專利名稱：用于在過程控制或監(jiān)測環(huán)境中進行無線通信的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及ー種過程控制網(wǎng)絡(luò)，更具體地，涉及通過便攜式設(shè)備對現(xiàn)場設(shè)備進行操作。
背景技術(shù)：
對諸如在化學(xué)制品或是石油過程エ廠中使用的自動化過程控制系統(tǒng)進行配置、監(jiān)測、和尋找故障的操作員，經(jīng)常在現(xiàn)場使用手持式或是便攜式現(xiàn)場維修設(shè)備來訪問系統(tǒng)部件。典型地，用于控制和/或監(jiān)測過程的系統(tǒng)包括ー個或是多個集中的或是非集中的過程控制器，其經(jīng)由模擬、數(shù)字或是聯(lián)合的模擬/數(shù)字總線可通信地耦接至至少ー個主機或是操作者工作站和ー個或是多個諸如現(xiàn)場設(shè)備等過程控制和檢測設(shè)備?，F(xiàn)場設(shè)備，其可以是例如閥、閥定位器、開關(guān)、傳送機、和傳感器(例如溫度、壓強、和流速傳感器)，設(shè)置在過程エ廠環(huán)境內(nèi)，并且執(zhí)行諸如打開或是關(guān)閉閥、測量過程參數(shù)、増加或是減少流體流動等過程 中的功能。智能現(xiàn)場設(shè)備，諸如遵照公知的FOUNDATION 現(xiàn)場總線(下文中稱為“現(xiàn)場總線”)協(xié)議(例如FOUNDATION現(xiàn)場總線版本5. I)或是HART 協(xié)議(例如，在2010年4月由國際電エ委員會認證作為IEC 62591的版本)的現(xiàn)場設(shè)備，也可執(zhí)行控制計算、警告功能、和其它通常在過程控制器內(nèi)實現(xiàn)的控制功能。過程控制器，其通常設(shè)置在過程エ廠環(huán)境內(nèi)，接收指示了由現(xiàn)場設(shè)備產(chǎn)生的或是與之相關(guān)的過程測量值或是過程變量的信號和/或其它與現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的信息，并執(zhí)行控制器應(yīng)用?？刂破鲬?yīng)用例如實現(xiàn)不同的控制模塊，其做出過程控制決定、基于所接收的信息產(chǎn)生控制信號、以及與在諸如HART和現(xiàn)場總線現(xiàn)場設(shè)備等現(xiàn)場設(shè)備中執(zhí)行的控制模塊或塊協(xié)調(diào)。在過程控制器中的控制模塊通過通信線路或是信號路徑發(fā)送控制信號至現(xiàn)場設(shè)備，由此控制過程的操作。來自現(xiàn)場設(shè)備和過程控制器的信息通?？杀恢T如操作者工作站、維修工作站、個人計算機、手持式設(shè)備、數(shù)據(jù)歷史記錄器、報告產(chǎn)生器、集中的數(shù)據(jù)庫等一個或多個其他硬件設(shè)備獲取，以使操作或維修人員對應(yīng)于諸如改變過程控制例程的設(shè)定、調(diào)整過程控制器或是智能現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)的控制模塊的操作、觀察過程エ廠內(nèi)的過程或是特定的設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)、觀察由現(xiàn)場設(shè)備和過程控制器產(chǎn)生的警報、為訓(xùn)練人員或是測試過程控制軟件目的而模擬過程的操作、診斷過程エ廠內(nèi)的問題或是硬件故障等過程，而執(zhí)行所需的功能。盡管通常的過程エ廠具有與一個或是多個過程控制器相連的許多過程控制和檢測設(shè)備，諸如閥、傳送機、傳感器等，但是還有過程操作所需的或是與之相關(guān)的許多其它的支持設(shè)備。這些額外的設(shè)備包括例如供電設(shè)備、發(fā)電和配電設(shè)備、諸如渦輪、電動機等轉(zhuǎn)動設(shè)備，其在通常エ廠中設(shè)置于許多位置。盡管該額外的設(shè)備并不必然產(chǎn)生或是使用過程變量，在許多實例中，為了影響過程操作的目的，而不受過程控制器控制甚至沒有耦接至過程控制器，該設(shè)備仍然對于過程的適當(dāng)操作很重要，并且是過程的合適操作最終所必需的。眾所周知，問題經(jīng)常出現(xiàn)在過程エ廠環(huán)境中，特別是在具有大量現(xiàn)場設(shè)備和支持設(shè)備的過程エ廠中。上述問題可表現(xiàn)為故障或是非正常設(shè)備、諸如軟件例程等處于不合適的模式下的邏輯元件、不適當(dāng)?shù)卣{(diào)整的過程控制環(huán)、一個或是多個過程エ廠內(nèi)的設(shè)備之間的通信上的故障等形式。盡管實際上很多，但這些和其它問題通常引起過程在不正常狀態(tài)下操作(例如過程エ廠處于不正常條件下)，其一般與過程エ廠的次優(yōu)性能相關(guān)。