[001] Настоящее изобретение относится в целом к системам управления технологическим процессом и, конкретнее, к способам и устройствам для многорежимной связи радиочастотных сенсорных меток (radio frequency sensor tag, RFST) в системах управления технологическим процессом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Системы управления технологическим процессом, использующиеся в химических, нефтеперерабатывающих и других технологических процессах, обычно содержат один или более регуляторов технологического процесса, соединенных с обеспечением связи с одним или более полевых устройств (например, устройств управления технологическим процессом) через аналоговые, цифровые или комбинированные аналоговые/цифровые шины. Полевые устройства, которые могут представлять собой, например, приборы, устройства позиционирования клапанов, переключатели и передатчики (например, датчики температуры, давления и расхода), выполняют функции управления технологическим процессом в процессах, таких как открывание или закрывание клапанов и измерение параметров управления технологическим процессом. Регуляторы технологического процесса получают сигналы, показывающие данные измерений технологического процесса, выполненных полевыми устройствами, а затем обрабатывают эту информацию для создания управляющих сигналов для выполнения процедур управления, для выполнения других решений по управлению технологическим процессом, и для инициирования сигналов тревоги системы управления технологическим процессом.
[003] Информация от полевых устройств и/или регулятора обычно доставляется через магистральную шину передачи данных или сеть связи к одному или более устройств или систем, таких как рабочие станции оператора, персональные компьютеры, архиваторы данных, генераторы отчетов, централизованные базы данных и т. п. Такие устройства или системы, как правило, расположены в пультах управления и/или других местах, вдали от неблагоприятных производственных условий. Эти устройства или системы, например, выполняют программы, дающие оператору возможность выполнения какой-либо из разнообразных функций в отношении процесса, осуществляемого системой управления технологическим процессом, таких как: наблюдение за текущим состоянием технологического процесса, изменение рабочего состояния, изменение настроек процедуры управления технологическим процессом, модификация работы регуляторов технологического процесса и/или полевых устройств, наблюдение за аварийными сигналами, создаваемыми полевыми устройствами и/или регуляторами технологического процесса, имитация работы технологического процесса с целью обучения персонала и/или оценки технологического процесса и т. п. Зачастую доступ к устройствам или системам также основан на том, получают ли они электропитание (например, не обладают возможностью поддержания связи без мощности контура).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[004] Типовое устройство содержит пример модуля RFST, связанный с устройством управления технологическим процессом системы управления технологическим процессом. Пример модуля RFST содержит множество радиометок RFST, выполненных с возможностью поддержания связи посредством различных протоколов связи. Пример модуля RFST также содержит модуль питания для питания модуля RFST, чтобы обеспечивать возможность поддержания связи с процессором или памятью, связанной с устройством управления технологическим процессом.
[005] Типовой способ включает в себя электропитание по меньшей мере части примера модуля RFST, связанного с устройством управления технологическим процессом системы управления технологическим процессом, при этом модуль RFST содержит множество радиометок RFST, выполненных с возможностью поддержания связи посредством различных протоколов связи. Типовой способ также обеспечивает доступ к одному или более процессоров или запоминающих устройств, связанных с устройством управления технологическим процессом через одну из множества радиометок RFST.
[006] Другой типовой способ включает в себя передачу данных к памяти или процессору, связанному с устройством управления технологическим процессом системы управления технологическим процессом, через пример модуля RFST или получение данных от них. Пример модуля RFST содержит множество радиометок RFST, выполненных с возможностью поддержания связи посредством различных протоколов связи, при этом устройство управления технологическим процессом не получает питания, а модуль RFST получает питание за счет электромагнитного поля через устройство сбора энергии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[007] Фиг. 1 иллюстрирует схему типовой системы управления технологическим процессом, в которой могут быть реализованы принципы настоящего изобретения.
[008] Фиг. 2A иллюстрирует типовой способ реализации примера модуля RFST по Фиг. 1, в соответствии с принципами настоящего изобретения.
[009] Фиг. 2B иллюстрирует типовой способ реализации примера модуля RFST по Фиг. 2A.
[0010] Фиг. 3 иллюстрирует другой типовой способ реализации примера модуля RFST по фиг. 2A.
[0011] Фиг. 4A иллюстрирует другой типовой способ реализации примера модуля RFST по Фиг. 1.
[0012] Фиг. 4B иллюстрирует еще один типовой способ реализации примера модуля RFST по Фиг. 1.
[0013] Фиг. 5 иллюстрирует схему последовательности операций для типового способа реализации примеров модулей RFST по Фиг. 2A, 4A и 4B для беспроводного обмена данными между полевым устройством и локальным считывающим/записывающим устройством RFID.
[0014] Фиг. 6 иллюстрирует схему последовательности операций типового способа для беспроводного программирования полевого устройства путем реализации удаленного считывающего/записывающего устройства RFID для обмена данными между примерами модулей RFST по Фиг. 2A, 4A и 4B.
[0015] Фиг. 7 иллюстрирует структурную схему типовой процессорной платформы, обладающей возможностью выполнения команд для реализации способов по Ффиг. 5̶ 6, и модуля 124 RFST по Фиг. 1.
[0016] Фигуры выполнены не в масштабе. Вместо этого, для пояснения множества слоев и областей, толщина слоев на чертежах может быть увеличена. По возможности, на всех чертежах и в прилагаемом письменном описании для обозначения тех же или одинаковых деталей будут использоваться одинаковые числовые обозначения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] В настоящем документе раскрыты способы и устройства для многорежимной связи RFST в системах управления технологическим процессом. Поскольку полевые устройства (например, устройства управления технологическим процессом), расположенные в системе управления технологическим процессом, могут быть отслеживаемыми, вместе с их соответствующими параметрами, из центрального, расположенного удаленно, пульта управления, существуют обстоятельства, в которых операторы, инженеры и/или другой персонал установки находятся в полевых условиях возле полевых устройств, например, во время осмотра, обслуживания и/или ремонта полевых устройств и/или других элементов управления в технологической установке. Зачастую обслуживание и ремонт являются плановыми, и обусловленное временем действие установки зависит от быстрого доступа к подробной информации об установке. Когда полевые устройства и/или конечные элементы управления отказывают, невозможность доступа к технической информации, необходимой для выполнения ремонта, в то время как персонал установки находится в полевых условиях, поблизости от таких компонентов, может привести к дорогостоящим расходам и/или потерям продукции. Более надежное оборудование и предсказуемое обслуживание с помощью прогностических алгоритмов являются целями современных концепций обслуживания, которые требуют доступа к надежной информации об обслуживании и ремонте.
[0018] Такие программы обслуживания часто имеют проблемы с системами регистрации и частичного упорядочивания информации, которые содержат ошибочные, устаревшие и/или неточные записи. Кроме того, без интегрированного корпоративного решения данные могут быть расположены во множестве физических местоположений и/или заключены в электронных записях данных, которые не являются быстро доступными для обслуживающего персонала во время обхода, который может занимать много времени. Во время типичного обхода, проверяют каждый элемент оборудования и записывают основные данные паспортной таблички, такие как модель и серийный номер. Также собирают подробный набор характеристик для каждого типа оборудования.
[0019] Кроме того, в ситуациях выполнения обслуживания, в которых требуется локальная замена полевого устройства, конфигурация и ввод в эксплуатацию устройства могут быть значительной проблемой. В особенности, полевые устройства, содержащие встроенные микропроцессоры и/или микроконтроллеры, могут иметь сложные конфигурации, требующие, чтобы специалисты по обслуживанию обращались к техническим данным, хранящимся удаленно, через корпоративное решение. Во многих таких ситуациях специалисты могут полагаться на письменные записи, которые могут быть устаревшими и/или могут быть неполными или неточными. Кроме того, в обстоятельствах, когда специалисты подключаются к корпоративному решению для получения необходимых технических данных, доступ к данным может быть медленным (например, на основе протоколов связи, реализованных на предприятии для передачи данных). В частности, специалистам, возможно, потребуется использовать сети с узкой полосой пропускания и/или сети, которые подвергаются интенсивному использованию. Соответственно, в таких ситуациях, среди прочих ситуаций, когда персонал установки находится у полевых устройств, желательно, чтобы персонал установки мог поддерживать связь с полевыми устройствами, которые могут хранить или получать соответствующие технические данные локально, для обеспечения полной и обновленной информации, независимо от низких скоростей связи, для получения той же информации, сохраняемой в удаленном месте. Особенно предпочтительно получать доступ к информации, связанной с полевыми устройствами и/или информацию от полевых устройств, когда полевые устройства выключены, например, во время выключения всей установки. В некоторых случаях предпочтительно иметь возможность изменения уровня доступа полевого устройства и/или временно изменять уровень полевого устройства для обеспечения надежной связи с полевым устройством.
[0020] В некоторых случаях персонал установки носит портативные средства связи, через которые можно поддерживать связь и/или опрашивать интересующее устройство. Однако во многих таких случаях физическое подключение портативного средства связи к полевому устройству требует, чтобы персонал установки, например, отвинчивал и снимал клеммную крышку полевого устройства. В результате доступ обычно ограничен полевыми устройствами, которые выведены из эксплуатации, поскольку удаление клеммной крышки с действующего в данный момент полевого устройства (например, работающего полевого устройства) может нарушать стандарты безопасности установки. Для преодоления этого препятствия были созданы искробезопасные беспроводные приемопередатчики для поддержания связи с полевыми устройствами, с последующей беспроводной передачей данных в другое место, например, переносной беспроводный приемник, носимый находящимся рядом персоналом.
[0021] Хотя беспроводные приемопередатчики являются улучшением, известные в настоящее время беспроводные приемопередатчики имеют несколько недостатков. Например, многие известные беспроводные приемопередатчики зависят от електропитанияот системы управления (например мощности контура), подаваемой к соответствующему полевому устройству для зарядки батарей и/или конденсаторов для питания беспроводных передач. Эти источники питания могут потребовать значительных эксплуатационных затрат (например, на обслуживание, замену и/или обслуживание и т. п.), при этом требуется значительное количество этих источников питания (например, типичные области промышленных технологических процессов, и т. п.). Поскольку многие полевые устройства выполнены на пониженном балансе мощности в результате сигнала низкого напряжения, обеспечиваемого мощностью от системы управления, беспроводная связь посредством многих известных приемопередатчиков ограничена периодами времени, когда имеется достаточная мощность, и/или после периода времени, когда достаточная мощность отобрана от мощности системы управления, подаваемой к полевому устройству. Таким образом, многие известные беспроводные приемопередатчики не в состоянии обеспечить высокую скорость связи и/или передачу значительных объемов данных. Кроме того, некоторые устройства могут использовать солнечную энергию для зарядки конденсаторов. Однако солнечная энергия не всегда может быть в наличии, в зависимости от местоположения и/или среды, в которой находится устройство. Кроме того, многие известные беспроводные приемопередатчики имеют последовательную связь с проводным модемом, связанным посредством конкретного протокола связи, осуществляющим взаимодействие полевых устройств в системе управления технологическим процессом. В результате скорость связи беспроводных приемопередатчиков ограничена скоростью связи соответствующего протокола, которая может быть относительно низкой (например, широко известный протокол HART ограничен 1200 бод). Кроме того, поскольку известные беспроводные приемопередатчики для функционирования обычно зависят от системы електропитанияот системы управления, беспроводная передача возможно только в том случае, когда технологическая установка работает, и конкретное полевое устройство иным образом не отключено от питания (например, не выведено из эксплуатации из-за обслуживания). Кроме того, многие устройства не могут перевозиться или транспортироваться с батареями, так что, когда устройства выведены из эксплуатации, чтобы перевозиться для ремонта, источник питания, с помощью которого поддерживают связь с устройствами, отсутствует.
[0022] Благодаря реализации раскрытых в настоящем документе принципов, среди прочих преимуществ, преодолены указанные препятствия, и выполнена высокоскоростная локальная связь с полевым устройством. В частности, раскрытые в настоящем документе принципы обеспечивают беспроводную связь благодаря использованию радиочастотных сенсорных меток ( RFST), что является чрезвычайно энергоэкономичной технологией, которая обеспечивает возможность относительно высоких скоростей передачи данных. Описанные в настоящем документе примеры обеспечивают множество режимов RFST, таких как высокочастотная (high frequency, HF) и сверхвысокочастотная (ultra-high frequency, UHF) связь RFST, интегрированная, например, в модуль RFST. Дополнительно или в альтернативном варианте в модуль RFST может быть интегрирована низкочастотная (low frequency, LF) супервысокочастотная (super-high frequency, SHF) связь.
[0023] Пассивные RFST (например повторители сигналов) могут получать мощность от электромагнитного поля (электромагнитного поля), созданного при осуществлении связи (например до 9,14 м (30 футов)) от находящегося рядом переносного считывающего устройства радиочастотной идентификации (radio frequency identification, RFID). Полупассивные RFST для питания внутренних схем могут использовать локальную мощность (например вторичный источник, такой как батарея или мощность контура обрабатывающего устройства), но для связи со считывающим устройством нуждаются в электропитании от переносного считывающего устройства RFID. С учетом работы с локальнымиисточниками питания для связи полупассивные RFST могут иметь более протяженные диапазоны считывания (например до 91,4 м (300 футов )), чем пассивные RFST. В полупассивных режимах информация может считываться от RFST за счет, например, обратного рассеяния. Для активных RFST (например приемопередатчики) и/или частей RFST, работающих в активном режиме, локальное питание (например мощность контура) обеспечивается для питания как внутренних схем, так и для связи со считывающим устройством RFID. Таким образом, активные RFST демонстрируют существенно более протяженные диапазоны передачи (например до 304,8 м (1000 футов )).
