[发明专利]用于控制自动化过程的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制通过无线通信网络进行通信的自动化过程的系统。

背景技术

现今的大多数工厂设置有控制系统，用于经由包括传感器、检测器、PLC、控制单元、驱动单元等的现场设备控制并监视多个功能、过程、生产步骤等。因此，需要在工厂中设置通信架构，使得可以在控制系统的不同现场设备之间进行数据和信息通信。控制系统协助负责工厂的人员保证其工作并且使过程优化。在这些类型的系统中，经常使用闭环控制，从而控制系统向例如驱动单元发送信号以改变其电机速度，传感器感测该电机速度，并且将实际的速度信号发送回控制系统。

使用例如ABB的系统800xA的过程控制系统可以进行通信。这种通信包含可以连接并控制大量现场设备的有线总线架构。该系统可以使用例如Foundation Fieldbus、HART和Profibus的多个总线通信协议。

在多年间，通信的趋势从有线通信系统发展到无线通信系统，而且近来在过程应用中也有类似的趋势。已经开发了几种无线现场设备和控制单元，还开发了过程通信协议来处理无线通信。

即使许多应用中的无线通信由于需要更少的配线而简化了过程控制系统的配置，而且不需要在现有系统中适配新的配线来增加现场设备也更简单，但是无线通信对用于自动化应用的工程工具和方法也有更高的要求。一方面无线通信经常劣于有线通信。可能存在影响无线信号品质的多个干扰和衰减源，导致包丢失、可变时间延迟、无线电干扰和其它直接影响受控过程的品质和稳定性的随机行为。

关于对过程的控制，信号干扰可能是所谓的下行信号和上行信号，其中下行信号是从控制器到例如调节子过程的致动器的数据，而上行信号可能是来自能够在闭环控制过程中感测受调节的子过程的影响的传感器的数据。因此，容易理解数据的延迟或者甚至数据的丢失导致控制器接收不到来自传感器的任何信息，或者致动器接收不到调节指令，从而可能对控制过程产生非常负面的影响。因此，控制过程可能非常不稳定或者甚至失效。

专利申请WO 2006/064362公开了一种用于过程的无线通信系统，其一个目的是减小无线系统中由于信息的丢失而产生的不良过程控制的风险。该发明涉及监视在受控过程中发生的无线通信并且向控制器反馈信息，该信息例如可以通过控制算法包含在控制动作中。包括的信息可以取决于例如：包丢失、延迟、延迟变化。这意味着例如可以直接从一个或多个通信层获取信息，并且还可以包括通信参数的趋势。该信息同样可以是时变(timing-varying)的。

该发明的主要优点在于对无线通信的监视提供可以用于改进过程控制的附加信息，和/或对一个或多个自动化设备提供控制。因此，仅仅通过以新颖并且有创造性的方式从现有源中提取信息，然后处理该信息并且以选择的方式应用该信息，来提供更多信息以便控制过程和/或设备，而不需要增加专用传感器或者测量装置。

然而，以上描述的方法在无线网络上需要更多的信令，其一方面与要通过有限的带宽传输的其它数据竞争，这同样可能引起数据业务延迟，另一方面该附加信息还易受由于干扰的影响而导致的延迟和丢失。

发明内容

本发明的目的是减轻伴随无线网络，尤其在过程应用中的上述问题。

根据本发明通过独立专利权利要求的特征达到该目的。本发明的优选特征形成从属专利权利要求的主题。

根据本发明的主要方面，其特征在于一种用于控制过程的系统，其包括控制单元，所述控制单元包括控制器，所述控制器能够将数据发送到：至少一个致动器，其能够影响由所述控制器控制的所述过程；至少一个传感器，其能够测量所述过程的参数，并且能够将数据发送到所述控制器，其中所述控制单元被配置为通过无线网络进行无线通信，以及其中所述控制器和所述至少一个致动器或者所述至少一个传感器中的一个是共置的，使得其间的通信通过除了无线网络以外的其它通信方式来发送。

根据本发明的另一方面，将所述控制器和所述至少一个致动器或者所述至少一个传感器布置在公共印刷电路板上。作为选择，将所述控制器和所述至少一个致动器或者所述至少一个传感器布置在公共微控制器上。

根据本发明的又一方面，当所述控制器与所述至少一个致动器共置时，对所述至少一个传感器布置用于处理测得的数据的装置，所述用于处理测得的数据的装置能够仅当在测得的数据中发生重要变化时将信息发送到所述控制器。

在这种情况下，所述用于处理测得的数据的装置包括用于将测得的数据和预设的范围、限制、变化率进行比较的软件。