具有在状态间转换的用户可定义的动作的状态机功能块制造技术

过程工厂内的控制系统、安全系统等可以每个都使用能够被容易地集成到功能块图表编程环境中的一个或多个状态机功能块。这种状态机功能块可以包括一个或多个输入，其可以使得由状态机功能块实现的状态机识别下一状态以及根据从当前状态转换至下一状态而执行的一个或多个转换动作。可以基于状态机的当前状态和下一状态以及至少一个输入从数据库获得与转换动作相关联的配置数据。状态机功能块还可以包括基于状态转换而产生的一个或多个输出。

【技术实现步骤摘要】
具有在状态间转换的用户可定义的动作的状态机功能块
本公开涉及用于过程工厂的功能块，更具体地，涉及配置和实现与过程工厂相关联的状态机。
技术介绍
过程控制系统，如在化学、石油或其它过程中使用的那些，通常包括通过模拟的、数字的或组合模拟/数字总线或线路通信地耦接到至少一个主机或操作员工作站并耦接到一个或多个现场设备的一个或多个过程控制器。可以是例如阀、阀定位器、开关和发送机(例如，温度、压力和流速传感器)的现场设备在过程工厂内执行诸如打开或关闭阀以及测量过程参数的功能。过程控制器接收指示由现场设备所做的过程测量的信号和/或其它与现场设备相关的信息，使用这些信息来实现控制例程，然后产生经总线或线路发送到现场设备的控制信号，以控制过程的运行。通常使由操作员工作站执行的一个或多个应用能够得到来自现场设备和控制器的信息，以使操作员能够相对于过程执行任何期望的功能，诸如配置过程、察看过程的当前状态、修改过程的运行等。 另外，在许多过程中，提供单独的安全系统以检测过程工厂内与安全相关的重大问题，并且当发生可能造成或导致工厂中的严重危害问题时，诸如有毒化学物质泄漏、爆炸等时，自动地关闭阀、对设备断电，切换工厂内的流程等。这些安全系统通常具有远离标准过程控制控制器的一个或多个单独的控制器，称为逻辑求解器，它们通过安装在过程工厂内的单独的总线或通信线路连接到安全现场设备。逻辑求解器使用安全现场设备来检测与重大事件相关联的过程状况，诸如特定安全开关或关闭阀的位置、过程中的上溢或下溢、重要的功率产生或控制设备的操作、故障检测设备的操作等，从而检测过程工厂内的“事件”。当检测到一事件(通常称为“起因”)时，安全控制器采取一些动作(通常称为“结果”)以限制事件的破坏性，诸如关闭阀、关掉设备、对工厂的一些部件断电等。一般地，这些动作或结果包括将安全设备切换到被设计为防止过程工厂内的严重或危险状况的跳闸或“安全”操作模式。 诸如过程控制系统和安全系统的过程工厂内的系统通常可以保持跟踪各种过程和/或系统本身的状态。系统的输入信号可能会导致由系统所跟踪的状态发生变化，由系统产生的输出信号除了系统的输入信号之外可能会依赖于系统的当前状态。专利号为7，730，415的美国专利，在此以整体并入作为参考，详细描述了过程工厂内的控制系统，其使用集成到功能块图表编程环境中的状态机功能块。特别地，这种状态机功能块包括一个或多个输入，其用于使由状态机功能块实现的状态机改变状态。进一步地，该状态机功能块基于指示下一状态的状态转换配置数据来确定它要转换的下一种状态。状态转换配置数据基于状态机的当前状态和至少一个输入从数据库获得。状态机功能块还包括基于状态机的状态而产生的一个或多个输出。状态机功能块的输入与例如过程控制系统或安全系统相关联，输出可以用于例如过程控制系统或安全系统中的现场设备的控制。 然而，当前的过程控制系统不具有自动地执行与转换出当前状态或转换入下一状态相关联的各种动作或功能的能力。替代地，当前的过程控制系统的用户或管理员在状态转换期间必须手动地执行或实现动作或功能。因此，当前的过程控制系统在其执行特定的安全测量，控制技术或者与状态转换相关联的其他特性的能力上是有限的。
技术实现思路
在此描述的系统和方法涉及管理过程控制环境的状态之间的转换。过程控制系统和方法可以实现状态机，其包括基于置为有效的输入识别状态机的各种状态之间的转换的转换表格。转换表格还可以指定用于过程控制系统的一个或多个转换动作和执行的与从当前状态转换至下一状态相关联的方法。根据实施例，转换动作可以是转换入动作和/或转换出动作的形式。过程控制系统和方法可以执行与转换出当前状态相关联的转换出动作以及可以在适应于下一状态之前执行转换入动作。在一些实施例中，过程控制系统和方法可以将与转换动作相关联的配置数据提供给另一功能块用于该功能块来执行。过程控制系统和方法可以额外地设置对应于当前状态和转换动作的输出。 根据一些实施例，过程控制系统和方法能够通过由图形用户接口显示的矩阵来管理转换表格。矩阵的各种单元能够指示状态转换数据，该状态转换数据识别与置为有效的输入相关联的各种状态转换，以及与状态转换相关联的将要执行转换动作。矩阵能够经由计算机或其用户完全地可配置的，以执行状态转换及与其相关联的转换动作。因此，功能块能够访问适当的矩阵以有助于状态转换，自动地执行相关联的转换动作和设置适当的输出。 与传统的过程控制技术相比，在此描述的过程控制系统和方法的实施例可以导致更有效和高效率的过程控制技术。