Title:
Analyse und Konfiguration eines drahtlosen Mesh-Netzwerks
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Ein System und Verfahren zum Konfigurieren von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken wird bereitgestellt. Das System enthält einen Prozessor, Benutzerschnittstellenmodul, Speicher und ein Analysemodul. Das Benutzerschnittstellenmodul ist konfiguriert, um eine Benutzerschnittstelle zum Empfangen von Mesh-Netzwerk-Designparametern, die vom Benutzer bereitgestellt wurden, zu erzeugen. Speicher ist an den Prozessor gekoppelt und speichert indikative Informationen bezüglich einer Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken und assoziierte drahtlose Feldvorrichtungen. Das Analysemodul ist konfiguriert, um die indikativen Informationen bezüglich einer Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken zu analysieren und eine drahtlose Ersatz-Mesh-Netzwerkkonfiguration zu erzeugen, basierend auf den Mesh-Netzwerk-Designparametern, die vom Benutzer bereitgestellt wurden.





Inventors:
Diancin, Wynn Gervacio (Bataan, PH)
Meyer, Nicholas T., Minn. (Crystal, US)
Santos Leonor, Wendy Geneva (Valenzuela City, PH)
Natividad, Patrick Pererras (Cainta, PH)
Application Number:
DE102017108198A
Publication Date:
10/26/2017
Filing Date:
04/18/2017
Assignee:
Fisher-Rosemount Systems, Inc. (Tex., Round Rock, US)
International Classes:
H04W16/00; G08C17/02; H04W84/10
Other References:
IEC 62591
Attorney, Agent or Firm:
Meissner Bolte Patentanwälte Rechtsanwälte Partnerschaft mbB, 80538, München, DE
Claims:
1. System zum Konfigurieren drahtloser Prozess-Mesh-Netzwerke, das System umfassend:
einen Prozessor;
ein Benutzerschnittstellenmodul konfiguriert, um eine Benutzerschnittstelle zum Empfangen von Mesh-Netzwerk-Designparametern, die vom Benutzer bereitgestellt wurden, zu erzeugen;
Speicher, der an den Prozessor gekoppelt ist und indikative Informationen bezüglich einer Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken speichert und assoziierte drahtlose Feldvorrichtungen; und
ein Analysemodul konfiguriert, um die indikativen Informationen bezüglich der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken zu analysieren und eine drahtlose Ersatz-Mesh-Netzwerkkonfiguration zu erzeugen, basierend auf den Mesh-Netzwerk-Designparametern, die vom Benutzer bereitgestellt wurden.

2. System nach Anspruch 1, wobei die indikativen Informationen bezüglich der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken eine grafische Darstellung einer Prozessinstallation enthalten wobei vorzugsweise die Benutzerschnittstelle eine grafische Benutzerschnittstelle ist, konfiguriert, um Benutzereingaben, die Vorrichtungen in der grafischen Darstellung der Prozessinstallation unter Verwendung einer Zeigevorrichtung positionieren.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die indikativen Informationen bezüglich der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken einen geografischen Standort einer Vielzahl von drahtlosen Gateways enthalten, wobei jedes Gateway ein entsprechendes drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk bereitstellt.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei indikative Informationen bezüglich der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken einen geografischen Standort von jeder drahtlosen Feldvorrichtung in der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken enthalten.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei indikative Informationen bezüglich der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken eine grafische Darstellung von mindestens einem Hindernis enthalten.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die Mesh-Netzwerk-Designparameter, die vom Benutzer bereitgestellt wurden, eine Mindestzahl von für jede drahtlose Feldvorrichtung benötigte Nachbarn enthält, und/oder einen Wirkungsbereich für jedes drahtlose Gateway enthält und/oder, eine Mindestzahl von drahtlosen Feldvorrichtungen enthält, die in der Lage sind, direkt mit einem drahtlosen Gateway zu kommunizieren.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die Benutzerschnittstelle konfiguriert ist, um ein auf der drahtlosen Ersatz-Mesh-Netzwerkkonfiguration basierendes Ergebnis anzuzeigen.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Netzwerkkommunikationsschnittstelle, die mit dem Prozessor gekoppelt ist und konfiguriert, mit mindestens einem drahtlosen Gateway zu kommunizieren, um mindestens einige der indikativen Informationen bezüglich der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken zu erhalten.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke WirelessHART-Prozess-Mesh-Netzwerke sind.

10. Verfahren zum Erzeugen von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerkkonfigurationen, das Verfahren umfassend:
Empfangen von Mesh-Netzwerk-Designparametern;
Empfangen von indikativen Informationen bezüglich einer Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken und assoziierte drahtlose Feldvorrichtungen; verantwortungsbewusstes Analysieren der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke unter Verwendung der Mesh-Netzwerk-Designparameter, um eine drahtlose Ersatz-Prozess-Mesh-Netzwerkkonfiguration zu erzeugen; und
Anzeigen der drahtlosen Ersatz-Prozess-Mesh-Netzwerkkonfiguration.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Analysieren der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken eine erste Phase enthält, worin ein Kernnetzwerk erstellt wird, umfassend drahtlose Feldvorrichtungen, die jedem jeweiligen drahtlosen Gateway am nächsten liegen und direkt mit dem jeweiligen drahtlosen Gateway kommunizieren können wobei vorzugsweise das Analysieren der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken eine zweite Phase enthält, worin verbleibende drahtlose Feldvorrichtungen zugewiesen werden, die jedes jeweilige drahtlose Gateway erreichen können, wobei weiterhin vorzugsweise das Analysieren der Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken eine dritte Phase enthält, worin eine Verteilung von verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtungen für drahtlose Feldvorrichtungen durchgeführt wird, die jenseits jeglichen Bereichs von drahtlosen Gateways liegen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, insbesondere nach Anspruch 10, wobei die drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke WirelessHART-Prozess-Mesh-Netzwerke sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, insbesondere nach Anspruch 10, wobei die Mesh-Netzwerk-Designparameter von einem Benutzer durch eine Benutzerschnittstelle empfangen werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, insbesondere nach Anspruch 10, wobei mindestens einige der indikativen Informationen bezüglich einer Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken und assoziierten Feldvorrichtungen über eine Netzwerkkommunikationsschnittstelle von einem drahtlosen Gateway empfangen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, insbesondere nach Anspruch 10, wobei die drahtlose Ersatz-Prozess-Mesh-Netzwerkkonfiguration mindestens eine Feldvorrichtung enthält, die einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk zugewiesen ist.

