CN216596008U - 现场通信器设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及现场通信器设备。示例性现场通信设备包括一个或多个处理器、发射机、无线网络接口控制器和存储指令的存储器，当执行指令时，可以使现场通信器设备获取以现场设备传输协议编码的过程参数数据。现场通信器设备可以在多个时间间隔处从现场设备获取过程参数数据，并且过程参数数据可以对应于现场设备的过程参数。现场通信器设备还可以存储过程参数数据中的至少一些，分析多个时间间隔上的过程参数数据，以识别现场设备的状况，以及将现场设备的状况的指示传送到远程设备。

Description

现场通信器设备
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，更具体地，涉及为过程工厂内的现场设备提供无线数据收集、数据存储和数据协议转换设施。
背景技术
分布式过程控制系统，例如那些在化学、石油、工业或其他过程工厂中使用以制造、精炼、转换、生成或生产物理材料或产品的分布式过程控制系统，通常包括一个或多个过程控制器，这些过程控制器通过模拟、数字或组合的模拟/数字总线，或通过无线通信链路或网络，通信耦合到一个或多个现场设备。现场设备可以是例如阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流速传感器)，其位于过程环境内，并且通常执行物理或过程控制功能，例如开启或关闭阀、测量过程和/或环境参数，例如温度或压力等，以控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备，例如符合公知的Fieldbus协议的现场设备，也可以执行控制计算、报警功能和通常在控制器内执行的其他控制功能。通常也位于工厂环境中的过程控制器接收指示由现场设备进行的过程测量的信号和/或与现场设备有关的其他信息，并且执行运行例如不同的控制模块的控制器应用，这些控制模块进行过程控制决策，基于所接收的信息生成控制信号，并且与现场设备中正在执行的控制模块或块协调，诸如
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000011
和
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000012
Fieldbus现场设备。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。通常也位于工厂环境中的I/O设备通常被设置在控制器和一个或多个现场设备之间，并且例如通过将电信号转换为数字值以及将数字值转换为电信号来实现其间的通信。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可用于一个或多个其他硬件设备，例如操作员工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、集中式数据库或其他通常放置在远离较恶劣工厂环境的控制室或其他位置的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通常集中在整个过程工厂或过程工厂的一部分上。这些硬件设备运行应用，这些应用可以例如使操作员能够执行关于控制过程和/或操作过程工厂的功能，诸如改变过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内的控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的警报、出于培训人员或测试过程控制软件的目的而仿真过程的操作、保持和更新配置数据库等。硬件设备、控制器和现场设备所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。
作为一个示例，由艾默生过程管理公司销售的DeltaVTM控制系统包括存储在过程工厂内不同位置的不同设备中并由其执行的多个应用。配置应用驻留在一个或多个工作站或计算设备中，使用户能够创建或改变过程控制模块，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，它们基于对其的输入来执行控制方案内的功能，并且向控制方案内的其他功能块提供输出。配置应用还可以允许配置设计者创建或改变操作员界面，该操作员界面由查看应用使用来向操作员显示数据，并使操作员能够改变过程控制例程内的设置，例如设定点。每个专用控制器，以及在一些情况下，一个或多个现场设备，存储并执行各自的控制器应用，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。可以在一个或多个操作员工作站上(或在与操作员工作站和数据高速通道通信连接的一个或多个远程计算设备上)执行的查看应用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者、操作员或用户显示该数据，并且可以提供多个不同视图中的任何视图，例如操作员的视图、工程师的视图、技术人员的视图等。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，该设备收集并存储一些或所有通过数据高速通道提供的数据，而配置数据库应用可以在附接到数据高速通道的另一计算机中运行，以存储当前的过程控制例程配置和与之相关联的数据。替代地，配置数据库可以位于与配置应用相同的工作站中。
典型地，过程工厂需要物理设备、连接、布线等，以便在过程工厂的现场环境中通过物理布线安装、设置和互连。在工厂的后端环境(例如，在诸如操作员工作站、个人计算机或计算设备、集中式数据库、配置工具等的集中式管理计算设备处，其通常被放置在远离工厂的较恶劣的现场环境的控制室或其他位置)，集成、验证或调试并存储具体地识别和/或寻址各种设备、它们的配置以及它们的互连的数据。这样，在已经安装和配置物理硬件之后，标识信息、逻辑指令和其他指令和/或数据被下载或以其他方式提供给设置在现场环境中的各种设备，使得各种设备能够经由有线连接与其他设备通信。
典型地，现场设备由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来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，值阈值)、控制回路性能等来监视现场设备。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/或紧急情况的基础上修理、重新配置、替换和/或维护设备。每个用户可以通过到现场设备的连接来访问现场设备，该连接可以是由手持或便携式通信器设备或经由安装的过程工厂网络所促进的直接连接。现场设备可能产生使过程工厂中的硬布线网络饱和的大量数据，并且直接与手持设备通信可能是乏味且耗时的，因为它通常需要到现场设备的临时直接硬布线连接。此外，由于需要在过程工厂的安装的硬布线网络内穿过一系列跳跃，因此经由该硬布线网络接收的来自现场设备的数据将被延迟。此外，因为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目的不相关联，所以该数据相对于与工厂的主要功能有关的数据可能是不优先考虑的。这种不优先考虑的数据可能导致故障排除、升级和维护现场设备的显著延迟。
此外，一些活动(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化。首先，用户可能需要移除现场设备的盖子以接近现场设备的通信终端，并且在该过程期间，现场设备的内部可能暴露于潜在危险的工厂环境(例如，可燃气体、毒素、废气、热、火花、电弧闪光等)。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，从而潜在地使现场设备暴露于污染和/或使现场设备的认证(例如，危险区域认证)无效，并且由于访问现场设备而要求用户更换各种一次性硬件部件(例如，橡胶衬垫、O形圈等)。结果，现场工程师可能偶尔携带额外的更换硬件到现场设备，增加了现场工程师/用户的身体负担。此外，访问现场设备通常需要特殊的许可，这可能花费时间来获取，并且可能不是在每种情况下都得到准许。
实用新型内容
本实用新型提供了现场通信设备以解决前述问题。本公开内容的系统和方法允许现场工程师快速、容易地和无线地与现场设备通信。使用本技术，现场工程师可以获得当前过程数据、响应于警报获取历史数据、下载固件更新等等，而不必物理地访问现场设备。因此，本技术允许现场工程师执行与现场设备操作/维护相关联的许多例行任务，而不将现场设备的内部暴露于潜在危险的工厂环境，从而增加现场工程师的效率并延长现场设备的工作寿命。
根据本技术的一种现场通信器设备可以包括一个或多个处理器、发射机、无线网络接口控制器和存储器。存储器可以存储指令，当指令由一个或多个处理器执行时，使现场通信器设备执行以下操作：在多个时间间隔处从经由发射机通信耦合到现场通信器设备的现场设备获取以现场设备传输协议编码的过程参数数据，过程参数数据对应于现场设备的过程参数；在存储器中存储过程参数数据中的至少一些；分析多个时间间隔上的过程参数数据，以识别现场设备的状况；以及经由无线网络接口控制器将现场设备的状况的指示传送到远程设备。
在一些示例中，为了分析所述过程参数数据，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：对于一个或多个过程参数中的每一个，组合多个时间实例上的所述一个或多个过程参数的相应过程参数值以生成过程参数度量；以及基于所述过程参数度量来检测所述现场设备的所述状况。
在一些示例中，为了组合所述多个时间实例上的所述一个或多个过程参数的所述相应过程参数值以生成所述过程参数度量，所述指令使所述现场通信器设备计算以下各项中的至少一项：在所述多个时间实例上的所述相应过程参数值的移动平均值或所述相应过程参数值的衰减平均值，以生成所述过程参数度量。
在一些示例中，所述指令还使所述现场通信器设备执行以下操作：基于所述一个或多个过程参数的历史过程参数值来生成统计模型；以及将所述过程参数度量应用于所述统计模型以识别所述现场设备的所述状况。
在一些示例中，为了生成所述统计模型，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：将每个历史过程参数值分类为对应于已经经历所述状况的一个或多个过程工厂实体的第一过程参数值集合，或对应于还未经历所述状况的一个或多个过程工厂实体的第二过程参数值集合；以及基于所述历史过程参数值的所述分类来生成所述统计模型。
在一些示例中，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：接收对所述现场设备是否已经经历所述状况的指示；以及基于对所述现场设备是否已经经历所述状况的所述指示，更新所述历史过程参数值以包括所述现场设备的所述一个或多个过程参数的所述相应过程参数值。
在一些示例中，所述指令还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与另一现场设备的过程参数相对应的过程参数数据；以及分析在所述多个时间间隔上所述现场设备的过程参数数据和所述另一现场设备的过程参数数据，以识别所述现场设备的所述状况。
在一些示例中，所述过程参数数据是经由所述发射机通过多个通信信道获取的。
在一些示例中，所述状况包括所述现场设备的性能监视度量，所述性能监视度量包括以下中的至少一个：警报，健康状况指示符，或估计寿命。
在一些示例中，所述状况包括以下中的至少一个：死区、停滞时间、响应时间、设定点过冲、部件退化、摩擦系数的变化、循环速率的变化、或行程时间的变化。
在一些示例中，所述指令还使所述现场通信器设备执行以下操作：在将所述现场设备的所述状况的所述指示传送到所述远程设备之前，从所述远程设备接收认证令牌；通过将所述认证令牌与有效设备的列表进行比较来验证所述远程设备；以及通过将所述认证令牌与已知认证令牌进行比较来认证所述远程设备。
在一些示例中，认证所述远程设备进一步包括(i)预共享密钥(PSK)过程或(ii)具有PSK 的椭圆曲线Diffie-Hellman Ephemeral(ECDHE)过程中的一个或多个。
根据本技术的另一种现场通信器设备可以包括一个或多个处理器、发射机、无线网络接口控制器和存储器。存储器可以存储指令，当指令由一个或多个处理器执行时，使现场通信器设备执行以下操作：检测触发事件；响应于检测到触发事件：从经由发射机通信地耦合到现场通信器设备的现场设备获取与现场设备相关联的过程参数数据；将过程参数数据连同对获取过程参数数据的时间的指示一起存储在存储器中；以及经由无线网络接口控制器将过程参数数据传送到远程设备；以及在阈值持续时间之后或者响应于从远程设备接收到程参数数据已被接收的指示，从存储器中移除过程参数数据。
在一些示例中，所述过程参数数据以由现场设备传输协议指示的格式进行存储和传送。
在一些示例中，所述触发事件是警报，并且响应于接收到所述警报的指示，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：经由所述发射机从所述现场设备获取以现场设备传输协议编码的所述警报的警报信息。
在一些示例中，所述过程参数数据是经由所述发射机通过多个通信信道获取的。
在一些示例中，所述远程设备是用户设备或服务器设备。
在一些示例中，为了传送所述过程参数数据，所述指令使所述现场通信器设备经由所述无线网络接口控制器将所述过程参数数据广播到所述现场通信器设备的通信范围内的远程设备。