例如，转换动作使得过程控制系统和方法能够自动地执行与转换出当前状态和转换入下一状态相关联的动作，由此减少对用户手动地执行与状态转换相关联的过程的需求。 【附图说明】 通过参考下面详细说明和附图将更好地理解下文所述的方法、装置和系统的特点和优点，在附图中: 图1是一个示例过程工厂的方框图； 图2是示意地在图1中说明的一个示例工作站的方框图； 图3是描述控制模块的显示的一个示例； 图4是状态机功能块的示例表示； 图5是用于输入状态机功能块的状态配置数据及与其相关联的转换动作数据的示例矩阵； 图6是其中在矩阵中显示状态配置数据及与其相关联的转换动作数据的图5的示例矩阵； 图7是具有转换动作功能的状态机功能块的操作的示例方法的流程图； 图8是并入转换动作功能的示例状态机功能块的方框图； 图9是具有转换动作功能的状态机功能块的操作的另一示例方法的流程图； 图10是用于处理到状态机功能块的数据输入的一个示例例程的流程图； 图11是用于处理到状态机功能块的使能输入的一个示例例程的流程图； 图12是用于改变状态和设置包括状态机功能块的转换动作输出的输出的示例例程的流程图； 图13是输入用于状态机功能块的包括转换动作的输出配置数据的示例矩阵； 图14是另一示例状态机功能块的方框图； 图15是输入用于状态机功能块的状态配置数据及与其相关联的转换动作数据的示例状态转换图。 【具体实施方式】 过程工厂示例 图1是包括一个或多个节点12、16、18和20的一个示例过程工厂10的方框图。在图1的示例过程工厂10中，节点12和16的每一个包括通过输入/输出(I/O)设备24连接到一个或多个现场设备22和23的过程控制器12a、16a，其中输入/输出(I/O)设备24可以是例如Foundat1n Field bus接口、HART接口等。控制器12a和16a还通过网络30耦接到节点18和20中的一个或多个主机或操作员工作站18a和20a，其中网络30可以包含，例如一个或多个总线、诸如Ethernet LAN的有线局域网(LAN)、无线LAN、广域网(WAN)、内联网等。尽管与之相关联的控制器节点12、16和I/O设备24和现场设备22、23通常在有时恶劣的工厂环境内由中心向远处放置和分布在有时恶劣的工厂环境中，但操作员工作站节点18和20经常位于控制器人员容易到达的控制房中或其它不很恶劣的环境中。 一般而言，节点18和20的工作站18a和20a可用来存储和执行用于配置和监视过程工厂10、和/或管理过程工厂10中的设备22、23、24和控制器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于经由具有显示设备和输入设备的计算设备来配置与过程工厂相关联的功能块的方法，所述功能块用于实现状态机，所述方法包括：提供由所述显示设备显示的图形用户接口，所述图形用户接口指示与所述功能块相关联的且被设置在具有第一维度和第二维度的矩阵中的第一多个单元，其中沿着所述第一维度的位置指示状态机状态和与其相关联的转换动作标识符，以及沿着所述第二维度的位置对应于状态机输入，以使得所述第一多个单元基于所述第一多个单元相对于所述第一和第二维度的所述位置，定义输入/状态对及其转换动作；经由所述输入设备接收与所述第一多个单元的一个单元相关联的状态转换数据，所述状态转换数据依循所述过程工厂中的对应于由所述单元定义的所述输入/状态对的状况，识别所述状态机转换至的下一状态；经由所述输入设备接收转换动作数据，所述转换动作数据根据所述状态转换数据，识别将要执行的至少一个转换动作；以及将所述状态转换数据和所述转换动作数据存储在与所述功能块相关联的计算机可读介质上。

【技术特征摘要】
2013.07.09 US 13/937,8051.一种用于经由具有显示设备和输入设备的计算设备来配置与过程工厂相关联的功能块的方法，所述功能块用于实现状态机，所述方法包括: 提供由所述显示设备显示的图形用户接口，所述图形用户接口指示与所述功能块相关联的且被设置在具有第一维度和第二维度的矩阵中的第一多个单元，其中沿着所述第一维度的位置指示状态机状态和与其相关联的转换动作标识符，以及沿着所述第二维度的位置对应于状态机输入，以使得所述第一多个单元基于所述第一多个单元相对于所述第一和第二维度的所述位置，定义输入/状态对及其转换动作； 经由所述输入设备接收与所述第一多个单元的一个单元相关联的状态转换数据，所述状态转换数据依循所述过程工厂中的对应于由所述单元定义的所述输入/状态对的状况，识别所述状态机转换至的下一状态； 经由所述输入设备接收转换动作数据，所述转换动作数据根据所述状态转换数据，识别将要执行的至少一个转换动作；以及 将所述状态转换数据和所述转换动作数据存储在与所述功能块相关联的计算机可读介质上。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述转换动作数据识别I)当从对应于所述单元的所述状态机状态转换时将要执行的转换出动作和2)当转换入所述下一状态时将要执行的转换入动作中的至少一个。3.根据权利要求2所述的方法，还包括: 在所述显示设备上显示所述第一多个单元；以及 在所述单元中显示所述下一状态的指示，所述转换出动作的指示和所述转换入动作的指示。