16. Computer-lesbares Speichermedium, welches Instruktionen enthält, die bei Ausführung durch mindestens einen Prozessor diesen mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15 zu implementieren.

Description:
HINTERGRUND

WirelessHART ist ein drahtloser Prozesskommunikationsstandard, der weltweit als IEC 62591 genehmigt ist. Drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerke gemäß dem WirelessHART-Standard verwenden in der Regel eine interoperable, selbstorganisierende Mesh-Technologie. WirelessHART Prozess-Mesh-Netzwerke kommunizieren sicher und zuverlässig mit Hostsystemen und können sowohl zum Steuern als auch zum Überwachen von Anwendungen benutzt werden. Ein WirelessHART-Netzwerk ist ein Multihop-Kommunikationsnetzwerk, dass in der Regel aus einem drahtlosen Gateway und einem oder mehreren WirelessHART-Vorrichtungen besteht. Das Netzwerk ist normalerweise in einer Mesh-Topologie organisiert und jede drahtlose Feldvorrichtung in dem Netzwerk ist in der Lage Nachrichten von anderen drahtlosen Feldvorrichtungen weiterzuleiten mit dem Ziel Daten an das drahtlose Gateway zu übermitteln. Der Begriff „selbstorganisierend“ betrifft die Fähigkeit von WirelessHART-Netzwerken automatisch redundante Kommunikationswege zum Senden von Nachrichten zwischen Knoten (drahtlose Feldvorrichtungen auf dem Netzwerk) herzustellen und neu zu konfigurieren. Diese Fähigkeit macht WirelessHART-Netzwerke robuster gegen Interferenz und Hindernisse.

KURZDARSTELLUNG

Ein System und Verfahren zum Konfigurieren von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken wird bereitgestellt. Das System enthält einen Prozessor, Benutzerschnittstellenmodul, Speicher und ein Analysemodul. Das Benutzerschnittstellenmodul ist konfiguriert, um eine Benutzerschnittstelle zum Empfangen von Mesh-Netzwerk-Designparametern, die vom Benutzer bereitgestellt wurden, zu erzeugen. Speicher ist an den Prozessor gekoppelt und speichert indikative Informationen bezüglich einer Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken und assoziierte drahtlose Feldvorrichtungen. Das Analysemodul ist konfiguriert, um die indikativen Informationen bezüglich einer Vielzahl von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken zu analysieren und eine drahtlose Ersatz-Mesh-Netzwerkkonfiguration zu erzeugen, basierend auf den Mesh-Netzwerk-Designparametern, die vom Benutzer bereitgestellt wurden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Ansicht eines Prozesskommunikationssystems mit welchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besonders nützlich sind.

2 ist eine schematische Ansicht eines Bildschirms einer grafischen Benutzerschnittstelle, die drei verschiedene drahtlose Prozesskommunikationsnetzwerke darstellt, die in geografisch überlappendem Raum arbeiten.

3 ist eine schematische Ansicht einer computerbasierten Netzwerkanalyse und Konfigurationswerkzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

4 ist ein Flussdiagramm eines Teils eines Verfahrens zum Analysieren und Aufteilen eines drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

5 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Teils eines Verfahrens zum Analysieren eines Aufteilens eines drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bewältigen von identifizierten Netzwerkproblemen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bewältigen von identifizierten Designparameter-Problemen durch ein computerisiertes Netzwerkanalysewerkzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahren zum Verteilen von drahtlosen Feldvorrichtungen, die jenseits jeglichen Primär-Bereichs von drahtlosen Gateways liegen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Identifizieren und Reparieren von Einengungspunkten während drahtloser Prozess-Mesh-Netzwerkskonfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

10 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Beheben von Designparameter-Problemen, die während drahtloser Prozess-Mesh-Netzwerkskonfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung identifiziert wurden.

11 ist eine schematische Ansicht eines Bildschirms einer grafischen Benutzerschnittstelle, die drei verschiedene drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerke darstellt, wie nach Ausführung eines drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerkkonfigurationswerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konfiguriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

1 ist eine schematische Ansicht eines Prozess-Überwachungs- und Steuersystems 100, das eine Hostcomputervorrichtung 112, Hochgeschwindigkeitsdatennetzwerk 114, drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk 116 (welches drahtlosen Gateway 118 und Feldvorrichtungen 120a120i ... 120N) umfasst und eine netzwerkfähige Computer-Vorrichtung 130 enthält. Drahtloses Gateway 118 koppelt drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk 116 mit Host 112 über Hochgeschwindigkeitsdatennetzwerk 114. Daten können vom Host 112 an drahtloses Gateway 118 über Kommunikationsnetzwerk 114 übertragen werden, wobei diese Daten dann an eine ausgewählte drahtlose Feldvorrichtung von drahtlosem Mesh-Netzwerk 116 übertragen werden können. Daten können auch von einer bestimmten Feldvorrichtung an drahtloses Gateway 118 über drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk 116 übertragen werden, wobei diese Daten dann an Host 112 über Kommunikationsnetzwerk 114 übertragen werden können. Als ein Mesh-Netzwerk kann Netzwerk 116 mehrere verschiedene Routen bereitstellen, von welchen Daten von drahtlosem Gateway 118 an die ausgewählte drahtlose Feldvorrichtung übertragen werden können. Umgekehrt, wenn eine Feldvorrichtung, wie beispielsweise Feldvorrichtung 120, Nachrichten und/oder Daten an Host 112 weitergeben muss, werden solche Nachrichten und/oder Daten im Allgemeinen gegebenenfalls auf verschiedenen Wegen über drahtloses Mesh-Netzwerk 116 an drahtloses Gateway 118 geleitet.

Hostcomputer 112, wenn auch als ein einzelner Computer dargestellt, kann in der Tat jegliche Zahl von Servern und/oder Programmen umfassen, die zusammenarbeiten, um Anwendungsprogramme bereitzustellen, die Prozessüberwachung und -steuern durch das Senden von Nachrichten an Feldvorrichtungen 120a120N ermöglichen. Host 112 kann geeignete Vermögensverwaltungs-Systemsoftware, wie beispielsweise AMS-Suite: Intelligent Device Manager, verfügbar von Fisher-Rosemount Systems, Inc. aus Austin, Texas, ausführen.