在一些示例中，为了传送所述过程参数数据，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：从所述远程设备接收经由短距离通信链路连接到所述现场通信器设备的请求；经由所述短距离通信链路连接到所述远程设备；以及经由所述短距离通信链路向所述远程设备传送所述过程参数数据。
在一些示例中，所述过程参数数据是以独立于所述现场通信器设备获取所述过程参数数据的现场设备传输协议的通用格式向所述远程设备传送的。
根据本技术的又一种现场通信器设备可以包括一个或多个处理器、发射机、无线网络接口控制器和存储器。存储器可以存储指令，当指令由一个或多个处理器执行时，使现场通信器设备执行以下操作：经由无线网络接口控制器获得用于通信耦合到现场通信器设备的现场设备的更新固件的固件映像；验证固件映像的提供者；以及响应于验证了固件映像的提供者，经由发射机将固件映像下载到现场设备。
在一些示例中，利用所述固件映像的提供者的密码私钥来对所述固件映像进行密码签名，所述固件映像的提供者的密码公钥是连同所述固件映像一起获得的，并且所述固件映像的所述提供者是使用所述密码签名和来自所述提供者的所述密码公钥来验证的。
在一些示例中，所述固件映像是进一步利用过程工厂的密码私钥进行密码签名的，过程工厂的密码公钥是连同所述固件映像一起获得的，并且所述指令还使所述现场通信器设备使用所述密码签名和来自所述过程工厂的所述密码公钥来验证所述过程工厂批准了所述固件更新。
在一些示例中，所述固件映像是在所述现场设备在过程工厂中操作时获得的，并且所述固件映像在所述现场设备离线时被下载到所述现场设备。
在一些示例中，所述指令还使所述现场通信器设备加密所述固件映像，并且所述现场设备解密经加密的固件映像。
在一些示例中，所述指令还使所述现场通信器设备使用对称加密技术加密所述固件映像。
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，其中至少一部分可以包括本文所描述的数据收集、数据存储和协议转换技术；
图2描绘了用于执行数据收集、数据存储和协议转换技术的示例性过程工厂环境；
图3描绘了例示与过程工厂的各种部件通信的示例性无线通用适配器的框图；
图4描绘了用于使用无线通用适配器进行现场设备数据收集和状况检测的示例性方法；
图5描绘了用于响应于使用无线通用适配器检测到触发事件而进行现场设备数据收集和传输的示例性方法；以及
图6描绘了用于使用无线通用适配器更新现场设备的固件的示例性方法的流程图。
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的过程的各个方面，以确保根据所有者或客户的操作要求来设计、测试、安装、操作和维护工厂的系统和部件，从而保证过程工厂的可操作性、性能、可靠性、安全性和信息可追溯性。
不同类型的设备可以包括现场设备，诸如
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000041
和
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000042
Fieldbus 现场设备。每个现场设备可以硬连线到计算机网络中，该计算机网络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，可以经由一个或多个控制器来访问现场设备。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，包括控制设备、安全设备、监视设备等，其可以被配置为启动、实施和/或管理与其相关联的功能。
过程工厂可以包括耦合到现场通信器设备(本文也称为“无线通用适配器”或“WUA”)的现场设备，其中可经由用户通信器无线访问现场通信器。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传送到现场通信器。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，并且将经转换的命令传送到现场设备。现场通信器可以读取对命令的响应，并且将响应传送到用户通信器。通常，可以在现场设备、现场通信器和用户通信器之间实现任何适当形式的传递性双向通信。
现场通信器可以有助于现场设备的某些能力，否则现场设备中就会欠缺这些能力(例如，数据收集、数据缓存、数据转换例程、无线传输能力等)。现场通信器可以由现场通信器的制造商(例如，在制造现场设备时)或由现场设备的购买者/用户结合现场设备来安装。例如，过程工厂操作员可以一起或单独地获取现场设备和现场通信器，并且过程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提供。替代地，或另外，工厂操作员可获得现场通信器并将现场通信器安装到现有的部署的现场设备中(即，改造/升级现有的现场设备)。
现场设备可以(例如，通过有线或无线连接)链接到现场通信器，并且现场通信器可以从现场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/或经转换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经转换的数据传送到过程工厂中的另一设备(例如，路由器、转发器、无线网状网络内的设备等)。
通常，来自现场设备的过程控制协议数据仅在过程工厂内经由低带宽有线环境可用。然而，因为现场通信器可以经由无线连接直接链接到现场设备，所以现场通信器可以以高带宽/吞吐率(例如， 1千兆字节每秒或更高)从现场设备获取数据，并且与传统的对现场设备数据的低带宽访问相比，可以相对快速地从现场设备获取大量数据。此外，因为现场通信器可以包括链接到高速无线网络的无线网络接口卡，所以现场通信器可以促进传统上缺乏对现场设备的实时高速访问的过程工厂中的任何其他设备对现场设备的这种访问。例如，现场通信器可以与其他现场通信器、与过程工厂内的固定部件、和/或与过程工厂内或过程工厂附近的移动部件(例如，用户通信器)无线地交换数据。
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、压缩二进制格式等发射数据。格式可以是现场设备制造商专有的，并且在设备之间可能不是向后兼容的。现场通信器可以包括协议转换例程库，其允许现场通信器促进对具有不同过程控制协议的现场设备的透明和标准化访问。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，这些现场设备以三个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一个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可以支持版本命令，当执行该版本命令时，返回相应现场设备的软件版本。然而，必须向相应设备发出以获得版本的命令可能是不同的。
在上述示例中，用户可以使用用户通信器经由现场通信器的API来访问现场通信器。例如，用户可以发出例如GetVersion命令。可以提供一个或多个现场设备作为GetVersion命令的参数。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。在上述示例中，现场通信器可以向相应的现场设备中的每一个发出三个不同版本的命令。这种到不同现场设备的统一接口的一个益处是简化了用户的编程任务。用户只需编写一个查询，而不是三个。协议转换例程库是有帮助的黑盒抽象。现场通信器API的进一步的益处是可以经由多线程和/或多处理器代码并行地查询多个现场设备。可以设想进一步的益处。
例如，不管特定现场设备如何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环境中获得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分离到单独网络中的能力(例如，出于安全和/或负载管理目的)以及一旦部署就消除对现场设备的直接物理访问的要求。因此，过程工厂的管理员可以高效且有效地管理现场设备，而不会将管理员或现场设备暴露在潜在的危险状况。可以实时地或接近实时地从现场设备的存储器读取大量数据以及将大量数据写入现场设备的存储器，而不会破坏过程工厂内传送的其他数据的网络优先级。该系统及方法可以允许更有效地提供/调试现场设备，并且可以允许将数据缓存在现场通信器的存储器中，从而允许更快地获取现场设备的某些属性(例如，软件版本、最后校准日期等)。
该系统和方法还可以使管理员能够启动与从现场设备收集数据以及将数据变换到某些协议和从某些协议变换数据有关的校正操作和/或其他功能。例如，用户可能在过程工厂的现场环境中，并且可以通过视觉检查注意到阀似乎被卡住。以往，用户将需要物理地访问与阀相关联的现场设备，并且用户可能首先需要获取过程控制协议专用的硬件以执行诊断。即使用户具有正确的硬件，用户也可能需要参考不熟悉的过程控制协议的文档，这可能是非常耗时的。然而，使用本技术，用户可以使用用户通信器来立即访问现场设备，于是用户可以访问现场设备的高速缓存来确定阀的当前状态(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，从而允许用户快速直观地知道阀的状态已经长时间卡在特定位置。
在上述示例中，用户经由用户通信器访问现场通信器。然而，在本实用新型的上下文中，现场通信器可以被配置为自动地(例如，周期性地)执行命令、从现场设备获取数据、向网络传送数据等，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，第一用户可以经由手持用户通信器通过
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(BLE)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连接访问现场通信器。
示例性无线通用适配器系统
图1是其中可以安装和操作如本文所述的一个或多个现场通信器的示例性过程工厂、过程控制系统或过程控制环境5的框图。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，处理该信息以实施控制例程，并且生成通过有线或无线过程控制通信链路或网络发送到其他现场设备的控制信号，以控制工厂5中的过程的操作。典型地，至少一个现场设备执行物理功能(例如，开启或关闭阀、升高或降低温度等)以控制过程的操作，并且一些类型的现场设备通过使用I/O设备与控制器通信。过程控制器、现场设备和I/O设备可以是有线的或无线的，并且任何数量的有线和无线过程控制器、现场设备和I/O设备及其任何组合可以被包括在过程工厂环境或系统5中。
例如，图1示出了过程控制器11，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，并经由无线网关35和过程控制数据高速通道或干线10(其可以包括一个或多个有线和/ 或无线通信链路，并可以使用任何期望的或适当的或通信协议(例如以太网协议)来实施)通信连接到无线现场设备40-46。在实施例中，控制器11使用不同于干线10的一个或多个通信网络通信地连接到无线网关35，诸如通过使用支持一个或多个通用计算通信协议(例如，Wi-Fi或其他符合IEEE 802.11的无线局域网协议、移动通信协议(例如，WiMAX、LTE或其他符合ITU-R的协议)、
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000064
等)或过程控制协议(例如，
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000062
Profibus、
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000063
Fieldbus等)的任何数量的其他有线或无线通信链路。
控制器11，例如可以是由艾默生过程管理公司销售的DeltaVTM控制器，可以操作以使用现场设备15-22和40-46中的至少一些来实现批次过程或连续过程。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，所述硬件和软件与例如标准4-20mA设备、I/O卡26、28和/或任何智能通信协议(例如
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000065
Fieldbus协议、
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000066
协议、
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000067
协议等)相关联。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，而现场设备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可以符合任何其他期望的标准或协议，例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，其实施或监督一个或多个过程控制例程38(例如，存储在存储器32中的例程)。处理器30被配置为与现场设备15-22和40-46以及与通信地连接到控制器 11的其他过程控制设备通信。应当注意，如果需要，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他设备实施或执行。同样，本文描述的将在过程控制系统5内实施的控制例程或模块38可以采取任何形式，包括软件、固件、硬件等。控制例程可以以任何期望的软件格式来实现，例如使用面向对象的编程、梯形逻辑、顺序功能图、功能框图，或者使用任何其他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中，例如随机存取存储器(RAM) 或只读存储器(ROM)。同样，可以将控制例程38硬编码到例如一个或多个EPROM、EEPROM、专用集成电路(ASIC)或任何其他硬件或固件元件中。因此，控制器11可以被配置为以任何期望的方式实施控制策略或控制例程。
