DE102004029022A1

DE102004029022A1 - Selbstkonfigurierende Kommunikationsnetzwerke für die Verwendung in Prozesssteuerungssystemen

Info

Publication number: DE102004029022A1
Application number: DE102004029022A
Authority: DE
Inventors: Ron Austin Eddie; Mark J. Round Rock Nixon; Tom Round Rock Aneweer; Kent Round Rock Burr
Original assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Current assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-16
Publication date: 2005-02-10
Also published as: US7460865B2; CN1620026A; JP2005051746A; CN102299912A; CN102299912B; GB2427797B; US7933594B2; US8144622B2; JP4751036B2; US9264973B2; HK1099615A1; US20160165516A1; HK1071615A1; US20090097415A1; GB0616898D0; US20120155317A1; US20040259533A1; US9992726B2; GB2403043A; GB2403043B

Abstract

In diesem Dokument werden Verfahren, Geräte und Erzeugnisse für die Konfigurierung eines Kommunikationsnetzwerks offengelegt, das mit einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen in Verbindung steht. Die offengelegten Verfahren, Geräte und Erzeugnisse können Identifikationsinformation im Zusammenhang mit einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung mit Information einer Konfigurationsdatenbank vergleichen. Die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugehörige Konfigurationsinformation kann auf Basis des Vergleichs der Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank abgerufen werden. Die abgerufene Konfigurationsinformation wird über mindestens einen drahtlosen Kommunikationslink an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung gesendet, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu konfigurieren.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Prozesssteuerungssysteme und im Besonderen auf selbstkonfigurierende Kommunikationsnetzwerke für die Verwendung in Prozesssteuerungssystemen.
ERFINDUNGSHINTERGRUND
Prozesssteuerungssysteme werden vielfach in Fertigungen und/oder Anlagen eingesetzt, in denen Produkte gefertigt oder Prozesse gesteuert werden (z.B. chemische Industrie, Kraftanlagen etc.). Prozesssteuerungssysteme werden auch bei der Gewinnung natürlicher Ressourcen wie beispielsweise der Öl- oder Gasförderung und -verarbeitung etc. eingesetzt. Praktisch jeder Fertigungsprozess, jeder Prozess der Ressourcengewinnung etc. kann durch den Einsatz eines oder mehrerer Prozesssteuerungssysteme automatisiert werden.

Die Art und Weise, in der Prozesssteuerungssysteme implementiert werden, hat sich im Lauf der Jahre weiterentwickelt. Frühere Generationen von Prozesssteuerungssystemen wurden typischerweise unter Verwendung zweckgebundener, zentralisierter Hardware implementiert. Moderne Prozesssteuerungssysteme werden jedoch typischerweise unter Verwendung weitgehend verteilter Netzwerke aus Workstations, intelligenten Steuerungsgeräten, intelligenten Feldvorrichtungen und dergleichen implementiert, von denen einige oder alle einen Teil einer umfassenden Prozessstrategie bzw. eines Prozessschemas bilden können. Insbesondere weisen die meisten modernen Prozesssteuerungssysteme intelligente Feldvorrichtungen und andere Prozesssteuerungskomponenten auf, die über einen oder mehrere digitale Datenbusse untereinander und/oder mit einem oder mehreren Steuerungsgeräten kommunikativ verbunden sind. Selbstverständlich können viele dieser modernen Prozesssteuerungssysteme auch nicht intelligente Feldvorrichtungen enthalten, wie z.B. Vorrichtungen für 4–20 mA (MA), Vorrichtungen für 0–10 V Gleichspannung (VDC) etc., die typischerweise direkt mit den Steuerungsgeräten verbunden sind, also nicht über einen gemeinsamen digitalen Datenbus oder dergleichen.

In jedem Fall haben Feldvorrichtungen beispielsweise Eingangsgeräte (z.B. Vorrichtungen wie Sensoren, die Zustandssignale bereitstellen, die kennzeichnend sind für Prozesssteuerungsparameter wie beispielsweise Temperaturen, Drücke, Durchflussraten etc.) sowie Stellungsregler oder Betätigungsvorrichtungen, die Aktionen in Reaktion auf von Steuerungsgeräten und/oder anderen Feldvorrichtungen empfangene Befehle ausführen. Beispielsweise kann ein Steuerungsgerät in einem Prozesssteuerungssystem Signale an ein Ventil senden, um den Druck oder den Durchsatz zu erhöhen, an eine Beheizung oder eine Kühlung, um eine Temperatur zu verändern, an einen Mischer, um Zutaten zu mischen etc.

Ein besonders wichtiger Aspekt des Designs von Prozesssteuerungssystemen betrifft die Art und Weise, in der Feldvorrichtungen kommunikativ miteinander, mit Steuerungsgeräten und anderen Systemen oder Vorrichtungen innerhalb eines Prozesssteuerungssystems verbunden werden. Im Allgemeinen werden die verschiedenen Kommunikationskanäle, Links und Pfade, die die Funktion der Feldvorrichtungen innerhalb des Prozesssteuerungssystems ermöglichen, gemeinsam als Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Kommunikationsnetzwerk bezeichnet.

Die Topologie und die physikalischen Verbindungen oder Pfade, die für die Implementierung eines I/O-Kommunikationsnetzwerks verwendet werden, können einen wesentlichen Einfluss auf die Robustheit oder Integrität der Kommunikation der Feldvorrichtungen haben, und zwar insbesondere dann, wenn das I/O- Kommunikationsnetzwerk durch die Umgebung bestimmten Faktoren oder Bedingungen ausgesetzt ist, die mit dem Prozesssteuerungssystem in Zusammenhang stehen. Beispielsweise bringen es viele industrielle Steuerungsanwendungen mit sich, dass Feldvorrichtungen und ihre zugehörigen I/O-Kommunikationsnetzwerke rauen physikalischen Umgebungen (z.B. niedrige, hohe oder stark schwankende Umgebungstemperaturen, Schwingungen, korrosiven Gasen oder Flüssigkeiten etc.), schwierigen elektrischen Bedingungen (z.B. hohen Störpegeln, schlechter Qualität der Stromversorgung, Spannungstransienten etc.) usw. ausgesetzt sind. In jedem Fall können Umgebungsfaktoren die Integrität der Kommunikation zwischen einer oder mehreren Feldvorrichtungen, Steuerungsgeräten etc. beeinträchtigen. In einigen Fällen kann eine derart beeinträchtigte Kommunikation die effektive und und einwandfreie Ausführung der Steuerungsroutinen durch das Prozesssteuerungssystem verhindern, was wiederum zu verringerter Effizienz und/oder Profitabilität des Prozesssteuerungssystems, übermäßigem Verschleiß oder Schäden an der Ausrüstung, gefährlichen Bedingungen mit möglichen Schäden oder Zerstörungen an Ausrüstung, Gebäuden und/oder zu Personenschäden etc. führen kann.

In der Vergangenheit waren die für Prozesssteuerungssysteme verwendeten I/O-Kommunikationsnetzwerke festverdrahte Netzwerke. Insbesondere waren die Feldvorrichtungen innerhalb dieser Prozesssteuerungssysteme typischerweise über eine hierarchische Topologie kommunikativ mit den Steuerungsgeräten, Workstations und anderen Komponenten des Prozesssteuerungssystems verbunden, wobei die nicht intelligenten Feldvorrichtungen unter Verwendung analoger Schnittstelle wie z.B. 4–20 mA, 0–10 VDC etc. direkt mit den Steuerungsgeräten verbunden wurden. In vielen Fällen wurden auch intelligente Feldvorrichtungen verwendet und über festverdrahtete digitale Busse verbunden, die über Interfacevorrichtungen für intelligente Feldvorrichtungen mit den Steuerungsgeräten gekoppelt waren.

Obwohl festverdrahtete I/O-Kommunikationsnetzwerke zunächst ein robustes I/O-Kommunikationsnetzwerk darstellen können, kann ihre Robustheit mit der Zeit infolge von Umgebungseinflüssen (z.B. korrosive Gase oder Flüssigkeitn, Schwingungen, Feuchte etc.) stark nachlassen. Beispielsweise können Kontaktwiderstände in der Verdrahtung des I/O-Kommunikationsnetzwerks aufgrund von Korrosion, Oxidation u. dgl. erheblich ansteigen. Außerdem können die Leitungsisolierungen und/oder -schirmungen Verschlechterungen erfahren oder versagen und damit einen Zustand herbeiführen, bei dem elektrische Einflüsse oder Störungen aus der Umgebung leichter die über die Leitungen des I/O-Kommunikationsnetzwerks übertragenen Signale verfälschen können. In manchen Fällen kann ein Ausfall der Isolierung zu Kurzschlüssen führen, die einen vollständigen Ausfall der I/O-Übertragungsleitungen zur Folge haben.

Zusätzlich sind festverdrahtete I/O-Kommunikationsnetzwerke kostenaufwändig in der Installation, insbesondere in Fällen, in denen das I/O-Kommunikationsnetzwerk zu einer großen industriellen Anlage oder Einrichtung gehört, die sich über ein relativ großes geographisches Gebiet erstreckt. In vielen Fällen muss die zum I/O-Kommunikationsnetzwerk gehörige Verdrahtung relativ große Distanzen überbrücken und/oder durch viele Strukturen verlegt bzw. unter diesen hindurch oder um diese herum geführt werden (z.B. Wände, Gebäude, Ausrüstungen etc.). Derart lange Leitungsführungen verursachen typischerweise hohen Arbeitsaufwand und damit verbunden hohe Kosten. Des Weiteren wirken sich lange Leitungsführungen aufgrund der Leitungsimpedanzen und des Überkoppelns von elektrischen Störungen negativ auf die Signalqualität aus, beides mögliche Ursachen für eine unzuverlässige Kommunikation.

Festverdrahtete I/O-Kommunikationsnetzwerke sind typischerweise auch sehr schwierig zu rekonfigurieren. Beispielsweise erfordert das Hinzufügen einer neuen Feldvorrichtung typischerweise die Installation von Leitungen zwischen der neuen Feldvorrichtung und einem Steuerungsgerät. Die Ergänzung durch eine neue Feldvorrichtung in dieser Weise kann aufgrund der langen Leitungsführungen und räumlicher Beschränkungen, wie sie oftmals in älteren Prozesssteuerungsanlagen und/oder -systemen anzutreffen sind, sehr schwierig und kostenaufwändig sein. Beispielsweise können große Anzahlen von Leitungen in Kabelrohren, Unterbrechungen der möglichen Leitungswege durch dazwischen angeordnete Ausrüstungen und/oder Strukturen u. dgl: die bei der Erweiterung eines existierenden Systems durch Feldvorrichtungen auftretenden Schwierigkeiten noch erheblich steigern. In ähnlicher Weise kann der Austausch einer vorhandenen Feldvorrichtung gegen eine neue Vorrichtung mit anders gearteten Anforderungen an die Feldverdrahtung ebenso geartete Schwierigkeiten bereiten, wenn für die neue Vorrichtung mehr und/oder andere Leitungsverbindungen herzustellen sind.

Drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerke werden häufig eingesetzt, um einige der Schwierigkeiten in Verbindung mit festverdrahteten I/O-Netzwerken abzumindern. Jedoch werden die meisten, wenn nicht alle drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerke unter Verwendung relativ teuerer Hardwarevorrich tungen implementiert (z.B. drahtlos versorgte Router, Hubs, Schalter etc.), von denen die meisten relativ viel Energie verbrauchen. Außerdem verwenden bekannte drahtlose Kommunikationsnetzwerke, einschließlich der dazugehörigen Hard- und Software, Punkt-zu-Punkt-Kommunikationspfade, die während der Installation sorgfältig ausgewählt und im Verlauf des späteren Systembetriebs fest beibehalten werden. Die Einrichtung der festen Kommunikationspfade innerhalb dieser bekannten drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerke beinhaltet typischerweise das Hinzuziehen eines oder mehrerer Experten, die eine aufwändige Bestandsaufnahme des Standorts vornehmen müssen, durch die die Experten in die Lage versetzt werden, die Typen und/oder die Anordnung der Sende-Empfänger und anderer Kommunikationsausrüstung festzulegen. Des Weiteren müssen nach der einmal getroffenen Wahl der Punkt-zu-Punkt-Kommunikationspfade aufgrund der Bestandsaufnahme des Standorts einer oder mehrere der Experten die Konfigurierung der Ausrüstung, das Abstimmen von Antennen etc. vornehmen.

