访问分布式控制系统中现场设备的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种分布式控制系统，它包括：提供分布式控制系统主要控制的控制室；多个基于网张的现场设备，每个基于网络的现场设备都包括主要控制网络的端口；与每个基于网络的现场设备的每个主要控制网络端口耦合的控制网络；与控制室耦合的控制器，用来控制和向多个基于网络的现场设备提供主要访问；用来将控制网络与控制器连接起来的网络／控制器连接装置；以及用来向多个基于网络的现场设备提供非冗余辅助访问的辅助访问装置。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

Device for accessing field devices in a distributed control system

The present invention provides a distributed control system, which includes: the control room provides the main control of the distributed control system based on a plurality of field devices; the net, each field device based on network includes main control network port; control network and each field device based on network control and network port coupling; the control room controller coupled to a plurality of, used to control and provides the main access locale devices based on network; network controller used to control network / controller is connected with a connecting device; and a plurality of auxiliary equipment to the scene based on the network to provide non redundant auxiliary access device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对分布式控制系统中现场设备的访问。具体而言，本专利技术涉及利用无线收发机远程访问现场设备、对无法由分布式控制系统的控制器访问的现场设备进行访问的功能以及利用无线收发机对现场设备提供冗余的无线访问。
技术介绍
在一家典型的工厂内，分布式控制系统被用来控制工厂内的许多生产过程。工厂一般有一个容放计算机系统的中央控制室，该系统配备有计算技术中熟知的用户I/O、磁盘I/O和其它外设。与计算系统耦合的是控制器和过程I/O子系统。过程I/O子系统包括多个与遍布工厂的现场设备相连的I/O端口。控制技术中已知的现场设备包括各种类型的分析设备、硅压力传感器、电容压力传感器、热敏检测器、热电偶、应变仪、限位开关、开启/关闭开关、流量变送器、压力变送器、容量开关、天平、换能器、阀门定位器、阀门控制器、启动器、螺线管和指示灯。这里的术语“现场设备”包括这些设备以及其它完成分布式控制系统功能的设备。模拟现场设备传统上通过双绞线电流环路与控制室连接，每个设备用单个双绞线对连到控制室。模拟现场设备能够在特定的范围内响应或发送电信信号。在典型的结构中，双绞线之间的电压差约为20-25伏而环路中流动的电流为4-20毫安。向控制室发送信号的模拟现场设备以正比于检测过程变量的电流对电流环路中流动的电流进行调制。另一方面，在控制室控制下完成动作的模拟现场设备由环路中被过程I/O系统(由控制器控制)的I/O端口调制的电流的幅度控制。传统的具有有源电子线路的双线模拟设备可以从环路接收最大为40毫瓦的功率。需要更大功率的模拟现场设备一般采用四线连接至控制室，其中的两根线向设备供电。这种设备称为四线设备，与双线不同，它们不受功率限制。相反传统的分立现场设备发送或响应的是二进制信号。分立现场设备一般在24伏信号(直流或交流)、110或240伏交流信号或者5伏直流信号下工作。当然分立设备的工作电压也可以根据特定控制设备的电气指标设计。分立的输入现场设备是简单的开关，它建立或断开与控制室的连接，而分立输出现场设备根据控制室信号的有无采取行动。历史上大多数传统的现场设备包括与现场设备完成的主要功能直接相关的单输出或者单输出。例如传统模拟电阻温度传感器完成的唯一一个功能是通过调制双绞线内的电流发送温度信号，而传统模拟阀门定位器完成的唯一一个功能是根据双绞线内的电流确定阀门在开启与关闭之间的位置。最近在分布式系统中采用了将数字数据叠加在电流环路上的混合系统。已知的一种混合系统是高速公路可寻址远程传感器(HART)并且与Bell202调制解调器的规格相似。HART系统利用电流环路中电流的幅度来检测过程变量(与传统系统相同)，并且还将数字载波信号叠加在电流环路信号上。载波信号相对较慢，并且以每秒2-3次的更新速度更新辅助过程变量。