專利名稱：適用于數據采集，分析和控制的附加系統和裝置的制作方法
技術領域：
本發明主要涉及過程控制系統，更確切地說，涉及可以附加或附屬于過程控制設備和/或其它部件，以進行數據采集操作、數據分析操作和/或過程控制操作的系統和裝置。
背景技術：
現代的過程控制系統一般都是基于微處理器的分布式控制系統(DCSs)。傳統的DCS結構包括一個或多個用戶接口裝置，例如，工作站，它可以通過數據總線(例如以太網)來連接一個或多個控制器。實際上，控制器一般都處于靠近所控制過程的位置，并且連接著處于整個過程中的多個電子監測裝置和現場裝置，例如，電子傳感器、變送器、電流壓力變換器、閥位控制器，等等。在傳統的DCS中，控制任務通過在每個控制器中提供控制算法來進行分布。控制器單獨執行控制算法，來控制與控制器相耦合的現場裝置。這種控制任務的分散方法為整體系統提供了較大的靈活性。例如，如果用戶希望對DCS增加新的過程或部分過程，用戶只要增加與適用的傳感器、致動器等相連接的附加控制器(具有適用的控制算法)。另外，如果用戶希望改進現有的過程，可以通過，例如，數據總線從用戶接口向適當的控制器下載信息控制參數或控制算法。為了能提高模塊性和中間制造商的兼容性，最近，過程控制制造商更趨向于進一步分散過程中的控制。這些最新的方案都是基于使用開放協議(例如，HART·, PROFIBUS*, WORLDFIP , Device —NET· CAN，以及 Fieldbus 協議)
通訊的智能現場裝置。這些智能現場設備實質上是基于微控制器的設備，例如傳感器、致動器等等。在一些情況下，例如Fieldbus設備，還執行一些通常由DCS控制器執行的控制環路操作。由于一些智能現場設備提高了控制功能并使用開放協議進行通信，出自各個制造商的現場設備都能在一公共數字數據總線上彼此進行通信，并且能合作執行控制環路，而不需要傳統的DCS控制器。眾所周知，智能現場設備(例如，Fieldbus設備)可以包括一個或多個邏輯功能塊，它們執行控制功能或控制功能的一部分。這些功能塊可以，例如，執行模擬輸入功能、模擬輸出功能、比例-積分-微分(PID)控制功能，或任何其他想要的控制功能。智能現場設備中的這些功能塊可以與該設備中的其他功能塊通信鏈接，或與其他智能現場設備中的功能塊鏈接以執行任何想要的控制功能。例如，模擬輸入塊可以用于通過流量傳感器來監測流體流量，而PID塊可以對模擬輸入塊提供的流體流量值進行處理以通過模擬輸出塊向致動器提供相應的信號，使致動器對閥塞位置進行調整。這樣，這些功能塊可以彼此通信鏈接以形成基于PID的控制環路來通過閥控制液體流。
眾所周知，智能現場設備通過使系統設計師和操作者能以分層、模塊化或構件化方式設計和配置相對較大的過程控制系統，來簡化較大過程控制系統的設計和配置。換句話說，整個過程控制系統相對較小的部分可以單獨進行設計和配置，并且鏈接在一起以形成整個系統的較大部分。然而，一旦完成和運行后，由于智能現場設備通常與在整個過程控制系統或設備中使用的裝置、傳感器等物理集成，因此，使用智能現場設備的過程控制系統可能相對比較難于重新配置或修改。例如，智能水閥可以具有管道，管道都是采用螺紋嚙合、焊接等方法來連接其輸入和輸出接口，并且可以具有連接著它的電纜，在電纜中包含著可以提供功率和傳遞其它與閥門的監測和控制有關的信號的導線。同樣，智能溫度傳感器可以具有溫度探頭部分，該溫度探頭部分可以用螺絲裝在水管道，水箱，或在過程控制系統中的設備的任何其它段的內壁上。該智能溫度傳感器也可以具有與它相連接的電纜，在電纜中包含功率和/或其它從溫度傳感器延伸至其它裝置的信號傳遞導線，其中其它裝置可以包括諸如在過程控制系統或設備中的控制器或任何其它裝置。
盡管在采用了智能現場裝置的過程控制系統中一般都能看到的高度物理集成提供了高度的機械和電氣的完整性，但是這類系統的安裝和投入生產都是非常昂貴的，因為它們的安裝一般都需要大量的技術工人(例如，電工，管工，等等)。此外，高度的機械集成一般也需要在系統或設備中所使用的過程控制設備，以提供能安裝用于監測和/或控制設備所需的智能現場裝置的機械接口。在某些情況下，設備制造商所提供的機械接口必須由合適的技術人員在現場改制，以便于智能現場裝置的安裝。在另外一些情況下，設備制造商可能不提供任何機械接口，而必須由技術人員在現場制造合適的機械接口。在這兩種情況中，由于必須將智能現場裝置機械集成在過程控制成套設備或系統中，一般都會帶來大量的勞力和成本的問題。對目前不具有任何這類智能現場裝置的過程系統或成套設備來說，與增加智能現場裝置有關，或更多與增加監測和/或自動系統有關的另一個困難是這些系統一般都缺乏必要的電氣(例如，功率)和通訊的基礎設施。因此，對這類系統增加智能裝置一般都需要相當大的勞力和成本。在涉及到在遙遠的地理位置以相對較少的參數測試和/或控制的監測和控制應用中，基礎設施不充分或完全缺乏基礎設施是一個特殊的問題。對于這類應用來說，實際上有可能根本不能安裝支持智能現場裝置使用所必須的電氣和通訊的基礎設施，即使有可能做到，但是與這類運行操作有關的成本也不可能合理。在重新配置(例如，物理移動和/或增加智能現場裝置和/或設備)采用公認的智能現場裝置所實現的過程控制系統時，或者，在對目前不具有任何這類裝置的系統或成套設備增加智能現場裝置時，相關的較高安裝成本和較大的困難(和高的成本)只能滿足一些較大的過程控制系統或成套設備，這樣高的成本一般是難以滿足或不能滿足較小的系統和成套設備。另外，對相對較小的過程控制成套設備或系統進行更新或增加智能現場裝置也是一個特殊的問題，因為智能現場裝置與系統或成套設備的物理集成一般都需要持續很長的時間關閉部分或全部的成套設備或系統。例如，目前仍不具有成套設備的自動系統的小型車間或工廠理論上也能通過對現有成套設備和系統進行基于智能現場裝置的自動系統的更新來提高產量和質量。但是，對小型車間和工廠的這類自動系統更新的益處還不能明顯地彌補與安裝智能現場裝置有關的較高成本，與持續很長時間減緩或關閉生產相關的成本以及可察覺到的與產量減少有關的商業風險，難以為客戶提供商品，新的自動系統可能會產生難以預測的產量和質量的變化，等等。有些制造商企圖通過提供能夠更容易地更新設備的檢測裝置來解決上述問題。然而，這些裝置一般都不能進行過程控制操作，因為它們不能連續地、周期性地或實時地提供信息(例如，監測參數、處理條件，等等)。換句話說，即使這些裝置能夠監測到與此相連接設備的信息，過程參數，等等，但它們一般都不能在信息第一有效時向整個過程控制程序及時提供這些信息。而這些裝置的大多數，或者是全部，收集了大量的信息，并且在已經收集到這些信息的較長時間之后向工作站或類似物發出摘要或綜合報告。例如，控制系統國際(CSI)所制造的用于旋轉設備(例如，電動機，渦輪機，等等)的診斷系統。CSI系統包括振動監測器，它可以直接附加于電動機，或任何其它結構。CSI振動監測器以較長的時間周期收集和存儲振動信息并將這些振動信息或數據傳遞給工作站或其它計算機系統，工作站或其它計算機系統利用長期的振動信息或數據來診斷被監測設備的各部分 的狀況。遺憾的是，CSI系統只具有脫機診斷系統的功能，因此就不能有效地應用于過程控制、實時或周期性的監測等操作中。

