[發明專利]無線現場總線管理

有效

• 申請號: 201210421820.9
• 申請日: 2007-01-23
• 公開（公告）號: CN102970335A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: T·庫爾;R·胡克
• 申請（專利權）人: ABB股份公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/14;H04L12/44
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 趙冰

本分案申請是基于申請號為200780002991.5，申請日為2007年1月23日，發明名稱為“無線現場總線管理”的中國專利申請提出的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于在自動化設備中進行數據交換從而在中心裝置和外圍設備裝置之間進行通信的通信系統。

背景技術

已知的是，為了在自動化設備的現場層面上通信，采用所謂的現場總線系統。在現場總線系統中，在現場設備中或在分散的輸入/輸出組件中對測量值進行數字化，并且接著通過一個現場總線網絡將測量值送至一個上級的控制器。為此需要至少一個通信連接和組件的饋電。

存在這樣的總線系統，其中饋電和通信可以通過同一個導線對進行(例如PROFIBS?PA，基礎現場總線)。

與網絡結構有關，所有的現場設備與現場總線網絡電流連接。這樣，一個僅涉及一個用戶的故障會影響到整個網絡，從而使所有其它用戶的數據傳輸同樣變得不再可能，至少明顯地被干擾。在極端情況下干擾可能非常強烈，導致不可修復的損傷。在工藝流程設備中屬于這類典型干擾的主要有短路、導線斷開、EMV干擾和雷擊。

此外操作者對自動化部件進行的有意介入也被視為干擾。這種介入例如為了維護的目的是必需的，它常常對于生產過程所需要的設備連續運行構成風險。除此之外特別是還有自動化設備的功能擴展，這例如對于設備管理系統的集成是必需的。

這種設備管理系統用于收集和處理關于外圍設備狀態的信息。自動化設備的中央控制器原本是為處理過程值而設計的，不適合于處理和提供通過一個0/4..20毫安的接口模擬連接的外圍設備的這種信息。這個問題同樣存在于具有模擬信息傳輸和上級的HART通信的過程控制，這時用于連接外圍設備的輸入/輸出組件不能用于HART通信，并且現場總線系統不提供非周期性的服務。在這種過程控制中用于設備管理所需的信息在中央控制器中不可用，并且從而不能訪問上級的設備管理系統。

Fa.Pepperl+Fuchs的出版物“H.I.S.HART?INTERFACESOLUTIONS”分冊號475215公開了有HART能力的設備采用所謂的多路復用方案來提供資產管理信息。它們被設置在通信路徑中，以把所希望的信息傳送到中央控制器。然而附加的結構是一種顯著的介入，這幾乎總是導致設備接通。通常這種對通信路徑結構的介入是不希望有的，因為它與高的存檔和測試開銷相聯系，或者由于用于沿著通信路徑所需附加部件的安放空間不可用或其提供費用極高。

多路復用方案的另一缺點是設備拓撲和設備管理拓撲之間經常出現的不希望的關聯。從而用一個多路復用器使得只有個別信號用于提供設備管理信息通常是行不通的，因為多路復用器的布線服從輸入/輸出組件通常的8或16通道的變換。此缺點也存在用于連接外圍設備的輸入/輸出組件，這些外圍設備能進行HART通信，并且現場總線系統支持非周期性服務。

發表在Computer&AUTOMATION的傳感器指南2005第14至18頁的文件“Das?drahtlose?Sensornetzwerk”公開了無線的且必要時通過多個傳感器節點傳輸傳感器信號。其缺點在于過程值不再以模擬值或者說作為總線信號提供。但是這里為了供應能量仍然需要電纜導線。至于替代的用電池或太陽能供應能量，其維護很麻煩或者依賴于氣候，并因此不能被自動化設備的運營商所接受。

還已知有其它的總線系統，其中光波導體線路或無線線路被用來在兩個裝置間以一對一連接方式進行信號傳輸。在現場中分布式放置的組件仍然以傳統方式通過電流連接的總線網絡連接。

發明內容

因此本發明的目的在于給出一種通信系統，其中一個中心站用多個現場總線與用戶建立連接，并且與它們沒有直接的、電流耦合的連接。

按照本發明，上述任務由權利要求1所述裝置完成。從屬權利要求給出本發明具有優點的實施例。

本發明的出發點是一個自動化設備具有多個外部裝置，它們與一個中心控制裝置形成通信連接。這里測量值和診斷數據從外部裝置傳輸到中心控制裝置，并且調節值和參數從中心控制裝置傳送到外部裝置。

本發明的實質在于連接在通信路徑之間的變換器，可預定數目的外部裝置被唯一地配置給它。此變換器被設計成用于與配置給它的外部設備進行無線通信。在變換器和中心裝置之間的通信連接則是導線連接。

根據本發明的通信系統被構造在用于過程控制的已有的導線連接的通信網絡之外，是對現有通信網絡的補充，這避免了前面所述的缺點。