Отложенная публикация данных в системах управления процессами

Отложенная публикация данных в системах управления процессами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение, в целом, относится к публикации данных или событий в сети управления процессами или системами и, в частности, к задержке публикации данных или событий сетевыми устройствами в процессе управления сетью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известные на сегодняшний день сетевые устройства, входящие в состав сети для управления процессом, предназначены для возможностей публикации, чтобы передавать или публиковать данные управления процессом в сети. В процессе назначения публикации характеристик сетевое устройство определяет текущее значение данных управления процессом, и передает или публикует текущее значение в сети.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0003] Фиг. 1 представляет собой функциональную схему, поясняющую работу системы, использующей беспроводную HART сеть для обеспечения беспроводной связи между полевыми устройствами и устройствами маршрутизации, подключенными к сети производственной автоматизации при помощи шлюза;

[0004] Фиг. 2 представляет собой схематическое представление уровней беспроводного HART протокола, реализованного в соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения, описанного в данной заявке;

[0005] Фиг. 3А представляет собой типовую блок-схему алгоритма, определяющего требования проектных ограничений;

[0006] Фиг. 3В представляет собой типовую блок-схему алгоритма конфигурации данных сверхцикла;

[0007] Фиг. 3С представляет собой типовую блок-схему алгоритма управления конфигурацией сверхцикла;

[0008] Фиг. 4 представляет собой наглядное изображение таблицы для беспроводной HART сети, содержащей распределение канальных интервалов, их предназначение, и другие параметры распределения;

[0009] Фиг. 5 представляет собой функциональную схему типового сетевого устройства 200, спроектированного для обеспечения отложенной публикации данных управления процессом; и

[0010] Фиг. 6 представляет собой типовой способ отложенной публикации данных сетевым устройством в системе управления процессом.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Фиг. 1 представлен пример типовой сети управления процессом 10, в которой может быть реализован алгоритм отложенной публикации, описанный в данной заявке. В данном варианте реализации изобретения сеть для управления процессом 10, участвует в производственном процессе, например, нефтеперерабатывающем, химическом и/или другом технологическом процессе промышленного производства, причем сеть для управления процессом 10 контролирует один или более процессов, выполняемых технологическим оборудованием. В частности, сеть 10 может состоять из сети производственной автоматизации 12 и коммуникационной сети 14. В варианте реализации сети для управления процессом 10, показанной на Фиг. 1, коммуникационная сеть 14 представлена как коммуникационная сеть, поддерживающая беспроводной протокол HART (магистрального адресуемого удаленного преобразователя), например, "беспроводная HART сеть". При этом в некоторых вариантах реализации сети 10, коммуникационная сеть 14 может поддерживать протокол HART, например, "проводная HART сеть." В некоторых реализациях, сеть 10 может состоять как из проводной, так и беспроводной HART сети 14.

[0012] Сеть производственной автоматизации 12 может состоять из одной или более стационарных рабочих станций 16, а также одной или более портативных рабочих станций 18, соединенных магистральной линией связи 20. Магистральная линия связи 20 может быть реализована 20 с помощью Ethernet, RS-485, Profibus DP или другого подходящего протокола связи. Сеть производственной автоматизации 12 и беспроводная HART сеть 14 могут быть соединены посредством шлюза 22. В частности, шлюз 22 может быть подключен к магистральной линии связи 20 с помощью проводного подключения и может обмениваться данными с сетью производственной автоматизации 12 посредством любого подходящего общеизвестного протокола. Шлюз 22 может быть реализован в виде автономного устройства, в виде платы, устанавливаемой в слот расширения хост компьютеров или рабочих станций 16 или 18, или как часть подсистемы ввода-вывода системы программируемого контроллера или распределенной системы управления, или любым другим образом. Шлюз 22 может предоставлять доступ программным приложениям, выполняемым в сети 12, к различным сетевым устройствам беспроводной HART сети 14. Наряду с протоколом и преобразованием команд, шлюз 22 может обеспечивать тактовую синхронизацию, путем использования канальных интервалов и сверхциклов (совокупностей канальных интервалов для информационного взаимодействия, расположенных через равные промежутки времени) структуры беспроводной HART сети 14.

