专利名称：在过程控制系统中满足通信约束要求的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及工业过程的控制。更具体而言，本发明涉及用于允许用于工业过程的过程控制系统中的一组现场设备与过程控制设备通信同时满足通信约束要求的方法和计算机程序产品，并且涉及用于工业过程控制系统的网络监控设备。
背景技术：
与诸如制浆和造纸过程、制造过程以及石油和天然气生产过程的工业过程相关的无线通信网络的使用正变得越来越普遍。这些无线通信网络通常是无线传感器网络，因为它们用于检测该过程的各种属性(诸如压力和温度)，并且随后将这些属性无线地报告给监视设备。一种已知类型的无线传感器网络标准为无线Hart。令人感兴趣的是，还使用这种无线通信网络用于过程的控制。这意味着对属性进行检测，并且基于所检测的属性确定和执行控制活动。此控制经常必须实时地执行，这意味着控制活动必须基于许多同时检测的属性并且经常在检测时间点之后相当快地执行。因此控制对无线通信网络施加了约束，即通信约束，所述约束可能是难以满足的。这个问题在注明日期为2010年5月14日的、作者是来自圣路易斯华盛顿大学的 Abusayeed Saifullah、You Xu> Chenyang Lu 和 Yixin Chen 的技术报告WUCSE-2010-26 “Real-Time Scheduling for WirelessHART Networks” 中被简要地提到。然而，此文献没有提出针对该问题的任何实际解决方案。本发明针对解决在过程控制系统中使用的无线通信网络中满足这种通信约束的问题。
发明内容
因此本发明的一个目的是，提供一种允许用于工业过程的过程控制系统中的一组现场设备与过程控制设备通信同时满足通信约束要求的方法。根据本发明第一方面，此目的是通过一种允许用于工业过程的过程控制系统中的一组现场设备与过程控制设备通信同时满足通信约束要求的方法实现，该方法在过程控制系统的网络监控设备中执行，其中该过程控制系统还包括第一无线通信网络、第二无线通信网络、以及接口连接该工业过程并且与第一无线通信网络关联的第一组无线现场设备，其中该方法包括下述步骤:调查第一组的现场设备是否能够经由第一无线通信网络与过程控制设备通信同时满足通信约束要求，以及在不满足通信约束要求的情况下，将第一组中的一些现场设备和过程控制设备之间的通信重定向到第二无线通信网络，从而使得对于使用第一无线通信网络的第一组中的现场设备的第一部分，以及对于使用第二无线通信网络的第一组中的现场设备的第二部分，满足该通信约束要求。本发明的另一目的是提供一种网络监控设备，其允许用于工业过程的过程控制系统中的一组现场设备与过程控制设备通信同时满足通信约束要求。此目的是通过一种用于工业过程控制系统的网络监控设备实现，其中该工业过程控制系统包括至少一个过程控制设备、第一无线通信网络、第二无线通信网络、以及接口连接该工业过程并且与第一无线通信网络关联的第一组无线现场设备，该网络监控设备包括通信约束调查单元，其被配置成调查第一组的现场设备是否能够经由第一无线通信网络与过程控制设备通信同时满足通信约束要求，以及通信迁移单元，其被配置成，在不满足通信约束要求的情况下，将第一组中的一些现场设备和过程控制设备之间的通信重定向到第二无线通信网络，从而对于使用第一无线通信网络的第一组中的现场设备的第一部分，以及对于使用第二无线通信网络的第一组中的现场设备的第二部分，满足该通信约束要求。另一目的是提供一种用于过程控制系统中的计算机的计算机程序产品，该计算机程序产品允许用于工业过程的过程控制系统中的一组现场设备与过程控制设备通信同时满足通信约束要求。作为示例，该计算机可以为控制器、网络监控设备、网络管理器或过程控制系统中的网关。