有线现场装置与控制系统组件间的无线通信的系统与方法制造方法及图纸

用于在现场装置与控制系统组件之间传递信号的通信系统包括现场链接单元（１０４，１１０）和系统网关（１１８，１２０）。现场链接单元（１０４，１１０）电耦合到现场装置（１０２Ａ－１０２Ｃ，１０８Ａ－１０８Ｃ），使用第一协议在这二者之间传递信号。系统网关（１１８，１２０）电连接到控制系统组件，使用第二协议在这二者之间传递信号。现场链接单元（１０４，１１０）和系统网关（１１８，１２０）无线通信。现场链接单元（１０４，１１０）和系统网关（１１８，１２０）之一可在发送前加密信号，而另一个可根据接收解密信号。系统还可包括至少一个中间节点（１１４，１１６），且现场链接单元（１０４，１１０）和系统网关（１１８，１２０）可经中间节点（１１４，１１６）无线通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开通常涉及控制系统，尤其涉及用于有线现场装置与控制系统组件之间的无线通信的系统与方法。
技术介绍
过程控制系统一般包括现场装置和控制系统组件。现场装置可包括测量过程变量的值或者过程组件的状态的传感器。现场装置还可包括用于控制诸如阀的过程设备的制动器(actuator)以及用于控制诸如发动机的过程设备的继电器(relay)。控制系统组件可包括过程控制器、安全和报警应用、资产管理工具、配置工具以及过程历史记录应用。现场装置和控制系统组件一般使用通信协议经由有线连接相互通信。在某些通信协议中，例如高速可寻址远程传感器(HighwayAddressable Remote Transducer：HART)协议，独立的导线对把各个现场装置连接到控制系统。此类导线对可承载表征过程变量或者所需制动器位置的模拟控制电流。低电压的频移键控(frequency shift keying：FSK)数字信号可叠加到模拟控制电流，以能够在HART现场装置与控制系统之间进行其它信息的通信。此类其它信息可包括配置信息、其它过程变量信息以及装置状态信息。可使用HART多路复用器以便简化此类系统的连线。多路复用器单元可使用上述的组合的模拟和FSK数字通信协议与各个HART现场装置通信。然后，可使用串行数字链路来利用相关数字通信协议在多路复用器单元和控制系统之间通信。在其它通信协议中，控制系统可通过承载串行数字信号的导线对-->与一个或多个现场装置通信。基金会现场总线(Foundation Fieldbus：FF)H1和Profibus是此类协议的两种示例。可由单个导线对支持的现场装置的数量有限。H1和Profibus都具有允许控制系统通过单个连接与更多数量的现场装置通信的相关协议(分别为FF HSE和Profinet)。但是，此类控制系统仍然要求系统所有者在控制系统组件和现场装置之间安装一种或其它种有线连接。这种要求显著增加了过程控制系统的初始安装和扩展的成本和复杂度。
技术实现思路
本公开提供用于有线现场装置与控制系统组件之间的无线通信的系统与方法。在第一实施例中，用于在现场装置与控制系统组件之间传送信号的系统包括现场链接单元和系统网关。现场链接单元与现场装置电耦合，在这二者之间使用第一协议传送信号。系统网关与控制系统组件电耦合，在这二者之间使用第二协议传送信号。现场链接单元和系统网关无线通信。第一和第二协议是相关协议。在特定实施例中，第一和第二协议是同一协议。在其它特定实施例中，现场链路单元和系统网关之一对信号加密，然后无线发送加密信号。同样，现场链路单元和系统网关的另一个根据接收对加密信号解密。在又一别的特定实施例中，系统还包括第二现场链路单元和第二网关。第二现场链接单元与第二现场装置电耦合，在这二者之间使用第三协议传送信号。第二系统网关与第二控制系统组件电耦合，在这二者之间使用第四协议传送信号。第二现场链接单元和第二系统网关无线通信。第三和第四协议是相关协议，或者在其它特定实施例中为同一协议。在其它特定实施例中，系统还包括中间节点。现场链接单元和系统网关经中间节点无线通信。在又一别的特定实施例中，系统还包括-->多个中间节点，现场链接单元和系统网关经两个或两个以上的中间节点无线通信。在第二实施例中，用于在现场装置与控制系统组件之间传送信号的方法包括在现场链接单元中以第一协议从与现场链接单元电耦合的现场装置接收信息。该方法还包括在现场链接单元和系统网关之间对信号进行无线通信。该方法还包括以第二协议从系统网关向与系统网关电耦合的控制系统组件传送信号。第一协议和第二协议是相关协议。在特定实施例中，第一和第二协议是同一协议。在其它特定实施例中，信号在现场链接单元和系统网关之间直接或经由一个或多个中间节点无线通信。从以下附图、说明和随附权利要求书，其它技术特征就可对本领域技术人员显而易见了。附图说明为了该公开的更完整理解，现结合附图进行以下描述，其中：图1依照该公开的一种实施例示出用于在有线现场装置与控制系统组件之间的有线通信的示例系统；以及图2依照该公开的一种实施例示出用于在有线现场装置与控制系统组件之间的有线通信的示例方法。具体实施方式图1依照该公开的一种实施例示出用于在有线现场装置与控制系统组件之间的有线通信的示例系统100。图1所示的系统100的实施例仅是示例性的。在不脱离该公开的范围的情况下，可使用系统100的其它实施例。如图1所示，系统100包括现场装置102A-102C。在该示例中，现场装置102A和102C是传感器，现场装置102B是制动器。现场装置102A-102C可分别通过有线连接106A-106C连接到现场链接单元-->104。同样，系统100包括现场装置108A-108C。在该示例中，现场装置108A-108C都是传感器。