本發(fā)明概括而言涉及過程工廠安全系統(tǒng)并且更具體而言涉及現(xiàn)場設(shè)備中的調(diào)度動作。

背景技術(shù)：
在諸如化工、石油和其他過程中使用的過程控制系統(tǒng)一般包括經(jīng)由模擬、數(shù)字或組合的模擬/數(shù)字總線可通信地耦接到至少一個主機工作站以及到一個或多個過程控制和儀器設(shè)備的一個或多個集中式或分散式過程控制器。現(xiàn)場設(shè)備如閥、閥定位器、開關(guān)、發(fā)射器和傳感器(例如溫度傳感器、壓強傳感器或流速傳感器)執(zhí)行該過程中的各種功能，如開啟或關(guān)閉閥或者測量過程參數(shù)。過程控制器(經(jīng)由通信總線)接收用于指示由現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行的或者與現(xiàn)場設(shè)備相關(guān)聯(lián)的過程測量或過程變量的信號，基于接收到的信息實現(xiàn)控制例程并且生成控制信號，該控制信號通過一個或多個總線發(fā)送給該現(xiàn)場設(shè)備以控制該過程的操作。典型地使得來自現(xiàn)場設(shè)備和控制器的信息對于由主機工作站執(zhí)行的一個或多個應(yīng)用可用，以使得操作員能夠執(zhí)行關(guān)于該過程的希望的功能，如查看該過程的當(dāng)前狀態(tài)、修改該過程的操作等等。用于執(zhí)行一個或多個過程控制功能的“智能”現(xiàn)場設(shè)備在過程控制工業(yè)中已經(jīng)變得盛行。除了執(zhí)行該過程之中的主要功能(例如監(jiān)控溫度或者控制閥位置)之外，每個智能現(xiàn)場設(shè)備包括存儲器和微處理器。該存儲器存儲涉及該設(shè)備的數(shù)據(jù)，并且該微處理器與控制器和/或其他設(shè)備進(jìn)行通信并且/或者執(zhí)行次要任務(wù)，如自校準(zhǔn)、識別、診斷等等。已經(jīng)開發(fā)了大量標(biāo)準(zhǔn)的、開放的、數(shù)字的或者組合的數(shù)字和模擬通信協(xié)議(如尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)公路FOUNDATIONTMFieldbus、Device-和控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)協(xié)議)，以使得由不同制造商制造的智能現(xiàn)場設(shè)備能夠在執(zhí)行一個或多個過程控制功能時彼此通信。具體而言，無線格型網(wǎng)絡(luò)，如和國際自動化協(xié)會(ISA)100.11a標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)在過程控制中已經(jīng)變得日益盛行。在操作期間，主機通常向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送命令以便開始該現(xiàn)場設(shè)備中的動作(如開啟或關(guān)閉閥)。為了執(zhí)行該動作，現(xiàn)場設(shè)備因此需要首先接收并且處理來自該主機的信號。在無線通信系統(tǒng)中，在接收并且正確地解碼信號之后，現(xiàn)場設(shè)備通常將“確認(rèn)”發(fā)送回主機，通知主機該信號已被正確地接收。通常每當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備需要執(zhí)行動作時，發(fā)生該現(xiàn)場設(shè)備與主機之間的這種通信交換。例如，如果希望開啟閥并且隨后在特定時間段之后關(guān)閉該閥，則主機將需要向閥定位器發(fā)送信號以開始開啟動作，接收來自閥定位器的用于確認(rèn)已經(jīng)正確地接收到用于開始開啟動作的信號的確認(rèn)，向閥定位器發(fā)送信號以開始關(guān)閉動作，并且接收來自閥定位器的用于確認(rèn)已經(jīng)正確地接收了用于開始關(guān)閉動作的信號的確認(rèn)。由于與典型的通信系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的固有的延時(例如設(shè)備接收并且處理來自主機的信號所花費的時間量)，為了控制設(shè)備執(zhí)行動作而需要發(fā)生的通信交換限制了可以由該設(shè)備執(zhí)行該動作的速度(例如當(dāng)需要快速連續(xù)地執(zhí)行大量動作時)。在無線通信系統(tǒng)中通信延時問題特別重要，因為當(dāng)與經(jīng)由有線連接接收類似命令相比時，通?，F(xiàn)場設(shè)備花費更長時間來經(jīng)由無線通信鏈路接收并且處理所接收的信號。此外，典型地由基于電池的功率模塊對無線過程控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行供電，以免限制設(shè)備在工廠環(huán)境中的放置。因此限制現(xiàn)場設(shè)備與無線控制網(wǎng)絡(luò)中的主機之間的通信交換以便節(jié)省現(xiàn)場設(shè)備處的功率并且從而允許由電池模塊有效地對該設(shè)備供電更長時間(例如數(shù)年)是非常有益的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
