Sistema de transmisión de datos industriales inalámbrico.

Un sistema de datos inalámbrico para monitorizar y estimar los datos de proceso,

comprendiendo el sistema:

un sensor (10) de proceso que proporciona una salida para los datos;

un transmisor (8) conectado a la salida del sensor (10) y configurado para transmitir los datos de formainalámbrica en intervalos cerrados de tiempo;

un receptor (24) para recibir los datos desde el transmisor; caracterizado por:

medios (202), conectados al receptor (24), para determinar si los datos recibidos en un primero de losintervalos cerrados de tiempo son nuevos datos diferentes de los datos recibidos en un segundo de losintervalos cerrados de tiempo previo al primero de los intervalos cerrados de tiempo; y

un procesador (28), conectado al receptor (24), que tiene

medios para calcular los parámetros de proceso en base a los nuevos datos recibidos;medios para almacenar (414, 514) un conjunto de parámetros de proceso calculados quecorresponden a los nuevos datos;

medios (220) para estimar los parámetros de proceso, que corresponden a un tercero de los intervaloscerrados de tiempo para el que no se reciben nuevos datos, en base al conjunto almacenado deparámetros de proceso calculados, siendo dichos medios (220) de estimación sensibles a una señalprocedente de los medios (202) de determinación; y

medios (216) para la salida de los parámetros de proceso.

Sistema de transmisión de datos industriales inalámbrico Antecedentes -Campo de la invención Esta invención se refiere, en general, al campo de los sistemas de comunicaciones inalámbricas, y más específicamente, a un sistema de transmisión de datos con baja latencia y a la seguridad de los datos para el control del proceso que emplea la estimación de la capacidad para las transmisiones de datos perdidos con criterios de apagado predeterminados.

Antecedentes -Descripción de la técnica relacionada Los sistemas de datos industriales se basan, normalmente, en sistemas de retroalimentación y control directos o cableados para el control de procesos. La simplicidad y la fiabilidad de estos sistemas de control directo son muy deseables en un entorno de control de fabricación o de procesos. Sin embargo, en ciertos casos, por ejemplo, en una rotación u otro funcionamiento del sistema mecánico donde se necesitan anillos deslizantes u otras conexiones eléctricas en movimiento para la continuidad del circuito, las comunicaciones inalámbricas se han convertido en una alternativa preferida para reducir la complejidad mecánica y aumentar la fiabilidad.

Los sistemas de transmisión de datos industriales para el control de procesos se basan, normalmente, en la retransmisión de datos, el cifrado de datos y la codificación para la corrección de errores para asegurar la fiabilidad de los datos. En muchas aplicaciones, las desviaciones a corto plazo de la precisión absoluta de la magnitud o valor de los datos no son perjudiciales para el control del proceso. La complejidad de los procesos para asegurar la integridad de los datos es injustificada, o, en algunos casos puede dar como resultado la pérdida de fiabilidad cuando las transmisiones de datos se interrumpen temporalmente o "se caen" y no pueden recuperarse mediante el sistema. Los problemas de latencia o fluctuaciones de la velocidad de los datos pueden darse en base a la retransmisión de datos de recuperación. A menudo, en el entorno industrial, la maquinaria y otras fuentes de interferencia proporcionan un entorno muy "ruidoso" para los transceptores de radio lo que a menudo resulta en datos caídos o en que se requieren sistemas transceptores de alta potencia para asegurar la continuidad de las comunicaciones. El documento EP-A -1686732 desvela las unidades de datos de protocolo de transmisión en tramas, mientras que el documento JP-A-0515873 desvela un dispositivo maestro-esclavo para el diagnóstico de errores durante la transmisión de datos entre ellos. Además, el documento US-A-2006/0025828 se refiere a un protocolo de indicaciones de seguridad para controlar los dispositivos del sistema instrumentado de seguridad.

Por lo tanto, es deseable proporcionar un sistema de transmisión de datos inalámbrico que proporcione una latencia reducida con baja potencia, mientras que aumenta la fiabilidad en un entorno de transmisión donde es probable la interrupción o la caída de los datos.