[0013] В некоторых случаях сети могут иметь больше чем один шлюз 22. Эти многочисленные шлюзы могут использоваться для увеличения эффективной пропускной способности и надежности сети, обеспечивая дополнительную пропускную способность для связи между беспроводной HART сетью и сетью производственной автоматизации 12 или внешним миром. С другой стороны, для шлюза 22 может понадобиться увеличение пропускной способности за счет соответствующей сетевой службы, в зависимости от коммуникационных требований к шлюзу в пределах HART сети. Шлюз 22 также может заново определить необходимую пропускную способность, тогда как система остается в рабочем состоянии. Например, шлюз 22 может принять запрос на получение большого объема данных от хост компьютера, находящегося вне беспроводной HART сети 14. Затем с целью выполнения этой транзакции шлюз 22 может сделать запрос на дополнительную пропускную способность за счет специализированной службы, например диспетчера сети. Затем, после завершения транзакции шлюз 22 может сделать запрос на освобождение неиспользуемой пропускной способности.

[0014] В некоторых вариантах реализации шлюз 22 функционально подразделяется на виртуальный шлюз 24 и одну или более точек сетевого доступа 25а, 25b. Точки сетевого доступа 25а, 25b могут быть отдельными физическими устройствами, соединенными со шлюзом 22 при помощи проводных коммуникационных линий, с целью увеличения пропускной способности и общей надежности беспроводной HART сети 14. При этом, тогда как на Фиг. 1 показано проводное соединение 26 между физически отдельными шлюзом 22 и точками доступа 25а, 25b, будет понятно, что элементы 22-26 могут также быть представлены как единое устройство. Из-за того, что точки сетевого доступа 25а, 25b могут быть физически отделены от шлюза 22, каждая из точек доступа 25а, 25b могут быть стратегически размещены в различных отдельных местах. Помимо увеличения пропускной способности, несколько точек доступа 25а, 25b может увеличить общую надежность сети, путем компенсации потенциально низкого качества сигнала в одной точке доступа в другой или более точках доступа. Также наличие нескольких точек доступа 25а, 25b обеспечивает резервирование, в случае выхода из строя одной или более точек доступа 25а, 25b.

[0015] Шлюз 22 кроме того может содержать программный модуль диспетчера сети 27 и программный модуль диспетчера безопасности 28. В другом варианте реализации диспетчер сети 27 и/или диспетчер безопасности 28 могут выполняться на одном из хост компьютеров сети производственной автоматизации 12. Например, диспетчер сети 27 может выполняться на хост компьютере 16, а диспетчер безопасности 28 может выполняться на хост компьютере 18. Диспетчер сети 27 может отвечать за конфигурацию сети 14, распределением данных между устройствами, принадлежащими сети 14, например беспроводными HART устройствами (например, планированием конфигурации сверхциклов), управлением таблицами маршрутизации, мониторингом и формированием отчетов о состоянии беспроводной HART сети 14. Наряду с тем, что поддерживается резервирование диспетчера сети 27, предполагается, что должен быть только один активный диспетчер сети 27 для беспроводной HART сети 14. В одном из возможных вариантов реализации диспетчер сети 27 анализирует информацию, соответствующую топологии сети, функциональные возможности и скорость обновления каждого сетевого устройства, и другую характерную информацию. Затем диспетчер сети 27 может определить маршруты и таблицы для обмена информацией в, из и между сетевыми устройствами, с учетом этих факторов.

[0016] Снова ссылаясь на Фиг. 1, беспроводная HART сеть 14 может содержать одно или более полевых устройств 30-40. Как правило, подобные системы управления процессом используются в химических, нефтеперерабатывающих или других технологических процессах, включая полевые устройства, например запорные клапаны, позиционеры запорных клапанов, переключатели, датчики (например, температуры, давления и датчики скорости потока), насосы, вентиляторы и т.д. Полевые устройства могут выполнять функции управления процессом, контролируемые сетью управления процессами 10. Функция управления процессом может включать, например, открытие или закрытие запорных клапанов и/или мониторинг или измерение параметров процесса. В беспроводной HART коммуникационной сети 14, полевые устройства 30-40 являются отправителями и получателями HART пакетов.

