在过程控制系统中将现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法与流程

阅读：评论：0

在过程控制系统中将现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法
1.本技术为于2016年1月7日提交的、申请号为201610009263.8且题为“在过程控制系统中将现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
2.本公开内容总体上涉及过程控制系统，具体而言，涉及在过程控制系统中将现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法。

背景技术：

3.过程控制系统，如在化学、石油、制药、制浆造纸或其他制造过程中所使用的过程控制系统，典型地包括一个或多个过程控制器，该一个或多个过程控制器通信地耦合到包括至少一个操作者工作站的至少一个主机以及通信地耦合到被配置为经由模拟、数字或组合式模拟/数字通信协议进行通信的一个或多个现场设备。现场设备例如可以是设备控制器、阀、阀执行机构、阀定位器、开关和发射器(例如，温度、压力、流速和化学成分传感器)或者其组合，现场设备在过程控制系统内执行功能，例如打开或关闭阀，以及测量或推断过程参数。过程控制器接收信号，该信号表示由现场设备作出的过程测量结果和/或有关于现场设备的其他信息，使用这个信息来实施控制例程，并产生控制信号，将控制信号通过总线或其他通信线路发送到现场设备来控制过程控制系统的操作。
4.过程控制系统可以包括多个现场设备，该多个现场设备提供几个不同的功能能力并常常使用点对点的双线接口(例如，一个现场设备通信地耦合到一条现场设备总线)或者多点分支(例如，多个现场设备通信地耦合到一条现场设备总线)线路连接布置或者借助无线通信通信地耦合到过程控制器。一些现场设备被配置为使用相对简单的命令和/或通信(例如，on命令和off命令)来操作。其他现场设备更为复杂，需要更多的命令和/或更多的通信信息，其可以包括或可以不包括简单的命令。例如，更复杂的现场设备可以使用例如可寻址远程传感器高速通道(“hart”)通信协议、利用叠加在模拟值上的数字通信来传送模拟值。其他现场设备可以使用全数字通信(例如，foundation现场总线通信协议)。
5.在过程控制系统中，每一个现场设备都典型地经由一个或多个i/o卡和相应的通信介质(例如，双线电缆、无线链路或光纤)耦合到过程控制器。因而，需要多个通信介质将多个现场设备通信地耦合到过程控制器。耦合到现场设备的多个通信介质常常路由通过一个或多个现场接线盒，在该点，多个通信介质耦合到多芯电缆的相应的通信介质(例如，相应的双线导线)，该多芯电缆用于经由一个或多个i/o卡将现场设备通信地耦合到过程控制器。

技术实现要素：

6.描述了在过程控制系统中将现场设备通信地耦合到控制器的示例性装置和方法。根据示例，一种示例性装置包括底座和模块，所述模块可移动地附接到底座。底座包括第一
物理接口和第二物理接口，所述第一物理接口通信地耦合到过程控制系统中的第一现场设备或者过程控制系统中的第二现场设备中的一个现场设备，所述第二物理接口经由总线通信地耦合到过程控制系统中的控制器。当第一物理接口通信地耦合到第一现场设备时，模块使用第一通信协议与第一现场设备进行通信。当第一物理接口通信地耦合到第二现场设备时，模块使用第二通信协议与第二现场设备进行通信。模块经由使用第三通信协议的总线与控制器进行通信。第三通信协议与第一通信协议和第二通信协议不同。
7.根据另一个示例，一种示例性方法包括在底座处接收第一信息，所述底座具有第一物理接口，所述第一物理接口通信地耦合到过程控制系统中的第一现场设备或者过程控制系统中的第二现场设备中的一个现场设备。示例性方法还包括在可移动地附接到底座的模块处对第一信息进行编码，以便使用第一通信协议进行通信。当第一物理接口耦合到第一现场设备时，使用第二通信协议将第一信息从第一现场设备传送到模块。当第一物理接口耦合到第二现场设备时，使用第三通信协议将第一信息从第二现场设备传送到模块。第三通信协议与第一通信协议和第二通信协议不同。该方法还包括经由使用第一通信协议的总线将编码的第一信息经由底座的第二物理接口从模块传送到控制器。
8.根据再另一个示例，一种示例性装置包括第一接口，所述第一接口通信地耦合到过程控制系统中的第一现场设备或者过程控制系统中的第二现场设备中的一个现场设备。第一接口在耦合到第一现场设备时使用第一现场总线通信协议进行通信，并且在耦合到第二现场设备时使用第二现场总线通信协议进行通信。示例性装置包括通信处理器，所述通信处理器通信地耦合到第一接口。通信处理器对从第一现场设备或第二现场设备中的一个现场设备接收到的第一信息进行编码，以便经由使用与第一现场总线通信协议和第二现场总线通信协议不同的第三通信协议的总线进行通信。示例性装置包括第二接口，所述第二接口通信地耦合到通信处理器和总线，以便经由使用第三通信协议的总线将第一信息传送到过程控制系统中的控制器。总线使用第三通信协议传送从第一现场设备或第二现场设备中的另一个现场设备接收到的第二信息。
附图说明
9.图1a是示出示例性过程控制系统的框图。
10.图1b-1d示出了可以用于通信地耦合工作站、控制器和i/o卡的替代的示例性实施方式。
11.图2是图1a的示例性编组柜的详细图示。
12.图3是可以用于实施图1a的示例性编组柜的另一个示例性编组柜。
13.图4示出了图1a和图2的示例性端接模块的顶视图，以及图5示出了图1a和图2的示例性端接模块的侧视图。
14.图6是图1a、图2、图4、图5、图13a-b和图14a-b的示例性端接模块的详细框图。
15.图7是图1a的示例性i/o卡的详细框图。
16.图8是与图1a、图2-6、图13a-b和图14a-b的端接模块相关联的可以用于显示现场设备标识信息和/或任何其他现场设备信息的示例性标签器的详细框图。
17.图9示出了可以结合图1a的示例性端接模块实施的隔离电路结构，该隔离电路结构用以将端接模块彼此、与现场设备以及与通信总线进行电隔离。
18.图10a和图10b示出了示例性方法的流程图，其可以用于实施图1a、图2-6、图13a-b和图14a-b的端接模块，以在现场设备与i/o卡之间传送信息。
19.图11a和图11b示出了示例性方法的流程图，其可以用于实施图1a的i/o卡，以在端接模块与工作站之间传送信息。
20.图12是示例性方法的流程图，其可以用于实施图2、图3、图6和图8的标签器，以取回并显示与通信地耦合到端接模块的现场设备相关联的信息。
21.图13a和13b是框图，示出了相对于示例性profibus pa过程区和示例性foundation现场总线h1(ff-h1)过程区的在实施本文公开的教导前后的另一个示例性过程控制系统。
22.图14a和图14b示出了通信地耦合到相对应的端接模块的两个遵从ff-h1的现场设备的对等通信的替代的示例性实施方式。
23.图15是示例性方法的流程图，其可以用于实施图1a、图2-6、图13a-b和图14a-b的端接模块，以自动检测与连接到端接模块的相对应现场设备相关联的通信协议。
24.图16是可以用于实施本文所述的示例性系统和方法的示例性处理器系统的框图。
具体实施方式
25.尽管下文描述了示例性装置和系统，除了其他组件以外，该示例性装置和系统包括在硬件上执行的软件和/或固件，但应注意，这种系统仅仅是示例性的，而不应认为是限制性的。例如，预期了这些硬件、软件和固件组件中的任意或全部可以专门地以硬件、专门地以软件、或者以硬件和软件的任意组合来体现。因此，尽管下文描述了示例性装置和系统，但本领域普通技术人员会易于意识到提供的示例并非实施这种装置和系统的唯一方式。
26.示例性过程控制系统包括控制室(例如，图1a的控制室108)、过程控制器区(例如，图1a的过程控制器区110)、端接区(例如，图1a的端接区140)、和一个或多个过程区(例如，图1a的过程区114和过程区118)。过程区包括多个现场设备，该多个现场设备执行与执行特定过程(例如，化学过程、炼油过程、制药过程、制浆造纸过程等)相关联的操作(例如，控制阀、控制电机、控制锅炉、监控、测量参数等)。一些过程区由于严酷的环境条件(例如，相对高的温度、空气传播毒素、不安全的辐射级别等)而人不能进入。控制室典型地包括处于可以由人安全地进入的环境内的一个或多个工作站。工作站包括用户应用，用户(例如，工程师、操作者等)可以例如通过改变变量值、过程控制功能等进行访问以控制过程控制系统的操作。过程控制区包括一个或多个控制器，该一个或多个控制器通信地耦合到控制室中的工作站。控制器通过执行经由工作站实施的过程控制策略而使得对过程区中的现场设备的控制自动化。示例性过程策略包括使用压力传感器现场设备测量压力，并将命令自动发送到阀定位器以基于压力测量打开或关闭流量阀。端接区包括编组柜，该编组柜使得控制器能够与过程区中的现场设备进行通信。具体而言，编组柜包括用于将来自现场设备的信号编组、组织或路由到通信地耦合到控制器的一个或多个i/o卡的多个端接模块。i/o卡将从现场设备接收到的信息转换为与控制器兼容的格式，并将来自控制器的信息转换为与现场设备兼容的格式。
27.用于将过程控制系统内的现场设备通信地耦合到控制器的公知技术包括在每一
个现场设备与通信地耦合到控制器(例如，过程控制器、可编程逻辑控制器等)的相应i/o卡之间使用单独的总线(例如，电线、电缆或电路)。i/o卡通过转换或变换在控制器与现场设备之间传送的信息，实现了将控制器通信地耦合到多个现场设备，该多个现场设备与不同数据类型或信号类型(例如，模拟输入(ai)数据类型、模拟输出(ao)数据类型、离散输入(di)数据类型、离散输出(do)数据类型、数字输入数据类型、和数字输出数据类型)和不同现场设备通信协议相关联。例如，可以为i/o卡提供一个或多个现场设备接口，该一个或多个现场设备接口被配置为使用与该现场设备相关联的现场设备通信协议与现场设备交换信息。不同现场设备接口经由不同信道类型(例如，模拟输入(ai)信道类型、模拟输出(ao)信道类型、离散输入(di)信道类型、离散输出(do)信道类型、数字输入信道类型、和数字输出信道类型)进行通信。另外，i/o卡可以将从现场设备接收到的信息(例如，电压电平)变换为控制器可以使用来执行与控制现场设备相关联的操作的信息(例如，压力测量值)。公知技术需要一束电线或总线(例如，多芯电缆)来将多个现场设备通信地耦合到i/o卡。与使用单独的总线来将每一个现场设备通信地耦合到i/o卡的公知技术不同，本文所述的示例性装置和方法可以用于通过在端接面板(例如，编组柜)端接多个现场设备并使用在端接面板与i/o卡之间通信地耦合的用以将现场设备通信地耦合到i/o卡的一条总线(例如，导电通信介质、光学通信介质、无线通信介质)来将现场设备通信地耦合到i/o卡。
28.本文所述的示例性装置和方法包括使用示例性通用i/o总线(例如，公共或共享通信总线)，其将一个或多个端接模块通信地耦合到通信地耦合到控制器的一个或多个i/o卡。每一个端接模块都使用相应的现场设备总线(例如，模拟总线或数字总线)通信地耦合到一个或多个相应的现场设备。端接模块被配置为：经由现场设备总线从现场设备接收现场设备信息，并且通过例如将现场设备信息打包并经由通用i/o总线将打包的信息传送到i/o卡而经由通用i/o总线将现场设备信息传送到i/o卡。现场设备信息可以包括例如现场设备标识信息(例如，设备标签、电子序列号等)、现场设备状况信息(例如，通信状况、诊断健康信息(开环、短路等))、现场设备活动信息(例如，过程变量(pv)值)、现场设备描述信息(例如，现场设备类型或功能，例如阀执行机构、温度传感器、压力传感器、流量传感器等)、现场设备连接配置信息(例如，多点分支总线连接、点对点连接等)、现场设备总线或段标识信息(例如，现场设备总线或现场设备段，现场设备经由该现场设备总线或现场设备段通信地耦合到端接模块)、和/或现场设备数据类型信息(例如，表示由特定现场设备使用的数据类型的数据类型描述符)。i/o卡可以提取经由通用i/o总线接收到的现场设备信息，并将现场设备信息传送到控制器，其随后可以将一些或全部信息传送到一个或多个工作站终端，用于随后的分析。
29.为了将现场设备信息(例如，命令、指令、查询、阈值活动值(例如，阈值pv值)等)从工作站终端传送到现场设备，i/o卡可以将现场设备信息打包，并将打包的现场设备信息传送到多个端接模块。端接模块中的每一个端接模块随后都可以从接收自相应i/o卡的打包通信提取或拆包相应的现场设备信息，并将现场设备信息传送到相应的现场设备。
30.在本文所述的所示示例中，端接面板(例如，编组柜)被配置为接收(例如，连接到)多个端接模块，其中的每一个端接模块都通信地耦合到不同现场设备。为了在端接模块指示哪些端接模块连接到哪些现场设备，为每一个端接模块提供了端接标签器(或标记系统)。端接标签器包括电子显示器(例如，液晶显示器(lcd))和用以确定哪个现场设备或哪
些现场设备连接到与端接标签器相对应的端接模块的组件。在一些示例性实施方式中，将显示器安装在端接面板上，以代替端接模块。显示器中的每一个显示器都与相应端接模块插座相关联地安装。以此方式，在将端接模块从端接面板移除时，相对应的显示器保留在端接面板上，以便由随后连接的端接模块使用。
