CN101010645A - 与Fieldbus设备网络以及基于因特网和非因特网的过程控制网络一起使用的接口模块 - Google Patents

与Fieldbus设备网络以及基于因特网和非因特网的过程控制网络一起使用的接口模块 Download PDF

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CN101010645A CNA2005800291580A CN200580029158A CN101010645A CN 101010645 A CN101010645 A CN 101010645A CN A2005800291580 A CNA2005800291580 A CN A2005800291580A CN 200580029158 A CN200580029158 A CN 200580029158A CN 101010645 A CN101010645 A CN 101010645A
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罗伯特·特莱恩
马科斯·A·V·佩卢索
罗伯特·J·卡施尼亚
埃里克·D·罗特沃尔德
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Abstract

一种接口模块可操作地连接至Fieldbus过程控制网络和至少一个非Fieldbus过程控制网络，以便于在这些网络之间进行过程控制信息的交换。接口模块存储有数据库，在该数据库中，Fieldbus过程控制网络的现场设备中的功能块的过程控制参数被映射成非Fieldbus过程控制网络的相应过程控制参数。一旦Fieldbus过程控制参数被映射成非Fieldbus过程控制参数，接口模块就适于沿着Fieldbus过程控制网络将对所述过程控制参数的当前值的请求消息传送到Fieldbus现场设备，从Fieldbus现场设备接收响应消息，并且将过程控制参数的当前值存储在数据库中。接口模块还可以沿另一方向运行，从而将非Fieldbus过程控制参数映射成相应的Fieldbus过程控制参数。

Description

与Fieldbus设备网络以及基于因特网和非因特网的过程控制网络一 起使用的接口模块
技术领域
本发明总地涉及过程控制系统，更具体地说，涉及用于在Fieldbus设备网络与基于因特网和非因特网的过程控制网络之间交换数据的接口模块。
背景技术
过程控制系统，例如用在化学、石油或其它过程中的那些过程控制系统，通常包括至少一个集中式过程控制器，该过程控制器通过模拟和/或数字总线或者其它通信线路或信道被通信连接到至少一个主机或操作员工作站。这些现场设备，可以为例如阀、阀定位器、开关、传感器(例如，温度、压力和流速传感器)等等，它们执行过程中的功能，例如开启或关闭阀，以及测量过程参数。过程控制器通过输入/输出(I/O)设备接收表示由现场设备所进行的过程测量值的信号和/或关于现场设备的其它信息，利用该信息来执行控制例程，并且产生控制信号，这些控制信号通过输入/输出设备经由总线或其它通信信道被发送到现场设备，从而控制所述过程的运行。来自所述现场设备和控制器的信息通常可用于由操作员工作站所执行的一或多个应用程序，从而使操作员能够执行有关过程的任何所需的功能，例如查看该过程的当前状态、修改过程的操作、配置过程、评述过程等等。
在过去的大约十年中，包括有微处理器和存储器的智能现场设备已经在过程控制工业中流行起来。除了执行过程中的主要功能之外，智能现场设备可以存储关于设备的数据，可以以数字或数字和模拟混合的形式与控制器和/或其它设备通信，并且可以执行诸如自校准、识别、诊断之类的次要任务。许多标准且开放式的智能设备通信协议，例如HART、PROFIBUS、执行器传感器接口(下文称为“AS-接口”或“ASI”)、WORLDFIP、Device-Net、CAN和FOUNDATIONTM Fieldbus(下文中，称为“Fieldbus”)协议，已经被开发出来，从而使不同制造商生产的智能现场设备能够一起被用于同一过程控制网络之中。这些过程控制网络可以利用基于因特网的协议和基于非因特网的协议来实现，基于因特网的协议例如高速因特网上的FOUNDATIONTM Fieldbus，Modbus TCP、ProfiNet和OPC，基于非因特网的协议例如Modbus、Profibus DP、DeviceNet、HART、CANOpen等等。
一种这样的用于智能现场设备的标准通信协议为Profibus DP协议。Profibus DP协议定义了一种消息结构，控制器将识别并利用该消息结构，而不管它们通信所经由的网络类型。这建立了对于消息域的布局和内容的通用格式。Profibus DP为控制器请求访问其它设备、控制器和设备响应请求以及误差检测和报告定义了一过程。在沿着Profibus DP网络的通信过程中，协议确定了每个控制器或设备将如何了解其设备地址、如何识别寻址到它的消息、如何基于包含在该消息中的服务代码确定将被采取的动作类型，以及如何提取包含于该消息中的任何数据或其它信息。如果需要应答，那么从设备将利用Profibus DP协议构建应答消息，并将其发送到主设备。Profibus DP协议在本领域中是已知的，并且除了其它的以外，在利用Profibus DP协议的设备的制造商所出版、散发和可用的若干文章、手册或说明书中有详细描述。因此，除了涉及本发明的范围，否则将不再详细描述Profibus DP通信协议的细节。
Profibus DP采用主-从、询问-响应循环，用于在控制器和现场设备之间交换信息。每个设备被分配有范围在0-125之间的地址。一个设备，即主设备，通过将所寻址的信息传送到另一设备，即从控器，来启动诸如询问、设定点变化、诊断等业务。在Profibus DP协议下，由主设备传送的消息被格式化，以包括从设备的设备地址、定义所请求的动作的服务代码、将被发送到从设备的任何数据，以及误差检查信息。从设备基于消息中的地址检测并接收来自主设备的消息，并且处理由消息中的服务代码所表示的业务或服务。在处理业务或执行所请求的服务之后，从设备传送响应消息，该响应消息利用Profibus DP协议构成，并包含有确认所采取的动作的信息、将被返回给主设备的任何数据，以及误差检查信息。除了各个消息之外，主设备还可以将消息发送给所定义的从设备组(多播消息)，或者可以向所有连接的从设备广播消息。主设备利用地址127将广播和多播消息作为全局控制消息传送到从设备，并且在多播消息的情况下，传送目标从设备组的可选组号。虽然从设备对分别寻址到自身的消息进行响应，但从设备并不响应来自主设备的广播或多播消息。
数据利用服务访问点在Profibus DP网络中的设备之间进行交换。每个Profibus DP设备都具有一简档，其包括与设备有关的特定过程控制参数组，而且用在Profibus DP网络中的每个过程控制参数都被分配有来自可用服务访问点范围的相应服务访问点。Profibus DP网络中的设备被配置为，根据它们被分配的服务访问点来存储并交换过程控制参数。为了获得来自从设备的过程控制参数的值，主设备格式化并传送请求消息，请求消息包括从设备的地址和用于过程控制参数的服务访问点。一旦接收到该请求消息，从设备就读取服务访问点的当前值，并且格式化和传送具有服务访问点及其所存储的值的响应消息。基于非因特网协议的另一实例为Modbus协议，其在2003年1月30日递交的共同未决美国专利申请10/354,525中有更全面的描述，本申请要求该申请的优先权，且该申请的内容被合并于此作为参考。
一般而言，Fieldbus协议为全数字、串行、双向的通信协议，其向连接现场设备的两线环路或总线提供标准化的物理接口。Fieldbus协议有效地为过程中的现场设备提供局域网，这使得这些现场设备能够在分布于整个过程设施的位置处执行过程控制功能(利用功能块)，并且在这些过程控制的性能实施整个控制策略之前和之后互相进行通信。Fieldbus协议在本领域中是已知的，并且除了其它的之外，在Fieldbus Foundation，即总部设在德克萨斯州的奥斯汀的非营利性组织所出版、分发以及可用的若干文章、手册和说明书中有详细描述。因此，除了涉及到本发明的范围之外，将不再详细描述Fieldbus通信协议的细节。
Fieldbus过程控制网络可以包括一或多个互连的Fieldbus分段，每个分段都具有一或多个通过总线链接在一起的现场设备。为了进行通信，总线的每个分段上的设备中的一个设备都用作链路活动调度器(LAS)，其活动地调度并控制总线相关分段上的通信。总线每个分段的LAS都存储并更新通信调度器(链路活动调度器)，该通信调度器包含有每个设备的每个功能块被调度以开启总线上的周期通信活动的次数以及将发生这种通信活动的时间长度。LAS还控制异步通信活动，异步通信活动可以在总线分段上没有发生同步通信时发生。在同步通信没有发生的那段时间，一旦接收到来自LAS的传输令牌消息，每个现场设备就被允许轮流地以异步的方式来传送警报数据、查看数据等。
在Fieldbus协议下，现场设备能够利用分配给每个现场设备的唯一的地址通过总线彼此通信。这些现场设备被连到总线的节点，而且每个节点都具有识别连接至该节点的现场设备的指定物理地址，用于与过程控制网络中的其它现场设备进行通信。现场设备的唯一地址被包含在由总线上的设备所发布的消息中。消息所发布到的一或多个现场设备被配置为，听从现场设备所连接到的总线分段，用于获取包含有发布现场设备的地址的消息。当预定的现场设备检测到具有发布现场设备的地址的消息时，按照实现过程控制的需要来解码并处理所述消息。
现场设备能够利用每个现场设备中所限定的三类虚拟通信关系(VCR)中的一种通过总线来发布或者传送数据和消息。客户端/服务器VCR被用于在总线上的设备之间进行排队、不定期的、用户启动的一对一的通信。当从LAS接收到传输令牌消息以将请求消息发送到总线上的另一设备时，现场设备可以使用客户端/服务器VCR。请求者被称为“客户端”，而用于接收请求的设备被称为“服务器”。当从LAS接收到传输令牌消息时，服务器发送响应并且处理客户端的请求。客户端/服务器VCR被用于，例如实现操作员所启动的请求，例如设定点变化、调整参数访问和变化、警报确认以及设备的上传和下载。
