Беспроводная полевая шина управления

011466 Изобретение относится к системе связи для обмена данными в аппаратуре техники автоматизации для связи между центральным и периферийными устройствами. Известно, что для связи на полевом уровне в аппаратуре техники автоматизации можно использовать так называемые системы полевой шины. В системах полевой шины результаты измерений оцифровываются в полевом приборе или в периферийных модулях ввода-вывода и затем через сеть полевой шины подаются наложенные сигналы управления. Для этого необходимы, по меньшей мере, линия связи и питание модуля. Существуют системы на базе общей шины, у которых питание и связь могут осуществляться по одной и той же витой паре (например, PROFIBS PA, Foundation Fieldbus). Предопределнные структурой сети, все полевые приборы гальванически соединены с сетью полевой шины. Отказ, относящийся только к одному абоненту, оказывает таким образом воздействие на всю сеть. Таким образом, передача данных всеми другими абонентами также более невозможна или, по меньшей мере, сильно искажена. В предельном случае отказ может привести к значительному, непоправимому ущербу. К типичным отказам аппаратуры техники автоматизации технологических процессов относят короткие замыкания, обрывы проводов, нарушения электромагнитной совместимости и удар молнии. В добавление к этому, сознательные вмешательства сотрудника одной из служб предприятия, эксплуатирующего данную технику автоматизации технологического процесса компонента аппаратуры техники автоматизации следует рассматривать как отказы. Эти вмешательства необходимы, например, для проведения профилактического обслуживания и всегда представляют риск для бесперебойного режима работы аппаратуры, требуемого в условиях непрерывного производства. В значительной мере это относится к мероприятиям по расширению функционального диапазона аппаратуры техники автоматизации,которые необходимы, например, для интеграции систем управления аппаратурой. Подобные системы управления аппаратурой служат для сбора и первичной обработки информации о состоянии периферийных приборов. Центральное устройство управления аппаратуры техники автоматизации рассчитано, в первую очередь, на обработку параметров технологического процесса и не годится для того, чтобы получать подобную информацию от аналоговых периферийных приборов, подключенных через интерфейс 0/420 мА, и размещать е. Это относится равным образом к устройствам управления технологическим процессом с аналоговой передачей информации и наложенной HART-связью, у которых модули ввода-вывода для подключения периферийных приборов не подготовлены к HARTсвязи, а система полевой шины - без ациклического действия. В таких устройствах управления технологическим процессом в центральном устройстве управления не имеется в наличии информация, необходимая для управления аппаратурой, и, таким образом, эта информация недоступна наложенной системе управления аппаратурой. Из публикации H.I.S. HART INTERFACE SOLUTIONS (Свои HART-интерфейсные решения),Part.No. 475215, фирмы Pepperl+Fuchs известно, что для размещения информации об управлении ресурсами (Asset Management Informationen) приборов, работающих по HART-протоколу, могут быть использованы так называемые мультиплексорные решения. Мультиплексоры встраиваются в канал связи для того, чтобы направлять желаемую информацию устройству-абоненту без использования центрального устройства управления в качестве коммутатора центрального устройства управления. Дополнительное встраивание вс-таки является значимым вмешательством, которое почти всегда приводит к подключению к аппаратуре. Поэтому зачастую подобные вмешательства в структуру канала связи являются нежелательными, так как с этим связаны высокие затраты на документальное подтверждение и тестирование или потому, что в канале связи нет в наличии места для подключения дополнительных необходимых компонентов или размещение этих мест было бы очень затратно. Другим недостатком мультиплексорных решений является часто нежелаемая коммуникация аппаратурной архитектуры и архитектуры управления аппаратурой. Обычно не практикуется готовить одним мультиплексором только отдельные сигналы для размещения информации управления аппаратурой, так как кабельное подсоединение мультиплексора соответствует обычному 8- или 16-канальному обмену информацией модулей ввода-вывода. Этот недостаток существует также у модулей ввода-вывода для подключения периферийных приборов, которые подготовлены к HART-связи, а также у систем полевой шины с поддержкой ациклического действия. Из статьи Беспроводная сеть датчиков (Das drahtlose Sensornetzwerk), опубликована в Справочнике по датчикам-2005 (Sensor Guide 2005) издания ComputerAUTOMATION, стр. 14-18, известно, что сигналы датчика могут передаваться беспроводным способом и при необходимости через несколько датчиковых узлов сети. Недостатком является то, что параметры технологического процесса больше не имеются в наличии в виде аналогового сигнала или сигнала на шине. Но при этом для энергообеспечения требуются ещ кабельные подводы. Альтернативное энергообеспечение с помощью аккумуляторов или солнечных батарей очень затратно с точки зрения технического сопровождения или зависимо от метеоусловий и поэтому не принимается эксплуатантами аппаратуры техники автоматизации. Ещ известны системы шин, в которых