31.现在转向图1a，示例性过程控制系统100包括工作站102，工作站102经由总线或局域网(lan)106通信地耦合到控制器104，局域网106通称为应用控制网络(acn)。lan 106可以使用任意期望的通信介质和协议来实施。例如，lan 106可以基于硬连线的或无线以太网通信协议。但可以使用任意其他适合的有线或无线通信介质和协议。工作站102可以被配置为执行与一个或多个信息技术应用、用户交互应用、和/或通信应用相关联的操作。例如，工作站102可以被配置为执行与涉及过程控制的应用和通信应用相关联的操作，该通信应用使得工作站102和控制器104能够使用任意期望的通信介质(例如，无线、硬连线的等)和协议(例如http、soap等)与其他设备或系统进行通信。控制器104可以被配置为执行一个或多个过程控制例程或功能，该一个或多个过程控制例程或功能由系统工程师或其他系统操作者使用例如工作站102或任意其他工作站生成，并被下载至控制器104以及在控制器104中实例化。在所示的示例中，工作站102位于控制室108中，而控制器104位于与控制室108分离的过程控制器区110中。
32.在所示的示例中，示例性过程控制系统100包括在第一过程区114中的现场设备112a-c和在第二过程控制区118中的现场设备116a-c。为了在控制器104与现场设备112a-c和116a-c之间传送信息，为示例性过程控制系统100提供了现场接线盒(fjb)120a-b和编组柜122。现场接线盒120a-b中的每一个现场接线盒将来自现场设备112a-c和116a-c中的相应现场设备的信号路由到编组柜122。编组柜122继而将从现场设备112a-c和116a-c接收到的信息编组(例如，组织、打包等)并将现场设备信息路由到控制器104的相应i/o卡(例如，i/o卡132a-b和134a-b)。在所示的示例中，在控制器104与现场设备112a-c和116a-c之间的通信是双向的，以使得编组柜122还用于经由现场接线盒120a-b将从控制器104的i/o卡接收到的信息路由到现场设备112a-c和116a-c中的相应的现场设备。
33.在所示的示例中，经由导电、无线和/或光通信介质，现场设备112a-c通信地耦合到现场接线盒120a，以及现场设备116a-c通信地耦合到现场接线盒120b。例如，可以为现场接线盒120a-b提供一个或多个电、无线和/或光数据收发器，用以与现场设备112a-c和116a-c的电、无线和/或光数据收发器进行通信。在所示的示例中，现场接线盒120b通信地无线耦合到现场设备116c。在替代的示例性实施方式中，可以省略编组柜122，并且来自现场设备112a-c和116a-c的信号可以从现场接线盒120a-b直接路由到控制器104的i/o卡。在再另一个示例性实施方式中，可以省略现场接线盒120a-b，并且现场设备112a-c和116a-c可以直接连接到编组柜122。
34.现场设备112a-c和116a-c可以是遵从现场总线的阀、制动器、传感器等，在此情况下，现场设备112a-c和116a-c经由使用公知的foundation现场总线通信协议(例如ff-h1)的数字数据总线进行通信。当然，可以替代地使用其他类型的现场设备和通信协议。例如，现场设备112a-c和116a-c可以替代地是遵从profibus(例如，profibus pa)、hart或as-i的设备，其经由使用公知的profibus和hart通信协议的数据总线进行通信。在一些示例性实施方式中，现场设备112a-c和116a-c可以使用模拟通信或离散通信而不是数字通信来传送
信息。另外，通信协议可以用于传送与不同数据类型相关联的信息。
35.现场设备112a-c和116a-c中的每一个现场设备都被配置为存储现场设备标识信息。现场设备标识信息可以是物理设备标签(pdt)值、设备标签名、电子序列号等，其唯一地标识现场设备112a-c和116a-c中的每一个现场设备。在图1a的所示示例中，现场设备112a-c以物理设备标签值pdt0-pdt2形式存储现场设备标识信息，并且现场设备116a-c以物理设备标签值pdt3-pdt5形式存储现场设备标识信息。现场设备标识信息可以由现场设备制造商和/或由现场设备112a-c和116a-c的安装中所涉及的操作者或工程师存储或编程到现场设备112a-c和116a-c中。
36.为了在编组柜122中路由与现场设备112a-c和116a-c相关联的信息，为编组柜122提供了多个端接模块124a-c和126a-c。端接模块124a-c被配置为编组与第一过程区114中的现场设备112a-c相关联的信息，以及端接模块126a-c被配置为编组与第二过程区118中的现场设备116a-c相关联的信息。如所示的，端接模块124a-c和126a-c经由相应的多芯电缆128a和128b(例如，多总线电缆)通信地耦合到现场接线盒120a-b。在省略了编组柜122的替代的示例性实施方式中，可以将端接模块124a-c和126a-c安装在现场接线盒120a-b中的相应的现场接线盒中。
37.图1a的所示的示例示出了点对点结构，其中，多芯电缆128a-b中的每一个导线或导线对(例如，总线、双绞线通信介质、双线通信介质等)都传送与现场设备112a-c和116a-c中的相应现场设备唯一相关联的信息。例如，多芯电缆128a包括第一导线130a、第二导线130b和第三导线130c。具体而言，第一导线130a用于构成被配置为在端接模块124a与现场设备112a之间传送信息的第一数据总线，第二导线130b用于构成被配置为在端接模块124b与现场设备112b之间传送信息的第二数据总线，以及第三导线130c用于构成被配置为在端接模块124c与现场设备112c之间传送信息的第三数据总线。在使用多点分支布线结构的替代示例性实施方式中，端接模块124a-c和126a-c中的每一个都与一个或多个现场设备通信地耦合。例如，在多点分支结构中，端接模块124a可以经由第一导线130a通信地耦合到现场设备112a和另一个现场设备(未示出)。在一些示例性实施方式中，端接模块可以被配置为使用无线网状网络与多个现场设备无线通信。
38.另外或者替代地，在一些示例中，第二现场设备(未示出)经由第一导线130a通信地耦合到端接模块124a，以作为除了现场设备112a以外的冗余、备用或替代现场设备。在一些这种示例中，端接模块124a被配置为专门地与现场设备112a通信，直至需要与备用设备(例如，当现场设备112a故障时，当操作者配置备用设备以代替现场设备112a时)进行通信为止。即，尽管存在经由第一导线130a通信地耦合到端接模块124a的两个设备，但与多点分支结构不同，在端接模块124a与现场设备112a或备用现场设备之间的通信实际上作为点对点连接操作。具体而言，尽管端接模块124a可以检测到备用现场设备，但全部通信都将指向主要或运行中的设备(例如，现场设备112a)，直至运行中的设备发生故障，此时，会开始与备用现场设备通信(自动地或者由过程控制人员发起)。在一些示例中，在发生故障的现场设备112a仍在过程控制系统中时(例如，在从系统的逻辑结构物理移除和/或删除之前)，备用现场设备被启用(commission)并开始与端接模块124a进行通信。在一些这种示例中，备用现场设备保留“备用”名称，直至工厂人员将备用现场设备指定为新的主要设备。在其他示例中，一旦现场设备112a发生故障，端接模块124a就以备用现场设备自动调换现场设备
112a。以此方式配置备用现场设备以接管通信的能力典型地不可用于特定通信协议(例如，hart)，因为单个现场设备以点对点方式通信地直接耦合到i/o卡中。结果，发生故障的现场设备的替换典型地包括现场设备的物理移除，新现场设备的安装，以及随后的新现场设备的手动启用。但在一些公开的示例中，如下更充分说明的，在为了快得多的替代方式而使用hart协议实施时，现场设备112a在高速通用i/o总线上通过端接模块124a间接连接到i/o卡，高速通用i/o总线具有足够的带宽来管理第一导线130a上单独的备用现场设备的存在。除了或代替hart，第一导线130a上的备用现场设备也可以实施为其他通信协议(例如，profibus pa、ff-h1等)。
39.端接模块124a-c和126a-c中的每一个都可以被配置为使用不同数据类型与现场设备112a-c和116a-c中的相应的现场设备进行通信。例如，端接模块124a可以包括数字现场设备接口，该数字现场设备接口用以使用数字数据与现场设备112a进行通信，而端接模块124b可以包括模拟现场设备接口，该模拟现场设备接口用以使用模拟数据与现场设备112b进行通信。
40.为了控制在控制器104(和/或工作站102)与现场设备112a-c和116a-c之间的i/o通信，为控制器104提供了多个i/o卡132a-b和134a-b。在所示的示例中，i/o卡132a-b被配置为控制在控制器104(和/或工作站102)与第一过程区114中的现场设备112a-c之间的i/o通信，以及i/o卡134a-b被配置为控制在控制器104(和/或工作站102)与第二过程区118中的现场设备116a-c之间的i/o通信。
41.在图1a的所示示例中，i/o卡132a-b和134a-b位于控制器104中。为了将信息从现场设备112a-c和116a-c传送到工作站102，i/o卡132a-b和134a-b将信息传送到控制器104，并且控制器104将信息传送到工作站102。类似地，为了将信息从工作站102传送到现场设备112a-c和116a-c，工作站102将信息传送到控制器104，控制器104随后将信息传送到i/o卡132a-b和134a-b，并且i/o卡132a-b和134a-b将信息经由端接模块124a-c和126a-c传送到现场设备112a-c和116a-c。在替代的示例性实施方式中，i/o卡132a-b和134a-b可以通信地耦合到控制器104内部的lan 106，以使得i/o卡132a-b和134a-b可以与工作站102和/或控制器104直接通信。
42.为了在i/o卡132a和134a中的任意一个发送故障的情况下提供容错操作，将i/o卡132b和134b配置为冗余i/o卡。即，如果i/o卡132a发生故障，冗余i/o卡132b就承担控制并执行与否则i/o卡132a会执行的相同操作。类似地，当i/o卡134a发生故障时，冗余i/o卡134b承担控制。
43.为了实现在端接模块124a-c与i/o卡132a-b之间以及在端接模块126a-c与i/o卡134a-b之间的通信，经由第一通用i/o总线136a将端接模块124a-c通信地耦合到i/o卡132a-b，并且经由第二通用i/o总线136b将端接模块126a-c通信地耦合到i/o卡134a-b。与多芯电缆128a和128b不同，在为现场设备112a-c和116a-c中的每一个现场设备使用单独的导线或通信介质时，通用i/o总线136a-b中的每一条被配置为使用相同的通信介质传送与多个现场设备(例如，现场设备112a-c和116a-c)相对应的信息。例如，通信介质可以是串行总线、双线通信介质(例如，双绞线)、光纤、并行总线等，可以经由所述通信介质使用例如基于打包的通信技术、多路复用通信技术等传送与两个或更多个现场设备相关联的信息。
44.在示例性实施方式中，使用rs-485串行通信标准实施通用i/o总线136a-b。rs-485
串行通信标准可以被配置为使用比其他公知的通信标准(例如，以太网)更少的通信控制开销(例如，较少的报头信息)。但在其他示例性实施方式中，可以使用任意其他适合的通信标准来实施通用i/o总线136a-b，包括以太网、通用串行总线(usb)、ieee 1394等。另外，尽管以上将通用i/o总线136a-b描述为有线通信介质，但在其他示例性实施方式中，可以使用无线通信介质(例如，无线以太网、ieee-802.11、802.11、等)实施通用i/o总线136a-b中的一条或两条。
45.通用i/o总线136a和136b用于以基本上相同的方式传送信息。在所示的示例中，i/o总线136a被配置为在i/o卡132a-b与端接模块124a-c之间传送信息。i/o卡132a-b和端接模块124a-c使用寻址方案以使得i/o卡132a-b能够识别哪个信息与端接模块124a-c中的哪一个相对应，并使得端接模块124a-c中的每一个能够确定哪个信息与现场设备112a-c中的哪一个相对应。当端接模块(例如，端接模块124a-c和126a-c中的一个)连接到i/o卡132a-b和134a-b中的一个时，该i/o卡(例如从端接模块)自动获得端接模块的地址，以便与端接模块交换信息。以此方式，端接模块124a-c和126a-c可以通信地耦合在相应总线136a-b上的任意位置，而不必向i/o卡132a-b和134a-b手动提供端接模块地址，并且也不必单个地将端接模块124a-c和126a-c中的每一个连线到i/o卡132a-b和134a-b。
46.通过使用通用i/o总线136a-b，在编组柜122与控制器104之间传送信息所需的通信介质(例如，电线)的数量相对于公知结构实质上减少了，公知结构需要单独的通信介质，以用于每一个端接模块与控制器进行通信。减少将编组柜122通信地耦合到控制器104所需的通信介质的数量(例如，减少通信总线或通信电线的数量)减少了设计并生成制图以便在控制器104与现场设备112a-c和116a-c之间安装连接所需的工程成本。另外，减少通信介质的数量继而减少了安装成本和维护成本。例如，i/o总线136a-b中的一条i/o总线代替用于公知系统中的多个通信介质，以将现场设备通信地耦合到控制器。因此，代替维护用于将现场设备112a-c和116a-c通信地耦合到i/o卡132a-b和134a-b的多个通信介质，图1a的所示示例通过使用i/o总线136a-b而需要实质上更少的维护。而且，在基于现场总线的现场设备的环境下(例如，遵从profibus pa的设备或者遵从foundation现场总线h1(ff-h1)的设备)，使用通用i/o总线136a-b还减少或消除了与获取、安装和维护用于实施相关联的现场总线架构的其他组件相关联的成本。例如，除了用于现场总线架构的干线或段的电缆，profibus pa和ff-h1中的每一个典型地需要协议特定的i/o卡、功率调节器(对于ff-h1)或dp/pa耦合器(对于profibus pa)、以及段保护器。但在耦合到端接模块124a-c和126a-c的现场总线设备经由通用i/o总线136a-b与控制器通信的情况下，就不再需要这种组件。而且，在一些示例中，在每一个现场总线设备都在点对点架构中连接到相对应的端接模块124a-c或126a-c的情况下，显著减小或消除了现场总线段设计工作的成本和复杂性，因为在由每一个相对应的端接模块接收到之后，电子地处理设备信号的编组。
