用于診斷過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)的分段的方法技術(shù)

一種診斷工具（２０），具有基于分組的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)附加單元（２２）、測(cè)量接口（２６）、網(wǎng)絡(luò)接口（２８）和微處理器（３０），用于從網(wǎng)絡(luò)分段讀取ＤＬＰＤＵ以及同時(shí)對(duì)分段上的ＤＬＰＤＵ進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)微處理器（３０）讀取測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，如果ＤＬＰＤＵ仍舊在網(wǎng)絡(luò)分段上有效，則使測(cè)量數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的ＤＬＰＤＵ相關(guān)聯(lián)。診斷工具（２０）利用當(dāng)前有效屬性來(lái)確定ＤＬＰＤＵ的狀態(tài)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)主要涉及與過(guò)程控制系統(tǒng)一同使用的一種診斷設(shè)備。更具 體地，本專利技術(shù)涉及一種手持診斷設(shè)備，用于在過(guò)程控制系統(tǒng)中與基于 分組的網(wǎng)絡(luò)(例如現(xiàn)場(chǎng)總線)進(jìn)行交互，以及與和網(wǎng)絡(luò)相鏈接的現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備的通信系統(tǒng)進(jìn)行交互，從而將通信分組與特定現(xiàn)場(chǎng)裝置相關(guān)聯(lián)來(lái) 達(dá)到診斷網(wǎng)絡(luò)上的問(wèn)題的目的。
技術(shù)介紹
工業(yè)環(huán)境中，控制系統(tǒng)監(jiān)視并控制存貨、工業(yè)和化學(xué)工藝等。典 型地，控制系統(tǒng)使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來(lái)執(zhí)行這些功能，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布在工業(yè) 過(guò)程中的關(guān)鍵位置，并通過(guò)過(guò)程控制回路與控制室中的控制電路相連。 術(shù)語(yǔ)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是指在分布式控制系統(tǒng)中執(zhí)行功能的任意設(shè)備，包 括控制領(lǐng)域中當(dāng)前已知的所有設(shè)備。通常，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括換能器或激勵(lì)器。換能器(包括激勵(lì)器) 被理解為表示基于物理輸入而產(chǎn)生輸出信號(hào)或基于輸入信號(hào)而產(chǎn)生物 理輸出的設(shè)備。典型地，換能器將輸入轉(zhuǎn)換為具有不同形式的輸出。 通常， 一個(gè)系統(tǒng)提供能量來(lái)激勵(lì)換能器，而換能器通常相應(yīng)地以另一 種形式向第二系統(tǒng)提供能量。例如，揚(yáng)聲器是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲能的 換能器。換能器的種類典型地包括多樣的分析設(shè)備和傳感器、壓力傳 感器、熱敏電阻器、熱電偶、應(yīng)變儀、流量傳送儀、定位器、激勵(lì)器、 螺線管、指示燈等。通信網(wǎng)絡(luò)將控制器與位于現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和激勵(lì)器相鏈接。 一種這 樣的網(wǎng)絡(luò)是基于分組的網(wǎng)絡(luò)，例如現(xiàn)場(chǎng)總線。現(xiàn)場(chǎng)總線是在工業(yè)應(yīng)用 中通用術(shù)語(yǔ)，用于描述連接孤立的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(例如的控制器、激勵(lì)器 和傳感器)的數(shù)字、雙向、多分支、串行的通信網(wǎng)絡(luò)。美國(guó)儀器、系統(tǒng)和自動(dòng)化協(xié)會(huì)(ISA)采用標(biāo)識(shí)為ISA SP50. 02的Fieldbus通信系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)。ISA標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)利用兩線總線來(lái)同時(shí)向位于遠(yuǎn)端的現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備提供數(shù)字通信和DC電源。通常，現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議是在許多過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)中使用的已知公 開通信協(xié)議。通常地，現(xiàn)場(chǎng)總線在網(wǎng)絡(luò)總線上提供同步(例如預(yù)定的) 通信和異步(例如令牌環(huán))通信。預(yù)定的/同步通信用于涉及實(shí)際過(guò)程 控制行為的信號(hào)，而異步通信用于傳送輔助信息(例如來(lái)自和發(fā)送到 用戶的通信或不直接涉及過(guò)程控制的測(cè)量)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備從兩線總線獲得電能，并向物理上與現(xiàn)場(chǎng)裝置分開的中 央控制器發(fā)送消息和從中央控制器接收消息。當(dāng)與特定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通 信出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，或者從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接收的數(shù)據(jù)發(fā)生異常時(shí)，有時(shí)需要手 動(dòng)地診斷問(wèn)題。已有的一些嘗試將診斷電路元件合并在單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，以允許 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)自身進(jìn)行診斷。然而這種附加的電路增加了單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置 的成本。