Drahtloses Gateway 118 kommuniziert mit Hostcomputer 112 und/oder netzwerkfähiger Computervorrichtung 130 über Hochgeschwindigkeitsdatennetzwerk 114 unter Verwendung von jeglichem geeigneten Kommunikationsprotokoll. In einer Ausführungsform kann Netzwerk 114 ein Ethernetnetzwerk sein, das unter Verwendung einer Ethernet-Schnittstelle TCP/IP unterstützt. In weiteren Ausführungsformen kann Hochgeschwindigkeitsdatennetzwerk 114 eine RS-485 Kommunikationsverbindung mit zwei Leitungen sein. Drahtloses Gateway 118 kann jegliche geeignete Vorrichtung sein, die in der Lage ist mit einer oder mehreren netzwerkfähigen Vorrichtungen über Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikationsnetzwerk 114 zu kommunizieren und dann entsprechende drahtlose Kommunikation mit einer oder mehreren drahtlosen Feldvorrichtungen über Mesh-Netzwerk 116 aufzubauen. In einer Ausführungsform ist das drahtlose Gateway 118 das unter der Bezeichnung Smart Wireless Gateway 1420 verkaufte, verfügbar von Emerson Process Management aus Austin, Texas.

Drahtloses Gateway 118 kommuniziert mit drahtlosen Vorrichtungen 120a120N unter Verwendung eines drahtlosen Prozess-Kommunikationsprotokolls wie beispielsweise WirelessHART gemäß IEC 62591. Während die restliche Beschreibung hier mit Bezug auf WirelessHART Proess-Mesh-Netzwerke bereitgestellt wird, wird es ausdrücklich in Erwägung gezogen, dass andere drahtlose Prozess-Kommunikations-Mesh-Netzwerke gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können. Drahtloses Gateway 118 kann die Funktion eines Netzwerk-Managers enthalten, die als ausführende Software innerhalb eines Prozessors von drahtlosem Gateway 118 bereitgestellt sein werden kann, um Kommunikationswege zwischen drahtlosem Gateway 118 und den mehreren drahtlosen Feldvorrichtungen 120a120N zu definieren.

Beim Design eines drahtlosen Prozess-Kommunikations-Mesh-Netzwerks ist es im Allgemeinen von Vorteil, das drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk zu einer einzelnen Prozesseinheit zu vereinen. Des Weiteren ist es auch von Vorteil die Zahl von Hops, die Nachrichten oder Daten von einer bestimmten drahtlosen Feldvorrichtung zu einem drahtlosen Gateway durchqueren müssen, zu minimieren oder reduzieren, um Latenz zu reduzieren. Dies gilt insbesondere für drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerke, die zeitabhängige Steuervorgänge ausführen. Sicherzustellen, dass jede drahtlose Feldvorrichtung auf dem Mesh-Netzwerk mehrere Nachbarn in Reichweite aufweist, führt auch zu einem zuverlässigeren Mesh-Netzwerk. Jede drahtlose Feldvorrichtung auf dem Mesh-Netzwerk sollte mindestens drei drahtlose Feldvorrichtungen in direkter kommunikativer Reichweite der bestimmten drahtlosen Feldvorrichtung aufweisen, um geeignete redundante Kommunikationswege bereitzustellen. Noch weiter ist es auch ein Designziel von drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken, eine Mindestzahl von drahtlosen Feldvorrichtungen festzulegen, die direkt in der Lage sind, mit dem drahtlosen Gateway zu interagieren. Zum Beispiel kann es vorteilhaft sein, dass mindestens 25 Prozent oder sogar 35 Prozent der drahtlosen Feldvorrichtungen auf dem Mesh-Netzwerk in der Lage sind, direkt mit dem drahtlosen Gateway zu kommunizieren. Dies stellt sicher, dass eine Vielfalt von verfügbaren Datenkommunikationswegen zu/von dem drahtlosen Gateway vorhanden ist.

Je höher die Zahl von drahtlosen Feldvorrichtungen, desto mehr können die Kommunikationsbeschränkungen durch die drahtlosen Feldvorrichtungen, die in der Lage sind, direkt mit dem drahtlosen Gateway zu kommunizieren, die Kommunikationswirksamkeit des drahtlosen Mesh-Netzwerks beschränken. Noch weiter weist die Verarbeitungsleistung und/oder Kommunikationsbandbreite des drahtlosen Gateways selbst eine endliche Grenze auch, so dass nur eine gewisse Zahl von drahtlosen Feldvorrichtungen auf einem bestimmten drahtlosen Prozess-Kommunikations-Mesh-Netzwerk wirksam bedient werden kann. Folglich gibt es eine Zahl von Situationen, in welchen es für eine einzelne Prozessinstallation von Vorteil ist, zusätzliche drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerke hinzuzufügen. Um ein zusätzliches Mesh-Netzwerk hinzuzufügen, wird ein zusätzliches drahtloses Gateway kommunikativ mit dem Datenkommunikationsnetzwerk 114 gekoppelt, an einem geeigneten Standort in der Prozessinstallation angeordnet und unter Verwendung geeigneter Werkzeuge auf Host 112, netzwerkfähigem Computer 130 oder einer tragbaren Konfigurationsvorrichtung konfiguriert.

Wenn es wünschenswert ist, ein zusätzliches drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk zu einer Prozessinstallation hinzuzufügen, ist das Verfahren nicht trivial. Mesh-Netzwerke werden zunehmend robuster gemacht, da sie neue Knoten erwerben (drahtlose Feldvorrichtungen). Folglich wird das Starten eines neuen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerks mit relativ wenigen Knoten veranlassen, dass das neue drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk relativ zerbrechlich ist, obwohl es sogar mehr Überschusskapazität aufweisen kann. Im Gegensatz dazu kann ein drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk, das bei voller Leistung arbeitet, sehr robust sein, aber Performanceprobleme aufweisen. Demgemäß ist es im Allgemeinen von Vorteil ein drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk zu teilen, wenn ein neues drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk hinzugefügt wird. Durch Teilen der Netzwerke werden beide Netzwerke zusätzliche Kapazität, reduzierte Performanceprobleme und erhöhte Robustheit (im Vergleich zu dem zweiten Netzwerk mit sehr wenigen Knoten) aufweisen.