47.另外，减少将编组柜122通信地耦合到i/o卡132a-b和134a-b所需的通信介质的数量导致对于更多端接模块(例如，端接模块124a-c或126a-c)的更多可用空间，从而相对于公知系统增大了编组柜122的i/o密度。在图1a的所示示例中，编组柜122可以拥有多个端接模块，否则在公知的系统实施方式中就会需要更多的编组柜(例如，三个编组柜)。而且，相比于通过其他类型总线通信传送数据的现场设备的数量，在一些示例中，编组柜122可以拥有与通过单条通用i/o总线136a传送数据的更大数量的现场设备112a-c相对应的更大数量
的端接模块124a-c。例如，现场总线段典型地局限于为高达16个现场设备传送信号。相反，在一些示例中，通用i/o总线136a-b中的一条通用i/o总线可以提供与高达96个端接模块124a-c和126a-c相关联的通信。
48.通过提供端接模块124a-c和端接模块126a-c(端接模块124a-c和端接模块126a-c可以被配置为使用不同数据类型接口(例如，不同信道类型)来与现场设备112a-c和116a-c进行通信，并且其被配置为使用相应的公共i/o总线136a和136b来与i/o卡132a-b和134a-b进行通信)，图1a中所示的示例在不必在i/o卡132a-b和134a-b上实施多个不同现场设备接口类型的情况下，实现了将与不同现场设备数据类型(例如，现场设备112a-c和116a-c所使用的数据类型或信道类型)相关联的数据路由到i/o卡132a-b和134a-b。因此，具有一个接口类型的i/o卡(例如，用于经由i/o总线136a或i/o总线136b通信的i/o总线接口类型)可以与具有不同现场设备接口类型的多个现场设备进行通信。
49.使用i/o总线136a和/或i/o总线136b在控制器104与端接模块124a-c和126a-c之间交换信息实现了在设计或安装过程后期定义现场设备-i/o卡连接路由。例如，端接模块124a-c和126a-c可以设置在编组柜122内的多个位置，而同时保持到i/o总线136a和136b中的相应i/o总线的访问。
50.在所示示例中，编组柜122、端接模块124a-c和126a-c、i/o卡132a-b和134a-b、和控制器104便于将现有过程控制系统安装移植到基本上类似于图1a的示例性过程控制系统100的结构的结构。例如，由于端接模块124a-c和126a-c被配置为包括任意适合的现场设备接口类型，端接模块124a-c和126a-c可以被配置为通信地耦合到已经安装在过程控制系统中的现有现场设备。类似地，控制器104可以被配置为包括公知的lan接口，该公知的lan接口用以经由lan传送到已经安装的工作站。在一些示例性实施方式中，i/o卡132a-b和134a-b可以安装在或者通信地耦合到公知控制器，以使得不必替换已经安装在过程控制器系统中的控制器。
51.在所示的示例中，i/o卡132a包括数据结构133，并且i/o卡134a包括数据结构135。数据结构133存储与现场设备(例如，现场设备112a-c)相对应的现场设备标识号(例如，现场设备标识信息)，该现场设备被分配为经由通用i/o总线136a与i/o卡132a进行通信。端接模块124a-c可以使用存储在数据结构133中的现场设备标识号来确定现场设备是否不正确地连接到端接模块124a-c中的一个。数据结构135存储与现场设备(例如，现场设备116a-c)相对应的现场设备标识号(例如，现场设备标识信息)，该现场设备被分配为经由通用i/o总线136b与i/o卡134a进行通信。数据结构133和135可以在示例性过程控制系统100的配置时间期间或在示例性过程控制系统100的操作期间由工程师、操作者和/或用户经由工作站102填入。在一些示例中，端接模块124a-c可以通信地耦合到多个现场设备(例如，运行中的现场设备和冗余或备用的现场设备)。在这种示例中，数据结构135存储与每一个现场设备(例如，现场设备116a-c和相对应的备用现场设备)相对应的现场设备标识号。尽管未示出，但冗余i/o卡132b存储与数据结构133相同的数据结构，并且冗余i/o卡134b存储与数据结构135相同的数据结构。另外或者替代地，数据结构133和135可以存储在工作站102中。
52.在所示的示例中，将编组柜122示出为位于与过程控制区110分离的端接区140中。通过使用i/o总线136a-b代替实质上更多的通信介质(例如，多条通信总线，每一条都沿着多点分支段与现场设备112a-c和116a-c中的一个现场设备或者它们的有限组唯一地相关
联)来将端接模块124a-c和126a-c通信地耦合到控制器104在基本上不减小通信可靠性的情况下，便于将控制器104设置得比公知结构相对更加远离编组柜122。在一些示例性实施方式中，过程控制区110和端接区140可以进行组合，以使得编组柜122和控制器104位于相同的区域。在任何情况下，将编组柜122和控制器104设置在与过程区114和118分离的区域中实现了将i/o卡132a-b和134a-b、端接模块124a-c和126a-c、以及通用i/o总线136a-b与可以与过程区114和118相关联的严酷的环境条件(例如，热、湿气、电磁噪声等)隔离。以此方式，设计和制造端接模块124a-c和126a-c与i/o卡132a-b和134a-b的成本和复杂性可以相对于制造用于现场设备112a-c和116a-c的通信和控制电路的成本有实质上的减少，因为端接模块124a-c和126a-c与i/o卡132a-b和134a-b无需保证可靠的操作(例如可靠的数据通信)所需的操作规范特征(例如，屏蔽、更鲁棒的电路、更复杂的错误校验等)，否则就是在过程区114和118的环境条件中进行操作所必需的。
53.图1b-1d示出了可以用于通信地耦合工作站、控制器和i/o卡的替代的示例性实施方式。例如，在图1b的所示示例中，控制器152(其执行与图1a的控制器104基本上相同的功能)经由底板通信总线158通信地耦合到i/o卡154a-b和156a-b。i/o卡154a-b和156a-b执行与图1a的i/o卡132a-b和134a-b基本上相同的功能，并且被配置为通信地耦合到通用i/o总线136a-b，以与端接模块124a-b和126a-c交换信息。为了与工作站102通信，控制器152经由lan 106通信地耦合到工作站102。
54.在图1c中所示的另一个所示示例中，控制器162(其执行与图1a的控制器104基本上相同的功能)经由lan 106通信地耦合到工作站102和多个i/o卡164a-b和166a-b。i/o卡164a-b和166a-b执行与图1a的i/o卡132a-b和134a-b基本上相同的功能，并且被配置为通信地耦合到通用i/o总线136a-b，以与端接模块124a-c和126a-c交换信息。但与图1a的i/o卡132a-b和134a-b以及图1b的i/o卡154a-b和156a-b不同，i/o卡164a-b和166a-b被配置为经由lan 106与控制器162和工作站102进行通信。以此方式，i/o卡164a-b和166a-b可以与工作站102直接交换信息。
55.在图1d中所示的再另一个所示示例中，在工作站172(其执行与图1a的工作站102基本上相同的功能)中实施i/o卡174a-b和176a-b(其执行与图1a的i/o卡132a-b和134a-b基本上相同的功能)。在一些示例性实施方式中，物理i/o卡174a-b和176a-b没有包括在工作站172中，但在工作站172中实施i/o卡174a-b和176a-b的功能。在图1d的所示示例中，i/o卡174a-b和176a-b被配置为通信地耦合到通用i/o总线136a-b，以与端接模块124a-c和126a-c交换信息。此外，在图1d的所示示例中，工作站172被配置为执行与控制器104基本上相同的功能，以使得不必提供控制器来执行过程控制策略。但也可以提供控制器。
56.图2是图1a的示例性编组柜122的详细图示。在所示示例中，为编组柜122提供了插座轨202a和202b，用以接收端接模块124a-c。另外，为编组柜122提供了i/o总线收发器206，i/o总线收发器206将端接模块124a-c通信地耦合到以上结合图1a所述的通用i/o总线136a。i/o总线收发器206可以使用发射器放大器和接收器放大器来实施，其调节在端接模块124a-c与i/o卡132a-b之间交换的信号。为编组柜122提供另一条通用i/o总线208，另一条通用i/o总线208将端接模块124a-c通信地耦合到i/o总线收发器206。在所示的示例中，i/o总线收发器206被配置为使用有线通信介质传送信息。尽管未示出，但可以为编组柜122提供与i/o总线收发器206基本上相似或相同的另一个i/o总线收发器，该另一个i/o总线收
发器用以将端接模块126a-c与i/o卡134a-b通信地耦合。
57.使用公用通信接口(例如，i/o总线208和i/o总线136a)在i/o卡132a-b与端接模块124a-c之间交换信息实现了在设计或安装过程后期定义现场设备到i/o卡的连接路由。例如，端接模块124a-c可以在编组柜122内的多个位置(例如，插座轨202a-b的多个端接模块插座)通信地耦合到i/o总线208。另外，在i/o卡132a-b与端接模块124a-c之间的公用通信接口(例如，i/o总线208和i/o总线136a)减少了在i/o卡132a-b与端接模块124a-c之间的通信介质的数量(例如，通信总线和/或电线的数量)，因而相比于可以安装在公知编组柜结构中的公知端接模块的数量，实现了在编组柜122中安装相对更多的端接模块124a-c(和/或端接模块126a-c)。
58.为了显示与端接模块124a-c相关联的现场设备标识信息和/或其他现场设备信息，为端接模块124a-c中的每一个端接模块提供显示器212(例如，电子端接标签)。端接模块124a的显示器212显示现场设备112a(图1a)的现场设备标识(例如，现场设备标签)。另外，端接模块124a的显示器212可以用于显示现场设备活动信息(例如，测量信息、线路电压等)、数据类型信息(例如，模拟信号、数字信号等)、现场设备状况信息(例如，设备接通、设备关闭、设备错误等)、和/或任意其他现场设备信息。如果端接模块124a被配置为通信地耦合到多个现场设备(例如，图1a的现场设备112a及其他现场设备(未示出))，显示器212可以用于显示与通信地耦合到端接模块124的全部现场设备相关联的现场设备信息。在所示的示例中，使用液晶显示器(lcd)实施显示器212。但在其他示例性实施方式中，使用任意其他适合的显示器技术来实施显示器212。
59.为了取回(retrieve)现场设备标识信息和/或其他现场设备信息，为端接模块124a-c中的每一个端接模块提供标签器214(例如，端接标签器)。例如，当现场设备112a通信地耦合到端接模块124a时，端接模块124a的标签器214从现场设备112a(和/或通信地耦合到端接模块124a的其他现场设备)取回现场设备标识信息和/或任何其他现场设备信息，并经由端接模块124a的显示器212显示信息。以下结合图8详细描述标签器214。提供显示器212和标签器214减小了与将标签手动附接到与端接模块和现场设备相关联的电线和/或总线相关联的成本与安装时间。但在一些示例性实施方式中，手动电线贴标签也可以结合显示器212和标签器214来使用。例如，通过使用显示器212和标签器214来确定将现场设备112a-c和116a-c中的哪个现场设备连接到端接模块124a-c和126a-c中的每一个端接模块，可以将现场设备112a-c和116a-c相对迅速地通信地耦合到i/o卡132a-b和134a-b。随后，在完成安装后，可以将标签可选地添加到在端接模块124a-c和126a-c与现场设备112a-c和116a-c之间延伸的总线或电线。通过配置显示器212和标签器214显示状况信息(例如，设备错误、设备警告、设备接通、设备关闭、设备禁用等)以便于故障检修过程，显示器212和标签器214还可以减小与维护操作相关联的成本和时间。
60.为了向端接模块124a-c、i/o总线收发器206和显示器212提供电功率，为编组柜122提供电源216。在所示的示例中，端接模块124a-c使用来自电源216的电功率来为用于与现场设备进行通信(例如，图1a的现场设备112a-c)的通信信道或通信接口供电和/或为现场设备提供用于操作的电功率。另外，在一些示例中，为编组柜122提供功率调节器218，用以调节或调整被提供给沿插座轨202a-b的每一个端接模块124a-c的功率。在一些示例中，可以经由通信地耦合到插座轨202a-b的集成电力注入总线从外部电源和/或功率调节器为
端接模块124a-c供电。
