CN102023624A - 在过程控制环境中管理模块运行序列的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了在过程控制环境中管理模块运行序列的方法和装置。所公开的方法包括：接收包括多个功能块的模块，接收所述多个功能块的子集的指示，以及接收对所述子集的第一执行序列的指示，其中第一执行序列不同于与模块相关的第二执行序列。所述方法还包括使所述子集与运行序列标识符相关，以及使该运行序列标识符与触发条件相关。

Description

在过程控制环境中管理模块运行序列的方法和装置
技术领域
本发明涉及过程控制系统，尤其涉及在过程控制环境中管理模块运行序列的方法和装置。
背景技术
过程控制系统，例如应用于化学工业、石油工业或其它制造业中的过程控制系统，其通常包括一个或多个集中式过程控制器，所述过程控制器通过模拟、数字或组合的模拟/数字总线耦接到一个或多个现场设备，并耦接到至少一个主机或操作员工作站。所述现场设备可为例如阀、阀定位器、容器、罐、开关和发射机(例如，温度、压力和流速传感器)，其在过程内执行诸如打开或关闭阀、升高/降低温度和/或压力、测量过程参数等功能。所述过程控制器接收由现场设备收集的表示过程测量的信号和/或与现场设备有关的其它信息，并通过执行一个或多个模块的方式来使用该信息以实现控制例程，其中每个模块包括具有设备指令的一个或多个功能块。这些设备指令可被执行以产生控制信号，该控制信号通过总线或其它通信线发送到现场设备以控制过程的操作。来自于现场设备和控制器的信息可以被操作员工作站所执行的一个或多个应用所使用，以使操作员能够执行关于过程的期望功能，例如监控过程的当前状态，更改过程的操作，等等。
过程控制系统应用一般包括以模块形式的过程控制例程，这些模块可以通过功能块进行配置，以在过程控制系统中执行各种功能或操作。例如，模块可包括一个功能块序列以控制阀、电机、锅炉、加热器和/或其它设备以生产产品(例如，石油、化妆品、食品等)。所制造的产品质量可依赖于适当的功能块排序。因此，针对不同期望过程控制例程目标，每种产品可能需要特定的模块，该目标例如为将产品规范维持在可接受的容限(例如，化学成分百分比、产品粘度等)内。有些过程控制例程目标需要完全执行模块(即，执行模块的所有功能块)，而有些过程控制例程目标可能不需要完全执行模块(即，不需要执行模块的所有功能块)。因此，因为模块的一部分不能被执行，往往需要创建很多额外的模块，以满足每个给定产品的一个或多个过程控制例程目标的需要。
发明内容
描述了一种在过程控制系统中管理模块运行序列的示例性装置和方法。示例性方法包括：接收包括多个功能块的模块，接收该多个功能块的子集的指示，以及接收该子集的第一执行序列的指示，其中第一执行序列不同于与模块相关的第二执行序列。该示例性方法还包括：使子集与运行序列标识符相关，以及使运行序列标识符与触发条件相关。
根据另一实施例的示例性装置包括：运行序列管理器，用于接收包括多个功能块的模块；功能块定义器，用于接收所述多个功能块的子集的指示。该示例性装置还包括：调度表管理器，用于接收子集的第一执行序列的指示，其中该子集的第一执行序列不同于与模块相关的第二执行序列；以及触发管理器，用于使子集与运行序列标识符和触发条件相关。
附图说明
图1和图2是当管理运行序列时待使用的示例性过程控制系统的结构图。
图3是图1和图2所示的示例性模块运行序列管理器的结构图。
图4是可由图1和图2的过程控制系统执行的示例性模块。
图5是可由图1和图2的过程控制系统执行的示例性运行序列启用的模块。
图6和图7示出模块运行序列配置的示例性用户界面(UI)表示。
图8是示例性模块运行序列调度表的时序图。
图9和图10是可用于实现图1-8的示例性模块运行序列管理器、示例性运行序列启用的模块、示例性UI和示例性模块运行序列调度表的示例性方法的流程图。
图11是可执行图9和图10的示例性过程和/或图1-3的示例性模块运行序列管理器的示例性处理器平台示意图。
具体实施方式
虽然下文描述了包括在硬件上执行的软件和/或固件连同其它部件的示例性装置和系统，应注意到，这样的系统仅为示例性的，不应被认为是限制性的。例如，设想这些硬件、软件和固件部件的任何一个或全部可唯一地以硬件、唯一地以软件或以硬件和软件的任何组合体现。因此，虽然下文描述了示例性装置和系统，但所提供的实施例并不是实现这种方法和装置的唯一方式。
过程控制系统可在任何规模上实现，例如具有几个输入/输出(I/O)节点的相对较小的过程控制系统，或者相对较大的系统，该较大的过程控制系统在不同位置进行操作，其具有I/O节点、泵控制/传感器、阀控制/传感器、警报器等。每个过程控制系统一般具有一个控制器，例如由Fisher-Rosemount系统公司-EmersonProcess ManagementTM公司出售的DeltaVTM控制器。该控制器可获取和/或以另外方式接收指令以执行包含过程功能块的一个或多个模块。该模块可包括任何数量的过程功能块以控制批量操作(例如，化学/食品处理)、控制组装操作(例如，材料压印操作)和/或帮助对所制造的部件的测试和测量审核。作为功能块的容器，每一模块定期地在控制器中执行。该模块允许控制系统的用户开发控制策略来满足一个或多个过程目标(例如，批量过程、制造过程、测试过程等)，且该模块可按需要被控制系统再次使用和/或分配到一个或多个其它控制系统。模块的再次使用对以周期性间隔重复的控制系统序列，例如预处理操作(例如，准备制造设备以进行生产的一个或多个工厂操作)和关闭操作(例如，准备制造设备以进入非工作工时期间的停工期内的一个或多个工厂操作)，可能特别有帮助。事实上，当执行控制系统内的控制策略时，使用模块将用户的编程努力减到最小。
在一个例子中，模块包括功能块的组合，以使控制系统和/或控制系统的方面准备操作，例如在制造班次工作时间开始时的冷启动(预处理操作)。在一些例子中，产品制造和/或控制环境的批量过程包括使设备准备操作的启动序列，例如但不限于预加热炉(例如，准备用于电子预烧测试的炉管)、预加热化学混合罐、使用清洁器冲洗批量管、填装泵等。模块包括相应的功能块，每个功能块在整个序列中有指定的操作顺序。当一个模块完成执行后，可以再多次重复执行该模块，和/或执行其他备用模块，该备用模块与其它控制系统的需要例如运行时间批量生产过程相对应。当模块被执行时，与该模块相关的所有功能块也都被执行，而不管是否需要执行它们。