發明內容
本文所討論的附加系統和裝置可以附加在能進行數據采集操作，數據分析操作和/或過程控制操作的過程控制設備和/或其它部件上。一般來說，本文所討論的附加設備和裝置都可以用于提供高精度的監測和/或控制的系統，該系統能夠非常方便地以成本有效方式來增加，附加或更新一個新的過程系統或建立過程系統。此外，本文所討論的附加系統和裝置提供了相對較高程度的應用靈活性，例如，可以通過控制系統的快捷的結構改進和/或重新配置，例如，增加和/或結構改動與過程控制系統有關的傳感器、致動器、設備等等。一方面，附加的裝置可以包括適用于表面安裝的外殼，設置在外殼內的存儲器，以及設置在外殼內的輸入/輸出接口。輸入/輸出接口可以適用于與附加裝置實施耦合的傳感器和控制輸出之一進行通訊。附加的裝置也可以包括設置在外殼內并與存儲器通訊耦合的處理器。處理器可以編程，實現與輸入/輸出接口的通訊以及當信息變得有效時，處理器通過通訊網絡與其它裝置交換與傳感器和控制輸出之一有關的信息。因為本文所討論的附加裝置能夠在當信息變得有效時與其它裝置、工作站等交換信息，該附加裝置可以有效地應用于過程控制操作、實時數據監測操作，等等。另一方面，附加的裝置可以包括天線、與天線通訊耦合的收發器，以及與收發器通訊耦合的處理器。處理器可以編程以執行周期性數據監測操作和過程控制操作之一。附加的裝置也可以包括與處理器通訊耦合的存儲器，適用于使處理器與傳感器和控制輸出之一實施I禹合的輸入/輸出接口，以及可容納收發器、處理器、存儲器和輸入/輸出接口的外殼。外殼適用于表面安裝。又一方面，適用于控制過程的附件系統可以包括多個附加的裝置。每一個附加裝置都包括天線、收發器、處理器、存儲器、適用于能使處理器與傳感器和控制輸出之一通訊的輸入/輸出接口，以及適用于便于附加裝置表面安裝的外殼。附加系統也可以包括計算機系統，它適用于與多個附加裝置之一個或多個裝置相通訊，以便于多個附加裝置的第一個附加裝置監測過程的第一個參數并且多個附加裝置的第二個附加裝置能根據第一個檢測到的參數來控制過程的第二個參數。


圖I是能夠進行數據采集操作，數據分析操作和/或過程控制操作的附加或附屬裝置的示意方框圖；圖2是將一個或多個，類似或相同于圖I所示的附加裝置應用于自動過程控制系統或成套設備的一種方式的圖解示意圖；圖3是描述圖2所示工作站的一種可能的邏輯結 構的功能方框示意圖；圖4是描述能夠用于使用圖I至3所示的附加系統和裝置來實施過程監測的示范系統和/或的控制系統的示范系統拓撲方框圖。
具體實施例方式本文所討論的附加系統和裝置可以附加在能進行數據采集操作、數據分析操作和/或過程控制操作的過程控制設備和/或其它部件上。一般來說，本文所討論的附加設備和裝置都可以用于提供高精度的監測和/或控制的系統，該系統能夠非常方便地以成本有效方式來增加，附加或更新給一個過程系統或成套設備。此外，該附加系統和裝置提供了相對高程度的應用靈活性，例如，可以通過簡化控制系統的結構改進和/或重新配置控制系統，這可以涉及增加和/或物理移動與過程控制系統有關的傳感器、致動器、設備等等。更具體地說，附加系統和裝置可以相對非侵入(non-invasive)方式物理安裝，附屬或附加在新的或已建立的過程控制成套設備或系統中的設備的一個或多個表面或部件上。特別是，所構成的附加或附屬的裝置便于為設備進行簡單的現場安裝和更新設備，而不需要關閉該設備和/或關閉該設備所在的過程成套設備。這種簡單的和成本效率較高的安裝可以采用機械固定方法，例如，帶式夾具，Velcro 、磁鐵、自扎緊帶和自攻螺絲、粘合劑等等，這些方法一般都不需要技術工人(例如，電工、管工、管道安裝工等)的服務。另外，附加裝置可以可以采用例如超能電容器、內部電池、由安裝，附加或附加了該裝置的設備感應的振動、光電陣、磁場感應的電流等方法取得或產生它們的功率，并且，附加裝置可以采用任何合適的無線通訊方法，媒體和/或協議實現相互間通訊或與控制器、工作站、計算機系統等的通訊，從而減小或消除對現有電氣和通訊基礎設施的需要，減小或消除對侵入的電氣連接和關閉設備和/或系統或成套設備以及電工或其它技術工人的高成本服務的需要。在本文所述的附加系統和裝置結合過程控制應用的討論中，所附加的系統和裝置可以用于一些不是太復雜的應用中，例如，簡單的數據采集和/或監測應用，簡單的單一環路的控制應用，簡單的報警應用等等。另外，這里所討論的附加系統和裝置可以集成在較復雜的過程控制系統中，該過程控制系統可以控制分布在廣闊地域范圍中的一個或多個大型過程控制成套設備。例如，附加系統和裝置可以與DeltaV 過程控制系統集成，如果需要，也可以與任何其它類似的或不同的過程控制系統集成。圖I是附加或附屬裝置10的示意方框圖，該裝置可以用于進行數據采集操作、數據分析操作和/或控制操作，例如，監測或控制一部分設備的處理和/或系統。正如圖I所示，附加裝置10包括外殼12，以及設置在外殼中的收發器14、處理器16、存儲器18和輸入/輸出(I/O)接口 20。附加裝置10也可以包括內部功率電源22、天線24、一個或多個內部傳感器26和28以及一個或多個外部傳感器30和32。另外，一個或多個傳感器34和36和/或其它裝置可以現場連接或者通過連接或端口部分38與附加裝置10相耦合。連接或端口部分38能夠使現場的技術人員或其它人員將新增的或不同的傳感器或其它裝置與附加裝置10相連接，以取代受損的或出現故障的傳感器或其它裝置等等。另外，一個或多個控制輸出40和42 (例如，繼電器、接觸器、模擬電壓或電流輸出、頻率輸出等等)都可以直接或通過端口部分38與附加裝置10相連接。一般來說，為了進行數據采集或監測操作、數據分析操作和/或控制操作，處理器16可以執行存儲于存儲器18中的一個或多個軟件程序44。例如，一個或多個傳感器26至36可以通過I/O接口 20向處理器16傳輸電信號或信息。接著，處理器16可以處理這些電信號或信息，并且正如參照圖2所做的詳細討論，它還可以通過收發器14和天線24將部分或全部的處理結果發送給控制器或工作站和/或一個或多個其它 附加裝置。