СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ ПОДЛЕЖАЩЕГО ПЕРЕДАЧЕ КОЛИЧЕСТВА ДАННЫХ ПРОЦЕССА Российский патент 2008 года по МПК G06F13/38 H03M7/30 G08C19/28 

Изобретение относится к способу сокращения подлежащего передачи от полевого устройства количества данных процесса согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения и к устройству для реализации способа согласно ограничительной части пункта 12 формулы изобретения.

В технике автоматизации используются в настоящее время полевые устройства, которые служат для измерения и/или оказания влияния на переменные величины производственного процесса. Примерами таких полевых устройств для измерения переменных величин процесса являются уровнемеры, измерители весового расхода, измерители давления, измерители температуры и т.д., которые измеряют соответствующие переменные величины процесса: уровень, весовой расход, давление, соответственно, температуру. Примерами полевых устройств для оказания влияния на переменные величины процесса являются так называемые исполнительные устройства, которые, например, в виде клапанов управляют потоком жидкости на отрезке трубопровода или в виде насосов управляют уровнем среды в резервуаре.

Полевые приборы соединены через средства связи, как правило, через шину передачи данных с центром управления процессом, который управляет всем ходом процесса в данном случае, обеспечивает прямой доступ к отдельным полевым устройствам для обслуживания, параметризации или компоновки. За счет прямого доступа можно изменять в полевых устройствах регулировки (например, параметры) или вызывать специальные функции диагностики. Наряду с доступом через центр управления процессом возможен также временный доступ, например, через переносное устройство обслуживания или переносной компьютер.

Для обеспечения обслуживания различных полевых устройств из центра управления процессом, в центре управления процессом должны быть известны функции полевого устройства. Функции полевого устройства обычно описываются с помощью описания устройства. Для этого имеются специальные стандартные языки для описания устройств; примерами являются CAN-EDS (Control Area Network - Electronic Data Sheet (электронное описание)), Hart-DDL (Hart - Device Description Language (язык для описания устройств)), FF-DDL (Fieldbus Foundation - Device Description Language), Profibus-GSD (Profibus - Основные данные устройства), Profibus-EDD (Profibus - Electronic Device Description (электронное описание устройств)). Обслуживание полевого устройства из центра управления процессом осуществляется в большинстве случаев через графическую поверхность, которая облегчает ввод в эксплуатацию, техническое обслуживание, защиту данных, устранение неисправностей и ведение документации устройства.

В центре управления процессом оцениваются и контролируются величины измерения различных переменных процесса и происходит управление различными исполнительными устройствами.

Передача данных между полевым устройством и центром управления процессом происходит по проводам или без проводов в соответствии с одним из известных международных стандартов для полевых шин передачи данных, таких как, например, Hart, Foundation Fieldbus, Profibus, CAN и т.д., или для расположенных на удалении частей системы через общедоступные сети связи.

При управлении из центра управления процессом, который распределен по многим местам расположения и/или содержит множество полевых устройств, подлежащее передаче количество данных может приводить к перегрузке системы полевых шин передачи данных и к необходимости слишком длительного использования общедоступных сетей.

Поэтому задачей изобретения является создание способа и устройства для сокращения подлежащего передаче количества данных процесса.

Поставленная задача решается тем, что в способе сокращения подлежащего передачи от полевого устройства количества данных процесса, при этом данные процесса содержат информацию о рабочем состоянии полевого устройства, и/или информацию об измеренных полевым устройством переменных процесса, и/или данные идентификации полевого устройства, согласно изобретению возникающие в интервале времени между двумя передачами данных данные процесса оценивают, разделяя на статические, которые не изменились со времени последней проведенной оценки, и динамические, которые изменились со времени последней проведенной оценки, данные процесса запоминают, передают в центр управления процессом, при этом статические данные передают сокращенно в виде двоичной величины состояния.

