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无线网络系统
申请号	CN201310130956.9	申请日	2013-04-16	公开(公告)号	CN103379122A	公开(公告)日	2013-10-30
申请人	横河电机株式会社;			发明人	高桥洋海;
摘要	本发明公开了一种无线网络系统，其包括基于不兼容且不同的标准操作的多个设备。所述多个设备中的至少一个设备包括标准识别模块，所述标准识别模块构造成基于各个标准中固有的且不同的参数来识别各标准。
权利要求	1.一种无线网络系统，包括：多个设备，其基于不兼容且不同的标准来操作，其中，所述多个设备中的至少一个设备包括标准识别模块，所述标准识别模块构造成基于各个标准中固有的且不同的参数来识别各标准。 2.根据权利要求1所述的无线网络系统，其中所述标准识别模块被构造成基于操作检测代码的计算结果来识别标准。 3.根据权利要求1或2所述的无线网络系统，其中所述不兼容且不同的标准对应于工业自动化无线通信标准ISA100.11a的旧版本和新版本。 4.根据权利要求1所述的无线网络系统，其中所述标准识别模块包括：标准识别符检测器，其构造成检测代表产生接收到的数据所基于的标准的识别符；以及标准判断模块，其构造成基于由所述标准识别符检测器检测到的识别符来判断标准。 5.根据权利要求1所述的无线网络系统，还包括：操作检测代码计算器，其构造成基于所识别出的标准的算法来计算操作检测代码。
说明书全文	无线网络系统技术领域 [0001] 本公开涉及一种无线网络系统，更具体地，涉及一种连接有基于不兼容性且不同的标准操作的多个设备、并且基于各个标准操作的该多个设备在混合时也能够稳定地操作的无线网络系统。背景技术 [0002] 最近的工业自动化中的过程控制系统经常利用用作一种无线通信装置的无线现场设备来构造。作为这些无线现场设备，例如使用了基于由国际自动化协会（ISA）的ISA100委员会起草的工业自动化无线通信标准ISA100.11a设计的设备。 [0003] 作为利用经由线缆连接的有线现场设备来构造相关技术的过程控制系统的结果，该过程控制系统受到例如以下各项的影响： [0004] 1）通信距离的限制， [0005] 2）线缆路由的限制。 [0006] 因此，不能在工厂内的最佳位置处安装用于测量作为待测目标（诸如温度和流量）的预定物理量的传感器，从而引起过程控制系统的控制精度降低。上述方法用来解决该问题。 [0007] 图4是示出相关技术中使用的无线网络系统的示例的构造说明示图。在图4中，无线网络1被构造为星形网状拓扑结构，其由多个I/O设备2至6、路由设备7和8、和网关9构成。 [0008] I/O设备2至6具有ISA100.11a中规定的无线通信功能，并且包括各种传感器（诸如差压/压力变送器和温度变送器）以及各种最终控制元件（诸如阀和定位器）。 [0009] 用作通告路由器的路由设备7和8具有周期性地向相邻设备发出通告的功能，从而发送路由信息和消息。在一些情况下，这些路由功能可以针对传感器（诸如差压/压力变送器和温度变送器）以及各种最终控制元件（诸如阀和定位器）而提供。 [0010] 网关9具有将无线网络1连接至工厂网络10的功能，并且还具有将多个I/O设备2至6连接至针对工厂网络10提供的主机应用程序11的功能。 [0011] 此外，在需要时网关9可以配备有用于无线网络拓扑结构的系统管理器功能和安全管理器功能，从而能够管理该系统以及无线网络拓扑结构的安全性。此外，网关9可以配备有骨干路由器功能，用于执行与无线连接设备的连接。 [0012] 主机应用程序11执行路由器7和8以及I/O设备2至6的设置、这些设备的诊断、以及固件的升级。 [0013] 当将注意力投入到图4所示构造的无线网络1内的无线通信时，I/O设备2和3经由路由设备8与网关9进行通信，以及I/O设备4至6经由路由设备7与网关9进行通信。 [0014] 当执行上述无线通信时，为了精确识别传输误差的有无，添加并传输发送方基于预先设置的密码的MIC（消息完整性编码：操作检测码）的计算结果。并且在接收方，基于与发送方共用的密码密钥来计算MIC，并将计算结果与接收到的MIC进行比较和校验。然后根据两个MIC是否彼此一致来判断有无传输误差。 [0015] 图5是示出接收方的处理器20的示例的框图，而图6是示出当在图5所示的接收方的处理器20中接收数据时的MIC过程的流程示例的流程图。参照图5和图6，当数据接收器21接收到从发送方发送的数据（步骤S1）时，MIC检测器22检测被计算并添加到发送方的数据的MIC（步骤S2），并且MIC计算器23基于与发送方共用的密码密钥来计算MIC（步骤S3）。 [0016] MIC比较器24对MIC检测器22检测到的MIC和MIC计算器23计算出的MIC进行比较和校验，从而判断二者是否彼此一致（步骤S4）。 [0017] 在二者彼此一致的情况下，将MIC计算器23计算出的MIC添加至ACK产生器25产生的确认信号ACK，然后经由数据发送器26将其发送至发送方（步骤S5）。 [0018] 另一方面，在二者彼此不一致的情况下，将MIC计算器23计算出的MIC添加至NACK产生器27产生的非确认信号NACK，然后经由数据发送器26将其发送至发送方（步骤S6）。 [0019] 非专利文献1公开了一种符合ISA100.11a的现场无线解决方案的构思和一种将核心重点放置在DCS上的现场无线系统的构思。 [0020] 非专利文献2公开了与无线现场设备和符合ISA100.11a的现场无线系统的相关的技术。 [0021] 专利文献1公开了一种在下列情况下用于防止终端发生故障的技术：将通信网络构造为使得按照已有的旧协议操作的旧终端与采用通过修订该旧协议得到的新协议的新终端混合。 [0022] [现有技术文献] [0023] [非专利文献] [0024] [非专利文献1]由Shuji Yamamoto与其他两人合著的“Field Wireless Solution Based on ISA100.11a to Innovate Instrumentation”，横河电机技术报告，横河电机公司，第2010年第2期（2010）第53卷，第7-12页。 [0025] [非专利文献2]由Shuji Yamamoto与其他三人合著的“World's First Wireless Field Instruments Based on ISA100.11a”，横河电机技术报告，横河电机公司，第2010年第2期（2010）第53卷，第13-16页。 [0026] [专利文献1]JP-A-2008-154087 [0027] 已经适当回顾和修订了以上无线通信标准以能够应对例如技术进步和环境改变。 [0028] 结果，可以想到在一些情况下，在从开始使用现有的过程控制系统起就已经使用的无线现场设备基于初始标准版本的ISA100.11a-2009来操作，但是新添加至现有过程控制系统的无线现场设备基于正修订的修订标准版本ISA100.11a-2011来操作。 [0029] 在不兼容和不同标准中，诸如初始标准版本ISA100.11a-2009和修订的标准版本ISA100.11a-2011，这些标准在下列各点处彼此不同： [0030] a）用于MIC计算的参数不同 [0031] b）访问由现场设备拥有的参数时所需的参数ID（属性ID）不同[0032] c）现场设备拥有的参数的数据结构不同 [0033] 因此，基于不同标准操作的各现场设备不能混合连接。 [0034] 在此情况下，这可以通过改变所有现有现场设备的固件以使得这些设备基于修订的标准ISA100.11a-2011操作来改变。然而，改变从开始使用现有过程控制系统起就已经使用的所有无线现场设备的固件需要巨大成本。 [0035] 相应地，期望在过程控制系统中混有基于现有标准操作的现场设备和基于修订后的新标准操作的现场设备。发明内容 [0036] 本发明的示例性实施例提供了一种无线网络系统，其中可以对基于现有标准操作的设备和基于修订的新标准操作的设备进行操作。 [0037] 一种根据示例性实施例的无线网络系统，包括： [0038] 多个设备，其基于不兼容且不同的标准操作，其中， [0039] 所述多个设备中的至少一个设备包括标准识别模块，所述标准识别模块构造成基于各个标准中固有的且不同的参数来识别各标准。 [0040] 所述标准识别模块被构造成基于操作检测代码的计算结果来识别标准。 [0041] 所述不兼容且不同的标准对应于工业自动化无线通信标准ISA100.11a的旧版本和新版本。 [0042] 因此，基于不兼容且不同的标准操作、并且混合连接至同一无线网络系统的多个设备能够基于各自识别的标准进行操作。 [0043] 更具体地，在基于修订的新标准操作的现场设备被提供有基于现有标准和修订的新标准操作的操作检测代码计算功能的情况下，基于现有标准的操作的设备可以与基于修订的新标准操作的设备混合在同一无线网络系统中。附图说明 [0044] 图1是示出了根据本发明的示例实施例的基于新版本标准操作的设备中接收方的处理器30的框图； [0045] 图2是示出了当在图1所示的处理器30中接收数据时的MIC过程的流程的流程图； [0046] 图3A至图3C是基于工业自动化无线通信标准ISA100.11a的数据结构示图； [0047] 图4是示出相关技术中的无线网络系统的构造说明图； [0048] 图5是示出相关技术中接收方的处理器20的框图；以及 [0049] 图6是示出了当在图5所示的处理器20中接收数据时的MIC过程的流程的流程图。具体实施方式 [0050] 下面将利用附图来描述本发明的实施例。图1是示出基于新版本标准操作并用于本发明的设备中接收方的处理器30的示例的框图。