[發明專利]用于互連模塊的方法和設備

有效

• 申請號: 200910005825.1
• 申請日: 2009-02-01
• 公開（公告）號: CN101692178A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 肯尼思·約翰·墨菲;托馬斯·布魯斯·馬爾;菲利普·約翰·阿加;伊恩·大衛·溫·瓊斯;杰拉爾德·羅伯特·克里奇
• 申請（專利權）人: ICS三重技術有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;高少蔚

相關申請的交叉引用?

本申請要求2008年2月1日申請的美國臨時申請序列第61/025,501號、2008年9月26日申請的歐洲專利申請第EP08165262號以及提交的相應美國非臨時申請的優先權。?

技術領域

本發明涉及用于互連工業過程控制系統中的模塊的方法和設備，特別地涉及用于互連適合于供諸如以下的示例性系統使用的工業過程控制系統中的模塊的方法和設備：?

緊急停工系統；?

關鍵過程控制系統；?

火災與瓦斯檢測和保護系統；?

旋轉機械控制系統；?

燃燒器管理系統；?

蒸煮器與爐控制系統；以及?

分布式監視與控制系統。?

這樣的控制系統適用于許多工業，包括石油和天然氣生產與精煉、化學生產與處理、發電、造紙與紡織廠以及污水處理廠。?

背景技術

在工業過程控制系統中，容錯是最重要的。容錯是在系統之內發生一個或多個故障的情況下繼續安全運行的能力。通常按照安全完整性水平(SIL)等級來對容錯進行分類，其中較高的SIL意味著較好的安全性能。SIL在標準IEC?61508(電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全)中定義，并且特別地用于符合IEC?61511(用于過程工業部門的功能安全?-安全儀表化系統)的過程工業。?

容錯可以通過若干不同技術來實現，每種技術具有其特定的優點和缺點。?

提供冗余的系統的例子是三重模塊冗余(TMR)系統。使用TMR，關鍵電路被一式三份并同時且獨立地執行同一功能。在影響系統的輸出之前，在多數表決電路中表決從三個電路中的每一個電路中輸出的數據。如果三重電路中的一個電路故障，則其數據輸出被忽略。然而，系統繼續輸出以處理符合于大多數功能電路的值(電壓、電流電平或離散輸出狀態)。TMR提供以這樣的方式裝備的系統的連續可預測操作。?

然而，如果全部TMR不是實際需求，則TMR系統實行起來太貴，并且希望使用下述結構，所述結構提供了靈活性，以便可以取決于規定的系統需求來提供不同水平的容錯。?

用于容錯的另一種方法是使用熱備份模塊。這種方法提供了容錯水平，由此備份模塊在模塊故障的情況下維持系統操作。使用這種方法，如果模塊不是自身容錯的，則在轉換期間可能存在對系統操作的某種中斷。?

容錯系統理想地產生故障隔離區(FCR)，以確保FCR邊界之內的故障不傳播到系統的其余部分。這使得能夠在不影響操作的情況下多個故障共存于系統的不同部分。?

容錯系統一般使用專用的硬件與軟件測試和診斷體系，其提供非常快的故障識別和響應時間以提供較安全的系統。?

安全控制系統一般設計成“故障操作/故障安全”。故障操作意味著當故障發生時系統繼續操作：它處在故障操作狀態下。系統應當在這種狀態下繼續操作，直到發生故障的模塊被更換并且系統返回到完全操作狀態為止。?

故障安全操作的例子發生如下：如果在TMR系統中，在并聯電路中發生第二故障之前發生故障的模塊未被更換，則第二故障應當使TMR系統停工到故障安全狀態。值得注意的是，即使第二故障不是故障安全的，只要第一故障被檢測到并被宣布并且自身是故障安全的，TMR系統就仍然可以被認為是安全的。?

因此，希望提供一種使用互連方案來互連模塊的系統和方法，所述互連方案允許靈活的系統配置，同時維持希望的系統操作冗余水平。?

發明內容

本發明提供了克服上面討論的問題中的一個或多個問題的系統和方法。根據本發明的一個方面，提供了一種工業過程控制設備，其包括多個處理器和多個輸入/輸出模塊。每個處理器具有連接到多個輸入/輸出模塊的單向命令線。每個入/輸出模塊具有連接到多個處理器的單向響應線。?

優選地，多個處理器經由處理器間鏈路連接在一起，所述處理器間鏈路可以提供每個處理器和每個其它處理器之間的點對點雙向鏈路，并且/或者可以提供用于由每個其它處理器接收的廣播信號的裝置。?

優選地，處理器中的一個或多個處理器直接連接到控制網絡，并且每個處理器經由處理器間鏈路中的一個和另一個處理器訪問另一個控制網絡。?

在優選的方面中，處理器在操作中被布置以向所有的所述輸入與輸出模塊發出標識符請求。每個輸入與輸出模塊在操作中被布置以經由響應線用包括唯一標識符的響應作出響應，使得每個處理器能夠通過識別在其上接收響應的響應線來識別具有特殊唯一標識符的輸入或輸出模塊的物理位置。?