In dem Prozess des Hinzufügens eines neuen drahtlosen Mesh-Netzwerks zu einer Prozessinstallation, ist es nötig, einen Standort des neuen drahtlosen Gateways festzulegen. Darüber hinaus, wenn ein erstes drahtloses Mesh-Netzwerk geteilt wird, muss festgelegt werden, welche drahtlosen Feldvorrichtungen von dem ersten (originalen) drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk zu dem zweiten (neuen) drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk verschoben werden. Dieser Prozess kann von physischen Hindernissen, die die Signale in der Prozessinstallation stören können, betroffen sein.

2 ist eine schematische Ansicht eines Bildschirms einer grafischen Benutzerschnittstelle, die drei verschiedene drahtlose Prozesskommunikationsnetzwerke darstellt, die in geografisch überlappendem Raum arbeiten. Die grafische Benutzerschnittstelle erlaubt einem Benutzer jede drahtlose Feldvorrichtung und drahtloses Gateway auf einer grafischen Darstellung der Prozessinstallation anzuordnen und automatisch das drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk(e) zu analysieren, um Netzwerkkonfigurationen zu erstellen, die eine generelle Einhaltung der mehreren drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke mit vom Benutzer bereitgestellten Design-Beschränkungen verbessern.

Jedes drahtlose Gateway 118, 218, 318 wird kommunikativ gekoppelt mit einer Vielzahl von drahtlosen Prozess-Feldvorrichtungen gezeigt. In dem in 2 gezeigten Beispiel, ist drahtloses Gateway 118 kommunikativ mit drahtlosen Feldvorrichtungen 120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g und 120h gekoppelt. Zusätzlich ist jede der drahtlosen Feldvorrichtungen 120a120e in der Lage direkt mit drahtlosem Gateway 118 zu kommunizieren. Drahtlose Feldvorrichtungen 120f, 120g und 120h müssen jedoch über andere drahtlose Feldvorrichtungen mit drahtlosem Gateway 118 kommunizieren.

Ein drittes drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk besteht aus drahtlosem Gateway 218 und Feldvorrichtungen 220a, 220b, 220c, 220d, 220e, 220f, 220g, 220h und 220i. Wie in 2 gezeigt, ist jede der drahtlosen Feldvorrichtungen 220a220c in der Lage direkt mit drahtlosem Gateway 218 zu kommunizieren, während die verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtungen 220d220j unter Verwendung einer oder mehrerer Hops durch eine benachbarte drahtlose Feldvorrichtung auf dem zweiten drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk kommunizieren.

Ein drittes drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk besteht aus drahtlosem Gateway 318 gekoppelt an Feldvorrichtungen 320a, 320b, 320c, 320d, 320e, 320f, 320g, 320h, 320i und 320j. Wie in 2 gezeigt, ist jede der drahtlosen Feldvorrichtungen 320a320c, 320g, 320h und 320i in der Lage direkt mit drahtlosem Gateway 318 zu kommunizieren, während die verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtungen 320d320f und 320j unter Verwendung einer oder mehrerer Hops durch eine benachbarte drahtlose Feldvorrichtung auf dem dritten drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk kommunizieren.

WirelessHART Prozess-Mesh-Netzwerke weisen kein Bewusstsein der anderen drahtlosen WirelessHART-Netzwerke auf, sogar wenn sie in relativ naher physischer Umgebung zueinander arbeiten. Noch weiter erstreckt sich die „selbstorganisierende“ Fähigkeit nicht über verschiedene drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerke. Das bedeutet, dass die drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke eine drahtlose Feldvorrichtung nicht von einem drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk umändern können, um einen Mangel zu korrigieren. Ebenso ist es für ein drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk, das seine Kapazitätsgrenze erreicht hat auch nicht möglich, drahtlose Feldvorrichtungen zu entladen oder anderweitig zu weniger verwendeten drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken zu verschieben. In dem in 2 gezeigten Beispiel, weist drahtlose Feldvorrichtung 320d einen einzelnen drahtlosen Kommunikationsweg zu drahtloser Feldvorrichtung 320a auf und ihr mangelt es folglich an redundanten Kommunikationen. Dies ist so, obwohl sich drahtlose Feldvorrichtung 320d in relativ naher Umgebung und kommunikativer Reichweite mit drahtlosen Feldvorrichtungen 220e, 220g, 220h und 220i befindet.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen im Allgemeinen ein System und Verfahren bereit, die es einem Benutzer oder Techniker erlauben, drahtlose Prozess-Netzwerkkonfiguration bezüglich einer Vielzahl von WirelessHART-Netzwerken zu analysieren, visualisieren und erzeugen. Ein Werkzeug gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen erhält und/oder sammelt im Allgemeinen Informationen über und/oder von jedem WirelessHART-Netzwerk. Solche Informationen können, ohne Begrenzung, Stabilitätsweg, Nachbarn, Vorrichtungsstatus, Aktualisierungsrate, empfohlene Kapazität und maximale Kapazität enthalten. Zusätzlich kann ein Werkzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen oder mehrere Designparameter von einem Benutzer oder Techniker empfangen, um die Informationen über und/oder empfangen von den WirelessHART-Netzwerken zu analysieren, um drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerkkonfigurationen und/oder empfehlungen bereitzustellen. Beispiele von Designparametern, die von einem Benutzer oder Techniker empfangen werden können, umfassen eine Mindestzahl von benötigten Nachbarn pro drahtloser Feldvorrichtung und Wirkungsbereich für das drahtlose Gateway und/oder drahtlose Feldvorrichtungen sowie eine Mindestzahl von drahtlosen Feldvorrichtungen, die sich notwendigerweise direkt innerhalb des Wirkungsbereichs eines Gateways befinden bezüglich der Gesamtzahl von Vorrichtungen auf dem drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk. Letztlich kann ein Werkzeug gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen Informationen über das physische Layout der Prozessinstallation sowie Standorte von allen drahtlosen Feldvorrichtungen und drahtlosen Gateways empfangen. Des Weiteren, ein oder mehrere physische Hindernisse in der Prozessinstallation. Solche Informationen können in der Form von grafischen Darstellungen, die von einem Benutzer auf einem Software-Werkzeug erzeugt oder hochgeladen wurden, bezüglich einem oder mehreren drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken.