[0017] Внешний хост компьютер 41 может быть подключен к сети 43, которая, в свою очередь, может быть подключена к сети производственной автоматизации 12 при помощи маршрутизатора 44. Сетью 43 может быть, например, всемирная компьютерная сеть (Интернет). Несмотря на то, что внешний хост компьютер 41 не является частью сети производственной автоматизации 12 или беспроводной HART сети 14, внешний хост компьютер 41 при помощи маршрутизатора 44 может иметь доступ к устройствам каждой из сетей.

[0018] Беспроводная HART сеть 14 может использовать протокол, который обеспечивает проверенные на практике функциональные параметры для HART устройств. Практическое применение этого протокола может включать мониторинг технологических данных, мониторинг критических значений данных (с более жесткими функциональными требованиями), калибровку, мониторинг состояния и диагностики устройств, выявление неисправностей полевых устройств, пусконаладочные работы, и диспетчерское управление процессом. Такое практическое применение предусматривает то, что в беспроводной HART сети 14 используется протокол, обеспечивающий быстрое обновление и передачу больших массивов данных, а также поддержку сетевых устройств, являющихся частью HART сети 14 лишь временно во время пусконаладочных работ и технического обслуживания.

[0019] В одном из вариантов реализации беспроводной протокол, поддерживающий HART сеть 14, является расширенным вариантом HART, широко используемым промышленным стандартом, поддерживающим простые технологические процессы и технологии для проводного оборудования. Беспроводной HART протокол может быть использован при реализации беспроводного стандарта передачи данных для технологического применения, а также для расширения сферы применения систем передачи, использующих протокол HART, причем эти преимущества обеспечивают улучшение HART технологии для поддержки беспроводных средств автоматизации технологического процесса в промышленности.

[0020] Полевые устройства 30-36 на Фиг. 1 могут быть HART устройствами. То есть, полевые устройства 30, 32а, 32b, 34, или 36 могут быть представлены встроенным устройством, поддерживающим все уровни стека беспроводного HART протокола. В сети 10, полевое устройство 30 может быть беспроводным HART расходомером, полевые устройства 32а, 32b беспроводными HART датчиками давления, полевое устройство 34 может быть беспроводным HART позиционером запорного клапана, и полевое устройство 36 может быть беспроводным HART датчиком давления. Важно отметить, что, беспроводные HART устройства 30-36 являются HART устройствами, поддерживающими все функциональные параметры проводного HART протокола. Как будет понятно специалистам в данной области, одним из преимуществ HART протокола являются жесткие требования функциональной совместимости. В некоторых вариантах реализации изобретения, с целью возможности замены однотипного оборудования без нарушения работы системы, все беспроводные HART устройства должны соответствовать основным обязательным характеристикам. При этом, беспроводной HART протокол является обратно совместимым с базовой HART технологией, например языком описания устройств (DDL). В предпочтительном варианте реализации все HART устройства (проводные и беспроводные) должны поддерживать DDL, который гарантирует конечным пользователям средства для непосредственного использования беспроводного HART протокола.

[0021] С другой стороны, полевое устройство 38 старого образца с током потребления 4-20 мА и полевое устройство 40 может быть проводным HART устройством. Полевые устройства 38 и 40 могут быть подключены к беспроводной HART сети 14 при помощи соответствующих HART адаптеров (WHA) 50а, 50b. Кроме того, адаптеры WHA 50а, 50b могут поддерживать другие коммуникационные протоколы, например Foundation Fieldbus, PROFIBUS, DevicesNet, и т.д. В этих реализациях, адаптеры WHA 50а, 50b поддерживают преобразование протоколов на нижнем уровне стека протоколов. В дополнение к сказанному, предполагается, что отдельный адаптер WHA 50а или 50b может также функционировать как мультиплексор и может поддерживать множество HART или не-HART устройств.

[0022] Для ввода в эксплуатацию, управления, мониторинга и обслуживания сетевых устройств производственный персонал дополнительно может использовать мобильные устройства. В основном, переговорные мобильные устройства могут быть портативным оборудованием, подключаемым прямо к беспроводной HART сети 14 или через шлюз 22 как хост компьютер сети производственной автоматизации 12. Как поясняется на Фиг. 1, беспроводное HART-подключаемое мобильное устройство 55 может устанавливать связь напрямую с беспроводной HART сетью 14. Во время работы с сформированной беспроводной HART сетью 14, это мобильное устройство 55 может подключиться к сети 14 подобно другому беспроводному HART полевому устройству. Во время работы с оконечным сетевым устройством, не подключенным к беспроводной HART сети, мобильное устройство 55 может работать как устройство, объединяющее шлюз 22 и диспетчер сети 27, путем создания собственной HART сети с оконечным сетевым устройством.