根據(jù)一個實施方式，一種在過程控制系統(tǒng)中使用的現(xiàn)場設(shè)備包括處理器和計算機可讀存儲器，該計算機可讀存儲器具有可在該處理器上執(zhí)行的計算機可讀指令。該現(xiàn)場設(shè)備還包括調(diào)度模塊，該調(diào)度模塊存儲在該存儲器中并且當(dāng)該調(diào)度模塊在該處理器上執(zhí)行時被配置為：接收時間輸入，其中該時間輸入指定用于執(zhí)行所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列的所調(diào)度的時間，并且接收動作輸入，其中該動作輸入指定所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列。該調(diào)度模塊還被配置為：在所調(diào)度的時間，自動地開始所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列。該調(diào)度模塊還被配置為使得向可通信地耦接到該現(xiàn)場設(shè)備的第一主機發(fā)送開始狀態(tài)并且/或者使得該開始狀態(tài)被存儲在該現(xiàn)場設(shè)備的本地存儲器中。該開始狀態(tài)指示已經(jīng)開始了該動作或動作序列。根據(jù)一個或多個方面，該調(diào)度模塊還被配置為：使得向該第一主機發(fā)送完成狀態(tài)并且/或者使得該完成狀態(tài)被存儲在該本地存儲器中。在一個方面，該完成狀態(tài)指示已經(jīng)完成了該動作或動作序列。在另一個方面，該完成狀態(tài)指示已經(jīng)成功地完成了該動作或動作序列或者未成功完成該動作或動作序列。該調(diào)度模塊可以被配置為基于從該現(xiàn)場設(shè)備接收的反饋信息來確定該完成狀態(tài)。根據(jù)一個示例性方面，用戶可以經(jīng)由在該現(xiàn)場設(shè)備處提供的本地用戶接口來提供該時間輸入和該動作輸入。在另一個示例性方面，用戶可以經(jīng)由可通信地耦接到該現(xiàn)場設(shè)備的主機來提供該時間輸入和該動作輸入。在一個方面，可通信地耦接到該現(xiàn)場設(shè)備的該主機是便攜式通信器。在一個方面，該現(xiàn)場設(shè)備是耦接到閥的閥定位器，并且所調(diào)度的動作對應(yīng)于將該閥致動到設(shè)置點。在另一個方面，該現(xiàn)場設(shè)備是耦接到閥的閥定位器，并且所調(diào)度的動作序列對應(yīng)于將該閥致動到第一設(shè)置點，并且在指定的時間段之后將該閥致動到第二設(shè)置點。根據(jù)另一個實施方式，一種在過程控制系統(tǒng)中使用的現(xiàn)場設(shè)備包括處理器和計算機可讀存儲器，該計算機可讀存儲器具有可在該處理器上執(zhí)行的計算機可讀指令。該現(xiàn)場設(shè)備還包括調(diào)度模塊，該調(diào)度模塊被存儲在該存儲器中并且當(dāng)該調(diào)度模塊在該處理器上執(zhí)行時被配置為：接收動作輸入，其中該動作輸入指定要由該現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行的所調(diào)度的動作或要由該現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行的所調(diào)度的動作序列，并且接收開始指令，其中該開始指令指示應(yīng)該開始所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列。該調(diào)度模塊還被配置為在接收到該開始指令之后，開始所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列。根據(jù)一個方面，該調(diào)度模塊還被配置為使得向可通信地耦接到該現(xiàn)場設(shè)備的主機發(fā)送開始狀態(tài)并且/或者使得該開始狀態(tài)被存儲在該現(xiàn)場設(shè)備的本地存儲器中。該開始狀態(tài)指示已經(jīng)開始了該動作或動作序列。