[发明专利]过程测量的无线通信

说明书

相关申请

本申请是在2006年8月4日提交的标题为“使用不可靠通信的过程控 制”(Process Control With Unreliable Communications)的美国11/499,013 号专利申请(U.S.Application Serial No.11/499,013)的部分连续申请案，而 美国11/499,013号专利申请(U.S.Application Serial No.11/499,013)是在 2005年10月25日提交的标题为“无线及其他过程控制系统中的非定期控 制通信”(Non-periodic Control Communications in Wireless and Other Process Control Systems)的美国11/258,676号专利申请(U.S.Application Serial No. 11/258,676)的部分连续申请案；所述两项专利申请的揭示在此通过引用明 确地被并入本专利。

技术领域

本发明总体上涉及过程监测系统，尤其涉及过程监测系统中的无线及/ 或非定期控制通信的传输及处理。

背景技术

过程控制系统-如那些用于化学、石油、或其他过程的分布式或大型过程 控制系统-典型地包括一个或多个过程控制器，过程控制器通过模拟总线、数 字总线或模拟/数字混合总线相互通信连接，与至少一个主机或操作员工作站及 与一个或多个现场设备通信连接。所述现场设备可能是阀、阀定位器、开关及 传送器(例如温度传感器、压力传感器及流率传感器)，它们在过程设备中发 挥功能，如开启或关闭阀及测量过程参数。过程控制器接收现场设备所进行的 过程测量的信号及/或关于现场设备的其他信息，并使用这些信息来实施控制例 程，以产生控制信号并通过总线传送至现场设备，以控制过程的操作。来自现 场设备和控制器的信息一般提供给由操作员工作站执行的一种或多种应用程 序，使操作员能够执行针对过程所需要的任何功能，例如观察过程的当前状态、 修正过程的操作等等。

某些过程控制系统，例如由总部设在美国德克萨斯州(Texas)奥斯汀市 (Austin)的“艾默生过程控制有限公司”(Emerson Process Management)出 售的系统，使用位于控制器中或不同的现场设备中的功能块或称为模 块的功能块组来执行控制及/或监测操作。在这些情况中，控制器或其他设备能 够包括以及执行一个或多个功能块或模块，其中的每一个功能块或模块接收来 自其他功能块的输入及/或向其他功能块(在相同的设备中，或在不同的设备中) 提供输出，而且所述控制器或其他设备执行一些过程操作，例如测量或检测过 程参数、监测设备、控制设备、或执行控制操作，比如执行比例微分积分(PID) 控制例程。过程控制系统中的不同的功能块和模块通常设计为互相通信(例如 通过总线)，以形成一个或多个过程控制环路。

过程控制器一般编程为对过程限定的或过程中包含的多个不同环路中的 每一个环路执行不同的算法、子例程或控制环路(它们都是控制例程)，例如 流量控制环路、温度控制环路、压力控制环路等等。一般而言，每一个这样的 控制环路包括：一个或多个输入块，比如模拟输入(AI)功能块；一个单输出 控制块，比如比例微分积分(PID)或模糊逻辑控制功能块；及一个输出块， 比如模拟输出(AO)功能块。控制例程及执行这类例程的功能块，一直是根据 多种控制技术来配置，这些控制技术包括比例微分积分(PID)控制、模糊逻 辑控制、以及基于模型的技术，比如Smith Predictor(Smith预估器)或模型预 测控制(MPC)。

为了支持所述例程的执行，典型的工业或过程设备的集中式控制室与一个 或多个过程控制器及过程输入/输出子系统通信连接，而这些过程控制器及过程 输入/输出子系统则连接到一个或多个现场设备。传统上，模拟现场设备一直是 通过双线或四线电流环路连接到控制器，以用于信号传输及电力供应。将信号 传输到控制室的模拟现场设备(例如传感器或传送器)对通过电流环路的电流 进行调制，使所述电流与所测得的过程变量相称。另一方面，在控制室的控制 之下执行动作的模拟现场设备是由通过所述环路的电流大小控制。