используются оптоволоконные линии связи или линии радиосвязи для передачи сигналов между двумя устройствами по типу 1:1. Кроме того, модули, распреде-1 011466 лнным образом расположенные в поле, обычно связаны между собой через гальванически подключнную сеть с общей шиной. В основу изобретения положена задача создать систему связи, у которой центральный абонентский пункт соединн со многими абонентами полевой шины, при этом не находясь с ними на прямой гальванически подключенной соединительной линии. Согласно изобретению эта задача решается средствами п.1 формулы изобретения. Преимущественные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах. Изобретение базируется на аппаратуре техники автоматизации с большим числом периферийных устройств, находящихся на линии связи с центральным устройством управления. При этом результаты измерений и данные диагностики передаются от периферийных устройств на центральное устройство управления, а регулируемые величины или параметры сообщаются от центрального устройства управления на периферийные устройства. Сущность изобретения состоит в промежуточно подключенном в канал связи преобразователе, с которым однозначно сопряжено задаваемое количество периферийных устройств. Преобразователь выполнен для беспроводной связи с периферийными устройствами, сопряжнными с ним. Напротив, линия связи между преобразователем и центральным устройством управления является проводной. Описываемая в изобретении система связи строится рядом с существующей проводной сетью связи с устройством управления технологическим процессом и дополняет е для устранения вышеназванных недостатков. Преимущественно вследствие этого достигается то, что действие отказов периферийного устройства, названных вначале, полностью ограничивается этим элементом сети и благодаря этому предотвращается причинение вреда другим периферийным устройствам вследствие отказа. Более того, с вводом ограничения на периферийное устройство достигается то, что проводная сеть связи с устройством управления технологическим процессом и описываемая в изобретении система связи логически различны и развязаны друг относительно друга, так что становится возможной отличная друг относительно друга грануляция обоих систем связи для планирования и ввода в эксплуатацию. Доступ к информации управления аппаратурой лимитирован задаваемым количеством или задаваемой категорией периферийных приборов. Преимущественно система связи, описываемая в изобретении, позволяет центральный доступ к периферийным приборам в логически различных системах шин, которые, более того, могут быть сопряжены с различными устройствами управления. В добавление к этому, производится отказ от дополнительного места в распределительном устройстве, так как компоненты, необходимые для ввода описываемого в изобретении решения, монтируются децентрализовано, вблизи периферийного прибора. Преимущественно посредством описываемой в изобретении системы связи предотвращаются последствия вышеназванных отказов на центральное устройство управления, так как передаваемая об этом информация проводится мимо управляющего устройства. Таким образом, становятся возможными комплексные расширения аппаратуры техники автоматизации без простоя аппаратуры. Энергоснабжение устройств беспроводного канала связи производится через проводную сеть связи с устройством управления технологическим процессом. Преимущественно можно отказаться от дополнительной кабельной разводки, солнечной батареи для энергоснабжения периферийных устройств. Параллельная система управления аппаратурой также имеет доступ к параметрам технологического процесса, так что при отказе проводной сети связи с устройством управления технологическим процессом также имеется резервный доступ к этим параметрам. Более того, до необходимого минимума ограничивается количество дорогостоящих гальванических интерфейсов для передачи параметров технологического процесса. Изобретение поясняется ниже с помощью примера осуществления. На единственной фигуре изображена принципиальная структура системы связи. Преобразователь 20 однозначно сопряжн с n-определнным числом периферийных устройств 313n. Периферийные устройства 313n и преобразователь 20 имеют более одного примопередающего устройства, с помощью которого они могут обмениваться своими данными без использования проводов. В предпочтительном осуществлении изобретения обмен данными производится по радиосвязи. В первом осуществлении изобретения периферийные устройства 31. 3n выполнены как полевые приборы. При этом в предпочтительном варианте осуществления выбранные периферийные устройства 31 и 32 в качестве полевых приборов сопряжены с первым устройством управления 71 технологическим процессом, а другие периферийные устройства 3n сопряжены со вторым, независимым от первого, устройством управления 72 технологическим процессом. На изображении на фигуре устройства 313n выполнены как аналоговые полевые приборы, соединнные через обычное кабельное подключение 60 аппаратуры, индивидуально, через токовую петлю с модулем ввода-вывода 81 и 82, сопряжнным с соответствующим устройством управления 71 и 72 технологическим процессом. Устройства управления 71 и 72 технологическим процессом соединены с модулями ввода-вывода 81 и 82 соответственно через индивидуальную проводную линию связи 41 и 42.