可使用諸如艾默生475通訊器等手持式現(xiàn)場維修設(shè)備、或是使用在諸如智能手機或個人數(shù)字助理(PDA)等通用便攜式設(shè)備上運行的軟件應(yīng)用而對現(xiàn)場設(shè)備和其它設(shè)備在現(xiàn)場被本地地進行分析。例如，來自艾默生過程管理的ValveLink Mobile軟件能夠在便攜式設(shè)備上執(zhí)行，且提供開啟、校準(zhǔn)、和故障查找功能。一般來說，盡管某些設(shè)備支持有線和無線通信，但操作者尋找對多數(shù)應(yīng)用適用的無線連接。典型地，便攜式設(shè)備建立無線連接，用于根據(jù)某種エ業(yè)自動化協(xié)議(諸如HART或是現(xiàn)場總線)使用虛擬串行(“COM”)端ロ來傳輸過程控制或是診斷信息至現(xiàn)場設(shè)備，或是從該現(xiàn)場設(shè)備傳輸過程控制或是診斷信息。更具體地，便攜式設(shè)備包括無線通信堆棧，其支持根據(jù)諸如Bluetooth 等某ー標(biāo)準(zhǔn)的無線通信。仿真軟件支持虛擬com端ロ功能，以起到在便攜式設(shè)備上運行的應(yīng)用與通信堆棧之間的接ロ的作用。因此，支持com通信的軟件 應(yīng)用使用仿真軟件連接至虛擬COM端ロ，并不直接與通信堆棧交互而經(jīng)由無線通信鏈路來傳輸和接收數(shù)據(jù)。但是，經(jīng)由虛擬COM端ロ的通信需要很大的配置努力。例如，為了在便攜式設(shè)備上配置應(yīng)用以經(jīng)由藍牙來與現(xiàn)場設(shè)備交換HART消息，用戶必須打開便攜式設(shè)備的藍牙無線，將便攜式設(shè)備與耦接至現(xiàn)場設(shè)備的HART調(diào)制解調(diào)器配對，建立與已配對的現(xiàn)場設(shè)備相關(guān)聯(lián)的輸出虛擬COM端ロ，引導(dǎo)應(yīng)用以將虛擬COM與已配對的現(xiàn)場設(shè)備關(guān)聯(lián)。此外，在應(yīng)用完成與已配對的現(xiàn)場設(shè)備之間的消息交換之后，用戶必須記得關(guān)閉藍牙無線。

發(fā)明內(nèi)容
在某些實施例中，軟件應(yīng)用不用打開虛擬COM端ロ，而通過訪問合適的通信堆棧就與遠程設(shè)備建立無線通信鏈路，以交換過程控制和/或監(jiān)測數(shù)據(jù)。軟件應(yīng)用可在諸如智能手機、PDA等便攜式設(shè)備上運行。為了以這種方式訪問通信堆棧(在此稱為“直接訪問”)，應(yīng)用可調(diào)用ー個或者多個用于直接處理通信堆棧的應(yīng)用程序接ロ函數(shù)(API)(在此稱為“通信API”)。根據(jù)該實施例，通信API響應(yīng)于同步或是異步函數(shù)調(diào)用。例如，通信API可允許應(yīng)用直接調(diào)用與通信堆棧相關(guān)聯(lián)的函數(shù)，以使所調(diào)用的函數(shù)位于應(yīng)用的調(diào)用堆棧中。替代地，通信API允許應(yīng)用與作為單獨任務(wù)(例如過程、進程)實現(xiàn)的服務(wù)交互，該服務(wù)可對通信堆棧進行服務(wù)。通信堆?？筛鶕?jù)諸如藍牙或是紅外線數(shù)據(jù)連接(IrDA)等通信標(biāo)準(zhǔn)而提供短程的無線通信。根據(jù)該實施例，通信堆棧可被提供作為便攜式設(shè)備的操作系統(tǒng)的一部分、或是作為諸如由Broadcom公司提供的WIDC0MM藍牙堆?；蚴怯晌④浌咎峁┑乃{牙堆棧等獨立提供的軟件組件?？山?jīng)由ー組標(biāo)準(zhǔn)API提供通信堆棧。在某些實施例中，軟件應(yīng)用直接或是通過嵌入應(yīng)用代碼的通信API來調(diào)用與通信堆棧關(guān)聯(lián)的函數(shù)。在其它實施例中，通信API被提供作為諸如動態(tài)鏈接庫(DLL)等可獨立安裝的部件。在某些實施例中，通信API使得應(yīng)用建立與遠程設(shè)備的無線通信鏈路，所述遠程設(shè)備根據(jù)諸如HART等通信協(xié)議操作，所述通信協(xié)議支持被特別定義以用于傳輸過程控制和/或監(jiān)測信息的命令和/或信息元素。


圖I示出了示例性過程控制系統(tǒng)，在該過程控制系統(tǒng)能使用實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)的便攜式通訊器；圖2是在圖I的系統(tǒng)中進行操作的示例性便攜式通訊器的框圖；圖3A是現(xiàn)有技術(shù)的軟件系統(tǒng)的框圖，其中，應(yīng)用通過無線通信鏈路通信過程控制或是監(jiān)測信息；圖3B是便攜式設(shè)備的示例性界面屏幕，由此用戶可調(diào)用建立和配置函數(shù)；圖4是示例性軟件系統(tǒng)的框圖，其中，應(yīng)用與無線通信堆棧直接交互，以通信過程 控制或是監(jiān)測信號；圖5是示例性方法的流程圖，其用于在便攜式設(shè)備上建立與無線通信堆棧的直接連接；圖6是示例性方法的流程圖，其用于在便攜式設(shè)備上配置與無線通信堆棧的直接連接。
