一种在过程控制系统中用于实施控制过程及在所述控制过程的执行期间用于解决矛盾的系统及方法包括：加载所述控制过程的逻辑结构、在所述控制过程被实例化时加载多个实例化对象或过程、在执行期间使用所述实例化对象来将所述控制过程的程序元件实例化成所述程序元件的控制过程要求、执行所述程序元件作为所述控制过程的部分、以及在所述控制过程的执行期间在所述程序元件的执行完成时解构所述程序元件。矛盾的解决包括在控制器中执行实体的第一模型、在执行引擎中执行所述实体的第二模型、检测所述模型之间的差异、产生提示及接收操作指令以继续所述过程或中止所述过程。
Method and system for batch processing and execution in a process system
For the implementation of process control in process control system and during the execution of the control procedure for solving the contradiction of system and method includes: loading the control process of logical structure, in the control process by loading multiple instantiation object or process, the use of the instantiated object during execution to the the control process control procedure of an instance of the program element element, executing the program element as the control part of the process, and during the execution of the control process in the program element is executed by the program component instantiation of deconstruction. The solution included in the controller in the first model execution entity in the execution engine to execute the second entity model, detecting the difference between model, prompting and receiving the operation instruction to continue the process or terminate the process.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及过程设备中的过程控制系统，尤其涉及执行过程(比 如批过程)以及在所述过程的运行期间的矛盾解决。
技术介绍
工厂及其他生产设施经常用于创造多种产品。过程控制系统-比如由美国德克萨斯州奥斯汀市(Austin, Texas)的艾默生过程控制有限公司 (Emerson Process Management, LLP )提供的那些过程控制系统陽广泛地用 于这些制造产品或控制过程(例如化学品制造、发电厂控制等等)的工厂及 /或设施。过程控制系统也用于自然资源的开采，例如石油及天然气钻探及 处理过程等等。实质上，任何制造过程、资源开采过程等等可以通过一个或 多个过程控制系统的应用来自动化。过程控制网络-如那些用于化学、石油或其他过程的过程控制网络-一般包括集中式过程控制器，集中式过程控制器通信连接到一个或多个现场 设备，所述现场设备可能是阀定位器、开关、传感器(温度传感器、压力传 感器及流率传感器)等等。这些现场设备可以在过程中执行物理控制功能(比 如开启及/或关闭阀)，可以在过程中进行测量以用于控制过程的操作，或 可以在过程中执行任何其他期望功能。过程控制器传统上通过一个或多个模 拟信号线或总线与现场设备连接，模拟信号线或总线可以(例如)传送4-20 mA信号到现场设备或从现场设备传送4-20mA信号。然而，最近，过程控 制行业已经开发许多标准、开放式、数字或混合数字及模拟通信协议，比如 FOUNDATION FIELDBUS(此后称"Fieldbus" ) 、 HART 、 PROFIBUS⑧、 WORLDFIP⑧、Device-Net 、 CAN等协议；这些协议可以用于实施控制器与现场设备之间的通信。 一般而言，所述现场设备接收由一个或多个现场设备 所进行的测量的信号及/或关于所述现场设备的其他信息，并使用这些信息 来实施典型复杂的控制例程，然后产生控制信号并通过所述通信线或总线传 送至所述现场设备，从而控制所述过程的操作。由过程控制系统控制的另 一个常见的制造过程为批处理过程。批处理典 型地涉及用于创建材料的配方。例如，批处理经常在医药及化学工业中用于 制造药品、化学品及其他物质。描述批处理过程的配方典型地指示怎样制造 期望的物质。例如，可以首先混合两种化学品，然后加热其混合物来制成特 定化学品。仅仅用于制造一种物质的总配方可能包含数以百计的步骤。所述 配方可能指示需使用哪些原材料及采用什么比例、应加热或冷却所述原材料 及需要什么设备来产生所期望的物质。聚氯乙烯的制造是一个工业规模的批 处理过程范例。聚氯乙烯是通过聚合或"结合"小得多的氯乙烯分子而制 成。