CN100470426C - 使用动态目录提供设备信息的基金会现场总线服务器 - Google Patents

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Abstract

一种新的和改良的控制系统结构，它具有用于应用软件的单个服务器接口，其通过在线提供对工厂/企业优化、操作、配置、维护和诊断应用软件所需信息的即时快速访问，而消除人工干预。该控制系统结构提供一种动态创建服务器目录以便在集成控制系统中使能自动访问的方法。该方法包括：访问现场总线设备的活动列表；建造/更新浏览树形结构，该浏览树形结构定义分支和叶节点组织和用于现场总线设备的命名及来自该现场总线设备的数据；把来自工作的现场总线设备中的AP目录和FF对象复制到一个FF目录中并把FF目录映射到服务器目录中。

Description

使用动态目录提供设备信息的基金会现场总线服务器
本申请是申请日为2002年8月23日、申请号为02821012.3且发明名称为“使用基于活动列表的动态目录提供设备信息的基金会现场总线服务器”的发明申请的分案申请。
本申请是2002年6月4日提交且标题为“A Block-Oriented ControlSystem”(面向块的控制系统)的美国专利申请(序列号10/160,094)的部分继续申请(CIP)，而该美国专利申请是1997年8月21日提交且标题也为“A Block-Oriented Control System”(面向块的控制系统)的美国专利第6,424,892号(在下文中为“’892专利”)的延续，’892专利要求1996年8月23日提交的美国临时申请第60/024,346号的优先权。本申请还是2000年6月21日提交且标题为“Block-Oriented Control SystemOn High Speed Ethernet”(高速以太网上面向块的控制系统)的美国专利申请(序列号09/598,697(在下文中为“’697申请”))的部分继续申请，而该美国专利申请要求1998年6月21日提交的美国临时申请第60/139,814号的优先权。本申请还要求2001年8月23日提交的美国临时申请第60/314,093号和2001年8月28日提交的美国临时申请No.60/315,067号的优先权。所有上面提及的申请和专利被在此全文引入作为参考。
技术领域
本发明涉及自动控制系统结构。更特别地，本发明涉及工厂和企业应用软件如何访问控制系统数据，这些控制系统数据包括工厂和企业管理、操作、配置、维修以及控制系统诊断功能所需要的现场总线数据。
背景技术
自动控制系统对所有工业部门，比如过程控制、离散控制、批量控制(组合了过程和离散控制)、机器工具控制、运转控制以及机器人技术，都是至关重要的。在现代控制系统中最强烈的需求之一是开发和使用“开放”和“能共同操作”的系统。开放的、能共同操作的系统允许不同生产商制造的控制设备在同一系统中通信与合作而不需要定制编程。
向开放的、能共同操作的控制系统的推进是由工厂和企业管理、应用软件供应商、控制设备生产商以及终端用户所驱动的。工厂和企业管理想要开放的、能共同操作的控制系统，因为他们需要访问所有的控制系统信息以便提供优化工厂和企业操作所需的分析。客户机应用软件供应商想要开放的、能共同操作的控制系统以使他们的软件可以利用运行标准操作系统并通过标准通信系统互连的标准计算机平台去访问控制系统数据。控制设备生产商想要开放的、能共同操作的控制系统，因为此种系统允许他们把他们的产品销售给更多的终端用户而同时降低开发成本。终端用户想要开放的、能共同操作的控制系统，以使他们能够不考虑生产商而只为他们的系统选择最佳的应用软件和控制设备。
为了使控制系统成为真正开放和能共同操作的，在设备、设备中(通信系统层之上)的用户层和计算机/应用软件集成结构之间的通信系统必须被规定并被做成开放的。“现场总线”是用于描述这些类型的自动控制系统的通用术语。
