СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЯ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСТРОЙСТВ ДЛЯ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ (RFID)
METHOD AND APPARATUS TO MANAGE AND MAINTAIN PROCESS CONTROL SYSTEM FIELD DEVICES USING RADIO-FREQUENCY IDENTIFICATION (RFID) DEVICES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Изобретение, главным образом, относится к системам управления процессами и, более конкретно, к способам и устройствам для управления и обслуживания периферийных устройств системы управления процессами с использованием устройств для радиочастотной идентификации (RFID).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Системы управления процессами, подобные тем, которые используются в химических, нефтеперерабатывающих и других процессах, обычно содержат один или более устройств управления процессами, соединенных с возможностью связи по меньшей мере с одним или более периферийными устройствами через аналоговые, цифровые или комбинированные аналоговые/цифровые шины. Периферийные устройства, которые могут быть, например, измерительными устройствами, устройствами позиционирования клапанов, переключателями и передатчиками (например, датчиками температуры, давления и расхода) выполняют функции управления процессами в процессе, таком как открывание или закрывание клапанов и измерение параметров процесса. Устройства управления процессами принимают сигналы, отображающие результаты измерений в процессе, выполняемом периферийными устройствами, и обрабатывают эту информацию для генерирования управляющих сигналов для реализации программы управления, выполнения других решений в процессе и для инициирования аварийных сигналов системы управления процессами.
[0003] Информация из периферийных устройств и/или устройства управления обычно делается доступной через магистральную шину передачи данных или сетевую связь одному или более других устройств или систем, таких как рабочие станции операторов, персональные компьютеры, архиваторы данных, генераторы отчетов, централизованные базы данных и т.д. Такие устройства или системы обычно располагаются в пультах управления и/или других местах, расположенных удаленно относительно неблагоприятных производственных условий. Эти устройства и системы, например, выполняемые программные приложения, которые обеспечивают возможность оператору выполнять любые из множества различных функций по отношению к процессу, реализуемому системой управления процессами, такому как наблюдение за текущим состоянием процесса, изменение рабочего состояния, изменение настроек работы системы управления, изменение функционирования устройств управления процессами и/или периферийных устройств, наблюдение за аварийными сигналами, генерируемыми периферийными устройствами и/или устройствами управления процессами, моделирование работы процесса для обучения персонала и/или оценки процесса, и т.д.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Раскрыты способы и устройства для управления и обслуживания периферийных устройств системы управления процессами с использованием устройства для радиочастотной идентификации (RFID. Пример устройства содержит энергонезависимую память, соединенную с возможностью связи с периферийным устройством системы управления процессами. Энергонезависимая память хранит данные, полученные от периферийного устройства. Эти данные могут содержать журнал технического обслуживания, детали конструкции, рекомендованные запасные детали, базу данных по техническому обслуживанию и/или данные о калибровке, связанные с периферийным устройством. Устройство также содержит метку радиочастотной идентификации, соединенную с возможностью связи с энергонезависимой памятью. Метка радиочастотной идентификации предназначена для беспроводной передачи данных на считывающее устройство для радиочастотной идентификации. Энергонезависимая память и метка радиочастотной идентификации физически соединены с периферийным устройством.
[0005] Пример способа включает в себя сохранение данных в энергонезависимой памяти, соединенной с периферийным устройством системы управления процессами, причем эти данные получены от периферийного устройства и содержат журнал технического обслуживания, связанный с периферийным устройством. Пример способа также включает в себя беспроводную передачу этих данных посредством метки радиочастотной идентификации, соединенной с возможностью связи с энергонезависимой памятью, на считывающее устройству для радиочастотной идентификации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0006] Фиг. 1 представляет схематическое изображение примерной системы управления процессами в которой могут быть реализованы положения настоящего описания изобретения.
[0007] Фиг. 2 иллюстрирует пример способа реализации примера устройства RFID по фиг. 1.
[0008] Фиг. 3 иллюстрирует пример способа реализации зашифрованных записей данных в примере устройства RFID по фиг. 2.
[0009] Фиг. 4 иллюстрирует конкретную реализацию примера устройства RFID по фиг. 1 и/или 2, соединенного с механизмом привода посредством устройства управления для управления клапаном.
[0010] Фиг. 5 представляет структурную схему, иллюстрирующую пример способа реализации примера устройства RFID по фиг. 1, 2 и/или 4 для беспроводной передачи данных от периферийного устройства к локальному считывающему/записывающему устройству RFID.
[0011] Фиг. 6 представляет структурную схему, иллюстрирующую пример способа реализации примера устройства RFID по фиг.1, 2 и/или 4 для передачи данных от периферийного устройства, запрашиваемых локально, с помощью считывающего/записывающего устройства RFID.
[0012] Фиг. 7 представляет структурную схему, иллюстрирующую пример способа реализации примера устройства RFID по фиг. 1, 2 и/или 4 для передачи данных, генерируемых локально, с помощью считывающего/записывающего устройства RFID, к устройству RFID, связанному с периферийным устройством.
[0013] Фиг. 8 представляет блок-схему, иллюстрирующую пример способа замены первого периферийного устройства в примере системы 100 управления процессами вторым сменным периферийным устройством при использовании примера устройства RFID по фиг. 1, 2 и/или 4 для автоматической настройки второго сменного периферийного устройства.
[0014] Фиг. 9 представляет схематическую иллюстрацию примера процессорной платформы, которая может использоваться и/или программироваться для выполнения примера способов по фиг. 5, 6, и 7, и/или, в общем случае, для реализации примера устройства RFID по фиг. 1, 2, и/или 4.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0015] Хотя периферийные устройства, расположенные по системе управления процессами, могут отслеживаться наряду с соответствующими параметрами из центрального, удаленно расположенного пульта управления, могут существовать обстоятельства, при которых операторы, инженеры и/или другой производственный персонал находится в зоне, близкой к периферийным устройствам, как, например, во время осмотра, обслуживания и/или ремонта периферийных устройств и/или других элементов управления на производственном предприятии. Часто обслуживание и ремонт планируются, и зависящая от времени производственная деятельность зависит от быстроты доступа к подробной производственной информации. В случае отказа периферийных устройств и/или конечных управляющих элементов, невозможность доступа к технической информации, необходимой для завершения ремонта в то время, пока производственный персонал располагается в зоне вблизи таких компонентов, может приводить к дорогостоящим убыткам и/или потерям продукции. Более надежное оборудование и прогнозируемое обслуживание с помощью прогнозирующих алгоритмов являются преимуществами настоящих концепций обслуживания, что требует доступности надежного обслуживания и ремонтной информации.
[0016] Такие программы обслуживания часто наводнены записями и системами заказа запчастей, которые содержат неправильные, просроченные, неполные и/или неаккуратные записи. Более того, без интегрального производственного решения данные могут располагаться во множестве физических местонахождений и/или размещаться в электронных записях данных, к которым нет быстрого доступа для обслуживающего персонала при обходе. Как часть обычного обхода, каждый узел оборудования проверяют, и записывают спецификации таблиц паспортов, такие как модель и серийные номера. Также собирают подробный массив атрибутов для каждого типа оборудования.
[0017] Кроме того, в ситуациях обслуживания, в которых требуется локальная замена периферийного устройства, настройка устройства и ввод в эксплуатацию могут стать значительной проблемой. В частности, периферийные устройства, содержащие встроенные микропроцессоры и/или микроконтроллеры, могут иметь сложные или усложненные конфигурации, которые требуют того, чтобы специалисты по обслуживанию ссылались на технические данные, хранящиеся удаленно по всему решению для предприятия. Во многих подобных ситуациях специалисты могут полагаться на письменные записи, которые могут быть не полностью обновленными и/или могут быть неполными в других отношениях. Кроме того, в условиях, когда специалисты подключаются к корпоративному решению для получения необходимых технических данных, доступ к данным может быть медленным (например, на основе протоколов связи, реализованных по всему предприятию для передачи данных). Соответственно, в таких ситуациях, в том числе, в других ситуациях, где персонал предприятия является локальным для периферийных устройств, желательно обеспечить персоналу предприятия возможность связи с помощью периферийных устройств, которые способны хранить соответствующие технические данные локально, чтобы обеспечить полную и актуальную информацию, независимо от малых скоростей обмена данными, чтобы получить ту же информацию, хранящуюся на удаленном узле.
[0018] В некоторых случаях персонал предприятия имеет при себе переносные портативные устройства связи, с помощью которых может связываться и/или запрашивать интересующие его устройства. Однако во многих подобных случаях физическое подключение переносного устройства связи к периферийному устройству требует, чтобы персонал предприятия, например, отвинчивал и удалял крышку клемм периферийного устройства. В результате, как правило, ограниченный доступ к периферийным устройствам, которые вышли из строя вследствие удаления крышки клемм с действующего в настоящее время периферийного устройства (т.е. работающего периферийного устройства), будет нарушать заводские нормы безопасности. Для преодоления данного препятствия взрывобезопасные беспроводные приемопередатчики были применены для связи с периферийными устройствами, а затем для беспроводной передачи данных в другое место, включая портативный беспроводный приемник, имеющийся у находящегося поблизости персонала предприятия.