在一些实施例中，控制器11使用通常所谓的功能块来实施控制策略，其中每个功能块是总体控制例程的对象或其他部分(例如子例程)，并且与其他功能块(经由被称为链路的通信)结合操作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、控制功能或输出功能中的一个，以执行过程控制系统5内的一些物理功能，所述输入功能例如与变送器、传感器或其他过程参数测量设备相关联，所述控制功能例如与执行PID、模糊逻辑等控制的控制例程相关联，所述输出功能控制例如阀的某些设备的操作。当然，存在混合和其他类型的功能块。功能块可以存储在控制器11中并由其执行，这通常是当这些功能块用于标准4-20mA设备和诸如
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000071
设备的某些类型的智能现场设备或与之相关联时的情况，或者功能块可以存储在现场设备自身中并由其实现，这可以是
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000072
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，例如传感器、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通信的标准的4-20mA智能设备或
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000073
设备，而现场设备19-22是智能设备，例如
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000074
Fieldbus现场设备，其使用
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000075
Fieldbus协议通过数字总线与I/O卡28通信。然而，在一些实施例中，有线现场设备15-22中的至少一些和/或I/O卡26、28中的至少一些另外或替代地使用过程控制数据高速通道10和/或通过使用其他适当的控制系统协议(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 DEST_PATH_GDA0003444117880000076
协议的无线协议经由无线过程控制通信网络70进行通信。这样的无线现场设备40-46可以直接与无线网络70的一个或多个其他设备或节点通信，所述其他设备或节点也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)。为了与一个或多个未被配置为无线通信的其他节点进行通信，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或连接到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提供无线设备40-58、有线设备11-28 和/或过程控制工厂5的其他节点或设备之间的通信耦合。例如，无线网关35可以通过使用过程控制数据高速通道10和/或通过使用过程工厂5的一个或多个其他通信网络来提供通信耦合。
类似于有线现场设备15-22，无线网络70的无线现场设备40-46执行过程工厂5内的物理控制功能，例如，开启或关闭阀，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。这样，无线现场设备40-46、无线网关35和无线网络70的其他无线节点52-58是无线通信分组的生产者和消费者。
在过程工厂5的一些配置中，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4-20mA设备，而现场设备50是有线
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设备。为了在网络70内进行通信，现场设备48和50经由无线适配器52a、52b连接到无线通信网络70。无线适配器52a、52b支持诸如WirelessHART的无线协议，并且还可以支持诸如
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000081
Fieldbus、PROFIBUS、DeviceNet 等的一个或多个其他通信协议。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物理设备，或者可以与无线网关35一起作为集成设备来提供。无线网络70还可包括一个或多个路由器58，以将分组从无线通信网络70内的一个无线设备转发到另一无线设备。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来与无线网关35通信。
在图1中，过程控制系统5包括一个或多个操作员工作站71，其通信地连接到数据高速通道。通过操作员工作站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、校正、维护和/或其他可能需要的操作。至少一些操作员工作站71可以位于工厂5中或附近的各种受保护区域，并且在一些情况下，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包括被配置为促进本文所讨论的某些功能的资产管理系统68。资产管理系统 68可以与现场设备15-22和40-46的一部分或全部进行接口连接和通信，例如通过过程控制器11和 /或无线网关35。根据实施例，资产管理系统68可以从现场设备15-22和40-46请求并获取与现场设备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(例如操作员工作站71)上执行的一个或多个软件应用，以使用户能够检查与过程控制系统5的现场设备15-22和40-46相关联的数据。这种交互可以包括诊断、维护、配置、评估等。虽然(一个或多个)工作站可以具有一个或多个本地运行的资产管理系统应用，但是用户可以经由数据通信网络远程地与资产管理系统68连接。因此，位于(一个或多个)工作站的用户可以与资产管理系统68交互，以便促进与过程控制系统5相关的各种功能，而不管用户的物理位置如何。
示例性过程控制系统5还被示为包括配置应用72a和配置数据库72b，其中的每一个也通信地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(未示出)上执行，以使用户能够创建或改变过程控制模块，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改变操作员界面，操作员通过该操作员界面能够查看数据并改变过程控制例程内的数据设置。配置数据库72b存储所创建的(例如，经配置的)模块和/或操作员界面。此外，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。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具有单一的逻辑外观，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可以在多个物理数据存储设备上实现。因此，配置应用72a、配置数据库72b和到其的用户界面(未示出)包括用于控制和/或显示模块的配置或开发系统72。典型地但不是必须地，配置系统72的用户界面不同于操作员工作站71，因为无论工厂5是否实时操作，配置和开发工程师都利用配置系统72的用户界面，而操作员在过程工厂5的实时操作期间利用操作员工作站71。
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，其中的每一个也通信地连接到数据高速通道10。数据历史库应用73a操作以收集通过数据高速通道10提供的一些或全部数据，并在历史库数据库73b中历史记录或存储数据，以便长期存储。与配置应用72a和配置数据库72b类似，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具有单一的逻辑外观，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内同时执行，并且数据历史库73b可以在多个物理数据存储设备上实现。
在一些配置中，过程控制系统5包括使用其他无线协议与其他设备通信的一个或多个其他无线接入点74，所述其他无线协议是诸如Wi-Fi或其他符合IEEE 802.11的无线局域网协议、诸如WiMAX (全球微波接入互操作性)、LTE(长期演进)或其他符合ITU-R(国际电信联盟无线通信部门)的协议的移动通信协议、诸如NFC和
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000082
的短波长无线电通信、或其他无线通信协议。典型地，这样的无线接入点74允许手持或其他便携式计算设备(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中的操作员所使用的移动工作站或诊断测试设备(例如操作员工作站71之一的实例)。在一些情况下，除了便携式计算设备之外，一个或多个过程控制设备(例如，控制器11、现场设备15-22、I/O设备26、28或无线设备35、 40-58)也使用接入点74所支持的无线协议进行通信。
此外，注意到图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122”)和后端环境125。如图1所示，现场环境122包括物理部件(例如，过程控制设备、网络、网络元件等)，这些物理部件被布置、安装和互连在其中，以在运行时期间操作来控制过程。例如，控制器11、I/O卡26、28、现场设备15-22以及其他设备和网络部件40-46、 35、52、55、58和70位于、布置在或以其他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，使用布置在其中的物理部件接收并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，例如计算设备、操作员工作站、数据库或数据存储库等，其被屏蔽和/或保护以免受现场环境122的恶劣条件和材料的影响。参考图1，后端环境125 包括例如操作员工作站71、用于控制模块和其他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的运行时操作的其他集中式管理系统、计算设备、和/或功能。在一些配置中，包括在过程工厂5的后端环境125中的各种计算设备、数据库和其他部件和设备可以物理地位于不同的物理位置，其中的一些可以在过程工厂5本地，而其中的一些可以是远程的。如上所述，本技术旨在提高现场设备的频率和数据收集能力，应用于所有过程、能源和分立工业。鉴于过程工厂5的操作人员/雇员出于数据收集目的以往需要进入现场环境122的恶劣的、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。
如本文所讨论的，配置数据库72b可以被布置在过程工厂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尤其可以存储特别地识别和/或寻址被计划或期望在过程工厂场地或现场环境122上实现的各种设备或部件以及它们的互连的数据和其他信息。该数据中的一些可以被提供给现场环境122中的部件，以用于配置、监视和/或诊断其中的设备和回路，并且该数据中的一些可以在后端环境125中使用，例如，用于在过程工厂5的实时操作期间将结合现场环境122来操作的控制模块和/或操作员界面模块的设计、开发和准备。
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的一个或多个无线通用适配器135。过程工厂的用户对获得由现场设备产生的数据以及远程控制现场设备感兴趣。在优选实施例中，无线通用适配器135、用户通信器140和网络145共同用于促进这种访问。通常，无线通用适配器135协调(mediate)现场设备和过程工厂的其他部件之间的双向电子通信。通常，无线通用适配器135用作数据的接收机、协议转换器和/或数据的发射机，以使用户能够执行与现场设备的访问、配置和控制相关的各种功能。
无线通用适配器135可以是通过通信信道76a耦合到设备(例如，诸如变送器、控制阀等的任何现场设备)的回路供电和/或现场供电的硬件扩展。通信信道76a通常可以是无线通用适配器135 和设备之间的物理布线或无线连接。例如，通信信道76a可以通过2线、3线或4线发射机耦合无线通用适配器135和现场设备17。另一方面，无线通用适配器135可以是电池供电的或具有独立的电源。