报告分布VCR被用于排队、不定期的、用户启动的一对多的通信。例如，当具有事件或趋势报告的现场设备从LAS接收传输令牌时，该现场设备将它的消息发送到该设备中所定义的“组地址”。被配置为用于听从该VCR的设备将接收所述报告。报告分布VCR类型通常由Fieldbus设备使用，从而将警报通知发送到操作员控制台。
最后，发布者/签约者VCR类型被用于缓冲的、一对多的通信。缓冲的通信是仅仅存储并发送最新版本数据的通信，因此，新数据完全覆盖了以前的数据。例如，功能块的输出包括缓冲的数据。当发布者设备从LAS或者签约者设备接收到强制(compel)数据消息时，“发布者”现场设备利用发布者/签约者VCR类型将消息发布或者广播到总线上的所有“签约者”现场设备。发布者/签约者关系是预先设定的，并且被定义和存储于每个现场设备中。类似于Profibus DP和Fieldbus，其它协议也提供通信策略，以允许智能现场设备交换信息并实施过程控制策略。
如上所示，诸如Profibus DP、Modbus和Fieldbus协议之类的基于非因特网的协议以及基于因特网的协议在最近的大约十年中已经被用于过程控制系统。因此，各种状况都可能发生，其中利用Fieldbus协议的过程控制网络可能与利用其它协议的过程控制网络在同一工厂或设备内共同存在。例如，使现存的过程控制系统运行在Profibus DP协议下的安装行为，可以将过程控制网络的一部分转换为运行在Fieldbus协议下，从而实现由Fieldbus协议支持的特定控制策略或能力。不过，尽管有部分转换，过程控制网络的Profibus DP部分仍可能需要来自过程控制网络的Fieldbus部分的信息和数据。作为另一实例，带有运行在Profibus DP协议下的现有过程控制网络的工厂或设备，可以被扩展到包括有另外的过程，这些过程具有运行在Fieldbus协议下的过程控制网络，反之亦然。此外，所述设备可以包括具有运行在基于因特网协议下的过程控制网络的其它过程。对于上述实例，有必要在Fieldbus网络、Profibus DP网络和基于因特网的网络之间传送数据和信息。在当前的实现中，数据不能在这些有分歧的过程控制网络之间进行传送。因此，需要一种接口模块，其可以被连接在利用不同通信协议的过程控制网络之间，以允许来自不同网络的信息和数据在网络中的各设备之间进行传送。
发明内容
接口模块被可操作地连接至Fieldbus过程控制网络和至少一个非Fieldbus过程控制网络，以便于在这些网络之间进行过程控制信息的交换。所述接口模块存储有数据库，在该数据库中，所述Fieldbus过程控制网络的现场设备中的功能块的过程控制参数被映射成所述非Fieldbus过程控制网络的相应过程控制参数。一旦所述Fieldbus过程控制参数被映射成所述非Fieldbus过程控制参数，所述接口模块就适于沿着所述Fieldbus过程控制网络将对所述过程控制参数的当前值的请求消息传送到所述Fieldbus现场设备，从所述Fieldbus现场设备接收包含有来自接口模块的所述过程控制参数的当前值的响应消息，并且将所述过程控制参数的当前值存储在服务访问点数据库中。所述接口模块还可以沿另一方向运行，从而将非Fieldbus过程控制参数映射成相应的Fieldbus过程控制参数。
通过将对所述非Fieldbus过程控制参数的当前值的请求信息传送到所述接口模块，所述非Fieldbus过程控制网络中的现场设备可以获得所述Fieldbus过程控制参数的值，其中所述Fieldbus过程控制参数已经被映射成非Fieldbus过程控制参数。一旦接收到所述请求，接口模块就读取对应于所述非Fieldbus过程控制参数的数据库条目，从而获得所述Fieldbus过程控制参数的值。所述接口模块将包含有来自数据库的所述非Fieldbus过程控制参数和对应的Fieldbus过程控制参数值的响应格式化，并将该响应传送到所述发起请求的非Fieldbus现场设备。为了配置所述数据库以将所述Fieldbus过程控制参数与所述非Fieldbus过程控制参数相关联，所述接口模块可以包括诸如个人计算机的用户界面所连接的因特网连接。所述接口模块中的网络服务器软件以及所述用户界面处的网络浏览器软件都可以被用来为所述服务访问点数据库配置过程提供图形界面。
一方面，本发明关注用在过程控制系统的接口模块，所述过程控制系统包括具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络和具有多个非Fieldbus现场设备的至少第一非Fieldbus过程控制网络。所述接口模块可以将Fieldbus过程控制网络可操作地连接至所述第一非Fieldbus过程控制网络，并且可适于方便在所述Fieldbus过程控制网络与所述第一非Fieldbus过程控制网络之间进行过程控制信息的交换。所述接口模块可以包括：FieldbusI/O模块，其被可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络并且适于沿着所述Fieldbus过程控制网络传送和接收Fieldbus协议消息；第一非Fieldbus I/O模块，其被可操作地连接至所述第一非Fieldbus过程控制网络并且适于沿着所述第一非Fieldbus过程控制网络传送和接收利用除了所述Fieldbus协议之外的协议来传输的消息；和控制器，其被可操作地连接至所述Fieldbus I/O模块和所述第一非Fieldbus I/O模块，并且包括处理器和被可操作地连接至该处理器的存储器。所述控制器可以被编程为，使所述Fieldbus I/O模块将消息沿着所述Fieldbus过程控制网络传送到Fieldbus现场设备并从该Fieldbus现场设备接收消息，并且使所述第一非Fieldbus I/O模块将消息沿着所述第一非Fieldbus过程控制网络传送到非Fieldbus现场设备并从该非Fieldbus现场设备接收消息。
另一方面，本发明关注一种在具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络与具有多个非Fieldbus现场设备的非Fieldbus过程控制网络之间交换过程控制信息的方法。所述方法可以包括：将接口模块可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络和所述非Fieldbus过程控制网络。所述接口模块可以被配置为，沿着所述Fieldbus过程控制网络传送和接收Fieldbus协议消息，以及沿着所述非Fieldbus过程控制网络传送和接收非Fieldbus协议消息。所述方法还可以包括：将一数据库存储在所述接口模块中，在数据库中，一个所述过程控制网络的至少一个过程控制参数与另一个所述过程控制网络的过程控制参数相关联；使所述接口模块向所述一个过程控制网络中的相应一个现场设备请求至少一个过程控制参数的当前值；以及将所述那个过程控制网络中的所述至少一个过程控制参数的当前值与所述另一过程控制网络相关的过程控制参数一起存储在所述数据库中。该方法进一步包括：使所述接口模块响应于在接口模块处接收到来自所述另一过程控制网络的一个现场设备的对所述另一过程控制网络的相关过程控制参数的当前值的请求消息，将响应消息与所述一个过程控制网络的至少一个过程控制参数的当前值和所述另一过程控制网络的过程控制参数一起传送到所述另一过程控制网络的那个现场设备。
在本发明的又一方案中，提供一种用在过程控制网络中的接口模块，所述过程控制网络包括具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络和具有多个Profibus DP现场设备的Profibus DP过程控制网络。所述接口模块可以可操作地将Fieldbus过程控制网络连接至所述Profibus DP过程控制网络，并且可适于方便在所述Fieldbus过程控制网络与所述Profibus DP过程控制网络之间进行过程控制信息的交换。所述接口模块可以包括：FieldbusI/O模块，其被可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络并且适于沿着所述Fieldbus过程控制网络传送和接收Fieldbus协议消息；Profibus DP I/O模块，其被可操作地连接至所述Profibus DP过程控制网络并且适于沿着所述Profibus DP过程控制网络传送和接收Profibus DP协议消息；和控制器，其被可操作地连接至所述Fieldbus I/O模块和所述Profibus DP I/O模块，并且该控制器包括处理器和被可操作地连接至该处理器的存储器。
所述接口模块的控制器可以被编程为，将一服务访问点数据库存储在所述存储器中，在该服务访问点数据库中，所述Fieldbus过程控制网络的至少一个Fieldbus过程控制参数与所述Profibus DP过程控制网络中的ProfibusDP服务访问点相关联；并且所述接口模块的控制器可以被编程为，使所述Fieldbus I/O模块向所述Fieldbus现场设备中的相应一个请求至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。所述控制器可以被进一步编程为，将所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值与相关的所述Profibus DP服务访问点一起存储在所述服务访问点数据库中，并且使所述Profibus I/O模块响应于在Profibus DP I/O模块处接收到来自所述一个Profibus DP现场设备的对所述相关Profibus DP服务访问点的当前值的请求消息，将响应消息与所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值和所述相关的Profibus DP服务访问点一起传送到所述的那个Profibus DP现场设备。