具體實施例方式圖I示出了示例性過程控制系統(tǒng)10，其具有操作者能使用便攜式通訊器12來進行控制和/或監(jiān)測的設(shè)備。在此討論的實施例中，便攜式通訊器12裝備有通過無線通信堆棧起作用的雙向無線模塊。便攜式通訊器12是專用手持式現(xiàn)場維修設(shè)備(例如艾默生475通訊器)或是諸如智能手機或PDA等通用便攜式設(shè)備，其具有可允許軟件應(yīng)用直接訪問無線通信堆棧的軟件組件，從而應(yīng)用不需要依賴于虛擬COM端ロ。通過這種方式，操作者可容易且快速地訪問設(shè)備。過程控制系統(tǒng)10包括一個或是多個過程控制器14，其連接至一個或是多個主機工作站或是計算機15 (其可以是任意類型的個人計算機或是工作站)，且連接至輸入/輸出(I/O)設(shè)備20、22的庫，它們均依次連接至一個或是多個現(xiàn)場設(shè)備25?？刂破?4，舉例來說可以是由費希爾-羅斯蒙特系統(tǒng)股份有限公司(Fisher-Rosemount Systems, Inc.,)出售的DeltaV 控制器，通過例如以太網(wǎng)鏈路40或是其它通信連接方式與主機計算機15通信地連接。類似地，控制器14使用任意希望的硬件和軟件與現(xiàn)場設(shè)備25通信連接，該硬件和軟件與例如標(biāo)準(zhǔn)4-20ma設(shè)備和/或諸如現(xiàn)場總線或是HART協(xié)議等任意智能通信協(xié)議相關(guān)。眾所周知，控制器14實現(xiàn)或是監(jiān)視存儲在其中或是與其相關(guān)的過程控制例程，并與設(shè)備25-36通信，從而以任意希望的方式對過程進行控制?，F(xiàn)場設(shè)備25可以是任意類型的設(shè)備，諸如傳感器、閥、發(fā)射機、定位器等，而在庫20和22內(nèi)的I/O卡可以是任意類型的I/O設(shè)備，其遵照任意希望的通信或控制器協(xié)議，諸如HART、現(xiàn)場總線、過程現(xiàn)場總線(profibus)等。在圖I說明的實施例中，現(xiàn)場設(shè)備25a-25c是標(biāo)準(zhǔn)的4_20ma設(shè)備，其通過模擬線路與I/O卡22a通信?，F(xiàn)場設(shè)備25d_25f被表示為與兼容HART的I/O卡20A連接的HART設(shè)備。相似地，現(xiàn)場設(shè)備25j_251是智能設(shè)備，諸如現(xiàn)場總線的現(xiàn)場設(shè)備，其使用例如現(xiàn)場總線協(xié)議通信通過數(shù)字總線42或44與I/O卡20B或22B通信。當(dāng)然，現(xiàn)場設(shè)備25和I/O卡20和22的庫可遵照除4_20ma、HART或現(xiàn)場總線協(xié)議之外的任意希望的標(biāo)準(zhǔn)或是協(xié)議，其包括未來發(fā)展起來的任意標(biāo)準(zhǔn)或是協(xié)議。在一實施例中，各控制器14配置成通常被稱為的函數(shù)塊來實現(xiàn)控制策略，其中，各函數(shù)塊是全體控制例程中的一部分(例如子例程)，其(通過稱為鏈接的通信)與其它函數(shù)塊一起來實現(xiàn)在過程控制系統(tǒng)10中的過程控制環(huán)。函數(shù)塊通常執(zhí)行諸如與發(fā)射機、傳感器或是其它過程參數(shù)測量設(shè)備相關(guān)的輸入函數(shù)、諸如與執(zhí)行PID、模糊邏輯等控制相關(guān)的控制函數(shù)、和對諸如閥等某些設(shè)備的操作進行控制以在過程控制系統(tǒng)10內(nèi)執(zhí)行某些物理功能的輸出函數(shù)中的ー個。當(dāng)然，也存在函數(shù)塊的混合和其它類型的函數(shù)塊。此外，函數(shù)塊的組可稱為模塊。函數(shù)塊和模塊可存儲在控制器14中并由其執(zhí)行，這種情況通常是在這些函數(shù)塊用于、或是與標(biāo)準(zhǔn)的4-20ma設(shè)備和某些類型的智能現(xiàn)場設(shè)備相關(guān)時的情況，或是函數(shù)塊和模塊可存儲在現(xiàn)場設(shè)備中并由其實現(xiàn)，這種情況可以是具有現(xiàn)場總線設(shè)備的情況。盡管在此使用函數(shù)塊控制策略來提供控制系統(tǒng)的描述，但也可使用諸如梯形邏輯、順序流程圖等其它慣用手段、以及使用任意希望的專有或非專有的程序語言來實現(xiàn)或是設(shè)計控制策略。