现场装置108A-108C可分别通过有线连接112A-112C连接到现场链接单元110。在图1的系统100中，现场装置102A-102C可使用HART通信协议与现场链接单元104通信。相反，现场装置108A-108C可使用基金会现场总线(FF)H1通信协议与现场链接单元110通信。现场链接单元104和110可与系统网关118和120无线通信。无线通信可是直接的，如由无线链路132所示。无线通信也可经由中间节点114和116是间接的，如由无线链路126-130和134-138所示。因此，可在现场链接单元104、110与系统网关118、120之间建立冗余的无线路径。在该示例中，现场链接单元104可通过两条路径与系统网关118无线通信。第一路径包括无线链路126、中间节点114和无线链路134。第二路径包括无线链路128、中间节点116和无线链路136。同样，现场链接单元110可经无线链路132直接地或者经无线链路130、138与中间节点116间接地与系统网关120无线通信。这样，如果无线链路之一中断了或者中间节点之一出了故障，那么现场链接单元与系统网关之间的通信可通过备选路径继续。由系统网关118和120之一所接收到的无线消息可经由有线连接140被发送到另一个。有线连接140可为以太网连接或者其它串行链路。为说明起见，由现场链接单元110所发送的消息可只被系统网关120经直接无线链路132接收，但是耦合到系统网关118的控制系统组件可要求所述消息。在这种情况下，来自现场链接单元110的信息可经连接140从系统网关120转发到系统网关118。在另一实施例中，系统网关118和120可经无线通信链路140相互进行无线通信。在图1的系统100中，系统网关118可由有线连接142耦合到控制系统122的一个或多个组件。所述组件可为过程控制器、安全与警报监视应用、资产管理工具、配置工具、过程历史记录应用或者其它-->任意或附加装置或系统。同样，系统网关120可经有线连接140耦合到控制系统124的一个或多个组件。在该示例中，链路142可为以太网连接，系统网关118可使用基金会现场总线高速以太网(FF HSE)通信协议与控制系统122中的警报监视组件通信。相反，链路144可为RS-485连接，系统网关120可使用HART MUX协议与控制系统124中的过程控制组件通信。在另一实施例中，链路144可为各本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在现场装置与控制系统组件之间传递信号的通信系统，包括：　现场链接单元（１０４，１１０），电耦合到现场装置（１０２Ａ－１０２Ｃ，１０８Ａ－１０８Ｃ），且可操作成使用第一协议在所述现场装置（１０２Ａ－１０２Ｃ，１０８Ａ－１０８Ｃ）与所 述现场链接单元（１０４，１１０）之间传递信号；　系统网关（１１８，１２０），电耦合到控制系统组件，且可操作成使用第二协议在所述系统网关（１１８，１２０）与所述控制系统组件之间传递所述信号；　其中，所述现场链接单元（１０４，１１０ ）和所述系统网关（１１８，１２０）可操作成进行无线通信，且所述第一协议和所述第二协议是相关协议。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-5-31 11/444,0421.用于在现场装置与控制系统组件之间传递信号的通信系统，包括：现场链接单元(104，110)，电耦合到现场装置(102A-102C，108A-108C)，且可操作成使用第一协议在所述现场装置(102A-102C，108A-108C)与所述现场链接单元(104，110)之间传递信号；系统网关(118，120)，电耦合到控制系统组件，且可操作成使用第二协议在所述系统网关(118，120)与所述控制系统组件之间传递所述信号；其中，所述现场链接单元(104，110)和所述系统网关(118，120)可操作成进行无线通信，且所述第一协议和所述第二协议是相关协议。2.如权利要求1所述的通信系统，其中：所述现场链接单元(104，110)和所述系统网关(118，120)之一可操作成对所述信号进行加密，然后无线发送所述加密信号；以及所述现场链接单元(104，110)和所述系统网关(118，120)的另一个可操作成根据接收对所述加密信号进行解密。3.如权利要求1所述的通信系统，还包括：第二现场链接单元(104，110)，电耦合到第二现场装置(102A-102C，108A-108C)，且可操作成使用第三协议在所述第二现场装置(102A-102C，108A-108C)与所述第二现场链接单元(104，110)之间传递第二信号；第二系统网关(118，120)，电耦合到第二控制系统组件，且可操作成使用第四协议在所述第二系统网关(118，120)与所述第二控制系统组件之间传递所述第二信号；其中，所述第二现场链接单元(104，110)和所述第二系统网关(118，120)可操作成进行无线通信，且所述第三协议和所述第四协议是相关协议。4.如权利要求1所述的通信系统，还包括：至少一个中间节点(114，116)，其中，所述现场链接单元(104，110)和所述系统网关(118，120)可操作成经所述至少一个中间节点(114，116)进行无线通信。5.如权利要求4所述的通信系统，其中：所述现场链接单元(104，110)是多个现场链接单元之一；所述系统网关(118，120)是多个系统网关之一；...

【专利技术属性】
技术研发人员：WR霍森，S普拉萨德，YGT陈，A彻尔诺古佐夫，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]