此目的是通过一种用于允许用于工业过程的过程控制系统中的一组现场设备与过程控制设备通信同时满足通信约束要求的计算机程序产品实现，其中该过程控制系统还包括第一无线通信网络、第二无线通信网络、以及接口连接该过程并且与第一无线通信网络关联的第一组无线现场设备，该计算机程序产品包括位于数据载体上的计算机程序代码，该计算机程序代码在计算机上运行时引起该计算机用以:调查第一组的现场设备是否能够经由第一无线通信网络与过程控制设备通信同时满足通信约束要求，以及在不满足通信约束要求的情况下，将第一组中的一些现场设备和过程控制设备之间的通信重定向到第二无线通信网络，从而对于使用第一无线通信网络的第一组中的现场设备的第一部分，以及对于使用第二无线通信网络的第一组中的现场设备的第二部分，满足该通信约束要求。本发明具有许多优点。它使得能够满足使用单个无线通信网络不可能满足的通信约束要求。这使得有可能使用慢速无线通信技术，即使约束要求是严格的。这还可能利用有限的附加成本来完成，因为第二无线通信网络可能已经存在用于其它目的。应当强调，当在此说明书中使用术语“包括/包含”时，采用该术语以指定所列举的特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、部件或其群组的存在或添加。
现在将参考附图更详细描述本发明，在附图中:图1示意性示出无线通信网络所使用的通信结构，图2示意性示出第一无线通信网络，其具有经由第一通信调度设备与过程控制设备通信的第一组现场设备，
图3示意性示出由过程控制单元施加在第一无线通信网络的通信结构上的通信限制，图4示意性示出过程控制系统，其包括过程控制设备、具有来自图2的第一组现场设备和网络监控设备的第一无线通信网络、以及具有第二通信调度设备的第二无线通信网络，图5示出根据本发明的网络监控设备的一个实施例示意性框图，图6示意性示出了为了满足通信约束要求在第一和第二无线通信网络中的第一组现场设备的通信的调度，图7示出根据本发明的一个实施例并且由网络监控设备执行的若干方法步骤的流程图，以及图8示意性示出根据本发明实施例的计算机程序产品，其形式为在其上提供有计算机程序的⑶ROM盘。
具体实施例方式在下述说明书中，出于解释而非限制的目的，阐述诸如具体架构、接口、技术等具体细节以便提供对本发明的彻底理解。然而本领域技术人员将明白，可以在背离这些具体细节的其它实施例中实践本发明。在其它情形中，省略了众所周知的设备、电路和方法的具体描述，从而不用不必要的细节模糊本发明的说明书。本发明大体上涉及与工业过程的控制有关的无线通信网络的使用。与诸如纸浆和纸张生产、石油生产和提炼以及制造过程的工业过程有关，感兴趣的是在该过程的控制中，比如在该过程的闭环控制中，使用例如无线传感器和致动器网络的无线通信网络。关于这些类型的无线通信网络的示例为无线Hart、ZigBee和ISA100.1lAo然而，该控制会对无线通信网络中的通信施加难以满足的约束。现在将参考图1-3更详细描述这种约束可以怎样影响过程控制系统，其中图1示意性示出无线通信网络使用的通信结构；图2示意性示出控制系统，其包括连接到第一无线通信网络11的过程控制设备12，其中在此第一无线通信网络中存在第一组现场设备16、18、20、22、24和26 ;并且图3示出当存在施加在通信结构上的通信约束时第一组现场设备的通信的调度。控制设备12典型地被提供用于控制诸如纸浆和纸张生产过程或制造过程的过程(未示出)。该控制设备可以比如是控制器，诸如PLC(可编程逻辑控制器)。因此第一应用可以在过程控制设备12中运行，该第一应用为执行该过程或该过程的部分的实时控制的控制应用。为了执行此控制，第一应用经由第一、第二、第三、第四、第五和第六现场设备16、18、20、22、24和26获得若干过程测量值。现场设备因而连接到工业过程。此处测量值可以是任意类型的过程特性化测量值，即提供受控过程的特性的测量值，诸如温度测量值、压力测量值和电压测量值。为了提供可靠的控制，测量值必须在同一时间点形成并且报告给过程控制设备12。然后过程控制设备12可以基于该测量值确定控制活动，并且随后基于这些测量值通过起动执行器(未示出)而执行活动。然而，在从现场设备接收所有测量值之前一般不可能确定控制活动。