使用I/O抽象的现场设备配置的过程工厂中的配置制造技术

针对尚未被指派或分配的现场设备定义I/O抽象的配置以经由工厂内的特定I/O设备或I/O网络进行通信，并且此配置被储存在工厂的后端环境中的设备占位符对象中。此后，可以使用设备占位符对象设计、构建、配置、和测试将在工厂的后端环境中执行以在工厂的在线操作期间与现场设备通信的其它对象、模块、应用、用户接口等，而不需要与现场设备的任何实际通信，并且不需要将设备占位符对象指派给特定的I/O通道或I/O网络。可以在工厂的后端环境内的数据库中创建和储存一个或多个设备占位符对象的调试系统包括执行引擎以及通信接口，执行引擎执行一个或多个其它后端环境对象以进行调试和测试，通信接口根据设备占位符对象来判断现场设备是否处于I/O未分配的设备状态。如果这样，则通信接口使用储存在设备占位符对象中的配置数据来验证被测对象的形式、格式、和配置是正确的，以便与现场设备正确通信。此外，仿真引擎可以生成仿真设备信号，使得能够进一步测试对象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用I/O抽象的现场设备配置的过程工厂中的配置相关申请的交叉引用本申请请求于2015年10月12日提交的题为“SmartCommissioningofProcessControlPlants”的美国申请No.62/240,084的优先权和权益，其全部公开内容通过引用方式并入本文。本申请涉及于2015年1月26日提交的题为“CommissioningFieldDevicesinaProcessControlSystemSupportedbyBigData”的美国申请No.14/605,304以及与此同时提交并且题为“MethodandSystemforCommissioningProcessControlHardware”(代理案卷号06005-593481)的美国专利申请No.15/291,200，它们的全部公开内容通过引用在此并入本文。
本公开内容总体上涉及过程工厂和过程控制系统，并且更具体地，涉及过程工厂和过程控制系统的现场设备的回路的智慧或智能调试。
技术介绍
分布式过程控制系统(如在化学、石油、工业或其它过程工厂中使用以制造、精炼、转换、生成或生产物理材料或产品的分布式过程控制系统)通常包括一个或多个过程控制器，其经由模拟、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。现场设备(其可以是例如阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流速传感器)位于过程环境内并且通常执行物理或过程控制功能(诸如打开或关闭阀)、测量过程和/或环境参数(诸如温度或压力等)，以控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。诸如符合众所周知的现场总线协议的现场设备之类的智能现场设备也可以执行控制计算、报警功能、以及控制器内通常实现的其它控制功能。通常也位于工厂环境内的过程控制器接收指示现场设备获得的过程测量结果的信号和/或与现场设备有关的其它信息，并且执行运行例如不同的控制模块的控制器应用，该不同的控制模块作出过程控制决策、基于接收到的信息生成控制信号、并且与现场设备(诸如和Fieldbus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链路将控制信号发送到现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作，例如控制在工厂或系统内运行或执行的一个或多个工业过程的至少一部分。例如，控制器和现场设备控制由过程工厂或系统控制的过程的至少一部分。通常位于工厂环境内的I/O设备通常被设置在控制器与一个或多个现场设备之间，并且能够例如通过将电信号转换成数字值(反之亦然)来在它们之间通信。如本文所使用的，现场设备、控制器和I/O设备通常被称为“过程控制设备”，并且通常位于、设置、或安装在过程控制系统或工厂的现场环境中。来自现场设备和控制器的信息通常通过数据高速通道或通信网络可用于一个或多个其它硬件设备，诸如操作员工作站、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，这些计算设备通常放置在控制室或远离工厂的较严苛的现场环境的其它位置，例如在过程工厂的后端环境中。这些硬件设备中的每个硬件设备通常跨过程工厂或过程工厂的一部分而集中。这些硬件设备运行应用，该应用可以例如使操作员能够执行关于控制过程和/或操作过程工厂的功能，诸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、查看现场设备和控制器生成的警报、仿真过程的操作以培训人员或测试过程控制软件、保存和更新配置数据库等。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，艾默生过程管理公司出售的DeltaVTM控制系统包括储存在位于过程工厂内不同位置处的不同设备内并由其执行的多个应用。驻留在过程控制系统或工厂的后端环境中的一个或多个工作站或计算设备中的配置应用使得用户能够创建或改变过程控制模块并将这些过程控制模块经由数据高速通道下载到专用分布式控制器。典型地，这些控制模块由通信互连的功能块组成，这些功能块是面向对象的编程协议中的对象，其基于对其的输入来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设计者创建或改变由查看应用使用的操作员接口，以向操作员显示数据并且使得操作员能够改变过程控制例程内的设置，诸如设定点。