[发明专利]用于过程控制系统中的动态修改器功能块

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于过程设备中的过程控制系统，尤其涉及用于过程控制系统中的动态修改器功能块。

背景技术

过程控制系统-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集中式过程控制器，集中式过程控制器通过模拟总线、数字总线或模拟/数字混合总线，与至少一个主机或操作员工作站及与一个或多个现场设备通信连接。所述现场设备可能是设备控制器、阀、阀定位器、开关及变送器(例如温度传感器、压力传感器及流率传感器)，它们在过程控制系统中发挥功能，如开启或关闭阀及测量过程参数。集中式过程控制器接收所述现场设备所进行的过程测量的信号及/或关于现场设备的其他信息，并使用这些信息来实施控制例程，然后产生控制信号并通过总线或其他通信线传送至现场设备，以控制过程控制系统的操作。

最近，过程控制行业已经开始在现场设备、控制器及其他构成过程控制系统的实体之间使用数字控制及通信。作为这个步向数字控制及通信的发展的一部分，许多标准数字以及模拟及数字混合等公开通信协议已经被开发来促成现场设备与控制器之间的互操作。例如，通信协议-比如HART、PROFIBUS、WORLDFIP、Device-Net、CANTM、及FOUNDATION Fieldbus(“Fieldbus”)-目前被广泛地使用，以便使现场设备与控制器之间的通信更为快捷及更加信息丰富。特别是，除了控制参数及其他控制相关信息或数据之外，上述通信协议可以允许(例如)配置信息以及其他类别的信息在现场设备之间及在现场设备及控制器之间传送。此外，与这些通信协议有关的标准的标准化及开放性质(非专用性质)使得由不同制造商制造的设备能够容易地集成于单一过程控制系统，从而简化设备的替换、使更优选的组合的现场设备能够实施特定应用程序、等等。

上述许多数字或模拟及数字混合通信协议促成分布式控制方案的实施。明确地说，这些通信协议经常提供框架或结构，使得现场设备能够彼此直接地互操作，以便在不需要集中式过程控制器的干预的情况下执行过程控制应用程序或过程控制应用程序的部分。所述控制执行的这种分散化可以简化过程控制例程的设计、减低与集中式控制器有关的通信及处理成本、改善需要信息的现场设备接收所述信息的速度，并因此改善接收设备根据所接收的信息更迅速地采取适当动作的能力等等。

有些促成分布式控制的数字和模拟及数字通信协议使用一般称为“功能块”的基本构件或软件构建。一般上，功能块可以(但不一定是)使用高级计算机语言(例如C、C++等等)，所述高级计算机语言在被执行(例如通过处理器)时，执行一个或多个操作算法或顺序。有多个类别的功能块，而每个类别的功能块典型地实施过程控制例程的特定部分或局部。一般上，功能块实施输入、控制、输出以及过程控制系统中的其他功能，而且可以在分布遍及过程控制系统各处的控制器及/或现场设备中下载及实例化。例如，一模拟输入(AI)功能块可以在配置来测量过程参数(例如温度、流率等等)的传感器或变送器中实例化；一比例积分微分(PID)功能块可以在控制器中实例化，而所述控制器可以与执行所述模拟输入(AI)功能块的所述传感器或变送器进行通信；一模拟输出(AO)功能块可以在另一现场设备中(比如在响应所述控制器、并影响由所述模拟输入(AI)功能块测量的一个或多个参数的阀中)实例化。因此，照这样，不同类别的功能块可以在多个现场设备及控制器中实例化，而且可以通过沿着数据总线、网络或其他通信媒介进行的通信互连，以执行控制环路功能及/或过程控制方案的任何其他期望功能。

传统上，功能块一直都是静态性质，因此，功能块一旦在控制器或其他过程控制设备中配置及实例化，由所述功能块的行为或它们执行的操作不能容易地修改。因此，在更新、增强或以其他方式修改一功能块的操作，典型地必须创建一新功能块。为了在过程控制系统中安装及使用新功能块，所述过程控制系统，或至少是其一部分，典型地必须卸出及重新配置(例如所述新功能块必须编译及下载到控制器、现场设备等等)。此外，在功能块可以包括过程控制应用程序中不需要、很少使用或临时需要的增强或能力的情况下，静态地实例化包含所有可能的增强或能力的功能块一般效率不佳(例如在系统资源方面，比如存储器、处理器使用等方面)，不论这些增强或能力是否实际需要、或其中存储及/或实例化及执行所述功能块的设备使用这些增强或能力的频繁程度。

发明内容