此外，當(dāng)產(chǎn)生傳輸錯(cuò)誤時(shí)，這種內(nèi)部電路可能不足以正確地 識(shí)別問(wèn)題，當(dāng)事實(shí)上存在問(wèn)題時(shí)，卻發(fā)送指示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備正常的消息。 而且，這種額外的電路對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的電源施加了多數(shù)時(shí)間內(nèi)不需要的 耗用功率，導(dǎo)致功率消耗的浪費(fèi)。還可以連接一種設(shè)備(例如Forest Grove， 0regon的RELC0M公司 生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)視器FBT-3)以檢查使用中的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，而 不會(huì)干擾其操作。這種設(shè)備計(jì)劃用于驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)操作并對(duì)網(wǎng)絡(luò)操作進(jìn)行 故障檢修，但是這種裝置本身不能在現(xiàn)場(chǎng)總線分段內(nèi)進(jìn)行通信。如上所述，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種在工業(yè)應(yīng)用中用于連接孤立的現(xiàn)場(chǎng)裝 置(例如控制器、激勵(lì)器和傳感器或發(fā)送器)的串行通信網(wǎng)絡(luò)。典型 地，網(wǎng)絡(luò)包括使控制中心與各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連的本地回路電纜線路(直 接連接或通過(guò)接線盒連接)，使一個(gè)或多個(gè)串行設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)。通常， 具有現(xiàn)場(chǎng)總線能力的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括用于在網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行功能的現(xiàn)場(chǎng)總線 接口芯片和傳感器、換能器、激勵(lì)器或其它類似的電路元件。由于每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的精確度要求都不同，常常不總是能提供從現(xiàn) 場(chǎng)總線接口芯片到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的測(cè)量電路的直接接口。而且，在使用中的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上，多數(shù)據(jù)鏈接協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)可以快速 接連地穿過(guò)通信路徑。這要求診斷電路能夠正確地使DLPDU與其來(lái)源關(guān)聯(lián)。利用當(dāng)前診斷裝置和方法，難以對(duì)與協(xié)議總線上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān) 聯(lián)的通信問(wèn)題和配置錯(cuò)誤進(jìn)行故障檢修。結(jié)果，系統(tǒng)級(jí)用戶不能容易 地識(shí)別問(wèn)題的緣由，并且典型地只是被系統(tǒng)通知整個(gè)過(guò)程沒有正確操 作。當(dāng)這種警報(bào)出現(xiàn)時(shí)，難以識(shí)別并確定發(fā)生錯(cuò)誤的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
診斷系統(tǒng)使用測(cè)量接口來(lái)使數(shù)據(jù)鏈接協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU)與測(cè) 量電路獲得的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。測(cè)量接口與測(cè)量電路和微處理器進(jìn)行通信， 以測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)總線分段上的DLPDU數(shù)據(jù)。根據(jù)消息隊(duì)列管理器，將DLPDU 寫入接收消息隊(duì)列。從隊(duì)列中按DLPDU出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)總線分段上的順序讀 取DLPDU數(shù)據(jù)。診斷工具對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線分段上的DLPDU進(jìn)行測(cè)量以提取測(cè) 量數(shù)據(jù)。工具將測(cè)量數(shù)據(jù)寫入軟件隊(duì)列。軟件對(duì)與測(cè)量數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的 狀態(tài)指示符進(jìn)行測(cè)試，以確定DLPDU當(dāng)前是否有效。如果從其獲得測(cè)量 數(shù)據(jù)的DLPDU仍舊有效，則使測(cè)量數(shù)據(jù)和DLPDU進(jìn)行關(guān)聯(lián)。附圖說(shuō)明圖l是具有根據(jù)本專利技術(shù)的診斷設(shè)備的過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)的示意框圖。 圖2是示出了導(dǎo)致壞樣本從而使本專利技術(shù)成為必需的軟件激活(wake up)之間的等待時(shí)間的時(shí)序圖示例。圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的診斷工具的框圖。圖4是圖3中診斷工具內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)總線接口芯片的展開框圖。圖5是存儲(chǔ)在圖4中的接收消息隊(duì)列中的接收消息的消息結(jié)構(gòu)的框圖。圖6是圖4中的接收消息的展開框圖。 圖7是示出了本專利技術(shù)的診斷工具中的排隊(duì)的時(shí)序圖。 圖8是根據(jù)本專利技術(shù)使測(cè)量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)鏈接協(xié)議數(shù)據(jù)單元(DLPDU) 相關(guān)聯(lián)的方法的流程圖。具體實(shí)施方式圖1示出了工業(yè)控制系統(tǒng)10，其具有通過(guò)本地回路電纜線路14與多 個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16相連以形成控制網(wǎng)絡(luò)18的控制中心12。診斷工具20與網(wǎng) 絡(luò)18相連。