另一種方法是處理器16可以將控制信號或其它信號通過I/O接口 20發送至一個或多個控制輸出40和42，以進行控制操作，例如，啟動或關閉電動機，改變電動機的速度，開啟或關閉閥門，擋板控制器或一些其它操作機構等。存儲于存儲器18中的軟件程序44也能使附加裝置10執行報警功能(例如，提示操作者和/或在控制系統中控制參數已經在預定范圍之外，已經超出了閾值等等的其它裝置)和自診斷功能(例如，正在發生故障和已經發生故障的傳感器的監測，通訊問題，等等)。此外，如果需要，軟件程序44也可以使附加裝置10執行安全功能，例如，通訊加密，用戶授權(即，鑒別用戶，使用戶獲得所要求的訪問權限等等)等，以防止未經授權的人員訪問信息和/或影響附加裝置10的操作。如圖I所示，附加裝置10可以包括一個或多個內部傳感器，例如傳感器26和28，和/或接收來自一個或多個外部傳感器(例如，傳感器30至36)的信號。在任何情況下，各種類型的傳感器和/或傳感器的組合都可以根據特殊應用的需要來使用。例如，一組傳感器或傳感器的組合可以檢測一個或多個參數，例如，振動、加速度、溫度、濕度、酸度、混濁度、一種或多種化學品的存在和/或濃度以及氣體、流體、高度、地理位置、方向或方位、厚度、腐蝕率、彩色、水平高度、角速度、速度、壓力、脈沖率或任何其它所要求的參數。在某些情況下，一組能檢測特定參數組合的傳感器可以是非常有益的。例如，能檢測角速度、角加速度和振動的傳感器對于監測大型電動機或引擎的輸出偏移或驅動機械結構以確定是否需要軸承的維護，是否存在潛在危險情況等等都是特別有用的。采用這種方式組合檢測的參數可以減少進行指定應用所需附屬或附加裝置和/或傳感器的數量，并可以更加有效地使用接近或在被監測和/或控制設備上的可用空間。另外，對于某些應用來說，檢測特定參數的傳感器可以安裝在內部(例如，傳感器26和28 )，而檢測其它參數的其它傳感器可以通過端口部分38或直接通過導線與附加裝置10外部連接，例如，如外部傳感器30和32的情況所示。例如，在某些應用下，將加速度傳感器或振動傳感器安裝在裝置10內可以有利于避免將裝置10和單獨傳感器安裝在部分設備的需要。然而，在某些應用下，空間限制使得不可能將裝置10物理直接安裝在需要監測的設備部分上。在這種情況下，加速度或振動傳感器可以是裝置外部的傳感器(例如，傳感器30至36之一)，從而能單獨安裝裝置10和傳感器。在電動機的情況下，例如，裝置10 (BP,它的外殼12)可以附屬于壁上或金屬薄板表面等靠近電動機的地方，而外部加速度或振動傳感器的安裝可以接近于電動機的軸或軸承處。
此外，附加裝置10可以連接著或可以包括(即，可以內部安裝)一個或多個控制輸出，例如，控制輸出40和42。這些控制輸出可以包括單獨的或組合的輸出，例如，高電壓和/或低電壓干式接點輸出、接觸器、繼電器，諸如4 一 20暈安(mA)及O — 10伏模擬輸出等，數字輸出、可變頻率和/或脈寬信號、數字和/或較復雜的數字消息或信息等等。在任何情況下，外部控制部分40和42都可以很方便地將控制輸出40和42固定在設備的特定部位附近和/或部分設備上。例如，在控制輸出是繼電器或接觸器的情況下，控制輸出可以安裝在接近電動機的地方，以便于繼電器或接觸器能作為一個用于控制提供電動機功率的電源的機構。另外，或另一種選擇是，可以在附加裝置10的內部安裝一個或多個控制輸出，并且外部設備和/或其它裝置與這些控制輸出的連接可以通過連接部分38、導線等等來實現。在外部傳感器30至36和控制輸出40和42之間的電連接可以采用 任何所要求的技術來實現。順便說的例子是，傳感器30和32以及控制輸出40可以通過導線和電纜46與附加裝置10相連接或相耦合，其中每個都根據要求可以包括一個或多個單獨的導線或導體。另外，每一個導線和電纜46都包括電屏蔽，以減小或消除影響傳感器30和32以及控制輸出40性能的干擾或噪聲的效應。電纜46可以由任何所要求的適合于與特定應用有關的環境特性(例如，溫度、濕度等)和/或適合于電纜46傳輸信號的特性(例如，高電流、高電壓、低電平信號、高頻信號等)的材料制成。為了使環境耐久性最大化，電纜或導線46可以采用釬焊、熔焊、卷邊等方法永久地與各自傳感器和控制輸出以及附加裝置10固定在一起。例如，傳感器30和32之一個或兩個都用于檢測加速度或振動的情況下，就可以要求將和這些傳感器相關的電纜永久地釬焊或熔焊在一起，以便于消除或減小在裝置10與傳感器30和32之間電連接出現故障(例如，斷路或開路)的可能性。一般來說，對在不利的環境特性的條件(例如，高濕度等級、冷凝、高振動等級、過分的沖擊和碰撞等等)下的這些應用可以推薦熔焊或釬焊的連接，因為這種環境特性容易降低或危及其它類連接(例如，插入式連接器、卷邊連接器等等)的安全。或者，電纜或導線46可以包括插入式或模塊式的連接器(未顯示)，這種連接器便于與裝置10有關的傳感器、控制輸出等等的現場固定和替換。這類插入式連接器可以定位在電纜或導線46的兩端，或定位在電纜或導線46兩端之間的某些位置上。舉一個例子，電纜46遠離裝置10的端點可以安裝半個插入式連接器(即，插頭或插座)，而在傳感器和/或控制輸出一端可以安裝另一半，即連接器互補的另一半。采用這種方式，傳感器和控制輸出可以根據需要與電纜或導線46相連接，傳感器可以被替換，維修或更新等等。當然，部分或所有的插頭和插座的連接器部分都可以固定在傳感器和控制輸出以及裝置10之間，使得插頭和插座的連接器部分的連接可以出現在傳感器或控制輸出以及裝置10之間的任何位置上。或者，部分或所有的連接器部分都可以設置在裝置10上(例如，固定在外殼12上)，使得連接可以出現在裝置10上或接近于裝置10的位置。 導線或電纜46可以是，或可以包括弓I線排列，使從各個傳感器或控制輸出延伸的引線(即，一根或多根導線)可以通過金屬絲帽、卷邊連接器、焊接和縮性管道等方法與對應的從裝置10延伸的引線相連接。或者，傳感器和控制輸出可以包括螺絲端頭、焊盤、插頭座(例如，RCA類型、香蕉型等)或設計成能接收導線或電纜的任何其它適用的連接器。一般來說，導線或電纜46可以在制造裝置10時以固定的長度來提供(針對特定應用也可以提供多種不同的長度)，從而減小或消除必須將傳感器、控制輸出等和在需監測和/或控制的設備或系統附近現場的裝置10相連接有關的勞力和成本。而這種固定長度的電纜和導線46能夠減小或消除勞力，特別是，諸如電工的昂貴技術勞力；在某些情況下，這種固定長度就可能難以或者是不可能以它們各自理想的或最佳的位置來安裝附加裝置和一個或多個傳感器和控制輸出。例如，對于在傳感器或控制輸出和裝置10之間的所希望和要求的安裝距離來說，最長的有效電纜46可能太短。另一方面，太短的有效電纜可能提供過量的額外電纜和導線，它占用了設備部件周圍的一些不希望被占用的空間或不可用的空間。