[发明专利]用于使用分布式编组架构将过程控制系统中的现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法

说明书

提供了装置、系统和方法，用于在过程工厂中进行操作的控制器和多个现场设备之间传输数据。该系统包括分布式编组模块，由前端单元耦合到与控制器通信的I/O卡。分布式编组模块经由相应的电子分组部件与现场设备通信，该电子分组部件在现场设备与I/O卡之间转换信号。分布式编组模块由环状通信构架耦合到前端单元，以使得分布式编组模块可以分别被定位为相对地接近其所耦合的现场设备。

技术领域

本公开内容总体上涉及过程工厂和过程控制系统，并且更具体地涉及对现场设备以及对过程工厂和过程控制系统的回路的调试。

背景技术

分布式过程控制系统(如在化学、石油或其它过程工厂中使用以制造、精炼、转换、生成、或产生物理材料或产品的那些分布式过程控制系统)通常包括一个或多个过程控制器，这些过程控制器经由模拟、数字或组合的模拟/数字总线或者经由无线通信链路或网络通信地耦合到一个或多个现场设备。现场设备，其可以是例如阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流速传感器)位于过程环境内，并且通常执行物理或过程控制功能，诸如打开或关闭阀、测量过程和/环境参数(诸如温度或压力等)以控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备(诸如符合公知的Fieldbus协议的现场设备)还可以执行控制计算、报警功能、以及通常在控制器内实现的其它控制功能。通常也位于工厂环境中的过程控制器接收指示由现场设备获得的过程测量结果的信号和/或与现场设备有关的其它信息，并且执行控制器应用，该控制器应用运行例如不同的控制模块(这些控制模块作出过程控制决策、基于接收到的信息生成控制信号以及与在现场设备(诸如和Fieldbus现场设备)中执行的控制模块或块进行协调)。控制器中的控制模块通过通信线路或链路将控制信号发送到现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作，例如，以控制在工厂或系统内运行或执行的一个或多个工业过程中的至少一部分。例如，控制器和现场设备控制由过程工厂或系统控制的过程中的至少一部分。通常也位于工厂环境内的I/O设备通常设置在控制器和一个或多个现场设备之间，并且例如，通过将电信号转换成数字值实现它们之间的通信，反之亦然。如在本文中利用的，现场设备、控制器、和I/O设备通常被称为“过程控制设备”，并且通常位于、设置在、或安装在过程控制系统或工厂的现场环境中。

来自现场设备和控制器的信息通常通过数据高速通道或通信网络而可用于一个或多个其它硬件设备，例如操作员工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、集中式数据库或其它集中式管理计算设备，这些设备通常放置在控制室内或其它远离较苛刻的工厂的现场环境的位置，例如，在过程工厂的后端环境中。这些硬件设备中的每一个通常跨过程工厂或者跨过程工厂的一部分而集中。这些硬件设备运行应用，该应用例如可以使操作员能够执行关于控制过程和/或操作过程工厂的功能，诸如改变过程控制例程的设置、修改控制器内的控制模块或现场设备的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的警报、出于培训人员或测试过程控制软件的目的模拟过程的操作、保持和更新配置数据库等。由硬件设备、控制器和现场设备使用的数据高速通道可以包括有线通信路径、无线通信路径或有线和无线通信路径的组合。