真正开放和能共同操作的现场总线控制系统之一是由现场总线基金会(Austin，TX)提供的FOUNDATIONTM现场总线(“FF”)系统。FF用户层和低速31.25千比特/秒的现场总线(H1)在上述’892专利中被描述。运行在100兆比特/秒或更高速度上的高速以太网(HSE)现场总线在上述’697申请中被描述。’892专利和’697申请被转让给本申请的受让人。
H1为现场级别的控制能力和集成提供开放和能共同操作的解决方案，而HSE在通常被称为现场总线控制“骨干”网的一个很高性能通信系统上为分布式控制提供开放和能共同操作的解决方案。HSE控制骨干聚集来自例如H1设备这类低速控制设备和其它控制设备中的信息，该信息被使用于监督和高级控制应用中。HSE控制骨干聚集来自例如HSE设备这类高速控制设备和其它子系统中的数据，并通过控制系统计算机去提供H1和HSE控制信息的访问/改变。
工厂/企业应用软件操作在控制系统分层结构中的“客户机”和“服务器”级。需要一个开放和能共同操作的集成的现场总线数据服务器结构(是指客户机和服务器)，它将提供用于现场总线数据的“语义”(应用软件如何理解该控制系统数据)的框架和共同的规范，而不管该现场总线数据是H1或HSE数据还是其它控制数据。在本发明之前，工厂/企业计算机上的客户机应用软件不得不人工定制并且调整从提供对现场总线或其它控制设备数据的访问的每个服务器中收到的数据，因为每个服务器对同一语义信息进行不同地识别和表示。对于现代服务器的要求是消除对人工定制或者调整客户机应用软件的需要；本申请即针对这个要求。
现有的服务器规范提供了非常有限的运行时(runtime)数据子集的自动适配，因为此数据仅仅可通过例如消息结构之类的语法来理解。例如，来自OPC(用于过程控制的OLE)基金会(Boca Raton，FL)的OPC规范通过基本访问机制和运行时数据(例如简单的过程变量(PV)和调整点(SP))的语法的标准化来提供有限的适配。OPC规范通常足以允许称为“属性”的额外信息来定义运行时数据的“类”属性。类属性包括运行时数据的“设备描述”(DD)信息，例如帮助字串、工程单元和参数标记。某些DD信息很复杂，例如包含条件、菜单和方法(它们是C程序)。另外的类属性由描述现场总线设备或其它控制设备的能力范围的“能力文件”(CF)来提供，例如：最大参数数目、参数的初始值以及最大的通信会话数目。可是，虽然OPC允许服务器定义类属性，但是对于类属性并没有标准化的定义，因此限制了与客户机应用软件的互操作性以及由客户机应用软件进行的自动适配。
另外，即使能够为服务器数据而对类属性进行标准化，客户机应用软件也需要知道运行时数据的哪个“实例”正在被类属性描述。也就是说，类属性能告诉客户机应用软件什么类型的运行时数据正被访问；但是它们无法识别正被访问的具体数据。实例信息能通过访问现场总线设备中的应用目录(它定位运行时数据)来被提供，但是类似于类属性，这里并没有应用目录信息的标准化定义，从而使得客户机应用软件的互操作性和自动适配是不可能的。
高级人/机接口(“HMI”)、趋势、资产管理、配置、维护、诊断和工厂/企业管理应用软件必须能访问运行时数据和类属性以及应用目录语义信息，这允许该软件自动地识别、翻译并处理运行时数据而不必人工介入。最后，为了有效，客户机应用软件必须能够通过单个接口访问运行时数据和语义信息。
OPC规范不能自动和有效地支持这些高级应用，因为没有开放和能共同操作的框架或规范用于通过当前用来访问运行时数据的相同接口而提供上述语义信息给客户机软件应用。
所需要的是用于集成的现场总线数据服务器结构的一种框架和共同规范，其可以向客户机应用软件提供简单的和复杂的运行时数据的语义。
所需要的是用于集成的现场总线数据服务器结构的一种框架和共同规范，其迁移对现有的工厂/企业客户机应用软件，例如HMI和其它OPC软件应用的支持，同时对高级客户机应用软件(例如工厂/企业管理、配置、维护和诊断应用软件)的运行时数据的自动识别、翻译和处理所需要的语义进行标准化和集成。
所需要的是一种集成的现场总线数据服务器结构，它补充H1、HSE和其它现场总线结构，以便工厂/企业应用软件可以利用相应的语义信息来自动地翻译该运行时数据。
