RU2680929C2 - Способ оптимизации потребляемых ресурсов в полевом устройстве - Google Patents

Способ оптимизации потребляемых ресурсов в полевом устройстве Download PDF

Info

Publication number
RU2680929C2
RU2680929C2 RU2015138953A RU2015138953A RU2680929C2 RU 2680929 C2 RU2680929 C2 RU 2680929C2 RU 2015138953 A RU2015138953 A RU 2015138953A RU 2015138953 A RU2015138953 A RU 2015138953A RU 2680929 C2 RU2680929 C2 RU 2680929C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
field device
resource
intensive operation
sensor
frequency
Prior art date
Application number
RU2015138953A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015138953A (ru
Inventor
Эрик Рассел ЛАВГРЕН
Роберт Майкл ВАЙНБЕРГЕР
Original Assignee
Росемоунт Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Росемоунт Инк. filed Critical Росемоунт Инк.
Publication of RU2015138953A publication Critical patent/RU2015138953A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2680929C2 publication Critical patent/RU2680929C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/418Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02Power saving arrangements
    • H04W52/0203Power saving arrangements in the radio access network or backbone network of wireless communication networks
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00Local resource management
    • H04W72/12Wireless traffic scheduling
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/25Pc structure of the system
    • G05B2219/25066Configuration stored in each unit
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/25Pc structure of the system
    • G05B2219/25419Scheduling
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/31From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31165Control handover in wireless automation networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Programmable Controllers (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к области полевых устройств для промышленных технологических процессов. Полевое устройство содержит первый технологический датчик, беспроводной приемопередатчик и процессор. Первый технологический датчик выполнен с возможностью измерения регистрации первого технологического параметра. Беспроводной приемопередатчик выполнен с возможностью беспроводной связи с диспетчером сети. Процессор выполнен с возможностью обработки зарегистрированного первого технологического параметра и управления беспроводным приемопередатчиком и первым технологическим датчиком для выполнения первой ресурсоемкой операции в соответствии с первым установленным при вводе в эксплуатацию адаптивным расписанием, при этом частота выполнения ресурсоемкой операции изменяется во времени и/или на основании зарегистрированных событий. Первая ресурсоемкая операция представляет собой операцию с повышенным энергопотреблением. В результате минимизируется уровень потерь пакетов и простоев сети, предотвращается необоснованный расход энергии. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к общей области полевых устройств для промышленных технологических процессов, а более конкретно касается системы планирования операций для промышленного полевого устройства.
Уровень техники
Термин «полевое устройство» охватывает широкий диапазон устройств для управления технологическим процессом, используемых для измерения и управления такими параметрами как давление, температура и расход потока. Многие полевые устройства представляют собой передатчики, действующие в качестве ретрансляторов связи между преобразователем, осуществляющим непосредственное измерение или изменение какого-либо параметра промышленного технологического процесса, и удаленными средствами управления или контроля, например, компьютером, расположенным в центре управления. Например, выходной сигнал датчика обычно не может быть эффективно передан в удаленное устройство управления или контроля. Передатчик позволяет преодолеть такой разрыв путем приема передачи от датчика, преобразования полученного сигнала в форму, более приспособленную для передачи на большие расстояния (например, в модулированный сигнал токовой петли с силой тока 4-20 мА или в сигнал протокола беспроводной связи), и передачи преобразованного сигнала в удаленное устройство управления или контроля.
Беспроводные сети полевых устройств используются для управления и контроля разнородных технологических процессов и систем. Единая сеть полевых устройств может содержать полевые устройства, предназначенные для измерения или изменения технологических параметров в пределах обширной области, например, нефтяного месторождения или завода. В системе беспроводной сети, разработанной для приложений на основе датчиков и/или приводов, многие из подключенных к сети полевых устройств должны иметь локальные источники питания в связи с отсутствием близлежащих средств подачи электропитания, таких как источники переменного напряжения 120 В или силовые шины передачи данных, или недопустимостью их использования в опасных зонах, в которых необходимо обеспечить размещение приборов, датчиков, приводов и средств контроля безопасности или элементов интерфейса пользователя без значительных затрат на их установку. «Локальное питание» означает питание от локального источника, например, автономного электрохимического источника питания (например, батарей с длительным сроком службы или топливных ячеек) или энергособирающего источника питания низкой мощности (например, вибрационного, солнечного или термоэлектрического). Общей характеристикой локальных источников питания является их ограниченная энергоемкость или ограниченная мощность, как в случае накопления энергии, например, в батареях с длительным сроком службы, так и в случае ее производства, например, в солнечных элементах. Экономическая потребность в снижении стоимости установки часто порождает необходимость использования оборудования с питанием от батарей, осуществляющего связь в рамках беспроводной сети полевых устройств. Эффективное использование ограниченного источника питания, например, гальванической батареи, не приспособленной для перезарядки, жизненно важно для качественной работы беспроводного полевого устройства. Расчетная длительность срока службы батарей должна быть более пяти лет и предпочтительно составлять существенную часть срока службы изделия.