根据本发明的另一方案，过程控制系统包括：具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络；具有多个Profibus DP现场设备的Profibus DP过程控制网络；和接口模块，其可操作地将所述Fieldbus过程控制网络连接至所述Profibus DP过程控制网络，并且可以适于方便在所述Fieldbus过程控制网络与所述Profibus DP过程控制网络之间进行过程控制信息的交换。所述接口模块可以包括：Fieldbus I/O模块，其被可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络并且适于沿着所述Fieldbus过程控制网络传送和接收Fieldbus协议消息；Profibus DP I/O模块，其被可操作地连接至所述ProfibusDP过程控制网络并且适于沿着所述Profibus DP过程控制网络传送和接收Profibus DP协议消息；和控制器，其被可操作地连接至所述Fieldbus I/O模块以及所述Profibus DP I/O模块，并且该控制器包括处理器和被可操作地连接至该处理器的存储器。
所述控制器可以被编程为，将一服务访问点数据库存储在所述存储器中，在该服务访问点数据库中，所述Fieldbus过程控制网络的至少一个Fieldbus过程控制参数与所述Profibus DP过程控制网络的Profibus DP服务访问点相关联；并且所述控制器可以被编程为，使所述Fieldbus I/O模块向所述Fieldbus现场设备中的相应一个请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。所述控制器可以被进一步编程为，将所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值与所述相关的Profibus DP服务访问点一起存储在所述服务访问点数据库中，并且使所述Profibus I/O模块响应于在Profibus DP I/O模块处接收到来自所述一个Profibus DP现场设备的对所述相关Profibus DP服务访问点的当前值的请求消息，将响应消息与所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值和所述相关Profibus DP服务访问点一起传送到所述的那个Profibus DP现场设备。
根据本发明的再一方案，一种在具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络与具有多个Profibus DP现场设备的Profibus DP过程控制网络之间交换过程控制信息的方法，可以包括以下步骤：将接口模块可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络和所述Profibus DP过程控制网络，所述接口模块适于沿着所述Fieldbus过程控制网络传送和接收Fieldbus协议消息，并且适于沿着所述Profibus DP过程控制网络传送和接收Profibus DP协议消息；以及将一服务访问点数据库存储在所述接口模块中，在该服务访问点数据库中，所述Fieldbus过程控制网络的至少一个Fieldbus过程控制参数与所述Profibus DP过程控制网络的Profibus DP服务访问点相关联。该方法可以进一步包括：使所述接口模块向所述Fieldbus现场设备中的相应一个请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值；以及将所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值与相关的所述Profibus DP服务访问点一起存储在所述数据库中。进一步地，该方法可以包括以下步骤：使所述接口模块响应于在接口模块处接收到来自所述一个Profibus DP现场设备的对所述相关Profibus DP服务访问点的当前值的请求消息，将响应消息与所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值和所述相关的Profibus DP服务访问点一起传送到所述的那个Profibus DP现场设备。
对本领域的普通技术人员来说，本发明的特征和优点将由于参考附图对实施例的描述而变得显而易见，下面是对附图的简要说明。
附图说明
图1是具有Profibus DP过程控制网络的过程控制系统的结构图，其中该Profibus DP过程控制网络通过接口模块连接至Fieldbus过程控制网络。
图2是图1中的接口模块的原理框图。
图3示出服务访问点数据库的一部分，该服务访问点数据库将Fieldbus过程控制参数映射到Profibus DP服务访问点。
图4是图1中的接口模块的可选实施例的原理框图。
具体实施方式
虽然下文中提出了对本发明若干不同实施例的详细说明，不过应该理解的是，本发明的法定范围是由在专利的结尾所提出的权利要求书的文字来限定的。所述的详细说明将被解释成示范性的，并未描述本发明的每个可能的实施例，这是由于对每个可能的实施例均进行描述即使不是不可能的，也是不切实际的。利用当前的技术或在本临时专利申请的申请日之后发展出的技术，可以实现若干可替换的实施例，而这也将落入由权利要求书所限定的本发明的范围内。
还应该理解的是，除非在本专利中利用句子“如此处所用到的，术语′
Figure A20058002915800231
′在此处被限定为指的是......”或类似的语句，对术语进行限定，否则，并不意图清楚地或暗含地限制该术语的含义，而使其超出其平常的或普通的含义，而且这样的术语不应该解释为被限制在基于本专利的任何部分中所做的任何陈述的范围内(除了权利要求书的语言之外)。在这种程度上，本专利结尾处的权利要求书中所叙述的任何术语在本专利中按照某种方式被提到与单个含义一致，这样做仅仅是为了清楚的目的，以便不会使读者误解，并且其意图并不在于这种权利要求书的术语通过限制、暗含或其它方式而成为该单个含义。最后，除非权利要求书部分通过将单词叙述为“指的是”以及没有任何结构描述的功能来限定，否则，并不意图可基于35 U.S.C.§112第六段的应用来解释权利要求任何部分的范围。
现在参照图1，过程控制系统10可以包括基于非因特网协议的过程控制网络12，该过程控制网络12通过接口模块16连接至Fieldbus现场设备14和基于因特网协议的过程控制网络17。基于非因特网的过程控制网络12可以包括连接至多个现场设备20-24以及一或多个用户界面26的主机设备或控制器18。在这种系统中，主机18可以被用来在基于非因特网的过程控制网络12中执行过程控制，或者用作主设备，该主设备根据过程控制网络的需求以及网络12运行下的基于非因特网的协议，启动由设备20-24和用户界面26所接收到的业务。通过将所请求的数据提供给主机18，或者通过采取由查询所请求的动作，设备20-24和用户界面26可以进行响应。
Fieldbus过程控制网络14可以包括主机或控制器28，它通过双线Fieldbus环路或总线68，连接至若干其它设备，例如程序逻辑控制器(PLC)30、多个控制器32、其它的主机设备34以及现场设备组36-66。Fieldbus过程控制网络14可以包括不同的区域或分段68a、68b、68c和68d。有些分段，例如分段68b，可以直接连接至总线68，而其它分段，例如分段68a和68c，可以通过桥接(bridge)设备70和74连接至总线68。此外，Fieldbus过程控制网络14还可以包括通过接口模块16连接至Fieldbus过程控制网络14的分段，例如分段68d。分段68a、68b、68c和68d中的每个分段将设备中的子集互连，从而以上述的方式实现所述设备之间的通信。为了进行通信，总线68的每个分段上的所述设备中的一个设备用作链路活动调度器(例如，控制器28以及设备36、48、56和64)，用于活动地调度并控制总线68的相关分段上的通信。
基于非因特网的网络12通过接口模块16连接至Fieldbus网络14。接口模块16借助被配置成与基于非因特网的过程控制网络12协议兼容的输入/输出(I/O)端口，连接至基于非因特网的网络12，并通过兼容Fieldbus的I/O端口，连接至Fieldbus网络14的分段68a、68b、68c和68d中的一或多个分段上的节点。为了便于在基于非因特网的网络12中与接口模块16的往返通信，接口模块16可以被分配有网络12的协议中的设备地址，而且接口模块16可以被配置成设备18-26能够为接口模块16格式化并传送消息，并且接口模块16能够接收、识别并处理所述消息，执行所请求的动作，并以与网络12的其它设备18-26相同的方式利用网络12的协议，将响应消息通过协议兼容的I/O端口发送到设备18-26。
接口模块16还可以被配置作为Fieldbus过程控制网络14的链接主设备，以便接口模块16可以用作被连到接口模块16的Fieldbus过程控制网络14的一或多个分段的链路活动调度器。而且，如上所述，接口模块16还可以用作桥接设备，以便于没有直接连接至总线68的分段，例如分段68d，可以与Fieldbus过程控制网络14的其它分段68a、68b和68c之间进行通信或者其它分段68a、68b和68c之间的通信。
