专利名称：过程控制环境中的过程控制设备的无缝集成的制作方法
技术领域：
本公开一般地涉及过程控制系统，并且更具体地涉及在过程控制系统中的各种不同协议类型的过程控制设备的无缝集成。
背景技术：
过程控制系统例如在化学、石油或其它过程工厂环境中使用的过程控制系统一般包括通信地耦接到至少一个主机或操作员工作站并通过模拟、数字或组合的通信链路耦接到一个或多个诸如，例如现场设备的过程控制和测试设备的一个或多个过程控制器。一般的，可以是例如阀、阀定位器、开关、变送器和传感器(例如，温度、压力和流速传感器)的现场设备，被装置于过程工厂环境中并在过程内施行过程控制功能，例如打开或关闭阀，测量过程控制参数，增加或减少流速，等。附加的，具有计算能力的智能现场设备，诸如兼容公知的F0UNDATI0NTMFieldbus (以后称〃 Fieldbus")过程控制协议或者可寻址远程传感器高
速通道(HART )过程控制协议的现场设备也可能执行控制计算，报警功能和其他在过程
控制器中通常实施的控制功能。众所周知的是，在过程控制系统中出现的各种问题通常导致过程工厂的非最优化性能(例如，坏的或失灵设备，故障线路等)，并且各种诊断技术已经研发以探测和校正上述问题。例如，很多智能设备，诸如由Fisher Controls International LLC制造的 FieidVue 和ValveLink 设备，具有自诊断能力，其可被用于探测那些设备中的某些问题。这些智能设备的很多也具有自校准程序，其可被用于一旦问题被探测到时，校正问题。 此外，在探测的问题不太容易确定的情况下，一些智能设备能够发送警报或其他信号，到控制器和/或主机或操作员工作站以指示设备需要校准，维修等。但是，尽管很多智能现场设备有能力探测和上报与所述智能现场设备自身相关的错误，事件等，但它们通常不能诊断与内接于它们的物理网络相关的问题。例如，智能现场设备一般不能诊断与耦接于所述智能现场设备的通信链路(例如，数字总线)的物理层相关的问题。这样的问题包括，例如安装相关问题，诸如线路错误(例如断路或短路，间断连接，反向极性，等等)，工具的失效箱外物理层组件，不适当的接地(例如，在现场中的多个接地，或没有任何清楚的接地策略等)。这样的问题还包括安装后的问题，诸如环境恶化，例如因为水，组件裸露于过量的光和/或震动，由闪电或现场焊接等导致的猛增损害，由电气噪声导致的损害，物理层组件的服务失败，等等。此外，在很多情况下，设备所作的测量包含过程噪声，其导致增加的过程可变性。因为噪声流信号，等级信号和类似的信号，这样的问题出现。为探测和确定与过程控制系统中通信链路相关的物理层争议，各种独立的诊断设备，诸如手持现场维护和诊断设备和闭环诊断设备，已被研发。但是，如将在下面更详细描述的是，这些常用诊断设备很难集成到过程控制系统中，并且会消耗过程控制系统的有价值的资源，从而影响到其正常运行。因此，这些通常诊断设备通常负面影响过程控制系统的性能。
发明内容
为了便于过程控制系统中的过程控制设备的无缝集成，提供了一种集成的无缝诊断设备和集成的无缝接口设备。在一些实施例中，集成无缝诊断设备收集与一个支持一个过程控制协议的通信链路的运行相关的(或与其相关的问题)的诊断数据，而通过支持不同过程控制协议的另一通信链路来传送所述收集的诊断数据到过程控制系统中的其他实体。因此，由所述集成无缝诊断设备监控的通信链路的问题可被上报给过程控制系统中的适合的实体，而没有不需要的延迟。此外，所述被监控的通信链路的问题可通过可被那些实体(和过程控制系统中的其他实体)理解的过程控制协议被传送到所述适合的实体，而不用消耗所述被监控的通信链路的潜在有价值的资源。在一些实施例中，集成无缝接口设备被用于通过一个通信链路收集与物理过程参数的测量或控制相关的过程控制信息，并使用一个过程控制协议，并且被用于通过支持不同过程控制协议的另一通信链路传送收集的过程控制信息到过程控制系统中的其他实体。 例如，过程控制信息可被使用WirelessHART 现场设备收集并可被例如，通过Fieldbus 数字总线(或ftOfibus链路)，传送到控制器。因此，所述集成无缝接口设备可允许具有 Fieldbus网络(或ftOfibus网络)的现有过程控制系统有效地利用WirelessHART ，从而最小化对过程控制系统的结构的改变或者不改变。还有可能的是应用功率谱技术到所述数据以确定过程噪声，如果其未被寻址，导致增加的过程可变性。将所述能力集成到所述接口设备提供了一种机制以在过程情况改变时，跟踪和探测问题。
图1表示通常过程控制系统的例子的框图；图2表示使用WirelessHART 过程控制协议以提供在过程控制系统中的通信链路的集成无缝诊断的示例过程控制系统的框图；图3表示使用HART 过程控制协议以提供在过程控制系统中的通信链路的集成无缝诊断的示例过程控制系统的框图；图4表示组合使用HART 过程控制协议和WirelessHART 过程控制协议以提供在过程控制系统中的通信链路的集成无缝诊断的示例过程控制系统的框图；图5表示示例WirelessHART 网络的框图；图6表示能够在Field数字总线上执行集成无缝诊断的示例过程控制系统的框图；图7表示集成无缝诊断设备的示例结构的框图；图8表示用于过程控制系统中的示例诊断方法的流程图；图9表示集成使用不同过程控制协议的不同现场设备的示例过程控制系统的框图；图10表示集成无缝接口设备的示例结构的框图；以及图11表示在Fieldbus和WirelessHART 协议间示例的参数映射的时间图。在各图中类似参考数字和标记指示类似元件。
具体实施例方式可提供集成无缝诊断的示例的方法，设备和系统将在下面详细讨论。但是，在讨论这些示例的方法，设备和系统前，提供关于通常过程控制系统和传统诊断设备的更多细节是有帮助的。图1示出了用于，例如在化学，石油或其他过程工厂环境中的典型的过程控制系统100。所述过程控制系统10包括通过通信连接18连接到一个或多个主工作站或计算机 14(其可以是任意类型的个人计算机，工作站或其他计算机)的一个或多个过程控制器12。 所述通信连接18可以是，例如，以太通信网络或任何所需类型的私有或公共通信网络。控制器12的每一个，耦接于一个或多个输入/输出(I/O)设备20，22，其每一个转而连接到一个或多个现场设备25-39。尽管图1所示的两个控制器12连接到十五个现场设备25-39， 但过程控制系统10可包含任何其他数量的控制器和任何所需数量和类型的现场设备。当然，控制器12可以使用与例如标准4-20毫安设备和/或任何过程控制协议相关联的任意所需的硬件和软件通信地耦接到现场设备25-39。如这里所使用的，术语“过程控制协议”被定义为工厂自动化协议，其被设计为与过程控制环境中的设备以标准化方式相互作用并包含用于传送过程控制信息(例如，用于校准现场设备和/或重新运行现场设备的命令，轮询和/或传送过程变量或测量的机制，等等)的特定机制。示例过程控制协议包含Fieldbus，Prof ibus,HART , WirelessHART 和ISA无线协议。继续参考图1，如通常所知，控制器12，其可以是，仅例如，由Fisher-Rosemount Systems, Inc.所售的DeltaV 控制器，实施或监视存储在其上或与之相关的过程控制例程或控制模块40并与现场设备25-39通信，用于以任何所需方式控制过程。现场设备25-39 可以是任意类型的设备，诸如传感器，阀，发射器，定位器，等，而I/O卡20，22可以是兼容任意所需过程控制协议的I/O设备。在图1所示的示例过程控制系统100中，现场设备25-27 是通过模拟线与I/O卡22A通信的标准4-20毫安设备。而现场设备观-31图示为连接到兼容HART 的I/O设备20A的HART 设备。类似的，现场设备32-39是诸如Fieldbus 现场设备的智能设备，其采用例如Fieldbus协议通信，通过数字总线42或44与I/O卡20B 或22B通信。当然，现场设备25-39和I/O卡20和22可以符合除了 4_20毫安，HART 或Fieldbus协议的任何其他所需的标准或协议，包括将来开发的任意标准或协议。以类似方式，控制器12的每一个实现与一个或多个单元或诸如过程工厂内区域的其他实体相关的控制模块40，以在这些单元、区域等上执行运行。