具有集成的模拟和控制系统配置的工厂构建器系统技术方案

所描述的方法和系统实现了迭代的工厂设计。这些方法和系统可用于在构造工厂之前测试多个P&ID设计和控制策略，使得工程师能够针对特定单元测试物理布局和控制策略，从而促进工厂和用于控制过程的控制方案的最佳设计。所描述的方法和系统因此促进最佳物理布局和控制策略的最佳设计。

Factory builder system with integrated simulation and control system configuration

The described methods and systems implement the iterative factory design. These methods and systems can be used to test multiple P& before constructing factories. ID design and control strategy enables engineers to test physical layout and control strategies for specific units, thus promoting the best design of plant and control scheme for control process. The described methods and systems therefore promote optimal design of the optimal physical layout and control strategy.

【技术实现步骤摘要】
具有集成的模拟和控制系统配置的工厂构建器系统
概括地，本公开内容涉及设计工厂和用于工厂的控制系统。
技术介绍
为了为受控过程设计控制方案，控制工程师需要关于工厂的物理布局、用于操纵受控过程的致动器、以及用于测量过程的不同方面的传感器的信息。通常，这些所需要的信息中的许多信息可以从过程和仪表图(P&ID)(有时也称为管道和仪表图)获取。P&ID是示出工厂处使用的设备之间的关系的图。该设备可以包括(i)促进产品和/或产品流(例如，储罐、管道、泵、阀、风扇、干燥器、冷却塔、热交换器等)的操纵的致动器和其它过程设备；(ii)获得该过程的不同方面的测量结果的仪表(例如，用于测量温度、流量、压力、流体液位等的传感器)；(iii)计算应当如何操纵致动器以实现期望的过程输出(例如，基于从仪表/传感器获得的测量结果)的控制系统设备；和/或(iv)促进致动器、仪表/传感器、以及控制系统设备之间的通信的通信设备。通常，P&ID用于设计工厂，用作工厂中物理部件布局的蓝图或路线图。例如，工程师可以利用计算机辅助绘图工具来为工厂的多个区域设计P&ID。一旦完成P&ID，则通过根据P&ID所描绘的设计安装过程设备(例如，管道、储罐、阀等)和仪表(例如，传感器)来构造工厂(或工厂的一部分)。一旦已经安装过程设备和仪表，则可以设计通信方案，并且控制系统部件可以安装部件为与安装在工厂中的致动器(例如，阀、泵和其它电动机)和传感器(例如，温度传感器、流量传感器等)通信。在针对工厂设置通信方案时，工程师可以手动上传到与所安装的致动器和传感器唯一相关联的控制系统仪表标识符(或“标签”)。这些标签随后可以通过控制系统部件来引用，以控制致动器并从传感器接收测量结果。工程师在执行该控制系统配置时将通常参考P&ID，以确保控制系统(i)依赖于来自适当设备的测量结果或反馈，以及(ii)传送控制信号以控制适当的设备。一旦配置了控制系统，控制工程师就可以设计用于控制工厂的控制方案，参考P&ID来理解工厂中部件的物理布局。不幸的是，该工厂设计过程是冗余的、耗时的、乏味的、和容易出错的。在某些实例总，例如，工厂可以根据有缺陷的设计来构造，如P&ID所描绘的。由于购买和安装在过程工厂处安装的复杂设备时所涉及的费用，因此重新设计工厂通常不是一种选择。
技术实现思路
所描述的方法和系统实现了迭代工厂设计。这些方法和系统可用于在构造工厂之前测试多个P&ID设计和控制策略，使得工程师能够在构造工厂之前测试物理布局和控制策略。简而言之，所描述的方法和系统促进最佳物理布局和最佳控制策略的设计。在实施例中，工厂构建器系统可以包括显示器、通信地耦合到显示器的处理器、以及通信地耦合到处理器的存储器。存储器可以储存(A)P&ID例程，P&ID例程在被执行时，使得显示器显示配置区域，以基于用户对多个设备符号在所显示的配置区域中的放置来促进用户对用于工厂的一部分的P&ID的设计；以及(B)设备对象生成器例程，该设备对象生成器例程在被执行时基于P&ID中的多个设备符号来生成多个可执行设备对象，其中，来自多个设备对象的设备对象与来自P&ID中的多个设备符号的特定设备符号相对应。