用于将模块化控制系统合并到过程工厂的系统和方法技术方案

一种模块化控制系统包括：模块化控制器，其实现该模块化控制系统的控制逻辑，其中，该控制器被本地地建立在分布式控制系统的平台上；设备，其被配置为根据该控制逻辑来执行过程工厂中的物理功能；以及配置数据库，其存储该模块化控制系统的配置参数。在第一操作模式中，该模块化控制系统操作成独立模块，以及在第二操作模式中，所述模块化控制系统本地地操作成分布式控制系统的一个或多个节点。

System and method for merging modular control systems into process plants

A modular control system includes a modularized controller, which is actually the control logic of the modularized control system, where the controller is locally built on the platform of the distributed control system; the device is configured to perform the physical functions in the process plant according to the control logic; and the configuration database, It stores the configuration parameters of the modular control system. In the first mode of operation, the modularized control system operates as an independent module, and in the second operation mode, the modular control system operates one or more nodes of the component control system locally.

【技术实现步骤摘要】
用于将模块化控制系统合并到过程工厂的系统和方法
本公开内容总体上涉及与过程工厂一起使用模块化控制系统，例如具有过程工厂的橇装式系统，具体地，涉及将模块化控制系统有效地集成到在过程工厂中操作的过程控制系统。
技术介绍
目前在各种工业中使用的模块化控制系统是可以提供特定功能(例如使水沸腾、过滤液体或控制热交换)的完整的控制系统。模块化控制系统通常被实现为橇装式(skid-mounted)系统，或简称为“橇”，如此称呼，因为系统被封闭在框架内并且易于移动。橇可以作为整体单元运送到工厂，不经拆装和重新组装，并且通常由制造商预先配置。例如，橇通常包括可编程逻辑控制器(PLC)，诸如阀门或锅炉之类的专门设备，以及诸如压力或温度传感器之类的传感器。另一方面，分布式控制系统(DCS)也用于各种过程工业，包括化学、石化、提炼、制药、食品和饮料、电力、水泥、水和废水、油气、纸浆和造纸、以及钢铁，用于控制在单个站点或在远程位置操作的批量、补料分批和连续过程。过程工厂通常包括通过模拟、数字或组合的模拟/数字总线或经由无线通信链路或网络通信地耦合到一个或多个现场设备的一个或多个过程控制器。共同地，各种设备执行监控、控制和数据收集功能，以控制过程、安全关闭系统、火和气体检测系统、机器健康监控系统、维护系统、决策支持和其它系统。可以是例如阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流量传感器)的现场设备位于过程环境内并且通常执行物理或过程控制功能，例如打开或关闭阀门、测量过程参数等，以控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备，诸如符合公知的现场总线协议的现场设备，还可以执行通常在控制器内实现的控制计算、报警功能和其它控制功能。