备用模块可由用户创建和/或以另外方式设计，以满足一个或多个替代的过程控制目标。根据天气条件，例如但不限于相对高的湿度、相对冷的温度和/或相对热的温度，可能需要备用启动序列。例如，在冬季，工厂设备可能在班次工作时间停工期(例如，夜间)期间达到相对低的温度，在第二天的一个或多个批量过程之前，这些设备可能需要较多的预热时间。在另一例子中，在相对潮湿的天气中，凝露可能形成在工厂设备上和/或内(例如，在批量过程管内)，因此，在一个或多个批量过程被执行之前，可能需要较大体积和/或浓度的清洁流体冲洗操作。为了适应这样多变的条件，控制系统的用户通常创建和/或以另外方式设计针对给定情况的模块。在正常启动操作和替代启动操作之间存在差异的情况下，例如额外几秒加热时间以烧掉额外的凝露，用户一般必须构造另一模块，该模块应具有与替代的控制活动相关的一个或多个功能块。
一般而言，模块是由一定数量的功能块组成的控制策略。除了模块以外，功能块(FB)不能被独立地访问来执行。相反，FB可在由模块限定的序列(例如，FB-1执行，接着FB-2，接着FB-3，等等)中被周期性地运行或执行。因此，即使在正常启动模块和对高湿度条件特有的模块之间的操作差异非常小，一般采用具有稍微不同的FB的独立的模块，以在启动操作中提供这样小的差异。因此，用户可能需要开发和/或构造相对较多独立的不同配置的模块，以适应于控制系统条件(例如，热的温度、冷的温度、潮湿条件等)的可能范围。
进一步地，在一些情况下，那些将要用于控制系统(例如，工厂、批量生产工具、测试实验室、审核站等)中的模块在被授权可以使用之前，必须在过程控制系统中进行验证。例如，一些制药公司强制严格的验证程序以确保模块包含有无错误的功能块逻辑，和/或需要验证所有功能块输入/输出都被正确配置。考虑到与公共安全有关的政策(例如，由美国食品和药物管理局提供的准则)，联邦、州和/或本地法律也可能需要符合有效的控制系统防护措施。因此，对相对小的过程控制变化创建一个或多个新的/额外的模块可能导致过劳的、昂贵的验证程序和/或测试。只有在这样的验证程序成功地完成之后，模块才可分配到控制系统用于执行，从而造成相当大的实现延迟。此外，不能有条件地执行(例如，基于事件的执行、周期性触发等)模块的一个或多个部分限制了执行效率。
与模块和FB的已知使用相反，这里所述的方法和装置能够部分地实现对模块运行序列的使用，该模块运行序列允许执行模块内FB的子集。如这里使用的，术语“模块运行序列”指在一个模块中响应于模块的给定执行请求而将被执行的功能块的集合。换句话说，模块运行序列不限制或需要模块内所有FB都被执行，而是更确切地，给定过程控制系统的条件，只使得在特定的时刻适当或需要的那些FB被执行。通过使用模块运行序列，模块可以响应于给定条件(例如，事件驱动触发、周期性触发等)，使用功能块的子集来执行。模块运行序列可以使用于包括过程控制系统必须以相对快的方式(例如，紧急关闭、注水响应、安全互锁等)作出反应的情况下。在使用基于调度的通信总线协议(例如，FieldbusTM等)的其它过程控制环境中，模块运行序列能以与调度同步(例如，与区段宏周期同步)的方式被使用。此外，在替代的或不同条件的情况(例如，替换的事件、时序中的单独时期等)下，模块运行序列使得替代的或不同的功能块子集可由同一模块执行成为可能。通过在控制系统的每个模块中使用一个或多个替代的或不同的模块运行序列，需要开发的模块数量大为减少，同时也减少了被允许由控制系统执行之前需要进行彻底验证的模块的数量。
现在转到图1，可用于实现所述的示例性方法和装置的示例性过程控制系统100包括控制器底座102，该控制器底座102具有很多可以装载卡设备的插槽。图1的示例性控制器底座102包括控制器卡或控制器104、输入/输出(I/O)卡106，并可包括一个或多个未占用的插槽110，该插槽110的数量取决于控制器底座102的尺寸。I/O卡106和对应的数据总线112便于对工业系统例如制造工厂、测试实验室和/或批量制造设施的控制。一般来说，任何类型的控制协议和/或设备(例如，智能设备、标准换能器设备等)都可与这里所述的方法和装置一起使用。进一步地，虽然结合制造环境描述了图1的所示例子，这里所述的示例性方法和装置可在过程控制系统、数据收集系统和/或测试和测量(T&M)系统被使用的任何环境中使用。
示例性数据总线112通信地连接到包括泵118、阀120、释放阀122、紧急停车(E-Stop)开关128、热电偶130和互锁开关132(例如，指示标称过程操作或异常操作的开关)等设备114上。任何数量的设备114可连接到数据总线112。控制器104可执行由工厂管理员、过程控制工程师、系统工程师、配置工程师和/或负责过程控制系统100的操作的任何其他人员配置和/或设计的一个或多个过程控制例程。图1的控制器104可以是例如由Fisher-Rosemount系统公司-Emerson Process ManagementTM公司出售的DeltaVTM控制器。然而，可替代地使用任何其它控制器和/或控制器卡。进一步地，虽然在图1中只示出一个控制器104，其他任何类型或类型的组合的控制器可在示例性控制器底座102中操作和/或耦合到控制系统100上。示例性控制器104通信地连接到存储有一个或多个模块136(例如，作为计算机或处理器可读和可执行的指令)的运行时间数据库134，然而这并非限制性要求，该运行时间数据库134也可包括在示例性控制器104中。
在操作中，示例性控制器104根据运行时间调度表操作，运行时间调度表识别并执行期望的控制系统功能所必需的一个或多个模块(和包含在其中的相应FB)。此外，示例性控制器104通信地连接到网络138(例如，内联网、互联网等)，其可进一步通信地连接到配置数据库140。示例性模块136也可存储在配置数据库140中，使得它们可被分配给任何数量的备用控制系统。此外，在运行时间数据库134被破坏和/或以另外方式不能够向控制器104提供模块的情况下，与模块136和其中的FB有关的信息可从配置数据库140获取。