设备对象中的每个设备对象都可以包括(i)名称元素，该名称元素根据来自P&ID的与特定设备符号相关联的名称来限定；(ii)图形元素，该图形元素根据特定设备符号来限定；(iii)材料输入/输出(“I/O”)元素，该材料输入/输出(“I/O”)元素根据P&ID中的连接到特定设备符号的多个连接符号中的一个或多个连接符号来限定，材料I/O元素针对对应于特定设备符号的物理设备部件限定材料输入和输出；(iv)模拟元素，该模拟元素可以经由用户输入来限定，以指定针对设备对象的模拟行为；和/或(v)未限定的通信I/O元素，该未限定的通信I/O元素可以被限定为指定可以被控制器利用以与物理设备部件通信的地址。在实施例中，方法可以包括在显示器上呈现配置区域，以基于用户对多个设备符号在所显示的配置区域中的放置来促进用户对过程和仪表图(P&ID)的设计。方法可以包括生成与通过来自P&ID中的多个设备符号的特定设备符号表示的物理设备部件相对应的可执行设备对象。所生成的设备对象可以包括(i)名称元素，该名称元素根据来自P&ID的与特定设备符号相关联的名称来限定；(ii)图形元素，该图形元素根据特定设备符号限定；(iii)材料输入/输出(“I/O”)元素，该材料输入/输出(“I/O”)元素根据P&ID中的连接到特定设备符号的多个连接符号中的一个或多个连接符号来限定，材料I/O元素针对与特定设备符号相对应的物理设备部件限定材料输入和输出；(iv)模拟元素，该模拟元素可以经由用户输入来限定，以指定针对设备对象的模拟行为；和/或(v)未限定的通信I/O元素，未限定的通信I/O元素可以被限定为使得控制器能够与物理设备部件进行通信。在实施例中，工厂构建器系统可以包括用于在显示器上呈现配置区域以基于用户对多个设备符号在所显示的配置区域中的放置来促进用户对过程和仪表图(P&ID)的设计的装置。工厂构建器系统可以包括用于生成与由来自P&ID中的多个设备符号的特定设备符号表示的物理设备部件相对应的设备对象的装置。所生成的设备对象可以包括(i)名称元素，该名称元素根据来自P&ID的与特定设备符号相关联的名称来限定；(ii)图形元素，该图形元素根据特定设备符号来限定；(iii)材料输入/输出(“I/O”)元素，该材料输入/输出(“I/O”)元素根据连接到P&ID中的特定设备符号的多个连接符号中的一个或多个连接符号来限定，材料I/O元素针对对应于特定设备符号的物理设备部件限定材料输入和输出；(iv)模拟元素，该模拟元素可以经由用户输入来限定，以指定设备对象的模拟行为；和/或(v)未限定的通信I/O元素，该未限定的通信I/O元素可被限定为使得控制器能够与物理设备部件通信。附图说明根据实施例，下面描述的附图中的每个附图描绘了所公开的系统和/或方法的一个或多个方面。在可能的情况下，以下描述应用包括在以下附图中的附图标记。图1A是根据实施例的包括工厂构建器系统的系统的关系图。图1B是根据实施例的位于过程厂内的分布式过程控制网络的框图。图2是用于设计工厂的现有技术方法的流程图。图3是根据实施例的用于设计工厂的示例方法的流程图。图4是根据实施例的用于设计工厂的系统的关系图。图5是根据实施例的可由工厂构建器生成的示例设备对象的框图。图6是根据实施例的可由工厂构建器生成的示例性设备对象的框图。图7描绘了根据实施例的工厂构建器的示例界面。具体实施方式下面参照图1-图7讨论了各种技术、系统和方法。以下描述被划分为以下部分：I、概述II、工厂III、现有技术的工厂设计方法IV、根据所公开的实施例设计工厂V、其它注意事项。I.概述图1A是根据实施例的包括工厂构建器系统105的系统100的关系图。系统100包括工厂构建器系统105、一个或多个数据库28、和/或过程模块模拟器110。一个或多个数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工厂构建器系统，包括：显示器；处理器，所述处理器通信地耦合到所述显示器；存储器，所述存储器通信地耦合到所述处理器，所述存储器储存以下内容：(A)过程和仪表图(P&ID)例程，所述过程和仪表图(P&ID)例程在被执行时，使得所述显示器显示配置区域，以基于用户对多个设备符号在所显示的配置区域中的放置来促进用户对用于工厂的一部分的P&ID的设计；以及(B)设备对象生成器例程，所述设备对象生成器例程在被执行时，基于所述P&ID中的所述多个设备符号来生成多个可执行设备对象，其中，来自所述多个设备对象的设备对象与来自所述P&ID中的所述多个设备符号的特定设备符号相对应并包括：(i)名称元素，所述名称元素根据来自所述P&ID的与所述特定设备符号相关联的名称来限定；(ii)图形元素，所述图形元素根据所述特定设备符号来限定；(iii)材料输入/输出(“I/O”)元素，所述材料输入/输出(“I/O”)元素根据所述P&ID中的连接到所述特定设备符号的多个连接符号中的一个或多个连接符号来限定，所述材料I/O元素针对与所述特定设备符号相对应的物理设备部件限定材料输入和输出；(iv)模拟元素，所述模拟元素经由用户输入来限定，以指定针对所述设备对象的模拟行为；以及(v)未限定的通信I/O元素，所述未限定的通信I/O元素被限定为指定被控制器利用以与所述物理设备部件通信的地址。...