通常也位于工厂环境内的过程控制器接收指示由现场设备进行的过程测量和/或与现场设备有关的其它信息的信号，并执行运行例如不同控制模块的控制器应用，这些不同控制模块进行过程控制决策，根据接收到的信息生成控制信号，并与在现场设备(诸如和现场总线现场设备)中执行的控制模块或块进行协调。控制器中的控制模块通过通信线路或现场设备的链路发送控制信号，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作。来自现场设备和控制器的信息通常通过数据高速通道而可用于一个或多个其它硬件设备，例如操作者工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、集中式数据库或其它集中式管理计算设备，这些硬件设备通常放置在控制室或其它远离更苛刻的工厂环境的位置。这些硬件设备中的每一个通常跨过程工厂或跨过程工厂的一部分而集中。这些硬件设备运行应用，这些应用例如可以使操作者执行关于控制过程和/或操作过程工厂的功能，例如改变过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内的控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的报警、仿真过程的操作以培训人员或测试过程控制软件、保持和更新配置数据库等等。由硬件设备、控制器和现场设备使用的数据高速通道可以包括有线通信路径、无线通信路径或有线和无线通信路径的组合。作为示例，由艾默生过程管理公司出售的DeltaVTM控制系统包括存储在位于过程工厂内的不同位置的不同设备并由其执行的多个应用。驻留在一个或多个工作站或计算设备中的配置应用使用户能够创建或改变过程控制模块，并通过数据高速通道将这些过程控制模块下载到专用分布式控制器。通常，这些控制模块由通信地互连的功能块组成，这些功能块是面向对象的编程协议中的对象，其基于对其的输入执行控制方案内的功能，并且向控制方案内的其它功能块提供输出。配置应用还可以允许配置工程师创建或改变由查看应用使用的操作者界面，以向操作者显示数据，并使操作者能够在过程控制例程内改变设置，例如设定点。每个专用控制器，以及在某些情况下，一个或多个现场设备，存储和执行相应的控制器应用，该相应的控制器应用运行分配和下载到其的控制模块以实现实际的过程控制功能。可以在一个或多个操作者工作站(或在与操作者工作站和数据高速通道通信连接的一个或多个远程计算设备上)执行的查看应用经由数据高速通道从控制器应用接收数据并使用用户界面向过程控制系统设计人员、操作者或用户显示该数据，并且可以提供诸如操作者视图、工程师视图、技术人员视图等的多个不同视图中的任何一个。数据历史库应用通常存储在数据历史库设备中并由其执行，该数据历史库设备收集并存储跨数据高速通道提供的一些或全部数据，而配置数据库应用可以在附接到数据高速通道的另外的计算机中运行以存储当前过程控制例程配置及其相关联的数据。或者，配置数据库可以与配置应用位于相同的工作站中。在过程控制和工业自动化系统中操作的设备可以以有线或无线方式互连，并使用工业通信协议(例如FOUNDATIONTM现场总线、或Profibus)进行通信。此外，已经开发了诸如Modbus之类的协议来互连PLC。此外，除了标准工业自动化协议之外，还存在用于在过程控制系统中互连节点的专有协议。DeltaV是一个这种协议的示例。通常，这些协议规定了用于传送测量、警报和状态报告的格式、影响过程变量或自动化参数的命令、用于激活或去激活设备的命令等。典型的工业通信协议还经由预定义的命令或由制造商根据协议的语法为特定设备定义的命令来支持设备配置。虽然使用配备有PLC的橇是建立过程控制工厂的流行方法，但是如今PLC不能被本地地集成到大型DCS中。PLC通常依赖专有协议、配置和安全性。最好的是，操作者可以经由Modbus或一些其它标准协议使用弱集成以将PLC纳入较大的系统。弱集成是一种手动过程，其不能承受某些类型的变化，并且在系统演进时需要手动维护。例如，如果需要改变参数映射(即，需要移除较旧的参数映射并用新的参数映射来替换)，则不仅映射改变而且引用旧参数的所有逻辑必须被更新，并且所有新的逻辑都必须针对新参数进行写入。此外，参数映射具有实际或需求驱动的限制(例如，由于商业原因而设定的人为限制)。因此，如果需要映射更多允许或可能的参数，则需要手动取消映射某些现有参数。