用于配置控制系統的現場設備的系統和方法

用于配置控制系統的現場設備的系統和方法
【專利摘要】本發明提供了用于配置控制系統的現場設備的系統和方法。該系統包括用于與耦接到現場設備的無線適配器通信的移動計算設備。該移動計算設備經由無線網絡通信模塊接收應用模塊。該應用模塊當被處理器執行時經由無線直接通信模塊配置該現場設備。該移動計算模塊包括用戶友好的圖像顯示器，以提供并且接收與該現場設備的配置相關聯的信息。
【專利說明】用于配置控制系統的現場設備的系統和方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本文的公開整體而言涉及控制系統，并且更具體而言涉及用于配置并且/或者校準控制系統中使用的現場設備的系統、設備和方法。
【背景技術】
[0003]包括過程控制系統和安全儀表系統(SIS)的控制系統典型而言實現一個或多個控制器以控制過程和安全系統。這些系統中的控制器頻繁地使用現場設備來執行控制環境中的各種功能。在水平面控制系統中，現場設備可以例如用于控制并且/或者監視收集罐中的液體的數量。當該液體的水平面到達預先確定的位置(高或低)時，控制系統可以利用其中一個現場設備如閥調整進入或離開該收集罐的液體的流量來進行響應。
[0004]在許多控制系統中，周期性地配置并且校準現場設備。控制系統人員通常使用手持設備來配置或校準現場設備。這些控制系統人員將從手持設備延伸的導線連接到現場設備，并且然后在輸出設備上運行用于配置現場設備的應用模塊。
[0005]在許多實例中，現場設備位于控制系統人員難以觸及并且/或者對于控制系統人員而言觸及有危險的遠程區域中。現場設備可能例如位于水下或者在受污染環境中。在到達現場設備的位置之前，控制系統人員必須將應用模塊安裝到手持設備上。應用模塊可能最初存儲在位于遠程位置 或因特網上的庫或數據庫上。控制系統人員必須周期性地將手持設備連接到該庫或數據庫，以將新的或已修改的應用模塊下載到手持設備上。在一些實例中，控制系統人員必須被授予將應用模塊下載到手持設備上的許可。請求并且接收許可以下載應用模塊的過程可能花費數天或數周。隨著大量手持設備用于配置遍及全世界的控制系統中的現場設備，存在相當大數量的與用于手持設備的應用模塊的版本的調節和控制相關聯的時間和努力。

【發明內容】

[0006]本文描述了用于配置控制系統中的現場設備的示例性的系統和方法。根據本發明的涉及用于控制過程或安全條件的控制系統的第一示例性方案，該控制系統包括耦接到該過程并且被配置為調節過程條件的現場設備。傳感器耦接到該過程并且被配置為針對與該過程條件相關聯的事件觸發的發生來監視該過程。該控制系統還包括:可操作地耦接到該現場設備的無線適配器；耦接到無線通信網絡并且能夠存儲一個或多個應用模塊的遠程設備，以及移動計算設備。移動計算設備包括處理器、存儲器設備、無線網絡通信模塊和無線直接通信模塊。該無線網絡通信模塊耦接到該處理器并且允許該移動計算設備與該遠程存儲器設備之間的無線通信。該無線直接通信模塊耦接到該處理器并且允許該移動計算設備與該無線適配器之間的直接無線通信。該控制系統還包括經由該無線通信網絡從該遠程設備接收的應用模塊。當該應用模塊在該處理器上被執行時允許該移動計算設備經由該無線直接通信模塊配置該現場設備。
[0007]根據本發明的涉及具有用于控制過程或安全條件的現場設備的控制系統的第二示例性方案，該控制系統包括:移動計算設備，該移動計算設備具有用于助于該現場設備的配置的處理器；耦接到無線通信網絡并且能夠存儲一個或多個應用模塊的遠程設備；可操作地耦接到該現場設備的無線適配器；以及能夠助于在該移動計算設備與該現場設備之間的無線直接通信的無線直接通信模塊。該控制系統還包括由該移動計算設備經由該無線網絡通信模塊接收的應用模塊，并且當該應用模塊在該移動計算設備的該處理器上被執行時，該應用模塊經由在該移動計算設備與該無線適配器之間建立的無線直接通信來配置該現場設備。
[0008]根據本發明的涉及用于配置控制系統的現場設備的移動計算設備的第三示例性方案，其中，該移動計算設備能夠無線通信，該移動計算設備包括:用于助于該現場設備的該配置的處理器；耦接到該處理器的存儲器設備；用于允許無線通信網絡上的無線網絡通信的無線網絡通信模塊；用于允許該移動計算設備與該現場設備之間的無線直接通信的無線直接通信模塊。該移動計算設備還包括經由該無線網絡通信模塊接收的應用模塊，并且當該應用模塊在該移動計算設備的該處理器上被執行時，該應用模塊經由在該移動計算設備與該現場設備之間建立的無線直接通信來配置該現場設備。
[0009]根據本發明的涉及用于配置控制系統的現場設備的移動計算設備的第四示例性方案，其中，該現場設備能夠無線通信，該移動計算設備包括:用于助于該現場設備的該配置的處理器；以及用于允許該移動計算設備與該現場設備之間的無線直接通信的無線直接通信模塊。該移動計算設備還包括應用模塊和接口模塊，其中，當該應用模塊在該處理器上被執行時經由在該移動計算設備與該現場設備之間建立的無線直接通信來配置該現場設備，該接口模塊包括用于助于與該應用模塊的交互的顯示器屏幕。