如同基于非因特网的网络12一样，接口模块16能够在借助Fieldbus I/O端口所连接的总线68的分段68a、68b、68c和68d上进行通信。接口模块16被分配有Fieldbus设备地址，以便接口模块16能够由所连接的分段68a、68b、68c和68d上的设备36-66进行识别。LAS设备36、48、56和64中的链接主调度器被配置为在链接主调度器的异步周期期间，将传输令牌消息发送至接口模块16。设备36-66中的以及接口模块16处的VCR被配置为接口模块16可以将用于请求过程控制参数的值的消息发送到现场设备36-66，其中接口模块16被配置为用于存储所述过程控制参数，而且现场设备36-66可以将含有所请求的Fieldbus过程控制参数的当前值的响应消息发送至接口模块16。
基于因特网协议的过程控制网络17可以包括一或多个主机设备或控制器76，主机设备或控制器76被连接至多个现场设备78-82以及一或多个用户界面84，多个现场设备78-82以及一或多个用户界面84可以利用过程控制网络17运行下的基于因特网的协议进行通信。在过程控制网络17中，一或多个主机设备76以及现场设备78-82可以被配置为，利用与过程控制网络17相关的基于因特网的协议来执行过程控制策略。该基于因特网的过程控制网络还可以通过接口模块16连接至基于非因特网的过程控制网络12和/或Fieldbus过程控制网络14。接口模块16借助兼容因特网的输入/输出(I/O)端口被连接至基于因特网的过程控制网络17，以允许网络17的设备76-84与接口模块16进行通信，并且以下文将进行更全面描述的方式与其它过程控制网络12、14交换信息。如同其它网络12、14一样，接口模块16可以被分配有网络17的协议中的设备地址，以便于接口模块16与基于因特网的网络17的往返通信。按照这种方式进行配置，接口模块16能够接收、识别并处理消息，完成所请求的动作，并且以与网络17的其它设备76-84相同的方式利用网络17的协议，将响应消息通过协议兼容的I/O端口发送到设备76-84。
为了与基于因特网的网络17进行通信，并为了配置接口模块16以及显示其中所编译的数据，接口模块16可以采用网络服务器软件进行编程。利用在诸如用户界面86的任何个人计算机中均可获得的标准网络浏览器软件，接口模块16的配置可以通过兼容因特网的I/O端口实现。由接口模块16的网络服务器软件向用户界面86的网络浏览器软件所提供的网页，允许过程监控员或操作员将Fieldbus网络14的设备36-66的过程控制参数映射成用在基于因特网以及基于非因特网的网络中的相应参数。所述网页还可以允许监控员或操作员查看来自接口网络的过程控制参数的当前值，该过程控制参数可以被映射成其它接口网络的一或多个接口网络中的相应参数并被存储到接口模块16中。
现在参见图2，接口模块16可以包括被连接至存储器92的控制器90、兼容基于非因特网的协议的I/O模块94、Fieldbus I/O模块96-102以及兼容因特网的I/O模块104。控制器90可以通过商用的硬件来具体实现，例如来自因特尔公司(Intel)的商用16位或32位、16兆赫(MHZ)的80C960SA微控制器，或者通过其它任何适合的微控制器来具体实现。控制器90可以包括通过总线110通信连接至存储器108的处理器106。控制器90的存储器108可以为随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，例如半导体ROM，或者它们的任何适合组合。可替代地或额外地，存储器108可以包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、一次可编程的电可编程只读存储器(OTP EPROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存中的任何一种存储器或者它们的任何适合组合，或者可以包括从外部连接至控制器90的处理器106的任何其它适合的存储器元件。而且，一或多个存储器可以通过其它计算机可读介质来具体实现，例如，诸如CD、可重写的CD、DVD之类的光介质，或者诸如软盘、硬驱动器、zip磁盘之类的磁介质。
利用例如RS485串行端口、诸如标准RJ 45/10/100bt连接器之类的用于以太网连接的端口、或者本领域中已知的到特定的基于非因特网协议的网络的任何其它适合的连接，非因特网I/O模块94可以将控制器90连接至基于非因特网协议的网络12。非因特网I/O模块94被配置成，利用相应的基于非因特网的协议与主机18、现场设备20-24以及用户界面26进行通信。例如，在基于非因特网的网络12为Profibus DP网络的情况下，非因特网I/O模块94可以被配置成，接收Profibus DP网络12上传送的消息，并且检测由包含有被分配给接口模块16的Profibus DP地址的主机18或其它主设备所传送的消息。一旦检测到消息，非因特网I/O模块94就可以允许提取包含在所述消息中的数据，而且如果需要的话，将所述数据重新格式化，并且将这些信息传输到控制器90，用于执行来自主机18的服务请求。非因特网I/O模块94可以被进一步配置成接收来自控制器90的数据，这可以响应于来自主机18的服务请求而被提供，将适当的Profibus DP协议信息格式化，并且经过非因特网I/O模块94通过Profibus DP网络传送所述消息。
本领域的技术人员可以理解，非因特网I/O模块94可以通过任何适当的方式来实现，以便于利用相应的协议在基于非因特网的网络12的设备与接口模块16之间进行通信。例如，在接口模块16中，非因特网I/O模块94可以作为软件来实现，所述软件可以被编程为，利用网络12中实施的非因特网协议在网络12与接口模块16之间通信。在这样的实现中，I/O模块94可以通过下载来自外部存储设备的编程指令在接口模块16处被编程或重新编程。可选地，I/O模块94可以借助因特网通过从被连接至接口模块16的用户界面86下载代码，被重新编程并被重新配置。而且，接口模块16可以采用用于多个基于非因特网的协议的软件被重新编程，其中所述多个基于非因特网的协议的软件可以被用在接口模块16所连接的过程控制网络中。一旦接口模块16所连接的过程控制网络12的协议被识别，接口模块16就可以被配置为，执行用于可用协议的特定一种协议的软件，从而使非因特网I/O模块94能够利用适当的协议与过程控制网络12的设备18-26通信。作为另外一种替换，I/O模块94可以为模块化的，以便用于非因特网协议的物理模块可以与接口模块16断开并从接口模块16拆除，并且可以用另外的物理模块来替换，其中所述另外的物理模块被配置为，利用用于接口模块16所连接的过程控制网络12的适当协议进行通信。
以类似于非因特网I/O模块94的方式，Fieldbus I/O模块96-102利用例如H1 I/O卡将控制器90连接至Fieldbus分段68a、68b、68c和68d，并便于控制器90与Fieldbus现场设备36-66之间的通信。Fieldbus I/O模块96-102中的一或多个被分别连到分段68a、68b、68c和68d的节点，而接口模块16被分配有被用于与被连接至分段68a、68b、68c和68d的现场设备36-66进行通信的Fieldbus地址。链路活动调度器被配置为，在所述调度器的异步通信周期期间，用于接口模块16的传输令牌消息由LAS现场设备36、48、56和64进行传送。Fieldbus I/O模块96-102检测用于接口模块16的传输令牌消息以及经由分段68a、68b、68c和68d传送的用于接口模块16的其它任何消息，并且将所述消息中的信息传送到控制器90进行处理。当接口模块16与Fieldbus网络14的现场设备36-66进行通信时，控制器90使FieldbusI/O模块96-102将Fieldbus协议消息格式化，并将所述消息经由适当的Fieldbus分段68a、68b、68c和68d进行传送。
因特网I/O模块104可以将接口模块16连接至基于因特网的过程控制网络，例如过程控制网络17，以及/或者用户界面86。接口模块16可以采用标准的网络服务器软件被编程，以便被连接至接口模块16的具有网络浏览器的计算机，例如用户界面86，可以被用于配置接口模块16和查看所存储的过程控制消息。因特网I/O模块104被连接至控制器90，并且可以包括用于以太网连接的端口，例如标准的RJ 45/10/100bT连接器。可替代地，因特网I/O模块104可以包括用于其它任何类型的因特网连接的适当端口，甚至还可以被配置以无线通信能力，以用于与基于因特网的过程控制网络17和/或用户界面86进行通信。依据接口模块16的特定实现，因特网连接可以被用于将接口模块16直接连接至用户界面86，或者可替代地，连接至局域网，其中具有网络浏览器软件的多种网络设备可以被提供有对包含于接口模块16中的信息的访问。而且，用户界面86可以为基于因特网的过程控制网络17中的设备。与非因特网I/O模块94类似，接口模块16可以被编程或被重新编程，从而使因特网I/O模块104利用有关的基于因特网的通信协议与因特网过程控制网络17进行通信。
在有些实现中，接口模块16被配置为，获取并存储来自Fieldbus过程控制网络14的过程控制信息，并在接收到来自过程控制网络12、17的设备的请求后，将所存储的Fieldbus过程控制信息提供给过程控制网络12、17。为了允许过程控制网络12、17中的设备请求Fieldbus网络14中使用的过程控制参数的值，用在Fieldbus网络14中的过程控制参数可以被映射成过程控制网络12、17中的相应参数或者数据结构，同时在接口模块16处，Fieldbus过程控制参数的值被存储在存储器108的一或多个数据库中。一旦Fieldbus过程控制参数被映射成过程控制网络12、17中的数据结构，过程控制网络12、17的设备就可以被配置为，利用相应的通信协议将消息传送到接口模块16，并且请求Fieldbus过程控制参数所映射的数据结构的值。在接口模块16处接收到请求消息之后，控制器90的处理器106查找存储于存储器108的数据库中的且与所述请求消息中的数据结构对应的值，并且处理器106使相应的I/O模块94、104将专用协议响应消息连同数据结构和相应Fieldbus过程控制参数的值格式化并进行传送。所述发起请求的设备按照与由相应过程控制网络12、17的设备所传送的任何响应消息相同的方式，接收并处理所述响应消息。