[0023] Мобильное устройство, подключаемое к сети производственной автоматизации (не показано), подключается к сети производственной автоматизации 12 с помощью широко известных сетевых технологий, например Wi-Fi. Это устройство обменивается данными с сетевыми устройствами 30-40 через шлюз 22 таким же образом, как внешние серверы производственной автоматизации (не показано) или рабочие станции 16 и 18.

[0024] Кроме того, беспроводная HART сеть 14 может содержать маршрутизатор 60. Маршрутизатор 60 может представлять собой сетевое устройство, которое переадресовывает пакеты от одного сетевого устройства к другому. Сетевое устройство, действующее как маршрутизатор может использовать внутренние таблицы маршрутизации для принятия решения, какому сетевому устройству следует переадресовывать определенный пакет. В таких вариантах реализации отдельные маршрутизаторы, например, маршрутизатор 60 могут не понадобиться в случае, когда все устройства беспроводной HART сети 14 поддерживают маршрутизацию. При этом, может быть целесообразным (например для расширения сети, или для экономии энергии полевых устройств в сети) добавить в сеть выделенный маршрутизатор 60.

[0025] Все устройства, напрямую подключенные к беспроводной HART сети 14, могут рассматриваться как сетевые устройства. В частности, беспроводные HART полевые устройства 30-36, адаптеры 50а, 50b, маршрутизаторы 60, шлюз 22, точки доступа 25а, 25b, и беспроводное HART-подключаемое мобильное устройство 55 служат для целей маршрутизации и распределения сетевых устройств или узлов беспроводной HART сети 14. С целью обеспечения высокой надежности и масштабирования сети, предполагается, что все сетевые устройства могут поддерживать маршрутизацию и каждое сетевое устройство может быть глобально идентифицировано при помощи его HART адреса. Диспетчер сети 27 может содержать полный список сетевых устройств и присваивать каждому устройству короткое, уникальное краткое сетевое 16-битное имя. Кроме того, каждое сетевое устройство может хранить информацию, связанную с периодами обновления, сеансами связи, и ресурсами устройства. Вкратце, каждое сетевое устройство поддерживает актуальную информацию, относящуюся к маршрутизации и распределению. Диспетчер сети 27 передает эту информацию сетевым устройствам в случае, когда к сети добавлено новое устройство или в случае, когда диспетчер сети обнаружил или инициировал изменение топологии или распределение беспроводной HART сети 14.

[0026] Также каждое сетевое устройство может хранить и поддерживать список соседних устройств, которые сетевое устройство идентифицировало в процессе прослушивания. В целом, соседнее сетевое устройство является другим сетевым устройством любого типа теоретически имеющее возможность организации подключения к сетевому устройству, в соответствии со стандартами, заданными соответствующей сетью. В случае беспроводной HART сети 14, соединение является беспроводным соединением. При этом, следует понимать, что соседнее устройство также может быть сетевым устройством, подключенным к определенной сети с помощью проводной технологии. Как будет описано ниже, сетевое устройство распространяет информацию о других обнаруженных сетевых устройствах при помощи сигналов сообщения, или специальных сообщений, передаваемых в течение назначенных канальных интервалов. Сетевые устройства, функционально подключенные к беспроводной HART сети 14, имеют одно или более соседних устройств, которые могут выбираться в соответствии с мощностью сигнала сообщения или при помощи какого-нибудь другого правила.