[0024] Различные варианты реализации технологии RFST зависят от различных технических компромиссов для характеристик, относящихся к определенной отрасли, в которой применяется данная технология. Такие компромиссы достигаются путем балансировки характеристик, таких как диапазон считывания, диапазон записи, стоимость, срок службы батареи, эксплуатационный срок службы, допустимый температурный диапазон, устойчивость к атмосферным воздействиям и т. п. В контексте отрасли управления технологическим процессом некоторые представляющие особый интерес параметры производительности включают диапазон считывания/записи дальней связи, высокую надежность и большую информационную емкость. Раскрытые в настоящем документе примеры обеспечивают множество режимов RFST (например многорежимная RFST) для увеличения гибкости и/или сокращения недостатков или компромиссов, часто наблюдаемых в системах RFST. В первом режиме для достижения относительно больших диапазонов может быть осуществлена технология RFST для поля в дальней зоне или ультравысокой частоты (ultra-high frequency, UHF), которая может работать, например, при частоте примерно 850 ̶ 960 мегагерц (МГц). В пассивном режиме технология UHF RFST (например UHF RFID) использует обратное рассеяние для передачи информации в значительных диапазонах без питания (например 9,14 м (30 футов ).
[0025] Во втором режиме для обеспечения связи в ближнем диапазоне с дополнительными возможностями взаимодействия, включая возможности записи и/или возможности интерфейса процессора или памяти, когда обрабатывающее устройство отключено от питания (например отключенный от питания интерфейс с процессором и/или энергонезависимой памятью), может быть использована технология высокочастотной (high frequency, HF) RFST (например HF RFID) связи и/или связи в ближнем поле (near-field communications, NFC), которая, как правило, может работать, например, при частоте 13,56 МГц. Хотя в настоящем документе описаны примеры с возможностями UHF RFST и HF RFST, могут быть использованы и/или заменены на другие режимы.
[0026] В третьем режиме может быть использована технология низкочастотной (low frequency, LF) RFST, которая, как правило, может работать при частоте 125 кГц, и может питаться в пассивном режиме. Хотя технология LF RFST имеет относительно низкие скорости передачи данных, RFST, использующие технологию LF RFST менее восприимчивы к радиочастотным помехам, и также могут поддерживать пассивный режим.
[0027] В четвертом режиме используют технологию супервысокочастотной (super-high frequency, SHF) RFST. Технология SHF RFST может, как правило, работать при частоте около 5,8 ГГц, но может колебаться в пределах 3 ̶ 30 ГГц. Технология SHF RFST может также поддерживать диапазоны пассивного считывания в пределах нескольких дюймов (1дюйм равен 2,54 см), а также полупассивные режимы. Хотя описаны эти четыре режима, данный список не является исчерпывающим, и может охватывать какие-либо другие родственные режимы и/или более поздние варианты реализации изобретения.
[0028] В некоторых вариантах реализации или режимах RFST, чем больше диапазон связи, тем больше ограничение емкости памяти и/или больше потребности в мощности. Раскрытые в настоящем документе примеры обеспечивают определенное равновесие между данными характеристиками, которые подходят для применения в отрасли управления технологическим процессом и обеспечивают большую гибкость благодаря поддержанию множества режимов RFST. Раскрытые в настоящем документе примеры позволяют использовать такие функции, как программирование, многоуровневый доступ, извлечение данных, хранение команд и т. п. в ситуациях с использованием связи HF RFST (например, NFC, HF RFID связи и т. п.), при этом питание не подается к обрабатывающему устройству, таким образом, обеспечивая возможность эффективной и быстрой передачи данных, например, даже в условиях отключения установки. Также благодаря включению возможностей UHF RFST, раскрытые в настоящем документе примеры обеспечивают энергоэкономичную связь в дальнем диапазоне, например, за счет обратного рассеяния. В частности, считывающее/записывающее устройство RFID может считывать данные на относительно больших расстояниях от UHF RFST за счет обратного рассеяния.
[0029] В некоторых раскрытых примерах RFST физически и функционально связана с полевым устройством (например устройством управления технологическим процессом) в системе управления технологическим процессом. После того как собраны данные от полевого устройства, в некоторых таких случаях RFST может передавать данные к ближайшему переносному считывающему устройству RFID за счет энергии, полученной от электромагнитного поля, передаваемой, например, с помощью считывающего устройства, тогда как обрабатывающее устройство выключено. В таких случаях, поскольку RFST имеет пассивные возможности (например, не использует никакого питания, кроме полученного от переносного считывающего устройства RFID), персонал установки может поддерживать связь с RFST, независимо от питания, подаваемого к соответствующему полевому устройству. Таким образом, персонал установки может поддерживать связь с RFST, когда полевое устройство работает, когда полевое устройство или установка отключено, или даже когда полевое устройство снято с установки (например, для ремонта, перед монтажом и т. п.). Таким образом, персонал установки, находящийся возле полевого устройства, может по беспроводным каналам получать доступ к данным, связанным с полевым устройством (например, данные, ранее переданные от полевого устройства к RFST или связанной с ней памяти), способом, который соответствует политике безопасности работы с установкой, за счет избегания необходимости в отвинчивании и снимании клеммной крышки. Кроме того, производственный персонал может по беспроводным каналам получать доступ к данным, связанным с полевым устройством, расположенным в незащищенном месте и/или иначе вне прямого доступа для персонала установки (например, расположенным наверху вертикального блока или позади другого оборудования). В некоторых случаях производственный персонал может по беспроводным каналам поддерживать связь (например, опрашивать, калибровать и т. п.) с полевым устройством с помощью переносного считывающего устройства через RFST.
[0030] В некоторых раскрытых примерах RFST, в которой используется и/или частично используется система управления и/или мощность контура, физически и функционально связана с полевым устройством в системе управления технологическим процессом. В таких случаях RFST может потреблять энергию от питания, подаваемого системой управления для работы и поддержания связи с полевым устройством. В некоторых случаях мощность потребляется от аналоговых сигналов 4 ̶ 20 мА, отправленных по проводам к полевому устройству, обычно называемых мощностью контура. В других случаях мощность, потребляемая из проводов по 24-вольтовой цифровой шине, обычно называют мощностью сети или мощностью шины. Используемые в настоящем документе термины мощность контура и мощность сети вместе называют мощностью системы управления.
[0031] В некоторых случаях сбор энергии (например потребление мощности от электромагнитных полей и т. п.) на RFST может питать или частично питать память и соответствующий процессор или интегральную схему RFST. Особенно, высокочастотную связь или связь в ближнем поле (например, на основе магнитной индукции) используют для поддержания связи с RFST, которая не имеет источника питания. Кроме того, может быть использована магнитная индукция для питания процессора (например, процессора интерфейса, интегральной схемы высокочастотной RFST, интегральной схемы, микроконтроллера, высокочастотного интерфейса RFID и т. п.) и/или памяти, связанной с устройством управления технологическим процессом. Таким образом, могут выполняться многочисленные функции, несмотря на то, что RFST не потребляет энергию. Например, электромагнитное поле, передаваемое от переносного считывающего устройства, может питать высокочастотную (high-frequency, HF) связь RFST, с помощью устройства сбора энергии RFST, чтобы питать память и/или процессор для извлечения данных (например, информации о серийном номере для устройства управления технологическим процессом, данных о гарантийном сроке для обрабатывающего устройства и т. п.) из памяти, сохранять команду для обрабатывающего устройства, сохранять встроенную программу для программирования обрабатывающего устройства, программировать обрабатывающее устройство и/или управлять процессором обрабатывающего устройства, которое отключено от питания. Такие примеры использования высокочастотной RFST обычно включают считывающее устройство RFID, расположенное в пределах от нескольких дюймов и примерно до одного фута (0,305 м) от RFST. Непосредственная близость в таких случаях обеспечивает большую безопасность, поскольку оператор, подключающийся к RFST с помощью считывающего устройства, должен находиться в непосредственной близости к радиометке. Кроме того, в некоторых случаях, когда память и/или процессор RFST получает питание от системы управления, электромагнитное поле от переносного считывающего устройства RFID может быть использовано для самостоятельного питания высокочастотной антенны. В альтернативном варианте, в некоторых случаях UHF RFST также может использовать сбор энергии.
[0032] Пассивный режим UHF RFST (например, режим, в котором мощность подается только за счет электромагнитного поля, создаваемого считывающим устройством RFST) для RFST может иметь диапазон считывания, простирающийся примерно до 9,14 м (30 футов ), за счет обратного рассеяния, при этом полупассивный режим UHF RFST (например, режим, в котором подаваемое питание может обеспечиваться батареей и/или другим вспомогательным питанием, таким как питание системы управления) может иметь диапазон считывания, простирающийся на расстояние примерно до 91,4 м (300 футов ). Хотя возможны эти диапазоны, некоторые RFST могут характеризоваться большими или меньшими диапазонами, в зависимости от конкретной конструкции антенны RFST. Раскрытые в настоящем документе примеры используют преимущества как возможностей HF RFST (например, доступ к данным в RFST без использования мощности контура, передача и/или программирование данных в близком диапазоне без использования мощности контура и т. п.), так и возможностей UHF RFST (например, больший диапазон доступа к данным при выключенном питании за счет обратного рассеяния, активная мощность антенны для увеличенного диапазона и т. п.). Раскрытые в настоящем документе примеры могут также поддерживать возможности низкочастотной (low frequency, LF) и/или супервысокочастотной (super-high frequency, SHF) RFST.
[0033] В некоторых случаях, используя преимущества мощности системы управления, которая доступна в большинстве всех сред систем управления технологическим процессом, возможна увеличенная емкость памяти и увеличенные диапазоны связи. Кроме того, в некоторых ситуациях, в которых мощность системы управления недоступна, для некоторых конфигураций может быть доступна меньшая емкость памяти и/или диапазон, из-за ограниченной мощности, которая потребляется от устройства сбора энергии.
[0034] Кроме того, диапазоны считывания примерно до 91,4 м (300 футов ), как описано выше, могут, вполне вероятно, обеспечивать возможность персоналу установки находиться в пределах диапазона почти любого полевого устройства, независимо от его местоположения (например, в незащищенном месте, на вершине башни и т. п.). Кроме того, возможность считывания данных за счет обратного рассеяния в пределах примерно 9,14 м (30 футов ) также является выгодной, поскольку персонал установки все еще может получать доступ к типовому полевому устройству, находящемуся вне досягаемости (например, в коридоре, на другом этаже и т. п.). Кроме того, RFST в полупассивном режиме могут поддерживать связь во всех направлениях, так что персонал установки не должен находиться в определенном месте (например, в зоне видимости) в пределах диапазона передачи, чтобы, например, поддерживать связь с RFST, связанной с полевым устройством.
[0035] Тогда как RFST и/или интегральные схемы (например, микрочипы, компоненты ИС, интегральные схемы RFID, интерфейсы RFID и т. п.) обычно имеют ограниченную внутриплатную память (например, в некоторых случаях 9 килобит, и в других случаях до 128 ̶ 256 бит), в некоторых случаях, поскольку данные собираются от полевого устройства, данные хранятся в отдельной энергонезависимой памяти, которая доступна RFST при необходимости, например, в ответ на запрос через портативное считывающее/записывающее устройство RFID. Благодаря сбору и хранению данных таким образом, данные эффективно кэшируются для быстрого извлечения без ограничений, вызванных медленной связью, из-за требований к потреблению мощности других известных приемопередатчиков и/или из-за требований протокола связи, реализованного в системе управления технологическим процессом.
[0036] Кроме того, отдельная энергонезависимая память обеспечивает дополнительную память для соответствующего полевого устройства. Таким образом, эта дополнительная память может быть использована для хранения дополнительной информации, связанной с идентификацией, обслуживанием и/или вводом в эксплуатацию полевого устройства, чтобы помочь в обслуживании и/или ремонте неисправных устройств. В некоторых случаях сообщения из центрального пульта управления также могут быть записаны в энергонезависимую память для извлечения персоналом установки во время обхода и/или в любое другое время. Кроме того, в некоторых раскрытых в настоящем документе примерах, RFST связаны с модемом для поддержания связи с полевым устройством, и/или остальной частью системы управления технологическим процессом, в соответствии с конкретным протоколом связи, реализованным в системе управления (например протокол HART). Кроме того, в некоторых случаях портативное считывающее/записывающее устройство RFID может быть использовано для обновления и/или предоставления дополнительной информации на энергонезависимой памяти для последующей ссылки и доступа. В частности, интерфейс HF RFST (NFC) может быть использован для питания процессора (например, процессора RFST, HF RFST / схемы процессора и т. п.) и/или памяти RFST, когда мощность контура доступна для системы управления технологическим процессом и/или полевого устройства. Кроме того, в некоторых случаях RFST полностью активна, так что антенна также получает питание от системы управления, и, следовательно, позволяет распространять сигналы и достигать еще больших диапазонов. Дополнительно или в альтернативном варианте может быть использована LF RFST и/или SHF RFST (например интерфейс SHF RFID).
