CN102411347B - 用以测试过程控制系统的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用以测试过程控制系统的示例方法，装置和制品。一种公开的示例方法包含：获取到第一过程控制系统的用户输入，获取所述第一过程控制系统的过程输入和第一过程输出，提供所述用户输入和所述过程输入到第二过程控制系统以运行所述第二过程控制系统，获取以所述用户输入和所述过程输入运行的所述第二过程控制系统的第二过程输出，以及比较所述第一和第二过程输出以确定所述第二过程控制系统是否如预期地实施。
Description
技术领域
本发明大体上涉及过程控制系统，并且更具体地涉及用以测试过程控制系统的方法，装置和制品。
背景技术
在过程工厂的生命周期中，过程控制系统可能需要被替换，修理，打补丁，升级等。但是，过程控制系统的任何改变都有可能破坏过程工厂的运行。
发明内容
本发明公开了用以测试过程控制系统的示例方法，装置和制品。一种公开的示例方法包含：获取到第一过程控制系统的用户输入，获取所述第一过程控制系统的过程输入和第一过程输出，提供所述用户输入和所述过程输入到第二过程控制系统以运行所述第二过程控制系统，获取以所述用户输入和所述过程输入运行的所述第二过程控制系统的第二过程输出，以及比较所述第一和第二过程输出以确定所述第二过程控制系统是否如预期地实施。
公开的示例机器可读指令当被执行时，使得处理器来获取到第一过程控制系统的用户输入；获取所述第一过程控制系统的过程输入和第一过程输出；提供所述用户输入和所述过程输入到第二过程控制系统以运行所述第二过程控制系统；获取以所述用户输入和所述过程输入运行的所述第二过程控制系统的第二过程输出；提供所述用户输入和所述过程输入到第三过程控制系统以运行所述第三过程控制系统；获取以所述用户输入和所述过程输入运行的所述第三过程控制系统的第三过程输出；以及比较所述第二和第三过程输出 以确定所述第三过程控制系统是否如预期地实施。
一种公开的示例装置，包含数据收集器，用于获取用户输入，第一过程控制系统的过程输入和第一过程输出并获取第二过程控制系统的第二过程输出；重放器，用于提供所述用户输入和所述过程输入到所述第二过程控制系统以运行所述第二过程控制系统；以及比较器，用于比较所述第一和第二过程输出以确定所述第二过程控制系统是否如预期地实施。
附图说明
图1，2和3是依照本公开教导所构建的示例过程控制系统的示意图；
图4表示实施图1-3的示例测试服务器的示例方式；
图5和6表示代表可被执行以实施任何或所有图1-4的示例测试服务器，和/或测试过程控制系统的示例过程的流程图；
图7是示例处理器平台的示意图，该示例处理器平台可被用于和/或编程以执行图5和/或6中的示例过程，和/或实施任何或所有图1-4的示例测试服务器。
具体实施方式
因为现代过程控制系统的复杂性和无限制数量的过程工厂配置，在过程控制系统修理，打补丁，升级等被释放前，很难检测所有的缺陷。这些未检测的缺陷仅当过程控制系统联系实际过程工厂运行时或在此之后才变得明显。为减轻替换，修正，打补丁，更新和/或升级他们的过程控制系统，一些顾客已经替代地选择将他们的过程控制系统与其他设备和/或网络隔离。虽然这些动作可减少破坏的可能性，但它还妨碍过程工程师利用过程控制系统的较新版本中可用的特性和/或性能。
一般地，这里描述的示例装置，方法和制品可被用于在新的和/或更新的过程控制系统被用于控制顾客的过程工厂前，使用从顾客 的实际过程工厂中使用他们已有的过程控制系统收集的过程数据测试新的和/或更新的过程控制系统。具体的，当该第一过程控制系统在顾客的过程工厂内运行时，获取用户输入(例如，通过图形用户接口接收的)、第一过程控制系统的过程输入(例如，从现场设备接收的)和过程输出(例如，被发送到现场设备的)。该获取的输入被用于仿真和/或运行第二过程控制系统，并同时获取其过程输出。也就是，从第一过程控制系统获取的输入被应用于运行该第二过程控制系统，而不是第二过程控制系统响应于用户输入和/或从现场设备接收的输入运行。