Основная идея изобретения состоит в том, что возникающие в промежутке между двумя передачами данных данные процесса запоминаются и оцениваются, при этом оцененные данные процесса передаются в центр управления процессом. Данные процесса содержат информацию о рабочем состоянии полевых устройств, и/или информацию о переменных процесса, которые измеряются с помощью полевых устройств, и/или данные идентификации соответствующего полевого устройства. При этом в понятие полевое устройство входят также исполнительные устройства для оказания влияния на переменные процесса.

Сокращение подлежащих передаче данных процесса обеспечивается за счет оценки данных процесса. При оценке данные процесса разделяются на статические и динамические. Все данные процесса, которые изменились со времени последней проведенной оценки, классифицируются как динамические данные. Все данные процесса, которые не изменились со времени последней проведенной оценки, классифицируются как статические данные и передаются как двоичная величина состояния, при этом центр управления процессом по переданной величине состояния узнает, что не произошло изменения соответствующей величины процесса.

Типичными динамическими данными являются, например, величины измерения контролируемых с помощью полевых устройств переменных процесса, таких как уровень, весовой расход, давление, соответственно, температура. Типичными статическими данными, которые не изменяются в течение длительного времени, являются, например, текущее состояние устройства (все в порядке и код ошибки), вид контролируемой переменной процесса и/или физическая размерность определяемой величины измерения. При вводе в эксплуатацию установки один раз все данные процесса передаются в центр управления процессом без оценки. Затем данные процесса перед передачей оцениваются, и статические данные передаются лишь в виде двоичной величины состояния.

Предпочтительно, когда из динамических данных образуют подлежащее передаче слово данных, при этом слово данных представляет измененное значение величины процесса или значение разности между новым и старым значением величины процесса. За счет этого можно предпочтительно сократить количество подлежащих передаче данных процесса, поскольку только лишь динамические данные необходимо передавать в виде подробного слова данных.

Дальнейшее сокращение статических данных обеспечивается в модификации изобретения за счет того, что определенные статические данные, как, например, вид контролируемых переменных процесса и/или физическая размерность подлежащей определению величины измерения, закладываются в файл описания устройства. К этому файлу описания устройства центр управления процессом имеет прямой доступ, так что нет необходимости в передаче соответствующих данных из полевых устройств в центр управления процессом.

Дополнительное сокращение подлежащих передаче данных процесса предпочтительно достигается тем, что сокращается число передач данных. Для этой цели передача сокращенных данных процесса делается зависимой от наступления заданных условий.

Подлежащее передаче количество данных можно дополнительно уменьшить, если при передаче динамических данных передается лишь величина разности между текущей и старой величиной переменной процесса. Для устранения распространения ошибки может быть предпочтительно предусмотрено, что регулярно, например, один раз в сутки или после заданного числа передач передается действительная величина переменной процесса.

Не менее предпочтительно, когда для динамических данных задают кодированные области, при этом в центр управления процессом передают лишь код соответствующей области, в которой содержатся величины процесса.

Другая возможность сокращения подлежащих передаче данных состоит в том, чтобы при оценке устанавливать, лежат ли полученные величины соответствующей переменной процесса внутри заданной области величин. Границы области в предпочтительном варианте выполнения могут также задаваться пользователем. Для передачи области кодируют и передают только код соответствующей области, в которой лежит полученная величина измерения, в центр управления процессом. За счет этой меры можно предпочтительно превращать динамические данные за счет разумного установления областей в статические данные и, тем самым, дополнительно сокращать подлежащее передаче количество данных.

В особенно предпочтительном варианте выполнения на задаваемые условия для оценки данных процесса и/или для проведения передачи сокращенных данных процесса может оказывать влияние пользователь.

В одном предпочтительном варианте выполнения задаваемые условия для инициирования передачи данных содержат в качестве условий, например, промежуток времени и/или заданное время суток. Кроме того, условия могут содержать наступление определенных событий, как, например, достижение и/или превышение заданных пороговых значений, соответственно, критериев подачи сигнала тревоги. За счет этого сокращается число передач данных и, тем самым, количество данных.

