與過程控制系統一起使用的模塊監測、控制和裝置管理的製作方法
2023-06-10 04:29:21
專利名稱：與過程控制系統一起使用的模塊監測、控制和裝置管理的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及過程控制系統，尤其涉及與過程控制系統一起使用的模塊監測、控制和裝置管理。
背景技術：
過程控制系統廣泛應用在製造產品或控制過程的製造廠和/或工廠(例如化工生產、電廠控制等)。過程控制系統也應用在自然資源開採，例如石油和天然氣鑽探和處理過程等。實質上，通過應用一個或多個過程控制系統，任何生產過程、資源開採過程等可以自動進行。
實施過程控制系統的方式已經發展了許多年。早期產生的過程控制系統通常使用專用的、集中的硬體來實施。然而，現代過程控制系統通常使用工作站、智能控制器、智能現場裝置以及其它類似裝置的高度分布網絡來實施，工作站、智能控制器、智能現場裝置等中的某些或全部可以執行全部過程控制方案的一部分。具體地，最現代的過程控制系統包括智能現場裝置和其它過程控制部件，它們經由一條或多條數字數據總線彼此通訊連接和/或通訊連接到一個或多個控制器。當然，其它非智能現場裝置也可以直接連接到控制器。在任何情況下，現場裝置包括例如輸入裝置(例如諸如傳感器的裝置，其提供代表溫度、壓力、流量等的狀態信號)，以及控制操作員或執行機構，它們執行動作以響應從控制器和/或其它現場裝置接收的命令。例如，在過程控制系統中，控制器可以向閥發送信號以增加壓力或流量，或向加熱器或冷卻器發送信號以改變溫度，或向混合器發送信號以攪拌配料，等等。
智能現場裝置無論是輸入現場裝置還是控制裝置，在它們中通常包括唯一編程標識符。控制器使用唯一標識符以便對現場裝置(即與現場裝置通訊)尋址和確定全部過程控制系統內的現場裝置的性能、狀態或狀況、功能。
當現場裝置(例如閥、溫度傳感器等)在現場發生故障或正在發生故障，維護人員通常更換現場裝置。然而，可以進行這種更換之前，必須對更換裝置進行編程，包括在更換現場裝置中存儲由故障現場裝置使用的唯一標識符。通常不在現場中執行這個編程，而是由維護人員在中心站執行。在中心站編程之後，將更換裝置拿到現場並安裝。在多個現場裝置分布在廣闊的地理區域上的情況下，在中心站給更換部件編程耗費時間，因為當根據維護人員意識到需要更換現場裝置時，可能需要從現場到中心站進行多次往返。
除了唯一標識符之外，智能現場裝置通常也存儲其它數據和/或程序。因此，除了用適當的唯一標識符給更換裝置編程之外，當移去故障裝置時，也必須用存儲在故障裝置中的最新版本的過程或程序對更換裝置進行編程。
根據上文將容易理解，用唯一標識符、過程、程序和/或其它過程控制數據給更換現場裝置編程可能非常麻煩，特別是在現場裝置分布在廣闊的地理區域上的情況下。另外，雖然上文已經描述了與更換現場裝置部件相關的問題，本領域普通技術人員將容易認識到，過程控制系統內除現場裝置之外的部件也不方便更換。例如，控制器、輸入/輸出(I/O)裝置(無線或有線)、網絡通信集線器等的更換也需要明顯的重編程努力。因此，任何過程控制部件或裝置的更換和與其相關的重編程可以證明是非常耗時和昂貴的。
發明內容
本文公開了方法、裝置和製造的產品，它們在控制系統中提供模塊監測、控制和裝置管理。如本文中所公開的，過程控制部件包括可移動存儲裝置，其中可以存儲標識符、裝置參數、數據、程序和/或過程。當具有這種配置的過程控制部件要進行更換時，從故障部件取出可移動存儲裝置，並安裝在更換部件中。因為故障部件操作所需的信息存儲在可移動存儲裝置中，具有安裝在故障部件中的可移動存儲裝置的更換部件可以快速和無縫地替換故障部件(即對其它過程控制部件和/或由那些部件執行的一個或多個過程控制程序沒有不利的影響)。
根據第一示例，公開了用第二現場裝置替換過程控制系統的第一現場裝置的方法，其中第一現場裝置包括可移動數據存儲裝置。所述方法包括從第一現場裝置取出可移動數據存儲裝置和從過程控制系統移去第一現場裝置。所述方法還包括將第二現場裝置安裝在過程控制系統中和將可移動數據存儲裝置安裝在第二現場裝置中。
根據第二示例，配置現場裝置的方法包括將編程的可移動數據存儲裝置安裝在現場裝置中和存取與現場裝置相關的信息，其中所述編程的可移動數據存儲裝置包括與現場裝置相關的信息。
過程控制裝置的示例包括裝置處理器；存儲器，其連接到裝置處理器和存儲由裝置處理器執行的指令，其中所述存儲器還存儲與過程控制裝置相關的過程控制信息；連接到裝置處理器的可移動存儲裝置，其中可移動存儲裝置存儲由裝置處理器提供的過程控制信息，其中可移動存儲裝置與裝置處理器可滑動地接合。
與現場裝置一起使用的可移動存儲裝置的示例包括接口，與現場裝置相關的過程控制數據可以通過接口；連接到接口的安全控制，其中安全控制限制訪問存儲在可移動存儲裝置中的信息。可移動存儲裝置可進一步包括連接到安全控制的處理器，並配置處理器以從安全控制接收過程控制數據；存儲器，其連接到處理器和存儲過程控制數據。
圖1是過程控制系統示例的方框圖。
圖2是圖1遠程監測和控制系統示例的方框圖。
圖3是過程控制部件示例的方框圖。
圖4是圖3可移動存儲裝置示例的方框圖。
圖5是部件處理器復位過程示例的流程圖，所述復位過程可以由圖3的部件處理器執行。
圖6是報告過程示例的流程圖，所述報告過程可以由圖3的部件處理器執行。
