專利名稱：一種基于無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的流程工業(yè)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動化系統(tǒng)，具體的涉及ー種基于無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的流程エ業(yè)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如今，繼現(xiàn)場總線和エ業(yè)以太網(wǎng)之后，エ業(yè)無線技術(shù)已經(jīng)成為新的研究熱點。エ業(yè)無線技術(shù)在エ業(yè)領(lǐng)域的廣泛應用是必然趨勢，尤其是能耗高、資源利用率低的流程エ業(yè)。然而，目前無線技術(shù)并沒有廣泛應用。其中主要原因之一，是エ業(yè)環(huán)境惡劣，無線通信連路可靠性不能很好滿足過程控制的可靠性、實時性要求。國內(nèi)外眾多公司、企業(yè)和高校院都開始了エ業(yè)無線技術(shù)研究，エ業(yè)無線技術(shù)不斷取得進展。在過程控制領(lǐng)域，WIA-PA、WirelessHART和ISA-100. Ila三種エ業(yè)無線技術(shù)得到了廣泛認可，并逐步應用。這些技術(shù)都采用了跳頻通信技術(shù)等提高無線通信可靠性，改 善了通信質(zhì)量。但是，由于技術(shù)形成背景等原因，包括這三種技術(shù)在內(nèi)的現(xiàn)有過程控制中的無線技術(shù)也存在不足
(1)多年來，控制系統(tǒng)中無線技術(shù)主要一直作為有線技術(shù)的補充，沒有形成自己的體系結(jié)構(gòu)，一定程度上還局限干“用無線替代電纜”，無線通信的功能特點還沒有充分發(fā)揮。因而影響了無線技術(shù)特點發(fā)揮；
(2)如大多數(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)一祥，現(xiàn)有無線技術(shù)僅限于將通信延伸到現(xiàn)場底層，還不涉及如何組建現(xiàn)場控制網(wǎng)絡。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高現(xiàn)有的流程エ業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性和實時性，本發(fā)明提出了ー種基于無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的流程エ業(yè)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)基于流程エ業(yè)エ藝上特點，設計了現(xiàn)場無線子網(wǎng)絡，在現(xiàn)場總線基礎(chǔ)上，形成無線現(xiàn)場網(wǎng)絡，提高系統(tǒng)可靠性和實時性；系統(tǒng)通過上層網(wǎng)絡評估，為底層網(wǎng)絡動態(tài)分配信道資源，從而提高了信道資質(zhì)量。無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的過程控制系統(tǒng)結(jié)合無線通信和流程エ業(yè)特點，形成了自己的體系結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)ー種基于無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的流程エ業(yè)控制系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡和現(xiàn)場無線網(wǎng)絡兩個部分，所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡包含若干エ控機，、網(wǎng)關(guān)和無線接入點。和若干的所述エ控機通過以太網(wǎng)與若干網(wǎng)關(guān)連接構(gòu)成傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡。所述若干無線接入點(Access Point, AP)與所述網(wǎng)關(guān)連接，若干的所述網(wǎng)關(guān)和若干的所述無線接入點構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)絡，以此形成所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡。所述現(xiàn)場無線網(wǎng)絡中包含有傳感器、控制器、執(zhí)行器等現(xiàn)場設備，包括一段完整的エ藝流程中的傳感器、變送器、執(zhí)行器等自動化儀表，或者若干相關(guān)的完整回路中的自動化儀表。所述現(xiàn)場無線網(wǎng)絡通過所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡作為骨干網(wǎng)絡和接入網(wǎng)絡接入整個系統(tǒng)。本發(fā)明的原理是基于無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的流程エ業(yè)控制系統(tǒng)系統(tǒng)包括基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡和現(xiàn)場無線網(wǎng)絡兩個部分。其中，基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡在傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡和以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)基礎(chǔ)上，増加無線接入點。網(wǎng)關(guān)和無線接入點構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)絡，以此形成基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡，作為現(xiàn)場無線網(wǎng)絡的骨干網(wǎng)絡和接入網(wǎng)絡?，F(xiàn)場無線網(wǎng)絡以流程エ藝完整性和控制回路完整性為基礎(chǔ)和目的，構(gòu)成多個現(xiàn)場無線子網(wǎng)絡，每個現(xiàn)場無線網(wǎng)絡包括一段完整的エ藝流程或回路中的傳感器、變送器、執(zhí)行器等自動化儀表。系統(tǒng)中以完整エ藝流程中儀表或相關(guān)的完整回路為單位，設計了多個現(xiàn)場設備子網(wǎng)絡。各現(xiàn)場網(wǎng)絡包括傳感器、控制器、執(zhí)行器等現(xiàn)場設備。系統(tǒng)中現(xiàn)場數(shù)據(jù)流具有不均衡性，數(shù)據(jù)通信主要發(fā)生在控制回路內(nèi)部。在現(xiàn)場無線網(wǎng)絡中，每個回路中都有數(shù)據(jù)流，包括傳感器到控制器、控制器與執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)流，這是控制系統(tǒng)中的基本情況；同一エ段內(nèi)部的回路之間涉及比值控制等情況時，兩個回路之間也存在數(shù)據(jù)通信?，F(xiàn)場網(wǎng)絡設計上，將同一回路儀表，以及同一エ藝流程回路，設計在同一現(xiàn)場網(wǎng)絡，從而減小網(wǎng)內(nèi)通信半徑，提高通信質(zhì)量，減少數(shù)據(jù)冗余，降低通信能耗。不同的現(xiàn)場設備子網(wǎng)絡工作在不同的無線信道，從而根本上避免網(wǎng)間干擾。同時，同一回路設備工作在同一子網(wǎng)和相同無線信道，大大 増加了系統(tǒng)通信的實時性和可靠性。エ藝流程相關(guān)聯(lián)的回路相距較遠而不能設計在同一子網(wǎng)的，如圖中無線現(xiàn)場子網(wǎng)和無線現(xiàn)場子網(wǎng)的回路之間則通過基礎(chǔ)網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)?