[發明專利]工業控制設備及其操作方法

有效

• 申請號: 201710763303.2
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107870609B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 邁克爾·J·維斯特;約瑟夫·P·伊佐
• 申請（專利權）人: 羅克韋爾自動化技術公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳煒;李德山

公開了一種工業控制設備及其操作方法。本發明人已經認識到，通過實時地監測程序的執行可以在工業控制系統中進一步實現高度可靠的操作。這樣的監測可以包括：檢測可能由執行錯誤的序列、在錯誤的時間執行序列和/或有故障的時鐘引起的缺陷程序序列。在一個方面，可以將控制程序劃分成可執行模塊。然后，可以執行第一碼流以使用存儲在第一組中的可執行模塊來控制工業過程或機器。此外，可以執行第二碼流以使用存儲在第二組中的可執行模塊來驗證第一碼流。可以基于第一碼流和第二碼流的執行來生成第一執行序列值和第二執行序列值。將第一執行序列值和第二執行序列值進行比較可以檢測程序中可能已經發生的錯誤。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年09月22日提交的題為“Industrial Control ProgramSequence Monitoring”的第62/398,056號美國臨時專利申請以及于2016年10月13日提交的第15/292,348號美國專利申請的優先權，其內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明總體上涉及工業控制程序，更具體地涉及用于驗證工業控制系統中的工業控制程序的可靠操作的系統。

背景技術

工業控制器是用于例如在工廠環境下控制工業過程或機器的專用計算機系統。通常，工業控制器執行存儲的控制程序，該控制程序從與受控過程或機器相關聯并且感測過程或機器的狀況的各種傳感器讀取輸入，并且基于這些輸入和存儲的控制程序來計算用于控制對過程或機器進行控制的致動器的一組輸出。

工業控制器在許多方面不同于常規的計算機。在物理上，工業控制器被構造成明顯地比常規計算機更加魯棒地抵抗沖擊和損壞以及更好地抵抗外部污染物和極端環境條件。處理器和操作系統針對實時控制進行了優化，并且使用為了能夠快速開發為不斷變化的一組機器控制應用或過程控制應用定制的控制程序而設計的語言來編程。

通常，工業控制器具有高度模塊化的架構，例如，其允許使用不同數量和類型的輸入和輸出模塊來將控制器連接至要控制的過程或機器。通過使用適合于高度可靠且可用的實時通信的特殊“控制網絡”有利于模塊化。這種控制網絡(例如，以太網/IP、設備網和控制網)與標準通信網絡(例如以太網)的不同之處在于這種控制網絡通過預調度網絡的通信容量和/或為了高可用性而提供冗余的通信能力來保證最大通信延時。

作為工業控制器的增強模塊化的一部分，工業控制器可以采用專用于特定類型的電信號和功能、例如檢測輸入的AC信號或DC信號或者控制輸出的AC信號或DC信號的I/O模塊或設備。這些I/O模塊或設備中的每一個可以具有連接器系統，連接器系統使這些I/O模塊或設備能夠以不同的組合與其他所選I/O模塊或設備一起安裝在殼體或機架中，以匹配特定應用的需求。多個或單獨的I/O模塊或設備可以位于受控過程或機器附近的方便的控制點，以經由控制網絡與中央工業控制器進行通信。

確保工業控制系統的高度可靠操作很重要。這樣的高度可靠操作對確保系統持續地按預期來操作而言可能很重要，例如為了使功能安全性最大化、使昂貴的停機時間最小化等。因此，存在對確保工業控制器和工業控制系統以能達到的最高可靠性持續地操作的持續需求。

發明內容

本發明人已經認識到，通過實時地監測程序的執行可以在工業控制系統中進一步實現高度可靠的操作。在一個方面，可以將控制程序劃分成可執行模塊。然后，可以執行第一碼流以使用存儲在第一組中的可執行模塊來控制工業過程或機器。此外，可以執行第二碼流以使用存儲在第二組中的可執行模塊來驗證第一碼流。可以基于第一碼流和第二碼流的執行來生成第一執行序列值和第二執行序列值。將第一執行序列值和第二執行序列值進行比較可以檢測程序中可能已經發生的錯誤。

因此，可以通過檢測缺陷程序序列的發生來提供控制器的功能安全。如果程序的個別元件(例如軟件模塊、子程序或命令)以錯誤的序列執行或在錯誤的時間段執行或者如果處理器的時鐘有故障，則可能存在缺陷程序序列。