В целях экономии энергии и пропускной способности сети некоторые протоколы беспроводных сетей ограничивают объем трафика, обрабатываемого каждым узлом или устройством в течение какого-либо периода времени, путем включения приемопередатчиков устройства лишь на ограниченные отрезки времени для прослушивания возможных сообщений. Так, для уменьшения средней мощности протокол может применять циклический режим работы датчиков с их попеременным переключением между включенным и выключенным состояниями. Некоторые протоколы беспроводных сетей могут использовать для экономии энергии глобальный циклический режим работы сети, в котором вся сеть может быть одновременно во включенном или выключенном состоянии. Другие протоколы (например, протоколы на основе TDMA) могут использовать локальный циклический режим работы, в котором только пары связанных между собой узлов, осуществляющие связь, синхронно переводятся во включенное или выключенное состояние в заранее определенные в соответствии с расписанием моменты времени. Как правило, соединение определено заранее путем назначения каждой паре осуществляющих между собой связь узлов сети конкретного периодического отрезка времени (таймслота) для осуществления связи в конкретном радиочастотном канале. В процессе ввода в эксплуатацию каждому полевому устройству назначается свой временной отрезок, и устройство периодически включается с заранее заданной частотой. Как правило, полевые устройства, предназначенные для измерения технологических параметров, производят такие измерения при помощи датчиков незадолго до включения приемопередатчиков устройств. Как обеспечение питания приемопередатчиков, так и проведение измерений при помощи датчиков связано со значительным энергопотреблением, а связь между устройствами вызывает заполнение пропускной способности сети. В общем случае каждое из полевых устройств многократно выполняет с заранее заданной частотой по меньшей мере одну ресурсоемкую операцию (например, периодическую беспроводную связь, периодические измерения или изменения технологического процесса и т.д.).
Индивидуальные приложения полевых устройств могут требовать выполнения ресурсоемких операций с высокой частотой в течение определенных периодов и их выполнения с меньшей частотой или их полной остановки в течение других периодов. Известные сети полевых устройств либо предусматривают постоянную работу таких полевых устройств с высокой частотой выполнения операций, необходимой в периоды повышенной нагрузки, либо осуществляют повторный ввод полевых устройств в эксплуатацию в режимах высокой и низкой нагрузки центральным сервером управления или контроля. В первом случае постоянная работа с высокой частотой выполнения операций приводит к необоснованному расходу энергии и пропускной способности в периоды низкой нагрузки. В последнем случае повторный ввод устройств в эксплуатацию приводит к расходу энергии и пропускной способности, а также может вызывать потерю пакетов во время повторного ввода в эксплуатацию.
Раскрытие изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается полевое устройство, содержащее первый технологический датчик, беспроводной приемопередатчик и процессор. Первый технологический датчик выполнен с возможностью регистрации первого технологического параметра. Беспроводной приемопередатчик выполнен с возможностью осуществления беспроводной связи с диспетчером сети. Процессор выполнен с возможностью обработки зарегистрированного первого технологического параметра и управления беспроводным приемопередатчиком и первым технологическим датчиком с целью выполнения первой ресурсоемкой операции в соответствии с первым установленным при вводе в эксплуатацию адаптивным расписанием, при этом частота выполнения ресурсоемкой операции изменяется во времени и/или на основании зарегистрированных событий.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ работы промышленного полевого устройства. Способ включает ввод полевого устройства в эксплуатацию с адаптивным расписанием, выполнение ресурсоемкой операции с запланированной частотой, изменяющейся во времени на основании установленного при вводе в эксплуатацию внутреннего расписания, и изменение запланированной частоты в ответ на регистрируемые события, указанные заранее заданным внутренним расписанием.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема беспроводной технологической сети, содержащей несколько полевых устройств.
На фиг. 2 представлена упрощенная схема одного из полевых устройств по фиг. 1.
На фиг. 3 представлена диаграмма, иллюстрирующая способ работы по расписанию полевого устройства по фиг. 2.
Осуществление изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается система планирования для оптимизации потребления ресурсов в полевых устройствах промышленного технологического процесса. Полевые устройства вводят в эксплуатацию с динамическими расписаниями, указывающими изменяемые частоты выполнения ресурсоемких операций, например, приема и передачи беспроводных сигналов, регистрации технологических параметров, калибровки датчиков и изменения технологических параметров. Каждое из полевых устройств изменяет частоту проведения таких ресурсоемких операций в соответствии со своим собственным динамическим расписанием без необходимости повторного ввода в эксплуатацию.