Obwohl bekannte drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerke beispielsweise die langfristigen Probleme in Verbindung mit der Robustheit festverdrahteter Kommunikationspfade abmildern können, sind diese bekannten drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerke relativ unflexibel. Speziell durch die Verwendung von Punkt-zu-Punkt-Kommunikationspfaden kann die Ergänzung eines eingerichteten drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerkes durch eine oder mehrere zusätzliche oder unterschiedliche Feldvorrichtungen eine relativ kostenaufwändige Rekonfiguriexung der existierenden Kommunikationspfade erfordern, um einen neuen oder geänderten Kommunikationspfad zu schaffen. Des Weiteren kann das Hinzufügen oder Ändern eines Kommunikationspfads die Dienstleistung eines oder mehrerer Experten erfordern, um eine neue oder revidierte Bestandsaufnahme des Standorts vorzunehmen und um Ausrüstung, Antennen etc. zu konfigurieren oder zu rekonfigurieren, um die zusätzlichen oder verschiedenen Feldvorrichtungen anzupassen. Somit sind drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerke aufgrund der mit der Installation eines drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerks verbundenen Kosten (z.B. für Bestandsaufnahme des Standorts, Konfigurierung durch Experten, etc.) oftmals untragbar teuer, insbesondere für relativ große Prozesssteuerungssysteme, wie sie typischerweise in industriellen Anwendungen eingesetzt werden.

Eine weitere Schwierigkeit mit den meisten, wenn nicht allen festverdrahteten und drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerken liegt darin, dass die den Feldvor richtungen zugehörigen physikalischen Anordnungen und Verbindungen in Systemen mit solchen Netzwerken von der logischen Steuerungsstrategie abhängen. Anders gesagt, die logische Steuerungsstrategie wird entwickelt, um bestimmte Feldvorrichtungen im gesamten Prozesssteuerungssystem bestimmten Kommunikationspfaden und physikalischen Anordnungen zuzuordnen. Im Ergebnis erfordert daher eine Änderung der Anordnung einer Feldvorrichtung und/oder der Kommunikationspfade zur Verbindung der Kommunikationsvorrichtung mit einem Steuerungsgerät, die mindestens einen Teil der gesamten Steuerungsstrategie (die die betreffende Feldvorrichtung nutzt) implementiert, typischerweise entsprechende Änderungen der Steuerungsstrategie. Solche Änderungen der Steuerungsstrategie können zeitintensive und somit teuere Maßnahmen durch einen Systembediener oder andere Nutzer über eine oder mehrere der System-Workstations beinhalten.

Ebenso ist der Austausch einer beschädigten oder ausgefallenen Feldvorrichtung bei den existierenden festverdrahteten und drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerken ein relativ zeitintensiver Vorgang. Wenn beispielsweise eine Feldvorrichtung (z.B. ein Ventil, ein Temperaturfühler etc.) ausfällt oder im Feld versagt, tauscht das Wartungspersonal typischerweise die Feldvorrichtung aus. Bevor jedoch ein solcher Austausch erfolgen kann, muss eine Ersatzvorrichtung programmiert werden, wobei u.a. eine eindeutige Kennung einzuspeichern ist, die von der ausgefallenen oder versagenden Feldvorrichtung verwendet wurde. Diese Programmierung wird nicht typischerweise im Feld vorgenommen, sondern erfolgt meist durch das Wartungspersonal in einer zentralen Station, von wo die Austauschvorrichtung ins Feld gebracht und installiert wird. Bei Situationen, in denen viele Feldvorichtungen über ein geographisch weit ausgedehntes Gebiet verteilt sind, ist die Programmierung in einer zentralen Station zeitraubend, da mehrere Wege vom Feld zur zentralen Station erforderlich sein können, je nachdem, wann das Wartungspersonal die Erfordernis eines Austauschs der Feldvorrichtungen erkennt.

Zusätzlich zu einheitlichen Kennungen speichern intelligente Feldvorrichtungen typischerweise auch andere Daten und/oder Routinen. Dementsprechend müssen zusätzlich zur Programmierung der Austauschvorrichtungen mit der zugehörigen einheitlichen Kennung die Austauschvorrichtungen außerdem mit den letzten Versionen der Prozesse oder Routinen programmiert werden, die in den ausgefallenen Vorrichtungen zum Zeitpunkt ihrer Entfernung gespeichert waren.

Wie sich aus dem Vorhergehenden ergibt, kann die Programmierung der Austauschfeldvorrichtungen mit eindeutigen Kennungen, Prozessen, Routinen und/oder Prozesssteuerungsdaten sehr unbequem sein, besonders in Situationen, in denen die Feldvorrichtungen über geographisch weit ausgedehnte Gebiete verteilt sind. Außerdem ist dem Fachmann klar, obwohl im Vorhergehenden Probleme mit dem Austausch von Feldvorrichtungskomponenten beschrieben wurden, dass andere Komponenten als Feldvorrichtungen innerhalb eines Prozesssteuerungssystems ebenfalls umständlich auszutauschen sind. Beispielsweise erfordert der Austausch von Steuerungsgeräten, Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Vorrichtungen (drahtlos oder verdrahtet), Kommunikations-Hubs etc. ebenfalls erheblichen Reprogrammierungsaufwand. Folglich kann der Austausch jeder Prozesssteuerungskomponente oder -vorrichtung und die damit verbundene Reprogrammierung sehr zeitintensiv und kostenaufwändig sein.

ZUSAMMENFASSUNG

Gemäß einem Merkmal erhält ein Verfahren und ein Apparat für die Konfigurierung einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung Identifikationsinformation, die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugehörig ist, und vergleicht die Identifikationsinformation mit Information der Konfigurationsdatenbank. Das Verfahren und der Apparat können außerdem auf Basis eines Vergleichs der Identifizierungsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank Konfigurationsinformation abrufen, die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbunden ist. Zusätzlich können das Verfahren und der Apparat die Konfigurationsinformation über mindestens einen drahtlosen Kommunikationslink an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung senden, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu konfigurieren.

Gemäß einem weiteren Merkmal umfasst ein Verfahren zum Austausch einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung die Speicherung einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugeordneten Kennung in einem Speicher, der für eine zweite drahtlos versorgte Feldvorrichtung zugreifbar ist, die Entfernung der drahtlos versorgten Feldvorrichtung und die Installation der zweiten drahtlos versorgten Feldvorrichtung an Stelle der entfernten drahtlos versorgten Feldvorrichtung. Das Verfahren kann auch die Ausführung einer Inbetriebnahmeanforderung im Zusammenhang mit der zweiten drahtlos versorgten Feldvorrichtung umfassen. Die Inbetriebnahmeanforderung kann die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugeordnete Kennung umfassen. Außerdem kann das Verfahren umfassen, dass die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugehörige Kennung genutzt wird, Inbetriebnahmeinformation aus einer Datenbank abzurufen und die Inbetriebnahmeinformation über mindestens einen drahtlosen Kommunikationslink an die zweite drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu senden.