如上所述，在存储于接口模块16的存储器108的数据库中，Fieldbus过程控制参数被映射成用于过程控制网络12、17的相应数据结构。图3示出数据库120的一个实例，该数据库可以在接口模块16处被构建，并且被存储在控制器90的存储器108中，用于将Fieldbus过程控制参数映射成Profibus DP服务访问点。在该实例中，基于非因特网协议的过程控制网络12可以为本领域中已知的Profibus DP过程控制网络。对于被映射成ProfibusDP服务访问点122的每个Fieldbus过程控制参数来说，服务访问点数据库120可以包括分段标识符124、设备标识符126、功能块标识符128和参数标识符130，以及Fieldbus过程控制参数的当前值132。图3中的实例示出根据本发明的接口模块16的一种实现，其中Profibus DP过程控制网络12的主设备，例如主机28，能够通过接口模块16获得Fieldbus过程控制网络14的一些或全部的功能块的输出值和输出状态。在图3的服务访问点数据库120中，在45,001-45,999范围内的服务访问点可以被映射为存储不同Fieldbus功能块的当前输出状态，而在47,001-47,999范围内的服务访问点可以被映射为存储不同Fieldbus功能块的当前输出值。例如，在图3的数据库1 20中，分段1上的设备848-01的热效换能器TT-01-1的输出状态可以被映射成Profibus DP服务访问点45,001，而热效换能器TT-01-1的输出值可以被映射成Profibus DP服务访问点47,001。类似地，分段3上的设备3051-44的压力传感器PP-44-1的输出状态可以被映射成Profibus DP服务访问点45,324，而压力传感器PP-44-1的输出值可以被映射成服务访问点47,647。一旦Fieldbus过程控制参数被映射到Profibus DP服务访问点，那么Profibus DP网络12中的主设备就可以以此处将进行更全面描述的方式，利用相应的服务访问点122向接口模块16请求Fieldbus过程控制参数的当前值。
虽然此处所示的服务访问点数据库100将功能块的输出值和输出状态映射成Profibus DP服务访问点，不过对本领域的技术人员来说显而易见的是，Fieldbus过程控制网络的Fieldbus设备所使用的任何过程控制参数都可以被映射成服务访问点数据库中的Profibus DP服务访问点。应该理解的是，被映射成Profibus DP服务访问点的Fieldbus过程控制参数，可以通过执行接口模块16的过程控制系统的请求来确定。而且，Fieldbus过程控制网络14的参数可以被映射成被连接至I/O模块94、104的过程控制网络12、17的相应数据结构。而且，接口模块1 6可以将用于过程控制网络12、17的过程控制参数映射成Fieldbus过程控制参数，或者用于非Fieldbus过程控制网络的参数可以被映射成被连接至接口模块16的其它非Fieldbus过程控制网络的参数，以便于按照需要进行信息交换，从而使通过接口16模块所连接的过程控制网络集成在一起。
返回所述的Profibus DP实例，为了建立服务访问点数据库120，接口模块16首先必须识别Fieldbus网络14的现场设备36-66中现有的功能块和过程控制参数。如上所述，一旦接口模块16通过Fieldbus I/O模块96-102被连接至Fieldbus网络14的分段68a、68b、68c和68d中的一或多个分段，相应LAS现场设备36、48、56和64的链路活动调度器被配置为，在所述调度器的异步周期期间，传送用于接口模块16的传输令牌消息。当接口模块16接收到一个分段68a、68b、68c或68d上的传输令牌消息时，接口模决16就传送该分段上的消息，以向相应的现场设备轮询有关其现状的消息、所包含的功能块以及功能块所使用的过程控制参数。例如，当接口模块16被连接至分段68a，并且LAS现场设备36将传输令牌消息传送到接口模块16的Fieldbus地址时，Fieldbus I/O模块96检测所传输的令牌消息，并且将接口模块16可以传送分段68a上的消息这一情况传达给控制器90。控制器90使Fieldbus I/O模块96传送分段68a上的消息，用于向现场设备36-42轮询有关功能块以及所包含的过程控制参数的消息。现场设备36-42通过将包含所请求信息的消息传送给接口模块16来进行响应。所述响应消息由Fieldbus I/O模块96进行检测，其将所述信息转发到控制器90。控制器90的处理器106使来自现场设备36-42的信息存储于存储器108中，用于构建服务访问点数据库120。如果有的话，接口模块16所连接的分段68a、68b、68c和68d的现场设备44-66的类似轮询，将由控制器90进行执行。
一旦有关Fieldbus网络14的过程控制参数的信息已经由接口模块16编译，过程控制参数就可以利用用户界面86的网络浏览器被映射成ProfibusDP服务访问点。在接收到来自用户界面86的服务请求之后，存储于存储器108中的可用过程控制参数的信息就可以从控制器80经过因特网I/O模块104被传送到用户界面86。一旦被显示，控制器90的网络服务器软件所提供的网页，就允许用户查看可用的过程控制参数，并将过程控制参数映射成Profibus DP服务访问点，供Profibus DP网络12使用。由于服务访问点被分配给过程控制参数，所以信息可以从用户界面86被传送到接口模块16，而且在因特网I/O模块104处接收到所述信息之后，控制器90的处理器106可以使服务访问点存储于服务访问点数据库120中，在对应于相关过程控制参数的条目中。
在可替换的实施例中，利用除了网络服务器之外的软件，Fieldbus过程控制参数也可以被映射成用户界面86处的Profibus DP服务访问点。所述映射可以利用商用的软件应用程序来实现，例如MicrosoftExcel电子表格程序，或自定义开发的软件应用程序。通过用户界面86与接口模块16之间的以太网连接，所述软件应用程序可以发出对存储于存储器108中的可用过程控制参数的信息的请求。控制器90的处理器106可以通过检索存储于存储器108中的所请求的信息并使因特网I/O模块104将所检索回的信息通过以太网连接传送到用户界面86来进行响应。一旦所述信息由用户界面86接收到并且由软件应用程序进行显示，那么软件应用程序就允许用户查看有关可用过程控制参数的信息，并且操纵所述信息将所述过程控制参数映射成Profibus DP服务访问点，供Profibus DP网络12使用。由于服务访问点利用软件应用程序被分配有过程控制参数，所以所更新的信息可以从用户界面86被传送到接口模块16，而且所述信息在因特网I/O模块104处被接收到之后，控制器90的处理器106可以使服务访问点存储于服务访问点数据库120中，在对应于相关过程控制参数的条目中。
除了操作员可以手动地利用用户界面86处的网络浏览器将Profibus DP服务访问点映射成Fieldbus过程控制参数之外，接口模块16还可以包括由接口模块16的控制器90向现场设备36-66处的过程控制变量自动分配服务访问点的自动映射模式。所述自动映射可以随机地或顺序地分配服务访问点，而不需要考虑被映射的参数类型，或者可选地，服务访问点的预定范围可以被指定用于在Fieldbus网络14中可能使用的不同类型的参数。
一旦Fieldbus网络14的过程控制参数被映射成Profibus DP网络12的服务访问点，主机18和其它主设备被配置为，向接口模块16发出对Fieldbus网络14的过程控制参数所映射成的Profibus DP服务访问点的值的服务请求。Profibus DP设备的配置可以在Profibus DP主设备处由操作员手动地执行。可选地，该配置过程可以通过由控制器90的处理器106使非因特网I/O模块94将包含有已经被映射成Fieldbus过程控制参数的服务访问点的消息传送到Profibus DP网络12的主设备来半自动化地实现。包含于这些消息中的数据可以由操作员使用，用来配置Profibus DP主设备，以向接口模块16发出服务请求，来检索与被映射的服务访问点相关的值。
由Profibus DP主设备所发出的服务请求消息包括：用于接口模块16的Profibus DP设备地址；用于请求接口模块16读取一或多个服务访问点的值的服务代码，以及将由接口模块16读取的服务访问点或号。所述请求消息在非因特网I/O模块94处被接收到，该非因特网I/O模块94将所述请求消息解码并将所述请求传送到控制器90。在接收到所述请求之后，控制器90的处理器106读取存储于存储器108中的服务访问点数据库120，从而检索与Profibus DP主设备所请求的服务访问点或号相对应的过程控制参数的值。一旦检索到所述一或多个值，处理器106就使非因特网I/O模块94将包含有服务访问点数据库120中所存储的值的一或多个Profibus DP响应消息传送到一或多个发起请求的主设备。
为了确保服务访问点数据库120包括存储于其中的Fieldbus过程控制参数的当前值，控制器90的处理器106可以使Fieldbus I/O模块96-102将Fieldbus请求消息传送到现场设备36-66。在接收到相应分段68a、68b、68c和68d上的传输令牌消息之后，Fieldbus I/O模块96-102可以将所述消息传送到现场设备36-66中的每个现场设备，对于每个现场设备，至少一个过程控制参数已经被映射成Profibus DP服务访问点。这些消息可以在每次接收到传输令牌消息时被传送，或者，依据过程控制参数或现场设备的类型或Fieldbus网络14的消息传送量限制而不太频繁地被传送。可选地，一旦从Profibus DP主设备接收到对Profibus DP服务访问点的当前值的请求，控制器90可以被配置为，使Fieldbus I/O模块96-102中的相应一个模块将对所述过程控制参数的当前值的请求传送到现场设备36-66中的适当的一个设备。一旦现场设备36-66中的一个设备用所请求的过程控制参数值进行响应，那么处理器106就可以用新的值来更新服务访问点数据库120，并且使非因特网I/O模块94将适当的响应消息传送到请求Profibus DP主设备。