[0027] Снова обратимся к Фиг. 1, в паре сетевых устройств, подключенных посредством прямого беспроводного соединения 65, каждое устройство распознает другие как соседние устройства. Следовательно, сетевые устройства беспроводной HART сети 14 могут формировать большое число соединений 65. Возможность и целесообразность установления прямого беспроводного соединения 65 между двумя сетевыми устройствами определяется несколькими факторами, например физическим расстоянием между узлами, препятствиями между узлами, мощностью сигнала в каждом из двух узлов, и т.д. Также, два или более прямых беспроводных подключений 65 могут формировать пути между узлами, которые не могут формировать прямое беспроводное соединение 65. Например, прямое беспроводное соединение 65 между беспроводным HART портативным устройством 55 и беспроводным HART устройством 36 наряду со вторым прямым беспроводным соединением 65 между беспроводным HART устройством 36 содержит маршрутизатор 60, который формирует канал связи между устройствами 55 и 60.

[0028] Каждое беспроводное соединение 65 характеризуется большим набором параметров, зависимых от частоты передачи, способа доступа к радиоресурсу, и т.д. Специалисту в данной области будет понятно, что, как правило, протоколы беспроводной связи могут работать на назначенных частотах, например как присвоенные Федеральной комиссией по связи (FCC) в США, или в нелицензируемой части радиоспектра (2.4GHz). Несмотря на то, что система и способ, описанные в данной заявке могут быть применены к беспроводной сети, работающей на любой назначенной частоте или диапазону частот, реализация изобретения, описанная ниже, относится к беспроводной HART сети 14, работающей в нелицензируемой или общедоступной части радиоспектра. В соответствии с реализацией изобретения, беспроводная HART сеть 14, при необходимости может быть легко активирована и настроена для работы в определенном частотном диапазоне.

[0029] Возвращаясь к Фиг. 2, в реализации изобретения протоколом поддерживающим беспроводную HART сеть 14 является беспроводной HART протокол 70. В частности, каждое прямое беспроводное соединение 65 может передавать данные в зависимости от физических и логических требований беспроводного HART протокола 70. На Фиг. 2 схематически представлена структура одной из реализации протокола 70 и существующего "проводного" HART протокола 72. Беспроводной HART протокол 70 может быть защищенным, причем для беспроводной сотовой технологии используется 2.4GHz ISM радиодиапазон (блок 74). В одной из реализации изобретения, беспроводной HART протокол 70 может использовать протокол IEEE 802.15.4b, совместимый с технологией расширением спектра радиосигнала по правилу прямой последовательности (DSSS) средств радиосвязи с переключением каналов, основанном на транзакции посредством транзакции. Это беспроводное HART устройство связи может управляться при помощи множественного доступа с временным разделением каналов или Множественного Доступа с Временным Разделением Каналов (TDMA) для назначения канала передачи информации (блок 76). Все средства связи, как правило, выполнены с назначенным канальным интервалом. Одно или более устройств источников и одно или более устройств назначения могут быть назначены для связи в данном канальном интервале, и каждый канальный интервал может быть выделен для двухсторонней связи одиночного устройства источника или с использованием CSMA/CA-подобного метода коммуникационного доступа совместного пользования между множеством устройств источников. Устройства источники могут посылать сообщения указанному целевому устройству или широковещательные сообщения всем целевым устройствам, назначенным для канального интервала.

[0030] Для повышения надежности, беспроводной HART протокол 70 может сочетать TDMA со способом, объединяющим множество радиочастот с одним коммуникационным ресурсом, или переключением каналов. Переключение каналов обеспечивает разнесение частот, которое минимизирует интерференцию и уменьшает влияния интерференционного замирания. В частности, на канальном уровне 76 может формироваться взаимосвязь между единичным сверхциклом и множеством несущих частот, которые на канальном уровне 76 циклически повторяется с помощью контролируемого заранее определенного способа. Например, доступный частотный диапазон определенной, приведенной в качестве примера беспроводной HART сети 14 может включать несущие частоты F₁, F₂, … F_n. Соответствующий цикл R сверхцикла S может быть назначен для соответствия частоте F₁ в цикле С_n, частоте F₅ в следующем цикле C_n+1, частоте F₂ в цикле С_n+2, и так далее. Диспетчер сети 27 может настраивать соответствующие сетевые устройства, согласно этой информации, таким образом, что сетевые устройства, обменивающиеся информацией в сверхцикле S, могут подстраивать частоту передачи или приема в соответствии с текущим циклом сверхцикла S.

