多功能处理控制系统控制器技术方案

既可以在相对小的处理设备中被用作独立的控制器，又可以在一赖于处理设备需要的分布式处理控制系统中用作许多控制器之一的一种多功能控制器，这种控制器包含处理器可以自适应编程执行一个或多个编程程序，还包含存储器，例如非易失存储器，这个存储器耦合到处理器上自适应存储一个或多个编程程序在处理器上进行执行。这个多功能的控制器也包含许多的通信地连接到这个处理器上的场装置输入／输入端口，还包含一个连接到处理器和存储器配置通信端口，使得控制器被编程程序和第二通信端口配置，这样使得用户接口能够被间歇地连接到控制器上来观察存储在控制器存储器中的信息。当用在分布式处理控制系统中时，控制器平台可以被用作远端的输入／输出装置，并且该远端输入／输入装置的端口可以按照不同于如控制器和远端输入／输出装置之间的物理连接的方式，被逻辑地映射到分布式处理控制系统中的控制器上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及过程控制系统，更确切地，涉及用在各种规模的过程控制系统中的适用于不同用途的功能强大的控制器。
技术介绍
处理设备，像化学产品设备，石油提炼设备和其它的制造设备，通常包含有大量的处理控制设备，例如阀门和开关以及大量的触发器/传感器，如压力和温度传感器(通常被称为“场装置”)，与一个或多个处理控制器互连。这些处理控制器从这些传感器接收信号并且实现一些控制逻辑，例如比例积分微分(PID)控制程序来产生控制信号，这些控制信号被依次发送到处理控制装置，来将工艺维持在期望的状态，或将过程驱动到预定的操作点。在过去，用在处理设备中的处理控制器呈现不同的形式。最简单并且可能是最普遍的处理控制器的类型是可编程逻辑控制器(PLC)。PLC是一个简单的并且相对便宜的逻辑单元，通常拥有硬布线的电路或电可编程存储器，例如EPROM(可擦除只读存储器)或EEPROM(电可擦除只读存储器)，它可以用基本的逻辑元单元如AND(与)和OR(或)门来实现存储高度特殊化的控制逻辑。通常，在控制设备内部的每PLC是直接连接到多个场设备上的，并且，有代表性地，使用特定的用在处理控制工业中的专门逻辑编程范例，例如顺序流逻辑、阶梯逻辑、功能流制图逻辑等，来实现控制程序或规划。虽然实际上PLC的成本是相当的低，但是它们在使用上有明显的缺点。特别的，他们通常编程困难，因为它们要求有人对用到的特定的逻辑编程非常的熟悉，并且通常每个PLC必须被有人进行单独编程，到设备内的每个PLC装置并且将一个手持的或便携的单元连接到装置上来对PLC设备进行编程。进一步，开发一个集成的处理控制系统是很困难的，例如，一种可估定的并且可以从一个区域改变的处理控制系统，要使用PLC就是很困难的，由于要连接同等样式的大量PLC或让PLC之间相互通信是很困难的。于是，虽然PLC在单一位置控制数量比较少的场装置时是非常有用的，但是，在更大的设备或具有许多装置的设备中，从组织和文件编制的观点来看，PLC的使用变得麻烦并且不实用。为了克服与PLC相关的这些问题，在过去，一些处理控制设计者们使用集中的控制器结构来提供集中的过程控制。在这些系统中，功能非常强大的，集中的计算机或控制器通过特殊的输入/输出装置连接到处理设备中的所有场装置上。这种集中式的控制器实现了大量的控制程序来提供对整个设备的处理控制。虽然功能强大，但是这些集中式的控制系统非常的昂贵，因为需要大量的电缆连接，并且通常由于程序实际上是典型的专利品，使得编程和再编程很困难。由于价格昂贵，通常只有在具有许多许多场装置的非常大的处理设备中才使用这些高能的集中式的控制器。另外一种通用的控制系统结构现在用在许多处理设备中，那就是一种分布式的处理控制系统。在这种结构中，大量的处理控制器，每个都具有标准个人电脑的规模和复杂度，分布在整个处理设备的不同的位置，每一个控制器负责设备的一个区域或其它的逻辑部分。在一些情况下，例如，具有Fisher-RosemountSystem公司销售的DeltaV处理控制系统，分布式的控制器之间相互连接并且与一个或多个操作员接口、数据存储器和其它的支持装置互连。在DeltaV分布式处理控制系统中，在操作员工作站上执行的应用程序被用来对控制器进行重新编程，用来当被控制器报告时观看处理的状态，并且使用有控制器提供的数据来分析处理设备或处理控制系统等。由于分布式的控制器基于并且使用一个普通的或通用目的的微处理器结构，它们比PLC更易编程并且可以使用更高层的编程结构或语言，例如通常所说的面向对象编程语言，它们更易进行接口连接并且被执行在操作员界面中的应用程序使用。