[0019] Хотя беспроводные приемопередатчики улучшены, известные в настоящее время приемопередатчики имеют ряд недостатков. Например, многие известные приемопередатчики рассчитаны на питание от контура, предусмотренного для соответствующего периферийного устройства для зарядки аккумуляторных батарей и/или конденсаторов для питания беспроводных передач. Поскольку многие периферийные устройства реализованы на ограниченном балансе мощности в результате сигнала низкого напряжения, обеспечиваемого питанием от контура, беспроводная связь с помощью широко известных беспроводных приемопередатчиков ограничена периодами времени, когда доступна достаточная мощность, и/или после периода времени, когда достаточная мощность была извлечена путем питания от контура. Например, многие известные приемопередатчики не подходят для высокоскоростной связи и/или передачи значительных объемов данных. Кроме того, многие известные беспроводные приемопередатчики выполняют последовательную передачу данных к проводному модему, связанному с помощью конкретного протокола связи, осуществляя взаимодействие периферийного устройства в системе управления процессами. В результате скорость передачи беспроводных приемопередатчиков ограничена скоростью передачи соответствующего протокола, которая может быть относительно малой (например, широко известный протокол HART ограничен 1200 бод). Кроме того, поскольку известные беспроводные приемопередатчики, как правило, рассчитаны на питание от контура для функционирования, беспроводная передача данных возможна только в случае, когда производственное предприятие действует, и конкретное периферийное устройство не отключено от энергоснабжения иным способом (например, не выведено из строя в связи с техническим обслуживанием).
[0020] Вышеуказанные препятствия преодолевают, и высокоскоростную связь с периферийным устройством, среди различных прочих преимуществ, осуществляют путем реализации принципов, раскрытых в настоящем документе, и более подробно излагаемых ниже. В частности, в раскрываемых здесь принципах использована беспроводная связь с помощью использования радиочастотной идентификации (radio-frequency identification, RFID), которая является весьма энергоэкономичной технологией. Например, сверхвысокочастотные (ultra - high frequency, UHF) пассивные метки получают энергию от электромагнитного поля (electromagnetic field, EMF), генерируемого от находящегося поблизости портативного считывающего устройства (например, обычно в диапазоне примерно 30 футов (9,144 м)). Полупассивные метки используют локальную энергию (например, аккумуляторную батарею) для питания внутренних цепей, но все еще рассчитаны на энергию от портативного считывающего устройства для связи с ним. В зависимости от локальной энергии для связи, полупассивные метки могут иметь более длинный диапазон считывания, чем пассивные метки. Активные метки используют локальную энергию для питания как внутренних цепей, так и для связи со считывающим устройством.
[0021] В некоторых раскрытых примерах пассивная и/или полупассивная метка соединена физически с возможностью связи с периферийным устройством в системе управления процессами. В данных примерах метка может получать энергию (например, полупассивная конфигурация) путем питания от контура (предусмотренной в системе управления для работы периферийного устройства) для связи с периферийным устройством и/или сбора данных от периферийного устройства. После сбора данных от периферийного устройства в некоторых примерах метка может передавать данные к расположенному вблизи портативному считывающему устройству на основе энергии, полученной от ЭДС считывающего устройства. Однако персонал предприятия, находящийся вблизи от периферийного устройства, может выполнять беспроводный обмен данными с периферийным устройством способом, при котором соблюдаются нормы безопасности предприятия (например, без необходимости в отвинчивании и удалении крышки клемм). Кроме того, такая связь может быть выполнена, когда периферийное устройство включено или действует, и/или когда устройство выведено из строя или лишено питания иным способом (например, пассивная конфигурация). В некоторых примерах небольшое количество энергии может быть получено путем питания от контура, подаваемого к периферийному устройству для реализации схемы полупассивной метки для улучшения диапазона связи по сравнению со схемой пассивной метки.
[0022] Кроме того, в то время как RFID-метки, как правило, имеют ограниченную встроенную в плату память, в некоторых примерах, когда данные собирают от периферийного устройства, данные хранятся в отдельной энергонезависимой памяти, доступной через RFID-метку, при необходимости, на основе запроса через переносное считывающее/записывающее устройство RFID. При сборе и хранении данных таким образом, данные эффективно сохраняются для быстрого извлечения без ограничения медленной связью на основании потребности в потребляемой мощности другими известными беспроводными приемопередатчиками, и/или на основании потребности протокола связи, реализованного в системе управления процессами. Кроме того, отдельная энергонезависимая память предоставляет дополнительную память для соответствующего периферийного устройства, которая может быть использована для хранения дополнительной информации, связанной с идентификацией, обслуживанием и/или вводом в эксплуатацию периферийного устройства, для содействия в обслуживании и ремонте неисправных устройств. В некоторых примерах сообщения из центрального пульта управления также могут быть записаны в энергонезависимой памяти для извлечения персоналом предприятия во время обхода и/или в любое другое время. Кроме того, в некоторых примерах переносное считывающее/записывающее устройство RFID может быть использовано для обновления и или предоставления дополнительной информации для энергонезависимой памяти для последующих ссылок и доступа. Кроме того в некоторых примерах запись данных в энергонезависимой памяти и соответствующий доступ к данным реализуется, используя асимметричное шифрование для подтверждения и/или аутентификации достоверности данных.
[0023] Фиг. 1 представляет схематическое изображение примерной системы 100 управления процессами в которой могут быть реализованы положения настоящего описания изобретения. Пример системы 100 управления процессами по фиг. 1 включает в себя одно или больше устройств управления процессами (одно из которых обозначено ссылочным номером 102), одну или больше станций оператора (одна из которых обозначена ссылочным номером 104), и одну или больше рабочих станций (одна из которых обозначена ссылочным номером 106). Пример устройства 102 управления процессами, пример станции 104 оператора и пример рабочей станции 106 соединены с возможностью связи через шину и/или локальную сеть (local area network, LAN) 108, которую обычно называют сетью управления приложениями (application control network, ACN).
[0024] Пример станции 104 оператора по фиг. 1 позволяет оператору, инженеру и/или другому персоналу предприятия находить и/или управлять одним или больше дисплейных экранов оператора и/или приложений, что обеспечивает персоналу предприятия возможность просматривать переменные, состояния, условия, сигналы тревоги системы управления процессами; изменять настройки системы управления процессами (например, заданные значения, рабочие состояния, сброс аварийных сигналов, отключение сигнализации и др.); настраивать и/или калибровать устройства в системе 100 управления процессами; выполнять диагностику устройств в системе 100 управления процессами; и/или иным образом взаимодействовать с устройствами в системе 100 управления процессами.
[0025] Пример рабочей станции 106 по фиг. 1 может быть выполнен в виде приложения станции для выполнения одного или больше приложений информационной технологии, интерактивных приложений с пользователем и/или приложений связи. Например, рабочая станция 106 может быть выполнена с возможностью выполнения, главным образом, приложений, связанных с управлением процессами, тогда как другая рабочая станция (не показано) может быть выполнена с возможностью выполнения, главным образом, приложений связи, что дает возможность системе 100 управления процессами обмениваться сообщениями с другими устройствами или системами, используя любую необходимую среду передачи данных (например, беспроводную, проводную и др.) и протоколы (например, HTTP, SOAP, и др.). Пример станции 104 оператора и пример рабочей станции 106 по фиг. 1 может быть реализован с применением одной или больше рабочих станций и/или любых других подходящих компьютерных систем и/или систем обработки. Например, рабочая станция 104 и/или рабочая станция 106 может быть выполнена с использованием однопроцессорных персональных компьютеров, одно- или многопроцессорных рабочих станций и др.
[0026] Пример LAN 108 по фиг. 1 может быть реализован с использованием любой необходимой среды передачи данных и протокола. Например, пример LAN 108 может быть основан на проводной и/или беспроводной схеме связи Ethernet. Однако могут быть использованы любые другие подходящие среды передачи данных и/или протоколы. Кроме того, хотя на фиг. 1 показана одна LAN 108, для обеспечения канала связи с избыточным резервом может быть использована больше, чем одна LAN и/или другие альтернативные элементы связи между примерами систем по фиг. 1.
[0027] Пример устройства 102 управления по фиг. 1 может быть, например, контроллером DeltaV™ продаваемым отделением Fisher-Rosemount Systems, Inc. компании Emerson Process Management. Однако вместо этого могут быть использованы другие устройства управления. Кроме того, хотя показано только одно устройство 102 управления на фиг. 1, с LAN 108 могут быть соединены дополнительные устройства управления и/или платформы управления процессами любого необходимого типа и/или комбинации типов. В любом случае, пример устройства 102 управления выполняет одну или больше программ управления процессом, связанных с системой 100 управления процессами, которые создает специалист по системам и/или другой персонал предприятия, используя станцию 104 оператора, и которые были загружены и/или установлены в устройство 102 управления.