[0031] Канальный уровень 76 беспроводного HART протокола 70 может предоставлять дополнительный параметр занесения каналов в черный список, или ограничения использования сетевыми устройствами определенных каналов в радиодиапазоне. Диспетчер сети 27 может внести радиоканал в черный список, в ответ на обнаружение чрезмерной интерференции или других проблем в канале. Также, операторы или сетевые администраторы могут вносить каналы в черный список с целью защиты беспроводной службы, использующей фиксированную часть радиодиапазона, которая в противоположном случае могла бы использоваться совместно с беспроводной HART сетью 14. В некоторых реализациях изобретения, беспроводной HART протокол 70 управляет внесением в черный список, на основании сверхцикла так, что сверхцикл имеет отдельный черный список запрещенных каналов.

[0032] В одной из реализации изобретения, диспетчер сети 27 служит для распределения, назначения и корректировки ресурсов канальных интервалов, связанных с канальным уровнем 76. Если единичный экземпляр диспетчера сети 27 поддерживает множество беспроводных HART сетей 14, то диспетчер сети 27 может формировать полную таблицу для каждого экземпляра беспроводной HART сети 14. Таблица может быть организована внутри сверхцикла, содержащего канальные интервалы, пронумерованные относительно начала сверхцикла. Кроме того, диспетчер сети 27 может поддерживать универсальную абсолютную нумерацию интервалов, которая может отражать общее число канальных интервалов, назначенных с момента запуска беспроводной HART сети 14. Эта абсолютная нумерация интервалов может использоваться в целях синхронизации.

[0033] Беспроводной HART протокол 70 может также определять каналы или канальные объекты в целях логического объединения распределения и маршрутизации. В частности, канал может быть связан с определенным сетевым устройством, определенным сверхциклом, соответствующим номером интервала, одной или более опцией канала (передача, прием, совместного использования), и типом канала (обычный, сообщения, обнаружения). Как представлено на Фиг. 2, канал передачи данных 76 может с перестройкой частоты. В частности, канальный интервал может быть использован для вычисления определенной радиочасты, используемой для организации передачи данных. Диспетчер сети 27 может определять множество каналов, с учетом коммуникационных требований к каждому сетевому устройству. Затем каждое сетевое устройство может быть сконфигурировано с определенным множеством каналов. Определенное множество каналов может определять, когда сетевому устройству необходимо выйти из режима ожидания, и которому из сетевых устройств следует передавать, принимать, или и принимать и передавать после выхода из режима ожидания.

[0034] Также на Фиг. 2 показаны и другие уровни беспроводного HART протокола 70. Оба используемых протокола, HART протокол 72 и беспроводной HART протокол 70 в общих чертах напоминают общеизвестную ISO/OSI 7-уровневую модель для протоколов передачи данных. В беспроводном применении HART технологии, могут поддерживаться три физических и два канальных уровня: проводной и беспроводной сотовый. Из-за того, что описанный в данной заявке беспроводной HART протокол предполагает использование сотовой топологии, может быть так же определен сетевой уровень 78.

[0035] Как показано выше, сверхцикл может быть определен как множество повторяющихся во времени канальных интервалов. Количество канальных интервалов в данном сверхцикле (размер сверхцикла) определяет частоту повторения каждого канального интервала, таким образом, выбирается коммуникационное распределение для сетевых устройств, использующих эти временные интервалы. Каждый сверхцикл может быть сопоставлен с определенным идентификатором таблицы, соответствующим таблице маршрутизации, используемой в сотовой технологии. В некоторых реализациях изобретения, беспроводная HART сеть 14 может содержать несколько используемых одновременно сверхциклов различных размеров. Более того, сверхцикл может содержать множество радиоканалов, или радиочастот.

[0036] Также, транспортный уровень 80 беспроводного HART протокола 70 предусматривает эффективную, высококачественную систему передачи данных, притом надежную передачу данных со сквозным подтверждением приема. Как подтверждается специалистами в данной области, высококачественные системы передачи данных позволяют устройствам посылать пакеты данных без сквозного подтверждения приема и не гарантируют упорядоченность данных в устройстве получателя. Протокол передачи дейтаграмм (UDP) является одним из широко известных примеров коммуникационной стратегии. Этот способ может быть целесообразен для публикации технологических данных при управлении производственным процессом. В частности, из-за того, что устройства периодически распространяют технологические данные, сквозные подтверждения приема и ограниченное использование повторных попыток передачи данных, особенно важны, принимая во внимание, что новые данные генерируются регулярно.

