CN100549884C - 用于在控制系统和多个受控设备之间传送设备描述的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种采用多个展示选择中选定的展示选择来展示来自现场设备的信息的系统。该系统具有根据上述选定的展示选择来配置上述现场设备的现场设备接口。控制配置器根据上述选定的展示选择来对上述现场设备接口进行编程。

Description

用于在控制系统和多个受控设备之间传送设备描述的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2003年12月4日提交的申请号为60/526660的美国临时专利的优先权，该专利题为“用于在控制系统和多个受控设备之间传送设备描述的系统和方法”(SYSTEM AND METHOD FORCOMMUNICATING DEVICE DESCRIPTIONS BETWEEN ACONTROL SYSTEM AND A PLURALITY OF CONTROLLEDDEVICE)，通过引用将其内容结合于本文。

技术领域

本公开涉及读取现场设备，更具体地说，涉及采用操作员选定的展示格式来展示关于现场设备的信息。

背景技术

现今已知各种作为“开放标准”操作的通信协议。通常可将“开放标准”定义为用于实现特定任务的公共可用规范。通过允许任何人使用该标准，开放标准有助于增加各种硬件和软件组件之间的兼容性，这是因为具有技术的任何人只要知道如何实施解决方案以及实施解决方案所需的装置，就可以建造与其他厂商的设备合作的设备。

换句话说，这些“开放标准”允许来自不同制造商的设备和控制系统通过使用开放标准通信协议而彼此交互操作。例如，一种这样的通信协议是由HART通信基金会的规范所规定的通信协议。通常，HART允许对控制系统内的各种设备、主设备和从设备之间在控制系统内的通信标准化，即使这些不同的设备等是由不同的制造商制造的。

HART通信协议开放标准的一些组成部分被分类为“共同功能”，其需要符合标准中对规定的共同功能所规定的所有要求。由此允许主机和从机之间的接口只需单个接口层来支持来自多个不同厂商的各种从设备。但是，该开放标准的其它组成部分则被分类为“设备特定”，其标准由各设备制造商规定。

对于与“设备特定”传送相关的数据传送的种类来说，数据通常已经嵌入在与其关联的设备型号或特定版本所特定的诊断信息和状态信息内。主机系统往往以通用方式处理该数据，以便简化接口。这通过使用设备描述(DD)文件完成，DD文件由制造商提供。具体内容由制造商决定。但是，DD文件中所含的信息必须按照HART通信协议所规定地那样进行展示。

然而，该诊断信息和状态信息数据有时很大，且不实用。此外，该诊断和状态信息数据以不同的紧急程度传达由特定设备所检测到的异常情况，且对于操作员和其正在监测和控制的过程来说，正常或异常情况的重要性可大不相同。但是，由不同制造商制造的类似设备会以不同的紧急程度传达类似异常情形的发生，这对于终端操作员来说是不利的。

传统的控制系统工程和操作工具通过使用DD文件来提供一定程度上通用的方法。该控制系统将各现场设备所报告的所有情况分类为“记日志”通知、“报警”通知或“记日志和报警”通知。

当使用前一方法时，操作员通常需要明确定位系统的运作部分的具体区域，并且找到、观察并写所检测到的情况。换句话说，操作员必须通过记日志进行导航。相比之下，当使用后一方法时，则是立即通过可听或可视方式对所检测到的每个情况向操作员报警。这些方法的问题是，第一种方法会使操作员对工厂内的紧急情况的反应延迟，而第二种方法会使操作员应接不暇或变得自满，从而错过紧急情况。

因此，需要操作员在进行配置或更新时为给定设备品牌和型号以及为给定版本的设备定制数据展示。在另一实施例中，数据展示允许操作员根据操作员和工厂的特定要求和需要对每个信息位进行分类及再分类(若必要)。

发明内容

本发明提供采用多个展示选择中的一个展示选择来从现场设备读取信息。现场设备接口可用来根据上述多个展示选择中的这个选定的展示选择来配置上述现场设备。配置控制器可用来根据上述多个展示选择中的这个选定的展示选择来对上述现场设备接口进行编程。

