart装置的访问减到最少的同时处理命令的方法。为了举例说明，现参照图4描述所述方法。但是，所述方法也可以用其他实施例实现。所述方法在步骤501开始，其中控制转到步骤510。

在步骤510，命令分析器440从资产管理接口410接收命令，并把所接收的命令传送给命令处理器和流量控制450。

在步骤520，命令处理器和流量控制450确定所述命令是否属于其数据可在复合硬件部件270获得的类型。例如，HART协议的命令0与取得诸如制造商标识符、装置类型等装置特定数据的操作有关，这对一个装置可能不会改变，并可在复合硬件部件270中获得。另一方面，命令33用于得到关于动态变量(亦即，可以改变的数据)的数据。对于诸如0命令，控制转到步骤540。或者不然控制转到步骤560。

在步骤540，命令处理器和流量控制450检索(从复合硬件部件270)与所述命令对应的数据。预先存在的监视命令被用以进行这样的检索。然后控制转到步骤590。若所述数据在复合硬件部件270不可得，则所述命令可以送到特定HART装置(如在下面的步骤560中的情况)。

在步骤560，命令处理器和流量控制450把所述命令指向(转发到)所述HART装置。Control Net协议可以用于通过路径257进行这样的转发。

在步骤580，响应在步骤540或者560转发的命令，接收所述数据。在步骤590，命令处理器和流量控制450转发响应该命令检索的数据。所述方法在步骤599结束。

因此，若所请求的数据在复合硬件部件270本身可得，则软件多路复用器400至少对于某些命令，可以在不从所述HART装置访问数据的情况下检索所述数据。至少对于请求哪些在复合硬件部件270信息不经常改变或者不更新的信息的命令，图5的方法可以用来把对所述HART装置的访问次数减到最小。结果是，除了把HART装置上的系统开销减到最小之外，可以最佳地利用通往HART装置的路径上的可用频带宽度。

另外，由于一般存在于基于软件的实现方案中的灵活性，软件多路复用器400可能避免转发某些类型的命令，如下面利用示例所描述的。

8.避免某些命令的转发

图6是流程图，举例说明在本发明的实施例中，软件多路复用器400可以避免转发某些HART命令的方式。为了举例说明，现参照图4的部件描述所述方法。但是，也可以在若干其他实施例中实现所述方法。所述方法在步骤601开始，在这里控制立即转到步骤610。

在步骤610，软件多路复用器400接收从资产管理系统120指向HART装置的命令。最好不把某些类型的命令转发到所述HART装置。例如，若命令是改变相应的HART装置的操作的写命令而且若所述HART装置当前正在运行，那么，可能就希望避免进一步转发所述命令。下面进一步详细描述达到防止这一点的方式。

在步骤630，命令处理器和流量控制450确定所述命令是否是可以改变相应的HART装置操作的写操作。若是如此，控制转到640或者不然转到步骤650。

在步骤640，命令处理器和流量控制450检查(所述命令所指向的)所述HART装置是否正运行。HART装置的工作状态可以通过利用Control Net与复合硬件部件270的接口用已知的办法检查。若所述HART装置正在运行，则控制转到步骤680，或者不然控制转到步骤650。

在步骤650，命令处理器和流量控制450把所述命令转发到所述HART装置(在所述命令的目的地地址中指定)。然后控制转到步骤699，在那里所述方法结束。

在步骤680，命令处理器和流量控制450可以忽略所述命令(亦即，不转发)。在步骤690，可以发送通知给资产管理系统120说明所述命令不能处理。所述通知可以通过路径124利用任何已知协议发送。然后控制转到步骤699。

因此，利用类似于上面的就图6描述的方法，软件多路复用器400可以避免任何不希望有的命令转发到HART装置。所述流程图所描述的方法一般地需要根据要阻塞的命令的特定类型而进行修改。由于软件多路复用器400基本上是用软件的形式实现的，所以这样的阻塞可以方便地实现。

9.结论

尽管上面已经描述了本发明的不同实施例，但应明白，它们只以举例的方式而不是限制的方式呈现的。因此，本发明的宽度和范围不应受到上述示例性实施例的限制，而是只有按照以下权利要求书和它们的等效物才能定义。

Claims (29)

1.一种控制系统，它在资产管理系统和多个可寻址远程装置之间提供通信，其中所述多个可寻址远程装置用来实现制造过程，所述控制系统包括：

软件部件，它连接成从所述资产管理系统接收用于所述多个可寻址远程装置的多个命令，所述软件部件把所述多个命令中的每一个转发到所述多个可寻址远程装置中相应的一个。

2.如权利要求1所述的控制系统，其中所述多个可寻址远程装置通过相应的多条路径连接到控制块，其中所述控制块通过所述多条路径接收代表所述可寻址远程装置的状态的信号并实现所述制造过程，所述控制系统还包括设置成与所述控制块协作的监视软件程序。

3.如权利要求2所述的控制系统，其中所述软件部件包括软件多路复用器，并且所述监视软件程序和所述软件多路复用器结合成单一的单元。

4.如权利要求3所述的控制系统，其中还包括复合硬件部件，所述复合硬件部件包括所述控制块，其中所述复合硬件部件用来从所述软件多路复用器接收所述多个命令并利用所述多条路径向所述多个可寻址远程装置转发所述多个命令。

