ОТЛОЖЕННАЯ ПУБЛИКАЦИЯ ДАННЫХ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ Российский патент 2017 года по МПК H04L29/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение, в целом, относится к публикации данных или событий в сети управления процессами или системами и, в частности, к задержке публикации данных или событий сетевыми устройствами в процессе управления сетью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известные на сегодняшний день сетевые устройства, входящие в состав сети для управления процессом, предназначены для возможностей публикации, чтобы передавать или публиковать данные управления процессом в сети. В процессе назначения публикации характеристик сетевое устройство определяет текущее значение данных управления процессом, и передает или публикует текущее значение в сети.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0003] Фиг. 1 представляет собой функциональную схему, поясняющую работу системы, использующей беспроводную HART сеть для обеспечения беспроводной связи между полевыми устройствами и устройствами маршрутизации, подключенными к сети производственной автоматизации при помощи шлюза;

[0004] Фиг. 2 представляет собой схематическое представление уровней беспроводного HART протокола, реализованного в соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения, описанного в данной заявке;

[0005] Фиг. 3А представляет собой типовую блок-схему алгоритма, определяющего требования проектных ограничений;

[0006] Фиг. 3В представляет собой типовую блок-схему алгоритма конфигурации данных сверхцикла;

[0007] Фиг. 3С представляет собой типовую блок-схему алгоритма управления конфигурацией сверхцикла;

[0008] Фиг. 4 представляет собой наглядное изображение таблицы для беспроводной HART сети, содержащей распределение канальных интервалов, их предназначение, и другие параметры распределения;

[0009] Фиг. 5 представляет собой функциональную схему типового сетевого устройства 200, спроектированного для обеспечения отложенной публикации данных управления процессом; и

[0010] Фиг. 6 представляет собой типовой способ отложенной публикации данных сетевым устройством в системе управления процессом.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Фиг. 1 представлен пример типовой сети управления процессом 10, в которой может быть реализован алгоритм отложенной публикации, описанный в данной заявке. В данном варианте реализации изобретения сеть для управления процессом 10, участвует в производственном процессе, например, нефтеперерабатывающем, химическом и/или другом технологическом процессе промышленного производства, причем сеть для управления процессом 10 контролирует один или более процессов, выполняемых технологическим оборудованием. В частности, сеть 10 может состоять из сети производственной автоматизации 12 и коммуникационной сети 14. В варианте реализации сети для управления процессом 10, показанной на Фиг. 1, коммуникационная сеть 14 представлена как коммуникационная сеть, поддерживающая беспроводной протокол HART (магистрального адресуемого удаленного преобразователя), например, "беспроводная HART сеть". При этом в некоторых вариантах реализации сети 10, коммуникационная сеть 14 может поддерживать протокол HART, например, "проводная HART сеть." В некоторых реализациях, сеть 10 может состоять как из проводной, так и беспроводной HART сети 14.

[0012] Сеть производственной автоматизации 12 может состоять из одной или более стационарных рабочих станций 16, а также одной или более портативных рабочих станций 18, соединенных магистральной линией связи 20. Магистральная линия связи 20 может быть реализована 20 с помощью Ethernet, RS-485, Profibus DP или другого подходящего протокола связи. Сеть производственной автоматизации 12 и беспроводная HART сеть 14 могут быть соединены посредством шлюза 22. В частности, шлюз 22 может быть подключен к магистральной линии связи 20 с помощью проводного подключения и может обмениваться данными с сетью производственной автоматизации 12 посредством любого подходящего общеизвестного протокола. Шлюз 22 может быть реализован в виде автономного устройства, в виде платы, устанавливаемой в слот расширения хост компьютеров или рабочих станций 16 или 18, или как часть подсистемы ввода-вывода системы программируемого контроллера или распределенной системы управления, или любым другим образом. Шлюз 22 может предоставлять доступ программным приложениям, выполняемым в сети 12, к различным сетевым устройствам беспроводной HART сети 14. Наряду с протоколом и преобразованием команд, шлюз 22 может обеспечивать тактовую синхронизацию, путем использования канальных интервалов и сверхциклов (совокупностей канальных интервалов для информационного взаимодействия, расположенных через равные промежутки времени) структуры беспроводной HART сети 14.

[0013] В некоторых случаях сети могут иметь больше чем один шлюз 22. Эти многочисленные шлюзы могут использоваться для увеличения эффективной пропускной способности и надежности сети, обеспечивая дополнительную пропускную способность для связи между беспроводной HART сетью и сетью производственной автоматизации 12 или внешним миром. С другой стороны, для шлюза 22 может понадобиться увеличение пропускной способности за счет соответствующей сетевой службы, в зависимости от коммуникационных требований к шлюзу в пределах HART сети. Шлюз 22 также может заново определить необходимую пропускную способность, тогда как система остается в рабочем состоянии. Например, шлюз 22 может принять запрос на получение большого объема данных от хост компьютера, находящегося вне беспроводной HART сети 14. Затем с целью выполнения этой транзакции шлюз 22 может сделать запрос на дополнительную пропускную способность за счет специализированной службы, например диспетчера сети. Затем, после завершения транзакции шлюз 22 может сделать запрос на освобождение неиспользуемой пропускной способности.

[0014] В некоторых вариантах реализации шлюз 22 функционально подразделяется на виртуальный шлюз 24 и одну или более точек сетевого доступа 25а, 25b. Точки сетевого доступа 25а, 25b могут быть отдельными физическими устройствами, соединенными со шлюзом 22 при помощи проводных коммуникационных линий, с целью увеличения пропускной способности и общей надежности беспроводной HART сети 14. При этом, тогда как на Фиг. 1 показано проводное соединение 26 между физически отдельными шлюзом 22 и точками доступа 25а, 25b, будет понятно, что элементы 22-26 могут также быть представлены как единое устройство. Из-за того, что точки сетевого доступа 25а, 25b могут быть физически отделены от шлюза 22, каждая из точек доступа 25а, 25b могут быть стратегически размещены в различных отдельных местах. Помимо увеличения пропускной способности, несколько точек доступа 25а, 25b может увеличить общую надежность сети, путем компенсации потенциально низкого качества сигнала в одной точке доступа в другой или более точках доступа. Также наличие нескольких точек доступа 25а, 25b обеспечивает резервирование, в случае выхода из строя одной или более точек доступа 25а, 25b.

[0015] Шлюз 22 кроме того может содержать программный модуль диспетчера сети 27 и программный модуль диспетчера безопасности 28. В другом варианте реализации диспетчер сети 27 и/или диспетчер безопасности 28 могут выполняться на одном из хост компьютеров сети производственной автоматизации 12. Например, диспетчер сети 27 может выполняться на хост компьютере 16, а диспетчер безопасности 28 может выполняться на хост компьютере 18. Диспетчер сети 27 может отвечать за конфигурацию сети 14, распределением данных между устройствами, принадлежащими сети 14, например беспроводными HART устройствами (например, планированием конфигурации сверхциклов), управлением таблицами маршрутизации, мониторингом и формированием отчетов о состоянии беспроводной HART сети 14. Наряду с тем, что поддерживается резервирование диспетчера сети 27, предполагается, что должен быть только один активный диспетчер сети 27 для беспроводной HART сети 14. В одном из возможных вариантов реализации диспетчер сети 27 анализирует информацию, соответствующую топологии сети, функциональные возможности и скорость обновления каждого сетевого устройства, и другую характерную информацию. Затем диспетчер сети 27 может определить маршруты и таблицы для обмена информацией в, из и между сетевыми устройствами, с учетом этих факторов.

[0016] Снова ссылаясь на Фиг. 1, беспроводная HART сеть 14 может содержать одно или более полевых устройств 30-40. Как правило, подобные системы управления процессом используются в химических, нефтеперерабатывающих или других технологических процессах, включая полевые устройства, например запорные клапаны, позиционеры запорных клапанов, переключатели, датчики (например, температуры, давления и датчики скорости потока), насосы, вентиляторы и т.д. Полевые устройства могут выполнять функции управления процессом, контролируемые сетью управления процессами 10. Функция управления процессом может включать, например, открытие или закрытие запорных клапанов и/или мониторинг или измерение параметров процесса. В беспроводной HART коммуникационной сети 14, полевые устройства 30-40 являются отправителями и получателями HART пакетов.

[0017] Внешний хост компьютер 41 может быть подключен к сети 43, которая, в свою очередь, может быть подключена к сети производственной автоматизации 12 при помощи маршрутизатора 44. Сетью 43 может быть, например, всемирная компьютерная сеть (Интернет). Несмотря на то, что внешний хост компьютер 41 не является частью сети производственной автоматизации 12 или беспроводной HART сети 14, внешний хост компьютер 41 при помощи маршрутизатора 44 может иметь доступ к устройствам каждой из сетей.

[0018] Беспроводная HART сеть 14 может использовать протокол, который обеспечивает проверенные на практике функциональные параметры для HART устройств. Практическое применение этого протокола может включать мониторинг технологических данных, мониторинг критических значений данных (с более жесткими функциональными требованиями), калибровку, мониторинг состояния и диагностики устройств, выявление неисправностей полевых устройств, пусконаладочные работы, и диспетчерское управление процессом. Такое практическое применение предусматривает то, что в беспроводной HART сети 14 используется протокол, обеспечивающий быстрое обновление и передачу больших массивов данных, а также поддержку сетевых устройств, являющихся частью HART сети 14 лишь временно во время пусконаладочных работ и технического обслуживания.

[0019] В одном из вариантов реализации беспроводной протокол, поддерживающий HART сеть 14, является расширенным вариантом HART, широко используемым промышленным стандартом, поддерживающим простые технологические процессы и технологии для проводного оборудования. Беспроводной HART протокол может быть использован при реализации беспроводного стандарта передачи данных для технологического применения, а также для расширения сферы применения систем передачи, использующих протокол HART, причем эти преимущества обеспечивают улучшение HART технологии для поддержки беспроводных средств автоматизации технологического процесса в промышленности.

[0020] Полевые устройства 30-36 на Фиг. 1 могут быть HART устройствами. То есть, полевые устройства 30, 32а, 32b, 34, или 36 могут быть представлены встроенным устройством, поддерживающим все уровни стека беспроводного HART протокола. В сети 10, полевое устройство 30 может быть беспроводным HART расходомером, полевые устройства 32а, 32b беспроводными HART датчиками давления, полевое устройство 34 может быть беспроводным HART позиционером запорного клапана, и полевое устройство 36 может быть беспроводным HART датчиком давления. Важно отметить, что, беспроводные HART устройства 30-36 являются HART устройствами, поддерживающими все функциональные параметры проводного HART протокола. Как будет понятно специалистам в данной области, одним из преимуществ HART протокола являются жесткие требования функциональной совместимости. В некоторых вариантах реализации изобретения, с целью возможности замены однотипного оборудования без нарушения работы системы, все беспроводные HART устройства должны соответствовать основным обязательным характеристикам. При этом, беспроводной HART протокол является обратно совместимым с базовой HART технологией, например языком описания устройств (DDL). В предпочтительном варианте реализации все HART устройства (проводные и беспроводные) должны поддерживать DDL, который гарантирует конечным пользователям средства для непосредственного использования беспроводного HART протокола.

