[发明专利]过程控制系统和配置系统

说明书

技术领域

本发明的公开内容涉及用于工业工厂的工业自动化的领域。具 体地，本发明涉及用于工业工厂的过程控制系统的配置。

背景技术

图1A示出了用于石油、钢铁和化学过程工业的工业工厂的过程 控制系统100。在工业工厂中，诸如传感器102和阀装置、致动器104 的现场装置测量或控制过程，诸如由工厂设备执行的流体过程。传感 器102的示例是流量计、温度指示器，阀装置104是流量控制阀和开 /关阀，致动器104是风扇和电动机。现场装置102、104连接至现场 网络106。现场装置102、104通过输入-输出(I/O)单元连接至在 控制网络110中的各控制器108。基于来自传感器102的测量结果， 控制器108执行用于生成用以控制致动器的信号的计算。控制器108 中的每个控制逻辑封装在一个功能块中。功能块被定义为接收或生成 针对每个现场装置所定义的输入参数、输出参数，并且包括用以计算 参数的算法。参数包括过程变量和在功能块中生成的调整参数。过程 变量是存在对其的测量的变量，诸如温度、压力、力、馈电信号、流 速、化学成分、重量、位置和速度。调整参数是在控制器中应用于控 制过程的变量。控制逻辑是控制器108的算法。

控制网络110中的人机界面(HMI)终端112与功能块交换数据 并且将信息提供给操作者以操作过程控制系统100。过程控制系统 100针对诸如设备和现场装置的部分而基于所交换的数据管理并(从 功能块)发布命令。所发布的命令基于在工程工具120中根据作为工 业工厂的规范的设计数据而准备和修改的控制逻辑。控制逻辑被转换 为二进制控制数据以在控制器和HMI终端中执行。操作者通过在控制 器和HMI终端中应用二进制控制数据来控制和操作工业工厂。HMI终 端112的屏幕定义由工程工具120准备。功能块基于来自传感器的测 量结果和二进制控制数据来执行计算以生成用于致动器的信号。操作 者在过程调整期间设置调整参数的设计值。

图1B示出了用于设置或配置过程控制系统100的工程工具120。 用户使用工程工具120中的编辑器122来针对工业工厂的设计数据的 任何改变而准备和修改控制逻辑。改变的示例是为不同的过程或者该 过程的不同原材料设置不同的现场装置参数值。不同的过程针对不同 产品或者同一产品的不同等级。所准备和修改的控制逻辑被存储为序 列化的控制数据124。序列化的控制数据124由转换器126读取。转 换器126根据序列化的控制数据124生成二进制控制数据128，该二 进制控制数据128是二进制格式的控制数据。二进制控制数据128 存储在数据库130中。二进制控制数据128被发送至过程控制系统 100以在HMI终端112和控制器108中执行。

在工业工厂中，存在针对参数的许多数据文件和数据集合。当 相关的数据集合是不同类型或来源时，这些参数具有复杂的数据关 系。一个示例是与控制器有关的功能块中的参数。该参数在功能块中 被定义为第一类型而当在警报管理系统中时被定义为第二类型。第一 类型和第二类型的定义是不同的。当改变设计数据中的参数或参数关 系时，识别要在用于过程控制系统100的控制逻辑中更新的对应参数 是繁重的。

如图1C所示，使用与工程工具分开且不同的工具来手动地准备 针对工业工厂的文档，诸如指令手册、控制逻辑定义和规范。单独地 准备从控制逻辑到控制数据的针对过程工厂的文档。

由于手动地准备文档，因此确保文档与用于工业工厂的控制逻 辑或控制数据一致是繁重且耗时的。在石油过程工厂的示例中，诸如 石油的原材料的成分取决于原产国。因此，需要针对每个不同的成分 改变过程工厂的过程控制系统中的控制逻辑。单独手动地准备针对不 同成分的原材料的不同控制逻辑的文档。该准备是繁重的且耗时的。

文档由作为工程工具或过程控制系统的客户或供应商的用户准 备。由于不同的用户不同地准备并修改控制逻辑，因此必须由同一用 户准备或更新文档。这对于其他用户是不便且麻烦的。