БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ СБОРА ДАННЫХ ОТ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ ДАТЧИКОВ Российский патент 2020 года по МПК G08C17/00 H04B5/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в общем случае относится к системам управления технологическими процессами и, в частности, к базовой станции для сбора данных от локализованных датчиков.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Системы управления технологическими процессами, как правило, содержат один или более технологических контроллеров, соединенных с возможностью обмена данными с одним или более полевыми устройствами посредством аналоговых, цифровых или комбинации аналоговых/цифровых шин. Как правило, информация от полевых устройств и/или контроллеров, передается на устройства, например, рабочие станции оператора, посредством магистральной шины передачи данных или коммуникационной сети (например, по протоколу HART). Эти устройства позволяют оператору выполнять различные функции, включая просмотр текущего состояния работы системы управления технологическими процессами.

[0003] Обычно, информация по каждому прибору из таких собранных данных передается индивидуально в распределенную систему управления (РСУ). Затраты на монтаж электропроводки для каждого прибора могут составлять несколько тысяч долларов. Помимо стоимости используемой электропроводки, которая может быть достаточно значительной, стоимость подключения прибора к РСУ также может включать затраты на оплату труда для установки электропроводки и стоимость получения необходимых разрешительных документов. Подключение определенных приборов может быть нецелесообразным, если получаемые данные от таких приборов не являются достаточно критичными при выполнении операций системой управления технологическими процессами, чтобы оправдать стоимость монтажа. Невозможность получения данных из определенных местоположений в системе управления технологическими процессами может привести к отсутствию информации, которая может быть потенциально важной для оператора. Например, данные, такие как, выходное давление, собираются в позиционере, однако эти данные не обязательно соответствуют реакции клапана, соединенного с таким позиционером, а также может отсутствовать информация о состоянии других ближайших приборов. Любые дополнительные данные о клапане и других приборах, которые могут быть получены, будут полезными для оператора при определении состояния системы управления технологическими процессами.

[0004] Беспроводная передача данных от приборов, расположенных в некритичных местоположениях в системе управления технологическими процессами, основывается, к примеру, на технологии Wireless HART. Тем не менее, скорость обновления при использовании такой технологии передачи данных является низкой (например, один раз в минуту) и непрактичной для использования с данными, которые зависят от времени. Кроме того, передача данных на основе технологии Wireless HART требует использования батарей в удаленных приборах или датчиках. В то же время, для передачи данных батареи необходимо периодически заменять в зависимости от потребляемой мощности, что приводит к поиску компромисса между мощностью и расстоянием передачи сигнала. При использовании таких известных каналов передачи данных приборы передают данные на небольшие расстояния до другого передатчика, который затем передает данные следующим передатчикам, пока данные не достигнут РСУ. Однако, использование множества приборов для передачи данных таким способом может быть непрактичным на участках, где не требуется оснащение приборами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Пример устройства содержит датчик, функционально связанный с полевым оборудованием, при этом датчик имеет радиочастотный передатчик для отправки сигнала на базовую станцию, а базовая станция имеет радиочастотный интерфейс для приема сигнала от датчика и первый контроллер для сбора данных из сигнала, и хранения данных в памяти. Устройство дополнительно содержит второй контроллер, функционально связанный с первым контроллером для передачи данных системе управления активами и локальную панель управления, функционально связанную с базовой станцией для отправки дополнительных данных на базовую станцию, при этом первый контроллер хранит дополнительные данные в памяти.

[0006] Пример способа включает сбор данных, посредством датчика, относящихся к первому полевому оборудованию, передачу данных на базовую станцию для хранения в памяти базовой станции, доступ, посредством контроллера, к данным в памяти базовой станции, и передачу данных системе управления активами.

[0007] Другой пример устройства содержит радиочастотный интерфейс идентификации для получения данных от датчика системы управления технологическими процессами, контроллер для сбора данных, полученных радиочастотным интерфейсом, и память для хранения данных, при этом данные могут быть извлечены посредством радиочастотного интерфейса идентификации и системой управления активами системы управления технологическими процессами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] На Фиг. 1 проиллюстрирован пример устройства, которое может быть реализовано для локальной сети управления активами с использованием базовой станции и датчиков.

[0009] На Фиг. 2 проиллюстрирована схема примера реализации базовой станции на Фиг. 1.

[0010] На Фиг. 3 проиллюстрирована схема примера реализации датчика на Фиг. 1.

[0011] На Фиг. 4 проиллюстрирована практическая реализация примера базовой станции на Фиг. 1.

[0012] На Фиг. 5 проиллюстрирован пример способа, который может выполняться для реализации примеров, описанных в данном документе.

