使用無線通信進行自動接收、檢查、庫存管理和報告的製作方法

2023-06-14 02:10:51 2

專利名稱：使用無線通信進行自動接收、檢查、庫存管理和報告的製作方法
技術領域：
本專利申請涉及管理過程工廠環境中的過程控制設備的庫存。更具體地，本專利申請涉及一種系統和方法，其用於在過程工廠中接收過程控制設備或其它裝置、無線地檢查收到的過程控制設備或其它裝置、調和接收到的設備或其它裝置與限定收到的設備或其它裝置的裝置規格之間的差異、以及在其他方面管理過程控制設備和其它與過程相關的裝置的庫存。
背景技術：
過程控制系統，例如用於化學、石油或者其他過程的過程控制系統，通常包括一個或者多個集中的過程控制器，其通過模擬、數字或者結合的模擬/數字總線可通信地耦接到至少一個主機或者操作員工作站和一個或者多個現場設備。所述現場設備，其可以是，例如，閥、閥定位器、開關和變送器(例如，溫度、壓力和流速傳感器)，在過程中執行功能例如打開或者關閉閥、測量過程參數。所述過程控制器接收指示由所述現場設備完成的過程測量和/或其他關於所述現場設備的信息的信號，使用該信息實現控制例程，並隨後產生控制信號，該控制信號被通過總線發送到現場設備，從而控制過程的操作。來自現場設備和控制器的信息通常對一個或多個由操作員工作站執行的應用是可用的，從而使得操作員能夠施行任意所需的關於過程的功能，例如查看過程的當前狀態、修正過程控制的運行等。在過去，慣常的現場設備被用於經由模擬總線或是模擬線來發送模擬(例如4-20 毫安的)信號到過程控制器或是從過程控制器接收模擬(例如4-20毫安的)信號。該些 4至20毫安的信號本身是受限的，因為它們指示由設備完成的測量或是指示控制設備的運行所需的由控制器產生的控制信號。但是，在過去十年左右，包括微處理器和存儲器的智能現場設備在過程控制工業中變得普遍起來。除了運行過程中的主要功能之外，智能現場設備存儲關於設備的數據，通過數字格式或數字和模擬結合的格式與控制器和/或其它設備通信，並實施諸如自校準、識別、診斷等的輔助任務。多種標準的和開放的智能設備通信協議，諸如 HART. RTM.、PR0FIBUS. RTM.、TORLDFIP. RTM. ,Device-Net. RTM.和 CAN 協議，已經發展成使由不同製造商製造出的智能現場設備能在相同的過程控制網絡中一起使用。最近， 智能現場設備已經裝備了無線收發器，以允許該智能現場設備與在過程工廠環境中的各種操作者工作站上執行的應用和過程控制器無線通信。各種無線通信協議，諸如HART無線通信協議，被用於能夠無線通信的過程控制設備或其它過程控制設備與過程控制器、操作者工作站等等之間的無線通信。一旦安裝，過程控制設備易遭受操作性損耗，隨著時間流逝，可能會發生故障。為了最小化因不可預知的設備故障而引發的過程停工，希望能維持備用過程控制現場設備的庫存，以在發生故障時，備用部件立即可用。管理這種庫存可能存在許多挑戰。每個現場設備必須單獨識別，且必須符合某些規格，以確保其能夠執行所要的特定的過程控制功能。即使是中等規模的過程工廠的裝置部門也可能包括3000至6000個現場設備。保持對這種環境下的所有現場設備的追蹤、監測備用部件的庫存、定製替換現場設備、以及接收和檢查收到的現場設備可能是巨大的任務。特別繁瑣的是檢查收到的現場設備和其它裝置以確保收到的設備符合特定要求的任務。在過去，這需要在收到時將各個單獨的過程控制現場設備拆包，並物理地檢查該現場設備，以確保與特定要求相符。這可能非常費時，並且如果檢查該收到的現場設備的工作人員恰巧漏掉了實際接收到的設備與指定設備間的差異，則可能容易出現錯誤。智能過程控制現場設備的出現一定程度地緩解了這個問題。智能過程控制現場設備可以搭載有存儲在智能過程控制現場設備的內部存儲器中的規格數據。存儲在設備中的規格數據描述該設備以及如何配置該設備。存儲在設備存儲器中的規格數據可包括例如設備標籤和各種操作參數值，其中，所述設備標籤標識該設備，所述操作參數值描述在供應商處裝送時與該設備相關的運行範圍、容量、尺寸、構造材料、和傳感器的類型。實際上，存儲在該設備存儲器中的數據可包括定購該設備所使用的所有規格。當在過程工廠接收所述智能過程控制現場設備時，接收人員可將設備連接到檢查裝置上，所述檢查裝置適於從收到的設備的內部存儲器中讀取設備數據。與檢查裝置相關的庫存控制應用可訪問資料庫，所述資料庫存儲在整個過程工廠環境中使用的現場設備的規格數據。庫存控制應用可接著比較從所述設備存儲器中讀取的設備數據與存儲在資料庫中的用於設備的規格數據，以確保收到的智能過程控制現場設備根據設備規格配置和裝運。儘管這種半自動化步驟比起單純通過工廠接收人員手動檢查具有優勢，但它仍然需要至少部分地將設備拆包並單獨地將設備連接至測試裝置上。