На фиг. 1 представлена схема одного из вариантов осуществления беспроводной технологической сети 10, представляющей собой сеть измерительных и/или приводных полевых устройств с централизованным управлением и/или контролем. Беспроводная технологическая сеть 10 содержит шлюз 12, полевые устройства 14 (в число которых входят полевые устройства 14а, 14b и 14с), центральный компьютер 16, обслуживающую сеть 18 и диспетчер 20 сети. Шлюз 12 представляет собой маршрутизатор с поддержкой беспроводной связи, расположенный между центральным компьютером 16 и полевыми устройствами 14. Полевые устройства 14 представляют собой технологические передатчики с поддержкой беспроводной связи, которые могут быть выполнены, например, с возможностью приема, обработки и передачи сигналов от одного или более преобразователей, предусмотренных для регистрации параметров технологического процесса, например, расхода потока, высоты уровня, температуры или давления текучей среды. В альтернативном варианте полевые устройства 14 могут представлять собой беспроводные контроллеры, выполненные с возможностью управления технологическими приводными средствами, например, клапанами и насосами, в соответствии с сигналами, получаемыми через шлюз 12. Хотя в конфигурации, представленной на фиг. 1, шлюз 12 осуществляет прямую беспроводную связь с каждым из полевых устройств 14, в беспроводной технологической сети 10 может быть использована любая сетевая архитектура. В некоторых вариантах осуществления шлюз 12 образует концентратор сети звездчатого типа, обслуживающий все полевые устройства 14. В других вариантах осуществления полевые устройства 14 могут быть организованы в ячеистую сеть, в которой связь между шлюзом 12 и полевым устройством (например, полевым устройством 14а) осуществляется через одно или более промежуточных полевых устройств (например, полевые устройства 14b, 14с). Центральный компьютер 16 образует по меньшей мере часть системы управления или контроля, принимающей от полевых устройств 14 показания датчиков и/или передающей им команды управления приводными средствами через шлюз 12. Центральный компьютер 16 может представлять собой, например, терминал оператора или автоматический контроллер. Центральный компьютер 16 осуществляет сбор и обработку показаний датчиков, получаемых от полевых устройств 14.
В проиллюстрированном варианте центральный компьютер 16 соединен со шлюзом 12 через обслуживающую сеть, которая может представлять собой, например, вторичную проводную или беспроводную сеть, отличную от звездчатой или ячеистой сети полевых устройств 14. В альтернативных вариантах осуществления центральный компьютер 16 может непосредственно осуществлять беспроводную связь со шлюзом 12. В некоторых вариантах осуществления центральный компьютер и шлюз 12 могут быть выполнены в составе единого устройства без промежуточной обслуживающей сети 18.
Диспетчер 20 сети представляет собой программное обеспечение, которое обрабатывает информацию, поступающую от полевых устройств 14, формируя беспроводные соединения, управляющие сообщения, расписания связи и запросы на получение данных в соответствии с требованиями текущей ситуации и данного приложения. Хотя на представленной схеме диспетчер 20 сети расположен в шлюзе 12, в альтернативных вариантах осуществления диспетчер 20 сети может быть расположен на удаленном компьютере, соединенном со шлюзом 12, например, на центральном компьютере 16 или на другом компьютере, подключенном к обслуживающей сети 18.
Диспетчер 20 сети передает каждому из полевых устройств 14 информацию ввода в эксплуатацию в соответствии с параметрами, заданными центральным компьютером 16 или введенными в полевое устройство 14 локально, как описано ниже со ссылками на фиг. 2 и 3. Информация ввода в эксплуатацию включает информацию о соединении, указывающую протокол сети (например, WirelessHART, Fieldbus или другой соответствующий протокол) и определяющую каждое полевое устройство 14 в качестве составного элемента беспроводной технологической сети 10. Кроме того, информация ввода в эксплуатацию включает адаптивное расписание, указывающее изменяющуюся частоту выполнения операций регистрации, приведения в действие, диагностики, передачи, приема и других ресурсоемких операций для каждого полевого устройства 14. Такие частоты могут изменяться со временем в соответствии с адаптивным расписанием, которое может, например, указывать более высокую частоту проведения измерений и передачи/приема данных для критических периодов (например, по утрам, во время запуска установки) и более низкую частоту для некритических периодов (например, с прекращением измерений или передачи данных на выходные дни, в которые предприятие закрыто, и установка не работает). Каждое из полевых устройств 14 работает в соответствии со своим собственным адаптивным расписанием и осуществляет переключение между различными частотами проведения ресурсоемких операций в соответствии с таким расписанием без необходимости повторного ввода в эксплуатацию. Кроме того, адаптивное расписание каждого из полевых устройств 14 может указывать условия событий, вызывающих изменения частоты проведения ресурсоемких операций. Например, полевое устройство, предназначенное для регистрации и передачи измерений разности давления, может передавать измерения давления с более высокой частотой в течение пяти минут после регистрации разности давления, превышающего пороговое значение, указанное в адаптивном расписании. Фиксированные (т.е. безусловные) элементы адаптивного расписания могут быть введены в процессе ввода в эксплуатацию диспетчером 20 сети, в результате чего они известны как диспетчеру 20 сети, так и полевому устройству 14. Изменения частоты передачи данных, вызванные заданными условиями событий, могут быть сообщены диспетчеру 20 сети вместе с соответствующим запросом на выделение пропускной способности.
На фиг. 2 представлена упрощенная схема полевого устройства 14 и шлюза 12, в котором выполняется диспетчер 20 сети, в беспроводной технологической сети 10. Полевое устройство 14 содержит корпус 100, антенну 102, приемопередатчик 104, процессор 106, формирователь 108 сигналов, преобразователь 110, память 112, источник 114 питания и средства 116 хронометража.