在某些情况下，控制模块的部分可被放置于I/O设备22或20和现场设备25-39中，并被I/O设备22或20和现场设备25-39所执行。具体的例子是使用FOUNDATION Fieldbus的现场设备32-39。模块45或模块45的部分被表示为放置于1/0卡20A，22B中，并且模块46或模块46的部分被表示为放置于现场设备；34和39中。通常的，模块40，45，46的每一个被构成在一个或多个内部连接的功能块上，其中每个功能块是总控制例程的一部分(例如，子例程)并且与其他功能块共同运行(通过通信调用的链接)以实现过程控制系统100内的过程控制环路。功能块通常运行诸如与发送器，传感器或其他过程参数测量设备相关的输入功能，诸如与运行PID，模糊逻辑等控制关联的控制功能，或控制某个诸如阀的设备运行的输出功能的一个，以运行过程控制系统100 内的某些物理功能。当然，混合和其他类型的功能块也存在。功能块和模块可被存储在控制器12并被控制器12所执行，其通常在当这些功能块被用于或与标准4-20毫安设备和某些类型的智能现场设备相关的情形，或可被存储在现场设备并被现场设备自身实现，其可能是使用FOUNDATION Fieldbus设备的情形。尽管过程控制系统100这里的描述被提供为使用功能块控制策略，所述控制策略也被实施或设计为使用诸如梯形逻辑，顺序流程图等的其他惯例并使用任何所需专有的或非专有的编程语言。如上所解释的，过程控制系统100内的问题可能出现，其可导致过程工厂的非最优性能(例如，坏的或失效设备，故障线路等)。具体的，在过程控制系统100内可能出现与各种通信链路(例如，数字总线44)相关的问题。这样的问题包括，例如安装相关问题，诸如线路错误(例如断或短路，间断连接，反向极性，等等)，工具的失效箱外物理层组件，不适当的接地(例如，在现场中的多个接地，或没有任何清楚的接地策略等)。这样的问题还包括安装后的问题，诸如环境恶化，例如因为水，组件的裸露于过量的光和/或震动，由闪电或现场焊接等导致的猛增损害，由电气噪声导致的损害，物理层组件的服务失败，等等。为了探测和确定过程控制系统100中与通信链路44相关的物理层争议，各种诊断设备已经被开发。例如，诸如图1所示的手持现场维护设备61的手持现场设备，可被有线的连接到通信链路(例如，数字总线64)以探测和诊断链路44内的物理层问题。使用手持现场维护设备61，维护人员可由通过手持现场维护设备61提供的听觉的，视觉的等指示器或者警告而被告知这些问题。但是，这样的手持现场维护设备61的一个主要缺点是，手持现场维护设备61仅仅间断的连接到控制系统100的数字链路(诸如数字总线44)并且不经常连接到过程控制网络100，从而不能足够迅速地传送与探测的问题相关的信息到相关的控制器12，操作者工作站14等，以进行有效及时的校正动作。因此，由手持现场维护设备 61探测的问题通常在故障发生很久之后被探测而通常不能及时得到确定。附加的，手持现场维护设备61通常要求现场中至少一些手动用户的互动。为克服手持现场维护设备的缺点，闭环诊断设备或系统诸如图1所示的闭环诊断设备62，有时被使用。一般的，通常闭环诊断设备62耦接于将被监控的或诊断的通信链路 44，并耦接于外部监控计算机63 (例如，笔记本电脑)或耦接于连接到过程控制系统100的另一外部接口。所述外部监控计算机63运行诊断和/或监控应用以监控或诊断通信链路 44的运行并且使用用于过程控制(OPC)的目标链接和嵌入(OLE)传送关于通信链路44的运行的信息到相关控制器12或操作者工作站12的。因此，当问题发生时，可被上报到过程控制系统100内适合的实体。但是，尽管通常闭环诊断设备62相比于手持现场维护设备61，具有一定优势，闭环诊断设备62被集成到过程控制系统100内仍然很困难，因为需要外部接口，诸如图1所示的外部监控计算机。附加硬件通常导致诊断复杂度的增加，潜在地导致更多和/或更贵的处理部件和更长的处理时间。所述在复杂度上的增加还可能导致更多错误和减少诊断信
息可靠性。为克服这些争议，一些现有的监控和诊断通信链路44的物理层问题的诊断设备被配置为使用同一通信链路44替换外部接口(诸如外部监控计算机6 来传送关于那些问题的信息到相关控制器和工作站。例如，一些这样的诊断设备(未示出)可被耦接于特
10定Fieldbus数字总线44，探测在数字总线44上的问题，并通过相同数字总线44 (和使用 Fieldbus过程控制协议)发送指示问题的数据到相关控制器12和工作站14。这样的诊断设备因此可被如Fieldbus设备一样集成到过程控制网络。但是，这些诊断设备的缺点是它们消耗了 Fieldbus数字总线44的潜在的有价值资源并干涉了数字总线44的正常运行 (例如，延迟通过数字总线44的测量数据的传送)。进一步的，这样的诊断设备要求可使用的Fieldbus数字总线并因此可能，没有能力探测或传送那些使得Fieldbus数字总线不运行的问题(例如，电源故障)。图2是表示包含集成无缝诊断能力的示例过程控制系统200的框图。为了方便集成无缝诊断，过程控制系统200包含集成无缝诊断设备65。一般的，所述集成无缝诊断设备 65收集与支持一种过程控制协议的一个通信链路44的运行(或相关的问题)相关的诊断数据并通过支持一个不同过程控制协议的另一链路66传送所述收集的诊断数据到过程控制系统200内的其他实体。因此，当问题发生时，由所述集成无缝诊断设备65监控的通信链路44的问题可被上报给过程控制系统200内的合适实体，而没有不想要的延迟。此外， 监控的通信链路44的问题可通过被那些合适的实体(和过程控制系统200内的其他实体) 理解的过程控制协议被传送到该合适的实体并且不消耗所述监控的通信链路44自身的潜在的有价值的资源。在图2所示的实施例中，过程控制系统200利用WirelessHART 过程控制协议来提供支持Fieldbus过程控制协议的通信链路的集成无缝诊断。也就是，所述集成无缝诊断设备65收集与支持Fieldbus过程控制协议的一个通信链路44的运行(或相关的问题) 相关的诊断数据并通过支持WirelessHART 过程控制协议的另一链路66传送所述收集的诊断数据到过程控制系统200内的其他实体。因此，所述集成无缝诊断设备65可耦接于 WirelessHART 网络75并通过所述WirelessHART 网络75传送所述收集的诊断数据。在所述和类似实施例中，所述集成无缝诊断设备65可被定义为使用合适的描述语言(DDL)和/或设备描述服务(DDS)的标准WirelessHART 现场设备。例如电子设备描述语言(EDDL)可被使用。因此，从过程控制系统200内的各种实体来看，所述集成无缝诊断设备65可如标准智能现场设备而运行，更像是过程控制系统200内的其他智能现场设备 28-39,具有完全的配置，诊断和运行支持。使用EDDL定义所述集成无缝诊断设备65可进一步提供途径以为所述集成无缝诊断设备65的后续版本增加特征，同时保持对之前工具和应用的向后兼容。图3是使用HART 过程控制协议以提供支持Fieldbus过程控制协议的通信链路的集成无缝诊断的示例过程控制系统300的框图。图3的过程控制系统300包含集成无缝诊断设备85，其收集与支持Fieldbus过程控制协议的一个通信链路44的运行(或相关的问题)相关的诊断数据并通过支持HART 过程控制协议的另一链路86传送所述收集的诊断数据到过程控制系统300内的其他实体。因此，所述集成无缝诊断设备85可耦接于兼容HART 的I/O设备，诸如参考图1描述的兼容HART ι/ο设备20A。在所述和类似实施例中，所述集成无缝诊断设备85可被使用例如EDDL定义为标准HART 没备。在继续集成无缝诊断的讨论之前，提供更多关于DDL和DDS的细节是有帮助的。一般的，DDL是人可读的语言，其提供协议，用于描述来自智能设备的数据的协议，与智能设备相关的和从那里找回的数据的含义，用于智能设备实施的可用方法，用于与智能设备通信以获取数据的格式，关于设备的用户接口信息(诸如编辑显示和菜单)，和用于处理和解释关于所述智能设备的其他信息所需的数据。DDL源文件通常包含由设备开发者所写的人可读的文本。这些文件规范在设备和通信链路或设备连接的主机(例如，总线)间的所有可用信息。