專利名稱：具有改進的設備描述通信和存儲的現場維護工具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有改進的設備描述通信和存儲的現場維護工具。
背景技術：
本質安全的現場維護工具是已知的。這樣的工具在過程控制和測量工業中特別有用，以使操作人員方便地與給定過程安裝中的現場設備通信和/或詢問給定過程安裝中的現場設備。這樣的過程安裝的實例包括石油、藥品、化學品、紙漿和其他過程安裝。在這樣的安裝中，過程控制和測量網絡可以包括幾十個或者甚至幾百個各種現場設備，這些現場設備周期性地需要維護，以確保這樣的設備適當地操作和/或對這些設備進行校準。而且，當檢測到過程控制和測量安裝中的一個或多個故障時，使用本質安全的手持式現場維護工具使得技術人員能夠快速地診斷出現場中的這種故障。
根據從Eden Prairie，Minnesota的費希爾-羅斯蒙德系統公司可得到的商業指定模型275 HART通信裝置，售出了一種這樣的設備。模型275提供了許多重要的功能和能力，并且通常允許高效率的現場維護。但是，模型275當前并不支持與非HART(高速可尋址遠程轉換器)設備的通信。
HART協議具有由疊加在標準4-20mA模擬信號上的數字通信信號構成的混合物理層。數據傳輸速率大約是1.2Kbits/SEC。HART通信是過程工業中的主要通信協議之一。
另一種主要過程工業通信協議已知為FOUNDATIONTM現場總線通信協議。此協議是基于ISA標準(ISA-S50.01-1992，由美國儀表學會在1992年公布)的。由現場總線基金會(FF)規定了具體的實現。
FOUNDATIONTM現場總線是傳輸速率約為31.25Kbits/SEC的全數字通信協議。
過去，為了向諸如模型275的手持式通信裝置提供與可以和其相連的各種現場設備交互的必需信息，將這樣的設備描述從一個或多個設備描述源編譯為單個的相對較大的設備描述二進制文件。由于現有技術處理器所施加的尋址限制，該設備描述二進制文件的尺寸通常限制為稍微超過11兆字節的尺寸。將二進制文件自身從外部源上載到手持式通信裝置，以使手持式通信裝置能夠與所需的過程設備進行交互。
在需要對設備描述進行任意改變的情況下，需要重新編譯和上載整個設備描述二進制文件。雖然在過去是令人滿意的，但是該方法對于新型的本質安全現場維護工具而言產生了缺陷。如本發明的實施例所說明的那樣，稍后將在說明書中示出這些缺陷。
發明內容
提供了用于將設備描述數據傳送到手持式現場維護工具的改進方法。本發明的方面包括諸如通過紅外數據接入端口將設備描述信息無線地傳輸到手持式現場維護工具。本發明的實施例還包括存儲和維護在手持式現場維護工具內的兩個或多個設備描述二進制文件。按照這種方式，可以用與所有設備描述二進制信息處于單個文件中所需要的時間相比少得多的時間，將更新傳送到手持式現場維護設備，優選地，無線地傳送。
圖1示出了多點接線結構。
圖2A和2B示出了其中本質安全的現場維護工具可以與過程設備相連的方式。
圖3是根據本發明實施例的現場維護工具的示意圖。
圖4是設備描述二進制文件產生的示意圖。
圖5A和5B示出了根據本發明實施例的設備二進制文件產生和維護。
具體實施例方式
改進的現場維護工具用于使用一個或多個過程測量和控制協議來維護兩線和四線(即外部電源)現場設備。優選地，通過DDL技術來支持配置和校準。DDL技術是公知的，并且在授予Sharp Jr.等人的美國專利5,960,214中可以找到與設備描述語言有關的另外的閱讀材料。
