处理控制环境中的分布式计算制造技术

本发明专利技术公开了处理控制环境中的分布式计算。分布式处理控制计算环境中的高可用性和数据迁移。分配算法在可用计算节点(例如处理控制系统中的控制器)之间分发数据和应用。在处理控制系统中，输入/输出装置，例如现场总线模块，可以由任何控制器使用。数据库存储关键执行信息，以便备用计算元件即时接管。计算节点被配置为执行用于减轻分布式计算环境中死区时间的算法。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
处理控制装置监测并物理上修改动态系统或处理中的运行状态。通过使用备用组件，在处理控制实现中提供冗余和增加的稳定性。在传统的处理控制实现中，备用组件必须是其相应主组件的精确复制，以提供不中断的可接受冗余。主组件和备用组件之间的这种一对一的冗余关系使处理控制领域中出现多种问题。例如，这增加了处理控制系统的成本，因为每个主组件需要一备用组件。在这种一对一冗余上编写的应用可能需要专门编写以在冗余平台上执行来完全支持冗余方案。进一步地，当所述备用组件的相应主组件正常运行时，该一对一冗余关系可能导致备用组件的不使用。增加可用处理控制系统资源的数量还需要增加额外的主组件和相应的备用组件两者，这导致增加的成本和复杂性。此外，在传统实现中改变控制系统组件的配置需要费力的为组件连接重新布线。换句话说，这些传统系统是刚性的，并且无法适应不断变化的系统需求。
技术实现思路
本专利技术的方面克服现有技术的局限性，并且通过减少所需冗余硬件的数量以及通过新的算法方法来改善处理控制和自动化领域。通过减少与为了满足变化的系统需求而重新配置组件相关联的时间量和成本提供了附加利益。在本专利技术的一个方面，提供了一种分布式计算环境，使得I/O装置可以由分布式计算环境内的所有控制器使用。此外，本专利技术的方面利用分配算法来在可用计算节点之间分发数据和应用，所述计算节点使用数据库来存储关键的执行信息，以便由替代的计算节点即时接管。优选地，不同的算法被实现，可以减轻分布式计算环境中死区时间的影响。在一个方面，一种用于提供处理控制的系统包括通信信道和多个计算节点，每个计算节点连接到通信信道。所述系统还包括一个或多个执行节点，所述执行节点提供一组连接到通信信道的执行服务。计算节点和执行服务包括分布式计算环境。在某些情况下，这些计算节点可以改变所采用的操作系统的类型或版本与硬件两者。然而，计算节点合作并且可以彼此备份应用，即使它们是不同的平台。该系统的至少一个计算节点还包括输入/输出(I/O)应用，其提供处理控制装置和通信信道之间的电子数据通路。在另一个方面，一种控制处理的设备包括电子数据通信信道和多个计算节点，每个计算节点连接到通信信道。至少一个计算节点实现处理控制应用。此外，所述设备包括传感器以及致动器，所述传感器连接到通信信道，并且提供代表处理的物理值的电子数据，所述致动器连接到通信信道，并且接收代表处理的物理值的操作的电子数据。所述设备还包括执行节点，其连接到通信信道，并且经由通信信道启动处理控制应用的至少一个子集在一个或多个其他计算节点之间的传输。在另一个方面，一种在分布式处理控制环境中分发数据的方法包括通过第一计算节点发送一个或多个电子数据集到中央数据存储区。该数据集代表第一计算节点内执行的一个或多个应用的当前状态、控制数据和I/O数据中的至少一个。此外，所述方法包括在由执行服务管理器检测到第一计算节点的损失时通过第二计算节点从中央数据存储区接收至少一个数据集。所述方法还包括通过第二计算节点执行一个或多个应用，每个应用对应于第一计算节点的应用。第二计算节点的应用将所接收的至少一个数据集转变成代表处理变化的数据。第二计算节点发送代表变化的数据到处理控制装置，并且该处理控制装置根据所发送的数据来操作该处理。实现本专利技术的各个方面的架构的附带利益是减少与配置控制应用相关的工程计划。例如，该架构允许与任何控制器共享I/O数据，从而消除控制应用和I/O模块之间的许多工程协调。这克服了通过继电器柜和编组柜路由传感器信号的所有中间接线，根据传统架构，通常需要上述方式来配置传感器I/O数据指向I/O模块和控制器。实现本专利技术的各方面的架构的长期利益是硬件的简单演进。当架构工作在不同的硬件上时，具有当前组件的新硬件可以很容易地取代较旧的、过时的硬件。本
技术实现思路
被提供用来以简化形式介绍概念的选择，所述概念在下面的详细描述中进一步描述。本
技术实现思路
不是为了确定要求保护主题的主要特征和本质特征，也不是为了用作辅助确定所要求保护主题的范围。其他特征部分是显而易见的，部分在下文中指出。附图说明图1是现有技术的级联控制连接的图。图2是根据本专利技术实施例的硬件组件的示例性架构的图。图3A是根据本专利技术实施例的无状态、事件驱动应用执行操作的流程图。图3B是根据本专利技术实施例的无状态、持久应用执行操作的流程图。图4A是示出根据本专利技术实施例的硬件组件的示例性架构的数据迁移和分布的图。图4B是根据本专利技术实施例的数据迁移和分布操作的流程图。图5A是示出根据本专利技术实施例的硬件组件的示例性架构的代码迁移和分布的图。图5B是根据本专利技术实施例的代码迁移和分布操作的流程图。图6是根据本专利技术实施例的利用异构输入/输出连接的硬件组件的示例性架构的图。