有時必須(且經(jīng)常更喜歡)物理上靠近系統(tǒng)部件，并在工作中近距離觀察這些部件。如上所示，操作者可使用便攜式通訊器12來建立與系統(tǒng)10的一個或多個部件的短程無線連接。為此，系統(tǒng)10可包括一個或多個用于無線接入的接入點，諸如無線調(diào)制解調(diào)器60a和60b。在示例性實施例中，無線調(diào)制解調(diào)器60a包括按藍牙標(biāo)準(zhǔn)操作的無線接ロ、在藍牙上對HART通信協(xié)議的消息進行分層的適配器、和通過相應(yīng)的有線連接與HART設(shè)備25f交換消息的有線接ロ。作為另ー實例，無線調(diào)制解調(diào)器60b包括按藍牙標(biāo)準(zhǔn)操作的無線接ロ、在藍牙上對現(xiàn)場總線通信協(xié)議的消息進行分類的適配器、和通過數(shù)字總線44與現(xiàn)場總線設(shè)備25j、25k、和251交換消息的有線接ロ?，F(xiàn)參照圖2，根據(jù)ー實施例，便攜式通訊器12包括天線72 ;四向無線射頻(RF)模塊74 (其可具有數(shù)字信號處理(DSP)部件、編碼器、調(diào)制器等)；計算機可讀存儲器76，其儲存數(shù)據(jù)和計算機程序；以及處理單元78，其執(zhí)行這些指令。RF模塊74可支持藍牙(例如按802. 15. I協(xié)議在2005年被批準(zhǔn)的藍牙版本I. 2)、IrDA (例如IrDA物理層規(guī)范vl. 4、IrDA鏈路訪問協(xié)議vl. I、IrDA鏈路管理協(xié)議vl. I)、或是其它通信協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)。在某些實施例中，RF模塊74根據(jù)例如按IEEE802. 11 (例如IEEE802. 11-2007)或是802. 15標(biāo)準(zhǔn)之ー批準(zhǔn)的協(xié)議通信。處理單元78還耦合至系統(tǒng)80，用于分別接收和提供用戶輸入輸出。根據(jù)該實施例，系統(tǒng)80包括一個或多個鍵盤、定點設(shè)備、屏幕或是觸摸屏。此外，便攜式通訊器12可包括本地電源儲存模塊82，諸如可更換電池等。在某些實施例中，便攜式通訊器12遵照固有安全性要求，以能安全地在例如石油鉆塔或是煉油廠中使用。如下文更詳細地說明，儲存在計算機可讀存儲器76中的程序可包括軟件組件，其能使便攜式通訊器12根據(jù)諸如HART、現(xiàn)場總線、或是過程現(xiàn)場總線等ー個或是多個エ業(yè)自動化協(xié)議通過被RF模塊74支持的通信協(xié)議來傳輸消息。接著，參照圖3A來說明通過使用虛擬COM端ロ而使應(yīng)用經(jīng)由無線通信鏈路來進行通信的現(xiàn)有技術(shù)的軟件系統(tǒng)，隨后再說明應(yīng)用例如不使用虛擬COM端ロ直接地地訪問無線通信堆棧的圖4的高效系統(tǒng)。圖3A和圖4說明的軟件系統(tǒng)可在例如便攜式通訊器12等設(shè)備中實現(xiàn)。首先參照圖3A，系統(tǒng)100包括軟件構(gòu)架102，其支持無線堆棧服務(wù)104、虛擬COM端ロ服務(wù)106、應(yīng)用108、和其它可能的服務(wù)和應(yīng)用，其中，所述無線堆棧服務(wù)104維護諸如藍牙等無線通信堆棧，所述虛擬COM端ロ服務(wù)106服務(wù)ー個或是多個虛擬COM端ロ，所述應(yīng)用108用于使用諸如HART等エ業(yè)自動化協(xié)議來監(jiān)測和/或控制過程控制系統(tǒng)的部件。軟件構(gòu)架102可包括諸如Windows Mobile、塞班、或是安卓等操作系統(tǒng)。一般來說，軟件構(gòu)架102提供對便攜式通訊器的物理和邏輯資源及諸如文件系統(tǒng)操作等基本服務(wù)的訪問、對用戶輸入和輸出設(shè)備的訪問等。在某些實施例中，無線堆棧服務(wù)104與軟件構(gòu)架102—體化。與相應(yīng)的硬件部件一起，軟件構(gòu)架102規(guī)定便攜式通訊器的平臺。為了使用通過無線堆棧服務(wù)104起作用的無線通信堆棧，應(yīng)用108調(diào)用ー個或是多個COM端ロ API 110，以與由虛擬COM端ロ服務(wù)106仿真的虛擬COM端ロ交互。但是，用戶必須激活無線堆棧服務(wù)104，對虛擬COM端ロ服務(wù)106 (和在某些情況下為無線堆棧服務(wù)104)進行配置，建立與目標(biāo)設(shè)備的無線連接，和指示應(yīng)用關(guān)聯(lián)虛擬COM端ロ至目標(biāo)設(shè)備。只有在用戶完成上述配置步驟之后，應(yīng)用102開始與目標(biāo)設(shè)備交換監(jiān)測和/或控制信息。如上所述，上述建立和配置程序耗時且易于出錯。例如，參照圖3B所示的示例性 觸摸屏接ロ屏幕120，用戶必須通過控制件122激活“連接藍牙”效用，在相應(yīng)的平臺上接著與藍牙建立步驟相關(guān)聯(lián)的過程，并通過操作控制件124來開始虛擬COM端ロ建立過程。為了實施閥沖程測試，例如，用戶可接著操作控制件126，以調(diào)用合適的軟件應(yīng)用。應(yīng)用通常地顯示對話，以允許用戶經(jīng)由分別使用控制件124和122配置而成的虛擬COM端口和藍牙連接來配置無線連接。而且，上面所述的配置問題經(jīng)常混合著不同的供應(yīng)商的、在無線通信堆棧的實現(xiàn)上的不同，更具體地，混合著配置效用上的不同。例如，某些供應(yīng)商需要用戶在啟動利用端ロ的應(yīng)用之前建立虛擬COM端ロ，而其它供應(yīng)商需要以相反順序執(zhí)行上述步驟。