CN100485561C - 具有独立批处理执行进程的批处理执行引擎 - Google Patents

Abstract

本发明的处理工厂控制系统包括批处理执行引擎，其为要在处理工厂内运行的各批处理产生或创建单个批处理执行处理。该批处理执行引擎包括通信软件，用来与批处理操作员接口或其它用来建立批处理运行的接口通信，主处理设备模型，其反映了处理工厂内设备的目前状态，和批处理执行管理器，其创建单个批处理进程，并产生这些单个批处理进程，以在分离的应用处理空间中运行。各个已创建的批处理进程包括批处理逻辑电路，其实施由用户指定的批处理运行，用来在处理工厂内选择设备的处理设备模型的拷贝，和通信接口，用来与批处理执行管理器通信，以向用户提供指定批处理的信息，并请求或提供与处理工厂内其它正在运行的批处理的协调。

Description

具有独立批处理执行进程的批处理执行引擎

技术领域

本发明一般涉及进程控制网络，并具体涉及在处理工厂中实现独立批处理进程的批处理执行引擎。

背景技术

诸如那些用于化学、燃油或其它处理中的进程控制网络一般包括通信地连接到一个或多个现场器件的中央进程控制器，这些现场器件可以是例如阀门定位器、开关、传感器(诸如温度、压力和流速率传感器)等等。这些现场器件可以在处理工厂内实行物理控制功能(诸如打开或关闭阀门等)，可以在处理工厂内进行测量以用于控制处理工厂的运作、或在处理工厂内执行任何其它期望的功能。进程控制器历来是经由一条或更多条模拟信号线或总线而连接至现场器件的，该信号线或总线可携带例如4～20mA(毫安)信号往返于现场器件。然而，近来，处理控制业界却发展出了一些标准的、开放的、数字的或数模组合的通信协议，诸如FOUNDATION^TM FIELDBUS(以下称“现场总线”)、HART、PROFIBUS、WORLDFIP、Device-Net和CAN等协议，其可被用来实现控制器与现场器件间的通信。一般说来，进程控制器接收由一个或更多现场器件做出的指示测量值的信号和/或与现场器件相关的其它信息。进程控制器使用此信息来实现通常的复杂控制例程并生成控制信号，所述控制信号经由信号线或总线而发至现场器件，籍以控制处理工厂的运作。

诸如那些用于批处理进程中的某种进程控制网络通常包括多组一模一样的设备，每一组皆被设计成具有同样或近似的、在处理工厂内执行基本同样的功能的设备。于是，例如，甜饼制造工厂可具有多组搅拌设备、多组烘烤设备和多组包装设备，其中某些或全部单个搅拌机能够并联操作并连接起来，以与某些或全部烘烤设备和包装设备串联操作。在这种系统中，希望能够使用同一通用控制算法或例程来控制任一特定组的一模一样的设备，借此减少在控制器内必须创建和存储的控制例程数量。然而，必须这样来写这些控制算法：以使得当执行时，它们指定此刻所使用的特定单元的设备。通常，批处理控制子程序依次执行多个不同的步骤或阶段，在开始第二阶段前完成第一阶段，依此类推。于是，在上述甜饼制造工厂中，批处理子程序运行第一子进程或步骤来控制搅拌设备，接着运行第二子进程以在由搅拌设备做出的制品上运行烘烤设备，并接着运行第三子进程，其控制包装设备，来包装由烘烤设备制造的制品，各步骤皆占用一定量的时间。

在现有的进程控制系统中，已知提供了批处理执行例程或应用，使用户可使用不同设备、乃至在不同时间使用某些同样设备在处理工厂内并发地执行多个不同的批处理运行。这个批处理执行应用存储了处理设备模型，其含有工厂内不同设备间互连的列表，批处理执行应用使用所述列表来选择在整个批处理操作中的任一给定时间处执行的单个批处理的每个步骤所使用的实际设备。美国专利第6,522,934号记载了一种在不同批处理运行的操作期间动态地选择设备的方法，在此其全部内容引入作为参考。应当理解，批处理执行应用依工厂规模可被用来使用工厂内的不同设备执行许多并发批处理运行。

在某些较大的处理工厂中，批处理执行应用被用来协调任何一处的每次从一乃至数百批处理不等的执行。不幸的是，某些批处理执行应用的编程方式使得在任一批处理运行期间遇到的程序失败可造成该批处理执行应用“崩溃”或中断，这一般将造成正在受批处理执行应用控制下运行的全部批处理的停止或中断。批处理执行应用的崩溃会导致处理工厂的吞吐的中断，并需要操作员手动重启全部批处理运行。这种重启行动可占用超常的时间量来执行，该执行将各批处理恢复到崩溃前的在先状态，并重同步到基础控制系统。勿需多言，此行动在处理工厂中产生大量当机时间和操作员的许多附加工作。批处理执行应用的一次崩溃还可能导致处理工厂中的一个批处理或更多批处理在崩溃时报废，就浪费材料和损失的工厂操作时间而言，这会导致重大的财政损失。