如上所述，所示的Fieldbus到Profibus DP的映射仅仅是示范性的。接口模块16可以进一步被配置为，将Profibus DP网络12的服务访问点映射成Fieldbus网络14的Fieldbus参数，以便接口模块16可以存储来自所述Profibus DP设备的服务访问点的值，并且响应于来自所述Fieldbus设备的请求来传送这些值。作为另一实例，Modbus TCP网络可以在因特网I/O模块104处被连接至接口模块16，而Fieldbus网络的参数被映射到Modbus TCP数据结构，反之亦然，而且如果需要的话，Modbus TCP网络的数据结构被映射到连接至非因特网I/O模块94的非因特网络或者被连接至因特网I/O模块104的另一基于因特网络的数据结构。而且，接口模块16可以被配置有另外的I/O模块84-104，从而便于期望数目的过程控制网络12、14和17的连接及集成。
为了确保由接口模块16连接的过程控制网络之间的基本持续的连接，接口模块16和由此所提供的连接可以被配置为，除了在所连接的过程控制网络之中实现的任何冗余机制之外，还具有冗余系统。在一个实施例中，多个接口模块16可以通过相同的配置连接在两个或多个过程控制网络之间，以便每个接口模块16都能够沿着所述过程控制网络接收消息并进行响应。而且，接口模块16可以被连接至用户界面86，以便每个接口模块16都可以按照上述方式由用户界面86进行配置。用户界面86可以被配置为，用于配置每个接口模块16，以便每个接口模块16均预备运行，以在所述过程控制网络之间传送信息。在运行中，多个接口模块16中的一个接口模块可以在给定的时刻被激活，以响应来自所述过程控制网络的现场设备的请求，而其它的一或多个接口模块16可以被设置到备用模式，其中所述一或多个接口模块16接收来自现场设备的信息并更新存储在所述一或多个数据库中的信息，从而与激活的接口模块16保持同步。用于接口模块16的模式控制可以借助接口模块16之间的连接、借助用户界面86或者借助接口模块16之间的另一通用连接来实现，从而可以监控接口模块16的状态，并且可以基于接口模块16的状态变化手动或自动地将接口模块16的运行模式调节为激活或备用，以便可以在连接的过程控制网络之间保持激活的连接。
另外可选的是，通过提供多个I/O模块94、104或者用于I/O模块94、104的多个输入端口，可以将冗余内置到接口模块16自身之中，以便可以维护接口模块16到给定过程控制网络的持续连接。图4示出接口模块16的实施例，其中第二因特网I/O模块140被提供，从而至少部分地在接口模块16中提供冗余。因特网I/O模块140可以类似于因特网I/O模块104，并且可以被连接至控制器90，且包括用于将因特网I/O模块140连接至基于因特网的过程控制网络17和/或用户界面86的通信端口或无线通信能力。在所示的实施例中，因特网I/O模块104、140可以被连接至基于因特网的过程控制网络17，从而便于接口模块16与过程控制网络17和用户界面86之间的通信。在给定的时刻，因特网I/O模块104、140中的一个可以由控制器90指定为用于与过程控制网络17和用户界面86进行通信的激活模块，而因特网I/O模块104、140中的另一个可以由控制器90指定为备用模块，以用于在通过激活模块的通信中断的情况下，例如在软件故障或者到过程控制网络17的连接丢失的情况下。控制器90可以被配置为，检测这种通信中断、将备用模式置于与过程控制网络17通信的激活状态之中，并禁止激活模块运行，以便可以消除通信中断。此外，控制器90可以将与被禁止I/O模块104、140的状态有关的消息传送到所连接的过程控制网络12、14和17的一个网络中的适当设备，以用于向系统操作员通知接口模块16的状况。虽然此处所示和描述的冗余与因特网I/O模块104、140有关，但是本领域的技术人员应该理解，可以用接口模块16的I/O模块中的任一模块来实现类似的冗余策略，从而确保与被连接至接口模块16的任何过程控制网络12、14和17的持续通信链接。
虽然上文描述了对本发明的若干不同实施例的详细说明，但是应该理解的是，本发明的法定范围由在本专利的结尾提出的权利要求书的文字内容来限定。这些详细的描述将被解释为仅仅是示范性的，并未描述本发明的每个可能的实施例，这是由于对每个可能的实施例均进行描述即使不是不可能的也是不实际的。利用当前的技术或在本专利的申请日之后发展出的技术，可以实现若干可替换的实施例，而这也将落入由权利要求书所限定的本发明的范围内。

Claims (42)

1、一种用在过程控制系统中的接口模块，所述过程控制系统包括具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络和具有多个Profibus DP现场设备的Profibus DP过程控制网络，该接口模块可操作地将所述Fieldbus过程控制网络连接至所述Profibus DP过程控制网络，并适于方便所述Fieldbus过程控制网络与所述Profibus DP过程控制网络之间的过程控制信息的交换，所述接口模块包括：
Fieldbus I/O模块，其被可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络，并适于沿着所述Fieldbus过程控制网络传送和接收Fieldbus协议消息；
Profibus DP I/O模块，其被可操作地连接至所述Profibus DP过程控制网络，并适于沿着所述Profibus DP过程控制网络传送并接收Profibus DP协议消息；和
控制器，其被可操作地连接至所述Fieldbus I/O模块和所述Profibus DP I/O模块，该控制器包括处理器和被可操作地连接至该处理器的存储器，
所述控制器被编程为，将一服务访问点数据库存储在所述存储器中，在所述服务访问点数据库中，所述Fieldbus过程控制网络的至少一个Fieldbus过程控制参数与所述Profibus DP过程控制网络的Profibus DP服务访问点相关联，
所述控制器被编程为，使所述Fieldbus I/O模块向一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值，
所述控制器被编程为，将所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值与所述相关的Profibus DP服务访问点一起存储在所述服务访问点数据库中；以及
所述控制器被编程为，响应于在所述Profibus I/O模块处接收到来自所述一个Profibus DP现场设备的对所述相关Profibus DP服务访问点的当前值的请求消息，使所述Profibus DP I/O模块将响应消息连同所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值和所述相关Profibus DP服务访问点一起传送到所述的那个Profibus DP现场设备。
2、如权利要求1所述的接口模块，其中所述控制器被编程为，每次在所述Fieldbus I/O模块处从所述Fieldbus过程控制网络接收到传输令牌消息时，使所述Fieldbus I/O模块利用排队、不定期的通信向所述一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
3、如权利要求1所述的接口模块，其中所述控制器被编程为，在所述Fieldbus I/O模块发出上一对所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值的请求后的一段预定时间过去之后，使所述Fieldbus I/O模块向所述一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
4、如权利要求1所述的接口模块，其中所述控制器被编程为，响应于在所述Profibus DP I/O模块处接收到来自所述一个Profibus DP现场设备的对所述相关Profibus DP服务访问点的当前值的请求消息，使所述Fieldbus I/O模块向所述一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
5、如权利要求1所述的接口模块，其中所述Fieldbus过程控制网络包括多个分段，每个分段都具有被可操作地连接至该分段的至少一个Fieldbus现场设备，所述接口模块包括多个Fieldbus I/O模块，每个Fieldbus I/O模块都被可操作地连接至所述控制器和所述Fieldbus过程控制网络的所述分段之一，每个Fieldbus I/O模块都适于沿着一个相应的分段传送并接收Fieldbus协议消息，所述控制器被编程为，使所述Fieldbus I/O模块中的一个Fieldbus I/O模块被可操作地连接至所述的那个分段，其中所述相应的那个Fieldbus现场设备被可操作地连接至该分段，以请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
6、如权利要求1所述的接口模块，包括：以太网I/O模块，其被可操作地连接至所述控制器和一用户界面，并且适于将以太网协议消息传送到所述用户界面并从所述用户界面接收以太网协议消息。
7、如权利要求6所述的接口模块，其中所述用户界面被编程为用作网络浏览器，并且所述控制器被编程为用作网络服务器。
8、如权利要求6所述的接口模块，其中所述控制器被编程为，响应于在所述以太网I/O模块处接收到来自所述用户界面的请求消息，使所述以太网I/O模块将有关所述至少一个Fieldbus过程控制参数的信息传送到所述用户界面。