【技术特征摘要】
2016.07.27 US 15/221,0961.一种工厂构建器系统，包括：显示器；处理器，所述处理器通信地耦合到所述显示器；存储器，所述存储器通信地耦合到所述处理器，所述存储器储存以下内容：(A)过程和仪表图(P&ID)例程，所述过程和仪表图(P&ID)例程在被执行时，使得所述显示器显示配置区域，以基于用户对多个设备符号在所显示的配置区域中的放置来促进用户对用于工厂的一部分的P&ID的设计；以及(B)设备对象生成器例程，所述设备对象生成器例程在被执行时，基于所述P&ID中的所述多个设备符号来生成多个可执行设备对象，其中，来自所述多个设备对象的设备对象与来自所述P&ID中的所述多个设备符号的特定设备符号相对应并包括：(i)名称元素，所述名称元素根据来自所述P&ID的与所述特定设备符号相关联的名称来限定；(ii)图形元素，所述图形元素根据所述特定设备符号来限定；(iii)材料输入/输出(“I/O”)元素，所述材料输入/输出(“I/O”)元素根据所述P&ID中的连接到所述特定设备符号的多个连接符号中的一个或多个连接符号来限定，所述材料I/O元素针对与所述特定设备符号相对应的物理设备部件限定材料输入和输出；(iv)模拟元素，所述模拟元素经由用户输入来限定，以指定针对所述设备对象的模拟行为；以及(v)未限定的通信I/O元素，所述未限定的通信I/O元素被限定为指定被控制器利用以与所述物理设备部件通信的地址。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述工厂构建器工具还被配置为根据指定被所述物理设备部件利用的I/O地址的用户输入来限定所述通信I/O元素。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述物理设备部件是阀或泵中的一个。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述物理设备部件是以下中的一个：温度传感器、压力传感器、液位传感器、或流量传感器。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储器还包括控制模块设计器例程，所述控制模块设计器例程被配置为根据用户输入来限定用于所述过程的控制例程，其中，所述控制例程引用所述多个设备对象中的一个或多个设备对象。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器通过与对应于由所限定的控制例程引用的所述多个设备对象的所述物理设备部件进行通信来控制所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·T·斯奈德，
申请(专利权)人：爱默生过程管理电力和水解决方案公司，
类型：发明
国别省市：美国,US