5.如权利要求4所述的控制系统，其中所述软件多路复用器利用Control Net协议把所述多个命令转发到所述复合硬件部件。

6.如权利要求5所述的控制系统，其中所述复合硬件部件接收与所述多个命令对应的多个响应，并把所述多个响应转发到所述软件多路复用器，所述软件多路复用器软件把所述多个响应转发到所述资产管理系统。

7.如权利要求3所述的控制系统，其中所述软件多路复用器包括非易失性存储器，所述非易失性存储器存储所述多个可寻址远程装置的地址到相应的多条路径的映射。

8.如权利要求7所述的控制系统，其中所述软件多路复用器包括填充块，当所述单一的单元被初始化时，在所述非易失性存储器中存储所述映射。

9.如权利要求3所述的控制系统，其中所述软件多路复用器确定在所述控制块中是否存在对第一个命令产生响应的数据，其中若所述控制块中存在所述数据，则所述软件多路复用器从所述控制块检索所述数据。

10.如权利要求9所述的控制系统，其中在不访问所述第一命令所指向的相应装置的情况下，所述软件多路复用器把所述响应发送到所述资产管理系统。

11.如权利要求10所述的控制系统，其中所述软件多路复用器利用Control Net从所述控制块检索所述数据。

12.如权利要求3所述的控制系统，其中所述软件多路复用器接收第二命令，并确定所述第二命令的执行是否会改变所述第二命令所指向的第二可寻址远程装置的配置，若所述第二可寻址远程装置正在运行，则所述软件多路复用器阻塞所述第二命令。

13.如权利要求1所述的控制系统，其中所述多个可寻址远程装置中的每一个都包括总线可寻址远程换能器(HART)装置。

14.一种计算机可读介质，它携带用于使系统模仿多路复用器的一个或多个指令序列，所述多路复用器设置在资产管理系统和多个可寻址远程装置之间，其中，一个或多个包含在所述系统中的处理器执行所述一个或多个指令序列，使所述一个或多个处理器完成以下操作：

从所述资产管理系统接收多个命令；和

把所述多个命令中的每一个转发到所述多个可寻址远程装置中相应的一个。

15.如权利要求14所述的计算机可读介质，其中还包括：

把所述多个可寻址远程装置的地址到相应的多条路径的映射存储在非易失性存储器中。

16.如权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述存储是当所述系统被初始化时完成的。

17.如权利要求14所述的计算机可读介质，其中还包括：

确定在控制块中是否存在对第一命令产生响应的数据；和

若在所述控制块中存在所述数据，则从所述控制块检索所述数据。

18.如权利要求17所述的计算机可读介质，其中还包括在不访问所述第一命令所指向的相应的可寻址远程装置的情况下，向所述资产管理系统发送所述响应。

19.如权利要求18所述的计算机可读介质，其中所述软件多路复用器利用Control Net从所述控制块检索所述数据。

20.如权利要求14所述的计算机可读介质，其中还包括：

接收第二命令；

确定所述第二命令的执行是否会改变所述第二命令所指向的第二可寻址远程装置的配置；以及

若所述第二可寻址远程装置正在运行，而且若所述第二命令的执行会改变所述配置，则阻塞所述第二命令。

21.如权利要求14所述的计算机可读介质，其中所述多个可寻址远程装置中的每一个都包括总线可寻址远程换能器(HART)装置。

22.一种设置在资产管理系统和多个可寻址远程装置之间的多路复用器，所述多路复用器包括：

资产管理器接口，它从所述资产管理系统接收多个命令；和

以软件指令形式实现的模仿块，所述模仿块接收所述多个命令中的每一个并确定所述多个可寻址远程装置中要转发所述相应的命令的特定的可寻址远程装置，并把所述相应的命令转发到所述多个可寻址远程装置中所述特定的一个。

23.如权利要求22所述的多路复用器，其中还包括：

非易失性存储器，它存储所述多个可寻址远程装置的地址到相应的多条路径的映射，其中所述多条路径中的每一条路径都连接到所述多个可寻址远程装置中相应的一个。

24.如权利要求23所述的多路复用器，其中所述模仿块包括填充块，当所述多路复用器被初始化时，所述填充块产生和存储所述映射。

25.如权利要求22所述的多路复用器，其中还包括：

命令处理器和流量控制块，它确定在连接到所述多个可寻址远程装置的控制块中是否存在对第一命令产生响应的所述数据；以及

参数访问块，若所述控制块中存在所述数据，则从所述控制块检索所述数据。

26.如权利要求25所述的多路复用器，其中所述命令处理器和流量控制，在不访问所述第一命令所指向的相应的可寻址远程装置的情况下，向所述资产管理系统发送所述响应。

27.如权利要求26所述的多路复用器，其中所述模仿块利用Control Net从所述控制块检索所述数据。

28.如权利要求25所述的多路复用器，其中所述命令处理器和流量控制块接收所述第二命令并确定所述第二命令的执行是否会改变所述第二命令所指向的第二可寻址远程装置的配置，而且若所述可寻址远程装置正在运行，而且若所述第二命令的运行会改变所述配置，则阻塞所述第二命令。

29.如权利要求22所述的多路复用器，其中所述多个可寻址远程装置中的每一个都包括总线可寻址远程换能器(HART)装置。

Images