在操作中，示例性控制器底座102执行底座总线扫描周期142，在该周期中，在底座102的被填充的插槽内的每个卡设备有在底座102的底板上通信的能力。在过程控制例程(例如，具有一个或多个功能块的模块)的执行期间，控制器104可与现场设备114交换信息(例如，命令、配置信息、测量信息、状态信息等)。此外，控制器底座102中的每个卡设备在执行一个或多个任务(例如，测量输入、调用输出、接收数据、计算设定点、在总线上安排设备的通信特权、组织批量过程、批量过程的阶段、制造产品的多个批量过程等)时，在相应的卡扫描周期144a-b上执行。卡扫描周期144a-b可能相对于彼此是异步的，因为例如，一些卡设备可能需要相对较快的扫描周期，例如用于处理来自安全设备(例如，E-stop 128)输入的示例性I/O卡106的扫描周期144b。示例性设备114根据扫描周期144b执行，扫描周期144b是设备组148中的每个设备有机会执行并在数据总线112上通信的时间量。扫描周期144b持续时间可随在扫描设备组148内的设备的数量和类型而变，或者，如果特定的通信协议适应通信中断则该扫描周期可被中断。
现场设备114以与示例性I/O卡106的卡扫描周期144b同步的间隔操作和/或被处理。因此，在与泵118相关的紧急情况通过例如操作员按下E-stop按钮128而引起的情况下，一个或多个关闭泵118的控制命令根据下一所执行的扫描周期144b出现。在一些例子中，在控制器104中执行的模块具有相对慢的周期率，使得模块执行时间以相对慢的时间间隔(例如，每5秒一次)更新设备114。相反，紧急情况一般需要相对快的响应时间(例如，毫秒)来使人员和/或财产损失的可能减到最小。以前述例子继续，为了确保示例性泵118在E-stop按钮128被操作员按下不久之后停止操作，硬连线继电器可配置成断开泵118的电源，而不是依赖于相对慢的模块执行速率来对泵118处理停止命令。虽然硬连线继电器能够实现断开泵118的响应(例如，快速)方法，但硬连线继电器和/或线缆的安装导致安装成本增加，且在某些控制系统环境中可能需要太多的空间。
在图1的所示例子中，模块运行序列管理器152在控制器104中执行。在操作中，示例性模块运行序列管理器152监控一个或多个触发(例如，基于事件的触发、周期性触发、序列触发等)，并调用与触发相关的模块运行序列。与通过依照预定的序列执行一个或多个模块中包含的所有FB来执行这些模块的已知系统不同，由模块运行序列管理器152调用的示例性模块运行序列调用模块的一个或多个特定FB，以基于所生成的调度表的顺序执行模块。事实上，根据模块运行序列指示来执行模块的请求使得模块只执行与触发条件相关的所关注的选定FB(例如，FB的子集)，并阻止模块的任何其余FB执行。换句话说，模块运行序列指定模块的条件执行，并通过仅执行所需的FB来提高过程的执行效率。此外，不是依赖于模块的周期性性质(例如，每5秒只出现一次的执行)，模块运行序列可指定一些FB以周期性的方式执行，同时指定其它FB根据一个或多个触发来执行(例如，基于事件的执行)。虽然图1的所示例子描述了标准I/O现场设备114，这里所述的方法和装置不限于此。此外或可选地，这里所述的方法和装置可使用标准I/O现场设备、换能器、智能设备和/或其任何组合。
图2示出类似于图1的示例性过程控制系统100的另一示例性过程控制系统200。在图2的所示例子中，过程控制系统200使用基于调度的通信总线协议，例如Foundation FieldbusTM(其后称为FieldbusTM)。在FieldbusTM环境内的区段依照链路活动调度器(LAS)安排控制设备通信和/或执行，其中宏周期限定与区段上的每个设备通信的持续时间。示例性过程控制系统200包括控制器底座202，该控制器底座202具有很多可以装载卡设备的插槽。其进一步包括示例性控制器卡或控制器204、FieldbusTM卡206、I/O卡208和任何数量的未占用的插槽210，该插槽210的数量取决于控制器底座202的尺寸。FieldbusTM卡206和对应的数据总线212以同步的方式便于工业系统中的分布式控制，其中每个设备接收用于总线212通信的被调度的时刻。虽然图2的所示例子包括与FieldbusTM协议有关的例子，例如FieldbusTM卡206和相应的FieldbusTM卡设备214，但这里所述的方法和装置不限于此。
示例性数据总线212通信地连接到包括传感器216、泵218、阀220和释放阀222的FieldbusTM设备214。任何数量的FieldbusTM设备214可连接到所述数据总线212，其有时称为区段总线248。每个FieldbusTM设备214能够执行控制逻辑，例如包含在一个或多个模块内的FB。根据其机载处理器、存储器、配置的容易和/或执行FB逻辑的能力(例如，警报、比例-积分-微分(PID)例程、设定点等)，FieldbusTM设备214有时也称为智能设备。示例性释放阀222可以包括例如机载PID控制器或模块以调节阀位置来控制流率，从而使控制器204免于增加其对释放阀222的扫描速率的责任。在操作中，控制器204执行模块并发布关于一个或多个连接的FB的数据。
示例性I/O总线224从I/O卡208通信地连接到任何数量的标准I/O设备226。在图2的所示例子中，标准I/O设备226包括紧急停车开关(E-stop)228、热电偶230和互锁开关232(例如，指示标称过程操作或异常操作的开关)。一般来说，标准I/O设备226不包括机载逻辑、存储器和/或执行逻辑(例如，功能块)的能力。标准I/O设备226可包括相对简单的设备，包括但不限于换能器、开关、阀、指示灯、光幕和/或声音警报器。然而，模块运行序列允许用户集成基于事件的逻辑和/或周期性事件与任何类型的工业设备例如智能设备(例如FieldbusTM设备)或标准I/O设备。此外，这里所述的方法和装置不限于FieldbusTM协议和/或FieldbusTM设备。更确切地，现场设备可非限制性地包括经由总线212通过ProfibusTM和/或HART协议通信的ProfibusTM设备和/或HART兼容的设备。