根據(jù)一個或多個方面，該調(diào)度模塊還被配置為使得向可通信地耦接到該現(xiàn)場設(shè)備的主機發(fā)送完成狀態(tài)以及使得該完成狀態(tài)被存儲在該現(xiàn)場設(shè)備的本地存儲器中。在一個方面，該完成狀態(tài)指示已經(jīng)完成了該動作或動作序列。在另一個方面，該完成狀態(tài)指示已經(jīng)成功地完成了該動作或動作序列或者未成功完成該動作或動作序列。根據(jù)另一個實施方式，一種用于調(diào)度在過程控制系統(tǒng)中操作的現(xiàn)場設(shè)備中的動作的方法，包括在該現(xiàn)場設(shè)備處電子地接收時間輸入，其中該時間輸入指定用于執(zhí)行所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列的所調(diào)度的時間。該方法還包括在該現(xiàn)場設(shè)備處電子地接收動作輸入，其中該動作輸入指定所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列。該方法還包括在所調(diào)度的時間，自動地開始所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列；并且執(zhí)行以下各項之中的至少一項：i)向可通信地耦接到該現(xiàn)場設(shè)備的主機發(fā)送開始狀態(tài)以及ii)將該開始狀態(tài)存儲在該現(xiàn)場設(shè)備的本地存儲器中。該開始狀態(tài)指示已經(jīng)開始了該動作或動作序列。根據(jù)另一個實施方式，一種過程控制系統(tǒng)包括現(xiàn)場設(shè)備和可通信地耦接到該現(xiàn)場設(shè)備的主機。該現(xiàn)場設(shè)備包括處理器和計算機可讀存儲器，該計算機可讀存儲器具有可在該處理器上執(zhí)行的計算機可讀指令。該現(xiàn)場設(shè)備還包括調(diào)度模塊，該調(diào)度模塊存儲在該存儲器中并且當(dāng)在該處理器上執(zhí)行時，被配置為：接收時間輸入，其中該時間輸入指定用于執(zhí)行所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列的所調(diào)度的時間，并且接收動作輸入，其中該動作輸入指定i)所調(diào)度的動作或ii)所調(diào)度的動作序列。該調(diào)度模塊還被配置為：在所調(diào)度的時間，自動地開始所調(diào)度的動作或所調(diào)度的動作序列。該調(diào)度模塊還被配置為使得向可通信地耦接到該現(xiàn)場設(shè)備的第一主機發(fā)送開始狀態(tài)并且/或者使得該開始狀態(tài)被存儲在該現(xiàn)場設(shè)備的本地存儲器中。該開始狀態(tài)指示已經(jīng)開始了該動作或該動作序列。附圖說明圖1示出了根據(jù)本發(fā)明公開的實例包括具有調(diào)度能力的現(xiàn)場設(shè)備的過程控制系統(tǒng)；圖2是根據(jù)所公開的實例裝配的示例性現(xiàn)場設(shè)備的方框圖，其中該示例性現(xiàn)場設(shè)備包括本地調(diào)度模塊，主機控制系統(tǒng)可以利用該本地調(diào)度模塊來自動地控制和/或監(jiān)控該現(xiàn)場設(shè)備；圖3是用于調(diào)度在所調(diào)度的時間和/或以所調(diào)度的時間間隔由現(xiàn)場設(shè)備自動地執(zhí)行的動作的示例性方法的示例性流程圖；圖4是用于調(diào)度在接收到用于開始動作的指令之后由現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行的動作的示例性方法的示例性流程圖。具體實施方式圖1示出了根據(jù)一個實施方式的、包括根據(jù)本公開的具有調(diào)度能力的現(xiàn)場設(shè)備的過程控制系統(tǒng)100。示例性過程控制系統(tǒng)100包括根據(jù)工業(yè)自動化協(xié)議(例如HART、PROFIBUSDP(分散式外設(shè))等等)或其他合適的通信協(xié)議來進(jìn)行操作的有線工廠自動化網(wǎng)絡(luò)110以及根據(jù)合適的無線通信協(xié)議(例如WirelessHART、ISA100.11a、Wi-Fi協(xié)議、無線個域網(wǎng)(WPAN)協(xié)議、私有無線協(xié)議等等)或其他合適的無線通信協(xié)議來進(jìn)行操作的無線工廠自動化網(wǎng)絡(luò)150。有線工廠自動化網(wǎng)絡(luò)110包括連接到一個或多個主機工作站或計算機111(其可以是任意類型的個人計算機或工作站)并且連接到一組輸入/輸出(I/O)設(shè)備116的一個或多個控制器114，其中每個輸入/輸出(I/O)設(shè)備116又連接到一個或多個現(xiàn)場設(shè)備122?？