[0037] Фиг. 1 иллюстрирует схему типовой системы 100 управления технологическим процессом, в которой могут быть реализованы принципы настоящего изобретения. Типовая система 100 управления технологическим процессом по Фиг. 1 содержит один или более регуляторов технологического процесса (один из которых обозначен числовым обозначением 102), одну или более станций оператора (одна из которых обозначена числовым обозначением 104), и одну или больше рабочих станций (одна из которых обозначена числовым обозначением 106). Типовой регулятор 102 технологического процесса, типовая станция 104 оператора и типовая рабочая станция 106 функционально связаны посредством шины и/или локальной сети (local area network, LAN) 108, которая обычно называется сетью управления приложениями (application control network, ACN).
[0038] Типовая станция 104 оператора по Фиг. 1 обеспечивает оператору, инженеру, и/или другому производственному персоналу возможность наблюдения и/или управления одним или более дисплейных экранов оператора и/или приложениями, что дает возможность производственному персоналу наблюдать за технологическими параметрами, состояниями, условиями, аварийными сигналами системы управления технологическим процессом; изменять настройки системы управления технологическим процессом (например, задавать значения, рабочие состояния, сбрасывать аварийные сигналы, заглушать аварийные сигналы и т. п.); конфигурировать и/или калибровать устройства в системе 100 управления технологическим процессом; выполнять диагностику устройств в системе 100 управления технологическим процессом; и/или иным образом взаимодействовать с устройствами в системе 100 управления технологическим процессом.
[0039] Типовая рабочая станция 106 по Фиг. 1 может быть выполнена как прикладная станция для обеспечения выполнения одного или более приложений информационной технологии, пользовательских интерактивных приложений и/или приложений связи. Например, рабочая станция 106 может быть выполнена с возможностью выполнения, в основном, приложений, связанных с управлением технологическим процессом, тогда как другая рабочая станция (не показано) может быть выполнена с возможностью выполнения, в основном, приложений связи, которые обеспечивают системе 100 управления технологическим процессом возможность поддержания связи с другими устройствами или системами, с использованием любых необходимых средств связи (например, беспроводной, проводной и т. п.) и протоколов (например, HTTP, SOAP и т. п.). Типовая станция 104 оператора и типовая рабочая станция 106 по Фиг. 1 может быть осуществлена с использованием одной или более рабочих станций и/или любых других подходящих вычислительных систем и/или систем обработки данных. Например, станция 104 оператора и/или рабочая станция 106 может быть осуществлена с использованием однопроцессорных персональных компьютеров, одно- или многопроцессорных рабочих станций и т. п.
[0040] Типовая LAN 108 по фиг. 1 может быть осуществлена с использованием какого-либо необходимого средства связи и протокола. Например, типовая LAN 108 может базироваться на проводной и/или беспроводной коммуникационной схеме Ethernet. Однако могут быть использованы какие-либо другие подходящие коммуникационные средства и/или протоколы. Кроме того, хотя Фиг. 1 иллюстрирует одну LAN 108, для обеспечения резервных каналов связи между типовыми системами по Фиг. 1 может быть использована более чем одна LAN и/или другие альтернативные элементы коммуникационной аппаратуры.
[0041] Типовой регулятор 102 по Фиг. 1 может представлять собой, например, контроллер DeltaV™, продаваемый компанией Fisher-Rosemount Systems, Inc. в Остине, штат Техас. Однако вместо этого может быть использован любой другой регулятор. Кроме того, хотя на Фиг. 1 показан только один регулятор 102, с LAN 108 могут быть соединены дополнительные регуляторы и/или платформы управления технологическим процессом какого-либо необходимого типа и/или комбинации типов. В любом случае, типовой регулятор 102 выполняет одну или более процедур управления технологическим процессом, связанных с системой 100 управления технологическим процессом, которая была создана специалистом по системам и/или другим персоналом установки с использованием станции 104 оператора, и которая была загружена и/или установлена в регулятор 102.
[0042] Как показано в иллюстративном примере на фиг. 1, типовой регулятор 102 может быть связан с множеством интеллектных полевых устройств 110, 112, 114 через шину 116 передачи данных и/или шлюз 118 ввода/вывода (input/output, I/O). Интеллектные полевые устройства 110, 112, 114 могут быть приборами, передатчиками, датчиками и т. п., совместимыми с Fieldbus®, и в этом случае интеллектные полевые устройства 110, 112, 114 поддерживают связь через шину 116 передачи данных с использованием хорошо известного протокола Foundation Fieldbus. Естественно, вместо этого могут быть использованы другие типы интеллектных полевых устройств и протоколов связи. Вместо этого, например, интеллектные полевые устройства 110, 112, 114 могут представлять собой устройства, совместимые с Profibus® и/или HART®, которые поддерживают связь через шину 116 передачи данных с использованием хорошо известных протоколов связи Profibus и/или HART. Дополнительные устройства ввода/вывода (аналогичные и/или идентичные шлюзу 118 ввода/вывода) могут быть связаны с регулятором 102 для обеспечения дополнительных групп интеллектных полевых устройств, которые могут быть устройствами Foundation Fieldbus, устройствами HART и т. п., для связи с регулятором 102.
[0043] В дополнение к типовым интеллектным полевым устройствам 110, 112, 114, связанным со шлюзом 118 ввода/вывода, с типовым регулятором 102 могут быть функционально связаны одно или более интеллектных полевых устройств 122 и/или одно или более не интеллектных полевых устройств 120. Типовое интеллектное полевое устройство 122 и не интеллектное полевое устройство 120 по Фиг. 1 могут представлять собой, например, обычные устройства постоянного тока (volts direct current, VDC) на 4 ̶ 20 миллиампер (мА) или 0 ̶ 24 вольт, которые поддерживают связь с регулятором 102 через соответствующие проводные каналы связи. В таких случаях проводные каналы связи обеспечивают возможность связи полевого устройства 120 с регулятором 102 и подают электрическую мощность (например, мощность контура, мощность сети) к полевому устройству 120.
[0044] Кроме того, каждое из полевых устройств 110, 120, 122 показано в иллюстративном примере на Фиг. 1, как связанное с соответствующей RFST (например модулем RFID) 124. Что касается интеллектных полевых устройств 110, 122 в иллюстративном примере, соответствующая RFST 124 может преобразовывать (например, с помощью модема) исходящие данные, полученные от полевых устройств 110, 122 (например значения параметров, диагностическую информацию и т. п.), в соответствии с конкретным протоколом связи, связанным с полевыми устройствами 110, 122 (например HART, Profibus, Foundation Fieldbus и т. п.) для передачи в считывающие/записывающие устройства 415, 416 RFID (фиг. 4A, 4B). Кроме того, в некоторых случаях RFST 124 может преобразовывать (например, с помощью модема) входящие данные, полученные от считывающих/записывающих устройств 415, 416 RFID, передаваемые к полевым устройствам 110, 122 и/или другим компонентам системы 100 управления технологическим процессом, в соответствии с конкретным протоколом связи. В некоторых случаях RFST 124 не содержит модем и просто сохраняет данные, полученные от интеллектных полевых устройств 110, 122 и/или не интеллектных полевых устройств 120, непосредственно в памяти для передачи в считывающие/записывающие устройства 415, 416 RFID. В дополнение к хранению и/или передаче данных управления технологическим процессом, RFST 124 хранит другую информацию (например записи об обслуживании (например журналы оповещений, результаты диагностических тестов, и/или другую диагностическую информацию, показывающую функциональное состояние полевого устройства), комплектовочные ведомости, информацию о плате последовательного доступа, лист спецификаций, фотографии и т. п.), связанную с соответствующим интеллектным полевым устройством 110, 122 или не интеллектным полевым устройством 120, как подробно описано далее. В некоторых случаях такая информация также передается в RFST 124 через соответствующее полевое устройство. Дополнительно или в альтернативном варианте в некоторых случаях такие данные передаются через считывающие/записывающие устройства 415, 416 RFID. В некоторых случаях связь между RFST 124 и считывающими/записывающими устройствами 415, 416 RFID получает питание от считывающих/записывающих устройств 415, 416 RFID (например электромагнитное поле считывающих/записывающих устройств 415, 416 RFID питает RFST 124). Соответственно, RFST 124 дает производственному персоналу возможность поддержания связи локально и беспроводным способом с полевыми устройствами110, 120, 122 без потребности в питании и/или без потребности в потреблении мощности, которое может уменьшать энергоэффективность системы управления технологическим процессом (например из-за потребления мощности системой управления) и/или увеличивать затраты на обслуживание (например из-за приобретения и/или замены батарей). В других случаях RFST 124 по меньшей мере частично питается через систему управления технологическим процессом, таким образом, обеспечивая возможность поддержания связи в дальних диапазонах и обеспечивая больший объем памяти. В других случаях RFST 124 полностью получает питание через систему управления технологическим процессом (например в активном режиме RFST), чтобы обеспечить возможность радиопередачи с помощью антенны, вместо обратного рассеяния сигнала от считывающего/записывающего устройства RFID. В таких случаях возможны значительно большие диапазоны связи (например до 304,8 м (1000 футов )).
[0045] Примеры способов реализации RFST 124 в соответствии с описанными в настоящем документе принципами показаны и описаны ниже в связи с Фиг. 2A-4B. Необходимо понимать, что одна RFST 124 может быть использована для взаимодействия с более чем одним из полевых устройств 110, 112, 114, 120, 122 путем перемещения RFST 124 от одного устройства к другому, как предписано условиями системы обработки данных и конкретными потребностями производственного персонала . Дополнительно или в качестве альтернативы, как показано на Фиг. 1, множество RFST (например подключенных отдельно или объединенных в модуле RFST) могут быть подключены к любому или всем из полевых устройств 110, 112, 114, 120, 122. Конкретнее, в некоторых случаях каждое полевое устройство 110, 112, 114, 120, 122 (или по меньшей мере некоторые из полевых устройств) может быть соединено с отдельной RFST 124 и оставаться соединенным с соответствующей RFST 124 в течение всего срока службы (или его части) полевого устройства. В некоторых таких случаях RFST 124 содержит энергонезависимую память 408 (Фиг. 4A, 4B), отдельную от какой-либо памяти, внутренней относительно соответствующего полевого устройства 122. В таких случаях RFST 124 обладает возможностью хранения данных платы последовательного доступа и/или каких-либо других данных, связанных с идентификацией, обслуживанием, конфигурацией и/или работой полевого устройства 122. Как правило, память в полевом устройстве относительно ограничена, так что большая часть этой информации (например документация и записи отображения обслуживания, ремонтов, замены деталей и т. п.) хранится удаленно в центральной базе данных обслуживания для всего предприятия. Однако путем соединения RFST 124 с собственной энергонезависимой памятью 408 в соответствии с раскрытыми в настоящем документе принципами, эта информация может быть быстро и легко доступна персоналу установки, расположенному вблизи полевого устройства (например во время обхода) с помощью считывающего/записывающего устройства 415 или 416 RFID. Кроме того, в таких случаях информация, связанная с полевым устройством 122, сохраненная в RFST 124, доступна, даже если полевое устройство 122 выведено из эксплуатации и/или удалено из оборудования установки (например при перевозке для ремонта). Кроме того, как подробно описано ниже, в некоторых случаях по меньшей мере часть информации может храниться в памяти модуля 202 RFST (Фиг. 2A) в RFST 200 (Фиг. 2A), так что информация может быть доступна без источника питания в полевом устройстве 122 (например, когда модуль 202 RFST действует в пассивном режиме).
[0046] В некоторых случаях RFST 124 представляет собой отделимый модуль от полевого устройства 122, и может быть заменен другим модулем и/или обновлен, когда изменяются или обновляются стандарты связи, регулятивные нормы и/или протоколы. Дополнительно или в альтернативном варианте RFST 124 является взаимозаменяемой радиометкой с различными типами полевых устройств. В некоторых случаях персонал может получать доступ к данным, таким как базы данных, к которым может быть затруднен доступ через сеть (например корпоративную сеть и/или систему баз данных), с помощью RFST 124. В особенности, эти данные могут быть доступны с помощью RFST 124 в ситуациях при отсутствии электропитания или мощности контура.
[0047] Хотя Фиг. 1 иллюстрирует типовую систему 100 управления технологическим процессом, в которой могут быть с успехом использованы способы и устройства для поддержания связи с полевыми устройствами системы управления технологическим процессом с использованием RFST, подробно описанные ниже, описанные в настоящем документе способы и устройства могут, при необходимости, с успехом использоваться в других технологических установках и/или системах управления технологическим процессом большей или меньшей сложности (например, имеющих более чем один регулятор, более чем в одном географическом местоположении и т. п.), чем иллюстративный пример по Фиг. 1.
[0048] Фиг. 2A иллюстрирует типовую RFST 200, которая может быть использована для осуществления типовой RFST 124 по Фиг. 1, в соответствии с принципами настоящего изобретения. RFST 200 иллюстративного примера содержит RFST (например схему RFST, монтажную плату RFST, RFST, RFST и т. п.) 202, которая показана, как удаленная из RFST 200, корпус 204, кожух антенны (например антенный обтекатель) 205 и провода 206 связи, отходящие от корпуса 204 и электрически соединенные с модулем 202 RFST. Модуль 202 RFST иллюстративного примера более подробно описан ниже в связи с Фиг. 3. В данном случае модуль 202 RFST расположен внутри корпуса 204 и соединен с обеспечением связи (например электрически соединен) и/или соединен проводами с антенной (например рамочной антенной), расположенной за обтекателем 205 антенны. В некоторых случаях модуль 202 RFST соединен с двумя или более антеннами (например, одна для HF связи, а другая для UHF связи). В данном случае проводка 206 соединена с обеспечением связи с модулем 202 RFST. В других случаях, дополнительно или в альтернативном варианте проводка 206 соединена с обеспечением связи с антенной.