圖7是存儲裝置復位過程示例的流程圖，所述復位過程可以由圖4的存儲裝置處理器執行。
圖8是回叫過程示例的流程圖，所述回叫過程可以由圖4的存儲裝置處理器執行。
圖9是警報過程示例的流程圖，所述警報過程可以由圖3和/或圖4的處理器執行。
圖10是新設定過程示例的流程圖，所述新設定過程可以由圖3和/或圖4的處理器執行。
具體實施例方式
如圖1中所示，過程控制系統100的示例包括遠程操作員站102(包括可移動存儲裝置104)，其經由總線110連接到應用站106(包括可移動存儲裝置108)。過程控制系統100也包括操作員站112(包括可移動存儲裝置114)，其經由第二總線120連接到應用站106和控制器116(包括可移動存儲裝置118)。
使用個人計算機(PC)執行存儲在其上的指令，可以各自實現遠程操作員站102、應用站106和操作員站112。作為選擇，使用工作站可以實現任一或所有遠程操作員站102、應用站106和操作員站112。任一或所有遠程操作員站102、應用站106和操作員站112可以執行配置任務、企業優化和/或管理任務、運行管理任務、系統診斷任務、通訊任務等等。例如，操作員站112可以包括軟體或程序，當執行軟體或程序時，使系統操作員能查詢一個或多個現場裝置、控制器等的狀況，以便運行診斷程序診斷與警報或報警等相關的一個或多個問題。另一方面，應用站106可以包括軟體或程序，當執行軟體或程序時，協調系統100的全部操作以執行批處理或某一其它過程控制方案，協調遠程操作員站102和操作員站112或系統100內某一其它實體等之間的通訊。
如下文中詳細描述，使用具有存儲、處理和信息安全能力的智慧卡，可以實現本文中圖示和描述的任一或所有可移動存儲裝置(例如可移動存儲裝置104、108、114和下述任何其它可移動存儲裝置)。智慧卡(也稱作用戶信息模塊(SIM)卡)例如從Samsung可以購買到。作為選擇，可移動存儲裝置可以是不包括處理或安全功能的存儲裝置。例如，使用隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)或它們的任何適當組合，可以實現可移動存儲裝置。而且，雖然許多部件和裝置在本文中圖示為包括可移動存儲裝置，但這些圖解只是示例。因此，圖中圖示的部件和裝置的附屬設備可以包括可移動存儲裝置，其它附屬設備可以不包括可移動存儲裝置。
在過程控制系統的部件中使用可移動存儲裝置，使現場人員能更換磨損的、損壞的和/或有缺陷的硬體，而不丟失要更換的硬體中存儲的程序。通常，如下文中更詳細描述，從要更換的部件中拆下可移動存儲裝置，並且插入要安裝的部件中。因此，存儲在要更換部件的可移動存儲裝置中的任何過程控制信息、裝置配置參數、算法、網絡安全密鑰、允許訪問可移動存儲裝置存儲器的安全密鑰、網絡信息、通訊地址等等，可以被更換部件快速吸收。另外，在現場可以快速執行可移動存儲裝置的移去和安裝，而且給更換部件提供錯誤信息的可能性即便有也很小。結果，可以更換現場裝置和其它過程控制系統部件，而且對過程控制系統100的全部操作造成的破壞即便有也是最小的。
如本文中所述，在許多不同裝置(例如現場裝置、控制器、I/O裝置等等)中可以實施可移動存儲裝置。在這些裝置中，各種類型信息可以存儲在可移動存儲裝置中。例如，可移動存儲裝置可以存儲靜態信息，例如裝置設定、地址信息、配置信息、序列號、算法(例如自定義或標準算法)、用於無線和/或有線網絡和/或用於可移動存儲裝置的安全或訪問密鑰、通訊地址等等。當在現場修理或替換裝置時，靜態信息例如配置信息的存儲是有利的，因為這些裝置的設定存儲在介質中，介質可以移到或搬到新裝置以便能快速配置新裝置。
除靜態、配置型信息之外，可移動存儲裝置可以存儲動態信息，例如過程控制信息。過程控制信息的示例可以包括通過裝置的總流量、由裝置讀取的最後溫度、由裝置接收或發送的最後過程控制命令、裝置的各種輸入和輸出狀態、通訊日誌等等。因為過程控制信息的時間特性，當將過程控制信息寫入可移動存儲裝置時，可以對它作時間標記。動態信息(例如過程控制信息)的存儲是有益的，因為當根據由可移動存儲裝置提供給替換裝置的信息而安裝它們時，替換裝置保持過程連續性。例如，如果特定流量計隨著時間總計流量，但需要進行修理或更換，要更換的流量計中的可移動存儲裝置包括總流量，可以安裝在替換流量計中，替換流量計從可移動存儲裝置中獲得先前總流量，並能從先前流量計停止的地方繼續跟蹤流量。
總線110、120可以是常規的有線總線、區域網(LAN)、廣域網(WAN)、公共開關電話網絡(PSTN)、網際網路和/或任何其它適當通訊媒介。另外，總線110、120可以包括無線媒介，例如蜂窩式無線通訊網等等。
正如根據圖1中示例的描述，例如，控制器116連接到一個或多個現場裝置122(包括可移動存儲裝置124)、無線I/O裝置126(包括可移動存儲裝置128)和I/O裝置130(包括可移動存儲裝置132)。無線I/O裝置126進一步耦合到無線現場裝置134、136，它們分別包括可移動存儲裝置138、140。無線I/O裝置126經由控制器116和總線146通訊地連接到現場裝置142、144。現場裝置142、144分別包括可移動存儲裝置148、150。