3 ist eine schematische Ansicht einer computerbasierten Netzwerkanalyse und Konfigurationswerkzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Werkzeug 400 kann verkörpert in oder gekoppelt mit entweder Host 112 oder auch netzwerkfähigem Computer 130 oder jeglicher anderen geeigneten Vorrichtung sein. Werkzeug 400 enthält im Allgemeinen Prozessor 402, der in einer Ausführungsform einen Mikroprozessor umfassen kann. Zusätzlich ist ein Benutzerschnittstellenmodul 404 verkörpert in oder gekoppelt mit Prozessor 402 und ermöglicht es Werkzeug 400 mit einem Benutzer über eine Benutzerschnittstelle zu interagieren. In einer Ausführungsform ist die Benutzerschnittstelle eine grafische Benutzerschnittstelle, die es dem Benutzer erlaubt eine Darstellung der Prozessinstallation innerhalb der grafischen Benutzerschnittstelle zu erzeugen oder anderweitig bereitzustellen. Zusätzlich können drahtlose Feldvorrichtungen und drahtlose Gateways auf jegliche geeignete Art und Weise, wie beispielsweise Ziehen und Ablegen, unter Verwendung einer Zeigevorrichtung, wie beispielsweise eine Maus, zu der Darstellung hinzugefügt werden. Dann können Parameter bezüglich einer jeden solchen drahtlosen Feldvorrichtung und drahtlosen Gateways in Werkzeug 400 eingegeben werden. Die Benutzerschnittstelle kann eine lokale Benutzerschnittstelle 408 sein und folglich kann UI-Modul 404 geeignete Schaltungen und/oder Logik bereitstellen, um Tastenanschläge und/oder Zeigevorrichtungsinformationen von einem Benutzer zu empfangen und um eine Ausgabe in der Form einer auf einem Monitor erzeugten Anzeige bereitzustellen. Zusätzlich, in Ausführungsformen, in denen der Benutzer vom Werkzeug 400 entfernt ist, kann das Benutzerschnittstellenmodul 404 geeignete Funktionen enthalten, wie beispielsweise das Bereitstellen von Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Serverfunktionen, so dass eine Benutzerschnittstelle einem Benutzer über Netzwerkkommunikationsschnittstelle 410 aus der Ferne 408 erbracht werden kann.

In einer Ausführungsform kann Werkzeug 400 Netzwerk-Kommunikationsschnittstelle 140 verwenden, um über ein Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise Netzwerk 114, zu kommunizieren, um mit Fernvorrichtungen zu interagieren. Beispiele von Fernvorrichtungen umfassen einen Benutzer, der mit einer Kundenvorrichtung, die mit Werkzeug 400 koppelt, über ein Kommunikationsnetzwerk 114 interagiert. Zusätzlich ist jedes der drahtlosen Gateways 118, 218 operativ über Kommunikationsnetzwerk 114 mit Netzwerkkommunikationsschnittstelle 410 gekoppelt. Jedes jeweilige drahtlose Gateway 118, 218 ermöglicht Kommunikation mit drahtlosen Feldvorrichtungen in deren jeweiligen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken.

Werkzeug 400 enthält im Allgemeinen Speicher 412 gekoppelt mit und/oder verkörpert in Prozessor 402, der eine Vielzahl von Informationen bezüglich der mehreren drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke speichert. Solche Informationen können Konfigurationsinformationen von einem oder allen der Mesh-Netzwerke enthalten, einschließlich geografischer Standorte der mehreren Feldvorrichtungen und/oder für jedes drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk vorhandene Hindernisse. Dies ist an Block 414 angegeben. Zusätzlich können Informationen, die von jedem drahtlosen Gateway bezüglich der mehreren drahtlosen Feldvorrichtungen auf jedem jeweiligen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk abgerufen wurden, innerhalb Speicher 412 gespeichert werden, wie an Block 416 angegeben. Noch weiter können Designparameter 418 und andere Parameter 420 von einem Benutzer über Benutzerschnittstellenmodul 404 empfangen werden. Beispiel von Designparametern bezüglich drahtloser Prozess-Mesh-Netzwerke sind oben dargelegt, enthalten aber insbesondere: eine Mindestzahl von für jede drahtlose Feldvorrichtung benötigte Nachbarn, einen Wirkungsbereich für jedes drahtlose Gateway und/oder Jede drahtlose Feldvorrichtung, eine Mindestzahl von Feldvorrichtungen, die in der Lage sind, direkt mit dem drahtlosen Gateway zu kommunizieren und die physische Charakterisierung (Form, Größe und Standort von einem oder mehreren in der Prozessinstallation vorhandenen Hindernissen bezüglich der mehreren drahtlosen Feldvorrichtungen).

In manchen Ausführungsformen ist Prozessor 402 in der Lage mit jedem drahtlosen Gateway über Netzwerkkommunikationsschnittstelle 410 zu interagieren, um alle in der Prozessinstallation arbeitenden drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerke aufzuzählen. Dann kann Prozessor 402 für jedes drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk jedes drahtlose Gateway dazu veranlassen jede Feldvorrichtung auf dem Mesh-Netzwerk zu identifizieren und Betriebsund/oder Konfigurationsinformationen von jeder drahtlosen Feldvorrichtung zu empfangen. Beispiele von solchen Informationen umfassen Nachbarn, Vorrichtungsstatus, Aktualisierungsrate usw. Zusätzlich kann jedes drahtlose Gateway auch Gateway-Informationen bereitstellen, einschließlich Wegstabilität, empfohlener Kapazität und maximaler Kapazität. Im Wesentlichen kann Prozessor 402 über Netzwerkkommunikationsschnittstelle 410 eine Fülle von Informationen über die Betriebscharakteristika, Design und Konfiguration von jedem einzelnen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk, das in der Prozessinstallation arbeitet, erhalten. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen umfassen jedoch auch den Erhalt aller solcher Informationen von einem Benutzer über eine grafische Benutzerschnittstelle des Software-Werkzeugs.