一般的，在为设备研发DDL 源文件中，研发者使用DDL语言来描述设备的核心或重要参数特征，同时还提供涉及每个块、参数和智能设备的具体特征的组类定义和供应商类定义。一个DDL源文件通常被编译为二进制形式以产生称为设备描述(DD)的计算机可读文件，其可由设备制造者或第三方研发者提供给用户从而被存储在诸如管理系统的主机系统中。在某些情况下，例如，在Fieldbus设备中，DDL源文件可被存储在智能设备中并被从智能设备中转发到主机系统。当主机系统接收针对智能设备的DD目标文件时，它可解码和解释所述DD以得到所述设备的接口的完整描述。DDS 是由 Fisher-Rosemount Systems, Inc.禾口 / 或 Rosemount，Inc.研发禾口提供的用于自动解码和解释智能设备的DD的通用软件系统。更具体的，DDS是例程的图书馆， 其中，当被主机调用时，用来解释智能设备的DD以提供给主机关于所述智能设备的信息， 包含有关以下项的信息(1)智能设备的建立和配置；(2)与所述智能设备的通信；(3)用户接口 ；和⑷用于协同使用所述智能设备的可用方法。DDS相当有用的应用是在主机系统和一个或多个具有相关DDL源文件(和相应DD目标文件)的智能设备间提供一致接口。尽管，DDS, DDL和DD’ S为本领域中通常所知，关于DDL’ s特定功能和格式的更多信息，特别地关于Fieldbus DDL的特定功能和格式的信息，可在名为“hter Operable Systems Project Fieldbus Specification Device Description Language，，(1993)的共同操作系统计划协会手册中找到，其通过引用合并于此。关于HART DDL的类似文件也被 HART通信协会所提供。再次参考图2和图3，尽管图2的过程控制系统200利用WirelessHART 过程控制协议而图3的过程控制系统300利用HART 协议，本领域中技术人员可以理解， HART 和WirelessHART 的组合也可以被利用提供集成无缝诊断。例如，图4是使用 HART 过程控制协议和WirelessHART 过程控制协议以提供支持Fieldbus过程控制协议的通信链路的集成无缝诊断的示例过程控制系统400的框图。图4的过程控制系统400包含集成无缝诊断设备95，其收集与支持Fieldbus过程控制协议的一个通信链路 44的运行(或相关的问题)相关的诊断数据并通过组合使用HART 过程控制协议和 WirelessHART 协议传送所述收集的诊断数据到过程控制系统400内的其他实体。例如， 所述集成无缝诊断设备95可使用例如EDDL定义为标准HART 设备。附加的，所述集成无缝诊断设备95可通过有线链路(或有线网络)97通信地耦接于WirelessHART 适配器 95并且所述WirelessHART 适配器95可转而通过WirelessHART 链路(或网络)98通信地耦接于WirelessHART 网关99。所述WirelessHART 网关99可通信地耦接于以太通信网络，诸如参考图1所述的以太通信网络18。可以被理解的是所述HART 过程控制协议和设备以及WirelessHART 过程控制协议和设备可被用于除了图4所示外的各种组合以提供过程控制系统中的通信链路的集成无缝诊断。尽管描述每一可能组合不太实际(如果不是不可能的话)，WirelessHART 过程控制协议的下述讨论将帮助本领域技术人员了解不脱离本公开范围的一些这样组合。 但是，需要理解的是，WirelessHART 协议在本领域中是公知的并且在出版的、分发的、以及包括可从HART通信协会(一个总部设在Austin，Texas的非盈利组织)获得的大量条款、 手册和规范中有描述。图5是示例WirelessHART 网络514的框图。在某些实施例中，示例 WirelessHART 网络514可作为图2的过程控制系统200中的WirelessHART 网络75。因此，为便于说明，WirelessHART 网络514将参照图2来描述。但是，可以理解的是，图2的过程控制系统200可利用不同于图5所示的WirelessHART 网络514的WirelessHART 网络75。类似的，可以理解的是，WirelessHART 网络514可被用于除了图2所示之外的设备和系统。WirelessHART 网络514可以通过网关522耦接于过程控制系统200的以太通信网络18。网关522可以实现为单独的器件，作为插入到主机或工作站14的扩展槽的卡，或作为基于PLC或基于DCS系统的I/O子系统的一部分，或以其他方式。网关522提供在过程控制系统200内运行的应用对WirelessHART 网络514的各种设备的访问。除了协议和命令转换外，网关522提供由WirelessHART 网络514的调度算法的时隙和超帧(多组在时间上相等划分的通信时隙)使用的同步时钟。在某些实施例中，图5所示的网关522可类似于图4所示WirelessHART 网关99。在某些情况下，网络具有超过一个网关522。在这种情况下，网关被作为冗余或备份设备对待。此外，如图5所示，网络514可具有超过一个网络接入点525。这些多个接入点525可被用于通过提供用于WirelessHART 网络和过程控制系统200或外界间通信的附加带宽以提高网络的有效吞吐量和可靠性。换而言之，网关设备522可基于WirelessHART 网络内的网关通信需要从合适的网络服务请求带宽。当系统是可运行时，网关522可进一步再评估所需带宽。例如，网关522可接收来自WirelessHART 网络外的主机的提取大量数据的请求。网关设备522然后可从诸如网络管理器的专用服务请求附加带宽以满足所述事务。在所述事务完成后，网关522可以请求释放不需要的带宽。在一些实施例中，网关522被功能性的划分为虚拟网关5M和一个或多个网络接入点525。网络接入点525可以是与网关522有线通信的分立的物理设备以增加 WirelessHART 网络514的带宽和总可靠性。但是，尽管图5表示在物理分立的网关522和接入点525间的有线连接526，应当理解的是，部件522-5 也可被提供为集成设备。因为网络接入点525可以物理地与网关设备522分离，接入点525可被策略性地放置于几个不同位置中。除了增加带宽，多个接入点525可通过对在一个或多个接入点中的一个的潜在的差的信号质量进行补偿以增加网络的整体可靠性。具有多个接入点525，一旦在一个或多个接入点525处出现错误，还可提供冗余。网关522可以附加地包含网络管理器软件模块527和安全管理器软件模块528。 在另一个实施例中，网络管理器527和/或安全管理器5 可以在过程控制系统200内的一个主机14上运行。网络管理器527可用于网络的配置，在WirelessHART 现场设备间计划通信(即，配置超帧)，路由表的管理，和监控以及上报WirelessHART 网络514的健康状况。虽然冗余网络管理器527被支持，可以预期的是，对于每个WirelessHART 网络 514，应该仅有一个活动网络管理器527。还应当理解的是，网络管理器527可跨越超过一个