這可能不方便且耗時，尤其在定期收到成百上千個過程控制現場設備時。在維護過程控制現場設備的最新庫存上的另一困難在於追蹤單獨的過程控制現場設備的規格改變。各種過程控制現場設備的規格可能隨著時間改變，以提高過程性能或由於其它原因。這種改變可能是設計改變的結果，或是引入比起原始的指定設備在性能上提高或成本降低的新設備的結果。這種改變必須反映到為規格已經改變的替換過程控制現場設備發出的購買訂單上。複雜的事情還在於可能在替換過程控制設備的訂單發出後規格發生改變，或是甚至在過程工廠已經收到替換設備並放在庫存中後規格發生改變。在這種情況下，不希望用根據過時的規格配置的備用設備替換現有的過程控制設備。在維護替換過程控制現場設備的庫存上的最終挑戰是一種簡單結算。保持對過程工廠中的所有過程控制現場設備的追蹤，包括庫存中保存的備用現場設備以及已安裝的現場設備，可能是複雜的並且耗時的。但是，監測庫存是必要的，為了確保可得到適當的替換部分，從而如果現場設備發生故障或者現場設備即將到達預期運行壽命，則儘可能以對受控過程較小的幹預來替換發生故障的或是老化的現場設備。

發明內容
本專利申請涉及用於管理過程工廠環境中的過程控制設備的庫存的系統和方法。 根據一實施例，庫存控制系統包括計算機工作站；資料庫，其存儲一個或者多個過程控制設備的裝置規格數據，用以控制在過程工廠環境中實施的過程；無線網關，其適於與位於所述過程工廠環境中的能夠無線通信的過程控制設備無線通信；以及通信總線，其與所述無線網關、所述計算機工作站、和所述資料庫互連。庫存控制應用由所述計算機工作站執行。 所述庫存控制應用適於經由所述無線網關詢問收到的過程控制設備，以從收到的過程控制設備接收設備數據。收到的設備數據標識並描述所收到的過程控制設備。所述庫存控制應用還適於訪問資料庫，以提取所收到的過程控制設備的裝置規格數據，並將所收到的設備數據與所提取的裝置規格數據進行比較。通過將所收到的設備數據與對應的裝置規格數據進行比較，所述庫存控制應用可確保所收到的過程控制設備符合所述裝置規格數據。另一實施例提供一種檢查能夠無線通信的過程控制設備的方法。根據該實施例， 所述方法包括接收能夠無線通信的過程控制設備，該過程控制設備在其中存儲有設備數據。存儲在能夠無線通信的過程控制設備中的設備數據標識所述設備並描述所述設備的一個或者多個特性。所述方法還包括從所述能夠無線通信的過程控制設備無線地接收所述設備數據。一旦標識接收到的能夠無線通信的過程控制設備的設備數據被收到，則所述方法要求訪問資料庫，以提取與所接收到的能夠無線通信的過程控制設備相對應的規格數據。 所述方法接著要求將所述規格數據與所述設備數據進行比較，並且在所述設備數據不符合所述規格時執行調和程序。在又一實施例中，計算機可執行指令存儲在一計算機可讀介質中。當由計算機處理器執行時，指令提供一種用在過程工廠環境中的庫存控制系統。所述庫存控制系統適於執行如下步驟接收來自收到的過程控制設備的無線通信，所述無線通信標識所述過程控制設備以及所述過程控制設備的一個或者多個操作參數或物理特性；從資料庫中提取用於所述過程控制設備的規格數據；以及將所述過程控制設備的一個或者多個操作參數或物理特性與所述規格數據進行比較。所述庫存控制系統還適於執行在所述過程控制設備的所述一個或者多個操作參數或物理特性符合所述規格數據時將所述過程控制設備添加到過程控制設備的庫存，或是在所述過程控制設備的所述一個或者多個操作參數或物理特性不符合所述規格數據時使所述過程控制設備與所述規格數據一致。通過閱讀下面的詳細說明並結合附圖，其它方面和優點對本領域普通技術人員而言是顯而易見的。儘管構成和方法易受各種形式的實施例的影響，但是下文中的描述包括特定的實施例，應當理解為，本公開是例示性的，而非意圖將本發明局限於此處描述的特定的實施例。


圖1是具有分布式控制網絡的過程工廠的示例性框圖，所述分布式控制網絡包括一個或者多個操作者工作站、控制器、現場設備和支持設備；圖2是示出受控過程的一部分的配置的典型配置圖的一部分；圖3是裝置規格表單的示例；圖4是示出過程工廠環境的示例布局的框圖；圖5是說明管理過程工廠環境中的能夠無線通信的過程控制現場設備或其它設備的庫存的方法的流程圖。