61.图3是可以用于实施图1a的示例性编组柜122的另一个示例性编组柜300。在所述的示例中，为编组柜300提供无线i/o总线通信控制器302，以便经由无线通用i/o连接304无线地与图1a的控制器104进行通信。如图3中所示的，与图1a的端接模块124a-c和126a-c基本上相似或相同的多个端接模块306插入轨插座308a和308b中，并且经由在编组柜300内部的通用i/o总线309通信地耦合到无线i/o总线通信控制器302。在所示的示例中，无线i/o总线通信控制器302模仿图1a的控制器104的i/o卡(例如，图1a的i/o卡134a)，以使得端接模块306能够与控制器104进行通信。
62.与其中显示器212安装在端接模块124a-c上的图2所示示例不同，在图3的所示示例中，多个显示器310安装在与用于接收端接模块的插座相关联的编组柜300中。以此方式，当端接模块306中的一个端接模块插入现场设备中并通信地耦合到现场设备(例如，图1a的现场设备112a-c和116a-c中的一个现场设备)时，端接模块306的标签器214和显示器310中相应的一个显示器可以用于显示现场设备标识信息，该现场设备标识信息表示连接到端接模块306的现场设备。显示器310还可以用于显示任意其他现场设备信息。为编组柜300提供电源312，电源312与图2的电源216基本上相似或相同。此外，在一些示例中，为编组柜300提供功率调节器314，功率调节器314与图2的功率调节器218基本上相似或相同。
63.图4示出了图1a和2的示例性端接模块124a的顶视图，以及图5示出了图1a和2的示例性端接模块124a的侧视图。在图4的所示示例中，显示器212在示例性端接模块124a的顶面上，以使得当端接模块124a插入轨插座202a(图3)中时，在操作期间操作者或用户可以看见显示器212。如图5的所示示例中所示的，示例性端接模块124a可移动地耦合到底座402。示例性端接模块124a包括多个触点404(显示了其中两个)，多个触点404将端接模块124a通信地耦合和/或电耦合到底座402。以此方式，底座402可以耦合到编组柜122(图1a和2)，以及端接模块124a可以经由底座402耦合到编组柜122并可以经由底座402从编组柜122移除。为底座402提供端接螺钉406(例如，现场设备接口)以将导电通信介质(例如，总线)与现场设备112a栓紧或固定。当端接模块124a可移动地耦合到总线402时，端接螺钉406通信地耦合到触点404中的一个或多个触点，以实现在端接模块124a与现场设备112a之间传送信息。在其他示例性实施方式中，可以为底座402提供任意其他适合类型的现场设备接口(例如，插座)，以代替端接螺钉406。另外，尽管示出了一个现场设备接口(例如，端接螺钉406)，但可以为底座402提供更多现场设备接口，该更多现场设备接口被配置为实现将多个现场设备通信地耦合到端接模块124a。
64.为了将端接模块124a通信地耦合到图2的通用i/o总线208，为底座402提供了通用i/o总线连接器408(图5)。当用户将底座402插入插座轨202a或插座轨202b(图2)中时，通用i/o总线连接器408接合通用i/o总线208。通用i/o总线连接器408可以使用任意适合的接口来实施，包括相对简单的接口，例如隔离穿孔连接器。为了实现在端接模块124a与i/o总线208之间传送信息，将i/o总线连接器408连接到端接模块124a的触点404中的一个或多个触点。
65.如图5所示的，还可以为底座402提供可选的显示器接口连接器410，以便将端接模块124a通信地耦合到外部显示器(例如，图3的一个显示器310)。例如，如果端接模块124a实施为不具有显示器212，则端接模块124a就可以使用显示器接口连接器410来将现场设备标
识信息或者任意其他现场设备信息输出到外部显示器(例如，图3的显示器310中的一个)。
66.图6是图1a和图2的示例性端接模块124a的详细框图，图7是图1a的示例性i/o卡132a的详细框图，以及图8是图2、图3和图6的示例性标签器214的详细框图。示例性端接模块124a、示例性i/o卡132a和示例性标签器214可以使用硬件、固件和/或软件的任何期望的组合来实施。例如，可以使用一个或多个集成电路、分立半导体组件、或无源电子组件。另外或者替代地，示例性端接模块124a、示例性i/o卡132a和示例性标签器214或其部分中的一些或全部框可以使用存储在机器可访问介质上的指令、代码和/或其他软件和/或固件等来实施，当例如由处理器系统(例如，图16的示例性处理器系统1610)执行时，执行在图10a、图10b、图11a、图11b和图12的流程图中表示的操作。尽管将示例性端接模块124a、示例性i/o卡132a和示例性标签器214描述为具有下述各个框中的一个，但可以为示例性端接模块124a、示例性i/o卡132a和示例性标签器214中的每一个提供下述任意相应框中的两个或更多个。
67.转向图6，示例性端接模块124a包括通用i/o总线接口602，以使得示例性端接模块124a能够与图1a的i/o卡132a-b(或任何其他i/o卡)进行通信。i/o总线接口602可以例如使用rs-485串行通信标准、以太网等来实施。为了标识端接模块124a的地址和/或i/o卡132a的地址，为端接模块124a提供了地址标识符604。地址标识符604可以被配置为当端接模块124a插入编组柜122中时，向i/o卡132a(图1a)查询端接模块地址(例如，网络地址)。以此方式，端接模块124a在将信息传送到i/o卡132a时可以使用端接模块地址作为源地址，并且i/o卡132a在将信息传送到端接模块124a时使用端接模块地址作为目标地址。
68.为了控制端接模块124a的多个操作，为端接模块124a提供操作控制器606。在示例性实施方式中，操作控制器可以使用微处理器或微控制器来实施。操作控制器606将指令或命令传送到示例性端接模块124a的其他部分以控制那些部分的操作。
69.为示例性端接模块124a提供i/o总线通信处理器608，以便经由通用i/o总线136a与i/o卡132a交换信息。在所示的示例中，i/o总线通信处理器608将信息打包以便传送到i/o卡132a，并拆包从i/o卡132a接收到的信息。在所示的示例中，i/o总线通信处理器608为要传送的每一个包产生报头信息，并从接收到的包读取报头信息。示例性报头信息包括目标地址(例如，i/o卡132a的网络地址)、源地址(例如，端接模块124a的网络地址)、包类型或数据类型(例如，模拟现场设备信息、现场设备信息、命令信息、温度信息、实时数据值等)、和错误校验信息(例如，循环冗余校验(crc))。在一些示例性实施方式中，i/o总线通信处理器608和操作控制器606可以使用相同的微处理器或微控制器来实施。
70.为了提供(例如，获得和/或产生)现场设备标识信息和/或任何其他现场设备信息(例如，活动信息、数据类型信息、状况信息等)，为端接模块124a提供了标签器214(图2和图3)。以下结合图8详细描述标签器214。端接模块124a还包括显示器212(图2)，显示器212用以显示由标签器214提供的现场设备标识信息和/或任何其他现场设备信息。
71.为了控制被提供给图1a的现场设备112a(或任何其他现场设备)的功率量，为端接模块124a提供了现场功率控制器610。在所示的示例中，编组柜122(图2)中的电源216向端接模块124a提供电功率，以为通信信道接口供电，以便与现场设备112a进行通信。例如，一些现场设备使用12伏进行通信，而其他的现场设备使用24伏进行通信。在所示的示例中，现场功率控制器610被配置为调节、调整并逐步升高和/或逐步降低由电源216提供给端接模
块124a的电功率。在一些示例中，功率调节经由与编组柜(图2)相关联的功率调节器218来完成。在一些示例性实施方式中，现场功率控制器610被配置为限制用于与现场设备进行通信和/或被传递给现场设备的电功率量，以实质上减小或消除易燃或可燃环境中打火花的风险。
72.为了将从电源216(图2)接收到的电功率转换为用于端接模块124a和/或现场设备112a的电功率，为端接模块124a提供功率转换器612。在所示的示例中，用于实施端接模块124a的电路使用一个或多个电压电平(例如，3.3v)，该一个或多个电压电平与现场设备112a所需的电压电平不同。功率转换器612被配置为使用从电源216接收到的功率为端接模块124a和现场设备112a提供不同的电压电平。在所示的示例中，由功率转换器612产生的电功率输出用于对端接模块124a和现场设备112a加电，并在端接模块124a和现场设备112a之间传送信息。一些现场设备通信协议要求比其他通信协议相对高或低的电压电平和/或电流电平。在所示的示例中，现场功率控制器610控制功率转换器612以提供电压电平来对现场设备112a加电并与现场设备112a进行通信。但在其他示例性实施方式中，由功率转换器612产生的电功率输出可以用于对端接模块124a加电，同时在编组柜122外部的单独电源用于对现场设备112a加电。
73.为了将端接模块124a的电路与i/o卡132a电隔离，为端接模块124a提供一个或多个隔离设备614。隔离设备614可以使用电流隔离器(galvanic isolator)和/或光隔离器来实施。以下结合图9详细描述示例性隔离结构。
74.为了在模拟信号与数字信号之间转换，为端接模块124a提供数模转换器616和模数转换器618。数模转换器616被配置为将从i/o卡132a接收到的数字表示的模拟值转换为可以传送到图1a的现场设备112a的模拟值。模数转换器618被配置为将从现场设备112a接收到的模拟值(例如，测量值)转换为可以传送到i/o卡132a的数字表示的值。在其中端接模块124a被配置为与现场设备112a进行数字通信的替代的示例性实施方式中，可以从端接模块124a省略数模转换器616和模数转换器618。
75.为了控制与现场设备112a的通信，为端接模块124a提供了现场设备通信处理器620。现场设备通信处理器620确保从i/o卡132a接收到的信息处于要被传送到现场设备112a的正确格式和电压类型(例如，模拟或数字)。如果现场设备112a被配置为使用数字信息进行通信，现场设备通信处理器620还被配置为打包或拆包信息。另外，现场设备通信处理器620被配置为提取从现场设备112a接收到的信息，并将该信息传送给模数转换器618和/或i/o总线通信处理器608，以便随后传送到i/o卡132a。在一些示例中，现场设备通信处理器620帮助识别与现场设备112a相关联的适当通信协议。例如，端接模块124a可以被配置为与遵从现场总线的设备(包括profibus pa设备或ff-h1设备)进行通信。在这种示例中，现场设备通信处理器620实施自动感测例程，其中，现场设备通信处理器620格式化与profibus pa通信协议相对应的测试信号或请求。如果现场设备112a对该请求做出响应，就将现场设备112a确认为遵从profibus pa的设备，并且全部将来的通信是基于profibus pa协议来格式化的。如果现场设备112a不对profibus pa格式化的请求做出响应，现场设备通信处理器620就格式化与ff-h1通信协议相对应的第二请求，以基于现场设备112a是否对第二请求做出响应来确认现场设备112a是否是遵从ff-h1的设备。如果端接模块124a被配置为使用其他协议(例如，hart)进行通信，现场设备通信处理器620就可以产生另外的请求，
直至检测到针对现场设备112a的适当的通信协议。
76.在一些示例中，这种自动感测例程在周期性(非周期性))基础上实施(例如，在特定阈值时间期间后)，以便检测通信地耦合到端接模块124a的现场设备中的任何变化。例如，自动感测例程可以检测在通信地耦合到端接模块124a的导线130a上的第一运行中或主要现场设备(例如，现场设备112a)和第二备用现场设备(未示出)。如果第一现场设备发生故障，端接模块124a就可以借助与第一现场设备的通信的丧失而检测到其。在一些这种示例中，自动感测例程检测备用设备并将设备信息(例如，占位符信息、设备类型、供应商、修订版等)与故障设备的设备信息相比较。在一些示例中，如果设备信息匹配(例如，除了序列号以外，主要现场设备与备用设备是相同设备)，端接模块124a就自动以备用现场设备调换第一现场设备，以继续对过程系统的控制。另外或者替代地，在一些示例中，如果设备信息包含一些区别(例如，不同版本或供应商)，端接模块124a就自动启用并开始与备用现场设备进行通信，但保留“备用”名称(同时继续将第一现场设备表示为主要现场设备，尽管第一现场设备被断开连接了)，直至操作者或工程师指定移除第一现场设备和/或将备用现场设备指定为新的运行中或主要设备。
77.在所示的示例中，现场设备通信处理器620还被配置为为从现场设备112a接收到的信息标记时间戳。在端接模块124a产生时间戳便于实施使用亚微秒级时间戳精度的事件序列(soe)操作。例如，时间戳和相应信息可以传送到控制器104和/或工作站102。例如由工作站102(图1a)(或任何其他处理器系统)执行的事件序列操作随后可以用于分析在特定操作状态(例如，故障模式)之前、之中和/或之后发生了什么，以确定什么导致特定操作状态发生。亚微秒级时间戳实现了使用相对高的粒度捕获事件。在一些示例性实施方式中，现场设备通信处理器和操作控制器606可以使用相同的微处理器或微控制器来实施。
78.通常，为类似于现场设备通信控制器620的现场设备通信控制器提供与现场设备类型相对应的通信协议功能或其他通信功能(例如，现场总线通信协议功能、hart通信协议功能等)，该现场设备通信控制器被配置为与现场设备进行通信。例如，如果现场设备112a实施为hart设备，就为端接模块124a的现场设备通信控制器620提供hart通信协议功能。当端接模块124a从打算用于现场设备112a的i/o卡132a接收信息时，现场设备通信控制器620根据hart通信协议格式化信息，并将信息传递到现场设备112a。