За счет сокращения подлежащего передаче количества данных уменьшаются, в частности, затраты на использование телефонных сетей (стационарных сетей, соответственно, радиосетей).

В одной предпочтительной модификации способа все возможные задаваемые условия, на которые может оказывать влияние пользователь, вносят в отдельный, относящийся к полевому устройству файл описания устройства. Дополнительно к этому файл описания устройства описывает функции соответствующего устройства и содержит, например, данные о переменных процесса, которые определяются с помощью полевого устройства и/или на которые можно оказывать влияние и которые иначе передаются полевым устройством как статичные данные в центр управления процессом. С помощью данных идентификации полевому устройству придается его отдельный файл описания устройства, при этом информацию считывают из файла описания устройства через полевое устройство.

Передача данных между полевым устройством и центром управления процессом осуществляется через местную шину и/или через дальнюю связь.

В особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения между полевым устройством и центром управления процессом применяется в качестве платформы связи Интернет.

В другом варианте выполнения изобретения передача данных между полевым устройством и центром управления процессом является односторонней, при этом, когда необходимо передавать данные из центра управления процессом в полевое устройство, то выполняется двухсторонняя связь.

Эта мера особенно важна для мест установки, например, в удаленных больших складах, в которых полевое устройство для экономии энергии обычно выключено и лишь при наличии заданных условий, например, по истечении определенного промежутка времени или в заданное время, включается. После включения полевое устройство измеряет данные процесса, которые затем оцениваются, сохраняются и передаются в центр управления процессом. Затем полевое устройство остается в течение заданного периода времени включенным и по истечении этого периода времени снова выключается. Центр управления процессом проверяет в этот период времени после получения данных процесса, необходимо ли передавать в полевое устройство новые данные, например измененные условия для инициирования передачи данных. Если такие новые данные не передаются из центра управления процессом в полевое устройство, то полевое устройство после заданного периода времени снова выключается.

Поставленная задача решается также тем, что устройство для передачи данных процесса от полевого устройства в центр управления процессом, при этом данные процесса содержат информацию о рабочем состоянии полевого устройства, и/или информацию об измеренных полевым устройством переменных процесса, и/или данные идентификации полевого устройства, согласно изобретению содержит блок оценки/управления и блок памяти, блок оценки/управления через отдельные линии данных или местные шины данных соединен с полевым устройством и с помощью соответствующих блоков связи - с центром управления процессом, при этом блок оценки/управления в интервале времени между двумя передачами данных оценивает измеренные полевым устройством данные процесса, при оценке данные процесса делят на статические, которые не изменились со времени последней проведенной оценки, и динамические, которые изменились со времени последней проведенной оценки, блок оценки/управления сохраняет данные процесса в блоке памяти и передает их в центр управления процессом, при этом статические данные передают сокращенно, в виде двоичной величины состояния.

При этом блок оценки/управления в интервале времени между двумя передачами данных оценивает измеренные данные процесса и сохраняет в блоке памяти, причем блок памяти может быть частью блока оценки/управления, и при этом блок оценки/управления из оцененных данных процесса образует подлежащие передаче данные процесса и с помощью соответствующих устройств связи передает в центр управления процессом.

Для выдачи задаваемых условий пользователем в одном предпочтительном варианте выполнения предусмотрены соответствующие блоки обслуживания и индикации, которые расположены, например, в центре управления процессом.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения блок оценки/управления и блок памяти реализованы в виде части полевого устройства.

Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, на которых изображен пример выполнения:

фиг.1 - блок-схема распределенной системы автоматизации;

фиг.2 - графическая схема способа согласно изобретению.