本地回路電纜線路14沿虛線擴(kuò)展，還以虛線方式示出了附 加的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16，以表明在需要時(shí)，可以擴(kuò)展本地回路電纜線路14且 可以添加現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)18。通常，常規(guī)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中的本地回路電纜線路14可以是兩線、 三線或四線雙絞電纜。在典型的工廠中，本地回路電纜線路14可以擴(kuò) 展幾千米且多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置16可以通過(guò)電纜線路14與控制中心12相連 (通過(guò)連接器、直接布線或接線盒)，使網(wǎng)絡(luò)18變得很大。如上所示，診斷工具20與本地回路電纜線路14相連，以便利用網(wǎng) 絡(luò)18來(lái)識(shí)別問(wèn)題。通常，診斷工具20是操作人員能夠攜帶的手持設(shè)備， 且被安裝在網(wǎng)絡(luò)18中的任意一點(diǎn)處。診斷工具20具有開口或引線，設(shè) 計(jì)用于便于在物理層上使診斷工具20與網(wǎng)絡(luò)18相連。診斷工具20可以 由網(wǎng)絡(luò)18供電，或可選擇地由例如電池、太陽(yáng)能面板或工廠中已有電 源電路(例如帶有兩插頭或三插頭壁裝電源插座的標(biāo)準(zhǔn)AC電源電路) 的獨(dú)立電源供電。在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)18中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16以被稱為數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù) 單元(DLPDU)的幀分組的形式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。通常，數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議通 過(guò)使用物理層(電纜)可用的服務(wù)來(lái)提供數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)。每個(gè)DLPDU 包括多個(gè)字段或定義符規(guī)定DLPDU的類型且傳遞DLPDU大小參數(shù)的幀 控制字段；零至三個(gè)顯式地址字段，每一個(gè)都包括DL地址，且所有地 址字段的長(zhǎng)度都相同；DLPDU的附加參數(shù)；多數(shù)DLPDU的用戶數(shù)據(jù)字段; 以及幀校驗(yàn)序列(FCS)字段，用于校驗(yàn)接收到的DLPDU的完整性。前 同步和數(shù)據(jù)開始(SD)定義符附加到每個(gè)DLPDU。由指示數(shù)據(jù)串的結(jié)束 的數(shù)據(jù)結(jié)束(ED)定義符終止DLPDU。可以將每個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)位看作物 理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于診斷過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)的分段的方法，包括：在過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)上接收ＤＬＰＤＵ；對(duì)ＤＬＰＤＵ網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)量以提取測(cè)量數(shù)據(jù)；測(cè)試狀態(tài)指示符來(lái)確定ＤＬＰＤＵ是否是當(dāng)前有效的；以及如果狀態(tài)指示符為真，使測(cè)量數(shù)據(jù)與ＤＬＰＤ Ｕ相關(guān)聯(lián)。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】US 2004-2-18 10/781,3721. 一種用于診斷過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)的分段的方法，包括-在過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)上接收DLPDU; 對(duì)DLPDU網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)量以提取測(cè)量數(shù)據(jù)； 測(cè)試狀態(tài)指示符來(lái)確定DLPDU是否是當(dāng)前有效的；以及 如果狀態(tài)指示符為真，使測(cè)量數(shù)據(jù)與DLPDU相關(guān)聯(lián)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 在接收DLPDU時(shí)，將狀態(tài)指示符設(shè)置為真。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，狀態(tài)指示符是布爾型屬性。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，接收的步驟包括 選擇寄存器中的空閑塊；將DLPDU寫入寄存器的空閑塊；以及 將狀態(tài)指示符設(shè)置為真。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括當(dāng)從過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)接收到DLPDU中的有效字段的結(jié)束時(shí)，將狀 態(tài)指示符設(shè)置為假。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。7. —種在過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)上使測(cè)量數(shù)據(jù)與DLPDU相關(guān)聯(lián)的方法， 包括在網(wǎng)絡(luò)分段上測(cè)量接收到的DLPDU對(duì)象，以得到測(cè)量數(shù)據(jù)；以及如果在獲得測(cè)量數(shù)據(jù)后當(dāng)前有效屬性為真，使接收到的DLPDU對(duì) 象與測(cè)量數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。8. 根據(jù)權(quán)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：布賴恩A弗蘭丘克，羅格R本森，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：費(fèi)希爾羅斯蒙德系統(tǒng)公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]