[0028] Как показано в иллюстративном примере по фиг. 1, пример устройства 102 управления может быть соединен с множеством интеллектуальных периферийных устройств 110, 112, 114 через шину данных 116 и шлюз 118 ввода/вывода (input/output, I/O). Интеллектуальные периферийные устройства 110, 112, 114 могут представлять собой совместимые с промышленной шиной устройства, передатчик, датчик и др., при этом интеллектуальные периферийные устройства 110, 112, 114 обмениваются данными через шину 116 данных, используя широко известный протокол связи Foundation Fieldbus. Естественно, вместо этого могут быть использованы другие типы интеллектуальных периферийных устройств и протоколов связи. Например, интеллектуальные периферийные устройства 110, 112, 114 могут быть использованы вместо устройств, совместимых с Profibus и/или HART, которые обмениваются данными через шину 116 данных, используя широко известные протоколы связи Profibus и HART Дополнительные устройства ввода/вывода (аналогичные или идентичные шлюзу 118 ввода/вывода) могут быть соединены с устройством 102 управления, чтобы задействовать дополнительные группы интеллектуальных периферийных устройств, которые могут представлять собой устройства Foundation Fieldbus, устройства HART и др., для связи с устройством 102 управления.
[0029] В дополнение к примеру интеллектуальных периферийных устройств 110, 112, 114, соединенных через шлюз 118 ввода/вывода, одно или больше интеллектуальных периферийных устройств 122 и/или одно или больше не интеллектуальных периферийных устройств 120 могут быть соединены с возможностью связи с примером устройства 102 управления. Пример интеллектуального периферийного устройства 122 и не интеллектуального периферийного устройства 120 по фиг. 1, может быть например, обычным устройством на 4-20 миллиампер (мА) или 0-24 вольт постоянного тока, которое связано с устройством 102 управления через соответствующие проводные цепи. В данных примерах проводные цепи обеспечивают возможность связи периферийного устройства 120 с устройством 102 управления и обеспечивают электрическое питание для периферийного устройства 120 (например, питание от контура).
[0030] Кроме того, каждое из периферийных устройств 110, 120, 122, показанных в иллюстративным примере по фиг. 1, соединено с соответствующим устройством RFID 124. Что касается интеллектуальных периферийных устройств 110, 122 в показанном примере, соответствующее устройство 124 RFID преобразует выходные данные, полученные от периферийных устройств 110, 122 (например, величины параметров, диагностические данные и др.), в соответствии с конкретным протоколом связи, связанным с периферийными устройствами 110, 122 (например, HART, Profibus, Foundation Fieldbus, и др.), для передачи к считывающему/записывающему устройству 206 RFID (фиг. 2). Кроме того, в дополнение к хранению и передаче данных управления процессами, в некоторых примерах устройство 124 RFID сохраняет другие данные (например, записи о техобслуживании, списки запасных частей, данные платы последовательного доступа и др.), связанные с соответствующим интеллектуальным периферийным устройством 110, 122 или не интеллектуальным периферийным устройством 120, как подробно описано ниже. В некоторых примерах такие данные также передаются к устройству 124 RFID через соответствующее периферийное устройство. Дополнительно или альтернативно, в некоторых примерах такие данные передаются через считывающее/записывающее устройство 206 RFID. Соответственно, устройство 124 RFID обеспечивает персоналу предприятия возможность локальной и беспроводной передачи данных с помощью периферийных устройств 110, 120, 122 без необходимости потребления мощности, что может уменьшить отдачу мощности системы управления процессами (например, за счет извлечения питания от контура) и/или уменьшить затраты на обслуживание (например, за счет потребности в приобретении и/или замене аккумуляторных батарей).
[0031] Пример устройства 124 RFID, построенного в соответствии с раскрытыми в настоящем изобретении принципами, показан и описан ниже применительно к фиг.2. Должно быть понятно, что одно устройство 124 RFID может быть использовано для взаимодействия с более чем одним из периферийных устройств 110, 112, 114, 120, 122 путем перемещения устройства 124 RFID от одного устройства к другому, в зависимости от обстоятельств технологической системы и конкретных нужд персонала предприятия. Дополнительно или альтернативно, как показано на фиг.1, ряд устройств RFID может быть подключен к любому или всем периферийным устройствам 110, 112, 114, 120, 122. Более конкретно, в некоторых примерах каждое периферийное устройство 110, 112, 114, 120, 122 (или по меньшей мере некоторые из периферийных устройств) соединено с отдельным устройством 124 RFID и остается соединенным с соответствующим устройством 124 RFID в течение всего срока службы, или его части для периферийного устройства. В некоторых таких примерах устройства 124 RFID содержит энергонезависимую память 208 (фиг. 2), отдельную от внутренней памяти соответствующего периферийного устройства 122. В таких примерах устройство 124 RFID способность сохранять данные платы последовательного доступа и/или любые другие данные, связанные с идентификацией, обслуживанием, конфигурацией и или действием периферийного устройства 122. Как правило, память в периферийном устройстве довольно ограничена, так что большая часть этих данных (например, документация и архивные записи об обслуживании, ремонте, замене деталей и др.) сохраняются удаленно в центральной базе данных по обслуживанию для всего предприятия. Однако при соединении устройства 124 RFID с собственной энергонезависимой памятью 208, в соответствии с раскрытыми в настоящем документе принципами, эти данные могут быть быстро и легко доступны персоналу предприятия, находящемуся вблизи периферийного устройства (например, во время обхода) с помощью считывающего/записывающего устройства 206 RFID. Кроме того, в таких примерах данные, связанные с периферийным устройством 122, сохраняемые в устройстве 124 RFID, доступны даже тогда, когда периферийное устройство 122 выведено из эксплуатации и/или удалено из окружающей среды предприятия (например, при вывозе для ремонта). Кроме того, как подробно описано ниже, в некоторых примерах по меньшей мере некоторые из данных могут быть сохранены во встроенной в плату памяти метки 210 RFID (фиг. 2) в устройстве 124 RFID, так что данные могут быть доступны без источника питания в периферийном устройстве 122.
[0032] В то время как на фиг.1 показан пример системы 100 управления процессами, в которой способы и устройства для связи с периферийными устройствами системы управления процессами, с использованием устройства RFID, подробно описанного ниже, могут быть преимущественно применены в технологических установках и/или системах управления процессами большей или меньшей сложности (например, имеющих более чем одно устройство управления, в более чем одном географическом местоположении, и др.), чем показано в примере на фиг. 1.
[0033] Фиг. 2 иллюстрирует пример способа реализации примера устройства 124 RFID по фиг. 1, соединенного с периферийным устройством 122 системы 100 управления процессами по фиг. 1 (остальная часть которой представлена с помощью распределенной системы управления (distributed control system, DCS), блок 200). В показанном примере устройство 124 RFID содержит HART-модем 202, микроконтроллер 204, связанный с оперативным запоминающим устройством (random access memory, RAM) 207 и энергонезависимой памятью 208. Устройство 124 RFID также включает в себя метку 210 RFID, которая содержит главный процессор 212 RFID, и встроенную в плату память 214 RFID (также в виде энергонезависимой памяти), и антенну 216 RFID. В некоторых примерах процессор 212 RFID, встроенная в плату память 214 RFID и антенна 216 RFID объединены в одной интегральной схеме (integrated circuit, 1С).
[0034] В показанном примере по фиг. 2, периферийное устройство 122 идентифицируется как периферийное устройство совместимое с протоколом HART. Как указано выше, принципы настоящего изобретения могут быть реализованы применительно к периферийному устройству с использованием любого подходящего протокола связи. Однако дальнейшее описание поясняется, в качестве примера, применительно к протоколу связи HART. Как показано на фиг. 2, периферийное устройство 122 HART соединено с возможностью связи с DCS 200 через 2-проводное соединение 218 (представлено двумя сплошными линиями) для обмена данными в соответствии с протоколом HART. В дополнение к передаче и приему сигналов управления через двухпроводное соединение 218, периферийное устройство 122 также получает энергию от 2-проводного соединения 218 (например, периферийное устройство, питаемое от контура). Кроме того, в показанном примере устройство 124 RFID связано с 2-проводным соединением 218, так что периферийное устройство 122 HART соединено с возможностью связи с устройством 124 RFID через модем 202 HART, и для обеспечения возможности устройству 124 RFID извлекать питание от контура 4-20 мА, предусмотренного 2-проводным соединением 218.
[0035] Пример модема 202 HART выполнен с возможностью передавать данные от периферийного устройства 122 HART в соответствии с протоколом HART (или любым другим подходящим протоколом связи) к микроконтроллеру 204, в соответствии с протоколом последовательной передачи данных (например, универсальная последовательная шина (universal serial bus, USB), Ethernet, синхронная последовательная (например, шина последовательного периферийного интерфейса (serial peripheral interface, SPI)), и др.). Кроме того, пример модема 202 HART выполнен с возможностью передачи данных от микроконтроллера 204 в соответствии с последовательным протоколом связи к периферийному устройству 122 HART, в соответствии с протоколом HART.