[0021] С другой стороны, полевое устройство 38 старого образца с током потребления 4-20 мА и полевое устройство 40 может быть проводным HART устройством. Полевые устройства 38 и 40 могут быть подключены к беспроводной HART сети 14 при помощи соответствующих HART адаптеров (WHA) 50а, 50b. Кроме того, адаптеры WHA 50а, 50b могут поддерживать другие коммуникационные протоколы, например Foundation Fieldbus, PROFIBUS, DevicesNet, и т.д. В этих реализациях, адаптеры WHA 50а, 50b поддерживают преобразование протоколов на нижнем уровне стека протоколов. В дополнение к сказанному, предполагается, что отдельный адаптер WHA 50а или 50b может также функционировать как мультиплексор и может поддерживать множество HART или не-HART устройств.

[0022] Для ввода в эксплуатацию, управления, мониторинга и обслуживания сетевых устройств производственный персонал дополнительно может использовать мобильные устройства. В основном, переговорные мобильные устройства могут быть портативным оборудованием, подключаемым прямо к беспроводной HART сети 14 или через шлюз 22 как хост компьютер сети производственной автоматизации 12. Как поясняется на Фиг. 1, беспроводное HART-подключаемое мобильное устройство 55 может устанавливать связь напрямую с беспроводной HART сетью 14. Во время работы с сформированной беспроводной HART сетью 14, это мобильное устройство 55 может подключиться к сети 14 подобно другому беспроводному HART полевому устройству. Во время работы с оконечным сетевым устройством, не подключенным к беспроводной HART сети, мобильное устройство 55 может работать как устройство, объединяющее шлюз 22 и диспетчер сети 27, путем создания собственной HART сети с оконечным сетевым устройством.

[0023] Мобильное устройство, подключаемое к сети производственной автоматизации (не показано), подключается к сети производственной автоматизации 12 с помощью широко известных сетевых технологий, например Wi-Fi. Это устройство обменивается данными с сетевыми устройствами 30-40 через шлюз 22 таким же образом, как внешние серверы производственной автоматизации (не показано) или рабочие станции 16 и 18.

[0024] Кроме того, беспроводная HART сеть 14 может содержать маршрутизатор 60. Маршрутизатор 60 может представлять собой сетевое устройство, которое переадресовывает пакеты от одного сетевого устройства к другому. Сетевое устройство, действующее как маршрутизатор может использовать внутренние таблицы маршрутизации для принятия решения, какому сетевому устройству следует переадресовывать определенный пакет. В таких вариантах реализации отдельные маршрутизаторы, например, маршрутизатор 60 могут не понадобиться в случае, когда все устройства беспроводной HART сети 14 поддерживают маршрутизацию. При этом, может быть целесообразным (например для расширения сети, или для экономии энергии полевых устройств в сети) добавить в сеть выделенный маршрутизатор 60.

[0025] Все устройства, напрямую подключенные к беспроводной HART сети 14, могут рассматриваться как сетевые устройства. В частности, беспроводные HART полевые устройства 30-36, адаптеры 50а, 50b, маршрутизаторы 60, шлюз 22, точки доступа 25а, 25b, и беспроводное HART-подключаемое мобильное устройство 55 служат для целей маршрутизации и распределения сетевых устройств или узлов беспроводной HART сети 14. С целью обеспечения высокой надежности и масштабирования сети, предполагается, что все сетевые устройства могут поддерживать маршрутизацию и каждое сетевое устройство может быть глобально идентифицировано при помощи его HART адреса. Диспетчер сети 27 может содержать полный список сетевых устройств и присваивать каждому устройству короткое, уникальное краткое сетевое 16-битное имя. Кроме того, каждое сетевое устройство может хранить информацию, связанную с периодами обновления, сеансами связи, и ресурсами устройства. Вкратце, каждое сетевое устройство поддерживает актуальную информацию, относящуюся к маршрутизации и распределению. Диспетчер сети 27 передает эту информацию сетевым устройствам в случае, когда к сети добавлено новое устройство или в случае, когда диспетчер сети обнаружил или инициировал изменение топологии или распределение беспроводной HART сети 14.

[0026] Также каждое сетевое устройство может хранить и поддерживать список соседних устройств, которые сетевое устройство идентифицировало в процессе прослушивания. В целом, соседнее сетевое устройство является другим сетевым устройством любого типа теоретически имеющее возможность организации подключения к сетевому устройству, в соответствии со стандартами, заданными соответствующей сетью. В случае беспроводной HART сети 14, соединение является беспроводным соединением. При этом, следует понимать, что соседнее устройство также может быть сетевым устройством, подключенным к определенной сети с помощью проводной технологии. Как будет описано ниже, сетевое устройство распространяет информацию о других обнаруженных сетевых устройствах при помощи сигналов сообщения, или специальных сообщений, передаваемых в течение назначенных канальных интервалов. Сетевые устройства, функционально подключенные к беспроводной HART сети 14, имеют одно или более соседних устройств, которые могут выбираться в соответствии с мощностью сигнала сообщения или при помощи какого-нибудь другого правила.

[0027] Снова обратимся к Фиг. 1, в паре сетевых устройств, подключенных посредством прямого беспроводного соединения 65, каждое устройство распознает другие как соседние устройства. Следовательно, сетевые устройства беспроводной HART сети 14 могут формировать большое число соединений 65. Возможность и целесообразность установления прямого беспроводного соединения 65 между двумя сетевыми устройствами определяется несколькими факторами, например физическим расстоянием между узлами, препятствиями между узлами, мощностью сигнала в каждом из двух узлов, и т.д. Также, два или более прямых беспроводных подключений 65 могут формировать пути между узлами, которые не могут формировать прямое беспроводное соединение 65. Например, прямое беспроводное соединение 65 между беспроводным HART портативным устройством 55 и беспроводным HART устройством 36 наряду со вторым прямым беспроводным соединением 65 между беспроводным HART устройством 36 содержит маршрутизатор 60, который формирует канал связи между устройствами 55 и 60.

[0028] Каждое беспроводное соединение 65 характеризуется большим набором параметров, зависимых от частоты передачи, способа доступа к радиоресурсу, и т.д. Специалисту в данной области будет понятно, что, как правило, протоколы беспроводной связи могут работать на назначенных частотах, например как присвоенные Федеральной комиссией по связи (FCC) в США, или в нелицензируемой части радиоспектра (2.4GHz). Несмотря на то, что система и способ, описанные в данной заявке могут быть применены к беспроводной сети, работающей на любой назначенной частоте или диапазону частот, реализация изобретения, описанная ниже, относится к беспроводной HART сети 14, работающей в нелицензируемой или общедоступной части радиоспектра. В соответствии с реализацией изобретения, беспроводная HART сеть 14, при необходимости может быть легко активирована и настроена для работы в определенном частотном диапазоне.

[0029] Возвращаясь к Фиг. 2, в реализации изобретения протоколом поддерживающим беспроводную HART сеть 14 является беспроводной HART протокол 70. В частности, каждое прямое беспроводное соединение 65 может передавать данные в зависимости от физических и логических требований беспроводного HART протокола 70. На Фиг. 2 схематически представлена структура одной из реализации протокола 70 и существующего "проводного" HART протокола 72. Беспроводной HART протокол 70 может быть защищенным, причем для беспроводной сотовой технологии используется 2.4GHz ISM радиодиапазон (блок 74). В одной из реализации изобретения, беспроводной HART протокол 70 может использовать протокол IEEE 802.15.4b, совместимый с технологией расширением спектра радиосигнала по правилу прямой последовательности (DSSS) средств радиосвязи с переключением каналов, основанном на транзакции посредством транзакции. Это беспроводное HART устройство связи может управляться при помощи множественного доступа с временным разделением каналов или Множественного Доступа с Временным Разделением Каналов (TDMA) для назначения канала передачи информации (блок 76). Все средства связи, как правило, выполнены с назначенным канальным интервалом. Одно или более устройств источников и одно или более устройств назначения могут быть назначены для связи в данном канальном интервале, и каждый канальный интервал может быть выделен для двухсторонней связи одиночного устройства источника или с использованием CSMA/CA-подобного метода коммуникационного доступа совместного пользования между множеством устройств источников. Устройства источники могут посылать сообщения указанному целевому устройству или широковещательные сообщения всем целевым устройствам, назначенным для канального интервала.

[0030] Для повышения надежности, беспроводной HART протокол 70 может сочетать TDMA со способом, объединяющим множество радиочастот с одним коммуникационным ресурсом, или переключением каналов. Переключение каналов обеспечивает разнесение частот, которое минимизирует интерференцию и уменьшает влияния интерференционного замирания. В частности, на канальном уровне 76 может формироваться взаимосвязь между единичным сверхциклом и множеством несущих частот, которые на канальном уровне 76 циклически повторяется с помощью контролируемого заранее определенного способа. Например, доступный частотный диапазон определенной, приведенной в качестве примера беспроводной HART сети 14 может включать несущие частоты F₁, F₂, … F_n. Соответствующий цикл R сверхцикла S может быть назначен для соответствия частоте F₁ в цикле С_n, частоте F₅ в следующем цикле C_n+1, частоте F₂ в цикле С_n+2, и так далее. Диспетчер сети 27 может настраивать соответствующие сетевые устройства, согласно этой информации, таким образом, что сетевые устройства, обменивающиеся информацией в сверхцикле S, могут подстраивать частоту передачи или приема в соответствии с текущим циклом сверхцикла S.

[0031] Канальный уровень 76 беспроводного HART протокола 70 может предоставлять дополнительный параметр занесения каналов в черный список, или ограничения использования сетевыми устройствами определенных каналов в радиодиапазоне. Диспетчер сети 27 может внести радиоканал в черный список, в ответ на обнаружение чрезмерной интерференции или других проблем в канале. Также, операторы или сетевые администраторы могут вносить каналы в черный список с целью защиты беспроводной службы, использующей фиксированную часть радиодиапазона, которая в противоположном случае могла бы использоваться совместно с беспроводной HART сетью 14. В некоторых реализациях изобретения, беспроводной HART протокол 70 управляет внесением в черный список, на основании сверхцикла так, что сверхцикл имеет отдельный черный список запрещенных каналов.