相比之下，圖4所說明的系統(tǒng)150包括應(yīng)用122，該應(yīng)用經(jīng)由ー組API126直接與無線堆棧服務(wù)124與互動，進而不需要與虛擬COM端ロ相關(guān)的復(fù)雜配置。應(yīng)用152能夠使用一組無線堆棧API156而與無線堆棧服務(wù)154直接互動。更具體地，應(yīng)用152根據(jù)諸如HART、現(xiàn)場總線、Profibus等エ業(yè)自動化協(xié)議、在由便攜式通訊器支持無線通信堆棧上來傳輸消息。在一實施例中，應(yīng)用122是由艾默生過程管理所銷售的ValveLink Mobile，其提供閥的遠程控制、監(jiān)測、和診斷。再參照圖2，無線堆棧服務(wù)124可對RF模塊74進行控制，該模塊可以是藍牙無線電、IrDA通信模塊等。軟件組件152、154、156、和162可被儲存在存儲器76，并由CPU78執(zhí)行。在某些實施例中，API156是ー組由無線堆棧服務(wù)154暴露的ー組函數(shù)，S卩，由用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的無線堆棧服務(wù)154的開發(fā)者所提供的函數(shù)。在其它實施例中，API156包括由無線堆棧服務(wù)154暴露的API的“包裝”，以在應(yīng)用與無線通信堆棧之間定義端接層。在一實施例中，例如，API156作為諸如動態(tài)鏈接庫(DLL)等作為單獨的軟件組件被提供，以供多個應(yīng)用使用。在示例性系統(tǒng)150中，應(yīng)用152和無線堆棧服務(wù)154是使用由構(gòu)架128提供的進程間通訊(IPC)機制而互動的単獨的任務(wù)(例如過程、進程)。例如，構(gòu)架128可提供通信，用于經(jīng)由共享的存儲區(qū)域交換信息的機制等。相應(yīng)地，應(yīng)用152與無線堆棧服務(wù)154之間的互動可包括異步函數(shù)調(diào)用。但是，在其它實施例中，無線通信堆棧154的無線堆棧函數(shù)可以被執(zhí)行在應(yīng)用152的調(diào)用堆棧上。換句話說，應(yīng)用152可以以同步的方式直接(或通過API156)調(diào)用函數(shù)162。在這些實施例的至少ー些中，無線堆棧服務(wù)154不作為單獨任務(wù)被執(zhí)行。另ー方面，在其它實施例中，無線堆棧API156可與作為應(yīng)用152與無線堆棧服務(wù)154之間的接ロ而運作的其它任務(wù)互動。一般的，應(yīng)當(dāng)理解，應(yīng)用152與無線堆棧函數(shù)162的直接互動可在相同調(diào)用堆?；蚴菂g獨的調(diào)用堆棧上通過函數(shù)調(diào)用來實現(xiàn)，并且根據(jù)所述實現(xiàn)(這繼而取決于構(gòu)架160的需求)使用ー個或是多個任務(wù)。為了實現(xiàn)對無線通信堆棧的直接訪問，應(yīng)用152和/或無線堆棧API156可提供由應(yīng)用152使用的、エ業(yè)自動化協(xié)議的驅(qū)動的功能。例如，若應(yīng)用152使用HART來監(jiān)測或是控制現(xiàn)場設(shè)備，則無線堆棧API156可以每條命令為基礎(chǔ)而被定義，以仿真HART連接的定時、屏蔽、和其它屬性。因而，無線堆棧API156識別，并且在這些實施例中的ー些中，部分地執(zhí)行(例如提供返回碼、進度指示、調(diào)度指示等)所接收到的HART命令，以實現(xiàn)與應(yīng)用152的HART通信鏈路。作為ー個更具體的實例，無線堆棧API156中的ー個可實現(xiàn)HART命令0(零)的格式化和傳輸，該命令使接收HART設(shè)備用擴展設(shè)備碼、修正標(biāo)準(zhǔn)、和設(shè)備識別編號 來答復(fù)。API可將命令格式化，并使該格式化后的命令經(jīng)由無線通信堆棧傳輸，并確保合適的計時和屏蔽等。在一實施例中，API也利用狀態(tài)機來處理對HART命令O的響應(yīng)，檢查錯誤，等。在其它實施例中，API在經(jīng)由通信堆棧傳輸HART命令之后立即返回對調(diào)用應(yīng)用152的控制，另ー軟件組件(例如線程)接收和處理來自無線堆棧服務(wù)154的通知已接收該響應(yīng)。響應(yīng)(或通知)接著被轉(zhuǎn)發(fā)至應(yīng)用152。一般的，無線堆棧API156(以及，在某些實施例中、在構(gòu)架160里作為獨立任務(wù)運行、以有助于應(yīng)用與由無線堆棧服務(wù)154所服務(wù)的無線通信堆棧之間的直接訪問的部件)提供與エ業(yè)自動化協(xié)議相關(guān)聯(lián)的通信方案，該方案通常不由便攜式通訊器的通信堆棧提供。例如，眾所周知，藍牙標(biāo)準(zhǔn)不提供主從通信協(xié)議。此外，在某些實施例中，應(yīng)用152和/或無線堆棧API156利用無線堆棧154來允許其它服務(wù)或應(yīng)用調(diào)用無線堆棧功能。