每个专用控制器以及在一些情况下一个或多个现场设备储存并执行相应的控制器应用，该控制器应用运行指派并下载到其中的控制模块以执行实际的过程控制功能。可以在一个或多个操作员工作站上(或者在与操作员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接口向过程控制系统设计者、操作员、或用户显示该数据，并且可以提供诸如操作员视图、工程师视图、技术人员视图等之类的多个不同视图中的任何视图。数据历史库应用通常储存在数据历史库设备中并且由其执行，数据历史库设备收集和储存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又一计算机中运行，以储存当前过程控制例程配置和与之关联的数据。替代地，配置数据库可以位于与配置应用相同的工作站中。通常，过程工厂或系统的调试涉及使工厂或系统的各部件达到系统或工厂可按预期运行的点。如众所周知的，物理过程元件(诸如将用于控制过程工厂中的过程的阀、传感器等)(例如，根据管道和仪表图(P&ID)和/或工厂楼层布局和/或过程布局的其它计划或“蓝图”)安装在工厂的现场环境内的相应位置处。在过程元件已经被安装后，至少一些过程元件被调试。例如，现场设备、采样点、和/或其它元件可能会经受调试。调试是通常包括多个动作或活动的涉及的复杂的过程。例如，调试可以包括以下动作或活动，除了其它以外，诸如验证或确认已安装的过程控制设备(诸如现场设备)的身份及其预期的连接；确定并提供唯一识别过程控制系统或工厂内的过程控制设备的标签；为设备设置或配置参数的初始值、极限等；在各种条件下例如通过操纵提供给设备的信号和执行其它测试、以及其它调试活动和动作来验证设备的安装、操作和行为的正确性。调试期间的设备验证对于安全原因以及符合监管和质量要求非常重要。其它调试动作或活动在其中包括设备的过程控制回路上执行。这种调试动作或活动包括：例如，验证跨互连发送的各个信号导致互连两端的预期行为、对过程控制回路的完整性检查，生成完工I/O列表以指示工厂内实施的设备的实际物理连接以及记录其它“已安装”数据、等等。对于一些调试任务，用户可以在各目标过程控制设备、部件和回路处本地地使用调试工具(例如，手持式或便携式计算设备)。一些调试任务可以在过程控制系统的操作员接口处执行，例如在包括在过程工厂的后端环境中的操作员工作站的操作员接口处执行。典型地，过程工厂的调试需要在过程工厂的现场环境中安装、建立、和相互连接物理设备、连接、布线等。在工厂的后端环境处(例如，在诸如操作员工作站、个人计算机或计算设备、集中式数据库、配置工具等之类的集中式管理计算设备处，它们通常放置在控制室或远离较严酷的工厂现场环境的其它位置中)，专门识别和/或定址各设备、它们的配置、以及它们的互连的数据被集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调试具有现场环境和后端环境的过程工厂的方法，所述方法包括：使用设置在所述过程工厂的所述后端环境中的一个或多个计算设备来配置所述现场环境中的现场设备的设备占位符对象的实例，所配置的设备占位符对象的实例定义所述现场设备的I/O抽象配置；将所述设备占位符对象的所述实例储存在所述过程工厂的所述后端环境中的计算机存储器中；在所述工厂的所述后端环境内对一个或多个其它对象进行配置，以在所述过程工厂的所述后端环境中的计算机处理设备上执行，从而在所述过程工厂的在线操作期间与所述现场设备进行通信；以及使用所述过程工厂的所述后端环境中的一个或多个计算机设备来测试所述一个或多个其它对象，包括：在执行引擎上执行所述一个或多个其它对象，以发起与所述现场设备的通信，访问储存在所述过程工厂的所述后端环境中的所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例，以获得所述现场设备的配置信息，以及基于从所述设备占位符对象的所述实例获得的所述现场设备的所述配置信息来判断与所述现场设备的通信是否适当。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.12 US 62/240,0841.一种调试具有现场环境和后端环境的过程工厂的方法，所述方法包括：使用设置在所述过程工厂的所述后端环境中的一个或多个计算设备来配置所述现场环境中的现场设备的设备占位符对象的实例，所配置的设备占位符对象的实例定义所述现场设备的I/O抽象配置；将所述设备占位符对象的所述实例储存在所述过程工厂的所述后端环境中的计算机存储器中；在所述工厂的所述后端环境内对一个或多个其它对象进行配置，以在所述过程工厂的所述后端环境中的计算机处理设备上执行，从而在所述过程工厂的在线操作期间与所述现场设备进行通信；以及使用所述过程工厂的所述后端环境中的一个或多个计算机设备来测试所述一个或多个其它对象，包括：在执行引擎上执行所述一个或多个其它对象，以发起与所述现场设备的通信，访问储存在所述过程工厂的所述后端环境中的所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例，以获得所述现场设备的配置信息，以及基于从所述设备占位符对象的所述实例获得的所述现场设备的所述配置信息来判断与所述现场设备的通信是否适当。2.根据权利要求1所述的方法，其中，访问所述设备占位符对象的所述实例包括：访问所述设备占位符对象的所述实例的第一配置字段，所述所述第一配置字段指示所述现场设备是否处于I/O未分配状态，并且，如果所述现场设备处于I/O未分配的设备状态，则访问所述设备占位符对象的所述实例的其它配置字段。