过程的控制可能另外具有时间要求，这意味着执行器必须在从测量时间开始的某一时间限制内起动，从而使该控制适当运转。因此可以看出，在过程控制系统上施加了时间限制。此处过程控制设备12使用第一无线通信网络11用于与现场设备16、18、20、22、24和26通信。这意味着它们的测量到达过程控制设备12的时间依赖于第一无线通信网络为现场设备提供通信的方式。此时间依赖于通信结构。在此示例中，第一无线通信网络采用无线Hart通信标准并且因而采用此标准的结构。通信由第一通信调度设备14调度。此设备可以是组合的网关和网络管理器。图1中示出了通常执行该调度的方式。无线Hart使用TDMA(时分多址)网络协议。这意味着第一网关14将通信调度至时隙中。典型地具有诸如IOms的固定大小的时隙此外被一起组合在随时间重复的超帧中。在图1中示出四个超帧SF1、SF2、SF3和SF4。这些超帧共存并且每一个超帧包括不同数目的时隙。超帧的大小可以由所需通信密度定义，即由应该一起报告给应用的实体的数目定义，比如由将与过程控制设备12的第一应用通信的现场设备的数目定义。作为示例，第一超帧SFl大小为两个时隙，第二超帧SF2大小为四个时隙，第三超帧SF3大小为八个时隙，而第四超帧SF4大小为十六个时隙。超帧还一起形成吉帧(gigaframe) GF,其具有与无线通信网络中超帧的最小公倍数对应的时间周期。超帧可以具有相同重复率，重复率由吉帧大小设置。然而还可能的是超帧在吉帧中重复不止一次。因此新的吉帧以及所有它的超帧在前一吉帧结束时开始。在无线Hart中，可以在同一时隙中执行多个通信。因而一个时隙可以与多个通信活动关联。这种情况下，第一通信调度设备14可以采用CSMA(载波侦听多路访问)方案从而每次在一个时隙中仅允许一个实体通信，因为冲突会妨碍针对给定的公共时隙调度的数据的传输。在一种可能的极端情形中，计划使用某一时隙的两个实体由于这种冲突可能被停止通信。因而，在这种意义上最安全解决方案是允许单个实体在一个时隙内传输。因而可能第一无线通信网络中所有现场设备被分配如下时隙，在所述时隙中它们仅仅为信息的发送方O这里还可以提到，两个现场设备有可能在同一时隙但在不同信道中通信。然而，这要求第一通信调度设备配备有多个接入点。从上文描述明显可见，图2中的现场设备16、18、20、22、24和26由通信调度设备14调度，以便在具有相同时间戳的数据的相同超帧中以及在分开的时隙中，与过程控制设备12通信。这些时隙有利地是连续时隙。具有下一个时间戳的数据随后将在下一个超帧的相同时隙中被传输。然而，现在假设通信约束要求被施加在通信结构上，该通信约束要求可以声明用于过程控制设备12的第一应用的同一时间戳的所有测量值，即在同一超帧中的所有传输，将在在由过程控制设备12定义的时间间隔AT中被传输。现在，另外假设此时间间隔AT如此之小从而使得在该间隔中可能容纳的超帧的时隙数目上存在限制。可以在图3中看到此情形，其中具有来自第一、第二和第三现场设备
16、18和20的数据的三个传输Tl、T2和T3容纳在时间间隔AT内。然而，来自现场设备
22、24和26的数据的传输T4、T5和T6不能容纳在该间隔中。因而在该情形中不可能执行过程控制设备12的控制活动并且满足通信约束要求，这会危及控制。现在将参考之前提及的图3并且参考图4、5、6和7来描述如何根据本发明的原理来解决这个问题。这里图4示意性示出过程控制系统10，其具有来自图2的第一无线通信网络11、第一通信调度设备14、第一组现场设备16、18、20、22、24和26以及过程控制设备12。然而，在此图中另外存在与第一无线通信网络11相同类型的第二无线通信网络WN2 27，并且还具有在此第二无线通信网络27中用于调度通信的第二通信调度设备28。另外存在网络监控设备30，其一方面连接到第一和第二数据调度设备14和28，并且另一方面连接到过程控制设备12。此外第一和第二无线通信网络11和27完全或部分重叠，并且在此示例中部分重叠。