附图说明

图1示出一种用于根据操作员的规范来处理“命令48”设备特定数据并将该数据展示给操作员的系统。

图2示出一种用于根据操作员规范来处理“命令48”设备特定数据并将该数据展示给操作员的系统。

图3示出一种用于根据操作员规范来展示“命令48”设备特定数据的系统。

图4示出根据状态通知来运行指定程序的计算机系统。

具体实施方式

本文使用术语“模块”来对可实施为独立组件或实施为集成组合中的多个模块其中之一的功能操作进行区分。

现转至图1，其中示出了用于根据操作员的规范将命令设备特定数据展示给操作员的系统100。应注意，下面的解释使用

“命令48”设备特定开源分类来帮助理解详细描述。但是，本领域的技术人员将了解，如上所述的系统100可有效地应用于其它系统和设备，并且适用其它通信协议。

系统100可用于通过定制HART“命令48”设备特定位的标签来定制命令设备特定数据的展示。通常，可将多达200个单独位的信息放在一个标签命令48响应内。每一位通常识别关于设备的单个布尔(真或假)条件。例如，可使用单个位来指示设备正在其预期的温度上限以上运行。这个定制的标签向操作员表明它本身作为关于对操作员标记的项的额外或不同的信息。另外，系统100允许操作员改变或更新各种设备特定诊断和状态数据的展示。系统100使用若干个组件，其中一些组件是主机控制系统中的现有组件。

在系统100中，设备“X”的制造商DD文件和版本“N”文件110(DD文件110)可传送给设备描述(DD)管理器155。通常，DD管理器155由操作员在建立设备模板时调用，以便根据预定的系统通知标准集合的需要和允许来分配制造商标签120。然后，当不同情况出现时，最终由操作员读取制造商标签120。

在系统100中，当创建包含用于与现场设备对接的配置的初始模板时，DD管理器155从DD文件110接收制造商标签120。上述配置包括用于展示来自现场设备的数据的指令。在系统100中，当创建用于配置的初始模板时，DD管理器155还从DD文件110接收设备特定位定义130。这些特定位定义由每个制造商确定，且这些位对于制造商销售的每个不同的型号可能不相同。每一位对应于设备的一种特定情况。当位为ON(真)时，情况为真。

制造商标签120通常对应于根据设备特定位定义130调用时的正常或异常情况的制造商特定文本。制造商标签120可以是新的，或者它们可以更新现有标签。DD管理器155也可被调用以便更新现有模板160，从而允许操作员修改操作员先前定义的标签或命令设备特定位定义。制造商标签120和设备特定位定义130用于产生更新的模板165，该更新的模板165保存在工程库数据库105内的模板库107中。模板库107中可具有模板设备名称和各种版本，例如“设备A版本1”至“设备X版本n”.

换句话说，在系统100中，DD管理器155可从工程库数据库105中接收特定现场设备的现有模板160。DD管理器155根据制造商标签120和设备特定位定义130将现有模板160修订为更新的模板165，以便含有任何新的配置信息分类。更新的模板165保存在工程库数据库105中。在一个备选实施例中，DD管理器155结合来自DD文件110的信息而产生新的模板。

然而，DD管理器155也已经从操作员接收到来自分类器140的指定通知分类选择。分类器140可以将分类150与现场设备的给定输出的展示相关联。然后，将该关联传送给DD管理器155。分类150涉及在控制系统检测到异常情况时对操作员的所需信息展示，但常规诊断信息也可包含在所需展示中。

分类150的第一展示选择采用“只观察”参数。“只观察”意味，操作员观察或以其它方式察觉所检测到的情况，但是不执行日志输入，也不指示报警状态。在该“只观察”展示选择中，调用显示展示状态，且诸如状态的设备特定信息与日常活动中操作员不需要的其它信息分离。例如，通常无需对静态不变的配置数据提出报警或日志输入。一个这样的实例是在为2线或4线操作配置设备时。如果能知道最好，但是不知道时也足以保证记日志事件或报警。

