[發(fā)明專利]過(guò)程控制環(huán)境中通信的變量級(jí)別完整性校驗(yàn)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111507155.0
• 申請(qǐng)日: 2021-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114625075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·J·尼克松;G·K·勞;A·E·卡特欽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 費(fèi)希爾-羅斯蒙特系統(tǒng)公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 石穎偉;丁燕

所描述的方法和系統(tǒng)使過(guò)程控制設(shè)備能夠以使得接收設(shè)備能夠在逐個(gè)變量的基礎(chǔ)上驗(yàn)證接收值的完整性的方式來(lái)傳送和接收設(shè)備變量值。為了便于驗(yàn)證完整性，消息中任何期望數(shù)量的變量都可以在消息中具有數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于每個(gè)具有數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)結(jié)果的接收值，接收設(shè)備可以基于接收值和種子(傳送和接收設(shè)備都知道)計(jì)算自己的數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)結(jié)果，然后可以將其與接收到的數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較以驗(yàn)證接收值在通信期間是否已改變。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)內(nèi)容總體上涉及在過(guò)程控制環(huán)境中驗(yàn)證通信的完整性，具體而 言，涉及在逐個(gè)變量基礎(chǔ)上驗(yàn)證這種通信中的變量值(例如在安全系統(tǒng)中 使用的那些)的完整性來(lái)為接收通信的設(shè)備提高變量值的可靠性和可信度。

背景技術(shù)

分布式過(guò)程控制系統(tǒng)，例如分布式或可擴(kuò)展的過(guò)程控制系統(tǒng)，如在發(fā) 電、化學(xué)、石油或其它過(guò)程中使用的那些，通常包括一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制 器，其彼此通信耦合，經(jīng)由過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)通信耦合到至少一個(gè)主機(jī)或操作 員工作站，并經(jīng)由模擬、數(shù)字或組合模擬/數(shù)字總線通信耦合到一個(gè)或多個(gè) 儀器或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在過(guò)程或工廠內(nèi)執(zhí)行功能，例如打開(kāi)或關(guān)閉閥、接通和關(guān)斷 設(shè)備以及測(cè)量過(guò)程參數(shù)。示例現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括閥、閥定位器、開(kāi)關(guān)和變送器 (例如，包括用于測(cè)量溫度、壓力或流速的傳感器的設(shè)備；以及用于傳送 感測(cè)到的溫度、壓力和流速的發(fā)射機(jī))。

通常位于工廠環(huán)境內(nèi)的過(guò)程控制器接收指示由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行的過(guò)程 測(cè)量的信號(hào)(或與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有關(guān)的其它信息)并執(zhí)行控制器應(yīng)用，該控制 器應(yīng)用程序運(yùn)行例如不同的控制模塊，其做出過(guò)程控制決策、基于接收到 的信息生成控制信號(hào)并與智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(例如，和Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備)中執(zhí)行的控制模塊或塊進(jìn)行協(xié)調(diào)。

控制模塊的執(zhí)行使過(guò)程控制器通過(guò)通信鏈路或信號(hào)路徑將控制信號(hào) 發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，從而控制過(guò)程工廠或系統(tǒng)的至少一部分的操作(例如， 控制在工廠或系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行或執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)工業(yè)過(guò)程的至少一部分)。例 如，第一組一個(gè)或多個(gè)控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以控制由過(guò)程工廠或系統(tǒng)控制 的過(guò)程的第一部分，而第二組一個(gè)或多個(gè)控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以控制過(guò)程 的第二部分。

輸入/輸出(I/O)卡(有時(shí)也稱為“I/O設(shè)備”或“I/O模塊”)通常 也位于工廠環(huán)境內(nèi)，通常可通信地設(shè)置在控制器和一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之 間，實(shí)現(xiàn)它們之間的通信(例如，通過(guò)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，反之亦然)。 通常，I/O卡用作過(guò)程控制器和一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸入或輸出之間的中間 節(jié)點(diǎn)，這些輸入或輸出被配置用于與I/O卡所使用的通信協(xié)議相同的一個(gè)或 多個(gè)通信協(xié)議。具體而言，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸入和輸出通常被配置用于模擬或離散通信。為了與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信，控制器通常需要配置用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使 用的相同類型的輸入或輸出的I/O卡。即，對(duì)于配置為接收模擬控制輸出信 號(hào)(例如，4-20mA信號(hào))的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，控制器需要模擬輸出(AO)I/O卡 來(lái)傳送適當(dāng)?shù)哪M控制輸出信號(hào)；并且對(duì)于配置為通過(guò)模擬信號(hào)傳送測(cè)量 值或其它信息的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，控制器通常需要模擬輸入(AI)卡來(lái)接收傳送 的信息。同樣，對(duì)于配置為接收離散控制輸出信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，控制器需 要離散輸出(DO)I/O卡來(lái)傳送適當(dāng)?shù)碾x散控制輸出信號(hào)；并且對(duì)于配置 為通過(guò)離散控制輸入信號(hào)傳送信息的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，控制器需要離散輸入(DI) I/O卡。此外，一些I/O卡被配置用于電阻溫度檢測(cè)器(RTD)(它會(huì)隨著溫 度改變電線的電阻)或熱電偶(TC)(它會(huì)產(chǎn)生與溫度成比例的電壓)。通 常，每個(gè)I/O卡可以連接到多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸入或輸出，其中到特定輸入或輸 出的每個(gè)通信鏈路被稱為“I/O通道”(或更一般地說(shuō)，“通道”)。例如，一 個(gè)120通道的DO I/O卡可以通過(guò)120個(gè)不同的DO I/O通道通信連接到120 個(gè)不同的離散現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸入，使控制器能夠(通過(guò)DO I/O卡)向120個(gè)不 同的離散現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸入傳送離散控制輸出信號(hào)。

如本文所用，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制器和I/O設(shè)備通常被稱為“過(guò)程控制設(shè) 備”，并且通常位于、設(shè)置或安裝在過(guò)程控制系統(tǒng)或工廠的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中。由 一個(gè)或多個(gè)控制器、通信地連接到一個(gè)或多個(gè)控制器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及促進(jìn) 控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間通信的中間節(jié)點(diǎn)形成的網(wǎng)絡(luò)可被稱為“I/O網(wǎng)絡(luò)”或 “I/O子系統(tǒng)。”