[發(fā)明專利]用于工業(yè)過程的無線控制的方法和傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380037137.8
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN104584579A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.伊薩克斯森;J.阿科伯格;K.蘭德納斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ABB研究有限公司
• 主分類號(hào): H04Q9/00
• 分類號(hào): H04Q9/00;H04W72/04;H04W84/18
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;姜甜

技術(shù)領(lǐng)域

一般來說，本公開涉及工業(yè)過程的無線控制，以及具體來說，涉及用于按照無線工業(yè)控制中利用的時(shí)隙化協(xié)議來發(fā)送樣本的方法和傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)。

背景技術(shù)

如同許多其他技術(shù)領(lǐng)域中一樣，無線通信在工業(yè)過程控制中也變得越來越普遍。工業(yè)過程的無線控制中的無線通信的主要標(biāo)準(zhǔn)的一部分利用時(shí)隙化的協(xié)議。在時(shí)隙化協(xié)議中，每個(gè)超幀包括多個(gè)時(shí)隙，其中為各傳感器分配特定時(shí)隙，以用于例如向網(wǎng)關(guān)無線發(fā)送所測(cè)量過程變量數(shù)據(jù)。工業(yè)控制中使用的時(shí)隙化無線協(xié)議、例如WirelessHART和ISA?100每個(gè)超幀具有預(yù)定義數(shù)量的時(shí)隙。在WirelessHART中，每個(gè)超幀例如可以為1000?ms，其中500?ms可專用于傳感器時(shí)隙，而其余500?ms專用于管理，例如用于向傳感器廣播信息。專用于傳感器的各時(shí)隙例如可以為10?ms。因此，按照這個(gè)示例，每個(gè)超幀只有50個(gè)時(shí)隙專用于傳感器測(cè)量，從而在一個(gè)超幀中給出最多50個(gè)傳感器以與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。但是，由于一般期望大多數(shù)傳感器在超幀中數(shù)次發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)以便獲得健壯性，所以隨各網(wǎng)關(guān)在工業(yè)控制中節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)中能夠使用的傳感器的數(shù)量進(jìn)一步受到限制。通常必須為大傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)提供若干網(wǎng)關(guān)，其中各網(wǎng)關(guān)具有與其關(guān)聯(lián)的多個(gè)傳感器。如果使用若干網(wǎng)關(guān)，則應(yīng)當(dāng)同步網(wǎng)關(guān)，特別是當(dāng)一個(gè)控制器與若干網(wǎng)關(guān)關(guān)聯(lián)時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述，本公開的一般目的是提供方法和傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)，其允許超幀中的傳感器樣本的時(shí)隙的自適應(yīng)選擇。

因此，按照本公開的第一方面，提供一種為來自無線傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)樣本傳輸分配時(shí)隙的方法，該無線傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)形成用于控制工業(yè)過程的控制系統(tǒng)的部分，其中該方法包括：在超幀的第一時(shí)隙中接收來自第一傳感器節(jié)點(diǎn)的樣本，該第一樣本具有可接受值范圍之外的值；得到超幀的第二時(shí)隙的標(biāo)識(shí)，在該第二時(shí)隙中，第一傳感器節(jié)點(diǎn)在后一超幀中發(fā)送另一樣本；以及向第一傳感器節(jié)點(diǎn)提供指令以在后一超幀的第二時(shí)隙中發(fā)送另一樣本。

因此，也許有可能每個(gè)網(wǎng)關(guān)在傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中利用更多傳感器節(jié)點(diǎn)，因?yàn)闇y(cè)量過程變量(其與設(shè)置點(diǎn)值極大地偏離)的(一個(gè)或多個(gè))傳感器節(jié)點(diǎn)將能夠在為此目的而分配的時(shí)隙中發(fā)送更多樣本。有益的是，可以以較低成本提供不太復(fù)雜的無線控制系統(tǒng)。

一個(gè)實(shí)施例包括：在超幀的第二時(shí)隙中接收來自第二傳感器節(jié)點(diǎn)的樣本，該樣本具有可接受樣本值范圍之內(nèi)的值；以及向第二傳感器節(jié)點(diǎn)提供指令以不在后一超幀的第二時(shí)隙中發(fā)送任何樣本。

一個(gè)實(shí)施例包括在向第一傳感器節(jié)點(diǎn)提供指令之前，從第二傳感器節(jié)點(diǎn)接收它將不在第二時(shí)隙中發(fā)送任何樣本的確認(rèn)。

按照一個(gè)實(shí)施例，在專用于向傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令的超幀的部分中提供向第一傳感器節(jié)點(diǎn)提供指令以在第二時(shí)隙中發(fā)送另一樣本的步驟。

按照一個(gè)實(shí)施例，在專用于向同一超幀的(其中向第一傳感器節(jié)點(diǎn)提供指令以在第二時(shí)隙中發(fā)送另一樣本)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令的超幀的部分中提供向第二傳感器節(jié)點(diǎn)提供指令以不在后一超幀的第二時(shí)隙中發(fā)送任何樣本的步驟。

一個(gè)實(shí)施例包括在向第一傳感器節(jié)點(diǎn)提供指令的步驟之后，指示第一傳感器節(jié)點(diǎn)在后一超幀的第三時(shí)隙而不是第二時(shí)隙中發(fā)送第二時(shí)隙的樣本值。

按照一個(gè)實(shí)施例，第二時(shí)隙是空時(shí)隙。

按照本公開的第二方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件，以用于在計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件運(yùn)行于裝置中包含的處理器時(shí)使裝置執(zhí)行第一方面所述的步驟。

按照本公開的第三方面，提供一種傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)，以用于為來自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(其形成用于控制工業(yè)過程的控制系統(tǒng)的部分)中的傳感器節(jié)點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)樣本傳輸分配時(shí)隙，其中傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)設(shè)置成：在超幀的第一時(shí)隙中接收來自第一傳感器節(jié)點(diǎn)的樣本，其中第一樣本具有值的可接受范圍之外的值；得到超幀的第二時(shí)隙的標(biāo)識(shí)，在該第二時(shí)隙中，第一傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送另一樣本；以及向第一傳感器節(jié)點(diǎn)提供指令，以在后一超幀的第二時(shí)隙中發(fā)送另一樣本。

按照一個(gè)實(shí)施例，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)設(shè)置成在第二時(shí)隙中接收來自第二傳感器節(jié)點(diǎn)的樣本，該樣本具有可接受樣本值范圍之內(nèi)的值，其中傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)設(shè)置成向第二傳感器提供指令以不在后一超幀的第二時(shí)隙中發(fā)送任何樣本。

按照一個(gè)實(shí)施例，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)設(shè)置成在向第一傳感器節(jié)點(diǎn)提供指令之前，從第二傳感器節(jié)點(diǎn)接收它將不在后一超幀的第二時(shí)隙中發(fā)送任何樣本的確認(rèn)。