每一个网络具有示为虚线的内部圆周的核心以及示为虚线的外部圆周的外围。第一无线通信网络11的外围此处具有与第二无线通信网络27的外围共享的区域。第一组的第四、第五和第六现场设备22、24和26位于此共享区域中。这意味着由第一无线通信网络覆盖的地理区域的至少一部分也被第二无线通信网络覆盖。第一无线通信网络11此处使用第一通信结构，而第二无线通信网络27使用第二通信结构，该结构有利地为相同类型并且在此示例中为如图1中所示的无线Hart标准提供的类型。图5示出网络监控设备30的示意性框图。它包括用于与两个通信调度设备14和28通信的第一通信单元⑶1，以及用于与过程控制设备12通信的第二通信单元⑶2 42。第一通信单元此处根据用于到达无线通信网络外部的通信调度设备的通信协议来提供通信，并且第二通信单元根据用于到达过程控制设备的通信协议来提供通信。网络监控设备30还包括通信约束调查单元CRI_U 34、通信迁移单元CR_U 36、通信结构对齐单元CSA_U 38和应用添加单元AA_U 40。通信约束调查单元34和通信迁移单元36的作用将结合本发明第一实施例简单地描述，而通信结构对齐单元38和应用添加单元40的作用将随后结合本发明的另外实施例进行描述。图6示意性示出第一组中现场设备的传输Tl，T2，T3，T4、T5和T6如何在第一和第二无线通信网络二者中的第一和第二通信结构的超帧SF和SF1’中被调度，从而满足上述通信约束要求AT，而图7示出用于执行根据本发明第一实施例的方法由网络监控设备执行的若干方法步骤的流程图。现在将参考图3-7描述本发明第一实施例。如前所述，第一组现场设备，即第一、第二、第三、第四、第五和第六现场设备16、18、20、22、24和26都与正由过程控制设备12运行的第一应用关联，在此示例中该第一应用为实时过程控制应用。这意味着它们与第一应用通信。在此示例中，这些设备全部是传感器。在这种情况下，它们与第一应用关联涉及它们向该第一应用提供数据，该数据随后由过程控制设备中的应用使用以用于确定控制动作。此控制动作随后由系统中一个或多个致动器(未示出)执行，其中这些致动器中的一个或多个可以是第一和/或第二无线通信网络11和27中的其它现场设备。此外，第一组中的现场设备此处也被指定给或与第一无线通信网络11关联。这意味着它们被指定给此无线通信网络以用于与控制设备12通信。另外，这里的第一通信调度设备14将这些现场设备的传输调度至通信结构的时隙中。通信约束调查单元34可以经由第二通信单元42与过程控制设备12通信从而发现哪些现场设备为第一组的一部分，即哪些现场设备与过程控制设备12的第一应用关联或者向其报告，以及发现此应用适用哪些通信约束，典型地形式为测量值的最大允许的延迟。作为可替换方案，有可能的是，此信息以其它方式获得。比如它可以在通信约束调查单元34中预先被提供。基于此最大容许时间延迟，通信约束调查单元34可以随后确定通信约束要求，这里测量值必须由第一无线通信网络11在时间间隔AT内提供。作为可替换方案，第一应用可以将通信约束要求通知给通信约束调查单元34。通信约束调查单元34也可以与第一通信调度设备14通信，以找出时隙的大小，也许还有延迟以及此设备正与第一组的哪个现场设备通信。作为可替换方案，此信息也可以预先知晓。通信约束调查单元34此处可以典型地从与第一组的所有现场设备通信的第一通信调度设备14接收信息。通信约束调查单元34随后调查第一组中的现场设备是否能够经由第一无线通信网络11与过程控制设备12通信同时满足通信约束要求。在此实施例中，这可以通过确定时间值来完成，该时间值是这样确定的:将第一组的现场设备占据的时隙的数目乘以时隙大小。此时间值随后与时间间隔AT比较。如果时间值在该间隔内，即如果通过能够在第一无线通信网络中在时间间隔AT内传输数据的第一组的现场设备满足该通信约束要求，步骤44，则随后不进行任何操作，步骤46。然而，如果时间值在该时间间隔之外，步骤44，则不满足通信约束要求，并且将此事实信号发送到通信迁移单元36。