所需要的是一种集成的现场总线数据服务器结构，它提供用于工厂/企业应用软件访问运行时数据和相应语义信息的单个接口。
发明内容
本发明的实施例克服了上述的以及其它的缺点。本发明的实施例满足上述需要。本发明的实施例提供一种新的和改良的控制系统结构，它具有用于客户机应用软件的单个服务器接口，其通过在线提供高级工厂/企业管理、操作、配置、维护和诊断应用软件对运行时数据和语义信息的即时电子访问来消除人工干预。
本发明的实施例在此被共同称为“集成现场总线数据服务器结构”(IFDSA)。IFDSA提供分别用于映射’892专利和’697申请中描述的运行时数据(诸如H1和HSE现场总线设备数据)的语义信息的框架和规范，并且还为客户机应用软件定义单个接口。IFDSA框架使能对FF和其它控制设备类型的自动适配。
通过提供一种方法和设备来实现用于高级应用包的建立的人工干预的消除，所述方法和设备用于：访问工作FF设备的运行时“活动列表”，建造/更新一个被格式化为与从OPC基金会可获得的OPC规范兼容的标准化浏览树形结构，并且把FF目录信息(它提供用于所有FF现场总线的语义信息和其它控制设备运行时数据)映射到新的服务器目录。服务器目录包含与FF目录相同的语义信息，但是被格式化为与可从OPC基金会中获得的OPC规范兼容。OPC兼容的浏览树和语义信息接着被服务器透明地提供给客户机应用软件。
IFSDA实现了单个接口，因为客户端的客户机应用软件不再必须使用分开的接口来访问语义信息和运行时数据。由于FF语义和运行时数据对OPC规范的映射是在通信层之上，所以这种解决方案在实施方案发展到例如web服务之类的更新的技术时仍保持有效。
附图说明
参考附图，从下列描述中本发明的特征和优点对本领域技术人员来说将变得显而易见，附图中类似数字是指类似项，并且：
图1是示出根据本发明原理的、集成的开放和能共同操作的控制系统的可仿效实施例的框图；
图2是示出根据本发明原理的、具有FF目录映射的集成现场总线数据服务器结构的可仿效实施例的框图；
图3A是说明根据本发明原理的、在集成现场总线数据服务器结构的可仿效实施例中创建服务器目录来使能自动访问的可仿效方法的流程图；
图3B是一张图表，说明了一个服务器目录中的可仿效的标准化浏览树形结构，并且图形地说明了从创建服务器目录来使能自动访问的方法中，建造/更新具有可仿效活动列表与设备目录的标准化浏览树形结构的步骤；
图4是一张图表，说明了在FF目录中的可仿效设备和从该设备映射的、在服务器目录中的可仿效OPC项，并且图形地说明了从创建服务器目录来使能自动访问的方法中，作为把FF目录映射到服务器目录的步骤的一部分，把设备映射到服务器目录的OPC项的替换步骤；
图5是一张图表，说明了在FF目录中的可仿效应用处理(AP)目录和从FF目录映射的、在服务器目录中的可仿效OPC项，并且图形地说明了从创建服务器目录来使能自动访问的方法中，作为把FF目录映射到服务器目录的步骤的一部分，把AP目录映射到服务器目录的OPC项中的替换步骤；
图6是一张图表，说明了在FF目录中的可仿效FF对象和从FF对象映射的、在服务器目录中的可仿效OPC项，并且图形地说明了从创建服务器目录来使能自动访问的方法中，作为把FF目录映射到服务器目录的步骤的一部分，把FF对象映射到服务器目录的OPC项的替换步骤；和
图7是一张图表，说明了根据本发明原理的、在OPC服务器中、在集成现场总线数据服务器结构的可仿效实施例的可仿效服务器目录中，客户机应用软件利用服务器浏览功能访问被映射的FF语义信息并利用服务器数据访问功能来访问与语义信息相应的运行时数据的一种可仿效方法。
具体实施方式
为了简洁和说明的目的，主要通过参考可仿效实施例来描述本发明，特别地是通过一个利用H1、HSE、OPC(既指客户机操作也指服务器操作)的控制系统的可仿效实现和客户机应用软件来描述。可是，本领域普通技术人员将很容易认识到：相同的原理同样适用于其它的、利用任意其它集成结构的实现和设计并能够在其中实现，且任意此类变化将是在未偏离本发明实际精神和范围的这种修改之内的。更明确地，本领域普通技术人员将很容易认识到：在可仿效实施中应用到OPC的原理同样适用于非OPC实现。