使用任何理想的控制器，例如從Fisher Rosemount Systems，Inc公司購買的DeltaV控制器，可以實現控制器116。無論如何，這些控制器是公知的，因此在本文中不再更詳細描述。然而，修改購買的控制器以便包括可移動存儲裝置，並且將進一步修改以便把信息寫入可移動存儲裝置。
現場裝置122可以是任何常規(即非智能)現場裝置。例如，現場裝置122可以包括Hart 4-20毫安(mA)裝置，其輸出的電流與現場裝置122測量的參數成比例。在這個示例中，現場裝置122在專用有線線路上進行操作，所述線路在現場裝置之間不是多路傳輸。例如，如果現場裝置122是溫度傳感器，其適合於讀取0°攝氏度(C)和100℃之間的溫度，當現場裝置122檢測的溫度在0℃或以下時，現場裝置122輸出4mA，而檢測的溫度在100℃或以上時，輸出20mA。在溫度極限值之間，現場裝置122輸出位於4mA和20mA之間的電流，與檢測溫度成比例。從現場裝置122輸出的電流轉換成表示檢測溫度的電壓。
圖1示例的無線I/O裝置126作為控制器116和無線現場裝置134、136之間的接口。由無線I/O裝置126和無線現場裝置134、136交換的無線電信號可以是包括過程控制信息的模擬或數字無線電信號。除過程控制信息之外，無線電信號可以包括任何其它執行通訊的信息(例如協議信息、版本信息、時間標記信息、編碼信息、奇偶信息、地址信息等等)。使用任何適當的調製和/或編碼方案，在許多不同頻帶上經由無線通訊可以交換無線電信號。在一個示例中，由無線I/O裝置126發送和接收的無線電信號可以是Bluetooth型信號和/或遵守或不遵守任何電氣和電子工程師協會(IEEE)協議的信號，例如任何802.11協議。
無線通訊可以用來將一個或多個現場裝置134、136連接到無線I/O裝置126。例如使用Ember公司的EmberNet、Axxon公司的Axxon LLC Wireless技術，或使用例如由AEROCOM提供的產品，在900兆赫(MHz)和/或2.4千兆赫(GHz)的發射頻率上使用擴展頻譜無線通訊，可以實現無線I/O裝置126，只是這些購買的裝置不包括可移動存儲裝置128。因此，如果這些購買的裝置應包括可移動存儲裝置和應把信息存儲到可移動存儲裝置，將需要修改它們。無線通訊也可以利用標準，例如用於無線測向的IEEE1451無線標準。
配置無線現場裝置134、136以便與無線I/O裝置126交換信息。因此，配置無線現場裝置134、136以便使用與無線I/O裝置126兼容的通訊方案進行操作。例如，可以配置無線現場裝置134、136，以便使用任何理想的調製和/或通訊協議，在任何理想的通訊頻率下以模擬或數字方式發送和接收信息。使用Ember Corporation的EmberNet供應的裝置、Axxon Corp的AxxonLLC Wireless技術，或使用例如由AEROCOM提供的產品，在900兆赫(MHz)和/或2.4千兆赫(GHz)的發射頻率上使用擴展頻譜無線通訊，可以實現無線現場裝置134、136的功能。這些使用擴展頻譜通訊的裝置示例是Computational System，Inc.(CSI)的RF MicroAnalyzer System。無線裝置的另一示例是Flowline的EchoNet無線超聲波液位變送器，其使用蜂窩網絡創建網絡連接。通訊也可以利用標準，例如用於無線檢測的IEEE1451無線標準。然而，這些購買的裝置通常不包括可移動存儲裝置138、140，這在下文中將更詳細地進行描述。
I/O裝置130經由總線146把現場裝置142、144連接到控制器114。I/O裝置130可以硬連線到現場裝置142、144，並且可以包括編址通訊卡，以便配置為與現場裝置142、144交換信息。例如，使用公知的Profibus協議、HART協議、FoundationFieldbus協議、或任何其它適當的通訊協議，I/O裝置130可以與現場裝置142、144通訊。在操作中，I/O裝置130與現場裝置142、144交換信息。例如，I/O裝置130可以從每個現場裝置142、144接收信息，並且可以將接收的信息格式化成傳遞給控制器116的數據流或數據包。同樣地，控制器116可以將消息或通訊包發送給I/O裝置130。剛一從控制器116接收到消息或通訊包，I/O裝置130就處理這些信息，並且將有關信息發送給每個現場裝置142、144。例如，通訊包可以包括要分配給現場裝置142和不分配給現場裝置144的信息。在這種情況下，I/O裝置130將把有關信息分配給現場裝置142，並且不將這種信息發送給現場裝置144。雖然I/O裝置130的示例包括下述增強功能，但例如使用從Fisher Rosemount System，Inc.購買的硬體和/或軟體，可以實現I/O裝置130的基本功能。
如上所述，使用任何理想的通訊協議(例如HART、Profibus、Fieldbus等等)，I/O裝置130和現場裝置142、144可以交換信息。因此，現場裝置142、144可以是輸入裝置(例如流量計、溫度指示器，等等)和/或輸出裝置(例如閥、電機，等等)，配置它們以便使用相同協議與I/O裝置130交換信息。
如圖1示例中所示，過程控制系統100還包括無線通訊裝置152，其經由總線120連接控制器116。在圖1示例中，無線通訊裝置152包括可移動存儲裝置154。配置無線通訊裝置152以便例如在廣闊的地理區域上執行無線通訊。使用網卡和相關射頻(RF)硬體可以實現無線通訊裝置152，網卡和相關射頻硬體使用由無線網156認可的頻率和協議。