[0032] В одной из реализации изобретения, диспетчер сети 27 служит для распределения, назначения и корректировки ресурсов канальных интервалов, связанных с канальным уровнем 76. Если единичный экземпляр диспетчера сети 27 поддерживает множество беспроводных HART сетей 14, то диспетчер сети 27 может формировать полную таблицу для каждого экземпляра беспроводной HART сети 14. Таблица может быть организована внутри сверхцикла, содержащего канальные интервалы, пронумерованные относительно начала сверхцикла. Кроме того, диспетчер сети 27 может поддерживать универсальную абсолютную нумерацию интервалов, которая может отражать общее число канальных интервалов, назначенных с момента запуска беспроводной HART сети 14. Эта абсолютная нумерация интервалов может использоваться в целях синхронизации.

[0033] Беспроводной HART протокол 70 может также определять каналы или канальные объекты в целях логического объединения распределения и маршрутизации. В частности, канал может быть связан с определенным сетевым устройством, определенным сверхциклом, соответствующим номером интервала, одной или более опцией канала (передача, прием, совместного использования), и типом канала (обычный, сообщения, обнаружения). Как представлено на Фиг. 2, канал передачи данных 76 может с перестройкой частоты. В частности, канальный интервал может быть использован для вычисления определенной радиочасты, используемой для организации передачи данных. Диспетчер сети 27 может определять множество каналов, с учетом коммуникационных требований к каждому сетевому устройству. Затем каждое сетевое устройство может быть сконфигурировано с определенным множеством каналов. Определенное множество каналов может определять, когда сетевому устройству необходимо выйти из режима ожидания, и которому из сетевых устройств следует передавать, принимать, или и принимать и передавать после выхода из режима ожидания.

[0034] Также на Фиг. 2 показаны и другие уровни беспроводного HART протокола 70. Оба используемых протокола, HART протокол 72 и беспроводной HART протокол 70 в общих чертах напоминают общеизвестную ISO/OSI 7-уровневую модель для протоколов передачи данных. В беспроводном применении HART технологии, могут поддерживаться три физических и два канальных уровня: проводной и беспроводной сотовый. Из-за того, что описанный в данной заявке беспроводной HART протокол предполагает использование сотовой топологии, может быть так же определен сетевой уровень 78.

[0035] Как показано выше, сверхцикл может быть определен как множество повторяющихся во времени канальных интервалов. Количество канальных интервалов в данном сверхцикле (размер сверхцикла) определяет частоту повторения каждого канального интервала, таким образом, выбирается коммуникационное распределение для сетевых устройств, использующих эти временные интервалы. Каждый сверхцикл может быть сопоставлен с определенным идентификатором таблицы, соответствующим таблице маршрутизации, используемой в сотовой технологии. В некоторых реализациях изобретения, беспроводная HART сеть 14 может содержать несколько используемых одновременно сверхциклов различных размеров. Более того, сверхцикл может содержать множество радиоканалов, или радиочастот.

[0036] Также, транспортный уровень 80 беспроводного HART протокола 70 предусматривает эффективную, высококачественную систему передачи данных, притом надежную передачу данных со сквозным подтверждением приема. Как подтверждается специалистами в данной области, высококачественные системы передачи данных позволяют устройствам посылать пакеты данных без сквозного подтверждения приема и не гарантируют упорядоченность данных в устройстве получателя. Протокол передачи дейтаграмм (UDP) является одним из широко известных примеров коммуникационной стратегии. Этот способ может быть целесообразен для публикации технологических данных при управлении производственным процессом. В частности, из-за того, что устройства периодически распространяют технологические данные, сквозные подтверждения приема и ограниченное использование повторных попыток передачи данных, особенно важны, принимая во внимание, что новые данные генерируются регулярно.

[0037] В отличие от этого, надежные системы передачи предусматривают, что устройства посылают пакеты для подтверждения. Наряду с гарантированной доставкой, транспортный уровень 80 может упорядочивать пакеты, отправляемые между сетевыми устройствами. Эта концепция может быть предпочтительной для трафика типа запрос/ответ или в случае, когда передаются извещения о событиях. В случае использования надежного вида транспортного уровня 80, система передачи данных может стать синхронной.

[0038] Надежные транзакции могут быть смоделированы, например, как ведущее устройство, отправляющее пакет запроса и одно или более ведомых устройств, которые отвечают ведущему с помощью пакета отклика. Например, ведущее устройство может генерировать определенный запрос и может передавать широковещательный запрос для всей сети. В некоторых реализациях изобретения, диспетчер сети 27 может использовать надежную широкополосную передачу для опроса каждого сетевого устройство в беспроводной HART сети 14 для активации нового сверхцикла. С другой стороны, полевое устройство, например датчик 30 может генерировать пакет и распространять запрос к другому полевому устройству, такому как портативный HART коммуникатор 55. В другом примере, аварийный сигнал или событие, генерируемое полевым устройством 34 может передаваться непосредственно шлюзу 22 в качестве запроса. В ответ на этот успешно принятый запрос, шлюз 22 может генерировать ответный пакет и послать его устройству 34, подтверждая прием уведомления об аварии.

[0039] Возвращаясь к Фиг. 2, сеансовый уровень 82 может обеспечивать сеансно-ориентированный обмен информацией между сетевыми устройствами. Сквозным обменом информацией можно управлять на сетевом уровне с помощью сеансов. Сетевое устройство может иметь более чем один сеанс, определенный для данного устройства пиринговой сети. Предполагается, что в некоторых реализациях изобретения, практически все сетевые устройства могут иметь, по меньшей мере, два сеанса, установленных с диспетчером сети 27: один для попарной связи и один для сетевой широковещательной передачи данных диспетчером сети 27. Также, все сетевые устройства могут иметь сеансовый ключ для шлюза. Сеансы могут быть идентифицированы при помощи присвоенных сетевым устройствам адресов. Каждое сетевое устройство может сохранять информацию о защите (ключи шифрования, специальные счетчики) и транспортную информацию (надежные транспортные порядковые номера, счетчики повторных попыток, и т.д.) для каждого сеанса, в котором участвует устройство.

[0040] В завершение необходимо отметить, что как беспроводной HART протокол 70, так и проводной HART протокол 72 могут поддерживать общий HART уровень приложения 84. Уровень приложения беспроводного HART протокола 70 может дополнительно содержать подуровень 86, поддерживающий автосегментированную передачу больших массивов данных. Совместно используя уровень приложения 84, протоколы 70 и 72 предусмотрены для совместной инкапсуляции HART команд и данных и исключает необходимость в преобразовании протоколов в самом верхнем слое стека протокола.

[0041] Возвращаясь к Фиг. 1, в соответствии с некоторыми описанными выше реализациями изобретения, диспетчер сети 27 может содержать список устройств в сети 14. Диспетчер сети 27 может также содержать полную топологию сети, включая полный граф сети 14 и элементы графа, установившего связь с каждым устройством. Диспетчер сети 27 может формировать маршрут и информацию о соединении при помощи информации, получаемой диспетчером сети 27 от сетевых устройств 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д. Граф сети может построен диспетчером сети 27 из списка сетевых устройств и их опубликованных соседних устройств. Диспетчер сети 27 также может служить для формирования и хранения всей информации о маршрутах сети. Также, могут использоваться широковещательные маршруты для отправки диспетчером сети 27 широковещательных сообщений всем устройствам сети 14. Более того, диспетчер сети 27 также может осуществлять распределение сетевых ресурсов, поскольку известна информация о маршрутах и частоте пакетных обновлений сетевых устройств 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д.

[0042] Соответственно, с помощью графа маршрутизации, формируемого и хранящегося в диспетчере сети 27, можно направлять трафик, как в восходящем, так и в нисходящем направлениях, относительно диспетчера сети 27 или шлюза 22. Как граф, так и источник маршрутов могут быть оптимизированы для того, чтобы отвечать требованиям приложений с малой задержкой. Например, граф и/или источник оптимизации маршрутов может основываться на информации об измерениях, передаваемой сетевыми устройствами шлюзу и управляющей информации, передаваемой шлюзами исполнительным устройствам, таким как регулируемые запорные клапаны, двухпозиционные клапаны, насосы, вентиляторы, заслонки воздуховодов, также и двигатели, используемые многими другими способами.

[0043] Как указано выше, устройства участвуют в хранении информации о маршрутизации или получении различных маршрутов графа, причем источник маршрутов, или адрес назначения служит в целях доставки и передачи соответствующим образом пакетов данных. Адрес каждого сетевого устройства должен быть глобально уникальным для того, чтобы беспроводная HART сеть 14 соответственно взаимодействовала с сетью большего размера, которая может содержать проводные HART устройства. По этой причине, беспроводной HART протокол 70 может предоставить однозначную схему адресации и дополнительно обеспечивает эффективное назначение адресов в контексте сети большего размера. Важно отметить, что беспроводной HART протокол 70 может обеспечить схему адресации, совместимую со схемой адресации проводных HART устройств.

[0100] Принимая во внимание распределение сетевых ресурсов диспетчером сети 27, пользователь или оператор может установить для каждого полевого устройства, частоту с которой устройство посылает другому сетевому устройству сообщения о результатах измерений или иные данные. Эта частота отправки сообщений является синонимом, упоминаемых в данной заявке выражений "скорость передачи пакетов" или "частота дискретизации." В примере с беспроводной HART сетью 14, каждое полевое устройство может сообщать или публиковать восходящие данные шлюзу 22, диспетчеру сети 27 в шлюзе 22, или другому сетевое устройство с соответствующей скоростью передачи пакетов или частотой дискретизации. В реализации изобретения скорость передачи пакетов или частота дискретизации может быть сконфигурирована пользователем для каждого полевого устройства. Пользователь может также устанавливать или настраивать мощность, с которой физическое или полевое устройство передает радиосигнал.

[0101] Планировщик (не показан) может автоматически формировать одну или более таблиц в зависимости от установленных пользователем параметров и правил оптимизации. В данной реализации изобретения, одна или более формируемых таблиц могут содержать сводную таблицу, соответствующую сети 14 в целом, и одну или более индивидуальных таблиц, каждая из которых соответствует различным сетевым устройствам сети 14. В данной реализации изобретения, одна или более индивидуальных таблиц содержатся в сводной таблице. Одна или более индивидуальных таблиц может передаваться с помощью диспетчера сети 27 соответствующим сетевым устройствам (например, устройствам 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д.) беспроводной HART сети 14. В данной реализации изобретения, планировщик входит в состав диспетчера сети 27. В данной реализации изобретения, планировщик является внешним и в связан с диспетчером сети 27, например с помощью сети 43 или сети 20. Пример планировщика можно найти в вышеупомянутой заявке на патент США с серийным номером 12/201,734 поданной 29 августа 2008, которая полностью включена в данную заявку посредством ссылки.