13WirelessHART 网络 514。再次参考图5，WirelessHART 网络514可包含一个或多个现场设备530-538。如上所解释的，一般的，过程控制系统包含诸如阀、阀定位器、开关和传感器(例如，温度、压力和流速传感器)、泵、风扇等的现场设备，用于在过程内施行控制功能，例如打开或关闭阀， 和测量过程参数。在WirelessHART 通信网络514中，现场设备530-538是WirelessHART 包的生产者和消费者。WirelessHART 网络514可使用这样的过程控制协议，该过程控制协议提供类似于诸如图2所示的有线HART 设备28-31的有线HART 设备的可操作性能。所述协议的应用可包含过程数据监控，关键数据监控(具有更严格的性能要求)，校准，设备状态和诊断监控，现场设备故障查找，委任和监视过程控制。这些应用要求WirelessHART 网络 514使用当需要时能提供快速更新的协议，当要求时能移动大量数据，和支持为了委任和维护工作而暂时加入WirelessHART 网络514的网络设备。在一个实施例中，支持WirelessHART 网络514的网络设备的有线协议是 HART 的扩展，一个被广泛接受的工业标准，其保持有线环境的简单工作流和实践。根据本实施例，通过简单的增加新的设备描述，用于有线HART 设备的相同工具可以轻易地适用于无线设备。以这种方式，WirelessHART 协议平衡了使用HART 获得的经验和知识，以最小化训练和简化维护和支持。一般而言，使协议适用于无线应用是方便的，从而在设备上运行的大多数应用不会“意识”到从有线网络到无线网络的转换。清楚地，这样的透明性极大地减少了升级网络的成本和，更普遍地，可用于这些网络的研发和支持设备的成本。HART 的无线扩展的一些附加收益包括提供接入到测量(这些测量使用有线设备很难得到或者是昂贵的)，提供从系统软件配置和运行工具的能力，这些系统软件可被安装在掌上电脑、手持和工作站等。另一个受益是能够通过各种通信技术发送来自无线设备的诊断警告到中心位置的诊断中心。例如，每个热交换器可以配备WirelessHART 现场设备，并且当热交换器探测到问题时，终端用户和提供者可被警告。还有另一受益是能够监控呈现严重健康和安全问题的情况。例如，WirelessHART 现场设备可被安装在路上的洪水带，并被用于警告当局和驾驶者关于水的级别。另外的受益包含获得更宽范围的诊断警告，和存储WirelessHART 现场设备的趋向和计算值，因此当到设备的通信被建立时， 这些值可被转发到主机。从而，WirelessHART 协议能提供用于主机应用的技术以具有无线接入到已有的HART使能现场设备，并支持应用电池供电的、仅无线HART使能的现场设备。WirelessHART 协议可被用于建立用于过程应用的无线通信标准，并可以进一步扩展 HART 通信的应用，并且通过增强HART 技术以支持无线过程自动化应用来扩展其给工业带来的益处。再次参考图5，现场设备530-536可以是WirelessHART 现场设备。换而言之，现场设备530，532，534或536可被提供为支持WirelessHART 协议栈的所有层的完整单元。 现场设备530可以是WirelessHART 流量计，现场设备532可以是WirelessHART 压力传感器，现场设备5；34可以是WirelessHART 阀定位器，现场设备536可以是WirelessHART 压力传感器。重要的是，WirelessHART 现场设备530-536是HART 没备，其支持用户对有线HART 协议的所有期望。本领域技术人员可以理解，11八尺丁@协议的一个核心力量是它的严格交互操作性要求。在某些实施例中，所有WirelessHART 设备包含核心强制性能力以允许相当的设备类型不需要损害系统运行而被交换。进一步的，WirelessHART 协议是向后兼容于HART 核心技术，诸如设备描述语言(DDL)。在优选实施例中，所有HART 设备都应该支持DDL，其保证终端用户迅速地具有开始使用WirelessHART 协议的工具。在另一方面，现场设备538可以是旧系统4-20毫安设备或有线HART 设备。现场设备538可以，例如，通过诸如图4所示的WirelessHART 适配器96的WirelessHART 适配器(WHA) 550连接到WirelessHART 网络514。附加的，WHA 550可以支持其他通信协议， 诸如FOUNDATION Fieldbus，PROFIBUS, DeviceNet，等。在这些实施例中，WHA550 在协议栈的较低层上支持协议转换。附加的，可以预期的是，单个WHA 550也可作为复用器运行并支持多介HART 或非HART设备。附加的，WirelessHART 网络514可包含路由器设备560，其是从一个网络设备转发包到另一个网络设备的网络设备。作为路由器设备的网络设备使用内部的路由表以决定它应该转发具体包到哪个网络设备。独立路由器诸如路由器560在那些WirelessHART 网络514上的所有设备都支持路由的实施例中可能是不需要的。但是，增加专用的路由器560 到网络可能是有益的(例如，以扩展网络，或节省网络中现场设备的能量)。所有直接连接到WirelessHART 网络514的设备可被称为网络设备。具体的， WirelessHART 现场设备530-536，适配器550，路由器560，网关522和接入点525是，为了路由和计划目的，WirelessHART 网络514的网络设备或节点。为了提供十分稳定和容易扩展的网络，可以预期的是所有网络设备可支持路由并且每个网络设备可通过其HART地址被全局标识。网络管理器527可包含网络设备的完整列表并为每个设备分配一个短的、网络唯一的16比特的昵称。附加的，每个网络设备可存储关于更新率、连接会话和设备资源的信息。简而言之，每个网络设备保持关于路由和计划的最近的信息。当新设备加入到网络或网络管理器探测到或发起在WirelessHART 网络514的拓扑或调度上的一个改变时， 网络管理器527传送该信息到网络设备。进一步，每个网络设备可存储和保持该网络设备在听操作中所识别的邻居设备的列表。一般而言，一个网络设备的邻居是任意类型的另一个网络设备，该另一个网络设备潜在地能够根据对应的网络强制的标准建立与网络设备的连接。对于WirelessHART 网络514，连接是无线连接。但是，应当理解的是，邻居设备也可以是以有线方式连接到具体设备的网络设备。如稍后将被讨论的，网络设备通过广告、或在指定时隙中被发送的具体消息提升它们被其他网络设备的发现。网络设备可操作地连接到具有一个或多个邻居的 WirelessHART 网络514，网络设备可基于广告信号的强度或其他原则选择邻居。再次参考图5，通过直接无线连接565连接的一对网络设备中，每个设备将另一个认作是邻居。因此， WirelessHART 网络514的网络设备可形成大量的连接565。在两个网络设备间建立直接无线连接565的可能性和愿望通过诸如节点间的物理距离、节点间的障碍物、在这两个节点的每一个处的信号强度等几个因素来确定。进一步，两个或多个直接连接565可在不能形成直接无线连接565的节点间形成路径。每个无线连接565其特征为关于传输的频率、接入到无线资源的方法等的一大组参数。本领域技术人员可以认识到，一般地，无线通信协议可以在指定的频率上运行，诸如那些被美国联邦通信委员会(FCC)分配的，或在无线频谱的未许可部分0.4GHz)上。尽管这里讨论的系统和方法可被应用到在任何指定频率或频率范围上运行的无线网络，下面讨论的实施例涉及在无线频谱的未许可或共享部分上运行的WirelessHART 网络514。根据该实施例，WirelessHART 网络514可容易地被激活和调整至在所需的特定未许可频率范围上运行。对于使用未许可频带的无线网络协议，共存是核心要求因为可能存在多种通信设备和接口资源。因此，为成功的传送，使用无线协议的设备必须与使用该频带的其他设备共存。共存一般定义了一个系统的能力以在其他系统有能力运行它们的任务的给定共享环境中执行任务，其中各种系统可使用或不可使用相同组的规则。在无线环境中共存的一个要求是协议能够当环境中存在干涉时保持通信。另一个要求是协议应该对其他通信系统产生尽可能小的干涉和破坏。换言之，具有周围无线环境的无线系统的共存的问题有两个主要方面。共存的第一个方面是系统影响其他系统的方式。例如，系统的操作者或开发者可询问一个发送器发送的信号对接近于该系统运行的其他无线系统有什么影响。更具体的，操作者可以询问当每次发射器打开时该发射器是否扰乱了一些其他无线设备的通信，或询问发射器是否花费了过多时间在空中而事实上“独占”了频带。熟悉无线通信的人应当认同，理想地，每个发射器应该是没有其他发射器注意的“沉默的邻居”。尽管这些完美的特性是极少的，如果有、 可获取的，产生其他无线通信系统可相当好的运行的共存环境的无线系统可以被称为“好邻居”。无线系统的共存的第二个方面是系统在其他系统或无线信号源存在时可相当好的运行的能力。具体的，系统的稳定性可能依赖于系统阻止在接收器处的干涉的程度，依赖于接收器是否因为附近的RF能量源容易过载，依赖于接收器容忍偶然位丢失的程度，和类似因素。在某些工业中，包括过程控制工业，有很多无线通信系统的重要潜在应用。