[0010]進一步根據前述第一、第二、第三和第四示例性方案中的任意一個或多個，控制系統和/或移動計算設備可以進一步包括以下優選形式中的一個或多個。
[0011]在一個優選形式中，該移動計算設備包括耦接到該處理器的存儲器設備，并且該應用模塊存儲在該存儲器設備上。
[0012]在另一個優選形式中，該移動計算設備包括經由該無線網絡通信模塊接收的消息，該消息包括與該應用模塊相關聯的信息。
[0013]在另一個優選形式中，該無線適配器集成在該現場設備的電路中。
[0014]在另一個優選形式中，該無線適配器附接在該現場設備內部或外部。
[0015]在另一個優選形式中，該移動計算設備包括能夠獲得該移動計算設備的地理或物理位置的定位模塊。
[0016]在另一個優選形式中，該應用模塊與該移動計算設備或該現場設備的地理或物理位置相關聯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是具有過程控制系統和安全系統的示例性過程工廠的方框圖。
[0018]圖2是示出了根據本文公開的實施方式的教導來組裝的示例性系統拓撲的方框圖。[0019]圖3是用于圖2的系統的移動計算設備的一個實施方式的方框圖。
[0020]圖4是用于圖2的系統的無線適配器的一個實施方式的方框圖。
[0021]圖5是用于根據本發明的教導來配置現場設備的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]在圖1中，示例性過程工廠10被顯示為包括過程控制/安全控制節點12，該過程控制/安全控制節點12可以包括與(虛線中所描繪的)安全系統16集成的過程控制系統
14。安全系統16通常作為安全儀表系統(SIS)來操作并且可以監視過程控制系統14的操作以確保過程工廠10的安全操作。如果有必要，則安全系統16可以越過過程控制系統14的控制。
[0023]過程工廠10還包括一個或多個工作站17或計算設備，該計算設備可以是例如任意類型的計算機。每個工作站17可以包括處理器18、存儲器設備19和/或用戶接口 20，用戶接口 20為如可以由控制系統人員接入的顯示監視器和/或鍵盤。工作站17被顯示為經由公共通信線路或總線22連接到過程控制/安全控制節點12并且連接到外部存儲器設備21。可以使用任意希望的基于總線的或非基于總線的硬件、硬接線的或無線的通信結構或合適的通信協議如以太網協議來實現通信總線22。過程控制系統設備和安全系統設備經由可以提供在被不同的過程控制器和輸入/輸出設備所附接的公共底板24上的總線結構可操作地連接在一起。
[0024]過程工廠10還包括至少一個具有處理器28的過程控制器26以及一個或多個過程控制系統輸入/輸出(I / O)設備30、32、34。過程控制系統I / O設備30、32、34中的每一個連接到圖1中作為控制器現場設備40所示出的與過程控制相關的現場設備的集合。控制器26、1 / O設備30、32、34和現場設備40、42整體地構成過程控制/安全控制節點12的過程控制系統14。
[0025]過程控制器26僅作為一個實例可以是由愛默生過程管理(Emerson ProcessManagement)所銷售的DeltaV?控制器或者任意其他希望類型的過程控制器，過程控制器26被編程為使用I / O設備30、32、34和現場設備40、42提供過程控制功能。具體而言，控制器26的處理器28與現場設備40、42和工作站17協作地實現或者監視一個或多個控制過程或控制策略，以按照任意希望的方式控制過程工廠10或該過程工廠的一部分。現場設備40、42可以具有任意希望的類型，如傳感器、閥、發射器、定位器等等，并且可以符合任意希望的開放式的、私有的或其他的通信或編程協議，該編程協議包括例如(如對于現場設備40所示的)利用4-20ma信號的HART協議、任意總線協議例如(如對于現場設備42所示的)Foundation? Fieldbus協議或者CAN、Profibus和AS接口協議，這僅僅例舉一小部分。類似地，I / O設備30、32、34中的每一個可以是使用任意合適的通信協議的任意已知類型的過程控制I/O設備。
[0026]控制器26可以被配置為按照任意希望的方式實現控制過程或控制策略。控制器26可以例如使用通常所謂的功能塊來實現控制策略，其中，每個功能塊是總控制例程的一個部分或對象并且(經由被稱為鏈路的通信)結合其他功能塊來進行操作以實現過程控制系統14之中的過程控制循環。功能塊典型地執行以下之中的一個:輸入功能，如與發射器、傳感器或其他過程參數測量設備相關聯的輸入功能；控制功能，如與用于執行PID、模糊邏輯等等控制的控制例程相關聯的控制功能；或者用于控制一些設備如閥的操作以執行過程控制系統14中的一些物理功能的輸出功能。這些功能塊以及其他類型的功能塊的混合也可以存在。雖然在本文中使用包括面向對象編程范例的功能塊控制策略來提供控制系統的描述，但是還可以使用其他慣用方法如梯形邏輯或順序功能圖或者使用任意其他希望的編程語言或范例來實現或設計該控制策略或控制例程或控制循環或控制模塊。