[0013] На Фиг. 6 проиллюстрирована схема процессорной платформы, которая может использоваться для реализации примеров, изложенных в данном документе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] Описанные в данном документе устройства и способы могут быть использованы в системе управления технологическими процессами для сбора данных, относящихся к приборам, например, клапанам, при этом такие данные невозможно получить с использованием известных способов. В частности, описанные в данном документе устройства и способы, обеспечивают возможность сбора данных из контрольно-измерительных приборов и полевых устройств с помощью интегрированных датчиков, способных обмениваться данными беспроводным способом с приборами и полевым оборудованием. В некоторых примерах, описанных в данном документе, один или более датчиков могут собирать и передавать данные (например, данные о давлении, данные о температуре, данные, указывающие на состояние клапана и т.д.) на базовую станцию, способную хранить данные и отправлять данные в РСУ. Базовая станция может быть функционально связана с полевым устройством (например, контроллером, позиционером и т.д.), которое может быть постоянно подключено к РСУ, обеспечивая, таким образом, передачу базовой станцией данных, собранных множеством датчиков, в РСУ. Затем, доступ к данным может получить оператор рабочей станции, который может использовать эти собранные датчиками данные для лучшей оценки состояния системы управления технологическими процессами.

[0015] В примере устройств и способов, описанных в данном документе, беспроводной обмен данными происходит между одним или более радиочастотными интерфейсами идентификации (РЧИД). Передатчик РЧИД связан с каждым датчиком, а антенна РЧИД интегрирована в базовую станцию для приема сигналов записи, переданных от датчика(ов). Базовая станция может содержать интерфейс РЧИД высокой частоты (ВЧ) и интерфейс РЧИД ультравысокой частоты (УВЧ). Датчики могут обмениваться данными с базовой станцией посредством УВЧ интерфейса для отправки сигналов записи, содержащих данные и местоположение, указывающее на место, куда данные должны быть записаны в энергонезависимую память, встроенную в базовую станцию. Базовая станция может принимать сигналы более чем от одного датчика для записи данных в более чем одно место в памяти. Например, первый датчик может передавать сигнал записи, содержащий данные и первое положение записи, связанное с первым положением в энергонезависимой памяти, а второй датчик может передавать второй сигнал, содержащий другие данные и другое положение, связанное с другим положением в энергонезависимой памяти, и так далее.

[0016] ВЧ интерфейс может использоваться для соединения датчика с базовой станцией. С использованием процесса «коснуться-для-соединения» датчик может быть соединен с базовой станцией посредством ВЧ интерфейса за счет удержания датчика рядом с базовой станцией. Процесс «коснуться-для-соединения» включает удержание датчика как можно ближе к базовой станции, чтобы обеспечить возможность базовой станции и датчику обмениваться данными посредством ВЧ интерфейса, и использовать беспроводную связь малого радиуса действия (NFC) для обмена данными, например, идентификационной информацией устройства. Базовая станция может считывать идентификационную информацию с датчика посредством NFC и обмениваться данными с датчиком посредством УВЧ интерфейса. Упомянутый выше процесс соединения снижает количество настроек, необходимых для инициализации обмена данными между датчиком и базовой станцией.

[0017] ВЧ интерфейс также может использоваться для других видов передачи данных. Пользователь или оператор может собирать информацию от базовой станции посредством ВЧ интерфейса с использованием переносного устройства, способного обмениваться данными с ВЧ интерфейсом (например, посредством NFC). Данные могу передаваться от базовой станции на переносное устройство при размещении переносного устройства рядом (например, на расстоянии от 0,025 м до 0,91 м) с базовой станцией. В некоторых случаях, ВЧ интерфейс также способен получать энергию от переносного устройства. Полученной от переносного устройства энергии может быть достаточно для питания базовой станции при передаче данных между базовой станцией и переносным устройством.

[0018] В некоторых случаях, базовая станция может содержать дополнительный интерфейс беспроводной передачи данных (например, интерфейс Bluetooth). Например, дополнительный интерфейс может представлять собой интерфейс Bluetooth с низким потреблением энергии и может использоваться для передачи предупреждений и аварийных сигналов на РСУ.

[0019] В примерах, описанных в данном документе, базовая станция функционально связана с полевым устройством (например, контроллером, позиционером и т.д.), которое постоянно подключено к РСУ. Данные, хранящиеся в энергонезависимой памяти базовой станции, передаются на РСУ посредством постоянной линии(ий) передачи данных полевого устройства, к которому подключена базовая станция. Постоянная линия(и) передачи данных может представлять собой канал передачи данных, соединенный с портом ввода/вывода РСУ, выделенный для использования полевым устройством. Базовая станция может обмениваться данными с полевым устройством с использованием одного или более протоколов или способов передачи данных (например, HART, UART). В некоторых вариантах реализации изобретения, базовая станция функционально связана с полевым устройством посредством вспомогательных клемм на полевом устройстве. После передачи данных на РСУ оператор может просматривать и анализировать данные с использованием рабочей станции оператора.