Sumario De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de datos inalámbricos para monitorizar y estimar datos de proceso, comprendiendo el sistema un sensor de proceso que proporciona una salida 45 para los datos, un transmisor conectado a la salida del sensor y configurado para transmitir los datos de forma inalámbrica en intervalos de tiempo cerrados, un receptor para recibir los datos desde el transmisor, medios, conectados al receptor, para determinar si los datos recibidos en un primero de los intervalos cerrados de tiempo son nuevos datos diferentes de los datos recibidos en un segundo de los intervalos cerrados de tiempo previo al primero de los intervalos cerrados de tiempo, y un procesador, conectado al receptor, que tiene medios para calcular los parámetros de proceso en base a los nuevos datos recibidos, medios para almacenar un conjunto de parámetros de proceso calculados que corresponden a los nuevos datos, medios para estimar los parámetros de proceso, que corresponden a un tercero de los intervalos cerrados de tiempo para el que no se reciben nuevos datos, en base al conjunto almacenado de parámetros de proceso calculados, siendo dichos medios de estimación sensibles a una señal procedente de los medios de determinación, y medios para la salida de los parámetros de proceso.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para monitorizar y estimar los datos de proceso en un sistema de datos inalámbrico que comprende las etapas de: proporcionar un sensor de proceso; obtener una salida del sensor de datos; conectar un transmisor a la salida del sensor, donde el transmisor está configurado para transmitir los datos de forma inalámbrica en intervalos cerrados de tiempo; proporcionar un receptor y recibir los datos desde el transmisor; determinar si los datos recibidos en un primero de los intervalos cerrados de tiempo son nuevos datos diferentes de los datos recibidos en un segundo de los intervalos cerrados de tiempo previo al primero de los intervalos cerrados de tiempo; calcular los parámetros de proceso en base a los nuevos datos recibidos; almacenar un conjunto de parámetros de proceso calculados que corresponden a los nuevos datos; estimar los parámetros de proceso que corresponden a un tercero de los intervalos cerrados de 65 tiempo para el que no se reciben nuevos datos, en base al conjunto almacenado de parámetros de proceso calculados, siendo dicha estimación sensible a una determinación de que no se han recibido nuevos datos en el

intervalo de tiempo cerrado; y emitir como salida los parámetros de proceso.

El sistema de transmisión de datos inalámbrico incluye, además, un contador sensible a la determinación de los datos perdidos, que proporciona una señal de parada de emergencia tras alcanzar un número predeterminado de 5 cómputos.

En una realización ejemplar, el sensor de proceso es un sensor de posición y los parámetros de proceso son la velocidad y la posición. La estimación de los parámetros de proceso en ausencia de datos actuales incluye calcular la velocidad y la aceleración en base a los datos almacenados y los parámetros de proceso estimados se calculan en base a la velocidad y a la aceleración.

También, en una realización ejemplar se alcanza una estabilización de la salida de parámetros de proceso sensibles a una determinación de la presencia de nuevos datos después de un período de datos perdidos a partir de los parámetros de proceso estimados para los parámetros reales del proceso en base a los datos recibidos con posterioridad a la estimación de los parámetros de proceso.

Breve descripción de los dibujos Estas y otras características y ventajas de la presente invención se entenderán mejor por referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considere en conexión con los dibujos adjuntos, donde:

La figura 1 es un diagrama de bloques de los elementos del sistema y la secuencia de transceptor para una primera realización de la presente invención;

La figura 2 es un diagrama de flujo del funcionamiento del algoritmo del sistema para el procesamiento de las comunicaciones en la realización ejemplar;

La figura 3 es un diagrama de flujo de una estabilización de datos ejemplar para la reanudación de nuevos datos de paquete después de la pérdida del paquete;

La figura 4 es un diagrama de flujo de un primer algoritmo de control de datos ejemplar para su uso en una realización del sistema que emplea la invención; y,

La figura 5 es un diagrama de flujo de un segundo algoritmo de control de datos ejemplar para su uso en una 35 realización de un sistema que emplea invención.

Descripción detallada La realización de la presente invención, como se desvela en el presente documento, emplea un codificador de posición a modo de ejemplo de entrada de datos del proceso. Como se muestra para una primera realización en la figura 1, en el elemento 8 transmisor del sistema de transmisión de datos se proporcionan las señales de salida de un sensor 10 de posición/movimiento a una entrada 12 del codificador para codificar las medidas 14 de posición absoluta y relativa proporcionadas por el cómputo del codificador y las mediciones 16 de velocidad en base a período de cómputos. En una realización ejemplar, se emplea un codificador disponible BEI Sensors, USA, modelo 45 H25D -SS -2500 -ABZC -28 V/5 -SM18, codificador rotatorio de 2.500 ciclos. Las mediciones se procesan a través del empaquetador 18 de datos para crear paquetes de datos en el protocolo de capa de transmisión adecuado. Se proporcionan, para la realización ejemplar mostrada, características adicionales para codificar y cifrar con seguridad los datos usando la codificación 20 Manchester o un cifrado de datos seguro alternativo.... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de datos inalámbrico para monitorizar y estimar los datos de proceso, comprendiendo el sistema:

un sensor (10) de proceso que proporciona una salida para los datos; un transmisor (8) conectado a la salida del sensor (10) y configurado para transmitir los datos de forma inalámbrica en intervalos cerrados de tiempo; un receptor (24) para recibir los datos desde el transmisor; caracterizado por:

medios (202) , conectados al receptor (24) , para determinar si los datos recibidos en un primero de los intervalos cerrados de tiempo son nuevos datos diferentes de los datos recibidos en un segundo de los intervalos cerrados de tiempo previo al primero de los intervalos cerrados de tiempo; y un procesador (28) , conectado al receptor (24) , que tiene medios para calcular los parámetros de proceso en base a los nuevos datos recibidos; medios para almacenar (414, 514) un conjunto de parámetros de proceso calculados que corresponden a los nuevos datos;

medios (220) para estimar los parámetros de proceso, que corresponden a un tercero de los intervalos cerrados de tiempo para el que no se reciben nuevos datos, en base al conjunto almacenado de parámetros de proceso calculados, siendo dichos medios (220) de estimación sensibles a una señal procedente de los medios (202) de determinación; y medios (216) para la salida de los parámetros de proceso.