В данном варианте осуществления корпус 100 представляет собой жесткий, прочный корпус, в котором приемопередатчик 104, процессор 106, формирователь 108 сигналов, память 112 и источник 114 питания могут быть загерметизированы для их защиты от экстремальных температур и агрессивной внешней среды. Хотя представленный на схеме преобразователь 110 расположен вне корпуса 100, в некоторых вариантах осуществления полевого устройства 14 корпус 100 также может содержать и преобразователь 110.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения приемопередатчик 104 представляет собой передатчик/приемник сигналов, осуществляющий передачу и прием беспроводных сигналов через антенну 102. Процессор 106 представляет собой логический блок обработки данных, например, микропроцессор. Формирователь 108 сигналов содержит цифровой и/или аналоговый фильтр, обрабатывающий сигналы, поступающие в преобразователь 110 и/или от него. В некоторых вариантах осуществления формирователь 108 сигналов может дополнительно содержать аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью оцифровки сигналов датчиков, поступающих от преобразователя 110, или преобразования цифровых инструкций в аналоговые команды для преобразователя 110.
Преобразователь 110 может представлять собой датчик, передающий показания датчика в полевое устройство 14 для обработки и передачи центральному компьютеру 16 системы управления или контроля, или приводное средство, вызывающее изменения промышленного технологического процесса в соответствии с сигналами, принимаемыми от компьютера 16 или диспетчера 20 сети. Хотя нижеследующее описание относится к варианту осуществления, в котором преобразователь 16 содержит датчик, специалисту в данной области должно быть понятно, что настоящее изобретение равным образом применимо и к системам приводных средств. Хотя на фиг. 2 представлен всего один преобразователь 110, в некоторых вариантах осуществления полевое устройство 14 может обслуживать несколько преобразователей 110. В некоторых вариантах осуществления преобразователь 110 может представлять собой многофункциональный преобразователь, выполненный с возможностью работы в и в качестве приводного средства и в качестве датчика или регистрации нескольких параметров.
Память 112 представляет собой модуль памяти, выполненный с возможностью машинного чтения и записи. Источник 114 питания представляет собой источник энергии, обеспечивающий питание преобразователя 110, процессора 106, формирователя 108 сигналов и памяти 112. В некоторых вариантах осуществления источник 114 питания также может обеспечивать питание приемопередатчика 110. В некоторых вариантах осуществления источник 114 питания может представлять собой источник энергии ограниченной мощности, например, локальный энергособирающий источник (например, солнечную панель или накопитель вибрационной энергии с ограниченным выходом) или накопительное устройство (например, химическую батарею или суперконденсатор с ограниченным зарядом).
Для минимизации потребления энергии от источника 114 питания и минимизации использования пропускной способности беспроводной технологической сети 10 процессор 106 приводит в действие приемопередатчик 104 и/или преобразователь 110 в соответствии с адаптивным расписанием (описанным выше), сохраненным в памяти 112. Адаптивное расписание поступает от центрального компьютера 16 через диспетчер 20 сети, или же локальное устройство конфигурации в процессе ввода в эксплуатацию задает различные частоты включения или проведения операций для разных временных периодов (например, в зависимости от времени суток, дня недели, конкретных праздничных дней и т.д.) и/или в ответ на идентифицированные условия (например, попадания значений, зарегистрированных преобразователем 110 в пределы или за пределы конкретного диапазона, разового или в течение установленного периода). В более общем случае процессор 106 может включать или выключать любые ресурсоемкие функции полевого устройства 14 в соответствии с адаптивным расписанием, как описано ниже со ссылками на фиг. 3. В памяти 112 также могут быть сохранены прошлые показания датчика из преобразователя 110, протоколы диагностики преобразователя 110 и приемопередатчика 104 и/или команды управления приводным средством для преобразователя 110.
Средства 116 хронометража по одному из вариантов осуществления изобретения представляют собой часы реального времени, выполненные с возможностью предоставления процессору 106 текущего времени и даты. Такие время и дата сопоставляются с адаптивным расписанием, сохраненным в памяти 112, для определения необходимости обновления частоты проведения ресурсоемких операций (см. ниже фиг. 3 и сопровождающее ее описание). Например, в адаптивном расписании могут быть заданы конкретные режимы работы с большей и меньшей частотой проведения ресурсоемких операций в зависимости от календарной даты, времени по часам или дня недели, предоставленных средствами 116 хронометража. Хотя на фиг. 2 приемопередатчик 104, процессор 106, формирователь 108 сигналов, память 112 и средства 116 хронометража представлены в виде отдельных элементов, в некоторых вариантах осуществления полевое устройство 104 может содержать некоторые или все из этих элементов в составе одного физического компонента, например, многофункциональной электронной печатной платы.
