[发明专利]用于工艺自动化和物联网系统的数据分布方法

说明书

本发明公开了一种分布系统，所述分布系统提供用于将最感兴趣和最有价值的最重要数据组播传输到客户端应用程序，所述客户端应用程序包括HMI站、历史记录、趋势视图、警报管理功能、高级工艺控制、对等通信和监管控制。在系统服务器中制定并且存储包含要收集的数据类型的群发列表并且将其发送至嵌入式控制器，然后所述嵌入式控制器将所述数据组播到所述系统服务器和所述系统中的所有控制台站。

许多工艺设施(例如，制造厂、矿物或原油精炼厂等)使用分布式控制系统进行管理。典型的现代控制系统包括针对监测和/或控制设施的各种工艺而定制的众多模块。常规方法将这些模块链接在一起以产生控制系统的分布式特性。这提供了提高的性能以及扩展或减少控制系统以满足不断变化的设施需求的能力。

诸如霍尼韦尔公司(Honeywell，Inc.)的工艺设施管理提供商开发了可定制的控制系统，以满足广泛的工艺要求(例如，全局、局部或另外的方式)和设施类型(例如，制造、仓储、提炼等)。此类提供商有两个主要目标。第一个目标是协调尽可能多工艺的控制，以提高设施的整体效率。第二个目标是支持公共接口，该接口可在控制或监控工艺的各个模块之间传递数据，并且还与在操作员中心监管工艺或显示工艺数据的任何模块传递数据。

每个工艺或每组相关联的工艺具有一个或多个输入特征(例如，流量、馈送、功率等)和与其相关联的一个或多个输出特性(例如，温度、压力等)。

用于监测和控制工艺的分布式控制系统通常通过公共通信路径诸如通过局域网(LAN)架构或通过广域网(WAN)架构来链接。当请求节点需要来自响应节点的数据时，它会在网络上发出对数据的请求，然后响应节点会通过网络将数据返回。许多工艺控制系统使用与一个或多个工艺控制网络集成的监管控制LAN或WAN。工艺控制网络包含监管控制网络和其他工艺控制网络所需的基本原始数据。

通常，使用与相接的特定处理器控制器匹配的通信驱动器将监管控制器链接到处理器控制器的灵活阵列。监管控制器将这些工艺控制器的基本数据映射到由监管控制器控制的同质数据库中，以便由独立工艺控制器或由监管控制器执行的任何客户端应用程序进行一致存储和访问。

通常，监管控制网络通过对由用户配置映射至监管控制系统数据库的所有数据以固定或灵活的时间间隔进行轮询(扫描)来接入工艺控制网络。一个或多个服务器节点和一个或多个控制台站节点物理上将监管控制局域网和广域网接入工艺控制网络。这些服务器节点是监管客户端节点之间供所有客户端访问的主数据存储库。控制台站节点是用于操作显示访问的主数据存储库，从而允许操作员执行其关键监管角色。

DCS是分布在整个工厂中的传感器、控制器和相关联计算机的系统。这些元件中的每一个都具有独特的用途，诸如数据采集、工艺控制以及数据存储和图形显示。这些独立的元件通过工厂的局域网(通常称为控制网络)相互通信。作为工厂的“大脑”，DCS基于其在整个工厂中实时看到的生产趋势进行自动决策。嵌入式控制器是专用的处理器/计算机，具有执行特定自动化任务诸如运行设备/工厂的所有硬件和软件。

常规分布式控制系统(DCS)使用诸如发布/预订和请求/响应的方法将数据从嵌入式控制器移动到监管级的客户端和应用程序。这些方法通常效果很好，但受到这些嵌入式设备中可用的有限资源的限制。此外，在单独的计算机节点上运行的每个客户端都会消耗控制器额外的资源。因此，控制器只能发布一小部分可用参数数据，并且通常必须仔细构造数据收集方案，以平衡人机交互操作员、工艺工程师、历史数据收集和应用程序的需求。

本发明提出了基于广播高比重的高价值参数数据来添加第三种数据访问机制。工程师有多种方法来快速建立高价值参数的列表，并且然后嵌入式控制器将每秒(或更快)有效地组播该参数数据列表。随后，它可由多个计算机节点上的众多客户端接收，而不会给控制器带来任何额外的负担。

发明内容