在这些应用中，数据丢失通常是不允许的。在噪声或动态无线环境中能够提供可依赖通信的无线系统可以被称为“容忍邻居”。共存(部分上)依赖于有效地使用自由度的三个方面时间，频率和距离。通信可能是成功的当它发生在1)当干涉源(或其他通信系统)是安静的时间；2)与干涉不同的频率；或幻充分远离干涉源的位置。尽管这些因素的单个可被用于在无线频谱的共享部分上提供通信调度，考虑这些因素的两个或三个的组合能提供高度的可靠性，安全性和速度。集成无缝诊断设备570A、570B，诸如，或类似于参考图1_4所述的集成无缝诊断设备65、85、95，可以各种方式耦接于WirelessHART 网络514。作为一个例子，被定义为WirelessHART 现场设备的集成无缝诊断设备570A(类似于图2的集成无缝诊断设备65)可以无线方式耦接于WirelessHART 网络514。附加的，或替换的，被定义为有线 HART 设备的集成无缝诊断设备570B(类似于图4的集成无缝诊断设备％)可以通过 WirelessHART 适配器550至少部分地以有线方式耦接于WirelessHART 网络514。例如，非限制性地，已经参考图2-4描述的集成无缝诊断技术参考与Fieldbus数字总线相关的诊断问题而被考虑。因此，提供更多关于以下的细节将是有帮助的=Fieldbus 协议，与该协议相关的物理层，基于所述协议配置的现场设备，和发生在使用该Fieldbus 协议的过程控制系统(诸如过程控制系统100-400)中的通信发生的方式。然而，应该理解的是，Fieldbus协议在本领域中是公知的，并且在出版的、分发的、以及在可以从包括 Fieldbus通信协会(一个总部设在Austin，Texas的非盈利组织)可获得的大量条款、手册和规范中有详细描述。图6示出了具有能力在Field数字总线644上执行集成无缝诊断的示例过程控制系统600的框图。Field数字总线644(其可以是类似于如图1-4所示的数字总线44)包含传递能量到Field数字总线670的电源70。Fieldbus数字总线644进一步包含耦接现场设备36-39到Fieldbus数字总线644的连接块和端接器672 (也被称为接线集线器或 “集线器”)。更进一步，Fieldbus数字总线644包含耦接Fieldbus数字总线644的各种组件(例如，电源670和接线集线器672)到Fieldbus控制器12的I/O设备20B的物理链路 674。尽管图6所示的物理链路674是双绞线，物理链路674也可以是共轴电缆，光纤链路，寸寸。集成无缝诊断设备650A-650C，诸如，或类似于参考图2-4所述的集成无缝诊断设备65、85、95，可以各种方式耦接于Fieldbus数字总线644。例如，集成无缝诊断设备650A 可通过电源670耦接于Fieldbus数字总线644。集成无缝诊断设备650B也可通过I/O设备 20B耦接于Fieldbus数字总线644。进一步的，集成无缝诊断设备650C也可通过Fieldbus 数字总线644的物理链路674耦接于Fieldbus数字总线644。Fieldbus数字总线644，在某些实施例中，或在某些模式的运行中，可能不包含上述参考图6描述的一个或多个组件或，替换地，可能不使用上述组件的每一个。进一步，可以理解的是，这些描述的部件的一些可被组合或相反地，分成更小的组件。例如，电源670 可集成于Fieldbus控制器20A。更进一步，Fieldbus数字总线644可包括附加的组件和/ 或模块(例如，重发器)，为了易于阐述，未示出在图6中。图7是表示集成无缝诊断设备700的示例结构的框图。一般的，所述集成无缝诊断设备700包含诊断接口 740和通信接口 730。该诊断接口 740被配置为通信的耦接于一个通信链路(例如，Fieldbus数字总线)以收集与第一通信链路相关的诊断信息，并且该通信接口 730被配置为通信地耦接于另一通信链路(例如，支持HART 或WirelessHART 协议的通信链路)以通过该通信链路传送指示所述收集的诊断信息的数据到过程控制系统中除了该集成无缝诊断设备700外的实体。依赖于用于收集和传送诊断信息的过程控制协议的组合，集成无缝诊断设备700 可包含合适的协议栈。例如，如果用作图2所示的实施例中的集成无缝诊断设备65，集成无缝诊断设备700可包含被Fieldbus (或Profibus)协议使用的Fieldbus协议栈750和被 WirelessHART 协议使用的WirelessHART 协议栈760。集成无缝诊断设备700还可包含用于提供在这两个过程控制协议间的映射(例如，参数映射)协议映射器770。在一些实施例中，被Fieldbus (或Profibus)协议使用的协议栈和被WirelessHART 协议使用协议栈可共享应用层。该共享的应用层可被用于提供在这两个过程控制协议间的映射。图8表示用于过程控制系统，例如，诸如图2-4中所示的过程控制系统200-400中的示例诊断方法800的流程图。方法800包含定义集成无缝诊断设备(诸如图2-7中所示的集成无缝诊断设备)作为使用EDDL的标准设备(块810)。在集成无缝诊断设备被定义后，方法800包含通过集成无缝诊断设备的诊断接口通信地耦接到过程控制系统中的第一通信链路，其中该第一通信链路被配置为使用第一过程控制协议传送过程控制信息(块 820)。第一过程控制协议的一个例子是Fieldbus过程控制协议。方法800进一步包含，通过诊断接口，收集与第一通信链路的运行相关的诊断信息(块830)。一旦诊断信息被收集，方法800包含，通过诊断设备的通信接口，通信地耦接于不同于第一通信链路的第二通信链路，其中第二通信链路被配置为使用第二过程控制协议传送信息(块840)。例如，第二过程控制协议可以是HART 过程控制协议， WirelessHART 过程控制协议，或者两者的组合。方法800进一步包含通过通信接口经由第二通信链路和使用第二过程控制协议传送指示所述收集的诊断信息的数据到过程控制系统中除了所述集成无缝诊断设备700 外的实体(例如，控制器，工作站，等等)的数据(块850)。一般的，第一过程控制协议和第二过程控制协议是不同的工业自动化协议，并且每个过程控制协议具有用于传送过程控制信息的具体机制。尽管上述的各种示例无缝集成技术已经以诊断为背景进行了讨论，本领域技术人员可以理解，所描述的技术(和类似技术)可被用于其他背景。例如，如将在下面讨论的， 无缝集成技术可被用于集成使用不同过程控制协议的不同现场设备到同一过程控制系统。图9是表示集成使用不同过程控制协议的不同现场设备的示例过程控制系统900 的框图。为集成使用不同过程控制协议的不同现场设备，过程控制系统900包含集成无缝接口设备965。一般的，集成无缝接口设备965被用于通过一个通信链路966并使用一个过程控制协议收集与物理过程参数的测量或控制相关的过程控制信息，并且被用于通过支持不同过程控制协议的另一通信链路44传送收集的过程控制信息到过程控制系统900中的其他实体。例如，在图9所示的实施例中，过程控制信息可被使用WirelessHART 现场设备910-920 (耦接于WirelessHART 网络975)收集，并通过Fieldbus数字总线44被传送到例如控制器12。因此，集成无缝接口设备965可允许具有Fieldbus网络(或ibus 网络)的现有过程控制系统以有效地利用WirelessHART 以最小化对过程控制系统的结构的改变或不改变过程控制系统的结构。那就是，从过程控制系统的角度看，集成无缝接口设备965可以作为常规Fieldbus (或Profibus)现场设备来运行。尽管图9所示的实施例中，过程控制信息被使用WirelessHART 现场设备910-920 收集，并通过Fieldbus数字总线44被传送到控制器12，本领域技术人员应当理解，其他过程控制协议的组合也能被使用。例如，过程控制信息可以使用WirelessHART 现场设备 910-920收集，并可通过ftOfibus通信链路被传送到控制器12。依赖于用于收集和传送诊断信息的过程控制协议的组合，集成无缝接口设备 965可包含合适的协议栈。例如，如图9所示的实施例中，集成无缝接口设备965可包含被Fieldbus (或Profibus)协议使用的Fieldbus协议栈和被WirelessHART 协议使用的协议栈。但是，在一些实施例中，被Fieldbus (或ftOfibus)协议使用的协议栈和被 WirelessHART 协议使用协议栈可共享应用层。所述共享应用层可被用于提供在这两个过程控制协议间的映射(例如，参数映射)。图10表示集成无缝接口设备1000的示例结构的框图。一般的，集成无缝接口设备1000包含过程控制接口 1040和通信接口 1030。过程控制接口 1040被配置为通信的耦接于一个通信链路，并使用所述一个通信链路(例如，通过WirelessHART 现场设备和/或网络)收集与物理过程参数的测量或控制相关的过程控制信息。通信接口 1030被配置为通信地耦接于另一通信链路(例如，Fieldbus数字总线)以通过所述另一通信链路传送指示收集的过程控制信息的数据到过程控制系统中的除了集成无缝接口设备1000的其他实