如图3中可以看出，第一组的通信无法包含在时间间隔AT内，并且因此不满足要求。通信迁移单元36随后经由第一通信接口 32调查第一组中的哪些现场设备能够经由第二无线通信网络通信，步骤48。这可以通过查询它的第二通信调度设备28是否能够从第一组中的现场设备获得任何信号来完成。这可以可选地也涉及向第二通信调度设备28查询这些现场设备中能够与其通信的哪个现场设备具有最高链路质量，比如哪个具有最高信号强度、最低干扰、最低比特误码率等。通信迁移单元36随后选择将被移动用于满足第一和第二无线通信网络11和27两者中的通信约束要求的现 场设备，步骤50。被选择的现场设备可能需要是被发现能够与第二无线通信网络通信的现场设备。这可能涉及在被移动到第二无线通信网络27的第一组现场设备的通信超过该时间间隔△ T之前，选择现场设备直至与第一无线通信网络中第一组的其余现场设备关联的时间值变为等于或小于时间间隔。这还可能涉及选择满足至少一个选择标准的现场设备，其中一个选择标准可以是现场设备具有与第二通信调度设备28的最佳链路质量。在此选择中，这有可能将第二无线通信网络中的链路质量的调查与关于第一无线通信网络中的链路质量的调查组合，这将是第二选择标准。因而也有可能考虑能够与第二无线通信网络通信的第一组中的现场设备的链路质量以及随后与第一和第二无线通信网络二者的链路质量。通信迁移单元36随后将所选择的现场设备重定向到第二无线通信网络27，步骤52。这可以另外通过下述步骤完成:将所移动的现场设备的通信重定向到第二无线通信网络的超帧SF’的对应时隙，即重定向到与第一无线通信网络中的时隙重叠的第二无线通信网络中的时隙，所述第一无线通信网络中的时隙被分配给在第一无线通信网络中剩余的现场设备的通信。所迁移的现场设备可以被重定向到第二无线通信网络的通信结构的一部分，所述部分与用于在第一无线通信网络中剩余的现场设备的第一无线通信网络的通信结构的一部分一起满足通信约束要求。这可以通过以下来实现:从第一通信调度设备14获得那些时隙将被分配给在第一无线通信网络中剩余的现场设备的信息，并且请求第二通信调度设备28在时间上靠近这些时隙所提供的连续时隙中调度来自所移动的现场设备的通信，从而使得通信约束要求被满足。两个通信结构的所有这些时隙应在该时间间隔内被传输。在此完成之后的情形示于6。此处第一组现场设备已经分割为两个部分:使用第一无线通信网络的第一部分和使用第二无线通信网络的第二部分。可以看出，第四、第五和第六现场设备的传输T4、T5和Τ6已经移动到第二无线通信网络，从而这些现场设备的传输Τ4、Τ5和Τ6在许多时隙中执行，所述时隙之和短于时间间隔AT，而第一无线通信网络中的传输Τ1、Τ2和Τ3在许多时隙中执行，所述时隙之和也短于时间间隔AT。还可以看出有可能的是，两个无线通信网络的通信结构可能并未彼此对齐，而是可以一个相对于另一个延迟。在图6的示例中可以看出，与第一无线通信网络的超帧SF的传输Ttl的开始相比，第二通信结构中超帧SF’的传输的开始延迟了时间At。因而可以看出，无线通信网络中一个的通信结构会需要与其它无线通信网络的通信结构的对齐。因此有可能的是，要求其中一个无线通信网络将其通信结构与另一个无线通信网络的通信结构对齐。这种调整可以由通信结构对齐单元38执行。此单元可以经由第一通信单元32与两个无线通信网络的通信调度设备通信，以获得超帧传输的开始，基于此信息确定它们之间的延迟At，确定第二(或第一)无线通信网络中的现场设备在尽管存在该延迟时是否仍满足要求，以及在该要求不被满足的情况下，指示通信调度设备对齐它们的通信结构，此处为超帧SF和SF’，步骤53。此处应认识到，即使满足该通信约束要求，仍可以要求它们对齐它们的通信结构。因而可以执行通信结构对齐，而不用调查在两个结构之间的延迟。因而，可以看出现在有可能满足单个无线通信网络无法满足的通信约束要求。这使得有可能使用慢速无线通信技术，即使约束要求是严格的。这还可能利用有限的附加成本来完成，因为第二无线通信网络可能已经存在用于其它目的，诸如用于另一应用，比如用于监视该过程并且产生警报的应用。