79.在所示的示例中，现场设备通信控制器620被配置为处理通过的消息(pass-through message)。通过的消息源自工作站(例如，图1a的工作站102)，并且作为有效负载(例如，通信包的数据部分)传送通过控制器(例如，图1a的控制器104)并且直到端接模块(例如，图1a的端接模块124a)，以便传递到现场设备(例如，现场设备112a)。例如，将源自工作站102并打算传递给现场设备112a的消息在工作站102处标记为具有通信协议描述符(例如，hart协议描述符)和/或根据现场设备112a的通信协议进行格式化。工作站102随后将消息封包到一个或多个通信包的有效负载中，以将消息作为通过的消息从工作站102通过i/o控制器104传递到端接模块124a。封包消息包括例如根据用于与现场设备进行通信的通信协议(例如，现场总线协议、hart协议等)打包报头信息内的消息。当端接模块124a从i/o卡132接收到包含通过的消息的通信包时，i/o总线通信处理器608(图6)从接收到的通信包提取有效负载。现场设备通信控制器620(图6)随后从有效负载拆包出通过的消息，根据由工作站102产生的通信协议描述符格式化消息(如果还没有在工作站102处进行格式化)，并将
消息传送到现场设备112a。
80.现场设备通信控制器620还被配置为以类似的方式将通过的消息传送到工作站102。例如，如果现场设备112a产生打算传递给工作站102的消息(例如，对工作站消息或任何其他消息的响应)，现场设备通信控制器620就将来自现场设备112a的消息封包到一个或多个通信包的有效负载中，并且i/o总线通信处理器608将包含封包的消息的一个或多个包传送到i/o卡1332a。当工作站102从控制器104接收包含封包消息的包时，工作站102可以解开并处理消息。
81.为端接模块124a提供现场设备接口622，现场设备接口622被配置为将端接模块124a通信地耦合到现场设备(例如，图1a的现场设备112a)。例如，现场设备接口622可以经由触点404中的一个或多个触点(图4)通信地耦合到图4和图5的端接螺钉406。
82.在一些示例中，为端接模块124a提供现场总线诊断分析器624，现场总线诊断分析器624被配置为当现场设备遵从现场总线时提供与相关联的现场设备有关的高级诊断。现场总线诊断分析器624执行与物理布线(例如，图1a的第一导线130a)的条件和在操作过程中的相关联的通信有关的测量。例如，现场总线诊断分析器624可以测量电源电压、负载电流、信号电平、线路噪声和/或跳动。尽管具有类似功能的高级诊断模块可以包含到传统的现场总线架构中，但由现场总线诊断分析器624提供的诊断更为可靠和/或鲁棒，因为端接模块124a仅以点对点架构耦合到单个现场设备，而不是必须诊断传统现场总线段的多点分支架构中的多个设备。
83.现在转向图7，图1a的示例性i/o卡132a包括通信接口702，通信接口702将i/o卡132a通信地耦合到控制器104(图1a)。另外，示例性i/o卡132a包括通信处理器704，通信处理器704用以控制与控制器104的通信，并打包和拆包与控制器104交换的信息。在所示的示例中，通信接口702和通信处理器704被配置为向控制器104传送打算传递给控制器104的信息和要传递给工作站102(图1a)的信息。为了传送打算传递给工作站102的信息，通信接口702可以被配置为根据通信协议(例如，传输控制协议(tcp)、用户数据报协议(udp)等)将信息(例如，来自现场设备112a-c、端接模块124a-c和/或i/o卡132a的信息)封包到一个或多个通信包的有效负载中，并将包含该信息的包传送到工作站102。工作站102随后可以从接收到的包拆包有效负载，并解开有效负载中的信息。在所示的示例中，由通信接口702传送到工作站102的包的有效负载中的信息可以包含一个或多个封包器。例如，源自现场设备(例如，现场设备112a)的信息可以在现场设备通信协议封包器中(例如，foundation现场总线通信协议封包器、hart通信协议封包器等)封包，它是通信接口702根据基于tcp的协议、基于udp的协议或任何其他协议封包的，以使得控制器104能够随后将信息传送到工作站102。以类似的方式，通信接口702被配置为解开由工作站102传送到控制器104并打算用于传递给现场设备112a-c、端接模块124a-c和/或i/o卡132a的信息。
84.在替代的示例性实施方式中，通信接口702和通信处理器704可以(借助或不借助现场设备通信协议封包器)将信息传送到控制器104，并且控制器104可以将打算传递给工作站102的信息以与上述相同的方式打包。通信接口702和通信处理器704可以使用任何有线或无线通信标准来实施。
85.在替代的示例性实施方式中，例如，图1c的所示示例，通信接口702和通信处理器704可以被配置为经由lan 106与工作站102和/或控制器162进行通信。
86.为了使得用户能够与i/o卡132a交互和/或访问i/o卡132a，为i/o卡132a提供一个或多个用户接口端口706。在所示的示例中，用户接口端口706包括键盘接口端口703和便携式手持计算机(例如，个人数字助理(pda)、平板pc等)接口端口707。例如，将pda 708示出为使用无线通信通信地耦合到用户接口端口706。
87.为了将i/o卡132a通信地耦合到通用i/o总线136a(图1a)，为i/o卡132a提供了i/o总线接口710。为了处理经由i/o总线136a交换的通信信息并控制经由i/o总线136a进行的通信，为i/o卡132a提供了i/o总线通信处理器712。i/o总线接口710可以与图6的i/o总线接口602类似或相同，并且i/o总线通信处理器712可以与图6的i/o总线通信处理器608类似或相同。为了将由图1a的控制器104提供的电功率转换为供电并操作i/o卡132a和/或与端接模块124a-c进行通信所需的电功率，为i/o卡132a提供了功率转换器714。
88.现在转向图8，示例性标签器214包括通信接口802，通信接口802被配置为将标签器214通信地耦合到端接模块(例如，图1a、图2、图4、图5和图6的端接模块124a)和/或现场设备(例如，图1a的现场设备112a)，以取回现场设备标识信息(例如，设备标签值、设备名、电子序列号等)和/或其他现场设备信息(例如，活动信息、数据类型信息、状况信息等)。为了控制与端接模块124a和/或现场设备112a的通信，为标签器214提供了通信处理器804。
89.为了检测到现场设备(例如，图1a的现场设备112a)的连接，为标签器214提供了连接检测器806。连接检测器806可以使用感测何时将现场设备112a连接到端接模块124a的例如电压传感器、电流传感器、逻辑电路等来实施。在所示的示例中，当连接检测器806确定已经将现场设备112a连接到端接模块124a时，连接检测器806促使传送到通信处理器804的通知(例如，中断)，指示检测到的连接。通信处理器804随后向端接模块124a和/或现场设备112a查询现场设备112a的现场设备标识信息。在示例性实施方式中，连接检测器806还可以被配置为确定将现场设备112a通信地耦合到端接模块124a的连接的类型，例如，多点分支连接、点对点连接、运行中现场设备与非运行的备用现场设备的点对点连接、无线网状网络连接、光连接等。
90.为了显示现场设备标识信息和/或其他现场设备信息，为标签器214提供了显示器接口808。在所示的示例中，显示器接口808被配置为驱动并控制液晶显示器(lcd)。例如，显示器接口808可以被配置为控制安装在端接模块124a上的lcd显示器212(图2)或安装在编组柜300(图3)上的lcd显示器310。但在其他示例性实施方式中，显示器接口808可以替代地被配置为驱动其他显示器类型。
91.为了检测现场设备112a的活动，为标签器214提供了现场设备活动检测器810。在所示的示例中，当通信处理器804从端接模块124a和/或现场设备112a接收数据时，通信处理器804将接收到的数据传送到现场设备活动检测器810。现场设备活动检测器810随后从数据提取过程变量(pv)值，包括例如由现场设备112a产生的测量信息(例如，温度、压力、线路电压等)、或其他监控信息(例如，阀关闭的、阀打开的等)。显示器接口808随后可以显示现场设备活动信息(例如，pv值、测量信息、监控信息等)。
92.为了检测现场设备112a的状况，为标签器214提供了现场设备状况检测器812。现场设备状况检测器812被配置为从由通信处理器804从端接模块124a和/或现场设备112a接收到的数据提取与现场设备112a相关联的状况信息(例如，设备接通、设备关闭、设备错误、设备警告、设备健康(开环、短路等)、设备通信状况等)。在一些示例中，状况信息包括基于
经由现场总线诊断分析器624(图6)获得的数据的信息。显示器接口808随后可以显示接收到的状况信息。
93.为了识别现场设备112a，为标签器214提供了现场设备标识符814。现场设备标识符814被配置为从由通信处理器804从端接模块124a和/或现场设备112a接收到的数据提取现场设备标识信息(例如，设备标签值、设备名、电子序列号等)。显示器接口808随后可以显示现场设备标识信息。在示例性实施方式中，现场设备标识符814还可以被配置为检测现场设备类型(例如，阀执行机构、压力传感器、温度传感器、流量传感器等)。在一些示例中，现场设备标识符814被配置为以与以上结合图6所述的现场设备通信处理器620相同或相似的方式或者相结合地识别与现场设备112a相关的适当通信协议。
94.为了识别与现场设备112a相关联的数据类型(例如，模拟或数字)为标签器214提供了数据类型标识符816。数据类型标识符816被配置为从由通信处理器从端接模块124a和/或现场设备112a接收到的数据提取数据类型标识信息。例如，端接模块124a可以存储数据类型描述符变量，其指示现场设备被配置为借以通信的类型(例如，模拟、数字等)，并且端接模块124a可以将数据类型描述符变量传送到标签器214的通信处理器804。显示器接口808随后可以显示数据类型。在一些示例中，数据类型标识符816使用由现场设备标识符814识别的通信协议来确定与现场设备112a相关联的数据类型。
95.图9示出了可以结合图1a的示例性端接模块124a和124b实施的隔离电路结构，该隔离电路结构用以将端接模块124a-b彼此电隔离并将现场设备112a-b与通用i/o总线136a电隔离。在所示的示例中，端接模块124a-b中的每一个都包括相应的端接模块电路902和904(例如，以上结合图6所述的框中的一个或多个框)。另外，经由现场接线盒120a将端接模块124a-b连接到其相应的现场设备112a-b。此外，将端接模块124a-b连接到通用i/o总线136a和电源216。为了将端接模块电路902与通用i/o总线136a电隔离，为端接模块124a提供了隔离电路906。以此方式，端接模块电路902可以被配置为如果在现场设备112a中出现电源电涌和其他电力变化，在不影响通用i/o总线136a的电压的情况下和不导致对i/o卡132a(图1a)的损害的情况下，就跟随(例如，浮动)现场设备112a的电压电平。端接模块124b也包括隔离电路908，隔离电路908被配置为将端接模块电路904与通用i/o总线136a隔离。在端接模块124a-b中实施的隔离电路906和908及任何其他隔离电路都可以使用光隔离电路和电隔离电路来实施。
96.为了将端接模块电路902与电源216隔离，为端接模块124a提供了隔离电路910。类似地，为端接模块124b提供了隔离电路912，以将端接模块电路904与电源216隔离。通过将端接模块电路902和904与电源216隔离，与现场设备112a-b相关联的任何电力变化(例如，电源电涌、电流尖峰等)都不会损坏电源216。此外，端接模块124a-b中的一个端接模块的任何电力变化都不会损坏或影响端接模块124a-b中的另一个端接模块的操作。
97.在公知的过程控制系统中，在公知编组柜中提供隔离电路，从而减小了可用于公知端接模块的空间量。但如在如图9的所示示例中所示地在端接模块124a和124b中提供隔离电路906、908、910和912减小了编组柜122(图1a和图2)中用于隔离电路所需的空间量，因而增大了可用于端接模块(例如，端接模块124a-c和126a-c)的空间量。另外，在端接模块(例如，端接模块124a-b)中实施隔离电路(例如，隔离电路906、908、910和912)实现了选择性地仅与需要隔离的端接模块一起使用隔离电路。例如，图1a的端接模块124a-c和126a-c
中的一些可以实施为不具有隔离电路。
98.图10a、图10b、图11a、图11b、图12和图15是示例性方法的流程图，其可以用于实施端接模块(例如，图1a、图2和图4-6的端接模块124a、和/或图13b的端接模块1332a)，i/o卡(例如，图1a和图7的i/o卡132a)，和标签器(例如，图2、图3和图8的标签器214)。在一些示例性实施方式中，使用机器可读指令来实施图10a、图10b、图11a、图11b、图12和图15的示例性方法，机器可读指令包括用于由处理器(例如，图16的示例性处理器系统1610中所示的处理器1612)执行的程序。程序可以体现为存储在有形介质上的软件，有形介质例如为cd-rom、软盘、硬盘驱动器、数字多用途盘(dvd)和与处理器1612相关联的存储器，和/或以公知的方式体现为固件和/或专用硬件。此外，尽管参考图10a、图10b、图11a、图11b、图12和图15中所示的流程图描述了示例性程序，但本领域技术人员会易于想到可以替换地使用实施本文所述的示例性端接模块124a、示例性端接模块1332a、示例性i/o卡132a和示例性标签器214的许多其他方法。例如，可以改变框的执行顺序，和/或可以改变、去除或组合所述框中的一些框。