[0020] В некоторых вариантах реализации изобретения, базовая станция функционально связана с локальной панелью управления (ЛПУ) посредством шины (например, шины I2C, используемой в базовой станции), как посредством проводного, так и беспроводного соединения. Соединение ЛПУ с базовой станцией позволяет сохранять данные, собранные ЛПУ во время тестирования (например, тестирования хода клапана), в энергонезависимой памяти базовой станции. Данные, собранные ЛПУ передаются на РСУ таким же способом, как и данные, собранные датчиками. Кроме того, так как ЛПУ соединена с возможностью обмена данными с энергонезависимой памятью, ЛПУ может использоваться как точка доступа к данным при ее оснащении ВЧ и/или УВЧ интерфейсом. Например, данные могут быть собраны посредством ВЧ интерфейса оператором, удерживающим устройство рядом с ВЧ интерфейсом, интегрированным в ЛПУ. Интеграция ВЧ и/или УВЧ интерфейса в ЛПУ улучшает возможность доступа к данным, собранным базовой станцией, за счет того, что ЛПУ может использоваться для ручного управления тестами и, таким образом, всегда доступна оператору.

[0021] На Фиг. 1 проиллюстрирована схема примера устройства 100, которое может быть реализовано для сбора данных от ближайших или локализованных датчиков. Пример устройства 100 содержит базовую станцию 102, которая принимает беспроводной обмен данными от одного или более датчиков 104, расположенных рядом (например, в пределах 9,14 м) с базовой станцией. Базовая станция 102 может использоваться для приема данных от датчика(ов) 104 посредством интерфейса РЧИД (например, интерфейса РЧИД ультравысокой частоты).

[0022] Датчики 104 функционально связаны с соответствующим полевым оборудованием 106, которое содержит клапаны или устройства управления технологическим процессом. Датчики 104 способны собирать данные, связанные с полевым оборудованием 106, к которому подключены датчики 104. Например, датчики 104 могут собирать данные о температуре, данные о давлении, данные, связанные с состоянием клапана (например, открыт клапан или закрыт), или о любых других измерениях, которые могут быть потенциально полезны для оператора системы управления технологическими процессами. После сбора данных датчиками 104, данные передаются на базовую станцию 102 посредством интерфейса РЧИД. В некоторых случаях, один или большее количество датчиков 104 могут обмениваться данными с одним или большим количеством других датчиков 104.

[0023] Датчики 104 соединены с базовой станцией 102 с использованием процесса «коснуться-для-соединения». Процесс «коснуться-для-соединения» использует высокочастотный (ВЧ) интерфейс базовой станции 102, считывающий сигнал, передаваемый ВЧ передатчиком, на датчике 104. Сигнал содержит идентифицирующую информацию, относящуюся к датчику 104, которую, затем базовая станция 102 использует для инициализации обмена данными с датчиком 104 посредством УВЧ интерфейса базовой станции 102. Использование процесса «коснуться-для-соединения» для инициализации обмена данными между базовой станцией 102 и датчиками 104 снижает количество необходимых ручных настроек, что облегчает внедрение базовой станции 102 и датчиков 104 в существующую систему управления технологическими процессами.

[0024] После того, как интерфейс РЧИД базовой станции 102 получает данные, они сохраняются в энергонезависимой памяти, встроенной в базовую станцию 102. Затем, микроконтроллер, связанный с базовой станцией 102 собирает данные из памяти для отправки контроллеру 108 (например, позиционеру, цифровому контроллеру клапана, пневматическому контроллеру и т.д.). В некоторых случаях, контроллер 108 и базовая станция 102 могут обмениваться данными с использованием коммуникационного протокола, например, HART, UART и т.д. В некоторых случаях, базовая станция 102 подключена к контроллеру 108 посредством вспомогательных портов контролера 108. Контроллер 108 передает данные от базовой станции 102 в распределенную систему управления (РСУ) 110 (например, систему управления активами) посредством выделенного канала обмена данными, связанного с контроллером 108. Контроллер 108 может быть соединен с РСУ 110 посредством порта ввода/вывода в РСУ 110. После получения данных РСУ 110 оператор может просматривать и анализировать данные с использованием рабочей станции 112 оператора. Оператор может лучше оценивать состояние системы управления технологическими процессами за счет анализа данных, собранных базовой станцией 102 и датчиками 104.