具體實施例方式本專利申請涉及一種用於管理各種過程控制現場設備和其它與控制過程工廠的運行相關聯的設備的庫存的系統和方法。具體地，提供了方法和系統，其用於接收能夠無線通信的現場設備或是其它能夠無線通信的過程控制設備、檢查所接收的能夠無線通信的現場設備或是其它能夠無線通信的過程控制設備以確保所接收的能夠無線通信的現場設備或是其它能夠無線通信的過程控制設備的各種操作參數和物理特性符合待安裝到的過程控制系統的需求、調和所接收的能夠無線通信的現場設備或是其它能夠無線通信的過程控制設備的操作參數和物理特性與所接收的能夠無線通信的現場設備或是其它能夠無線通信的過程控制設備的指定的參數和操作特性之間的任何差異、和在所接收的能夠無線通信的現場設備或是其它能夠無線通信的過程控制設備的整個運行生命周期中追蹤所接收的能夠無線通信的現場設備或是其它能夠無線通信的過程控制設備的狀態。(在本文的剩餘部分，該能夠無線通信的現場設備或是其它能夠無線通信的過程控制設備被合稱為「能夠無線通信的現場設備」，不管特定的設備或是設備的一部分是否通常被本領域技術人員認為是「現場設備」。)圖1示出通常的分布式過程控制系統10的一部分，所述分布式過程控制系統10 可被實施以控制過程工廠環境中的過程。分布式過程控制系統10包括一個或者多個過程控制器18和20。通常地，各控制器18、20包括過程處理器模塊22、50和一個或多個輸入/ 輸出(I/O)設備對、26、52、56。I/O設備與一個或者多個現場設備觀-40、58_72通信。現場設備觀-40、58-72可是諸如，例如傳感器、閥、變送器、定位器等等任何類型的現場設備。 現場設備觀-40、58-72可遵從任何其它所需的開放、獨佔、或是其它通信或程序協議。在過程工廠10中，現場設備觀-32、58-64可是常規的(即非智能的)現場設備，該現場設備通過4-20毫安的模擬信號與I/O設備直接通信。替代地，或是除了常規的現場設備觀-32、 58-64之外，現場設備34-40、66-72可包括諸如，例如FOUNDATION 現場總線的現場設備，該現場設備具有允許它們運行各種本地控制功能和使用例如Hart、現場總線或是其它通信協議通過數字通信總線42、74與I/O設備沈、56通信的本地的處理器和存儲器。過程控制系統10可進一步包括一個或是多個工作站12、14和資料庫15。資料庫 15可包括存儲過程控制系統的配置數據的配置資料庫，該配置資料庫包括安裝在過程工廠中的用於控制受控過程的各種現場設備和與所述各種現場設備相關的各種操作參數和物理特性的記錄。工作站12、14可通過通信線或總線16被耦接於過程控制器18、20和資料庫15。可使用諸如，例如乙太網協議的任何所需的硬連線或無線通信協議來實現通信線或總線16。工作站12、14可執行各種與過程相關的應用，並提供一個或者多個可供包括配置工程師、過程控制操作者、維護人員等等的各種工廠人員訪問的用戶界面。如下所述，一個或者多個工作站12、14可執行用於接收和追蹤從提供者處接收得到的現場設備的狀態的庫存控制應用。根據一實施例，庫存控制系統可適於以電方式詢問所接收的現場設備，以獲取有關該設備的數據和它們如何配置的數據，從而確保它們符合存儲在配置資料庫15中的指定標準。過程控制系統10也可包括一個或者多個無線網關80和多個能夠無線通信的現場設備82-88。無線網關80和無線現場設備82-88可包括在過程工廠內實施的自管理無線現場網絡中的單獨節點。基於這種網絡，現場設備可裝備適於使用HART無線協議進行通信的無線收發器。例如，每個裝備有收發器的現場設備起到自配置網絡中的通信節點的作用。 與各種現場設備82-88相關的收發器允許現場設備無線發送和接收數據。系統是自管理網絡，因為除了發送和接收它們自身的信息之外，網絡中的單獨節點起到中繼器的作用，其接收並再發送從網絡中的其它節點接收的通信。因此，在自管理網絡中的第一節點可向網關80發送無線通信。但是，網關80可位於第一網絡節點的收發器的發送範圍之外。位於第一節點與網關80之間的某個地方的自管理網絡中的第二節點可接收來自第一節點的無線通信，並將該無線通信再廣播到第二節點的發送範圍內的所有網絡節點。如果網關80在該第二節點的發送範圍內，則它將從第二節點處接收再廣播無線通信，源自第一節點的無線通信也將到達它的目的地。否則，從第二節點再廣播的無線通信可能被第三節點、第四節點等等接收並再廣播，直至它到達它的目的地。但是，在重複無線通信之前，作為中繼器的節點可以校驗以確保它們先前沒有發送過相同的信息。這確保了節點不重複它們已經通過網絡轉發過的信息，並且該些信息通過重複相同信息的其它節點回波到它們。以此方式，無線通信被快速且有效地在網絡中傳播。這種自管理網絡提供魯棒通信系統，在該通信系統中，網絡中的各個點之間可以有多個傳輸路徑，以確保無線傳輸到達它們的預先計劃的目的地。無線網關80可適於通過通信總線16與諸如控制器18、20和工作站12、14的過程控制系統的其它部件通信。另外，通過各種能夠無線通信的現場設備82-88發送而來的數據對於由控制器18、20執行的控制程序和在工作站12、14上實施的應用是可訪問的。從能夠無線通信的現場設備接收而來的數據可被存儲在資料庫15或其它諸如數據歷史記錄、 數據倉庫等數據貯存庫中。