[0027]為了本文公開的目的，術語控制策略、控制例程、控制模塊、控制功能塊、安全模塊、安全邏輯模塊、控制循環本質上表示用于控制過程或安全系統所執行的控制程序，并且這些術語在本文可以互換地使用。然而，為了下文的討論的目的，將使用術語控制模塊。應該進一步注意到如果有需要則本文所述的控制模塊可以具有由不同的控制器或其他設備實現或執行的部件。另外，在過程控制系統14和/或安全系統16中執行的本文所述的控制模塊可以具有任意形式，包括軟件、固件、硬件和它們的任意組合。可以例如用任意希望的軟件格式如使用梯形邏輯、順序功能圖、控制例程圖、面向對象編程或任意其他軟件編程語言或設計范例來實現控制模塊，其中，該控制模塊可以是控制例程或者控制程序的任意部分如子例程或者子例程的一部分(例如幾條代碼)。類似地，此處描述的控制模塊可以例如被硬編碼到一個或多個EPROM、EEPR0M、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯控制器(PLC)或任意其他硬件或固件元件中。可以使用包括圖形設計工具或任意類型的軟件/硬件/固件編程或設計工具的設計工具來設計控制模塊。
[0028]可以在控制器的處理器28上執行可以在控制器26上的存儲器38中存儲的一個或多個控制模塊36，這典型地是當這些功能塊被使用或者與標準4一20ma設備和一些類型的智能現場設備如HART設備相關聯時的情況。控制模塊36也可以被存儲在系統10之中的其他存儲器位置19、21上或者被現場設備40、42自己執行，這可能是使用現場總線(Fieldbus)設備的情況。
[0029]過程控制/安全控制節點12的安全系統16包括一個或多個安全系統邏輯解算器50、52。邏輯解算器50、52中的每一個是具有能夠執行安全邏輯模塊58的處理器54的安全控制器(總是被另稱為I / O設備)。可以與控制模塊36類似的安全邏輯模塊58可以存儲在一個或兩個邏輯解算器50、52的存儲器設備56中。邏輯解算器50、52被可通信地連接，以向安全控制現場設備60、62提供并且/或者從安全控制現場設備60、62接收信號。安全控制器50、52以及安全控制現場設備60、62整體地構成圖1的安全系統16。
[0030]安全現場設備60、62可以是符合或者使用如上所述的任意已知的或希望的通信協議的任意希望的類型的現場設備。具體而言，現場設備60、62可以是這樣一種與安全相關的現場設備，其中，由獨立的專用的與安全相關的系統如液體水平面檢測器或緊急關停(ESD)閥來常規地控制該現場設備。在圖1中所示的過程工廠10中，安全現場設備60被描述為使用專用的或點對點的通信協議如HART協議，而安全現場設備62被描述為使用總線通信協議如現場總線協議。通常將作為安全系統16的一部分的安全設備(控制器50、52和安全系統現場設備60、62)認為是安全設備，這典型而言意味著這些設備必須通過評估程序以便被合適的主體評估為安全設備。
[0031](由經過過程控制器26、1/ O設備30、32、34以及安全控制器50、52的虛線所指示的)底板24用于將過程控制器26連接到過程控制I / O卡30、32、34以及連接到安全控制器50、52。過程控制器26還可通信地耦接到總線22并且作為總線仲裁器來操作，以使得I / O設備30、32、34和安全控制器50、52中的每一個能夠經由總線22與工作站17和/或存儲器設備21通信。底板24還使得安全控制器50、52能夠彼此通信并且協調由這些設備中的每一個實現的安全功能，以彼此通信數據或者執行其他集成的功能。
[0032]顯示模塊(未顯示)可以存儲在工作站17的存儲器19中。然而，如果希望則可以在不同的工作站中或者在與過程工廠10相關聯的另一個計算設備中存儲并且執行顯示模塊。顯示模塊可以是例如使得用戶能夠操作數據值(例如執行讀取或寫入)從而更改控制系統14和安全系統16中的任意一個或兩個之內的控制模塊36或安全模塊58的操作的任意類型的接口。因此，如果例如具體地對于與控制系統12相關聯的控制模塊36或者對于現場設備40、42中的一個現場設備做出了寫入，則顯示模塊使得該寫入能夠進行。另夕卜，如果例如具體地對于與安全系統16相關聯的安全邏輯模塊58或者對于現場設備60、62中的一個現場設備做出了寫入，則顯示模塊使得該寫入能夠發生。
[0033]大體上，本發明的控制系統被配置為響應于目標或者與過程條件相關聯的事件觸發的發生。控制器包括一個或多個控制模塊，其中，可以由一個或多個控制器執行該一個或多個控制模塊以經由耦接到過程的一個或多個現場設備控制該過程。過程或安全信息被一個或多個現場設備獲得并且被提供給控制系統人員和/或控制器，其中，如果有必要則可以調整過程或安全系統。例如，在采用儲液罐的水平面檢測過程中，控制器可以與一個或多個現場設備合作以監視罐中保持的液體的數量并且通過打開并且/關閉入口和/或出口閥來控制液體中保持的液體的數量。
[0034]控制系統的合適的管理需要控制系統人員配置系統的現場設備。雖然在控制系統或控制回路的初始建立期間配置現場設備，但是通常執行現場設備的周期的調整和重新配置。這樣，配置現場設備可能包括重配置、校準并且重校準現場設備。圖2描述了本發明的一個示例性實施方式，其中，在該實施方式中利用無線計算設備206配置控制系統212的現場設備210。具體而言，無線計算設備206能夠基于無線通信網絡200與庫、數據庫、存儲器設備、客戶端設備、服務器設備或倉庫通信，以獲得用于配置現場設備210的應用模塊。無線計算設備206還能夠經由無線適配器208與現場設備210直接通信，其中，無線適配器208助于應用模塊的執行以配置現場設備。
