DISPOSITIVO DE CAMPO PARA UN SISTEMA DE BUS DE CAMPO.

Dispositivo de campo (100) adecuado para la instalación en un ambiente industrial comprendiendo medios para la conexión a una red de bus de campo (110) y medios de visualización de información (120),

dichos medios de visualización de información comprendiendo medios de visualización físicos (400); medios (200) para la conexión lógica del dispositivo a elementos de información disponible en la red de bus de campo; y medios lógicos (300) para la elección y visualización de uno o más de dichos elementos de información en dichos medios físicos, caracterizado por el hecho de que dichos medios para la conexión con una red de bus de campo comprenden medios de conexión físicos (111) y medios de conexión lógicos (114), dichos medios de conexión lógicos comprendiendo una función (113, 1113) para coordinar la operación de la red de bus de campo, que es un programador activo de enlace (113, 1113) de seguridad de una o más funciones de coordinación presentes en la red de bus de campo

Dispositivo de campo para un sistema de bus de campo.

La presente invención se refiere a sistemas de control de procesos, y en particular a sistemas de control equipados con un sistema de comunicación del tipo de un bus de campo.

Los sistemas de control de procesos tradicionales, comprenden normalmente tres niveles jerárquicos. Hay, típicamente, el primer nivel (más bajo) de los dispositivos de campo, por ejemplo sensores y actuadores, que representan la interfaz primaria con el proceso a controlar. El segundo nivel es constituido por dispositivos de control (controladores, PLCs, etc.), que en base de la información recibida de los dispositivos de campo, decide en tiempo real qué acciones se han de realizar en los actuadores a fin de lograr determinados objetivos de control, tal como, por ejemplo, el mantenimiento de determinadas variables del proceso dentro de los valores preestablecidos. Los dispositivos de control pueden comunicarse entonces, con un nivel más de supervisión, en el que una o más consolas permiten al operador visualizar el estado del proceso y posiblemente emitir órdenes para llevar a cabo maniobras, tal como la activación o desactivación de parte de la planta o sistema o establecer el valor que deben alcanzar y mantener uno o más de las presentes variables en el sistema.

Normalmente, los dispositivos de campo son distribuidos físicamente en la planta. Típicamente, entre los dispositivos de campo es posible típicamente enumerar los sensores, es decir, dispositivos que pueden medir una o más variables del proceso (presión, temperaturas, caudal, etc.), y actuadores, es decir, dispositivos que pueden actuar en el proceso para modificar el comportamiento del mismo (motores, posicionadores de válvula, interruptores, etc.). Observar que existen otros tipos de sensores o actuadores usados en los dispositivos de control del proceso, por ejemplo, sensores para medir la temperatura interna en un dispositivo de campo, pero en lo que sigue, por sensor o actuador se entiende específicamente sólo un sensor o actuador directamente intercontectado con el proceso, es decir, un sensor que mide una de las variables del proceso o un actuador que actúa directamente en el proceso.

En sistemas de control tradicionales, la comunicación entre los dispositivos de campo y los dispositivos de control ocurre por medio de una conexión directa entre cada dispositivo de campo y un dispositivo de control.

Recientemente, se han introducido sistemas de comunicación que han habilitado la introducción de una arquitectura diferente del sistema de control. En particular, se hace referencia aquí al sistema de comunicación definido por el protocolo de Fieldbus Foundation (en adelante referido simplemente como Bus de Campo (Fieldbus)). Usando este protocolo, una red de comunicación puede ser obtenida entre dispositivos de campo (red de bus de campo (Fieldbus), en la que dichos dispositivos intercambian información directamente sin pasar necesariamente a través del segundo nivel jerárquico (nivel de control). Más bien, los dos niveles jerárquicos superiores (nivel de control y nivel de supervisión) también pueden ser conectados ventajosamente a la red de un bus de campo, intercambiando información, en principio, con todos los dispositivos conectados a dicha red.