[0049] Фиг. 2B иллюстрирует типовой способ реализации типового модуля 200 RFST по Фиг. 2A. В данном случае RFST 200 иллюстративного примера функционально связана с цифровым регулятором 210 клапана, таким как, например FIELDVUE® DVC6200 от Fisher Controls International LLC в Маршаллтауне, штат Айова. Цифровой регулятор 210 клапана управляет приводом клапана для управления расходом текучей среды через клапан. В данном случае цифровой регулятор 210 клапана содержит корпус 212, часть 214 регулятора, терминальный интерфейс 216 и интерфейс 218 верхнего канала. В некоторых случаях крышка или оболочка 220, которая может быть снята или открыта, может быть расположена на RFST 200 и/или закрывать ее, для физического предотвращения и/или экранирования связи (например, беспроводной связи) с RFST 200. Такая мера может препятствовать несанкционированному доступу к регулятору 210 и/или сети, через которую поддерживает связь цифровой регулятор 210 клапана. В некоторых случаях оболочка (например, крышка) 220 имеет дверцу 222, которая может быть открыта для доступа и/или обеспечения беспроводной связи с RFST 200. Дверца 222 иллюстративного примера может иметь блокировочный механизм 224 для препятствования физическому доступу к RFST 200 и/или регулятору 210 клапана.
[0050] Во время работы удаленное радиочастотное портативное устройство/источник (например, считывающее/записывающее устройство RFID, устройство программирования RFST.), такое как считывающие устройства 415, 416 RFID, описанные ниже в связи с Фиг. 4A, 4B, могут передавать сигналы, например, к RFST 200. В данном случае считывающее устройство RFID создает электромагнитное поле, а RFST 200 иллюстративного примера может потреблять мощность от этого электромагнитного поля или любого другого подходящего источника электромагнитного поля в пассивном режиме. Дополнительно или в альтернативном варианте RFST 200 использует мощность от регулятора 210 клапана путем потребления мощности контура, предусмотренного в регуляторе 210 клапана. После установления связи портативное устройство RFST может извлекать сохраненные данные из памяти в RFST 200, такие как информация о серийном номере регулятора 210 клапана, информация о гарантийном сроке регулятора 210 клапана, архивные данные об обслуживании или работе регулятора 210 клапана и/или конфигурациях регулятора 210 клапана и т. п. В ситуациях, когда регулятор 210 клапана не получает питания, могут существовать ограничения на количество данных, которые могут быть переданы к портативному устройству RFST и/или на диапазон связи от RFST 200, в зависимости от требуемого типа доступа. В некоторых случаях может быть использован конденсатор большой емкости (например, суперконденсатор и т. п.) для сохранения заряда в течение определенного времени (например недель) для RFST 200.
[0051] В некоторых случаях портативное устройство RFST может программировать регулятор 210 клапана и/или сохранять данные в памяти, расположенной в RFST 200, или в регуляторе 210 клапана, независимо от того, включено или выключено питание регулятора 210 клапана. В частности, RFST 200 может собирать энергию из электромагнитного поля, созданного портативным устройством RFST для подачи мощности к процессору. Процессор, который связан с регулятором 210 клапана, может быть расположен на модуле 202 RFST или в регуляторе 210 клапана. Дополнительно или в альтернативном варианте RFST 200 может использовать собранную энергию для записи данных в память, связанную с регулятором 210 клапана. Память может быть расположена в модуле 202 RFST или в регуляторе 210 клапана. Данные могут содержать встроенную программу для регулятора 210 клапана, команды, выполняемые регулятором 210 клапана, настройки/параметры для регулятора 210 клапана и/или другие данные, используемые для работы и/или конфигурирования регулятора 210 клапана. В некоторых случаях портативное устройство RFST может изменять уровень регулятора 210 клапана для диагностики и/или доступа.
[0052] В случаях, в которых оболочка 220 закрывает RFST 200, RFST 200 может быть доступна при открывании дверцы 222 и/или снятии оболочки 220 для поддержания беспроводной связи с RFST 200. В некоторых случаях оболочка 220 может работать как клетка Фарадея для предотвращения электрической связи с RFST 200, таким образом, эффективно экранируя RFST 200. В альтернативном варианте какая-либо антенна (антенны), используемые RFST 200, может быть расположена позади терминального интерфейса 216, и крышка терминального интерфейса 216 может быть снята и/или открыта для беспроводного доступа к RFST 200, чтобы предотвратить беспроводную связь с RFST 200, что позволяет препятствовать доступу к RFST 200 (т. е., связи с ней) без необходимости в оболочке 220.
[0053] Фиг. 3 иллюстрирует пример модуля 202 RFST по Фиг. 2A, содержащего микропроцессор (например микроконтроллер) 302, память (например, EEPROM, FRAM, MRAM и т. п.) 304, которая может быть объединена с микропроцессором 302, модуль 306 сбора энергии (например устройство сбора энергии), модуль 307 сбора энергии, высокочастотную (HF) RFST 308 (например высокочастотную микросхему RFST, высокочастотный модуль RFST, высокочастотную интегральную схему RFST, высокочастотную интегральную схему RFID, высокочастотный интерфейс RFID и т. п.) со встроенной памятью 310, ультравысокочастотную (UHF) RFST 312 (например ультравысокочастотную микросхему RFST, ультравысокочастотный модуль RFST, ультравысокочастотную интегральную схему RFST, ультравысокочастотную интегральную схему RFID, ультравысокочастотный интерфейс RFID и т. п.) со встроенной памятью 314. Для цифровой связи процессор 302, память 304, высокочастотная RFST 308, ультравысокочастотная RFST 312 электрически соединены с интерфейсом 318 данных, который может представлять собой, например, интерфейс I2C или шиной периферийного интерфейса последовательной передачи данных (serial peripheral interface, SPI). В некоторых случаях процессор 302, высокочастотная RFST 308 и/или сверхвысокочастотная RFST 312 имеют связанную энергонезависимую память (например интегрированную энергонезависимую память).
[0054] В альтернативном варианте вместо модулей 306, 307 сбора энергии, плата 202 RFST может получать питание от мощности контура, отбираемой от устройства управления технологическим процессом, такого как регулятор 210 клапана, описанный выше в связи с Фиг. 2B. В данных случаях, в которых мощность отбирается от устройства управления технологическим процессом и/или мощности контура, RFST потребляют сравнительно низкую мощность (например всего лишь 50 микроватт) и, следовательно, обеспечивают выгодную экономию энергии, даже при отборе мощности. В других случаях модуль 202 RFST получает питание от батареи или конденсатора для работы в полупассивном режиме. Дополнительно или в альтернативном варианте модуль 202 RFST содержит устройство 322 аккумулирования энергии для обеспечения возможностей полупассивного режима UHF RFST 312, например, путем аккумулирования энергии, собранной модулем 306 сбора энергии и/или модулем 307 сбора энергии. В некоторых случаях схема 324 управления мощностью системы регулирует мощность от модулей 306, 307 сбора энергии и/или источника 326 мощности контура, которая подается, например, от системы управления технологическим процессом. В данном случае схема управления мощностью системы управляет мощностью от модулей 306, 307 сбора энергии перед распределением мощности через модуль 202 RFST.
[0055] В альтернативном варианте модуль 450 RFST (Фиг. 4B) содержит схему 414 управления мощностью системы, которая регулирует мощность от RFST 308, 314 сбора энергии, распределяющую мощность через модуль 450 RFST и через дополнительную шину питания к микроконтроллеру 452 устройства позиционирования для работы электроники микроконтроллера 452 устройства позиционирования.
[0056] В некоторых случаях память 310 и/или память 314 может иметь примерную емкость около 9 килобит (кбит). Хотя модули 306, 307 сбора энергии показаны, как электрически соединенные с HF RFST 308 и UHF RFST, соответственно, либо один, либо оба модуля 306, 307 сбора энергии могут быть объединены с каким-либо из компонентов модуля 202 RFST, или могут быть отдельным дискретным компонентом, размещенным на модуле 202 RFST. В данном случае модули 306, 307 сбора энергии связаны и/или объединены с HF RFST 308 и UHF RFST, соответственно. В данном случае модули 306, 307 сбора энергии использованы и/или частично использованы для питания в пассивном режиме (например чистый сбор энергии / пассивный режим) или частичном режиме (например, когда дополнительно используется мощность контура в сочетании с собранной мощностью). В других случаях только одна HF RFST 308 или UHF RFST имеет устройство для сбора энергии. В других случаях RFST не имеет устройств сбора энергии, а, главным образом зависит от обеспечиваемой мощности контура.
[0057] Хотя пример модуля 202 RFST использует HF RFST 308 и UHF RFST 312, могут быть использованы любые комбинации RFST. Дополнительно или в альтернативном варианте могут быть использованы LF RFST и/или SHF RFST, или любые их комбинации. В некоторых случаях использована только одна RFST.
[0058] Фиг. 4A иллюстрирует пример RFST (например модуль RFST, RFST, RFST, и т. п.) 400, которая может быть использована для реализации примера RFST 124 по фиг. 1. В иллюстративном примере модуль 400 RFST соединен с полевым устройством 122 системы 100 управления технологическим процессом по Фиг. 1 (остальная часть которого представлена блоком 401 распределенной системы управления (distributed control system, DCS)). В иллюстративном примере модуль 400 RFST содержит HART-модем 402, микроконтроллер 302, имеющий встроенное оперативное запоминающее устройство (random access memory, RAM) (например память (RAM) 304), энергонезависимую (non-volatile, NV) память 408, HF RFST 308, UHF RFST 312, UHF антенну (например патч-антенну, несимметричный вибратор или симметричный вибратор, копланарный волновод, встроенный в подложку волновод и т. п.) 410 и высокочастотную (HF) антенну (например рамочную антенну) 412. В некоторых случаях все компоненты: HF RFST 308, UHF RFST 312, энергонезависимая память 408, HF антенна 412 и/или UHF антенна 410 встроены в одну интегральную схему (integrated circuit, IC). Модуль 400 RFST иллюстративного примера также содержит схему 414 управления мощностью, которая может представлять собой встроенный компонент, для питания модуля 400 RFST. В данном случае схема 414 управления мощностью может использовать сбор энергии, частично потребляя мощность от DCS 401 (например различные компоненты модуля 400 RFST получают питание от мощности контура, тогда как другие компоненты модуля 400 RFST питаются собранной энергией) и/или полностью потребляя мощность от DCS 401 (например отобранную мощность).
[0059] В иллюстративном примере на Фиг. 4A полевое устройство 122 идентифицировано как HART-совместимое полевое устройство. Как указано выше, принципы настоящего изобретения могут быть реализованы в сочетании с полевым устройством, связанным с каким-либо подходящим протоколом связи (например Fieldbus, Profibus, и т. п.). В некоторых случаях не используется протокол связи HART, и/или не используется HART-модем. Однако дальнейшее описание поясняется в качестве примера, исходя из протокола связи HART. Итак, как показано на Фиг. 4A, полевое устройство 122 HART функционально связано с DCS 401 посредством пары сигнальных проводов 418 для поддержания связи в соответствии с протоколом HART. В дополнение к передаче и приему управляющих сигналов по сигнальным проводам 418, полевое устройство 122 также потребляет мощность из сигнальных проводов 418 (например полевое устройство 122 питается от системы управления, что в контексте протокола HART означает питание от мощности контура 4 ̶ 20 мА, и в контексте протокола Fieldbus означает питание от мощности сети 24 В постоянного тока). Кроме того, в иллюстративном примере модуль 400 RFST соединен с сигнальными проводами 418, так что полевое устройство 122 HART функционально связано с модулем 400 RFST через HART-модем 402 и обеспечивает возможность потребления мощности модулем 400 RFST от мощности системы управления, подаваемой по сигнальным проводам 418. В некоторых случаях связь осуществляется между модулем 400 RFST и полевым устройством 122. Дополнительно или в альтернативном варианте в некоторых случаях связь осуществляется между модулем 400 RFST и DCS 401. В таких случаях сообщения от модуля 400 RFST относительно сообщений от полевого устройства 122 управляются и/или различаются посредством DCS 401 на основании отдельных адресов, назначенных каждому модулю 400 RFST и полевому устройству 122 (например в многоканальной конфигурации). То есть, в таких случаях модуль 400 RFST и полевое устройство 122 обрабатываются как отдельные приборы в системе 100 управления технологическим процессом, соединенной 2-проводным соединением 418. В некоторых случаях модуль 400 RFST может быть соединен с HART-совместимым полевым устройством, хотя DCS 401 не реализована с использованием протокола HART. В таких случаях модуль 400 RFST может не поддерживать связь с DCS 401, а вместо этого будет поддерживать связь с полевым устройством. Хотя модуль 400 RFST на Фиг. 4A показан, как независимо соединенный с сигнальными проводами 418, в некоторых случаях модуль 400 RFST соединен с сигнальными проводами 418 через полевое устройство 122.