无线通用适配器135可以安装在现有的或新的智能现场设备上。现场设备可以通过移除传统现场设备的现有盖子以暴露导线发射机可以穿过其以通过导线将现场设备的端子连接到无线通用适配器135的端子的管道/通道，而被改造/升级为包括无线通用适配器135。下面更详细地讨论现场设备到无线通用适配器135的布线。应当理解，一旦无线通用适配器135被安装在现场设备中或现场设备上，就可以从现场设备获取现场设备数据，而无需打开现场设备的帽或盖子。
无线通用适配器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)经编码数据。例如但不限于，无线通用适配器135可以从过程控制设备(例如，现场设备)获得以例如HART 协议、Foundation Fieldbus协议、Profibus协议和/或Modbus协议编码的数据。无线通用适配器135 可以包括可执行指令、代码、函数、例程等的库，其使得无线通用适配器135能够从各种现场设备获得数据。
除了从现场设备获得经编码数据之外，无线通用适配器135还可以对从现场设备获得的经编码数据执行协议转换。数据可以以过程控制数据协议编码。具体地，无线通用适配器135可以使用设备特定的协议转换例程库，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对象符号等)，反之亦然。
除了获得经编码数据和执行协议转换之外，无线通用适配器135还可以经由通用计算通信协议传输(即，发送和接收)数据。例如，无线通用适配器135可以经由
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000104
将以通用计算通信格式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)。当然，应当理解，无线通用适配器135可以被配置为经由任何适当的通信协议，诸如WiFi(例如，IEEE 802.11)、
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000102
长距离(LoRa)和/或蜂窝移动通信协议(例如，4G、5G等)，将数据传送到网络145上的另一主机。无线通用适配器135还可以经由通用计算通信协议从网络145上的另一主机(例如用户通信器140) 接收以通用计算通信格式格式化的数据。无线通用适配器135可以包括一个或多个API，以便经由用户通信器140实现以通用计算通信格式格式化的数据的可编程传输。
在实施例中，无线通用适配器135还可以利用从现场设备收集的任何数据执行分析。例如，无线通用适配器135可以获取、存储和分析独立于其所连接的仪器(例如，现场设备)的设备变量数据(本文也称为“过程参数数据”)。更具体而言，无线通用适配器135可通过其本地协议(例如， HART)轮询仪器，以收集、存储和分析来自设备的变量数据。无线通用适配器135还可以通过通用计算通信协议，例如
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000103
从其他现场设备或传感器获取变量数据。该分析可以包括各种分析和/或诊断，包括但不限于FIELDVUETM诊断、时间序列分析、以及从周围设备/传感器(例如，现场设备)获取变量信息，以使外部设备数据与和无线通用适配器135相关联的设备进行时间相关。
此外，无线通用适配器135还可以以与数据历史库73类似的方式执行数据存储。无线通用适配器135可以独立于现场设备获取和存储设备变量数据，从而不需要特定的设备识别器。无线通用适配器135可以通过其本地协议(例如，HART)轮询现场设备，以收集并存储来自现场设备的变量数据，并且无线通用适配器135可以在预定频率和时间内获取变量数据。无线通用适配器135还可以通过BLE从周围的仪器获取变量信息，并将其与设备变量数据一起存储。然后，外部变量数据可以与设备变量数据进行时间相关，以便改进故障排除/分析。
此外，无线通用适配器135可以具有触发器，以定义何时将存储变量数据，以使存储器达到最大。触发器可以基于警报、变量等。即，无线通用适配器135可以基于与相应现场设备相关联的警报触发数据收集，使得无线通用适配器135生成与相应现场设备相关联的警报记录。无线通用适配器135可以以其本地协议(例如，HART)轮询现场设备，以确定是否存在警报。如果无线通用适配器135确定存在警报，则无线通用适配器135可以针对警报信息轮询现场设备，记录警报信息，并生成与警报信息相关联的时间戳，以与警报信息一起保存在存储器中。因为警报信息按照其本地协议，所以无线通用适配器135可能不记录任何或最小量的与现场设备相关的设备特定或标识信息。因此，警报记录可以节省与获取和/或修改设备标识(例如，HART DD的)信息相关联的处理时间以及与存储设备标识信息相关联的存储器容量要求。当然，应当理解，如果存储器容量足够，则设备标识信息可以与存储在警报记录中的警报一起存储。因此，远程系统(例如，用户通信器140) 可以从存储在无线通用适配器135中的警报记录读取本地警报，以将警报呈现给任何必要的系统。
无线通用适配器135还可以向与现场设备相关联的数据访问提供附加安全层。一般而言，安全性涉及保护对现场设备的配置的改变、防止现场设备的不期望的移动(例如，阀的开启/关闭)、和/ 或仿真可能影响过程的过程变量。传统现场设备的安全性依赖于邻近性和过程，例如对现场设备的物理访问和由工厂实现的过程。虽然一些现场设备具有安全形式，例如配置写锁等，但是这些安全形式可能由于物理上存在于设备处而失效。无线通用适配器135可以通过以其本地通信协议轮询现场设备以执行许多正常的现场设备功能(例如，配置、校准等)来消除这些安全缺陷。例如，当执行与现场设备相关联的固件更新时，由无线通用适配器135提供的附加安全层可以帮助现场技术人员。在传统系统可能占用四十分钟或更多的技术人员时间来执行固件更新的情况下，本文关于无线通用适配器135描述的技术可以允许现场技术人员在数秒内安全地下载固件映像并将其传送到无线通用适配器135的主处理单元。
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可以包括用于执行关于无线通用适配器135的功能集的计算机可执行指令，该用户通信器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、平板或手持式智能设备、可穿戴计算设备等。这些功能包括通过网络145向和从无线通用适配器135传输(例如，发送和接收)信息。用户通信器140可以连接到现场设备，以经由诸如有线网络或网络145的计算机网络将现场设备数据中继到资产管理系统68。例如，用户通信器140可以经由无线通信信道76b连接到现场设备21，以从现场设备21获取现场设备数据，以便传输到资产管理系统68。用户通信器140可以包括客户端API绑定集合，用于经由网络145向无线通用适配器135的一个或多个API发出调用。
网络145可以是符合IEEE802.11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他合适的无线网络。网络145可以通信地耦合无线通用适配器135和用户通信器140。网络145可以提供无线通用适配器135和现场环境122的其他方面(诸如操作员工作站71)之间的通信链路。在一些情况下，无线通用适配器135对后端环境125的各方面的访问可以由无线网关35协调。
在操作中，过程工厂用户可能希望访问现场设备以便获得信息或控制现场设备。例如，用户可能试图知道与现场设备(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，开启或关闭阀)。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可以使以通用计算通信格式(例如XML)编码的命令通过通用计算通信协议(例如HTTPS)发送到无线通用适配器135，包括用户期望的指示(例如GetValveStatus)和一个或多个参数。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)，并且无线通用适配器135的API可以接收API调用。
无线通用适配器135可以使用协议转换例程库将来自用户通信器140的API调用转换为以过程控制协议编码的现场设备命令。使用哪个特定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)。在仅有一种类型的现场设备连接到无线通用适配器135的情况下，可以由无线通用适配器135自动选择过程控制协议的类型。替代地，无线通用适配器135可以查询现场设备以确定它们的类型，并基于类型选择合适的协议。
一旦无线通用适配器135将API调用转换为现场设备命令，无线通用适配器135就可以向一个或多个现场设备发出现场设备命令。然后，无线通用适配器135可以同步和/或异步地从一个或多个现场设备读取响应。在一些情况下，客户端API绑定可以包括用于执行同步和/或异步操作的标志或不同的函数调用。接着，无线通用适配器135可以将来自现场设备的与现场设备命令有关的响应转换为通用计算通信格式，并经由网络145将响应传送回用户通信器140，于是可以进一步处理响应，向用户显示响应等。
应当理解，用户可以寻求对现场设备的许多不同类型的访问和控制，并且许多操作受无线通用适配器135的API和用户通信器140的客户端API绑定支持。例如，位于操作员工作站71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。用户可以配置设备以编程方式访问无线通用适配器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的调度(例如，每天在上午4:00)通过无线通用适配器135从一个或多个现场设备自动获取数据。用户可以使无线通用适配器135发出具有接合现场设备中的传感器的效果的命令(例如，API可以包括RunPartialStrokeTest命令)。可以设想通过用户访问用户通信器140来远程管理无线通用适配器135和/或现场设备的许多附加用途。用户可以配置无线通用适配器135以自动收集数据并将数据传送到资产管理系统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到用户通信器140 之前仅部分地被转换。例如，无线通用适配器135可能具有有限的处理能力，或者可能有必要进行更深入的处理。在这种情况下，可以以转换的和/或未转换的形式传送从现场设备获得的数据。无线通用适配器135可以包括一种模式，其中将从现场设备获得的数据不解释地发送到另一计算机(例如，发送到用户接口设备75)以供进一步处理。
此外，尽管上述示例描述了无线通用适配器135和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无线通用适配器135传送数据。在这种情况下，无线通用适配器135可以是不经由到现场设备的有线连接接收电力的独立设备。无线通用适配器135可以以一种协议(例如，HART)代理从无线HART设备到另一位置的通信(例如，通过传送经HART编码的数据)。
注意，尽管图1仅示出了包括在示例性过程工厂5中的单个控制器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，但这仅是示例性和非限制性实施例。过程控制工厂或系统5中可以包括任何数量的控制器11，并且任何控制器11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。尽管仅描述了一个无线通用适配器135和一个用户通信器140，但是在现场环境122中可以部署任何合适数量的无线通用适配器和用户通信器。尽管仅描述了一个网络145，但是可以开发和部署任何数量的合适网络。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。无线通用适配器135可以同时加入第一网络145和第二网络145。
上述技术有许多益处。首先，可以更有效地访问和控制现场设备。以往，现场设备可以使用本地协议来传递诊断，本地协议缓慢并且可以仅间歇性地使用。例如，从现场设备经由干线10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，因此引入通信层，导致延迟和/或带宽限制，并且阻止资产管理系统68从现场设备接收实时诊断信息。通过包括附加的无线网络，使带宽放大。
其次，更有效地利用硬件，降低了成本。在一些情况下，无线通用适配器135可以通过异常下存储和转发到资产管理系统68来优化。例如，资产管理系统68可能固有地受限于资产管理系统68 在给定时间窗口中可以与之通信的现场设备的数量。通过将无线通用适配器135添加到现场环境122，无线通用适配器135更频繁地轮询相关设备(例如，无线通用适配器135连接到的现场设备)以获得数据，然后通过无线网关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。通过无线通用适配器135以这种方式异步地将数据推送到资产管理系统68，释放了过程工厂5中的启动现场设备的轮询所需的资源以用于其他任务，从而减少了总负载。就减少总负载而言，资产管理系统68 可以适应更大规模的更频繁地通信的设备。
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，通过用户通信器140和/或网络145配置和/或校准无线通用适配器135，而无需打开现场设备的端盖，并且不暴露位于其中的电子设备。对于包括配置的许多任务，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，从而与过程监视传感器通信。当用户完成对现场设备的工作时，可能需要用户更换外壳。打开现场设备是时间密集型的，可能损坏现场设备的各方面(例如，O形圈、铰链和/或包装)，可能使现场设备的危险区域认证失效，可能需要对访问的额外许可 (例如，“热工作”许可)的时间密集型获取，并且可能使现场设备的密封内部工件暴露于污染物。然而，用户可以使用用户通信器140和网络145来实现对以往需要直接物理访问设备的现场设备的远程访问和控制。
