CN1550945A - 具有增强的脚本的现场维护工具 - Google Patents

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Abstract

提出了针对手持式现场维护工具的改进的脚本产生和使用。在一个方案中，手持式现场维护工具确实地产生用于以后回放的脚本。优选地，将脚本产生和/或回放或特征提供给现场维护技术人员。另外，可以在手持式现场维护工具上播放脚本，而无需对工具自身进行修改。

Description

具有增强的脚本的现场维护工具
技术领域
本发明涉及工业过程控制和测量。更具体地，本发明涉及一种在工业过程控制和测量安装中使用的手持式现场维护工具。
背景技术
现场维护工具是已知的。这样的工具在过程控制和测量工业中特别有用，以使操作人员方便地与给定过程安装中的现场设备通信和/或询问给定过程安装中的现场设备。这样的过程安装的实例包括：石油、药品、化学品、纸浆和其他过程安装。在这样的安装中，过程控制和测量网络可以包括几十个或者甚至几百个各种现场设备，这些现场设备周期性地需要维护以确保这样的设备适当地操作和/或对这些设备进行校准。而且，当检测到过程控制和测量安装中的一个或多个故障时，使用本质安全的手持式现场维护工具使得技术人员能够快速地诊断出现场中这样的故障。
根据从Eden Prairie，Minnesota的费希尔-罗斯蒙德系统公司可得到的商业指定模型275 HART通信装置，售出了一种这样的工具。HART是HARTCommunication Foundation的注册商标。模型275提供了许多重要的功能和能力，并且通常允许高效率的现场维护。
模型275 HART通信装置可以通过更新其软件来提供新的功能和/或与新现场设备的通信。当对软件进行更新时，重要的是，确保随着每一个新的更新，新版本的软件将继续作用于先前版本与其兼容的所有现场设备。测试新的软件以确保这样的兼容被称为回归测试。进行该回归测试的一种方式是通过使用脚本。脚本允许响应诸如现场设备输入和输出的人为激励和/或过程通信输入和输出，对新软件的行为进行观察，而没有现场设备或者甚至是过程通信环的实际存在。如这里所使用的，“脚本”用于表示与一个或多个工具输入、工具输出、过程通信输入、过程通信输出、或其任意组合有关的数据结构。使用这样的脚本来验证运行在模型275上的软件的新版本是已知的。
当前，在仿真器上产生脚本，并通过定制工具回放(使用如通过驻留在计算机内的专用外围卡与通用计算机相连的工具接口等定制硬件)，以便验证软件。过去，该回归测试的方法已证明是有效的。然而，随着手持式现场维护工具的发展，更为有效地使用脚本不仅能够提供更为有效的软件测试，而且向现场维护的技术人员提供有价值的东西。
发明内容
提出了用于手持式现场维护工具的改进脚本的产生和使用。在一个方面中，手持式现场维护工具实际上产生用于以后回放的脚本。优选地，将脚本产生和/或回放或特征提供给现场维护技术人员。另外，在手持式现场维护工具上播放脚本，而无需对工具自身进行修改。
附图说明
图1示出了多点接线结构。
图2A和2B示出了其中本质安全的现场维护工具可以与过程设备相连的方式。
图3是根据本发明实施例的现场维护工具的示意图。
图4是根据本发明实施例的脚本产生的示意图。
图5是根据本发明实施例的脚本回放的示意图。
具体实施方式
当前，模型275 HART通信装置在某种程度上使用脚本。这些脚本通常是与一个或多个工具输入、工具输出、过程通信输入、过程通信输出、以及/或者它们的任意组合相关的数据结构或文件。
本发明的实施例对其特别有效的改进的手持式现场维护工具的一个实例是可利用至少两个工业标准设备描述进行操作的新工具。在一个特定的实施例中，改进的手持式现场维护工具同时实现了HART和现场总线设备描述语言(DDL)。改进的手持式现场维护工具用于利用这些协议同时维护两线和四线(即外部电源)现场设备。优选地，通过DDL技术来支持配置和校准。DDL技术是已知的，并且在授予Sharp，Jr.等人的美国专利5,960,214中可以找到与设备描述语言有关的另外的阅读材料。虽然将针对改进的本质安全的现场维护工具来描述本发明的实施例，本领域的技术人员将意识到，本发明的一些实施例实际上可以由模型275 HART通信装置、以及其他已知的商用通信装置来实施。
改进的手持式现场维护工具有利于来自各个现场设备的诊断信息(即，状态位)的方便显示，以及提供了先进的协议专用网络故障查找特征。在阅读以下的描述之后，将意识到与改进的手持式现场维护工具有关的本发明的方案的另外的细节和优点。