通訊技術領域的普通技術人員將容易認識到，無線通訊裝置152在適當RF頻率下發送模擬或數字格式信息。無線通訊裝置152為應用站106、操作員站112和/或控制器116中的某些或全部提供通訊連通性。例如，無線通訊裝置152可以與無線網156進行通訊，無線網156還與無線用戶裝置158進行通訊，並且還與遠程監測和控制系統162進行通訊，無線用戶裝置158包括可移動存儲裝置160，在下文中結合圖2提供遠程監測和控制系統162的更多細節。
無線通訊裝置152可以是任何裝置，配置或修改它以便為數據通道提供到或從網絡的網絡連接。例如，無線通訊裝置152可以是網卡和相關RF硬體，它經由有線連接或無線電通訊連接而連接到無線網156。無線通訊裝置152可以是有線或無線數據機，例如電纜數據機、數字用戶線(DSL)數據機，或其它類似裝置。
無線網156可以包括蜂窩或個人通信業務(PCS)基本設施。在這種情況下，無線通訊裝置152可以按照無線網156規定的格式發送和接收信息。例如，如果無線網156是模擬通訊網，則無線通訊裝置152可以按照模擬格式發送和接收信息。作為選擇，如果無線網156是數字通訊系統，則無線通訊裝置152可以按照數字格式發送和接收信息(例如時分多路訪問(TDMA)、碼分多路訪問(CDMA)，等等)。因此，無線通訊裝置152可以是三模式裝置，它適合按照任一或所有模擬、TDMA、CDMA格式發送和接收信息。
例如，通過蜂窩電話、尋呼機、無線啟動的個人數字助理(PDA)等等，可以實現無線用戶裝置158。配置無線用戶裝置158以便從無線網156接收其它信息中的過程控制信息。例如，無線通訊裝置152經由無線網156可以給無線用戶裝置158提供警報、狀態指示器等等。另外或作為選擇，用戶經由無線網156和無線通訊裝置152可以給例如控制器116傳送數據、設置等等。
無線用戶裝置158的可移動存儲裝置160可以存儲與無線用戶裝置158操作有關的信息，也可以存儲與系統100的一個或更多部件操作相關的信息。例如，可移動存儲裝置160可以存儲與無線用戶裝置158操作有關的名稱和電話號碼。另外或作為選擇，可移動存儲裝置160可以存儲過程或控制信息，例如設置、程序、參數等等，它們經由無線網156和無線通訊裝置152傳送給控制器116。
如圖2示例中所示，遠程監測和控制系統162包括智能集線器/控制器202和相關本地顯示器205，智能集線器/控制器202具有可移動存儲裝置204。智能集線器/控制器202通過總線206連接到I/O裝置208，並且進一步連接到許多無線I/O裝置212-218，I/O裝置208包括可移動存儲裝置210，每個無線I/O裝置212-218分別包括可移動存儲裝置220-226。許多現場裝置(未圖示)可以連接到I/O裝置208。
許多無線現場裝置可以連接到一個或多個無線I/O裝置212-218。例如，如圖2中所示，無線現場裝置228-232連接到無線I/O裝置212。每個無線現場裝置228-232分別包括可移動存儲裝置234-238。然而，無線現場裝置228-232不排除與一個以上無線I/O裝置212進行通訊。例如，如圖2中所示，無線現場裝置232不但與無線I/O裝置212進行通訊，而且與無線I/O裝置214進行通訊。
一些無線I/O裝置(例如無線I/O裝置216和218)連接到無線現場裝置接口240和242，它們分別包括可移動存儲裝置244和246。無線現場裝置接口240和242可以是無線通訊集線器，它們在無線I/O裝置216、218和無線現場裝置248和250之間傳遞消息，無線現場裝置248和250分別包括可移動存儲裝置252和254。例如，無線現場裝置接口(例如240和242)可以用來從無線現場裝置(例如248和250)中收集無線信號，所述無線現場裝置分布在廣闊的地理區域上，例如無線現場裝置分布在整個製造工廠的各個區域上，並且將這些信號傳遞給一個或多個無線I/O裝置(例如216和218)。另外，無線現場裝置接口(例如240和242)可以將信號從無線I/O裝置(例如216和218)分配給無線現場裝置248、250。
使用硬體和/或軟體可以實現智能集線器/控制器202，所述硬體和/或軟體提供到圖1的無線網156的連通性，以便在智能集線器/控制器202和圖1中所示的控制器116或其它任何適當部件之間交換信息。在一個示例中，使用購買的系統，例如帶有專門設計的無線I/O卡的DeltaV，可以實現智能集線器/控制器202。在一個示例中，使用Ember Corporation的EmberNet、AxxonCorp的Axxon LLC Wireless技術，或使用例如由AEROCOM提供的產品，在900兆赫(MHz)和/或2.4千兆赫(GHz)的發射頻率上使用擴展頻譜無線通訊，能實現無線I/O卡。
按照結合圖1中所示的類似裝置而進行的描述，可以實現I/O裝置208、無線I/O裝置212-218、無線現場裝置228-232和248-250。