Analysemodul 422 ist gekoppelt mit oder verkörpert im Prozessor 402. Analysemodul 422 kann jegliche Kombination von Software und Hardware sein, die zusammenarbeitet, um nützliche Analytik gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen bereitzustellen. Analysemodul 410 analysiert die empfangenen Feldvorrichtungs-Betriebscharakteristik-Informationen, Konfigurationsinformationen, drahtlose Gateway-Betriebsinformationen, drahtlose Gateway-Konfigurationsinformationen usw. bezüglich der empfangenen Designparameter und stellt eine oder mehrere Visualisierungen und/oder drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerkskonfigurationen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereit. In einer Ausführungsform verwendet Werkzeug 400 Designparameter 418 sowie gesammelte oder erhaltene Daten über drahtlose Feldvorrichtungen, drahtlose Gateways und die Prozessinstallationsumgebung, um Entscheidungen zum Verteilen drahtloser Feldvorrichtungen bezüglich jedes drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerks zu treffen oder zumindest zu erleichtern. Um Netzwerkkonfiguration zu optimieren oder verbessern, ist der Analyseprozess der mehreren Mesh-Netzwerke gemäß einer Ausführungsform in drei Phasen unterteilt. In Phase eins wird die Erstellung eines Kernnetzwerks bereitgestellt. Das Kernnetzwerk besteht aus drahtlosen Feldvorrichtungen, die einem drahtlosen Gateway am nächsten sind und direkt mit dem drahtlosen Gateway kommunizieren können. Die Zahl von Vorrichtungen, die in Phase eins Kernnetzwerken zugewiesen werden, hängt von den vom Benutzer eingestellten Designparametern ab. In Phase zwei werden die verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtungen, die jedes Gateway erreichen können, zugewiesen. In dieser Phase werden die drahtlosen Feldvorrichtungen dem nächsten drahtlosen Gateway, mit welchem eine jeweilige drahtlose Feldvorrichtung direkt kommunizieren kann, hinzugefügt. Letztendlich, in Phase drei, wird die Verteilung von drahtlosen Feldvorrichtungen für Feldvorrichtungen, die jenseits jeglichen Bereichs von drahtlosen Gateways liegen, durchgeführt. Diese Feldvorrichtungen benötigen mehrere Hops, um eine Nachricht oder Daten zu jeglichem drahtlosen Gateway zu senden. Phase drei betrachtet zahlreiche Faktoren von Designparametern, wie beispielsweise Einengungspunkte und isolierte drahtlose Feldvorrichtungen (d. h. drahtlose Feldvorrichtungen, die mit keinem drahtlosen Gateway kommunizieren können).

4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Analysieren und Aufteilen eines drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Verfahren 500 beginnt an Block 502, wo Networklisten, drahtlose Feldvorrichtungsinformationen, drahtlose Gateway-Informationen, Hindernisse und Designparameter erhalten werden. Wie oben dargelegt, können drahtlose Gateway-Informationen, drahtlose Feldvorrichtungsinformationen und Netzwerklisten von Werkzeug 400 über Benutzereingabe erhalten werden. Zusätzlich, in manchen Ausführungsformen, können solche Informationen von Werkzeug 400 durch Kommunikation über Netzwerkkommunikationsschnittstelle 410 erhalten werden. Zusätzlich können Hindernis- und/oder Designparameter von einem Benutzer sowohl lokal als auch aus der Ferne erhalten werden. Sobald die Informationen von Block 502 erhalten wurden, geht die Steuerung zu Block 504 über, wo erste Analyse auf den drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken von Werkzeug 400 durchgeführt wird und ein Ergebnis gespeichert wird oder anderweitig für jedes drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk protokolliert wird. Als nächstes, an Block 506, wird eine Liste von alles drahtlosen Feldvorrichtungen und allen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken erzeugt und gespeichert. An Block 508 werden alle drahtlosen Feldvorrichtungen auf jedem drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk zugewiesen. An Block 510 werden die mehreren drahtlosen Feldvorrichtungen nach Prozess-Mesh-Netzwerk sortiert, basierend auf dem Abstand der drahtlosen Feldvorrichtung zu dem drahtlosen Gateway und ob die jeweilige drahtlose Feldvorrichtung das drahtlose Gateway direkt oder indirekt erreichen kann. An Block 512 wird eine Top-Liste von drahtlosen Feldvorrichtungen für jedes drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk abgerufen. Die in der Top-Liste identifizierten drahtlosen Feldvorrichtungen liegen innerhalb des drahtlosen Kommunikationsbereichs des drahtlosen Gateways und können direkt damit kommunizieren. Als nächstes wird an Knoten 514 nachfolgende Verarbeitung durchgeführt, welche mit Bezug auf 5 ausführlicher beschrieben wird.

5 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Verfahrens zum Analysieren und Aufteilen eines drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Verfahren 530 beginnt an Knoten 514, empfangen von Block 512 in 4. An Block 532 wird festgelegt, ob die Top-Liste von drahtlosen Feldvorrichtungen für jedes drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk exklusiv ist. Dies bedeutet, dass keine drahtlose Feldvorrichtung in der identifizierten Top-Liste für jedes drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk als eine drahtlose Top-Feldvorrichtung für ein zweites oder zusätzliches drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk identifiziert ist. Wenn die Top-Liste von drahtlosen Feldvorrichtungen nicht exklusiv ist, geht Steuerung entlang Leitung 356 zu Block 534 über. An Block 534 wird festgelegt, ob die Zahl der Top-Liste von drahtlosen Feldvorrichtungen die gleiche auf allen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken ist. Wenn die Ergebnisse negativ ist, geht Steuerung von Block 534 über Leitung 540 zu Block 538 über. An Block 538 wird durch Priorisieren des drahtlosen Gateways mit weniger drahtlosen Feldvorrichten in Reichweite ein Kernnetzwerk erstellt. Dann geht Steuerung zu Block 542 über, wo die Kernnetzwerkkonfiguration mit den Designparametern abgeglichen wird, wie beispielsweise Parameter 418 (gezeigt in 3), bereitgestellt durch einen Benutzer oder Techniker. Zurück zu Block 534, wenn die Zahl der Top-Liste von drahtlosen Feldvorrichtungen auf allen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerken die gleiche ist, geht Steuerung über Leitung 546 zu Block 544 über. An Block 544 wird das Kernnetzwerk durch Schleifenbildung auf jedem drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk und einzelnem Zuweisen der drahtlosen Feldvorrichtung erstellt. Wenn Block 544 vollständig ist, geht Steuerung zu Block 542 über, wo die Kernnetzwerkkonfiguration mit den vom Benutzer bereitgestellten Designparametern abgeglichen wird. Zurück zu Block 532, wenn die Zahl der Top-Liste von drahtlosen Feldvorrichtungen für jedes Prozess-Mesh-Netzwerk exklusiv ist, dann geht Steuerung über Leitung 550 an Block 548 über. An Block 548 wird das Kernnetzwerk durch Aufnahme der Top-N drahtlosen Feldvorrichtungen erstellt, wobei N die Mindestzahl von mit dem Gateway verbundenen Vorrichtungen ist, die von dem vom Benutzer bereitgestellten Designparameter benötigt wird. Dann geht Steuerung zu Block 542 über, wo die Kernnetzwerkkonfiguration mit den vom Benutzer bereitgestellten Designparameter abgeglichen wird. Block 542 stellt Knoten 552 als einen Ausgang bereit. Zusätzlich, wie in 5 gezeigt, kann Block 542 Knoten 554 als einen Eingang verwenden. Knoten 554 ist mit Bezug auf 6 ausführlicher beschrieben.