9、如权利要求6所述的接口模块，其中所述控制器被编程为，响应于在所述以太网I/O模块处接收到来自所述用户界面的服务访问点数据库更新消息，更新所述存储器中的所述服务访问点数据库，以将所述Fieldbus过程控制网络的所述至少一个Fieldbus过程控制参数与所述Profibus DP过程控制网络的所述Profibus DP服务访问点相关联。
10、如权利要求6所述的接口模块，其中所述控制器被编程为，响应于在所述以太网I/O模块处接收到来自所述用户界面的对所述服务访问点数据库的请求消息，使所述以太网I/O模块将响应消息连同所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值、有关所述至少一个Fieldbus过程控制参数的信息和所述相关的Profibus DP服务访问点一起传送到所述用户界面。
11、一种过程控制系统，包括：
具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络；
具有多个Profibus DP现场设备的Profibus DP过程控制网络；和
接口模块，其将所述Fieldbus过程控制网络可操作地连接至所述Profibus DP过程控制网络，并适于方便在所述Fieldbus过程控制网络与所述Profibus DP过程控制网络之间进行过程控制信息的交换，所述接口模块包括：
Fieldbus I/O模块，其被可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络，并适于沿着所述Fieldbus过程控制网络传送并接收Fieldbus协议消息；
Profibus DP I/O模块，其被可操作地连接至所述Profibus DP过程控制网络，并适于沿着所述Profibus DP过程控制网络传送并接收Profibus DP协议消息；和
控制器，其被可操作地连接至所述Fieldbus I/O模块和所述Profibus DPI/O模块，该控制器包括处理器和被可操作地连接至该处理器的存储器，
所述控制器被编程为，将一服务访问点数据库存储在所述存储器中，在所述服务访问点数据库中，所述Fieldbus过程控制网络的至少一个Fieldbus过程控制参数与所述Profibus DP过程控制网络的Profibus DP服务访问点相关联，
所述控制器被编程为，使所述Fieldbus I/O模块向一个相应的所述Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值，
所述控制器被编程为，将所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值与所述相关的Profibus DP服务访问点一起存储在所述服务访问点数据库中，以及
所述控制器被编程为，响应于在所述Profibus I/O模块处接收到来自所述一个Profibus DP现场设备的对所述相关Profibus DP服务访问点的当前值的请求消息，使所述Profibus DP I/O模块将响应消息连同所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值和所述相关Profibus DP服务访问点一起传送到所述的那个Profibus DP现场设备。
12、如权利要求11所述的过程控制系统，其中所述接口模块的控制器被编程为，每次在所述Fieldbus I/O模块处从所述Fieldbus过程控制网络接收到传输令牌消息时，使所述Fieldbus I/O模块利用排队、不定期的通信向所述一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
13、如权利要求11所述的过程控制系统，其中所述接口模块的控制器被编程为，在所述Fieldbus I/O模块发出上一对所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值的请求后的一段预定时间过去之后，使所述Fieldbus I/O模块向所述一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
14、如权利要求11所述的过程控制系统，其中所述接口模块的控制器被编程为，响应于在所述Profibus DP I/O模块处接收到来自所述一个Profibus DP现场设备的对所述相关Profibus DP服务访问点的当前值的请求消息，使所述Fieldbus I/O模块向所述一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
15、如权利要求11所述的过程控制系统，其中所述Fieldbus过程控制网络包括多个分段，每个分段都具有被可操作地连接至该分段的至少一个Fieldbus现场设备，所述接口模块包括多个Fieldbus I/O模块，每个Fieldbus I/O模块都被可操作地连接至所述控制器和所述Fieldbus过程控制网络的所述分段之一，每个Fieldbus I/O模块都适于沿着一个相应的分段传送并接收Fieldbus协议消息，所述控制器被编程为，使所述Fieldbus I/O模块中的一个Fieldbus I/O模块被可操作地连接至所述的那个分段，其中所述相应的那个Fieldbus现场设备被可操作地连接至该分段，以请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
16、如权利要求11所述的过程控制系统，其中所述接口模块包括：以太网I/O模块，其被可操作地连接至所述控制器，所述过程控制系统包括一用户界面，其被可操作地连接至所述以太网I/O模块，所述以太网I/O模块适于将以太网协议消息传送到所述用户界面并从所述用户界面接收以太网协议消息。
17、如权利要求16所述的过程控制系统，其中所述用户界面被编程为用作网络浏览器，并且所述控制器被编程为用作网络服务器。
18、如权利要求16所述的过程控制系统，其中所述控制器被编程为，响应于在所述以太网I/O模块处接收到来自所述用户界面的请求消息，使所述以太网I/O模块将有关所述至少一个Fieldbus过程控制参数的信息传送到所述用户界面。
19、如权利要求16所述的过程控制系统，其中所述控制器被编程为，响应于在所述以太网I/O模块处接收到来自所述用户界面的服务访问点数据库更新消息，更新所述存储器中的所述服务访问点数据库，以将所述Fieldbus过程控制网络的所述至少一个Fieldbus过程控制参数与所述Profibus DP过程控制网络的所述Profibus DP服务访问点相关联。
20、如权利要求16所述的过程控制系统，其中所述控制器被编程为，响应于在所述以太网I/O模块处接收到来自所述用户界面的对所述服务访问点数据库的请求消息，使所述以太网I/O模块将响应消息连同所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值、有关所述至少一个Fieldbus过程控制参数的信息和所述相关的Profibus DP服务访问点一起传送到所述用户界面。
21、一种用于在具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络与具有多个Profibus DP现场设备的Profibus DP过程控制网络之间交换过程控制信息的方法，该方法可以包括以下步骤：
将接口模块可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络和所述ProfibusDP过程控制网络，所述接口模块适于沿着所述Fieldbus过程控制网络传送和接收Fieldbus协议消息，并适于沿着所述Profibus DP过程控制网络传送和接收Profibus DP协议消息；
将一服务访问点数据库存储在所述接口模块中，在所述服务访问点数据库中，所述Fieldbus过程控制网络的至少一个Fieldbus过程控制参数与所述Profibus DP过程控制网络的Profibus DP服务访问点相关联；
使所述接口模块向一个相应的所述Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值；
将所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值与所述相关的ProfibusDP服务访问点一起存储在所述服务访问点数据库中，以及
使所述接口模块响应于在所述接口模块处接收到来自所述一个ProfibusDP现场设备的对所述相关Profibus DP服务访问点的当前值的请求消息，将响应消息连同所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值和所述相关的Profibus DP服务访问点一起传送到所述的那个Profibus DP现场设备。
22、如权利要求21所述的方法，进一步包括以下步骤：每次在所述接口模块处从所述Fieldbus过程控制网络接收到传输令牌消息时，使所述接口模块利用排队、不定期的通信向所述一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
23、如权利要求21所述的方法，进一步包括以下步骤：在所述接口模块发出上一对所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值的请求后的一段预定时间过去之后，使所述接口模块向所述一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
24、如权利要求21所述的方法，进一步包括以下步骤：使所述接口模块响应于在所述接口模块处接收到来自所述一个Profibus DP现场设备的对所述相关Profibus DP服务访问点的当前值的请求消息，向所述一个相应的Fieldbus现场设备请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值。