Как показано на фиг.1, изображенная система автоматизации распределена на семь мест А, В, С, D, Е, F, G установки. В отдельных местах установки происходят частичные процессы, которые являются частью охватывающего все места установки процесса, например процесса контролирования и оптимизации складирования, или процесса контролирования и оптимизации производства. Частичные процессы могут быть процессами обслуживания и/или индикации, и/или процессами управления и регулирования, и/или процессами связи, и/или процессами сохранения, и/или процессами измерения и/или определения переменных процесса, и/или процессами для оказания влияния на переменные процесса.

Как дополнительно показано на фиг.1, в месте А находится центр 1 управления процессом, содержащий по меньшей мере одно вычислительное устройство 2, первый интерфейс 6.1 для передачи данных через Интернет 6, второй интерфейс 6.2 для передачи данных через телефонную сеть (стационарную сеть или радиосеть) и несколько блоков 7 обслуживания и индикации, с помощью которых пользователь, среди прочего, может вводить свои задания на сокращение подлежащих передаче данных процесса. Отдельные блоки связаны друг с другом в показанном примере выполнения через местную шину 3.1 данных. В других местах B, C, D, E, F, G имеется по меньшей мере одно полевое устройство 5, по меньшей мере один блок 4 оценки/управления и по меньшей мере один интерфейс 6.1, 6.2 для связи с центром 1 управления процессом, при этом интерфейс может быть выполнен в виде интерфейса 6.1 для передачи данных через Интернет 6 и/или в виде интерфейса 6.2 для передачи данных через телефонную сеть. Изображенные места установки показывают, например, различные возможности прохождения измеряемых полевым устройством 5 или подвергаемых его влиянию величин процесса в центр 1 управления процессом. Так, например, в месте В показаны три группы полевых устройств 5, при этом пять соответствующих полевых устройств 5 соединены с одним блоком 4 оценки/управления, при этом первая группа соединена с соответствующим блоком 4 оценки/управления через местную шину 3.1 данных, а вторая группа полевых устройств 5 соединена с соответствующим блоком 4 оценки/управления через отдельные линии 3.2 данных, а в третьей группе три полевых устройства 5 соединены с соответствующим блоком 4 оценки/управления через местную шину 3.1 данных, а два полевых устройства - через отдельные линии 3.2 данных. Для обмена данными с центром 1 управления процессом в месте В два блока 4 оценки/управления снабжены первым интерфейсом 6.1 для передачи данных через Интернет 6 и один блок 4 оценки/управления снабжен вторым интерфейсом 6.2 для передачи данных через телефонную сеть.

Однако возможно также, как показано в месте F, что в одном месте установки имеется только одно полевое устройство с одним блоком 4 оценки/управления и соответствующим интерфейсом 6.1.

Кроме того, как показано в месте Е, не каждый блок 4 оценки/управления должен быть снабжен интерфейсом 6.1, 6.2 для передачи данных в центр 1 управления процессом. Существует также возможность группирования нескольких полевых устройств 5 и снабжения всей группы одним блоком 4 оценки/управления, при этом имеется другой блок 4 оценки/управления, который снабжен интерфейсом 6.1 для обмена данными с центром 1 управления процессом.

Хотя в показанном примере выполнения все блоки 4 оценки/управления выполнены в виде отдельного устройства, однако, в принципе, возможно, что блок оценки/управления является частью полевого устройства. Это относится также к показанным интерфейсам 6.1, 6.2 для обмена данными с центром управления процессом.

Как показано на фиг.2, на первой стадии 100 способа измеряют данные процесса. Затем на второй стадии 200 способа данные процесса оценивают и сохраняют, при этом после оценки имеются сокращенные подлежащие передаче данные процесса. На третьей стадии 300 способа проверяют, имеются ли определенные заданные условия, например, истечение заданного периода времени или наличие критерия тревоги или достижение определенной пороговой величины или определенного времени. Если условия выполняются, то на четвертой стадии 400 способа передают оцененные и сокращенные данные процесса в центр управления процессом. Если условия не выполняются, то в зависимости от процесса осуществляют либо переход обратно на стадию 100 способа (изображено штриховой линией), либо повторяют стадию 300 способа так долго, пока не будут выполнены условия. После четвертой стадии 400 снова начинают выполнение способа сначала со стадии 100.