再进而，当已知的批处理执行应用在处理工厂内操作或执行时，就算不是不可能、也难以修改该已知的批处理执行应用所使用的处理设备的配置，因为由批处理执行应用运行的每个不同的批处理皆参照或使用此设备模型，以对要使用的设备做出决策。因此，在已知的批处理执行应用的情形下，需要关闭该批处理执行应用(或者等待正在执行中的批处理的完成，或者中断那些批处理的操作)，更新在批处理执行应用内的处理设备模型的配置，再接着使用新的处理设备模型来重启该批处理执行应用。可以理解，此行动的效应对于执行当前由批处理执行应用控制的全部批处理来说具有潜在不利的影响。

此外，诸如Microsoft Windows等的多数操作软件皆限制了可由任一特定(单个)应用寻址或使用的物理和虚拟存储器的量。一种情形是在应用程序耗尽了存储器空间并由操作系统中断之前，操作软件开辟了2G字节的存储器限制。此特征限制了可由批处理执行应用同时运行或执行的批处理的数量，特别是具有复杂配方的大型或复杂的批处理的数量，因为每一运行中的新的批处理皆增加了批处理执行应用的存储器需求。目前，同时运行接近100批处理的批处理执行应用开始要突破此存储器限制了。虽然此存储器束缚在多数较小型处理工厂中通常不成问题，但此束缚迫使很大的处理工厂中的批处理执行应用限制在它们能够执行的并发批处理的数量中。由于此束缚，批处理进程的设计者有时在同一处理工厂内实施多个不同的批处理执行应用，以能够运行或实施期望数量的同时运行的批处理。然而，使用这种迂回做法意味着不同的批处理执行例程(其作为分离的应用而运行)不能以最经济或最优化的方式来共享或协调处理设备的使用。

发明内容

一种用于处理工厂的进程控制系统包括批处理执行引擎，其为要在处理工厂内运行的各批而产生或创建单个批处理执行处理。该批处理执行引擎包括通信软件，用来与批处理操作员接口或其它用来建立批处理运行的接口通信，主处理设备模型，其反映了处理工厂内设备的目前状态，和批处理执行管理器，其创建单个批处理进程，并产生这些单个批处理进程，以在分离的应用处理空间中运行。每个已创建的批处理进程皆包括批处理逻辑电路，其按批处理配方的定义而实施一个特定的批处理，该批处理配方包括具有一个或多个单元子程序的子程序，各单元子程序具有一个或多个单元操作，各单元操作又具有一道或多个工序，处理设备模型的拷贝和通信接口，用来与批处理执行管理器通信，以向用户提供特定批处理的信息、请求或提供与处理工厂内其它批处理的协调，等等。

每个批处理进程一旦被创建，即在独立于批处理执行引擎的应用空间中运行，以实施并纵览特定批处理的操作。因为已创建的批处理进程在独立于批处理执行引擎并彼此独立的应用空间中执行，所以一个批处理进程中的软件失败不会造成批处理执行引擎或任何其它批处理进程的崩溃，这就减少了特定批处理进程中软件失败的影响。同理，与批处理执行管理器关联的处理设备模型可被改变、而不影响已有批处理进程的目前操作，因为每个运行中的批处理进程皆包括处理设备模型的拷贝，其当创建批处理进程时就存在了，而批处理进程可在批处理进程操作期间的任何时候、甚至在批处理执行管理器不运行时使用此设备模型拷贝，只要其中的信息仍然正确。再进而，因为每个批处理进程是在分离的应用空间中的分离应用而执行的，所以各批处理进程不受操作系统对单个处理的限制的影响。

附图说明

图1是进程控制网络部分的局部框图、局部原理图，批处理执行引擎可在其上同时实施批处理进程；

图2是计算机网络的框图，该计算机网络包括现有技术的批处理执行应用、其被用来在处理工厂内实施多个批处理，而不使用分离批处理进程；

图3是计算机网络的框图，该计算机网络包括批处理执行引擎、其具有创建分离批处理进程的批处理执行管理器，各分离批处理进程皆被用来在处理工厂内实施不同的批处理；和

图4是图3的批处理执行引擎的框图，其在不同的应用处理空间中创建或产生独立的批处理进程，籍以在处理工厂内同时实施批。

具体实施方式

下面参照图1，处理工厂控制网络10包括进程控制器12，其经由例如以太网通信连接15而连接到数不胜数的工作站14。控制器12还经由输入/输出(I/O)设备(未示出)和一组通信线或总线18而连接到处理工厂内的器件或设备(被一般性地标以附图标号16)。控制器12可以是仅充当示例的DeltaV^TM控制器12，其由Fisher-Rose mount系统公司销售，它能够与遍布于处理工厂16的现场器件和现场器件内的功能块等控制元件通信，以执行一个或更多处理控制例程，籍以实施处理工厂16期望的控制。这些处理控制例程可以是持续的，或是批处理进程控制例程或子程序。工作站14(它们可以是例如个人计算机，服务器等等)可以被一个或更多工程师或操作员用来设计要由控制器12执行的处理控制例程，与控制器12通信，从而下载该处理控制例程，在处理工厂16的操作期间接收和显示与处理工厂16相关的信息，和要么与由控制器12执行的进程控制例程互动。