Gemäß einem weiteren Merkmal können ein System und ein Verfahren zur Einrichtung eines Kommunikationsnetzwerkes für die Verwendung in einem Prozesssteuerungssystem mit einem Steuerungsgerät und einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen eine Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks identifizieren, die für das Routing von Kommunikation zwischen den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen und dem Steuerungsgerät verfügbar sind. Außerdem können das System und das Verfahren auf Basis vorbestimmter Signalkriterien automatisch mehrere aus der Vielzahl der drahtlosen Kommunikationslinks den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zuordnen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Abschnitts eines Prozesssteuerungssystems, das ein drahtloses I/O-Kommunikationsnetzwerk hat.
2 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer drahtlosen Interfacevorrichtung, die mit Feldvorrichtungen verwendet werden kann, um drahtlose Kommunikation mit den Feldvorrichtungen zu ermöglichen.
3 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer drahtlosen Interfacevorrichtung, die zur Kommunikation mit drahtlosen versorgten Feldvorrichtungen verwendet werden kann.
4 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Pxozesssteuerungssystems, das das hierin beschriebenen drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerk implementieren kann.
5, 6 und 7 sind Flussdiagramme, die eine beispielhafte Art und Weise darstellen, in der eine drahtlose Feldvorrichtung in Betrieb genommen werden kann.
8 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Art und Weise, in der die hierin beschriebenen Verfahren und Apparate verwendet werden können, um den Austausch einer Feldvorrichtung zu erleichtern.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Abschnitts eines Prozesssteuerungssystems 100, welches ein drahtloses I/O-Kommunikationsnetzwerk hat. Wie in 1 gezeigt, umfasst der Abschnitt des Prozesssteuerungssystem 100 eine Vielzahl drahtloser Feldvorrichtungen 102-118. Im Allgemeinen sind die Feldvorrichtungen 102-118 über drahtlose Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und drahtlose Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Interfaces 128-136 kommunikativ mit einem Steuerungsgerät 120 verbunden.
Wie hierin detaillierter beschrieben, können die Feldvorrichtungen 102-118 intelligente und nicht intelligente Typen von Feldvorrichtungen umfassen, die zur drahtlosen Kommunikation mit anderen ähnlich versorgten Feldvorrichtungen befähigt sind, eines oder mehrere der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und/oder eines oder mehrere der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136. Insbesondere kann jede der Feldvorrichtungen 102-118 konfiguriert sein, um über einen oder eine Vielzahl drahtloser Kommunikationskanäle, Pfade oder Links mit anderen der Feldvorrichtungen 102-118, den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und/oder den drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 zu kommunizieren. Im Ergebnis können, wenn gewünscht, alle Feldvorrichtungen 102-118 in der Lage sein, mit dem Steuerungsgerät 120 über mehrfache oder redundante Kommunikationskanäle, Pfade oder Links zu kommunizieren.
Außerdem sind, wie weiter unten detaillierter beschrieben, die Feldvorrichtungen 102-118 so konfiguriert, dass eine automatische oder Selbstkonfigurierung eines drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerks freigegeben ist. Beispielsweise können die drahtlosen Kommunikationspfade, die zur kommunikativen Verbindung jeder der Feldvorrichtungen 102-118 mit dem Steuerungsgerät 120 eingerichtet sind, innerhalb des Systems 100 automatisch festgelegt werden (oder in Verbindung mit anderen Vorrichtungen oder Systemen wie beispielsweise den in 4 dargestellten automatisch festgelegt werden), um die möglichst robusten oder effektiven drahtlosen Verbindungen für eine gegebene Hardwarekonfiguration und gegebene Bedingungen der Betriebsumgebung (z.B. Qualität der Stromversorgung, Störungen, Servicekosten, Verteilungsverzögerungen, Fehlerraten bei der Übertragung etc.) bereitzustellen. Des Weiteren kann das resultierende, automatisch eingerichtete drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerk über eine Selbstheilungsfunktion verfügen, wobei eine Feldvorrichtung, bei der Schwierigkeiten mit einer ausfallträchtigen, ausgefallenen oder in anderer Weise problembehafteten Kommunikationslinks auftreten, automatisch einen neuen Kommunikationslink einrichtet oder einen redundanten Kommunikationslink nutzt, um die Integrität der Kommunikation (z.B. Signalqualität, Signalstärke etc.) innerhalb des I/O-Kommunikationsnetzwerkes aufrechtzuerhalten.
Des Weiteren können zusätzlich dazu, dass die hierin beschriebenen drahtlos versorgten Feldvorrichtungen, beispielsweise die in 1 gezeigten Feldvorrichtungen 102-118, in der Lage sind, automatisch Kommunikation über eine oder mehrere drahtlose Kommunikationskanäle, Pfade oder Links mit dem Steuerungsgerät 120 einzurichten, die hierin beschriebenen drahtlos versorgten Feldvorrichtungen automatisch in Betrieb genommen oder konfiguriert werden, ohne dass ein Eingriff durch einen Systembediener oder anderes Personal erforderlich ist. Im Ergebnis können neue und/oder verschiedene Feldvorrichtungen (z.B. als Ersatz, Nachrüstung etc.) zum System 100 hinzugefügt und innerhalb einer existierenden logischen Steuerungsstrategie eingesetzt werden, ohne dass ein Eingriff durch einen Nutzer (z.B. Maßnahmen zur Programmierung, Konfigurierung oder Inbetriebnahme etc.) notwendig wird. Die hierin beschriebenen drahtlos versorgten Feldvorrichtungen und I/O-Kommunikationsnetzwerke stellen somit eine Trennung oder Unabhängigkeit bereit zwischen den physikalischen Kommunikationspfaden oder Links, die von den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen verwendet werden, und den logischen Verbindungen oder Beziehungen zwischen den Feldvorrichtungen, die durch die im System 100 verfolgte Prozesssteuerungsstrategie (oder Teile hiervon) festgelegt werden.
Bei dem in 1 gezeigten beispielhaften und im Folgenden detailliert beschriebenen System 100 können die Feldvorrichtungen 102-118 Sensoren (z.B. Temperaturfühler, Feuchtefühler etc.), Betätigungs- oder Stellelemente (z.B. Ventile, aktive Dämpfungselemente etc.) oder beliebige andere Typen von Feldvorrichtungen sein, die zur drahtlosen Kommunikation fähig sind. Beispielsweise können die Feldvorrichtungen 102-118 sonst herkömmliche Feldvorrichtungen umfassen, die analoge oder digitale Ausgänge (z.B. 4–20 mA, 0–10 VDC, variable Frequenz etc.) haben, die mit einer drahtlosen Interfacevorrichtung wie der in 2 gezeigten gekoppelt sind. Alternativ können die Feldvorrichtungen 102-118 an Stelle eines oder zusätzlich zu einem herkömmlichen Interface (z.B. 4–20. mA) ein integriertes drahtloses Kommunikationsinterface enthalten.
Wie weiter unten in Verbindung mit 2 detaillierter beschrieben, können die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 von jeder gewünschten drahtlosen Kommunikationstechnik Gebrauch machen. Wenn gewünscht, können die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 von mehr als einer Kommunikationstechnik Gebrauch machen, indem sie mehrere Typen von Übertragungsmedien zur gleichen Zeit nutzen. Beispielsweise kann das drahtlose Kommunikationsinterface in jeder der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 konfiguriert sein, um Information zu senden und zu empfangen (z.B. Prozesssteuerungsinformation, Protokollinformation, Versionsinformation, Timestamps, Ladeinformation, Adressinformation etc.), und zwar in einem analogen oder digitalen Format bei jeder gewünschten Kommunikationsfrequenz und unter Verwendung jeder gewünschten Modulationsart und/oder jedes gewünschten Kommunikationsprotokolls. Genauer gesagt, die von den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 verwendeten drahtlosen Kommunikationsinterfaces können beispielsweise mittels EmberNet der Ember Corporation, Axonn LLC Wireless technology, oder unter Verwendung von Breitbandkommunikation über Funkfrequenzen von 900 MHz und/oder 2,4 GHz, beispielsweise unter Verwendung von Produkten von AEROCOM, implementiert werden. Beispiele solcher Vorrichtungen, die Breitbandkommunikation nutzen, sind das RF MicroAnalyzer System von Computational System, Inc. Ein weiteres Beispiel einer drahtlosen Vorrichtung ist der EchoNet wireless ultrasonic level transmitter von Flowline, der ein zellulares Netz nutzt, um Netzwerkverbindungen zu erzeugen. Außerdem können auch mobile Nachrichtentechnologien und -dienstleistungen (z.B. GSM, SMS, MMS, EMS) genutzt werden, um I/O-Kommunikation über ein Wide Area Network bereitzustellen. Die mit den Feldvorrichtungen 102-122 verbundene drahtlose Kommunikation kann außerdem von Standards wie z.B. IEEE 1451 und/oder 80211 Gebrauch machen, bei denen es sich um Standards für drahtlose Techniken für die drahtlose Erfassung handelt, von Bluetooth-Type-Signalen und/oder von jedem anderen gewünschten Protokoll oder Standard.
Funkkommunikation kann genutzt werden, um eine oder mehrere der Feldvorrichtungen 102-118 mit den drahtlosen Feldvorrichtungen 122-126 zu verbinden. Wie die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 können die drahtlosen Feldvorrichtungen 122-126 als Kommunikations-Hubs dienen und beispielsweise mittels EmberNet der Ember Corporation, Axonn LLC Wireless technologies oder unter Verwendung von Breitband-Funkkommunikation über Funkfrequenzen von 900 Megahertz (MHz) und/oder 2,4 Gigahertz (GHz), beispielsweise unter Verwendung von Produkten von AEROCOM, implementiert werden. Die Funkkommunikation kann außerdem von Kommunikationsstandards oder -protokollen Gebrauch machen, beispielsweise IEEE 1451 für drahtlose Techniken für drahtlose Erfassung, Bluetooth, Modbus etc. Generell können die drahtlosen Feldvorrichtungen 122-126 verwendet werden, um einen oder mehrere drahtlose Feldknoten zu bilden. Beispielsweise können die Feldvorrichtungen 102 und 104 und das drahtlose Feldvorrichtungsinterface 122 einen Feldknoten bilden, und die Feldvorrichtungen 106-110 und die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 124 und 126 können einen anderen drahtlosen Feldknoten bilden. Solche drahtlose Feldknoten sind typischerweise, aber nicht zwingend, physikalisch von dem Steuerungsgerät 120 entfernt. Jedes des drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 kann drahtlose Kommunikationsinterfaceschaltungen aufweisen, wie beispielsweise in 3 dargestellt und in Verbindung mit dieser nachstehend detaillierter beschrieben.
Drahtlose Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 wird zwischen den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und den Feldvorrichtungen 112-118 über die drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 abgewickelt. Die drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 verwenden ein Kommunikationsprotokoll oder -schema, das mit der Kommunikation der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-12G und den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 112-118 kompatibel ist. Beispielsweise kann jedes der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 ein oder mehrere drahtlose Kommunikationsinterfaces aufweisen, die ähnlich oder identisch dem beispielhaften Interface sind, das in 3 dargestellt und in Verbindung mit dieser nachstehend beschrieben ist. Im Gegensatz zu den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 können die drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 jedoch physikalisch konfiguriert werden, damit sie über eine Steckverbindung mittels Karten-Direktstecker, Railbus-Stecker oder dergleichen elektrisch mit dem Steuerungsgerät 120 verbunden werden können.
Das Steuerungsgerät 120 kann unter Verwendung eines jeden gewünschten Steuerungsgeräts implementiert werden, beispielsweise einem DeltaV^TM-Steuerungsgerät, das von Fisher-Rosemount Systems, Inc. vertrieben wird. Das Steuerungsgerät 120 kann mit den Feldvorrichtungen 102-118 kommunizieren (entweder direkt über die drahtlosen I/O-Interfaces 134 und 136 oder direkt über die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126), um eine vollständige oder teilweise Prozesssteuerungsstrategie zu implementieren. Das Steuerungsgerät 120 kann darüber hinaus mit weiteren Steuerungsgeräten, Workstations etc. (sämtlich nicht dargestellt) verbunden werden, um mit diesen bei der Ausführung der Steuerungsstrategie zu kooperieren. Die Steuerungsgeräte und die Art und Weise, in der diese zur Implementierung der Steuerungsstrategien genutzt werden, sind insgesamt wohlbekannt und werden daher hierin nicht detaillierter beschrieben.
Ungeachtet der von den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 verwendeten Protokolle können die Feldvorrichtungen 102-118 automatisch über einen oder mehrere verfügbare Kommunikationspfade oder einen oder mehrere verfügbare Kommunikationslinks detektieren und kommunizieren. Allgemeiner gesagt, die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118, die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126, die drahtloen I/O-Interfaces 128-136 und das Steuerungsgerät 120 können die Charakteristiken und/oder die Qualität ihrer jeweils lokal verfügbaren Kommunikationskanäle, Pfade oder Links bewerten und kooperieren, um automatisch ein robustes drahtloses I/O-Kommunikationsnetzwerk zu bilden. Insbesondere ist es möglich, durch Auswahl und Nutzung einer Kombination derjenigen verfügbaren drahtlosen Kommunikationkanäle, Pfade oder Links, die die höchste Qualität oder die bestmögliche Integrität der Kommunikation für ein I/O-Kommunikationsnetzwerk bereitstellen, die Robustheit und/oder die Integrität des I/O-Kommunikationsnetzwerks für jede gegebene Hardwarekonfiguration und unter allen Umgebungsbedingungen zu maximieren.