第四，可以消除对资产管理系统68中的特定自动化特定接口的需要。可以释放和/或重新分配当前专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。
第五，减少了现场工程师或维护用户的体力需求。因为本技术使得能够远程管理现场设备，所以这样的用户不再需要随身携带大量硬件以便在现场维修现场设备。此外，可以访问任何现场设备的统一用户通信器140允许现场工程师在需要他们在现场环境122中维修现场设备时减少他们所需的计算硬件的量。
图2示出了其中可以部署和使用耦合到无线通用适配器205的现场设备202的示例性环境200。通常，现场设备202可以对应于图1中所示的现场设备之一(例如，有线现场设备15-18之一、现场设备19-22之一等等)。例如，无线通用适配器205可以对应于无线通用适配器135。在操作中，现场设备202可以被安装和/或配置为包括无线通用适配器205。现场设备202和无线通用适配器205 可以通过管道208耦合。管道208可以包括插塞209。插塞209可以是现场设备(例如，现场设备 202)中存在的插塞，其可以由用户移除以允许诸如无线通用适配器205的附加部件经由管道208(例如通过使导线蛇形穿过管道208)连接/接合到现有现场设备202。
环境200还可以包括现场设备202通信地耦合到的控制器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、用户通信器220、以及其他过程控制设备224，它们可以通过网络230通信地耦合。无线网关214可对应于图1的无线网关35，并且用户通信器220可对应于用户通信器140。通常，无线网关214(本文也称为“服务器设备”或“无线集线器(wireless hub)”)可以对应于图1的现场环境122中的集中式支持BLE的通信平台。无线网关214可以与较大工厂环境中的多个无线通用适配器205通信，以收集、存储、路由和/或其他方式接收和传送去往/来自无线通用适配器205的信息和数据。其他过程控制设备224可以对应于过程控制工厂5内的其他设备，这些其他设备支持BLE或能够利用任何其他合适的通信协议。网络230 可以对应于网络145。
在操作中，现场设备202可以与无线通用适配器205一起部署，或者被改造/升级为包括无线通用适配器。无线通用适配器205可以通过管道208连接到现场设备。关于无线通用适配器205，管道208可以是任何合适长度、厚度和直径的中空管，其能够在近端连接到无线通用适配器205，并且能够在远端连接到现场设备202。近端和/或远端的连接机构可以是任何合适的连接机构，例如专用耦接器、具有标准螺距的螺纹连接点、摩擦密封件等。管道208可在任一端包括垫圈，以便形成气密或水密密封。如下面详细讨论的，管道208内铺设的导线可以向现场设备202和无线通用适配器205供电，并且相同的导线可以用于在现场设备202和无线通用适配器205之间传送数据。
一旦现场设备202和无线通用适配器205被加电，无线通用适配器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)。如参考图1所讨论的，无线通用适配器205也可从现场设备202收集数据，转换该数据，并通过网络230经由无线网关214无线地向和/或从用户通信器220传送经转换的数据。例如，用户通信器220的用户可以经由用户界面选择一个或多个无线通用适配器205，然后发出配置、校准、维护或其他命令。该命令可经由网络230传送到无线通用适配器205。在一些情况下，命令可以是包括具有有效载荷的HTTP请求(例如，GET或POST 请求)的API调用。有效载荷可以指定参数。例如，参数可以指定无线通用适配器205指示特定现场设备执行特定功能(例如，启动短行程测试、传送数据、连接到计算机网络等)。基于有效载荷，无线通用适配器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。
无线通用适配器205可包括API或其他应用，用于分析这些命令有效载荷，并在从用户通信器 220接收到命令有效载荷时采取适当的行动。在一些情况下，命令可经由经认证和/或加密的通信信道(例如，经认证的HTTPS)来传送，以防止窃听和/或假冒。如上所述，将无线通用适配器205 添加到现场设备202可以允许无线通用适配器205将现场设备的数据实时传送到环境的其他部件，并且避免使控制器210过载，以及避免使网络230或另一网络饱和。因为现场设备202可以经由可以与默认网络(例如，干线10)分离的网络230通信，所以可以在不影响默认网络的性能的情况下并且以低延迟(即，实时或接近实时地)从现场设备202传送数据。
图3示出了以无线通用适配器305为特征的示例性系统300。无线通用适配器305可以对应于无线通用适配器135和/或无线通用适配器205。无线通用适配器305可以经由管道307耦合到现场设备306。现场设备306可以对应于图1中所示的任何现场设备(例如，设备19-22中的任何设备)。管道307可以对应于管道208。现场设备306还可以与控制器308通信，该控制器可以对应于控制器11和/或控制器210。
如扩展框310所示，无线通用适配器305可包括多个部件，包括中央处理单元(CPU)312、可拆卸或可更换电池314、无线网络接口控制器(NIC)316、存储器318、设备通信模块320、安全模块322和协议模块324。CPU 312可以执行计算机可执行指令。电池314可以保持电荷，在一些实施例中，这可以允许无线通用适配器305在掉电的情况下继续工作(例如，继续收集数据)，或者可以向无线通用适配器305提供主电源。在一些情况下，电池314可以允许临时部署无线通用适配器305。例如，无线通用适配器305可以用于短期部署和/或监视场景。可以设想电池供电的无线通用适配器305的许多特别使用形式。更进一步，设备405可以具有电池盖，可以容易地移除该电池盖以在现场更换电池314，而不需要移除无线通用适配器305所连接的现场设备的盖子。在一些配置中，CPU 312是具有协同处理能力(例如，量子、单元、化学、光子、生物化学、生物处理技术和/或其他合适的协同处理技术)的多核处理器或处理器。CPU 312可以包括一个或多个图形处理单元(GPU)。应该理解，尽管图3中仅示出了一个CPU 312，但是无线通用适配器305可以包括两个或更多个CPU 312。
尽管仅示出了一个NIC 316，但无线通用适配器305可包括一个或多个NIC 316，通过其访问到一个或多个相应通信或数据网络的一个或多个相应链路。一个或多个NIC 316可以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BLE、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。在联网领域中已知许多类型的接口和链路，并且它们可以与无线通用适配器305结合使用。此外，无线NIC 316可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无线联网协议接收和发送数据的任何合适的硬件发射机 (例如，BLE和/或通用
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收发机)。在一些实施例中，对于无线通用适配器305的操作员来说，向无线NIC 316添加一个或多个虚拟网络接口以允许无线NIC 316在用户空间中发送和接收网络业务(例如，通过非特权应用)是有益的。
存储器318可以永久地存储与计算机可执行指令相关的数据，并且可以包括用于临时存储与计算机可执行指令相关的数据的随机存取存储器(RAM)。存储器318可以用作设备上高速缓存，并且可以在临时存储器和/或持久存储器中缓冲数据。例如，如果无线通用适配器305试图推送从诸如现场环境122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的数据的接收机是不能到达的，或者其不能接收数据(例如，由于数据的接收机的存储器满)，则无线通用适配器305可以连续地将数据写入存储器318中的设备上高速缓存，直到可以稍后获取、接收和/或传送数据的时间。在一些实施例中，高速缓存的数据可以由CPU 312压缩，和/或周期性地(例如，每小时一次)删除/轮换。高速缓存是对允许不能按时传送的数据会丢失的显著改进。此外，高速缓存是有益的，因为在任何时候，用户都可以在不访问现场设备306的情况下从无线通用适配器305收集与现场设备306的状态(例如，最后校准的时间/日期)有关的数据。高速缓存导致向用户提供对信息的更及时的访问以及随着时间的过去对主要系统部件的更少的磨损和损耗。在一些配置中，存储器318和/或RAM使用高密度存储器技术来实现，诸如固态驱动存储器、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他合适的高密度存储器技术。无线通用适配器305 的存储器318可以包括多个RAM。例如，RAM可以被实现为一个或多个半导体存储器、闪存、磁可读存储器、光可读存储器、生物存储器和/或其他实体非暂时性计算机可读存储介质。
无线通用适配器305包括存储在存储器318中的一个或多个特定计算机可执行指令集，这些指令可以由CPU 312加载到RAM中，并由CPU 312执行以使某些功能发生。这样，无线通用适配器305至少部分地由存储在其上的特定的一个或多个指令集特别配置，所述指令可以包括一个或多个引擎、例程、应用、API或程序。可以包括应用/模块集作为存储在存储器318中的一个或多个指令集的一部分。应用集可与资产管理系统68相关联，并且可包括设备通信模块320、安全模块322 和/或协议模块324，如本文进一步讨论的。
设备通信模块320可以发送、接收和解释消息。例如，设备通信模块320可以经由NIC 316 分别发送、接收和/或解释以过程控制协议(例如，高速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，
Figure DEST_PATH_GDA0003444117880000151
WiFi等)编码的消息。设备通信模块 320可以包括指令，当执行该指令时，该指令绑定到NIC 316的一个或多个套接字，允许客户端应用连接(例如，表述性状态转移(REST)API)。设备通信模块320可包括实现关于图1讨论的API 的计算机可执行指令，该API允许用户通信器向设备通信模块320发送命令。
设备通信模块320可以经由无线NIC 316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320可以向图2的网络230发送数据，并从其接收数据。设备通信模块320可从在无线通用适配器305中接收的数据获取有效载荷，并且设备通信模块320可根据可执行指令集处理有效载荷。
无线通用适配器305的安全模块322可安全地协调设备通信模块320和其他模块之间的信息流。安全模块322可以包括用于加密和解密信息的例程和/或指令集，例如非对称密钥加密算法、对称密钥加密算法或其他合适的加密方案/密码，如本文进一步讨论的。安全模块322可以是安全访问服务，例如OpenSSH服务器，其允许用户连接到在无线通用适配器305的模块中执行的无线通用适配器305的操作系统(例如，Linux)的外壳(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，其中命令具有改变无线通用适配器305的状态的效果。
无线通用适配器305可以包括协议模块324。协议模块324可以负责执行关于在一个或另一个特定的过程控制格式化数据(例如，DeviceNet)中编码的消息的低级转换、识别和处理功能。如参考图3所讨论的，无线通用适配器305可链接到现场设备306的第一有线柱(例如，无回路2线链路、供电链路、4线链路等等)。现场设备306可以类似地经由现场设备306的第二柱连接到另一现场设备、控制器308等。在实施例中，协议模块324的功能可以是通过链路向和/或从现场设备306 发送和/或接收数据。例如，由现场设备306生成的到无线通用适配器305的数据可能不能被例如无线通用适配器305的安全模块322解释。类似地，由无线通用适配器305的设备通信模块320生成的数据可能不能被例如现场设备306解释。因此，协议模块324可以转换在无线通用适配器305和现场设备306之间传送的数据。一个或多个协议324可以安装在无线通用适配器305中，以允许无线通用适配器305接收和传送由多个不同类型的现场设备生成的和/或以其为目的地的数据。
协议模块324可以包括例程库，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成以过程协议数据格式编码的相应消息，以及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324能够将一个过程控制协议(例如，Profibus协议)中的消息转换为以另一个过程控制协议(例如，Fieldbus协议)编码的相应消息，反之亦然。
用于执行与无线通用适配器305相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。可以设想许多其他可能的布置。