連接點或端口部分38可以包括多個螺絲端點，可以部分或全部卸去或擰上。這種螺絲端點可配置為接受薄片型連接器、導線端頭等等。或者，端口部分38可以包括一個或多個插頭座，例如，RCA類型、香蕉型插座等。推薦(但并不是必需的)端口部分38集成固定在裝置10的外殼12上或與裝置的外殼12 —起制成，以提供出氣口，從而保 護電氣端點免于裝置10周圍環境等的影響。內部傳感器(例如，傳感器26和28)和內部控制輸出(未顯示)可以安裝在印刷電路板上和/或可以固定在外殼12上。例如，外殼12可以包括軸套、支座絕緣子、塑料撳鈕等，以便傳感器可以直接安裝或固定在外殼上和/或印刷電路板(具有安裝在板上的傳感器和/或控制輸出)也可直接安裝或固定在外殼12上。或者，內部傳感器和控制輸出可以是密封、粘結的或以別的方式固定在外殼12上。正如圖I所示，電源22設置在附加裝置10的外殼12內。電源22可以采用適當的技術和/或技術來實現。例如。電源22可以是電池(可充電的或一次性)，可以是基于超能電容器的，可以是基于光電電池或電池陣的，可以是振動驅動發電機，可以是感應式電源等等。在基于振動模式的電源的情況下，電源22可以充電和/或提供電力輸出，只要裝置保持振動且振動的幅度大于預定水平且振動頻率大于預定頻率。這類基于振動的電源能使裝置10安裝在旋轉設備的部件上，以旋轉設備所產生的振動來取得它的功率。因此，這類基于振動的電源消除了對安裝外部電源導線或電纜的需要，這一點特別有利于被監測的和/或被控制的設備實際相距較遠的狀況，和/或難以采用裝置10適用的電源的情況。在電源22利用感應來產生裝置10所使用能源的情況下，線圈、導線的環路等都可以用于響應裝置10所感應磁場的變化來產生電流。線圈、導線的環路等都可以利用導體走線與印刷電路板一起集成制成，它可以使用導電墨水、腐蝕銅等方法來制成，和/或是固定在印刷電路板上或固定在外殼12內的分立的環路或線圈，等等。當然，天線24可以用于通訊功能(例如，接收和發送通訊信號)和功率產生功能，該功能中利用了天線24所感應的磁場，天線24也可以或不可以承載任何通訊信息，磁場在天線24中引起由電源22所處理的電流，以便為裝置10中的電路提供適當的電壓和電流。當然，電源22可以包括多種或組合的功率產生技術和技術。例如，光電電池或電池陣、振動功率電源或感應式器件都可以在超能電容器或可充電電池中存儲裝置10所使用的能量。在圖I所描述的電源22安裝在附加裝置10中時，電源22也能夠安裝在外殼12的外面，以便于根據需要替換電源22。另外，附加裝置10可以采用從外部電源接收功率的方法，例如，外部變壓器或提供交流電(AC)或直流電(DC)的電源，容易得到的線電壓(例如，120V AC)，等等，在這種情況下，將需要外部電源與裝置10之間的現場連線。處理器16可以是專用處理單元，例如，專用集成電路(ASIC)，可以是微控制器或可以是通用微處理器單元。存儲器18可以是圖I所示分開的單元或器件，或可以與微控制器、ASIC等集成在一起，以完成處理器16的功能。或者，存儲器18可以分布在一個或多個其它塊中，如圖I所示。任何適合類型的存儲器技術或存儲器技術的組合都可以使用，包括，隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電擦除可編程只讀存儲器(EEPR0M)、閃存存儲器、可擦除可編程只讀存儲器(EPR0M)、磁存儲介質、光存儲介質等等。一般來說，I/O接口 20能使處理器16與傳感器26、28和30至36以及控制輸出40和42通訊。更具體地說，I/O接口 20包括模擬-數字(A/D)變換器、一個或多個放大器、濾波器(例如，防混淆，噪聲減小等)，電絕緣器件(例如，光隔離器、變壓器等)，無源和/或有源保護電路(例如，瞬間抑制和靜電放電保護器件，等)。雖然，I/o接口 20如圖I中的單個功能塊所示，I/O接口 20所完成的部分或全部功能可以集成于處理器16 中。例如，在處理器16所完成的功能是利用微控制器來實現的情況下，微控制器也可以包括板載的A/D變換器。收發器14可以使用任何所要求的無線通訊技術和協議。例如，收發器14可以采用擴展頻譜通訊技術，這是一種公知的通訊技術，因此這里不再作更詳細的討論。另外，收發器14可以利用一種或多種技術來提高裝置10發送和/或接收信息的完整性和/或質量。例如，可以采用誤差檢測和校正技術，例如，Bose — Chadhuri-Hocquenghem (BCH)或法爾編碼(fire coding)來提高處理器16處理的信息和/或處理器16向其它系統和裝置所發送的信息的質量。此外，收發器14可以使用冗余傳輸技術(例如，多次消息傳輸)和/或η —級奇偶技術來提高通訊的質量和完整性。正如上述所討論的I/O接口 20，收發器14能完成的一種或多種功能可以由執行處理器16功能的裝置來完成。例如，程序44可以包括一種軟件，在由處理器16執行時，來執行一個或多個誤差檢測技術。天線24能使裝置10與其它類似或相同于裝置10的附加裝置、其它控制器、工作站等等或任何其它無線通訊設備，例如蜂窩電話、呼機、手持計算機(即，個人數據助理)、膝上計算機等一起來執行無線通訊操作。更具體地說，天線24可以對特殊的頻率或特殊的頻率范圍，對特殊的干擾響應特性進行優化，使之能更普遍地適用于任何特殊應用。天線24可以利用安裝在外殼12上和/或安裝在外殼12內電路板上的絞線來實現。或者，天線24可以利用集成在外殼12內或外殼12內的電路板上的一個或多個導線的環路或導體走線來實現。裝置10的外殼12內所示的各個功能模塊和器件都可以采用任何適用類型的技術或技術組合來實現。例如，需要實現裝置10中所示功能塊的電路可以采用分立部件，一個或多個ASIC電路，集成電路等來實現，這些電路可以安裝在具有一層或多層的印刷電路板上，用于制造混合電路的陶瓷基片上。在電路是采用集成電路來實現的情況下，一個或多個集成電路可以采用下面壓模(die-down)的結構來安裝在電路基片上，在該壓模技術中，硅壓模安裝在該結構中且直接引線鍵合連接電路基片并隨后密封在硅膠、環氧或類似材料中以保護電路和環境敏感引線鍵合的連接。另外，在裝置10中的電路可以使用多種電路基片來實現，多種基片可通過引線、插頭座連接器、可焊接的接頭等等進行互相間的連接。為了保護裝置10中的電路免受環境應力(例如，振動、沖擊、濕氣等等)的影響，該電路可以在環氧、硅膠、氨基甲酸酯浸潰或噴霧等中進行密封或罐裝。外殼12可以是任何適用形狀或幾何尺寸，以便于裝置10能安裝在或固定在各類設備、表面等上。例如，外殼12可以具有圓柱或類似園盤的幾何形狀，可以具有立方形或類似盒子的幾何形狀，以及可以具有任何其它所要求的形狀。