数字载波信号一般用来发送辅助和诊断信息而不用来完成现场设备的主要控制功能。在载波信号上提供的信息的例子包括辅助过程变量、诊断信息(包括传感器诊断、设备诊断、引线诊断和过程诊断)、工作温度、传感器温度、标度信息、设备ID编号、建筑材料、配置或编程信息等。因此单个混合现场设备可能包括各种输入和输出变量并且实现各种功能。HART是工业标准非专用系统。但是它相对较慢。工业界的其它公司研制了专用性的更快数字发送方案，但是它们一般不能为竞争者采用。最近美国仪器协会(ISA)制订了更新的控制协议。新协议一般称为现场总线，并且特别称为SP50，它是Standards and Practice Subcommittee50的简称。现场络以最高31.25KB/秒的速率发送数据并向与网络耦合的现场设备供电。H2现场总线网络以最高2.5MB/秒的速率发送数据，但是不向与网络耦合的现场设备供电，并且提供冗余的发送媒体。现场总线是非专有开放标准并且正在吸引着工业界的注意力。随着其它协议和结构被工业界接收，工业界将面对越来越多的挑战去将这些技术溶入单个分布式控制系统。例如更新的设备将耦合至已有的分布式控制系统。在这些情况下，来自控制室的信号可以采用传统的模拟或混合技术，但是现场设备可以耦合至H1或H2现场总线网络。反过来，工厂的控制室的更新可以这样使连向控制室的输入和输出包含现代H1或H2现场总线并使各个信号运行到某些老的模拟和混合现场设备，以及运行到新的基于现场总线的现场设备。除了将各种技术集成在一个分布式系统时遇到的挑战以外，新的现场设备将具有旧控制系统无法完成的维护模式和增强功能。此外即使当分布式系统的组件符合同一标准(例如现场总线标准)时，一个厂商的控制室设备也可能无法访问另一个制造厂商的现场设备提供的辅助功能或辅助信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种在分布式系统中对现场设备进行非冗余辅助访问的装置，它包括对现场设备进行主要访问的控制室，从而能够辅助访问在现场设备中可用的所有信息和功能。本专利技术还提供一种用于在分布式系统中以冗余无线方式访问现场设备的装置，分布式系统包括一个对现场设备进行访问的控制室，从而在硬线媒体失效时冗余访问现场设备。在本专利技术的第一实施例中，每个现场设备都提供一个无线端口并且可以被无线手持单元或者无线终端访问。在该实施例的一种结构中，无线端口由连接现场设备的控制网络供电。在本专利技术的第二实施例中，包含无线端口的现场模块与已有的控制网络连接。现场模块提供了从无线手持单元或者无线终端(可以位于控制室内)到所有连接控制网络的现场设备的访问。在该实施例的一个结构中，现场模块由所连接的控制网络供电。在本专利技术的第三实施例中，分布式控制系统提供有网桥，将分布式控制系统中的分布网络连接至一个或多个控制网络，其中控制网络耦合至现场设备。网桥还包括提供从无线手持单元或者无线终端(可以位于控制室内)到所有连接控制网络的现场设备的访问的无线端口。在本专利技术第四实施例中，网桥/变换器连接到来自用于控制现场模拟设备的旧控制室的双绞模拟线，并且将旧的控制室耦合至新的基于网络的现场设备。在本实施例的一个结构中，网桥/转换器包括与终端耦合的硬线端口。放置在控制室内的终端向控制系统的操作者提供了新的基于网络现场设备的所有功能和辅助信息的访问(旧的控制室模拟部件无法访问这些设备)。在该实施例的另一个结构中(可以与第一个结构兼容)，网桥/转换器提供有允许基于网络的设备被无线终端或者无线手持单元访问的无线端口。附图的简要说明附图说明图1为已有技术分布式控制系统的示意图；图2A为包括两个分布式控制系统并且表示本专利技术三个实施例的工厂示意图；图2B为包括两个分布式控制系统并且表示本专利技术三个实施例的工厂示意图；图3为包括一个已经被新的基于网络现场设备更新的旧模拟分布式控制系统并且表示本专利技术一个实施例的工厂示意图。实施专利技术的较佳方式图1为已有技术分布式控制系统(DCS)10的框图。DCS10由控制室12、控制器14、分立/模拟I/O单元16、H2-H1网桥18和各种用螺线管24、开关26和54、阀门定位器28、46和52、变送器30、34和44、过程分析仪36和50表示的现场设备。这些设备代表了控制技术中已知的各种现场设备。如图1所示的有手持单元38和39(它们能够通过物理线连接访问混合或现场总线现场设备中的信息)以及本地操作者/用户工作站40(能够在经过物理线连接的现场设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式控制系统，其特征在于包括： 提供分布式控制系统主要控制的控制室； 多个基于网络的现场设备，每个基于网络的现场设备都包括主要控制网络的端口； 与每个基于网络的现场设备的每个主要控制网络端口耦合的控制网络； 与控制室耦合的控制器，用来控制和向多个基于网络的现场设备提供主要访问； 用来将控制网络与控制器连接起来的网络／控制器连接装置；以及 用来向多个基于网络的现场设备提供非冗余第二访问的第二访问装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G坦普生，TA波尔德，
申请(专利权)人：费舍柔斯芒特系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]