聚氯乙烯的制造是通过以氯乙烯、溶剂及诱导聚合物的混合物将批式反 应器填充至适当水平、加热所述反应器中的混合物、冷却生成批产物、以及 通过清除剩余的原材料来提纯所述批产物。某些类别的过程控制网络-如那些用于批处理过程的过程控制网络-典型地包括设计成有相同或相似设备的多组重复的设备，所述多组重复的设 备在所述过程中执行本质上相同的功能。因此，作为例子，聚氯乙烯制造厂 可能有多组反应器设备(即反应器)、多组加热设备(即加热器)、多组冷 却设备(即冷却器)、多组提纯设备(即提纯器)及多组包装设备(即包装 机)，其中一些或所有反应器能够与一些或所有加热器、冷却器、提纯器及 包装机并行地操作，或其中一些或所有反应器能够连接，从而与一些或所有 加热器、冷却器、提纯器及包装机连续地操作。典型地，批处理过程按顺序执行许多不同阶段或步骤，在开始第二阶段之前先完成第一阶段。因此，在上述制造厂中，所述批处理过程可以运行第一阶段或步骤来控制反应器，然后可以接着运行第二阶段来对由所述反应器设备制造的产品开动加热器，运行第三阶段来控制冷却器以冷却由所述加热11器产生的产品，运行第四阶段来控制提纯器以提纯所述产品，以及运行第五 阶段来控制包装机以包装已提纯的产品。典型地，每个单元有一相关的单元 模块对象，其可以是适合代表某单元(例如硬件构件)的状态的软件。单元 模块对象可以是实施于软件指令中的算法，这些软件指令被最优化来协调较 低层次模块(此后较低层次模块将简称为"模块对象")的执行。模块对象， 如此后更详细描述的那样，可以包括可变部分及算法部分。典型地，模块对 象被设计来执行单一逻辑功能，比如开启阀或填充槽。筒而言之，模块对象 用于改变硬件构件的状态。虽然前述用于制造聚氯乙烯的范例批处理过程指示每个阶段在一个特 定单元上操作，但并一定总是这样。视每个阶段的步骤数目而定，设备的多 个单元可以用于执行一特定阶段。例如，如果代替批处理过程被写入及用于 制造聚氯乙烯，制造聚氯乙烯可以是较大的批处理过程的单一阶段，这样的 阶段可以涉及反应器、加热器、冷却器、提纯器及包装机。一般上，对批处理过程进行控制非常重要。例如，如果氯乙烯反应混合 物的反应时间不够长，所述处理过程的聚氯乙烯产量将不充分，而且将损失 金钱。在涉及危险化学品或可相比实体的生产时，批处理过程的控制可能变 得很关键。控制批处理过程的一个方式是人工方式。换句话说， 一个或多 个工人被指定注视批处理过程的所有方面，以确保事事根据计划进行。然而， 这是冗长乏味的工作，而且错误可能悄悄混进而不被发现。由于这些原因及 其他原因，已经发展自动化以通过使用电子设备来控制批处理过程。计算机、 可编程控制器及可相比电子设备与智能现场设备(即智能传感器及可控制 阀)已经被许多批控制系统供应商同时用于自动化批处理过程的控制。智能 传感器典型地放置在设备上，并向工厂的中央控制室报告设备情况。可控制 阀典型地控制对设备的输入或控制来自设备的输出，而且可控制阀常常可以 根据接收自智能传感器的信息，从中央控制室控制。使批处理自动化的努力已经促使涉及批处理的行业成员及批处理设备供应商等方面组成多个标准委员会。这些标准委员会的共同目的在于为自动化批处理制订统一标准。"国际测量及控制学会"(International Society for Measurement and Control)- —个涉及过程控制课题的国际组织-已经公布 一个这样的标准。这个标准的标题为《批控制第1部分模型及术语》(Batch Control Part 1: Models and Terminology ),其常被称为ISA S88.01-1995标准 (或在这个应用中称为"S88" )。 S88.01标准定义用于自动化批处理过程 的设备模型及程序，以及定义用于称谓这些模型及其元件的术语。S88.01标 准将"批处理过程"定义为通过使用一台或多台设备，使大量输入材料在 限定时间期内经过有序组合的处理活动而导致限定数量的材料的生产的过 程。"批"为正在通过批处理过程的单一执行而生产的材料，或已经通过批 处理过程的单一执行而生产的材料。在批处理过程中用于操作物理元件的控制配方在S88.01标准中常被称 为"程序模型"。根据S88.01标准，程序模型被结构化为程序的层次等级， 其最高层次包含每个较低层次，下一个最高层次包含其下的每个层次，依此 类推。程序模型的层次降序排列，其排列为"程序"、"单元程序"、"操 作"及"阶段"，而"程序元件"指的是所述控制配方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在过程控制系统中用于实施控制过程的系统，其中所述控制过程包括控制过程结构，而所述控制过程的执行包括多个程序元件的执行，所述系统包括： 多个实例化对象，其中所述控制过程的每个程序元件与所述实例化对象的其中之一有关；以及 控制过 程执行对象，所述控制过程执行对象将所述控制过程结构加载到控制过程执行引擎，在所述控制过程被实例化时将所述多个实例化对象中的每个实例化对象加载到所述控制过程执行引擎，在所述控制过程结构在所述控制过程的执行期间要求所述程序元件时使用每个实例化对象来实例化与所述实例化对象有关的程序元件，执行所实例化的程序元件作为所述控制过程的部分，以及在所述程序元件的执行在所述控制过程的执行期间完成时使用所述实例化对象来解构所实例化的程序元件。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：内森W培特斯，威尔欧文，基姆康纳，米奇南达，
申请(专利权)人：费舍柔斯芒特系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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