2. Un sistema de datos inalámbrico de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende además un contador (222) sensible a los medios de determinación, proporcionando dicho contador una señal (32) de indicación tras alcanzar un número predeterminado de cómputos.

3. Un sistema de datos inalámbrico de acuerdo con la reivindicación 1 donde el sensor de proceso es un sensor de movimiento.

4. Un sistema de datos inalámbrico de acuerdo con la reivindicación 3, donde los medios para estimar incluyen medios (208) para calcular la velocidad y la aceleración, y dichos parámetros de proceso estimados se calculan en base a la velocidad y la aceleración.

5. Un sistema de datos inalámbrico de acuerdo con la reivindicación 1 donde el procesador incluye además medios (316, 318, 320, 322) para estabilizar la salida de los parámetros de proceso sensibles a los medios de determinación, donde los medios de estabilización estabilizan desde los parámetros de proceso estimados a los parámetros de proceso reales en base a los datos recibidos con posterioridad a los parámetros de proceso estimados.

6. El sistema de datos inalámbricos de acuerdo con la reivindicación 1 y dispuesto de tal manera que los parámetros de proceso son la velocidad y la posición.

7. Un sistema de datos inalámbrico de acuerdo con la reivindicación 1 y dispuesto de tal manera que el primero de los intervalos cerrados de tiempo corresponde a un primer tiempo de ciclo del receptor y el segundo de los intervalos cerrados de tiempo corresponde a un segundo tiempo de ciclo del receptor.

8. Un método para monitorizar y estimar los datos de proceso en un sistema de datos inalámbrico que comprende las etapas de:

proporcionar un sensor (10) de proceso; obtener una salida del sensor (10) de datos; conectar un transmisor (8) a la salida del sensor (10) , donde el transmisor (8) está configurado para transmitir

los datos de forma inalámbrica en intervalos cerrados de tiempo; proporcionar un receptor (24) y recibir los datos desde el transmisor (8) ; caracterizado por:

determinar si los datos recibidos en un primero de los intervalos cerrados de tiempo son nuevos datos diferentes de los datos recibidos en un segundo de los intervalos cerrados de tiempo previo al primero de los intervalos cerrados de tiempo; calcular los parámetros de proceso en base a los nuevos datos recibidos; almacenar un conjunto de parámetros de proceso calculados que corresponden a los nuevos datos; estimar los parámetros de proceso, que corresponden a un tercero de los intervalos cerrados de tiempo para el que no se reciben nuevos datos, en base al conjunto almacenado de parámetros de proceso 65 calculados, siendo dicha estimación sensible a una determinación de que no se han recibido nuevos datos en el intervalo de tiempo cerrado; y emitir como salida los parámetros de proceso.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 que comprende además las etapas de:

contar los paquetes de datos perdidos en base a la determinación de que no se han recibido nuevos datos y proporcionar una señal de indicación tras alcanzar un número predeterminado de cómputos.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 donde la etapa de estimación incluye calcular la velocidad y la aceleración y la etapa de estimación de los parámetros de proceso comprende calcular los parámetros de proceso 10 en base a la velocidad y la aceleración.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 que comprende además las etapas de:

estabilizar la salida de parámetros de proceso sensibles a una determinación de la presencia de los nuevos datos, donde la estabilización se alcanza a partir de los parámetros de proceso estimados para los parámetros de proceso reales en base a los datos recibidos con posterioridad; y estimar los parámetros de proceso.

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 donde la etapa de estimación incluye la etapa previa de transmitir

a través del transmisor un conjunto de variables para su uso en la estimación de los parámetros de proceso; y donde, opcionalmente, el conjunto de variables incluye información en base a la inercia en el proceso.

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 9 donde la etapa de proporcionar una parada de emergencia incluye la etapa previa de transmitir a través del transmisor un número para el número predeterminado de cómputos que 25 requieren una parada de emergencia.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13 donde los datos son una señal codificada a partir de la salida del sensor (10) de proceso que tiene un cómputo y un período y la etapa de estabilización comprende además las etapas de:

recibir el cómputo y el período; multiplicar el cómputo por el periodo, donde el cómputo incluye un número de cómputos; restar el resultado multiplicado de un tiempo de ciclo de paquete; si el resultado de la resta es mayor que un solo período, dividir el resultado por el cómputo;

ajustar el período mediante la cantidad del resultado; calcular el número de cómputos que pueden emitirse como salida en el período ajustado en el tiempo de ciclo de paquete; y devolver un valor para el número calculado de cómputos y un valor para el período ajustado.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 14 que comprende además una etapa después de la etapa de dividir el resultado de dividir el cociente por una constante de ponderación predeterminada.