[0037] В отличие от этого, надежные системы передачи предусматривают, что устройства посылают пакеты для подтверждения. Наряду с гарантированной доставкой, транспортный уровень 80 может упорядочивать пакеты, отправляемые между сетевыми устройствами. Эта концепция может быть предпочтительной для трафика типа запрос/ответ или в случае, когда передаются извещения о событиях. В случае использования надежного вида транспортного уровня 80, система передачи данных может стать синхронной.

[0038] Надежные транзакции могут быть смоделированы, например, как ведущее устройство, отправляющее пакет запроса и одно или более ведомых устройств, которые отвечают ведущему с помощью пакета отклика. Например, ведущее устройство может генерировать определенный запрос и может передавать широковещательный запрос для всей сети. В некоторых реализациях изобретения, диспетчер сети 27 может использовать надежную широкополосную передачу для опроса каждого сетевого устройство в беспроводной HART сети 14 для активации нового сверхцикла. С другой стороны, полевое устройство, например датчик 30 может генерировать пакет и распространять запрос к другому полевому устройству, такому как портативный HART коммуникатор 55. В другом примере, аварийный сигнал или событие, генерируемое полевым устройством 34 может передаваться непосредственно шлюзу 22 в качестве запроса. В ответ на этот успешно принятый запрос, шлюз 22 может генерировать ответный пакет и послать его устройству 34, подтверждая прием уведомления об аварии.

[0039] Возвращаясь к Фиг. 2, сеансовый уровень 82 может обеспечивать сеансно-ориентированный обмен информацией между сетевыми устройствами. Сквозным обменом информацией можно управлять на сетевом уровне с помощью сеансов. Сетевое устройство может иметь более чем один сеанс, определенный для данного устройства пиринговой сети. Предполагается, что в некоторых реализациях изобретения, практически все сетевые устройства могут иметь, по меньшей мере, два сеанса, установленных с диспетчером сети 27: один для попарной связи и один для сетевой широковещательной передачи данных диспетчером сети 27. Также, все сетевые устройства могут иметь сеансовый ключ для шлюза. Сеансы могут быть идентифицированы при помощи присвоенных сетевым устройствам адресов. Каждое сетевое устройство может сохранять информацию о защите (ключи шифрования, специальные счетчики) и транспортную информацию (надежные транспортные порядковые номера, счетчики повторных попыток, и т.д.) для каждого сеанса, в котором участвует устройство.

[0040] В завершение необходимо отметить, что как беспроводной HART протокол 70, так и проводной HART протокол 72 могут поддерживать общий HART уровень приложения 84. Уровень приложения беспроводного HART протокола 70 может дополнительно содержать подуровень 86, поддерживающий автосегментированную передачу больших массивов данных. Совместно используя уровень приложения 84, протоколы 70 и 72 предусмотрены для совместной инкапсуляции HART команд и данных и исключает необходимость в преобразовании протоколов в самом верхнем слое стека протокола.

[0041] Возвращаясь к Фиг. 1, в соответствии с некоторыми описанными выше реализациями изобретения, диспетчер сети 27 может содержать список устройств в сети 14. Диспетчер сети 27 может также содержать полную топологию сети, включая полный граф сети 14 и элементы графа, установившего связь с каждым устройством. Диспетчер сети 27 может формировать маршрут и информацию о соединении при помощи информации, получаемой диспетчером сети 27 от сетевых устройств 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д. Граф сети может построен диспетчером сети 27 из списка сетевых устройств и их опубликованных соседних устройств. Диспетчер сети 27 также может служить для формирования и хранения всей информации о маршрутах сети. Также, могут использоваться широковещательные маршруты для отправки диспетчером сети 27 широковещательных сообщений всем устройствам сети 14. Более того, диспетчер сети 27 также может осуществлять распределение сетевых ресурсов, поскольку известна информация о маршрутах и частоте пакетных обновлений сетевых устройств 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д.