[0025] В дополнение к обмену данными с контроллером 108 базовая станция 102 может также использовать контроллер 108 в качестве источника энергии. Получаемой от контроллера 108 энергии достаточно для функционирования базовой станции 102 без значительного влияния на работу контроллера 108. Базовая станция 102 может принимать сигнал управления (например, 4-20 мА) от контроллера 108, когда сигнал управления также снабжает энергией базовую станцию 102 во время обычной работы. В других случаях (например, когда система управления технологическими процессами 100 отключена), базовая станция 102 может получать энергию от ближайшего переносного устройства 124 (например, устройства с интерфейсом ВЧ РЧИД, такие как смартфон или планшет), поддерживающего беспроводную связь малого радиуса действия. Переносное устройство 124 может использоваться в качестве источника энергии, когда система управления технологическими процессами 100 отключена и контроллер 108 не снабжается энергией. Полученная энергия от переносного устройства 124 позволяет базовой станции 102 передавать информацию (например, информацию об устройстве, такую как серийный номер, каталожный номер и т.д.) на переносное устройство 124. Данные, собранные базовой станцией 102 от датчиков 104, также могут передаваться от базовой станции 102 на переносное устройство 124 в случае его отключения или во время обычной работы.

[0026] На Фиг. 2 проиллюстрирован пример реализации базовой станции 102 на Фиг. 1. Как проиллюстрировано на Фиг. 2, базовая станция 102 также содержит шину 202 (например, шину последовательного периферийного интерфейса (SPI), последовательную асимметричную шину для связи между интегральными схемами внутри электронных приборов (I2C) и т.д.). Шина 202 отделена от магистральной шины системы управления технологическими процессами. В некоторых случаях, шина 202 представляет собой шину SPI, которая является четырехпроводной последовательной шиной, способной управлять множеством устройств. В других случаях, шина 202 представляет собой шину I2C, которая представляет собой двухпроводную последовательную шину, в которой один провод служит для синхронизации, а другой провод предназначен для обмена данными. При соединении с возможностью обмена данными шина I2C может поддерживать до восьми устройств.

[0027] Базовая станция 102 также содержит ВЧ интерфейс 204, соединенный с шиной 202. ВЧ интерфейс 204 может содержать антенну 205 для приема сигналов от других ВЧ устройств, например, датчиков 104 и переносных устройств 124. ВЧ интерфейс 204 может использоваться для соединения (например, «коснуться-для-соединения» NFC) и/или для передачи данных. Например, один или более датчиков 104 могут соединяться с базовой станцией 102 с использованием процесса «коснуться-для-соединения». После соединения датчиков 104 они могут передавать данные на базовую станцию 102. Обмен данными посредством ВЧ интерфейса 204 происходит, к примеру, когда оператор использует переносное устройство 124 для доступа к информации (например, идентификационной информации, такой как серийный номер, каталожный номер, информации об обслуживании и маршрутной карте и т.д.), связанной с базовой станцией 102 или ближайшим полевым оборудованием 106. Оператор также может получить доступ и собирать данные, собранные датчиками 104 с переносным устройством 124 посредством ВЧ интерфейса 204.

[0028] УВЧ интерфейс 206 также содержится в базовой станции 102. УВЧ интерфейс 206 соединен с шиной 202 и содержит УВЧ антенну 207. УВЧ интерфейс 206 является первичным интерфейсом, используемым для сбора данных и обмена данными с одним или более датчиками 104. УВЧ интерфейс 206 принимает сигналы от одного или более датчиков 104, соединенных с базовой станцией 102. Сигналы от каждого датчика 104 содержат данные и местоположение записи. Каждый датчик использует различное расположение в энергонезависимой памяти (ЭНЗУ) 208, соединенной с шиной 202, в которую датчик 104 записывает данные. Например, первый из датчиков 104 передает первые данные для записи в первое местоположение в ЭНЗУ 208, а второй из датчиков 104 передает вторые данные для записи во второе местоположение в ЭНЗУ 208. УВЧ интерфейс 206 является предпочтительным способом обмена данными, так как УВЧ обмен данными потребляет значительно меньше энергии, по сравнению с другими формами беспроводного обмена данными, например, Bluetooth, и он значительно быстрее, чем протоколы обмена данными, которые часто используются в системах управления технологическими процессами, например, протокол Wireless HART.

[0029] Оба интерфейса - УВЧ интерфейс 204 и ВЧ интерфейс 206 - могут содержать относительно небольшой объем памяти и могут временно хранить данные во время передачи данных. Содержание относительного малого объема памяти способствует равномерной передаче данных между УВЧ и ВЧ интерфейсами 204 и 206, а также ЭНЗУ 208.

[0030] Микроконтроллер 210 соединен с шиной 202 для управления работой базовой станцией 102 и распределением данных в определенные положения. Например, микроконтроллер 210 может записать данные, полученные УВЧ интерфейсом 206, в заданное положение в ЭНЗУ 208. Микроконтроллер 210 также может собирать данные из ЭНЗУ 208, когда данные запрашиваются, и передавать данные в РСУ 110 посредством контроллера 108. Микроконтроллер 210 может быть соединен с возможностью обмена данными с микроконтроллером (не проиллюстрирован) контроллера 108 для передачи инструкций (например, при отправке данных). Например, когда данные собраны из ЭНЗУ 208, микроконтроллер 210 может передавать данные в РСУ 110 посредством контроллера 108, как описано в отношении Фиг. 1. В некоторых случаях, микроконтроллер 210 также может собирать информацию от контроллера 108 (например, текущее рабочее состояние системы управления технологическими процессами, предупреждения и т.д.). В некоторых случаях, микроконтроллер 210 также может передавать предупреждения посредством интерфейса Bluetooth 212 в РСУ 110 через контроллер 108.