示例性无线通用适配器分析/诊断技术
图4示出了使用无线通用适配器进行现场设备数据收集和状况检测的示例性方法400。通常，为了检测现场设备处的状况或现场设备的状况，无线通用适配器可以轮询现场设备，以在与现场设备相对应的过程参数的多个时间实例上接收过程参数数据。
因此，方法400可以包括在多个时间间隔上针对与过程参数相对应的过程参数数据对现场设备进行轮询(框402)。过程参数数据可以以现场设备传输协议(例如HART、Profibus等)来编码。无线通用适配器可以包括用于经由第一通信链路与现场设备通信的发射机和用于经由第二通信链路与远程设备通信的无线网络接口控制器。例如，可以响应于由诸如用户通信器的现场通信器发出的命令而轮询过程参数数据。过程参数数据可以以任何适当的数据结构来组织，例如压缩数组、哈希表、字符串等。在实施例中，无线通用适配器可以通过多个通信信道获取过程参数数据。在实施例中，无线通用适配器可以经由无线网络接口控制器接收与另一现场设备的过程参数相对应的过程参数数据。框402可以由例如无线通用适配器135、205、305执行。
然而，通常，过程参数数据可以包括流过过程工厂的材料在过程工厂内的设定点或测量值，或者执行物理功能以控制过程的设备在过程工厂内的设定点或测量值(例如，阀参数、现场设备参数、控制器参数等)。例如，过程参数数据可以包括流过过程工厂的材料的温度、压力、流速、质量、体积、密度、面积等或其设定点。过程参数数据还可以包括执行物理功能以控制过程的设备(例如，阀)的驱动信号、行程、压力、温度等或其设定点。此外，过程参数数据可以包括设备警报。此外，可以以安全的方式接收过程参数数据，例如通过使用加密技术(如以下更详细描述的)、防火墙、经由数据二极管或任何其他合适的安全机制。
方法400可以通过存储至少一些过程参数数据而继续(框404)。至少一些过程参数数据可以本地存储在无线通用适配器中，一些过程参数数据可以传输到另一个合适的存储位置(例如，无线集线器)，用于分析、和/或被删除。框404可以由例如无线通用适配器135、205、305执行。
在任何情况下，方法400可以通过分析时间间隔上的过程参数数据以检测现场设备的状况(框 406)而继续。一般而言，无线通用适配器可以使用过程参数数据来执行任何适当的分析或诊断集，以准备用于传输到远程设备的结果。例如，如前所述，无线通用适配器可以执行的分析技术可以包括FIELDVUETM诊断、时间序列分析、以及从周围设备/传感器(例如现场设备)获取变量信息，以使外部设备数据与和无线通用适配器相关联的设备进行时间相关。无线通用适配器可以以预定频率和调度，或者在从诸如用户通信器的远程设备接收到请求/命令时，执行这些分析功能。框406可以由例如无线通用适配器135、205、305执行。
更具体而言，由无线通用适配器135进行的FIELDVUETM诊断可以包括诸如以下的操作：PD One按钮、PD摩擦趋势、触发的分布图、部分行程测试、电磁阀测试、总扫描(其可能需要在无线通用适配器135进行其分析之前使阀停止工作的步骤)和/或预定义的阶跃响应测试(例如，校准检查)(其可能需要在无线通用适配器135进行其分析之前使阀停止工作的步骤)。通常，这些诊断可以由外部软件应用执行，该外部软件应用需要特殊命令来获取相关数据并执行诊断。相形之下，WUA 可自动发出命令以获取和存储该数据并执行相应的诊断。以这种方式，WUA可以使与现场设备相关的诊断过程提高效率(streamline)。
时间序列分析通常可以涉及收集和分析表示现场设备的多个时间实例的过程参数数据。具体而言，无线通用适配器135可以执行时间序列分析，诸如：致动器隔膜/弹性体寿命评估、旋转密封健康评估、阀座载荷退化评估、摩擦系数变化评估和/或高循环评估(例如，循环速率变化评估、停滞时间变化评估、行程时间变化评估等)。无线通用适配器135可以生成和存储/传送分析结果，例如但不限于红色警报、黄色警报、绿色警报、健康评分、剩余使用寿命等，这些分析结果可以从无线通用适配器135传送到用户通信器140，或者潜在地传送到后端环境125，以在操作员工作站71 显示。
无线通用适配器135还可以经由BLE从周围的设备/传感器获取过程参数数据，并将其与现场设备的过程参数数据一起存储。然后，外部数据可以与过程参数数据进行时间相关，并作为高级分析进行分析。例如，利用周围设备数据的潜在分析可以包括但不限于：相似回路之间的性能比较、 DVC/回路调谐变化和有效性评估、过程增益分析、死区(deadband)分析、停滞时间(dead time) 分析、响应时间分析、过冲分析和/或阀尺寸分析。
因此，在实施例中，现场设备的状况可以包括以下中的至少一个：死区、停滞时间、响应时间、设定点过冲、部件退化、摩擦系数的变化、循环速率的变化或行程时间的变化。此外，在实施例中，状况可以包括所述现场设备的性能监视度量，该性能监视度量可以包括以下中的至少一个：警报，(ii)健康状况指示符，和/或(iii)估计寿命。
在实施例中，无线通用适配器可以分析一个或多个过程参数中的每一个的过程参数数据，并组合多个时间实例上的一个或多个过程参数的相应过程参数值，以生成过程参数度量。例如，根据阀处的材料的温度值，无线通用适配器135可确定一个或多个过程参数度量，例如阀处的材料的平均温度、温度的标准偏差、温度的20秒移动平均值和/或温度的20秒衰减平均值，其中，最近的温度被最高地加权，而之前20秒的温度被最低地加权。无线通用适配器135可以另外或替代地确定由随时间收集的各种温度产生的波的幅度和频率。更进一步，无线通用适配器135可将各种滤波器应用于温度值，以去除噪声并在应用滤波器之后执行附加的统计计算。
无线通用适配器还可以基于过程参数度量来检测现场设备的状况。例如，在实施例中，无线通用适配器可以通过计算以下至少一个以生成过程参数度量来组合一个或多个过程参数的相应过程参数值：(i)相应过程参数值的移动平均值和/或(ii)多个时间实例上的相应过程参数值的衰减平均值。在这些实施例中，无线通用适配器可以通过基于一个或多个过程参数的历史过程参数值生成统计模型来执行机器学习技术。无线通用适配器然后可以进一步将过程参数度量应用于统计模型，以识别现场设备的状况。在一些实施例中，使用训练数据生成统计模型，该训练数据包括由现场设备或其他现场设备先前产生的历史过程参数值。
在一些情况下，将对应于特定时间窗口(例如，一小时)的历史过程参数值中的每一个或历史过程参数值的集合分类到与特定状况相关联的过程参数值的子集中，该特定状况在生成历史过程参数值的时间期间发生或存在于现场设备处或与生成历史过程参数值的时间相关联。此外，当在生成历史过程参数值的时间或的时间附近没有状况发生或存在于现场设备处时，将历史过程参数值分类到与现场设备的正常操作相关联的过程参数值的另一子集中。无线通用适配器将与状况相关联的历史过程参数值的子集与不与该状况相关联的历史过程参数值的另一子集进行比较，以生成统计模型。以这种方式，无线通用适配器识别指示现场设备正在经历特定状况的过程参数的特性。
统计模型可以是例如决策树。无线通用适配器可以生成由节点、分支和叶组成的决策树，其中每个节点表示对统计测量的测试(例如，衰减流速平均值大于20？)，每个分支表示测试的结果(例如，衰减流速平均值大于20)，并且每个叶表示现场设备将经历状况的可能性。例如，决策树的分支表示现场设备将经历错误、泄漏、死区、停滞时间、机械磨损等的可能性。因此，无线通用适配器可以使用来自所收集的过程工厂数据的过程参数度量来遍历每个决策树，以确定现场设备正在经历哪些状况(如果有的话)。如果现场设备正在经历特定类型的状况的可能性高于阈值可能性(例如， 0.5、0.7等)，则无线通用适配器确定现场设备正在经历该状况。
例如，无线通用适配器生成包括第一节点的决策树，该第一节点对应于20秒移动平均压力是否高于25。如果20秒移动平均压力不高于25，则第一分支连接到第一叶节点，该第一叶节点指示现场设备经历机械磨损的可能性是0.6。如果20秒移动平均压力分数高于七，则第二分支连接到第二节点，该第二节点对应于温度的标准偏差是否高于10。
如果温度的标准偏差高于10，则第三分支连接到第二叶节点，该第二叶节点指示现场设备经历机械磨损的可能性为0.75。然而，如果温度的标准偏差不高于10，则第四分支连接到第三叶节点，该第三叶节点指示现场设备经历机械磨损的可能性为0.25。虽然决策树包括三个叶节点和四个分支，但这仅是为了便于说明的示例。每个决策树可以包括任何数量的节点、分支和叶，具有任意合适数量和/或类型的对过程参数度量的测试。
在任何情况下，通过如在随机森林或提升方法中那样组合和/或聚合若干决策树，无线通用适配器识别过程参数度量，这些过程参数度量对于确定现场设备正在经历特定类型的状况的可能性是最重要的。最重要的过程参数度量是最频繁地导致决策树的早期分裂的过程参数度量，并且最能指示现场设备是否正在经历状况。参考上面的示例性决策树，20秒移动平均压力比温度的标准偏差更重要，因为温度的标准偏差在树中看起来比20秒移动平均压力更低。因此，在该示例中，20秒移动平均压力是最重要的过程参数度量。
在一些实施例中，根据过程参数度量的相应重要性级别来向过程参数度量分配权重。无线通用适配器在生成统计模型时使用所分配的权重。在一些情况下，最不重要的过程参数度量可以用因子0或几乎0来加权，以从统计模型中滤除该过程参数度量。
通过将现场设备或其他合适的过程控制实体的计算的统计测量与决策树进行比较，无线通用适配器可以确定在现场设备处发生或存在特定的状况，例如过度的死区(例如，超过允许阈值的死区)。无线通用适配器然后可以将检测到的状况的指示传送到用户界面设备，例如操作员工作站，以向操作员警告该状况。例如，当过程控制系统中的阀经历过度的死区时，向操作员警告这种状况，操作员可以检查阀以解决该问题。
在一些情况下，例如当现场设备是阀时，无线通用适配器可以基于接收到的过程参数数据或阀数据，确定现场设备或阀的操作模式(例如，全行程循环、连续节流、周期性节流等)。例如，基于所接收的与阀对应的过程参数的过程参数值来确定阀的操作模式，例如，基于所接收的与阀对应的一个或多个阀参数的阀参数值来确定阀的操作模式。无线通用适配器可以将规则集应用于过程参数值和/或使用机器学习技术来确定阀的操作模式。
基于所确定的阀的操作模式，无线通用适配器可以将阀的统计测量(其根据阀数据确定)与基于在所确定的模式下操作的阀而特别生成的统计模型进行比较。在一些实施例中，无线通用适配器可生成一个或多个模式特定统计模型。例如，无线通用适配器可以使用来自以全行程循环模式操作的阀的历史过程参数值来生成用于检测阀状况的统计模型。无线通用适配器可以使用来自以连续节流模式操作的阀的历史过程参数值来生成用于检测阀状况的另一统计模型，并且使用来自以周期性节流模式操作的阀的历史过程参数值来生成用于检测阀状况的第三统计模型。使用所确定的操作模式的统计模型和所接收的阀数据，无线通用适配器可以检测或识别在阀处发生的状况。
而且，在一些情况下，例如当现场设备是阀时，无线通用适配器可以比较同一过程工厂、企业、行业或所有行业中的多个阀的阀数据(阀或过程参数值)。然后，无线通用适配器确定对象阀相对于其他阀的状况(例如，健康状况)，并将比较的指示(例如，相对健康状况指示符)传送到用户界面设备以显示给操作员或传送到另一计算设备或应用。例如，用户界面设备显示每个阀的等级列表或以图形描绘的方式并排呈现每个阀的阀数据。此外，该比较被用作阀的状况的进一步测量。例如，当将阀数据与使用历史过程参数值生成的统计模型进行比较时，无线通用适配器可以确定阀正在经历过度的停滞时间(例如，超过可允许阈值的停滞时间)。然而，当该阀与同一行业中的所有其他阀进行比较时，无线通用适配器可确定该阀所经历的停滞时间在该行业内大约处于平均水平，因此停滞时间在可接受的范围内。
在实施例中，无线通用适配器可以是BLE集线器或者可以将过程参数数据传送到BLE集线器， BLE集线器执行分析/诊断以更好地适应与现场设备和/或过程控制数据高速通道相关联的功率/处理/ 其他限制。此外，如果无线通用适配器所附接的特定现场设备使用HART作为其本地协议进行通信，则现场通信器可以被配置为通过主通信信道、辅助通信信道或这两者进行通信。无线通用适配器可以利用主信道和辅助信道两者来提高速度。在这些实施例中，如果检测到辅助通信信道，则无线通用适配器可以在辅助通信停止之前回复到通过主通信信道通信。
方法400通过将现场设备的状况的指示传送到远程设备而继续(框408)。通常，无线通用适配器可以由一个或多个处理器经由无线网络接口控制器将现场设备的状况的指示传送到例如用户通信器(例如，用户通信器140)。框408可以由例如无线通用适配器135、205、305执行。
在实施例中，无线通用适配器能够在可配置的时间量内存储变量信息和任何分析结果。由于每个变量的存储容量要求可能很小，因此可以在无线通用适配器上存储大的分析结果集合。然后，无线通用适配器能够经由高速无线协议(通常为BLE)将存储的变量和分析信息传送到远程设备或系统(例如，用户通信器)。该信息可以是原始数据和/或从分析生成的警报。无线通用适配器可以特别地(例如，如技术人员在巡视或检修仪器期间可能做的那样)或连续地经由外部无线集线器(例如，BLE集线器)传送该信息，以便传送回现场环境的部件(例如，用户通信器等)和/或后端环境的部件(例如，资产管理系统等)。然后，可以将所存储的数据上载到特定的应用、资产管理系统等，以便稍后进行附加的分析和/或永久存储。
