[發明專利]用于實時模擬和過程控制的工業控制系統架構

在審

• 申請號: 202010525946.5
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN112068498A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: M·J·尼克松;A·小阿馬羅;N·H·貝爾;J·M·卡爾德維爾;G·K·勞
• 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: 戚英豪;丁燕

1.一種工業過程工廠的系統，所述系統包括：

過程控制系統，包括：

現場設備，所述現場設備設置在所述工業過程工廠的物理環境中，所述現場設備執行物理功能；

I/O交換機，所述I/O交換機通信地設置在所述現場設備與虛擬節點之間，所述I/O交換機是由所述現場設備生成并已被發布的第一數據的訂閱者，并且所述I/O交換機是第二數據的發布者，所述第二數據指示由所述現場設備生成的所述第一數據；以及

所述虛擬節點，所述虛擬節點是與所述現場設備相對應并由所述I/O交換機發布的所述第二數據的訂閱者，所述虛擬節點包括部件行為模塊，所述部件行為模塊對與所述現場設備相對應的所述第二數據進行操作，從而生成控制信號以修改所述過程控制系統的另一個節點的行為，并且所述虛擬節點設置在所述工業過程工廠的虛擬環境中，

所述現場設備、所述虛擬節點和所述另一個節點在所述工業過程工廠的運行時操作期間結合地操作以控制工業過程。

2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述虛擬節點是指示所述控制信號的第三數據的發布者，并且所述第三數據的指示由所述另一個節點接收。

3.根據權利要求2所述的系統，其中：

所述I/O交換機是指示由所述虛擬節點生成的所述控制信號的所述第三數據的訂閱者；

所述I/O交換機是第四數據的發布者，所述第四數據指示與由所述虛擬節點生成的所述控制信號相對應的所述第三數據；以及

所述另一個節點或者通信地設置在所述I/O交換機與所述另一個節點之間的中介節點是所述第四數據的訂閱者。

4.根據權利要求3所述的系統，其中：

所述中介節點是所述第四數據的所述訂閱者；

所述中介節點是通信地設置在所述I/O交換機與所述工業過程工廠的物理環境中包括的多個物理設備之間的I/O中樞設備，所述多個物理設備包括所述另一個節點；并且

所述I/O中樞設備是由所述多個物理設備中的每個物理設備分別生成的數據的發布者。

5.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其中，所述虛擬節點是第一虛擬節點，并且所述另一個節點是第二虛擬節點。

6.根據權利要求1-4中的任一項所述的系統，其中，所述另一個節點是設置在所述工業過程工廠中的物理節點。

7.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其中，所述虛擬節點是所述工業過程工廠的虛擬過程控制器或虛擬安全控制器中的一個，并且所述部件行為模塊是相應的控制模塊。

8.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其中，所述虛擬節點包括在設置在所述工業過程工廠的虛擬環境內的多個虛擬節點中，所述多個虛擬節點包括以下各項中的至少一項：虛擬過程控制器，虛擬安全控制器；虛擬安全邏輯解算器；虛擬I/O卡、設備或節點；虛擬無線設備；虛擬以太網設備；虛擬操作員工作站；虛擬用戶接口設備；虛擬工具；虛擬網關；虛擬電子編組機柜或系統；或者設置在所述工業過程工廠的物理環境內的另一種類型的物理設備或部件的虛擬化。

9.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其中，所述虛擬節點中包括的所述部件行為模塊能夠下載到由所述虛擬節點表示的并且設置在所述工業過程工廠的物理環境內的物理設備中。

10.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其中：

所述虛擬節點和所述現場設備包括在所述過程控制系統的第一控制回路中；

所述過程控制系統包括多個控制回路，所述多個控制回路操作以在所述工業過程工廠的所述運行時操作期間控制所述工業過程；

所述多個控制回路中的每個控制回路包括設置在所述工業過程工廠的所述物理環境中的相應的現場設備、以及設置在所述工業過程工廠的所述虛擬環境中的至少一個其他過程控制設備；并且

所述多個控制回路中的每個控制回路使用所述I/O交換機代替任何物理I/O設備。