外殼12可以含有多個部分或元件，它們可以采用粘合，超聲焊接，螺絲緊固件、鉚釘等方法固定在一起，或形成基本單一的結構。任何使用的材料或材料的組合都可以用于制造外殼12。例如，外殼12可以采用塑料制成，它可以采用注塑成型的方法，或者采用金屬制成，可以采用澆鑄，沖壓和/或焊接等方法。當然，外殼12可以采用多種材料制成，使得外殼12的特殊部分能采用最好適用于外殼12這些部分實現其功能的材料來制成。例如，外殼12可以包括基板或安裝基板部分(未顯示)，由大尺寸的模壓的鋼制成，以提供具有較高剛性的部分，以便用螺絲、螺釘、鉚釘等裝在設備部分、金屬薄板表面等上，而不會損害裝置10或安裝基板。除了剛性的安裝基板以外，外殼12還可以包括塑料的蓋子或帽子(未顯示)，它的剛性可以 比安裝基板稍差些，它只是蓋住電路、天線24或裝置10的其它內部部分，以避免灰塵、指、螺絲起子、金屬銼等損害或影響裝置10內電路的工作。更普遍的是，外殼12的材料和形狀可以選擇適用于任何特殊的應用。例如，涉及危險環境(例如，易爆條件、腐蝕性氣體，等)或條件惡劣的環境(例如，高震動、沖擊、加速度、振動、液態水等)的應用可以要求能完全密封裝置10中的電路的外殼。另一方面，涉及在比較良好的自然環境條件(例如，測量辦公室內的溫度)的應用可以只要求外殼12能具有防止碎片或灰塵，指甲和/或其它物體直接接觸敏感電路。外殼12配置為可以便于裝置10安裝在設備的部分上。例如，外殼12可以具有一些通孔、安裝底座、采用通孔的接頭、插槽等，能便于現場技術人員使用自收緊螺絲或自攻螺絲、鉚釘等將裝置10固定在金屬薄板表面或其它適當的表面上。或者，外殼12可以包括能使用帶收緊、纏繞帶或類似的方法將裝置10固定在設備的部分上或固定在與設備部分相接近的物體上的特性。此外，外殼12可以包括一個表面，多個表面或某些能使用粘合劑、雙面帶收緊、Velcor 、磁鐵、拋釘鉚釘等方法將裝置10固定或附屬在設備部分或表面上。此外，外殼12和裝置10可以構成能使裝置10采用簡單放置和擱置的方法將其安裝在設備部分上，從而消除另外固定和/或配屬機械機構的需要。圖2是說明可以使用一個或多個附加裝置，諸如圖I所示的裝置10，以自動運行過程控制系統或成套設備100的方法的方框示意圖。順便說下這個例子，圖I所示的成套設備100是生產甜餅面包店的一部分。當然這里所討論的附加裝置，例如圖I所示的示范的裝置10，可以用于復雜程度比圖2所示的系統100更高或更低的任何其它類型的系統或成套設備中。更具體地說，圖I所示的成套設備100包括了甜餅生產處理或部分102、該部分又包括了面團揉和處理或部分104，烘烤處理或部分106，以及包裝處理或部分108。甜餅生產處理102也可以包括其它處理，部分或子系統，例如，甜餅的切割或成型處理、質量控制處理、裝飾表面的處理等，出于簡化的目的，這些都未在圖2中顯示。一般來說，甜餅生產處理或部分102的操作可以通過工作站110或其它適用類型的計算機系統來控制。正如圖2所示，工作站110可以包括收發器112，它能使工作站110能采用任何所要求的無線通訊技術和協議與一個或多個附加裝置(例如，裝置10)進行通訊。工作站110也可以包括一個或多個軟件程序114，當在工作站110中由處理器(未顯示)執行時，能使工作站110以所要求的方式來監測，分析和/或控制甜餅生產處理102，以及成套設備100中的其它處理(例如，面團揉和處理104，包裝處理108，等)或在其它成套設備(未顯示)上的操作。正如圖2所顯示的，面團揉和處理104提供未成品的甜餅116給烘烤處理106，隨后烘烤處理106又將烘烤處理后的甜餅提供給包裝處理108，該處理一般分類甜餅并將預定數量的分類后的甜餅放置在一個或多個款式和尺寸的包裝中，以便于能方便地運出和售出這些甜餅118。正如圖2所示，烘烤處理或部分106可包括傳輸帶120以及烘箱124，傳輸帶120由電動機122驅動，在烘箱124內有加熱元件126和128。另外，烘烤處理或部分106還包括了多個附加裝置130至142，這些裝置都與烘箱124，電動機122等和/或烘烤處理106的其它部分有關，以下將作詳細的討論。附加裝置130和132可以配置為采用各個溫度檢測元件144和146來檢測溫度，正如圖2所示，這些元件都是在裝置的外部且遠離裝置130和132。推薦的 但并不一定必須的，溫度檢測元件144和146可以安裝在烘箱124內，以便最好地檢測甜餅經過整個烘箱124過程中周圍的環境溫度。此外，因為有兩個單獨的加熱元件(即，加熱元件126和128)用于烘箱124中，可以建立兩個環境溫度區域，并且檢測元件144和146每個都可以僅測量它們各自區域內的溫度。裝置130和132可以以任何要求的方式附加或附屬于烘箱124。例如，在裝置130和132要附屬在金屬薄板表面的情況下，可使用自收緊螺絲或自攻螺絲將裝置130和132安裝在烘箱124上。或者，可以使用雙面帶或任何其它適用的粘合劑，Velcor 等將裝置130和132安裝在烘箱124上。溫度檢測元件144和146可以作為烘箱124的一部分提供，在這種情況下，裝置130和132可以包含通過引線(S卩，導線)的合適輸入連接和/或具有螺絲端口的端口部分，以便于溫度檢測元件144和146與它們各自的裝置130和132的電性能連接。如果烘箱124不能提供一個或這兩個溫度檢測元件144和146，則可以由裝置130和132來提供一個或這兩個溫度檢測元件144和146(即通過導線永久附加，采用模塊連接器、端口部分等附加)。 附加裝置134和136包括控制輸出，它配置用于控制通過各個加熱元件126和128的功率流量，從而控制由元件126和128所產生的熱量以及烘箱124內的環境溫度。例如，如果加熱元件126和128是電加熱元件，則裝置134和136就可以提供由裝置134和136操作的干式接觸輸出，來控制加熱元件126和128的電流流量。如同裝置130和132—樣，裝置134和136可以以任何想要的方式附加在或固定在烘箱124上。然而，因為裝置134和136是設置在烘箱124的水平方向表面，所以可以通過簡單的將裝置134和136擱置在烘箱124上面而不需要任何額外的固定，粘結等方法，使裝置134和136安裝在烘箱124上。另夕卜，加熱元件126和128、它們各自的裝置134和136以及電功率源之間的電連接可以采用任何要求的技術來實現，這些技術可包括引線或導線的插頭、螺絲端口、模塊連接器等等。附加裝置138可以配置為檢測烘烤后的甜餅118的顏色(即，熟的程度)。裝置138可以包括，例如，內部安裝的電荷耦合器件(CCD)，它可以通過裝置138外殼中的孔或開口部分來捕獲烘烤后的甜餅118的數字圖像。如下將更詳細的討論，有關烘烤后的甜餅118成熟程度信息可以用來更好地控制烘烤處理106，使之更有效地生產更高質量甜餅。附加裝置140配置為提供控制輸出，它可以改變電動機122的速度，而附加裝置142可配置為檢測傳輸帶120的旋轉速度。如同其他附加的裝置130至138 —樣，裝置140和142可以使用本文所討論的任何技術物理固定或電氣互連到烘烤處理106的各個部分。