На фиг. 3 представлена диаграмма, иллюстрирующая способ 200 работы с использованием расписания. Способ 200 работы с использованием расписания описывает работу полевого устройства 14 в соответствии с вышеописанным адаптивным расписанием. Прежде всего, пользователь (человек или машина) конфигурирует адаптивное расписание, задавая частоты проведения ресурсоемких операций, например, включения приемопередатчика 104 и циклов диагностики или измерений преобразователя 110 (шаг S1). Такое адаптивное расписание сохраняется в памяти 112, как описано выше, причем оно может управлять проведением нескольких разных типов ресурсоемких операций, для каждой из которых могут быть назначены разные частоты для разных временных периодов. Например, адаптивное расписание может предусматривать регистрацию технологического параметра (например, давления или температуры) преобразователем 110 раз в секунду с 8:00 до 9:00 по вторникам с включением приемопередатчика 102 раз в минуту для передачи данных, накопленных в памяти 112. В некоторых вариантах осуществления в адаптивном расписании могут быть указаны условия событий и соответствующие ресурсоемкие операции, которые должны быть выполнены в ответ на такие условия. В число возможных условий событий входят попадание или нахождение значений измерения технологического параметра, полученных от преобразователя 110, выше или ниже пороговых значений, а также поступление команд или сигналов данных от внешних устройств (например, шлюза 12 или других полевых устройств 14). Например, полевое устройство 14а может увеличить частоту регистрации первого параметра (например, давления), производимой преобразователем 110, в ответ на прием от полевого устройства 14b сообщения о необычно высоком значении второго параметра (например, расхода потока). В другом примере полевое устройство 14 может увеличить частоту регистрации или запустить диагностику датчика преобразователя 110 в случае выхода показаний датчика преобразователя 110 за пределы ожидаемого диапазона. Аналогичным образом, в вариантах осуществления полевого устройства 14 с несколькими или многофункциональными преобразователями 110 частота измерений одного из параметров может быть увеличена, уменьшена или сведена к нулю в зависимости от результатов измерений другого параметра. В некоторых вариантах осуществления полевое устройство 14 может содержать резервные преобразователи 110, пребывающие в пассивном состоянии (т.е. не задействованные для регистрации) вплоть до возможного отказа или возникновения отклонений в работе основного преобразователя 110.
После ввода в эксплуатацию процессор 106 выдает приемопередатчику 102 и преобразователю 110 команду на включение в соответствии с запланированными в данный момент частотой и временным графиком (шаг S2). Этот процесс продолжается вплоть до его прерывания запланированным переключением режима (шаг S4), переключением в режим, определенный событием (шаг S5), или переключением режима, вызванным вмешательством пользователя (шаг S6). Процессор 104 периодически сравнивает текущее время и дату, полученные от средств хронометража, с адаптивным расписанием, сохраненным в памяти 112, и производит переключение в новый режим с большей или меньшей частотой выполнения операций, если этого требует адаптивное расписание (шаг S4). Период такого сравнения выбирается так, чтобы он не превышал минимальной частоты, предусмотренной адаптивным расписанием для любой из операций. Аналогичным образом, процессор 104 сравнивает данные, поступающие от преобразователя 110 и приемопередатчика 104, с флагами событий, указанными в адаптивном расписании, и производит переключение в режим, определенный событием, если это предусмотрено адаптивным расписанием (шаг S5). Режимы, определенные событиями, могут иметь приоритет перед временными режимами, заданными на шаге S4, а также могут иметь собственные временные рамки или ограничения, определенные адаптивным расписанием и применяемые путем сравнения со средствами 116 хронометража. В отсутствие вмешательств пользователя работа полевого устройства 14 полностью основана на адаптивном расписании, исходно установленном при вводе в эксплуатацию и сохраненном в памяти 112, без необходимости повторного вода в эксплуатацию шлюзом 12 (шаг S6). Любой сигнал прерывания, принятый через шлюз 12 от оператора (человека или машины, например, от пользователя центрального компьютера 16 или от диспетчера 20 сети) обеспечивает возможность загрузки в память 112 нового или измененного адаптивного расписания (шаг S1).
Способ 200 работы с использованием расписания позволяет полевому устройству 14 поддерживать стационарную работу с выполнением разнообразных запланированных и/или определенных событиями операций без повторного ввода в эксплуатацию. Тем самым, способ 200 позволяет полевому устройству 14 выполнять операции, требующие повышенного расхода энергии или пропускной способности, с частотой, не превышающей требуемую для данного приложения или данной ситуации, что обеспечивает снижение потребления энергии источника 114 питания и нагрузки на беспроводную технологическую сеть 10. Возможность переключения полевого устройства, использующего адаптивное расписание в рамках способа 200 работы с использованием расписания, как описано выше, из одного режима работы в другой без повторного ввода в эксплуатацию позволяет минимизировать уровень потери пакетов и простоев сети, вызванных задержками на повторный ввод в эксплуатацию. Определяемые адаптивным расписанием переключения по событиям позволяют полевому устройству 14 и беспроводной технологической сети 10 быстро реагировать на изменения условий технологического процесса, неисправности оборудования и расхождения в показаниях датчиков.