I.IFDSA概览
参见图1，集成控制系统结构的示例100被示出，在此，标准以太网设备130被用来把HSE链接设备110、HSE设备120和工厂/企业计算机190互连到以太网140。HSE链接设备110进而又利用H1网络150连接到H1设备170。客户机应用软件180运行于工厂/企业计算机190上。服务器软件可以运行于工厂/企业计算机190、HSE链接设备110或HSE设备120上。客户机应用软件190还可以运行于HSE链接设备110或HSE设备120上。实际的硬件和软件配置将取决于特定的应用需要。然而，可以使用除了如图1所示的可仿效拓扑之外的网络拓扑、设备或配置，并且这样的变化将处在不偏离本发明的实际精神和范围的这种修改之内。
根据本发明原理的实施例的IFDSA组件如图2所示。IFDSA被设计成例如利用H1、HSE、OPC和客户机应用软件去满足集成的高性能分布式制造和过程控制环境的功能需求。IFDSA允许从各种H1、HSE和其它的控制与测量设备、由不同厂商制造的客户机应用软件和服务器软件来构造分布式的自动化系统。IFDSA是通过已经适应于H1、HSE和OPC环境特性的结构组件来描述的。
在下面的公开内容中引用的各种协议和标准在此处附件I里列出的手册和规范中被详细描述，它们可从现场总线基金会(总部设在Texas，Austin的一个非盈利组织)公开地获得。因此这些手册和规范每一个各自的当前版本在此被整体引入作为参考。在下面更详细地描述IFDSA的每一结构组件(如图2所示)。
II.IFDSA组件
图2说明了IFDSA 50的一个可仿效实施例。正如所示出的，IFDSA 50最好包括OPC160和现场总线设备280(例如，H1设备170和HSE设备120-参见图1)。OPC160的功能和组件可以被合并到单个OPC160计算机中或者被扩展到多个OPC160计算机中。OPC160最好经由现场总线网络290与现场总线设备280通信(例如，H1网络150和以太网140-参见图1)。
在示出的实施例中，OPC160最好包括客户机应用软件180和OPC客户机210。客户机应用软件180使用OPC客户机210来访问OPC服务器220中的信息。OPC客户机210和OPC服务器220可以位于单个计算机中，或者，它们可能在通信网上的分开的计算机中(客户机和服务器之间的通信网未在图2中示出)。
运行在OPC160中的客户机应用软件180可以包括各种软件(例如，作为分开的程序或者同一软件的分开的模块)。例如，客户机应用软件180可以包括人/机接口应用软件181、维护/诊断应用软件182、配置应用软件183以及其它工厂/企业应用软件184。优选实施例定义了要被包括在其它工厂/企业应用软件184中的现有的客户机应用软件。
再次参见如图2所示的实施例，第二OPC160计算机最好包括OPC服务器220和FF服务器模块230。OPC服务器220例如可以是一个虚拟服务器，并且最好包括一个服务器浏览功能270。优选地，在OPC服务器220(更明确地说是服务器浏览功能270)和OPC客户机210之间启用并保持通信。FF服务器模块230最好包括FF目录240、映射功能250和服务器目录260。优选地也在OPC服务器220(更明确地说是服务器浏览功能270)和FF服务器模块230(更明确地说是服务器目录)之间启用并保持通信。
III.IFDSA目录映射
继续参考图2中说明的实施例，FF服务器模块230优选地监视活动列表400，它代表现场总线设备280中的工作的现场总线设备。在优选实施例中，按照附件I中的且可从现场总线基金会中获得的FF规范来创建活动列表400。活动列表400识别FF服务器模块230可用的现场总线设备280。对于活动列表400中列出的每个设备，有一个厂商特定的标识符的相应列表，称为对象词典(OD)索引(OD索引在图2中未示出)。OD索引在现场总线设备280中具有相应的运行时对象。设备中的可仿效运行时对象在’892申请中被描述并且包括：资源块对象、转换器块对象、功能块对象、趋势对象、视图对象、链接对象、告警对象、系统时间对象、功能块调度对象和网络业务对象。