[0031] В некоторых случаях, базовая станция 102 может содержать интерфейс Bluetooth 212 с низким потреблением энергии (LE), который содержит Bluetooth LE антенну 213. Интерфейс Bluetooth LE 212 может передавать производственные аварийные сигналы и предупреждения, однако он не является основным способом обмена данными, из-за высокого уровня энергии, необходимой для передачи данных посредством интерфейса Bluetooth LE 212. Интерфейс Bluetooth LE 212 может быть интегрирован с системой аварийной сигнализации, применяемой в настоящее время в системе управления технологическими процессами, например системой Field Detect.

[0032] Диспетчер энергопотребления 214 также содержится в базовой станции 102. Диспетчер энергопотребления 214 может управлять энергией от внешнего источника электрической энергии (например, линией 4-20 мА от контроллера 108, энергией от другого устройства управления технологическим процессом, и т.д.) во время обычной работы. В некоторых случаях, диспетчер энергопотребления 214 также может использоваться для получения энергии от ближайших УВЧ или ВЧ устройств посредством УВЧ или ВЧ интерфейсов 204 и 206. Энергия, полученная от ВЧ устройства (например, переносного устройства 124) может достигать 6 мА при напряжении 3,3 В, что достаточно для электропитания базовой станции 102 при отсутствии внешнего источника энергии. В некоторых случаях, диспетчер энергопотребления 214 может получать энергию для сбора данных (например, информации об устройстве, данных, собранных датчиками, и т.д.) во время отключения системы управления технологическими процессами и/или отсоединении внешнего источника энергии. Например, оператор, транспортирующий переносное устройство 124, может собирать информацию от базовой станции 102 во время отключения системы управления технологическими процессами, так как энергии, полученной от переносного устройства 124 достаточно для электропитания базовой станции 102 при передаче данных на переносное устройство 124 посредством ВЧ интерфейса 204. В некоторых случаях, диспетчер энергопотребления 214 способен получать энергию от устройств, поддерживающих УВЧ, посредством УВЧ интерфейса 206.

[0033] В некоторых случаях, базовая станция 102 может содержать локальную панель управления (ЛПУ) 216, соединенную с базовой станцией 102 посредством проводного или беспроводного соединения с шиной 202. Как правило, ЛПУ используются для ручного выполнения тестов хода клапана и, таким образом, обычно выполнены с возможностью быть легкодоступными для оператора. В настоящий момент ЛПУ постоянно подключены к позиционерам посредством канала ввода данных/вывода данных. Базовая станция 102 может собирать данные от ЛПУ 216 посредством шины 202 и записывать данные из ЛПУ 216 в ЭНЗУ 208. Сохранение данных в ЭНЗУ 208 позволяет передавать данные из ЛПУ 216 в РСУ 110 тем же способом, как и данные, собранные от датчиков 104. В некоторых случаях, ЛПУ 216 могут содержать ВЧ и/или УВЧ интерфейс (не проиллюстрирован) для предоставления возможности оператору собирать данные от ЛПУ 216 с использованием переносного устройства 124. В таких случаях, оператор может получить доступ к любым данным, сохраненным в ЭНЗУ 208, так как ЛПУ 216 подключена к шине 202.

[0034] Фиг. 3 иллюстрирует пример реализации датчика 104 на Фиг. 1. Пример датчика 104 может представлять собой любой тип датчика, который обычно используется в системе управления технологическими процессами (например, датчик температуры, датчик давления, датчик положения и т.д.). Датчик 104 может быть закреплен на любом полевом оборудовании 106, от которого оператор желает получать данные. Пример датчика, проиллюстрированного на Фиг. 3, содержит ВЧ интерфейс 302, который может использоваться для инициализации обмена данными с базовой станцией 102 с использованием процесса «коснуться-для-соединения». ВЧ интерфейс 302 также позволяет оператору с переносным устройством 124 собирать информацию (например, идентификационную информацию, такую как каталожный номер, серийный номер и т.д.) от датчика 104 путем размещения переносного устройства 124 рядом с датчиком 104.