此处存在有可能利用本发明的若干变型。如上所述，可以基于测量值确定用于一个或多个致动器的一个或多个控制动作。如果在诸如第一无线通信网络的无线通信网络中提供超过一个这种致动器，则有可能的是，在对充当致动器的现场设备的控制动作指令的通信上存在通信约束要求。上文关于充当传感器的现场设备所描述的相同原理可以适用于充当致动器的现场设备。如果在相同的无线通信网络中提供这种致动器作为传感器，则可能与传感器读数在相同或对应的超帧中传输控制动作指令。然后可能重要的是，传送传感器读数或测量的时隙和传送控制动作指令的时隙之间存在足够的间隔，从而使得它们不彼此干扰。还可能的是，不需要致力于用于充当传感器的现场设备的通信约束要求，而仅仅致力于用于充当致动器的现场设备的通信约束要求。还可能在无线通信网络中添加将与应用关联的现场设备，比如将与由过程控制设备处理的第一应用关联的现场设备添加到第一无线通信网络中的第一组。因而有可能的是，第一组现场设备的第二部分中现场设备的数目由于这种添加而增大。这种情况下，网络监控设备的通信约束调查单元可以执行有关下述的新调查:第二无线通信网络可以从哪些现场设备获得信号并且基于此将现场设备指定或移动到第二无线通信网络从而在两个无线通信网络均满足通信约束要求。
还有可能向过程控制系统添加另一应用。这种另一应用可以是控制应用，但是它也可以是监视应用。该应用可以被添加到现有过程控制设备。然而，还可能在过程控制系统中的另一设备中提供该应用，比如像是保护计算机的分开的保护设备或另一过程控制设备。此处可能的是，将与另一应用通信的另一组现场设备放置在第一和/或第二无线通信网络中，并且对其进行调度以用于使用这两者其中之一或二者与第二应用通信。因而指定另一组的现场设备使用第一和第二无线通信网络的至少一个与另一应用进行通信。如果此通信是在与第一组现场设备的一部分共享的无线通信网络中进行，则与用于第一应用的超帧相比，此处有可能使用相同的超帧或另一超帧。还可能应用同样的原理处理通信约束要求。然而，在这种共享无线通信网络中，重要的是在通信结构的用于另一应用的部分和用于第一应用的部分之间存在足够的间隔，比如时间上的间隔。在网络监控设备中这些方面的处理是由应用添加单元执行。应用添加单元因而被配置成指定该另一组的现场设备使用第一和第二无线通信网络中的至少一个与另一应用通信。网络监控设备可以有利地以与程序存储器关联的处理器的形式提供，其包括用于执行其包括的各种单元的功能的计算机程序代码。应当认识到，该设备还可能以硬件形式提供，比如以ASIC电路形式。计算机程序代码还可能被提供在计算机可读装置上，比如以数据载体的形式，如CD ROM盘、存储棒或DVD盘，当该计算机程序代码在被加载到计算机中时其将实施网络监控设备的上述单元的功能。一个这样的计算机程序产品示意性示于图8中，其形式为具有计算机程序代码56的CD ROM盘54，该计算机程序代码56比如以计算机程序的形式。因而程序代码也可以被提供为纯计算机程序。该计算机程序于是将包括计算机程序模块，其包括实施网络监控设备中各单元的功能的计算机程序指令。此程序可以从服务器下载，比如经由因特网或经由点对点连接。虽然已经结合当前被认为最实用和优选的实施例了描述本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的实施例，而相反地旨在覆盖各种修改和等效布置。因而存在可能利用本发明的许多另外变型。比如应认识到，两个系统可能不需要同步或它们已经被同步，这种情况下不需要通信结构对齐或者网络监控设备中的通信结构对齐单元。还可能略去应用添加功能和应用添加单元。如果过程控制设备和通信调度设备使用不同通信协议，可能需要在网络监控设备中使用两个通信单元。然而它们可以使用相同类型的通信协议，这种情况下一个通信单元会是足够的。网络监控设备还可以是无线通信网络的通信调度设备的部分以及过程控制设备的部分。以上描述了与单跳环境有关的现场设备。