[发明专利]一种分布式无线hart兼容式过程控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及领域，特别是涉及一种分布式无线hart兼容式过程控制系统。

背景技术

作为国际IEC公布的程控制系统规范之一，无线hart已经在过程自动化系统中开始应用，无线HART是一种专门为过程自动化应用设计的无线网格拓扑结构的网络通信协议。该系统采用了中心控制的mesh组网、多信道跳频等技术，提高了工业无线系统以通信的可靠性和可预测性；mesh是一种无线网格网络，是一种多跳（multi-hop）网络。

然而，中心控制架构带来的系统风险集中、容易造成单点失效等问题，仍然是工业无线系统的潜在风险。

现有的DCS系统（分散控制系统）采用了分散控制结构，但属于有线控制系统，较无线系统在部署、维护、拓展等方面劣势明显。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种分布式无线hart兼容式过程控制系统，能够一方面与无线hart系统兼容，同时具有分布式架构，避免工业无线通信中的风险集中和单点失效等问题，从而为高可靠性过程自动化提供新的无线系统。

    为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种分布式无线hart兼容式过程控制系统，包括：mesh骨干网络设备和簇内节点，系统通讯周期分为mesh骨干网络通信周期和簇内通信周期；所述mesh骨干网络设备和簇内节点分别形成mesh骨干网络和簇状网络；每个所述簇状网络中簇头直接管理所述簇内节点；所述mesh骨干网络与簇状网络构成本地网络。

优选的是，所述mesh骨干网络设备包括无线hart仪表和具有串口通信的本地控制器，所述无线hart仪表上设有一个串行接口；所述mesh骨干网络通信时，所述本地控制器处于挂起状态，所述mesh网络兼容无线hart通信；所述簇状网络通信时，本地控制器通过串口控制所述无线hart仪表与所述簇内节点通信。

优选的是，所述簇内节点包括MC13213最小系统、信号调理电路、电源电路和天线电路；所述信号调理电路把传感器采集到的现场物理量变成标准的数字量或模拟量，送到所述MC13213最小系统，再经所述天线电路发送到所述mesh骨干网络设备。

优选的是，所述本地控制器中运行无线hart全功能协议栈；所述簇内节点可以运行hart协议，簇内节点也可以运行MODBUS-RTU过程自动化通用协议。

本发明的有益效果是：本发明可以应用无线hart的协议和仪表，从而继承无线hart的技术和积累，同时具有分布式架构，避免单点失效等，进一步提高系统可靠性、灵活性、可拓展性，为过程自动化中无线应用拓展空间。

附图说明

    图1是本发明一种分布式无线hart兼容式过程控制系统的结构示意图；

图2是所示一种分布式无线hart兼容式过程控制系统的mesh骨干网络设备的结构示意图；

图3是所示一种分布式无线hart兼容式过程控制系统的簇内节点的结构示意图；

    附图中各部件的标记如下：1、mesh骨干网络设备；2、簇内节点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图3，本发明实施例包括：

    一种分布式无线hart兼容式过程控制系统，包括：mesh骨干网络设备1和簇内节点2，系统通讯周期分为mesh骨干网络通信周期和簇内通信周期；所述mesh骨干网络设备1和簇内节点2分别形成mesh骨干网络和簇状网络；每个所述簇状网络中簇头直接管理所述簇内节点；所述mesh骨干网络与簇状网络构成本地网络。

所述mesh骨干网络设备1包括无线hart仪表和具有串口通信的本地控制器，所述无线hart仪表上设有一个串行接口；所述mesh骨干网络通信时，所述本地控制器处于挂起状态，所述mesh网络兼容无线hart通信；所述簇状网络通信时，本地控制器通过串口控制所述无线hart仪表与所述簇内节点通信；所述本地控制器中运行无线hart全功能协议栈；所述簇内节点可以运行hart协议，簇内节点也可以运行MODBUS-RTU过程自动化通用协议。

所述簇内节点2包括MC13213最小系统、信号调理电路、电源电路和天线电路；所述信号调理电路把传感器采集到的现场物理量变成标准的数字量或模拟量，送到所述MC13213最小系统，再经所述天线电路发送到所述mesh骨干网络设备；MC13213为一种内嵌单片机的通讯电路。