用于虚拟化过程控制系统的方法和设备技术方案

描述了用于虚拟化过程控制系统的方法和装置。所描述过程控制系统包括服务器集群，该服务器集群包括一个或多个服务器。该服务器集群在操作时提供：虚拟工作站或虚拟服务器；虚拟控制器，该虚拟控制器用于与该虚拟工作站或服务器交互操作，并进行过程控制操作；和虚拟输入/输出设备，该虚拟输入/输出设备用于与该虚拟控制器交互操作，并被耦接到在过程控制系统内的一个或多个现场设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于虚拟化过程控制系统的方法和设备相关申请本专利要求美国临时专利申请No.61/386,810的权益，该申请提交于2010年9月27日，该申请的完全公开整体上以引用的方式并入。
本专利技术通常与过程控制系统相关，更特别地，与用于虚拟化过程控制系统的方法和设备相关。
技术介绍
如那些用于化学，石油或其他过程的过程控制系统，典型地包括一个或多个过程控制器和输入/输出(I/O)设备，通过模拟，数字或模/数混合总线，该输入/输出设备被通信地耦接到至少一个主机站或操作员站，以及耦接到一个或多个现场设备。该些现场设备，例如是阀门，阀门定位器，开关，发射机(如温度，压力和流速传感器)，在执行该过程内的过程控制功能，如打开或关闭阀门，和测量过程控制参数。该过程控制器接收指示了该现场设备所进行的过程测量的信号，处理此信息以实现控制例程，并产生控制信号，该控制信号通过该总线或其他通信线路传送到该现场设备以控制该过程的操作。在这种方式下，该过程控制器可通过该总线和/或其他通信链接，使用该现场设备来实施和协调控制策略，该通信链接通信地耦接该现场设备。来自该现场设备和该些控制器的过程信息对于该操作员工作站(如基于处理器的系统)所实施的一个或多个应用(即软件程序，程序等)是可用的，以使操作员能够执行关于该过程的所需功能，如查看该过程的当前状态(例如通过图形用户接口)，评估该过程，调整该过程的操作(如通过视觉对象图)等。许多过程控制系统也包括一个或多个应用站。典型地，这些应用站利用个人电脑，工作站，或类似物而被实现，该个人电脑，工作站，或类似无通过局域网(LAN)耦接至该控制器，操作员工作站，和该过程控制系统内的其他系统。每个应用站包括图形用户接口，该图形用户接口显示了该过程控制信息，包括过程变量值，与该过程相关的质量参数值，过程故障检测信息，和/或过程状态信息。
技术实现思路
一种示例过程控制系统包括服务器集群，该服务器集群包括一个或多个服务器。该服务器集群在操作时提供：虚拟工作站或虚拟服务器；虚拟控制器，该虚拟控制器用于与该虚拟工作站或服务器交互操作，并用于进行过程控制操作；和虚拟输入/输出设备，该虚拟输入/输出设备用于与该虚拟控制器交互操作，并被耦接到在过程控制系统内的一个或多个现场设备。另一种示例过程控制系统包括多核处理单元。该多核处理单元在操作时提供：虚拟控制器，该虚拟控制器用于与工作站或服务器交互操作，并用于进行过程控制操作；和虚拟输入/输出设备，该虚拟输入/输出设备用于与该虚拟控制器交互操作，并被耦接到在过程控制系统内的一个或多个现场设备。一种示例的控制过程系统的方法包括：建立虚拟工作站或虚拟服务器，建立虚拟控制器，以与该虚拟工作站或服务器交互操作，并进行过程控制操作；和建立虚拟输入/输出设备，以与该虚拟控制器交互操作。附图说明图1描述了已知的控制系统结构。图2描述了具有远程部分的已知控制系统结构。图3A和图3B描述了包括完全集成的工厂功能的、另一个已知控制系统的结构。图4描述了另一个已知控制系统结构。图5A和图5B描述了数字控制系统的物理方面。图6描述了可用于控制系统使用的显示，控制策略和告警配置。图7描述了虚拟化工作站和/或服务器的一个示例方式。图8描述了控制系统可被虚拟化的一个示例方式。图9和图10描述了可用于进行图8所示的该虚拟化的示例结构。图11描述了虚拟化控制系统的物理方面。。具体实施方式尽管下面描述了示例方法和设备，其除了其他器件之外还包括在硬件上执行的软件和/或固件，应该注意的是这些示例仅是说明性的而不应被视为限制性的。例如，可以设想，硬件，软件和固件组件中的任意或所有都可以被实体化在单独硬件，单独软件或软硬件的任何组合中。相应地，虽然在下面描述示例方法和设备，但是本领域的普通技术人员会理解：所提供的示例并不是实施此方法和设备的唯一方式。计算机结构中技术进步的结合，如多核处理单元，商业操作系统和网络互联促进了有效、易于管理、虚拟化的计算环境的发展。这样的虚拟化环境已被信息技术部门利用以降低成本和提高系统运行时间。尽管至运行服务器和客户端的集中计算资源的迁移已经很好的建立，该服务器和客户端由虚拟化环境中所承载，但是将这样的虚拟化环境应用到制造环境或，更一般地，过程控制系统，和特别地，实时嵌入环境的结构还不可用。这里所描述的该示例方法和设备可被用于虚拟化整个过程控制环境或系统，包括应用嵌入式处理单元的环境或系统。更具体地，这里所描述的该示例方法和设备可提供一种过程控制系统结构，该过程控制系统结构使得工作站，服务器，控制器，输入/输出设备和现场设备通过具有一个或多个服务器的服务器集群而被虚拟化。