每个工作站14皆包括存储器20，用来存储例如配置设计应用等的应用程序，并用来存储诸如与处理工厂16的配置相关的配置数据。每个工作站14还包括处理器21，其执行应用以至少使用户可设计处理控制例程并将那些处理控制例程下载至控制器12。同理，控制器12包括存储器22，用来存储配置数据和欲用来控制处理工厂16的处理控制例程，并包括处理器24，其执行处理控制例程以实施进程控制战略。若控制器12是Delta V控制器，则它与某一个工作站14的一个或更多应用结合可以向用户提供控制器12内的处理控制例程的形像描绘，其展现处理控制例程内的控制元件和这些控制元件配置的方式，以提供处理工厂16的控制。

在图1所示的示例处理工厂控制网络10中，控制器12经由总线18而通信地连接至两组近似配置的设备，各组设备皆具有反应器单元，这里表示为Reactor_01(R1)或Reactor_02(R2)，过滤器单元，这里表示为Filter_01(F1)或Filter_02(F2)，和乾燥器单元，这里表示为Dryer_01(D1)或Dryer_02(D2)。Reactor_01包括反应炉100，两扇连接的输入阀门101和102，从而控制例如从顶部水箱(未图示)流入反应炉100的流体入口线，和一扇连接的输出阀门103，从而控制经由出口流体线流出反应炉100的流体。器件105可以是诸如温度传感器、压力传感器、流体水位计等传感器、或诸如电热器或蒸汽加热器等某些其它设备，该器件105置于反应炉100中或近傍。Reactor_01经由阀门103连接到具有过滤设备110的Filter_01，其继而连接到具有乾燥设备120的Dryer_01。类似地，第二组设备包括Reactor_02，其具有反应炉200，两扇输入阀门201和202，和输出阀门203和器件205。Reactor_02连接到具有过滤设备210的Filter_02，其继而连接到具有乾燥设备220的Dryer_02。过滤设备110和210、和乾燥设备120和220可具有与之关联的附加控制元件(诸如加热器、导管束带等)、传感器等等。若有要求，则尽管未图示，但各过滤器单元Filter_01和Filter_02可物理地连接到各反应器单元Reactor_01和Reactor_02，而各乾燥器单元Dryer_01和Dryer_02可连接到各过滤器单元Filter_01和Filter_02，从而使用各反应器、过滤器各乾燥器之一的批处理运行可使用图1所示的设备的任何组合。

如图1所示，控制器12经由总线18而通信地连接到阀门101～103、201～203，连接到器件105、205，连接到过滤器110、210并连接到乾燥器120和220(并连接到与之相关的其它设备)，以控制这些元件(可以是单元、现场器件等)的操作以执行对于这些元件的一项或更多操作。这些操作可包括例如填充反应炉或乾燥器，加热反应炉或乾燥器内的材料，倾倒反应炉或乾燥器，擦拭反应炉或乾燥器，操作过滤器等。当然，控制器12可经由附加总线、经由诸如4～20mA线、HART通信线等专用通信线而连接到处理工厂16内的元件。

图1所示的阀门、传感器和其它设备可以是任何期望种类或类型的设备，包括例如现场总线的现场器件、标准4～20mA的现场器件、HART现场器件等，并可使用现场总线协议、HART协议、4～20mA模拟协议等任何已知或期望的通信协议与控制器12通信。再进而，其它类型的器件也可按任何期望的方式连接至控制器12并受控制器12控制。而且，其它控制器可经由例如以太网通信线15而连接至控制器12和工作站14，以控制与处理工厂16关联的其它器件或区域，而这些附加控制器的操作可按任何期望或已知的方式与图1所示的控制器12的操作相协调。

一般说来，图1的进程控制系统可被用来实施批处理进程，其中例如某一工作站14执行了批处理执行系统、其实施并协调处理工厂16内的不同批处理运行。该批处理执行系统30被表示成存储在图1的工作站14a中，应当理解，该批处理执行系统30可在其它工作站14中存储并执行，或在接任何期望的方式、包括任何无线方式通信地连接至总线15或总线18的其它计算机中存储并执行。同理，如相对于图3所更详细地讨论的，批处理执行系统30可分割成各种部件或与在处理工厂16内的不同计算机或工作站中存储并执行的各种部件相关联。