每個附加的裝置130至142都具有天線，它能使裝置以任何所要求的無線通訊技術與裝置130至142中的另一個裝置通訊和/或與工作站110通訊。另外，盡管圖2中并未顯示，但附加裝置130至142和/或工作站110都可以配置為與蜂窩電話、呼機、膝上計算機、手持計算機或任何其它能夠無線通訊的裝置進行通訊。同樣，附加裝置130至142都可配置為與其它工作站或附加裝置進行無線通訊，這些裝置可以設置在甜餅的生產處理102的其它部分，車間或面包店100的其它部分，其它成套設備上等等。在操作中，附加裝置130至142可以與工作站110相互協調，來控制甜餅的生產處理102，以及，特別是，烘烤處理或部分106。更具體的說，附加裝置138，它用于測量或檢測烘烤后的甜餅118顏色，可以通過無線通訊鏈路向工作站110提供顏色信息。隨后，工作站110可以分析所接收到的顏色信息并且可以通過向附加裝置134，136，和140發出命令和/或其它信息來控制烘烤處理106，其中附加裝置134，136，和140配置作 為控制輸出的裝置且它們可以變化烘箱124內的環境溫度和/或傳輸帶120的速度，來控制甜餅經過烘箱124烘烤的程度(即，甜餅的熟的程度)。例如，工作站110可以接收到來自裝置138的顏色信息，該信息表示烘烤后的甜餅118顏色是咖啡色的。在這種情況下，工作站110在分析了顏色的信息之后，可以向裝置140和/或裝置142發出控制信息、消息或命令，使傳輸帶120的速度增加，從而使甜餅在烘箱124內暴露的時間能短些以減少烘烤的時間。另一方面，如果工作站110從裝置138接收的顏色信息表示烘烤后的甜餅118的顏色是淡棕褐色，則工作站110可以發出使傳輸帶120的速度變慢的控制信息、消息或命令，從而增加烘烤的時間。當然，工作站110可以采用任何所要求的控制環路技術以適當的方式來控制烘烤的時間(即，傳輸帶的速度)。例如，如果需要，可以使用具有比例積分和/或微分(PID)控制參數的控制環路。這類基于PID的控制環路或技術也都是公知的，因此，本文不再作更詳細的討論。可以有許多方法使工作站110和裝置140和142能協調控制傳輸帶120的速度。例如，工作站Iio可以向附加裝置142發出命令信息、控制信息等，指示裝置142能將傳輸帶120的速度控制在特定的速度上。裝置142隨后測試傳輸帶120的速度并向裝置140發出命令、消息以及控制信息等，隨之裝置140根據要求來增加或減小電動機122的速度，使之能保持在裝置142所希望的傳輸帶的速度。這里只作為一個例子，裝置140可以包括4 一20mA控制輸出器件，并且裝置142能向裝置140發出控制信息、命令等，使得裝置140能向電動機122提供對應于裝置142所希望的旋轉速度的特定電流。于是，正如從上述例子中所看到的那樣，工作站110不需要直接涉及與裝置140和裝置142的通訊來控制電動機122的速度。相反，可配置工作站110與裝置142直接進行通訊，并且裝置142可配置為直接與裝置140通訊來進行電動機122和傳輸帶120的閉環速度控制。如同上述所討論的傳輸帶的速度和烘烤的時間控制一樣，烘烤處理106的烘箱溫度或烘烤溫度都可以通過附加裝置130至138和工作站110的協調來控制。例如，裝置138可以向工作站110發出顏色信息，該信息表示烘烤后的甜餅118的顏色是相對較深(即烘烤過頭)或相對較淡(即，烘烤不夠)。工作站110隨后可以與裝置130和132相互通訊以測量烘箱124內的環境溫度，并可以向裝置134和136發出適當的控制消息、命令等，以減少或增加提供給加熱元件126和128的功率，從而降低或增加烘箱124內的環境溫度。工作站110可以繼續來自裝置130和132的烘箱溫度信息，也可以繼續向裝置134和136發出命令、消息或其它信息，來改變提供加熱元件126和128的功率，直到溫度檢測元件144和146測量到的溫度達到所要求的烘烤溫度。當然，工作站110可以使用任何所要求的控制環路技術，包括基于PID的控制，以適當的方式來控制烘箱124內的烘烤溫度。如同傳輸帶速度的控制一樣，工作站110不需要直接與所有的裝置130至136相通訊，來控制烘箱124內的環境溫度。相反，工作站110可以接收來自裝置138的顏色信息(即，成熟的程度)，并且可以向裝置130和132發出與特定要求烘烤溫度有關的命令，消息或其它信息作為響應。隨后，裝置130和132可以向它們所控制的各個控制輸出裝置134和136發出命令、消息等，使其能向加熱元件126和128提供更多或更少的功率。當然，因為加熱元件126和128是單獨控制的，所以對應 于溫度檢測元件144和146的烘箱124內的溫度區域可以控制在相同的或不同的溫度，以適應特殊甜餅烘烤的應用。另外，應該意識到，對某些應用來說，可以要求將整個烘箱的區域保持在恒定的溫度，并只改變傳輸帶的速度，來控制甜餅的烘烤程度。在另一些應用中，例如只是要求變化烘烤的溫度而保持恒定的傳輸帶的速度，特別是在上游和下游生產處理(即，面團揉和、包裝等)要求特定的速率和線速度，以便甜餅的整個生產處理102能有效地工作。其它應用也可以烘箱溫度和傳輸帶速度都變化，使得甜餅的質量，生產效率和任何其它要求參數能最佳化。在操作過程中，附加裝置130至142可以向工作站110和/或直接相互間發出報警消息或提示信息。例如，檢測烘箱124內溫度的裝置130和132之一個或兩個都可能檢測到超出范圍的溫度情況(例如，溫度已經超出或不到預定的溫度限定)并可以向工作站110發出適當的報警信號。工作站110隨后可以通過報警屏幕或標語或使用任何其它所要求的顯示技術向系統用戶或操作者顯示超出范圍的溫度情況。或者，報警信息可以直接與一個或兩個裝置134和136通訊，隨后可以根據報警信息作出響應，例如，終止向加熱元件126和128提供功率電流。在圖2所示的附加裝置130至142作為提供單一控制輸出或單一檢測輸入來討論時，部分或所有的裝置130至142都可以具有多個檢測輸入和控制輸出或它們的組合。例如，具有溫度檢測器輸入和干式接觸輸出的單個附加裝置可以替代裝置130和134以及裝置132和136，從而減小了必須安裝或固定于烘箱124的附加裝置的數量，這就明顯地減小了安裝的勞力和成本，以及更有效地利用烘箱124上的有效安裝區域。