25、如权利要求21所述的方法，其中所述Fieldbus过程控制网络包括多个分段，每个分段都具有被可操作地连接至该分段的至少一个Fieldbus现场设备，所述方法进一步包括以下步骤：
将所述接口模块可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络的所述分段；并且
使所述接口模块沿着所述分段中的所述Fieldbus现场设备中的相应一个Fieldbus现场设备所可操作连接的那个分段，传送对所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值的请求。
26、如权利要求21所述的方法，进一步包括以下步骤：将所述接口模块可操作地连接至一用户界面，所述接口模块适于将以太网协议消息传送到所述用户界面并从所述用户界面接收以太网协议消息。
27、如权利要求26所述的方法，其中所述用户界面被编程为用作网络浏览器，并且所述接口模块被编程为用作网络服务器。
28、如权利要求26所述的方法，进一步包括以下步骤：使所述接口模块响应于在所述接口模块处接收到来自所述用户界面的请求消息，将有关所述至少一个Fieldbus过程控制参数的信息传送到所述用户界面。
29、如权利要求26所述的方法，进一步包括以下步骤：响应于在所述接口模块处接收到来自所述用户界面的服务访问点数据库更新消息，更新所述存储器中的所述服务访问点数据库，以将所述Fieldbus过程控制网络的所述至少一个Fieldbus过程控制参数与所述Profibus DP过程控制网络的所述Profibus DP服务访问点相关联。
30、如权利要求26所述的方法，进一步包括以下步骤：使所述接口模块响应于在所述接口模块处接收到来自所述用户界面的用于所述服务访问点数据库的请求消息，将响应消息连同所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值、有关所述至少一个Fieldbus过程控制参数的信息和所述相关的Profibus DP服务访问点一起传送到所述用户界面。
31、如权利要求26所述的方法，其中所述接口模块适于将以太网协议消息传送到所述用户界面并从所述用户界面接收以太网协议消息。
32、一种用在过程控制系统中的接口模块，所述过程控制系统包括具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络和至少一个具有多个非Fieldbus现场设备的非Fieldbus过程控制网络，该接口模块可操作地将Fieldbus过程控制网络连接至所述非Fieldbus过程控制网络，并适于方便在所述Fieldbus过程控制网络与所述至少一个非Fieldbus过程控制网络之间进行过程控制信息的交换，该接口模块包括：
Fieldbus I/O模块，其被可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络，并适于沿着所述Fieldbus过程控制网络传送和接收Fieldbus协议消息；
多个非Fieldbus I/O模块，每个非Fieldbus I/O模块均被配置为，可操作地连接至所述非Fieldbus过程控制网络，并且沿着所述相应的非Fieldbus过程控制网络传送和接收利用除了Fieldbus协议之外的协议来传输的消息；和
控制器，其被可操作地连接至所述Fieldbus I/O模块和至少一个非Fieldbus I/O模块，该控制器包括处理器和被可操作地连接至该处理器的存储器，
所述控制器被编程为，将一数据库存储在所述存储器中，在该数据库中，所述Fieldbus过程控制网络的至少一个Fieldbus过程控制参数与非Fieldbus过程控制网络的过程控制参数相关联，并且所述至少一个Fieldbus过程控制网络的值与相应的Fieldbus过程控制参数标识符和所述非Fieldbus过程控制网络的相应过程控制参数的标识符一起被存储于所述数据库中，
所述控制器被编程为，使所述Fieldbus I/O模块向所述Fieldbus现场设备中的相应一个请求所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值，
所述控制器被编程为，将所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值与用于所述非Fieldbus过程控制网络的所述相应过程控制参数的标识符一起存储在数据库中，并且
所述控制器被编程为，使所述非Fieldbus I/O模块中的一个响应于在所述非Fieldbus I/O模块处接收到来自所述一个非Fieldbus现场设备的对所述非Fieldbus过程控制参数的当前值的请求消息，将响应消息连同存储于所述数据库中的所述至少一个Fieldbus过程控制参数的当前值和用于所述相应非Fieldbus过程控制参数的所述标识符一起传送到所述相应非Fieldbus过程控制网络的所述那个非Fieldbus现场设备。
33、如权利要求32所述的接口模块，其中所述非Fieldbus I/O模块中的至少一个为兼容因特网的I/O模块，且可操作地连接至所述兼容因特网的I/O模块的所述相应非Fieldbus过程控制网络的现场设备利用基于因特网的通信协议来执行过程控制。
34、如权利要求33所述的接口模块，其中所述控制器被编程为，与可操作地连接至所述兼容因特网的I/O模块的用户界面通信，并使所述兼容因特网的I/O模块将消息传送到所述用户界面以及从所述用户界面接收消息。
35、如权利要求32所述的接口模块，包括：被可操作地连接至同一非Fieldbus过程控制网络的两个非Fieldbus I/O模块，所述控制器被编程为，使这两个非Fieldbus I/O模块均沿着所述非Fieldbus过程控制网络将消息传送到所述非Fieldbus现场设备以及从所述非Fieldbus现场设备接收消息。
36、如权利要求32所述的接口模块，其中所述过程控制系统包括：两个非Fieldbus过程控制网络，每个非Fieldbus过程控制网络都具有多个非Fieldbus现场设备，其中所述非Fieldbus I/O模块中的第一非Fieldbus I/O模块被可操作地连接至所述第一非Fieldbus过程控制网络，而所述非FieldbusI/O模块中的第二非Fieldbus I/O模块被可操作地连接至所述第二非Fieldbus过程控制网络，所述控制器被编程为，使所述第一非Fieldbus I/O模块沿着所述第一非Fieldbus过程控制网络将消息传送到所述非Fieldbus现场设备以及从所述非Fieldbus现场设备接收消息，并使所述第二非Fieldbus I/O模块沿着所述第二非Fieldbus过程控制网络将消息传送到所述非Fieldbus现场设备以及从所述非Fieldbus现场设备接收消息。
37、如权利要求36所述的接口模块，其中所述第一非Fieldbus过程控制网络的所述非Fieldbus现场设备利用第一通信协议进行通信，而所述第二非Fieldbus过程控制网络的所述非Fieldbus现场设备利用第二通信协议进行通信，并且所述第一通信协议与所述第二通信协议不同。
38、如权利要求37所述的接口模块，其中所述第一通信协议为基于因特网的通信协议，而所述第二通信协议为基于非因特网的通信协议。
39、一种在具有多个Fieldbus现场设备的Fieldbus过程控制网络与每个都具有多个非Fieldbus现场设备的多个非Fieldbus过程控制网络之间交换过程控制信息的方法，该方法包括以下步骤：
将接口模块可操作地连接至所述Fieldbus过程控制网络和所述非Fieldbus过程控制网络，所述接口模块被配置为，沿着所述Fieldbus过程控制网络传送和接收Fieldbus协议消息，并沿着所述非Fieldbus过程控制网络传送和接收非Fieldbus协议消息；
将一数据库存储在所述接口模块中，在该数据库中，所述Fieldbus过程控制网络中的至少一个过程控制参数与所述非Fieldbus过程控制网络之一的过程控制参数相关联，并且所述至少一个过程控制参数的值与所述Fieldbus过程控制网络的相应过程控制参数的标识符和所述非Fieldbus过程控制网络的相应过程控制参数的标识符一起存储在所述数据库中；
使所述接口模块向所述Fieldbus过程控制网络中的一个相应的现场设备请求所述至少一个过程控制参数的当前值；
将所述Fieldbus过程控制网络的至少一个过程控制参数的当前值连同所述非Fieldbus过程控制网络的所述相应过程控制参数的标识符一起存储在数据库中；以及
使所述接口模块响应于在所述接口模块处接收到来自所述非Fieldbus过程控制网络的一个现场设备的对所述非Fieldbus过程控制网络的过程控制参数的当前值的请求消息，将响应消息连同所述Fieldbus过程控制网络的至少一个过程控制参数的当前值和所述非Fieldbus过程控制网络的相应过程控制参数的标识符一起传送到所述非Fieldbus过程控制网络的所述那个现场设备。
40、如权利要求39所述的方法，进一步包括：提供所述接口模块到所述非Fieldbus过程控制网络之一的第二可操作连接，所述接口模块被配置为，沿着所述非Fieldbus过程控制网络经由所述第二可操作连接传送并接收非Fieldbus协议消息。
41、如权利要求39所述的方法，其中所述第一非Fieldbus过程控制网络的所述非Fieldbus现场设备利用第一通信协议进行通信，而所述第二非Fieldbus过程控制网络的所述非Fieldbus现场设备利用第二通信协议进行通信，并且所述第一通信协议与所述第二通信协议不同。
42、如权利要求41所述的方法，其中所述第一通信协议为基于因特网的通信协议，而所述第二通信协议为基于非因特网的通信协议。
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