对于在橇装式系统上运行的控制逻辑，情况更糟。在这种情况下，必须使用完全不同的一组应用来维护这些设备的配置。通常，更新它们的过程需要膝上型计算机和对现场的访问以改变或修改逻辑。没有集中式配置可用于橇。特别是对于模块化结构，有可能的是使用将工厂构建成件(piece)，然后将这些件组装到中央储存库中。然而，即使软件配置和通信是兼容的，将配置合并到单个储存库也是困难和存在错误的手动过程。将两个或三个配置纳入一个涉及导入，这很容易出错。例如，如果命名计划包含错误，则会使用冗余标签建立两个模块化件，从而导致得到的配置错误。要解决这个问题，一个或者两个件需要被重新命名，并且所有对这些件的引用都需要被逐个定位并更新。此外，当两个件共享共同的资源(例如名称集)时，所产生的困难甚至更大。一个件可能会以不明显的方式改变另一个件。所产生的错误行为有时仅稍后在生产中才被看到。此外，模块化结构也带来运输问题。例如，将件放回网络是困难的，因为这些件将具有冲突的IP地址。
技术实现思路
本公开内容的模块化控制器在模块化控制系统(例如，橇装式系统)中进行操作，以独立于其它控制器来执行模块化控制系统的控制逻辑，类似于PLC。当集成到分布式过程控制系统中时，模块化控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化控制系统，包括：模块化控制器，其实现所述模块化控制系统的控制逻辑，其中，所述控制器被本地地建立在分布式控制系统的平台上；设备，其被配置为根据所述控制逻辑来执行过程工厂中的物理功能；以及配置数据库，其存储所述模块化控制系统的配置参数；其中：在第一操作模式中，所述模块化控制系统操作成独立模块，以及在第二操作模式中，所述模块化控制系统本地地操作成分布式控制系统的一个或多个节点。

【技术特征摘要】
2016.10.24 US 62/412,1081.一种模块化控制系统，包括：模块化控制器，其实现所述模块化控制系统的控制逻辑，其中，所述控制器被本地地建立在分布式控制系统的平台上；设备，其被配置为根据所述控制逻辑来执行过程工厂中的物理功能；以及配置数据库，其存储所述模块化控制系统的配置参数；其中：在第一操作模式中，所述模块化控制系统操作成独立模块，以及在第二操作模式中，所述模块化控制系统本地地操作成分布式控制系统的一个或多个节点。2.根据权利要求1所述的模块化控制系统，其中，所述模块化控制器与在所述分布式控制系统中操作的控制器共享至少一个软件层。3.根据权利要求1所述的模块化控制系统，其中，所述模块化控制器实现所述分布式控制系统的专有通信协议。4.根据权利要求1所述的模块化控制系统，其中，在所述第二操作模式中，存储在所述配置数据库中的所述配置参数中的至少多个配置参数被重命名以避免与所述分布式控制系统的集中式配置数据库中的类似配置参数冲突。5.根据权利要求4所述的模块化控制系统，其中，在所述第二操作模式中，所述配置参数中的所述至少多个配置参数被重命名以包括共享的前缀。6.根据权利要求1所述的模块化控制系统，还包括：物理框架，其容纳所述模块化控制器、所述设备和所述配置数据库，其中，所述模块化控制系统是作为单个单元可移动的橇装式系统。7.根据权利要求6所述的模块化控制系统，其中，所述设备包括传感器，所述传感器生成指示参数值的信号并且将所述信号提供到所述模块化控制器。8.根据权利要求1所述的模块化控制系统，还包括：第一寄存器，其存储第一网络地址，以及第二寄存器，其存储第一网络地址。9.根据权利要求8所述的模块化控制系统，其中：所述第一网络地址根据所述分布式控制系统的方案来定义，其中，所述模块化控制器能够使用来自所述分布式控制系统的其它节点的第一网络地址来寻址；以及所述第二网络地址根据所述模块化控制系统的方案来定义，其中，所述模块化控制器能够使用来自支持所述模块化控制系统的专有通信协议的节点的第二网络地址来寻址；其中，所述模块化控制系统的所述专有协议不同于所述分布式控制系统的通信协议。10.