[0036] Пример микроконтроллера 204 управляет синхронизацией и/или планированием данных, отправляемых к периферийному устройству 122 и/или от него, и/или метке 210 RFID. В некоторых примерах данные включают запросы данных опроса (например, величины переменных процесса, аварийные сигналы и др.) от периферийного устройства 122. В других примерах данные включают в себя команды, предписывающие периферийному устройству 122 выполнять определенные функции (например, настройка, калибровка, диагностика, ввод в действие и др.). Данные, полученные микроконтроллером 202 в показанном примере, могут быть временно сохранены в RAM 207 и/или долговременно - в энергонезависимой памяти 208. Дополнительно или альтернативно, данные, принятые микроконтроллером 204, могут быть отправлены к процессору 212 RFID для последующего хранения в соответствующей встроенной в плату памяти 214 RFID, и/или переданы к внешнему считывающему/записывающему устройству 206 RFID через антенну 216 RFID.
[0037] Как указано скобкой 230, обмен данными между периферийным устройством 122, модемом 202 HART устройства 124 RFID и DCS 200 является сравнительно медленным или низкоскоростным, поскольку связь регулируется протоколом HART, который ограничен примерно 1200 бод. В противовес этому, обмен данными между другими элементами, показанными на фиг. 2, как указано скобкой 232, является довольно быстрым, так как он основан на высокоскоростном последовательным протоколом связи (например, шина SPI), что может достигать примерно 115 кбит/с. Таким образом, при осуществлении примера устройства 124 RFID, в соответствии с раскрытыми в настоящем документе принципами, сравнительно медленный обмен данными на основе протокола HART может контролироваться сверхурочно и запоминаться или сохраняться в энергонезависимой памяти 208 и/или встроенной в плату памяти 214 RFID для последующего доступа персонала предприятия, имеющего при себе считывающее/записывающее устройство RFID (например, считывающее/записывающее устройство 206 RFID, показанное на фиг. 2) при более высокой скорости посредством протокола связи последовательной шины.
[0038] Как указано скобкой 222, обмен данными, связанными с периферийным устройством, модемом 202 HART, микроконтроллером 204, энергонезависимой памятью 208 и оперативной памятью 207 (представленной на фиг. 2 сплошными линиями 224), требует энергии от DCS 200 через 2-проводное соединение 218 (т.е. эти устройства питаются от контура). Напротив, как указано скобкой 226, обмен данными в метке 210 RFID (представлена пунктирными линиями 228) и беспроводная связь между антенной 216 RFID и считывающим/записывающим устройством 206 RFID не требует питания от контура. Наоборот, при обмене данными RFID в показанном примере (например, который указан пунктирными линиями 228) энергия извлекается из считывающего/записывающего устройства 206 RFID за счет электромагнитной индукции. Итак, возможно не только функционирование метки 210 RFID без питания от контура, но метка 210 RFID может функционировать без питания от батарей или заряженных конденсаторов (например, которые могут быть заряжены на основе доступного питания от контура), так что данные, сохраняемые во встроенной в плату памяти 214 RFID метки 210 RFID, доступны в любое время считывающему/записывающему устройству 206 RFID в диапазоне действия антенны 216.
[0039] В некоторых примерах объем данных, которые могут сохраняться внутри метки 210 RFID (например, во встроенной в плату памяти 214 RFID), сравнительно ограничен. Например, многие известные метки RFID, как правило, имеют верхнее пороговое значение памяти 32 килобайта. Однако при технологии RFID существует компромисс между доступным объемом памяти и диапазоном, в котором данные, сохраненные в памяти, могут быть доступны за счет беспроводной связи через считывающее/записывающее устройство RFID. Например, использование 32 килобайт памяти может ограничить диапазон связи RFID примерно до 2 футов (0,6096 м), тогда как меньшие объемы памяти (например, 512 бит) могут обеспечивать диапазон, превышающий 30 футов (9,144 м) (диапазон также может зависеть от конструкции антенны метки RFID). В некоторых примерах диапазон 2 фута (0,6096 м) может быть приемлемым. Однако в некоторых примерах, где периферийное устройство не является легкодоступным персоналу предприятия в эксплуатационных условиях (например, расположено на высоте, расположено за другим оборудованием, за границами безопасности и др.), встроенная в плату память 214 RFID метки 210 RFID, соответствующая такому периферийному устройству, могут содержать только 512 бит данных, что обеспечивает диапазон примерно 30 футов (9,144 м). Соответственно, термины «локальный», «возле», «вблизи» и родственные термины, связанные с местоположением или позицией персонала предприятия и/или считывающего/записывающего устройства RFID относительно периферийного устройства, явно определяются, как находящиеся в пределах максимального диапазона связи между считывающим/записывающим устройством RFID и устройством RFID, связанным с соответствующим периферийным устройством.
[0040] Тогда как память метки 210 RFID (например, встроенная в плату память 214 RFID) сравнительно ограничена, энергонезависимая память 208, связанная с микроконтроллером 204, в некоторых примерах может быть намного больше. Таким образом, дополнительные данные, связанные с периферийным устройством 122, могут быть сохранены, что в противном случае было бы недоступно из-за ограниченного объема памяти периферийного устройства 122. Например, в некоторых примерах энергонезависимая память 208 сохраняет данные об обслуживании и/или ремонте в течение всего срока службы периферийного устройства 122 (или какой-либо его части). Такие данные могу включать в себя рекомендуемые списки запчастей, фотографии, номер модели/серии периферийного устройства и/или связанных деталей, инструкции и/или процедуры по техобслуживанию, а также архивные данные о природе и своевременности каких-либо неисправностей устройства, и результирующие меры по техобслуживанию (например, аварийные сигналы, результаты диагностических испытаний, замена деталей и др.). Таким образом, всякий раз, как специалисты по техобслуживанию проверяют периферийное устройство, (например, во время планового обхода или вследствие неисправности устройства), они будут получать немедленный и удобный доступ ко всем релевантным данным, чтобы иметь возможность оценить ситуацию и/или осуществлять соответствующие последующие шаги. Кроме того, таким образом, те же релевантные данные доступны, даже если устройство удалено и вывезено с предприятия с целью ремонта и/или более полных диагностических испытаний.
[0041] Кроме того, в показанном примере обмен данными между микроконтроллером 204 и процессором 212 RFID требует питания от контура, так что не все данные, которые могут быть сохранены в энергонезависимой памяти 208, связанные с микроконтроллером 204, будут доступны для метки 210 RFID при отсутствии питания. Соответственно, в некоторых примерах группа данных, полученных от периферийного устройства 122, которые, вероятно, являются наиболее полезными, при отсутствии питания сохраняется непосредственно на метке 210 RFID (например, во встроенной в плату памяти 214 RFID), как более подробно описано ниже. Даже если маловероятно, что метка 210 RFID может сохранять все данные, собранные от периферийного устройства 122, поскольку требуемый объем памяти превышает объем памяти, доступный во встроенной в плату памяти 214 RFID, кэширование данных из энергонезависимой памяти 208 по-прежнему обеспечивает преимущество беспроводного доступа к данным (через считывающее/записывающее устройство 206 RFID) со скоростями передачи данных, намного большими, чем было бы возможно, если бы опрашивалось непосредственно периферийное устройство 122, которое зависит от малой скорости передачи данных по протоколу HART. Однако в показанном примере питание от контура используется для обеспечения возможности метки 210 RFID обмениваться данными с микроконтроллером 204 и доступа к энергонезависимой памяти 208.
[0042] Осуществление обмена данными с помощью технологии RFID в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе, обладает несколькими преимуществами. Во-первых, передача сигналов RFID может происходить, когда это желательно, и персонал предприятия имеет считывающее/записывающее устройство RFID, находящееся в соответствующем диапазоне. То есть, передача сигналов RFID между меткой 210 RFID и считывающим/записывающим устройством 206 RFID в показанном примере не зависит от системы 100 управления процессами, находящейся в эксплуатации и подключенной. Напротив, другие известные беспроводные радиочастотные приемопередатчики, используемые в системах управления процессами (например, на основании протокола связи ZigBee), требуют значительного количества энергии, которая часто извлекается путем доступного питания от контура, предусмотренного для соответствующего периферийного устройства, в течение времени, пока конденсаторы, связанные с приемопередатчиком, не получат достаточного заряда для поддержки передачи сигнала. В связи с ограниченным балансом мощности, часто связанным с источником питания низкого напряжения, предусмотренным для периферийных устройств, чтобы получить достаточную мощность для передачи команды HART, может быть необходимой задержка до одной минуты. При таких ограничениях возможные типы (и объемы) беспроводной связи существенно ограничены (например, предоставлением основных данных управления, таких как значения для переменных процесса и/или другие ключевые параметры). Например, диагностирование и/или настройка периферийного устройства HART может включать в себя более чем 1000 команд HART. Примерно при одной команде HART в минуту, беспроводные приемопередатчики на основе ZigBee практически не применимы для этих целей. Однако поскольку технология RFID не использует никакой другой мощности кроме той, которая предусмотрена считывающим/записывающим устройством RFID, обмен данными может выполняться свободно, когда считывающее/записывающее устройство RFID находится в диапазоне действия антенны метки RFID.