另外或替代地，无线通用适配器可以经由配对/连接链路或通告传送该信息，例如用于检测状况的过程参数数据、所检测状况的指示、和/或与所检测状况相关的其他信息，例如状况的严重性、状况类型等。例如，无线通用适配器可以轮询现场设备，并将数据作为JSON、XML或其他脚本广播到无线通用适配器的阈值通信范围内的客户端设备。在另一示例中，客户端设备可以请求与无线通用适配器连接，并且无线通用适配器可以与客户端设备配对，并通过脚本将数据传送到配对的客户端设备。这些脚本可以在任何客户端浏览器上被解释，从而消除开发和分发应用的需要。作为响应，远程设备或系统(例如，用户通信器)然后可以显示和存储该信息。然后，可以从无线通用适配器中删除过程参数数据，以便为附加数据腾出空间。例如，远程设备可以向无线通用适配器传送确认消息，指示接收到过程参数数据/所检测的状况信息。结果，无线通用适配器可以移除被传送到远程设备的过程参数数据/所检测的状况信息。
当现场设备的状况变为已知时(例如，操作员评估现场设备以确定现场设备处是否正在发生任何状况)，将过程参数值添加到历史过程参数值，并且可以相应地更新相应的统计模型。
示例性警报记录和历史记录技术
通常，与现场设备相关联的警报可以在被请求时通过协议(HART、FoundationFieldbus、 Profibus等)被传送到远程设备或系统(手持式，如Trex或分布式控制系统)，并且可以在它们发生的时刻由现场设备控制单元生成。然后，可以在手持设备的显示器上呈现警报。与采用这种方法的传统系统相关联的问题在于，警报可能容易地不被注意。例如，如果周围没有远程设备“听到”警报，则警报可以被广播并且不被任何远程设备捕获。类似地，即使当存在连接的远程设备或系统时，轮询的频率也经常太慢或不频繁以至于不能在警报离去之前捕获警报。因此，难以“锁存”警报，使得其被保留在设备存储器中以供远程设备稍后使用常规技术来访问它。
图5示出了用于响应于使用无线通用适配器检测到触发事件而进行现场设备数据收集和传输的示例性方法500。通常，无线通用适配器可以具有触发器，以定义何时应该存储过程参数以使存储器容量达到最大。即，无线通用适配器可以基于与相应现场设备相关的警报触发数据收集，以便无线通用适配器生成与相应现场设备相关的警报记录。因此，方法500通过检测触发事件而开始(框 502)。触发可以基于与相应的现场设备相关联的警报、超过预定阈值的过程变量值等。例如，无线通用适配器可以基于评估的阀行程发出命令以收集与阀相关联的现场设备诊断数据。当阀关闭/开启时，无线通用适配器可以检测阀行程的结束并触发数据收集。框502可以由例如无线通用适配器135、 205、305执行。
方法500可以通过响应于检测到触发事件而针对与现场设备相关联的过程参数数据对现场设备进行轮询来继续(框504)。在实施例中，无线通用适配器可以通过多个通信信道获取过程参数数据。例如，如果无线通用适配器所附接的特定现场设备使用HART作为其本地协议进行通信，则无线通用适配器可以被配置为通过主通信信道、辅助通信信道或两者进行通信。无线通用适配器可以利用主信道和辅助信道两者来提高速度。
此外，在触发事件是警报的实施例中，指令可以使无线通用适配器经由发射机从现场设备获取以现场设备传输协议编码的警报的警报信息。框504可以由例如无线通用适配器135、205、305 执行。警报信息可以包括警报的类型或优先级，例如红色、黄色或绿色警报、紧急警报、警告等。警报信息还可以包括关于警报原因的信息，例如作为警报主体的现场设备部件或引起警报的过程参数数据，或者可以包括与警报相关的其他过程参数数据。另外，警报信息可以包括与警报相关的任何其他合适的信息。
方法500可以通过将过程参数数据连同对获取过程参数数据的时间的指示一起存储在存储器中而继续(框506)。通常，无线通用适配器可以生成或获取要与过程参数数据包括在一起的时间戳，以用作指示。可以为在无线通用适配器处接收过程参数数据的时间生成时间戳。在实施例中，无线通用适配器可以以现场设备传输协议指示的格式存储过程参数数据。例如，如果与无线通用适配器相关联的现场设备使用HART协议进行通信，则无线通用适配器可以以HART协议格式存储从现场设备获取的过程参数数据。框504可以由例如无线通用适配器135、205、305执行。
方法500可以通过将过程参数数据传送到远程设备而继续(框508)。通常，无线通用适配器可以经由无线网络接口控制器将过程参数数据传送到远程设备，例如用户通信器。具体而言，无线通用适配器可以在不连接到现场设备的情况下，向远程设备广播过程参数数据(例如，警报、变量、规格单等)。例如，工厂技术人员可以从阀接收阀存在问题的通知，而不发起与阀的通信。当技术人员走过工厂时，阀可经由无线通用适配器连续地广播警报信息。技术人员可以通过用户通信器(例如，执行移动应用)接收广播信息，其中可以向技术人员通知该问题。一旦接收到，来自无线通用适配器的广播信息就可以被动地存储在技术人员手持设备上，以便稍后上载到资产管理系统中，或用于促进控制阀监视合同或其他控制/诊断过程。在实施例中，远程设备可以是用户设备或服务器设备。框508可以由例如无线通用适配器135、205、305执行。
在实施例中，为了传送过程参数数据，存储在耦合到无线通用适配器的存储器上的指令可以使无线通用适配器经由无线网络接口控制器向现场通信器设备的通信范围内的远程设备广播过程参数数据。此外，在实施例中，过程参数数据可以以独立于现场通信器设备获取过程参数数据的现场设备传输协议的通用格式传送到远程设备。
在实施例中，为了传送过程参数数据，存储在耦合到无线通用适配器的存储器上的指令可以使无线通用适配器从远程设备接收经由短距离通信链路(例如BLE、以太网、NFC、RFID、Wi-Fi 等)连接到现场通信器设备的请求。然后，无线通用适配器可以经由短距离通信链路连接到远程设备。然后，无线通用适配器还可以通过短距离通信链路向远程设备传送过程参数数据。
在实施例中，无线通用适配器可以是BLE集线器或者可以将过程参数数据传送到BLE集线器， BLE集线器存储过程参数数据以更好地适应与现场设备和/或过程控制数据高速通道相关联的功率/ 处理/其他限制。
方法500可以通过在阈值持续时间之后或者响应于从远程设备接收到过程参数数据已被接收的指示而从存储器中移除过程参数数据来继续(框510)。例如，远程设备可以向无线通用适配器传送确认消息，指示接收到过程参数数据。结果，无线通用适配器可以移除被传送到远程设备的过程参数数据。在另一个示例中，当从现场设备接收到过程参数数据时，无线通用适配器可以设置定时器(例如，一小时、两小时、一天等)，并且可以在定时器期满时从存储器中移除过程参数数据。用于存储过程参数数据的阈值持续时间可以是可配置的。以这种方式，一旦远程设备成功地接收到所存储的警报和其他过程参数数据，无线通用适配器就可以通过从存储器旋转(例如，移除)所存储的警报和其他过程参数数据来使其内部存储器容量达到最大。因此，示例性方法500还通过确保一旦生成所有过程参数数据和警报，就将它们成功地传送到远程设备，来优化警报记录和历史记录实践。
示例性固件更新和密码技术
问题是，对于大多数工厂，如果技术人员具有现场通信器，他们可以具有完全的访问和改变设备的配置和移动设备和/或仿真过程的能力。此外，为了检修或维护现场设备，通常需要打开终端，并且将现场通信器引线连接到现场布线或直接连接到设备终端。这具有短路控制信号并影响过程的可能性，所有这些都可能违反危险区域批准和/或需要工作许可的时间密集型获取，这取决于现场设备。
为了减轻这些和其他问题，图6示出了用于使用无线通用适配器来更新现场设备的固件的示例性方法600的流程图。方法600通过获得用于更新固件的密码签名的固件映像而开始(框602)。通常，现场设备固件映像可以用对于现场设备固件的提供者(例如制造商)独特的私钥签名，并由无线通用适配器使用嵌入的公钥验证。无线通用适配器可以验证签名的固件映像是由与提供者拥有的公开的公共密钥对应的私有密钥签名的。这允许过程工厂验证经批准的固件映像。无线通用适配器可以经由无线网络接口控制器获得经密码签名的固件映像。框602可以由例如无线通用适配器135、 205、305执行。
在实施例中，用对于固件映像的提供者独特的密码私钥来对固件映像进行密码签名。也可以与固件映像一起获得固件映像的提供者的密码公钥，然后可以使用来自提供者的密码签名和密码公钥来验证固件映像的提供者。此外，在一些实施例中，可以使用多签名来验证固件映像被多个源批准。例如，在这些实施例中，固件映像可以进一步用对于过程工厂独特的密码私钥进行密码签名。可以与固件映像一起获得过程工厂的密码公钥，并且无线通用适配器可以使用来自固件映像的提供者的密码签名和密码公钥以及过程工厂的密码签名和密码公钥，来验证过程工厂批准了固件更新。
方法600可通过基于密码签名来验证固件映像的提供者而继续(框604)。无线通用适配器可以使用一个或多个验证方法/安全过程来基于密码签名验证固件映像的提供者。有利地，无线通用适配器可以连接到任何数量的现场设备，这意味着可以在这些各种现场设备上合并密码库和支持。此外，当过程运行时，可以在无线通用适配器上更新密码密钥(例如，授权的提供者和/或工厂的密码公钥)，而没有干扰过程的风险。框604可以由例如无线通用适配器135、205、305执行。
例如，无线通用适配器可以利用，但不限于，Schnorr多签名过程，在制造厂对固件映像签名，并在工厂对固件映像签名。为了说明，无线通用适配器可以获得包含密码签名的固件映像，该密码签名指示修改软件或固件的发起者(例如John Doe(由加密身份证明标识))和发起者的密码公钥。固件映像还可以包括执行软件或固件的设备的标识信息(操作员工作站ID)(由加密身份证明标识)、包括版本号和升级的时间和日期的描述(“在2019年1月15日上午6:02更新到版本10.3.1.4”)。
方法600可以通过确定现场设备是否离线而继续(框606)。通常，现场设备应该离线以接收固件更新。如果无线通用适配器确定现场设备在线(框606的“否”分支)，则方法600可以返回到框606，并周期性地检查现场设备的状态，以确定现场设备何时离线并能够接收固件更新。然而，如果无线通用适配器确定现场设备离线(框606的“是”分支)，则方法600可以继续到框608。框 606可以由例如无线通用适配器135、205、305执行。
方法600通过将固件映像下载到现场设备而继续(框608)。无线通用适配器可以经由发射机并响应于验证固件映像的提供者而将固件映像下载到现场设备。在实施例中，可以在现场设备在过程工厂中操作时获得固件映像，并且可以在现场设备离线时将固件映像下载到现场设备。框608可以由例如无线通用适配器135、205、305执行。
在实施例中，无线通用适配器可以加密固件映像，或者无线通用适配器可以从提供者获得加密的固件映像。然后，现场设备可以在接收到加密的固件映像时对加密的固件映像进行解密。此外，在实施例中，无线通用适配器可以利用对称加密技术来加密固件映像。与不对称技术相比，对称加密可以显著地减少能量消耗，并且因此可以减少与固件更新相关联的处理要求。例如，可以在无线网络接口控制器和现场设备的CPU之间使用对称加密，以在无线网络接口控制器和现场设备之间安全地传输固件映像，其中无线通用适配器和现场设备共享用于执行加密和解密的公共密钥。例如，无线通用适配器可以利用但不限于预共享密钥(PSK)过程或具有PSK的Elliptic-Curve Diffie-Hellman Ephemeral(椭圆曲线Diffie-Hellman Ephemeral)(ECDHE)过程(其中PSK用于认证或签名 Diffie-Helman(DH)密钥以确保它们在传输期间未被篡改)，然而，如果现场设备的CPU不支持加密技术，则解密可以例如在无线通用适配器的无线网络接口控制器(例如，无线网络接口控制器316)中进行。另外，可以将无线网络接口注册和激活技术添加到主CPU固件，以防止流氓无线电模块被添加到现场仪器。
虽然参考传输固件映像讨论了加密技术，但是可以对现场设备、无线通用适配器和远程设备之间的任何数据传输执行加密技术。在一些示例中，无线通用适配器可以支持多个不同的登录或认证过程，其使得能够建立和/或交换会话秘密密钥以及使用会话秘密密钥对设备进一步认证或对所传输的数据进行加密/解密。登录或认证过程可以允许或限制用户进行某些任务。在加密技术之间交换消息的单个过程期间完成认证和秘密会话密钥的建立，可以对现场设备、无线通用适配器和远程设备之间的任何数据传输执行加密技术之间交换消息的单个过程。所实现的特定过程可以取决于远程设备试图与无线通用适配器连接时所处的境况。
在一些示例中，在无线通用适配器和远程设备都有权访问私有(例如，秘密)认证令牌的情况下，过程可以依赖于认证令牌来建立安全协议和/或认证远程设备。在一些示例中，认证基于预共享密钥(PSK)认证过程。在其他示例中，认证基于具有PSK的Elliptic-Curve Diffie-Hellman Ephemeral (椭圆曲线Diffie-Hellman Ephemeral)(ECDHE)过程(本文简称为ECDHE-PSK过程)。在 ECDHE-PSK过程中，PSK用于认证或签名Diffie-Helman(DH)密钥，以确保它们在传输期间不被篡改。此外，这样的过程可以用于验证试图与无线通用适配器传输数据的设备和/或用户。可以将认证令牌与有效已知设备/用户的列表进行比较以识别匹配。
PSK过程和ECDHE-PSK过程都基于可用于无线通用适配器和远程设备的认证令牌。在一些情况下，认证令牌可能不可用(例如，在新的远程设备被提供认证令牌之前和/或在密码官员初始化新安装和调试的无线通用适配器/现场设备之前)。在一些这样的情况下，可以实现具有椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)的椭圆曲线Diffie-Hellman Ephemeral(ECDHE)过程(本文简称为 ECDHE-ECDSA过程)。除了使用数字信号算法(DSA)而不是PSK来对DH密钥进行签名或认证之外，ECDHE-ECDSA过程与ECDHE-PSK过程类似。此外，为了提高安全性并克服不能基于秘密令牌来认证用户，实现ECDHE-ECDSA过程(或其他过程中的任何一个)的示例还可以要求对用户存在的测试以确认用户的物理存在，从而减轻来自诸如用作远程设备的手持设备之类的远程设备的未授权(例如恶意)登录。