99.具体转向图10a和10b，结合图1a、图2和图4-6的示例性端接模块124a来描述图10a和图10b的示例性方法。但图10a和图10b的示例性方法可以用于实施任意其他端接模块。图10a和图10b的流程图用于描述示例性端接模块124a如何在现场设备112a与i/o卡132a之间传送信息。最初，端接模块124a确定它是否接收到通信信息(框1002)。例如，如果i/o总线通信处理器608(图6)或现场设备通信处理器620例如经由中断或状况寄存器指示已经接收到通信信息，端接模块124a确定它接收到通信信息。如果端接模块124a确定它没有接收到通信信息(框1002)，控制就保留在框1002，直至端接模块124a接收通信信息。
100.如果端接模块124a接收到通信信息(框1002)，端接模块124a就基于例如现场设备通信处理器620(图6)的中断或状况寄存器确定它是否从现场设备(例如，图1a的现场设备112a)接收到通信信息(框1004)。如果端接模块124a确定它从现场设备112a接收到通信信息(框1004)，那么现场设备通信处理器620就基于现场设备通信协议从与现场设备112a相关联的接收到的通信信息提取现场设备信息和现场设备标识信息(框1006)。现场设备信息可以包括例如现场设备标识信息(例如，设备标签、电子序列号等)、现场设备状况信息(例如，通信状况、诊断健康信息(开环、短路等))、现场设备活动信息(例如，过程变量(pv)值)、现场设备描述信息(例如，现场设备类型或功能，例如，阀执行机构、温度传感器、压力传感器、流量传感器等)、现场设备连接配置信息(例如，多点分支总线连接、点对点连接等)、现场设备总线或段标识信息(例如，现场设备总线或现场设备段，现场设备经由现场设备总线或现场设备段通信地耦合到端接模块)、和/或现场设备数据类型信息(例如，模拟输入(ai)数据类型、模拟输出(ao)数据类型、离散输入(di)数据类型(例如，数字输入数据类型)、离散输出(do)数据类型(例如，数字输出数据类型)等)。现场设备通信协议可以是由现场设备112a使用的任何协议(例如，现场总线协议(例如，ff-h1)、hart协议、as-i协议、profibus协议(例如，profibus pa)等。在替代的示例性实施方式中，在框1006，现场设备通信处理器620从接收到的通信信息仅提取现场设备信息，并且将标识现场设备112a的现场设备标识信息存储在端接模块124a中。例如，在将现场设备112a初始连接到端接模块124a时，现场设备112a可以将其标识信息传送到端接模块124a，并且端接模块124a可以存储标识信息。
101.现场设备通信处理器620随后确定是否需要模数转换(框1008)。例如，如果现场设
备112a传送模拟测量值，现场设备通信处理器620则确定需要或要求模数转换(框1008)。如果要求模数转换，模数转换器618(图6)就对接收到的信息执行转换(框1010)。
102.在模数转换(框1010)后或者如果不要求模数转换(框1008)，现场设备通信处理器620识别与接收到的现场设备信息相关联的数据类型(例如，模拟、数字、温度测量等)(框1012)，并产生对应于接收到的现场设备信息的数据类型描述符(框1014)。例如，端接模块124a可以存储数据类型描述符，其指示总是从现场设备112a接收到的数据类型，或者现场设备112a可以将数据类型传送到端接模块124a，现场设备通信处理器620使用其在框1010产生数据类型描述符。
103.i/o总线通信处理器608(图6)确定i/o卡132a的目标地址(框1016)，端接模块124a要向其传送从现场设备112a接收到的信息。例如，通信处理器608(图6)可以从地址标识符604(图6)获得i/o卡132a的目标地址。另外，i/o总线通信处理器608确定或产生错误校验数据(框1020)，以传送到i/o卡132a，以确保由i/o卡132a接收到的现场设备信息无误。例如，i/o总线通信处理器608可以产生循环冗余校验(crc)错误校验位。
104.i/o总线通信处理器608随后基于i/o总线通信协议打包现场设备信息、现场设备标识信息、数据类型描述符、i/o卡132a的目标地址、端接模块124a的源地址和错误校验数据(框1022)。i/o总线通信协议可以使用例如基于tcp的协议、基于udp的协议等来实施。i/o总线通信处理器608可以从地址标识符604(图6)获得端接模块124a的源地址。i/o总线接口602(图6)随后结合由其他端接模块(例如，图1a的端接模块124b和124c)产生并传送的打包信息经由通用i/o总线136a(图1a和图2)传送打包信息(框1024)。例如，可以为i/o总线接口602提供仲裁电路或设备，其嗅探或监控通用i/o总线136a以确定通用i/o总线136a何时可用(例如，没有由端接模块124b-c使用)，以将信息从端接模块124a传送到i/o卡132a。
105.如果端接模块124b在框1004确定在框1002检测的通信信息不是来自现场设备112a(例如，通信信息来自i/o卡132a)，i/o总线通信处理器608(图6)就从接收到的通信信息提取目标地址(框1026)。i/o总线通信处理器608随后确定提取的目标地址与从地址标识符604获得的端接模块124a的目标地址是否匹配(框1028)。如果目标地址与端接模块124a的地址不匹配(例如，接收到的信息不是打算用于传递到端接模块124a)(框1028)，控制就返回到框1002(图10a)。否则，如果目标地址与端接模块124a的地址匹配(例如，接收到的信息不是打算用于传递到端接模块124a)(框1028)，i/o总线通信处理器608就基于i/o总线通信协议从接收到的通信信息提取现场设备信息(框1030)，并基于在接收到的通信信息中的检错信息使用例如crc验证过程验证数据的完整性(框1032)。尽管未示出，但如果i/o总线通信处理器608在框1032确定在接收到的通信信息中存在错误，i/o总线通信处理器608就将请求重发的消息发送到i/o卡132a。
106.在验证了数据完整性后(框1032)，i/o总线通信处理器608(或现场设备通信处理器620)确定是否要求数模转换(框1034)。例如，如果存储在端接模块124a中的数据类型描述符指示现场设备112a要求模拟信息，那么i/o总线通信处理器608则确定要求数模转换(框1034)。如果要求数模转换(框1034)，数模转换器616(图6)就对现场设备信息执行数模转换(框1036)。在执行了数模转换后(框1036)或者如果不要求数模转换(框1034)，现场设备通信处理器620经由使用现场设备112a的现场设备通信协议的现场设备接口622(图6)将现场设备信息传送到现场设备112a。
107.在现场设备通信处理器620将现场设备信息传送到现场设备112a后，或者在i/o总线通信处理器608将现场设备信息传送到i/o卡132a后，图10a和10b的过程结束和/或控制返回到例如呼叫过程或功能。
108.图11a和11b示出了示例性方法的流程图，其可以用于实施图1a的i/o卡132a，以在图1a的端接模块124a与控制器104之间交换信息。最初，i/o卡132a确定它是否接收到通信信息(框1102)。例如，如果通信处理器704(图7)例如经由中断或状况寄存器指示它接收到通信信息，i/o卡132a则确定它接收到通信信息。如果i/o卡132a确定它没有接收到通信信息(框1102)，控制就保留在框1102，直至i/o卡132a接收到通信信息。
109.如果i/o卡132a接收到通信信息(框1102)，i/o卡132a就基于例如通信处理器704的中断或状况寄存器确定它是否从控制器104(图1a)接收到通信信息(框1104)。如果i/o卡132a确定它从控制器104接收到通信信息(框1104)，那么通信处理器704就从与端接模块124a相关联的接收到的通信信息提取端接模块信息(其可以包括现场设备信息)。
110.通信处理器704识别与接收到的端接模块信息相关联的数据类型(例如，现场设备模拟信息、现场设备数字信息、用以控制或配置端接模块的端接模块控制信息等)，并产生对应于接收到的端接模块信息的数据类型描述符(框1110)。在替代的示例性实施方式中，在工作站102(图1a)产生数据类型描述符，通信处理器704不必产生数据类型描述符。
111.i/o总线通信处理器712(图7)随后确定端接模块124a的目标地址(框1112)。另外，i/o总线通信处理器712确定错误校验数据(框1114)以随端接模块信息传送到端接模块124a，用以确保端接模块124a无误地接收信息。例如，i/o总线通信处理器712可以产生循环冗余校验(crc)错误校验位。
112.i/o总线通信处理器712随后基于i/o总线通信协议打包端接模块信息、数据类型描述符、端接模块124a的目标地址、端接模块124a的源地址和错误校验数据(框1116)。i/o总线接口710(图7)随后结合送往其他端接模块(例如，图1a的端接模块124b和124c)的打包信息经由通用i/o总线136a(图1a和图2)传送打包信息(框1118)。例如，i/o总线通信处理器712可以使用例如端接模块124b和124c的目标地址来打包其他端接模块信息，并经由使用rs-485标准的通用i/o总线136a为全部端接模块124a-c传送端接模块信息。端接模块124a-c中的每一个端接模块都可以基于由i/o卡132a提供的目标地址从通用i/o总线136a提取其相应的信息。
113.如果i/o卡132a在框1104确定在框1102检测到的通信信息不是来自控制器104(例如，通信信息来自端接模块124a-c中的一个端接模块)，i/o总线通信处理器712(图7)就从接收到的通信信息提取源地址(例如，端接模块124a-c中的一个端接模块的源地址)(框1122)。i/o总线通信处理器712随后提取数据类型描述符(例如，数字编码的模拟数据类型、数字数据类型、温度数据类型等)(框1124)。i/o总线通信处理器712还基于i/o总线通信协议从接收到的通信信息提取端接模块信息(其可以包括现场设备信息)(框1126)，并基于接收通信信息中的检错信息使用例如crc验证过程验证数据的完整性(框1128)。尽管未示出，但如果i/o总线通信处理器712在框1128确定在接收到的通信信息中存在错误，i/o总线通信处理器712就将重发请求消息发送到与在框1122获得的源地址相关联的端接模块。
114.在验证了数据完整性后(框1128)，通信处理器704打包端接模块信息(使用端接模块的源地址和数据类型描述符)，并且通信接口702将打包信息传送到控制器104(框1130)。
如果信息打算传递给工作站102，控制器104可以随后将信息传送到工作站102。在通信接口702将信息传送到控制器104或者在i/o总线接口710将端接模块信息传送到端接模块124a后，图11a和图11b的过程结束和/或控制返回到例如呼叫过程或功能。
115.图12是示例性方法的流程图，其可以用于实施图2、图3和图8的标签器214，以取回并显示与通信地耦合到端接模块(例如，图1、图2和图4-6的端接模块124a)的现场设备(例如，图1a的现场设备112a)相关联的信息。最初，连接检测器806(图8)确定现场设备(例如，现场设备112a)是否连接到端接模块124a(例如，连接到图4和图5的端接螺钉406和/或图6的现场设备接口622)(框1202)。如果连接检测器806确定现场设备112a(或任何其他现场设备)没有连接到端接模块124a(框1202)，控制就保留在框1202，直至连接检测器806确定现场设备112a(或任何其他现场设备)连接到端接模块124a。
116.如果连接检测器806确定现场设备112a连接到端接模块124a(框1202)，现场设备标识符814就获得现场设备标识信息(例如，设备标签值、设备名、电子序列号等)，其标识现场设备112a(框1204)。例如，现场设备标识符814可以向现场设备112a发送查询，请求现场设备112a传送其现场设备标识信息。在另一个示例性实施方式中，在初始连接到端接模块124a后，现场设备112a可以将其现场设备标识信息自动传送到现场设备标识符814。
117.现场设备标识符814随后基于现场设备标识信息确定是否分配现场设备112a经由通用i/o总线136a与i/o卡132a进行通信(框1206)。例如，现场设备标识符814可以经由端接模块124a将现场设备标识信息传送到i/o卡132a，并且i/o卡132a可以将现场设备标识信息与存储在数据结构133(图1a)或者工作站102中存储的类似数据结构中的现场设备标识号相比较。数据结构133可以由工程师、操作者或用户填入待经由通用i/o总线136a与i/o卡132a进行通信的现场设备(例如，现场设备112a-c)的现场设备标识号。如果i/o卡132a确定将现场设备112a分配给i/o总线136a和/或i/o卡132a，i/o卡132a就将确认消息传送到现场设备标识符814。
118.如果现场设备标识符814确定没有分配现场设备112a经由i/o总线136a通信(框1206)，显示器接口808(图8)就显示错误消息(框1208)。否则，显示器接口808就显示现场设备标识信息(框1210)。在所示的示例中，现场设备状况检测器812检测现场设备状况(例如，设备接通、设备关闭、设备错误等)，并且显示器接口808显示状况信息(框1212)。另外，现场设备活动检测器810(图8)检测现场设备112a的活动(例如，测量和/或监控信息)，并且显示器接口808显示活动信息(框1214)。此外，数据类型检测器816(图8)检测现场设备112a的数据类型(例如，模拟、数字等)，并且显示器接口808显示数据类型(框1216)。