-2 011466 Преобразователь 20 через проводную линию связи 40 соединн с центральным устройством 10. В предпочтительном осуществлении изобретения проводная линия связи 40 выполнена как обычная линия проводной связи. В альтернативном осуществлении изобретения в качестве проводной линии связи 40 может быть предусмотрена оптоволоконная линия связи. Для управления аппаратурой в центральном устройстве 10 собираются и обрабатываются данные о состоянии периферийных устройств 313n разных устройств управления 71 и 72 технологическим процессом. Для перечисленных устройств, при этом, система связи для управления аппаратурой наложена независимо от систем связи для управления технологическим процессом. В другом осуществлении изобретения может быть предусмотрено, что система связи для управления аппаратурой и системы связи для управления технологическим процессом соединены друг с другом. Для этого устройства управления 71 и 72 технологическим процессом и центральное устройство 10 подключены к общей системной шине 90. Преобразователь 20 направляет далее входные величины, полученные с поля, на центральное устройство 10 или транслирует выходные величины, полученные от центрального устройства 10, на периферийные устройства 313n. Более того, эта двунаправленная связь используется для конфигурирования и параметрирования периферийных устройств 313n. Для этой цели преобразователь 20 транслирует данные, предоставленные центральным устройством 10, на периферийные устройства 313n, сопряжнные центральному устройству 10. Затем обработка данных в периферийных устройствах 313n производится известным им способом. Конструктивно каждое периферийное устройство 313n сопряжено с компонентом беспроводной связи. В варианте осуществления изобретения предусмотрено, что компонент беспроводной связи вводится как отдельное устройство в токовую петлю, ведущую к периферийному устройству 313n. При этом компонент беспроводной связи запитывается из токовой петли. Для связи между отдельным компонентом беспроводной связи и периферийным устройством 313n в дополнение к питающему постоянному току модулируется переменный ток. Для этого подходит, в частности, протокол по HART-спецификации. Преимущественно, этот вариант осуществления подходит для дополнительного оснащения существующей аппаратуры техники автоматизации, в частности, средствами управления аппаратурой. При этом каждый случай вмешательства остатся локально ограниченным одним периферийным устройством 313n. В альтернативном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что компонент беспроводной связи выполнен как дополнительный модуль. Периферийные устройства 313n оснащены устройством для установки подключаемого дополнительно модуля. Ток на компонент беспроводной связи податся через устройство для установки от периферийного устройства 313n. Например, локальный модуль индикации может замещаться модулем связи. Преимущественно при этом остатся неприкосновенной проводная сеть связи обычного кабельного подключения 60 аппаратуры. В альтернативном варианте осуществления изобретения могут быть предусмотрены как периферийные устройства 313n, так и модули ввода-вывода 81, 82. При этом параметры технологического процесса передаются между полевыми приборами и модулями ввода-вывода 81, 82 через аналоговые токовые петли, которыми модулирован сигнал переменного тока для передачи информации управления аппаратурой. Для этого подходит, в частности, протокол по HART-спецификации. Информация управления аппаратурой преобразуется в модулях ввода-вывода 81, 82, расположенных между проводной линией передачи переменного тока и беспроводной линией передачи, и обменивается через беспроводную линию связи 50 и преобразователь 20 с центральным устройством 10. В этом варианте осуществления удатся преодолеть несочетаемость оборудования отдельных изготовителей при коммуникации между модулями ввода-вывода 81, 82 и устройствами управления технологического процесса 71, 72 для передачи информации управления аппаратурой. Более того, этот вариант осуществления может быть предпочтительно применен тогда, когда полевые приборы подключены через полевую шину и подготовлены для цифровой связи через полевую шину. Перечень позиций 10 - центральное устройство,20 - преобразовать,313n - периферийное устройство,40, 41, 42 - проводная линия связи,50 - беспроводная линия связи,60 - обычное кабельное подключение аппаратуры,71, 72 - устройство управления технологическим процессом,81, 82 - модуль ввода-вывода,90 - системная шина.-3 011466 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система связи для обмена данными в аппаратуре техники автоматизации для связи между центральным и периферийными устройствами, отличающаяся тем, что в канал связи между центральным(10) и периферийными устройствами (313n) включен преобразователь (20), с которым однозначно сопряжено задаваемое количество периферийных устройств (313n) и который предназначен для проводной связи (40) с центральным устройством (10) и для беспроводной связи (50) с периферийными устройствами (31 3n). 2. Система связи по п.1, отличающаяся тем, что периферийные устройства (313n) выполнены как полевые приборы. 3. Система связи по п.2, отличающаяся тем, что полевые приборы могут быть параметрированы через линию связи (40, 50). 4. Система связи по п.1, отличающаяся тем, что периферийные устройства (313n) выполнены как модули ввода-вывода (81, 82).