[0102] На Фиг. 3А-3С представлены несколько типовых последовательных шагов, которые могут быть осуществлены планировщиком в качестве части процесса формирования и оптимизации сводной таблицы беспроводной HART сети 14. В частности, планировщик может содержать алгоритмы, служащие для обеспечения выполнения условий, конфигурацию данных сверхцикла, конфигурацию управления сетью, конфигурацию сверхцикла шлюза, и конфигурацию специализированного сверхцикла.

[0103] Возвращаясь к Фиг. 3А, алгоритм 550 может применять одновременно, по меньшей мере, некоторые из правил 552-564 или может преобразовывать последовательность применения правил 552-564 к формируемой сводной таблице. Процедура 550, служит преимущественно для обеспечения различных проектных ограничений каждой из таблиц, а также сводной таблицы. В блоке 552, алгоритм 550 может применять правило ограничения числа действующих одновременно каналов. Разумеется, количество действующих одновременно каналов ограничивается числом доступных для беспроводной HART сети 14 радиочастот. В одной из предполагаемых реализации, пользователь может настраивать лимит действующих одновременно каналов с помощью интерфейсного меню.

[0104] Процедура 550 может применять правило 554, в результате которого не будет устройств, которые могут быть назначены прослушивать один и тот же канальный интервал дважды. Согласно правилу 556, алгоритм 550 может позволить устройствам принимать данные от множества адресатов.

[0105] Наряду с применением правила 558, алгоритм 550 может назначать близкие транзитные участки перед дальними транзитными участками в сети с множеством транзитных участков. Другими словами, алгоритм 550 может предпринимать попытку минимизировать время ожидания на каждом пути со многими транзитными участками гарантируя, что каждый узел имеет столько доступных канальных интервалов, сколько возможно передать принятых пакетов данных. Например, узел N1 может принимать пакет для узла N2 в канальном интервале с соответствующим номером 5 в сверхцикле с 32-мя канальными интервалами. Следовательно, узел N1 может иметь 27 возможных канальных интервалов в оставшейся части сверхцикла. Планировщик может отождествить следующий доступный канальный интервал со сверхциклом (таким как 8, например), и может назначить передачу данных в интервале с N1 по N2.

[0106] С целью оптимизации выравнивания сверхциклов, планировщик может обеспечить выполнение правила 560, требующего чтобы все скорости передачи пакетов или частоты дискретизации и, соответственно, размеры сверхцикла, соответствовали заранее определенной формуле. Например, скорости передачи пакетов могут определяться как 2ⁿ секунд, причем n является целым числом. Следовательно, одно сетевое устройство может иметь скорость передачи пакетов 2² или четыре раза в секунду, а другое устройство может иметь скорость передачи пакетов 2³ или каждые 8 секунд. Также, алгоритм 550 может гарантировать, что режим совместной передачи пакетов и обмен информацией для управления сетью не превышает заранее заданный процент общей пропускной способности беспроводной HART сети 14 (правило 562). В одной из предполагаемых реализации, этот заранее заданный процент выбирается 30%. Подобным образом, алгоритм 550 может гарантировать, в соответствии с правилом 564, что ни одна из таблиц не превышает заранее заданного соотношения, например 50%, общего числа доступных канальных интервалов. Таким образом, планировщик может предпринимать попытку резервировать достаточное число свободных канальных интервалов для таких целей, как повторные передачи и другие незапланированные процессы передачи.

[0107] Ссылаясь на Фиг. 3В, алгоритм 565 служит для распределения данных сверхцикла, причем может применяться правило 566 и назначать сетевые устройства канальным интервалам, начиная с канального интервала 0. Далее, алгоритм 565 может назначить канальные интервалы, начиная с самой высокой частоты сканирования (блок 568). Начиная с самой высокой частоты сканирования, планировщик может гарантировать, что запросы большей пропускной способности удовлетворяются в первую очередь, потому что, как правило, легче найти доступные канальные интервалы для устройств, редко передающих данные, и эти устройства имеют более низкую частоту сканирования.

[0108] Для каждого пути, алгоритм 565 может начинать распределение канальных интервалов, начиная с устройства наиболее удаленного от шлюза (блок 570). В частности, алгоритм 565 может распределять канальные интервалы таким образом, что один канальный интервал приходится на путь к шлюзу, переходя к следующему транзитному участку пути, и продолжая распределять канальные интервалы до тех пор, пока не будет достигнут шлюз. После успешного распределения каждого отдельного канального интервала, алгоритм также может распределить ближайший канальный интервал для возможной повторной передачи.

[0109] Поскольку алгоритм 565 распределяет канальные интервалы для одного пути между каждым сетевым устройством (например, устройством 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д.) и шлюзом 22, планировщик может кроме того предпринимать попытки назначить канальные интервалы для каждого резервного пути. Резервный путь может соединять ту же пару устройств, что и основной путь, но отличается от основного пути, по меньшей мере, одним промежуточным транзитным участком. Алгоритм 550 может предпринимать попытки распределить канальные интервалы для для резервного пути в блоке 572.

[0110] На Фиг. 3С поясняется алгоритм 580, который может выполняться планировщиком после выполнения или параллельно с алгоритмами 550 и 565. Алгоритм 580, служит, главным образом для управления конфигурацией. В частности, алгоритм применяет правила 582-590 для управления конфигурацией сверхциклов, правила 592-596 для настройки метода соединения, и правило 598 для настройки распространения команд управления сетью.

[0111] Правило 582, применяемое алгоритмом 580, может гарантировать, что сверхциклы управления сетью имеют более высокий приоритет, в отличие от сверхциклов данных. Далее, алгоритм 580 может ограничить размер сверхцикла управления сетью до заранее заданного числа, например 6000 канальных интервалов, в соответствии с правилом 584. Также, планировщик 304 может присвоить следующий приоритет канальных интервалов сообщений (правило 586). Устройства могут использовать канальные интервалы сообщений для соединения с беспроводной HART сетью 14.

[0112] В блоке 588, алгоритм 580 может выполнять поиск в ширину сетевого графа и номера устройства в порядке, в котором перечислены устройства. Разумеется, поиск, соответствующий блоку 588, может выполняться в любой момент времени после того, как были определены возможные беспроводные каналы. В данной реализации изобретения, для алгоритма 580 может понадобиться перенумеровать устройства в случае, когда новое устройство добавляется в сеть 14.

[0113] Далее, алгоритм 580 может распределять канальные интервалы для сообщений "keep-alive". Как правило, каждое сетевое устройство преимущественно имеет канальный интервал, зарезервированный для передачи сообщения "keep-alive". Если соседнее устройство не распространяет информацию устройство через заранее определенный период времени (например, 60 секунд), устройство может отправить "keep-alive" пакет соседнему устройству с целью убедиться в его работоспособности.

[0114] Алгоритм 580 также может настраивать процесс соединения, с помощью распределения канальных интервалов, зарезервированных для запросов соединения в блоке 592. Для каждого пути, алгоритм 580 может начинаться с самого удаленного от шлюза устройства и продолжаться по направлению к шлюзу вдоль всего пути. В некоторых предусмотренных реализациях изобретения, алгоритм 580 не обеспечивает резервирование канальных интервалов для запросов соединения. Далее, алгоритм 580 может подобным образом распределять канальные интервалы для откликов соединения; при этом, алгоритм может теперь начаться от шлюза и продолжиться в направлении устройства, наиболее удаленного от шлюза. Алгоритм 580 может затем распределять пакеты сообщений в каждом устройстве в блоке 596. В одной из предполагаемых реализации, число пакетов объявлений, назначенных определенному устройству, является обратно пропорциональным числу транзитных участков, отделяющих устройство от шлюза.

[0115] Согласно правилу 598, алгоритм 580 может настраивать совместное использование каналов управления сетью с запросами соединения и откликами соединения. Этот подход может позволить планировщику использовать тот же набор каналов для двух различных предназначений.

[0116] Планировщик может формировать сводную таблицу, содержащую индивидуальные таблицы устройств беспроводной HART сети 14, в соответствии с вышеописанными правилами и стратегиями. На Фиг. 4 приводится типовая таблица, представленная в графическом виде. В реализации изобретения типовая таблица может отображаться с помощью пользовательского интерфейса в коммуникационном соединении с системой управления процессом 10. В данной реализации, отдельные таблицы, содержащиеся в сводной таблице, могут передавать информацию сетевым устройствам (например, устройствам 27, 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д.).

[0117] Показанная на Фиг. 4 таблица 620 может содержать сетку канальных интервалов 622. В типовой реализации изобретения, представленной на Фиг. 4, каждая вертикальная линия сетки 622 соответствует 5 канальным интервалам. Список распределения каналов 625 и список распределения устройств 627 может быть расположен на сетке 622 в горизонтальном направлении. Другими словами, разбиение каналов на канальные интервалы и взаимосвязь устройств с канальными интервалами может быть представлена таблицей 620 как горизонтальная временная последовательность, с вертикальными линиями, представляющими последовательные отрезки по 5 канальных интервалов. Также, каждый отдельный канал и каждое отдельное устройство может иметь отдельную горизонтальную полоску, однозначно отображающую распределение канальных интервалов для отдельного канала или устройства.

[0118] Пояснение условных обозначений 630 может пояснять взаимосвязь назначения канальным интервалам одного или более цветов. В примере, представленном на Фиг. 4, пояснение условных обозначений 630 поясняет, что вертикальные цветные полоски 632 представляют канальные интервалы, зарезервированные для эксклюзивного использования парой устройств и, что вертикальные цветные полосы 634 представляют канальные интервалы, предназначенные для совместного использования множеством устройств. Список каналов 625 содержит пустые ячейки соответствующие неназначенным канальным интервалам и вертикальные цветные полоски 632 и 634. В примере, показанном на Фиг. 4, таблица 620 отображает с помощью пустых ячеек и цветных полос, что канал 3 назначен для совместного использования при передаче в 11 канальном интервале и для эксклюзивной передачи в канальных интервалах 0, 1, 3, 5, 7, 10, 14, 19, 35, и 39, и что доступны остальные канальные интервалы канала 3.

[0119] С другой стороны, список распределения устройств 627 содержит вертикальные цветные полосы 636 и 638, наряду с пустыми ячейками так же соответствующими неиспользуемым канальным интервалам. В соответствии с пояснением условных обозначений 630, вертикальные цветные полосы 636 представляют канальные интервалы, зарезервированным для приема и вертикальные цветные полосы 638 представляют канальные интервалы, зарезервированные для передачи. В примере, показанном на Фиг. 4, на таблица 620 показано, что устройство 11 назначено для передачи в канальные интервалы 0 и 7 и для приема в канальных интервалах 32, 34, и 39. В данной реализации изобретения, сводная таблица может быть циклической или может периодически повторяться. Например, распределение канальных интервалов как показано для каналов 625 и устройств 627 между канальными интервалами 0-60 может повторяться для канальных интервалов 60-119, 120-179, 180-239, и т.д.