[0035] Датчик 104 также содержит УВЧ интерфейс 304 для передачи данных, собранных датчиком 104, на базовую станцию 102. УВЧ интерфейс 304 датчика 104 обменивается данными с УВЧ интерфейсом 206 базовой станции 102. Например, УВЧ интерфейс 304 датчика 104 передает сигнал, который получен УВЧ антенной 207 УВЧ интерфейса 206. В некоторых случаях, УВЧ интерфейс 304 способен передавать и принимать данные. В случаях, когда УВЧ интерфейс 304 способен передавать и принимать данные, УВЧ интерфейс 304 способен обмениваться данными в режиме двухсторонней связи с базовой станцией 102. Таким образом, в дополнение к передаче данных на базовую станцию 102 датчик 104 может также принимать данные или другую информацию от базовой станции 102. В некоторых случаях, первый из датчиков 104 может обмениваться данными со вторым из датчиков 104.

[0036] Датчик 104 также содержит источник энергии 306. В некоторых случаях, источник энергии 306 представляет собой батарею. Так как УВЧ интерфейс 304 потребляет относительно малое количество энергии для передачи данных, при использовании батареи она сохраняется дольше, чем при других различных формах беспроводной передачи данных, например, Bluetooth. В других случаях, датчик 104 подключен к полевому оборудованию 106, другими словами, получает от него энергию, а источник энергии 306 для датчика 104 подключен к источнику питания полевого оборудования 106.

[0037] Несмотря на то, что датчик 104 на Фиг. 3 проиллюстрирован, как содержащий только ВЧ интерфейс 302, в некоторых вариантах датчика 104, может быть включен УВЧ интерфейс 304, источник энергии 306 и другие компоненты, например, микроконтроллер или память.

[0038] На Фиг. 4 проиллюстрирован пример реализации 400 базовой станции 102 на Фиг. 1. В примере реализации 400, базовая станция 102 подключена к вспомогательному порту 402 контроллера 108 посредством электропроводов 404. Тем не менее, вместо этого, базовая станция 102 может быть подключена к контроллеру 108 посредством протокола обмена данными, например, HART или UART. В некоторых примерах реализации 400, контроллер 108 представляет собой цифровой контроллер клапана (например, Fisher® FIELDVUE™ DVC6200) для управления пневматическим клапаном двустороннего действия, однако, в других примерах реализации, может использоваться любой другой тип контроллера или позиционера.

[0039] Примеры на Фиг. 1-4 могут быть реализованы посредством любой комбинации аппаратного, программного и/или встроенного программного обеспечения. Таким образом, примеры могут быть реализованы посредством одной или более аналоговых или цифровых схем(ы), логических схем, программируемого процессора(ов), специализированных интегральных микросхем(ы) (СИС), программируемых логических устройств(а) (PLD), и/или логических устройств(а), программируемых пользователем (FPLD). При прочтении пунктов формулы изобретения в отношении устройств или способов, полностью покрывающих программную и/или аппаратную реализацию, настоящим документом явным образом определено, что примеры включают материальное машиночитаемое накопительное устройство или дисковое устройство хранения, например, память, цифровой универсальный диск (DVD), компакт-диск (CD), Blu-ray диск и т.д., хранящие программное и/или встроенное программное обеспечение. Более того, примеры на Фиг. 1-4 могут содержать один или более элементов, процессов и/или устройств, и/или могут содержать более одного из этих какого-либо или всех элементов, процессов и устройств.

[0040] Фиг. 5 иллюстрирует способ 500, который может использоваться с примерами устройств, описанных в данном документе. Пример способа инициализируется, когда один или большее количество датчиков 104 соединяются с базовой станцией 102 посредством ВЧ интерфейсов 204 и 302 (блок 502). После того, как датчик(и) 104 соединяется с базовой станцией, датчик(и) 104 собирает(ют) данные, относящиеся к технологическому оборудованию 106, к которому он(и) подключен(ы) (блок 506). Затем, датчик(и) 104 передает(ют) данные на базовую станцию 102 посредством УВЧ интерфейсов 206 и 304 (блок 506). После того, как базовая станция 102 получит данные, микроконтроллер 210 записывает данные в ЭНЗУ 208 (блок 508). Затем, данные передаются посредством контроллера 108 на РСУ 110 (блок 510). После того, как РСУ 110 получит данные, данные могут обрабатываться для определения рабочего состояния одного или большего количества компонентов (например, полевого оборудования) системы управления технологическими процессами, или состояния системы управления технологическими процессами в целом (блок 512).

[0041] На Фиг. 6 проиллюстрирована схема примера процессорной платформы 600, способной выполнять инструкции для реализации, по меньшей мере, части способа 500 на Фиг. 5. Процессорная платформа 600 может быть, к примеру, персональным компьютером, мобильным устройством (например, сотовым телефоном, смартфоном, планшетом, таким как iPad^TM), КПК, устройством для подключения к сети Интернет или любым другим типом вычислительного устройства.

[0042] Процессорная платформа 600 проиллюстрированного примера содержит процессор 612. Процессор 612 проиллюстрированного примера является аппаратным. Например, процессор 612 может быть реализован посредством одной или более интегрированных схем, логических схем, микропроцессоров из любого необходимого семейства или производителя.