图1示出了其中本发明的实施例非常有用的典型系统。系统10包括控制器12、I/O和控制子系统14、本质安全(IS)阻挡器16、过程通信环18和现场设备20。控制器12通过链接21与I/O和控制子系统14相连，所述链接21可以是诸如根据以太网信号控制协议或其他任何适当的协议操作的局域网(LAN)之类的任何适当的链接。I/O和控制子系统14与本质安全阻挡器16相连，并因而与过程通信环18相连，以便按照限制通过其中的能量的方式来实现环18及I/O和控制子系统14之间的数据通信。
在该图示中，过程通信或过程控制环18是FOUNDATIONTM现场总线过程通信环，并与现场设备20相连，所示现场设备20按照多点结构的方式布置。可选的过程通信环(未示出)是HART过程通信环。图1示出了与诸如星型拓扑的其他拓扑相比极大地简化了系统接线的多点接线结构。多点HART结构支持最多15个设备，而多点FOUNDATIONTM现场总线结构支持最多32个设备。
如图1所示，手持式现场维护工具22与通信环18相连。当如图所示与过程控制环相连时，工具22可以执行大量的通信和诊断功能。工具22可以按照与当前可得到的模型275 HART通信装置所能够的方式极其相同的方式与HART过程通信环相连，并与HART过程通信环进行交互。
图2A示出了通过终端24与HART兼容设备20相连的工具22。可选地，如图2B所示，工具22可以通过通信环自身与过程装置通信环上的HART兼容设备例如设备24相连。
图3是本发明的实施例的特别有用的手持式现场维护工具22的示意图。如图所示，优选地，工具22包括三个通信终端26、28和30，有利于根据至少两个过程工业标准协议，将工具22与过程通信环和/或设备相连。例如，当工具22要与第一过程工业标准协议的通信环相连时，利用终端26和公共终端28来实现这样的连接。因此，然后，通过介质接入单元32进行连接，所述的介质接入单元32配置用于根据第一工业标准协议在过程通信环上进行交互。此外，当工具22要与根据第二工业标准协议操作的过程和控制测量环相连时，通过公共终端28和终端30进行这样的连接。因此，通过第二介质接入单元34来实现这样的连接，所述第二介质接入单元34配置用于根据第二工业标准协议在过程通信环上进行交互。介质接入单元32和34都与处理器36相连，所述处理器36从介质接入单元之一中接收数据，并且对该数据进行相应的转换。
处理器36还与小键盘模块38和显示模块40相连。小键盘模块38与工具22的箱体上的小键盘相连，以便接收来自用户的多种小键盘输入。显示模块40与显示器相连，以提供数据和/或用户界面。
工具22包括有利于增加功能性的额外的硬件增强。在一个实施例中，工具22包括红外数据接入端口42，其与处理器36相连，允许工具22使用红外无线通信向和从分立的设备传送信息。使用端口42的一个优点是用于传送和/或更新存储在工具22的一个或多个存储器中的脚本和/或设备描述。设备描述(DD)是用于以计算机可读的格式描述现场设备中的参数的软件技术。该DD包括了在处理器36上运行的软件应用程序检索和使用参数数据所需的所有信息。如计算机12等分立的设备可以从软盘、CD-ROM或因特网获得新的脚本、设备描述或其他任何适当信息，并将新的设备描述无线地传送给工具22。
可拆卸存储器模块44通过端口/接口46与处理器36可拆卸地相连。可拆卸存储器模块44适用于存储能够代替主应用程序在处理器36上执行的软件应用程序。例如，模块44可以包含使用HART或FOUNDATIONTM现场总线通信端口的应用程序，以便提供对给定过程阀的综合诊断。此外，模块44可以存储有助于特定设备的校准或配置的软件应用程序。模块44还可以存储新的或已更新主设备程序的软件图像，可以随后将其传送到设备36的非易失性存储器中，以实现已更新应用程序的执行。此外，模块44提供针对多设备的配置的可拆卸存储器，使现场维护技术人员能够获得相对大量的设备数据，并通过简单地拆除模块44，来方便地存储或转移这些数据。
优选地，模块44适合于可替代用于加工厂中的危险区域。因此，优选的是，模块44符合1988年10月，由Factory Mutual Research公布的APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATEDAPPARATUS FOR USE IN CLASS I，II AND III，DIVISION 1 HAZARDOUS(CLASSIFIED)LOCATIONS，CLASS NUMBER 3610中所描述的本质安全要求。也尝试了符合如加拿大标准协会(CSA)和欧洲CENELEC标准等其他工业标准的适应。对于存储器模块44和/或接口46的有利于兼容性的特定结构适应的示例包括能量限制电路，从而存储器模块44的操作电压电平足够低，模块44中所存储的能量不能形成引燃源。此外，模块44可以包括电流限制电路，以确保在模块44上的特定接线端短路的情况下，放电能量足够低而禁止引燃。最后，接口44可以包括特别设计用于防止存储器模块44上的电触点暴露于外部环境同时允许适当的接口触点与模块44进行电接触的物理特征。例如，模块44可以包括通过将模块44连接到接口46，能够刺穿或移位的整体造型(over-modeling)。