一般说来，批处理执行系统30是高级别的控制例程，其使用户可指定一些要在处理工厂内执行的批处理运行，并建立一些不同的批处理运行或批处理进程在处理工厂内基本独立地操作、以实施不同的批处理运行。每个这些批处理进程皆指向一个或更多单元子程序的操作，其是操作于反应器单元、过滤器单元、乾燥器单元之一等单个单元或处理工厂内其它设备上的子例程或处理。各单元子程序(它是一般运行于某个工作站14上的批处理运行的一部分)可执行一系列操作，各操作可在单元上执行一道或更多工序。对于此讨论，工序是在单元上执行的最低水平的行动或步骤，并通常在某一控制器12中实施或执行，操作是在单元上执行特定功能的一组工序，并通常通过在控制器12内调用一系列工序而实施或运行于某个工作站14上，而单元子程序则是一系列的执行于单个单元上的一项或更多操作，并通常作为某个工作站14上的一组操作调用而实施。结果，任一单元子程序皆包括一道或更多工序和/或一项或更多操作。按此方式，每个批处理进程皆执行制成食品、药品等制品所需的不同步骤或阶段(即单元子程序)。

为了实施对于每批处理的不同的单元子程序、操作和工序，批处理进程使用习惯上所称的配方，其指定了要执行的步骤、与步骤关联的量和次数、和步骤的次序。对于一种配方的步骤可包括例如以合适的材料填充反应炉，搅拌反应炉内的材料，将反应炉内的材料加热至某一温度并保持一段时间量，倒空反应炉并接着擦拭反应炉、以准备下一批，运行过滤器以过滤反应器的输出并接着运行乾燥器以乾燥在反应炉内创造的制品。与不同的单元关联的各个系列的步骤皆定义了批处理的单元子程序，而批处理进程将对于每个这些单元子程序而执行不同的控制算法。当然，指定材料、材料量、加热温度和次数等可因不同配方而异，结果这些参数可依制造中或制成的制品和使用中的配方而随批处理运行而改变。本领域技术人员会明白：尽管此处的控制例程和配置是对于使用图1所绘的反应器单元、过滤器单元和乾燥器单元的批而讨论的，但控制例程可被用来控制其它期望的器件、以执行任何其它期望的批处理进程运行，或，如果期望的话，执行持续的处理工厂运行。

本领域技术人员还会明白：通用的批处理进程的同一工序、操作或单元子程序可在同一次或不同次作为不同的实际批处理进程的一部分而实施于图1的各不同反应器单元上。进而，因为图1的反应器一般包括同一数量或类型的设备(即它们属于同一单元类)，所以对于特定工序的同一通用工序控制例程可被用来控制各不同的反应器单元，除非不得已修改此通用工序控制例程以控制与不同反应器单元关联的不同硬件或设备。例如，为了实施Reactor_01的填充工序(在此填充了反应器)，填充控制例程将打开一扇或更多输入阀门101或102并保持一段时间量、例如直到流体水位计105感觉反应炉100满了。然而，只需将输入阀门的指定从阀门101或102改变成阀门201或202并将流体水位计的指定从流体水位计105改变成流体水位计205，即可将同一控制例程用于实施Reactor_02的填充工序。当然，与批处理运行的一般操作关联的逻辑电路是已知的，而此处将不再进一步说明了。

图2是一种已知的客户机/服务器网络40的框图，该网络40具有一组客户计算机或节点42和一组服务计算机或节点44，它们经由总线或其它通信网络46而连接，该通信网络46被用来在处理工厂内开启或实施一个或更多现有技术的批处理执行例程。一般地，图2的批处理网络架构采取基于经典的双层客户机/服务器式的设计，其中客户机节点42将命令或讯息提供给服务器节点44，其接着在处理工厂内执行实际的批处理(在图2中未图示)。客户机节点42一般包括操作员接口应用，其使用户可使用任何适宜处理工厂的期望战略在该工厂内建立和配置多个批处理运行。在图2的原理图中，描绘了三个客户机节点42a、42c和42d，包括批处理操作员接口(BOI)应用48，其是与操作员接口的例程，以使操作员可建立和指定欲运行的单个批处理，即开始一个批处理或更多批处理运行。类似地，客户机节点42b和42c被描绘成包括活动管理器接口(CMOI)应用50，其使操作员可建立批处理运行的活动(一般包括多个顺序的批处理运行)，其将来在处理工厂内以特定次序或以特定次数来运行或执行。一个这种活动管理器应用详细记载于美国专利序列号第09/609,091，名称为“用于批处理进程的活动管理器”，提交于2000年6月30日，在此其全部内容引入作为参考。可以理解，其它BOI和CMOI应用已知并可被使用。

各服务器节点44a、44b和44c皆是具有已知的批处理执行例程或应用52的批处理服务器，其与节点42a、42c和42d内的一个或更多BOI应用48确立双向通信，并且同时实施并纵览处理工厂内的一个或更多分离的批处理。以类似方式，客户机节点44d包括活动管理器服务应用54，其通过与批处理服务器节点44a、44b和44c内的批处理执行应用52接口或通信(使用批处理开始请求)、从而与CMOI确立双向通信并实施使用CMOI应用50创建的批处理活动。图2的客户机/服务器架构以往被用来隔离客户机应用与服务器应用，以提供更大的故障容限。

如对于批处理服务器节点44b中的批处理执行应用52所进行的描绘，批处理执行应用52与活动管理器服务器54和BOI应用48响应所发送的批处理开始请求，以在处理工厂16内同时实施一个或更多批处理运行。可以理解，批处理服务器节点44b通信地连接至一个或更多控制器12，其继而通信地连接到例如图1所示的处理工厂内的一个或更多器件、单元等等。