分类150的第二展示选择采用“只记日志”通知，它是“只观察”参数的一个子集。“只记日志”意味着对所检测到的情况或状态记日志，但在操作员察觉时不报警，也不作其它冲击警示。该“只记日志”通知可用于那些对系统/过程操作无关紧要、但对于将来报告和分析的日志处理和历史纪录所必需的情形。

分类150的第三展示选择对操作员采用“报警和记日志”通知。“报警和记日志”意味着向操作员发出报警声，同时输入日志。“报警和记日志”选择用于那些对系统的安全和鲁健操作至关重要的异常情况，具有用于将来报告和分析的日志处理和历史记录可能性。在一个实施例中，“报警和记日志”展示还具有“报警和记日志”状态的操作员确认。在另一实施例中，操作员确认本身也被记入日志。

另外，分类器140可输入新的标签，或者更新现有标签。在另一实施例中，为了建立模板或模板实例，DD管理器155采用来自HART设备描述数据的设备特定位定义130，并可将其与操作员和从分类器140输入的操作员标签进行组合，以便对每个命令设备特定位分类，从而产生更新的模板165。对操作员的信息展示，即制造商标签120或操作员特定标签对应于存储在分类150内的展示选择，该展示选择放在更新的模板165内。

通常，在系统/设备配置时，按照开放标准内操作员和制造商的规定，通过将相关配置分发给各个系统模块(例如，现场设备和接口)的现有工程工具来例示化更新的模板165。系统100还使用驻存在工程库数据库105中与现有系统组件合作的现有模板160，来接着采集并处理命令设备特定数据并按照操作员的展示选择来将该数据展示给他/她。

现转至图2，其中示出了可用来采用诸如

“命令48”设备特定协议之类的协议来配置HART接口和HART设备的系统200。HART接口和HART设备配置成传送具有指示标记的特定数据，以便开始对给定特定数据类型的特定展示。

在系统200中，命令模块220命令控制配置器255开始例示化从工程配置要求210载入的给定模板。通常，使用控制配置器255有助于利用例示化的模板对各种接口(如HART接口280)进行编程，使得可以根据操作员选定的展示选择来通知操作员。

更具体地说，在系统200中，工程库数据库105接收检索更新的模板165的命令。更新的模板165将包含系统100的分类150和分类器140内的其它数据以及其它设备配置数据，例如DD文件110。更新的模板165通常是模板的最近更新的版本，例如系统200的“设备X版本n”。然后，将更新的模板165发送给控制配置器255，控制配置器255例示化更新的模板165，并在其之外创建例示化的配置数据257。

然后，将例示化的配置数据257载入系统200的各个组件。具体来说，HART接口280接收HART设备特定数据的相应标签和位定义。控制配置器255将包括分类150的展示选择在内的例示化的配置数据257载入接口(如HART接口280)和现场设备(如HART现场设备290)。还将例示化的配置数据257载入运行时间数据库270。

运行时间数据库270通常用于帮助操作HART接口280和HART现场设备290。更具体地说，当操作员命令配置HART现场设备290时，提取来自例示化的配置数据257的特定信息。所提取的数据可包括HART现场设备290的“设备类型”和“版本类型”。通常，HART接口280允许HART现场设备290与控制系统对接，并根据HART协议和分类150内所包含的展示选择来展示设备数据。在系统200中，这意味着将HART现场设备290或HART接口280配置成用于传送状态数据以及如何将该数据展示给终端操作员的指示。换句话说，终端操作员为给定的一条信息选择的展示也载入HART接口280和/或HART现场设备290。

现转至图3，其中示出了用于根据操作员的展示选择偏好向操作员指示设备特定异常情况、关于现场设备特征的信息的变化或现场设备状态检查的系统300。

通常，当HART现场设备290检测设备特定异常情况、状态变化或以其它方式执行状态检查时，耦合的HART现场设备接口280通过向耦合的运行时间控制器330通知该情形，而运行时间控制器330又更新耦合的运行时间数据库270，从而处理与设备特定数据变化373的设备特定异常情形(等)有关的位。