[0043] Процессор 612 проиллюстрированного примера содержит локальную память 613 (например, кэш-память). Процессор 612 проиллюстрированного примера соединен с возможностью обмена данными с основной памятью, содержащей энергозависимую память 614 и энергонезависимую память 616, посредством шины 618. Энергозависимая память 614 может быть реализована посредством синхронной динамической оперативной памяти (SDRAM), динамической оперативной памяти (DRAM), динамической оперативной памяти RAMBUS (RDRAM) и/или любого типа динамической оперативной памяти. Энергонезависимая память 616 может быть реализована посредством флэш-памяти и/или любого другого необходимого типа устройства хранения. Доступ к основной памяти 614, 616 управляется контроллером памяти.

[0044] Процессорная платформа 600 проиллюстрированного примера также содержит схему интерфейса 620. Схема интерфейса 620 может быть реализована за счет любого типа стандартного интерфейса, например, интерфейса Ethernet, интерфейса универсальной последовательной шины (USB), и/или интерфейса PCI express.

[0045] В проиллюстрированном примере одно или большее количество устройств 622 соединены со схемой интерфейса 620. Устройство(а) ввода 622 позволяет(ют) пользователю вводить данные или команды в процессор 612. Устройство(а) ввода 622 может(гут) быть реализовано(ы), к примеру, посредством аудиодатчика, микрофона, камеры (фото или видео), клавиатуры, кнопки, мыши, сенсорного экрана, трекпада, трекбола, устройства изопоинт, и/или системы распознавания голоса.

[0046] Одно или более устройств вывода 624 также соединены со схемой интерфейса 620 проиллюстрированного примера. Устройство вывода 624 может быть реализовано, к примеру, посредством устройств отображения информации (например, светодиода (LED), органического светодиода (OLED), жидкокристаллического дисплея, дисплея на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), сенсорного экрана, тактильного устройства вывода, принтера и/или динамиков). Таким образом, схема интерфейса 620 проиллюстрированного примера, как правило, содержит карту графического драйвера, интегральную микросхему графического драйвера или процессор графического драйвера.

[0047] Схема интерфейса 620 проиллюстрированного примера также содержит устройство обмена данными, например, передатчик, приемник, трансивер, модем и/или сетевой адаптер, способствующий обмену данными с внешними машинами (например, вычислительными устройствами любого типа) посредством сети 626 (например, соединения Ethernet, цифровой абонентской линии (DSL), телефонной линии, коаксиального кабеля, системы сотовой связи, и т.д.).

[0048] Процессорная платформа 600 проиллюстрированного примера также содержит одно или большее количество накопительных устройств 628 для хранения программного обеспечения и/или данных. Примеры накопительных устройств 688 включают приводы гибких дисков, жесткие диски, приводы компакт-дисков, приводы Blu-ray дисков, RAID системы и приводы цифровых универсальных дисков (DVD).

[0049] Закодированные инструкции 632 для реализации, по меньшей мере, части способа 500 на Фиг. 5 могут храниться в накопительном устройстве 628 в энергозависимой памяти 614, в энергонезависимой памяти 616, и/или на съемном материальном машиночитаемом носителе, например, на CD или DVD.

[0050] Несмотря на то, что в данном документе описаны определенные примеры способов, устройств и изделий промышленного производства, объем покрытия настоящего патента не ограничивается ими. С другой стороны, данный патент покрывает все способы, устройства и изделия промышленного производства, явно попадающие под действие объема формулы изобретения данного патента.

Изобретение относится к системам управления технологическими процессами. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения. Система управления технологическими процессами включает: множество датчиков, каждый из которых выполнен с возможностью функциональной связи с полевым оборудованием для управления технологическими процессами, базовую станцию, распределенную систему управления, отдельную от множества датчиков и базовой станции; микроконтроллер, выполненный с возможностью сбора данных датчика от множества датчиков посредством радиочастотного интерфейса, контроллер, коммуникационно связанный с базовой станцией и распределенной системой, и локальную панель управления, функционально связанную с базовой станцией для отправки дополнительных данных на базовую станцию, при этом микроконтроллер хранит дополнительные данные в памяти. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система управления технологическими процессами, содержащая: множество датчиков, каждый из которых выполнен с возможностью

функциональной связи с полевым оборудованием для управления технологическими процессами в системе управления технологическими процессами, при этом каждый из множества датчиков имеет радиочастотный передатчик, выполненный с возможностью передачи данных датчика;

базовую станцию, отдельную от множества датчиков, выполненную с возможностью связи с полевым устройством для управления технологическими процессами в системе управления технологическими процессами;

распределенную систему управления, отдельную от множества датчиков и базовой станции;

при этом базовая станция имеет корпус, содержащий:

радиочастотный интерфейс для приема данных датчика, переданных радиочастотным передатчиком; память;

микроконтроллер, выполненный с возможностью сбора данных датчика от множества датчиков посредством радиочастотного интерфейса, сохранения данных датчика в памяти и сообщения данных датчика в распределенную систему управления;

контроллер, коммуникационно связанный с базовой станцией и распределенной системой управления и выполненный с возможностью передачи данных датчика из базовой станции в распределенную систему управления; и

локальную панель управления, функционально связанную с базовой станцией для отправки дополнительных данных на базовую станцию, при этом микроконтроллер хранит дополнительные данные в памяти.