6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bewältigen von Problemen, die währen Verfahren 530 identifiziert wurden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Verfahren 560 beginnt an Block 562, welcher Knoten 552 von 5 als seinen Eingang verwendet. An Block 562 wird festgelegt, ob das Kernnetzwerk die vom Benutzer bereitgestellten Designparameter erfüllt. Wenn das Kernnetzwerk die Designparameter nicht erfüllt, geht Steuerung entlang Leitung 566 zu Block 564 über. An Block 564 wird festgelegt, ob das Problem durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst werden kann. Wenn das Problem durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst werden kann, geht Steuerung entlang Leitung 570 zu Block 568 über, wo das Designparameter-Problem durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst wird. Verfahren 560 endet dann an Knoten 554, welcher Steuerung an Block 542 (gezeigt in 5) zurückgibt. Zurück zu Block 564, wenn das Problem nicht durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst werden kann, geht Steuerung entlang Leitung 576 zu Block 574 über. An Block 574 werden die verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtungen innerhalb des Bereichs des Gateways zugewiesen. Dann stellt Verfahren 560 Knoten 578 als einen Ausgang bereit. Zurück zu Block 562, wenn die Kernnetzwerke die vom Benutzer bereitgestellten Designparameter erfüllen, dann geht Steuerung einfach zu Block 574 über, wo die verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtungen innerhalb des Bereichs des Gateways zugewiesen werden.

7 ist ein Verfahren zum Bewältigen von identifizierten Designparameter-Problemen durch ein computerisiertes Netzwerkanalysewerkzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Verfahren 600 beginnt an Block 602, welcher Knoten 578 von 6 als einen Eingang verwendet. An Block 602 wird die Kernnetzwerkkonfiguration mit den vom Benutzer bereitgestellten Designparametern 418 abgeglichen. Wenn die Kernnetzwerkkonfiguration die vom Benutzer bereitgestellten Designparameter erfüllt, geht Steuerung über Leitung 606 zu Knoten 604 über. Wenn die Kernnetzwerkkonfiguration die vom Benutzer bereitgestellten Designparameter nicht erfüllt, geht Steuerung zu Block 608 über, wo Werkzeug 400 festlegt, ob das Problem durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst werden kann. Wenn das Problem nicht gelöst werden kann, geht Steuerung über Leitung 610 zu Knoten 604 über. Wenn das Problem jedoch durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk nicht gelöst werden kann, dann geht Steuerung entlang Leitung 614 zu Block 612 über. An Block 612 wird das Design-Parameter-Problem von Werkzeug 400 durch Zuweisen der einen oder mehreren drahtlosen Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst. Steuerung geht dann entlang Leitung 616 zu Block 602 zurück und das Verfahren iteriert.

8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahren zum Verteilen von drahtlosen Feldvorrichtungen, die jenseits jeglichen Primär-Bereichs von drahtlosen Gateways liegen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Verfahren 620 beginnt an Block 622, wo Werkzeug 400 festlegt, ob es irgendwelche drahtlose Feldvorrichtungen gibt, die keine drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk-Zuweisung aufweisen. Wie in 8 angegeben nimmt Block 622 Knoten 604 von 7 als einen Eingang. Demgemäß wird Block 622 ausgeführt, wenn die Kernnetzwerkkonfiguration mit den benutzerspezifischen Designparametern abgeglichen wurde. Wenn Werkzeug 400 während Block 622 festlegt, dass es keine drahtlosen Feldvorrichtungen gibt, die keine drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk-Zuweisung aufweisen, dann geht Steuerung zu Knoten 624 über. Wenn jedoch wenigstens eine drahtlose Feldvorrichtung existiert, die keine drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk-Zuweisung aufweist, geht Steuerung über Leitung 628 von Block 622 zu Block 626 über. An Block 626 legt Werkzeug 400 fest, ob die verbleibende drahtlose Feldvorrichtung(en) außerhalb des direkten Kommunikationsbereichs von irgendeinem drahtlosen Gateway liegt. Danach, an Block 630, wählt Werkzeug 400 das beste drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk, um es beim Zuweisen der verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtungen als Bezug zu verwenden. Bei dieser Aufgabe wird Werkzeug 400 gemäß einer Ausführungsform das drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk verwenden, das die Designparameter erfüllt. Wenn keines oder mehr als eines der drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke die Designparameter erfüllen, dann wird von Werkzeug 400 das drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk mit mehr verfügbarer Kapazität zum Zuweisen der verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtung(en) ausgewählt. Des Weiteren, wenn mehr als ein Netzwerk die gleiche Kapazität aufweist, dann wird Werkzeug 400 das drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk auswählen, in dem alle oder eine Mehrheit der drahtlosen Feldvorrichtungen einen direkten Kommunikationsweg zu dem jeweiligen drahtlosen Gateway aufweisen. An Block 632 werden die verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtungen verteilt. Insbesondere wird Werkzeug 400 das drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk festlegen, welches die größte Zahl von redundanten Kommunikationswegen zu dem Gateway anbietet. Noch weiter wird das drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk, das die vom Benutzer bereitgestellten Designparameter erfüllt, wenn die drahtlose Feldvorrichtung hinzugefügt wird, von Werkzeug 400 ausgewählt. Sobald Block 632 abgeschlossen hat, geht Steuerung zu Knoten 634 über, wo zusätzliche Verarbeitung durchgeführt wird, welche mit Bezug auf 9 ausführlicher beschrieben wird.