通常，使用一个位来描述一种特定的异常情形。但是，一种异常情形也可以产生数个异常位。例如，HART设备290正用来测量容器内的压力。HART设备290通常将监测HART设备290周围的环境空气的温度，这是因为它可测量的压力会受到环境温度的影响。假若环境温度在HART设备290的工作范围之外，则在命令48中将产生指示这种情形的位。同时，HART设备可能开始“适度地”发生故障，并设定其它命令48位来指示压力读数不可完全相信。

在任何情况下，根据先前选定的分类150，例如根据在配置系统100时所执行的载入动作期间所指示的分类150，HART现场设备接口280执行以下操作。在系统300中，当HART现场设备290指示一种状况时，HART现场设备接口280读取在配置过程中载入的与该信息关联的分类150。

如果分类150是“只观察”，那么利用视觉方式通知操作员，这也许实时执行。HART现场设备接口280向只显示监视器340发送“只显示”通知以及相应的标签形式。在只显示监视器340内，显示设备特定数据参数341及其等效变化345。373中值的变化将使数据参数341发生变化。具体的变化值显示在345中。

但是，如果分类150不是“只观察”，那么将分类150传送给运行时间控制器330。然后，运行时间控制器330读取分类150，以便确定它是“记日志”选择还是“报警和记日志”选择。运行时间控制器330从运行时间数据库270调用与HART现场设备290关联的设备特定标签372，并且按照分类150的规定，采用“只记日志”格式或“报警和记日志”格式展示其相应标签形式中所检索的相应数据。

如果分类150设定为“只记日志”，那么HART现场设备接口280发出“只记日志”通知，HART现场设备接口280在该通知中增加了相应的标签形式和触发该通知的信息。接着，将该通知发送给运行时间控制器330。然后，运行时间控制器330采用事件日志350记录该信息。随后，事件日志350记录状态变化和/或状态检查以及任何其它相关信息。该相关信息可包括设备的标签、设备本身的各种设备特定数据和发生的变化或状态检查。在一个实施例中，在事件日志监视器350内，显示设备特定数据定义351、相应事件标签353和日志变化355。设备特定数据变化373将使数据参数351发生变化。具体的变化值显示在355中。

或者，如果分类150设定为非只观察分类“报警和记日志”，那么HART现场设备接口280向运行时间控制器330发送“报警和记日志”通知，HART现场设备接口280在该通知中增加了相应的标签形式。然后，运行时间控制器330使用报警和事件日志接口370记录该信息。报警和事件日志接口370记录状态变化、检查和任何其它相关信息。该相关信息可包括设备的标签、设备本身的各种设备特定数据和发生的变化或状态检查。

对于报警和事件日志接口370的“报警”部分，当运行时间控制器330接收报警事件的设备特定通知时，报警和事件日志接口370可调用声音报警指示380。或者，运行时间控制器330可调用声音报警指示380。在另一实施例中，报警和事件日志接口370还调用可视报警指示390。报警方式、即声音报警指示380或可视报警指示390可由HART现场设备接口280所采用的例示化的配置数据257指定。在一个实施例中，在报警和日志接口360内，显示设备特定数据定义361、相应标签363和日志变化365。373中值的变化将使数据参数361发生变化。具体的变化值显示在365中。

现转至图4，其中示出了适合采用与来自一个或多个现场设备450的数据有关的分类150的计算机系统400的框图。计算机系统400包括工作站计算机410，存储介质425和用户接口405耦合到工作站计算机410。计算机系统400可在通用微型计算机(例如Sun^TM计算机系统微系统系列的部件之一、IBM^TM个人计算机系列的部件之一或任何传统的工作站或图形计算机设备)上实施。

