[發(fā)明專利]工業(yè)控制系統(tǒng)超融合架構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011010381.3
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112540578A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·K·勞;N·戈爾德;A·克魯斯;R·G·哈爾格倫三世;C·法亞德
• 申請（專利權(quán)）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: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 戚英豪;丁燕

公開了一種超融合工業(yè)過程控制架構(gòu)，用于使用軟件定義的分布式控制系統(tǒng)(DCS)環(huán)境在物理過程環(huán)境內(nèi)控制工業(yè)過程。可以通過在服務(wù)器組上虛擬化DCS架構(gòu)的硬件部件來實現(xiàn)軟件定義的DCS環(huán)境，以使軟件定義的過程控制器和后端DCS應(yīng)用都能夠在服務(wù)器組內(nèi)運行。這種軟件定義的DCS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通過在服務(wù)器組內(nèi)的公共環(huán)境內(nèi)實現(xiàn)控制部件和更高級別的部件來降低了過程控制系統(tǒng)的硬件要求并降低了配置復(fù)雜性。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利申請總體上涉及工業(yè)和過程控制系統(tǒng)，并且更具體地，涉及使用軟件定義的架構(gòu)來提供運行時過程控制的工業(yè)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

過程或工業(yè)控制系統(tǒng)(像在化學(xué)、石油或其他工業(yè)過程工廠中用來從材料生產(chǎn)物理產(chǎn)品的那些過程或工業(yè)控制系統(tǒng))通常包括一個或多個過程控制器，該過程控制器經(jīng)由模擬、數(shù)字或組合的模擬/數(shù)字總線或者經(jīng)由無線通信鏈路或網(wǎng)絡(luò)通信地耦合到一個或多個現(xiàn)場設(shè)備。現(xiàn)場設(shè)備(其可以是例如閥、閥定位器、開關(guān)、以及變送器(例如，溫度、壓力、液位和流率傳感器))位于過程環(huán)境內(nèi)，并且通常執(zhí)行物理或過程控制功能，例如，打開或關(guān)閉閥、測量過程參數(shù)等以控制在過程工廠或系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的一個或多個過程。智能現(xiàn)場設(shè)備(諸如，符合熟知的Fieldbus協(xié)議的現(xiàn)場設(shè)備)還可以執(zhí)行控制計算、警報功能、以及通常在控制器內(nèi)實現(xiàn)的其他控制功能。過程控制器(其可以以分布式方式位于工廠環(huán)境中)接收指示由現(xiàn)場設(shè)備進行的過程測量的信號和/或與現(xiàn)場設(shè)備有關(guān)的其他信息，并且執(zhí)行控制器應(yīng)用，該控制器應(yīng)用例如運行不同的控制模塊，不同的控制模塊進行過程控制決策、基于接收到的信息生成控制信號、并且與現(xiàn)場設(shè)備(諸如，無線和Fieldbus現(xiàn)場設(shè)備)中執(zhí)行的控制模塊或塊進行協(xié)調(diào)。控制器中的控制模塊通過通信線路或鏈路向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送控制信號，由此控制過程工廠或系統(tǒng)的至少一部分的操作。

來自現(xiàn)場設(shè)備和控制器的信息通常通過數(shù)據(jù)通道從控制器提供給一個或多個其他硬件設(shè)備，例如，操作員工作站、個人計算機或計算設(shè)備、數(shù)據(jù)歷史庫、報告生成器、集中式數(shù)據(jù)庫、或通常放置在控制室中或者遠離較惡劣的工廠環(huán)境的其他位置的其他集中式管理計算設(shè)備。這些硬件設(shè)備中的每個通常跨過程工廠或者跨過程工廠的一部分集中。這些硬件設(shè)備執(zhí)行應(yīng)用，該應(yīng)用例如可以使工程師能夠配置過程的一部分或者使操作員能夠執(zhí)行與控制過程和/或操作過程工廠(諸如，改變過程控制例程的設(shè)置，修改控制器內(nèi)控制模塊或現(xiàn)場設(shè)備的操作、查看過程的當(dāng)前狀態(tài)、查看由現(xiàn)場設(shè)備和控制器生成的警報、為了培訓(xùn)人員或測試過程控制軟件的目的模擬過程的操作、保持和更新配置數(shù)據(jù)庫等)相關(guān)的功能。由硬件設(shè)備、控制器和現(xiàn)場設(shè)備使用的數(shù)據(jù)高速通道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。

作為示例，由艾默生過程管理公司(Emerson Process Management)出售的DeltaV^TM控制系統(tǒng)包括儲存在位于過程工廠內(nèi)的不同位置的不同設(shè)備內(nèi)并由這些不同設(shè)備執(zhí)行的多個應(yīng)用。駐留在一個或多個工作站或計算設(shè)備中的配置應(yīng)用使用戶能夠創(chuàng)建或改變過程控制模塊，并且能夠經(jīng)由數(shù)據(jù)高速通道將這些過程控制模塊下載到專用分布式控制器。通常，這些控制模塊由通信互連的功能塊構(gòu)成，這些功能塊是面向?qū)ο缶幊虆f(xié)議中的對象，所述對象基于對其的輸入來執(zhí)行控制方案內(nèi)的功能，并向控制方案內(nèi)的其他功能塊提供輸出。配置應(yīng)用還可以允許配置設(shè)計者創(chuàng)建或改變由查看應(yīng)用用來向操作員顯示數(shù)據(jù)的操作員界面，并且使操作員能夠改變過程控制例程內(nèi)的設(shè)置，諸如設(shè)定點。每個專用控制器，以及在某些情況下，一個或多個現(xiàn)場設(shè)備儲存并執(zhí)行相應(yīng)的控制器應(yīng)用，該控制器應(yīng)用運行分配和下載到其的控制模塊以實現(xiàn)實際的過程控制功能。可以在一個或多個操作員工作站(或在與操作員工作站和數(shù)據(jù)高速通道通信連接的一個或多個遠程計算設(shè)備上)執(zhí)行的查看應(yīng)用經(jīng)由數(shù)據(jù)高速通道從控制器應(yīng)用接收數(shù)據(jù)，并且使用用戶界面將該數(shù)據(jù)顯示給過程控制系統(tǒng)設(shè)計者、操作員、或用戶，并且可以提供諸如操作員視圖、工程師視圖、技術(shù)人員視圖等之類的多個不同視圖中的任何一個。數(shù)據(jù)歷史庫應(yīng)用通常儲存在數(shù)據(jù)歷史庫設(shè)備中并由其執(zhí)行，數(shù)據(jù)歷史庫設(shè)備收集并儲存跨數(shù)據(jù)高速通道提供的數(shù)據(jù)中的一些或全部，而配置數(shù)據(jù)庫應(yīng)用可以在附接到數(shù)據(jù)高速通道的另外計算機中運行，以儲存當(dāng)前過程控制例程配置和與其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。或者，配置數(shù)據(jù)庫可以位于與配置應(yīng)用相同的工作站中。