[0060] Пример HART-модема 402 выполнен с возможностью приема информации от полевого устройства 122 HART согласно протоколу HART (или любому другому подходящему протоколу связи) и передачи этой информации в микроконтроллер 302 согласно протоколу последовательной связи (например, универсальная последовательная шина (universal serial bus, USB), Ethernet, синхронная последовательная шина (например шина периферийного интерфейса последовательной передачи данных (serial peripheral interface, SPI)), и т. п.). Кроме того, пример HART-модема 402 выполнен с возможностью приема информации от микроконтроллера 302 согласно протоколу последовательной передачи данных и передачи этой информации к полевому устройству 122 HART и/или к DCS 401 согласно протоколу HART.
[0061] Типовой микроконтроллер 302 управляет синхронизацией и/или распределением данных, отправленных к полевому устройству 122 и/или модулю 400 RFST или от них. В некоторых случаях данные включают запросы относительно опросной информации (например значения технологических параметров, аварийные сигналы и т. п.) от полевого устройства 122. В других случаях данные включают команды, инструктирующие полевое устройство 122 для выполнений определенных функций (например настройка, калибровка, диагностика, ввод в эксплуатацию и т. п.). Данные, полученные микроконтроллером 302, в иллюстративном примере могут быть сохранены временно в RAM, которая в данном случае встроена в микроконтроллер 302, и/или сохранены на относительно больший срок в энергонезависимой памяти 408. Дополнительно или в альтернативном варианте данные, полученные микроконтроллером 302, могут быть отправлены в HF RFST 308 для последующего сохранения в соответствующей встроенной памяти 310 HF RFST и/или переданы во внешнее считывающее/записывающее устройство 415 RFID через высокочастотную антенну 412. Аналогично, данные, полученные микроконтроллером 302, могут быть отправлены в UHF RFST 312 для последующего хранения в соответствующей встроенной памяти 314 UHF RFST и/или переданы во внешнее считывающее/записывающее UHF устройство 416 RFID через UHF антенну 410. В некоторых случаях одиночное считывающее устройство (например, обладающее возможностью связи как UHF, так и HF RFST) может поддерживать связь с UHF RFST 312 и HF RFST 308.
[0062] Обмен данными между полевым устройством 122, HART-модемом 402 модуля 400 RFST и/или DCS 401 является относительно медленным или низкоскоростным, поскольку обмен данными управляется протоколом HART, который ограничен примерно до 1200 бод. В отличие от этого, передача данных между другими элементами, показанными на Фиг. 4A, имеет относительно высокую скорость, так как основана на высокоскоростном протоколе последовательной передачи данных (например шина SPI, I2C и т. п.), которая может достигать примерно 115 кбит/с или выше. Таким образом, путем реализации примера модуля 400 RFST в соответствии с раскрытыми в настоящем документе принципами, относительно медленная передача информации на основе HART может отслеживаться в течении продолжительного времени и кэшироваться или сохраняться в энергонезависимой памяти 408, встроенной памяти 310 HF RFST и/или встроенной памяти 314 UHF RFST для последующего доступа персонала установки к обработке данных считывающего/записывающего устройства RFID (например считывающих/записывающих устройств 415, 416, показанных на Фиг. 4A) с гораздо более высокой скоростью посредством протокола связи последовательной шины.
[0063] В некоторых случаях передача сообщений, связанных с полевым устройством 122 и HART-модемом 402 (представлены на Фиг. 4A линиями 424), требует питания от DCS 401 через сигнальные провода 418 для работы (т. е. эти компоненты получают питание от мощности контура). Напротив, в некоторых случаях связь (например высокоскоростная связь) в модуле 400 RFST (представлена стрелками 426 и 428), которая может использовать протокол шины SPI или универсальный протокол асинхронного приема/передачи данных (universal asynchronous receive/transmit, UART), и беспроводная связь между HF RFST 308 или UHF RFST 310 и считывающими/записывающими устройствами 415, 416 RFID не требует мощности системы управления (например мощности контура). Более того, связь RFST в иллюстративном примере может потреблять мощность либо от считывающих/записывающих устройств 415, 416 RFID через индуктивное или радиационное соединение. Таким образом, модуль 400 RFST может функционировать не только без мощности контура, но модуль 400 RFST может функционировать и без питания от батареи или заряженных конденсаторов (например, которые могут быть заряжены, исходя из доступной мощности контура), так что данные, сохраненные во встроенной памяти 310 HF RFST, встроенной памяти 314 UHF RFST и/или энергонезависимой памяти 408 модуля 400 RFST, доступны в любое время, когда любые из считывающих/записывающих устройств 415, 416 RFST находятся в пределах доступности HF RFST 308 и/или UHF RFST 310. Дополнительно или в альтернативном варианте в некоторых случаях модуль 400 RFST снабжен питанием от батареи и/или конденсатора для дублирующего или резервного питания и/или для обеспечения работы UHF RFST 312 в полупассивном режиме (например для увеличения диапазона), когда мощность системы управления недоступна.
[0064] Возможность питания модуля 400 RFST собранной мощностью обеспечивает такие функциональные возможности, как извлечение данных (например получение серийного номера и т. п.), программирование и/или загрузки встроенных программ в полевое устройство 122 в ситуациях, когда отсутствует питание, обеспечиваемое DCS 401 (например, во время отключений установки). Даже в случаях без сбора энергии (например управление 414 питанием строго использует мощность контура, и/или нет возможности сбора энергии и т. п.), HF RFST 308 и UHF RFST 312 обеспечивают низкую мощность и относительно быструю передачу данных, тем самым экономя энергию и уменьшая потребление энергии и, следовательно эксплуатационные расходы этих систем.
[0065] В некоторых случаях объем данных, которые могут быть сохранены во встроенном модуле 400 RFST (например во встроенной памяти 310, 314 высокочастотной и ультравысокочастотной (HF и UHF) RFST), относительно ограничен, поскольку компоненты модуля 400 RFST получают питание от считывающих/записывающих устройств 415 или 416 RFID. Например, известные пассивные UHF RFST, как правило, имеют верхний порог памяти 32 килобайта. Однако при использовании технологии RFST может существовать согласование между доступным объемом памяти и диапазоном, в котором данные, сохраненные в памяти, могут быть доступны по беспроводной связи через считывающее/записывающее устройство RFID. В некоторых случаях использование 32 килобайт памяти может ограничивать диапазон связи UHF RFST примерно до 0,61 м (2 футов ).
[0066] Для UHF RFST в пассивном режиме меньший объем памяти (например 512 бит) может обеспечить диапазоны. превышающие 9,14 м (30 футов ) (диапазон также может зависеть от конструкции антенны RFST), например, за счет обратного рассеяния. В некоторых случаях может быть приемлемым диапазон 0,61 м (2 фута ). Однако в других случаях, в которых полевое устройство недоступно для производственного персонала в полевых условиях (например расположено высоко, расположено позади другого оборудования, в незащищенном месте и т. п.) и/или не получает питание, встроенная память 314 RFST модуля 400 RFST, соответствующая такому полевому устройству, может содержать только 512 бит данных, что может обеспечить диапазон приблизительно 9,14 м (30 футов ) для UHF RFST 312. Однако при питании от мощности контура, UHF RFST 312 по иллюстративному примеру может обеспечить увеличенные диапазоны (например 45,72 ̶ 91,44 м (150 ̶ 300 футов)), в то же время поддерживая больший порог памяти, такой как 9 ̶ 32 килобайт. В данном случае комбинация UHF RFST 312 и HF RFST 308 обеспечивает разные диапазоны, поддерживаемые на одной RFST, а также позволяет устанавливать различные условия мощности. Например, в ситуации без мощности контура UHF RFST 312 может обеспечивать диапазон считывания приблизительно 9,14 м (30 футов ), а HF RFST 308 может обеспечивать ближний диапазон (например расстояние до фута (0,305 м)) передачи данных и/или управления процессора.
[0067] В некоторых случаях UHF RFST 312 может быть соединена с антенной, получающей питание. В частности, UHF антенна 410 по иллюстративному примеру может получать питание от мощности контура для дополнительного увеличения диапазона UHF антенны 410. В частности, UHF антенна 410 может использовать маломощный передатчик Bluetooth, протокол беспроводной персональной сети (wireless personal area network, WPAN), Wi-Fi, Zigbee или любой другой подходящий протокол или стандарт передачи с активным питанием.
[0068] Напротив, HF RFST могут, как правило, вмещать диапазон около 6,35-101,6 мм (0,25-4 дюймов) (дюйм) в пассивном режиме (например при питании от считывающего/записывающего устройства RFID и т. п.). Однако некоторые HF RFST обеспечивают полупассивный режим с помощью батареи, например, при этом полупассивный режим может обеспечивать увеличенные диапазоны.
[0069] Соответственно, термины «локальный», «близкий», «соседний» и связанные с ними термины, относящиеся к расположению или положению персонала установки и/или считывающего/записывающего устройства RFID относительно полевого устройства, четко определяются как находящийся в пределах максимального диапазона связи между считывающим/записывающим устройством RFID и RFST, физически связанной с соответствующим полевым устройством.
[0070] Хотя память модуля 400 RFST, связанная с RFST 308, 312 (например встроенная память 310 HF RFST или встроенная память 314 UHF RFST) относительно ограничена, энергонезависимая память 408, связанная с микроконтроллером 302, в некоторых случаях, может быть любого размера(например мегабайты или гигабайты памяти) в пределах ограничений производственных возможностей. В случаях, в которых используется сбор энергии, считывающие/записывающие устройства 415, 416 RFID могут обеспечивать энергией запись и/или считывание на/с энергонезависимой памяти 408 через HF RFST 308 и UHF RFST 310 за счет излучения электромагнитных полей. В некоторых случаях энергонезависимая память 408 является съемной и сменной (например, подобно SD-карте) для обеспечения конечному пользователю возможности выбора необходимого объема памяти. Таким образом, может быть сохранена дополнительная информация, связанная с полевым устройством 122, которая в противном случае может быть недоступна из-за ограниченного объема памяти полевого устройства 122. Например, в некоторых случаях энергонезависимая память 408 хранит информацию об обслуживании и/или ремонте, собранную в течение срока службы полевого устройства 122 (или любого его компонента). Такая информация может включать рекомендованные комплектовочные ведомости, фотографии, номер модели / серийный номер полевого устройства и/или связанных с ним компонентов, инструкции и/или процедуры по обслуживанию, а также ретроспективный архив характера и сроков сбоев любого устройства и результатов ответного обслуживания (например, сигналы ошибки, оповещения / аварийные сигналы, результаты диагностических тестов, замена деталей и т. п.). Таким образом, всякий раз, когда специалисты по техническому обслуживанию проверяют полевое устройство (например во время профилактического обхода, вследствие отказа устройства или как часть планового межремонтного обхода), они будут иметь мгновенный и удобный доступ ко всей релевантной информации, чтобы иметь возможность оценки ситуации и/или принятия соответствующих следующих мер. Кроме того, такая же релевантная информация доступна даже в том случае, если устройство было снято и перемещено с установки с целью ремонта и/или более полной диагностической проверки. В некоторых случаях вышеупомянутые данные могут быть сохранены или частично сохранены во встроенной памяти 310, 314 HF и UHF RFST 308, 312, соответственно.
[0071] Кроме того, в некоторых случаях для функционирования связи между микроконтроллером 302 и HF и UHF RFST 308, 312, соответственно, может использовать или не использовать мощность контура, так что не все данные, которые могут быть сохранены в энергонезависимой памяти 408, связанной с микроконтроллером 302, будут доступны модулю 400 RFST, даже если отсутствует питание, подаваемое к модулю 400 RFST. Соответственно, в некоторых случаях набор данных, полученных от полевого устройства 122, который, вероятно, будет наиболее полезен, когда отсутствует питание, сохраняется непосредственно в модуле 400 RFST во встроенной памяти 310 в HF RFST, встроенной памяти 314 UHF RFST и/или энергонезависимой памяти 408. Хотя маловероятно, что модуль 400 RFST может хранить все данные, собранные от полевого устройства 122, поскольку требуемый объем памяти может превышать память, доступную во внутриплатной памяти 310 и 314 RFST, кэширование данных из энергонезависимой памяти 408 по-прежнему обеспечивает преимущество беспроводного доступа к данным (через считывающие/записывающие устройства 415, 416 RFID) при скоростях передачи данных, намного больших, чем было бы возможно, если бы полевое устройство 122 опрашивалось непосредственно, что обусловлено относительно малой скоростью передачи данных по протоколу HART.
[0072] Однако в некоторых случаях мощность контура может быть использована для обеспечения возможности модуля 400 RFST поддерживать связь с микроконтроллером 302 и получать доступ к энергонезависимой памяти 408. Таким образом, в некоторых случаях, когда микроконтроллер302 и энергонезависимая память 408 получают питание от контура, считывающие/записывающие устройства 415, 416 RFID могут получать доступ ко всем данным, сохраненным в энергонезависимой памяти 408. В альтернативном варианте энергия, собранная от электромагнитного поля, создаваемого, например, считывающими/записывающими устройствами 415, 416 RFST, может быть использована для питания микроконтроллера 302 и/или энергонезависимой памяти 408, например, для записи в энергонезависимую память 408. Иначе говоря, модуль 400 RFST может функционировать в пассивном режиме без использования мощности контура. В некоторых случаях антенна 412 HF RFST и антенна 410 UHF RFST получают питание от устройства сбора энергии, тогда как остальные компоненты модуля 400 RFST получают питание от контура. В альтернативном варианте антенна 412 HF RFST и/или антенна 410 UHF RFST могут получать питание от мощности контура, тогда как остальные компоненты модуля 400 RFST получают питание от устройства сбора энергии. В некоторых случаях модуль 400 RFST получает питание от батареи или конденсатора. Дополнительно или в альтернативном варианте могут быть использованы другие устройства преобразования энергии, которые используют солнечную энергию, энергию колебаний или тепловую энергию и т. п.