例如，若在智能手機上執(zhí)行系統(tǒng)150且無線堆棧服務(wù)154根據(jù)藍牙標(biāo)準(zhǔn)操作，則應(yīng)用152僅使用無線堆棧服務(wù)154的某些資源，且無線堆棧154可將音頻傳輸至用戶的耳機中，例如同時與現(xiàn)場設(shè)備通信。在某些實施例中，例如在用戶啟動應(yīng)用152時，無線堆棧API156可通過傳輸適當(dāng)?shù)拿钪翢o線堆棧服務(wù)154來提供諸如自動打開RF模塊74(參見圖2)等功能。通過這種方式，使得配置進ー步簡化，操作者不需要記得在使用應(yīng)用之前激活無線鏈路。此外，無線堆棧API156可自動確定無線堆棧服務(wù)154的類型(例如制造商、版本)，并自動選擇合適的配置選項。例如，某個無線堆棧API可查詢構(gòu)架160，以確定藍牙通信堆棧是微軟堆?；蚴荳idcomm堆棧，井根據(jù)查詢結(jié)果，選擇合適的順序以建立應(yīng)用152與無線堆棧服務(wù)154之間的鏈路。在一實施例中，無線堆棧API156允許應(yīng)用152自動發(fā)現(xiàn)支持HART、現(xiàn)場總線、或是由應(yīng)用152使用的其它エ業(yè)自動化協(xié)議的設(shè)備。例如，應(yīng)用152可自動發(fā)現(xiàn)在便攜式通訊器的范圍內(nèi)操作的HART藍牙調(diào)制解調(diào)器。用戶接著從在啟動應(yīng)用152之后自動產(chǎn)生的列表中選擇他或是她想要連接的設(shè)備。接著，無線堆棧API156可自動嘗試建立與已知現(xiàn)場設(shè)備的連接。此外，如果需要，無線堆棧API156可允許應(yīng)用自動地重新建立丟失的連接。
此外，在某些實施例中，應(yīng)用152和/或無線堆棧API156過濾掉不是HART藍牙調(diào)制解調(diào)器的所有臨近的藍牙設(shè)備。為此，應(yīng)用152可以例如使無線堆棧服務(wù)154發(fā)現(xiàn)所有的藍牙設(shè)備，通過相應(yīng)的藍牙連接傳輸命令以確定該同等設(shè)備是否是HART設(shè)備，并在沒有接收到對該命令的響應(yīng)時、或是在收到的響應(yīng)表明該設(shè)備不是HART設(shè)備吋，使無線堆棧服務(wù)154從所發(fā)現(xiàn)的設(shè)備列表中刪除該設(shè)備。在一實施例中，應(yīng)用152和/或無線堆棧API156實現(xiàn)自動化電源管理，從而RF模塊74可有效地使用電源儲存器82 (參見圖2)。在例如應(yīng)用152從耦接至HART藍牙調(diào)制解調(diào)器的HART傳感器中讀取到周期更新數(shù)據(jù)時，應(yīng)用152可根據(jù)周期更新調(diào)度(例如每2s有50毫秒的周期)(通過例如無線堆棧服務(wù)154)打開藍牙RF模塊74。如果需要，在沒有其他運行在便攜式通訊器的服務(wù)或是應(yīng)用正在使用無線堆棧服務(wù)154的情況下，在某些實施例中的應(yīng)用152可使無線堆棧服務(wù)154在用戶結(jié)束應(yīng)用152之后關(guān)閉RF模塊74。因而，用戶不需要記得在無線鏈路不使用時關(guān)閉RF模塊74。圖5是示例性方法200的流程圖，該方法可由在便攜式通訊器上運行的系統(tǒng)150 或是類似的軟件系統(tǒng)上實現(xiàn)，該便攜式通訊器提供對無線通信堆棧的直接訪問。在框202中，接收到用于建立與遠程設(shè)備進行無線連接的請求，用于交換過程控制和/或監(jiān)測信息。例如，當(dāng)用戶啟動諸如ValveLink Mobile等應(yīng)用時,該應(yīng)用可自動地發(fā)起請求。根據(jù)該實施例，該請求可由在該應(yīng)用的調(diào)用堆棧上或是在獨立任務(wù)中執(zhí)行的無線堆棧API層處理。接著，在框204中，例如，使用由無線協(xié)議堆棧暴露的API來直接建立無線鏈路。在一實施例中，應(yīng)用啟動狀態(tài)機，以控制與諸如HART等エ業(yè)化通信協(xié)議相關(guān)聯(lián)且經(jīng)由諸如藍牙等通用無線鏈路建立的連接的計時、屏蔽、和其它參數(shù)。接著，在框206中，通過無線鏈路來交換過程控制和/或監(jiān)測數(shù)據(jù)。因而，應(yīng)用可使用藍牙堆棧API來模擬HART通信鏈路。圖6是示例性方法210的流程圖，應(yīng)用可執(zhí)行該方法作為方法200的一部分，例如用于便攜式通訊器的進ー步簡化配置。在框212中，確定無線通信堆棧(例如藍牙)的類型。為此，查詢可被傳輸至無線堆棧服務(wù)，并相應(yīng)的響應(yīng)可以被處理。該查詢可報告例如該無線堆棧服務(wù)的制造商和軟件版本。接著，在框214中，可自動選擇合適的API。若例如無線堆棧服務(wù)將自身標(biāo)識為Widcomm堆棧,則可使用Widco_專用的API、狀態(tài)機、參數(shù)等。