無線現場裝置接口240、242用作某些無線現場裝置248、250和某些無線I/O裝置216、218之間的通訊集線器。使用Ember Corporation的EmberNet、Axxon Corp的Axxon LLC Wireless技術，或使用例如由AEROCOM提供的產品、連接其變送器的蜂窩網、Bluetooth或其它無線通訊標準，在900兆赫(MHz)和/或2.4千兆赫(GHz)的發射頻率上使用擴展頻譜無線通訊，可以實現無線現場裝置接口240、242。協議可以包括專有的Modbus或標準，例如用於無線測向的IEEE1451無線標準。
圖1和2中圖示為包括可移動存儲裝置的裝置，通常包括與處理部分交換信息的裝置部分(例如傳感器、執行機構，等等)。例如，溫度測量現場裝置可以包括溫度傳感器(裝置部分)，其產生表示溫度的信號，並將表示溫度的信號傳遞給包括裝置或部件處理器的處理部分。在處理部分內，將溫度信號與用來表示由現場裝置觀測的溫度太高或太低的閾值溫度進行比較。作為另外示例，如果裝置是閥，則由處理部分產生閥控制信號，並傳遞給能改變受控閥位置的執行機構。
即使裝置不是現場裝置，而是例如I/O裝置或無線I/O裝置，這些裝置包括配置的裝置部分，例如從多個現場裝置接收輸入信號。例如，控制器可以包括處理部分，其包括通常與控制器相關的硬體和/或軟體。在這樣的布置中，處理部分將控制對接收信號的任何處理，以及控制接收信號到一個或多個處理器的路徑和分配。
轉向圖3，處理部分300將實現為圖1和2中任一部件的一部分，它包括具有相關部件存儲器304的部件處理器302。處理部分300還包括可移動存儲裝置306、通訊模塊308、以及圖解示例中的全球定位系統接收器310。通訊模塊308和全球定位系統310經由總線312連接到部件處理器302。
部件處理器302可以是任何微處理器和/或可以包括機載存儲器的微處理器。作為選擇，部件處理器302可以是數位訊號處理器(DSP)、特定用途集成電路(ASIC)、可編程序邏輯控制器，等等。
部件存儲器304可以是ROM設備，例如非易失性ROM(NVROM)，它是一種快閃記憶體。存儲器204也可以是RAM設備。另外，部件存儲器304可以是將ROM或RAM集成在一起，或者使用單獨設備進行實施的任何組合。作為另外選擇，部件存儲器304可以是任何其它類型的光和/或磁介質，例如硬碟、緊湊型盤(CD)、數位化視頻光碟(DVD)，等等。如在下文中關於包括的流程圖所進行的描述，部件存儲器304可以存儲由部件處理器302執行的指令。
使用SIM也可以組合和實現部件處理器302和部件存儲器304。在這樣的情況下，SIM將具有相對小的處理器(目前為每秒1/4-1/2百萬個指令(MIP))和相對少量存儲器(目前為32K字節)。也可以對SIM進行編程以便實現標準，例如蜂窩標準之一(例如GSM11.11)。
如在下文中結合圖4所進行的描述，使用例如具有機載存儲器的智慧卡微控制器可以實現可移動存儲裝置306，從許多不同製造商能購買到這種智慧卡微控制器。在這樣的布置中，可移動存儲裝置306可以與連接器(未圖示)可滑動地接合，連接器連接到部件處理器302。在替代方案中，使用CD、3.5英寸盤、諸如跨接驅動器等的可移動式快速裝置、RAM、ROM或前述裝置的任何組合，能實現可移動存儲裝置306。可移動存儲裝置306可以包括機載安全設備，其能保護存儲在可移動存儲裝置306上的信息。在替代方案中，在可移動存儲裝置306中可以不包括機載(on-board)安全設備。
通訊模塊308提供處理部分300和任何其它想要通訊的網絡或裝置之間的連通性。例如，通過例如可以在蜂窩電話中發現的無線通訊硬體和軟體、PDA和/或任何其它無線通訊裝置，可以實現通訊模塊308。作為選擇，可以實施通訊模塊308進行有線通訊，在這種情況下，使用網卡例如Ethernet E-card可以實現通訊模塊308。另外，如果需要有線通訊，使用常規數據機可以實現通訊模塊308，配置數據機以便在PSTN上與其它數據機交換信息。
在專用硬體或更專用硬體中可以實現GPS接收器310，專用硬體從例如SiRF的SiRFstarII GPS基帶中心能購買到，使用Fuji或Motorola的晶片組建立更專用硬體。本領域普通技術人員容易理解，GPS接收器310從許多信號源(例如衛星或地面裝置)接收無線信號，並且以GPS接收器310為基礎計算處理部分300的位置。在操作中，GPS接收器310確定處理部分300的地理位置，並經由總線312把位置信息傳遞給部件處理器302。
在某些布置中，通過提供有人企圖偷盜的裝置的地理位置，GPS接收器310可以用作防盜裝置。例如，裝置可以包括防盜開關(未圖示)，當發生企圖偷盜裝置時防盜開關進行指示。依據這種指示，GPS接收器310中的信息可以報告給處理部分300，處理部分300可以將這種信息發送回例如服務中心。在替代方案中，無需防盜開關，意外的位置變化可以得到報告，並用來檢測可能的或實際的盜竊。依據檢測的涉嫌盜竊，可以啟動一個或多個報告和/或回叫(callback)程序(如下所述)以便報告裝置的意外地理變化。
如圖4示例中所示，可移動存儲裝置306的一個示例包括連接到安全控制404的接口402，安全控制404依次連接到存儲裝置處理器406。可移動存儲裝置306還包括存儲裝置存儲器408，其通訊地連接到存儲裝置處理器406。本領域普通技術人員容易理解，如圖4示例中所示，使用可購買的智慧卡微處理器技術可以實現可移動存儲裝置306。例如，使用從Samsung Electronics購買的裝置可以實現可移動存儲裝置306。