刂破?14可以是僅作為示例而言由Fisher-RosemountSystems，Inc.銷售的DeltaVTM控制器，其經(jīng)由例如以太網(wǎng)連接120或其他通信鏈路，可通信地耦接到主機計算機111。類似地，可以使用與例如標(biāo)準(zhǔn)4-20ma設(shè)備相關(guān)聯(lián)的任意合適的硬件和軟件和/或任意智能通信協(xié)議(如Fieldbus或HART協(xié)議)，將控制器114可通信地耦接到現(xiàn)場設(shè)備122。如通常所知的，控制器114實現(xiàn)或者監(jiān)管存儲在其中的或者以其他方式與之相關(guān)聯(lián)的控制例程，并且與設(shè)備122通信以按照任意希望的方式控制過程?，F(xiàn)場設(shè)備122可以是任意類型的設(shè)備，如閥、閥定位器、開關(guān)、傳感器(例如溫度傳感器、壓強傳感器、振動傳感器、流速傳感器或pH傳感器)、泵、風(fēng)扇等等或者兩個或更多個這些類型的組合，而卡組116中的I/O卡可以是符合任意合適的通信或控制器協(xié)議(如HART、Fieldbus、Profibus等等)的任意類型的I/O設(shè)備?，F(xiàn)場設(shè)備122執(zhí)行過程或過程控制環(huán)路之中的控制、監(jiān)控和/或物理功能，如開啟或關(guān)閉閥或者進(jìn)行過程參數(shù)的測量。在圖1中所示的實施方式中，現(xiàn)場設(shè)備122a-122c是通過模擬線路向I/O卡116a通信的標(biāo)準(zhǔn)4-20ma設(shè)備。在另一個實施方式中，現(xiàn)場設(shè)備122a-122c是Hart設(shè)備并且I/O卡116a是兼容Hart的I/O卡。在一個實施方式中，控制系統(tǒng)100包括4-20ma設(shè)備以及Hart設(shè)備。因此，在該實施方式中，控制系統(tǒng)100包括一個或多個兼容4-20ma的I/O卡以及一個或多個兼容Hart的I/O卡。在圖1的實施方式中，現(xiàn)場設(shè)備122d-122f是使用例如Fieldbus協(xié)議通信通過數(shù)字總線118與I/O卡118通信的智能設(shè)備，如Fieldbus現(xiàn)場設(shè)備。當(dāng)然，現(xiàn)場設(shè)備122和I/O卡116的組可以符合除了4-20ma、HART或Fieldbus協(xié)議之外的任意其他合適的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，包括在未來開發(fā)的任意標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。每個控制器114被配置為使用通常被稱為功能決的東西來實現(xiàn)控制策略，其中，每個功能塊是總的控制例程的一部分(例如子例程)并且結(jié)合其他功能塊(經(jīng)由被稱為鏈路的通信)來進(jìn)行操作以實現(xiàn)過程控制系統(tǒng)100之中的過程控制環(huán)路。功能塊通常執(zhí)行以下功能之中的一個：輸入功能，如與發(fā)射器、傳感器或其他過程參數(shù)測量設(shè)備相關(guān)聯(lián)的輸入功能；控制功能，如與用于執(zhí)行PID、模糊邏輯等控制的控制例程相關(guān)聯(lián)的控制功能，或者用于控制一些設(shè)備(如閥)的操作以執(zhí)行過程控制系統(tǒng)100中的一些物理功能的輸出功能。當(dāng)然，存在混合或其他類型的功能塊。這些功能塊的組被稱為模塊。功能塊和模塊可以被存儲在控制器12中并且被控制器12執(zhí)行，當(dāng)這些功能塊用于或者與標(biāo)準(zhǔn)4-20ma設(shè)備和一些類型的智能現(xiàn)場設(shè)備相關(guān)聯(lián)時通常就是這種情況；或者可以被存儲在現(xiàn)場設(shè)備自身中并且被現(xiàn)場設(shè)備自身執(zhí)行，當(dāng)利用Fieldbus設(shè)備時是這種情況。雖然在這里使用功能塊控制策略來提供對控制系統(tǒng)的描述，但是也可以使用其他慣例，如梯形邏輯、順序流程圖等等并且使用任意合適的私有或非私有編程語言來實現(xiàn)或設(shè)計該控制策略。如上所述，過程控制系統(tǒng)100還包括利用合適的無線通信協(xié)議或者根據(jù)合適的無線通信協(xié)議來操作的無線通信網(wǎng)絡(luò)150。為了清楚起見，本文的討論參考WirelessHART通信協(xié)議，但是本文所述的技術(shù)和原理除了WirelessHART之外還可以應(yīng)用于或者替代WirelessHAR...