使用这里描述的装置，方法和制品，不需要定义和/或实施过程工厂的建模以测试第二过程控制系统。替代地，可比较来自两个过程控制系统的过程输出以确定该第二过程控制系统是否如预期运行。因为当第一过程控制系统在顾客的过程工厂中运行时获取数据，如果该获取的过程输出匹配，那么过程工程师可确信第二过程控制系统将在顾客过程工厂中如预期运行。由于精确性有限(例如，时间的量化和/或数字值的量化)，获取的过程输出可能不精确匹配，但是应该足够匹配以能够确定第二过程控制系统如预期运行。
第二过程控制系统可以是在修理，打补丁，升级等已经被应用后但在开始控制过程工厂前的第一过程控制系统。替代地或附加地，第二过程控制系统可在不同环境中和/或不同物理位置中实施，诸如室内测试设备和/或在与过程控制系统的供应商相关联的测试或训练设备。进一步的，该第一和/或第二过程控制系统可以是过程控制系统的仿真或建模。
在一些实施例中，获取的输入也可以被用于仿真和/或运行第三过程控制系统，并同时获取其过程输出。也就是，自第一过程控制系统获取的输入被应用于运行第二和第三过程控制系统的每一个。可比较第二和第三过程控制系统的过程输出以确定该第三过程控制系统是否如预期运行。例如，如果第二过程控制系统与第一过程控制系统相同，区别仅在于第二过程控制系统与顾客过程工厂分 立的运行，而第三过程控制系统是在修理，打补丁，升级等已经被应用后的第二过程控制系统，通过比较第二和第三过程控制系统的过程输出，然后过程工程师可确信更新的过程控制系统将在顾客过程工厂中如预期运行。
从第一过程控制系统获取的数据可，附加地或替代地，被用于检测和/或标识一个或多个在过程工厂中可重复发生的场景。例如，替代将获取的输入应用到第二过程控制系统，从第一过程控制系统获取的原始输入和输出可与获取自第一过程控制系统的附加输入和输出相比较。能够比较原始和附加的输入和输出以检测和/或标识重复发生的场景。例如，当原始和附加输入和输出匹配，可能地在一些容限内匹配时，可通知过程控制系统的操作者与原始获取的输入和输出相关联的场景已经和/或正在过程工厂内发生。
再进一步的，这里描述的示例可被用于实施训练系统。例如，获取自第一过程控制系统的输入和输出可被用于运行第二过程控制系统，同时受训者观察第二过程控制系统运行和/或响应于之前获取的输入运行第二过程控制系统。在稍后的实例中，受训者的输入可与获取的用户输入比较以确定该受训者响应是否合适和/或及时。
图1是示例性过程控制系统100的示意图，该示例性过程控制系统100可被用于控制例如制造过程、制造系统、制造工厂和或任何其他类型的过程工厂的所有或任意部分。为了简洁和清晰，下面的说明书将参考图1的示例性过程控制系统100。但是，这里描述的用以测试过程控制系统的方法，装置和制品可被应用于其他过程控制系统中。图1的示例性过程控制系统100包含一个或多个过程控制器(其中的两个被指定为附图标记110和111)，一个或多个操作者站(其中的一个被指定为附图标记115)，和一个或多个工作站(其中的两个被指定为附图标记120和121)。示例过程控制器110和111，示例操作者站115和示例性工作站120和121通过总线或局域网(LAN)125通信地耦接，其通常被称为应用控制网(ACN)。
图1的示例操作者站115允许过程工厂操作者查看和/或操作 一个或多个操作者显示屏，图形化用户接口和/或应用，该应用使过程工厂操作者能够查看过程工厂变量，查看过程工厂状态，查看过程工厂条件，查看过程工厂报警和/或提供用户输入，诸如用于改变过程工厂设定(例如，设定点和/或运行状态，清除报警，静音报警等)的用户输入。这样的屏幕和/或应用通常由过程配置工程师设计和/或实施。
图1的示例工作站120和121可以被配置为实施任何数量和/或类型的应用和/或功能。如图1所示，工作站120可以被配置为主要地运行过程控制相关的应用，同时示例工作站121可被配置为主要地运行通信应用，其使得过程控制系统100能够使用任何需要的通信介质(例如，无线，硬连线等)和协议(例如HTTP，SOAP等)与其他设备或系统通信。例如，示例应用站121可被配置为实施一个或多个信息技术应用，用户互动应用和/或通信应用。工作站121将在后面被称为应用站121。正如下面将更详细描述的，图1的示例应用站121包含和/或实施测试服务器TS，其可被用于测试诸如图1-3的示例过程控制系统100，200和300的过程控制系统。实施示例测试服务器TS的示例方式将结合图4在下面描述。可由例如示例测试服务器TS执行以测试过程控制系统的示例过程将结合图5和6在下面描述。