在實施例中，存儲裝置存儲器408可以存儲配置信息、自定義或標準算法、安全和/或網絡訪問密鑰、網址、過程控制參數，等等。如下詳述，在存儲裝置存儲器408中存儲的一些或所有信息可以傳遞給部件處理器302。另外，部件處理器302接收的一些或所有信息可以存儲在存儲裝置存儲器408中用於以後恢復或使用。
在下文中將參照圖5-10詳細提供與部件處理器302和可移動存儲裝置306的相互作用有關的詳細操作情況。然而，通常，用與部件(例如圖1和2中所示的任一部件)相關的信息對可移動存儲裝置306進行編程。因為與部件相關的信息存儲在可移動存儲裝置306中，可移動存儲裝置306可以與處理部分300分開，並且安裝在另一處理部分中。因此在現場，通過從以前使用的處理部分300拆下可移動存儲裝置306，並將可移動存儲裝置306安裝在新的處理部分中，可以更換裝置和處理部分而無需對這些裝置重新編程。這種布置消除了在現場交換硬體時給處理部分300編程的必要性。
如結合圖4的描述，現在將參考圖5-10描述處理部分300的部件處理器302和可移動存儲裝置306的相互作用。具體地，圖5和6描述部件處理器302的操作，而圖7-10描述可移動存儲裝置306的操作。
如圖5中所示，當部件處理器302在部件處理器的復位腳上接收到復位信號時，部件處理器復位過程500開始。復位信號可以起因於處理器復位線的狀態和/或可以起因於處理器剛加電。過程500從初始化部件處理器302開始(塊502)。初始化可以包括清除部件處理器的存儲器，將處理器的輸出端設定到各種預定狀態，將計數器回零，清除緩衝器，等等。
初始化(塊502)之後，確定是否檢測到可移動存儲裝置(塊504)。通過部件處理器302的表決線可以執行檢測以確定可移動存儲裝置306是否存在，所述表決線連接部件處理器302和可移動存儲裝置306。作為選擇，部件處理器302可以啟動與可移動存儲裝置306進行通訊的握手步驟。作為部分握手步驟的一部分，部件處理器302等待從可移動存儲裝置306接收信號。如果部件處理器302未從可移動存儲裝置306接收到信號，則部件處理器302確定無可移動存儲裝置306存在(塊504)。
如果檢測到無可移動存儲裝置(塊504)，則從部件存儲器304讀取部件配置信息(塊506)，處理部分300使用部件配置信息對部件進行操作。配置信息用來設置和配置部件處理器302，以便部件處理器302準備好與它的相關部件進行操作。
從部件存儲器讀取配置信息(塊506)之後，執行裝置程序(塊508)。裝置程序或多個程序包括由部件處理器302執行的指令，所述指令給定部件處理器302的功能性，部件處理器302需要所述功能性以便與裝置信息相互作用，所述裝置信息是安裝處理部分300的裝置所需的或提供的。作為選擇，如果檢測到可移動存儲裝置(塊504)，則從部件處理器302檢測的可移動存儲裝置306讀取配置信息(塊510)。
在從可移動存儲裝置306讀取配置信息(塊510)之後，確定是否檢測到新的可移動存儲裝置標識符(ID)(塊512)。如果未檢測到新的可移動存儲裝置ID(塊512)，執行裝置程序(塊514)。可選的，如果檢測到新的可移動存儲裝置ID(塊512)，如在下文中結合圖6所進行的描述，執行報告程序(塊516)，並且讀取存儲在可移動存儲裝置306中的可移動存儲裝置ID和設置(塊518)，其後執行裝置程序(塊514)。
如圖6中所示，可以由部件處理器302執行的報告程序516，從訪問可移動存儲裝置306(塊602)和訪問GPS接收器310(塊604)開始。然後確定報告設備的訪問信息(塊606)。訪問信息可以按照查詢表格式存儲在可移動存儲裝置306中，並且可以包括國際網際網路協議(IP)地址、電話號碼、或任何其它適當訪問信息，例如電子郵件地址或網頁地址。
已經訪問可移動存儲裝置306和GPS接收器310，並且發現報告設備的訪問信息(塊602-606)之後，可移動存儲裝置ID、裝置參數、裝置位置和任何其它適當信息，從處理部分300報告(下載)給報告設備或服務中心(塊608)。報告行為可能需要一個或多個存儲在可移動存儲裝置306中的網絡訪問密鑰。例如，報告設備或服務中心可以由部件供應商、部件維護服務和/或任何其它機構進行操作，理想的是保持部件處理器302和可移動存儲裝置306之間的變化同步。另外，作為部分報告活動，服務中心可以下載編程信息例如設置和固件和/或將軟體從服務中心升級到處理部分。
雖然圖5和6屬於部件處理器302接收到復位信號時出現的操作，而圖7圖解了存儲裝置處理器復位過程示例700，當可移動存儲裝置306的存儲裝置處理器406接收到復位信號時可以執行所述過程。如結合部件處理器302所進行的描述，當存儲裝置處理器406上的復位線保持在特定狀態時或存儲裝置處理器406加電期間，存儲裝置處理器406可以接收到復位信號。一旦復位，存儲裝置處理器406就通過復位存儲器位置、緩衝器內容、輸出端等進行初始化(塊702)。
完成初始化(塊702)之後，確定可移動存儲裝置306是否連接到新的部件處理器(例如部件處理器302)(塊704)。為了確定可移動存儲裝置306是否連接到新的部件處理器，可移動存儲裝置306可以從部件處理器內的特定存儲器位置讀取標識符(ID)。如果從部件處理器讀取的ID與存儲在可移動存儲裝置306中的ID不同，則辨別該部件處理器作為新的處理器(例如不是可移動存儲裝置306所連接的最後部件處理器)。