例如，在DeltaV处理控制系统中，一个面向对象的编程范例就被用来方便的组织并且跟踪不同的处理控制装置和控制器以及在那些装置上运行的逻辑。这个面向对象的编程结构也被在操作员界面上执行的应用程序使用，用来组织、观察和改变这些在控制器内被实现的处理控制程序。分布式的处理控制系统的使用提供了与非常低价的集中式的计算机联合计算和组织的能力，并附带的提供了可升级的处理控制系统，例如可以通过简单的增加附加的控制器和场装置来随时间扩展的控制系统。于是，分布式处理控制系统技术的使用已经在中大型的处理设备中提供了更好的控制和控制功能性。依然还有大量的小型设备，例如一些多场装置的小的制造设备，此时，当开始安装控制器时，实现完整规模的分布式处理控制系统并不是很经济的，但是，在将来的的某些时候进行升级来合并这个分布式的处理控制系统可能是必须的，例如将来进行扩展的时候。现在，这些设备限于使用PLC装置，直到这些设备实际上变得足够大使得购买完整规模的分布式处理控制系统变得不经济。但是，由于PLC装置和用在分布式的处理控制系统中的控制器在设计和使用上的巨大差异，在分布式的处理控制系统内使用PLC装置是不可能的，或是不切实际的。结果，在PLC装置上的最初的投资以及在建立PLC系统时的工程技术和规划必须被完全抛弃，以实现这个分布式的处理控制系统，在设备资源方面，这是相当浪费的。于是，当在分布式的处理控制系统结构上发生改变时，小型的设备不能使用很多的(如果可以使用一些的话)存在的在PLC装置中实现的控制结构。
技术实现思路
这里将表示一种多功能的控制器，它可以用作相对小的处理设备中的独立的控制器，或许多的控制器中的一个，或用在分布式的处理控制系统中的远端输入/输出装置，这些视处理设备的需要而定。在第一种情况下，可能控制器提供独立的平台，它可以实现高级的控制逻辑，例如与分布式的处理控制系统控制器相关的控制器，来控制有限数目的场装置。这种独立的控制器相对于使用PLC来说更加经济。但是，这种控制器可以在任何时候非常容易的连接到一个或多个其它控制器和操作者接口，来形成分布式的处理控制系统。这个被表示的控制器并不昂贵，并作为独立的控制器在非常小的处理设备中不但可以实现而且易于实现，以后，可以非常容易的连接到其它的控制器上来组成分布式的处理控制系统，例如，当处理设备规模增加的时候，分布式处理控制系统结构的使用更加经济。在一个实施例中，多功能控制器包括自适应编程执行一个或多个编程程序的处理器；连接到该处理器并自适应存储一个或多个在该处理器上执行的编程程序的诸如非易失存储器之类的存储器；多个可通信地连接到该处理器的场装置输入/输出端口和连接到该处理器和存储器的配置通信端口。这个多功能的控制器也可以包含第二通信端口，例如MODBUS TCP端口或任何串口，例如RS-485口，它自适应间歇地连接到用户接口，使得这个用户接口可以观察存储在存储器或处理器中的信息。寄存器图可以存储在存储器中，并自适应地被第二通信端口访问，以允许访问控制器内的信息。如果需要，许多的编程程序可以与分布式的处理控制系统编程范例相兼容，例如面向对象的编程范例，它使得当独立的控制器被升级为分布式处理控制系统的一部分时，这个控制编程还可以使用。附图说明图1表示示范性的多功能控制器的原理框图，它可以作为独立的控制器，也可以被设置在分布式的处理控制系统中工作；图2表示图1中的控制器可移动地连接到用户接口和设置装置上时地原理框图；图3表示图1中所示的控制器作为独立的控制器与多个输入/输出装置互连时的原理框图；图4表示图1中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来控制过程中的多个装置的控制器，这个控制器包含：一个适于编程以执行一个或多个编程程序的处理器；一个耦合到处理器上并适于存储一个或多个在处理器上执行的编程程序的存储器；通信地连接到处理器上的许多个场装置输入／输出端口；连 接到处理器和存储器上的一个配置通信端口；其中控制器可以作为一个独立的控制器或作为分布式处理控制系统中许多控制器中的一个进行操作。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R施帕德，K克里沃舍因，D克里斯滕森，G劳，K伯尔，M尼克森，
申请(专利权)人：费舍柔斯芒特系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]