示例站115，120和121可使用任何合适的计算机系统和/或处理系统实施，诸如图7的示例处理器平台P100。站115，120和121可以，例如，使用单处理器计算机和/或多个处理器计算机等实施。
图1的示例LAN 125可使用任何需要的通信介质和协议实施。例如，LAN 125可基于有线和/或无线以太网通信模式。但是，也可以使用任何其他合适的通信介质和/或协议。进一步地，尽管图1中表示的是单个LAN 125，但是一个以上的LAN和/或其他可替代的通信硬件可被用于在图1的示例系统100中提供冗余通信路径。
图1的示例控制器110通过数字数据总线135和输入/输出(I/O)网关140耦接于多个智能现场设备130，131和132。智能现场设备 130-132可以是兼容现场总线的阀，致动器，传感器等，其中，智能现场设备130-132可通过数字数据总线135使用公知Foundation现场总线协议进行通信。当然，也可以替代地使用其他类型的智能现场设备和通信协议。例如，智能现场设备130-132可以替代地为兼容Profibus和/或HART的设备，其通过数据总线135使用公知Profibus和HART通信协议通信。附加的I/O设备，其可以不同于、类似于和/或等同于I/O网关140，可以耦接于控制器110以使得附加的智能现场设备组能够与控制器110通信，该智能现场设备可以是Foundation现场总线设备，HART设备等。除了示例的智能现场设备130-132，一个或多个非智能现场设备133和134可被通信的耦接于示例控制器110。图1的示例非智能现场设备133和134可以是，例如，通过各自的链接与控制器110和111通信的传统4-20毫安(mA)或0-10伏直流电压(VDC)设备。尽管图1未示出，示例控制器111也耦接于类似的和/或不同的现场设备和/或I/O网关。
图1的示例控制器110和111可以是，例如，由Fisher-Rosemount Systems Inc.，Emerson Process Management的一个公司所售的DeltaVTM控制器和/或DeltaV Characterization Module(Charms)I/O卡。但是，也可以使用任何其他控制器。进一步，尽管图1中示出了两个控制器110和111，任何需要类型和/或类型组合的附加控制器也可以耦接于LAN 125。在任何情况下，示例控制器110和111运行、执行和/或实施一个或多个与过程控制系统100相关的过程控制例程和/或模块，其被系统工程师和/或其他系统操作者使用操作者站115产生并已被下载到和/或安装到控制器110和111中。
为了配置示例过程控制系统100的控制组件(例如示例控制器110和111，示例操作者站115和示例工作站120和121，示例I/O网关140和/或示例现场设备130-134)，图1的示例过程控制系统100包含过程控制系统配置子系统150。图1的示例配置子系统150基于运行数据库155装载，配置，委任和/或编程过程控制系统100 的实际(即，物理)过程控制组件。图1的示例配置子系统150和示例运行数据库155是由Fisher-Rosemount Systems Inc.，Emerson Process Management的一个公司所售的DeltaV过程控制系统的一部分。可使用DeltaV过程控制系统的其他工具和/或接口(未示出)来产生，定义，具体化和/或增加图1的示例运行数据库155。
为获取，记录和/或以日志记录用户或操作者输入，图1的示例操作者站115包含事件记录器EC。当用户与示例操作站115交互以提供和/或改变例如设定点或过程变量、开始一个应用、打开和/或关闭图形化用户接口等时，图1的示例事件记录器EC记录和/或获取用户输入到事件日志中。图1的示例事件记录器EC可以是，例如，由Fisher-Rosemount Systems，Inc.，Emerson Process Management的一个公司所售的DeltaV事件记录器。如图1所示，示例工作站120和示例应用站121还可实施具有大体相似功能的事件记录器。
