[发明专利]用于将模块化控制系统合并到过程工厂的系统和方法

说明书

技术领域

本公开内容总体上涉及与过程工厂一起使用模块化控制系统，例如具有过程工厂的橇装式系统，具体地，涉及将模块化控制系统有效地集成到在过程工厂中操作的过程控制系统。

背景技术

目前在各种工业中使用的模块化控制系统是可以提供特定功能(例如使水沸腾、过滤液体或控制热交换)的完整的控制系统。模块化控制系统通常被实现为橇装式(skid-mounted)系统，或简称为“橇”，如此称呼，因为系统被封闭在框架内并且易于移动。橇可以作为整体单元运送到工厂，不经拆装和重新组装，并且通常由制造商预先配置。例如，橇通常包括可编程逻辑控制器(PLC)，诸如阀门或锅炉之类的专门设备，以及诸如压力或温度传感器之类的传感器。

另一方面，分布式控制系统(DCS)也用于各种过程工业，包括化学、石化、提炼、制药、食品和饮料、电力、水泥、水和废水、油气、纸浆和造纸、以及钢铁，用于控制在单个站点或在远程位置操作的批量、补料分批和连续过程。过程工厂通常包括通过模拟、数字或组合的模拟/数字总线或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的一个或多个过程控制器。共同地，各种设备执行监控、控制和数据收集功能，以控制过程、安全关闭系统、火和气体检测系统、机器健康监控系统、维护系统、决策支持和其它系统。

可以是例如阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流量传感器)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，例如打开或关闭阀门、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个过程。智能现场设备，诸如符合公知的现场总线协议的现场设备，还可以执行通常在控制器内实现的控制计算、报警功能和其它控制功能。通常也位于工厂环境内的过程控制器接收指示由现场设备进行的过程测量和/或与现场设备有关的其它信息的信号，并执行运行例如不同控制模块的控制器应用，这些不同控制模块进行过程控制决策，根据接收到的信息生成控制信号，并与在现场设备(诸如和现场总线现场设备)中执行的控制模块或块进行协调。控制器中的控制模块通过通信线路或现场设备的链路发送控制信号，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作。

来自现场设备和控制器的信息通常通过数据高速通道而可用于一个或多个其它硬件设备，例如操作者工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、集中式数据库或其它集中式管理计算设备，这些硬件设备通常放置在控制室或其它远离更苛刻的工厂环境的位置。这些硬件设备中的每一个通常跨过程工厂或跨过程工厂的一部分而集中。这些硬件设备运行应用，这些应用例如可以使操作者执行关于控制过程和/或操作过程工厂的功能，例如改变过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内的控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的报警、仿真过程的操作以培训人员或测试过程控制软件、保持和更新配置数据库等等。由硬件设备、控制器和现场设备使用的数据高速通道可以包括有线通信路径、无线通信路径或有线和无线通信路径的组合。

作为示例，由艾默生过程管理公司出售的DeltaV^TM控制系统包括存储在位于过程工厂内的不同位置的不同设备并由其执行的多个应用。驻留在一个或多个工作站或计算设备中的配置应用使用户能够创建或改变过程控制模块，并通过数据高速通道将这些过程控制模块下载到专用分布式控制器。通常，这些控制模块由通信地互连的功能块组成，这些功能块是面向对象的编程协议中的对象，其基于对其的输入执行控制方案内的功能，并且向控制方案内的其它功能块提供输出。配置应用还可以允许配置工程师创建或改变由查看应用使用的操作者界面，以向操作者显示数据，并使操作者能够在过程控制例程内改变设置，例如设定点。每个专用控制器，以及在某些情况下，一个或多个现场设备，存储和执行相应的控制器应用，该相应的控制器应用运行分配和下载到其的控制模块以实现实际的过程控制功能。可以在一个或多个操作者工作站(或在与操作者工作站和数据高速通道通信连接的一个或多个远程计算设备上)执行的查看应用经由数据高速通道从控制器应用接收数据并使用用户界面向过程控制系统设计人员、操作者或用户显示该数据，并且可以提供诸如操作者视图、工程师视图、技术人员视图等的多个不同视图中的任何一个。数据历史库应用通常存储在数据历史库设备中并由其执行，该数据历史库设备收集并存储跨数据高速通道提供的一些或全部数据，而配置数据库应用可以在附接到数据高速通道的另外的计算机中运行以存储当前过程控制例程配置及其相关联的数据。或者，配置数据库可以与配置应用位于相同的工作站中。