18体。依赖于用于收集和传送诊断信息的过程控制协议的组合，集成无缝接口设备1000 可包含合适的协议栈。例如，如果如图9所示的实施例中的集成无缝接口设备965，集成无缝接口设备1000可包含被Fieldbus (或ftOfibus)协议使用的Fieldbus协议栈1050和被WirelessHART 协议使用的WirelessHART 协议栈1060。集成无缝接口设备1000还可包含用于提供在这两个过程控制协议间的映射(例如，参数映射)协议映射器1070。在一些实施例中，被Fieldbus (或Profibus)协议使用的协议栈和被WirelessHART协议使用协议栈可共享应用层。所述共享应用层可被用于提供在这两个过程控制协议间的映射。图11表示在Fieldbus和WirelessHART 协议间参数的示例映射1100的时间图。 在某些实施例中，来自WirelessHART 协议现场设备的参数可被映射到集成无缝接口设备 1000内的Fieldbus功能块应用层。从包含集成无缝接口设备1000的控制系统的角度看， 被安装在现场并通过Fieldbus部分连接的集成无缝接口设备1000可被作为通常包含功能块的Fieldbus设备。与WirelessHART 现场设备相关的测量或致动器可在FFIO块中反映。报警探测可通过Fieldbus标准定义的AI，DI或PID块的标准报警特征完成。附加的， 可以建立PlantWeb报警，用于对集成无缝接口设备1000和通过集成无缝接口设备1000连接的WirelessHART 现场设备。通信信道和它与WirelessHART 现场设备标签的相关性可被合适协议栈使用，以将功能块和WirelessHART 现场设备相关联。由Fieldbus和ibus要求的信息可通过由HART命令周期地传送的参数而获得。作为例子，HART命令9可包含状态和多至八个设备或动态参数。之后这些参数可通过Fieldbus功能信道参数被映射到Fieldbus功能块上。由WirelessHART 规范定义的网络管理器可被放置于集成无缝接口设备中，诸如图10的集成无缝接口设备1000。因此，对于集成无缝接口设备来说，自动产生用于无线通信的超帧是可能的。当控制系统支持现场控制时，可能要求没有用户干涉。被要求用于 WirelessHART 网络管理的通信计划可基于由控制系统写入到设备的参数在所述集成无缝接口设备中自动生成。例如，WirelessHART 计划可从Fieldbus协会或被下载到集成无缝接口设备的ftOfibus计划中自动生成。以这种方式，同步集成无缝接口设备中的功能块的执行和由WirelessHART 现场设备支持的测量和输出时隙时间是可能的。附加的，或替换的，为监控和计算应用(或如果控制系统不支持现场控制)，计划可由集成无缝接口设备从控制系统写入到定义与所述无线应用相关联的通信要求的资源块的参数生成。如果仅有一些WirelessHART 现场设备被集成无缝接口设备所支持，计划可以相对简单，最小化中继的数量和相关的能量消耗。在某些情况下，WirelessHART 现场设备可具有被用于建立，校准和诊断设备的运行的各种参数。替代在集成无缝接口设备中保存所有参数，集成无缝接口设备可被设计为允许由控制系统传送到集成无缝接口设备的HART命令被自动地转发到相关联的 WirelessHART 现场设备。这样的通过(pass-through)通信可被与控制系统相关联的资源管理器包使用。一旦这些资源管理应用支持WirelessHART ，支持集成无缝接口设备所需的改变可以是很小的。—般而言，这里描述的任何接口设备可以任何所要求方式收集(其包含测量，确定，探测，生成或另外获取)定义或与被监控的通信链路，诸如Fieldbus链路的诊断情况相
19关的诊断信息。一般的，诊断接口可监控在所述监控通信链路上的一个或多个信号或数据传输并且可基于这些信号的内容或质量或两者来探测所述监控通信链路的诊断情况。例如，诊断接口可以收集或者确定诊断信息，该诊断信息的形式是监控的通信链路上存在的一个或多个线路错误。探测这些线路错误可包含识别在该监控的通信链路上的一个或多个不正确的线路连接，或断开的电路或短路的电路，或间断的线路连接或在线路连接中的反极性。附加的或替换的，诊断接口可以收集或确定诊断信息，该诊断信息的形式是基于与所述监控通信链路相关的协议要求，标识在监控通信链路上有太多或太少端接器，可以收集或确定诊断信息，该诊断信息的形式是标识连接到监控的通信链路的另一设备的物理层中的故障或在连接到监控的链路的一个或多个设备的任何其他“内存不足”(out of the box) 故障，和/或可以收集或确定诊断信息，该诊断信息的形式是标识在监控的通信链路上存在一个或多个接地错误或在监控的链路上不存在任何清楚的接地策略。当然，可以替代地或者同时收集或确定其他类型的诊断信息。在某些情况下，这些类型的诊断信息的每一个可基于监控的通信链路上存在的信号的一些特征或者质量而确定，包含监控的通信链路上信号的上升和下降次数，监控的通信链路上信号的电压或电流水平，监控的通信链路上信号的极性或相位等。实际上，存在很多已知方法，用于基于监控的通信链路上的信号的一个或多个特征或质量探测诊断情况， 并且该诊断接口可基于在通信链路上被监控的或存在的信号的特性，实现任何这些或其他用于探测各种诊断情况的已知技术。附加的，这里描述的诊断接口可存储和执行一个或多个诊断应用，其中这些诊断应用可在时间上分析信号，或可分析在监控的通信链路上存在的大量不同信号或数据传输 (例如，与在时间上相同的信号或不同信号相关联)以确定一个或多个与监控的通信链路相关联的诊断情况。例如，如图4-10所示，在这些图中的诊断接口设备可存储一个或多个应用1200或具有实施分析从监控的通信链路收集的数据或信号一个或多个应用的应用层 1200。在一些实施例中，应用1200可对监控的链路上的过程控制信息的功率谱分析，其可以包含在监控的通信链路上的任何信号。在一个实施例中，功率谱分析可被用于识别不同的频率和它们对测试的过程控制信号的功率贡献。这种类型的功率谱分析可被用于识别或探测过程控制信号中的过程噪声(例如，通过探测不具有显著频谱贡献的频率处的功率， 等)。例如，在信号中某个频率处的功率可指示罐内流体的晃动。当然，还有许多其他类型或例子的过程噪声，其可从在监控的通信链路上的一个或多个信号功率谱所确定。一般的，在这些情况下，诊断接口可存储应用1200并在处理器上执行应用1200 到诊断接口设备以基于从监控的通信链路收集的多条数据确定诊断信息。如上所述，应用 1200可执行从监控的通信链路收集的多条数据的功率谱分析，可运行以探测在监控的通信链路上的任何所需类型的噪声(例如，指示不合适接地电气设备的噪声)，或可为监控的通信链路探测(例如，确定)一个或多个性能指示器，其中一个或多个性能指示器的每一个指示在监控的通信链路上的通信的性能的质量或测量。这些性能指示器可包含，例如，通信错误率(在监控的链路上)，总线利用率，通信延迟时间等。上述的各种设备(和类似设备)的功能的至少一些可被使用硬件，执行固件指令和/或软件指令的处理器(诸如图7中的处理器710和图10的处理器1010)，或上述的任意组合而实现。可被装载到固件的应用的一个例子是功率谱分析。