在过程控制系统中轻松切换节点技术方案

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部件/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。虚拟部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部件行为模块，这些部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】
在过程控制系统中轻松切换节点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或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在运行时操作期间切换工业过程工厂的过程控制系统的节点的方法，所述方法包括：/n经由设置在所述工业过程工厂的虚拟环境中的虚拟节点来模拟所述工业过程工厂的过程控制系统的物理部件的至少一部分的运行时行为，所述物理部件能够部署在所述工业过程工厂的物理环境中，所述虚拟节点是模拟节点，并且所述模拟包括：/n由所述模拟节点经由订阅获得由I/O交换机发布的第一数据，所述I/O交换机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；/n由所述模拟节点对所获得的第一数据进行操作；以及/n基于所述操作，由所述模拟节点发布所述I/O交换机已订阅的第二数据，/n在所述I/O交换机在所述过程控制系统的所述...

【技术特征摘要】
20190610 US 62/859,508;20200514 US 16/874,2971.一种在运行时操作期间切换工业过程工厂的过程控制系统的节点的方法，所述方法包括：
经由设置在所述工业过程工厂的虚拟环境中的虚拟节点来模拟所述工业过程工厂的过程控制系统的物理部件的至少一部分的运行时行为，所述物理部件能够部署在所述工业过程工厂的物理环境中，所述虚拟节点是模拟节点，并且所述模拟包括：
由所述模拟节点经由订阅获得由I/O交换机发布的第一数据，所述I/O交换机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；
由所述模拟节点对所获得的第一数据进行操作；以及
基于所述操作，由所述模拟节点发布所述I/O交换机已订阅的第二数据，
在所述I/O交换机在所述过程控制系统的所述运行时操作期间进行操作以通过经由订阅和发布在运行时节点之间路由I/O数据来控制工业过程时，发生由所述模拟节点进行的所述获取、所述操作和所述发布；以及
将所述模拟节点激活为所述过程控制系统的虚拟运行时节点，所述虚拟运行时节点结合所述I/O交换机进行操作，以在所述过程控制系统的所述运行时操作期间控制所述工业过程的至少一部分。


2.根据前述权利要求所述的方法，其中：
模拟所述物理部件的所述至少一部分的所述运行时行为包括模拟以下各项的运行时行为：过程控制器；安全控制器；安全逻辑解算器；I/O节点、卡或设备；无线设备；以太网设备；操作员工作站；用户接口设备；工具；网关；电子编组机柜；网络连接；能够部署在和/或设置在所述工业过程工厂的所述物理环境内的另一种类型的物理设备或部件；能够部署在和/或设置在所述工业过程工厂的所述物理环境内的特定物理设备或部件的模块、例程、功能或行为；所述特定物理设备或部件的MAC地址；所述特定物理设备或部件的硬件子部件；或所述特定物理设备或部件的另一部分；并且
将所述模拟节点激活为所述虚拟运行时节点包括将所述模拟节点激活为所述物理部件的所述至少一部分的虚拟化。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将所述模拟节点激活为所述虚拟运行时节点包括：在接收到所述模拟的批准之后，将所述模拟节点激活为所述虚拟运行时节点。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，模拟所述物理部件的所述至少一部分的所述运行时行为包括：操控所述物理部件的所述至少一部分的所述运行时行为的模拟，所述模拟的所述操控包括以下各项中的至少一项：改变所述模拟的速度，将第一值插入到所述模拟中，修改所述模拟中使用的第二值，更改所述模拟的初始条件，或更改所述模拟的中间条件。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，经由所述模拟节点来模拟所述物理部件的所述至少一部分的所述运行时行为包括：经由所述模拟节点结合所述过程控制系统的另一个虚拟运行时节点或另一个物理节点中的至少一个来模拟所述相应的物理部件的所述运行时行为。


6.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述另一个虚拟运行时节点或所述另一个物理节点中的至少一个在所述过程控制系统的所述运行时操作期间进行操作以控制所述工业过程的相应部分。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，经由所述模拟节点来模拟所述物理部件的所述至少一部分的所述运行时行为包括：通过使用所述模拟节点和暴露于一个或多个其他应用的模拟访问机制来模拟所述物理部件的所述至少一部分的所述运行时操作行为。


8.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述模拟访问机制维护与所述模拟相关联的一个或多个状态，并且其中，将所述模拟节点激活为所述虚拟运行时节点包括：基于所维护的一个或多个状态，将所述模拟节点激活为所述虚拟运行时节点。


9.根据权利要求7-8中的任一项所述的方法，其中，通过使用暴露于所述一个或多个应用的所述模拟访问机制来模拟所述运行时行为包括：响应于经由所述模拟访问机制控制从所述一个或多个应用接收的一个或多个指令来控制所述模拟。


10.根据前述权利要求所述的方法，其中，响应于一个或多个指令来控制所述模拟包括响应于用于执行以下各项中的至少一项的一个或多个指令来控制所述模拟：改变所述模拟的速度，将第一值插入到所述模拟中，修改所述模拟中使用的第二值，更改所述模拟的初始条件，或更改所述模拟的中间条件。


11.根据权利要求7-10中的任一项所述的方法，还包括：经由所述模拟访问机制来管理使用所述模拟节点的模拟，所述模拟的所述管理包括以下各项中的至少一项：保存与所述模拟相关联的信息，获取与先前模拟相关联的先前保存的信息以用于所述模拟中，或基于与所述先前模拟相关联的所述先前保存的信息来恢复所述模拟的至少一部分。


12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在将所述模拟节点激活为所述虚拟运行时节点之后，去激活与所述物理部件的所述至少一部分相对应的另一个虚拟运行时节点。


13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述模拟节点是第一模拟节点并且所述物理部件的所述至少一部分是第一物理部件的至少一部分，并且所述方法还包括：
经由设置在所述工业过程工厂的所述虚拟环境中的第二模拟节点来模拟能够部署在所述工业过程工厂的所述物理环境中的第二物理部件的至少一部分的运行时行为，其包括：
由所述第二模拟节点经由相应的订阅获得由所述I/O交换机发布的第三数据；
由所述第二模拟节点对所获得的第三数据进行操作；以及
由所述第二模拟节点基于所述操作发布所述I/O交换机已订阅的第四数据；以及
在所述第二物理部件的所述至少一部分的所述运行时行为的所述模拟的批准之后，将所述第二模拟节点的部件行为模块(CBM)下载到设置在所述过程工厂的所述物理环境中的所述第二物理部件的实例中，以使得所述第二物理部件在所述过程控制系统的所述运行时操作期间根据所下载的CBM来执行，以控制所述工业过程的相应部分。


14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：
所述模拟节点是所述物理部件的特定实例的虚拟孪生，所述特定实例在所述过程控制系统的运行时操作期间在所述过程控制工厂中执行，以控制所述工业过程的相应部分；并且
经由所述模拟节点模拟所述物理部件的所述至少一部分的所述运行时行为包括：当所述物理部件的所述特定实例在所述过程控制系统的所述运行时操作期间执行以控制所述工业过程的所述相应部分时，镜像所述物理部件的所述特定实例的所述运行时行为。


15.根据前述权利要求所述的方法，其中，镜像所述物理部件的所述特定实例的所述运行时行为包括：将与所述物理部件的所述特定实例的所述运行时行为相关联的状态信息传递给所述模拟节点。


16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：
所述过程控制系统还包括虚拟化管理节点；
所述方法还包括由所...

【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