Die Feldvorrichtungen 102-118 können eine Anzahl von Kriterien für die Auswahl der verfügbaren Kommunikationskanäle, Pfade oder Links heranziehen. Beispielsweise kann jede der Feldvorrichtungen 102-118 vorzugsweise den. kürzest möglichen Link oder Kombination von Links wählen, die es ihr ermöglicht, mit dem Steuerungsgerät 120 Information auszutauschen, da kürzere Kommunikationspfade oder Links (z.B. kürzere Distanzen, weniger logische Teilstrecken) allgemein gegenüber längeren Pfaden oder Links vorzuziehen sind. Auf diese Weise kann die Konfiguration oder die Auslegung des von den Feldvorrichtungen 102-118 gebildeten I/O-Kommunikationsnetzwerkes im Gegensatz zu einer mehr zentralen Auslegung des I/O-Kommunikationsnetzwerks, wie sie für bereits bekannte I/O-Kommunikationsnetzwerke typisch ist, physikalisch eng an die Steuerungsstrategie angelehnt gehalten werden. Auch andere Erwägungen wie Signalstärke, Signalqualität, Kommunikationsstörungen, logische Teilstrecken etc. können von den Feldvorrichtungen 102-118 einbezogen werden, um die jeweils geeigneten der verfügbaren Kommunikationskanäle, Pfade oder Links auszuwählen, damit ein robustes drahtloses I/O-Kommunikationsnetzwerk gebildet wird.
Um die Robustheit des resultierenden drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerkes weiter zu erhöhen, können eine oder mehrere der Feldvorrichtungen 102-118 die Nutzung mehrfacher oder redundanter Kommunikationskanäle, Pfade oder Links für die Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 vorziehen. Beispielsweise können eine oder mehrere der Feldvorrichtungen 102-118 feststellen, dass die verfügbaren Kommunikationskanäle, Pfade oder Links von schlechter Qualität sind, und es im Ergebnis vorziehen, simultan über zwei oder mehrere Kanäle, Pfade oder Links mit dem Steuerungsgerät 120 zu kommunizieren. Wie oben angemerkt, können die zwei oder mehreren Kanäle, Pfade oder Links unter Verwendung unterschiedlicher Kommunikationsprotokolle und/oder -medien implementiert werden. Auf diese Weise können eine oder mehrere der Feldvorrichtungen 102-118 und/oder das Steuerungsgerät 120 kontinuierlich bewerten, welche Kommunikationskanäle, Pfade oder Links momentan die höchste Übertragungs- und Signalqualität bereitstellen, und selektiv Steuerungsinformation aus den hochqualitativen Signalen extrahieren, sobald diese erkannt werden. Die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 können jedoch mehrfache oder redundante Kommunikationskanäle, Pfade oder Links auf unterschiedliche Weise einrichten und nutzen. Beispielsweise können eine oder mehrere der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 aktiv einen aus einer Mehrzahl von verfügbaren Kommuni kationskanälen, Pfaden oder Links auswählen, um mit dem Steuerungsgerät 120 zu kommunizieren. In diesem Fall können die eine oder mehreren der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 je nach Bedarf jederzeit (d.h. On-the-fly) einen Kommunikationskanal, Pfad oder Link für die Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 wählen. Selbstverständlich kann dann, wenn eine der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 feststellt, dass sich die Signalqualität und/oder die Übertragungscharakteristiken eines momentan genutzten Kommunikationskanals, Pfades oder Links im Vergleich zu einem anderen verfügbaren Kommunikationskanal, Pfad oder Link verschlechtert haben, oder dass sich die Übertragungscharakteristiken oder die Signalqualität eines anderen verfügbaren Kommunikationskanals, Pfades oder Links vergleichsweise verbessert haben, diese betreffende der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 ihre Kommunikation über diesen anderen Kanal, Pfad oder Link routen.
Wie in 1 detailliert dargestellt, können im beispielhaften System 100 die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102 und 104 über eine Mehrzahl verschiedener Kanäle, Pfade oder Links 138-146 mit dem Steuerungsgerät 120 kommunizieren. Beispielsweise kann die Feldvorrichtung 102 mit dem Steuerungsgerät 120 mittels des drahtlosen Feldvorrichtungsinterface 122 und des drahtlosen I/O-Interface 128 über den Kommunikationslink 138, über die Kombination der Kommunikationslinks 140 und 142 und/oder über die Kombination der Kommunikationslinks 144, 146 und 142 kommunizieren. In gleicher Weise kann die Feldvorrichtung 104 mit dem Steuerungsgerät 120 über eine Kombination der Kommunikationslinks 146 und 142, eine Kombination der Kommunikationslinks 144, 140 und 142 und/oder eine Kombination der Kommunikationslinks 144 und 138 kommunizieren. Wie oben beschrieben, können eine oder beide der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102 und 104 konfiguriert sein, um mehrfache oder redundante Kommunikationspfade mit dem Steuerungsgerät 120 einzurichten. In diesem Fall können, wenn gewünscht, eine oder beide der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102 und 104 simultan über mehrfache Kommunikationspfade mit dem Steuerungsgerät 120 kommunizieren. Zusätzlich oder alternativ können eine oder beide der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102 und 104 kontinuierlich oder periodisch den besten aus einer Mehrzahl von verfügbaren Kommunikationskanälen, Pfaden oder Links für die Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 wählen.
Zusätzlich zur Konfiguration für die Nutzung mehrfacher Kommunikationspfade für die Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 über ein einzelnes drahtloses Feldvorrichtungsinterface, beispielsweise also entsprechend der Darstellung der Feldvorrichtungen 102 und 104 in 1, können die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 und die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 außerdem konfiguriert werden, um untereinander über mehrfache oder redundante Kommunikationspfade zu kommunizieren. Wie in 1 gezeigt, sind die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 106-110 konfiguriert, um mit den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 124 und 126 über Kommunikationslinks 148-154 zu kommunizieren. Insbesondere die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 108 ist in der Darstellung konfiguriert, um mit einer oder beiden der drahtlosen Feldvorrichtungen 124 und 126 über die Kommunikationslinks 150 bzw. 152 zu kommunizieren. Allgemeiner gesagt, obwohl der Klarheit halber nicht dargestellt, kann jede der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-110 konfiguriert werden, um mit einem oder mehreren der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 entweder direkt und/oder über andere der Feldvorrichtungen 102-110 zu kommunizieren. Im Ergebnis können in dem Fall, dass eines der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 ausfällt oder in anderer Weise eine schlechte Kommunikation bereitstellt, die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen, die momentan mit dem Steuerungsgerät 120 über dieses ausgefallene der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 kommunizieren, die Kommunikation über ein anderes verfügbares der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 rerouten, und zwar entweder direkt und/oder über andere der Feldvorrichtungen 102-110.
Die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 können außerdem konfiguriert sein, um mit dem Steuerungsgerät 120 über mehr als eines der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 zu kommunizieren. Beispielsweise kann, wie in 1 gezeigt, das drahtlose Feldvorrichtungsinterface 122 konfiguriert sein, um Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 über einen oder beide der Kommunikationslinks 156 und 158 einzurichten. Somit kann in dem Fall, dass das drahtlose Feldvorrichtungsinterface 122 Kommunikationsprobleme mit dem drahtlosen I/O-Interface 128 erfährt, das drahtlose Feldvorrichtungsinterface 122 die Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 über den Kommunikationslink 158 und das drahtlose I/O-Interface 130 fortsetzen oder aufnehmen. Selbstverständlich können, wenn erforderlich oder gewünscht, Kommunikationslinks zwischen beliebigen der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und beliebigen der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 eingerichtet werden, die jedoch der Klarheit halber in 1 nicht dargestellt sind.
Im Fall, dass drahtlos versorgte Feldvorrichtungen physikalisch nahe beim Steuerungsgerät 120 angeordnet sind, können eine oder mehrere dieser drahtlos versorgten Feldvorrichtungen konfiguriert werden, um direkt mit einem oder mehreren der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 zu kommunizieren. Beispielsweise sind, wie in 1 gezeigt, die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 112-118 wie dargestellt für die Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 über die Kommunikationslinks 160-168 und die drahtlosen I/O-Interfaces 134 und 136 konfiguriert. Selbstverständlich könnten eine oder mehrere der Feldvorrichtungen 112-118 konfiguriert sein, um mit mehr als einem der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 entweder direkt oder alternativ über andere der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 112-118 zu kommunizieren. Wie beispielhaft in 1 dargestellt, ist die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 114 konfiguriert, um mit den drahtlosen I/O-Interfaces 134 und 136 über die Links 162 bzw. 164 zu kommunizieren.
Wie weiter unten detaillierter beschrieben, führt nach der Erstinstallation einer jeden der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 jede der Feldvorrichtungen 102-118 zunächst die Identifizierung verfügbarer Kommunikationskanäle, Pfade oder Links durch, über die eine Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 eingerichtet werden kann. Bevorzugte Kanäle, Pfade oder Links für jede der Feldvorrichtungen 102-118 können auf Basis der Signalstärken, der Übertragungscharakteristiken des Kanals etc. gewählt werden, so dass letztendlich die höchste Qualität und die robusteste Kombination der Kommunikationskanäle, Pfade oder Links herangezogen wird, um das resultierende I/O-Kommunikationsnetzwerk für das beispielhafte System 100 zu bilden.
Nach seiner Einrichtung kann sich das I/O-Kommunikationsnetzwerk adaptiv verändern, um Veränderungen der Umgebungsbedingungen sowie einer Ortsveränderung, dem Ersatz und/oder der Hinzufügung drahtlos versorgter Feldvorrichtungen zum System 100 oder irgendwelchen anderen Veränderungen, die die Kommunikation beeinträchtigen, zu begegnen. Wenn beispielsweise die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 102 Probleme bei der Kommunikation über den Kommunikationslink 138 erfährt (z.B. Verschlechterung der Signalqualität), könnte die Feldvorrichtung 102 automatisch ihre Kommunikation über die Links 140 und 142 und/oder über die Kombination der Links 144, 146 und 142 rerouten. Außerdem kann beispielsweise, wenn die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 108 physikalisch von dem drahtlosen Feldvorrichtungsinterface 124 weg und näher bei dem drahtlosen Feldvorrichtungsinterface 126 angeordnet wird, die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 108 die Nutzung des Kommunikationslinks 150 beenden und anstelle dessen den Kommunikationslink 152 nutzen. Als weiteres Beispiel kann in dem Fall, dass die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 116 nicht von Anfang an im System 100 installiert ist und erst nach einer ersten Konfigurierung des I/O-Kommunikationsnetzwerks hinzugefügt wird, die drahtlos versorgte Feldvorrichtung 116 automatisch den Kommunikationslink 168 zum drahtlosen I/O-Interface 136 einrichten, um mit dem Steuerungsgerät 120 zu kommunizieren.
In jedem Fall überwacht das Steuerungsgerät 120 kontinuierlich oder periodisch das I/O-Kommunikationsnetzwerk und bildet seine logische Steuerungsstrategie auf die momentane physikalische Konfiguration des I/O-Kommunikationsnetzwerks ab. Somit kann die durch das Steuerungsgerät 120 implementierte logische Steuerungsstrategie unabhängig oder getrennt von den physikalischen Gegebenheiten des durch die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118, die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und die drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 gebildeten I/O-Kommunikationsnetzwerks ablaufen. Anders gesagt, im Gegensatz zu vielen früheren Systemen resultieren Veränderungen der physikalischen Bedingungen in Verbindung mit dem I/O-Kommunikationsnetzwerk, z.B. Änderungen der Kommunikationspfade, Ortsveränderungen, Hinzukommen und/oder Wegfall und Ersatz von Feldvorrichtungen etc. typischerweise nicht in Änderungen der logischen Steuerungsstrategie, die sonst einen Systembediener oder einen anderen Nutzer erfordern würden, um die Steuerungsstrategie zu rekonfigurieren.
Zusätzlich zu Steuerungsinformation und/oder Steuerungsparametern wie beispielsweise Durchsätze, Temperaturen, Pegelstände, Sollwerte etc. können die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 andere Informationstypen mit dem Steuerungsgerät 120 austauschen. Beispielsweise können die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 Statusinformation und/oder Diagnoseinformation für das Steuerungsgerät 120 bereitstellen. Insbesondere können die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 Information betreffend die Signalqualität oder -stärke der Kommunikation, Wiederholungsversuche bei der Übermittlung, Tirnestamps zur Identifizierung veralteter oder wieder eingespielter Daten oder Information, etc. bereitstellen. Solche Statusinformation betreffend das I/O-Kommunikationsnetzwerk kann vorn Steuerungsgerät 120 und/oder einigen anderen mit dem Steuerungsgerät 120 verbundenen Systemen, Workstations etc. dazu genutzt werden, das I/O-Kommunikationsnetzwerk automatisch zu rekonfigurieren, um ein Kommunikationsproblem zu mildern oder zu beseitigen.