[0035]根據本發明的一個實施方式，在圖3中描述了能夠與控制系統的現場設備無線地交互的示例性移動計算設備300。在下文的描述中，參考移動計算設備300或移動電話設備。這些術語用于指代能夠下載、安裝并且運行一個或多個應用模塊的移動設備。移動計算設備300通常可以被稱為智能電話并且一般可以包括具有移動電話的個人數字助理(PDA)的一個或多個功能。移動計算設備300可以例如包括便攜式媒體播放器、數碼相機、視頻相機、GPS導航單元、配置設備和/或校準設備的功能。多用途移動計算設備300還可以包括用戶接口如鍵盤和/或觸摸傳感屏幕以及能夠顯示標準或移動優化版網頁和網站的網絡瀏覽器。移動計算設備300還能夠進行由W1-Fi和移動寬帶技術提供的高速數據接入并且獲得并且/或者與電話服務和協議如TDMA、CDMA, GSM和VoIP電話交互。移動計算設備 300 的一些實例包括 BlackBerry?、iPhone?、iPad?、Nexus? 等等
[0036]移動計算設備300可以包括處理器302，其中，處理器302可操作地耦接到:移動操作系統(MOS) 316、一個或多個通信模塊304、存儲器設備310、應用模塊318、用戶接口模塊326和定位模塊332。安裝在移動計算設備300上的移動操作系統(OS) 316可以包括任意類型的能夠操作移動計算設備的操作系統，包括但不限于Google的Android、Apple的iOS、Nokia 的 Symbian、RIM 的 BlackBerry OS、Samsung 的 Bada、Microsoft 的 Windows Phone、Hewlett-Packard 的 webOS 以及嵌入式 Linux 分布如 MeeGo、Maemo 和 Moblin。
[0037]移動計算設備300的存儲器設備310可以包括隨機訪問存儲器(RAM) 312和只讀存儲器(R0M)314。其他存儲組件或類型可以被包括在移動計算設備300中，例如并且不限于可編程只讀存儲器(PROM)、可擦寫可編程只讀存儲器(EPROM)、閃存、動態隨機訪問存儲器(DRRAM)、靜態隨機訪問存儲器(DRAM)、磁阻RAM(MRAM)和相變RAM(P-RAM、PCM)。
[0038]存儲在移動計算設備300的存儲器310上的可以是一個或多個能夠被處理器302執行的應用模塊318。可以經由通信模塊304向移動計算設備300提供應用模塊318。具體而言，可以經由無線網絡通信模塊308從可操作地耦接到無線通信網絡的遠程設備獲取可能最初被存儲在該遠程設備上的應用模塊318。遠程設備可以包括存儲器設備或能夠存儲應用模塊的組件如數據庫、客戶端設備、服務器設備或另一個移動計算設備。無線通信網絡可以是可以例如專用和/或公共網絡傳輸的廣域網(WAN)如電信網絡或因特網。電信網絡可以利用固線網絡和無線網絡并且還可以包括租用線路、電路交換、分組交換和/或小區中繼，以向數百以及數千英里外發射信息和/或數據。
[0039]當在移動計算設備300的處理器302上執行應用模塊318時，應用模塊318可以執行一個或多個功能。配置模塊320的執行可以例如助于配置控制系統中的具體現場設備以便操作。另一個應用模塊318例如校準模塊322的執行可以助于控制系統中的具體現場設備的校準。雖然配置和校準的功能可以包括不同的步驟，但是可以在兩個功能之間共享類似的步驟。因此要理解，配置可以包括校準并且校準可以包括配置，并且配置和校準的功能可以互換地使用，除非很顯然意味著不能這樣。
[0040]無線直接通信模塊306助于移動計算設備300與控制系統的具體現場設備之間的直接無線通信。無線直接通信模塊306可以配置個域網(PAN)或無線個域網(WPAN)以將移動計算設備300唯一地連接到具體現場設備。藍牙或紅外數據關聯(IrDA)可用于無線地互連移動計算設備300和具體現場設備。其他無線通信協議也可用于建立移動計算設備300與具體現場設備之間的唯一的無線通信,例如藍牙智能、ANT+、W1-Fi Direct、近距離通信和射頻識別(RFID)協議。
[0041]移動計算設備300的用戶接口模塊326助于控制系統人員與控制系統之間的交互。具體而言，用戶接口(Π) 328可以包括鍵盤334和顯示器屏幕336。顯示器屏幕336可以響應于觸摸并且包括一個或多個觸摸板338。控制人員可以通過經由鍵盤334和顯示器屏幕336向應用模塊提供信息例如輸入，與應用模塊318的執行交互。控制人員還可以經由顯示器屏幕336接收來自應用模塊的信息例如輸出。可以由控制人員經由用戶接口 326操作在顯示器屏幕336上提供的信息。具體而言，可以用各種方式例如圖表、表格、圖形來比較、排列、給出或顯示各種數量和類型的信息。UI328還可以包括可以與其他用戶接口模塊326集成并且/或者合并的跟蹤板、跟蹤球、拇指輪等等。另一個用戶接口模塊326可以是圖形用戶接口(GUI) 330，如可以存儲在移動計算設備300的存儲器320上的軟件模塊。