工具22最好还包括通过最好设置在工具22的主板上的连接器50与处理器36相连的扩展存储器模块48。扩展存储器模块48可以包括与第一和第二工业标准协议的现场设备相关的设备描述和/或脚本。模块48还可以包括确定工具22将相对于多个协议的功能性的许可代码。例如，驻留在模块48中的数据可以表示只授权工具22在如HART协议单一的过程工业标准模式内进行操作。最后，模块48中的数据的不同的设置可以表示授权工具22依照两种或更多的工业标准协议进行操作。最好将模块48插入位于主板上的连接器50中，并且实际上可能需要对工具22的部分拆卸，例如，拆卸电池组，以便接入端口50。
本发明的实施例利用手持式现场维护工具提供了显著增强的脚本产生和利用。使用本发明的实施例，可以按照与利用模型275所使用的回归测试系统的方式极其相同的方式，对针对现场维护工具的每一个新版本的软件进行验证。然而，根据本发明的实施例，提供了显著改进的功能。一个特定的改进是能够在标准的、非专用的手持式现场维护工具上播放脚本。此外，与现有的手持式工具不同，这里所描述的手持式现场维护工具能够产生脚本。这样的脚本产生为现场维护技术人员提供了大量的优点，由于可以由现场支持人员和/或软件工程人员捕获并有效地研究现场中的问题。根据本发明的实施例，另一改进功能在于产生和回放FOUNDATIONTM现场总线脚本。
过去，当技术人员遇到现场中的问题时，由于技术人员联系现场支持和/或软件工程的时间，将很可能忘记操作的确切顺序而重复该问题。因此，有时，可由技术人员、现场支持人员或软件工程人员来再现该问题。使现场维护技术人员利用手持式现场维护工具来产生脚本能够以精确的细节对问题进行研究，并且通常将增加问题的可再现性。
图4是根据本发明实施例的记录脚本产生的示意图。脚本50必须是回归测试记录的储存库。脚本50捕获与手持式工具22相关的所有的输入/输出功能(例如，键盘输入、触摸屏输入、显示屏输出、HART和/或FOUNDATIONTM现场总线通信输入和输出)。对于HART和/或FOUNDATIONTM现场总线通信输入，这使得手持式设备22的回归测试系统在测试期间不需要如设备20等现场设备的存在。由于具有和维护大多由不同的公司制造的大量的物理现场设备，如果并非不可能的任务，也是极其困难的，因此该特征较为重要。而且，使这样的现场设备20进入或返回到与第一次产生脚本时相同的状态(即，先前的可配置参数和先前校准)也是困难的，并且对于一些现场设备而言有可能是不可能的。这里所使用的脚本不局限于捕获手持式/现场设备行为，而且还可以用于捕获无论如何也不会涉及过程通信的行为。
图4示出了记录脚本产生设施60，优选地，其是在手持式工具22内具体实现的软件组件。然而，能够以任意适当的计算环境来具体实现设施60。设施60使设备描述信息(即，从作为文件现场设备通信交互的DDL规范中产生的文件)开发人员和手持式工具22的用户能够创建脚本50。脚本可以包括记录了技术人员的行动的帧序列的文件或数据结构、所得到的工具22上的显示屏、以及一组请求/应答HART或FOUNDATIONTM现场总线通信。可以通过在手持式工具22上截获所有的输入输出行为，以使设施60捕获技术人员输入、现场设备通信请求和相关的应答、以及在工具22的显示器上出现的信息，来产生脚本。对于每个技术人员的输入的发生，创建帧或脚本内的数据结构。每个帧最好由从最近记录的帧开始所发生的所有过程通信请求/应答对、在工具22上的当前应用程序显示屏、以及技术人员的输入组成。然后，将脚本传送到回放应用程序，其中，可以对脚本进行播放以仿真所记录的行为，而无需现场设备20。
现场设备制造商是用于回归测试的脚本的原始来源。当现场设备开发人员对手持式设备22的操作行为及其具体的设备描述感到满意时，通常会创建脚本。设备描述本质上是设备驱动程序，用于指示在手持式工具22上的软件应用程序与特定的现场设备进行通信和交互。还可以由手持式工具22的软件工程人员来产生脚本。
如上面所简述的那样，根据本发明的实施例，脚本的一个功能强大的新用途是使技术人员利用手持式工具22来产生其自己的脚本。该特征精确地捕获了在现场中所发现的问题。一旦捕获了这样的问题，可以将其报告给现场支持和/或软件工程人员。优选地，每次当向工具22提供能量时，工具22内的软件记录脚本。因此，手持式工具22维护其上的所有交互日志，并且当技术人员发现已经遇到了问题时，可以对已记录的交互进行分类并标记为问题。按照这种方式，技术人员不必希望遇到特定的问题以便来精确地捕获该问题，而可以将手持式工具22内的一系列帧简单地标记为对问题的指示。