類似的，具有速度檢測輸入和4-20mA控制輸出的單個附加裝置可以替代裝置140和142。更普遍的是，一個具有，例如，溫度輸入、干式接觸控制輸出、4-20mA控制輸出、顏色檢測輸入以及速度檢測輸入的單個多用途或通用附加裝置可以用于實現圖2所示的系統。這類通用或普通附件裝置能通過三個或四個這類普通的附加裝置來控制烘烤處理106，而不需要圖2所示的七個裝置。當然，這里所討論的附加裝置可以制成包括任何所要求數量的檢測輸入和控制輸出和它的組合。必須認識到，在結合圖2所討論的烘烤處理106配置為能在附加裝置130至142和工作站Iio之間，通過工作站110在附加裝置130至142之間(B卩，工作站110成為一個通訊的集線器)，直接在裝置之間(即，沒有使用工作站110作為通訊集線器)進行無線通訊，除了圖2所示的完全無線系統外，使用硬件網絡和技術的其它類型通訊方案也可以采用。例如，圖2所示的部分或全部裝置130至142可以通過以太網相互連接起來以及與工作站110相連接，也可以使用任何所要求通訊協議進行相互間的通訊，協議可包括例如，PROFIBUS協議，Foundation Fieldbus 協議等。另外，在圖2中描述了甜餅生產處理102使用單個工作站(即，工作站110)作為控制的同時，也可以采用另外的工作站。在這種情況下，軟件程序114所執行的功能可以分散到多個工作站之間并且可以由這些工作站完成。另一種選擇是，除了工作站110之外，也可以使用諸如DeltaV 類型控制器作為控制器。另外，工作站和/或控制器也可以完全不使用，并且裝置130至142可以配置為采用，例如，對等的通訊方案進行相互間通訊。在這種情況下，由軟件程序114所執行的功能可以分散在裝置130至142之間，它們能夠執行或能夠最適合執行這些功能。盡管圖2所示的系統或成套設備100被描述成具有只能控制 甜餅生產處理102部分(即，烘烤處理106)的工作站110和附加裝置130至142，但是，諸如在甜餅生產處理102中的面團揉和處理104和包裝處理108的其它處理，或在成套設備100中的任何其它處理或裝置都可以采用類似的方式來控制。這里所討論的附加裝置除了圖2所示的示范應用之外，還可以用于廣泛的各種應用中。一般來說，這里所討論的附加裝置和系統都可以用于執行任何類型的過程控制操作、數據管理服務、預測的控制監測等。更具體地說，這里所討論的附加裝置和系統特別適用于監測和/或控制葡萄園的操作。例如，多個附加裝置可以分布在葡萄樹中間，來測量葡萄園土壤的濕度和酸度并且可以指導葡萄園的管理者去(或自動地)向葡萄樹施加適當類型和數量的肥料，向葡萄樹澆水等。在另一個例子中，多個附件裝置具有內部位置檢測器(例如，全球定位單元)可以附加在一個牧群或多個牧群中的牛和馬上，并可以為牧場主監測和追蹤牧群的移動。牧場主可以使用這類牧群位置信息來開發放牧區域的維護計劃，確定到牧群最快的路徑等。在另外一些示范應用中，附加裝置可以附屬于醫院或其他機構中的人員或病人或動物，以便于能遠距離地監測病人的生理情況、病人位置、病人狀況(例如，睡眠，運動，蘇醒，等)等等。在還有一個示范的應用中，多個附加裝置可以用于監測和/或自動控制在洪水排水系統中的水位。在這種應用中，每個附加裝置可以控制特定水門的操作和/或報警信號(即，閃光燈、警報器等)并且可以向其它附加裝置和/或中央設備(即，市政設備)通知它的水位、門的位置、報警情況等等。采用這種方式，市政當局可以更好地避免潛在的洪水威脅情況，或在洪水難以預防的條件下，可以能更快地派遣救援人員去洪水區域，以減小或避免遇難者。圖3是描述圖2所示工作站110 —種可能邏輯結構200的示范功能方框圖。在該例子中，工作站110配置為網絡服務器，它具有配置服務器202、實時數據服務器204、通訊模塊206、控制模塊208、數據庫210以及事件服務器212。另外，服務器110可以接收來自一個或多個附加裝置的裝置分布和/或配置信息214。配置服務器202可以包括的功能有能使工作站110自動檢測到附加裝置的存在以及自動更新與這些檢測到的裝置有關的分布214，并且將該配置和/或裝置的分布信息存儲于數據庫210中。這里所討論的附加裝置可以在配置處理的過程中是自暴露的，于是可以適用于向配置服務器202提供信息，例如，裝置的版本、與裝置有關的唯一的標簽或標識符、與裝置有關的制造商名稱、裝置的位置等等。配置服務器202也可以提供圖形用戶接口或入口，使得系統用戶或操作者能觀看到在系統中或成套設備中所使用的附加裝置、其它類型裝置、工作站、控制器等之間的邏輯相互關系。
實時數據服務器204可以使服務器110連續監測由一個或多個附加裝置所檢測到的參數，在過程或設備中所使用的任何裝置的狀態等。實時數據服務器204也可以提供圖形界面，使系統用戶或操作者能夠以圖形的格式觀看到實時數據，從而能使用戶或系統操作者了解趨勢，誤差控制性能，緊急的危險條件等等。通訊模塊206可以使用任何所要求的通訊技術，使服務器110與附加裝置或任何其它裝置，系統等等相互通訊，這些附加裝置或任何其它裝置以及系統等可以分布在工廠中，或在工廠之間等。例如，通訊模塊206可以采用符合公認的TCP/IP通訊協議來通訊，并且可以采用已經根據擴展的標記語言(如XML)格式化的消息來發送和接收信息。當然，任何其它適用的通訊協議和消息格式也是可以采用的。另外，通 訊模塊206可以執行安全功能,例如,通訊加密、版權注冊等。通訊模塊206也可以存儲通訊路徑和路程信息，這些信息能使附加裝置通過它們自身所提供的一系列通訊鏈路進行裝置相互之間和/或與中央工作站或計算機之間的通訊。例如，一個特定附加裝置可以通過一系列涉及到一個或多個中間附加裝置的通訊鏈路與另一個附加裝置相互通訊。正如以下更詳細的討論那樣，通過使這里所討論的附加裝置作為轉發器、中繼站等，相互間相距很遠的附加裝置都可以通過其他附加裝置在相互之間間接通訊，這樣就減小了各個附加裝置為發送信息所需要的功率。另外，通訊模塊206可以用于確定最佳的通訊路徑(即，一系列通訊鏈路)，使得在具有多個附加裝置的系統中任何兩個接點或裝置之間能夠通訊。在通訊模塊206確定最初選擇的通訊路徑已經被損壞(SP，一個或多個接點或附加裝置不能起到中繼器或轉發器的功能)的情況中，通訊模塊206可以通過確定一個僅使用那些能具有轉發器或中繼器功能的接點或裝置的新的最佳通訊路徑來自我修復通信。控制模塊208提供了控制器的功能，于是，一般可以作為虛擬控制器來討論。因此，控制模塊208可以執行一個或多個過程控制環路，可以執行各種類型的數據分析，等等。事件服務器212可以處理報警或變更信息以及產生相應的提示。