3.根据权利要求2所述的方法，其中，当所述第一配置字段指示所述现场设备处于I/O已分配状态时，访问指示经由I/O网络到所述现场设备的通信路径的另一配置字段，并且，使用所确定的通信路径与所述现场设备进行通信。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，测试所述一个或多个其它对象包括：生成所述现场设备的仿真响应，并且使用所述现场设备的所述仿真响应来进行所述一个或多个其它对象的进一步执行。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个其它对象包括控制例程对象，所述控制例程对象执行对所述现场环境中的过程现场装备的控制。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个其它对象包括维护例程对象，所述维护例程对象对所述现场环境中的过程现场装备执行维护活动。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个其它对象包括仿真对象，所述仿真对象执行对所述现场环境中的过程现场装备的操作的仿真。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个其它对象包括用户图形接口例程，所述用户图形接口例程向用户提供关于所述现场环境中的过程现场设备的所述操作的信息。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，配置所述现场环境中的现场设备的设备占位符对象的所述实例包括：获得所述现场设备的源标签，并且根据所述后端环境中的所述源标签生成所述现场设备的系统标签，以及将所生成的所述现场设备的系统标签储存在所述设备占位符对象的所述实例的配置字段中。10.根据权利要求9所述的方法，其中，测试所述一个或多个其它对象包括：使用所生成的所述现场设备的系统标签来发起与所述现场设备的通信，并且其中，访问储存在所述过程工厂的所述后端环境中的所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例包括：基于所述现场设备的所述系统标签来定位所述设备占位符对象的所述实例。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，配置所述现场环境中的现场设备的设备占位符对象的所述实例包括：定义将用于与所述现场设备通信的I/O通道的一个或多个属性，并将所述I/O通道的所述一个或多个属性储存在所述设备占位符对象的所述实例中。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：当所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例指示所述现场设备处于I/O未分配的设备状态时，由所述后端环境中的所述一个或多个计算设备发起与相对于所述现场设备的所述一个或多个其它对象相关的一个或多个调试动作。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，配置所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例包括：储存所述设备占位符对象的一个或多个属性的相应值，每个相应值都指示描述所述现场设备的相应类别或类型。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，储存指示描述所述现场设备的所述相应类别或类型的所述相应值包括：储存一个或多个值，所述一个或多个值中的每个值分别指示I/O接口类型、设备类型、所述设备类型的特征、I/O配置类型、I/O配置参数类型的属性、或者所述I/O配置类型的通道参数。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述设备占位符对象包括多个属性，并且还包括：基于针对所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例的第二属性所储存的值，来显露所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例的第一属性。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，测试所述一个或多个其它对象包括：将所述一个或多个其它对象下载到过程控制器设备，以及在所述过程控制器设备的执行引擎中执行所述一个或多个其它设备。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，测试所述一个或多个其它对象包括：在所述后端环境内的处理设备中所执行的调试应用的执行引擎中执行所述一个或多个其它对象。18.