图5是根据本发明实施例的脚本回放的示意图。在回放模式下，脚本将同时充当技术人员和现场设备的作用(即，按照与当产生了脚本时精确一致的方式来激励手持式应用程序)。在脚本中对来自手持式应用程序的HART和FOUNDATIONTM现场总线通信请求进行匹配，并且注入相应的通信应答来激励手持式应用程序。可以将在脚本产生期间所记录的显示屏与在工具22的显示屏上的当前显示屏进行比较。按照在脚本产生期间对其进行记录的精确顺序，将把记录在脚本中的按键注入手持式软件应用程序。优选地，回放设施记录在不同的文件中所观察到的所有显示屏。随后，优选地，可以由不必必须驻留在工具22中的应用程序来转换这些差别。
优选地，还将回放模式提供给现场维护技术人员。可以在手持式工具上播放脚本，而不需要技术人员将工具与外部设备相连。在这一点上，工具可以被看作单机(stand-alone)的脚本回放设备。此外，使技术人员记录和回放脚本将有利于现场维护。例如，技术人员能够查看问题是否为可再现的。再现性有时是分析问题时的关键信息(例如，如果利用精确一致的软件激励无法对问题进行回归，则问题可能存在于与手持式工具22进行通信的另一产品中，或者问题可以是由其他一些动因(多任务事件)造成的)。
虽然已经参考优选实施例描述了本发明，本领域的技术人员将会意识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (17)

1.一种产生手持式现场维护工具的脚本的方法，所述方法包括：
观察工具上的至少一个输入和输出行为；以及
在工具上记录与所观察到的行为相关的至少一个帧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：输入和输出行为中的至少一个包括工具输入。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：输入和输出行为中的至少一个包括工具输出。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：输入和输出行为中的至少一个包括过程通信输入。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：过程通信输入符合HART协议。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：过程通信输入符合FOUNDATIONTM现场总线协议。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：输入和输出行为中的至少一个包括过程通信输出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：过程通信输出符合HART协议。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：过程通信输出符合FOUNDATIONTM现场总线协议。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述帧表示过程控制系统中的问题。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：当给工具提供能量时，自动地记录帧的开始。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：将工具上所有的输入和输出行为实质上记录在所述帧中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于还包括：接收帧的序列表示问题的指示，并存储所述指示。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：输入和输出行为的至少一个与来自过程控制系统中的现场设备的信息相关。
15.一种回放脚本的方法，所述方法包括：
将脚本传送到手持式现场维护工具内的存储器；
使工具输入脚本回放模式；
在作为单机回放设备的工具上播放脚本。
16.一种手持式现场维护工具，包括：
显示器；
存储器，用于存储至少一个脚本；以及
处理器，与显示器和存储器相连，并且适于在单机回放模式下执行脚本，以显示脚本的执行。
17.根据权利要求16所述的工具，其特征在于还包括：
与处理器相连的第一和第二介质接入单元，其中，第一介质接入单元适合于根据第一过程通信协议与过程通信环相连；以及第二介质接入单元适合于根据不同于第一过程通信协议的第二过程通信协议与过程通信环相连。
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