；A(chǔ)網(wǎng)絡一方面提供網(wǎng)狀網(wǎng)，為現(xiàn)場無線網(wǎng)絡提供全覆蓋、連通、均衡的介入網(wǎng)絡，同時評估エ廠信道環(huán)境，對信道資源進行分配調(diào)度?，F(xiàn)場無線網(wǎng)絡包括若干無線自網(wǎng)絡，工作在基礎(chǔ)網(wǎng)絡分配的信道。系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)和無線接入點通過監(jiān)測各個信道特征，從而感知工作區(qū)域無線信道質(zhì)量，實現(xiàn)對可用信道環(huán)境的評估。由網(wǎng)關(guān)和無線接入點組成的基礎(chǔ)網(wǎng)周期地評估信道環(huán)境，井向各個現(xiàn)場無線自網(wǎng)絡分配優(yōu)質(zhì)信道，保證現(xiàn)場子網(wǎng)工作在可靠的信道上，從而保證子網(wǎng)通信可靠性。本發(fā)明的有益效果是本系統(tǒng)基于流程エ業(yè)エ藝上特點，設計了現(xiàn)場無線子網(wǎng)絡，在現(xiàn)場總線基礎(chǔ)上，形成無線現(xiàn)場網(wǎng)絡，充分發(fā)揮無線通信的功能特點，提高系統(tǒng)可靠性和實時性；系統(tǒng)通過上層網(wǎng)絡評估，為底層網(wǎng)絡動態(tài)分配信道資源，從而提高了信道質(zhì)量。無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的過程控制系統(tǒng)結(jié)合無線通信和流程エ業(yè)特點，形成了自己的體系結(jié)構(gòu)。


圖I為本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)體系的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號說明I、基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡，2、現(xiàn)場無線網(wǎng)絡，3、エ控機，4、以太網(wǎng)，5、網(wǎng)關(guān)，
6、無線接入點，7、傳感器，8、控制器，9、執(zhí)行器。
具體實施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。參見圖I所示，一種基于無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的流程エ業(yè)控制系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)網(wǎng)絡I和現(xiàn)場無線網(wǎng)絡2兩個部分，所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡I包含若干エ控機3、以太網(wǎng)4、若干網(wǎng)關(guān)4和若干無線接入點，所述的若干エ控機3通過以太網(wǎng)4與若干網(wǎng)關(guān)5連接構(gòu)成傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡，所述的若干無線接入點6與所述的若干網(wǎng)關(guān)5連接，所述的若干網(wǎng)關(guān)5和所述的若干無線接入點6構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)絡，以此形成所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡I ;所述現(xiàn)場無線網(wǎng)絡2中包含有若干傳感器7、若干控制器8和若干執(zhí)行器9 ;所述現(xiàn)場無線網(wǎng)絡2通過所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡I作為骨干網(wǎng)絡和接入網(wǎng)絡接入整個系統(tǒng)。所述現(xiàn)場無線網(wǎng)絡通過所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡作為骨干網(wǎng)絡和接入網(wǎng)絡接入整個系統(tǒng)。所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)網(wǎng)絡一方面提供網(wǎng)狀網(wǎng)，為現(xiàn)場無線網(wǎng)絡提 供全覆蓋、連通、均衡的介入網(wǎng)絡，同時評估エ廠信道環(huán)境，對信道資源進行分配調(diào)度。現(xiàn)場無線網(wǎng)絡包括若干無線自網(wǎng)絡，工作在基礎(chǔ)網(wǎng)絡分配的信道。
權(quán)利要求
1.一種基于無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的流程エ業(yè)控制系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)網(wǎng)絡(I)和現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(2 )兩個部分，其特征在干所述基礎(chǔ)網(wǎng)絡(I)包含若干エ控機(3 )、網(wǎng)關(guān)(5 )和無線接入點(6)，所述的若干エ控機(3)通過以太網(wǎng)(4)與若干網(wǎng)關(guān)(5)連接，構(gòu)成傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡，所述以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)提供無線網(wǎng)絡以太網(wǎng)接入，所述的若干無線接入點(6)與所述的若干網(wǎng)關(guān)(5)連接，所述的若干網(wǎng)關(guān)(5)和所述的若干無線接入點(6)構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)絡，以此形成所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡(I);所述現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(2 )中包含有傳感器(7 )、控制器(8 )和執(zhí)行器(9);所述現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(2)通過所述基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡(I)作為骨干網(wǎng)絡和接入網(wǎng)絡接入整個系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明在于公開了一種基于無線現(xiàn)場子網(wǎng)絡和信道評估的流程工業(yè)控制系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡和現(xiàn)場無線網(wǎng)絡兩個部分。其中，基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡在傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡/以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)基礎(chǔ)上，增加無線接入點。網(wǎng)關(guān)和無線接入點構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)絡，以此形成基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡，作為現(xiàn)場無線網(wǎng)絡的骨干網(wǎng)絡和接入網(wǎng)絡。本發(fā)明將控制系統(tǒng)中無線技術(shù)形成自己的體系結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮無線通信的功能特點，提高流程工業(yè)控制系統(tǒng)可靠性和實時性并提高了信道資質(zhì)量。
文檔編號H04W84/18GK102821469SQ20111015087
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者許洪華, 許尤 申請人:蘇州科技學院