Хотя настоящее изобретение было раскрыто в вышеприведенном описании со ссылками на один или несколько конкретных примеров вариантов его осуществления, специалисту в данной области должно быть ясно, что в него могут быть внесены различные изменения, а его элементы могут быть заменены на эквивалентные, не выходящие за пределы сущности изобретения. Кроме того, для адаптации решения по изобретению к конкретным ситуациям или материалам могут быть предусмотрены различные модификации, не выходящие за пределы сущности изобретения. Таким образом, изобретение следует считать не ограниченным описанными частными вариантами его осуществления, но охватывающим все варианты осуществления, определенные прилагаемыми пунктами формулы изобретения.

Claims (28)

1. Полевое устройство, содержащее
первый технологический датчик, выполненный с возможностью регистрации первого технологического параметра;
приемопередатчик, выполненный с возможностью осуществления связи с диспетчером сети; и
процессор, выполненный с возможностью обработки зарегистрированного первого технологического параметра и управления беспроводным приемопередатчиком и первым технологическим датчиком с целью выполнения первой ресурсоемкой операции в соответствии с первым установленным при вводе в эксплуатацию адаптивным расписанием, при этом частота выполнения ресурсоемкой операции изменяется во времени и/или на основании зарегистрированных событий,
причем первая ресурсоемкая операция представляет собой операцию с повышенным энергопотреблением.
2. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемопередатчик представляет собой беспроводной приемопередатчик, выполненный с возможностью осуществления беспроводной связи с диспетчером сети.
3. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что беспроводная связь с диспетчером сети включает связь через ячеистую беспроводную сеть.
4. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что процессор дополнительно выполнен с возможностью выполнения второй ресурсоемкой операции в соответствии со вторым установленным при вводе в эксплуатацию адаптивным расписанием, отличным от первого внутреннего расписания.
5. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая ресурсоемкая операция представляет собой операцию с повышенным использованием пропускной способности.
6. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая ресурсоемкая операция включает передачу и/или прием данных при помощи беспроводного приемопередатчика.
7. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая ресурсоемкая операция включает проведение измерений при помощи первого технологического датчика.
8. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая ресурсоемкая операция включает проведение диагностики первого технологического датчика.
9. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что зарегистрированное событие регистрирует первый технологический датчик.
10. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит второй технологический датчик, выполненный с возможностью регистрации второго технологического параметра, причем зарегистрированное событие регистрирует второй технологический датчик.
11. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что зарегистрированное событие принимают через беспроводной приемопередатчик.
12. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит источник питания ограниченной мощности.
13. Полевое устройство по п. 12, отличающееся тем, что источник питания ограниченной мощности представляет собой батарею с ограниченным зарядом, или суперконденсатор, или локальный накопитель энергии с ограниченным выходом.
14. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит средства хронометража.
15. Полевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что частота ресурсоемкой операции в соответствии с первым установленным при вводе в эксплуатацию адаптивным расписанием изменяется на основании календарной даты, времени по часам и/или дня недели, предоставляемых средствами хронометража.
16. Способ работы промышленного полевого устройства, включающий:
ввод полевого устройства в эксплуатацию с установленным при вводе в эксплуатацию адаптивным расписанием;
выполнение ресурсоемкой операции с запланированной частотой, изменяющейся во времени на основании установленного при вводе в эксплуатацию адаптивного расписания; и
изменение запланированной частоты в ответ на зарегистрированные события, указанные заранее заданным внутренним расписанием,
причем ресурсоемкая операция представляет собой операцию с повышенным энергопотреблением.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что ресурсоемкая операция включает работу беспроводного приемопередатчика.
18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что ресурсоемкая операция включает измерение технологического параметра технологическим датчиком.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что зарегистрированное событие включает попадание результата измерения технологического параметра технологическим датчиком в пределы диапазона события.
20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что установленное при вводе в эксплуатацию адаптивное расписание задает увеличение запланированной частоты для периодов повышенной потребности в выполнении ресурсоемкой операции и уменьшение запланированной частоты для периодов пониженной потребности в выполнении ресурсоемкой операции.