一种用于调试具有现场环境和后端环境的过程工厂的系统，所述系统包括：配置单元，所述配置单元在设置于所述过程工厂的所述后端环境中的一个或多个计算设备上执行，以创建所述现场环境中的现场设备的设备占位符对象的实例，所配置的设备占位符对象的实例定义所述现场设备的I/O抽象配置；存储器，所述存储器设置在所述过程工厂的所述后端环境中，所述过程工厂的所述后端环境储存所述设备占位符对象的所述实例；一个或多个其它对象，所述一个或多个其它对象储存在所述工厂的所述后端环境内的存储器中，所述其它对象在所述过程工厂的所述后端环境中的计算机处理设备上执行，以在所述过程工厂的在线操作期间与所述现场设备进行通信；以及调试单元，当所述现场设备未通信地连接到所述过程工厂的所述后端环境时，或者当通过所述过程工厂的I/O网络到所述现场设备的通信路径尚未被定义时，所述调试单元在所述过程工厂的所述后端环境中的一个或多个计算机设备上执行，以测试所述其它对象的操作，所述调试单元包括：执行引擎，所述执行引擎执行所述一个或多个其它对象，以发起与所述现场设备的通信；以及通信接口，所述通信接口访问储存在所述过程工厂的所述后端环境的所述存储器中的所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例，以获得所述现场设备的配置信息，其中，所述调试单元基于从所述设备占位符对象的所述实例获得的所述现场设备的所述配置信息，来判断与所述现场设备的通信是否适当。19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述设备占位符对象的所述实例包括第一配置字段，所述第一配置字段指示所述现场设备是否处于I/O未分配状态，并且其中，所述通信接口访问所述设备占位符对象的所述实例的所述第一配置字段，并且，如果所述现场设备处于I/O未分配的设备状态，则访问所述设备占位符对象的所述实例的其它配置字段。20.根据权利要求18-19中任一项所述的系统，其中，当所述第一配置字段指示所述现场设备处于I/O已分配状态时，所述通信接口访问指示经由I/O网络到所述现场设备的通信路径的另一配置字段，并且使用所确定的通信路径来与所述现场设备进行通信。21.根据权利要求18-20中任一项所述的系统，其中，所述调试单元包括仿真单元，所述仿真单元生成所述现场设备的仿真响应，并且向所述通信接口提供所述现场设备的所述仿真响应，并且其中，所述执行引擎使用所述现场设备的所述仿真响应来执行所述一个或多个其它对象的进一步执行。22.根据权利要求18-21中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个其它对象包括控制例程对象，所述控制例程对象执行对所述现场环境中的过程现场装备的控制。23.根据权利要求18-22中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个其它对象包括维护例程对象，所述维护例行对象对所述现场环境中的过程现场装备执行维护活动。24.根据权利要求18-23中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个其它对象包括仿真对象，所述仿真对象执行对所述现场环境中的过程现场装备的操作的仿真。25.根据权利要求18-24中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个其它对象包括用户图形接口例程，所述用户图形接口例程向用户提供关于所述现场环境中的过程现场装备的操作的信息。26.根据权利要求18-25中任一项所述的系统，其中，所述配置单元通过以下方式来配置所述现场环境中的现场设备的设备占位符对象的所述实例：获得所述现场设备的源标签，并且根据所述源标签生成所述现场设备的系统标签，以及将所生成的所述现场设备的系统标签储存在所述设备占位符对象的所述实例的配置字段中。27.根据权利要求18-26中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个其它对象被配置为使用所述现场设备的所述系统标签来发起与所述现场设备的通信，并且其中，所述通信接口通过以下方式来访问所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例：基于所述现场设备的所述系统标签来定位所述设备占位符对象的所述实例。28.根据权利要求18-27中任一项所述的系统，其中，所述配置单元通过储存所述设备占位符对象的一个或多个属性的相应值来配置所述现场设备的所述设备占位符对象的所述实例，每个相应值都指示描述所述现场设备的相应类别或类型。29.根据权利要求18-28中任一项所述的系统，所述配置单元通过储存一个或多个值来储存指示描述所述现场设备的所述相应类别或类型的所述相应值，所述一个或多个值中的每个值分别指示I/O接口类型、设备类型、所述设备类型的特征、I/O配置类型、所述I/O配置参数类型的属性、或者所述I/O配置类型的通道参数。30.根据权利要求18-29中任一项所述的系统，其中，所述设备占位符对象包括多个属性，并且所述配置单元基于针对所述现场设备的所述设备占位符对象的实例的第二属性所储存的值，来配置所述现场设备的所述设备占位符对象的实例的第一属性。31.根据权利要求18-30中任一项所述的系统，其中，所述设备占位符对象包括与将用于和所述现场设备通信的I/O通道相关联的一个或多个属性。32.一种用于调试具有现场环境和后端环境的过程工厂的调试系统，所述调试系统包括：配置单元，所述配置单元在设置于所述过程工厂的所述后端环境中的一个或多个计算设备上执行，以创建所述现场环境中的多个现场设备中的每个现场设备的设备占位符对象的实例，所配置的设备占位符对象的实例中的每个设备占位符对象的实例定义所述多个现场设备中的相应一个现场设备的I/O抽象配置；存储器，所述存储器设置在储存所述设备占位符对象的多个实例的所述过程工厂的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·O·琼德，G·K·劳，C·I·S·威，D·R·科尔克拉齐尔，S·迪亚兹，J·K·奈多，N·J·彼得森，K·A·布尔，D·R·斯特林顿，
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