Das System 100 kann des Weiteren auch einem Nutzer oder einem anderen Bediener die Möglichkeit geben, feste Kommunikationspfade und/oder alternative und/oder redundante Kommunikationspfade vorzugeben, die bestimmte der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 nutzen sollten (d.h. vorzugsweise) oder müssen, um mit dem Steuerungsgerät 120 zu kommunizieren. Außerdem können die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118, die drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und/oder die drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 Kommunikationsausfälle detektieren (z.B. einen Verlust oder eine Verschlechterung der Kommunikation für mindestens eine vorbestimmte Zeitperiode) und Daten, die mit solchen Ausfällen in Verbindung stehen, als fragwürdig, schlecht, ungesichert etc. kennzeichnen.
Die Kommunikationslinks, die von den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118, den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und den drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 genutzt werden, können gesicherte Kommunikationslinks sein. Beispielsweise können die drahtlosen Kommunikationslinks jedes gewünschte Kodierungs- und/oder Verschlüsselungsschema nutzen, um nicht autorisierte Personen am Zugriff auf den Inhalt der Kommunikation zu hindern. Zusätzlich können nach Bedarf ein Passwortschutz und andere bekannte oder vorhandene Sicherheitstechniken verwendet werden, um einen gewünschten Sicherheitsgrad bereitzustellen. Kodierungsschemata können von den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118, den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126, den drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 und/oder dem Steuerungsgerät 120 verwendet werden, um die Integrität der Kommunikation zu prüfen. Die Resultate einer solchen Fehlerprüfung können herangezogen werden, um das I/O-Kommunikationsnetzwerk so zu reorganisieren (z.B. durch Nutzung alternativer oder redundanter Kommunikationspfade), dass der oder die Fehler vermindert oder beseitigt werden.
Wie weiter unten in Verbindung mit 2-4 detaillierter beschrieben, kann es sich bei einer oder mehreren der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 um herkömmliche Feldvorrichtungen handeln, die beispielsweise über zu 4–20 mA oder zu HART kompatible Schnittstellen verfügen, und die entsprechend dem in 2 gezeigten Beispiel mit einem drahtlosen Kommunikationsinterface versehen wurden. Auf diese Weise kann das hierin beschriebene drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerk zusammen mit festverdrahteten I/O-Verbindungen für einige oder alle Feldvorrichtungen innerhalb eines I/O-Netzwerks genutzt werden. Beispielsweise können in einigen Fällen die Methoden und Vorrichtungen des hierin beschriebenen drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerkes in ein existierendes festverdrahtetes I/O-Kommunikationsnetzwerk einbezogen werden, wodurch ein robustes I/O-Kommunikationsnetzwerk entsteht, das sowohl festverdrahtete als auch drahtlose Kommunikationspfade hat. In einigen Fällen, insbesondere im Fall älterer festverdrahteter I/O-Kommunikationsnetzwerke, bei denen die Integrität der Verdrahtung, der Verbindungen etc. und die von diesen übertragenen Signale sich verschlechtert haben oder in anderer Weise unzuverlässig geworden sind, kann das hierin beschriebene drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerk in das System einbezogen werden, wobei die festverdrahteten Kommunikationspfade nicht mehr genutzt oder eliminiert werden, sobald die zuverlässige Funktion des drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerks als sichergestellt anzusehen ist. Zusätzlich werden in dem Fall, dass das hierin beschriebene drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerk in Verbindung mit Feldvorrichtungen genutzt wird, die beispielsweise zu 4–20 mA und/oder HART kompatibel sind, die den HART-Signalen zugehörigen Informationen oder Parameter über die diesen Vorrichtungen zugeordneten drahtlosen Links an das Steuerungsgerät 120 übermittelt. Auf diese Weise kann das Steuerungsgerät 120, wenn gewünscht, die zusätzliche Information nutzen, die durch HART-Signale oder dergleichen bereitgestellt wird.
Wie aus dem Vorhergehenden klar wird, können die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 in automatischer Weise verfügbare Kommunikationskanäle, Pfade oder Links detektieren und eine Gruppe oder Kombination von Kanälen, Pfaden oder Links wählen, die die insgesamt beste oder robusteste Kommunikation mit dem Steuerungsgerät 120 liefern. Im Ergebnis versetzen die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 in Verbindung mit den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 und den drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 das System 100 in die Lage, ein selbstkonfigurierendes (d.h. automatisch konfigurierbares) I/O-Kommuni kationsnetzwerk bereitzustellen und dadurch die mit den Bestandsaufnahmen des Standorts, den Dienstleistungen von Experten etc. verbundenen Kosten, wie sie bei der Konfigurierung bekannter drahtloser Kommunikationssysteme typischerweise anfallen, deutlich zu verringern oder zu vermeiden. Des Weiteren ist, da die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118 Kommunikationsprobleme und/oder Ausfälle detektieren können und die Kommunikation nach Bedarf automatisch rerouten, um die Kommunikationsprobleme zu mildern oder zu eliminieren, das durch das in 1 dargestellte beispielhafte System 100 gebildete I/O-Kommunikationsnetzwerk selbstkorrigierend oder selbstheilend und folglich robuster als bekannte I/O-Kommunikationsnetzwerke, die typischerweise den Eingriff durch einen Nutzer oder Systembediener erfordern, um Kommunikationsausfälle oder -probleme abzumildern oder zu eliminieren. Außerdem können die hierin beschriebenen Methoden und Vorrichtungen des drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerks in ein existierendes festverdrahtetes I/O-Kommunikationsnetzwerk oder in ein existierendes drahtloses Kommunikationsnetzwerk bekannter Art (d.h. ein herkömmliches Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsnetzwerk) einbezogen werden. Auf diese Weise kann die Kommunikationsleistung innerhalb existierender festverdrahteter und/oder herkömmlicher drahtloser Systeme, insbesondere solcher, bei denen die Funktion der Verdrahtung fraglich geworden ist oder sich in anderer Weise verschlechtert hat, wesentlich verbessert werden, ohne dass die Kosten eines vollständigen Systemabbruchs in Kauf genommen werden müssen, der möglicherweise die vollständige Stilllegung des Systems erfordert.
2 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften drahtlosen Interfacevorrichtung 200, die mit Feldvorrichtungen eingesetzt werden kann, um die drahtlose Kommunikation mit den Feldvorrichtungen zu ermöglichen. Wie in 2 gezeigt, kann die drahtlose Interfacevorrichtung 200 physikalische Verbindungen 202 für die elektrische Kopplung von Signalen einer oder mehrerer Feldvorrichtungen 204 und 206 an die drahtlose Interfacevorrichtung 200 aufweisen. Ein Prozessor 208, ein Speicher 210, ein drahtloser Sende-Empfänger 212 und Beschaltungen 214 für Kommunikationsinterfaces können sämtlich über den Bus 216 auf einen oder mehrere der physikalischen Anschlüsse 202 aufgelegt werden. Der Bus 216 kann mittels einer Vielzahl von Leitungen, Leiterbahnen etc. implementiert werden. Der drahtlose Sende-Empfänger 212 ist konfiguriert, um Funkkommunikation über eine Antenne 218 mit einer oder mehreren anderen drahtlos versorgten Feldvorrichtungen, drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces und/oder drahtlosen I/O-Interfaces (z.B. den in 1 dargestellten Feldvorrichtungen 102-118, den drahtlosen Feldvorrichtungsinfaces 122-126 und/oder den drahtlosen I/O-Interfaces 128-136) auf dem Sende- und Empfangswege abzuwickeln.
Die in 2 dargestellte drahtlose Interfacevorrichtung 200 kann im Einzelnen mit physikalisch als Schraubklemmen, Steckverbindungen (z.B. Buchsen- oder Steckerleiste), Schneidklemmen oder in beliebiger anderer Weise ausgeführten elektrischen Anschlüssen 202 versehen sein. Bei den Feldvorrichtungen 204 und 206 kann es sich beispielsweise um zu 4–20 mA und zum HART-Protokoll kompatible Feldvorrichtungen handeln, die allgemein erhältlich sind. In diesem Fall werden die 4–20 mA-Signale und HART-Signale über die Leitungen 220 und 222 zu den physikalischen Anschlüssen 202 geführt. Die Leitungen 220 und 222 können mehradrige Leitungen oder Kabel, verdrillte Doppelleitungen oder jeder andere Leitungstyp sein, der geeignet ist, elektrische Signale von den Feldvorrichtungen 204 und 206 zu den physikalischen Anschlüssen 202 zu übertragen.
Die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 kann Signale von den Feldvorrichtungen 204 und 206 über die physikalischen Anschlüsse 202 und den Bus 216 empfangen und ihrerseits diese Signale konditionieren oder in anderer Weise für die Verarbeitung durch den Prozessor 208 aufbereiten. Insbesondere kann die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 Pegelanpassungsschaltungen, Schutzschaltungen gegen Überspannung, Schaltstöße, statische Entladungen und Kurzschlüsse, Störfilter, Antialiasing-Filter, Verstärker- und/oder Pufferschaltungen, Dämpfungsglieder, AD-Wandler, DA-Wandler etc. umfassen. In Fällen, in denen gewünscht wird, ein existierendes festverdrahtetes I/O-Kommunikationsnetzwerk beizubehalten, kann die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 über die Leitungen 224 und 226 Duplikate der Signale zur Ausgabe bringen, die von den Feldvorrichtungen 204 und 206 auf den Leitungen 220 und 222 ausgegeben werden. Somit gibt in dem Fall, dass die Feldvorrichtungen 204 und 206 Ausgänge im Bereich 4–20 mA liefern, die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 im Wesentlichen identische 4–20 mA-Signale auf den Leitungen 224 und 226 aus, die vom existierenden festverdrahteten I/O-Kommunikationsnetzwerk zu nutzen sind.
Die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 kann von den Feldvorrichtungen 204 und 206 empfangene analoge Signale (z.B. Signale 4–20 mA) in digitale Informationen wandeln, die anschließend auf den Bus 216 gelegt und vom Prozessor 208 verarbeitet werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 digitale Information oder Befehle vom Prozessor 208 empfangen und die Information oder die Befehle in ein oder mehrere analoge Signale (z.B. Signale 4–20 mA) wandeln, um diese an die Feldvorrichtungen 204 und 206 auszugeben. Zusätzlich kann die Schaltung des Kommunikationsinterface 214 konfiguriert sein, um digitale Information zu extrahieren, die zusammen mit analogen Signalen von den Feldvorrichtungen 204 und 206 geliefert wird. Beispielsweise kann in dem Fall, dass die Feldvorrichtungen 204 und 206 HART-kompatible Vorrichtungen sind, die im HART-kompatiblen Teil der den Feldvorrichtungen 204 und 206 zugeordneten 4–20 mA-Signale enthaltene Vorrichtungsinformation von der Schaltung des Kommunikationsinterface 214 extrahiert, dem Prozessor 208 zugeführt und anschließend über den drahtlosen Sende-Empfänger 212 verschickt werden.
Der Speicher 210 kann ein Halbleiterspeicher sein, beispielsweise ein statisches RAM, ein dynamisches RAM, ein EEPROM, ein Flash-Memory etc., oder jeder gewünschte Typ eines magnetischen oder optischen Speichermediums wie beispielsweise ein Plattenlaufwerk, eine entfernbare Speichervorrichtung wie z.B. eine Smart-card, oder jeder beliebige andere Typ eines Speichers oder eine Kombination von Speichervoreinrichtungen. In jedem Fall kann der Speicher 210 vom Prozessor 208 gelesen werden und enthält gespeicherte Software oder Instruktionen, die bei der Ausführung den Prozessor 208 veranlassen, eines oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahren abzuwickeln.
Der drahtlose Sende-Empfänger 212 ist konfiguriert, um über den Bus 216 mit dem Prozessor 208 zu kommunzieren, und um durch Funksignale und auf Basis eines jeden gewünschten drahtlosen Kommunikationsstandards oder -protokolls Kommunikation über die Antenne 218 abzuwickeln. Vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, kooperieren der drahtlose Sende-Empfänger 212 und der Prozessor 208, um ein drahtloses Kommunikationsprotokoll zu implementieren, durch das die Feldvorrichtungen 204 und 206 in die Lage versetzt werden, mehrere Kommunikationslinks simultan zu nutzen. Beispielsweise können paketvermittlungsbasierte Übertragungsprotokolle verwendet werden, damit die Feldvorrichtungen 204 und 206 ihre Prozesssteuerungsinformation, Diagnoseinformation etc. lokal an mehr als z.B. ein anderes drahtloses Feldvorrichtungsinterface, drahtloses I/O-Interface und andere drahtlos versorgte Feldvorrichtungen übermitteln können. Außerdem können der Prozessor 208 und der drahtlose Sende-Empfänger 212 beispielsweise kommerziell erhältliche Systeme und Software der Ember Corporation und/oder der Axonn LLC verwenden, um die Verfahren und Systeme der hierin beschriebenen I/O-Kommunikationsnetzwerke zu implementieren.