盡管上面文字提出本發(fā)明的各種不同實施方式的具體描述，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的范圍由本專利最后所提出的權(quán)利要求的文字來加以限定。具體描述只是用來構(gòu)造以供參照，并且由于若非必要，描述每種可能的實施方式是不切實際的，因而沒有描述本發(fā)明的每種可能的實施方式?？梢允褂矛F(xiàn)有技術(shù)或在本專利提交之后發(fā)明的技術(shù)來實現(xiàn)各種等同替代方式，其仍將落入限定本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍中。此外，能在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，對在此描述和說明的技術(shù)和結(jié)構(gòu)進行多種變型和改變。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在此描述的方法和裝置僅為例示，其不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限定。
權(quán)利要求
1.一種通信設(shè)備中的方法，其實現(xiàn)通信堆棧，以根據(jù)通用無線通信協(xié)議與遠程設(shè)備無線通信，其中，所述遠程設(shè)備在過程控制環(huán)境中操作，所述方法包括 接收來自軟件應(yīng)用的請求，以建立與所述遠程設(shè)備的無線通信鏈路； 建立所述軟件組件與所述通信堆棧之間的直接連接，其中，所述直接連接不用中間服務(wù)；以及 根據(jù)工業(yè)自動化協(xié)議、通過所述無線通信鏈路在所述軟件組件與所述遠程設(shè)備之間通信過程數(shù)據(jù)； 其中，所述無線通信鏈路利用所述通用無線通信協(xié)議。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，建立所述直接連接包括不打開虛擬串行端口以與所述通信堆棧通信。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述通用無線通信協(xié)議遵照IEEE802. 11或IEEE 802. 15 標(biāo)準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述通用無線通信協(xié)議是藍牙。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述工業(yè)自動化協(xié)議支持多個命令，該多個命令被專門定義以用于在過程控制環(huán)境中交換控制或診斷數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述工業(yè)自動化協(xié)議是HART或Fieldbus中的一個。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括 響應(yīng)于接收來自所述軟件組件的所述請求，而自動識別所述通信堆棧的類型； 其中，建立所述軟件組件與所述通信堆棧之間的所述直接連接包括根據(jù)所述識別的類型來建立所述直接連接； 其中，所述類型標(biāo)識至少所述通信堆棧的制造商和版本。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述通信堆棧在無線通信模塊上操作，所述方法還包括以下步驟中的至少一個 響應(yīng)于接收來自所述軟件模塊的所述請求，而打開所述無線通信模塊；以及 響應(yīng)于檢測到所述軟件模塊不再使用所述無線通信鏈路，而關(guān)閉所述無線通信模塊。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述直接連接通過在所述軟件模塊的調(diào)用堆棧中的應(yīng)用程序接口建立。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，通信所述過程數(shù)據(jù)包括 接收與所述工業(yè)自動化協(xié)議相關(guān)聯(lián)的多個命令中的一個；以及 部分地執(zhí)行所述多個命令中的所述所接收到的一個，以模擬根據(jù)所述工業(yè)自動化協(xié)議操作的物理鏈路。
11.一種在通信設(shè)備中使用的軟件模塊，所述通信設(shè)備具有存儲器和處理器，其中，所述通信設(shè)備實現(xiàn)通信堆棧，以根據(jù)通用無線通信協(xié)議與在過程控制環(huán)境中操作的遠程設(shè)備無線通信，其中，所述軟件模塊被作為計算機可執(zhí)行指令存儲在所述存儲器中，且由所述處理器執(zhí)行，以 接收來自在所述通信設(shè)備中執(zhí)行的軟件應(yīng)用的請求，以建立與所述遠程設(shè)備的無線通信鏈路； 建立所述軟件應(yīng)用與所述通信堆棧之間的直接連接，其中，所述直接連接不用中間服務(wù)；以及 根據(jù)エ業(yè)自動化協(xié)議通過所述無線通信鏈路在所述軟件應(yīng)用與所述遠程設(shè)備之間通信過程數(shù)據(jù)； 其中，所述無線通信鏈路利用所述通用無線通信協(xié)議。