為了清楚起見，在圖3中將描述GUI330為獨立的模塊。然而，可以用其他合適的方式提供⑶1330。⑶1330可以例如包括可以經由預定義的應用編程接口(API)調用的應用模塊318的庫、應用可以在運行時間解釋的腳本或者其他獨立的應用模塊。[0042]移動計算設備300還可以包括定位模塊332或移動定位單元(MPU)，其包括定位技術組件如基于聯網的全球定位系統或由控制系統人員的手動輸入以獲得地理或物理位置或方位。在一些實例中，定位模塊332可以例如操作為W1-Fi通信模塊的組件或功能。由移動計算設備300獲得的應用模塊可以與移動計算設備和/或鄰近現場設備的地理位置相關聯。經由無線通信網絡可接入的應用模塊可以例如與一個或多個地理位置相關聯。當移動計算設備300從無線網絡獲得應用模塊318如配置模塊320或校準模塊322時，移動計算設備300的地理位置可用于獲取與移動計算設備和/或靠近該移動計算設備的現場設備的具體地理位置相關聯的具體應用模塊。這樣，控制系統人員可以通過將兼容的或可用的應用模塊與兼容的或可用的現場設備匹配或關聯，利用具體現場設備來控制具體的應用模塊的使用。
[0043]在圖4中顯示了在應用模塊的執行期間結合移動計算設備使用的無線適配器400的一個實施方式。無線適配器400助于移動計算設備與控制系統的現場設備之間的通信。無線適配器400可操作地耦接到現場設備并且被集成在現場設備的電路中或者內部或外部地附接到現場設備(見例如圖2)。可以由電池或現場設備提供無線適配器400的電源。普通節能技術可用于對無線適配器400供電，其中，可以使用定時器、睡眠模式、傳感器等等。無線適配器400包括可操作地耦接到存儲器設備404、通信模塊412、I / O接口 418和I / O端口 420的處理器402。
[0044]無線適配器400的通信模塊412包括無線直接通信模塊414，其中，無線直接通信模塊414能夠與移動計算設備300的無線直接通信模塊306協作以助于移動計算設備與現場設備之間的無線信息的傳輸。當移動計算設備執行應用模塊時，可以經由無線適配器400的無線直接通信模塊414與移動計算設備300的無線網絡通信模塊308之間的協作，在移動計算設備與現場設備之間傳輸信息。即無線適配器400可以經由藍牙、藍牙智能、ANT+,IrDA、W1-Fi直連、近距離通信、WPAN或射頻識別(RFID)協議唯一地與移動計算設備300交互。雖然本發明的實施方式描述具有單個無線直接通信模塊414的無線適配器400，但是設想可以利用包括能夠根據多個不同的無線過程通信協議來允許通信的多個無線直接通信模塊的無線適配器來實施本發明的實施方式。
[0045]無線適配器400的存儲器設備404可以包括隨機訪問存儲器(RAM)406、只讀存儲器(ROM) 408和/或任意其他類型或組成的電子存儲器，例如PROM、EPR0M、閃存、DRAM、SRAM、MRAM、P-RAM和PCM。在無線適配器400的存儲設備404上存儲的可以是一個或多個應用模塊410。可以經由無線適配器400的無線直接通信模塊414與移動計算設備300的無線直接通信模塊306之間的協作，從移動計算設備300接收應用模塊410。除了可由移動計算設備300執行的應用模塊之外，無線適配器400的處理器402可以執行這樣一種應用模塊，其中，可以在該應用模塊中執行一個或多個功能如配置或校準控制系統的具體現場設備。可以經由無線適配器400的無線直接通信模塊414與移動計算設備300的無線直接通信模塊306之間的協作，將與無線適配器400的處理器402進行的應用模塊410的執行相關的信息直接無線地發送到移動計算設備300。
[0046]無線適配器400可以包括另一個通信模塊412如有線網絡通信模塊416以助于現場設備與控制系統的控制器之間的有線通信。有線網絡通信模塊416能夠提供與無線適配器400相關聯的具體現場設備與控制系統的網絡通信總線之間的通信介質。I / O接口 418和/或I / O端口 420可以耦接到該具體現場設備的一個或多個組件如傳感器或閥，其中，可以向有線網絡通信模塊416提供相關控制和/或數據信息。
[0047]無線適配器400也可以包括定位模塊(未顯示)或移動定位單元(MPU)，其包括定位技術組件如基于聯網的全球定位系統(GPS)或由控制系統人員的手動輸入以獲得無線適配器的地理或物理位置或方位。在一些實例中，定位模塊可以例如操作為W1-Fi通信模塊的組件或功能。存儲在無線適配器400的存儲器404上或者由無線適配器的處理器402執行的的應用模塊400可能需要與無線適配器和/或現場設備的位置相關聯。例如包括與無線適配器400和/或鄰近無線適配器的現場設備的地理位置的關聯的應用模塊可以存儲在無線適配器的存儲器404中并且/或者由無線適配器的處理器402執行。這樣，控制系統人員可以通過將兼容的或可用的應用模塊與兼容的或可用的無線適配器或現場設備匹配或關聯，利用具體無線適配器或現場設備來控制具體的應用模塊的使用。