[0073] Осуществление связи с помощью технологии RFST в соответствии с принципами, раскрытыми с связи с Фиг. 4A, имеет несколько преимуществ. Во первых, связь RFST может происходить всякий раз, когда она желательна, и производственный персонал имеет считывающее/записывающее устройство RFID, которое находится в подходящем диапазоне, благодаря чему диапазон может изменяться в зависимости от того, получает ли питание система 100 управления технологическим процессом, и/или мощность контура протекает через систему 100 управления технологическим процессом. То есть, связь RFST между модулем 400 RFST и считывающими/записывающими устройствами 415, 416 RFID иллюстративного примера не зависит от того, работает ли и получает ли питание система 100 управления технологическим процессом. Фактически, в некоторых случаях доступ к программированию и/или данным может происходить, например, в ближнем диапазоне через HF RFST 308 без мощности контура. Дополнительно или в альтернативном варианте считывание данных может происходить в больших диапазонах через UHF RFST 312 посредством обратного рассеяния без мощности контура. В отличие от этого, другие известные беспроводные радио приемопередатчики, используемые в системах управления технологическим процессом, (например на основе протокола связи ZigBee), требуют значительного количества мощности, которая часто отбирается из имеющейся мощности контура, подаваемой к соответствующему полевому устройству длительное время, пока конденсаторы, связанные с приемопередатчиком, не получат заряд, достаточный для передачи сигнала. Из-за ограниченного баланса мощности, часто связанного с низковольтным источником питания, используемого с полевыми устройствами, может потребоваться задержка до минуты, чтобы собрать достаточную мощность для передачи команды HART. При таких ограничениях типы (и количества) возможных беспроводных сообщений значительно ограничены (например для предоставления базовой управляющей информации, такой как значения технологических параметров и/или других ключевых параметров). Например, диагностика и/или конфигурирование полевого устройства HART может включать более 1000 команд HART. При скорости примерно одна команда HART в минуту беспроводные приемопередатчики на базе ZigBee не подходят для этих целей. Однако, поскольку технология RFST не использует никакого другого питания, чем то, которое обеспечивается считывающим/записывающим устройством RFID (например в пассивном режиме), данные могут быть свободно переданы (например переданы или получены), когда считывающее/записывающее устройство RFID находится в диапазоне антенны RFST. В случаях без сбора энергии (например системы с активным питанием и т. п.) комбинация HF RFST 308 и UHF RFST 312 обеспечивает значительную экономию энергии, в то же время обеспечивая высокоскоростную беспроводную связь. В общем, комбинация HF RFST 308 и UHF RFST 312 также обеспечивает большую гибкость связи в отношении широкого диапазона условий питания и/или потребностей связи.
[0074] Как указано выше, другим преимуществом использования модуля 400 RFST по иллюстративному примеру является обеспечение возможности беспроводной связи, даже если DCS 401 выключена, полевое устройство 122 выведено из эксплуатации и/или питание выключено иным способом. Таким образом, не только модуль 400 RFST может поддерживать связь со считывающими/записывающими устройствами 415, 416 RFID, когда полевое устройство 122 не получает питания, но такая же связь по-прежнему возможна, даже когда полевое устройство выведено за пределы места эксплуатации (например отгружено для ремонта) и/или перед установкой и вводом в эксплуатацию в системе управления.
[0075] Поскольку такая связь выполняется без мощности контура, соответствующие данные в таких случаях хранятся во встроенном модуле 400 RFST (например во встроенной памяти 310, 314 RFST). В таких случаях из-за ограничений памяти модуля 400 RFST в модуле 400 RFST сохраняются только данные, которые, вероятно, наиболее необходимы при отсутствии питания, (например данные серийного номера, идентификаторы устройства и т. п.), так что дополнительные данные, собранные в отношении полевого устройства 122, могут быть сохранены в энергонезависимой памяти 408. В некоторых случаях данные, сохраненные в модуле 400 RFST для пассивной передачи данных при ограниченных возможностях памяти, связаны с идентификацией (например, данные платы последовательного доступа), обслуживанием (например архивные записи для ремонта, замены компонентов, диагностических тестов и т. п.), и/или вводом в эксплуатацию, и/или конфигурированием (например рабочие параметры и/или параметры настройки) полевого устройства 122.
[0076] Хранение такой информации в модуле 400 RFST выгодно, поскольку данные могут быть использованы для повышений точности и скорости, с которой может быть восстановлено полевое устройство 122 (многие случаи из которых связаны с отключением питания полевого устройства). Например, благодаря сохранению серийного номера полевого устройства 122 модуля 400 RFST (который в некоторых случаях физически прикреплен к полевому устройству даже при отгрузке для ремонта), полевое устройство 122 может быть идентифицировано в процессе отгрузки (например при погрузке на грузовик), чтобы уменьшить вероятность потери полевого устройства 122 и/или перепутывания с другим устройством.
[0077] Кроме того, в некоторых случаях данные об обслуживании, связанные с полевым устройством 122, хранящиеся во встроенной памяти 310, 314 RFST модуля 400 RFST, могут включать дату изготовления, номера деталей и/или комплектовочную ведомость (например, основанную на главной строке устройства (engineering master, EM) для уменьшения потребности в памяти), рекомендации по запасным частям, лист спецификаций, изображения/фотографии полевого устройства 122 и/или соответствующих компонентов, и/или записи об обслуживании (например дата последнего обслуживания и/или калибровки, дата первоначальной установки полевого устройства 122, дата (даты) диагностических тестов и их результаты, журнал оповещений и т. п.). Согласно принципам, раскрытым в настоящем документе, любые или все формы данных обслуживания могут быть доступны до того, как полевое устройство 122 будет подключено к источнику питания, для способствования заказу деталей, и/или скорости, с которой могут возникать проблемы, и восстанавливается полевое устройство 122.
[0078] Кроме того, скорость связи для беспроводной передачи с использованием модуля 400 RFST намного больше, чем в других известных беспроводных приемопередатчиках в системе управления технологическим процессом. Например, в контексте беспроводного HART, известные приемопередатчики, как правило, выполнены с возможностью последовательной передачи данных с проводным модемом HART, так что приемопередатчик ограничен до скорости протокола HART, связанного с модемом (например 1200 бод). В отличие от этого модуль 400 RFST по Фиг. 4A выполнен с возможностью поддержки высокоскоростного протокола связи последовательной шины, который обеспечивает намного большую скорость связи. Таким образом, хотя передача данных, связанная с данными, хранящимися в энергонезависимой памяти 408, может зависеть от мощности контура, в зависимости от того, доступен ли сбор энергии, и того, в какой степени сбор энергии способен обеспечить подачу энергии, скорость, с которой могут быть доступны данные (ранее запрошенные от полевого устройства 122), значительно больше, чем при прямом опрашивании полевого устройства 122.
[0079] Сопутствующее преимущество модуля 400 RFST обусловлено тем, что возможна высокоскоростная связь при относительно больших диапазонах в то время, когда полевое устройство получает питание. Часто для оборудования управления технологическим процессом действует правило бесконтактного получения данных, так что инженеры или другой обслуживающий персонал могут получать доступ только к оповещениям, аварийным сигналам или диагностическим данным для полевого устройства через базу данных установки. Хотя эта информация доступна с пульта управления и/или удаленного терминала в цехе обслуживания, такая информация, в основном, недоступна, когда персонал находится на месте у полевого устройства, поскольку известные беспроводные приемопередатчики ограничены (например скоростью/частотой связи, как описано выше) , и установление постоянного соединения с полевым устройством может потребовать отвинчивания клеммной крышки (что может нарушать правила безопасности установки) и/или выведения полевого устройства из эксплуатации, таким образом, нарушая работу установки. Однако с помощью примера модуля 400 RFST высокая скорость связи и беспроводный характер связи преодолевает эти препятствия для персонала с помощью переносного считывающего/записывающего устройства RFID (например считывающих/записывающих устройств 415, 416 RFID) возле или вблизи местоположения полевого устройства 122.
[0080] Кроме того, в некоторых случаях модуль 400 RFST может хранить конкретный тег актива для полевого устройства 122 и/или другие данные, относящиеся к вводу в эксплуатацию и/или конфигурированию полевого устройства 122. Как правило, когда полевое устройство вводят в эксплуатацию или конфигурируют, полевой специалист выполняет ряд тестов для проверки функциональных возможностей полевого устройства, а затем конфигурирует и калибрует полевое устройство, сохраняя рабочие параметры в полевом устройстве для установки в технологическую установку. В некоторых случаях такие рабочие параметры для конфигурирования и калибровки полевого устройства хранятся во встроенной памяти 310, 314 RFST модуля 400 RFST. В таких случаях если полевое устройство выходит из строя или нуждается в замене по другой причине, персонал установки может быстро получить рабочие параметры от отказавшего устройства (через считывающие/записывающие устройства 415, 416 RFID) и загрузить их в другой модуль 400 RFST, соответствующий замененному полевому устройству. В других случаях модуль 400 RFST может быть извлечен из удаленного полевого устройства и соединен со сменным полевым устройством для обеспечения сохраненных рабочих параметров непосредственно в новом сменном устройстве. Путем реализации любого из указанных примеров может быть значительно увеличена экономия времени выключения для замены полевых устройств. То есть, как правило, выполняемый вручную процесс проверки и/или внесения технологических и других параметров для ввода в эксплуатацию и конфигурирования полевого устройства 122 может быть автоматизирован для значительного сокращения трудозатрат и улучшения точности за счет сокращения письменных ошибок. Кроме того, в некоторых случаях полевое устройство (например полевое устройство 122) может быть временно заменено или выведено из эксплуатации на время ремонта перед повторной установкой в систему обработки данных. В некоторых таких случаях, если какие-либо данные, связанные с полевым устройством 122, изменяются после ремонта, память в модуле 400 RFST может быть обновлена (в то время как полевое устройство 122 получает питание), так что новая информация становится доступной (через считывающие/записывающие устройства 415, 416 RFID), прежде чем полевое устройство 122 будет повторно установлено и повторно введено в эксплуатацию в системе 100 управления технологическим процессом.
[0081] Хотя пример модуля 400 RFST использует HF RFST 308 и UHF RFST 312, могут быть использованы любые комбинации RFST. Дополнительно или в альтернативном варианте могут быть использованы LF RFST и/или SHF RFST, или любые их комбинации. В некоторых случаях использована только одна RFST.
[0082] Фиг. 4B иллюстрирует другой пример модуля 450 RFST, который может быть использован для реализации примера RFST 124 по Фиг. 1. Модуль 450 RFST иллюстративного примера соединен с обеспечением связи с микроконтроллером 452 устройства позиционирования через интерфейс 454 универсального асинхронного приемника/передатчика (universal asynchronous receiver/transmitter, UART). Аналогично модулю 400 RFST по Фиг. 4A, модуль 450 RFST содержит микроконтроллер 302 со встроенным оперативным запоминающим устройством (random access memory, RAM), энергонезависимой (non-volatile, NV) памятью 408, HF RFST 308, UHF RFST 312, UHF антенной 410 и HF антенной 412. Кроме того, модуль 450 RFST иллюстративного примера содержит модуль 460 Bluetooth с низким энергопотреблением, антенну 462 Bluetooth с низким энергопотреблением, которая поддерживает связь с радиосистемой 464 Bluetooth (например устройство Bluetooth, сотовый телефон с поддержкой Bluetooth, планшет с поддержкой Bluetooth и т. п.).
[0083] В некоторых случаях радиосистема 464 Bluetooth, которая может поддерживать связь с другими устройствами и/или датчиками, может передавать или принимать сигналы от модуля 460 Bluetooth через антенну 462 Bluetooth. В некоторых случаях радиосистема 464 Bluetooth может считывать и/или записывать данные в энергонезависимую память 408, когда радиосистема 464 Bluetooth поддерживает связь с модулем 450 RFST. Дополнительно или в альтернативном варианте радиосистема 464 Bluetooth может взаимодействовать с микроконтроллером 302, UHF RFST 312 и/или HF RFST 308. В некоторых случаях параметры (например параметры сопряжения, параметры аутентификации и т. п.) устройства 464 Bluetooth могут быть записаны в энергонезависимую память 408 и/или микроконтроллер 302 от UHF считывающего/записывающего устройства 416 и/или HF считывающего/записывающего устройства 415. В некоторых случаях радиосистема 464 Bluetooth передает аварийные сигналы и/или пороговые значения датчика к микроконтроллеру 302, микроконтроллеру 452 позиционирующего устройства и/или DCS 401 по сигнальным проводам 418. В некоторых случаях модуль 460 Bluetooth используют в комбинации с другим интерфейсом связи (например модуль 460 Bluetooth и HF RFST 308, модуль 460 Bluetooth и UHF RFST 312 и т. п.). Дополнительно или в альтернативном варианте модуль межсетевого протокола (internet protocol, IP) может быть использован для поддержания связи и/или встроенной программы.