虽然厂商可以定义另外的运行时对象，但是优选地通过附件I中引用的FF规范来将运行时对象定义为FF对象。在任一情况中，上面所提及并且在’892申请(以及附件I中列出的FF规范)中描述的DD和CF技术最好被用于描述运行时对象。DD和CF文件扩展了设备中每个对象的描述，控制系统需要该描述来翻译包括人机接口功能(诸如校准和诊断)在内的现场总线设备中的数据的含意。
DD/CF文件可以按照ASCII文本或者任何标准化程序设计语言(比如C、C++或者SmallTalk)来写出。在优选实施例中，DD文件按照DD语言(DDL)来编写，而CF文件是如附件I中列出的并且可以从现场总线基金会中获得的FF规范所描述的ASCII文本文件。
FF目录240最好由称为活动列表的所有现场总线设备280的列表以及包含在每个FF设备中的AP目录构成。可以通过侦听FF网络业务来构造该活动列表，或者可以从包含该活动列表的现场总线设备280中读取它。AP目录由FF服务器模块230经由现场总线网络290从该现场总线设备现场总线设备280中读取，或者可以通过读取CF文件(DD和CF文件被提供给每个FF现场总线设备)而本地获取AP目录。
OD索引被使用作为FF协议服务中的一个关键属性来访问运行时对象。因此，客户机应用软件180可以通过从FF目录240中获取运行时数据的相应OD索引来访问现场总线设备280中的该运行时数据。
OPC160将运行时对象建模为“OPC项”。OPC项由包含厂商特定的名称的“项ID”来识别。OPC服务器220中的OPC项经由服务器浏览功能270被呈送给OPC客户机210。服务器浏览功能270允许OPC服务器220在按照OPC规范构造的树形结构中定位OPC项。OPC客户机210使用服务器浏览功能270来定位所关心的项。
当前，没有标准化分支和叶节点组织或者使用于服务器浏览功能270中的ID命名，因此，在没有浏览树以及其中的每个OPC项的人工翻译的情况下，OPC客户机210不能定位所关心的OPC项。这阻止OPC客户机210自动访问和处理OPC服务器220中的OPC项。
为了解决这个问题，IFDSA 50提供一个标准服务器目录260，创建它来代表FF目录240。服务器目录包含与FF目录240相同的对象语义信息，但是它被映射来与OPC对象相兼容。服务器目录260中的标准化浏览树形结构261定义分支和叶节点组织以及现场总线设备160的命名，以使服务器浏览功能270能通过服务器目录260中的OPC兼容的语义信息来定位它的、现场总线设备280和它们的数据的表示。一旦被定位，则OPC兼容的语义信息和数据值(如果有的话)被经由服务器浏览功能270和相关的OPC160服务而透明地提供给客户机应用软件180。
映射功能250把现场总线设备280的活动列表400和应用处理(AP)目录信息通过一个自动产生的OPC访问路径名称和/或一个完全合格的项ID(以下称为OPC项引用)而映射到服务器目录260。按照附件I列出的并且可从现场总线基金会中获得的手册或规范来编写AP目录。OPC访问路径名称定义了通过服务器浏览功能270到FF目录240的服务器特定的路径。OPC完全合格的项ID是一个到表示FF目录240中的相应运行时对象的项的句柄。OPC访问路径、OPC完全合格的项ID以及服务器浏览功能是按照OPC规范编写并且从OPC基金会可得。
图3A说明了创建服务器目录260来使能自动访问的方法300的实施例。正如所看到的，当集成控制系统供电310时方法300开始，并且它包括如下步骤：访问现场总线设备280的活动列表400，步骤320；建造/更新标准化的浏览树形结构261，步骤330；把来自工作的现场总线设备280中的AP目录和FF对象复制到FF目录240中，步骤340；把FF目录240映射到服务器目录260中，步骤350；判定这里是否有一个活动列表400变化，步骤360；并且，如果是，则重复步骤330-360；而如果否，则重复步骤360。
最好使用在附件I的FF规范中定义且可从现场总线基金会获得的协议服务来执行访问步骤320。建造/更新步骤330最初用从现场总线设备280中读取的活动列表400设备标识信息来构造标准化的浏览树形结构261。