9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Identifizieren und Reparieren von Einengungspunkten während drahtloser Prozess-Mesh-Netzwerkskonfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Verfahren 640 beginnt an Block 642, welcher Knoten 634 (von 8) als einen Eingang verwendet. Demgemäß wird Block 642 von Werkzeug 400 ausgeführt, wenn die mehreren verbleibenden drahtlosen Feldvorrichtungen von Block 632 verteilt wurden. An Block 642 überprüft Werkzeug 400 die drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke, um Einengungspunkte zu identifizieren. Wie hier verwendet, ist ein Einengungspunkt eine drahtlose Feldvorrichtung, die, falls die Kommunikation eingestellt werden müsse, dem Mesh-Netzwerk eine andere drahtlose Feldvorrichtung mit keinem Kommunikationsweg erbringen würde. Unter Rückbezug auf das in 2 gezeigte Mesh-Netzwerk, da drahtlose Feldvorrichtung 320d einen einzigen Kommunikationsweg zu drahtlosem Gateway 318 aufweist, der notwendigerweise durch drahtlose Feldvorrichtung 320a gehen muss, ist drahtlose Feldvorrichtung 320a ein Einengungspunkt. Wenn in keinem der drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke Einengungspunkte vorhanden sind, geht Steuerung zu Knoten 644, welcher mit Bezug auf 10 ausführlicher beschrieben wird. Wenn jedoch wenigstens ein Einengungspunkt an Block 642 vorhanden ist, dann geht Steuerung über Leitung 648 zu Block 646 über. An Block 646 legt Werkzeug 400 fest, ob der Einengungspunkt durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst werden kann. Wenn die Antwort negativ ausfällt, geht Steuerung über Leitung 650 zu Knoten 644 über. Wenn das Problem jedoch durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk nicht gelöst werden kann, dann geht Steuerung über Leitung 654 zu Block 652 über. An Block 652 löst Werkzeug 400, ob einen oder mehrere Einengungspunkt-Probleme durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst werden kann. Sobald die Zuweisungen stattgefunden haben, kehrt Steuerung über Leitung 656 zu Block 642 zurück und die mehreren drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke werden nochmal auf das Vorhandensein von irgendwelchen Einengungspunkten überprüft.

10 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Beheben von Designparameter-Problemen, die während drahtloser Prozess-Mesh-Netzwerkskonfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung identifiziert wurden. Verfahren 670 beginnt an Block 672, wo die drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke von Werkzeug 400 mit den vom Benutzer bereitgestellten Designparametern 418 abgeglichen werden. Wie in 10 gezeigt, nimmt Block 672 als einen Eingang die an Knoten 644 bereitgestellte Netzwerkkonfiguration (gezeigt in 9). An Block 672 legt Werkzeug 400 fest, ob alle drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerke die vom Benutzer bereitgestellten Designparameter erfüllen. Wenn die Antwort positiv ausfällt, geht Steuerung entlang Leitung 674 zu Block 676 über, wo die Ergebnisse dem Benutzer entweder lokal, wie beispielsweise über lokale 406 Anzeige oder aus der Ferne über eine Fern 408 Verbindung angezeigt werden. Sobald die Ergebnisse angezeigt werden, endet Block 670 an Knoten 678. Wenn jedoch wenigstens ein drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk die vom Benutzer bereitgestellten Designparameter nicht erfüllt, geht Steuerung über Leitung 682 von Block 672 zu Block 680 über. An Block 680 legt Werkzeug 400 fest, ob das Problem durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst werden kann. Wenn die Antwort positiv ausfällt, geht Steuerung zu Block 684 über, wo Werkzeug 400 eine oder mehrere drahtlose Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk zuweist. Sobald diese Zuweisungen vollendet sind, kehrt Steuerung über Leitung 686 zu Block 672 zurück und das Verfahren wiederholt sich. Wenn jedoch Werkzeug 400 an Block 680 festlegt, dass die Probleme nicht durch Zuweisen einer oder mehrerer drahtloser Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk gelöst werden können, dann geht Steuerung zu Block 688 über, wo Werkzeug 400 festlegt, ob irgendwelche isolierten drahtlosen Feldvorrichten vorhanden sind. Wie hier definiert, ist eine isolierte Feldvorrichtung eine drahtlose Feldvorrichtung, die keinen Kommunikationsweg zu der Prozessinstallation aufweist. Wenn keine solchen isolierten drahtlosen Feldvorrichtungen existieren, geht Steuerung von Block 688 über Leitung 690 zu Block 676 über. Wenn jedoch wenigstens eine solche isolierte drahtlose Feldvorrichtung existiert, geht Steuerung zu Block 692 über, wo Werkzeug 400 die isolierte drahtlose Feldvorrichtung zu ihrem ursprünglichen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk zuweist. Sobald diese Zuweisung vollendet ist, geht Steuerung zu Block 676 über, wo Werkzeug 400 dem Benutzer die Ergebnisse anzeigen wird und endet dann an Knoten 678.

11 ist eine schematische Ansicht eines Bildschirms einer grafischen Benutzerschnittstelle, die drei verschiedene drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerke darstellt, wie nach Ausführung eines drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerkkonfigurationswerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konfiguriert. Zur Vereinfachung des Kontrastes, hat 11 jedes der drahtlosen Gateways 118, 218 und 318 an ihrem genauen ursprünglichen Standort angeordnet. Noch weiter sind alle der drahtlosen Feldvorrichtungen an ihren ursprünglichen Positionen angeordnet. Nach Neukonfiguration der drahtlosen Feldvorrichtungen unterstützt drahtloses Gateway 318 jedoch ein größeres drahtloses Prozess-Mesh-Netzwerk, einschließlich drahtloser Feldvorrichtungen 120f, 220g, 220h und 220i. Noch weiter ist jede einzelne Feldvorrichtung in der in 11 gezeigten Konfiguration kommunikativ mit mindestens zwei Nachbarn gekoppelt. Demgemäß wurde der Einengungspunkt (Feldvorrichtung 320a in 2) entfernt, da Feldvorrichtung 320a kommunikativ mit drahtloser Feldvorrichtung 220h, 320d, 220i und 320b gekoppelt ist. Folglich hat Werkzeug 400 die mehreren Designparameter für jedes drahtlose Prozess-Mesh-Netzwerk überprüft und eine drahtlose Netzwerkkonfiguration erzeugt, wo mindestens einige der drahtlosen Feldvorrichtungen zu einem anderen drahtlosen Prozess-Mesh-Netzwerk verschoben wurden, um jegliche Probleme zu lösen.

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachmänner erkennen, dass Veränderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung abzuweichen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • IEC 62591 [0001]
  • IEC 62591 [0017]