Unabhängig von der spezifischen Art und Weise, in der der Prozessor 208 und der drahtlose Sende-Empfänger 218 kooperieren, um die Systeme und Verfahren der hierin beschriebenen drahtlosen I/O-Kommunikationsnetzwerke zu implementieren, versetzt die drahtlose Interfacevorrichtung 200 die Feldvorrichtungen 204 und 206 in die Lage, Prozesssteuerungsinformation, Steuerparameter, Diagnoseinformation etc. unter Verwendung von Funksignalen an das Steuerungsgerät 120 (1) zu übermitteln. In dem Fall, dass die drahtlose Interfacevorrichtung 200 als eine Einheit oder ein Modul implementiert wird, das physikalisch getrennt von den Feldvorrichtungen ist, für die sie das Interface bildet, kann die Interfacevorrichtung 200 beispielsweise in Form einer oder mehrerer gedruckter Leiterplatten hergestellt werden, die integrierte Schaltungen, passive Komponenten, diskrete Halbleiterbauteile etc. tragen und in einem Gehäuse o.dgl. (nicht dargestellt) untergebracht sind. In diesem Fall kann das zu der drahtlosen Interfacevorrichtung 200 gehörige Gehäuse in einer Weise ausgeführt sein, die die Befestigung an einer Feldvorrichtung, einer Ausrüstungskomponente, einer Wand oder an jeder anderen Oberfläche möglichst einfach gestaltet. Alternativ kann die drahtlose Interfacevorrichtung 200 in jede Feldvorrichtung (z.B. in die in 1 gezeigten drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 102-118) integriert sein. In dem Fall, dass die drahtlose Interfacevorrichtung 200 in die Feldvorrichtungen integriert ist, können die physikalischen Verbindungen 202 ungenutzt bleiben oder vollständig entfallen, und die Verbindungen zwischen den Feldvorrichtungen 204 und 206 und den Funktionsblöcken 208-214 der drahtlosen Interfacevorrichtung 200 können über Leiterbahnen, Drahtbrücken o.dgl. hergestellt werden.
Unabhängig von der spezifischen physikalischen Konfiguration der drahtlosen Interfacevorrichtung 200 kann die drahtlose Interfacevorrichtung 200 ihre Stromversorgung aus den Feldvorrichtungen beziehen, mit denen sie verbunden oder denen sie in anderer Weise zugeordnet ist. Wenn gewünscht, kann die drahtlose Interfacevorrichtung 200 außerdem so ausgeführt werden, dass für den Einsatz in Umgebungen geeignet ist, die eigensichere Vorrichtungen erfordern.
3 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer drahtlosen Interfacevorrichtung 300, die genutzt werden kann, um mit drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zu kommunizieren. Im Allgemeinen ist die drahtlose Interfacevorrichtung 300 der 3 komplementär zur in 2 dargestellten beispielhaften drahtlosen Interfacevorrichtung 200. Wie in 3 gezeigt, enthält die drahtlose Interfacevorrichtung 300 einen mit einer Antenne 304 verbundenen drahtlosen Sende-Empfänger 302, einen Prozessor 306, einen Speicher 308, die Schaltung des Kommunikationsinterface 310, physikalische Verbindungen 312, wobei alle diese Komponenten über einen Bus 314 kommunikativ miteinander verbunden sind.
Die drahtlose Interfacevorrichtung 300 kann beispielsweise in einem der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 (1) verwendet werden, um Kommunikation mit beispielsweise einer oder mehrerer der Feldvorrichtungen 102-110 (1) zu ermöglichen. Folglich ist der drahtlose Sende-Empfänger 302 konfiguriert, um mit dem drahtlosen Sende-Empfänger 218 (2) zu kommunizieren. Die in 3 gezeigte drahtlose Interfacevorrichtung 300 kann außerdem in den drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 (1) verwendet werden, um direkte Kommunikation mit Feldvorrichtungen (z.B. den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 112-118 in 1) und/oder drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 (1) zu ermöglichen.
Obwohl der Prozessor 306, der Speicher 308, der drahtlose Sende-Empfänger 302 und die Schaltungsblöcke des Kommunikationsinterface 310 ähnlich oder identisch dem Prozessor 208, dem Speicher 210, dem drahtlosen Sende-Empfänger 218 und den Schaltungsblöcken des Kommunikationsinterface 214 der in 2 gezeigten drahtlosen Interfacevorrichtung 200 sein können, können die physikalischen Verbindungen 312 angepasst werden, um unterschiedlichen Anforderungen für den Anschluss der drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 (1) und der drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 (1) zu genügen. Beispielsweise können die physikalischen Verbindungen 312 bei Verwendung mit den drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 (1) als Kantenstecker für die Verbindung mit einem Railbus ausgeführt sein. Dagegen können die physikalischen Verbindungen 312 bei Verwendung mit den drahtlosen Feldvorrichtungsinterfaces 122-126 (1) beispielsweise Schraubklemmen o.dgl. und/oder Drahtlitzen für die Verbindung mit einer Stromversorgung sein.
4 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Prozesssteuerungssystem 400, welches das hierin beschriebene drahtlose I/O-Kommunikationsnetzwerk implementieren kann. Wie in 4 dargestellt, umfasst das Prozesssteuerungssystem 400 eine oder mehrere Workstations 402 und 404 und ein oder mehrere Steuerungsgeräte 406 und 408, die sämtlich über einen Bus 410 kommunikativ verbunden sind. Wahlweise können die Workstations 402 und 404 jeweils durch einen Personal Computer implementiert werden, der seine gespeicherten Befehle ausführt. In jedem Fall können die Workstations 402 und 404 Tasks für Konfigurierung, Unternehmensoptimierung und/oder Management, Campaignmanagement, Systemdiagnosen, Kommunikation etc. ausführen. Beispielsweise kann die Workstation 402 Software oder Routinen umfassen, durch deren Ausführung ein Systembediener den Status einer oder mehrerer Feldvorrichtungen, Steuerungsgeräte etc. abfragen kann, oder eine Diagnoseroutine ausführen kann, um ein oder mehrere Probleme in Zusammenhang mit einer Vorwarnung oder einem Alarm etc. zu diagnostizieren. Die Workstation 404 kann andererseits Software oder Routinen enthalten, die bei ihrer Ausführung den Betrieb des Systems 400 insgesamt einrichten, um Batchprozesse oder verschiedene andere Prozesssteuerungsabläufe auszuführen, die Kommunikation zwischen drahtlosen Nutzervorrichtungen 412 über ein Netzwerk 414 und drahtlose Kommunikationslinks 416 zu koordinieren etc.
Der Bus 410 kann ein herkömmlicher festverdrahteter Bus, ein lokales Netzwerk (LAN) o.dgl. sein. Beispielsweise kann der Bus 410 ein herkömmlicher Ethernet-basierter Bus sein. Obwohl in 4 nicht gezeigt, können wenn gewünscht zusätzliche oder redundante Kommunikationsbusse oder -links zwischen den Workstations 402 und 404 und/oder den Steuerungsgeräten 406 und 408 verwendet werden.
Zusätzlich zur Verarbeitung von Alarmen oder Vorwarnungen, Ausführung von Diagnoseroutinen, Ausführung von Batchmanagementroutinen, Wartungsmanagementroutinen etc. können eine oder beide der Workstations 402 und 404 konfiguriert werden, um Inforamtionen betreffend Steuerungsstrategien (z.B. Prozesssteuerungsroutinen oder Teile davon) in die Steuerungsgeräte 406 und 408 herunterzuladen. Die Steuerungsgeräte 406 und 408 können mittels eines jeden geeigneten Steuerungsgeräts implementiert werden, beispielsweise mit dem DeltaV Controller, der von Fisher-Rosemount Systems, Inc., Austin, Texas, vertrieben wird.
Die Steuerungsgeräte 406 und 408 sind jeweils mit drahtlosen I/O-Interfaces 418 und 420 verbunden, die ähnlich oder identisch den in 1 gezeigten und in Zusammenhang mit dieser beschriebenen drahtlosen I/O-Interfaces 128-136 sind. Eine Vielzahl drahtlos versorgter Feldvorrichtungen 422-430 sind durch die drahtlosen I/O-Interfaces 418 und 420 über Kanäle, Pfade oder Links 432-442 kommunikativ mit den Steuerungsgeräten 406 und 408 verbunden.
Zusätzlich zur Kommunikation mit den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 422-430 können die Steuerungsgeräte 406 und 408 außerdem mit einer oder mehreren nicht intelligenten Feldvorrichtungen 432 und 434 verbunden sein. Die nicht intelligenten Feldvorrichtungen 432 und 434 können herkömmliche Typen für 4–20 mA oder 0–10 VDC oder auch jeder andere Typ einer nicht intelligenten Feldvorrichtung sein. Das Steuerungsgerät 408 ist außerdem über eine I/O-Vorrichtung 440 kommunikativ mit einer Vielzahl von intelligenten Feldvorrichtungen 436 und 438 verbunden. Bei den intelligenten Feldvorrichtungen 436 und 438 kann es sich um Fieldbus-Vorrichtungen, HART-Vorrichtungen, Profibus-Vorrichtungen oder um beliebige andere Typen intelligenter Feldvorrichtungen handeln, die über einen digitalen Datenbus 442 unter Verwendung eines bekannten digitalen Datenübertragungsprotokolls kommunizieren. Derartige intelligente Feldvorrichtungen sind wohlbekannt und werden deshalb hierin nicht näher beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, ist die Workstation 402 mit einer Datenbank 444 verbunden, die unter Nutzung eines jeden gewünschten Speichertyps implementiert werden kann. Beispielsweise kann die Datenbank 444 jede gewünschte Kombination aus magnetischen, optischen und Halbleiterspeichern enthalten. Die Datenbank 444 kann von der Workstation 402 genutzt werden, um Prozesssteuerungsinformationen, Steuerparameter, Konfigurationsinformationen, Diagnoseinformationen etc. zu speichern, die zum Teil oder in ihrer Gesamtheit den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 422-430 zugehörig sein können.
Bei dem Netzwerk 414 kann es sich um ein Fernnetz handeln, das unter Verwendung jeder beliebigen Kombination aus festverdrahteten Netzwerken (z.B. dem öffentlichen Telefonnetz, dem Internet etc.) und drahtlosen Netzwerken (z.B. zellularen Funkkommunikationsnetzen, Satellitenkommunikaktionsnetzwerken etc.) implementiert wird. Insbesondere in dem Fall, dass einige oder alle der Netzwerke 414 drahtlose Kommunikation nutzen, kann die Kommunikation kompatibel zum GSM-System (Global System for Mobile communications) und/oder zu CDPD (Cellular Digital Packet Data), GPRS, TDMA-basierten und/oder CDMA-basierten Protokollen sein. Folglich können die drahtlosen Nutzervorrichtungen 412 Mobiltelefone, Pager, drahtlose versorgte PDAs (Personal Data Assistarts), drahtlos versorgte Laptop Computer etc. sein. Die drahtlosen Nutzervorrichtungen 412 können konfiguriert sein, um beispielsweise Vorwarninformation,
Diagnosinformation oder jede andere Prozesssteuerungsinformation betreffend die drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 422-430, die nicht intelligenten Feldvorrichtungen 432 und 434 und die intelligenten Feldvorrichtungen 436 und 438 zu empfangen. Des Weiteren können die drahtlosen Nutzervorrichtungen 412 auch konfiguriert sein, um Steuerungs- und Befehlsinformation, Informationsanforderungen oder jede andere Information an die Workstations 402
und 404, die Steuerungsgeräte 406 und 408 und/oder die Feldvorrichtungen 422-438 zu übermitteln. Auf diese Weise kann ein Servicetechniker, ein Feldmanager oder jeder andere Systemnutzer oder -bediener von praktisch jedem entfernten Punkt aus mit dem Steuerungssystem 400 in Verbindung treten.
5, 6 und 7 sind Flussdiagramme, die eine beispielhafte Art und Weise zeigen, in der eine drahtlose Feldvorrichtung mittels der hierin beschriebenen Methoden und Vorrichtungen in Betrieb genommen werden kann. Wie 5 zeigt, wird eine drahtlos versorgte Feldvorrichtung (z.B. eine der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen 422-430 der 4), die zu einem Prozesssteuerungssystem (z.B. dem Prozesssteuerungssystem 400 der 4) hinzugefügt, in dem Prozesssteuerungssystem versetzt und/oder ausgetauscht wird, zunächst mit Strom versorgt (Block 502). Nach der Versorgung mit Strom meldet die drahtlos versorgte Feldvorrichtung ihr Vorhandensein (Block 504). Zur Meldung des Vorhandenseins kann eine drahtlos versorgte Feldvorrichtung periodisch oder kontinuierlich eine oder mehrere Meldungen aussenden, die ihr Vorhandensein über alle Kommunikationskanäle, Pfade oder Links anzeigen, die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zur Verfügung stehen. Die ausgesendete Meldung kann Identifikationsinformation der Feldvorrichtung (z.B. einen Tag) enthalten und beispielsweise von einem oder mehreren drahtlosen I/O-Interfaces (z.B. den I/O-Interfaces 418 und 420) empfangen und an ein oder mehrere Steuerungsgeräte (z.B. die Steuerungsgeräte 406 und 408) übermittelt werden, die den drahtlosen I/O-Interfaces zugeordnet sind.
Die drahtlos versorgte Feldvorrichtung prüft, ob sie eine Anforderung für das Inbetriebgehen (Block 506) empfangen hat, und wenn keine Anforderung für das Inbetriebgehen eingetroffen ist, fährt die drahtlos versorgte Feldvorrichtung damit fort, ihr Vorhandensein zu melden (Block 504). Wenn andererseits die drahtlos versorgte Feldvorrichtung eine Anforderung für das Inbetriebgehen empfängt (Block 506), geht sie in der Folge in Betrieb (Block 508). Ein derartiges Inbetriebgehen kann die Speicherung und/oder die Aktivierung von Steuerungsstrategien, Parametern etc. beinhalten, die heruntergeladen und in der drahtlos versorgten Feldvorrichtung gespeichert werden. Einmal in Betrieb, kommuniziert die drahtlos versorgte Feldvorrichtung (über z.B. ein drahtloses I/O-Interface) mit dem Steuerungsgerät, mit dem sie gemäß der erhaltenen Konfigurierung zu kommunizieren hat (Block 510).