2. Система по п. 1, дополнительно содержащая переносное устройство для извлечения данных из памяти посредством радиочастотного интерфейса.

3. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контроллер функционально связан с полевым оборудованием для управления технологическими процессами.

4. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что базовая станция дополнительно содержит Bluetooth интерфейс для отправки предупреждений или аварийных сигналов в распределенную систему управления.

5. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что радиочастотный интерфейс содержит интерфейс высокой частоты и интерфейс ультравысокой частоты.

6. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что радиочастотный интерфейс содержит модуль диспетчера энергопотребления для получения энергии от ближайшего устройства излучения радиочастоты и обмена данными с устройством излучения радиочастоты.

7. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что данные датчика, передаваемые датчиком, содержат сигнал записи, включающий данные и местоположение записи на базовой станции.

8. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что датчик соединен с базовой станцией с использованием связи малого радиуса действия для получения идентификации устройства.

9. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что локальная панель управления дополнительно содержит второй радиочастотный интерфейс, и при этом переносное устройство предназначено для извлечения данных из памяти посредством второго радиочастотного интерфейса.

10. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что локальная панель управления дополнительно содержит устройство ввода для выполнения тестирования клапана.

11. Способ управления технологическими процессами, включающий:

сбор данных, относящихся к множеству единиц полевого оборудования для управления технологическими процессами, посредством множества датчиков, причем каждая единица полевого оборудования для управления технологическими процессами связана с соответствующим датчиком из множества датчиков;

прием данных датчика от каждого из множества датчиков в базовой станции для хранения в памяти базовой станции, причем базовая станция связана с полевым устройством для управления технологическими процессами и отдельна от множества датчиков;

доступ к данным датчика в памяти базовой станции посредством контроллера;

и

передачу данных датчика от множества датчиков в распределенную систему управления, причем распределенная система управления отдельна от множества датчиков и базовой станции.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно содержит соединение датчиков с базовой станцией посредством размещения датчиков рядом с базовой станцией и использования связи малого радиуса действия для получения идентификации устройства.

13. Способ по любому из пп. 11, 12, отличающийся тем, что дополнительно содержит обработку данных датчика для определения состояния полевого оборудования.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что дополнительно содержит отправку предупреждений и аварийных сигналов на рабочую станцию через базовую станцию в зависимости от определенного состояния полевого оборудования.

15. Способ по любому из пп. 11-14, отличающийся тем, что передача данных датчика дополнительно содержит отправку данных датчика из контроллера на позиционер с использованием протокола обмена данными UART.

16. Способ по любому из пп. 11-15, отличающийся тем, что дополнительно содержит передачу данных на базовую станцию из локальной панели управления.

17. Система управления технологическими процессами, содержащая: распределенную систему управления;

базовую станцию, имеющую корпус, содержащий:

радиочастотный интерфейс идентификации для приема данных датчика от множества датчиков системы управления технологическими процессами;

микроконтроллер, выполненный с возможностью сбора данных датчика от множества датчиков посредством радиочастотного интерфейса идентификации; и

память для хранения данных датчика, при этом данные датчика могут быть извлечены посредством радиочастотного интерфейса идентификации и распределенной системы управления в системе управления технологическими процессами; и

контроллер, коммуникационно связанный с базовой станцией и распределенной системой управления и выполненный с возможностью передачи данных датчика из базовой станции в распределенную систему управления.

18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что микроконтроллер получает доступ к данным датчика из памяти и передает данные датчика в распределенную систему управления посредством позиционера, имеющего выделенный канал обмена данными.

19. Система по любому из пп. 17, 18, отличающаяся тем, что радиочастотный интерфейс идентификации получает данные датчика от множества датчиков посредством радиочастотного интерфейса ультравысокой частоты.

20. Система по любому из пп. 17-19, дополнительно содержащая локальную панель управления для выполнения тестов на одном или более компонентов системы управления технологическими процессами, при этом локальная панель управления собирает данные во время тестов, и данные хранятся в памяти.

21. Система по любому из пп. 17-20, дополнительно содержащая Bluetooth интерфейс для оправки предупреждений или аварийных сигналов в распределенную систему управления.

22. Система по любому из пп. 17-21, отличающаяся тем, что радиочастотный интерфейс содержит интерфейс высокой частоты и интерфейс ультравысокой частоты.