[0043] Другим преимуществом от использования метки 210 RFID в показанном примере для осуществления возможности беспроводной связи является то, что такая связь может быть осуществлена, даже если DCS 200 отключено, периферийное устройство 122 выведено из строя и/или питание отключено иным образом. Так, не только метка 210 RFID может обмениваться сообщениями со считывающим/записывающим устройством 206 RFID, когда периферийное устройство 122 находится без питания, такой обмен сообщениями все еще доступен, когда периферийное устройство вывезено (например, когда оно вывезено для ремонта) и/или перед установкой и вводом в систему управления. Поскольку обмен данными выполняется без питания от контура, соответствующие данные в таких примерах сохраняются на плате метки 210 RFID (например, на встроенной в плату памяти 214 RFID). В таких примерах из-за ограничений памяти метки 210 RFID, только данные, которые, наиболее вероятно, необходимы при отсутствии питания, сохраняются в метке 210 RFID (любые дополнительные данные, собранные от периферийного устройства 122, могут быть сохранены в энергонезависимой памяти 208). В таких примерах данные, сохраняемые в метке 210 RFID, связаны с идентификацией (например, данные платы последовательного доступа), обслуживанием, и/или вводом в эксплуатацию, и/или настройкой периферийного устройства 122. Сохранение этих данных в метке 210 RFID является предпочтительным, поскольку данные могут быть использованы для улучшения точности и скорости, с которой может быть отремонтировано периферийное устройство (многие случаи, которые связаны с тем, что периферийное устройство не снабжается энергией). Например, при сохранении серийного номера периферийного устройства 122 в метке 210 RFID (которая в некоторых примерах физически прикреплена к периферийному устройству даже во время перевозки для ремонта), периферийное устройство 122 может быть идентифицировано в процессе перевозки (например, при упаковке на грузовик) для уменьшения вероятности потери периферийного устройства 122 и/или перепутывания его в другим устройством.
[0044] Кроме того, в некоторых примерах данные об обслуживании, связанные с периферийным устройством 122, сохраненные во встроенной в плату памяти 214 RFID метки 210 RFID, могут включать в себя дату изготовления, перечень деталей (например, основанный на строке специалиста техники (engineering master, ЕМ) для уменьшения потребности в памяти), рекомендации по запасным частям, изображения/фотографии периферийного устройства 122 и/или соответствующих деталей, и/или записи о техобслуживании (например, дата последнего техобслуживания и/или калибровки, дата, когда периферийное устройство 122 было установлено и др.) В соответствии с изложенными в настоящем документе принципами какие-либо или все из вышеуказанных типов данных об обслуживании могут быть доступны до того как периферийное устройство 122 соединено с источником питания, для способствования заказу запчастей и/или скорости, с которой проблемы могут быть оценены и, в конечном счете, устранены.
[0045] Кроме того, в некоторых примерах метка 210 RFID может хранить конкретный тег актива для периферийного устройства 122 и/или другие данные, связанные с вводом в эксплуатацию и/или настройкой периферийного устройства 122. В общем, при вводе в эксплуатацию или настройке периферийного устройства эксплуатационный специалист выполняет ряд испытаний для проверки функциональных возможностей периферийного устройства, а затем настраивает и калибрует периферийное устройство, сохраняя эксплуатационные параметры в периферийном устройстве для установки на производственном предприятии. В некоторых примерах такие эксплуатационные параметры для настройки и калибровки периферийного устройства сохраняются во встроенной в плату памяти 214 метки 210 RFID. В таких примерах, если периферийное устройство неисправно или иначе нуждается в замене, персонал предприятия может быстро восстановить эксплуатационные параметры из неисправного устройства (с помощью считывающего/записывающего устройства 206 RFID) и загрузить их в другую метку 210 RFID, соответствующую сменному периферийному устройству. В других примерах устройство 124 RFID может быть взято со удаленного периферийного устройства и соединено со сменным периферийным устройством для обеспечения сохраненных эксплуатационных параметров прямо в новом сменном устройстве. При осуществлении любого из указанных примеров эффективность использования времени для выключений сменных периферийных устройств может быть значительно улучшена. То есть, обычный ручной процесс проверки и/или заполнения переменных и других параметров для ввода в эксплуатацию и настройки периферийного устройства 122 может быть автоматизирован для существенного уменьшения затрат на рабочую силу и улучшения точности за счет снижения ошибок при записи. Кроме того, в некоторых примерах периферийное устройство (например, периферийное устройство 122) может быть временно заменено или выведено из эксплуатации, на время ремонта, перед повторной установкой в технологическую систему. В некоторых таких примерах, если какие-либо данные, связанные с периферийным устройством 122, изменяются после ремонта, память в метке 210 RFID может быть обновлена (пока периферийное устройство 122 получает питание), так что новые данные доступны (с помощью считывающего/записывающего устройства 206 RFID) до того, как периферийное устройство 122 повторно устанавливают и вводят в эксплуатацию в систему 100 управления процессами.
[0046] Другой аспект раскрытых в настоящем документе принципов заключается в использовании асимметричного шифрования для защиты каких-либо или всех данных или записей, сохраняемых в устройстве 124 RFID. Как изображено на фиг.3, асимметричное шифрование или кодирование относится в системе шифрования, использующей два отдельных ключа к шифру, которые асимметрично управляют или защищают хранение, доступ и/или восстановление данных и/или записей в устройстве 124 RFID, связанном с периферийным устройством 122. Например, в некоторых примерах шифровальный ключ 302 предназначен для блокирования (например, шифрования) данных, записанных в памяти устройства 124 RFID. В некоторых таких примерах отдельный дешифровальный ключ 304 предназначен для разблокирования или считывания (например, расшифровки) записей данных. Кроме того, в некоторых примерах, ни шифровальный ключ 302, ни дешифровальный ключ 304 не может сам по себе выполнять обе функции шифрования и расшифровки. То есть, шифровальный ключ 302 не может быть использован для доступа (например, считывания) данных, а дешифровальный ключ 304 не может быть использован для изменения, удаления или перезаписи данных.
[0047] Используя асимметричное шифрование таким образом, изготовитель может представить сертифицированные изготовителем данные, связанные с периферийным устройством 122 (например, данные платы последовательного доступа, данные о сертифицированных деталях, и др.) без ущерба для безопасности такой сертификации, например, со стороны третьих лиц, выполняющих ремонт и/или замену компонентов периферийного устройства 122 с помощью не сертифицированных имитированных деталей и/или соответствующих не сертифицированных данных. Для этого в некоторых случаях изготовитель использует шифровальный ключ 302 для начального шифрования данных во время изготовления. В некоторых примерах шифрование выполняют с помощью поддерживаемого изготовителем считывающего/записывающего устройства RFID, которое содержит шифровальный ключ (например, считывающего/записывающего устройства 306 RFID изготовителя). Дополнительно или альтернативно, в некоторых примерах изготовитель может представить шифровальный ключ 302 прямо с недавно изготовленным периферийным устройством 122 для шифрования релевантных данных. Кроме того, в некоторых таких примерах шифровальный ключ 302, связанный непосредственно с периферийным устройством 122, также дает возможность защиты от расшифровки данных, созданных периферийным устройством 122 во время эксплуатации. Таким образом, производители могут обеспечить сохранение релевантных данных в энергонезависимой памяти 208 устройства 124 RFID, которые защищены (например, зашифрованы), для уменьшения вероятности того, что такие данные будут изменены, удалены, искажены или спутаны с не защищенными (например, не зашифрованными) данными.
[0048] В качестве конкретного примера данные платы последовательного доступа или данные о сертифицированной детали могут быть зашифрованы и сохранены в энергонезависимой памяти устройства 124 RFID изготовителем периферийного устройства (например, с помощью считывающего/записывающего устройства 306 RFID изготовителя или на основании шифровального ключа 302 в самом периферийном устройстве 122) для создания защищенных, сертифицированных данных, характерных для периферийного устройства 122, доступных в течение всего срока службы устройства, безотносительно к данным, измененным или ошибочным для другой информации, чтобы гарантировать отслеживание и поддержку данных, которые защищены Дополнительно или альтернативно, в некоторых примерах периферийное устройство 122 может шифровать (например, с помощью шифровального ключа 302) эксплуатационные данные (например, события отказа или аварийные сигналы) для обеспечения защищенных эксплуатационных записей для последующего диагностического анализа. В некоторых таких примерах может быть представлен или опубликован дешифровальный ключ 304, чтобы обеспечивать специалистам по обслуживанию или другим пользователям возможность легкого доступа к данным о деталях или данным по обслуживанию (например, фотографии, инструкции по эксплуатации) с помощью считывающего/записывающего устройства 310 RFID эксплуатационного специалиста (например, связанного с дешифровальным ключом 304), но не позволять специалистам или третьим лицам изменять или удалять (непреднамеренно или по другой причине) защищенные данные. Таким образом, специалисты имеют легкий доступ к полезным данным, безотносительно к ошибочным записям данных и/или данным о дате, связанным с периферийным устройством 122, и без нарушения защиты записей, созданных изготовителем.