圖1示出了其中本發明的實施例非常有用的典型系統。系統10包括控制器12、I/O和控制子系統14、本質安全(IS)阻擋器16、過程通信環18和現場設備20。控制器12通過鏈接21與I/O和控制子系統14相連，所述鏈接21可以是諸如局域網(LAN)等根據以太網信號控制協議或其他任何適當的協議進行操作的任何適當的鏈接。I/O和控制子系統14與本質安全阻擋器16相連，并依次與過程通信環18相連，以便按照限制通過其中的能量的方式來實現環18與I/O和控制子系統14之間的數據通信。
在該圖示中，過程通信或過程控制環18是FOUNDATIONTM現場總線過程通信環，并與現場設備20相連，所示現場設備20按照多點結構的方式布置。可選的過程通信環(未示出)是HART過程通信環。圖1示出了與如星型拓撲等其他拓撲相比極大地簡化了系統接線的多點接線結構。多點HART結構支持最多15個設備，而多點FOUNDATIONTM現場總線結構支持最多32個設備。
如圖1所示，本質安全的現場維護工具22與通信環18相連。當如圖所示與過程控制環相連時，工具22可以執行大量的通信和診斷功能。工具22可以按照與當前可得到的模型275 HART通信裝置所能夠的方式極其相同的方式與HART過程通信環相連，并與HART過程通信環進行交互。
圖2A示出了通過端子24與HART兼容設備20相連的設備22。可選地，如圖2B所示，設備22可以通過通信環自身與過程裝置通信環上的HART兼容設備例如設備24相連。
圖3是依照本發明實施例的現場維護工具22的示意圖。如圖所示，優選地，設備22包括三個通信端子26、28和30，有利于根據至少兩個不同的過程工業標準協議，將設備22與過程通信環和/或設備相連。例如，當設備22要與第一過程工業標準協議的通信環相連時，利用端子26和公共端子28來實現這樣的連接。因此，然后，通過介質接入單元32進行連接，所述的介質接入單元32配置用于根據第一工業標準協議在過程通信環上進行交互。此外，當設備22要與根據第二工業標準協議操作的過程和控制測量環相連時，通過公共端子28和端子30進行這樣的連接。因此，通過第二介質接入單元34來實現這樣的連接，所述第二介質接入單元34配置用于根據第二工業標準協議在過程通信環上進行交互。介質接入單元32和34都與處理器36相連，所述處理器36從介質接入單元之一中接收數據，并且對該數據進行相應的轉換。
依照本發明的實施例，設備22包括有利于增加現有技術中通常可提供的功能性的額外的硬件增強。具體地，工具22包括紅外數據接入端口42，其與處理器36相連，允許工具22使用紅外無線通信向和從分立的設備傳送信息。使用端口42的一個優點是用于傳送和/或更新存儲在設備22的一個或多個存儲器中的設備描述。因此，如計算機12等分立的設備可以從軟盤、CD ROM或因特網獲得新的設備描述，并將新的設備描述無線地傳送給設備22。
優選地，處理器36是諸如在新型手持式計算產品中可以找到的、可商用的微型處理器。這樣的處理器的實例可從符合商業指定OMAP1510的德州儀器得到，目前可以用在來自Palm的新型Tungsten手持式計算設備中。處理器36在許多方面中不同于本質安全的現場維護工具中的現有處理器。一個不同在于處理器36實際上支持更大的可尋址存儲空間。優選地，本發明的實施例具體實現了實質上超過了現有技術的存儲容量的存儲容量。例如，根據本發明實施例的手持式本質安全現場維護工具的隨機存取存儲器模塊可以為512兆字節或更多字節的。這為應用程序、程序和/或設備數據以及設備描述實現了相當大的存儲容量。