RU2015138953A 2013-03-15 2014-02-20 Способ оптимизации потребляемых ресурсов в полевом устройстве RU2680929C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/837,251 2013-03-15
US13/837,251 US20140274181A1 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Resource optimization in a field device
PCT/US2014/017388 WO2014149337A1 (en) 2013-03-15 2014-02-20 Resource optimization in a field device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015138953A RU2015138953A (ru) 2017-04-28
RU2680929C2 true RU2680929C2 (ru) 2019-02-28

Family

ID=51502595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015138953A RU2680929C2 (ru) 2013-03-15 2014-02-20 Способ оптимизации потребляемых ресурсов в полевом устройстве

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20140274181A1 (ru)
EP (1) EP2972615B1 (ru)
JP (3) JP2016510926A (ru)
CN (1) CN104049571A (ru)
AU (1) AU2014238247B2 (ru)
CA (1) CA2902023A1 (ru)
RU (1) RU2680929C2 (ru)
WO (1) WO2014149337A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200085U1 (ru) * 2020-07-03 2020-10-05 Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО" Устройство передачи данных о коррозии

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9858052B2 (en) 2013-03-21 2018-01-02 Razer (Asia-Pacific) Pte. Ltd. Decentralized operating system
US10942250B2 (en) 2014-03-03 2021-03-09 Rosemount Inc. Positioning system
JP6696368B2 (ja) * 2016-09-02 2020-05-20 コニカミノルタ株式会社 画像処理装置、電力供給方法、スケジュール更新方法、およびコンピュータプログラム
US11226215B2 (en) * 2016-11-03 2022-01-18 Vega Grieshaber Kg Modular field device kit and method of assembly
DK3431931T3 (da) * 2017-07-18 2021-06-14 Kamstrup As Intelligent målerindretning med adaptivt serviceniveau
US10674443B2 (en) 2017-08-18 2020-06-02 Blackberry Limited Method and system for battery life improvement for low power devices in wireless sensor networks
DE202019102174U1 (de) 2018-04-18 2019-06-14 Abb Schweiz Ag Steuern und Anpassen von Zeitplänen in verteilten Sensorvorrichtungen
JP7320051B2 (ja) * 2018-09-17 2023-08-02 ローズマウント インコーポレイテッド 位置認識システム
US10607475B1 (en) 2019-03-21 2020-03-31 Underground Systems, Inc. Remote monitoring system
CN113107439B (zh) * 2020-01-10 2023-02-28 中国石油天然气股份有限公司 油井的捞油方法、装置及存储介质
EP4193226A1 (en) * 2020-08-04 2023-06-14 More S.R.L. Industrial steel plant and connected monitoring apparatus and method
US11651535B2 (en) * 2020-11-16 2023-05-16 Sas Institute Inc. Interactive graphical user interface for monitoring computer models
CA3216168A1 (en) * 2021-04-06 2022-10-13 Delaware Capital Formation, Inc. Predictive maintenance of industrial equipment
CN113325821B (zh) * 2021-05-25 2022-02-01 四川大学 基于饱和约束和动态事件触发机制的网络控制系统故障检测方法
US20230297058A1 (en) * 2022-03-21 2023-09-21 Delaware Capital Formation, Inc. End-to-end wireless sensor-hub system
DE102022111849A1 (de) 2022-05-11 2023-11-16 Endress+Hauser Flowtec Ag Netzwerk von elektronischen Geräten und Verfahren zum Einstellen einer Datensenderate zwischen elektronischen Geräten

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU780915A1 (ru) * 1978-01-10 1980-11-23 Киевский Институт Автоматики Им. Хху Създа Кпсс Устройство автоматического регулировани толщины проката
SU1383444A1 (ru) * 1986-04-07 1988-03-23 Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) Асинхронный последовательный регистр
RU2348959C2 (ru) * 2004-02-05 2009-03-10 Роузмаунт Инк. Диагностика клапана аварийного отключения с использованием датчика давления
RU2390814C2 (ru) * 2004-06-28 2010-05-27 Роузмаунт Инк. Технологическое полевое устройство с высокочастотной связью
RU2408916C2 (ru) * 2005-09-27 2011-01-10 Роузмаунт Инк. Усовершенствованное получение электроэнергии для технологических устройств
RU2436205C2 (ru) * 2006-02-21 2011-12-10 Роузмаунт Инк. Регулируемая опора антенны для промышленных установок
US20120161978A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 Yokogawa Electric Corporation Wireless field device, device management system, and device management method

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3633180B2 (ja) * 1997-02-14 2005-03-30 株式会社日立製作所 遠隔監視システム
US6252544B1 (en) * 1998-01-27 2001-06-26 Steven M. Hoffberg Mobile communication device
US6023223A (en) * 1999-03-18 2000-02-08 Baxter, Jr.; John Francis Early warning detection and notification network for environmental conditions
US7143407B2 (en) * 2001-07-26 2006-11-28 Kyocera Wireless Corp. System and method for executing wireless communications device dynamic instruction sets
JP4034956B2 (ja) * 2001-10-29 2008-01-16 株式会社テイエルブイ 蒸気トラップ監視システム
US6930596B2 (en) * 2002-07-19 2005-08-16 Ut-Battelle System for detection of hazardous events
US6674379B1 (en) 2002-09-30 2004-01-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Digital controller with two control paths
US7003417B2 (en) * 2003-06-06 2006-02-21 Invensys Systems, Inc. Multiple calibration ranges stored in a process transmitter
US7620409B2 (en) * 2004-06-17 2009-11-17 Honeywell International Inc. Wireless communication system with channel hopping and redundant connectivity
