[發明專利]現場設備中的資源優化

在審

• 申請號: 201310325516.9
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN104049571A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 埃里克·拉塞爾·勒弗格倫;羅伯特·邁克爾·溫伯格
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙德公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 潘劍穎

技術領域

本發明一般地涉及工業過程現場設備，并且更具體地涉及用于工業現場設備的活動調度系統。

背景技術

術語“現場設備”涵蓋較寬范圍的用于測量和控制如壓力、溫度和流速之類的參數的過程管理設備。許多現場設備是充當在用于感測或致動工業過程變量的變換器與遠程控制或監視設備(諸如控制室中的計算機)之間的通信中繼的變送器。例如，傳感器的輸出信號通常不足以與遠程控制或監視設備進行有效的通信。變送器通過下述方式彌補這種缺陷：從傳感器接收通信，將該信號轉換成對于長距離通信更有效的形式(例如，調制的4-20mA的電流環路信號，或者無線協議信號)，以及將轉換后的信號發送給遠程控制或監視設備。

無線現場設備網絡被用于控制和監視不同的過程和環境。單個現場設備網絡可以包括部署用于在較廣區域(如油田或工廠)上感測或致動過程參數的現場設備。在針對基于傳感器/致動器的應用所設計的無線網絡系統中，網絡中的許多現場設備必須本地供電，因為電力設施(諸如120VAC電力設施或供電數據總線)不位于附近或者在危險位置是不被允許的，所述危險位置是必須安放儀器、傳感器和致動器以及安全監視器或人機接口設備且不造成大的安裝費用的位置。“本地供電”意味著由諸如自包含的電化學電源(如長壽命的電池或燃料電池)之類的本地能源或者由低功率能量提取能源(如，振動、太陽能、或者熱電)來供電。本地電源的共同特性是其有限的能量容量或者有限的功率容量，無論是存儲的(如在長壽命電池的情況下)，還是產生的(如在太陽能板的情況下)。低安裝成本的經濟需求常常驅動了對作為無線現場設備網絡的一部分進行通信的電池供電設備的需求。對有限能源(如不能再充電的原電池)的有效利用對于良好的無線現場設備是至關重要的。期望電池能夠持續五年以上，并且優選地持續達產品壽命的主要部分。

為了節約功率和網絡帶寬，一些無線網絡協議通過僅在有限的時間量內打開設備收發器以偵聽消息，對任何節點或設備在任何時間段期間能夠處理的業務量進行了限制。因此，為了減少平均功率，協議可以允許收發器在“開”狀態和“關”狀態之間的占空比。一些無線網絡協議可以使用全局占空比來節省功率，使得整個網絡同時處于“開”和“關”。其他協議(例如，基于TDMA的協議)可以使用局部占空比，其中僅將鏈接在一起的進行通信的節點對調度為以同步方式在預定時間打開和關閉。通常，該鏈接是通過下述方式預先確定的：向進行通信的每個網絡節點對分派特定的周期性時隙以用于在指定的RF頻率信道上進行通信。在約定(commissioning)期間向每個現場設備分派時隙，以及每個現場設備以所約定的速率周期性地激活。過程感測現場設備通常僅在打開設備收發器之前的短期內執行傳感器測量。對收發器供電和執行傳感器測量都消耗相當多的功率，并且設備與設備的通信消耗了網絡帶寬。一般而言，每個現場設備以所約定的速率重復執行至少一個資源密集型功能(例如，周期性的無線通信、周期性的過程感測或致動)。

特定的現場設備應用可能需要在一些時間段期間以高速率執行資源密集型功能，而在其他時間段期間僅需要低速率或者無活動。傳統的現場設備網絡或者持續地以高要求時間段期間所需的較高的工作速率來操作這種現場設備，或者針對高要求時間段和低要求時間段從中央控制或監視服務器重新約定現場設備。在前一情況下，以高工作速率的持續操作在低要求時間段期間不必要地消耗了功率和帶寬。在后一情況下，重新約定消耗了功率和帶寬，并且在重新約定過程期間可能導致分組丟失。

發明內容

本發明涉及一種現場設備組件，所述現場設備組件包括：第一過程傳感器、無線收發器以及處理器。所述第一過程處理器被部署用于感測第一過程參數。所述無線收發器被配置為與網絡管理器進行無線通信。所述處理器被配置為：處理所感測到的第一過程參數，以及命令所述無線收發器和第一過程傳感器根據所約定的第一自適應調度表來執行第一資源密集型活動，由此所述資源密集型活動的速率隨著時間改變和/或基于感測到的事件改變。

在另一實施例中，本發明涉及一種操作工業現場設備的方法。所述方法包括：對所述現場設備約定自適應調度表；基于所約定的內部調度表，以隨時間改變的調度速率執行資源密集型活動；以及響應于由所述預設的內部調度表指定的感測事件，改變所述調度速率。

附圖說明

圖1是包括多個現場設備的無線過程網絡的示意系統圖；

圖2是圖1的一個現場設備的簡化示意圖；

圖3是示出針對圖2的現場設備的調度操作的方法的流程圖。

具體實施方式