本發明的實施例還包括有利于快速和有效地交換設備描述信息的方法和系統。此外，可以利用定制設計的手持式現場維護工具以及商用的手持式計算設備來實施本發明的實施例。這樣的設備的一個特征是紅外數據接入端口42。如以上所描述的那樣，提供端口42有利于與手持式現場維護工具的無線紅外通信。優選地，該通信包括設備描述信息。然而，通過端口42的通信可以用于傳送任意的適當數據，諸如現場設備配置數據、簡單的文本文件、手持式工具專用的應用程序和/或其他應用程序。利用端口42的紅外通信允許手持式現場維護工具發送和接收來自具有另一適當紅外收發機的任意設備的信息。這樣的設備可以包括桌面計算機、移動計算設備、或其他本質安全的手持式現場維護工具。例如，可以按照使其各自的紅外端口對齊的方式，實際地設置兩個這樣的本質安全的現場維護工具。然后，將每一個工具設置為特定的模式，其中，這些工具通過端口42彼此通信。在這種情況下，由技術人員選擇一個這樣的手持式工具作為主單元，然后，技術人員從該主單元發起工具到工具通信。
利用由在每一個工具上執行的編譯代碼構成的應用程序組，有利于在本質安全的現場維護工具之間的信息共享。利用該應用程序組和針對紅外端口的本地操作系統支持的組合，工具通信應用程序相互通信以解決兼容性問題，并確定如果有的話，哪些信息可以在其間共享。然后，主單元(發起紅外通信的單元)將允許技術人員選擇哪些可用信息應該在工具之間共享。然后，現場維護工具將按照滿足技術人員的請求的需要，通過紅外端口42來回地傳送信息。
如端口42等當前商用的紅外數據接入端口的數據接入速度是相對有限的。例如，當前的紅外數據接入端口42具有大約6千字節每秒的數據接入速度。當上載二進制設備描述信息時，該數據接入速度可能會產生不必要的延遲。例如，在現有技術中所使用的單個的11兆字節的設備描述二進制文件將需要超過30分鐘來以6千字節每秒的數據接入速度通過數據接入端口42。當手持式現場維護工具的實質上更大的存儲容量用于容納更大的設備描述二進制文件時，該限制變得更加顯著。假定技術人員的時間是極其寶貴的，重要的是，使技術人員必須等待通過無線數據接入端口從計算機或另外的手持式設備上載的設備描述信息的時間數量最少。
過去，采用基于ROM的存儲器解決方案，以便將針對在手持式現場維護工具的發布數據之后所開發的現場設備的更新設備描述轉移到工具。基于ROM的存儲器解決方案的問題在于其需要編程，而通常手持式工具無法對ROM自身進行編程(燒上程序和其他的作用)。這不能在不添加ROM編程功能和與其相關的成本的情況下，利用新開發的設備描述來更新工具。
根據本發明的實施例，通過使用由在每一個計算設備上執行的編譯代碼構成的應用程序組來實現解決方案，以進行傳送。優選地，手持式現場維護工具的操作系統提供對數據接入端口42的本質支持，然后，通信應用程序相互通信以便對兼容問題進行判斷，隨后利用針對現場設備的新開發的設備描述來更新手持式現場維護工具。優選地，按照以相對最小的更新時間來實現這樣的更新和/或添加的方式來增強該處理。因此，放棄了將所有設備描述編碼為單個的較大的二進制文件的現有技術的實施。代替地，在手持式現場維護工具中保持了多個單獨的設備描述二進制文件。因此，作為必須通過有限速率的數據接入端口42傳送超過了11兆字節的文件的替代，單獨的設備描述二進制文件也單獨地針對更新，并且能夠以實質上較少的時間來傳送。例如，根據本發明實施例的典型的單獨的設備描述二進制文件為大約200-300千字節的數量級。能夠以少于1分鐘的時間通過數據接入端口42來傳送這些文件。而且，隨著更新的總次數或與設備描述相關的數據的增加，駐留在手持式設備內的各個設備描述二進制文件的數量也會增加，而進行這樣的更新所需的時間不會增加。因此，例如，如果所有設備描述二進制文件的總尺寸增加到20兆字節，更新時間將仍然為大約少于1分鐘的時間，由于單獨的設備描述二進制更新文件是所有需要更新的文件。相反，更新設備描述信息的現有技術方法將需要大約60分鐘的時間，因而，使這樣的更新由于時間的過去而越來越不必要。
圖4是創建設備描述二進制圖像文件的過程的圖示。將各個設備描述源文件50、52、54與公共信息56一起提供給作為連接器60的本領域已知的軟件模塊，所述連接器60實質上充當編譯器。連接器60產生單個的設備描述二進制圖像文件62作為輸出，然后將其上載到手持式設備64。因此，在現有技術中，每一個手持式設備包括單個的設備描述二進制圖像文件。