控制器204可执行由工厂管理员、过程控制工程师、系统工程师、配置工程师和/或负责过程控制系统200的操作的任何其他人员配置和/或设计的一个或多个过程控制例程。类似于图1的控制系统100，图2的控制器204可以是例如由Fisher-Rosemount系统公司-Emerson Process ManagementTM公司出售的DeltaVTM控制器。然而，可替代地使用任何其它控制器和/或控制器卡。进一步地，虽然在图2中只示出一个控制器204，任何类型或类型的组合的额外的控制器可在示例性控制器底座202中操作和/或耦合到控制系统200。示例性控制器204通信地连接到存储有一个或多个模块236(例如，作为计算机或处理器可读和可执行的指令)的运行时间数据库234，然而这并非限制性要求，所述运行时间数据库234也可包括在所述示例性控制器204中。类似于图1，图2的示例性控制器204根据运行时间调度表操作，运行时间调度表识别期望的控制系统功能所必需的一个或多个模块。然而，模块运行序列与示例性宏周期246同步，如下所述。此外，示例性控制器204通信地连接到网络238(例如，内联网、互联网等)，其可进一步通信地连接到配置数据库240。示例性模块236也可存储在配置数据库240中，使得它们可被分配给任何数量的备用控制系统。此外，在运行时间数据库234被破坏和/或以另外方式不能够向控制器204提供模块的情况下，与模块236和其中的FB有关的信息可从配置数据库240获取。
在操作中，示例性控制器底座202执行底座总线扫描周期242，在该周期中，在底座202的被填充的插槽内的每个卡设备有在底座202的底板上通信的能力。在(例如，具有一个或多个功能块的模块的)过程控制系统的执行期间，控制器204可与现场设备214和/或226交换信息(例如，命令、配置信息、测量信息、状态信息等)。此外，控制器底座202中的每个卡设备在执行一个或多个任务(例如，测量输入、调用输出、接收数据、计算设定点、在总线上安排设备的通信特权、组织批量过程、批量过程的阶段、制造产品的多个批量过程等)时，在相应的卡扫描周期244a-b上执行。卡扫描周期244a-b可能相对于彼此是异步的，因为例如，一些卡设备可能需要相对较快的扫描周期。示例性FieldbusTM设备214根据宏周期246执行，宏周期246是FieldbusTM区段248上的每个FieldbusTM设备214有机会执行并在数据总线212上通信的时间量。宏周期246持续时间可为随FieldbusTM区段248上的设备的数量和类型而变，并被示例性FieldbusTM卡206(例如LAS)中的调度器安排。全局设备池250包括在FieldbusTM区段248上操作的设备以及标准I/O设备226。
标准I/O设备226以与示例性I/O卡208的卡扫描周期244c同步的间隔操作和/或被处理，但卡扫描周期244c相对于示例性宏周期246是异步的。为了使FieldbusTM设备(或任何其它基于调度的通信协议)和非FieldbusTM设备与一个或多个模块运行序列集成，示例性运行序列与宏周期236相集成，该宏周期236对应于与其相关的所有控制设备。换句话说，示例性模块运行序列将以与宏周期246同步的方式调用一个或多个FB来执行。
在图2的所示例子中，模块运行序列管理器252在控制器204中执行。在操作中，示例性模块运行序列管理器252监控周期性的和/或序列触发并调用与触发相关的模块运行序列。如上面鉴于图1描述的，与通过依照预定的序列执行一个或多个模块中包含的所有FB来执行这些模块的已知系统不同，由模块运行序列管理器252调用的示例性模块运行序列调用模块的一个或多个特定FB，并基于所生成的调度表的顺序执行模块。只执行与周期性的和/或序列触发相关的所关注的选定FB(例如，FB的子集)，并阻止模块的任何其余FB执行。此外，示例性运行序列管理器252与宏周期246协调，所述宏周期246可能对示例性过程控制系统200(例如，FieldbusTM)所使用的基于调度的通信协议是特有的。
在图3的所示例子中，模块运行序列管理器152、252包括模块运行序列FB定义器302、模块运行序列触发管理器304和生成的调度表管理器306，其中所有部件通信地连接到模块运行序列定义数据库308。示例性模块运行序列FB定义器302和示例性模块运行序列触发管理器304还通信地连接到图1和图2的示例性运行时间数据库134、234和/或示例性配置数据库140、240，以获取关于可用模块、每个模块内的FB的信息和/或关于示例性过程控制系统100、200的设备148、FieldbusTM区段248和/或全局设备池250的信息。示例性模块运行序列管理器152、252还包括触发监控器310，所述触发监控器310用于监控过程控制系统100、200的一个或多个触发事件(例如，基于事件的触发、周期性触发等)，以便能选择相应的模块运行序列用于执行，如下面进一步详细地描述的。此外，示例性运行序列管理器152、252包括运行序列日志管理器312、运行序列诊断管理器314和运行序列结构管理器316。
在通过触发监控器310对一个或多个触发进行监控之前，示例性过程控制系统100、200的一个或多个用户可配置一个或多个模块运行序列及其相应的行为。示例性模块运行序列FB定义器302通过示例性运行时间数据库134、234、示例性配置数据库140、240和/或模块被存储的任何其它位置访问一个或多个模块。组成用户所选择的模块的FB，包括FB的相应特性，被分析和/或以另外方式被识别。例如，每个FB包括使用名称、表示FB的一个或多个能力的FB图标、识别输入和/或输出的连接器参数、识别在模块内FB以什么顺序执行的执行顺序参数、以及识别相应的FB扫描速率的块扫描速率参数。示例性模块运行序列FB定义器302部分地允许检查模块内的可用FB，以查看这样的FB是否适合于响应触发事件而执行。对于不使用基于调度的通信协议的过程控制系统，例如图1的示例性控制系统100，触发事件可通过示例性模块运行序列触发管理器304与一个或多个FB相关，并保存到模块运行序列定义数据库308。可选地，对于使用基于调度的通信协议的过程控制系统，例如图2的示例性过程控制系统200，周期性和/或同步触发事件可与一个或多个FB相关，以通过示例性模块运行序列触发管理器304与宏周期同步地运行，并保存到模块运行序列定义数据库308。为了允许FB以期望的执行顺序和/或基于一个或多个同步的、周期性的和/或触发的事件而被布置，示例性的生成的调度表管理器306部分地便于待定义的FB执行(模块运行序列调度表)的更改的顺序，如下面更详细描述的。