最好使用在附件I的FF规范中定义且可从现场总线基金会中获得的协议服务来执行步骤330中的信息的读取。(对于由此步骤访问数据的更详细描述，请参见图3B和下面的图3B的相应描述。)最好这样来执行复制步骤340：1)使用在附件I的FF规范中定义并且可从现场总线基金会中获得的协议服务来读取与活动列表400中的工作设备相应的现场总线设备280的AP目录和FF对象，并且把该数据放置在缓冲器中，和2)把数据从缓冲器复制到FF目录240。映射步骤350通过为每个设备把一个AP目录以及包含在FF目录240中的每个FF对象映射到服务器目录260中的OPC项，来把FF目录240中的数据映射到服务器目录260。对于此步骤的更详细说明以及把这些映射到OPC项的替换步骤，请参见图4-6和下面的它们的相应说明。
继续参考图3A，判定步骤360动态地判定活动列表400中是否有变化。步骤360使用与步骤320相同的协议来访问活动列表400，然后把刚刚获得的该活动列表的新拷贝与前一拷贝进行比较并判定自从步骤360的上一次执行以来哪些现场总线设备已经添加到现场总线设备280中或从中删除。因此，判定步骤360使IFDSA 50能够把FF目录240动态地映射到服务器目录260。
图3B说明了具有可仿效标准化浏览树形结构261的一个可仿效服务器目录260，并且图示说明了建造/更新步骤330的实施例。正如所示出的，对于现场总线设备280中的每个工作的现场设备，该标准化浏览树形结构261包括一个活动列表目录262入口以及一个设备目录263入口，该每个工作的现场设备由一个活动列表目录262入口明确地引用，如图中所示，或者被隐含地引用为活动列表目录262入口的子节点或属性(未示出)。
参见图2和3B，优选地，服务器目录260结构与FF目录240结构的组织相匹配。FF目录240中的每个AP目录引用由一个开始OD索引和多个对象组成。在优选实施例中，该设备标识信息(例如，设备ID、现场总线网络地址、物理设备标记和其它相关数据)提供允许客户机自动识别现场总线设备280的语义信息。它最好是从使用在附件I中并且可从现场总线基金会中获得的、FF规范中定义的协议服务的现场总线设备280被读取的，并且优选地，利用自动产生的项ID/路径、按照以下两个方式之一被映射到服务器目录260中：
1.在被映射到服务器目录260时、FF目录240中的每个AP目录引用由识别包含该对象的分支的一个开始OPC项引用组成，且该对象的子对象被表示为在此分支之下的项。在该分支之下的各项的浏览顺序保持该OD索引按照在FF规范中对AP目录内表示的对象所定义的顺序；或者
2.在被映射到服务器目录260时、在FF目录240中的每个AP目录入口可以由相应OPC项的OPC项引用组成。在这种情况下，服务器目录260中的FF子对象由它们自己的、与该子对象对应的OPC项的OPC项引用表示。
如图4所示，方法300的优选实施例的映射步骤350把活动列表入口242从FF目录240映射到服务器目录260中。FF目录240中的可仿效活动列表入口242和可仿效的OPC项262a、262b和262c与下面描述的替换映射选项对应。对于每个映射选项，自动地产生OPC项ID和路径(图上未示出)。
映射选项1，把活动列表入口242映射到由OPC浏览和读取服务访问的分支和叶节点的一个树形结构。活动列表入口242最好包括识别位于现场总线设备280中的设备并与其通信所需要的设备识别信息。OPC项262包括按照OPC规范来格式化为OPC项的已映射的设备识别信息，并且OPC项262a包括按照OPC规范来格式化为OPC项的该设备的已映射的设备目录信息或者引用；和
映射选项2，把活动列表入口242映射到由OPC数值读取服务访问的单个结构化的OPC项。OPC项262b包括设备识别信息以及该设备的已映射设备目录信息或者对它的一个引用，其按照OPC规范被格式化并映射到一个OPC数值。因此，该设备目录或者对它的一个引用被包括在表示该设备的浏览树项的数值中，和
