用于实时过程控制的发布/订阅协议制造技术

多用途动态模拟和运行时控制平台包括与物理过程环境耦合的虚拟过程环境，虚拟和物理过程环境的组件/节点协作以动态执行工业过程工厂的运行时过程控制和/或其模拟。虚拟组件可以包括虚拟运行时节点和/或模拟节点。MPDSC包括I/O交换机，其例如通过使用发布/订阅机制在虚拟节点和/或物理节点之间传递I/O数据，从而虚拟化物理I/O过程数据传递。由I/O交换机服务的节点可以包括相应的组件行为模块，这些组件行为模块不知道它们是否在虚拟或物理节点上被利用。模拟可以实时甚至结合工厂的运行时操作进行，和/或模拟可以根据需要进行操作(速度、数值、管理等)。该平台同时支持模拟和运行时操作以及它们之间的交互/交集。

【技术实现步骤摘要】
用于实时过程控制的发布/订阅协议相关申请的交叉引用本申请要求于2019年6月10日提交的、名称为“IndustrialControlSystemArchitectureforReal-TimeSimulationandControl”的美国临时专利申请号62/859,508的优先权和申请日的权益，该美国临时申请的全部公开内容在此通过引用明确地并入本文。
本专利申请总体上涉及工业和过程控制系统，更具体地，涉及使用虚拟化的部件来提供过程控制和/或运行时实际过程控制的模拟的工业控制系统。
技术介绍
过程或工业控制系统(像在化学、石油或其他工业过程工厂中用于从材料生产物理产品的过程或工业控制系统)通常包括一个或多个过程控制器，该过程控制器经由模拟、数字或组合的模拟/数字总线、或者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。可以是例如阀、阀定位器、开关、以及变送器(例如，温度、压力、液位和流率传感器)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、测量过程参数等)，以控制在过程工厂或系统内执行的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制工业过程工厂的工业过程的方法，所述方法包括：/n在所述工业过程工厂的运行时操作期间，执行过程控制系统的过程控制回路以控制所述工业过程的至少一部分，所述过程控制回路包括设置在所述工业过程工厂的物理环境中的现场设备、过程控制器、以及将所述现场设备和所述过程控制器通信地连接的I/O节点，并且执行所述过程控制回路包括：/n在所述I/O节点处获得采用实时控制协议的第一发布，所述第一发布指示在执行所述过程控制回路期间由所述现场设备生成的数据内容，并且获得所述第一发布是基于与由所述现场设备生成的所述数据内容相对应的所述I/O节点的订阅的；/n由所述I/O节点确定指示由所述现场设备生成的所述数据内...

【技术特征摘要】
20190610 US 62/859,508;20200514 US 16/874,1481.一种控制工业过程工厂的工业过程的方法，所述方法包括：
在所述工业过程工厂的运行时操作期间，执行过程控制系统的过程控制回路以控制所述工业过程的至少一部分，所述过程控制回路包括设置在所述工业过程工厂的物理环境中的现场设备、过程控制器、以及将所述现场设备和所述过程控制器通信地连接的I/O节点，并且执行所述过程控制回路包括：
在所述I/O节点处获得采用实时控制协议的第一发布，所述第一发布指示在执行所述过程控制回路期间由所述现场设备生成的数据内容，并且获得所述第一发布是基于与由所述现场设备生成的所述数据内容相对应的所述I/O节点的订阅的；
由所述I/O节点确定指示由所述现场设备生成的所述数据内容的发布的订阅者，所述订阅者与所述过程控制器相对应；以及
由所述I/O节点以所述实时控制协议发布第二发布，所述第二发布指示由所述现场设备生成的所述数据内容，
从而使由所述现场设备生成的所述数据内容在小于或等于与在执行所述过程控制回路期间将实时过程数据从所述现场设备传递到所述过程控制器相对应的最大传输延迟的时间间隔内被提供给所述过程控制器。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述第一发布指示的所述数据内容通过在所述I/O节点内独特的相应的标识符来标识，并且其中，确定所述订阅者包括基于由所述第一发布指示的所述数据内容的所述相应的标识符来确定所述订阅者。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一发布的发布者通过在所述I/O节点内独特的相应的标识符来标识，并且其中，确定所述订阅者包括基于所述发布者的所述相应的标识符来确定所述订阅者。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，由所述第一发布指示的所述数据内容的所述订阅者由所述I/O节点内独特的相应的标识符来标识，并且基于所述订阅者的所述相应的标识符发布所述第二发布。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：
确定指示由所述现场设备生成的所述数据内容的所述发布的所述订阅者包括：确定指示由所述现场设备生成的所述数据内容的所述发布的多个订阅者，所述多个订阅者与多个接收方相对应，所述多个接收方包括所述过程控制器；并且
发布指示由所述现场设备生成的所述数据内容的所述第二发布，从而使由所述现场设备生成的所述数据内容被提供给所述多个接收方。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：
所述I/O节点包括在具有使用所述实时控制协议进行通信的多个节点的实时控制网络中；
所述方法还包括由所述I/O节点进行以下操作中的至少一项：维护或访问独特标识符集合；
所述标识符集合中的每个独特标识符在所述实时控制网络内独特地标识以下各项中的一项：相应的数据内容、发布所述I/O节点已订阅的相应一个或多个发布的相应的发送节点、或者已订阅由所述I/O节点发布的相应一个或多个发布的相应的接收节点；并且
获得所述第一发布、确定所述订阅者、或发布所述第二发布中的至少一个是基于所述独特标识符集合的。