6 zeigt eine beispielhafte Art und Weise, in der ein Steuerungsgerät auf die Anmeldungen drahtloser Feldvorrichtungen reagiert. Wie in 6 gezeigt, stellt das Steuerungsgerät fest, ob irgendwelche neuen Vorrichtungen vorhanden sind (Block 600). Das Steuerungsgerät kann beispielsweise alle empfangenen Meldungen verarbeiten und bestimmen, ob eine dieser Meldungen das Vorhandensein einer neuen Vorrichtung anzeigt (z.B. einer Vorrichtung, die in Betrieb zu nehmen ist). Wenn eine neue Vorrichtung detektiert wird, kann das Steuerungsgerät die dieser neuen Vorrichtung zugehörige Information (z.B. den Tag oder eine andere Identifikation) einer Liste der aktiven Vorrichtungen hinzufügen, die in einem Speicher (nicht dargestellt) gehalten wird, auf den das Steuerungsgerät Zugriff hat (Block 602). Das Steuerungsgerät kann dann die Information seiner aktiven Liste in eine gemeinsame Datenbank hochladen (z.B. die Datenbank 444 in 4), die einer Workstation zugeordnet ist (z.B. der Workstation 402 in 4) (Block 604). Die Art und Weise, in der die Information der aktiven Liste von der Workstation genutzt wird, um den Inbetriebnahmeprozess zu vereinfachen oder durchzuführen, ist weiter unten in Verbindung mit 7 beschrieben. Nachdem das Steuerungsgerät die neue Vorrichtungsinformation in die gemeinsame Datenbank hochgeladen oder dort aktualisiert hat (Block 504), kehrt das Steuerungsgerät wieder zur Detektierung eventueller neuer Vorrichtungen zurück (Block 600). Wenn in Block 600 keine neue Vorrichtung detektiert wird, prüft das Steuerungsgerät, ob eine Anforderung für eine aktualisierte aktive Liste empfangen wurde (Block 606). Wenn in Block 606 eine Anforderung für eine aktualisierte aktive Liste empfangen wurde, veranlasst das Steuerungsgerät das Hochladen der aktiven Liste in die gemeinsame Datenbank oder bewirkt dort deren Aktualisierung (Block 604). Wird dagegen in Block 606 keine solche Anforderung empfangen, gibt das Steuerungsgerät die Kontrolle an Block 600 zurück.
7 zeigt eine beispielhafte Art und Weise, in der eine Workstation (z.B. die Workstation 402) drahtlos versorgte Feldvorrichtungen auf Basis der Information der aktiven Liste, die von einem oder mehreren Steuerungsgeräten empfangen wurde, automatisch erfassen und konfigurieren kann. Die Workstation (z.B. die Workstation 402) erfasst neue drahtlos versorgte Feldvorrichtungen automatisch (Block 700), indem sie ihre in ihrer Datenbank (d.h. der Datenbank 444) gespeicherte zusammengefasste aktive Liste (d.h. die Kombination der von einem oder mehreren Steuerungsgeräten empfangenen aktiven Listen) abfragt und die zusammengefasste aktive Liste mit einer Konfigurationsdatenbank oder mit Konfigurationsinformation (die beispielsweise ebenfalls in der Datenbank 444 gespeichert sein kann) vergleicht. Die Workstation kann beispielsweise die Tag-Information und/oder andere Information zur Identifizierung der Vorrichtung vergleichen. Die Information in der Konfigurationsdatenbank kann Inbetriebnahmeinformation für die in einem Prozesssteuerungssystem zu verwendenden Feldvorrichtungen enthalten und kann durch einen Systemdesigner oder einen anderen Systemnutzer erzeugt und vor der Aufnahme des Betriebs des Steuerungssystems in der Datenbank bereitgestellt werden.
In jedem Fall wird den in der aktiven Liste enthaltenen Vorrichtungen zugehörige Inbetriebnahmeinformation, die ebenfalls in der Konfigurationsdatenbank gespeichert ist, aus der Konfigurationsdatenbank abgerufen (Block 702) und automatisch in die entsprechenden Vorrichtungen heruntergeladen (Block 704). Vorrichtungen in der zusammengefassten aktiven Liste, denen keine Steuerungsstrategie zugeordnet ist (z.B. eine Vorrichtung, für die keine Konfigurationsinformation vorab in der Konfigurationsdatenbank bereitgestellt werden kann), können von einem Systemdesigner oder einem anderen Nutzer für die Konfigurierung angewählt und auf Veranlassung des betreffenden Designers oder Nutzers in Betrieb genommen werden.
8 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Art und Weise, in der die hierin beschriebenen Methoden und Vorrichtungen genutzt werden können, um den Austausch einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung zu vereinfachen. Zunächst kann eine als Ersatz vorgesehene drahtlos versorgte Feldvorrichtung durch Herunterladen oder Einspeichern in den Speicher mit Tag-Information und/oder anderer Identifikationsinformation versehen werden (Block 800). Die drahtlos versorgte Ersatzfeldvorrichtung kann anschließend im Feld installiert werden, um eine ausgefallene oder fehlerhafte Vorrichtung zu ersetzen. Nach der Versorgung mit Strom kann die Ersatzvorrichtung feststellen, ob Inbetriebnahmeinformation benötigt wird (Block 804). Inbetriebnahmeinformation kann dann nicht erforderlich sein, wenn derartige Information bereits heruntergeladen oder auf andere Weise lokal für die Nutzung durch die Ersatzvorrichtung gespeichert wurde. In dem Fall jedoch, dass derartige Inbetriebnahmeinformation benötigt wird, wird die Ersatzvorrichtung in Betrieb genommen (Block 806). Der Inbetriebnahmeprozess kann ähnlich oder identisch den in 5-7 gezeigten beispielhaften Methoden sein.
Um ein besseres Verständnis der Technik für den Austausch der Feldvorrichtungen zu vermitteln, die in Verbindung mit 8 allgemein beschrieben wurde, wird nachstehend ein detaillierteres Beispiel für den Austausch einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung innerhalb des beispielhaften Prozesssteuerungssystems 400 gegeben. Ein Systembediener kann beispielsweise an der Workstation 404 eine Vorwarnung oder einen Alarm erhalten, der der drahtlos versorgten Feldvorrichtung 422 zugeordnet ist. Wird durch die Vorwarnung oder den Alarm signalisiert, dass ein Austausch der Feldvorrichtung 422 erforderlich ist, kann der Systembediener die Vorwarnung oder den Alarm über das Netzwerk 414 und den Kommunkationslink 416 an eine der drahtlosen Nutzervorrichtungen 412 weiterleiten. Die drahtlose Nutzervorrichtung, an die die Vorwarnung oder der Alarm geroutet wurde, kann beispielsweise ein Pager oder ein Handy sein, das einem Wartungtechniker gehört.
Bei Empfang der Vorwarnung oder des Alarms kann der Wartungstechniker eine Ersatzvorrichtung beschaffen und die Ersatzvorrichtung (z.B. durch Herunterladen oder durch Einspeicherung auf anderem Wege) mit Tag-Information versehen. Anschließend kann der Wartungstechniker die fehlerhafte oder ausgefallene Vorrichtung entfernen und die Ersatzvorrichtung installieren. Nach Einschalten der Stromversorgung mutet die Ersatzvorrichtung, die eine neue drahtlos versorgte Feldvorrichtung 422 darstellt, eine Inbetriebnahmeanforderung über den Kommunikationslink 432, das drahtlose I/O-Interface 418 und das Steuerungsgerät 406 an die Workstation 402, die Konfigurierungsapplikationen ausführen kann. Die Workstation 402 stellt fest, ob die zum Tag oder zur sonstigen Kennung der drahtlos versorgten Ersatzfeldvorrichtung 422 gehörige Inbetriebnahmeinformation bereits in der Datenbank 444 gespeichert wurde. Wenn die Inbetriebnahmeinformation für die Ersatzvorrichtung 422 in der Datenbank 444 gespeichert ist, kann der Bediener an der Workstation 402 in Kenntnis gesetzt werden, dass eine Anforderung zum Austausch der Feldvorrichtung 422 von der Workstation 402 empfangen wurde. Der Bediener kann sich den erfolgten Austausch durch die Wartungsperson bestätigen lassen und dann die Anforderung zum Austausch an der Workstation 402 akzeptieren. Nachdem die Anforderung zum Austausch an der Workstation 402 akzeptiert wurde, kann die Workstation 402 die Inbetriebnahmeinformation zur drahtlos versorgten Ersatzfeldvorrichtung 422 herunterladen.
Obwohl hierin bestimmte Apparate beschrieben wurden, die entsprechend der Lehre der Erfindung ausgeführt sind, ist der Geltungsbereich des Patents nicht hierauf beschränkt. Vielmehr bezieht sich das Patent auf alle Apparate, Methoden und Erzeugnisse nach der Lehre der Erfindung, die entweder wortgetreu oder nach dem Grundsatz der Gleichwertigkeit in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zur Konfigurierung einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung, das umfasst: Empfang von der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugehörigen Identifikationsinformation; Vergleich der Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank; Abruf der Konfigurationsinformation, die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verknüpft ist, auf Basis des Vergleichs der Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank; und Senden der Konfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung über mindestens einen drahtlosen Kommunikationslink, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu konfigurieren.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Identifikationsinformation ein Vorrichtungskennzeichen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Vergleich der Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank die Feststellung gehört, ob mindestens ein Teil der Identifikationsinformation zumindest einem Teil der Information der Konfigurationsdatenbank entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Empfang der zur drahtlos versorgten Feldvorrichtung gehörigen Identifikationsinformation den Empfang einer Liste mit Identifikationsinformation umfasst, die einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
Verfahren nach Anspruch 4, das außerdem die Aktualisierung einer zusammengefassten Liste gegenwärtig aktiver drahtlos versorgter Feldvorrichtungen auf Basis der Liste umfasst, die Identifikationsinformation enthält, die der Vielzahl der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Empfang der Identifikationsinformation, die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbunden ist, der Empfang mindestens einer Nachricht von einem kommunikativ mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundenen Steuerungsgerät gehört.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Übertragung der Konfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung die Übertragung der Konfigurationsinformation über den mindestens einen der drahtlosen Kommunikationslinks und einen zweiten drahtlosen Kommunikationslink umfasst.
Gerät zur Konfigurierung einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung, das umfasst: einen Speicher; und einen mit dem Speicher verbundenen Prozessor, wobei der Prozessor programmiert ist für: einen Empfang von Identifikationsinformation, die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugehörig ist; einen Vergleich der Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank; einen Abruf von der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugehöriger Konfigurationsinformation auf Basis des Vergleichs der Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank; und eine Übertragung der Konfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung über mindestens einen drahtlosen Kommunikationslink, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu konfigurieren.
Gerät nach Anspruch 8, bei dem die Identifikationsinformation ein Vorrichtungskennzeichen enthält.
Gerät nach Anspruch 8, bei dem der Prozessor programmiert ist, um die Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank zu vergleichen, indem dieser feststellt, ob mindestens ein Teil der Identifikationsinformation zumindest einem Teil der Information der Konfigurationsdatenbank entspricht.
Gerät nach Anspruch 8, bei dem der Prozessor für den Empfang der zur drahtlos versorgten Feldvorrichtung gehörigen Identifikationsinformation programmiert ist, wobei dieser eine Liste mit Identifikationsinformation empfängt, die einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
Gerät nach Anspruch 11, bei dem der Prozessor für die Aktualisierung einer zusammengefassten Liste gegenwärtig aktiver drahtlos versorgter Feldvorrichtungen auf Basis der Liste programmiert ist, die Identifikationsinformation enthält, die der Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
Gerät nach Anspruch 8, bei dem der Prozessor programmiert ist, um die Identifikationsinformation zu empfangen, die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbunden ist, indem er mindestens eine Nachricht von einem kommunikativ mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundenen Steuerungsgerät empfängt.
Gerät nach Anspruch 8, bei dem der Prozessor programmiert ist, um die Konfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu senden, indem er die Konfigurationsinformation über mindestens den einen drahtlosen Kommunikationslink und einen zweiten drahtlosen Kommunikationslink sendet.
Maschinenlesbares Medium mit darin gespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung einen Apparat veranlassen: mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundene Identifikationsinformation zu empfangen; die Identifikationsinformation mit Information der Konfigurationsdatenbank zu vergleichen; mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundene Konfigurationsinformation auf Basis des Vergleichs der Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank abzurufen; und die Konfigurationsinformation über mindestens einen drahtlosen Kommunikationslink an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu senden, um die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu konfigurieren.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, bei dem die Identifikationsinformation ein Vorrichtungskennzeichen umfasst.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, in dem Instruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, die Identifikationsinformation mit der Information der Konfigurationsdatenbank zu vergleichen, indem dieser feststellt, ob mindestens ein Teil der Identifikationsinformation zumindest einem Teil der Information der Konfigurationsdatenbank entspricht.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, in dem Instruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundene Identifikationsinformation zu empfangen, wobei dieser eine Liste empfängt, die Identifikationsinformation enthält, die einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 18, in dem Instruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, eine konsolidierte Liste gegenwärtig aktiver drahtlos versorgter Feldvorrichtungen auf Basis der Liste zu aktualisieren, die Identifikationsinformation enthält, die einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zugehört.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, in dem Instruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, die mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung verbundene Identifikationsinformation zu empfangen, indem dieser mindestens eine Nachricht von einem mit der drahtlos versorgten Feldvorrichtung kommunikativ verbundenen Steuerungsgerät empfängt.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 15, in dem Instruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, die Konfigurationsinformation an die drahtlos versorgte Feldvorrichtung zu senden, indem dieser die Konfigurationsinformation über den mindestens einen drahtlosen Kommunikationslink und einen zweiten drahtlosen Kommunikationslink sendet.