图2是示出了当在图1所示接收方的处理器30中接收数据时的MIC过程的流程的流程图。图3A至图3C是基于工业自动化无线通信标准ISA100.11a的数据结构示图。基于新版本标准操作并用于本发明的设备中接收方的处理器30配备有旧版本MIC计算器35a和新版本MIC计算器35b。 [0051] 参照图1和图2，当数据接收器31接收到从发送方发送的数据时（步骤S1），MIC检测器32检测计算出的MIC并将其添加至发送方的数据（步骤S2）。 [0052] 另一方面，根据由数据接收器21接收到的且如图3A所示的数据的结构，标准版本识别符检测器33检测代表产生接收到的数据所基于的无线通信标准的版本（步骤S3）。基于由标准版本识别符检测器33检测到的识别符，标准版本判断部34判断该标准的版本是否是旧的（步骤S4）。 [0053] 图3A是示出设备之间在其DL层（数据链路层）要发送和接收的数据帧DPDU（数据链路协议数据单元）的结构的示图。图3B是示出修订的标准版本ISA100.11a-2011的DHDR帧的结构的示图，而图3C是示出原始标准版本ISA100.11a-2009的DHDR帧的结构的示图。 [0054] 要被DMIC认证的目标是图3A所示的MHR、DHR和DSDU（DL服务单元）。DHR是DPDU的头部并由DHDR、DMXHR、DAUX、DROUT和DADDR构成。 [0055] 工业自动化无线通信标准ISA100.11a的标准版本（DL版本）的识别符包括在DHDR的帧内。换言之，修订的标准版本ISA100.11a-2011的值是图3B所示的“01”，而原始标准版本ISA100.11a-2009的值是图3C所示的“00”。 [0056] 再次参照图1和图2，在标准版本判断部34判断版本是旧的情况下，旧版本MIC计算器35a基于包括与发送方共用的密码密钥的旧版本的算法来计算MIC（步骤S5）。 [0057] MIC比较器36对由MIC检测器32检测到的MIC与由旧版本MIC计算器35a计算出的MIC进行比较并核对，以判断二者是否彼此一致（步骤S6）。 [0058] 在二者彼此一致的情况下，将由旧版本MIC计算器35a计算出的MIC添加到由ACK产生器37产生的确认信号ACK，然后经由数据发送器39将其发送至发送方（步骤S7）。 [0059] 另一方面，在二者彼此不一致的情况下，将由旧版本MIC计算器35a计算出的MIC添加到由NACK产生器38产生的非确认信号NACK，然后经由数据发送器39将其发送至发送方（步骤S8）。 [0060] 相反，在标准版本判断部34判断出版本是新的情况下，新版本MIC计算器35b基于包括与发送方共用的密码密钥的新版本的算法来计算MIC（步骤S9）。 [0061] MIC比较器36对由MIC检测器32检测到的MIC与由新版本MIC计算器35b计算出的MIC进行比较并核对，以判断二者是否彼此一致（步骤S10）。 [0062] 在二者彼此一致的情况下，将由新版本MIC计算器35b计算出的MIC添加到由ACK产生器37产生的确认信号ACK，然后经由数据发送器39将其发送至发送方（步骤S11）。 [0063] 另一方面，在二者彼此不一致的情况下，将由新版本MIC计算器35b计算出的MIC添加到由NACK产生器38产生的非确认信号NACK，然后经由数据发送器39将其发送至发送方（步骤S12）。 [0064] 利用该构造，基于现有标准操作的设备可以在同一无线网络系统中与基于修订的新标准操作的设备混合。 [0065] 在上述实施例中，将标准版本（DL版本）识别符用作用于识别执行MIC计算处理时的标准的版本的手段。然而，例如，数据中的数字值根据标准而不同，其不限于使用标准版本识别符，而是可以使用任意一种。 [0066] 此外，在通信伙伴从符合新标准的设备进行发送并且如果标准的版本未知的情况下，可以在发送基于任一版本标准的MIC算法的计算结果之后，基于从通信伙伴返回的ACK/NACK来判断通信伙伴使用的标准的版本。在作出判断后，可以存储设备的识别符和标准的版本组成的对，可以根据设备的识别符选择预定版本的标准，并且可以基于所选版本的算法计算MIC。 [0067] 此外，在当对具有根据标准的版本而不同的属性ID的参数进行访问时确定属性ID的情况下，可以使用在MIC处理中使用的版本识别方法。 [0068] 更进一步地，可以预先读取每个版本的标准中不同的参数，并且通过响应的内容来识别标准的版本，以相应地执行操作。 [0069] 如上所述，本发明能够实现这样的无线网络系统，其中基于现有标准的操作的设备与基于修订的新标准操作的设备能够在同一系统中操作。特别地，本发明在基于新标准操作的设备在由工业自动化中的现有无线网络系统构成的过程控制系统中使用的情况下有效。

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