[發(fā)明專利]使用模板的系統(tǒng)配置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010251609.8
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN101995860A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設計）人: T·L·布勒文斯;J·M·盧卡斯;M·J·尼克松;S·C·吉爾伯特;A·T·恩弗
• 申請（專利權）人: 費希爾-羅斯蒙特系統(tǒng)公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

發(fā)明領域

本公開通常涉及過程控制系統(tǒng)，并且更具體地說，涉及用于提供這種系統(tǒng)的有效率的配置。

技術背景

過程控制系統(tǒng)，諸如像化學處理過程、石油處理過程或其它處理過程中使用的那些分布式的或可伸縮的過程控制系統(tǒng)，通常包括一個或多個控制器，其通信地彼此耦合、與至少一個主機或操作員工作站耦合并且經由模擬、數字或組合的模擬/數字總線與一個或多個現場設備耦合。現場設備，其可為例如閥門、閥門定位器、開關和變送器(例如：溫度、壓力和流速傳感器)，執(zhí)行過程中的功能諸如打開或關閉閥門以及測量過程參數。過程控制器接收指示由現場設備進行的過程測量的信號和/或其它關于現場設備的信息，并且使用該信息實施控制例程并隨后產生控制信號，這些控制信號通過總線被發(fā)送至現場設備以控制過程的操作。通常使得來自于現場設備和控制器的信息可被由操作員工作站執(zhí)行的一個或多個應用使用，以使操作員能夠執(zhí)行與過程有關的任何期望功能，諸如：查看過程的當前狀態(tài)、修改過程的操作等。

如由總部位于德克薩斯州奧斯汀的Fisher?Rosemount?Systems公司銷售的系統(tǒng)等的一些過程控制系統(tǒng)使用位于控制器和/或現場設備中的功能塊或被稱作模塊的功能塊的組以執(zhí)行控制操作。在這些情況下，控制器或其它設備能夠包括和執(zhí)行一個或多個功能塊或模塊，它們中的每一個接收來自于其它功能塊(在相同設備中或在不同設備中)的輸入和/或提供到達其它功能塊的輸出，并且執(zhí)行一些過程操作，諸如：測量或檢測過程參數、控制設備或執(zhí)行如比例-微分-積分(PID)控制例程的執(zhí)行等的控制操作。過程控制系統(tǒng)中的不同的功能塊和模塊通常被配置為彼此通信(例如通過總線)以形成一個或多個過程控制回路。

在一些情況下，功能塊可與Foundation^TM?Fieldbus頒布的標準一致或相似。然而，本文使用的術語“功能塊”不局限于DeltaV或Fieldbus協議所識別的功能塊，而是包括任何其它類型的塊、程序、硬件、固件等，其與任何類型的控制系統(tǒng)和/或通信協議相關聯并且能被用于執(zhí)行某些控制功能。此外，本文使用的術語“功能塊”一般可以指封裝一個或幾個控制功能的功能塊、包括一個或多個過程參數的資源塊、對應于傳感器(例如溫度傳感器、壓力傳感器等)、流量計、閥門驅動器等的接口的轉換塊，或者任何其它類型的塊。進一步地，功能塊可涉及如離散輸入(DI)、離散輸出(DO)、模擬輸入(AO)、模擬輸出(AO)、PID控制、PD控制、PI控制、P控制、控制選擇器、偏置/增益站等基本功能塊，以及涉及如設定點斜坡發(fā)生器、定時器、模擬報警、離散報警、死區(qū)時間等高級功能塊。更進一步地，本文使用的功能塊可為嵌套塊，其例如包括幾個現場總線功能塊，或者甚至一個或幾個嵌套塊。也應該注意到，雖然功能塊通常采取面向對象編程環(huán)境中的對象的形式，但是功能塊通常能通過在任何適合的軟件環(huán)境中使用任何期望的數據結構被定義。

因此，過程控制器通常被編程為執(zhí)行不同算法、子例程或控制回路(其均為控制例程)以用于為過程定義的或包含在過程中的大量不同回路中的每一個，諸如流量控制回路、溫度控制回路、壓力控制回路等。如上所述，每個這樣的控制回路包括一個或多個輸入塊，諸如模擬輸入(AI)功能塊、如比例-積分-微分(PID)或模糊邏輯控制功能塊等單輸出控制塊和如模擬輸出(AO)功能塊等輸出塊。

控制例程和執(zhí)行這些例程的功能塊被依照大量控制技術配置，該控制技術包括：PID控制、模糊邏輯控制和例如史密斯預估器或模型預測控制(MPC)等基于模型的技術。在基于模型的控制技術中，在例程中使用以用于確定閉環(huán)控制響應的參數是基于對用作過程的輸入的受控或測得的干擾改變的動態(tài)過程響應。過程對過程輸入改變的這種響應的表示可被表征為過程模型。例如，一階參數化的過程模型可指定過程的增益、死區(qū)時間和時間常數的值。

在典型的工廠中，工程師可通過使用運行在操作員工作站上的配置系統(tǒng)限定和配置過程控制策略。一些配置系統(tǒng)可包括庫來存儲如功能塊或模塊(通常是由大量功能塊組成)等控制元件，這使得工程師能夠根據特定應用選擇和生成所選擇的控制元件的實例。配置系統(tǒng)也可允許工程師修改以在例如通過將控制元件下載至控制器或可編程現場設備將實例應用于過程控制環(huán)境以前改變所選擇的控制元件的生成的實例。