[发明专利]补偿非周期更新的控制器中的设置点改变

说明书

技术领域

本专利涉及在使用非周期的控制通信的无线过程控制系统中补偿设置点改变，并且更具体地涉及一种配置成稳健地适应在无线过程控制系统中实施非周期更新的控制器时出现的设置点改变的设备和方法。

背景技术

过程控制系统、比如分布式或者可扩展的过程控制系统如在化学、石油或者其它过程中使用的过程控制系统通常包括经由模拟、数字或者组合的模拟/数字总线通信地耦合到彼此、至少一个主机或者操作者工作站和一个或多个现场设备的一个或多个过程控制器。可以例如是阀、阀定位器、开关和发送器(例如温度、压强和流速传感器)的现场设备执行过程内的功能、比如打开或者关闭阀以及测量过程参数。过程控制器接收指示由现场设备进行的过程测量的信号和/或涉及现场设备的其它信息并且使用这一信息以实施用于生成控制信号的控制例程，这些控制信号通过总线发送到现场设备以控制过程的操作。通常使来自现场设备和控制器的信息可用于由操作者工作站执行的一个或多个应用以使操作者能够关于过程执行诸如查看过程的当前状态、修改过程的操作等任何希望的功能。

一些过程控制系统、比如Emerson Process Management销售的系统使用位于控制器中或者不同现场设备中的功能块或者称为模块的功能块组以执行控制和/或监控操作。在这些情况下，控制器或者其它设备能够包括和执行一个或多个功能块或者模块，每个功能块或者模块从(相同设备内或者不同设备内的)其它功能块接收输入和/或向这些其它功能块提供输出并且执行一些过程操作、比如测量或者检测过程参数、监控设备、控制设备或者执行控制操作、比如实施比例微分积分(PID)控制例程。在过程控制系统内的不同功能块和模块一般被配置成(例如通过总线)相互通信，以形成一个或多个过程控制循环。

过程控制器通常被编程为执行用于为过程而定义的或者在过程内包含的诸如流量控制循环、温度控制循环、压强控制循环等多个不同循环中的每个循环的不同例程、子例程或者控制循环(这些都是控制例程)。一般而言，每个这样的控制循环包括：一个或多个输入块(比如模拟输入(AI)功能块)；单输出控制块(比如比例积分微分(PID)或者模糊逻辑控制功能块)；以及输出块(比如模拟输出(AO)功能块)。已经根据包括PID控制、模糊逻辑控制和基于模型的技术(比如史密斯预测器或者模型预测控制(MPC))的多个控制技术配置控制例程和实施这样的例程的功能块。

为了支持执行例程，典型工业或者加工工厂具有与一个或多个过程控制器和过程I/O子系统通信地连接的集中控制室，该一个或多个过程控制器和过程I/O子系统又连接到一个或多个现场设备。传统地，模拟现场设备已经由用于信号发送和功率供应的两线或者四线电流回路连接到控制器。向控制室发送信号的模拟现场设备(比如传感器或者发送器)调制经过电流回路运行的电流，从而电流与感测的过程变量成比例。在另一方面，在控制室的控制之下执行动作的模拟现场设备由经过回路的电流的量值控制。

随着数据传送量的增加，过程控制系统设计的一个特别重要的方面涉及到现场设备通信地耦合到彼此、控制器或者在过程控制系统或者加工工厂内的其它系统或者设备的方式。一般而言，使现场设备能够在过程控制系统内工作的各种通信信道、链路和路径普遍统称为输入/输出(I/O)通信网络。

用来实施I/O通信网络的通信网络拓扑和物理连接或者路径特别是在网络面临不利环境因素或者恶劣条件时对现场设备通信的稳健性或者完整性具有重大影响。这些因素和条件可能危及在一个或多个现场设备、控制器等之间的通信的完整性。在控制器与现场设备之间的通信对这样的破坏尤其敏感，因为监控应用或者控制例程通常需要针对例程的每个迭代周期更新过程变量。危及的控制通信因此可能造成减少的过程控制系统效率和/或收益性和对设备的过量磨损或者损害以及任何数目的潜在有害故障。

为了保证稳健的通信，在过程控制系统中使用的I/O通信网络已经在历史上硬接线。遗憾的是，硬接线网络引入许多复杂性、挑战和限制。例如硬接线网络的质量可能随时间下降。另外，硬接线I/O通信网络特别是在I/O通信网络与分布于广大区域的大型工业工厂或者设施、例如消耗若干英亩土地的炼油厂或者化学工厂关联的情况下通常安装昂贵。必需的长接线延伸通常涉及到大量人力、材料和开支并且可能引起由于接线阻抗和电磁干扰而产生的信号衰减。出于这些和其它原因，硬接线I/O通信网络通常难以重新配置、修改或者更新。