在過程控制系統中的每個現場設備對受控過程施行唯一的功能。因此，每個現場設備必須被唯一的設備標籤或是某些其它標識符單獨標識，該些標識符能從安裝在過程控制系統中的另外的現場設備中區別出每個現場設備。圖2，例如，是受控過程的一部分的配置圖200。配置圖200示出多種不同的現場設備和其它設備，諸如泵202，存儲和混合罐204、 206,208以及多種過程控制閥210-222。單獨的現場設備，即使那些相同的通用型號的現場設備，也可能被要求在明顯不同的條件下操作。例如，儘管兩個閥212、216都是流動控制閥，但它們可能位於過程的不同部分，且必須能操控非常不同的流體。例如，控制流體從存儲罐204流到混合罐208的流動控制閥210可控制水或某些其它良性流體(benign fluid)的流動，而控制流體從罐206流入混合罐208的閥216可能控制某些腐蝕性強的液體的流動。因此，閥216必須由比較昂貴的防腐蝕性材料製造，而閥212可由比較便宜的標準材料製造。大多數過程工廠環境包括成百上千個現場設備。構造的容量、流速和材料僅為必須為過程工廠環境中的每個單獨的過程控制現場設備特別指定的多種不同的操作參數和物理特性的示例。保持對安裝於大型過程工廠中的各種現場設備的規格的追蹤、監測備件和確保替換件符合指定的要求是一項巨大的任務。該任務通常因規格必須隨時間根據實際經驗、設計改變、或是更改的操作條件來更改而複雜。在這些情況下，替換現場設備必須符合新更改的要求，而不是在過程控制系統被首次設計並實施時最初需要的要求。此外，當在已給供應商發出替換設備的訂單之後、或是在收到替換設備並放在庫存等待原現場設備故障或需要以其他方式更換時的安裝之後，特定的現場設備的規格被更改時，會產生庫存控制問題。簡而言之，對於操作者、維護人員、運送和接收人員、採購人員以及供應商等而言， 在將替換現場設備安裝在過程控制系統之前確保替換現場設備符合最新規格是巨大的挑戰。根據用於過程工廠環境的現場設備庫存控制系統的一實施例，用於管理安裝到過程工廠中的各種現場設備的特定參數和特性的主要工具是裝置規格表單。裝置規格表單是列出安裝在受控過程中的現場設備的所有參數和物理特性的一種(電子的或是其它的)表格。優選地，在設計過程控制系統時，為包括在控制系統中的每個現場設備創建一個單獨的裝置規格表單。當在過程控制系統中增加新的現場設備時、或是當現存的現場設備的規格發生改變時，可能要創建新的裝置規格表單。圖3是裝置規格表單300的示例。裝置規格表單300包括設備標籤302，其標識特定的現場設備；現場設備的描述304 ；以及多種參數306，其描述所述現場設備的配置和物理特性。被列在裝置規格表單中的參數可包括「軟參數」(那些會因為僅僅更改了存儲在與現場設備相關的參數存儲器中的參數值而改變的、或是因為更改了存儲在智能現場設備的存儲器中的軟體的而改變的那些參數)或是「硬參數」(有關不會更改的、或是僅會因物理重構現場設備而改變的現場設備的物理方面)。在過程工廠中使用的各種現場設備的裝置規格表單可被存儲在資料庫中，諸如圖 1所示的配置資料庫15，或是某些其它資料庫。如上面提及的，配置資料庫15可通過通信總線16訪問。因此，在工作站12、14中運行的應用可訪問存儲在資料庫15的裝置規格表單，以提取有關安裝於受控過程中的各種現場設備的信息。在一些情況下，當過程控制系統發生改變時，在工作站12、14中運行的應用實際上可能允許更改存儲在各種現場設備裝置規格表單中的參數或是增加新的現場設備裝置規格表單到資料庫。由連接到通信總線16的網絡工作站12、14執行的一個這樣的應用可包括一個現場設備庫存控制應用。根據一實施例，現場設備庫存控制應用可用於在從供應商接收過程控制設備時檢查這些過程控制設備。通常在過程設備的裝置規格表單中的設備標籤、參數值、物理特性、和其它數據可被存儲在與每個收到的現場設備相關的存儲器中。如下文中更詳細地描述，現場設備庫存控制系統可適於在現場設備被接收到過程工廠環境中時以無線的方式詢問所述現場設備。作為詢問過程的一部分，與各個現場設備相關的處理器可適於將存儲在現場設備的內部存儲器中的設備標籤、參數值、和其它設備數據無線地傳遞至現場設備庫存控制應用。現場設備庫存控制應用根據收到的設備標籤識別收到的現場設備， 並訪問資料庫15，以提取收到的現場設備相對應的裝置規格表單。存儲在資料庫15中的裝置規格表單代表收到的設備的當前最新的規格。現場設備庫存控制應用可將指定的現場設備的各種參數和物理設計特性與從收到的現場設備通信至庫存控制應用的通信中的收到的、接收到的現場設備的參數值和物理設計特性進行比較。當在現場設備裝置規格表單中的指定值與從收到的現場設備直接讀取的值之間發現差異時，如果可能的話，庫存控制應用會調用調和程序來重新配置到的現場設備。