[發(fā)明專利]過程控制單元和用于在過程間交換過程變量的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980054076.3
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN112567302A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·雷赫曼;J·格茨;A·佩爾策爾
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子股份公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;H04L29/08;G05B19/05
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;劉春元

根據(jù)本發(fā)明的過程控制單元—例如可編程邏輯控制器或SPS或PLC（Programmable Logic Controller）—被設(shè)置為執(zhí)行多個(gè)控制過程，其中在所述過程控制單元上進(jìn)行處理的至少一個(gè)第一控制過程根據(jù)本發(fā)明被設(shè)置為，使得為了處理所述第一控制過程不直接與第二控制過程交換過程變量，而是經(jīng)由中間連接的分配模塊進(jìn)行該交換。基于分配規(guī)則來確定將所述過程變量傳遞給哪個(gè)控制過程或哪些控制過程。本發(fā)明的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是過程變量的交換具有更大的靈活性，與在各個(gè)控制過程中通過程序技術(shù)凍結(jié)“邏輯鏈接”相反，所述過程變量的交換現(xiàn)在借助于分配模塊進(jìn)行。有利地，不需要重新啟動(dòng)所述過程控制單元和由此帶來的生產(chǎn)失效。可以減少或避免所述過程控制單元或工程系統(tǒng)中的附加資源。由于降低了復(fù)雜性，可以更簡單地并且由此還更快地開發(fā)控制系統(tǒng)和工程系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種過程控制單元，所述過程控制單元特別是用于控制或調(diào)節(jié)機(jī)器或設(shè)施。本發(fā)明還涉及一種用于在過程間交換過程變量的方法。

背景技術(shù)

在過程和生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)中，現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)理解為面向過程地檢測或處理過程相關(guān)信息的所有類型的設(shè)備。為了檢測過程變量，使用測量設(shè)備或傳感器（例如用于壓力測量、溫度測量、電導(dǎo)率測量、流量測量、pH測量、液位測量）。為了影響過程變量使用執(zhí)行器，例如泵或閥。除了上述傳感器和執(zhí)行器之外，現(xiàn)場設(shè)備還應(yīng)理解為布置在現(xiàn)場級(jí)別上的所有類型的設(shè)備。

由傳感器檢測的測量值通常經(jīng)由現(xiàn)場總線傳送到一個(gè)或多個(gè)過程控制單元，所述一個(gè)或多個(gè)過程控制單元必要時(shí)進(jìn)一步處理這些測量值。在相反的方向上，數(shù)據(jù)也從過程控制單元傳輸?shù)浆F(xiàn)場設(shè)備，特別是為了操控執(zhí)行器以及為了配置和參數(shù)化所述現(xiàn)場設(shè)備。

盡管現(xiàn)代過程控制單元在其計(jì)算技術(shù)的核心（通常是具有分配的用于執(zhí)行控制程序的易失性工作存儲(chǔ)器以及多個(gè)I/O接口的微處理器或微控制器）中與廣泛使用的小型計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)似乎沒有什么不同，但是控制任務(wù)的敏感性及其對工業(yè)過程的可能影響導(dǎo)致一些特殊性。這些特殊性尤其是建立起物理外部世界（即要控制的系統(tǒng)）與所述過程控制單元的硬件和軟件之間的強(qiáng)耦合。過程控制單元負(fù)責(zé)自動(dòng)化任務(wù)的特定的要預(yù)先配置的范圍，并在本地保持為此所需的數(shù)據(jù)和軟件。

該自動(dòng)化任務(wù)的擴(kuò)展（例如，給所述過程控制單元擴(kuò)展附加的輸入或輸出或?qū)刂瞥绦蜻M(jìn)行軟件更新）當(dāng)前需要完全切換在所述過程控制單元上運(yùn)行的控制程序，所述切換帶來了系統(tǒng)停止、所述控制程序的重新編譯和系統(tǒng)重新啟動(dòng)。因此，所述控制程序的更新或切換導(dǎo)致要由所述過程控制單元控制的系統(tǒng)的臨時(shí)生產(chǎn)失效。在過程和生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)中通常應(yīng)避免這種生產(chǎn)失效。

因此，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在過程控制單元上對軟件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)的必要性，也就是將當(dāng)前很大程度上單塊的控制程序重新設(shè)計(jì)為多個(gè)模塊化協(xié)作的控制過程的必要性。

但是對于迄今已知的過程控制單元來說，在正在進(jìn)行的運(yùn)行期間修改、更換或更新模塊化控制過程時(shí)出現(xiàn)了以下問題：當(dāng)前在相應(yīng)的控制過程中定義了控制過程之間的過程間數(shù)據(jù)交換。因此不能動(dòng)態(tài)地引入附加的或經(jīng)過更改的控制過程，因?yàn)樵诮?jīng)過更改的控制過程和現(xiàn)有控制過程之間經(jīng)過更改的過程間數(shù)據(jù)交換不適用于所有過程變量，例如在應(yīng)當(dāng)為經(jīng)過更改的控制過程比原始的控制過程傳達(dá)更多或不同的過程變量的情況下。此外，當(dāng)前不可能動(dòng)態(tài)地重定向現(xiàn)有的正在進(jìn)行的控制過程的過程間數(shù)據(jù)交換，而同時(shí)該控制過程的通信伙伴（要更改的控制過程）在經(jīng)歷更新。

發(fā)明內(nèi)容

在這種背景下，本發(fā)明面臨創(chuàng)建一種過程控制單元的任務(wù)，所述過程控制單元保證針對多個(gè)控制過程進(jìn)行過程變量的更靈活的過程間交換。

該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的過程控制單元解決。根據(jù)本發(fā)明的過程控制單元被設(shè)置為執(zhí)行多個(gè)控制過程，其中至少一個(gè)控制過程接管實(shí)際的控制任務(wù)，即對工業(yè)過程的控制。其他控制過程支持所述控制任務(wù)或提供附加的功能性。

在此根據(jù)本發(fā)明，在所述過程控制單元上要被處理的至少一個(gè)第一控制過程被設(shè)置為，使得為了處理所述第一控制過程不直接與第二控制過程交換過程變量，而是經(jīng)由中間連接的分配模塊進(jìn)行該交換。