В другом, не изображенном варианте выполнения изобретения, в частности, когда заданные условия для передачи данных процесса не зависят от подлежащих измерению переменных процесса, а например, от заданного времени или периода времени, то сначала выполняют стадию 300 способа и проверяют, выполняются ли заданные условия или нет, и далее, когда условия выполняются, на стадии 100 способа измеряют данные процесса, оценивают на стадии 200 и затем на стадии 400 передают в пункт управления процессом. В этом варианте выполнения после стадии 400 возвращаются снова на стадию 300 и начинают выполнение способа сначала.

Изобретение относится к передачи данных процесса от полевого устройства в центр управления процессом. Достигаемый технический результат - создание способа передачи сокращенного количества данных процесса. При этом данных процесса содержат информацию о рабочем состоянии полевого устройства, и/или информацию об измеренных полевым устройством переменных процесса, и/или данные идентификации полевого устройства. Возникающие в интервале времени между двумя передачами данные процесса оценивают, разделяя на статические и динамические, данные запоминают, передают в центр управления процессом. Статические данные передают сокращенно, в виде двоичной величины состояния. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ сокращения подлежащего передаче от полевого устройства количества данных процесса, при этом данные процесса содержат информацию о рабочем состоянии полевого устройства, и/или информацию об измеренных полевым устройством переменных процесса, и/или данные идентификации полевого устройства, отличающийся тем, что возникающие в интервале времени между двумя передачами данных данные процесса оценивают, разделяя на статические, которые не изменились со времени последней проведенной оценки, и динамические, которые изменились со времени последней проведенной оценки, данные процесса запоминают, передают в центр управления процессом, при этом статические данные передают сокращенно в виде двоичной величины состояния.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для динамических данных задают кодированные области, при этом в центр управления процессом передают лишь код соответствующей области, в которой содержатся величины процесса.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что из динамических данных образуют подлежащее передаче слово данных, при этом слово данных представляет измененное значение величины процесса или значение разности между новым и старым значением величины процесса.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на заданные условия для оценки данных процесса и/или для выполнения передачи сокращенных данных процесса может оказывать влияние пользователь.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что заданные условия для передачи сокращенных данных процесса содержат заданный период времени, и/или заданное время, и/или возникновение заданных событий.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что полевому устройству с помощью данных идентификации присваивают отдельный файл описания устройства, при этом информацию считывают из файла описания устройства через полевое устройство.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве платформы связи между полевым устройством и центром управления процессом применяют Интернет.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что передача данных между полевым устройством и центром управления процессом является односторонней, при этом, когда необходимо передавать данные из центра управления процессом в полевое устройство, то выполняется двухсторонняя связь.9. Устройство для передачи данных процесса от полевого устройства в центр управления процессом, при этом данные процесса содержат информацию о рабочем состоянии полевого устройства, и/или информацию об измеренных полевым устройством переменных процесса, и/или данные идентификации полевого устройства, отличающееся тем, что содержит блок оценки/управления и блок памяти, блок оценки/управления через отдельные линии данных или местные шины данных соединен с полевым устройством и с помощью соответствующих блоков связи - с центром управления процессом, при этом блок оценки/управления в интервале времени между двумя передачами данных оценивает измеренные полевым устройством данные процесса, при оценке данные процесса делят на статические, которые не изменились со времени последней проведенной оценки, и динамические, которые изменились со времени последней проведенной оценки, блок оценки/управления сохраняет данные процесса в блоке памяти и передает их в центр управления процессом, при этом статические данные передают сокращенно, в виде двоичной величины состояния.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что блок оценки/управления и блок памяти являются частью полевого устройства.11. Устройство по любому из п.9 или 10, отличающееся тем, что центр управления процессом содержит блок обслуживания и индикации.