[发明专利]利用地学编码的无线结构

说明书

相关申请的相互参照

本申请是在2005年6月17日提交的标题为“用于过程控制系统的无线结构及支持”(Wireless Architecture and Support for Process Control Systems)的待审批的美国11/156,215号专利申请(U.S.Application Serial No.11/156,215)的部分连续申请案，而美国11/156,215号专利申请(U.S.Application Serial No.11/156,215)是在2003年6月18日提交的标题为“与过程控制系统一同使用的自配置通信网络”(Self-Configuring CommunicationNetworks for use with Process Control Systems)的待审批的美国10/464,087号专利申请(U.S.Application Serial No.10/464,087)的部分连续申请案；所述两项专利申请在此通过引用明确地被并入本专利。

技术领域

本专利公开用于在分布式过程控制系统中提供无线通信的方法及设备，这些方法及设备建立及始终一致地保持过程控制系统中不同的远程设备与基本计算机之间的无线通信连接。

背景技术

过程控制系统广泛地用于制造产品或控制过程(例如化学品制造、发电厂控制等等)的工厂及/或车间。过程控制系统也用于自然资源的开采，比如石油及天然气钻探及处理过程等等。实质上，任何制造过程、资源开采过程等等，可以通过一个或多个过程控制系统的应用而得以自动化。相信所述过程控制系统最终也将更广泛地用于农业。

过程控制系统的实施方式经过多年，已经有了进展。旧时的过程控制系统典型地以专用、集中式硬件及固定式连接来实施。

然而，现代的过程控制系统却是典型地以高度分布的工作站、智能控制器、智能现场设备及类似设备的网络来实施，这些设备的其中一些或全部设备可以执行一个整体过程控制策略或方案的一部分。明确地说，大多数过程控制系统包括智能现场设备及其他过程控制组件，这些智能现场设备及其他过程控制组件通过一个或多个数字数据总线，彼此通信连接及/或通信连接到一个或多个控制器。除了智能现场设备之外，现代的过程控制系统也可以包括模拟现场设备，比如4-20mA设备、0-10伏特直流电(VDC)设备等等，这些模拟现场设备典型地直接连接到控制器，而不是通过共用数字数据总线或同类物来连接到控制器。

在一个典型的工业或过程设备中，一个分布式控制系统(DCS)用于控制许多在所述设备执行的工业过程。所述设备可能有一个集中式控制室，集中式控制室中有一个计算机系统，该计算机系统带有用户输入/输出(I/O)、一个盘输入/输出及其他外围设备，在计算机领域中广为人知的是，这些外围设备有一个或多个过程控制器及过程输入/输出子系统通信连接到所述集中式控制室。此外，一个或多个现场设备典型地连接到所述输入/输出子系统及连接到所述过程控制器，以便在所述过程设备中实施控制及测量活动。在所述过程输入/输出子系统可以包括连接到遍及所述过程设备的多个现场设备的多个输入/输出端口的同时，所述现场设备可以包括多种类别的分析设备、硅压力传感器、电容式压力传感器、电阻式温度检测器、热电偶连接器、应变仪、限位开关、开关式开关、流量变送器、压力变送器、电容级开关、重量秤、变换器、阀定位器、阀控制器、执行器、螺线管、指示灯或任何其他典型地用于过程设备的装置。

如在此使用的一样，所述术语“现场设备”包含这些设备以及任何其他在一个控制系统中执行功能的设备。无论如何，现场设备可以包括(例如)输入设备(例如提供指示过程控制参数(比如温度、压力、流率等等)的状况信号的传感器)以及响应从控制器及/或其他现场设备接收的命令而执行动作的控制操作器或执行器。

传统上，模拟现场设备通过双绞线电流环路连接到控制器，而每个设备通过一个单一的双绞线连接到控制器。模拟现场设备能够响应一个特定范围中的一个电气信号或在一个特定范围中传送一个电气信号。在一个典型的配置中，通常在所述双绞线的两条线之间具有大约为20-25伏特(V)的电压差，并且有4-20mA的电流流经所述环路很平常。传送一个信号到所述控制室的一个模拟现场设备调整流经所述电流环路的电流，而所述电流与所述测得过程变量成比例。