也有可能在多跳环境中采用本发明，即一个或多个现场设备充当用于其它现场设备的中继设备。然而则重要的是，还要考虑跳跃时间用于满足通信约束要求。另外，网络监控设备被描述为调查与其它无线通信网络接触的一组现场设备中的哪些现场设备与一个无线通信网络关联。这也可以被省略。替代地，有可能应用反复试验方案，其中网络监控设备选择一个正被移动的现场设备并且抑制移动该现场设备，以及如果其它无线通信网络的通信调度设备通知网络监控设备它无法发现最初所选择的现场设备，改为选择另一现场设备。此外描述了涉及两个无线通信网络的本发明。此处应当认识到，使用更多无线通信网络，可以容易地应用本发明的教导。因此本发明仅仅由下述权利要求限定。
权利要求
1.一种允许用于工业过程的过程控制系统(10)中的一组现场设备与过程控制设备(12)通信同时满足通信约束要求的方法，所述方法在所述过程控制系统的网络监控设备(30)中执行，所述过程控制系统进一步包括第一无线通信网络(11)、第二无线通信网络(27)以及第一组无线现场设备(16，18，20，22，24，26)，所述第一组无线现场设备接口连接所述工业过程并且与所述第一无线通信网络关联，所述方法包括下述步骤: 调查(44)所述第一组的所述现场设备是否能够经由所述第一无线通信网络与所述过程控制设备通信，同时满足所述通信约束要求(△ T)，以及 在不满足所述通信约束要求的情况下，将所述第一组中的所述现场设备中的一些现场设备与所述过程控制设备之间的通信重定向(52)到所述第二无线通信网络，从而使得对于使用所述第一无线通信网络的所述第一组中的所述现场设备的第一部分(16，18，20)，以及对于使用所述第二无线通信网络的所述第一组中的所述现场设备的第二部分(22，24，26)，满足所述通信约束要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一无线通信网络具有第一通信结构(SF)，并且所述第二无线通信网络具有第二通信结构(SF’)，并且所述方法进一步包括将所述无线通信网络其中的一个无线通信网络的通信结构对齐(53)到另一无线通信网络的所述通信结构的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括当新的现场设备被添加到所述第一组时，增大所述第一组的所述第二部分的现场设备的数目的步骤。
4.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述过程控制设备执行第一控制应用，所述第一组设备与该第一控制应用通信，并且另一控制`应用被添加到所述系统，另一组现场设备将与该另一控制应用通信，所述方法包括下述另外步骤:指定所述另一组的所述现场设备使用所述第一和第二无线通信网络中的至少一个与所述另一应用通信。
5.根据前述任一权利要求所述的方法，进一步包括下述步骤:调查(48)所述第一组中哪些现场设备能够与所述第二无线通信网络通信，以及针对能够与所述第二无线通信网络通信的现场设备执行所述重定向的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括下述步骤:基于至少一个选择标准选择所述第一组的所述第二部分中的所述现场设备，以及针对所述选择的现场设备执行所述重定向的步骤。
7.一种用于工业过程控制系统(10)的网络监控设备(30)，所述工业过程控制系统包括至少一个过程控制设备(12)、第一无线通信网络(11)、第二无线通信网络(27)以及第一组无线现场设备(16，18，20，22，24，26)，所述第一无线现场设备接口连接所述工业过程并且与所述第一无线通信网络关联，所述网络监控设备包括: 通信约束调查单元(34)，其被配置为调查所述第一组的所述现场设备是否能够经由所述第一无线通信网络与所述过程控制设备通信，同时满足通信约束要求(AT)，以及 通信迁移单元(36)，其被配置为，在不满足所述通信约束要求的情况下，将在所述第一组的所述现场设备中的一些现场设备与所述过程控制设备之间的通信重定向到所述第二无线通信网络，从而使得对于使用所述第一无线通信网络的所述第一组中的所述现场设备的第一部分(16，18，20)，以及对于使用所述第二无线通信网络的所述第一组中的所述现场设备的第二部分(22，24，26)，满足所述通信约束要求。