119.在显示器接口808显示错误消息(框1208)后或者在显示器接口808显示数据类型(框1216)后，标签器214基于例如端接模块124a是否关闭或者从编组柜122(图1a和2)拔出来确定它是否应继续监控(框1218)。如果标签器214确定它应继续监控，控制返回到框1202。否则，图12的示例性过程结束和/或控制返回到呼叫功能或过程。
120.图13a-b是示出了相对于示例性profibus pa过程区1302和示例性foundation现场总线h1(ff-h1)过程区1304的在实施本文公开的教导前后的另一个示例性过程控制系统1300的框图。尽管包括profibus pa和foundation现场总线过程区的过程控制系统不常见，但为了解释，在所示示例中显示了二者。此外，为了解释，使用与用于结合图1a的示例性过程控制系统100描述的共同部分的相同附图标记描述图13a-b的示例性过程控制系统1300。
因而，在图13a的所示示例中，过程控制系统1300包括经由lan 106通信地耦合到控制器1306的工作站102。示例性控制器1306可以与图1a-c的控制器104、152、162中的任意一个基本上相似或相同。此外，示例性过程控制系统1300包括与现场设备112a-c相关联的第一过程区114，现场设备112a-c通信地耦合到示例性编组柜1308内的端接模块124a-c。示例性编组柜可以与图1a、图2和图3的编组柜122、300的任意一个基本上相似或相同。端接模块124a-c经由第一通用i/o总线136a通信地耦合到控制器1306内的i/o卡132a-b。此外，在所示的示例中，编组柜1308包括用以接收另外的端接模块的插座轨1310，插座轨1310与以上结合图2和图3所述的插座轨202a-b、308a-b基本上相似或相同。
121.在图13a的所示示例中，示例性过程控制系统100包括使用传统现场总线架构和组件实施的profibus pa过程区1302中的现场设备1312a-c和ff-h1过程控制区1304中的1314a-c(profibus pa和ff-h1都是与现场总线协议族相关联的协议)。因而，现场设备1312a-c和1314a-c经由相应的干线或段1316a-b通信地耦合到控制器1306。典型地，现场总线干线或段是单条电缆，包括电线的双绞线，其承载数字信号和dc电力，以将多个现场设备与分布式控制系统(dcs)或其他控制系统主机相连接。由于多个约束，现场总线段典型地局限于1900米的最大长度，并且可以连接高达16个不同现场设备。如在所示示例中示出的，段1316a-b通信地耦合到控制器1306内的相应i/o卡1318a-b和1320a-b。在所示的示例中，段1316a-b中的每一个段都耦合到两个i/o卡1318a-b或1320a-b，以提供冗余。在一些示例中，i/o卡1318a-b和/或1320a-b可以位于彼此分离的和/或与和第一过程区114的现场设备112a-c相关联的i/o卡132a-b分离的不同控制器中。
122.在图13a的所示示例中，对应于示例性profibus pa过程区1302的段1316a经由dp/pa段耦合器1322耦合到i/o卡1318a-b。类似地，对应于示例性ff-h1过程区1304的段1316b经由电源1324耦合到i/o卡1320a-b。在一些示例中，dp/pa段耦合器1322和电源1324在相应段1316a-b上提供功率调节功能。另外，在所示的示例中，dp/pa段耦合器1322和电源1324耦合到相应的高级诊断模块1325a-b，其可以在操作过程中监控相对应的段1316a-b的物理层以及通过段1316a-b的通信。
123.在所示的示例中，现场设备1312a-c和1314a-c经由相应电缆中继点(spur)1326a-c和1328a-c耦合到相应段1316a-b。在现场总线架构中，每一个电缆中继点都将相对应的现场设备并行连接到段。因而，在如所示示例中示出的许多过程控制系统中，每一个电缆中继点1326a-c和1328a-c都经由段保护器1330a-b(有时称为设备耦合器或现场屏蔽器)耦合到相对应的段1316a-b，以针对使整个段短路的任意一个现场设备1312a-c和1314a-c中的短路提供短路保护。在一些示例中，段保护器1330a-b限制每一个电缆中继点1326a-c和1328a-c上的电流(例如，为40ma)。在一些示例中，段保护器1330a-b还用于在现场设备附近的末端适当地端接每一个段1316a-b，同时dp/pa段耦合器1322和电源1324用于在控制器附近的末端端接段1316a-b。在段1316a-b的两端没有适当的端接的情况下，由于信号反射会出现通信错误。
124.尽管如上所述，现场总线架构提供了许多优点，它们也在实施方式的复杂性和成本方面造成了难题。例如，现场总线系统的复杂性迫使工程师认真设计每一个段，除了其他因素以外，要考虑由每一个段服务的设备数量、所需电缆长度、和涉及的功率要求，同时确保每一个段都适当地端接并受保护，以防止短路、开路和/或其他段故障。除了初始配置这
种现场总线架构的时间和成本，还有与相关于这种实施方式的许多组件(包括dp/pa段耦合器1322或电源1324、段保护器1330a-b、段电缆的长度(在一些实例中包括为了冗余的多条电缆)、和i/o卡1318a-b和1320a-b)相关联的额外成本。但借助本文公开的教导的实施方式，显著减小了现场总线系统的实施方式和维护所涉及的设计复杂性和成本。
125.图13b是示出在实施本文公开的教导之后图13a的示例性过程控制系统1300的框图。如在所示示例中示出的，现场设备1312a-c和1314a-c的电缆中继点1326a-c和1328a-c通信地直接耦合到相应端接模块1332a-f，其已经插入图13a所示的编组柜1308的插座轨1310上的插座中。即，与多点分支架构中的现场设备的典型布局相反，在所示的示例中，每一个遵从现场总线的现场设备1312a-c和1314a-c都与相应端接模块1332a-f处于点对点通信中。端接模块1332a-f可以与上述的端接模块124a-c和126a-c基本上相似或相同，以与上述相同的方式经由通用i/o总线136a实现在现场设备1312a-c和1314a-c与i/o卡132a-b之间的通信。以此方式，消除了对特定于与过程区1302、1304相关联的相对应的现场总线协议(例如，profibus pa或ff-h1)的单独i/o卡1318a-b和1320a-b(图13a)的需要，并且任何类型的现场设备及相关联的i/o都可以组合到单一编组柜1308中。类似地，消除了对电缆干线或段1316a-b(图13a)连同任何相关联的隔离的需要。而且，在一些示例中，相比于典型的基于铜的现场总线段的相对慢的通信主干线，通用i/o总线136a提供了用于快得多的通信的高速通信主干线(例如，经由光纤电缆)。再进一步地，在一些示例中，通用i/o总线136a可以承载针对高达96个现场设备的通信，然而典型的现场总线段局限于连接16个设备。因而，显著减少了耦合到用于相同数量现场设备的控制器的电线数量。
126.尽管在一些示例中可以在通信地耦合到单一端接模块1332a-f的多路分支结构中配置多个现场设备对于现场总线架构是常见的，但所示示例中示出的点对点或单回路架构提供了优于传统现场总线方案的几个优点和简化。例如，借助如所示示例中所示的布线的现场设备1312a-c和1314a-c，端接模块1332a-f可以向每一个现场设备提供电力和功率调节功能(例如，经由结合图6所述的现场功率控制器610)。以此方式不再需要图13a中所示的单独的dp/pa段耦合器1322和/或电源1324。另外或者替代地，在一些示例中，编组柜1308包括与功率调节器218(图2)基本上相似或相同的功率调节器，以消除了对图13a中所示的单独的dp/pa段耦合器1322和/或电源1324的需要。而且，在这种示例中，由于将电源设置到所示示例中的现场设备(例如，在编组柜1308内)，功率要求低于沿典型的现场总线段供电的电源(例如，由于电缆长度引起的电压下降)。再进一步地，在一些示例中，端接模块1332a-f(例如，经由相对应的现场功率控制器610)为每一个电缆中继点1326a-c和1328a-c提供短路保护并限制电流，从而消除了对单独的段保护器1330a-b的需要。
127.另外，将现场设备1312a-c和1314a-c个别地耦合到单独的端接模块1332a-f提供了单回路完整性，以使得不必再担心对于典型现场总线架构中待解决的适当端接的顾虑。而且，在每一个现场设备1312a-c和1314a-c与相对应的端接模块1332a-f之间的直接点对点连接显著减小了开发和实施典型现场总线段中所涉及的复杂性和设计工作，因为在后端分别接收并电子地处理或编组来自每一个现场设备的信号。因此，借助本文公开的教导的实施方式极大地减小了获取、配置和维护典型现场总线架构中的许多组件的成本以及设计这种架构并确保其适当操作的时间和花费。换句话说，在一些示例中，遵从现场总线的设备可以包含在过程控制系统中，而在段上无需任何dp/pa耦合器和/或电源(例如，除了编组柜
122和/或端接模块1332a-f中的电源和/或功率调节器以外)、无需段保护器、无需协议特定的i/o卡且无需任何重大的段设计工作。
128.另外，在一些示例中，端接模块1332a-f提供高级诊断(例如，经由图6的现场总线诊断分析器624)，而无需单独的高级诊断模块1325a-b。而且，在一些示例中，由端接模块1332a-f执行的诊断可以比公知的高级诊断模块更可靠和/或鲁棒，因为每一个端接模块1332a-f都仅需经由点对点连接监控单个现场设备，而不是典型现场总线段上的多个设备。
129.profibus pa和ff-h1都是具有相同物理层的现场总线协议。因此，在一些示例中，与profibus pa过程区1302中的现场设备1312a-c相关联的端接模块1332a-c与ff-h1过程区1304中的现场设备13142a-c相关联的端接模块1332d-f相同。换言之，在一些示例中，连接到端接模块1332a-c的电缆中继点1326a-c可以连接到端接模块1332d-f，而电缆中继点1328a-c连接到端接模块1332a-c，而不是端接模块1332d-f。在一些这种示例中，端接模块1332a-f包括自动感测功能，该自动感测功能用以自动检测与端接模块1332a-f连接到的特定现场设备1312a-c和1314a-c相关联的特定协议(例如，profibus pa或ff-h1)。结果，过程控制系统工程师可以自由地使用任何期望的现场总线设备，而不管相关联的通信协议如何(并且甚至可以混合遵从不同协议的设备)，而无需顾虑必须设计单独的现场总线段或获取实施这种现场总线所需的相对应的组件。
130.在一些示例中，端接模块1332a-f被构造为本质安全的(例如，根据现场总线本质安全概念(fisco))，以在危险环境中实施现场设备1312a-c和1314a-c。在这种示例中，编组柜1308的插座轨1310也是本质安全的。在一些示例中，构造端接模块1332a-f以认证为能量有限的和/或具有安全设计指标，其足以满足现场总线非易燃概念(fnico)。在一些这种示例中，端接模块1332a-f可以遵从fnico要求，即使在借助不是本质安全的插座轨插入编组柜时。
131.另外或者替代地，在一些示例中，本文所述的端接模块构造为基于其他总线协议的通信协议(例如，除了profibus pa或ff-h1)与现场设备进行通信。例如，在一些示例中，端接模块可以连线到无线hart网关以使用hart-ip应用协议与一个或多个无线hart设备相连接。另外或者替代地，在一些示例中，可以使用其他无线技术标准连接无线设备，其他无线技术标准例如为isa(国际自动化协会)100.11a或wia-pa(工业自动化-过程自动化的无线网络)。在一些示例中，本文所述的端接模块可以构造为使用基于互联网协议(ip)的协议(例如，使用6tisch标准(时隙信道跳跃(tsch)的ip版本6))与设备相连接。在一些示例中，端接模块使用消息队列遥测传输(mqtt)协议与设备相连接。此外，在一些示例中，可以使用在安全环境与相关联的安全控制器之间的隧道协议来集成安全现场设备，例如，profisafe(profibus安全性)。
132.图14a和图14b示出了通信地耦合到相对应的端接模块1404a-b的两个遵从ff-h1的现场设备1402a-b的对等通信的替代的示例性实施方式。示例性端接模块1404a-b与上述的端接模块1332a-f基本上相似或相同。尽管没有提供在现场中的设备之间的对等通信以便使用profibus pa现场总线协议，但在使用ff-h1协议时这种通信是可能的，从而实现了与控制器(例如，图13a的控制器1306)无关的现场的控制。在图14a的所示示例中，端接模块1404a-b耦合到与底座402基本上相似或相同的相对应的端接框底座1406a-b(图4)，除了将底座1406a-b示出为具有四个相对应的端子1408a-b。在所示示例中，对应于现场设备
1402a-b的每一个电缆中继点1410a-b的电线对被连接到第一对端子1408a-b，而来自每一个底座1406a-b的第二对端子1408a-b的相对应的端子彼此耦合。以此方式，现场设备1402a-b中的二者都通信地耦合到端接模块1404a-b中的每一个，并且还彼此通信地耦合。