通过以这种方式包括功率谱分析，探测过程噪声是可能的。另外，以这种方式集成的分析允许诊断模块来监控当过程被在运行范围内移动的问题。当使用执行软件或固件指令的处理器实现时，软件或固件指令可以存储在任何计算机可读存储器中(例如图7的存储器720和图10的存储器1020)， 诸如磁盘、光盘或其它存储介质，在RAM或ROM或闪存中，处理器，硬盘驱动，光盘驱动，磁带驱动等。类似的，软件或固件指令可被使用任何已知的或所需的传递方法传递到用户或系统，包括，例如，在计算机可读盘或其它可转换的计算机存储机制或通过通信介质。通信介质通常以调制数据信号，例如载波，或其他传输机制的形式包含计算机可读指令，数据结构，程序模块或其他数据。术语“调制的数据信号”是指一个或多个特征以编码信息于信号中的形式设定或改变的信号。例如，而并不限于，通信介质包括有线介质诸如有线网络或直接线路连接，和无线介质诸如声学的、射频的、红外的或其它无线介质。因此，该软件或固件指令可通过诸如电话线，DSL线，有线电视线，光纤线，无线通信信道，网络等通信信道被传递到用户或系统(其被视为与通过可传输的存储介质提供这样软件相同或者可互换)。软件或固件指令可包含当被处理器执行时使处理器运行各种动作的机器可读指令。当以硬件实现时，硬件可包含一个或多个独立组件，集成电路和专用集成电路 (ASIC)等。尽管前述文字给出了几个可在过程控制环境中提供集成无缝诊断的示例方法，设备和系统的详细描述，应当理解的是，说明书的法律范围由在本公开的最后给出的权利要求的词语所限定。详细描述仅是示例性的而并不描述任何可能实施例，因为描述每个可能的实施例将是不实际的，如果不是不可能的话。使用当前技术或在本专利提交日之后的研发的技术，能够实现多种替换实施例，其仍落入权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于过程控制系统的接口设备，所述过程控制系统包含配置为使用第一过程控制协议传送信息的第一通信链路，不同于所述第一通信链路的配置为使用第二过程控制协议传送信息的第二通信链路，其中，至少一个现场设备耦接于所述第一通信链路，所述至少一个现场设备配置为控制或测量物理过程参数，所述接口设备包括过程控制接口，其配置为通信地耦接于所述第一通信链路以收集与所述物理过程参数的测量或控制相关的过程控制信息；诊断应用，其在所述接口设备上执行以分析所述收集的过程控制信息，以确定与所述第一通信链路或通信地耦接于所述第一通信链路的设备相关的诊断情况；以及通信接口，其配置为通信地耦接于所述第二通信链路以通过所述第二通信链路并使用所述第二过程控制协议来传送所述诊断情况，到所述过程控制系统中除了所述接口设备外的实体；其中所述第一过程控制协议和所述第二过程控制协议是不同的工业自动化协议，所述第一过程控制协议和所述第二过程控制协议的每一个具有针对传送过程控制信息的特定机制。
2.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，所述第一过程控制协议支持无线通
3.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，所述第一过程控制协议是 WirelessHART 协议。
4.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，所述第二通信链路是Fieldbus数字总线，并且其中所述第二过程控制协议是Fieldbus过程控制协议。
5.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，所述诊断应用是可执行的，以进行所述过程控制信息的功率谱分析。
6.根据权利要求5所述的接口设备，其特征在于，所述功率谱分析识别不同的频率和它们对测量的过程控制信号的功率贡献。
7.根据权利要求5所述的接口设备，其特征在于，所述功率谱分析识别不同的频率和它们对测量的过程控制信号的功率贡献以探测所述过程控制信号中的过程噪声。
8.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，所述诊断应用执行以基于所述过程控制信息探测所述第一通信链路上的噪声。
9.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，所述诊断应用执行以探测所述第一通信链路上的噪声，所述噪声指示不正确地接地的电气装置。
10.根据权利要求1所述的接口设备，其特征在于，所述诊断应用执行以基于所述过程控制信息探测与所述第一通信链路相关的一个或多个性能因子。
11.根据权利要求10所述的接口设备，其特征在于，所述一个或多个性能因子包括通信错误率或总线使用率。
12.一种过程控制系统，包括第一通信链路，其配置为使用第一过程控制协议传送过程控制信息；第二通信链路，其不同于所述第一通信链路并配置为使用第二过程控制协议传送过程控制信息；以及诊断设备，其包括诊断接口，其通信地耦接于所述第一通信链路并配置为收集或确定与所述第一通信链路的运行相关的诊断信息；以及通信接口，其通信地耦接于所述第二通信链路并配置为，通过所述第二通信链路并使用所述第二过程控制协议来传送指示所述收集的诊断信息的数据，到所述过程控制系统中除了所述诊断单元外的实体；其中所述第一过程控制协议和所述第二过程控制协议是不同的工业自动化协议，所述第一过程控制协议和所述第二过程控制协议的每一个具有针对传送过程控制信息的特定机制。
13.根据权利要求12所述的过程控制系统，其特征在于，所述第二通信链路是无线链路，并且其中所述第二过程控制协议支持无线通信。
14.根据权利要求13所述的过程控制系统，其特征在于，所述第二通信链路包括设置在所述通信接口和所述过程工厂中除了所述诊断单元外的所述实体间的无线网关，并且其中所述无线网关配置为在所述支持无线通信的第二过程控制协议和支持有线通信的通信协议间翻译。
15.根据权利要求14所述的过程控制系统，其特征在于，所述第二通信链路包括设置在所述诊断设备和所述无线网关间的WirelessHART 适配器，并且其中所述 WirelessHART 适配器配置为在所述HART 协议和所述WirelessHART 协议间翻译。
16.根据权利要求12所述的过程控制系统，其特征在于，所述诊断设备和所述第二通信协议支持可寻址远程传感器高速通道(HART )协议。
17.根据权利要求12所述的过程控制系统，其特征在于，所述诊断设备和所述第二通信协议支持WirelessHART 过程控制协议。
18.根据权利要求12所述的过程控制系统，其特征在于，所述诊断设备被定义为使用电子设备描述语言(EDDL)的标准设备。
19.根据权利要求12所述的过程控制系统，其特征在于，所述诊断接口收集或确定诊断信息，所述诊断信息是所述第一通信链路上存在的一个或多个线路错误的形式。
20.根据权利要求19所述的过程控制系统，其特征在于，所述一个或多个线路错误包括在所述第一通信链路上的不正确的线路连接，或断开的电路或短路的电路，或间断的线路连接或在线路连接中的反极性的标识。
21.根据权利要求12所述的过程控制系统，其特征在于，所述诊断接口收集或确定针对信息，所述诊断信息是基于与所述第一通信链路相关的协议要求标识在所述第一通信链路上有太多或太少端接器的形式。
22.根据权利要求12所述的过程控制系统，其特征在于，所述诊断接口收集或确定诊断信息，所述诊断信息是标识连接到所述第一通信链路的另一设备的物理层中的故障的形式。
23.根据权利要求12所述的过程控制系统，其特征在于，所述诊断接口收集或确定诊断信息，所述诊断信息是标识在所述第一通信链路上存在一个或多个接地错误的形式。
24.根据权利要求12所述的过程控制系统，其特征在于，所述诊断接口执行应用以基于从所述第一通信链路收集的多条数据来确定所述诊断信息。
25.根据权利要求M所述的过程控制系统，其特征在于，所述应用执行从所述第一通信链路收集的所述多条数据的功率谱分析。
26.根据权利要求M所述的过程控制系统，其特征在于，所述应用运行以探测在所述第一通信链路上的噪声。
27.根据权利要求M所述的过程控制系统，其特征在于，所述应用运行以探测对于所述第一通信链路的一个或多个性能指示器，所述一个或多个性能指示器的每一个指示在所述第一通信链路上的通信的性能的质量。