7.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述独特标识符集合是在配置和/或调试期间基于所述工业过程控制系统的一个或多个系统配置数据库来确定的。


8.根据权利要求6-7中的任一项所述的方法，
还包括以下各项中的至少一项：由所述I/O节点维护或访问记录集合，每个记录从所述独特标识符集合中指示对应的数据内容的相应的独特标识符，并指示以下各项中的至少一项：所述对应的数据内容的、所述实时控制网络内的发布者的独特标识符，或者所述对应的数据内容的、所述实时控制网络内的订阅者的独特标识符；并且
其中，获得所述第一发布、确定所述订阅者、或发布所述第二发布中的至少一个是基于所述记录集合的。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：
所述过程控制器是设置在所述工业过程工厂的虚拟环境中的虚拟过程控制器；
所述I/O节点是将所述工业过程工厂的所述虚拟环境和所述工业过程工厂的所述物理环境通信地连接的I/O交换机；
以所述实时控制协议发布所述第二发布包括通过所述I/O交换机使用所述实时控制协议将所述第二发布发布到所述虚拟过程控制器。


10.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中：
所述过程控制器是设置在所述工业过程工厂的虚拟环境中的虚拟过程控制器；
所述I/O节点是将所述工业过程工厂的所述虚拟环境和所述工业过程工厂的所述物理环境通信地连接的I/O交换机；
以所述实时控制协议发布所述第二发布包括通过所述I/O交换机使用所述实时协议将所述第二发布发布到与所述虚拟过程控制器中包括的部件行为模块固有的I/O类型相对应的虚拟过程I/O(PIO)子系统，所述虚拟PIO子系统包括在所述I/O交换机中；并且
所述I/O交换机的所述虚拟PIO子系统使用所述虚拟过程控制器中包括的所述CBM的所述固有的I/O类型将由所述现场设备生成并在所述第二发布中指示的所述数据内容传送到所述虚拟过程控制器。


11.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中：
所述过程控制器是设置在所述工业过程工厂的所述物理环境中的物理过程控制器；并且
以所述实时控制协议发布所述第二发布包括以下各项中的一项：(i)使用所述实时控制协议将所述第二发布发布到所述物理过程控制器，或(ii)使用所述实时控制协议将所述第二发布发布到设置在所述I/O节点与所述物理过程控制器之间的中介节点，所述中介节点使用所述物理过程控制器固有的另一种协议将由所述现场设备生成并在所述第二发布中指示的所述数据内容传送到所述物理过程控制器。


12.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中：
所述过程控制器是设置在所述工业过程工厂的所述物理环境中的物理过程控制器；
以所述实时控制协议发布所述第二发布包括使用所述实时控制协议将所述第二发布发布到与所述物理过程控制器中包括的部件行为模块(CBM)固有的I/O类型相对应的虚拟PIO子系统，所述虚拟PIO子系统包括在所述I/O节点中；并且
所述I/O节点的所述虚拟PIO子系统使用所述物理过程控制器中包括的所述CBM的所述固有的I/O类型将由所述现场设备生成并在所述第二发布中指示的所述数据内容传送到所述物理过程控制器。


13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：
所述I/O节点包括在具有使用所述实时控制协议进行通信的多个节点的实时控制网络中；
所述方法还包括在所述工业过程工厂的运行时操作期间执行以下各项：
在所述I/O节点处，获得由所述多个节点中的多个节点所生成的采用所述实时控制协议的多个第一发布，所述多个第一发布中的每个第一发布指示由相应的发送节点提供的相应的数据内容，并且获得所述每个第一发布是基于与以下各项中的至少一项相对应的所述I/O节点的相应的订阅：(i)所述相应的发送节点，或者(ii)由所述相应的发送节点提供的所述相应的数据内容；
由所述I/O节点确定由所述每个第一发布指示的所述相应的数据内容的相应的接收节点，确定所述相应的接收节点是基于与以下各项中的至少一项相对应的所述相应的接收节点的相应的订阅的：(i)所述相应的发送节点，或者(ii)由所述相应的发送节点提供的所述相应的数据内容；并且
由所述I/O节点使用所述实时控制协议将多个第二发布发布到所述多个接收节点，所述多个第二发布指示由所述多个第一发布指示的所述数据内容。


14.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述多个节点包括设置在所述工业过程工厂的虚拟环境中的一个或多个虚拟节点，并且所述I/O节点是将所述工业过程工厂的所述虚拟环境和所述物理环境通信地连接的I/O交换机。


15.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或多个虚拟节点包括至少一个虚拟运行时节点，所述至少一个虚拟运行时节点中的每个虚拟运行时节点是相应的物理设备节点、设备或部件的虚拟化实例，并且所述每个虚拟运行时节点在所述工业过程工厂的所述运行时操作期间作为所述过程控制系统的相应部分进行操作。


16.根据权利要求14-15中的任一项所述的方法，其中，所述一个或多个虚拟节点包括至少一个模拟物理节点，每个模拟物理节点模拟相应的物理节点、设备或部件，所述相应的物理节点、设备或部件能够部署在所述工业过程工厂的所述物理环境中，以在所述工业过程工厂的所述运行时操作期间作为所述过程控制系统的相应部分进行操作。


17.根据权利要求14-16中的任一项所述的方法，其中，所述一个或多个虚拟节点包括至少一个模拟虚拟运行时节点，每个模拟虚拟运行时节点模拟相应的虚拟运行时节点、设备或部件，所述相应的虚拟运行时节点、设备或部件能够部署在所述工业过程工厂的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·尼克松，A·小阿马罗，N·H·贝尔，J·M·卡尔德维尔，G·K·劳，
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