一种分布式过程控制系统，包括：集中式配置数据库，其存储所述分布式控制系统的配置参数；第一控制器，其实现所述分布式控制系统的控制逻辑的至少一部分；以及第二控制器，其实现模块化控制系统的控制逻辑，其中，所述模块化控制系统被配置为操作成：在第一操作模式中，独立于所述分布式控制系统的独立模块，以及在第二操作模式中，所述分布式控制系统的一个或多个节点；其中，所述第一控制器和所述第二控制器共享指定以下各项中的一项或多项的软件层：(i)配置过程，(ii)安全机制，或(iii)通信协议。11.根据权利要求10所述的分布式过程控制系统，其中，所述模块化控制系统包括设备，所述设备被配置为根据所述模块化控制系统的所述控制逻辑来执行过程工厂中的物理功能。12.根据权利要求11所述的分布式过程控制系统，其中，所述模块化控制系统还包括配置数据库，所述配置数据库存储所述模块化控制系统的配置参数。13.根据权利要求12所述的分布式过程控制系统，其中，所述模块化控制系统包括物理框架，所述物理框架容纳所述第二控制器、所述设备和所述配置数据库，其中，所述模块化控制系统是作为单个单元可移动的橇装式系统。14.根据权利要求10所述的分布式过程控制系统，其中，所述模块化控制系统包括配置数据库，所述配置数据库存储所述分布式控制系统的配置参数，并且其中，在所述第二操作模式中，所述分布式控制系统的所述配置参数中的至少多个配置参数被合并到所述集中式配置数据库。15.根据权利要求10所述的分布式过程控制系统，其中，在所述第二操作模式中，所述分布式控制系统的所述配置参数中的至少多个配置参数不被合并到所述集中式配置数据库。16.根据权利要求10所述的分布式过程控制系统，其中，所述第二控制器包括：第一寄存器，其存储第一网络地址，以及第二寄存器，其存储第一网络地址。17.根据权利要求16所述的分布式过程控制系统，其中：所述第一网络地址根据所述分布式控制系统的方案来定义，其中，所述模块化控制器能够使用来自所述分布式控制系统的其它节点的第一网络地址来寻址；以及所述第二网络地址根据所述模块化控制系统的方案来定义，其中，所述模块化控制器能够使用来自支持所述模块化控制系统的专有通信协议的节点的第二网络地址来寻址；其中，所述模块化控制系统的所述专有协议不同于所述分布式控制系统的通信协议。18.一种将模块化控制系统集成到分布式控制系统的方法，所述方法包括：由一个或多个处理器检测模块化控制系统通信地耦合到分布式过程控制系统的局域网，其中，所述模块化控制系统包括模块化控制器，所述模块化控制器以独立操作模式实现所述模块化控制系统的控制逻辑；由所述一个或多个处理器从所述模块化控制网络的配置数据库获取配置数据；由所述一个或多个处理器识别与所述分布式通信网络的其它节点处的配置项冲突的配置项，包括查询所述分布式过程控制系统的集中式配置数据；修改被确定为冲突的所述配置项中的至少一些配置项；以及更新所述模块化控制网络的所述配置数据，使得所述模块化控制网络能够操作成所述分布式控制系统的一个或多个节点。19.根据权利要求18所述的方法，其中，修改被确定为冲突的所述配置项中的至少一些配置项包括：向所述配置项中的所述至少一些配置项中的每一个配置项预置共享前缀。20.根据权利要求19所述的方法，还包括经由用户接口从操作者接收所述共享前缀。21.根据权利要求19所述的方法，其中，预置所述共享的前缀包括：自动地生成要用作所述共享前缀的建议的字母数字串；以及经由用户接口向操作者提供所述建议的字母数字串。22.根据权利要求21所述的方法，还包括：基于所述模块化控制系统相对于在所述局域网上检测到的一个或多个其它模块化控制系统而言被检测的顺序来自动地生成所述建议的字母数字串。23.根据权利要求18所述的方法，还包括：响应于检测到所述模块化控制系统，由所述一个或多个处理器自动地检查以下各项中的至少一项：(i)所述模块化控制器被供应的一个或多个许可证，(ii)所述模块化控制器的节点配置，(iii)所述模块化控制器的软件版本，以及(iv)为其供应所述模块化控制系统的场所；以及提供指示所述检查的结果的通知。24.根据权利要求18所述的方法，还包括：在通信地耦合到...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·K·奈多，M·G·奥特，A·C·琼斯，D·R·科尔克拉齐尔，K·约翰逊，R·哈尔格伦，
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