所述調和程序的範圍可從更改存儲在現場設備中的軟參數，到如果所述差異無法調和則直接拒絕收到的所述現場設備。被拒絕的現場設備可被送回至供應商，以更換滿足存儲在資料庫中的當前裝置規格表單規定的要求的現場設備。圖4是示出利用現場設備庫存控制系統的一實施例的過程工廠400的通常布局。 過程工廠400包括過程區域402、控制室404、存儲室或倉庫406和接收區域408。過程工廠 400包括用於控制在過程區域中實施的一個或者多個過程的過程控制系統。過程控制系統可包括多個控制器410、412，其可安置在位於整個過程區域402的控制間或是控制面板中。 如上所述，控制器410、412直接通過通信總線或是以無線的方式與過程區域內的各種現場設備通信。過程區域402可包括作為無線現場網絡的一部分的一個或者多個無線網關414、416，其適於與在過程區域402中實施的一個或者多個能夠無線通信的現場設備通信。計算機工作站420和資料庫422可位於控制室404內。諸如配置應用、維護應用、報警應用等等多種過程相關應用可被存儲在工作站420中並由其執行。資料庫422可存儲過程控制系統的配置數據、歷史操作數據、和/或其它過程相關數據，以及安裝在過程區域402中的現場設備的裝置規格表單。存儲室406可用於存儲諸如備用現場設備等備用的過程控制相關設備。無線網關 426可包括在存儲室406中，以與存儲在存儲室406中的能夠無線通信的現場設備通信。另一計算機工作站430可位於在接收區域408。工作站430可執行庫存控制應用。 接收區域408也可包括無線網關432，用於當在接收區域408中接收能夠無線通信的現場設備時與該現場設備通信。通信總線434在整個過程工廠400中延伸，並允許過程控制系統的各種部件(例如，控制器410、412、無線網關414、416、426、432、計算機工作站420、430、資料庫422等)彼此通信並交換數據。圖4所示的過程工廠布局僅為例示。實際的過程工廠布局可與圖4所示的布局顯著不同。過程工廠可例如具有更複雜的過程控制系統，其包括不同的部件並在比圖4所示的區域更寬的地理區域內延伸。過程工廠的各個部分，諸如過程區域402、控制室404、存儲室似6和接收區域408可位於遠離過程區域402的位置或只是位於過程工廠的其它部分。此外，過程工廠400的各個部分可與其它部分結合，或是可一起省略。如上面提及的，位於接收區域408的計算機工作站430可適於執行現場設備庫存控制應用。現場設備庫存控制應用的職責是確保收到的現場設備符合設計規格。如在本文的背景技術部分所描述的，在接收所述現場設備時，該過程通常需要對各個單獨的現場設備進行手動的或半手動的檢查。位於接收區域408內的無線網關432使得該過程對於能夠無線通信的現場設備能夠自動化。在這種情況下，新收到的能夠無線通信的現場設備只要在網關432或在過程工廠400中實施的自管理無線網絡的任何其它節點的發送範圍內都能夠無線的方式與現場設備庫存控制應用通信。根據現場設備庫存控制系統的一實施例，能夠無線通信的現場設備的參數和物理特性由設備供應商存儲在現場設備的內部存儲器中。當在過程工廠400接收能夠無線通信的現場設備且能夠無線通信的現場設備被帶入無線網關432的發送範圍時，可以使得能夠無線通信的現場設備將參數數據和設備的其它特性發送到無線網關432。無線網關432反過來將能夠無線通信的現場設備信息通信至執行庫存控制應用的計算機工作站430。庫存控制應用識別現場設備並訪問資料庫422，以提取與收到的能夠無線通信的現場設備相對應的設備規格表單。庫存控制應用接著將從設備接收到的參數與在裝置規格表單中指定的參數比較。這時，可以識別指定的設備與收到的設備之間的任何差異，如果可能的話，可修正該差異。否則，如果指定的設備參數與收到的設備參數之間的差異無法調和，則可簡單地拒絕設備。例如，庫存控制應用可適於對收到的過程控制現場設備進行簡單的軟體或參數改變，以使現場設備與規格一致。但是，如果差異涉及現場設備的物理屬性，諸如構造物的材料或現場設備的某些其它物理特性，庫存控制應用可能沒法使收到的設備與規格一致。 在這種情況下，必須拒絕收到的現場設備。圖5是說明接收和檢查能夠無線通信的現場設備以確保收到的能夠無線通信的現場設備符合其將被安裝到的過程控制系統中的過程控制系統的特定要求的方法500的流程圖。方法開始於定購現場設備502。在接收訂單後，供應商根據規格配置設備504。作為配置設備的過程的一部分，供應商加載多個參數至設備的存儲器506。這些參數包括標識設備的設備標籤，和包括在設備的裝置規格表單中的現場設備的參數和物理特性的至少一個子集。當能夠無線通信的現場設備被配置完，供應商將設備裝運至過程工廠508。在步驟510中，在過程工廠中接收能夠無線通信的現場設備。