圖5A示出了創建單獨的設備描述二進制文件的過程。按照與針對圖4所描述的方式極其相同的方式，將典型的DD源文件70和公共信息72提供給連接器模塊60。連接器60產生單獨的設備描述二進制文件74。
術語“單獨的”表示設備描述二進制文件在其自身中是完整的，在文件內提供了使用設備描述所需的所有公共信息。注意，可以將多于一個設備描述源文件提供給連接器，從而使給定的單獨的二進制文件可以包括針對多于一個的設備描述的二進制設備描述數據。在這樣的情況下，針對圖5A所示的二進制設備描述數據的產生與針對圖4所示的情況確實相同。然而，針對圖5B，示出了本發明的實施例和現有技術之間的顯著不同。
圖5B示出了包括存儲器76的手持式工具64，例如，所述存儲器76可以包括可拆卸存儲器模塊44和/或擴展存儲器模塊48(以下將更詳細地描述)。優選地，通過紅外數據接入端口42，將多個設備描述二進制文件從如桌面計算機、移動計算設備或另外的現場維護工具等傳送到存儲器76。存儲器76還包括一個或多個數據結構或開銷79，用于維護指向每一個單獨的設備描述二進制文件的指針或其他指示80和82。優選地，每一個單獨的二進制設備描述文件包括其所涉及到的現場設備的惟一標識符、以及設備描述的版本號。因此，如果由特定現場設備的給定設備制造商發布了更新，可以由連接器編譯該單個的設備描述，并將其上載到手持式現場維護設備。優選地，手持式現場維護設備64包括用于識別或辨別針對已經存在的設備描述的較晚的版本號的適當軟件，并且用新的設備描述來重寫已存在的設備描述。在不能夠重寫較早的單獨設備描述的情況下(例如，如果過時的設備描述包括一個或多個未過時的其他設備描述)，產生記錄以確保當遇到了作為更新的目標的現場設備時，使用更新的設備描述。實現這一點的一個方式是通過使用將現場設備與單獨的二進制設備描述相關聯的表。
根據本發明的實施例，以下描述提供了設備22的存儲器模塊42和44的細節。可拆卸存儲器模塊44通過端口/接口46與處理器36可拆卸地相連。可拆卸存儲器模塊44適用于存儲能夠代替主應用程序在處理器36上執行的軟件應用程序。例如，模塊44可以包含使用HART或FOUNDATIONTM現場總線通信端口的應用程序，以便提供對給定過程閥的綜合診斷。此外，模塊44可以存儲有助于特定設備的校準或配置的軟件應用程序。模塊44還可以存儲新的或已更新主設備程序的軟件圖像，可以隨后將其傳送到設備36的非易失性存儲器中，以實現已更新應用程序的執行。此外，模塊44提供針對設備的配置的可拆卸存儲器，使現場維護操作員能夠獲得相對充實的設備數據量，并通過簡單地拆除模塊44，來方便地存儲或轉移這些數據。
優選地，模塊44適合于在加工廠中的危險區域中是可代替的。因此，優選的是，模塊44符合1988年10月，由Factory Mutual Research公布的APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS ANDASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASSI，II AND III，DIVISIONl HAZARDOUS(CLASSIFIED)LOCATIONS，CLASS NUMBER 3610中所描述的本質安全要求。對于存儲器模塊44和/或接口46的有利于兼容性的特定結構適應的示例包括指定存儲器模塊44的操作電壓電平以使其足夠低，模塊44中所存儲的能量不能形成引燃源。此外，模塊44可以包括電流限制電路，以確保在模塊44上的特定接線端短路的情況下，放電能量足夠低而禁止引燃。最后，接口44可以包括特別設計用于防止存儲器模塊44上的電觸點暴露于外部環境同時允許適當的接口觸點與模塊44進行電接觸的物理特征。例如，模塊44可以包括通過將模塊44連接到接口46，能夠刺穿或移位的整體造型(over-modeling)。