[0048]圖5描述了可用于上述的本發明的任意配置的本發明的示例性方法的流程圖500。移動計算設備無線地耦接到無線適配器(方框502)。可以根據任意直接無線通信協議如藍牙、藍牙智能、ANT+、IrDA、W1-Fi直連、近距離通信、WPAN或射頻識別(RFID)協議，發生移動計算設備與無線適配器的耦接。移動計算設備與無線適配器中的任意一個或兩個可以例如搜索或搜尋具體范圍內的其他兼容無線設備。在識別另一個兼容無線設備之后，該設備可以加入互聯協議，其中，該設備中的任意一個或兩個可以對彼此進行確認并且在確認之后進行連接。在已經無線地連接移動計算設備與無線適配器之后，執行應用模塊(方框504)。應用模塊可以包括用于配置耦接到無線適配器的現場設備的例程。應用模塊可以利用與移動計算設備的一個或多個用戶接口模塊來允許控制人員經由觸摸屏幕與應用模塊交互。控制人員可以經由移動計算設備的用戶接口，設置或修改應用模塊的一個或多個操作和/或參數。可以在移動計算設備和無線適配器中的任意一個或兩個的的處理器上執行應用模塊。可以經由移動計算設備的用戶接口模塊記錄(方框506)、修改并且/或者圖形地顯示并且/或者在控制系統人員可接入的存儲設備中存儲與應用模塊相關的信息。可以例如在移動計算設備的屏幕上顯示應用模塊的執行的狀態或結果如配置或校準例程。還可以經由與移動計算設備的屏幕的交互，獲取各種其他數據。在應用模塊已完成執行之后，可以從無線適配器解耦移動計算設備(方框508)。
[0049]從上文的描述顯而易見移動計算設備如智能電話可以例如被控制系統人員用于配置控制系統中的現場設備。移動計算設備的用戶接口模塊可以在顯示器屏幕上提供觸摸傳感圖形。該圖形提供用戶友好的接口，以便控制系統人員與應用模塊交互以用于配置現場設備。以前經由LED和LEC外圍設備上以看起來加密的格式在現場設備上顯示的信息通常需要代碼和圖表來解密在外圍設備上顯示的LED的首字母縮寫和圖像。現在可以在無線計算設備的屏幕上清楚地并且圖形地給出并且操作該信息。通過降低或者消除在現場設備處的LED和IXD外圍設備，可以顯著地降低與這些外圍設備有關的相關成本和功耗。移動計算設備和無線適配器的無線能力允許從控制系統接收與應用模塊相關聯的消息或通知。發送到移動計算設備的消息或通知可以包括這樣一種信息，其中該信息用于通知具體應用模塊的更新是可用的。可以從控制或分配設備自動地向移動計算設備發送還可以包括已更新應用模塊的該消息。也可以響應于請求如從移動計算設備發射的信息，發送該消息。控制或分配設備可以經由單獨的或廣播的消息收發，提供用于存儲應用模塊并且分配應用模塊的單個資源。應用模塊的單個資源輔助確保應用模塊的控制和分配在控制系統中的使用。本發明的無線方案還避免與一般必須被物理地連接到應用模塊的源頭和現場設備的已知的手持設備相關聯的固有的過程和時間約束。
[0050]雖然在本文已經描述了特定示例性方法、裝置和制造物，但是本發明的覆蓋范圍不限于此。相反，本發明覆蓋在文字上或者在等效教義之下清楚地落入所附權利要求的范圍之中的所有方法、裝置和制造物。
[0051]在整個該說明書中，多個實例可以將所述組件、操作或結構實現為一個實例。雖然一個或多個方法的單獨的操作被示出并且描述為獨立的操作，但是可以同時地執行一個或多個方法的單獨的操作，并且完全不需要按所示出的順序執行一個或多個單獨的操作。可以將示例性配置中作為獨立的組件給出的結構和功能實現為組合的結構或功能。類似地，可以將作為單獨的組件給出的結構和功能實現為獨立的組件。這些以及其他變形、修改、添加和改進落入本文的主題的范圍中。
[0052]控制系統10可以例如包括但不限于LAN、MAN、WAN、移動、有線或無線網絡、專用網絡或虛擬專用網絡的任意組合。此外，雖然在圖1中示出了一個工作站來簡化并且闡明說明書，但是要理解支持并且可以實現任意數量的工作站或用戶接口。
[0053]另外，特定實例在本文中被描述為包括邏輯或大量組件、模塊或裝置。模塊可以構成軟件模塊(例如實現在機器可讀介質上或傳輸信號中的代碼)或硬件模塊。硬件模塊是能夠執行特定操作并且可以用特定方式被配置或排列的有形單元。在示例性實施方式中，一個或多個計算機系統(例如，獨立的客戶端或服務器計算機系統)或者計算機系統的一個或多個硬件模塊(例如處理器或處理器組)可以通過軟件(例如應用或應用部分)被配置為用于執行如本文所述的特定操作的硬件模塊。
[0054]在各種實例中，可以機械地或電子地實現硬件模塊。硬件模塊可以例如包括被永久地配置為執行特定功能的專用電路或邏輯，例如專用處理器如現場可編程門陣列(FPGA)或專用集成電路(ASIC)。硬件模塊還可以包括臨時地被軟件配置為執行特定操作的可編程邏輯或電路(例如被包括在通用處理器或其他可編程處理器中)。將要認識到，可以由成本和實際考慮來達成用于在專用并且永久配置的電路中或者在臨時配置的電路(例如由軟件配置電路)中機械地實現硬件模塊的決定。
[0055]因此，術語硬件應該被理解為包括有形實體，只要該實體被物理構造為、被永久配置為(例如硬線連接的)或者被臨時配置為(例如被編程為)以特定方式進行操作或者執行本文所述的特定操作。考慮硬件模塊被臨時配置(例如被編程)的實施方式，無需每次都在每個實例中配置或實例化每個硬件模塊。例如在硬件模塊包括使用軟件來配置的通用處理器的情況中，該通用處理器可以在不同時間被配置為各種不同的硬件模塊。因此軟件可以例如將處理器配置為在一個時間的示例構成具體的硬件模塊并且在不同時間的實例構成不同的硬件模塊。