這步可包括物理接收在接收區域408(圖4)中的現場設備，或是將能夠無線通信的現場設備帶入接收區域網關432的發送區域。接著，在能夠無線通信的現場設備與無線網關432之間建立通信。為了建立通信，能夠無線通信的現場設備發送引導性信號至接收區域無線網關432，以告知其存在於過程工廠。這步可能需要使收到的過程控制現場設備物理激活，以使在激活後，能夠無線通信的現場設備開始周期性地將引導性信號發送至正好位於能夠無線通信的現場設備的無線發射器的範圍內的任何無線網絡節點。能夠無線通信的現場設備將繼續周期性地發送引導性信號，直至它收到來自接收區域網關432(或者過程工廠的無線網絡中的其它節點)的響應，所述響應表明現場設備的存在已經得到識別並且在能夠無線通信的現場設備與過程工廠的無線網絡之間已建立通信。替代地，能夠無線通信的現場設備可在半激活裝運模式下裝運，在所述半激活裝運模式下能夠無線通信的現場設備從裝運時起周期性地發送引導性信號。在這種情況下， 一進入接收區域網關432或是過程工廠的無線網絡的其它節點的發送範圍，能夠無線通信的現場設備就與接收區域網關432、或過程工廠的無線網絡的其它節點建立通信。一旦接收區域網關432響應於能夠無線通信的現場設備，能夠無線通信的現場設備可「喚醒」並進入更活躍的運行模式。所述替代的裝運模式的優點在於，允許收到的能夠無線通信的現場設備在沒有過程工廠人員幹預的情況下自動被過程工廠內實施的各種應用識別，並開始通過無線通信網絡434與在過程工廠內實施的各種應用通信；但是，這需要有充足的蓄電池電源，以允許設備在整個運行過程中持續發送。在這兩種情況下，一旦在能夠無線通信的現場設備與無線網絡432之間建立了通信，在接收區域工作站430上執行的庫存控制應用經由示於步驟514中的接收區域網關432 讀取存儲在收到的能夠無線通信的現場設備存儲器中的設備數據。此外，存儲在能夠無線通信的現場設備存儲器且通信至庫存控制應用的設備數據具有包括在設備的裝置規格表單中的數據的至少一個子集。從收到的能夠無線通信的現場設備發送的數據包括設備標籤，其標識過程工廠400內的特定設備及其目標功能。在步驟516中，庫存控制應用通過通信總線434訪問配置資料庫，以提取對應於收到的能夠無線通信的現場設備的裝置規格表單。在步驟518中，庫存控制應用將從收到的能夠無線通信的現場設備處接收到的設備數據與存儲在相應的裝置規格表單中的數據比較。在判斷框520中，庫存控制應用確定從收到的能夠無線通信的現場設備處接收到的設備數據與存儲在相應的裝置規格表單中的數據是否匹配。如果匹配，則在步驟526中，可將收到的能夠無線通信的現場設備添加至裝置庫存並置於庫存，直至需要用其更換已經安裝於受控過程中的發生故障的或將發生故障的現場設備。但是，如果在步驟520中，發現從收到的能夠無線通信的現場設備的數據與存儲在設備的裝置規格表單中的數據不匹配，則在步驟522中，確定差異可否調和。如果能調和，則在步驟5M中調和差異，並在步驟5 中將收到的能夠無線通信的現場設備添加至設備庫存中。但是，如果無法調和差異，則在步驟528中，拒絕該裝置。被拒絕的裝置可返回至供應商，以重新配置和/或再存儲，或是可以被重新分配或重定用途，以作為具有與所拒絕的能夠無線通信的現場設備相同的參數和特徵的過程工廠中的其它現場設備的替換件。確定存儲在收到的能夠無線通信的現場設備存儲器中的設備數據與在設備的裝置規格表單中發現的數據之間的差異能否被調和通常取決於差異的性質。例如，可以通過僅僅修改存儲在能夠無線通信的現場設備的存儲器中的值來改變的諸如傳感器範圍、單元、或者其它參數或操作特性等軟參數，可以通過將正確的參數值重新寫入收到的能夠無線通信的現場設備的內部存儲器以在過程工廠中容易地調和。相反，物理差異則可能較難調和。例如，如果製成特定的能夠無線通信的現場設備的材料與設備的裝置規格表單中所要求的結構的材料不再符合，則僅通過改變能夠無線通信的現場設備的存儲器中的「結構的材料」參數的值是無法調和該差異的。更確切地，必須提供由合適的材料製成的現場設備。另外，硬差異，即能夠無線通信的現場設備的物理結構或配置的差異，通常無法在過程工廠中調和。因此，如果在步驟522中確定與從收到的能夠無線通信的現場設備接收到的數據之間的差異是軟參數類差異，則庫存控制應用可適於用從設備的裝置規格表單中獲取的更新值來改寫存儲在收到的能夠無線通信的現場設備的存儲器中的不正確的參數值。在此處描述的庫存控制系統的優點在於可以檢查從供應商收到的輸入過程控制現場設備，以確保它們少受或是不受過程工廠人員的幹預便可符合受控過程的指定的要求。進一步的，由於庫存控制應用可以訪問過程控制配置資料庫，因此，可保證過程工廠人員用各種過程控制現場設備的指定的最新參數值來進行輸入的過程控制現場設備的檢查。 