如果確定部件處理器不是新的(塊704)，則可移動存儲裝置306將它的設置輸出給裝置處理器302(塊706)。作為選擇，如果確定可移動存儲裝置306所連接的裝置處理器是新的(塊704)，如結合圖8所進行的詳細描述，執行回叫過程(塊708)，以將信息返回報告給例如報告設備或服務中心。另外，如下所述，回叫過程期間，各種設置或算法可以傳遞(下載)到可移動存儲裝置306。因此，回叫過程可以促進信息的雙向交換。回叫(塊708)結束之後，存儲新部件處理器ID(塊710)。然後將可移動存儲裝置306的設置輸出給部件處理器302(塊706)。
在已經輸出設置(塊706)之後，執行可移動存儲裝置程序(塊712)。可移動存儲裝置程序包括由可移動存儲裝置306的存儲裝置處理器406執行的各種指令、過程或子過程(例如，可移動存儲裝置程序可以包括警報程序(圖9)、新設置程序(圖10)或任何其它適當程序，它們有利於可移動存儲裝置306和部件處理器302一起進行操作)。
如圖8中所示，可以作為部分存儲處理器復位過程700而執行的回叫過程708，由從裝置處理器讀取ID(塊802)開始。從裝置處理器讀取ID(塊802)之後，訪問GPS接收器(塊804)，並且從其中確定處理部分300的位置。
確定處理部分300的地理位置之後，然後訪問回叫硬體以允許從可移動存儲裝置306報告給中心站或服務中心(塊806)。通過部件處理器302訪問回叫硬體，以便使可移動存儲裝置306有權訪問通訊模塊308。通過如GPS接收器310確定的處理部分300的物理位置，可以部分確定設置回叫的機構地址(塊804)。例如，處理部分300可以包括查詢表，查詢表列出各種地理位置和與其對應的回叫信息。作為選擇或附加的，查詢表可以存儲在可移動存儲裝置306中。在這樣的布置中，回叫將設在最接近處理部分300的地理位置上。
本領域普通技術人員將容易理解，通訊模塊308經由數據機和PSTN線、經由數據機和網際網路、或經由任何其它適當方便的通訊路徑能進行回叫。另外，回叫需要使用一個或多個存儲在可移動存儲裝置306中的網絡訪問密鑰。控制通訊模塊308開始回叫之後，ID和裝置位置返回報告給中心站或服務中心(塊808)。回叫期間，某些或所有設置、參數、算法等可以上載到服務中心用於存儲和/或處理。
如圖9中所示，也可以對可移動存儲裝置306和/或部件處理器302進行編程以包括警報過程900。通過執行警報過程900，可移動存儲裝置306可以從部件處理器302接收有關信息。警報過程900由確定裝置信息的輸入是否超出在部件處理器302和/或可移動存儲裝置306內設定的任何閾值(塊902)開始。如果無輸入超出任何閾值(塊902)，警報過程900結束執行並將控制返回到它的調用(calling)程序。
作為選擇，如果輸入或多個輸入超出任何閾值(塊902)，可以執行報告警報過程(塊904)，在這期間，可移動存儲裝置306經由部件處理器302可以訪問通訊模塊308以報告已經發生警報的事實。報告警報過程(塊904)完成執行之後，記錄警報(塊906)，由此在可移動存儲裝置306和/或部件存儲器304存儲警報出現的指示。已經記錄警報之後，警報過程900結束它的執行。
通過可移動存儲裝置306和/或部件處理器302可以執行新設置過程1000(如圖10中所示)，以確保部件處理器302內的設置精確地反映在可移動存儲裝置306中。當接收到新設置(塊1002)時，新設置過程1000開始。經由通訊模塊308和部件處理器302可以接收新設置。
新接收的設置存儲在可移動存儲裝置306內的存儲器408中(塊1004)，並且所述過程將控制返回到它的調用程序。後序指令可以把新設置從可移動存儲裝置306裝載到部件處理器302和/或部件存儲器304。
雖然本文中已經描述了根據本發明的示教而構造的某些裝置，但這個專利的覆蓋範圍不局限於此。相反，這個專利覆蓋所有裝置、方法、以及根據本發明的示教而製造的產品，它們按照字面意思或根據等效原則公正地落入附屬權利要求的範圍。
權利要求
1.一種用第二現場裝置替換過程控制系統的第一現場裝置的方法，其中第一現場裝置包括可移動數據存儲裝置，所述方法包括從第一現場裝置取出可移動數據存儲裝置；從過程控制系統移去第一現場裝置；將第二現場裝置安裝在過程控制系統中；以及將可移動數據存儲裝置安裝在第二現場裝置中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中可移動數據存儲裝置包括智慧卡。
3.根據權利要求2所述的方法，其中從第一現場裝置取出可移動數據存儲裝置包括從第一現場裝置內的連接器中將智慧卡滑出。
4.根據權利要求2所述的方法，其中將可移動數據存儲裝置安裝在第二現場裝置中包括將智慧卡滑入第二現場裝置內的連接器。
5.根據權利要求2所述的方法，其中還包括從第一現場裝置取出智慧卡之前，將第一現場裝置內的信息傳遞到智慧卡中。
6.根據權利要求2所述的方法，其中還包括將存儲在智慧卡內的信息傳遞到第二現場裝置中。
7.根據權利要求6所述的方法，其中存儲在智慧卡內的信息包括裝置配置數據。
8.根據權利要求6所述的方法，其中存儲在智慧卡內的信息包括現場裝置配置數據。
9.根據權利要求6所述的方法，其中存儲在智慧卡內的信息包括過程控制系統數據。