[0084] Хотя на Фиг. 1-4B иллюстрируется примерный способ реализации RFST 124 по Фиг. 1, один или более элементов, процессов и/или устройств, показанных на Фиг. 1-4B, могут быть объединены, разделены, переупорядочены, опущены, исключены и/или реализованы любым другим способом. Кроме того, микроконтроллер 302, пример памяти 304, пример компонента 306 сбора энергии, компонент 307 сбора энергии, пример HF RFST 308, пример памяти 310, пример UHF RFST 312, пример памяти 314, пример устройства 322 аккумулирования энергии, пример схемы 324 управления мощностью системы, источник 326 мощности контура, пример HART-модема 402, пример энергонезависимой памяти 408, UHF антенна 410, HF антенна 412, схема 414 управления мощностью, HF считывающее/записывающее устройство 415 RFID, UHF считывающее/записывающее устройство 416 RFID, микроконтроллер 452 устройства позиционирования, модуль 460 Bluetooth с низким энергопотреблением, антенна 462 Bluetooth с низким энергопотреблением, радиосистема 464 Bluetooth и/или, вообще, примеры RFST 124, 200, 400, 450 могут быть реализованы с помощью аппаратуры, программного обеспечения, программно-аппаратных средств и/или какой-либо комбинации аппаратуры, программного обеспечения и/или программно-аппаратных средств. Таким образом, например, пример микроконтроллера 302, пример памяти 304, пример компонента 306 сбора энергии, компонент 307 сбора энергии, пример HF RFST 308, пример памяти 310, пример UHF RFST 312, пример памяти 314, пример устройства 322 аккумулирования энергии, пример схемы 324 управления мощностью системы, источник 326 мощности контура, пример HART-модема 402, пример энергонезависимой памяти 408, UHF антенна 410, HF антенна 412, схема 414 управления мощностью, HF считывающее/записывающее устройство 415 RFID, UHF считывающее/записывающее устройство 416 RFID, микроконтроллер 452 устройства позиционирования, модуль 460 Bluetooth с низким энергопотреблением, антенна 462 Bluetooth с низким энергопотреблением, радиосистема 464 Bluetooth и/или, вообще, примеры RFST 124, 200, 400, 450 могут быть реализованы с помощью одной или более аналоговых или цифровых схем, логических схем, программируемого процессора (процессоров), интегральных схем специального назначения (application specific integrated circuit, ASIC), программируемого логического устройства (устройств) (programmable logic device, PLD) и/или полевого программируемого логического устройства (устройств) (field programmable logic device, FPLD). При чтении какого-либо из пунктов формулы изобретения настоящего патента, касающихся какого-либо из устройств или систем, для охвата исключительно реализации программного обеспечения и/или аппаратуры, по меньшей мере один из примеров, микроконтроллер 302, пример памяти 304, пример компонента 306 сбора энергии, компонента 307 сбора энергии, пример HF RFST 308, пример памяти 310, пример UHF RFST 312, пример памяти 314, пример устройства 322 аккумулирования энергии, пример схемы 324 управления мощностью системы, источник 326 мощности контура, пример HART-модема 402, пример энергонезависимой памяти 408, UHF антенна 410, HF антенна 412, схема 414 управления мощностью, HF считывающее/записывающее устройство 415 RFID, UHF считывающее/записывающее устройство 416 RFID, микроконтроллер 452 устройства позиционирования, модуль 460 Bluetooth с низким потреблением мощности, антенна 462 Bluetooth с низким потреблением мощности, радиосистема 464 Bluetooth и/или, вообще примеры RFST 124, 200, 400, 450 настоящим четко определены, как содержащие материальное машиночитаемое запоминающее устройство или запоминающий диск, такой как память, цифровой универсальный диск (digital versatile disk, DVD), компакт-диск (compact disk, CD), диск Blu-ray и т. п., хранящий программное обеспечение и встроенные программы. Кроме того, пример RFST 124 по Фиг. 1 может включать один или более элементов, процессов и/или устройств в дополнение к тем или вместо тех, которые иллюстрируют Фиг. 2A, 2B, 3, 4A, 4B, и/или может включать более чем один из всех или все иллюстрируемые элементы, процессы и устройства.
[0085] Схема последовательности операций, представляющая типовые способы реализации RFST 124 по Фиг. 1, показана на Фиг. 5-6. В данных случаях способы могут быть реализованы в виде машиночитаемых команд, которые содержат программу для выполнения процессором, таким как процессор 712, показанный в типовой процессорной платформе 700, описанной ниже в связи с Фиг. 7. Программа может быть реализована в программном обеспечении, хранящемся на материальном машиночитаемом запоминающем носителе, таком как: CD-ROM, гибкий диск, жесткий диск, цифровой универсальный диск (digital versatile disk, DVD), диск Blu-ray; или памяти, связанной с процессором 712, но вся программа и/или ее части могут быть в альтернативном варианте выполнены другим устройством, кроме процессора 712 и/или реализованы во встроенной программе или выделенном аппаратном средстве. Кроме того, хотя пример программы описан со ссылкой на схемы последовательности операций, иллюстрируемые на Фиг. 5-6, в альтернативном варианте могут быть использованы многие другие способы реализации примера RFST 124. Например, порядок выполнения этапов может быть изменен, и/или некоторые из описанных этапов могут быть изменены, исключены или объединены.
[0086] Как указано выше, типовые способы по Фиг. 5-6 могут быть реализованы с использованием кодированных команд (например компьютерных и/или машиночитаемых команд), хранящихся на материальном машиночитаемом запоминающем носителе, таком как: жесткий диск, флэш-память, постоянное запоминающее устройство (read-only memory, ROM), компакт-диск (compact disk, CD), цифровой универсальный диск (digital versatile disk, DVD), кэш-память, оперативное запоминающее устройство (random-access memory, RAM) и/или какое-либо запоминающее устройство или запоминающий диск, на котором хранится информация в течение любого срока (например в течение длительных периодов времени, постоянно, для кратковременного использования, для временной буферизации и/или для кэширования информации). Используемый в настоящем документе термин «материальный машиночитаемый запоминающий носитель» явно определен для включения любого типа машиночитаемого запоминающего устройства и/или запоминающего диска, и для исключения распространяющихся сигналов, и для исключения передающей среды. Используемый в настоящем документе термин «материальный читаемый компьютером запоминающий носитель» и «материальный машиночитаемый запоминающий носитель» использованы как взаимозаменяемые. Дополнительно или в альтернативном варианте типовые способы по Фиг. 5-6 могут быть реализованы с использованием кодированных команд (например, компьютерных и/или машиночитаемых команд), хранящихся на энергонезависимом компьютерном и/или машиночитаемом носителе, таком как: жесткий диск, флэш-память, постоянное запоминающее устройство, компакт-диск, цифровой универсальный диск, кэш-память, оперативное запоминающее устройство и/или какое-либо другое запоминающее устройство или запоминающий диск, на котором хранится информация в течение любого срока (например в течение длительных периодов времени, постоянно, для кратковременного использования, для временной буферизации и/или для кэширования информации). Используемый в настоящем документе термин «энергонезависимый машиночитаемый запоминающий носитель» явно определен, чтобы включать какой-либо тип машиночитаемого запоминающего устройства и/или запоминающего диска, и исключать распространяющиеся сигналы, и исключать передающую среду. Используемый в настоящем документе оборот «по меньшей мере» использован в качестве переходного термина в преамбуле формулы изобретения, является допускающим изменения, также как и термин «содержащий» является допускающим изменения.
[0087] Фиг. 5 иллюстрирует схему последовательности операций, представляющую типовой способ реализации примеров RFST 200 по Фиг. 2, 400 по Фиг. 4A и 450 по Фиг. 4B для беспроводного обмена данными между полевым устройством и локальным считывающим/записывающим устройством RFID. Способ по Фиг. 5 начинается на этапе 500, причем портативное считывающее/записывающее устройство RFID (например, UHF считывающее/записывающее устройство 416, HF считывающее/записывающее устройство 415) используют для поддержания связи с устройством управления технологическим процессом. Считывающее/записывающее устройство RFID иллюстративного примера излучает электромагнитное поле. В данном случае модуль RFST, который содержит как HF, так и UHF RFST, такой как модуль 400 RFST, описанный выше в связи с Фиг. 4, имеет устройство сбора энергии (например, устройство сбора энергии 306, устройство сбора энергии 307), потребляющее мощность от электромагнитного поля, излучаемого считывающим/записывающим устройством RFID (этап 502). Дополнительно или в альтернативном варианте RFST может получать питание от мощности контура, отбираемой от устройства управления технологическим процессом и/или DCS. В данном конкретном случае UHF RFST получает питание от мощности контура для увеличенного диапазона, в то время как HF RFST получает питание, с помощью устройства сбора энергии, от электромагнитного поля, излучаемого считывающим/записывающим устройством RFID. В данном случае UHF RFST может, при необходимости, получать питание посредством сбора энергии.
[0088] В некоторых случаях RFST получает питание только от электромагнитного поля (например, в пассивном режиме), вследствие чего как HF RFST, так и UHF RFST зависят от мощности, собранной от электромагнитного поля. В других случаях UHF RFST для RFST получает питание только от мощности контура для увеличения диапазона RFST. В других случаях UHF или HF RFST для RFST может получать питание от батареи или конденсатора.
[0089] Затем устанавливают связь между считывающим/записывающим устройством RFID и высокочастотной RFST или ультравысокочастотной RFST через антенну (этап 504). В частности, считывающее/записывающее устройство RFID иллюстративного примера устанавливает канал связи с HF RFST после того как считывающее/записывающее устройство RFID авторизовано, например, для обеспечения передачи данных к антенне RFST и/или получения данных от нее.
[0090] После того как связь установлена, считывающее/записывающее устройство RFID получает возможность доступа к одному или более процессорам или памяти, связанной с устройством управления технологическим процессом (этап 506). В данном случае после того как установлен радиочастотный канал связи либо через HF RFST, либо через UHF RFST, считывающее/записывающее устройство RFID обменивается данными с микроконтроллером (например микропроцессором) RFST и/или получает команды от него. Например, такой обмен данными может включать получение серийного номера от энергонезависимой памяти RFST (например, энергонезависимой памяти 408). В качестве альтернативы, обмен данными может включать запись данных в энергонезависимую память. В некоторых случаях HF и UHF RFST обмениваются данными непосредственно с процессором и/или памятью соответствующего устройства управления технологическим процессом, например, для программирования, конфигурирования и/или управления устройством управления технологическим процессом. Такое непосредственное подключение может быть использовано для обновления встроенной программы устройства обработки данных, выдачи команд к устройству обработки данных и/или получения данных от устройства обработки данных.
[0091] В альтернативном варианте в некоторых случаях считывающее/записывающее устройство RFID получает доступ к встроенной памяти HF или UHF RFST для получения и/или записи данных во встроенную память этих интерфейсов. В частности, считывающее/записывающее устройство RFID может обходить доступ к процессору или энергонезависимой памяти RFST, чтобы записывать или получать данные от встроенной памяти HF или UHF RFST.
[0092] В некоторых случаях данные синхронизируются и/или передаются внутри или между встроенной памятью HF или UHF RFST, энергонезависимой памятью на RFST, микроконтроллером RFST, памятью устройства обработки данных и/или процессором устройства обработки данных (этап 508), и процесс заканчивается (этап 510). В частности, когда условия изменяются, данные могут быть перемещены и/или скопированы между этими компонентами (например, когда мощность контура позже включается и т. п.). Например, данные могут быть сохранены во встроенной памяти HF или UHF RFST и/или энергонезависимой памяти RFST, когда мощность контура выключена, а затем позже переданы в RAM, другую память и/или устройство управления технологическим процессом после того, как мощность контура восстановлена.
[0093] Фиг. 6 иллюстрирует схему последовательности операций, представляющую типовой способ для беспроводного программирования полевого устройства (например устройства управления технологическим процессом) путем реализации переносного удаленного считывающего/записывающего устройства RFID, которое может обмениваться данными с примерами RFST 200, 400 и 450 по Фиг. 2A, 4A и 4B, соответственно. В данном случае переносное считывающее/записывающее устройство RFID (например считывающие/записывающие устройства 415, 416) используют для программирования полевого устройства при отсутствии мощности контура, подаваемой к полевому устройству и RFST. Процесс начинается на этапе 600, на котором считывающее/записывающее устройство RFID инициализируется для программирования полевого устройства (этап 600). В некоторых случаях инициализация происходит, когда считывающее/записывающее устройство RFID получает доступ или считывает серийный номер, версию встроенной программы и/или обозначение устройства (номер детали, SKU (stock-keeping unit, единица учета запасов) и т. п.) полевого устройства из RFST. В данном случае RFST затем получает данные от считывающего/записывающего устройства RFID через HF RFST (например HF RFST 308) (этап 602). Хотя в данном случае используется HF RFST, в качестве альтернативы, также может быть использована UHF RFST в полупассивном или пассивном режиме за счет электромагнитного поля, создаваемого считывающим/записывающим устройством RFID, и/или использования аккумулированной в батарее или конденсаторе энергии, полученной от мощности контура, и/или собранной энергии от электромагнитного поля. Дополнительно или в альтернативном варианте в иллюстративном примере могут быть использованы LF RFST и/или SHF RFST.
[0094] Далее, в данном случае считывающее/записывающее устройство RFID сохраняет данные в памяти, связанной с устройством управления технологическим процессом, посредством обмена данными с HF RFST, такой как энергонезависимая память (например энергонезависимая память 408) RFST (этап 604). Скорость, с которой сохраняются данные, может зависеть от возможностей встроеной памяти HF RFST, упомянутой выше (например пропускная способность от встроенной памяти HF RFST к энергонезависимой памяти в условиях сбора энергии). В альтернативном варианте считывающее/записывающее устройство RFID может подключать микроконтроллер RFST к интерфейсу и программировать полевое устройство непосредственно за счет сбора энергии.