这样，整个过程控制系统可在这样的虚拟化的环境或结构中被实施，因此显著地提高了该过程控制系统的灵活性和鲁棒性。例如，为了维护的目的，在该过程控制系统的操作中，该过程控制系统的任何虚拟化部分能够轻易地从该服务器集群内的一个服务器迁移至另一个服务器，这是响应于服务器的故障，响应于关闭服务器的需求，响应于该服务器集群内的平衡资源的需求等。这样的迁移能够发生在不丢失数据或不必中断通信的前提下，该通信例如是虚拟化操作员接口和该控制系统的其他虚拟化部分之间，如和输入/输出设备和/或控制器之间。进一步，该服务器集群的该些服务器可位于同一位置和/或位于不同的地理区域中。在一个特别的例子中，过程控制系统可由服务器集群所实现，该服务器集群包括一个或多个服务器，其中，该服务器集群在操作时提供虚拟工作站或虚拟服务，提供虚拟控制器，该虚拟控制器用于与该虚拟工作站或服务器交互操作，并进行过程控制操作，和提供虚拟输入/输出设备，该虚拟输入/输出设备用于与该虚拟控制器交互操作，并被耦接到在该过程控制系统内的一个或多个现场设备。例如，该虚拟工作站提供至该过程控制系统的用户接口，如操作员接口，诊断接口或配置接口。例如，该虚拟服务器提供至该过程控制系统的后台服务，该后台服务例如数据存储或收集，配置功能，计算功能或至另一个系统的接口。该服务器集群的结构可使用至少一个虚拟机服务器以与客户操作系统交互操作，该客户操作系统对应于各个该虚拟工作站或服务器，该虚拟控制器和该虚拟输入/输出设备。另外，该结构可包括存储区域网络来为该客户操作系统存储数据。用户可以通过远程桌面服务访问该虚拟工作站或服务器，该远程桌面服务通过个人电脑，另一个工作站或一个瘦客户机设备而实现。进一步，除了对工作站，服务器，控制器和I/O设备进行虚拟化之外，该结构也可被用于对现场设备进行虚拟化，因此便于模拟和/或任何其他测试。前面提到的示例结构可被延伸用于嵌入式系统，并且，替换地或附加地，该虚拟工作站或服务器，该虚拟控制器和/或该虚拟输入/输出设备可通过一个或多个多核处理单元被实现。在更详细地讨论用于虚拟化过程控制系统的该示例方法和设备前，下面提供与图1，图2和图3相关的数字控制系统(DCS)的讨论。DCS被部署在各种配置中，该配置的范围从独立的笔记本电脑到多区配置以控制整个工厂，该独立的笔记本电脑配置主要被用于针对的培训和设计活动。在一些情况下，DCS可在广阔的地理区域上延伸，例如带有覆盖陆上作业的系统部分和用于控制离岸很多公里的平台的离岸组件。在一些过程工厂中，该DCS与业务系统相集成，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.27 US 61/386,8101.一种过程控制系统，包括：服务器集群，包括一个或多个服务器，该服务器集群在操作时提供：虚拟工作站或虚拟服务器；虚拟控制器，该虚拟控制器用于与该虚拟工作站或服务器交互操作以向该虚拟工作站或服务器发送消息并从该虚拟工作站或服务器接收消息，并用于进行将由一个或多个现场设备执行的过程控制操作；和虚拟输入/输出设备，该虚拟输入/输出设备用于与该虚拟控制器交互操作，并被耦接到在该过程控制系统内的该一个或多个现场设备以向该虚拟控制器以及该一个或多个现场设备发送消息并从该虚拟控制器以及该一个或多个现场设备接收消息。2.根据权利要求1所述的过程控制系统，其特征在于，该虚拟工作站用于提供至该过程控制系统的用户接口。3.根据权利要求2所述的过程控制系统，其特征在于，该用户接口用于提供操作员接口，诊断接口或配置接口。4.根据权利要求1所述的过程控制系统，其特征在于，该虚拟服务器用于提供至该过程控制系统的后台服务。5.根据权利要求4所述的过程控制系统，其特征在于，该后台服务用于提供数据存储或收集，配置功能，计算功能或至另一个系统的接口。6.根据权利要求1所述的过程控制系统，其特征在于，该服务器集群包括至少一个与多个客户操作系统交互操作的虚拟机服务器，该多个客户操作系统对应于该虚拟工作站或服务器，该虚拟控制器，和该虚拟输入/输出设备中的每一个。7.根据权利要求6所述的过程控制系统，进一步包括存储区域网络，以存储用于该客户操作系统的数据。8.根据权利要求1所述的过程控制系统，进一步包括远程桌面服务，以使用户访问该虚拟工作站或服务器。9.根据权利要求8所述的过程控制系统，其特征在于，通过个人电脑，另一个工作站或瘦客户机设备实现该远程桌面服务。10.一种过程控制系统，包括：多核处理单元，该多核处理单元在操作时提供：虚拟控制器，该虚拟控制器用于与工作站或服务器交互操作以向该工作站或服务器发送消息或者从该工作站或服务器接收消息，并用于进行将由一个或多个现场设备执行的过程控制操作；和虚拟输入/输出设备，该虚拟输入/输出设备用于与该虚拟控制器交互操作，并被耦接到在该过程控制系统内的该一个或多个现场设备以向该虚拟控制器以...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·尼克松，J·M·卡尔德威尔，
申请(专利权)人：费希尔罗斯蒙特系统公司，
类型：
国别省市：