[0049] Как показано в иллюстрируемом примере, разница между считывающим/записывающим устройством 306 RFID изготовителя и считывающим/записывающим устройством 308 RFID эксплуатационного специалиста заключается в ключе 302, 304 к шифру, с которым связано каждое считывающее/записывающее устройство 306, 308 RFID. То есть, каждое из считывающего/записывающего устройства 306, 308 RFID может быть одинаковым или подобным имеющемуся в наличии считывающему/записывающему устройству RFID, но каждое поставляется либо с шифровальным ключом 302, либо с дешифровальным ключом 304. В некоторых примерах шифровальный ключ 302 или дешифровальный ключ 304 загружают в соответствующее считывающее/записывающее устройство 306, 308 RFID с помощью USB-модема или USB-соединения с компьютером, который имеет соответствующий ключ 302, 304 к шифру. В некоторых примерах шифровальный ключ 302 или дешифровальный ключ 304 создается к соответствующему считывающему/записывающему устройству 306, 308 RFID вручную, путем ввода релевантных данных через интерфейс пользователя (например, клавиатуру) в считывающее/записывающее устройство 306, 308 RFID.
[0050] Дополнительно или альтернативно, в некоторых примерах шифровальный ключ 302 или дешифровальный ключ 304 предоставляется к соответствующему считывающему/записывающему устройству 306, 308 RFID с помощью предоставленного изготовителем брелока, идентификационной карты или маркера доступа. В некоторых таких примерах функции брелока в соединении с соответствующим считывающим/записывающим устройством 306, 308 RFID основаны на связи в ближнем поле. То есть, когда брелок, связанный с шифровальным ключом 302, находится в диапазоне связи в ближнем поле (например, меньше, чем один фут (0,305 м)), возможность считывающего/записывающего устройства 306 RFID изготовителя зашифровывать данные активируется, тогда как, когда брелок находится за пределами диапазона, функциональная возможность шифрования недоступна. Аналогично, когда брелок, связанный с дешифровальным ключом 304, находится в диапазоне, функциональные возможности дешифрования доступны для считывающего/записывающего устройства 308 RFID эксплуатационного специалиста, но становятся недоступными после выведения брелока из диапазона. В некоторых ситуациях периферийное устройство 122 быть не напрямую связано с шифровальным ключом 302, и считывающее/записывающее устройство 306 RFID изготовителя может быть недоступно для шифрования, по желанию изготовителя (например, когда представитель изготовителя или другое уполномоченное лицо посещает клиента с ранее приобретенными периферийными устройствами). Соответственно, в некоторых примерах уполномоченный персонал изготовителя снабжают брелоком, связанным с шифровальным ключом 306, который, после аутентификации, будет иметь возможность добавления пользователю необходимой шифрованной информации (например, обновленного перечня сертифицированных запасных частей) без предназначенного шифровального считывающего/записывающего устройства RFID (например, считывающего/записывающего устройства 306 RFID производителя, поддерживаемого на производственной площадке периферийного устройства 122). В некоторых таких примерах брелок может быть использован в сочетании со считывающим/записывающим устройством 308 эксплуатационного специалиста для шифрования необходимых данных. Кроме того, в некоторых примерах брелок и/или считывающее/записывающее устройство 308 RFID может поддерживать связь с рядом устройств 124 RFID одновременно (которые находятся в диапазоне приема сигнала RFID) для обновления каждого соответствующего периферийного устройства при необходимости.
[0051] Кроме того, со ссылкой на фиг. 2, скорость передачи данных беспроводной передачи с использованием метки 210 RFID намного больше, чем у известных беспроводных приемопередатчиков в системе управления процессами. Например, в контексте беспроводного протокола HART, известные приемопередатчики, как правило выполнены в последовательной связи с проводным модемом HART, так что приемопередатчик ограничен до скорости протокола HART, связанной с модемом (например, 1200 бод). Напротив, устройство 124 RFID настроено в соответствии с высокоскоростной шиной, которая обеспечивает значительно более быструю связь. Таким образом, тогда как передача данных, которая связана с данными, сохраненными в энергонезависимой памяти 208, зависит от питания от контура, скорость, с которой данные (ранее запрашиваемые у периферийного устройства 122) могут быть доступны, является существенно улучшенной по сравнению с опросом периферийного устройства 122 непосредственно.
[0052] Соответствующее преимущество устройства 124 RFID связано с тем, что высокая скорость передачи данных возможна, пока периферийное устройство снабжается энергией. Часто существует, по сути, правило неприкосновенности для оборудования управления процессами, когда процесс находится в действии, так что инженеры или другой обслуживающий персонал может только получать доступ к сигналам тревоги, аварийным сигналам или диагностическим данным для периферийного устройства через базу данных предприятия. Тогда как данная информация доступна из пульта управления и/или удаленного терминала в ремонтном цехе, такая информация, в основном, недоступна, когда персонал находится вблизи периферийного устройства, поскольку известные беспроводные приемопередатчики ограничены (например, скоростью/частотой связи, как описано выше), и установка постоянного соединения с периферийным устройством может потребовать отвинчивания крышки клемм (что могут нарушать политику безопасности предприятия) и/или вывода периферийного устройства из эксплуатации, тем самым нарушая эксплуатацию предприятия. Однако в примере устройства 124 RFID, высокая скорость передачи данных и характер беспроводной связи преодолевает эти препятствия для персонала с помощью переносного считывающего/записывающего устройства RFID (например, считывающего/записывающего устройства 206 RFID) возле или вблизи местоположения периферийного устройства 122.
[0053] Хотя в качестве примера осуществления устройство 124 RFID по фиг. 1, показано на фиг. 2, один или больше элементов, процессов и/или устройств, показанных на фиг. 2, могут быть объединены, разделены, перегруппированы, пропущены, исключены и/или реализованы любым другим способом. Кроме того пример модема 202 HART, пример микроконтроллера 204, пример RAM 207, пример энергонезависимой памяти 208, и пример главного процессора 212 RFID, пример встроенной в плату памяти 214 RFID и пример антенны 216 RFID примера метки 210 RFID, и/или, вообще, пример устройства 124 RFID по фиг.2 может быть осуществлен аппаратными средствами, программными средствами, программно-аппаратными средствами и/или любым сочетанием аппаратных средств, программных средств и/или программно-аппаратных средств. Таким образом, например, любой из примера модема 202 HART, примера микроконтроллера 204, примера RAM 207, примера энергонезависимой памяти 208 и примера главного процессора 212 RFID, примера встроенной в плату памяти 214 RFID и примера антенны 216 RFID примера метки 210 RFID, и/или, вообще, примера устройства 124 RFID, может быть реализован с помощью одной или больше аналоговых или цифровых схем, логических схем, программируемых процессоров, специализированных интегральных микросхем (application specific integrated circuit(s), ASIC(s)), программируемых логических устройств, (programmable logic device(s), (PLD(s)) и/или программируемых пользователем логических устройств (field programmable logic device(s), FPLD(s)). При чтении любого из пунктов формулы относительно устройства или системы настоящего патента для охвата чисто программной и/или программно-аппаратной реализации по меньшей мере один из примеров, пример модема 202 HART, пример микроконтроллера 204, пример RAM 207, пример энергонезависимой памяти 208 и/или пример главного процессора 212 RFID, пример встроенной в плату памяти 214 RFID и/или пример антенны 216 RFID примера метки 210 RFID является, таким образом, явно определенным, включая в себя материальное машиночитаемое запоминающее устройство или запоминающий диск, например, память, универсальный цифровой диск (DVD), компакт-диск (CD), диск Blu-ray, и др. запоминающие программные и/или программно-аппаратные средства. Кроме того, пример устройства 124 RFID по фиг. 2 может включать в себя один или больше элементов, процессов и/или устройств в дополнение к тем, или вместо тех, которые показаны на фиг. 2, и/или может включать больше, чем один из любых или всех показанных элементов, процессов и устройств.
[0054] Фиг. 4 иллюстрирует конкретную реализацию примера устройства RFID по фиг. 1 и/или 2, соединенного физически и с возможностью связи с примером периферийного устройства 400, содержащего приводной механизм 402 и клапанное управляющее устройство 404, соединенное с клапаном 406. Более конкретно, в некоторых примерах, как показано на фиг. 4, устройство 124 RFID физические соединено с периферийным устройством 400 посредством крепежной резьбы 408 устройства 124 RFID с клапанным управляющим устройством 404. Кроме того, в некоторых примерах устройство 124 RFID соединено с возможностью связи с периферийным устройством 400 посредством соединительных проводов 410 устройства 124 RFID с клапанным управляющим устройством 404 в распределительной коробке 412 клапанного управляющего устройства 404. В некоторых примерах резьба 408 соответствует стандартной трубной резьбе, так что устройство RFID может быть подогнано ко многим существующим периферийным устройствам. В других примерах устройство 124 RFID встроено непосредственно в периферийное устройство.