在过程控制系统100、200的操作期间，示例性触发监控器310监控一个或多个触发事件(例如，基于事件的触发、周期性触发、序列触发等)。响应于检测到触发事件，示例性触发监控器310通过询问示例性模块运行序列触发管理器304来识别待调用的相应模块运行序列。例如，触发可由模块运行序列触发管理器304以查找表的形式定义，该查找表具有相应的列以识别哪个模块运行序列响应于触发事件而执行。此外，触发管理器304所识别的模块运行序列进一步用于调用调度表管理器306，其参考生成的调度表来识别执行哪个相关的FB，且以何种顺序执行所述相关的FB。此外或可选地，在每个FB包括识别它与哪个模块运行序列相关的配置文件信息(例如，掩码值)的情况下，示例性调度表管理器306可能不是在每种情况下都是需要的。
在示例性触发监控器310的操作期间，示例性运行序列日志管理器312可能一次或多次被通知出现运行序列活动。在一些例子中，运行序列日志管理器312可包括所关注的运行序列的列表，当所关注的运行序列通过基于事件的触发和/或序列触发被调用时，该列表记录日志日期和时间。此外或可选地，基于诊断目的，示例性触发监控器310可通知示例性运行序列诊断管理器314运行序列活动的一个或多个实例。在一些例子中，运行序列诊断管理器314可在过程控制活动开始时启动一计时器。在一个或多个所识别的运行序列在所启动的计时器达到阈值之前不执行的情况下，示例性运行序列诊断管理器314可向用户发出通知消息。非限制性地，示例性运行序列诊断管理器314可识别一个或多个预定的运行序列和/或运行序列的系列是否被调用。
对于操作员和/或负责过程控制操作、配置和/或管理发展模块运行序列的其他人员，一些序列是特别有用的。在一些实例中，特定模块运行序列可在任何数量的变化条件中被测试，并展示其可在控制系统例如示例性过程控制系统100、200的其它方面实现的有用程度。当一模块运行序列被过程控制人员识别为特别有用时，示例性运行序列结构管理器316可用于将一个或多个模块运行序列封装为一复合结构，以在一个或多个额外的和/或备用的过程控制系统中再次使用。该复合结构允许人员设计和/或实现在一个或多个工厂环境中一致的模块运行序列，并可减少与配置有关的努力。人员可通过例如实现拖放式界面的图形用户界面来设计新的复合结构，和/或识别现有的模块运行序列并将其转换成用于分配的复合结构。
现在转到图4，示出了包含8个FB的示例性模块400。具体地，示例性模块400包括许可(PERMISSIVE)FB 402、FORCE_SPFB 404、互锁(INTERLOCK)FB 406、或(OR)FB 408、DC_控制(DC_CTRL)FB 410、设备_控制(DEVICE_CTRL)FB 412、启动_停止(START_STOP)FB 414和MOT_运行时间(MOT_RUNTIME)FB 416。图4所示的示例性FB中的每个还包括相应的执行顺序参数418a-h以识别在模块400内FB将执行的顺序。如上所述，对于已知的系统，模块执行一般被限制于位于其中的所有FB的预订顺序的执行，在当一个或多个FB不需要有效地响应于一个或多个触发时，这种执行方式可能导致过程低效。为了说明，假定示例性模块400以10秒的稳态周期操作，并通过电机活动(例如，由设备_控制(DEVICE_CTRL)FB 412控制的电机)向随后的过程提供输出(例如，材料输出)。进一步假定随后的过程接收并测量表示来自模块400的材料输出的流量值，并以100毫秒(mSec)的稳态工作周期操作。为了这个示例性情况的目的，在来自模块400的材料输出停止的情况下，随后的过程通过互锁(INTERLOCK)FB 406来通知模块关闭请求，并进一步要求设备_控制(DEVICE_CTRL)FB 412所控制的电机(例如，泵)在一秒内关闭，否则过程设备将被损坏。然而，由于模块400的10秒稳态周期时间，电机可能不在1秒内关闭。
为了适应前述示例性情况，现有尝试包括安装独立的功率中断继电器，所述功率中断继电器物理地接线到电机上，并以相对高的扫描率被随后的过程运行控制。可选地，为适应前述示例性情况，其它尝试包括配置模块400以按较快的周期率(例如，鉴于1秒损坏限制而确保过程设备的保护的半秒的Nyquist周期率)执行。这两种方法成本相当高，且实现起来也很麻烦。此外，在一些实例中，受限于控制器所负责的全局区段的相应尺寸，这些方法不能被实现。例如，在有几个控制设备(例如，泵、传感器、阀)的情况下，降低周期率(例如，图1的示例性周期144b)可能是可行的，但在涉及多得多的控制设备的情况下，降低周期率可能不是可行的。
在图5的所示例子中，图4的示例性模块400被示为具有5个单独的模块运行序列(MRS)的运行序列启用模块500。具体地，示例性运行序列启用模块500包括监控器MRS 502、电机控制MRS504、开始/停止MRS 506、维护MRS 508和互锁MRS 510。示例性运行序列启用模块500还包括很多触发器T1-T7，其在被示例性触发监控器310检测到时调用相应的MRS来执行。为了说明，在T2被引发的情况下，触发管理器304识别相应的MRS来执行，MRS在这种情况下是监控器MRS 502。此外，触发管理器304查询调度表管理器306以识别哪个FB应发生且以何种顺序发生。根据识别监控器MRS 502，在本例中的调度表管理器306识别许可(PERMISSIVE)FB 402、FORCE_SP FB 404、互锁(INTERLOCK)FB 406和或(OR)FB 408。另一方面，在T6被引发的情况下，例如T6是被来自检测到流率问题的随后过程的通知信号所引发，触发管理器304接着识别出互锁MRS 510应执行。