12.如權(quán)利要求11所述的軟件模塊，其特征在干，以動態(tài)鏈接庫的方式實現(xiàn)所述軟件模塊。
13.如權(quán)利要求11所述的軟件模塊，其特征在于，所述動態(tài)鏈接庫在所述軟件應(yīng)用的調(diào)用堆棧中被執(zhí)行。
14.如權(quán)利要求11所述的軟件模塊，其特征在于，所述動態(tài)鏈接庫實現(xiàn)多個應(yīng)用程序接ロ功能，各應(yīng)用程序接ロ功能對應(yīng)于所述エ業(yè)自動化協(xié)議的多個命令中的各自的ー個。
15.如權(quán)利要求11所述的軟件模塊，其特征在于，所述軟件模塊在專用服務(wù)的調(diào)用堆棧中執(zhí)行，該服務(wù)作為與所述軟件應(yīng)用分開的進程被執(zhí)行。
16.如權(quán)利要求11所述的軟件模塊，其特征在于，所述直接連接不使用與所述通信堆棧相關(guān)聯(lián)的虛擬串行端ロ。
17.如權(quán)利要求11所述的軟件模塊，其特征在于，所述通用無線通信協(xié)議遵照IEEE802. 11 或 IEEE 802. 15 標(biāo)準(zhǔn)；以及 所述エ業(yè)自動化協(xié)議支持多個命令，該多個命令被專門地定義以用于在過程控制環(huán)境中交換控制或診斷數(shù)據(jù)。
18.ー種通信裝置，包括處理器； 無線通信模塊，配置成建立所述通信設(shè)備與在過程控制環(huán)境中操作的遠程設(shè)備之間的無線通信鏈路，其中，所述無線通信鏈路根據(jù)通用無線通信協(xié)議操作； 存儲器，存儲計算機可執(zhí)行指令，該指令包括通信堆棧，實現(xiàn)所述通用無線通信協(xié)議； 軟件模塊，可由所述處理器執(zhí)行，且配置成(i)響應(yīng)于來自所述軟件應(yīng)用的請求而建立所述通信堆棧與由所述處理器執(zhí)行的軟件應(yīng)用之間的直接連接，其中，所述直接連接不用中間服務(wù)；并且(ii)根據(jù)エ業(yè)自動化協(xié)議、使用所述無線通信鏈路在所述軟件應(yīng)用與所述遠程設(shè)備之間通信過程數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求18所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述軟件模塊以動態(tài)鏈接庫的方式實現(xiàn)。
20.如權(quán)利要求19所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述動態(tài)鏈接庫執(zhí)行多個應(yīng)用程序接ロ功能，各應(yīng)用程序接ロ功能對應(yīng)于所述エ業(yè)自動化協(xié)議的多個命令中的各自的ー個。
21.如權(quán)利要求18所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述軟件模塊還被配置成根據(jù)所述軟件應(yīng)用是否正在傳輸或接收過程數(shù)據(jù)而有選擇地打開所述無線通信模塊。
22.如權(quán)利要求18所述的通信設(shè)備，其特征在干，所述軟件應(yīng)用被配置成接收來自所述遠程設(shè)備的診斷數(shù)據(jù)、將控制數(shù)據(jù)傳輸至所述遠程設(shè)備，或者兩者兼之。
23.如權(quán)利要求18所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述軟件模塊還被配置成自動識別所述通信堆棧的類型，其中，該類型標(biāo)識至少所述通信堆棧的制造商和版本。
24.如權(quán)利要求18所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述軟件模塊被配置成不配置虛擬串行端ロ而建立所述直接連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在過程控制或監(jiān)測環(huán)境中進行無線通信的方法和裝置。一種通信設(shè)備中的方法，其實現(xiàn)通信堆棧，以根據(jù)通用無線通信協(xié)議與遠程設(shè)備無線通信，其中，所述遠程設(shè)備在過程控制環(huán)境中操作，該方法包括接收來自軟件模塊的請求，以建立與所述遠程設(shè)備的無線通信鏈路；建立所述軟件模塊與所述通信堆棧之間的直接連接，其中，所述直接連接不用中間服務(wù)；以及根據(jù)工業(yè)自動化協(xié)議，通過所述無線通信鏈路在在所述軟件模塊與所述遠程設(shè)備之間通信過程數(shù)據(jù)，其中，所述無線通信鏈路利用所述通用無線通信協(xié)議。
文檔編號H04B1/38GK102684720SQ20111030548
公開日2012年9月19日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者K·W·瓊克 申請人:費希爾控制國際公司