10.根據權利要求6所述的方法，其中存儲在智慧卡內的信息包括由第二現場裝置執行的指令。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述指令包括閾值比較指令。
12.根據權利要求6所述的方法，其中存儲在智慧卡內的信息包括過程控制變量閾值。
13.根據權利要求1所述的方法，還包括執行報告過程以便將信息從第二現場裝置傳遞給另一個位置。
14.根據權利要求13所述的方法，其中將信息從第二現場裝置傳遞給另一個位置包括傳遞一個或多個配置信息和編程信息。
15.根據權利要求13所述的方法，其中所述報告過程包括確定第二現場裝置的地理位置。
16.根據權利要求13所述的方法，其中所述報告過程包括在第二現場裝置從另一個位置接收信息。
17.根據權利要求16所述的方法，其中將信息從第二現場裝置傳遞給另一個位置包括傳遞一個或多個配置信息和編程信息。
18.根據權利要求17所述的方法，其中另一個位置包括服務中心。
19.一種配置現場裝置的方法，所述方法包括將編程的可移動數據存儲裝置安裝在現場裝置中，其中所述編程的可移動數據存儲裝置包括與現場裝置相關的信息；以及訪問與現場裝置相關的信息。
20.根據權利要求19所述的方法，其中可移動數據存儲裝置包括智慧卡。
21.根據權利要求20所述的方法，其中將編程的可移動數據存儲裝置安裝在現場裝置中包括將智慧卡滑入現場裝置內的連接器中。
22.根據權利要求19所述的方法，還包括將與現場裝置相關的信息從編程的可移動數據存儲裝置傳輸到現場裝置的存儲器中。
23.根據權利要求19所述的方法，還包括將與現場裝置相關的信息存儲在可移動數據存儲裝置中。
24.根據權利要求19所述的方法，其中與過程控制裝置相關的信息包括裝置配置信息。
25.根據權利要求19所述的方法，其中與過程控制裝置相關的信息包括過程控制系統數據。
26.根據權利要求19所述的方法，其中與過程控制裝置相關的信息包括由現場裝置執行的指令。
27.根據權利要求26所述的方法，其中所述指令包括閾值比較指令。
28.根據權利要求19所述的方法，其中與過程控制裝置相關的信息包括過程控制變量閾值。
29.根據權利要求19所述的方法，還包括將一個或多個配置信息和編程信息從另一個位置傳輸到現場裝置。
30.根據權利要求29所述的方法，其中另一個位置包括服務中心。
31.一種過程控制裝置，包括裝置處理器；存儲器，其連接到裝置處理器並存儲由裝置處理器執行的指令，其中所述存儲器還存儲與過程控制裝置相關的過程控制信息；連接到裝置處理器的可移動存儲裝置，其中可移動存儲裝置存儲由裝置處理器提供的過程控制信息，其中可移動存儲裝置與裝置處理器可滑動地接合。
32.根據權利要求31所述的過程控制裝置，其中可移動數據存儲裝置包括智慧卡。
33.根據權利要求31所述的過程控制裝置，其中過程控制信息包括過程控制數據。
34.根據權利要求31所述的過程控制裝置，其中過程控制信息包括由裝置處理器執行的指令。
35.根據權利要求31所述的過程控制裝置，其中過程控制信息包括一個或多個訪問密鑰。
36.根據權利要求35所述的過程控制裝置，其中一個或多個訪問密鑰包括網絡密鑰。
37.根據權利要求35所述的過程控制裝置，其中一個或多個訪問密鑰包括用於訪問可移動數據存儲裝置的訪問密鑰。
38.根據權利要求31所述的過程控制裝置，還包括定位裝置。
39.根據權利要求38所述的過程控制裝置，其中過程控制信息包括指令，以便過程控制裝置位置變化時將過程控制裝置的位置報告給另一個位置。
40.根據權利要求39所述的過程控制裝置，其中另一個位置包括服務中心。
41.根據權利要求38所述的過程控制裝置，還包括盜竊檢測裝置，其中過程控制信息包括指令，以便將過程控制裝置的位置報告給另一個位置以響應來自盜竊檢測裝置的信號。
42.根據權利要求41所述的過程控制裝置，其中盜竊檢測裝置包括防盜開關。
43.一種與現場裝置一起使用的可移動存儲裝置，所述可移動存儲裝置包括接口，與現場裝置相關的過程控制數據可以通過該接口；連接到接口的安全控制，其中安全控制限制訪問存儲在可移動存儲裝置中的信息；連接到安全控制的處理器，其被配置來從安全控制接收過程控制數據；以及存儲器，其連接到處理器並存儲過程控制數據。
44.根據權利要求43所述的可移動存儲裝置，其中過程控制數據包括過程控制數據。
45.根據權利要求43所述的可移動存儲裝置，其中過程控制數據包括要執行的指令。
46.根據權利要求43所述的可移動存儲裝置，其中過程控制數據包括允許訪問無線網的密鑰。
全文摘要
本文公開了方法、裝置和製造的產品，它們在控制系統中提供模塊監測、控制和裝置管理。根據本方法的一個示例，用第二現場裝置替換過程控制系統的第一現場裝置，其中第一現場裝置包括可移動數據存儲裝置，所述方法包括從第一現場裝置取出可移動數據存儲裝置；從過程控制系統移去第一現場裝置；將第二現場裝置安裝在過程控制系統中；以及將可移動數據存儲裝置安裝在第二現場裝置中。
文檔編號G05B19/042GK1591250SQ20041001196
公開日2005年3月9日 申請日期2004年6月18日 優先權日2003年6月18日
發明者羅恩·埃迪, 馬克·J·尼克森, 麥可·L·謝爾登 申請人:費舍-柔斯芒特系統股份有限公司