另一優點在於在裝運所述設備時能夠追蹤包括在設備的裝置規格表單中的各種參數與存儲在設備的存儲器中的參數之間的差異，並且可將校正差異的負擔分配到產生差異的錯誤方。例如，如果在定購替換設備時與在過程工廠收到該設備時之間的間隔過程中設備的裝置規格表單改變，則為改變後的標準負責的過程工廠可能會承擔與將現場設備運回供應商相關的成本和與使現場設備回到供應商的庫存相關的任何再儲存費用。另一方面，如果能夠表明收到的能夠無線通信的現場設備的設備數據不符合對能夠無線通信的現場設備的訂單中規定的標準，則供應商可能要負責用滿足規定的要求的另一設備來替換該能夠無線通信的現場設備。在此描述的庫存控制系統的另一優點在於可以在沒有來自工廠人員輸入的情況下不斷地監測和自動地更新過程工廠中現有的能夠無線通信的現場設備的狀態。例如，在能夠無線通信的現場設備被加入到現有現場設備的庫存中並存儲之後，庫存控制應用可能記錄設備在存儲區域406中的位置，並將設備的狀態記錄為待安裝。進一步的，當從存儲區域406移出設備時，庫存控制系統能夠注意到位於存儲區域406內的網關4 不能再與該能夠無線通信的現場設備通信，以表明該能夠無線通信的現場設備已經被從存儲中移出。 相似地，當能夠無線通信的現場設備被安裝在受控過程中時，它可以開始與位於過程工廠的過程區域的網關414、416中的一個通信。所述信息可被提供到庫存控制應用，其可將能夠無線通信的現場設備的狀態從保持存儲中改變到安裝於現場。另外，能夠無線通信的現場設備的服務的完整記錄可在基本不受過程工廠人員幹預的情況下自動生成。更進一步， 當現場設備從存儲中移出並安裝到現場時，庫存控制應用可自動為替換現場設備生成一訂單，以補充備用現場設備的庫存。 已經結合特定的實施例對本發明進行了描述。這些實施例僅是示例性的，而不應以任意方式解釋為對本發明的限制。對本領域的普通技術人員而言，顯而易見的是，可以在不脫離本發明的範圍和精神的前提下對本文的實施例進行改變、添加或是刪減。
權利要求
1.一種用在過程工廠環境中的庫存控制系統，所述庫存控制系統包括 計算機工作站；資料庫，其存儲一個或者多個過程控制設備的裝置規格數據，用以控制在過程工廠環境中實施的過程；無線網關，其適於與所述過程工廠環境中能夠無線通信的過程控制設備無線通信； 通信總線，其與所述無線網關、所述計算機工作站、和所述資料庫互連；以及庫存控制應用，其由所述計算機工作站執行，所述庫存控制應用適於經由所述無線網關詢問收到的過程控制設備，以從收到的所述過程控制設備接收標識並描述所收到的過程控制設備的設備數據，訪問所述資料庫以提取所收到的過程控制設備的裝置規格數據，並比較所收到的設備數據與所提取的裝置規格數據，以確保所收到的過程控制設備對應於所述裝置規格數據。
2.如權利要求1所述的庫存控制系統，其特徵在於，所述庫存控制應用還適於在所收到的設備數據符合所述裝置規格數據時將所收到的過程控制設備記入收到的過程控制設備的庫存。
3.如權利要求1所述的庫存控制系統，其特徵在於，所述庫存控制應用還適於在所收到的設備數據不符合所述裝置規格數據時執行調和程序。
4.如權利要求3所述的庫存控制系統，其特徵在於，所述調和程序包括重寫存儲在所收到的過程控制設備中的一個或者多個參數值，以符合所述裝置規格數據中的對應值。
5.如權利要求3所述的庫存控制系統，其特徵在於，所述調和程序包括指示過程工廠人員來物理地重新配置所收到的過程控制設備，以符合所述裝置規格數據中特定的物理配置。
6.如權利要求3所述的庫存控制系統，其特徵在於，所述調和程序包括在所述設備數據與所述裝置規格數據之間的差異無法在所述過程工廠中修正時拒絕所收到的過程控制設備。
7.如權利要求1所述的庫存控制系統，其特徵在於，所述庫存控制應用還適於在所收到的過程控制設備已經被記入所述收到的過程控制設備的庫存中後監測所收到的過程控制設備的狀態。
8.如權利要求7所述的庫存控制系統，其特徵在於，監測所收到的過程控制設備的狀態包括周期性地無線地確定所述過程控制設備的位置，以確定所述過程控制設備是否位於存儲區域等待安裝，或者所述過程控制設備是否已經被安裝到所述過程工廠環境的過程區域中。