[0055] В некоторых примерах антенна 216 RFID устройства 124 RFID расположена на конце 414 устройства 124 RFID, напротив резьбы 408. В некоторых примерах резьба 408 может быть использована в сочетании со стандартной трубной арматурой (например, коленом) для ориентирования антенны 216 RFID в любом требуемом направлении, независимо от клапанного управляющего устройства 404. В других примерах антенна 216 RFID может быть всенаправленной, так что ориентация устройства RFID является менее значимой.
[0056] Как показано в иллюстративном примере по фиг.4, при физическом соединении и проводном соединении с возможностью связи устройства 124 RFID с периферийным устройством 400, может быть выполнена оценка зоны повышенного риска, которая обеспечивает беспроводную связь с ближним считывающим/записывающим устройством RFID (например, считывающим/записывающим устройством 206 RFID). Кроме того, физическое присоединение устройства 124 RFID к периферийному устройству 400 дает возможность метке 210 RFID устройства 124 RFID быть постоянно связанной с периферийным устройством 400 (т.е., все время, пока устройство RFID остается прикрепленным к периферийному устройству 400), даже если периферийное устройство 400 выведено из эксплуатации, перемещено в новое место и/или изолировано от остальной системы управления процессами (например, для технического обслуживания и/или ремонта).
[0057] Структурные схемы, представляющие примеры способов для реализации устройства 124 RFID по фиг. 2, показаны на фиг. 5-7. В этих примерах способы могут включать в себя программу для выполнения с помощью обрабатывающего устройства, такого как обрабатывающее устройство 912, показанное в варианте процессорной платформы 900, обсуждаемой ниже в связи с фиг. 9. Программа может быть реализована в программном обеспечении, сохраняемом на материальном машиночитаемом запоминающем носителе данных, таком как компакт-диск («CD-ROM»), гибкий диск, накопитель на жестком диске, цифровой видеодиск (DVD), диск Blu-ray, или запоминающее устройство, связанное с обрабатывающим устройством 912, но вся программа и/или часть ее может, при необходимости, выполняться с помощью устройства, иного, чем обрабатывающее устройство 912, и/или реализоваться в программно-аппаратном обеспечении или выделенном аппаратном обеспечении. Кроме того, хотя вариант программы раскрыт со ссылками на структурные схемы, показанные на фиг. 5-7, альтернативно могут быть использованы многие другие способы реализации варианта устройства 124 RFID. Например, может быть изменена очередность выполнения блоков, и/или могут быть изменены, исключены или объединены некоторые из описанных блоков.
[0058] Как упомянуто выше, примеры способов действия по фиг.5-7 могут быть реализованы с использованием кодированных управляющих сигналов (например, компьютерных и/или машиночитаемых управляющих сигналов), сохраняемых на материальном машиночитаемом запоминающем носителе данных, таком как накопитель на жестком диске, флэш-память, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ»), компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), кэшпамять, оперативное запоминающее устройство («ОЗУ») и/или любое другое запоминающее устройство или запоминающий диск, в которых данные сохраняются в течение любого времени (например, в течение длительных периодов времени, постоянно, для кратких примеров, для временной буферизации, и/или для кэширования данных). Используемый здесь термин «материальный машиночитаемый запоминающий носитель данных» четко определен, чтобы включать любой тип машиночитаемого носителя данных и/или запоминающего диска, и чтобы исключать распространяющиеся сигналы. Используемые здесь термины «материальный компьютерный машиночитаемый запоминающий носитель данных» и «материальный машиночитаемый запоминающий носитель данных», используются как взаимозаменяемые. Дополнительно или альтернативно, примеры способов по фиг. 5-7 могут быть реализованы с использованием кодированных управляющих сигналов (например, компьютерных и/или машиночитаемых управляющих сигналов), сохраняемых на энергонезависимом компьютерном и/или машиночитаемом носителе данных, таком как накопитель на жестком диске, флэш-память, постоянное запоминающее устройство, компакт-диск, цифровой универсальный диск, кэш-память, оперативное запоминающее устройство и/или любое другое запоминающее устройство или запоминающий диск, в которых данные сохраняются в течение любого времени (например, в течение длительных периодов времени, постоянно, для кратких примеров, для временной буферизации, и/или для кэширования данных). Используемый здесь термин «энергонезависимый машиночитаемый носитель данных» четко определен, чтобы включать любой тип машиночитаемого носителя данных или диск, и чтобы исключать распространяющиеся сигналы. Используемое здесь выражение «по меньшей мере» используется, как переходное выражение в преамбуле формулы изобретения, оно является не окончательным, как и выражение «содержащий» является не окончательным.
[0059] Фиг. 5 представляет структурную схему, иллюстрирующую пример способа реализации примера устройства 124 RFID по фиг. 1, 2 и/или 4 для беспроводной передачи данных от периферийного устройства к локальному считывающему/записывающему устройству RFID. В частности, пример способа по фиг. 5 начинается с блока 500 с микроконтроллером 204, запрашивающим данные у периферийного устройства (например, периферийного устройства 122). В некоторых примерах микроконтроллер 204 управляет тем, когда запрашивать и/или опрашивать данные у периферийного устройства 122 через пример модема 202. В других примерах микроконтроллер 204 пассивно принимает регламентированную передачу данных от периферийного устройства 122 (например, в пакетном режиме).
[0060] В блоке 502 примера способа энергонезависимая память 208 устройства 124 RFID сохраняет данные. Одним из преимуществ хранения данных в энергонезависимой памяти 208 является то, что данные доступны при намного больших скоростях передачи данных, поскольку передача данных больше не ограничена сравнительно медленным протоколом связи HART. Другим преимуществом энергонезависимой памяти 208 является объем данных, который может быть сохранен. Периферийные устройства часто имеют относительно ограниченные емкости памяти, но энергонезависимая память может быть любого необходимого размера, чтобы хранить и/или архивировать любую необходимую информацию. В некоторых примерах периферийное устройство связано с шифровальным ключом (например, шифровальным ключом 302 по фиг. 3), так что данные, сохраненные в энергонезависимой памяти, защищены и доступны только с помощью соответствующего дешифровального ключа (например, дешифровального ключа 304 по фиг. 3).
[0061] В блоке 504 пример встроенной в плату памяти 214 RFID сохраняет группу данных. Хотя энергонезависимая память 208 может быть любого подходящего размера, объем памяти, доступный в метке 210 RFID, является сравнительно ограниченным, так что только некоторые из данных, выведенных из периферийного устройства 122, могут быть сохранены во встроенной в плату памяти 214 RFID. Соответственно, в некоторых примерах группа данных включает в себя информацию, связанную с идентификацией, обслуживанием и вводом в эксплуатацию периферийного устройства 122, как указано выше.
[0062] В блоке 506, пример процессора 212 RFID выполняет беспроводную передачу группы данных к считывающему/записывающему устройству RFID (например, считывающему/записывающему устройству 206 RFID), расположенному вблизи (например, в диапазоне передачи) периферийного устройства 122. В некоторых примерах, в которых данные зашифрованы, считывающее/записывающее устройство RFID связано с дешифровальным ключом для обеспечения доступа к данным. В иллюстративных примерах блок 500 требует питания от контура, поскольку устройство 124 RFID подключено в контур, связанный с периферийным устройством 122, и периферийное устройство 122 может представлять данные, только тогда, когда получает такое питание. Кроме того, блоки 502 и 504 требуют источника питания (например, питания от контура и/или питания от аккумуляторной батареи) для обеспечения возможности микроконтроллера 204 записывать собранные данные в энергонезависимой памяти 208 (блок 502) и для предоставления группы данных для процессора 212 RFID для записи во встроенной в плату памяти 214 RFID (блок 504). Однако блок 506 примера программы может быть выполнен с питанием от контура (или питания от батареи) или без него, поскольку метка 210 RFID питается от электромагнитной силы, генерируемой ближним записывающим устройством RFID.
[0063] Фиг. 6 представляет структурную схему, иллюстрирующую пример способа реализации примера устройства 124 RFID по фиг. 1, 2 и/или 4 для передачи данных от периферийного устройства, запрашиваемых локально, с помощью считывающего/записывающего устройства RFID. В частности, пример способа по фиг. 6 начинается с блока 600 с примера процессора 212 RFID, принимающего запрос данных от считывающего/записывающего устройства RFID (например, примера считывающего/записывающего устройства 206 RFID через пример антенны 216 RFID). В блоке 602, пример процессора 212 RFID передает данные к примеру считывающего/записывающего устройства 206 RFID через пример антенны 216 RFID. В некоторых примерах данные соответствуют данным, кэшированным во встроенной в плату памяти 214 примера метки 210 RFID, ранее представленных из энергонезависимой памяти 208, связанной с микроконтроллером 204. В некоторых примерах передача данных основана на технологии RFID и поэтому не требует питания от контура. После того как пример процессора 212 RFID передает данные к примеру считывающего/записывающего устройства 206 RFID, пример метки 210 RFID готов обрабатывать другой запрос от считывающего/записывающего устройства 206 RFID, и пример способа по фиг. 6 оканчивается.