对于图2的服务器节点44b的扩充图，已知的批处理执行应用52包括批处理执行逻辑电路56和批处理执行逻辑电路56所使用的处理设备模型58，以实施有限数量的不同的并行批处理运行60(标号为Batch1、Batch2、...、Batch N)。特别地，当批处理执行逻辑电路56由用户经BOI应用48或由活动管理器服务应用54使用存储于其中的处理设备模型58而命令时，创建或开始一个批处理运行60。如图2所示，批处理执行逻辑电路56在与批处理执行逻辑电路56同一应用处理空间中创建并运行不同的批60，并使用共享处理技术来纵览这些不同的批处理运行60的操作。频繁地，贯穿整个批处理运行60的操作，批处理执行逻辑电路56将会访问处理设备模型58，以判定哪台设备可供批中使用等等，并将与一个或更多控制器运行期应用62通信，以监视各批处理运行的状态、实施批处理运行的不同工序、与客户节点42内的用户接口或其它应用通信，而向用户或操作员提供关于批处理运行的状态的信息。

如上所述，任何批处理运行60的故障或失败可由故障设备、与控制器或与单台设备失去通信、存储器或电源故障等等导致，该故障或失败可造成批处理执行逻辑电路56的失败或“崩溃”，其结果导致其它各批处理运行60操作的中断，因为全部批处理运行60皆由批处理执行逻辑电路56作为同一应用的一个部分而在同一应用处理空间中实施。如上所述，这会导致很长的当机时间并需要相当多的操作员介入，以将各批处理运行60带入正轨，否则会导致处理工厂的材料和处理工厂的操作时间的损失。同理，由于操作批处理服务器44b而施加了存储器限制，所以批处理执行逻辑电路实际上被限制在一次(即同时)可实施的的批处理运行60的数量N中。此限制在很可能在任何时间物理地支持数以百计的批处理运行的大型处理工厂中会出问题。

图3描绘了与图2相似的客户机/服务器网络68(其中同样部件具有同样的附图标号)，区别在于批处理服务器44存储并执行了一种批处理执行引擎70，其被配置成消除了某些或全部上述得以上和现有技术的批处理执行应用52相关的问题。如在图3中为批处理服务器44b所特别描绘的，各批处理服务器44皆包括存储器72、其存储批处理执行引擎70，和处理器74、其在处理工厂的操作期间执行批处理执行引擎70，以同时创建并运行多个不同的批处理运行。

一般说来，在图4中详细地描绘的批处理执行引擎70为各欲被协调的新批创建并产生分离的批处理进程以在分离应用处理空间(APS)中运行。每个这种批处理进程皆作为分离应用而独立地操作，以实施特定的批处理，但可与批处理执行引擎70通信，以与其它批协调处理设备的使用、向操作员和其他用户发送状态、警报和其它讯息等等。特别地，如图4所示，批处理执行引擎70包括第一通信层80、批处理执行管理器82、主设备模型84和第二通信层86。第一通信层80可以是任何标准的通信例程或程序，其允许与BOI应用48、CM服务器50和/或诸如某一客户机节点42内的观看和显示应用等任何其它期望的应用通信，并允许用户或操作员指定在处理工厂16内欲创建并运行的批。批处理执行管理器82是一个程序、例程或其它逻辑电路，其在不同的应用处理空间中创建和产生不同的批处理进程90，即，作为分离的程序或应用，对于各不同的批处理在运行的同时，主设备模型84存储批所使用的工厂的设备模型的最新版本，以例如选择要在不同工序中使用的设备和批处理的操作。第二通信层86可以与第一通信层80同样，其提供批处理执行引擎70与正在运行的不同批处理进程90间的通信。当然，第二通信层86可按任何期望或已知的方式实施，以提供在同样处理器上执行的两个不同应用间的通信。

图4描绘了一组N个批处理进程90(标号为Batch1、Batch2、...、BatchN)，其每一个处在不同的应用处理空间(APS)中，并因此被图3的处理器74作为与批处理执行管理器82分离并彼此分离的程序或应用来处置。批处理执行管理器82创建各批处理进程90以包括通信层92、批处理执行逻辑电路94和设备模型96。通信层92向批处理执行引擎70的批处理执行管理器82提供通信，以使特定的批处理进程90从批处理执行管理器82接收讯息并将讯息发送至批处理执行管理器82，以例如提供与批处理进程90正在实施的批相关的状态或警报讯息、请求批处理执行管理器82解决或裁决处理设备事务或要么使批处理执行管理器82可彼此协调不同的批处理进程90。通信层92还与控制器、现场器件等运行期设备通信，以实施、纵览和执行批处理运行。这种通信可经由运行期服务器97(如图3所示)而进行，该运行期服务器97与批处理进程90在相同或不同服务器上存储和执行。当然，通信层92可采取任何期望形式并一般取决于用于处理工厂16中、在批处理服务器节点44和客户服务器节点42间以及在批处理服务器节点44和运行期系统间(诸如图1的控制器12)的通信类型和通信网络。