因此，利用方法600，无线通用适配器可以在过程运行的同时存储和下载固件映像。当设备停止工作并且当前电源处于适当的水平时，无线通用适配器于是可以验证固件更新并将固件更新传输到现场设备。因此，方法600可以通过消除技术人员物理地等待现场设备的固件更新完成的需要来节省技术人员的时间。利用诸如BLE的无线通信另外减轻了访问现场布线或接线盒的需要，这减轻了对仪器潜在短路的担心。此外，方法600通过并入与本文所述的加密技术相关联的额外安全性等级来维持固件更新的稳健性。
另外，本公开内容的先前方面仅是示例性的，并且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操作通常是指处理器根据机器可读指令操纵或变换数据的操作或过程。机器可读指令可以存储在通信地耦合到处理器的存储器设备上并且从该存储器设备取回。即，本文描述的方法可以由存储在计算机可读介质上(即，存储设备上)的机器可执行指令集来体现。当由相应设备(例如，操作员工作站、诊断工具等)的一个或多个处理器执行时，指令使处理器执行该方法。在指令、例程、模块、过程、服务、程序和/或应用在本文中被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的情况下，词语“存储”和“保存”旨在排除瞬时信号。
此外，虽然术语“操作员”、“人员”、“人”、“用户”、“技术员”、“管理员”和类似的其他术语被用于描述过程工厂环境中的可以使用本文描述的系统、装置和方法或与之交互的人，但是这些术语不是限制性的。在说明书中使用特定术语的情况下，该术语部分地由于工厂人员从事的传统活动而被使用，但是不旨在限制能够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。尽管将一个或多个方法的各个操作图示和描述为单独的操作，但是可以同时执行各个操作中的一个或多个，并且不要求以所示的顺序执行操作。在示例配置中作为单独部件呈现的结构和功能可以被实现为组合的结构或部件。类似地，作为单个部件呈现的结构和功能可以被实现为单独的部件。这些和其他变化、修改、添加和改进属于本文主题的范围内。
除非另外具体说明，否则本文使用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“识别”、“呈现”、“使得呈现”、“使得显示”、“显示”等词语的讨论可以指代机器(例如，计算机)的操作或过程，所述机器操纵或变换表示为一个或多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器或其组合)、寄存器或接收、存储、传送或显示信息的其他机器部件内的物理(例如，电子、磁、生物或光学) 量的数据。
当以软件实现时，本文描述的应用、服务和引擎中的任一个可被存储在任何实体非暂时性计算机可读存储器中，诸如存储在磁盘、激光盘、固态存储器设备、分子存储器存储设备或其他存储介质上、计算机或处理器的RAM或ROM中等等。尽管本文公开的示例系统被公开为包括在硬件上执行的软件和/或固件以及其他部件，但是应当注意，这样的系统仅仅是说明性的，并且不应当被认为是限制性的。例如，可以设想，这些硬件、软件和固件部件中的任何一个或全部可以专门以硬件、专门以软件或以硬件和软件的任何组合来实现。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，虽然已经参考特定示例描述了本实用新型，但是这些示例仅旨在说明而不是限制本实用新型，对于本领域普通技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对所公开的实施例进行改变、添加或删除。
还应当理解，除非在本专利中使用语句“如本文所使用的，术语‘_’由此被定义为表示……”或类似的语句明确地定义了术语，否则没有意图明确地或隐含地将该术语的含义限制在其普通或一般含义之外，并且该术语不应被解释为被限制在基于本专利的任何部分中进行的任何陈述(除了权利要求的语言之外)的范围内。就本专利所附权利要求书中所引用的任何术语在本专利中以与单数意义相一致的方式来引用而言，这样做仅是为了清楚起见以便不使读者混淆，并且不旨在隐含地或以其他方式将这些权利要求术语限于该单数意义。最后，除非通过叙述词语“模块”和功能而没有叙述任何结构来定义权利要求要素，否则不旨在基于35U.S.C.§112(f)和/或pre-AIA 35U.S.C.§112 第六段的适用来解释任何权利要求要素的范围。
此外，尽管前述文本阐述了许多不同实施例的详细描述，但是应当理解，本专利的范围由本专利所附的权利要求书的文字来限定。该详细描述应被解释为仅是示例性的，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即使不是不可能的也是不切实际的。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众多替换实施例，这些替换实施例仍将属于权利要求书的范围内。

Claims (26)

1.一种现场通信器设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
发射机；
无线网络接口控制器；以及
存储器，所述存储器存储指令，当所述指令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：
在多个时间间隔处从经由所述发射机通信耦合到所述现场通信器设备的现场设备获取以现场设备传输协议编码的过程参数数据，所述过程参数数据对应于所述现场设备的过程参数；
在所述存储器中存储所述过程参数数据中的至少一些；
分析所述多个时间间隔上的所述过程参数数据，以识别所述现场设备的状况；以及
经由所述无线网络接口控制器将所述现场设备的所述状况的指示传送到远程设备。
2.根据权利要求1所述的现场通信器设备，其特征在于，为了分析所述过程参数数据，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：
对于一个或多个过程参数中的每一个，组合多个时间实例上的所述一个或多个过程参数的相应过程参数值以生成过程参数度量；以及
基于所述过程参数度量来检测所述现场设备的所述状况。
3.根据权利要求2所述的现场通信器设备，其特征在于，为了组合所述多个时间实例上的所述一个或多个过程参数的所述相应过程参数值以生成所述过程参数度量，所述指令使所述现场通信器设备计算以下各项中的至少一项：在所述多个时间实例上的所述相应过程参数值的移动平均值或所述相应过程参数值的衰减平均值，以生成所述过程参数度量。
4.根据权利要求3所述的现场通信器设备，其特征在于，所述指令还使所述现场通信器设备执行以下操作：
基于所述一个或多个过程参数的历史过程参数值来生成统计模型；以及
将所述过程参数度量应用于所述统计模型以识别所述现场设备的所述状况。
5.根据权利要求4所述的现场通信器设备，其特征在于，为了生成所述统计模型，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：
将每个历史过程参数值分类为对应于已经经历所述状况的一个或多个过程工厂实体的第一过程参数值集合，或对应于还未经历所述状况的一个或多个过程工厂实体的第二过程参数值集合；以及
基于所述历史过程参数值的所述分类来生成所述统计模型。
6.根据权利要求5所述的现场通信器设备，其特征在于，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：
接收对所述现场设备是否已经经历所述状况的指示；以及
基于对所述现场设备是否已经经历所述状况的所述指示，更新所述历史过程参数值以包括所述现场设备的所述一个或多个过程参数的所述相应过程参数值。
7.根据权利要求1所述的现场通信器设备，其特征在于，所述指令还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与另一现场设备的过程参数相对应的过程参数数据；以及
分析在所述多个时间间隔上所述现场设备的过程参数数据和所述另一现场设备的过程参数数据，以识别所述现场设备的所述状况。
8.根据权利要求1所述的现场通信器设备，其特征在于，所述过程参数数据是经由所述发射机通过多个通信信道获取的。
9.根据权利要求1所述的现场通信器设备，其特征在于，所述状况包括所述现场设备的性能监视度量，所述性能监视度量包括以下中的至少一个：
警报，
健康状况指示符，或
估计寿命。
10.根据权利要求1所述的现场通信器设备，其特征在于，所述状况包括以下中的至少一个：死区、停滞时间、响应时间、设定点过冲、部件退化、摩擦系数的变化、循环速率的变化、或行程时间的变化。
11.根据权利要求1所述的现场通信器设备，其特征在于，所述指令还使所述现场通信器设备执行以下操作：
在将所述现场设备的所述状况的所述指示传送到所述远程设备之前，从所述远程设备接收认证令牌；
通过将所述认证令牌与有效设备的列表进行比较来验证所述远程设备；以及
通过将所述认证令牌与已知认证令牌进行比较来认证所述远程设备。
12.根据权利要求11所述的现场通信器设备，其特征在于，认证所述远程设备进一步包括(i)预共享密钥(PSK)过程或(ii)具有PSK的椭圆曲线Diffie-Hellman Ephemeral(ECDHE)过程中的一个或多个。
13.一种现场通信器设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
发射机；
无线网络接口控制器；以及
存储器，所述存储器存储指令，当所述指令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：
检测触发事件；
响应于检测到所述触发事件：
从经由所述发射机通信地耦合到所述现场通信器设备的现场设备获取与所述现场设备相关联的过程参数数据；
将所述过程参数数据连同对获取所述过程参数数据的时间的指示一起存储在所述存储器中；以及
经由所述无线网络接口控制器将所述过程参数数据传送到远程设备；以及
在阈值持续时间之后或者响应于从所述远程设备接收到所述过程参数数据已被接收的指示，从所述存储器中移除所述过程参数数据。
14.根据权利要求13所述的现场通信器设备，其特征在于，所述过程参数数据以由现场设备传输协议指示的格式进行存储和传送。
15.根据权利要求13所述的现场通信器设备，其特征在于，所述触发事件是警报，并且响应于接收到所述警报的指示，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：
经由所述发射机从所述现场设备获取以现场设备传输协议编码的所述警报的警报信息。
16.根据权利要求13所述的现场通信器设备，其特征在于，所述过程参数数据是经由所述发射机通过多个通信信道获取的。
17.根据权利要求13所述的现场通信器设备，其特征在于，所述远程设备是用户设备或服务器设备。
18.根据权利要求13所述的现场通信器设备，其特征在于，为了传送所述过程参数数据，所述指令使所述现场通信器设备经由所述无线网络接口控制器将所述过程参数数据广播到所述现场通信器设备的通信范围内的远程设备。
19.根据权利要求13所述的现场通信器设备，其特征在于，为了传送所述过程参数数据，所述指令使所述现场通信器设备执行以下操作：
从所述远程设备接收经由短距离通信链路连接到所述现场通信器设备的请求；
经由所述短距离通信链路连接到所述远程设备；以及
经由所述短距离通信链路向所述远程设备传送所述过程参数数据。
20.根据权利要求13所述的现场通信器设备，其特征在于，所述过程参数数据是以独立于所述现场通信器设备获取所述过程参数数据的现场设备传输协议的通用格式向所述远程设备传送的。
21.一种现场通信器设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
发射机；
无线网络接口控制器；以及
存储器，所述存储器存储指令，当所述指令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：
经由所述无线网络接口控制器获得用于通信耦合到所述现场通信器设备的现场设备的更新固件的固件映像；
验证所述固件映像的提供者；以及
响应于验证了所述固件映像的所述提供者，经由所述发射机将所述固件映像下载到所述现场设备。
22.根据权利要求21所述的现场通信器设备，其特征在于，利用所述固件映像的提供者的密码私钥来对所述固件映像进行密码签名，所述固件映像的提供者的密码公钥是连同所述固件映像一起获得的，并且所述固件映像的所述提供者是使用所述密码签名和来自所述提供者的所述密码公钥来验证的。
23.根据权利要求22所述的现场通信器设备，其特征在于，所述固件映像是进一步利用过程工厂的密码私钥进行密码签名的，过程工厂的密码公钥是连同所述固件映像一起获得的，并且所述指令还使所述现场通信器设备使用所述密码签名和来自所述过程工厂的所述密码公钥来验证所述过程工厂批准了所述固件更新。
24.根据权利要求21所述的现场通信器设备，其特征在于，所述固件映像是在所述现场设备在过程工厂中操作时获得的，并且所述固件映像在所述现场设备离线时被下载到所述现场设备。
25.根据权利要求21所述的现场通信器设备，其特征在于，所述指令还使所述现场通信器设备加密所述固件映像，并且所述现场设备解密经加密的固件映像。
26.根据权利要求21所述的现场通信器设备，其特征在于，所述指令还使所述现场通信器设备使用对称加密技术加密所述固件映像。
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