可以使用電子郵件、打印報告、或使用任何其它媒體或技術將該提示傳遞給適當的部件。例如，該提示可以通過無線媒體發送給呼機、蜂窩電話、手持計算機、膝上計算機、其它工作站或計算機等。圖4描述了示范系統拓撲300的方框圖，它可以用于使用這里所討論的附加系統和裝置實現過程監測和/或控制系統。正如圖4所示，拓撲300包括多個本地站302、304和306，它們都可以通過各個無線通訊鏈路312至320和無線通訊網絡322與中央監測、報告和控制站308以及一個或多個用戶310通訊聯系。本地站302包括多個節點或一組節點324、326和328，每一個節點通過各自的無線通訊鏈路330、332和334與本地區域網絡336通訊聯系。一個和多個工作站或其它計算機系統338和340可以與本地區域網絡336通訊聯系。節點324至328中的每個可以包括一個或多個這里所討論的附加裝置以及正被監測和/或控制的成套設備或過程設備或任何其它部件。于是，每一個節點324至328都可以，例如，表示為整個過程控制系統或成套設備中的一個部分，在發生監測和/或控制操作的一個特定地理區域等等。工作站338和340可以編程來完成本地配置操作、診斷操作、監測操作、控制操作等。另外，一個或多個工作站338和340可以配置通過無線通訊鏈路312通訊，從而使本地站302能與其它本地站304和306、中央站308和/或一個或多個用戶310通訊。雖然在圖4中沒有詳細顯示，但是本地站304和306可以采用與本地站302類似的或相同的結構。無線通訊網絡322可以使用任何所要求的技術和技術的組合來實現。例如，通訊網絡322可以使用基于電路交換通訊和/或包交換通訊的蜂窩通訊技術。或者，通訊網絡322可以對部分或所有的通訊使用互聯網。中央站308可以包括一個或多個工作站或其它計算系統(未顯示)，它們執行著通訊路由選擇操作，過程監測操作，過程控制操作，報告操作等。一般來說，中央站308可以配置或編程為調整在本地站302至306之間的相互作用和在用戶310和本地站302至306之間的相互作用。當然，中央站308也可以調整在一個或多個本地站302至306中的操作。
用戶310可以包括服務技術人員、工程師、設備管理人員等，他們一般需要訪問在本地站302至306中有關操作的信息。另外，用戶310可以要求遠距離影響操作(例如，改變控制策略、參數等)，于是用戶310可以與一個或多個本地站302至306通訊(可直接通過網絡322和鏈路312至316和320或間接通過網絡322、中央站308和鏈路312至318和320)來影響它們的操作變化。每個用戶310所采用的硬件平臺可以是任何要求的類型。例如，蜂窩電話、膝上計算機、手持電腦、呼機等都可以用于適合的特殊類用戶的需要，用戶的地理位置的需要等等。如果以軟件的方式來實現，這里所討論的功能模塊和軟件程序可以存儲于任何計算機的可讀存儲器中，例如，磁盤、激光盤或其它存儲介質，或在計算機、控制器、現場裝置的RAM或ROM中等。同樣，該軟件可以通過任何公認的或要求的傳遞方法傳遞給用戶或裝置，例如，通過諸如電話線、互聯網等的通訊信道。在參考特殊例子討論本發明的同時，這些例子只是用于說明而不是限制本發明，很顯然，本領域的一般技術人員都可以在不脫離本發明的精神和范圍下對所披露的實施例進行變更，增加和刪除。
權利要求
1.一種可附加的裝置，它包括 適用于安裝在閉環過程控制系統中的一個部件的表面上的外殼； 設置在外殼內的存儲器； 外部傳感器或控制輸出中的至少一個，所述外部傳感器被設置在所述外殼外部，并且連接到所述外殼以檢測所述部件的參數，所述參數用于所述閉環過程控制系統的控制環路中，所述控制輸出被設置在所述外殼外部，并且連接到所述外殼以使用所述閉環過程控制系統的控制環路的參數來進行控制操作； 設置在外殼內的輸入/輸出接口，其中，所述輸入/輸出接口適用于與和可附加裝置操作耦合的所述傳感器和所述控制輸出之一相通訊；以及 設置在外殼內且與存儲器相通信耦合的處理器，其中，所述處理器可編程為與輸入/輸出接口相通訊，并且當獲得與所述傳感器和所述控制輸出之一有關的參數時，將這些信息通過通訊網絡傳送給其它裝置，所述其它裝置是可附加的裝置、控制器或工作站中的一個； 其中所述處理器被進一步編程為在與所述傳感器和所述控制輸出之一有關的參數變得可用時將該信息發送給閉環過程控制系統中的工作站以執行至少一部分檢測所述閉環過程控制系統的控制環路的參數或執行至少一部分使用所述閉環過程控制系統的控制環路的參數的控制活動。
2.如權利要求I所述的可附加裝置，其特征在于，所述處理器可以進一步編程為診斷與附加裝置和與附加裝置相關的過程之一相關的情況。
3.如權利要求I所述的可附加裝置，其特征在于，所述處理器可以進一步編程為檢測報警條件，并響應于檢測到報警條件，通過通訊網絡向其它裝置發出報警信息。
4.如權利要求I所述的可附加裝置，其特征在于，所述其它裝置可以是無線手持設備。
5.如權利要求I所述的可附加裝置，其特征在于，所述處理器可以進一步編程，使得附加裝置能用作另一個附加裝置通訊路徑的一部分。
6.如權利要求I所述的可附加裝置，其特征在于，所述傳感器和控制輸出之一與設置在外殼內的附加裝置操作耦合。
7.如權利要求I所述的可附加裝置，其特征在于，所述通訊網絡使用無線和硬布線通訊技術之一。
8.如權利要求7所述的可附加裝置，其特征在于，所述無線或硬布線通訊技術中的一個包括互聯網的使用。
9.如權利要求I所述的可附加裝置，進一步包括設置在外殼內的電源，它適用于響應表面的振動來產生功率。
10.如權利要求I所述的可附加裝置，其特征在于，進一步包括設置在外殼內的電源，其中所述電源使用電容器、電池、光和磁場之一，向附加裝置提供功率。
11.如權利要求I所述的可附加裝置，其特征在于，所述外殼通過使用粘合劑、螺絲、夾具、纏繞帶或磁鐵中的一種來安裝在表面上。
12.如權利要求I所述的可附加裝置，其特征在于，所述外殼適合于安裝在條件惡劣的環境和危險的環境之一。
全文摘要
本發明涉及適用于數據采集，分析和控制的附加系統和裝置。一種附加系統包括多個附加裝置，該附加裝置適用于通過通訊網絡在相互間和/或與工作站之間的協調來監測和/或控制過程。每個附加裝置都可與一個或多個傳感器和/或控制輸出相通訊，并包括便于將附加裝置安裝在表面的外殼。
文檔編號G05B23/02GK102768512SQ20121014085
公開日2012年11月7日 申請日期2003年3月6日 優先權日2002年3月6日
發明者M·A·凱斯四世, M·J·尼克松, R·埃迪, R·拉瑪錢德蘭, T·D·舒雷斯, T·L·布萊文斯 申請人:費舍-柔斯芒特系統股份有限公司