[0120] Следует отметить, что Фиг. 4 поясняет одну из многих возможных реализации изобретения для представления сводной и/или индивидуальных таблиц. Примеры другой реализации изобретения можно найти, например, в заявке на патент США с серийным номером 12/201,734, которая полностью включена в данную заявку посредством ссылки.

[0121] Как уже было сказано, информация о маршрутизации и распределении вводится пользователем, и правила оптимизации могут быть изначально сформированы с помощью планировщика (например, как описано в отношении Фиг. 3А-3С) и переданы диспетчеру сети. Исходные графы и таблицы, при этом, могут корректироваться на основании информации обратной связи, относящейся к функциональным характеристикам беспроводной HART сети 14. Кроме того, графы и таблицы могут корректироваться из-за изменений одной или более пользовательских характеристик, например, удаление или добавление одного или более сетевых устройств, изменение пользователем одного или более параметров, и т.д. Любые корректировки графов и таблиц могут передаваться диспетчером сети 27 сетевым устройствам беспроводной HART сети 14, которые затрагивают корректировки.

[0122] Сетевое устройство (например, сетевое устройство 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д.) может принимать свою соответствующую отдельную таблицу, например, из диспетчера сети 27. Отдельная таблица, соответствующая сетевому устройству, может содержать отображение одного или более канальных интервалов, в течение которых сетевому устройству позволяется публиковать или передавать информацию в сети 14 (упоминается в данной заявке, как "публикация канальных интервалов"). Например, как представлено на Фиг. 4, устройству 11 назначена публикация канальных интервалов 0 и 7. В данной реализации изобретения распределенные или назначенные для публикации канальные интервалы могут появляться циклическим или периодическим образом. Например, как показано на Фиг. 4, публикация канальных интервалов 60 и 67 и публикация канальных интервалов 120 и 127 может также быть назначена устройству 11.

[0123] В процессе публикации распределенных или назначенных канальных интервалов, сетевое устройство может передавать или публиковать информацию или данные, соответствующие процессу, контролируемому сетью управления процессом 10. Например, сетевое устройство может публиковать событие, соответствующее процессу, значение переменной величины или параметра, соответствует процессу, статусу, измерению, состоянию, и/или другой информации управления процессом. В данной реализации изобретения, данные, опубликованные сетевым устройством в течение публикации канального интервала, могут генерироваться полевым устройством, и данные могут соответствовать любому типу мониторинга или перемещению, связанному с полевым устройством (например, индикация открытия или закрытия запорного клапана, величина потока, измерение, изменение состояния, и т.д.). В данной реализации изобретения, данные могут быть опубликованы сетевым устройством шлюзу 22, диспетчеру сети 27, и/или другому сетевому устройству, которое является коммуникационно связано с сетью 14.

[0124] Известные на сегодняшний день сетевые устройства активируют публикацию данных или информации одновременно с началом публикации канального интервала. Например, в случае, когда начинается публикация канального интервала, известное на сегодняшний день беспроводное сетевое устройство активируется для выхода из ждущего режима модулем публикации или по графику (например, выходит при помощи модуля публикация или по расписанию из режима энергосбережения), считывает или получает текущее значение, и публикует текущее значение в сети. В описываемой беспроводной HART сети, публикация канальных интервалов, закрепленных за сетевым устройством, обычно происходит с меньшей частотой, чем обновление или скорость передачи пакетов сетевым устройством. В частности, более низкие частоты публикации, как правило, являются более предпочтительными для увеличения срока службы батарей беспроводных сетевых устройств, и позволяет подключить большее число устройств к беспроводной сети 14. Однако, в случае использования известных на сегодняшний день сетевых устройств в системах управления процессами в случае, если событие происходит между назначенными публикуемыми канальными интервалами, сетевое устройство не имеет возможности публикации и записи появления события, и любые относящиеся к нему данные будут потеряны для системы управления процессом.

[0125] В случае использования алгоритма отложенной публикации, описанного в данной заявке, при этом сетевое устройство может отсрочивать публикацию данных или событий в сети 14 до тех пор, пока продолжается публикация канального интервала. В частности, сетевое устройство (например, устройства 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д.) могут быть сконфигурированы для поддержки любого или всех алгоритмов отложенной публикации, описанных в данной заявке. Соответственно, сетевое устройство может хранить или кэшировать данные управления процессом одновременно с соответствующими временными метками, которые отображают, что данные управления процессом были захвачены или получены. Когда появляется следующий или последовательно публикуемый канальный интервал, сетевое устройство может быть активировано для публикации, по меньшей мере, части кэшированных данных и соответствующей временной метки в сети 14. Таким образом, система управления процессом 10 может иметь возможность получения информации о более полном наборе публикуемых данных, соответствующих событиям, измеренным величинам, состояниям, и другим появившимся данным управления процессом, и не только тем, что появились в процессе публикации канальных интервалов. Система управления процессом 10 может использовать более полный набор публикуемых данных для получения более полного представления о системе и, следовательно, система управления процессом может управлять процессами более детальным и целесообразным способом, в отличие от системы без отложенной публикации.

[0126] В качестве наглядного примера, но не ограничиваясь им, рассмотрим беспроводной HART позиционер запорного клапана сетевого устройства 34 на Фиг. 1. Срабатывание позиционера запорного клапана 34 меняет состояние запорного клапана из положения "открыто" в положение "закрыто" (и наоборот) и, как правило, длится около секунды. Однако, частота публикации (например, частота обновления, частота дискретизации или скорость передачи пакетов) позиционера запорного клапана 34 обычно может быть порядка нескольких секунд, например 8 секунд. Следовательно, возможно, что состояние запорного клапана 34 может меняться (скажем, несколько раз) между назначенными возможными публикациями.

[0127] Для наглядности, предположим, что позиционеру запорного клапана 34 назначены канальные интервалы 0 и 10 для передачи или публикации. Для известных на сегодняшний день систем, если позиционер запорного клапана 34 в положении "открыто" в течение канального интервала 0, сетевое устройство 34 публикует состояние "открыто" в сети 14 в течение канального интервал 0. Если позиционер запорного клапана 34 переходит в состояние "закрыто" в течение канального интервала 3, и затем переходит в состояние "открыто" в 7 канальном интервале, в течение следующего, назначенного канального интервала для последовательной публикации без задержки (т.е., канального интервала 10), сетевое устройство 34 публикует только текущее состояние "открыто" в сети 14. Следовательно, в известных на сегодняшний день системах, сеть 14 не принимает никаких данных о том, что позиционер запорного клапана 34 менял свое состояние в период времени между 0 и 10 канальными интервалами.

[0128] В отличие от этого, с помощью алгоритма, описанного в данной заявке, такие данные могут быть легко захвачены и опубликованы в сети 14. Например, согласно реализации данной заявки в случае, когда позиционер запорного клапана 34 переходит в состояние "закрыто" в течение 3 канального интервала, индикация изменения состояния в положение "закрыто" и индикация 3 канального интервала может быть сохранены в записи кэша позиционера запорного клапана сетевого устройства 34. В случае, когда позиционер запорного клапана 34 переходит в состояние "открыто" в течение 7 канального интервала, индикация изменения состояния в положение "открыто" и индикация 7 канального интервала может сохраняться в различных записях кэша позиционера запорного клапана сетевого устройства 34. Таким образом, в случае, когда следующий последовательно публикуемый канальный интервал, назначенный сетевому устройству 34, появляется в 10 канальном интервале, сетевое устройство 34 может быть активировано для публикации содержимого наиболее ранней записи кэша устройства (в данном сценарии, "состояние запорного клапана 34 изменилось на "закрыто" в течение 3 канального интервала"). В случае, когда появляется еще одна последовательная публикация канального интервала, закрепленного за сетевым устройством 34 после публикации 10 канального интервала, сетевое устройство 34 может быть активировано для публикации следующей наиболее ранней записи кэша устройства (в данном сценарии, "состояние запорного клапана 34 изменилось на "открыто" в течение 7 канального интервала"). Соответственно, с помощью алгоритма, описанного в данной заявке, система управления процессом 10 может не только захватывать информацию, соответствующую изменениям состояния запорного клапана 34, появившимся между канальными интервалами, назначенными для публикации, но также система управления процессом 10 может точно определить, когда произошли изменения состояния и как долго запорный клапан 34 находился в состоянии "закрыто".

[0129] Несмотря на то, что предыдущие примеры относятся к беспроводному HART позиционеру запорного клапана 34, алгоритм отложенной публикации легко может быть применен к любому беспроводному или проводному сетевому устройству (например, сетевому устройству 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д.), которые входят в состав сети 14 и/или системы управления процессом 10. Также, несмотря на то, что в предыдущих примерах упоминается событие, соответствующее одному из двух состояний (т.е., запорный клапан 34 находится "открытом" или "закрытом" положении), любые данные управления процессом могут быть опубликованы сетевым устройством с помощью отложенного способа, например, событие соответствует состоянию из набора более чем двух возможных состояний, измерений, величин параметров или меняющемуся параметру, измерению, состоянию, и т.п.

[0130] На Фиг. 5 представлена функциональная схема сетевого устройства 200, спроектированного для реализации способа отложенной публикации данных управления технологическим процессом. Сетевое устройство 200 может быть, например, одним из сетевых устройств 30-40, 50а, 50b, 60, 55, показанных на Фиг. 1, или может быть другим сетевым устройством. Сетевое устройство 200 может работать одновременно с реализацией фрагментов сети 10, 12 и/или 14 на Фиг. 1, с использованием протоколов 70 и/или 72 на Фиг. 2, и/или алгоритмов распределения 550, 565 и 580 на Фиг. 3А-3С.

[0131] В данной реализации изобретения, сетевое устройство 200 может работать в системе управления процессом, и сетевое устройство 200 может быть подключено к коммуникационной сети, задействованной в системе управления процессом, например, проводной и/или беспроводной HART коммуникационной сети 14. Соответственно, сетевое устройство 200 может содержать сетевой интерфейс или соединение 202 с сетью передачи данных, с помощью которой информация может отправляться в сеть и приниматься из коммуникационной сети.