设备模型无非就是主设备模型84的全部或相关部分的拷贝、作为当由批处理执行管理器82创建或产生批处理进程90时存在的主设备模型84。批处理执行逻辑电路94是这样的逻辑电路：其使用特定设备实际地实施特定的批处理、可使用在批处理进程90的创建时指定的特定配方、在批处理的操作期间从设备模型96中选择。批处理执行逻辑电路94可与目前用于批处理执行例程的逻辑电路相似，以开始一个批处理、监视批处理的操作和进展、指定设备、子程序、工序等，以随着被配方等调用而用于批处理中。应当理解，批处理执行逻辑电路94负责在全部状态中采取单一批处理或批处理运行，并负责与批处理执行管理器82通信、用于不同的批处理进程90间的设备裁决或用于任何其它的批处理间通信或客户机通信。客户机通信可包括发送警报、警示、事件等批处理状态信息，其是在由批处理进程90实施的相关批处理的操作期间生成的。当然，也可使用任何期望的批处理执行逻辑电路。

在操作期间，当BOI应用48或活动管理服务器54指令批处理执行引擎70实施或创建一个批处理，批处理执行管理器82使用由BOI应用48或活动管理服务器54提供的关于该批处理的信息、而为该批处理创建批处理进程90(例如批处理进程90a)。为了创建批处理进程90a，批处理执行管理器82可存储并使用包括通用批处理逻辑电路(或编程)的模板批处理进程逻辑电路98，并使用文件或其它数据、其指定了由模板批处理逻辑电路使用的指定数据、来修改或例证此逻辑电路，以实行要使用的配方、子程序、设备等特定的批处理。此时，批处理执行管理器82可将主设备模型84(或其任何相关部分)拷入批处理进程90a或作为其一部分。一旦创建了批处理进程90a，则批处理执行管理器82可接着以任何期望或已知方式来产生批处理进程90a，以使批处理进程90a在不同应用处理空间中的处理器74(图3)中执行，从而，它作为独立于批处理执行管理器82的单独应用而操作。

如图4所示，批处理执行管理器82为要实行的各新批处理在不同的应用处理空间创建分离的批处理进程90。一旦被创建或产生，则各批处理进程90由批处理服务器的处理器74执行，在此它被创建并像该处理器74上的任何其它应用那样操作，籍以共享处理器74上的存储器空间和处理时间。可以理解，各批处理进程90因此靠自己运行，而其失败未必会影响批处理执行管理器82或其它批处理进程90。此述的批处理执行引擎70因此将单个批处理运行隔离成分离的批处理进程、其在同一处理器或同一服务器中执行但却在分离的应用处理空间中，籍以帮助防止某一批处理运行的失败造成正在服务器上执行的全部其它批处理运行的失败或停止。于是，某一批处理进程90中或伴随的失败(诸如软件失败等)未必会造成任何其它批处理进程90的失败，而在多数情形中，甚至不会造成批处理执行引擎70的失败。于是，该失败一般被隔离在由处理器74正在实施的单一批处理运行中，而不会带入或影响由处理器74正在实施的全部批处理运行。此事实极大地缩短了与批软件失败相关的重启时间，因为一般地，仅有单个批会需要手动重启。而且，在批处理不能重启或必须报废的事件中，此述的批处理失败隔离特征缩减了损失处理工厂时间量和由失败导致的资源。

进而，因为各批处理进程90存储自己使用直到完成的设备模型，所以批处理执行引擎70内的主设备模型84可随时改变或更换，而不影响批处理运行的操作或正在运行的批处理进程90。于是，用户或操作员可改变批处理执行引擎70内的主设备模型84以反映工厂内的改动条件，如添加或去除某台设备，而不必等待全部正在运行的批处理进程90的完成也不必停止或中断批处理进程90以在批处理执行引擎70做出改变。

此外，因为每个批处理进程90与批处理执行引擎70是在不同的应用处理空间内运行的，所以批处理执行引擎70可同时实施多得多的批处理运行，而不违反由批处理服务器44(图3)使用的操作软件所做出的存储器空间分配，因为一旦批处理进程90被产生并自行运行，则添加或创建新的批处理进程90并不很严重地增加由批处理执行引擎82使用的存储器。结果，批处理执行管理器82可有效地创建任意数量的同时运行的批处理进程90，而不违反由操作软件为任何单一应用强加的存储器束缚。

再进而如上述，图3的批处理服务器44可包括运行期服务器97，其为全部批处理进程或应用90提供运行期接口和下载服务，并可提供在处理工厂16内创建和运行批所需的安全信息、设备等级信息、配方信息等信息和其他控制器或处理工厂信息。同理，运行期服务器97可提供批处理进程90与图1的控制器12间的通信接口，以使批处理进程90可与控制器12通信并籍以在处理工厂16内开始、监视和控制批处理。若期望的话，运行期服务器97可允许设备模型改动部分下载至批处理执行引擎70内的主处理设备模型84，并可被用来允许不同的批处理执行节点44间的协调，籍以使批处理进程90在不同的节点44之一内执行彼此的协调，以影响例如节点间设备的裁决。