[0095] В данном случае данные представляют собой встроенную программу для полевого устройства. Однако данные могут представлять собой команду и/или рабочие параметры для полевого устройства. Память может быть расположена на RFST, в пределах HF RFST (например внутриплатная память), в пределах UHF RFST или в пределах полевого устройства.
[0096] Затем данные синхронизируются между одним или более компонентов RFST и/или полевого устройства (606). В данном случае синхронизация происходит между энергонезависимой памятью на RFST и энергонезависимой памятью полевого устройства. В частности, после того как мощность контура восстановлена в интерфейсе, и/или RFST получена подсказка для синхронизации данных, данные затем передаются, например, из энергонезависимой памяти RFST в память полевого устройства. Подсказка может происходить вследствие синхронизации (например синхронизация по умолчанию, соответствующая определенным событиям, таким как время после выключения питания) RFST и/или наступления определенных условий эксплуатации (например полевое устройство получило команду принять новую встроенную программу через центральную сеть и/или считывающее/записывающее устройство RFID и т. п.).
[0097] После того как полевое устройство получает данные, сохраненные, например, либо в RAM, либо в энергонезависимой памяти полевого устройства, полевое устройство программируется (этап 608) и процесс заканчивается (этап 610). В альтернативном варианте данные могут включать команду, которая выполняется после передачи в полевое устройство, например, для последующего выполнения.
[0098] Фиг. 7 иллюстрирует структурную схему типовой процессорной платформы 700, обладающей возможностью выполнения команд для выполнения способов по Фиг. 5 ̶ 6, и RFST 124 по Фиг. 1. Процессорная платформа 700 может представлять собой, например, сервер, персональный компьютер, мобильное устройство (например сотовый телефон, смартфон, планшет, такой как iPadTM), персональный цифровой помощник (personal digital assistant, PDA), устройство для доступа в Интернет или какой-либо другой тип вычислительного устройства.
[0099] Процессорная платформа 700 иллюстративного примера содержит процессор 712. Процессор 712 иллюстративного примера представляет собой аппаратное средство. Например, процессор 712 может быть осуществлен посредством одной или более интегральных схем, логических схем, микропроцессоров или контроллеров любой необходимой серии или изготовителя.
[00100] Процессор 712 иллюстративного примера содержит локальную память 713 (например, кэш-память). Процессор 712 иллюстративного примера обменивается данными с главной памятью, включающей энергозависимую память 714 и энергонезависимую память 716, через шину 718. Энергозависимая память 714 может быть реализована с помощью синхронного динамического оперативного запоминающего устройства (Synchronous Dynamic Random Access Memory, SDRAM), динамического оперативного запоминающего устройства (Dynamic Random Access Memory, DRAM), динамического оперативного запоминающего устройства RAMBUS (RAMBUS Dynamic Random Access Memory, RDRAM) и/или какого-либо другого типа оперативного запоминающего устройства. Энергонезависимая память 716 может быть реализована с помощью флэш-памяти и/или какого-либо другого необходимого типа запоминающего устройства. Доступ к главной памяти 714, 716 находится под управлением контроллера памяти.
[00101] Процессорная платформа 700 иллюстративного примера также содержит схему 720 интерфейса. Схема 720 интерфейса может быть реализована посредством какого-либо типа интерфейсного стандарта, такого как интерфейс Ethernet, универсальная последовательная шина (universal serial bus, USB), и/или интерфейс шины PCI express.
[00102] В иллюстративном примере одно или более устройств 722 ввода соединено со схемой 720 интерфейса. Устройство (устройства) 722 ввода позволяет пользователю вводить данные и команды в процессор 712. Устройство (устройства) ввода может быть осуществлено, например, с помощью аудиосенсора, микрофона, (фото или видео) камеры, клавиатуры, кнопки, мыши, сенсорного экрана, сенсорной площадки, шарового манипулятора, изоточки и/или системы распознавания голоса.
[00103] Одно или более устройств 724 вывода также соединено со схемой 720 интерфейса иллюстративного примера. Устройства 724 вывода могут быть реализованы, например, с помощью устройств отображения (например, светоизлучающего диода (light emitting diode, LED), органического светоизлучающего диода (organic light emitting diode, OLED), жидкокристаллического дисплея, дисплея на катодно-лучевой трубке (cathode ray tube display, CRT), сенсорного экрана, тактильного устройства вывода, принтера и/или громкоговорителя). Схема 720 интерфейса иллюстративного примера, таким образом, как правило, содержит карту графического драйвера, микросхему графического драйвера или процессор графического драйвера.
[00104] Схема 720 интерфейса иллюстративного примера также содержит устройство связи, такое как: передатчик, приемник, приемопередатчик, модем и/или карту сетевого интерфейса, чтобы способствовать обмену данными с внутренними машинами (например, вычислительными устройствами любого вида) через сеть 726 (например, Ethernet-соединение, цифровую абонентскую линию (digital subscriber line, DSL), телефонную линию, коаксиальный кабель, сотовую телефонную систему и т. п.).
[00105] Процессорная платформа 700 иллюстративного примера также содержит одно или более запоминающих устройств 728 большой емкости для хранения программного обеспечения и/или данных. Примеры таких запоминающих устройств 728 большой емкости включают дисководы гибких дисков, дисководы жестких дисков, дисководы компакт-дисков, дисководы дисков Blu-ray, системы RAID, и дисководы цифровых универсальных дисков (digital versatile disk, DVD).
[00106] Кодированные команды 732 для реализации способов по Фиг. 5 и 6 могут быть сохранены в запоминающем устройстве728 большой емкости, в энергозависимой памяти 714, в энергонезависимой памяти 716, и/или на съемном материальном машиночитаемом носителе, таком как CD или DVD.
[00107] Из вышесказанного должно быть понятно, что описанные выше способы, устройства и изделия могут обеспечивать многочисленные функции и/или операции, даже если, например, устройство управления технологическим процессом отключено во время выключения установки. Раскрытые в настоящем документе примеры обеспечивают многочисленные варианты взаимодействия с устройством управления технологическим процессом, которые обходят медленные и громоздкие сети. Раскрытые в настоящем документе примеры обеспечивают возможность удобного и быстрого доступа к данным, относящимся к устройствам управления технологическим процессом, в различных ситуациях, в том числе, при отключениях установки. Раскрытые в настоящем документе примеры также обеспечивают значительную экономию энергии и более высокие скорости передачи данных для связи с устройством управления технологическим процессом.
[00108] Настоящий патент включает в себя объект изобретения, относящийся к заявке на патент США № 14/297 179, поданной 5 июня 2014 г., и в которой заявлен приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/832 524, поданной 7 июня 2013 г.; предварительной заявке на патент США № 61/951 187, поданной 11 марта 2014 г.; и предварительной заявке на патент США № 61/977 398, поданной 09 апреля 2014 г., все из которых включены в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.
[00109] Хотя в настоящем документе раскрыты определенные способы, устройства и изделия, объем защиты настоящего патента не ограничен ими. Напротив, настоящий патент охватывает все способы, устройства и изделия, явно подпадающие под объем действия пунктов формулы настоящего патента. Хотя раскрытые в настоящем документе примеры относятся к системам управления технологическим процессом и/или устройствам управления технологическим процессом, раскрытые в настоящем документе примеры могут быть применены к другим системам, включая розничную торговлю, управление складами, инвентаризацию и т. п.
Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении гибкости при поддержании связи с устройством управления технологическим процессом. Технический результат достигается за счет питания модуля радиочастотных сенсорных меток (RFST), связанного с устройством управления технологическим процессом системы управления технологическим процессом, при этом модуль RFST содержит множество радиометок RFST, выполненных с возможностью поддержания связи посредством различных протоколов связи и обеспечения доступа к одному или более процессоров или запоминающих устройств, связанных с устройством управления технологическим процессом через одну из множества RFST. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 9 ил.
1. Устройство для поддержания связи, содержащее:
модуль радиочастотных сенсорных меток (RFST), связанный с устройством управления технологическим процессом, содержащий:
множество радиометок RFST, выполненных с возможностью поддержания связи посредством различных протоколов связи, и
модуль питания для питания модуля RFST, чтобы обеспечивать возможность поддержания связи с процессором или памятью, связанной с устройством управления технологическим процессом.
2. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере одна из RFST собирает радиочастотную энергию от соответствующего отдельного радиочастотного устройства.
3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором модуль RFST дополнительно содержит устройство сбора энергии для питания модуля RFST за счет электромагнитного поля.
4. Устройство по п. 3, в котором удаленное устройство RFID обеспечивает электромагнитное поле для устройства сбора энергии.
5. Устройство по п. 4, в котором удаленное устройство RFID получает доступ к данным от модуля RFST, когда отсутствует мощность контура, подаваемая к устройству управления технологическим процессом.
6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором первая RFST содержит высокочастотную RFST, а вторая RFST содержит ультравысокочастотную RFST.
7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором первая RFST или вторая RFST содержит высокочастотную RFST, низкочастотную RFST, ультравысокочастотную RFST или супервысокочастотную RFST.
8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором каждая из множества RFST объединена с процессором.
9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором модуль RFST получает питание от мощности контура системы управления технологическим процессом.
10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором модуль RFST получает питание от вспомогательного источника питания.
11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором процессор или память, связанная с устройством управления технологическим процессом, объединена с модулем RFST.
12. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором процессор или память, связанная с устройством управления технологическим процессом, объединена с устройством управления технологическим процессом.
13. Способ поддержания связи, включающий в себя:
электропитание по меньшей мере части модуля радиочастотных сенсорных меток (RFST), связанного с устройством управления технологическим процессом системы управления технологическим процессом, при этом модуль RFST содержит множество радиометок RFST, выполненных с возможностью поддержания связи посредством различных протоколов связи, и
обеспечение доступа к одному или более процессоров или запоминающих устройств, связанных с устройством управления технологическим процессом через одну из множества RFST.
14. Способ по п. 13, в котором одна из множества RFST получает питание за счет электромагнитного поля через устройство сбора энергии.
15. Способ по п. 13 или 14, в котором первая RFST содержит высокочастотную RFST, а вторая RFST содержит ультравысокочастотную RFST.
16. Способ по любому из пп. 13-15, в котором первая RFST или вторая RFST содержит высокочастотную RFST, низкочастотную RFST, ультравысокочастотную RFST или супервысокочастотную RFST.
17. Способ по любому из пп. 13-16, в котором обеспечен доступ к процессору, при этом процессор расположен на полевом устройстве.
18. Способ по любому из пп. 13-17, в котором каждая из множества RFST объединена с процессором.
19. Способ по любому из пп. 13-18, в котором обеспечен доступ к процессору и дополнительно включающий в себя программирование или управление процессором.
20. Способ по любому из пп. 13-19, дополнительно включающий в себя сохранение команд для устройства управления технологическим процессом в памяти.
21. Способ по любому из пп. 13-20, в котором обеспечен доступ к памяти и дополнительно включающий в себя получение данных через удаленное устройство RFID из памяти.
22. Способ по любому из пп. 13-21, в котором память объединена с каждой из множества RFST.
23. Способ по любому из пп. 13-21, в котором память расположена на устройстве управления технологическим процессом.
24. Способ по любому из пп. 13-23, в котором питание части RFST включает в себя использование мощности контура системы управления технологическим процессом.
25. Способ поддержания связи, включающий в себя:
передачу данных к памяти или процессору, связанному с устройством управления технологическим процессом системы управления технологическим процессом через модуль радиочастотных сенсорных меток (RFST), или получение данных от них, при этом модуль RFST содержит:
множество RFST, выполненных с возможностью поддержания связи с помощью различных протоколов связи, при этом устройство управления технологическим процессом не получает питания, а модуль RFST получает питание посредством электромагнитного поля через устройство сбора энергии.
26. Способ по п. 25, в котором память содержит первую память и дополнительно включающий в себя синхронизацию данных между одной или более из первой памяти, второй памяти или процессором.
27. Способ по п. 25 или 26, в котором память содержит память устройства управления технологическим процессом.
28. Способ по п. 25 или 26, в котором память содержит встроенную память модуля RFST.
29. Способ по любому из пп. 25-28, дополнительно включающий в себя программирование устройства управления технологическим процессом с помощью данных или сохранение команд для устройства управления технологическим процессом, когда данные содержат команду для устройства управления технологическим процессом.
30. Способ по любому из пп. 25-29, в котором первая RFST содержит высокочастотную RFST, а вторая RFST содержит ультравысокочастотную RFST.
31. Способ по любому из пп. 25-30, в котором первая RFST или вторая RFST содержит высокочастотную RFST, низкочастотную RFST, ультравысокочастотную RFST или супервысокочастотную RFST.
| Способ защиты переносных электрических установок от опасностей, связанных с заземлением одной из фаз | 1924 |
|
SU2014A1 |
| Многоступенчатая активно-реактивная турбина | 1924 |
|
SU2013A1 |
| CN 104361388 A, 18.02.2015 | |||
| Способ защиты переносных электрических установок от опасностей, связанных с заземлением одной из фаз | 1924 |
|
SU2014A1 |
| Приспособление для суммирования отрезков прямых линий | 1923 |
|
SU2010A1 |
| УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЛЯ ДОКУМЕНТА | 2007 |
|
RU2437150C2 |