El protocolo Fieldbus ha introducido una serie de innovaciones tecnológicas que habilitan un aumento en las capacidades funcionales de las unidades (transmisores, actuadores). Para la presente descripción, sólo se consideran dos características/conceptos: Bloques funcionales y LAS (Link Active Scheduler, programador activo de enlace) de seguridad.

Los bloques funcionales pueden ser considerados como partes de software que realizan funciones de diferente naturaleza, tal como: algoritmos de medición, algoritmos de cálculo o control, selectores de entrada, etc. Son, en general, medios para el procesamiento lógico-matemático de información.

El concepto de los Bloques Funcionales habilita la disponibilidad de unidades, que, además de las funciones típicas para la medición de las cantidades que están diseñadas para medir (presión, temperatura, etc.), puede contener funciones para operaciones de control generales no necesariamente dependientes o vinculadas a la función primaria del dispositivo en sí.

Por ejemplo, un transmisor de temperatura puede contener bloques que tienen funciones del tipo PID, matemáticas, caracterizadores de señales, etc., que no están vinculadas necesariamente a la medición de la temperatura.

El hecho de tener transmisores con estas diferentes funciones "a bordo" habilita el realizar el control del proceso directamente entre los dispositivos ellos mismos del campo (distribución de control en el campo), en vez de ser realizado en el contexto del (huésped) controlador del sistema central, como en el caso de la instrumentación tradicional.

Además, la mencionada capacidad de las unidades de bus de campo provee considerable flexibilidad en la estrategia de control porque un Bloque Funcional contenido en un transmisor podría ser usado en el control de un proceso en el que el transmisor en sí no contribuye con su propia medición pero ofrece solo una función del cual está en el recipiente.

Cuando en una red de bus de campo se usan los Bloques Funcionales, es necesario, en la fase de la configuración del sistema de control, especificar, para cada variable de entrada de un Bloque Funcional, del otro Bloque Funcional del cual viene dicha variable. En la práctica, por ejemplo, si el Bloque Funcional FB1 contenido en el dispositivo A necesita usar la variable 7 generada por el Bloque Funcional FB2 contenido en el dispositivo B, en la fase de configuración, será necesario especificar que una de las "entradas" del Bloque Funcional FB1 está "conectada lógicamente" a la salida 7 del bloque Funcional FB2.

Obsérvese que, teniendo como base esta arquitectura, a fin de reconocer a lo que se refiere una determinada variable presente en la red, es necesario especificar en qué dispositivo se ha producido dicha variable y, más específicamente, en que Bloque Funcional del dispositivo en cuestión. Esto se puede hacer de manera única usando los identificadores, es decir, secuencias de caracteres alfanuméricos que se asocian a cada dispositivo y a cada Bloque Funcional.

Las comunicaciones y la ejecución de los Bloques Funcionales deben ser regulados y programados orgánicamente para lograr "determinismo" en la comunicación. Por ejemplo, una y la misma medición de presión debe ser adquirida/probada siempre en el mismo instante dentro de un bucle de control (Macrociclo), por lo tanto a un índice constante, y, consecuentemente, sólo debe ser transmitida cuando realmente haya sido procesada y actualizada con un nuevo valor. Lo mismo se aplica a todas las variables que son resultados o salidas del procesamiento de los Bloques Funcionales.

La mencionada función de programación se realiza por el LAS (Link Active Scheduler, programador activo de enlace) o árbitro de bus. LAS es una función de coordinación de una red de bus de campo. Es una actividad principal de una especie que maneja la actividad de bus de campo y puede ser redundante en una y la misma red de comunicación. Normalmente, el LAS primario reside en dispositivos que tienen recursos, en cuanto a la capacidad y velocidad del cálculo, superior a los de un transmisor. Tales dispositivos pueden ser, por ejemplo, un dispositivo de conexión o el sistema de control central mismo, y realizar el escaneo/programación de las funciones y comunicaciones para el control del proceso, sin tener en cuenta que estas comunicaciones o funciones se realizan en los transmisores o en el controlador del mismo sistema.