28.一种用于过程控制系统的诊断设备，所述过程控制系统包括配置为使用第一过程控制协议传送信息的第一通信链路，不同于所述第一通信链路的配置为使用第二过程控制协议传送信息的第二通信链路，所述诊断设备包括诊断接口，其配置为通信地耦接于所述第一通信链路以收集或产生与所述第一通信链路的运行相关的诊断信息；以及通信接口，其配置为通信地耦接于所述第二通信链路以通过所述第二通信链路并使用所述第二过程控制协议来传送指示所述收集的诊断信息的数据，到所述过程控制系统中除了所述诊断设备外的实体；其中所述第一过程控制协议和所述第二过程控制协议是不同的工业自动化协议，所述第一过程控制协议和所述第二过程控制协议的每一个具有针对传送过程控制信息的特定机制。
29.根据权利要求观所述的诊断设备，其特征在于，所述第一通信链路是Fieldbus数字总线，并且其中所述第一过程控制协议是Fieldbus过程控制协议。
30.根据权利要求四所述的诊断设备，其特征在于，所述Fieldbus数字总线包括电源， 并且其中所述诊断接口配置为通信地耦接于所述电源。
31.根据权利要求观所述的诊断设备，其特征在于，所述第二过程控制协议是 HART 过程控制协议或WirelessHART 过程控制协议。
32.根据权利要求观所述的诊断设备，其特征在于，所述第二过程控制协议是 HART 过程控制协议和WirelessHART 过程控制协议的组合。
33.根据权利要求28所述的诊断设备，其特征在于，所述诊断接口收集或确定诊断信息，所述诊断信息是所述第一通信链路上存在的一个或多个线路错误的形式。
34.根据权利要求33所述的诊断设备，其特征在于，所述一个或多个线路错误包括在所述第一通信链路上的不正确的线路连接，或断开的电路或短路的电路，或间断的线路连接或在线路连接中的反极性的标识。
35.根据权利要求观所述的诊断设备，其特征在于，所述诊断接口收集或确定诊断信息，所述诊断信息是基于与所述第一通信链路相关的协议要求标识在所述第一通信链路上有太多或太少端接器的形式。
36.根据权利要求观所述的诊断设备，其特征在于，所述诊断接口收集或确定诊断信息，所述诊断信息是标识连接到所述第一通信链路的另一设备的物理层中的故障的形式。
37.根据权利要求观所述的诊断设备，其特征在于，所述诊断接口收集或确定诊断信息，所述诊断信息是标识在所述第一通信链路上存在一个或多个接地错误的形式。
38.根据权利要求观所述的诊断设备，其特征在于，所述诊断接口执行应用以基于从所述第一通信链路收集的多条数据来确定所述诊断信息。
39.根据权利要求38所述的诊断设备，其特征在于，所述应用执行从所述第一通信链路收集的多条数据的功率谱分析。
40.根据权利要求38所述的诊断设备，其特征在于，所述应用运行以探测在所述第一通信链路上的噪声。
41.根据权利要求38所述的诊断设备，其特征在于，所述应用运行以探测对于所述第一通信链路的一个或多个性能指示器，所述一个或多个性能指示器的每一个指示在所述第一通信链路上的通信的性能的质量。
42.一种用于过程控制系统的诊断方法，所述方法包括通过诊断设备的诊断接口，通信地耦接到所述过程控制系统中的第一通信链路，其中所述第一通信链路配置为使用第一过程控制协议传送过程控制信息；通过所述诊断接口，收集与所述第一通信链路的运行相关的诊断信息；通过所述诊断设备的通信接口，通信地耦接到不同于所述第一通信链路的第二通信链路，其中所述第二通信链路配置为使用第二过程控制协议传送信息；以及通过所述通信接口，通过所述第二通信链路并使用所述第二过程控制协议，传送指示所述收集的诊断信息的数据到所述过程控制系统中除了所述诊断设备外的实体；其中所述第一过程控制协议和所述第二过程控制协议是不同的工业自动化协议，所述第一过程控制协议和所述第二过程控制协议的每一个具有针对传送过程控制信息的特定机制。
43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，进一步包括定义所述诊断设备为使用电子设备描述语言(EDDL)的标准设备。
44.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，所述第二通信链路是无线链路，并且其中所述第二过程控制协议支持无线通信。
45.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，收集与所述第一通信链路的运行相关的诊断信息包括监控在所述第一通信链路上的一个或多个信号并基于所述一个或多个监控的信号确定所述诊断信息为所述第一通信链路的诊断情况。
46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，确定所述诊断信息为所述第一通信链路的诊断情况包括确定所述第一通信链路上存在的一个或多个线路错误的形式的所述诊断信息。
47.根据权利要求46所述的方法，其特征在于，所述一个或多个线路错误包括在所述第一通信链路上的不正确的线路连接，或断开的电路或短路的电路，或间断的线路连接或在线路连接中的反极性的标识。
48.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，确定所述诊断信息为所述第一通信链路的诊断情况包括确定基于与所述第一通信链路相关的协议要求标识在所述第一通信链路上有太多或太少端接器的形式的所述诊断信息。
49.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，确定所述诊断信息为所述第一通信链路的诊断情况包括确定标识连接到所述第一通信链路的另一设备的物理层中的故障的形式的所述诊断信息。
50.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，确定所述诊断信息为所述第一通信链路的诊断情况包括确定标识在所述第一通信链路上存在一个或多个接地错误的形式的所述诊断信息。
51.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，确定所述诊断信息为所述第一通信链路的诊断情况包括在所述诊断接口中执行应用以基于从所述第一通信链路收集的多条数据来确定所述诊断信息。
52.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，执行所述应用包括执行从所述第一通信链路收集的多条数据的功率谱分析。
53.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，执行所述应用包括分析从所述第一通信链路收集的多条数据以探测在所述第一通信链路上的噪声。
54.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，执行所述应用包含分析从所述第一通信链路收集的多条数据以确定对于所述第一通信链路的一个或多个性能指示器，所述一个或多个性能指示器的每一个指示在所述第一通信链路上的通信的性能的质量。
全文摘要
本公开涉及过程控制系统和用于过程控制系统的诊断设备以及接口设备。为了便于过程控制系统中的过程控制设备的无缝集成，集成无缝诊断设备收集与支持一个过程控制协议的通信链路的运行相关的(或与其相关的问题)的诊断数据而通过支持不同过程控制协议的另一通信链路来传送所述收集的诊断数据到过程控制系统中的其他实体。因此，由所述集成无缝诊断设备监控的通信链路的问题发生时可被上报给过程控制系统中的适合的实体，并且没有不需要的延迟。此外，所述被监控的通信链路的问题可通过可被那些实体(和过程控制系统中的其他实体)理解的过程控制协议被传送到所述适合的实体，而不用消耗所述被监控的通信链路的潜在有价值的资源。
文档编号G05B23/02GK102375453SQ20111022733
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月3日 优先权日2010年8月4日
发明者C·A·斯科特, D·施莱斯, M·J·尼克松 申请人:费希尔-罗斯蒙特系统公司