图7是根据本专利技术实施例的硬件组件的示例性架构的图。图8是根据本专利技术实施例的硬件组件的示例性架构的图。图9是根据本专利技术实施例的硬件组件的示例性架构的图。在整个附图中，相应的参考符号表示相应的部件。具体实施方式图1示出了传统的级联控制回路。级联控制回路包括监督模块10、控制模块12-A和12-B，以及输入/输出(I/O)模块16-A和16-B。每个控制模块12-A和12-B分别包括控制应用14-A和14-B。控制模块12-A直接连接到I/O模块16-A和16-B。控制模块12-A还连接到控制模块12-B，从而形成级联控制回路。I/O模块16-A连接到传感器18并且I/O模块16-B连接到泵20。在这种方式下，由于直接连接，传感器18和泵20依赖于控制模块12-A和控制应用14-A。与图1的传统级联控制回路相关联的显著缺点是应用之间的对等订阅的管理。例如，当控制模块12-A进入故障状态时，控制应用14-A到不同的控制模块的迁移需要所有连接被重新建立来作为迁移的一部分。换句话说，故障切换机制将需要从控制模块12-A手动地断开I/O模块16-A和16-B的连接，并将他们重新连接到不同的控制模块。根据这种传统的实现，如果级联回路或回路内的块分散在多个控制模块中，那么会导致对控制的负面影响。图1的传统级联控制回路的另一个缺点是控制模块12-B和控制应用14-B对控制模块12-A和控制应用14-A的依赖。例如，当控制模块12-A进入故障状态时，监督模块10不再具有与控制模块12-B或控制应用14-B的连接。为了恢复连接，故障切换机制将需要利用替代物来替换控制模块12-A的故障硬件，或从控制模块12-A手动地断开控制模块12-B的连接并且将其重新连接到监督模块10。图2示出了根据本专利技术实施例的处理控制计算系统100。在所示的实施例中，处理控制计算系统100包括在用于流体处理系统的处理控制环境内，该流体处理系统还包括泵138，传感器140和阀142。处理控制计算系统100包括执行节点110，通信信道120，以及多个计算节点130。执行节点110包括执行服务管理器112，控制数据库114，输入/输出(I/O)数据库116，以及通信接口118。控制应用132-A包括在计算节点130-A中，并且控制应用132-D包括在计算节点130-D中。I/O应用134-B包括在计算节点130-B中，并且I/O应用134-F包括在计算节点130-F中。在其他示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供处理控制的系统，包括：通信信道；多个计算节点，每个计算节点连接到通信信道；一个或多个执行节点，所述执行节点提供一组连接到通信信道的执行服务，其中计算节点和该组执行服务包括分布式计算环境；以及输入/输出I/O应用，其提供处理控制装置和通信信道之间的电子数据通路，其中至少一个计算节点包括I/O应用。

【技术特征摘要】
2015.04.28 US 14/697,8661.一种用于提供处理控制的系统，包括：通信信道；多个计算节点，每个计算节点连接到通信信道；一个或多个执行节点，所述执行节点提供一组连接到通信信道的执行服务，其中计算节点和该组执行服务包括分布式计算环境；以及输入/输出I/O应用，其提供处理控制装置和通信信道之间的电子数据通路，其中至少一个计算节点包括I/O应用。2.根据权利要求1所述的系统，还包括实现控制器的控制应用，其中至少一个计算节点包括控制应用。3.根据权利要求1所述的系统，还包括控制应用，其被配置用于经由I/O应用和通信信道从处理控制装置接收代表处理的物理特性的电子数据，其中至少一个计算节点包括控制应用。4.根据权利要求3所述的系统，其中控制应用进一步被配置用于经由通信信道和I/O应用发送电子数据到处理控制装置。5.根据权利要求3所述的系统，其中该组执行服务促进I/O数据和控制数据在I/O应用和控制应用之间的交换。6.根据权利要求5所述的系统，其中提供该组执行服务的执行节点包括控制数据库、I/O数据库和管理组件，所述管理组件促进在控制数据库、I/O数据库、控制应用和I/O应用之间的电子数据通信。7.一种用于控制处理的设备，包括：电子数据通信信道；多个计算节点，每个计算节点连接到通信信道，其中至少一个计算节点实现处理控制应用；传感器，其连接到通信信道以提供代表处理的物理值的电子数据；致动器，其连接到通信信道以接收代表处理的物理值的操作的电子数据；执行节点，其连接到通信信道，用于经由通信信道启动处理控制应用的至少一个子集在一个或多个其他计算节点之间的传输。8.根据权利要求7所述的设备，其中执行节点包括控制数据库和应用管理器。9.根据权利要求8所述的设备，其中执行节点还包括输入/输出I/O数据库，并且其中至少一个计算节点实现I/O应用，该I/O应用被配置用于控制通信通道与传感器和致动器之间的电子数据的传输和接收。10.根据权利要求8所述的设备，其中实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·R·马查，A·L·D·克里格，小N·J·卡米诺，J·G·露斯，R·L·林斯考特，
申请(专利权)人：因文西斯系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US