4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述单元中显示所述下一状态的所述指示，所述转换出动作的所述指示和所述转换入动作的所述指示包括: 在所述单元的第一子单元中显示所述下一状态的所述指示； 在所述单元的第二子单元中显示所述转换出动作的所述指示；以及 在所述单元的第三子单元中显示所述转换入动作的所述指示。5.根据权利要求3所述的方法，其中在所述显示设备上显示所述第一多个单元包括:显示所述矩阵，其中所述第一维度对齐至少一行单元以及所述第二维度对齐多列单元，以使得所述至少一行单元中的每一行与所述状态机输入中的一个相关联，并且所述多列单元中的每一列与所述状态机状态中的一个以及所述转换动作标识符中的一个相关联。6.根据权利要求3所述的方法，其中在所述显示设备上显示所述第一多个单元包括:显示所述矩阵，其中所述第一维度对齐至少一列单元以及所述第二维度对齐多行单元，以使得所述多行单元中的每一行与所述状态机状态中的一个以及所述转换动作标识符中的一个相关联，并且所述至少一列单兀中的每一列与所述状态机输入中的一个相关联。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述状态机输入中的每一个的特定值是逻辑1，逻辑O，逻辑TRUE或逻辑FALSE中的一个。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述图形用户接口还包括与所述功能块相关联的第二多个单元，其中所述第二多个单元中的每一个对应于所述功能块的多个输出中的各自的一个和所述状态机状态中的各自的一个，以及其中所述方法还包括: 经由所述输入设备接收与所述第二多个单元中的额外单元相关联的输出配置数据，其中所述输出配置数据指示当所述状态机处于对应于所述额外单元的所述状态机状态时对应于所述额外单元的输出值，以及与所述额外单元相关联的至少一个输出转换动作。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个转换动作将由所述功能块来执行。10.根据权利要求1所述的方法，还包括: 接收与所述状态机输入相关联的优先级数据； 存储与所述状态机输入相关联的所述优先级数据。11.根据权利要求1所述的方法，还包括: 接收指示所述状态机输入中的一个或多个，如果有的话，是否应当被所述状态机忽略的数据； 存储指示所述状态机输入中的一个或多个，如果有的话，是否应当被所述状态机忽略的所述数据。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述状态机输入与过程控制系统，过程控制系统的模拟，安全系统和安全系统的模拟中的至少一个相关联。13.根据权利要求1所述的方法，还包括从与所述过程工厂相关联的额外功能块或操作员接口中的一个接收所述状态机输入。14.存储机器可读指令的有形介质，包括: 第一代码，用于经由显示设备提供图形用户接口，以用于配置状态机在状态机状态中的转换，所述图形用户接口指示设置在具有第一维度和第二维度的矩阵中的第一多个单元，其中沿着所述第一维度的位置指示所述状态机状态和与其相关联的转换动作标识符，以及沿着所述第二维度的位置对应于状态机输入，以使得所述第一多个单元基于所述第一多个单元相对于所述第一和第二维度的所述位置，定义输入/状态对及其转换动作； 第二代码，用于经由所述图形用户接口接收与所述第一多个单元的一个单元相关联的状态转换数据，所述状态转换数据根据由所述单元定义的所述输入/状态对，识别所述状态机转换至的下一状态； 第三代码，用于经由所述图形用户接口接收转换动作数据，所述转换动作数据根据所述状态转换数据，识别将要执行的至少一个转换动作；以及 第四代码，用于将所述状态转换数据和所述转换动作数据存储在与实现过程工厂中的所述状态机的所述功能块相关联的计算机可读介质上，以使得当所述过程工厂中的状况对应于与所述单元相关联的所述输入/状态对时，所述状态机转换至所述下一状态。15.根据权利要求14所述的有形介质，其中所述转换动作数据识别I)当从对应于所述单元的所述状态机状态转换时将要执行的转换出动作和2)当转换入所述下一状态时将要执行的转换入动作中的至少一个。16.根据权利要求15所述的有形介质，还包括: 第五代码，用于在所述显示设备上显示所述第一多个单元；以及 第六代码，用于在所述单元中显示所述下一状态的指示，所述转换出动作的指示和所述转换入动作的指示。17.根据权利要求16所述的有形介质，其中所述第六代码通过以下方式在所述单元中显示所述下一状态的所述指示，所述转换出动作的所述指示和所述转换入动...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·K·劳，G·R·谢里夫，
申请(专利权)人：费希尔罗斯蒙特系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US