可以理解，此述的批处理执行引擎架构可支持任何地方从1到数百或更多不同的批处理进程在任何给定时刻的同时执行，同时减少或防止任何正在运行的批处理进程中的软件失败影响任何其它批处理进程的执行或乃至批处理执行管理器的执行。此外，此批处理执行引擎架构可极大地缩短软件失败事件时的重启时间，因为通常仅有单一批处理运行(就是造成软件失败的那个)会需要手动重启，而不是全部的批处理运行。而且，此批处理执行引擎架构许可更换批处理执行引擎内的设备模型、而不停止或中断正在实施的不同的批处理运行。因为各批处理进程皆在自己的应用处理空间中操作，所以并未因操作软件对可被单一应用寻址的物理和虚拟存储器量所强加的限制、而实际限制可被单一批处理执行引擎同时执行的批处理的数量。结果，不需要或不十分需要在同一或不同服务器中创建分离的批处理应用引擎来提供隔离、并增加在处理工厂内可在任何给定时间实施的同时的批处理运行的数量。

可以理解，诸如这里所述的批处理执行引擎、BOI、CMOI和活动管理服务应用等批例程可在任何期望的处理工厂控制编程环境内使用和实施，并可使用任何期望类型的处理工厂控制通信协议而用于任何处理工厂控制系统，进而可用来实行相对于任何类型器件或器件子单元的任何类型的功能。尽管此述的批处理例程最适宜以存储在例如服务器、工作站或其它计算机中的软件来实施，但这些例程也替代地或附加地以硬件、固件、应用专用集成电路、可编程逻辑电路等期望的形式来实施。若以软件来实施，则批处理例程可存储于任何计算机可读存储器，例如磁盘、激光盘、或其它存储媒质，在计算机的RAM或ROM、控制器、现场器件中，等等。同理，此软件可经由任何已知或期望的分发方法而分发给用户或器件，这些分发方法包括例如经电话线、因特网等通信信道、经计算机可读盘等可移动媒质。

尽管本发明是参照特定实例来说明的，但这些实例是意在说明而非限制本发明的，本领域的技术人员应当理解：在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对已公开的实施例做出各种改变、添加和删除。

Claims (26)

1.一种适宜于在处理工厂中的处理器上执行、以在所述处理工厂内的处理设备上实施多个批处理运行的批处理执行引擎，所述批处理执行引擎包括：

存储器；

通信层，其存储在所述存储器上并适宜在第一处理应用空间中在所述处理器上执行、以接收一个或更多批处理开始请求；和

批处理执行管理器，其存储在所述存储器上并适宜在第一处理应用空间中在所述处理器上执行、以响应各所述一个或更多批处理开始请求的接收来创建不同的批处理进程应用，其中各创建的批处理进程应用适宜在与所述第一应用处理空间不同的分离应用处理空间中在所述处理器上执行，以使用所述处理设备来实施多个批处理运行之一。

2.如权利要求1所述的批处理执行引擎，还包括在所述处理工厂内指定处理设备的主处理设备模型，其中所述批处理执行管理器适宜在创建各批处理进程应用时、向各所述批处理进程应用提供主处理设备模型的至少一部分的拷贝。

3.如权利要求1所述的批处理执行引擎，其中所述批处理执行管理器适宜创建各所述批处理进程应用，以包括批处理执行逻辑、其与所述处理设备接口，以实施和控制所述处理工厂内多个批处理运行之一。

4.如权利要求3所述的批处理执行引擎，其中所述批处理执行管理器包括批处理逻辑模板，其被所述批处理执行管理器用来为各所述批处理进程应用创建批处理执行逻辑。

5.如权利要求3所述的批处理执行引擎，还包括在所述处理工厂内指定处理设备的主处理设备模型，其中所述批处理执行管理器适宜在创建各批处理进程应用时、向各所述批处理进程应用提供主处理设备模型的至少一部分的拷贝。

6.如权利要求1所述的批处理执行引擎，其中所述通信层包括通信部件、其适宜在所述分离应用处理空间中与各所述批处理进程应用通信。

7.如权利要求6所述的批处理执行引擎，其中所述批处理执行管理器适宜在两个或更多批处理进程应用执行于处理器上时、在两个或更多所述批处理进程应用间提供协调。

8.一种进程控制系统，用来在具有一组处理设备的处理工厂内控制多个批处理运行，所述进程控制系统包括：

一个或更多进程控制器，用来控制所述一组处理设备；

服务器，包括处理器和存储器；

通信层，其存储在所述服务器的所述存储器上并适宜在第一处理应用空间中在所述处理器上执行、以接收一个或更多批处理开始请求；和

批处理执行管理器，其存储在所述存储器上并适宜在第一处理应用空间中在所述处理器上执行、以响应各所述一个或更多批处理开始请求的接收来创建不同的批处理进程应用，其中各创建的批处理进程应用适宜在与所述第一应用处理空间不同的分离应用处理空间中在所述处理器上执行，以与一个或更多进程控制器通信以使用所述处理设备来实施批处理运行。