用户接口405包括输入设备、如键盘或语音识别子系统，用以使用户能够将信息和命令选择传送到工作站计算机410。用户接口405还包括输出设备，如显示器或打印机。诸如鼠标、跟踪球或操纵杆之类的光标控制器允许用户操纵显示器上的光标以便将另外的信息和命令选择传送到工作站计算机410，并且可以通过打印机提供用户接口405数据的硬拷贝。用户接口405可用于输入DD文件110、制造商标签120、由分类器140设计的新标签、分类150、工程配置要求210等。

工作站计算机410耦合到网络430。网络430又耦合到数据存储库407。数据存储库407通常包括工程库数据库105、工程库数据库105和运行时间数据库270。网络430还耦合到从处理器440。从处理器440耦合到存储器415。存储器415是用于存储控制从处理器440的操作所需的数据和指令的存储器。存储器415的实施可包括随机存取存储器(RAM)、硬盘和只读存储器(ROM)。存储器415的组成部分其中之一是程序420。从处理器440还耦合到一个或多个现场设备450和展示器460。展示器460包括只显示监视器340、事件日志350以及报警和事件日志接口370。

程序420可包括用于控制从处理器440的指令。执行程序420的结果是，从处理器440可向一个或多个现场设备450发送例示化的配置数据257。例示化的配置数据257包括分类150。从处理器440还从HART接口280接收数据，确定与该数据关联的分类150的选择，并且根据需要激活只显示监视器340、事件日志350或报警和事件日志接口360。从处理器440还可同时用正在进行中的状态信息更新数据存储库407。程序420可实施为单个模块或实施为相互协作的多个模块。

虽然指示程序420已经载入存储器415中，但它也可配置在存储介质425上，用于随后通过网络430载入存储器415。存储介质425可以是任何传统的存储介质，如磁带、光存储介质、紧致磁盘或软盘。或者，存储介质425可以是位于远程存储系统上的随机存取存储器或其它类型的电子存储器。

应了解，本领域的技术人员可以设计对本文所描述的内容的各种备选实施例、组合和修改。本发明要包含所有这些落在所附权利要求范围内的备选实施例、修改和变化。

Claims (9)

1.一种采用多个展示选择(150)中的选定的一个来展示来自现场设备(290)的信息的系统(100、200、300、400)，所述系统包括：

用户接口，响应用户输入而选择多个展示选择中的至少一个；

现场设备接口(280)，可用来根据所述多个展示选择(150)中的所述选定的一个来配置所述现场设备(290)；以及

控制配置器(255)，可用来根据所述多个展示选择(150)中的所述选定的一个来对所述现场设备接口(280)进行编程，

其中，所述展示选择(150)选自由以下展示选择组成的组：

只观察展示选择、只记日志展示选择、报警和记日志展示选择以及这些展示选择的任意组合(150)。

2.如权利要求1所述的系统，还包括耦合到所述现场设备接口(280)的运行时间数据库(270)。

3.如权利要求2所述的系统，还包括耦合到所述运行时间数据库(270)的运行时间控制器(330)。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述展示选择是只记日志展示选择(150)，并且其中所述运行时间控制器(330)可用来使用监视器(405)用于所述只记日志展示选择(150)。

5.如权利要求1所述的系统，还包括耦合到所述控制配置器(255)的工程库数据库(105)。

6.如权利要求5所述的系统，还包括耦合到所述工程库数据库(105)的设备描述管理器(155)。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述设备描述管理器(155)接收设备描述文件(110)。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述设备描述文件(110)包括制造商标签(120)。

9.一种用于向控制系统(100、200、300、400)的操作员(405)展示信息的方法，包括：

从多个展示选择(150)中选择展示选择(150)；

配置所述控制系统的现场设备(290)，以指示将以所述选定的展示选择(150)来展示所述信息；以及

以所述选定的展示选择(150)向所述操作员显示(405)所述信息，

其中，所述展示选择(150)选自由以下展示选择组成的组：

只观察展示选择、只记日志展示选择、报警和记日志展示选择以及这些展示选择的任意组合(150)。

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