[0132] Сетевое устройство 200 может содержать интерфейс управления процессом 205, спроектированный для получения данных управления процессом, соответствующих контролируемому процессу в сети управления технологическим процессом. Данные управления процессом могут содержать значение параметра или переменную величину, событие управления процессом, измерение, статус, состояние, или любые другие предпочтительные данные управления процессом. В данной реализации изобретения, данные управления процессом генерируются полевым устройством, входящим в состав или подключенным с помощью сетевого устройства 200. Например, в случае, если сетевое устройство 200 является беспроводным HART позиционером запорного клапана, позиционер запорного клапана может генерировать данные управления процессом, соответствующие состоянию запорного клапана и инициировать генерацию данных интерфейсом управления процессом 205. В другом примере, в случае, когда сетевое устройство 200 является беспроводным адаптером, связанным с расходомером, расходомер может генерировать данные управления процессом, соответствующие текущему измеренному расходу и инициирует генерацию данных сетевому устройство 200, с помощью интерфейса управления процессом 205.

[0133] Сетевое устройство 200 может содержать процессор 208 для выполнения исполняемых компьютером команд, кэш 210 и память 215. Память 215 может быть физической, постоянной памятью, и может содержать один или более компьютерно-читаемых носителей информации. Память 215 может быть реализована как один или более полупроводниковых модулей памяти, блоки памяти на магнитных носителях, блоки памяти на оптических носителях, и/или любой другой подходящий физический, постоянный компьютерно-читаемый носитель информации.

[0134] В данной реализации изобретения, память 215 может содержать модуль 218 устройства публикации и модуль 220 задержки. Устройство 218 публикации может содержать первый набор компьютерно-читаемых инструкций, выполняемых процессором 208 для публикации данных, полученных сетевым устройством 200 из сети 14, также и модуль задержки 220 может содержать второй набор компьютерно-читаемых инструкций, выполняемых процессором 208 для отложенной публикации данных в сети 14. В данной реализации изобретения, устройство 218 публикации и модуль задержки 200 могут быть объединены в одном модуле или в одном наборе компьютерно-читаемых инструкций.

[0135] В данной реализации изобретения, кэш 210 может содержать оперативную память (RAM) для временного хранения данных, относящихся к инструкциям 218, 220. В данной реализаций изобретения, кэш 210 может входить в состав памяти 215. В данной реализации изобретения, размер кэша 210 может быть выбираемым или настраиваемым.

[0136] Что касается устройства 218 публикации, исполняемые компьютером команды могут выполняться процессором 208 для получения отображения публикуемых канальных интервалов, распределенных или назначенных сетевому устройству 200. В данной реализации изобретения, один из публикуемых канальных интервалов, назначенный сетевому устройству 200, в соответствии с индивидуальной таблицей сетевого устройства 200, может приниматься от диспетчера сети 27. Публикация канальных интервалов может включать публикацию возможностей, в течение которых сетевое устройство 200 позволяется передавать или публиковать данные, например данные управления процессом.

[0137] В данной реализации изобретения, сетевое устройство 200 может быть настроено для работы во многих режимах, например, первый режим немедленной публикации и второй режим отложенной публикации. Режим работы сетевого устройства 200 может быть настроен, например, оператором или пользователем. Во время работы в первом режиме немедленной публикации, во время публикации канального интервала сетевым устройством 200 и/или устройством 218 публикации может публиковаться текущее значение данные управления процессом, полученные в течение публикации канального интервала. Например, в случае, когда происходит публикация канального интервала, сетевое устройство 200 может быть активировано для получения текущего значения данных управления процессом, посредством интерфейса управления процессом 205, и устройство 218 публикации может публиковать текущее значение в сети 14, посредством сетевого интерфейса 202. Соответственно, во время работы в режиме немедленной публикации, сетевое устройство 200 может работать подобно известным на сегодняшний день сетевым устройствам, предназначенным только для немедленной публикации данных.

[0138] Во время работы во втором режиме отложенной публикации, в случае, когда происходит публикация канального интервала, сетевое устройство 200 и/или устройство 218 публикации могут быть активированы для публикации предыдущих сохраненных данных управления процессом. В частности, сетевое устройство 200 и/или устройство 218 публикации могут быть активированы для публикации, по меньшей мере, части содержимого записи, хранящейся в кэше 210. Запись может содержать значение данных управления процессом, полученное до появления публикуемого канального интервала и временной метки, отображающей момент времени, в который была получена эта величина. Как значение данных управления процессом, так и временная метка, сохраненные в записи, могут быть опубликованы в сети 14, посредством сетевого интерфейса 202.

[0139] Как правило, данные могут записываться и считываться из кэша 210, в то время как сетевое устройство 200 работает в режиме отложенной публикации. Кэш 210 может хранить одну или более записей, и каждая запись может соответствовать различным моментам времени, в которые соответствующее значение данных управления процессом были захвачены или получены через интерфейс управления процессом 205. В случае, если определенная запись хранится в кэше 210, но не была опубликована, то эта запись может быть маркирована. Например, определенная запись может маркироваться как "будет опубликована" или "активна." После публикации, определенная запись может маркироваться как уже опубликованная, например, "уже опубликована," "деактивирована" или "неактивна." В данной реализации

изобретения, опубликованная запись может быть удалена, стерта или перезаписана.

[0140] В данной реализации изобретения, применительно к модулю задержки 220, исполняемые компьютером команды могут выполняться процессором 208 для записи в и чтения из кэша 210. Например, модуль задержки 220 может записывать значения данных управления процессом, полученные посредством интерфейса управления процессом 205, и соответствующие временные метки в различные записи кэша 210 так, как полученные значения. Во время работы сетевого устройства 200 в режиме отложенной публикации в случае, когда появляется сигнал запуска для публикации, модуль задержки 220 может получить содержимое записи из кэша 210 для предоставления устройству 218 публикации для дальнейшей публикации в сети 14. Кроме того, модуль задержки 220 может быть настроен для администрирования того, какая из записей кэша 210 опубликована или не опубликована в сети 14.

[0141] В данной реализации изобретения, записи в кэше 210 могут соответствовать частоте дискретизации или скорости передачи пакетов соответствующего сетевого устройства 200. Например в случае, если сетевое устройство 200 является беспроводным HART полевым устройством и частота дискретизации или скорость передачи пакетов беспроводного HART полевого устройства сконфигурирована на 12 секунд, тогда каждые 12 секунд текущее значение, соответствующее полевому устройству, может быть захвачено интерфейсом управления процессом 205 и может быть сохранено в другой записи кэша 210 вместе с соответствующей временной меткой. В другом примере когда сетевое устройство 200 является беспроводным HART адаптером, подключенным к проводному полевому устройству и частота дискретизации или скорость передачи пакетов проводного устройства настроена на 5 секунд, тогда каждые 5 секунд текущее значение, соответствующее проводному полевому устройству может быть захвачено сетевым устройством 200 из проводного полевого устройства посредством интерфейса управления процессом 205 и может быть сохранено в другой записи кэша 210 вместе с соответствующей временной меткой.

[0142] В данной реализации изобретения, во время работы сетевого устройства 200 во втором режиме отложенной публикации и в случае, когда модулю публикации 218 для публикации содержимого наиболее ранней активной записи (например, значение данных управления процессом и соответствующую временную метку) в сети 14. После публикации наиболее ранней активной записи, опубликованная запись может быть деактивирована модулем задержки 220. Например, опубликованная запись может быть удалена, стерта или перезаписана. В данной реализации изобретения, захваченные данные управления процессом могут быть опубликованы с задержкой, с помощью алгоритма FIFO (первым пришел - первым вышел) в сети 14.

[0143] В данной реализации изобретения, во время работы сетевого устройства 200 во втором режиме отложенной публикации и в случае, когда появляется публикуемый канальный интервал, кэшированные данные могут быть опубликованы не с использованием алгоритма FIFO, а с использованием любого другого приемлемого алгоритма. Например, если непосредственная пропускная способность представляет интерес в случае, когда появляется публикуемый канальный интервал, модуль задержки 220 может выбрать более короткую запись в кэше 210 для публикации модулем публикации 218. После публикации содержимого выбранной записи (например, значения данных управления процессом и соответствующей временной метки), опубликованная запись может быть деактивирована. Например, опубликованная запись может быть удалена, стерта или перезаписана. В данной реализации изобретения, записи кэша 210 не публикуются в последовательном порядке их появления. Тем не менее, система управления процессом 10 (и диспетчер сети 27) может восстановить последовательный порядок, на основании публикуемых временных меток.

[0144] В данной реализации изобретения, отложенная публикация записей кэша 210 может не быть активирована появлением публикуемых канальных интервалов. Например, запись кэша 210 может быть активирована для публикации по требованию пользователя, или может быть активирована для публикации, на основании любого ожидаемого события.

[0145] Следовательно, во время работы в режиме отложенной публикации, сетевое устройство 200 может кэшировать полученные данные управления процессом и публиковать котированные данные в течение последовательно доступных для публикации канальных интервалов. Режим отложенной публикации может позволить пользователю или оператору системы управления процессом 10 настраивать более высокую частоту дискретизации для определенного сетевого устройства 200, в то время, поддерживая относительно более низкую частоту публикации для определенного сетевого устройства 200. Таким образом, большинство сетевых устройств могут входить в состав сети 14 (потому что предусмотрена более низкая частота публикации), в то же время, поддерживая детальную, полную запись публикуемых событий и других технологических данных (потому что предусмотрена более высокая частота дискретизации).

[0146] На Фиг. 6 представлена блок-схема типового способа 300 отложенной публикации данных сетевым устройством в системе управления процессом. Способ 300 может использоваться, например, вместе с реализациями сетевого устройства 200 на Фиг. 5, сети 10, 12 и/или 14 на Фиг. 1, протоколов 70 и/или 72 на Фиг. 2, и/или алгоритмов распределения 550, 565 и 580 на Фиг. 3А-3С.

[0147] В блоке 302, отображение публикуемого канального интервала, распределенного или назначенного сетевому устройству, может быть получено сетевым устройством. В данной реализации отображение публикуемого канального интервала может быть получено от диспетчера сети коммуникационной сети. Сетевое устройство может быть, например, сетевым устройством, подключенным к коммуникационной сети в системе управления процессом. Сетевое устройство может содержать полевое устройство, соответствующее процессу, управляемому системой управления процессом, или сетевое устройство может быть подключенным к полевому устройству. В данной реализации изобретения, может быть получено множество публикуемых канальных интервалов, распределенных или назначенных сетевому устройству. Множество канальных интервалов может быть циклическим или может периодически повторяться.

[0148] В блоке 305, сетевое устройство может получать данные для публикации в сети. В данной реализации изобретения, данные для публикации

в сети могут соответствовать данным управления процессом, используемым в управлении процессом, например событие, измерение, значение параметра или переменной величины, состояние, статус, или любые другие предпочтительные данные управления процессом. В данной реализации данные для публикации могут генерироваться полевым устройством, и данные для публикации могут быть получены (блок 305), на основании частоты дискретизации или скорости передачи пакетов, соответствующей сетевому устройству или полевому устройству. В данной реализации изобретения, множество величин данных для публикации может быть получено (блок 305) в течение некоторого времени.