当在图1的示例性的基于非同步协议的过程控制系统100中的触发被示例性触发监控器310检测到时，示例性模块运行序列管理器152可调用功能块以独立于模块所配置的执行速率/周期来执行，以在需要时确保快速行动。换句话说，与互锁MRS 510相关的FB执行，而示例性MRS启用模块500内的其它FB没有执行。因此，运行序列启用模块500的执行效率被提高了，使得它更多地响应于紧急情况而不被在正常操作期间出现的5秒执行速率所限制。另一方面，当在图2的示例性的基于同步协议的过程控制系统200中的同步事件/触发被示例性触发监控器310检测到时，示例性模块运行序列管理器252可识别由同步协议实现的相应的宏周期246(例如，区段248的FieldbusTM宏周期)。一旦宏周期246被识别出，则示例性模块运行序列管理器252就实现运行序列以与区段设备248同步地操作。
图6示出示例性用户界面(UI)600(例如，图形用户界面、文本界面等)，其可用于配置用在这里所述的方法和装置上的一个或多个MRS。在图6的所示例子中，UI 600与通过选择MRS按钮601选择的选定模块(例如，模块A)相关，并包括序列标记字段602，用于指定MRS名称；序列选择器框604，用于选择一个或多个所定义的MRS以进行删除；MRS启用选择器框606，用于当被复选时启用每个相应的MRS；周期性选择器框608，用于识别哪个MRS将以周期性的方式执行。所述示例性UI 600还包括FB分配字段610，以允许在MRS和一个或多个FB之间创建关联。浏览按钮612的选择导致包含在模块(例如，模块A)内的所有FB的列表(未示出)。
示例性UI 600还包括示例性掩码值字段614以允许每个MRS和FB被指定一掩码值。例如，FB特性之一可包括该掩码值，使得当运行序列启用模块被调用时，简单的二进制与操作可识别其中哪个FB被指定执行。非限制性地，分配给每个FB和/或MRS的掩码值不限于四位，而是可为任何长度并被手工或自动分配以防止重复。在用户希望删除一个或多个所配置的MRS或添加一个或多个新的MRS的情况下，有相应的删除MRS按钮616或添加MRS按钮618。
图7示出示例性UI 700，其可用于配置用在图6中所配置的MRS上的一个或多个触发。在图7的所示例子中，UI 700与选定的模块(例如，模块A)相关并识别哪个触发应被监控，当为真时，该触发调用一个或多个MRS。示例性UI 700包括参考识别栏702，以允许创建参考触发和MRS之间的关联。参考和/或参考触发是输入和/或系统事件，例如但不限于对I/O数据的信号参考、对其它模块的外部或动态参考和/或模块内的内部参考。浏览栏704包括待选择的相应的浏览按钮，其产生在模块内的可用参考触发的列表(未示出)，例如到FB的输入。条件栏706和值栏708允许在每个相应的参考触发和逻辑状态之间建立关联。在对相等性进行测试时，如果逻辑状态为真，则序列栏710接着识别哪个MRS应被调用。在其它情况下，如示例性序列栏710所示的，参考触发中的任何变化将使相应的MRS被调用。
如上所述，响应于触发而执行的FB进一步被指定，并根据所生成的调度表以特定的顺序执行。在图8的所示例子中，生成的调度表800被显示有控制器时间线802、电机(泵)设备时间线804、流量传感器时间线806和区段时间线808。区段时间线808示出在总线上传输(发布)的数据，例如在该时间段期间的现场设备148、FieldbusTM 248和/或全局设备池250。控制器时间线802示出控制器活动并可为模块和/或MRS被执行的位置。电机时间线804和流量传感器时间线806示出关于这些设备的时间活动。
在操作中，示例性的生成的调度表800配置成响应于T6为真的情况(810)，例如流量传感器识别到问题的情况。在一些例子中，图4的模块A 400可使用非同步通信协议以每5秒一次的周期率操作，超过该周期率可能导致设备损坏的持续时间或响应延迟。然而，图5的示例性运行序列启用模块500响应于触发T6，并识别相应于T6的MRS，其在这种情况下是电机控制MRS 504(814)。示例性的生成的调度表管理器306(可在控制器中和/或在具有模块的任何过程控制系统元件中执行)确定来自模块500的哪些FB执行且以什么顺序执行。以上面的例子继续，DC_控制(DC_CTRL)FB 410(816)和设备_控制(DEVICE_CTRL)FB 412(818)被调用以阻止电机运行并保护过程设备。虽然上面的例子示出非同步环境和基于事件的触发，在分布式控制环境中也可结合同步的触发配置示例性的生成的调度表，例如依照区段宏周期的那些操作。
虽然示例性过程控制系统100和200被示为管理MRS，且示例性模块运行序列管理器152、252在图1、2和3中被示出，但是，图1到图8所示的接口、数据结构、元件、过程、UI和/或设备中的一个或多个可用任何方式合并、分开、重新布置、省略、消除和/或实现。进一步地，图1、2和3的示例性运行时间数据库134、234、配置数据库140、240、模块136、236、模块运行序列管理器152、252、模块运行序列FB定义器302、模块运行序列触发管理器304、生成的调度表管理器306、模块运行序列定义数据库308、示例性模块136、236、触发监控器310、运行序列日志管理器312、运行序列诊断管理器314和/或运行序列结构管理器316可由硬件、软件和/或固件实现。因此，例如，示例性运行时间数据库134、234、配置数据库140、240、模块136、236、模块运行序列管理器152、252、模块运行序列FB定义器302、模块运行序列触发管理器304、生成的调度表管理器306、模块运行序列定义数据库308、触发监控器310、运行序列日志管理器312、运行序列诊断管理器314和/或运行序列结构管理器316中的任一个可由一个或多个电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)和/或现场可编程逻辑设备(FPLD)等实现。仍然进一步地，代替或除了图1到图8示出的那些外，模块运行序列管理器152、252可包括接口、数据结构、元件、过程和/或设备和/或可包括所示接口、数据结构、元件、过程、UI和/或设备中的任一个或全部。