設備22最好還包括通過最好設置在設備22的主板上的連接器50與處理器36相連的擴展存儲器模塊48。擴展存儲器模塊48可以包括第一和第二工業標準協議的設備描述。模塊44還可以包括將確定設備22相對于多個協議的功能性的許可代碼。例如，駐留在模塊48中的數據可以表示只授權設備22在如HART協議等單一的過程工業標準模式內進行操作。最后，模塊48中的數據的不同的設置可以表示授權工具22依照兩種或更多的工業標準協議進行操作。最好將模塊44插入位于主板上的連接器50中，并且可能需要對工具22的部分拆卸，例如，拆卸電池組，以便接入端口50。
盡管已經參照優選實施例，對本發明進行了描述，本領域的技術人員將意識到，在不偏離本發明的精神和范圍的前提下，可以進行形式和細節上的改變。
權利要求
1.一種將多個設備描述加載到手持式現場維護工具上的方法，所述方法包括產生多個單獨的設備描述二進制文件；以及將所述多個單獨的設備描述二進制文件傳送到手持式現場維護設備。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于傳送多個單獨的設備描述二進制文件包括將所述單獨的設備描述二進制文件無線地通信到手持式現場維護工具中。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于無線地通信包括紅外傳輸。
4.一種將設備描述二進制文件加載到手持式現場維護工具上的方法，所述方法包括通過手持式現場維護工具的紅外端口來傳送設備描述二進制文件；以及將設備描述二進制文件存儲在手持式現場維護工具中。
5.一種在手持式現場維護工具內的計算機可讀介質，所述計算機可讀介質包括多個單獨的設備描述二進制文件。
6.一種在手持式現場維護工具內具體實現的數據結構，所述數據結構包括過程設備字段，表示惟一的過程設備；設備描述的單獨二進制文件字段，表示存儲在手持式現場維護工具內的單獨的設備描述二進制文件；以及指示，用于提供過程設備字段和設備描述的單獨二進制文件字段之間的關系。
7.根據權利要求6所述的數據結構，其特征在于還包括版本字段，表示設備描述的單獨二進制文件的版本。
8.根據權利要求6所述的數據結構，其特征在于過程設備字段表示多個惟一的過程設備。
9.根據權利要求6所述的數據結構，其特征在于設備描述的二進制文件字段表示多個單獨的設備描述二進制文件，針對每一個惟一的現場設備存在一個單獨的設備描述二進制文件。
10.根據權利要求6所述的數據結構，其特征在于還包括指示，用于提供每一個惟一的過程設備及其單獨的設備描述二進制文件之間的關系。
全文摘要
提供了用于將設備描述數據傳送到手持式現場維護工具的改進方法。本發明的方面包括諸如通過紅外數據接入端口將設備描述信息無線地傳輸到手持式現場維護工具。本發明的實施例還包括存儲和維護在手持式現場維護工具內的兩個或多個設備描述二進制文件。按照這種方式，可以用與所有設備描述二進制信息處于單個文件中所需要的時間相比少得多的時間，將更新傳送到手持式現場維護設備，優選地，無線地傳送。
文檔編號G05B23/02GK1550944SQ20041004331
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月14日 優先權日2003年5月16日
發明者克里斯托弗·P·坎茨, 格雷戈里·J·奧菲姆, 本杰明·P·霍根, 馬丁·杰林斯基, P 霍根, 克里斯托弗 P 坎茨, 杰林斯基, 里 J 奧菲姆 申請人:費希爾-羅斯蒙德系統公司