映射选项3，把活动列表入口242映射到OPC获取属性服务访问的单个结构化的OPC项属性。OPC项262c包括设备识别信息以及该设备的已映射设备目录信息或者到它的一个引用，其按照OPC规范被格式化并映射到OPC属性。
图5说明了在FF目录240中的可仿效AP目录244和在服务器目录260中、从AP目录244中映射的可仿效OPC项264a、264b和264c。在一个优选实施例中，AP目录244可以是三个AP目录中的任何一个：即通常所说的功能块应用处理(“FBAP”)目录、系统管理信息库(“SMIB”)目录、网络管理信息库(“NMIB”)目录或者任何其它按照附件I中列出的且可以从现场总线基金会中获得的手册或规范来编写的AP目录。正如所示的，该AP目录244最好包括：如在附件I中的且可以从现场总线基金会中获得的FF规范中定义的报头、目录入口(例如，复合对象引用和复合列表引用)。该OPC项264a、264b和264c与下面描述的替换映射选项对应。
如图5所示，方法300的优选实施例的映射步骤350通过构造OPC项引用的三个替换映射选项或步骤来把AP目录244从FF目录240映射到服务器目录260中。对于所有的映射选项，自动地产生该OPC项ID和路径(图上未示出)。AP目录映射选项或步骤是：
映射选项1，把AP目录244映射到OPC浏览和读取服务访问的分支和叶节点的一个树形结构。OPC项264a包括映射到OPC项报头阵列的AP目录244报头信息和映射到格式化为OPC规范的OPC项引用的AP目录244入口；
映射选项2，把AP目录244映射到OPC数值读取服务访问的单个结构化OPC项。OPC项264b包括AP目录报头和目录入口，它们按照OPC规范被格式化并被映射到一个OPC数值；和
映射选项3，把AP目录244映射到OPC获取属性服务访问的单个结构化OPC项属性。OPC项262c包括AP目录报头和目录入口，它们按照OPC规范被格式化并被映射到OPC属性。优选地，OCP项数值被设置为“空。”
图6说明了在FF目录240中的可仿效FF对象246和在服务器目录260中的可仿效OPC项266a和266b，可仿效OPC项266a和266b与下面描述的且从FF对象246映射的替换映射选项相应。在优选实施例中，FF对象246是按照在附件I中列出的且可以从现场总线基金会中获得的手册或规范编写的任意对象。FF对象246最好包括一个对象值，该对象值可以是运行时数据；一个对象DD，它可选地包含用于FF对象的DD；和一个对象CF，它可选地包含用于FF对象的CF。OPC项266a和266b与下面描述的替换映射选项对应。
如图6所示，方法300的优选实施例的映射步骤360通过构造OPC项引用的两个替换映射选项或步骤来把FF对象246从FF目录240映射到服务器目录260中。对于两个映射选项，自动地产生OPC项ID和路径(图上未示出)。该FF对象映射选项或步骤是：
映射选项1，利用OPC浏览和读取服务访问的分支和叶节点的一个树形结构而把FF对象246映射到OPC项266a。OPC项266a包括映射到OPC项值的FF对象246的运行时对象值以及映射到被格式化为OPC规范的OPC项引用结构的FF对象246DD和CF语义信息。因此，每个FF对象246的语义信息由子项表示。它们的每个成分在树中可以被表示为它们的子项；和
映射选项2，把FF对象246映射到单个结构化OPC项266b，在此，FF对象246的运行时对象值被映射到OPC值读取服务访问的OPC项值，并且DD/CF语义信息被映射到OPC获取属性服务访问的OPC项属性。
参见图2和3A以及图4-6，对本领域技术人员来说很明显，IFDSA 50和方法300的替换实施例要消除FF目录240以及修改步骤340而把来自现场总线设备280中的AP目录和FF对象直接映射在服务器目录261中。对本领域技术人员来说也很明显的是：如果DD/CF文件的一个本地拷贝可用(例如硬盘或CD-ROM)，则不需要从现场总线设备280中读出FF对象240中的对象DD和对象CF，并且一个替换实施例包括从这种本地拷贝中读取对象DD和对象CF。
IV.IFDSA单个客户机应用软件接口