[0056]硬件模塊和軟件模塊可以向其他硬件模塊和/或軟件模塊提供并且從其他硬件模塊和/或軟件模塊接收信息。因此，所述硬件模塊可以被視為被可通信地耦接。在多個該硬件模塊或軟件模塊同時存在的情況中，可以通過用于連接硬件模塊或軟件模塊的信號傳輸(例如基于合適的電路和總線)實現通信。在多個硬件模塊或軟件模塊在不同時間上被配置或者實例化的情況中，可以例如經過存儲器結構中的信息的存儲和獲取來實現該硬件模塊或軟件模塊之間的通信，其中，硬件模塊或軟件模塊具有到該存儲器結構的通路。一個硬件模塊或軟件模塊可以例如執行操作并且將該操作的輸出存儲在該硬件模塊或軟件模塊可通信地耦接到的存儲器設備中。其他硬件模塊或軟件模塊然后可以在稍后的時間上接入該存儲器設備以獲取并且處理所存儲的輸出。硬件模塊或軟件模塊還可以開始與輸入或輸出設備的通信，并且可以在資源(例如信息集合)上進行操作。
[0057]可以至少部分地由被(例如軟件)臨時地配置為或被永久地配置為執行相關操作的一個或多個處理器來執行本文所述的示例性方法的各種操作。無論是被臨時還是永久地配置的，該處理器都可以構成用于執行一個或多個操作或功能的處理器實現的模塊。本文所涉及的模塊在一些實例中可以包括處理器實現的模塊。
[0058]類似地，本文所述的方法或例程可以至少部分地是由處理器實現的。可以例如由處理器或處理器實現的硬件模塊來執行方法的至少一些操作。可以在不是位于單個機器中而是分布在大量機器中的一個或多個處理器中分配一些操作的性能。在一些不例性實施例中，一個或多個處理器可以位于單個位置中(例如工廠環境、辦公室環境中或者作為服務器農場)，然而在其他實施方式中處理器可以分布在大量位置上。
[0059]一個或多個處理器還可以進行操作以支持“云計算”環境中的相關操作或者作為“軟件即服務”(SaaS)。可以例如由一組計算機(例如包括處理器的機器)執行至少一些操作，其中，可以經由網絡(例如英特網)并經由一個或多個合適的接口(例如應用程序接口(API))接入這些操作。
[0060]可以在不位于單個機器中而是分布在大量機器中的一個或多個處理器之間分配特定操作的性能。在一些示例性實施例中，一個或多個處理器可以位于單個地理位置中(例如工廠環境或辦公室環境中)。在其他實施方式中，一個或多個處理器或者處理器實現的模塊可以分布在大量地理位置上。
[0061]以算法或作為機器存儲器(例如計算機存儲器)之中的比特或字節數字信號來存儲的數據的操作的符號表示的方式給出本說明書的一些部分。這些算法或符號表示是數據處理領域中的普通技術人員所用于向該領域的其他技術人員傳達他們的要意的技術的實例。如本文所使用的，“算法”和“例程”是導致希望的結果的操作或類似的處理的自一致的序列。在本文中，算法、例程和操作涉及物理量的物理操作。該物理量典型地但不必采取能夠被機器存儲、接入、傳遞、組合、比較或者進行其他操作的電、磁、光信號的形式。主要出于普通使用的目的，有時候使用諸如“數據”、“內容”、“比特”、“值”、“元素”、“符號”、“字符”、“項”、“數字”、“數值”之類的詞語來指代該信號是方便的。然而，這些詞語僅僅是方便的標記并且與合適的物理量相關聯。
[0062]本文使用諸如“處理”、“計算”、“算”、“確定”、“提供”、“顯示”之類的討論可以涉及
用于操作或者轉換被表示為一個或多個存儲器(如易失性存儲器、非易失性存儲器或它們的組合)、寄存器或用于接收、存儲、傳輸或顯示信息的其他機器組件之中的物理(例如電子、磁、或光學)量的數據的機器(例如計算機)的動作或過程，除非具體說明不是這樣。
[0063]如本文使用的對于“一個實施方式”或“實施方式”的任意參考意味著結合該實施方式所述的具體元素、特征、結構或特點被包括在至少一個實施方式中。短語“在一個實施方式中”在說明書中的各種地方的出現不必全部涉及相同的實施方式。
[0064]可以使用措詞“耦接”和“連接”以及它們的派生詞來描述一些實施方式。可以例如使用術語“耦接”來描述一些實施方式以指示兩個或更多個元件處于直接的物理或電氣接觸。然而，術語“耦接”還可以意味著兩個或多個元件彼此不直接接觸，但仍然彼此協作或交互。實施方式不限于本文。
[0065]如本文所使用的，術語“包括”、“包含”、“具有”或它們的任意其他變形適用于覆蓋非窮舉的包括。例如包括一系列元素的過程、方法、物體或裝置不必僅限于那些元素而是可以包括為明確地列出的或者該過程、方法、物體或裝置所固有的其他元素。此外，“或者”意味著包括式的或者并且不是排除式的或者，除非另外明確地說明不是這樣。例如，以下任意一個都滿足條件A或B:A為真(或出現)并且B為假(或不出現)；A為假(或不出現)并且B為真(或出現)，以及A和B都為真(或出現)。
[0066]另外，采用“一”或“一個”的使用來描述本文的實施方式的元素和組件。這么做僅僅為了方便起見并且給出該描述的一般意義。應該將該描述理解為包括一個或至少一個，并且該單數形式還包括復數形式，除非明確意味著不是這樣。