[0064] Фиг. 7 представляет структурную схему, иллюстрирующую пример способа реализации примера устройства 124 RFID по фиг. 1, 2 и/или 4 для передачи данных, генерируемых локально, с помощью считывающего/записывающего устройства RFID, к устройству 124 RFID, связанному с периферийным устройством. В частности, пример способа по фиг. 7 начинается с блока 700, где пример метки 210 RFID (через антенну 216 RFID) принимает данные, связанные с периферийным устройством (например, периферийным устройством 122) от считывающего/записывающего устройства RFID (например, примера считывающего/записывающего устройства 206 RFID). В некоторых примерах данные соответствуют новой и/или дополнительной информации об обслуживании, соответствующей периферийному устройству 122 (например, обновленный перечень рекомендованных деталей). В некоторых примерах считывающее/записывающее устройство 206 RFID связано с шифровальным ключом (например, шифровальным ключом 302 по фиг. 3), так что данные защищаются и впоследствии доступны только с помощью соответствующего дешифровального ключа (например, дешифровального ключа 304 по фиг. 3). В блоке 702 пример процессора 212 RFID сохраняет данные во встроенной в плату памяти 214 метки 210 RFID. В некоторых примерах передача данных от считывающего/записывающего устройства 206 RFID к встроенной в плату памяти 214 метки 210 RFID выполняется без питания от контура, обеспечиваемого в периферийном устройстве и/или устройстве 124 RFID. В блоке 704 пример микроконтроллера 204 записывает данные в пример энергонезависимой памяти 208. В некоторых примерах, где данные представляют собой обновленную информацию, микроконтроллер 204 перезаписывает ранее сохраненную информацию. В блоке 706 пример метки 210 RFID определяет, имеются ли еще данные, подлежащие приему от считывающего/записывающего устройства RFID. Если пример метки 210 RFID определяет, что существует больше данных, управление возвращается в блок 700. Если пример метки 210 RFID определяет, что больше нет данных для приема, пример способа по фиг. 7 оканчивается.
[0065] Фиг. 8 представляет структурную схему, изображающую пример способа замены первого периферийного устройства (например, периферийного устройства 122 по фиг. 1) в системе управления процессами (например, примере системы 100 управления процессами по фиг. 1) вторым сменным периферийным устройством с использованием примера устройства 124 RFID по фиг. 1, 2 и/или 4 для автоматической настройки второго сменного периферийного устройства. Пример способа начинается с блока 800 путем восстановления данных эксплуатационных параметров, сохраненных в устройстве RFID (например, устройстве 124 RFID по фиг. 1), связанных с первым периферийным устройством (т.е., периферийным устройством 122, подлежащим удалению). В некоторых примерах данные эксплуатационных параметров соответствуют параметрам и/или другим входным данным, используемым при вводе в эксплуатацию и/или настройке периферийного устройства 122. В некоторых примерах данные эксплуатационных параметров восстанавливаются путем запроса данных от устройства 124 RFID через считывающее/записывающее устройство RFID (например, считывающее/записывающее устройство 206 RFID), как указано выше. В других примерах данные эксплуатационных параметров восстанавливаются путем удаления (например, отключения) устройства 124 RFID от периферийного устройства 122.
[0066] В блоке 802 примера способа по фиг. 8 первое периферийное устройство (например, периферийное устройство 122) в системе 100 управления процессами заменяют вторым сменным периферийным устройством. В блоке 804 данные эксплуатационных параметров от первого периферийного устройства доставляются во второе сменное периферийное устройство. В других примерах, где данные эксплуатационных параметров восстанавливались через считывающее/записывающее устройство 206 RFID (блок 800), данные эксплуатационных параметров передаются путем беспроводной связи ко второму устройству 124 RFID, соединенному со вторым сменным периферийным устройством. В других примерах, где устройство 124 RFID первого периферийного устройства 122 снимают для восстановления данные эксплуатационных параметров (блок 800), данные эксплуатационных параметров представляются путем подключения периферийного устройства 124 RFID ко второму сменному устройству 124 RFID. В любом из примеров второе сменное периферийное устройство имеет прямой доступ к данным эксплуатационных параметров. Соответственно, в блоке 806, второе сменное периферийное устройство настроено на основе данных эксплуатационных параметров. Поскольку данные эксплуатационных параметров, первоначально сохраненные в соединении с первым периферийным устройством 122, передаются во второе сменное устройство, настройка и ввод в эксплуатацию второго сменного устройства могут выполняться, по существу, автоматически, без необходимости для персонала предприятия вводить отдельные значения параметра, как было бы необходимо в противном случае. После того, как второе сменное периферийное устройство настроено (блок 806), пример способа по фиг. 8 оканчивается.
[0067] Фиг. 9 представляет структурную схему примера процессорной платформы 900, которая способна выполнять команды для осуществления способов по фиг. 5-7 для реализации устройства 124 RFID по фиг. 2. Процессорная платформа 900 может быть, например, любым типом вычислительного устройства.
[0068] Процессорная платформа 900 в показанном примере содержит обрабатывающее устройство 912. Обрабатывающее устройство 912 в показанном примере представляет собой аппаратные средства. Например, обрабатывающее устройство 912 может быть реализовано с помощью одной или больше интегральных схем, логических схем, микропроцессоров или управляющих устройств любого желаемого семейства или производителя.
[0069] Обрабатывающее устройство 912 в показанном примере включает в себя локальную память 913 (например, кэш-память). Обрабатывающее устройство 912 в показанном примере поддерживает связь с главным запоминающим устройством, включающим в себя энергозависимую память 914 и энергонезависимую память 916 через шину 918. Энергозависимая память 914 может быть реализована с помощью синхронного динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (SDRAM), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (DRAM), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой фирмы RAMBUS (RDRAM) и/или любого другого типа запоминающего устройства с произвольным доступом. Энергонезависимая память 916 может быть реализована с помощью флэш-памяти и/или другого желаемого типа запоминающего устройства. Доступ к основной памяти 914, 916 контролируется с помощью контроллера памяти.
[0070] Процессорная платформа 900 показанного примера также включает в себя схему 920 интерфейса. Схема 920 интерфейса может быть реализована с помощью любого типа интерфейсного стандарта, такого как интерфейс Ethernet, универсальная последовательная шина (USB), и/или последовательный интерфейс PCI express.
[0071] В показанном примере одно или больше устройств 922 ввода соединены со схемой 920 интерфейса. Устройства 922 ввода дают пользователю возможность вводить данные и команды в обрабатывающее устройство 912. Устройства ввода могут быть реализованы, например, с помощью аудиосенсора, микрофона, камеры (фото или видео), клавиатуры, кнопки, мыши, сенсорного экрана, сенсорной площадки, шарового манипулятора, светового пера и/или системы распознавания речи.
[0072] Одно или несколько устройств 924 вывода также соединены со схемой интерфейса 920 показанного примера. Устройства 924 вывода могут быть реализованы, например, с помощью устройств отображения (например, светоизлучающий диод (LED), органический светоизлучающий диод (OLED), жидкокристаллический дисплей, дисплей с электронно-лучевой трубкой (CRT), сенсорный экран, сенсорное устройство вывода, светоизлучающий диод (LED), принтер и/или динамики). Схема 920 интерфейса в показанном примере, таким образом, как правило, включает в себя карту графического драйвера, чип графического драйвера или процессор графического драйвера.
[0073] Схема 920 интерфейса в показанном примере также содержит устройство связи, такое как передатчик, приемник, приемопередатчик, модем и/или сетевая интерфейсная плата для осуществления обмена данными с внешними компьютерами (например, вычислительным устройством любого вида) через сеть 926 (например, Ethernet-соединение, цифровая абонентская линия связи (DSL), телефонная линия, коаксиальный кабель, система сотовой телефонной связи, и др.).
[0074] Процессорная платформа 900 в показанном примере также содержит одно или несколько запоминающих устройств 928 для хранения программ и/или данных. Примеры таких запоминающих устройств 928 включают в себя накопители на гибких дисках, накопители на жестких дисках, накопители на компакт-дисках, накопители на дисках Blu-ray, системы RAID и накопители на универсальных цифровых дисках (DVD).
[0075] Кодированные управляющие сигналы 932 для осуществления способов по фиг. 5-7 may be stored in the mass storage device 928, in the volatile memory 914, in the non-volatile memory 916, and/or on a removable tangible computer readable storage medium such as a CD or DVD.
[0076] Несмотря на то, что в настоящей заявке описаны некоторые способы, устройство и готовые изделия, объем защиты настоящего изобретения не ограничивается ими. Напротив, патент охватывает все способы, устройства и изделия, объективно подпадающие под объем действия формулы настоящего патента.