9.如权利要求8所述的进程控制系统，还包括操作员接口、其具有存储于其上的批处理操作接口应用，其中所述批处理操作接口应用适宜创建一个或更多批处理开始请求并将其发送至所述通信层。

10.如权利要求8所述的进程控制系统，还包括运行期服务应用，其适宜与一个或更多进程控制器通信并与所述批处理进程应用通信，以响应来自一个或更多所述批处理进程应用的信号，经由所述进程控制器实施所述批处理运行。

11.如权利要求8所述的进程控制系统，还包括第二服务器，包括第二处理器和第二存储器，第二通信层、其存储在所述第二服务器的所述第二存储器上并适宜在又一处理应用空间中在所述第二处理器上执行、以接收一个或更多附加的批处理开始请求，和第二批处理执行管理器，其存储在所述第二存储器上并适宜在又一处理应用空间中在所述第二处理器上执行、以响应各所述一个或更多附加的批处理开始请求的接收来创建不同的批处理进程应用，其中各创建的批处理进程应用适宜在与所述又一应用处理空间不同的分离应用处理空间中在所述第二处理器上执行，以和一个或更多进程控制器通信以使用所述处理设备来实施批处理运行。

12.如权利要求8所述的进程控制系统，还包括在所述处理工厂内指定处理设备的主处理设备模型，其中所述批处理执行管理器适宜在创建各批处理进程应用时、向各所述批处理进程应用提供主处理设备模型的至少一部分的拷贝。

13.如权利要求8所述的进程控制系统，其中所述批处理执行管理器适宜创建各所述批处理进程应用，以包括批处理执行逻辑、其与所述处理设备接口，以实施和控制所述处理工厂内多个批处理运行之一。

14.如权利要求13所述的进程控制系统，其中所述批处理执行管理器包括批处理逻辑模板，其被所述批处理执行管理器使用来为各所述批处理进程应用创建批处理执行逻辑电路。

15.如权利要求13所述的进程控制系统，还包括在所述处理工厂内指定处理设备的主处理设备模型，其中所述批处理执行管理器适宜在创建各批处理进程应用时、向各所述批处理进程应用提供主处理设备模型的至少一部分的拷贝。

16.如权利要求8所述的进程控制系统，其中所述通信层包括通信部件、其适宜在所述分离应用处理空间中与各所述批处理进程应用通信。

17.如权利要求16所述的进程控制系统，其中所述批处理执行管理器适宜在两个或更多批处理进程应用执行于处理器上时、在两个或更多所述批处理进程应用间提供协调。

18.一种在具有一个或更多连接到处理设备的进程控制器的处理工厂内实施多个批处理以同时运行的方法，所述方法包括：

从指定要在所述处理工厂内运行的一个或更多批处理的用户接收批处理开始数据；

将所述批处理开始数据发至在所述处理工厂内通信地连接的批处理服务器；

在第一应用处理空间内在批处理服务器上运行第一应用，以接收要在所述处理工厂内运行的各所述一个或更多批处理的所述批处理开始数据，并为各组批处理开始数据创建一个批处理进程应用，其与一个或更多进程控制器通信，以根据所述批处理开始数据、使用所述处理设备来实施批处理运行；和

在与所述第一应用处理空间不同的应用处理空间中运行各所述批处理进程应用，以实施要在所述处理工厂中运行的批处理。

19.如权利要求18的方法，其中在不同的应用处理空间中运行所述批处理进程应用，还包括在彼此不同的应用处理空间中运行各所述批处理进程应用。

20.如权利要求18的方法，其中接收批处理开始数据包括使用批处理操作接口应用来接收所述批处理开始数据。

21.如权利要求18的方法，其中发送所述批处理开始数据包括将所述批处理开始数据从第一台计算机经由通信网络发至第二台计算机。

22.如权利要求18的方法，其中在与所述第一应用处理空间不同的应用处理空间中运行各所述批处理进程应用包括同时在不同的应用处理空间中运行各所述批处理进程应用。

23.如权利要求18的方法，包括在批处理服务器内存储主处理设备模型，而其中运行所述第一应用包括拷贝主处理设备模型的至少一部分，并使用主处理设备模型的拷贝部分来创建所述批处理进程应用。

24.如权利要求18的方法，还包括在所述批处理进程应用与所述第一应用间提供通信，并使用所述批处理进程应用与所述第一应用间的所述通信而使所述第一应用协调批处理进程应用彼此之间的操作。

25.如权利要求18的方法，还包括在所述批处理进程应用与所述第一应用间提供通信，并使用所述批处理进程应用与所述第一应用间的所述通信而使所述批处理进程应用向所述第一应用提供和要在所述处理工厂内运行的批处理的操作有关的批处理状态数据。

26.如权利要求25的方法，其中所述批处理状态数据是要在所述处理工厂内运行的批处理的操作期间生成的警报数据。

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