[0149] В данной реализации изобретения данные для публикации могут быть получены (блок 305) независимо и безотносительно от появлений опубликованных канальных интервалов, соответствующих сетевому устройству. Соответственно, данные для публикации могут быть получены (блок 305) после появления первого публикуемого канального интервала, назначенного сетевому устройству и до появления последовательной публикации канального интервала без задержки, назначенного сетевому устройству. Например, в случае, когда частота дискретизации сетевого или полевого устройства является большей, чем периодическое появление публикуемых канальных интервалов, назначенных сетевому устройству, данные управления процессом могут быть получены (блок 305) между последовательным появлением публикуемых канальных интервалов.

[0150] В блоке 308, полученные данные для публикации могут храниться в записи кэша одновременно с отображением того, когда были захвачены данные для публикации (например, с временной меткой). Кэш может входить в состав сетевого устройства. В данной реализации изобретения, данные для публикации и соответствующая им временная метка могут храниться в записи кэша. В данной реализации изобретения, множество величин данных для публикации были получены в течение некоторого времени (блок 305), причем каждое значение может быть сохранено, одновременно с соответствующей временной меткой, в различных записях кэша.

[0151] В блоке 310 может быть активирована публикация данных, соответствующих процессу и хранящихся в кэше. Активация публикации

данных, соответствующих процессу и хранящихся в кэше, может включать выбор или определение записи кэша для публикации. В данной реализации изобретения, выбранной записью является наиболее ранняя запись кэша.

[0152] В блоке 312, содержимое выбранной записи (например, значение данных, соответствующих процессу, и временная метка, содержащаяся в выбранной записи) может быть опубликовано в сети. В данной реализации изобретения, содержимое выбранной записи может быть опубликовано или передано (блок 312) диспетчеру сети.

[0153] В данной реализации изобретения, активация публикации данных (блок 310) и публикация данных в сети (блок 312) выполняется в течение публикации канального интервала, следовательно, выбранная запись и ее содержимое публикуются в течение публикации канального интервала.

[0154] В данной реализации изобретения, блоки 308 и 310 выполняются в то время как сетевое устройство работает в режиме отложенной публикации. В то время как сетевое устройство работает в режиме отложенной публикации данные, публикуемые в сети, (блок 312) могут содержать данные из записи кэша, выбранной в блоке 310.

[0155] В то время как сетевое устройство не работает в режиме отложенной публикации, блоки 308 и 310 могут быть пропущены. В частности, в то время, как сетевое устройство не работает в режиме отложенной публикации, данные для публикации могут быть получены (блок 305), и без задержки публикуются в сети (блок 312) в течение появления публикуемого канального интервала.

[0156] В данной реализации изобретения, способ 300 может включать настройку сетевого устройства для работы в режиме отложенной публикации, или настройку сетевого устройства не для работы в режиме отложенной публикации, например, для работы в режиме немедленной публикации.

[0157] В то время как реализации данного изобретения рассмотрены относительно беспроводной HART сети 14, алгоритмы, описанные в данной заявке, могут быть легко применены к проводной HART сети. Например в случае, когда сетевое устройство 200 является проводным HART устройством, полученные данные управления процессом могут храниться в кэше 210 одновременно с соответствующими временными метками, и устройство 218 публикации может быть активировано для публикации одной или более записей из кэша 210 в случае, когда происходит публикация возможности (например, в случае, когда проводное HART устройство имеет маркер, позволяющий устройству публикацию возможности), по требованию, или в любой другой предпочтительный момент времени.

[0158] Несмотря на вышеизложенное, далее следует подробное описание многочисленных различных реализаций изобретения, причем следует понимать, что объем патентной охраны определяется пунктами формулы, описанными ниже в конце данной заявки, и их эквивалентах. Подробное описание служит только для объяснения, как приводимое в качестве примера, и не описывает каждую возможную реализацию изобретения, потому что описание каждой возможной реализации изобретения было бы непрактичным, если бы не невозможным. Многочисленные альтернативные реализации изобретения могут быть реализованы, или при помощи существующей технологии или технологии, разработанной после даты регистрации данной заявки, которая могла бы попадать под действие пунктов формулы изобретения. В качестве примера, но не для ограничения, раскрытие данной заявки предполагает, по меньшей мере, следующие аспекты:

[0159] cетевое устройство, соединенное с помощью коммуникационной сети с системой управления процессом, содержащее:

[0160] соединение с сетью, входящее в состав системы управления процессом;

[0161] устройство публикации, настроенное для публикации данных в сети системы управления процессом в течение публикации канального интервала, назначенного сетевому устройству, при том что данные соответствуют процессу, управляемому в системе управления процессом; и

[0162] кэш, хранящий одну или более записей, причем каждая запись из одной или более записей содержит значение данных, соответствующее процессу и соответственную временную метку,

[0163] при этом устройство публикации активировано для публикации в сети через соединение, причем в течение публикуемого канального интервала, содержимое определенной записи кэша, содержащее определенную

временную метку, соответствует моменту времени до публикуемого канального интервала.

[0164] Сетевое устройство по предшествующему аспекту, отличающееся тем, что одна или более записей кэша соответствует частоте дискретизации сетевого устройства.

[0165] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что частота дискретизации является настраиваемой.

[0166] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что публикуемый канальный интервал, содержащийся в множестве публикуемых канальных интервалов, назначенный сетевому устройству, и отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из записей кэша содержит соответствующую временную метку, отображающую момент времени после появления первого публикуемого канального интервала и до появления второго публикуемого канального интервала, непосредственно следующего за первым канальным интервалом.

[0167] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что сеть поддерживает HART протокол.

[0168] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что HART протокол является беспроводным HART протоколом.

[0169] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что данные, соответствующие процессу, соответствуют событию управления процессом.

[0170] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что событие управления процессом соответствует определенному состоянию, определенное состояние входит в набор из одного или более состояний.

[0171] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что публикуемый канальный интервал, закрепленный за сетевым устройством, отображается диспетчером сети, подключенным к сети, при этом устройство публикации активировано для публикации содержимого записи диспетчеру сети посредством сети.

[0172] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что запись, хранящаяся в кэше является наиболее ранней активной записью, хранящейся в кэше, наиболее ранняя активная запись определяется на основании временной метки, содержащейся в наиболее ранней активной записи, причем наиболее ранняя активная запись деактивируется после публикация.

[0173] Способ отложенной публикации данных сетевым устройством в системе управления процессом, причем сетевое устройство является содержащим любой из предшествующих аспектов, включающий:

[0174] получение в сетевом устройстве, подключенном к сети и входящим в состав системы управления процессом, отображения публикуемого канального интервала, назначенного сетевому устройству;

[0175] независимое появление публикуемого канального интервала, полученного сетевым устройством данных для публикации в сети, причем данные соответствует процессу, контролируемому системой управления процессом;

[0176] хранение в записи кэша сетевого устройства данных для публикации в сети и соответствующей данным временной метки;

[0177] активацию публикации данных, соответствующих процессу, включая определение наиболее ранней записи кэша; и

[0178] публикацию сетевым устройством содержимого наиболее ранней записи кэша в сети.

[0179] Способ по предшествующему аспекту, отличающийся тем, что получение данных, соответствующих процессу, по меньшей мере, состоит из одного действия: получения данных, соответствующих событию, сопоставленных с процессом, или получение значения параметра, сопоставленного с процессом.

[0180] Способ по любому из предшествующих аспектов, отличающийся тем, что получение данных для публикации в сети включает получение множества значений данных в течение некоторого периода времени для публикации в сети, в зависимости от частоты дискретизации, соответствующей сетевому устройству, и хранение в записи кэша данных для публикации в сети и временной метки, соответствующей хранящимся данным в различных записях кэша, причем временная метка соответствуют каждому значению из множества значений данных.

[0181] Способ по любому из предшествующих аспектов, также включающий настройку частоты дискретизации, соответствующей сетевому устройству.

[0182] Способ по любому из предшествующих аспектов, отличающийся тем, что получение данных для публикации в сети включает получение данных для публикации в сети, в зависимости от частоты дискретизации, соответствующей сетевому устройству, и частоты обновления публикуемого канального интервала, являющейся более низкой, чем частота дискретизации, соответствующая сетевому устройству.

[0183] Способ по любому из предшествующих аспектов, отличающийся тем, что сеть является беспроводной HART сетью, при том что публикация содержимого наиболее ранней записи кэша в сети включает передачу при помощи беспроводного HART протокола содержимого наиболее ранней записи кэша диспетчеру сети, подключенному к сети.

[0184] Способ по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что:

[0185] сетевое устройство выполнено с возможностью работы в первом и втором режиме;

[0186] в случае, когда сетевое устройство выполнено с возможностью работы в первом режиме, активация публикации данных, соответствующих процессу, включает активацию публикации данных, соответствующих процессу, происходящему в течение публикуемого канального интервала, причем публикация содержимого наиболее ранней записи кэша в сети включает публикацию содержимого наиболее ранней записи кэша в сети в течение публикуемого канального интервала; и

[0187] в случае, когда сетевое устройство выполнено с возможностью работы во втором режиме, активации публикации данных, соответствующих процессу, предшествует определение наиболее ранней записи кэша и публикация в сети содержимого наиболее ранней записи кэша, включающая определение текущего значения данных, соответствующих процессу, и публикацию текущего значения данных, соответствующих процессу, в сети в течение публикуемого канального интервала.

[0188] Способ по любому из предшествующих аспектов, также содержащий, по меньшей мере, одну из настроек сетевого устройства для работы в первом режиме, или настройку сетевого устройства для работы во втором режиме.

[0189] Способ по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что:

[0190] активация публикации данных, соответствующих процессу, включает активацию публикации данных, соответствующих процессу, в течение публикуемого канального интервала, причем публикация сетевым устройством содержимого наиболее ранней записи кэша в сети включает публикацию сетевым устройством содержимого наиболее ранней записи кэша в сети в течение публикуемого канального интервала.