JP2006187316A (ja) * 2004-12-28 2006-07-20 Medical Electronic Science Inst Co Ltd 遠隔センシングシステム及びセンサユニット
US20060217116A1 (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Cassett Tia M Apparatus and methods for providing performance statistics on a wireless communication device
JP4668770B2 (ja) * 2005-11-09 2011-04-13 株式会社山武 無線空調制御システムおよび空調コントローラ
US8103316B2 (en) * 2006-09-29 2012-01-24 Rosemount Inc. Power management system for a field device on a wireless network
US7933666B2 (en) * 2006-11-10 2011-04-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Adjustable data collection rate for embedded historians
US8356431B2 (en) * 2007-04-13 2013-01-22 Hart Communication Foundation Scheduling communication frames in a wireless network
US8325627B2 (en) * 2007-04-13 2012-12-04 Hart Communication Foundation Adaptive scheduling in a wireless network
DE102008015232A1 (de) * 2007-11-15 2009-05-20 Continental Teves Ag & Co. Ohg Übertragung von Fahrzeuginformation
EP2187281B1 (de) * 2008-11-13 2013-04-17 Siemens Aktiengesellschaft Automatisierungsgerät und Verfahren zu dessen Betrieb
US8760392B2 (en) * 2010-04-20 2014-06-24 Invensense, Inc. Wireless motion processing sensor systems suitable for mobile and battery operation
JP2012005004A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Toshiba Corp データ伝送制御装置、ゲートウェイ装置、予測装置およびデータ伝送制御方法
US9338238B2 (en) * 2010-12-03 2016-05-10 Siemens Industry, Inc. Operation scheduler for a building automation system
CN102175269B (zh) * 2011-01-24 2013-02-13 华东师范大学 一种可改变采样频率的传感器设备及其控制方法
PL2721897T3 (pl) * 2011-06-17 2017-08-31 Abb Research Ltd. Dostęp w oparciu o rywalizację do zasobów w sieci bezprzewodowej
JP5774783B2 (ja) * 2011-06-27 2015-09-09 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー カレンダデータに基づくアップリンク帯域幅およびダウンリンク帯域幅の動的な最適化

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU780915A1 (ru) * 1978-01-10 1980-11-23 Киевский Институт Автоматики Им. Хху Създа Кпсс Устройство автоматического регулировани толщины проката
SU1383444A1 (ru) * 1986-04-07 1988-03-23 Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) Асинхронный последовательный регистр
RU2348959C2 (ru) * 2004-02-05 2009-03-10 Роузмаунт Инк. Диагностика клапана аварийного отключения с использованием датчика давления
RU2390814C2 (ru) * 2004-06-28 2010-05-27 Роузмаунт Инк. Технологическое полевое устройство с высокочастотной связью
RU2408916C2 (ru) * 2005-09-27 2011-01-10 Роузмаунт Инк. Усовершенствованное получение электроэнергии для технологических устройств
RU2436205C2 (ru) * 2006-02-21 2011-12-10 Роузмаунт Инк. Регулируемая опора антенны для промышленных установок
US20120161978A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 Yokogawa Electric Corporation Wireless field device, device management system, and device management method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200085U1 (ru) * 2020-07-03 2020-10-05 Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО" Устройство передачи данных о коррозии

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021077380A (ja) 2021-05-20
EP2972615A1 (en) 2016-01-20
EP2972615B1 (en) 2020-05-06
EP2972615A4 (en) 2016-10-19
RU2015138953A (ru) 2017-04-28
CN104049571A (zh) 2014-09-17
AU2014238247A1 (en) 2015-10-01
JP2019067440A (ja) 2019-04-25
CA2902023A1 (en) 2014-09-25
US20140274181A1 (en) 2014-09-18
JP2016510926A (ja) 2016-04-11
WO2014149337A1 (en) 2014-09-25
AU2014238247B2 (en) 2017-06-15
JP7075014B2 (ja) 2022-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2680929C2 (ru) Способ оптимизации потребляемых ресурсов в полевом устройстве
US10725443B2 (en) Radio module for field devices of automation technology
CN102143570B (zh) 实现低功耗节点实时监控的无线传感网调度方法和系统
JP2020074206A (ja) プロセス監視システム、プロセス監視方法およびデータ伝送方法
US8344880B2 (en) Field device of automation technology
CN103003773A (zh) 无线过程控制系统中用于降低功耗的方法、控制器和计算机程序产品
Tiwari et al. Wireless sensor network for machine condition based maintenance
CA2732938A1 (en) Method for monitoring remaining service life of a battery
EP3861799B1 (en) Cellular modem for low power applications
CN103294020A (zh) 无线控制设备中的调度功能
JP6726587B2 (ja) エネルギー消費管理システム
EP2903296B1 (en) Data acquisition device, data acquisition system, and program
Hauer et al. An open-source ieee 802.15. 4 mac implementation for tinyos 2.1
KR102612904B1 (ko) 양봉용 스마트 무선 모니터링 시스템
JP6768496B2 (ja) 無線端末装置、及び、無線端末システム
Nagarajan et al. Energy efficient data transmission approaches for wireless industrial automation
RU2819589C1 (ru) Датчик для генерации данных управления мощностью
US20220150826A1 (en) Method for operating a wireless field-device network
US20240053734A1 (en) Lubricator control system
CN117640703A (zh) 润滑器控制系统
CN117631569A (zh) 润滑器控制系统
KR20230103434A (ko) 산업용 IoT 에지 게이트웨이 및 이를 구성 및 탐색하는 방법
KR20220076233A (ko) IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 장치 및 그 방법
Lewis DESIGN & IMPLEMENTATION OF WIRELESS SENSOR NETWORKS FOR CONDITION BASED MAINTENANCE
Tiwari Design and implementation of wireless sensor networks for condition based maintenance

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200221