[0042] Соответственно, с помощью графа маршрутизации, формируемого и хранящегося в диспетчере сети 27, можно направлять трафик, как в восходящем, так и в нисходящем направлениях, относительно диспетчера сети 27 или шлюза 22. Как граф, так и источник маршрутов могут быть оптимизированы для того, чтобы отвечать требованиям приложений с малой задержкой. Например, граф и/или источник оптимизации маршрутов может основываться на информации об измерениях, передаваемой сетевыми устройствами шлюзу и управляющей информации, передаваемой шлюзами исполнительным устройствам, таким как регулируемые запорные клапаны, двухпозиционные клапаны, насосы, вентиляторы, заслонки воздуховодов, также и двигатели, используемые многими другими способами.

[0043] Как указано выше, устройства участвуют в хранении информации о маршрутизации или получении различных маршрутов графа, причем источник маршрутов, или адрес назначения служит в целях доставки и передачи соответствующим образом пакетов данных. Адрес каждого сетевого устройства должен быть глобально уникальным для того, чтобы беспроводная HART сеть 14 соответственно взаимодействовала с сетью большего размера, которая может содержать проводные HART устройства. По этой причине, беспроводной HART протокол 70 может предоставить однозначную схему адресации и дополнительно обеспечивает эффективное назначение адресов в контексте сети большего размера. Важно отметить, что беспроводной HART протокол 70 может обеспечить схему адресации, совместимую со схемой адресации проводных HART устройств.

[0100] Принимая во внимание распределение сетевых ресурсов диспетчером сети 27, пользователь или оператор может установить для каждого полевого устройства, частоту с которой устройство посылает другому сетевому устройству сообщения о результатах измерений или иные данные. Эта частота отправки сообщений является синонимом, упоминаемых в данной заявке выражений "скорость передачи пакетов" или "частота дискретизации." В примере с беспроводной HART сетью 14, каждое полевое устройство может сообщать или публиковать восходящие данные шлюзу 22, диспетчеру сети 27 в шлюзе 22, или другому сетевое устройство с соответствующей скоростью передачи пакетов или частотой дискретизации. В реализации изобретения скорость передачи пакетов или частота дискретизации может быть сконфигурирована пользователем для каждого полевого устройства. Пользователь может также устанавливать или настраивать мощность, с которой физическое или полевое устройство передает радиосигнал.

[0101] Планировщик (не показан) может автоматически формировать одну или более таблиц в зависимости от установленных пользователем параметров и правил оптимизации. В данной реализации изобретения, одна или более формируемых таблиц могут содержать сводную таблицу, соответствующую сети 14 в целом, и одну или более индивидуальных таблиц, каждая из которых соответствует различным сетевым устройствам сети 14. В данной реализации изобретения, одна или более индивидуальных таблиц содержатся в сводной таблице. Одна или более индивидуальных таблиц может передаваться с помощью диспетчера сети 27 соответствующим сетевым устройствам (например, устройствам 30-40, 50а, 50b, 60, 55, и т.д.) беспроводной HART сети 14. В данной реализации изобретения, планировщик входит в состав диспетчера сети 27. В данной реализации изобретения, планировщик является внешним и в связан с диспетчером сети 27, например с помощью сети 43 или сети 20. Пример планировщика можно найти в вышеупомянутой заявке на патент США с серийным номером 12/201,734 поданной 29 августа 2008, которая полностью включена в данную заявку посредством ссылки.

[0102] На Фиг. 3А-3С представлены несколько типовых последовательных шагов, которые могут быть осуществлены планировщиком в качестве части процесса формирования и оптимизации сводной таблицы беспроводной HART сети 14. В частности, планировщик может содержать алгоритмы, служащие для обеспечения выполнения условий, конфигурацию данных сверхцикла, конфигурацию управления сетью, конфигурацию сверхцикла шлюза, и конфигурацию специализированного сверхцикла.

[0103] Возвращаясь к Фиг. 3А, алгоритм 550 может применять одновременно, по меньшей мере, некоторые из правил 552-564 или может преобразовывать последовательность применения правил 552-564 к формируемой сводной таблице. Процедура 550, служит преимущественно для обеспечения различных проектных ограничений каждой из таблиц, а также сводной таблицы. В блоке 552, алгоритм 550 может применять правило ограничения числа действующих одновременно каналов. Разумеется, количеств