图9和图10示出可被执行来实现图1至图8的示例性过程控制系统100、200和模块运行序列管理器152、252的示例性过程。图9和图10的示例性过程可由处理器、控制器和/或任何其它适当的处理设备执行。例如，图9和图10的示例性过程可体现在编码指令中，这些指令存储在任何有形计算机可读介质例如闪存、CD、DVD、软盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)和/或电可擦PROM(EEPROM)、光存储盘、光存储设备、磁存储盘、磁存储设备和/或可用于携带或存储以机器可读指令或数据结构的形式的程序代码和/或指令并可由处理器、通用或专用计算机或具有处理器的其它机器(例如，下面结合图11讨论的示例性处理器平台P100)访问的任何其它介质中。上面各项的组合也包括在计算机可读介质的范围内。机器可读指令包括例如使处理器、通用计算机、专用计算机或专用处理机器实现一个或多个特定处理的指令和/或数据。可选地，图9和图10的示例性过程中的一些或全部可使用ASIC、PLD、FPLD、分立逻辑、硬件、固件等的任何组合实现。此外，图9和图10的示例性过程的一个或多个操作可替代地被手工地或作为前述技术的任何组合实现，例如，固件、软件、分立逻辑、硬件的任何组合。进一步地，可使用实现图9和图10的示例性操作的很多其它方法。例如，块的执行顺序可改变，和/或所述块的一个或多个可改变、消除、细分或合并。此外，图9和图10的示例性过程的任何一个或全部可被例如单独的处理线程、处理器、设备、分立逻辑、电路等连续地执行和/或并行地执行。
图9的示例性过程900以模块运行序列功能块定义器302接收模块选择开始(块902)，该选择例如为用户通过图6的示例性UI 600所进行的模块选择。一般来说，图9的示例性过程900示出MRS可配置成在图1和图2的示例性过程控制系统100和200中执行的方式。选定的模块被分析和/或以另外方式被示例性MRS FB定义器302检查，以识别可存在于其中的所有FB(块904)。如上结合图3所述的，示例性MRS FB定义器302通信地连接到运行时间数据库134、234、配置数据库140、240和/或可存储用在图1和图2的示例性过程控制系统100和200中的一个或多个模块的任何其他数据源。一旦被提取，UI 600就可在示例性浏览按钮612被选择的情况下使用选定模块内的FB。一个或多个FB选择被示例性MRS FB定义器302接收(例如，通过UI 600)并布置在它们将执行的序列中(块906)。例如，选定的FB可在图6的UI 600中的示例性FB分配字段610中按优选执行的顺序列出。此外或可选地，选定的FB的一个或多个特性可被编辑和/或以另外方式增加，以指示FB被MRS调用时的序列顺序。
所接收的FB的子集与MRS标识符例如MRS的描述名称相关联(块908)。这样的MRS名称可在图6的示例性序列标记字段602中被标识。如上所述，每个MRS可具有分配给其的唯一掩码，当该掩码值与一个或多个FB的掩码值比较时确定FB是否与该MRS相关。例如，如果MRS是被分配的二进制值1010，结合MRS执行的一个或多个FB也将被分配给相应二进制值。FB的掩码值可作为参数值的部分来存储，该参数值限定每个FB并允许通过逻辑与操作在MRS掩码值和一个或多个FB掩码值之间产生关联。此外，MRS与触发相关(块910)，当触发被启动时使MRS执行选定FB的序列。触发可包括但不限于在宏周期上操作的FieldbusTM设备输入(例如，泵、阀、传感器等)和/或以周期异步操作的非FieldbusTM设备输入。非FieldbusTM设备可包括但不限于传感器、换能器、热电偶、控制输入和/或与安全有关的输入，例如光幕和E-stop开关。非限制性地，触发也可包括来自先前的周期性活动的输入、来自其它FB的输出和/或基于先前的模块执行的输出。
示例性的生成的调度表管理器306为所定义的MRS产生调度表(块912)，例如图8的示例性的生成的调度表800。如图8的所示例子中所示的，选定的/接收的触发输入810根据与所调用的MRS相关的FB来调用特定的事件序列。虽然图8的示例性的生成的调度表800被示为一系列时间线和相关的设备和/或区段活动，示例性的生成的调度表管理器306可生成调度表作为有序表，并将它存储在运行序列定义数据库308中(块914)。
可为所接收的模块创建任何数量的MRS。在用户选择为同一选定的模块创建另一MRS的情况下(块916)，控制返回到块904。否则，在用户选择以挑选备用模块以对其创建一个或多个MRS的情况下(块918)，控制返回到块902。
图10的示例性过程1000以示例性MRS管理器152、252确定工作模块是否是运行序列启用模块(块1002)而开始，所述运行序列启用模块例如为被图9的示例性过程900所更改的运行序列模块。如果不是，则示例性过程1000等待工作模块是运行序列启用的情况，否则，示例性触发监控器310确定一个或多个限定的触发是否为真(例如，开关输入、安全开关输入、注水传感器、周期性产生的输入等)(块1004)。如果是真，则示例性MRS触发管理器304查询示例性MRS定义数据库308以确定哪个MRS与所检测到的触发事件相关(块1006)。一旦适当的MRS被识别出，与MRS相关的掩码值就被提取并执行逻辑与操作，以识别出对应于将随所识别的MRS执行的FB(块1008)。
为了确定将随MRS执行的、所识别的FB的正确的操作序列，示例性的生成的调度表管理器306查询示例性MRS定义数据库308以获取所存储的生成的调度表(块1010)。如上所述，以前存储的生成的调度表描述哪些过程控制设备参与一个或多个FB的执行，并指定这样的FB的执行顺序(块1012)。如图8所示，示例性的生成的调度表800可识别同步协议环境中的实例何时通过数据总线212或I/O总线224迫使数据发送到一个或多个设备(例如，智能设备组214)和/或全局设备池250/从这些设备发送数据，和/或可结合非同步协议环境操作。生成的调度表800还说明过程控制序列可在对不同的设备有多个和变化的周期率的过程控制系统100中实现。换句话说，借助于模块的相关MRS配置和/或借助于协调一个或多个模块运行序列与同步周期例如FieldbusTM宏周期，在周期上执行的、与在该周期外部的I/O设备异步(例如，紧急停车、互锁等)的设备可以可预测和响应的方式操作。在生成的调度表被执行之后(块1012)，控制返回到块1002以等待另一运行序列启用模块的实例。
