[發明專利]過程控制通信架構

有效

• 申請號: 201710598835.5
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107643735B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: T·M·德普克;J·R·洛格爾奎斯特;J·D·費希爾
• 申請（專利權）人: 費希爾-羅斯蒙特系統公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 曹雯

一種用于過程控制系統或其它工業設置中的過程控制消息傳送服務的平臺到平臺的通信架構，允許固定和便攜式工業計算單元以一對一和一對多通信方式并且跨網絡相互通信，包括過程控制系統或工業設置內的隔離網絡和外部網絡。請求的工業計算設備平臺在目的平臺的通信協議中為目的或響應的工業計算設備生成消息，并且將消息以過程控制消息傳送服務的通信協議進行包裝。通信架構以目的工業計算設備的通信協議對所包裝的消息進行解碼，并將解碼的包裝消息轉發到目的地。通信架構允許各種通信服務，包括但不限于即時/實時對等消息傳送、時間同步、與資產管理系統的自動數據傳輸、經由資產管理系統與現場設備的通信以及大數據傳輸。

技術領域

本公開內容總的涉及過程控制系統，并且更具體地涉及用于過程控制 系統中的工業計算設備之間的通信的過程控制通信架構。

背景技術

分布式過程控制系統(如在化學、石油或其它過程中所使用的系統) 通常包括一個或多個過程控制器和輸入/輸出(I/O)設備，其經由模擬、數 字或組合的模擬/數字總線、或經由無線通信鏈路或網絡通信地耦合到至少 一個主機或操作員工作站以及耦合到一個或多個現場設備。

通常位于工廠或其它工業環境內的過程控制器(有時稱為“控制器”) 接收指示過程測量結果的信號(有時稱為“控制輸入”)，并且使用由這些 信號攜帶的信息來實施控制例程，該控制例程使得控制器基于控制輸入以 及該控制例程的內部邏輯來生成控制信號(有時稱為“控制輸出”)。控制 器通過總線或其它通信鏈路來發送所生成的控制信號，以控制現場設備的 操作。在某些情況下，控制器可以與由智能現場設備(諸如高速公路可尋 址遠程變送器和現場總線(有 時僅稱為“現場總線”)現場設備)實現的控制例程進行配合。此外，在許 多情況下，可能有在工廠中或在其它工業設置中操作以執行不受過程控制 器直接控制的某些功能的工廠或其它工業設備(諸如振動檢測設備、旋轉 設備、發電設備等)。

通常與控制器(例如，閥、閥定位器、開關和變送器(例如，溫度， 壓力，液位和流動速率傳感器))相關聯的現場設備位于過程環境內，并且 通常執行物理或過程控制功能。例如，閥可以響應于從控制器接收到的控 制輸出而打開或關閉，或者可以向控制器傳送對過程參數的測量結果，從 而使得該控制器能夠將該測量結果用作控制輸入。智能現場設備(譬如， 符合眾所周知的現場總線協議的現場設備)也可以執行通常在控制器內實 現的控制計算、報警功能和其它控制功能。現場設備可以被配置為根據各 種通信協議與控制器和/或其它現場設備進行通信。例如，工廠可以包括傳 統的模擬的4-20mA現場設備、現場設備、現場總線現場設備和/或 其它類型的現場設備。

過程控制器接收指示由傳感器或現場設備進行的過程測量的信號和/或 與現場設備有關的其它信息，并且執行控制器應用，該控制器應用運行例 如不同的控制模組，該些控制模組進行過程控制決策、控制模組、基于接 收到的信息生成控制信號并且與在現場設備中運行的控制模組或模塊進行 配合。控制器中的控制模組通過通信線路或鏈路向現場設備發送控制信號， 從而控制過程工廠或系統的至少一部分的操作。

來自現場設備和控制器的信息通常可以通過數據高速公路提供給一個 或多個其它硬件設備(諸如操作員工作站、個人計算機或計算設備、數據 歷史庫、報告生成器、集中式數據庫或其它集中式管理計算設備)，其通常 但不總是設置在控制室或遠離較苛刻的工廠環境的其它位置中。這些硬件 設備中的每一個硬件設備通常(盡管并非總是)是集中在整個過程工廠或 在過程工廠的一部分。這些硬件設備運行例如可以使得操作員能夠運行關 于控制過程和/或操作過程工廠的功能(諸如改變過程控制例程的設置，修 改控制器內或現場設備內的控制模組的操作，查看由現場設備和控制器生 成的報警，查看過程的當前狀態，查看由現場設備和控制器生成的報警， 模擬過程的操作以培訓人員或測試過程控制軟件，保持和更新配置數據庫 等)的應用。由硬件設備、控制器和現場設備使用的數據高速公路可以包 括有線通信路徑、無線通信路徑或有線和無線通信路徑的組合。