8.根据权利要求7所述的网络监控设备，其中所述第一无线通信网络具有第一通信结构(SF)，并且所述第二无线通信网络具有第二通信结构(SF’)，以及所述网络监控设备进一步包括通信结构对齐单元(38)，其被配置为命令所述无线通信网络其中的一个无线通信网络将其通信结构对齐到另一无线通信网络的所述通信结构。
9.根据权利要求7或8所述的网络监控设备，其中所述通信迁移单元进一步被配置为当新的现场设备被添加到所述第一组时，增大所述第一组的所述第二部分中现场设备的数目。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的网络监控设备，其中所述过程控制设备执行第一控制应用，所述第一组设备与该第一控制应用通信，并且另一控制应用被添加到所述系统，另一组现场设备将与该另一控制应用通信，所述网络监控设备进一步包括应用添加单元(40)，其被配置为指定所述另一组的所述现场设备使用所述第一和第二无线通信网络中的至少一个与所述另一应用通信。
11.根据权利要求7-10中任意一项所述的网络监控设备，其中所述通信迁移单元进一步被配置为调查所述第一组中哪些现场设备能够与所述第二无线通信网络通信，以及针对能够与所述第二无线通信网络通信的现场设备执行重定向。
12.根据权利要求11所述的网络监控设备，其中所述通信迁移单元进一步被配置为基于至少一个选择标准，选择所述第一组的所述第二部分中的所述现场设备，以及对于所述选择的现场设备，执行所述重定向。
13.一种计算机程序产品(38)，用于允许用于工业过程的过程控制系统(10)中的一组现场设备与过程控制设备(12)通信同时满足通信约束要求，所述过程控制系统进一步包括第一无线通信网络(11)、第二无线通信网络(27)以及第一组无线现场设备(16，18，20，.22，24，26)，所述第一组无线现场设备接口连接所述过程并且与所述第一无线通信网络关联，所述计算机程序产品包括位于数据载体(54)上的计算机程序代码(56)，当所述计算机程序代码(56)在计算机上运行时致使所述计算机: 调查所述第一组的所述现场设备是否能够经由所述第一无线通信网络与所述过程控制设备通信，同时满足所述通信约束要求(△ T)，以及 在不满足所述通信约束要求的情况下，将所述第一组的所述现场设备中的一些现场设备与所述过程控制设备之间的通信重定向到所述第二无线通信网络，从而使得对于使用所述第一无线通信网络的所述第一组中的所述现场设备的第一部分(16，18，20)，以及对于使用所述第二无线通信网络的所述第一组中的所述现场设备的第二部分(22，24，26)，满足所述通信约束要求。
全文摘要
一种工业过程控制系统(10)包括过程控制设备(12)、第一无线通信网络(11)、第二无线通信网络(27)、以及接口连接工业过程并且与第一网络关联的第一组无线现场设备(16，18，20，22，24，26)。网络监控设备调查所述第一组的现场设备是否能够经由所述第一网络与所述过程控制设备通信，同时满足通信约束要求(ΔT)，以及在不满足该要求的情况下，将所述第一组中的一些现场设备和过程控制设备之间的通信重定向到第二网络，从而使得对于使用第一无线通信网络的现场设备的第一部分(16，18，20)，以及对于使用第二无线通信网络的现场设备的第二部分(22，24，26)，满足该要求。
文档编号G05B19/418GK103201688SQ201080069821
公开日2013年7月10日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者T·西塞莱努, T·伦瓦尔 申请人:Abb研究有限公司