[0191] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, выполненное для работы в системе управления процессом, содержащее процессор; кэш;

[0192] сетевой интерфейс, подключенный к сетевому устройству с помощью коммуникационной сети, входящий в состав системы управления процессом;

[0193] интерфейс управления процессом, настроенный для получения значений параметра, соответствующего функции управления процессом;

[0194] физическую, постоянную память, содержащую хранящиеся в ней инструкции, выполняемые процессором для:

[0195] получения отображения публикуемого канального интервала, назначенного сетевому устройству;

[0196] в случае, когда сетевое устройство выполнено для работы в первом режиме: сетевое устройство в течение публикуемого канального интервала с помощью интерфейса управления процессом получает текущее значение параметра, соответствующее функции управления процессом, и публикует текущее значение параметра в коммуникационной сети с помощью сетевого интерфейса; и

[0197] в случае, когда сетевое устройство выполнено для работы во втором режиме: сетевое устройство в течение публикуемого канального интервала публикует в коммуникационной сети содержимое наиболее ранней активной записи, хранящейся в кэше, с помощью сетевого интерфейса, причем содержимое наиболее ранней активной записи содержит ранее полученное значение параметра, соответствующее функции управления процессом, отличающееся тем, что ранее полученное значение было получено в момент времени до появления публикуемого канального интервала; и деактивирует наиболее раннюю активную запись после публикации наиболее ранней активной записи.

[0198] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что инструкции также выполняются процессором для хранения каждого значения величины параметра, соответствующего функции управления процессом, в других записях кэша; и хранения временной метки, соответствующей каждому значению, в других записях кэша.

[0199] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что значения параметров, принятые интерфейсом управления процессом, получены, в зависимости от частоты дискретизации сетевого устройства и, по меньшей мере, одного значения параметра, полученного интерфейсом управления процессом сетевого устройства до появления следующего публикуемого канального интервала, назначенного сетевому устройству, и инструкций, также выполняемых процессором с целью хранения каждого или, по меньшей мере, одного из значений параметра и соответствующей временной метки, в соответствующей записи кэша, в случае, когда сетевое устройство выполнено для работы во втором режиме.

[0200] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что значения параметра зависят от функции управления процессом, генерируемой полевым устройством.

[0201] Сетевое устройство по любому из предшествующих аспектов, отличающееся тем, что коммуникационная сеть является беспроводной HART коммуникационной сетью.

Изобретение относится к области публикации данных. Техническим результатом является увеличение пропускной способности и общей надежности беспроводной HART сети. Метод отложенной публикации данных в сети устройством системы управления процессом или производством включает получение устройством данных для публикации в сети, хранение полученных данных и соответствующей временной метки в кэше, активацию публикации кэшированных данных и, в зависимости от активатора, публикацию наиболее ранних кэшированных данных в сети в течение публикуемого канального интервала, назначенного устройству. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сетевое устройство связи, соединенное с помощью коммуникационной сети с системой управления процессом, содержащее:

сетевой интерфейс для соединения с сетью, входящей в состав системы управления процессом;

устройство публикации, настроенное для публикации данных в сети системы управления процессом в течение публикации канального интервала, назначенного сетевому устройству связи, притом что данные соответствуют процессу, управляемому в системе управления процессом; и

кэш, хранящий одну или более записей, причем каждая запись из одной или более записей содержит значение данных, соответствующее процессу и соответственную временную метку,

при этом устройство публикации активировано для публикации в сети через сетевой интерфейс, причем в течение публикуемого канального интервала содержимое определенной записи кэша, содержащее определенную временную метку, соответствует моменту времени до публикуемого канального интервала.

2. Сетевое устройство связи по п. 1, отличающееся тем, что одна или более записей кэша соответствует частоте дискретизации сетевого устройства связи.

3. Сетевое устройство связи по п. 1 или 2, отличающееся тем, что частота дискретизации является настраиваемой.

4. Сетевое устройство связи по п. 1 или 2, отличающееся тем, что публикуемый канальный интервал, содержащийся во множестве публикуемых канальных интервалов, назначенный сетевому устройству связи, и отличающееся тем, что по меньшей мере одна из записей кэша содержит соответствующую временную метку, отображающую момент времени после появления первого публикуемого канального интервала и до появления второго публикуемого канального интервала, непосредственно следующего за первым канальным интервалом.

5. Сетевое устройство связи по п. 1 или 2, отличающееся тем, что сеть поддерживает HART протокол.

6. Сетевое устройство связи по п. 1 или 2, отличающееся тем, что HART протокол является беспроводным HART протоколом.

7. Сетевое устройство связи по п. 1 или 2, отличающееся тем, что данные, соответствующие процессу, соответствуют событию управления процессом.

8. Сетевое устройство связи по п. 1 или 2, отличающееся тем, что событие управления процессом соответствует определенному состоянию, определенное состояние входит в набор из одного или более состояний.

9. Сетевое устройство связи по п. 1 или 2, отличающееся тем, что публикуемый канальный интервал, закрепленный за сетевым устройством связи, отображается диспетчером сети, подключенным к сети, при этом устройство публикации активируется для публикации содержимого записи диспетчеру сети посредством сети.

10. Сетевое устройство связи по п. 1 или 2, отличающееся тем, что:

запись, хранящаяся в кэше, является наиболее ранней активной записью, хранящейся в кэше,

наиболее ранняя активная запись определяется на основании временной метки, содержащейся в наиболее ранней активной записи, и

наиболее ранняя активная запись деактивируется после публикации.

11. Способ отложенной публикации данных сетевым устройством связи в системе управления процессом, включающий:

получение в сетевом устройстве связи, подключенном к сети, входящей в состав системы управления процессом, отображения публикуемого канального интервала, назначенного сетевому устройству связи;

независимо от появления публикуемого канального интервала получение сетевым устройством связи данных для публикации в сети, причем данные соответствует процессу, контролируемому системой управления процессом;

хранение в записи кэша сетевого устройства связи данных для публикации в сети и соответствующей данным временной метки;

активацию публикации данных, соответствующих процессу, включая определение наиболее ранней записи кэша; и

публикацию сетевым устройством связи содержимого наиболее ранней записи кэша в сети.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что получение данных, соответствующих процессу, по меньшей мере состоит из одного действия: получения данных, соответствующих событию, сопоставленных с процессом, или получения значения параметра, сопоставленного с процессом.

13. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что:

получение данных для публикации в сети включает получение множества значений в течение некоторого периода времени данных для публикации в сети, в зависимости от частоты дискретизации, соответствующей сетевому устройству связи, и

хранение в записи кэша данных для публикации в сети и временной метки, соответствующей хранящимся данным в различных записях кэша, причем временная метка соответствует каждому значению из множества значений данных.

14. Способ по п. 11 или 12, также включающий настройку частоты дискретизации, соответствующей сетевому устройству связи.

15. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что:

получение данных для публикации в сети включает получение данных для публикации в сети в зависимости от частоты дискретизации, соответствующей сетевому устройству связи, и

частоты обновления публикуемого канального интервала, являющейся более низкой, чем частота дискретизации, соответствующая сетевому устройству связи.

16. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что сеть является беспроводной HART сетью, притом что публикация содержимого наиболее ранней записи кэша в сети включает передачу при помощи беспроводного HART протокола содержимого наиболее ранней записи кэша диспетчеру сети, подключенному к сети.

17. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что:

сетевое устройство связи выполнено с возможностью работы в первом и втором режиме;

в случае, когда сетевое устройство связи выполнено с возможностью работы в первом режиме, активация публикации данных, соответствующих процессу, включает активацию публикации данных, соответствующих процессу, происходящему в течение публикуемого канального интервала, причем публикация содержимого наиболее ранней записи кэша в сети включает публикацию содержимого наиболее ранней записи кэша в сети в течение публикуемого канального интервала; и

в случае, когда сетевое устройство связи выполнено с возможностью работы во втором режиме, активация публикации данных, соответствующих процессу, включающая:

предшествующее определение наиболее ранней записи кэша,

предшествующую публикацию содержимого наиболее ранней записи кэша в сети, и

определение текущего значения данных, соответствующих процессу, и публикация текущего значения данных, соответствующих процессу, в сети в течение публикуемого канального интервала.

18. Способ по п. 11 или 12, также содержащий по меньшей мере одну из настроек сетевого устройства связи для работы в первом режиме, или настройку сетевого устройства связи для работы во втором режиме.

19. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что:

активация публикации данных, соответствующих процессу, включает активацию публикации данных, соответствующих процессу, в течение публикуемого канального интервала, и

публикация сетевым устройством связи содержимого наиболее ранней записи кэша в сети, включающая публикацию сетевым устройством связи содержимого наиболее ранней записи кэша в сети в течение публикуемого канального интервала.

20. Сетевое устройство связи, выполненное для работы в системе

управления процессом, содержащее:

процессор;

кэш;

сетевой интерфейс, подключенный к сетевому устройству связи с помощью коммуникационной сети, входящей в состав системы управления процессом;

интерфейс управления процессом, настроенный для получения значений параметра, соответствующего функции управления процессом;

физическую, постоянную память, содержащую хранящиеся в ней инструкции, выполняемые процессором для:

получения отображения публикуемого канального интервала, назначенного сетевому устройству связи;

в случае, когда сетевое устройство связи выполнено для работы в первом режиме:

сетевое устройство связи в течение публикуемого канального интервала:

получает с помощью интерфейса управления процессом текущее значение параметра, соответствующее функции управления процессом, и

публикует с помощью сетевого интерфейса текущее значение параметра в коммуникационной сети; и в случае, когда сетевое устройство связи выполнено для работы во втором режиме,

публикует в течение публикуемого канального интервала в коммуникационной сети содержимое наиболее ранней активной записи, хранящейся в кэше, с помощью сетевого интерфейса, причем содержимое наиболее ранней активной записи содержит ранее полученное значение параметра, соответствующее функции управления процессом, притом что ранее полученное значение было получено в момент времени до появления публикуемого канального интервала; и

деактивирует наиболее раннюю активная запись после публикации наиболее ранней активной записи.

21. Сетевое устройство связи по п. 20, отличающееся тем, что инструкции также выполняются процессором для:

хранения каждого значения величин параметра, соответствующего функции управления процессом, в других записях кэша; и

хранения временной метки, соответствующей каждому значению в других записях кэша.

22. Сетевое устройство связи по п. 20 или 21, отличающееся тем, что:

значения параметров, принятые интерфейсом управления процессом, получены в зависимости от частоты дискретизации сетевого устройства связи,

по меньшей мере одно значение параметра получено интерфейсом управления процессом сетевого устройства связи до появления следующего публикуемого канального интервала, назначенного сетевому устройству связи, и

инструкции также выполняются процессором с целью хранения каждого или по меньшей мере одного из значений параметра и соответствующей временной метки, в соответствующей записи кэша, в случае, когда сетевое устройство связи выполнено для работы во втором режиме.

23. Сетевое устройство связи по п. 20 или 21, отличающееся тем, что значения параметра зависят от функции управления процессом, генерируемой полевым устройством.

24. Сетевое устройство связи по п. 20 или 21, отличающееся тем, что коммуникационная сеть является беспроводной HART коммуникационной сетью.