Verfahren zum Austausch einer drahtlos versorgten Feldvorrichtung, das umfasst: Speichern einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugehörigen Kennung in einem für eine zweite drahtlos versorgte Feldvorrichtung zugreifbaren Speicher; Entfernen der drahtlos versorgten Feldvorrichtung; Installation der zweiten drahtlos versorgten Feldvorrichtung an Stelle der entfernten drahtlos versorgten Feldvorrichtung; Verarbeitung einer der zweiten drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugeordneten Inbetriebnahmeanforderung, wobei die Inbetriebnahmeanforderung die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugeordnete Kennung enthält; Nutzung der zur drahtlos versorgten Feldvorrichtung gehörenden Kennung zum Abruf der Inbetriebnahmeinformation aus einer Datenbank; und Senden der Inbetriebnahmeinformation an die zweite drahtlos versorgte Feldvorrichtung über mindestens einen drahtlosen Kommunikationslink.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die der drahtlos versorgten Feldvorrichtung zugeordnete Kennung ein Vorrichtungskennzeichen enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner den Empfang mindestens eines Hinweises oder eines Alarms umfasst, und das in Reaktion auf den Hinweis oder den Alarm eine Nachricht an die drahtlose Nutzervorrichtung sendet.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem die drahtlose Nutzervorrichtung mindestens ein Telefon, ein Personal Data Assistent (PDA), ein Laptop (tragbarer Computer) oder ein Pager ist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Nutzung der zur drahtlos versorgten Feldvorrichtung gehörigen Kennung zum Abruf von Inbetriebnahmeinformation aus einer Datenbank einerseits die Feststellung umfasst, ob die Datenbank eine entsprechende Kennung enthält, und andererseits den Abruf der Inbetriebnahmeinformation auf Basis der entsprechenden Kennung.
Verfahren zur Einrichtung eines Kommunikationsnetzwerks zur Nutzung in einem Prozesssteuerungssystem mit einem Steuerungsgerät und einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen, wobei das Verfahren umfasst: die Identifizierung einer Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks, die für das Weiterleiten der Kommunikation zwischen den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen und dem Steuerungsgerät verfügbar sind; und die automatische Zuordnung einiger aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen auf Basis vorbestimmter Signalkriterien.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Identifizierung der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks die Identifizierung von Kommunikationslinks umfasst, die zwischen jeder aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen und mindestens einer der anderen aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen, einem, drahtlosen I/O-Interface und einem drahtlosen Feldvorrichtungsinterface verfügbar sind.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Identifizierung der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks die Identifizierung von mindestens zwei Kommunikationslinks umfasst, die für das Weiterleiten von Kommunikation von mindestens einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zum Steuerungsgerät verfügbar sind.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die automatische Zuordnung einiger aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen auf Basis der vorgegebenen Signalkriterien die Zuordnung eines der drahtlosen Kommunikationslinks zu jeder der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen umfasst, um die Kommunikationsqualität zu maximieren.
Verfahren nach Anspruch 30, bei dem zu den vorgegebenen Signalkriterien mindestens die Signalstärke oder der Störpegel gehört.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die automatische Zuordnung einiger aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen die Zuordnung von mindestens zwei aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu mindestens einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, das außerdem die automatische Neuzuordnung von mindestens einem der Kommunikationslinks zu einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die automatische Neuzuordnung von mindestens einem der Kommunikationslinks die Neuzuordnung dieses mindestens einen Kommunikationslinks in Reaktion auf ein Kommunikationsproblem in Verbindung mit der betreffenden drahtlos versorgten Feldvorrichtungen umfasst.
System zur Einrichtung eines Kommunikationsnetzwerks zur Nutzung in einem Prozesssteuerungssystem mit einem Steuerungsgerät und einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen, wobei das System umfasst: einen Speicher; einen mit dem Speicher verbundenen Prozessor, der programmiert ist für: die Identifizierung einer Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks, die für das Weiterleiten von Kommunikation zwischen den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen und dem Steuerungsgerät zur Verfügung stehen; und die Zuordnung einiger aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen auf Basis vorbestimmter Signalkriterien.
System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiert ist, um die Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu identifizieren, und zwar durch die Identifizierung der Kommunikationslinks, die zwischen jeder aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen und mindestens einer der anderen aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen, einem drahtlosen I/O-Interface und einem drahtlosen Feldvorrichtungsinterface verfügbar sind.
System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiert ist, um die Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu identifizieren, und zwar durch die Identifizierung von mindestens zwei Kommunikationslinks, die für das Weiterleiten von Kommunikation von mindestens einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zum Steuerungsgerät verfügbar sind.
System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiert ist, um einige aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks auf Basis der vorbestimmten Signalkriterien den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zuzuordnen, und zwar durch Zuordnung eines der drahtlosen Kommunikationslinks zu jeder der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen, um die Kommunikationsqualität zu maximieren.
System nach Anspruch 38, bei dem die vorbestimmten Signalkriterien wenigstens eines für Signalstärke und Störpegel umfassen.
System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiert ist, um einige aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zuzuordnen, und zwar durch die Zuordnung von mindestens zwei aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu mindestens einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen.
System nach Anspruch 35, bei dem der Prozessor programmiert ist, um mindestens einen der Kommunikationslinks einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen neu zuzuordnen.
System nach Anspruch 41, bei dem der Prozessor programmiert ist, um den mindestens einen der Kommunikationslinks neu zuzuordnen, und zwar durch die Neuzuordnung des mindestens einen der Kommunikationslinks in Reaktion auf ein Kommunikationsproblem in Verbindung mit der betreffenden der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen.
Maschinenlesbares Medium mit darin gespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung einen Apparat veranlassen: eine Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu identifizieren, die für das Weiterleiten von Kommunikation zwischen einer Vielzahl von drahtlos versorgten Feldvorrichtungen und einem Steuerungsgerät zur Verfügung stehen; und einige aus einer Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen auf Basis vorbestimmter Signalkriterien zuzuordnen.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 43 mit darin gespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, die Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu identifizieren, und zwar durch die Identifizierung der Kommunikationslinks, die zwischen jeder aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen und mindestens einer der anderen aus der Vielzahl von Feldvorrichtungen, einem drahtlosen I/O-Interface und einem drahtlosen Feldvorrichtungsinterface verfügbar sind.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 44 mit darin gespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, die Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu identifizieren, und zwar durch die Identifizierung von mindestens zwei Kommunikationslinks, die für das Weiterleiten von Kommunikation von mindestens einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zum Steuerungsgerät zur Verfügung stehen.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 44 mit darin gespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, einige aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen auf Basis vorbestimmter Signalkriterien zuzuordnen, und zwar durch die Zuordnung eines der drahtlosen Kommunikationslinks zu jeder der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen, um die Kommunikationsqualität zu maximieren.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 44 mit darin gespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, einige aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks den drahtlos versorgten Feldvorrichtungen zuzuordnen, und zwar durch die Zuordnung von mindestens zwei aus der Vielzahl von drahtlosen Kommunikationslinks zu mindestens einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 44 mit darin gespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, mindestens einen der Kommunikationslinks einer der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen neu zuzuordnen.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 48 mit darin gespeicherten Instruktionen, die bei Ausführung den Apparat veranlassen, den mindestens einen der Kommunikationslinks neu zuzuordnen, und zwar durch die Neuzuordnung des mindestens einen Kommunikationslinks in Reaktion auf ein Kommunikationsproblem in Verbindung mit der betreffenden der drahtlos versorgten Feldvorrichtungen.
Drahtloses Interface zur Nutzung mit einer Feldvorrichtung, das umfasst: einen drahtlosen Sende-Empfänger; einen Speicher; und einen mit dem Speicher verbundenen Prozessor, der programmiert ist, um: drahtlose Kommunikationslinks zu identifizieren, die der Feldvorrichtung zur Verfügung stehen; mindestens einen der verfügbaren drahtlosen Kommunikationslinks auf Basis eines vorbestimmten Signalkriteriums auszuwählen; und mit einer Vorrichtung eines Prozesssteuerungssystems über den mindestens einen ausgewählten der verfügbaren drahtlosen Kommunikationslinks zu kommunizieren.
Drahtloses Interface nach Anspruch 50, das außerdem eine physikalische Verbindung umfasst, die konfiguriert ist, um mindestens ein Signal von der Feldvorrichtung zu empfangen.
Drahtloses Interface nach Anspruch 51, bei dem zur physikalischen Verbindung ein Schraubklemmenbord gehört.
Drahtloses Interface nach Anspruch 50, das außerdem Kommunikationsinterfaceschaltungen umfasst, die konfiguriert sind, um analoge Information in Zusammenhang mit der Feldvorrichtung zu verarbeiten.
Drahtloses Interface nach Anspruch 53, bei dem die Kommunikationsinterfaceschaltungen konfiguriert sind, um digitale Information in Zusammenhang mit der Feldvorrichtung zu verarbeiten.
Drahtloses Interface nach Anspruch 54, bei dem die digitale Information HARTkompatible Information umfasst.
Drahtloses Interface nach Anspruch 50, bei dem das drahtlose Interface zur Integration in die Feldvorrichtung konfiguriert ist.
Drahtloses Interface nach Anspruch 50, bei dem das vorbestimmte Signalkriterium mindestens die Signalstärke oder der Störpegel ist.
Drahtloses Interface nach Anspruch 50, bei dem der Prozessor programmiert ist, um Inbetriebnahmeinformation zur Nutzung durch die Feldvorrichtung anzufordern.
Drahtloses Interface nach Anspruch 58, bei dem der Prozessor programmiert ist, um die Inbetriebnahmeinformation zu empfangen und die Feldvorrichtung mit der empfangenen Inbetriebnahmeinformation in Betrieb zu nehmen.
Drahtloses Interface nach Anspruch 50, bei dem der Prozessor programmiert ist, um wenigstens einen Prozesssteuerungsparameter, eine Diagnoseinformation, eine Alarminformation, eine Hinweisinformation oder der Feldvorrichtung zugehörige Identifikationsinformation über den mindestens einen ausgewählten der verfügbaren drahtlosen Kommunikationslinks zu übertragen.