图11是示例性处理器平台P100的示意图，其可被使用和/或设计以实现图1、2和3的示例性运行时间数据库134、234、配置数据库140、240、模块136、236、模块运行序列管理器152、252、模块运行序列FB定义器302、模块运行序列触发管理器304、生成的调度表管理器306、模块运行序列定义数据库308、示例性模块136、236、触发监控器310、运行序列日志管理器312、运行序列诊断管理器314和/或运行序列结构管理器316中的任何一个或全部。例如，处理器平台P100可由一个或多个通用处理器、处理器核心、微控制器等实现。
图11的例子的处理器平台P100包括至少一个通用可编程处理器P 105。处理器P105执行在处理器P105的主存储器中(例如，在RAM P115和/或ROM P120中)存在的编码指令P110和/或P112。处理器P105可为任何类型的处理单元，例如处理器核心、处理器和/或微控制器。处理器P 105可执行图9和图10的示例性过程连同其它过程，以实现这里所述的示例性方法和装置。
处理器P105通过总线P125与主存储器(包括ROM P120和/或RAM P115)通信。RAM P115可由动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)和/或任何其它类型的RAM设备实现，且ROM可由闪存和/或任何其它期望类型的存储设备实现。对存储器P115和存储器P120的访问可由存储控制器(未示出)控制。示例性存储器P 115可用于实现图1、2和3的示例性运行时间数据库134、234、示例性配置数据库140、240和/或示例性模块运行序列定义数据库308。
处理器平台P100还包括接口电路P130。接口电路P 130可由任何类型的接口标准例如外部存储器接口、串行端口、通用输入/输出等实现。一个或多个输入设备P135和一个或多个输出设备P140连接到接口电路P130。
虽然这里描述了某些示例性方法、装置和制造产品，本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖在字面上或等同原则下完全落在所附权利要求的范围内的所有方法、装置的制造产品。

Claims (19)

1.一种配置模块运行序列的计算机实现的方法，包括：
接收包括多个功能块的模块；
接收对所述多个功能块的子集的指示；
接收对所述子集的第一执行序列的指示，其中所述第一执行序列不同于与所述模块相关的第二执行序列；
使所述子集与运行序列标识符相关；以及
使所述运行序列标识符与触发条件相关。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述运行序列标识符包括掩码值。
3.如权利要求2所述的方法，还包括给所述多个功能块的所述子集分配与所述运行序列标识符相关的所述掩码值。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述触发条件包括分立的事件或周期性事件中的至少一个。
5.如权利要求1所述的方法，还包括生成运行序列调度表以使所述第一执行序列与多个现场设备相关。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述运行序列调度表独立于与所述模块相关的执行速率而使得数据在智能设备组总线上被传输。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述运行序列调度表使所述多个现场设备以独立于与所述模块相关的执行速率的速率执行。
8.一种执行模块运行序列的计算机实现的方法，包括：
识别包括运行序列标识符的模块；
确定与所述运行序列标识符相关的触发条件；
针对所述触发条件监控过程控制系统；以及
根据所述触发条件的实例执行与所述运行序列标识符相关的所述运行序列，其中所述模块运行序列将只调用来自所述模块的功能块的子集。
9.如权利要求8所述的方法，其中，执行所述模块运行序列还包括获取运行序列调度表以识别所述功能块的子集的序列执行顺序。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述运行序列调度表还包括与一周期同步以在包括多个过程设备的设备池上驱使数据。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述周期是与FieldbusTM环境相关的宏周期。
12.一种配置模块运行序列的装置，包括：
运行序列管理器，其接收包括多个功能块的模块；
功能块定义器，其接收对所述多个功能块的子集的指示；
调度表管理器，其接收所述子集的第一执行序列的指示，其中所述子集的所述第一执行序列不同于与所述模块相关的第二序列；以及
触发管理器，其使所述子集与运行序列标识符相关并和触发条件相关。
13.如权利要求12所述的装置，还包括触发监控器，所述触发监控器针对所述触发条件的实例监控过程控制系统。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述触发管理器识别所述模块运行序列以根据所述触发条件来执行。
15.如权利要求14所述的装置，其中，所述调度表管理器识别所述多个功能块的所述子集以根据所识别的所述模块运行序列来执行。
16.一种存储机器可访问指令的制造产品，当所述机器可访问指令被执行时使机器：
接收包括多个功能块的模块；
接收所述多个功能块的子集的指示；
接收所述子集的第一执行序列的指示，其中所述第一执行序列不同于与所述模块相关的第二执行序列；
使所述子集与运行序列标识符相关；以及
使所述运行序列标识符与触发条件相关。
17.如权利要求16所述的制造产品，其中所述机器可访问指令被执行时使所述机器给所述多个功能块的所述子集分配与所述运行序列标识符相关的掩码值。
18.如权利要求16所述的制造产品，其中所述机器可访问指令被执行时使所述机器生成运行序列调度表，以使所述第一执行序列与多个现场设备相关。
19.如权利要求18所述的制造产品，其中所述机器可访问指令被执行时使所述机器强制数据独立于与所述模块相关的周期而在智能设备组上传输。
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