En una configuración estándar de este tipo, donde el LAS está activo en el sistema de control, hay la posibilidad de monitorizar todo lo que tiene lugar durante el proceso en la consola del operador. Allí se pueden visualizar las diferentes variables del proceso medidas por los varios transmisores, como asimismo la posición de la válvula, etc.

Un concepto conocido adicional en el campo de las redes de bus de campo es la función LAS como una función que también se puede realizar por los transmisores de bus de campo. Por razones de seguridad, gestión, etc., se considera preferible que ambos dispositivos que tienen capacidad LAS y dispositivos conteniendo Bloques Funcionales específicos para la medición (sensores) o para actuación (actuadores) son usados sólo para una de las dos funciones, es decir, bien como LAS de seguridad o para contribuir con sus Bloques Funcionales...

1. Dispositivo de campo (100) adecuado para la instalación en un ambiente industrial comprendiendo medios para la conexión a una red de bus de campo (110) y medios de visualización de información (120), dichos medios de visualización de información comprendiendo medios de visualización físicos (400); medios (200) para la conexión lógica del dispositivo a elementos de información disponible en la red de bus de campo; y medios lógicos (300) para la elección y visualización de uno o más de dichos elementos de información en dichos medios físicos, caracterizado por el hecho de que dichos medios para la conexión con una red de bus de campo comprenden medios de conexión físicos (111) y medios de conexión lógicos (114), dichos medios de conexión lógicos comprendiendo una función (113, 1113) para coordinar la operación de la red de bus de campo, que es un programador activo de enlace (113, 1113) de seguridad de una o más funciones de coordinación presentes en la red de bus de campo.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos medios para la conexión lógica del dispositivo a la información disponible en la red de bus de campo son conectables a la información correspondiente a otro dispositivo conectado a la red de bus de campo.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos medios para la conexión lógica del dispositivo a la información disponible en la red de bus de campo comprenden un Bloque Funcional de múltiples entradas (1200).

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que dichas entradas de dichos Bloque Funcionales de múltiples entradas se pueden conectar lógicamente a la información disponible en la red de bus de campo durante la fase de configuración del sistema de control.

5. Dispositivo según una o más de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que dichos medios de visualización físicos comprenden un visualizador (1400) de matriz de puntos.

6. Dispositivo según la precedente reivindicación, caracterizado por el hecho de que dichos medios lógicos para la elección y visualización de uno o más de dichos elementos de información en dichos medios físicos pueden visualizar información correspondiente a una variable disponible en la red de bus de campo.

7. Dispositivo según la reivindicación precedente, caracterizado por el hecho de que dichos medios lógicos para la elección y visualización de uno o más de dichos elementos de información en dichos medios físicos pueden mostrar el valor de dicha variable y la etiqueta de dicha variable.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dichos medios lógicos para la elección y visualización de uno o más de dichos elementos de información en dichos medios físicos también pueden mostrar la etiqueta del dispositivo en el cual se genera la variable.

9. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones de 7 a 8, caracterizado por el hecho de que dichos medios lógicos para la elección y visualización de uno o más de dichos elementos de información en dichos medios físicos pueden mostrar una multiplicidad de elementos de información correspondientes a uno o más de los dispositivos disponibles en la red de bus de campo.

10. Dispositivo según una o más de las precedentes Reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que dichos medios de conexión lógicos comprenden medios para el procesamiento lógico-matemático de información (112, 1112).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que dichos medios para el procesamiento lógico-matemático de la información comprenden al menos un Bloque Funcional.

12. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones de 10 a 11, caracterizado por el hecho de que dichas funciones de coordinación pueden ser activadas aún si no están activados dichos medios de visualización de la información.

13. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones de 10 a 12, caracterizado por el hecho de que dichos medios para el procesamiento lógico-matemático pueden ser activados aún si no están activados dichos medios de visualización de la información.

14. Dispositivo según uno o más de las precedentes Reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que éste comprende un teclado (500).

15. dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que dichos medios lógicos para la elección y visualización de uno o más de dichos elementos de información en dichos medios físicos se pueden activar mediante dicho teclado.