[0067]另外，附圖僅為了說明的目的描述了用于控制系統中的現場設備的配置系統的優選實施方式。本領域的熟練技術人員將從上文的討論容易地認識到在不脫離本文所述的原理的前提下可以使用本文所示的結構和方法的可替換的實施方式。
【權利要求】
1.一種用于控制過程條件的控制系統，所述控制系統包括: 耦接到過程并且被配置為調節過程條件的現場設備； 耦接到所述過程并且被配置為針對與所述過程條件相關聯的事件觸發的發生來監視所述過程的傳感器； 可操作地耦接到所述現場設備的無線適配器； 耦接到無線通信網絡并且能夠存儲一個或多個應用模塊的遠程設備； 包括處理器、存儲器設備、無線網絡通信模塊和無線直接通信模塊的移動計算設備，所述無線網絡通信模塊耦接到所述處理器并且允許所述移動計算設備與所述遠程設備之間的無線通信，所述無線直接通信模塊耦接到所述處理器并且允許所述移動計算設備與所述無線適配器之間的直接無線通信；以及 經由所述無線通信網絡從所述遠程設備接收的應用模塊，其中，當所述應用模塊在所述處理器上被執行時允許所述移動計算設備經由所述無線直接通信模塊來配置所述現場設備。
2.如權利要求1所述的控制系統，其中，所述應用模塊存儲在所述移動計算設備的所述存儲器設備中。
3.如權利要求1所述的控制系統，其中，所述無線適配器集成在所述現場設備中。
4.如權利要求1所述的控制系統，其中，所述無線適配器附接在所述現場設備內部或外部。
5.如權利要求 1所述的控制系統，其中，所述移動計算設備包括能夠獲得所述移動計算設備的地理位置的定位模塊。
6.如權利要求5所述的控制系統，其中，所述應用模塊與所述移動計算設備或所述現場設備的所述地理位置相關聯。
7.一種包括用于控制過程條件的現場設備的控制系統，所述控制系統包括: 包括用于助于所述現場設備的配置的處理器的移動計算設備； 耦接到無線通信網絡并且能夠存儲一個或多個應用模塊的遠程設備； 能夠助于在所述移動計算設備與所述現場設備之間的所述無線通信網絡上的無線網絡通信的無線網絡通信模塊； 可操作地耦接到所述現場設備的無線適配器； 能夠經由所述無線適配器助于在所述移動計算設備與所述現場設備之間的無線直接通信的無線直接通信模塊；以及 由所述移動計算設備經由所述無線網絡通信模塊接收的應用模塊，并且當所述應用模塊在所述移動計算設備的所述處理器上被執行時，所述應用模塊經由在所述移動計算設備與所述無線適配器之間建立的無線直接通信來配置所述現場設備。
8.如權利要求7所述的控制系統，其中，所述移動計算設備包括耦接到所述處理器的存儲器設備，并且所述應用模塊存儲在所述存儲器設備中。
9.如權利要求7所述的控制系統，其中，所述無線適配器集成在所述存儲器設備中。
10.如權利要求7所述的控制系統，其中，所述無線適配器附接到所述現場設備內部或外部。
11.如權利要求7所述的控制系統，其中，所述移動計算設備包括能夠獲得所述移動計算設備的地理位置的定位模塊。
12.如權利要求11所述的控制系統，其中，所述應用模塊與所述移動計算設備或所述現場設備的所述地理位置相關聯。
13.一種用于配置控制系統的現場設備的移動計算設備，所述現場設備能夠無線通信，所述移動計算設備包括: 用于助于所述現場設備的所述配置的處理器； 耦接到所述處理器的存儲器設備； 用于允許無線通信網絡上的無線網絡通信的無線網絡通信模塊； 用于允許所述移動計算設備與所述現場設備之間的無線直接通信的無線直接通信模塊；以及 經由所述無線網絡通信模塊接收的應用模塊，并且當所述應用模塊在所述移動計算設備的所述處理器上被執行時，所述應用模塊經由在所述移動計算設備與所述現場設備之間建立的無線直接通信來配置所述現場設備。
14.如權利要求13所述的移動計算設備，其中，還包括用戶接口模塊。
15.如權利要求14所述的移動計算設備，其中，所述用戶接口模塊包括觸摸傳感顯示器屏幕。
16.如權利要求13所述的移動計算設備，其中，還包括能夠獲得所述移動計算設備的地理位置的定位模塊。
17.如權利要求16所述的移動計算設備，其中，所述應用模塊與所述移動計算設備或所述現場設備的所述地理位置相關聯。
18.一種用于配置控制系統的現場設備的移動計算設備，所述現場設備能夠無線通信，所述移動計算設備包括: 用于助于所述現場設備的所述配置的處理器； 用于允許所述移動計算設備與所述現場設備之間的無線直接通信的無線直接通信模塊； 應用模塊，并且當所述應用模塊在所述處理器上被執行時經由在所述移動計算設備與所述現場設備之間建立的無線直接通信來配置所述現場設備；以及包括用于助于與所述應用模塊的交互的顯示器屏幕的接口模塊。
19.如權利要求18所述的移動計算設備，其中，還包括: 耦接到所述處理器的存儲器設備，所述應用模塊存儲在所述存儲器設備上；和 用于允許無線通信網絡上的無線網絡通信的無線網絡通信模塊。
20.如權利要求19所述的移動計算設備，其中，還包括經由所述無線網絡通信模塊接收的消息，所述消息包括與所述應用模塊相關聯的信息。
【文檔編號】G05B19/418GK103885394SQ201310666567
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2012年12月19日
【發明者】李敬力, C·E·格里芬 申請人:通用設備和制造公司