9.一種檢查能夠無線通信的過程控制設備的方法，包括接收能夠無線通信的過程控制設備，所述過程控制設備具有存儲在其中的設備數據， 所述設備數據標識所述設備並描述所述設備的一個或者多個特性； 從所述能夠無線通信的過程控制設備無線地接收所述設備數據； 訪問資料庫，以提取與所收到的能夠無線通信的過程控制設備相對應的規格數據； 將所述規格數據與所述設備數據進行比較；以及在所述設備數據不符合所述規格數據時執行調和程序。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括在所述規格數據符合所述設備數據時將所收到的能夠無線通信的過程控制設備記入過程控制設備的庫存。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，還包括在所述能夠無線通信的過程控制設備已經被記入所述過程控制設備的庫存後監測所收到的能夠無線通信的過程控制設備的狀態。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，監測所收到的能夠無線通信的過程控制設備的狀態的步驟包括周期性地無線地確定所述能夠無線通信的過程控制設備的位置， 以確定所述能夠無線通信的過程控制設備是否位於所述過程工廠的存儲區域等待安裝在受控過程中，或是所述能夠無線通信的過程控制設備是否已經被安裝到所述過程工廠的過程區域中。
13.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括重寫存儲在所收到的能夠無線通信的過程控制設備中的一個或者多個參數值，以符合所述規格數據中的對應值。
14.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括指示過程工廠人員物理地重新配置所收到的能夠無線通信的過程控制設備，以符合在所述規格數據中特定的物理配置。
15.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括在所述設備數據與所述規格數據之間的差異無法修正時拒絕所收到的過程控制設備。
16.一種存儲有計算機指令的計算機可讀介質，當所述計算機指令由計算機處理器執行時，提供用於過程工廠環境中的庫存控制系統，所述庫存控制系統適於執行以下步驟接收來自收到的過程控制設備的無線通信，所述無線通信標識所述過程控制設備以及所述過程控制設備的一個或者多個操作參數或物理特性；從資料庫中提取所述過程控制設備的規格數據；將所述過程控制設備的所述一個或者多個操作參數或物理特性與所述規格數據進行比較；以及執行在所述過程控制設備的所述一個或者多個操作參數或物理特性符合所述規格數據時將所述過程控制設備添加到過程控制設備的庫存，或是在所述過程控制設備的所述一個或者多個操作參數或物理特性不符合所述規格數據時使所述過程控制設備與所述規格數據一致。
17.如權利要求16所述的計算機可讀介質，其特徵在於，使所述過程控制設備與所述規格數據一致包括重寫存儲在所收到的過程控制設備中的一個或者多個參數值，以符合所述裝置規格數據中的對應值。
18.如權利要求16所述的計算機可讀介質，其特徵在於，使和所述過程控制設備與所述規格數據一致包括指示過程工廠人員來物理地重新配置所收到的過程控制設備，以符合所述裝置規格數據中特定的物理配置。
19.如權利要求16所述的計算機可讀介質，其特徵在於，使和所述過程控制設備與所述規格數據一致包括在所述設備數據與所述裝置規格數據之間的差異無法在所述過程工廠中修正時拒絕所收到的過程控制設備。
20.如權利要求16所述的計算機可讀介質，其特徵在於，所述庫存控制系統還適於執行如下步驟在所述能夠無線通信的過程控制設備已經被記入所述過程控制設備的庫存後，監測所收到的能夠無線通信的過程控制設備的狀態。
21.如權利要求20所述的計算機可讀介質，其特徵在於，監測所收到的能夠無線通信的過程控制設備的狀態的步驟包括周期性地無線地確定所述能夠無線通信的過程控制設備的位置以確定所述能夠無線通信的過程控制設備是否位於所述過程工廠的存儲區域等待安裝在受控過程中，或是所述能夠無線通信的過程設備是否已經被安裝到所述過程工廠的過程區域中。
全文摘要
一種用於管理過程工廠中的過程控制設備的庫存的系統，包括計算機工作站；資料庫，其存儲用於一個或者多個過程控制設備的裝置規格數據，用以控制在過程工廠環境中實施的過程；無線網關，其適於與所述過程工廠環境中的能夠無線通信的過程控制設備無線通信；通信總線，其與所述無線網關、所述計算機工作站、和所述資料庫互聯；以及庫存控制應用，其由所述計算機工作站執行。庫存控制應用適於經由無線網關詢問收到的過程控制設備，以從所收到的過程控制設備接收標識和描述所收到的過程控制設備的設備數據。所述庫存控制應用還適於訪問所述資料庫，以提取用於所收到的過程控制設備的裝置規格數據，並比較所收到的設備數據與所提取的所述裝置規格數據。所述庫存控制應用確保所收到的過程控制設備對應於所述裝置規格數據。
文檔編號G05B19/418GK102375446SQ201110228639
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月5日 優先權日2010年8月6日
發明者D·E·布魯姆 申請人:費希爾-羅斯蒙特系統公司