133.如图14a的所示示例中示出的，单独的现场设备1402a-b到端接模块1404a-b中的每一个端接模块的直接耦合是可能的，因为端接模块1404a-b为相应现场设备1402a-b提供了独立的功率调节功能(例如，经由现场设备控制器610)。即，由每一个端接模块1404a-b提供的功率调节用于防止来自现场设备中的一个现场设备(例如，现场设备1402a)的信号中断与另一个现场设备(例如，现场设备1402b)的通信。但如上所述，在一些示例中，功率调节由单独的功率调节器218为共同在相同插座轨上的全部现场设备(例如，经由注入的功率)提供。在一些这种示例中，如图14b所示的，现场设备1402a-b经由段保护器1412与端接模块1404a-b通信地耦合。即，尽管每一个现场设备1402a-b仍与相对应的端接模块1404a-b相关联，但通过段保护器1412实现了在现场设备1402a-b之间的对等通信。此外，段保护器1412防止通过其相对应的端接模块1404a-b提供给每一个现场设备1402a-b的功率影响任何现场设备1402a-b的通信。在图14a和图14b的所示示例中，为了清楚省略了另外的布线(例如，用于屏蔽和/或接地的布线)。
134.结合图13b的示例性端接模块1332a来描述图15的示例性方法。但图15的示例性方法可以用于实施任何其他端接模块。图15的流程图用于描述示例性端接模块1332a如何自动检测与连接到端接模块1332a的相对应的现场设备(例如，现场设备1312a)相关联的通信协议。最初，端接模块1332a确定(例如，经由图8的连接检测器806)现场设备(例如，现场设备1312a)是否连接到端接模块1332a(框1502)。如果端接模块1332a确定现场设备1312a(或任何其他现场设备)没有连接到端接模块1332a(框1502)，控制就保留在框1502，直至端接模块1332a确定现场设备1312a(或任何其他现场设备)连接到端接模块1332a。
135.如果端接模块1332a确定现场设备1312a连接到端接模块1332a(框1502)，端接模块1332a就发送根据第一通信协议(例如，profibus pa)格式化的请求(例如，经由图6的现场设备通信处理器620)(框1504)。在一些示例中，请求可以对应于查询，请求现场设备传送其现场设备标识信息，如上结合图12的框1204所述的。端接模块1332a随后确定是否接收到对于请求的响应(框1506)。如上结合框1504所述的，对应于特定协议格式化了请求。结果，现场设备1312a可以识别请求并因此对请求的进行响应的唯一方式是现场设备1312a是否与相同的协议相关联。因此，如果端接模块1332a确定接收到响应(框1506)，端接模块1332a就将被响应的请求的通信协议指定为对应于现场设备1312a的协议(框1506)。例如，如果第一请求是根据profibus pa协议格式化的并接收到对请求的响应，就将对应于现场设备1312a的通信协议指定为profibus pa。
136.如果端接模块1332a在框1506确定没有接收到对请求的响应，端接模块1332a就发送根据另一个通信协议(例如，ff-h1)格式化的另一个请求(例如，经由现场设备通信处理器620)(框1508)。端接模块1332a随后确定是否接收到对于该请求的响应(框1510)。如果端接模块1332a确定接收到对该请求的响应(框1510)，端接模块1332a就将被响应的请求的通信协议指定为对应于现场设备1312a的协议(框1516)。如果端接模块1332a确定没有接收到对该请求的响应(框1510)，端接模块1332a则确定是否存在更多的通信协议来测试(例如，除了profibus pa和ff-h1以外(例如，hart))。如果存在更多的通信协议，控制就返回到框
1508，以发送根据另一个通信协议格式化的另一个请求。如果端接模块1332a确定不存在更多的通信协议来测试，端接模块1332a就产生错误消息(框1514)。例如，错误消息可以指示现场设备1312a不响应和/或不能识别与现场设备1312a相关联的通信协议。
137.在端接模块1332a产生错误消息(框1514)或将被响应的请求的通信协议指定为对应于现场设备1312a的协议(框1516)后，图15的过程结束和/或控制返回到例如呼叫过程或功能。
138.图16是可以用于实施本文所述的装置和方法的示例性处理器系统1610的框图。例如，与示例性处理器系统1610相似或相同的处理器系统可以用于实施图1a的工作站102、控制器104、i/o卡132a和/或端接模块124a-c和126a-c。尽管以下将示例性处理器系统1610描述为包括多个外围设备、接口、芯片、存储器等，但这些元件中的一个或多个元件可以从用于实施工作站102、控制器104、i/o卡132a和/或端接模块124a-c和126a-c中的一个或多个的其他示例性处理器系统中省略。
139.如图16所示的，处理器系统1610包括耦合到互连总线1614的处理器1612。处理器1612包括寄存器组或寄存器空间1616，其在图16中示出为完全在芯片上，但其可以替代地整体或部分地位于芯片外并经由专用电连接和/或经由互连总线1614直接耦合到处理器1612。处理器1612可以是任何适合的处理器、处理单元或微处理器。尽管图16中未示出，但系统1610可以是多处理器系统，并且因而可以包括一个或多个另外的处理器，其与处理器1612相同或相似，并且其通信地耦合到互连总线1614。
140.图16的处理器1612耦合到芯片组1618，其包括存储器控制器1620和外设输入/输出(i/o)控制器1622。如公知的，芯片组典型地提供i/o和存储器管理功能，以及多个通用和/或专用寄存器、定时器等，其可以由耦合到芯片组1618的一个或多个处理器访问或使用。存储器控制器1620执行使得处理器1612(或多个处理器，如果存在多个处理器的话)能够访问系统存储器1624和大容量储存存储器1625的功能。
141.系统存储器1624可以包括任何期望类型的易失性和/或非易失性存储器，例如，静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、闪存、只读存储器(rom)等。大容量储存存储器1625可以包括任何期望类型的大容量储存设备。例如，如果示例性处理器系统1610用于实施工作站102(图1a)，大容量储存存储器1625就可以包括硬盘驱动器、光盘驱动器、磁带储存设备等。替代地，如果示例性处理器系统1610用于实施控制器104、i/o卡132a-b和134a-b中的一个i/o卡或者端接模块124a-c和126a-c中的一个端接模块，大容量储存存储器1625就可以包括固态存储器(例如，闪存、ram存储器等)、磁存储器(例如，硬盘驱动器)或适合于控制器104、i/o卡132a-b和134a-b或者端接模块124a-c和126a-c中大容量储存的任何其他存储器。
142.外设i/o控制器1622执行使得处理器1612能够经由外设i/o总线1632与外设输入/输出(i/o)设备1626和1628以及网络接口1630进行通信的功能。i/o设备1626和1628可以是任何期望类型的i/o设备，例如，键盘、显示器(例如，液晶显示器(lcd)、阴极射线管(crt)显示器等)、导航设备(例如，鼠标、轨迹球、电容式触控板、操纵杆等)等。网络接口1630可以是例如以太网设备、异步传输模式(atm)设备、802.11设备、dsl调制解调器、电缆调制解调器、蜂窝式调制解调器等，其使得处理器系统1610能够与另一个处理器系统进行通信。
143.尽管在图16中将存储器控制器1620和/或i/o控制器1622示出为芯片组1618内的
单独功能块，但由这些块执行的功能可以集成到单一半导体电路中，或者可以使用两个或更多个单独的集成电路来实施。
144.尽管本文已经描述了特定方法、装置和制品，但本专利覆盖的范围不限于此。相反，不论字面上还是根据等同原则，本专利覆盖属于所附权利要求书的范围内的全部方法、装置和制品。

技术特征：

1.一种装置，包括：端接面板；共享总线，所述共享总线位于所述端接面板上；以及多个底座，沿着所述共享总线位于所述端接面板上，所述底座中的每个底座可移除地接收与现场设备通信的模块，并且所述底座中的每个底座包括：第一物理接口，其通信地耦合到不同类型的现场设备并且经由多个不同通信协议与所述现场设备中的一个或多个现场设备交换通信，其中，模块自动感测相应现场设备的通信协议；以及第二物理接口，其将所述可移除地接收的模块通信耦合到所述共享总线，以经由所述共享总线与控制器通信。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二物理接口将所述可移除地接收的模块通信耦合到所述控制器中的输入/输出卡。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一物理接口能够操作为用于所述模块中的第一模块的数字接口并能够操作为用于所述模块中的第二模块的模拟接口。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述不同种类的现场设备包括阀、致动器、以及传感器。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述底座中的每个底座被配置为接收不同类型的所述模块。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述不同类型的所述模块包括模拟输入模块、模拟输出模块、数字输入模块、以及数字输出模块。7.一种系统，包括：底座，其可移除地接收模块，所述模块能够从与不同类型的现场设备通信的不同类型的模块中选择，所述底座包括：第一物理接口，其将所述模块通信地耦合到所述不同类型的现场设备中的至少一个，其中，所述模块自动感测相应现场设备的通信协议；以及第二物理接口，其将所述模块通信地耦合到控制器，其中，所述模块插入到所述底座中形成所述模块与所述第一物理接口和所述第二物理接口之间的连接；共享总线，其承载所述控制器、所述底座、以及与所述共享总线通信的多个第二底座之间的通信；以及收发器，其经由所述共享总线通信地耦合到所述底座和所述多个第二底座，所述收发器在所述共享总线与所述控制器之间交换通信。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一物理接口使用多个不同的通信协议在所述不同类型的模块中的任何模块与所述不同类型的现场设备中的一个或多个现场设备之间交换信息。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述信息为温度测量信息、压力测量信息、流体流动测量信息、或阀致动器控制信息中的至少一个。10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述收发器被配置为与所述控制器中的输入/输出卡进行通信。11.根据权利要求7所述的系统，其中，所述收发器被配置为经由以太网协议与所述控
制器通信。12.根据权利要求7所述的系统，其中，所述收发器为无线收发器。13.根据权利要求7所述的系统，其中，所述底座被配置为可移除地安装到插座轨，以将所述底座通信地耦合到所述收发器。14.一种系统，包括：底座，其可移除地接收模块，所述模块能够从与不同类型的现场设备通信的不同类型的模块中选择，其中，所述模块自动感测相应现场设备的通信协议；第一物理接口和第二物理接口，其形成在所述底座中，所述第一物理接口将所述模块通信地耦合到所述不同类型的现场设备中的至少一个，并且，所述第二物理接口将所述模块通信地耦合到控制器；共享总线，其与所述底座和多个第二底座通信，所述共享总线承载所述控制器、所述底座、以及所述多个第二底座之间的通信；以及收发器，其经由所述共享总线通信地耦合到所述底座和所述多个第二底座，所述收发器在所述共享总线与所述控制器之间交换通信。15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一物理接口使用多个不同的通信协议在所述不同类型的模块中的任何模块与所述不同类型的现场设备中的一个或多个现场设备之间交换信息。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述信息为温度测量信息、压力测量信息、流体流动测量信息、或阀致动器控制信息中的至少一个。17.根据权利要求14所述的系统，其中，所述收发器被配置为与所述控制器中的输入/输出卡通信。18.根据权利要求14所述的系统，其中，所述收发器被配置为经由以太网协议与所述控制器通信。19.根据权利要求14所述的系统，其中，所述收发器为无线收发器。20.根据权利要求14所述的系统，其中，所述底座被配置为可移除地安装到插座轨，以将所述底座通信耦合到所述收发器。

技术总结

本发明涉及在过程控制系统中将现场设备通信地耦合到控制器的装置和方法。公开的示例性装置包括第一接口，该第一接口通信地耦合到第一现场设备或者第二现场设备中的一个现场设备。第一接口在耦合到第一现场设备时使用第一现场总线通信协议进行通信，并且在耦合到第二现场设备时使用第二现场总线通信协议进行通信。示例性装置包括通信处理器，该通信处理器用以对从第一现场设备或第二现场设备中的所述一个现场设备接收到的第一信息进行编码，以便经由使用第三通信协议的总线进行通信。示例性装置包括第二接口，该第二接口通信地耦合到通信处理器和总线，以便将第一信息传送到过程控制系统中的控制器。总线使用第三通信协议传送从第一现场设备或第二现场设备中的另一个现场设备接收到的第二信息。个现场设备接收到的第二信息。个现场设备接收到的第二信息。