现在参见图7，IFDSA 50的优选实施例提供单个接口，以便使客户机应用软件180通过OPC客户机210而访问现场总线设备280的运行时数据和语义信息。通过OPC服务器220中的服务器浏览功能270来提供服务器目录中的H1、HSE和其它控制设备语义信息的位置。正如在上面的第I-III部分中所述的，FF服务器模块230支持OPC服务器220中的服务器浏览功能270。现场总线设备280运行时数据可以通过与语义信息相同的OPC客户机210接口而被提供给客户机应用软件180。
OPC客户机210可以从OPC服务器220中的服务器数据访问功能271获得运行时数值数据。FF服务器模块230使用在附件I中且从现场总线基金会中可获得的FF规范中定义的协议服务来访问现场总线设备280运行时数值数据。由FF服务器模块230访问的现场总线设备280运行时数值数据对服务器数据访问功能271的映射由可以从OPC基金会中获得的OPC规范来定义。
新IFDSA 50的优选实施例支持现有应用软件的迁移，它被包括在其它工厂/企业应用软件184中，因为现有的应用软件只使用服务器数据访问功能271并且这个功能未被IFDSA 50改变。本发明包括现有应用软件与IFDSA 50中新的客户机应用软件180的迁移和共存。

Claims (9)

1.一种集成控制系统，提供用于客户机应用软件的、对现场总线设备的语义和运行时数据的单个接口，所述集成控制系统包括：
多个工作的现场总线设备；
一个现场总线网络，其中：该现场总线网络连接所述工作的现场总线设备；和
一个服务器应用，它经由现场总线网络与所述工作的现场总线设备通信，包括：
基金会现场总线服务器模块，其中：该基金会现场总线服务器模块通过现场总线网络与所述工作的现场总线设备通信；
服务器浏览功能，其中：该服务器浏览功能被用来定位用于该工作的现场总线设备的语义信息；和
服务器数据访问功能，其中：服务器数据访问功能提供对所述工作的现场总线设备的运行时和语义信息的访问。
2.权利要求1的集成控制系统，还包括：
客户机应用，它与服务器应用通信，它包括：
客户机应用软件；和
客户机，它与客户机应用软件通信，并且与服务器浏览功能以及服务器数据访问功能通信，其中：客户机应用软件通过所述客户机访问语义信息和运行时数据。
3.权利要求2的集成控制系统，其中：客户机应用软件包括如下的一个或多个应用软件：人/机接口应用软件；维护/诊断应用软件；和配置应用软件。
4.权利要求1的集成控制系统，其中：工作的现场总线设备包括如下类型的一个或多个设备：低速现场总线设备以及高速以太网设备。
5.权利要求1的集成控制系统，其中：服务器应用是一个用于过程控制的对象链接与嵌入服务器。
6.权利要求2的集成控制系统，其中：客户机应用是一个用于过程控制的对象链接与嵌入客户机。
7.权利要求1的集成控制系统，其中：基金会现场总线服务器模块包括：
基金会现场总线目录，其中：该基金会现场总线目录包括所述工作的现场总线设备的对象语义；
映射功能，其中：映射功能把基金会现场总线目录中的对象语义映射到一个服务器目录中；和
服务器目录，其中：该服务器目录包括来自基金会现场总线目录中的现场总线设备的对象语义，其按照与客户机应用软件兼容的格式被映射并且可通过客户机由客户机应用软件自动访问。
8.权利要求7的集成控制系统，其中：服务器目录包括：
浏览树形结构，其中：所述浏览树形结构定义分支和叶节点组织，以及用于现场总线设备的命名和它们的对象。
9.一种在集成控制系统中客户机应用软件通过单个接口访问现场总线设备的语义和运行时数据的方法，所述方法包括步骤：
提供服务器浏览功能，其中：服务器浏览功能提供对用于工作的现场总线设备的语义数据的访问；
提供服务器数据访问功能，其中：服务器数据访问功能提供对该工作的现场总线设备的运行时数据的访问；
提供与服务器浏览功能和服务器数据访问功能通信的一个客户机；和
客户机应用软件通过该客户机访问该语义数据和运行时数据。
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