为获取，记录和/或以日志记录过程输入和过程控制输出，示例操作者站115，示例工作站120和/或示例应用站121中的一个或多个包含和/或实施数据历史库DH。图1的示例数据历史库DH获取在示例控制器110和111接收的过程输入和/或将其记录到数据日志中。示例数据历史库DH还将由示例控制器110和111产生的过程控制输出记录到数据日志中。图1的示例数据历史库DH可由，例如，由Fisher-Rosemount Systems，Inc.，Emerson Process Management的一个公司所售的DeltaV连续数据历史库实施。
尽管在图1所示的例子中，事件记录器EC和数据历史库DH被用于获取示例过程控制系统100的输入和输出，附加地或替代地，一个冗余的，复制的和/或备用的控制器(未示出)可被用于获取输入和/或输出。冗余控制器可被配置为同步其状态到受监控的控制器110，111并记录发送到受监控的控制器110，111的和/或由监控的控制器110，111所发送的数据，命令和/或信息。记录的信息可之后被从该冗余控制器中提取并，如下所述，由示例测试服务器TS使用 以测试过程控制系统。冗余控制器的状态还可被用于在使用记录的用户和过程输入的激励之前初始化受试的过程控制系统。在一些例子中，由冗余控制器获取的数据可用较低保证度获取(例如，被量化)以减小在受监控的和冗余控制器间必须传递的数据量。当获取的过程输出随后被比较时，可以考虑在原始状态和数据间由于量化的差。当安装在顾客的过程控制系统中并随后移动到实验室用于分析、训练和/或测试另一个过程控制系统时，冗余控制器可获取数据。
为访问由示例事件记录器EC和/或示例数据历史库DH获取的用户输入、过程输入和/或过程输出，图1的示例应用站121包括和/或实施存取服务器AS。图1的存取服务器AS使用任何数量和/或类型的符合任何过去的、现在的和/或将来的用于过程控制的(OPC)的目标链接和嵌入(OLE)标准和/或规范所实施的方法来存取记入日志的用户输入、过程输入和过程输出。图1的示例存取服务器AS使得过程控制系统100的其他元件诸如示例测试服务器TS能访问记入日志的用户输入、过程输入和/或过程输出。示例存取服务器AS还使得示例测试服务器TS能提供用户输入和/或过程输入到控制器110和111，例如，以使得图1的示例控制器110和111在没有现场设备130-134和/或I/O网关140时运行，和/或甚至在没有过程工厂时运行。图1的示例存取服务器AS可由例如由Fisher-Rosemount Systems Inc.，Emerson Process Management的一个公司所售的DeltaV OPC历史服务器和/或DeltaV OPC事件服务器所实施。
为分别地测试诸如图1，2和3的示例过程控制系统100，200，300中的任何一个的过程控制系统，图1的示例应用站121包含示例测试服务器TS。当图1的示例过程控制系统100运行时，示例事件记录器EC和示例数据历史库DH收集控制器110和111的输入和输出。图1的示例测试服务器TS通过示例存取服务器AS获取收集的输入和输出，其随后被用于运行图1的示例过程控制系统100和/或诸如图2和3描述的其他过程控制系统。为测试过程控制系统，示例测试服务器TS使用记录的输入和输出激励和/或运行受试的过程 控制系统。也就是，获取的输入被直接应用到受试的过程控制系统以运行受试的过程控制系统，而不是响应于用户输入和/或接收自操作站115，现场设备130-134和/或I/O网关140的输入运行受试的过程控制系统。测试服务器TS通过存取服务器AS将获取的输入应用于受试的过程控制系统。
当图1的示例测试服务器运行受试的过程控制系统时，事件记录器EC和数据历史库DH收集用户输入、过程输入和/或输出。示例测试服务器TS可比较从这两个过程控制系统获取的过程输出以确定第二过程控制系统是否如预期地运行。因为数据是当第一过程控制系统在顾客的过程工厂中运行时获取的，如果获取的过程输出匹配，那么测试服务器TS和/或测试服务器TS的用户能够确信的确定受试的过程控制系统在顾客的过程工厂中应该如预期地运行。由于精确度有限(例如，时间和/或数字值的量化)，获取的过程输出可能不是精确匹配，但是应该充分匹配以能够确定受试的过程控制系统如预期地运行。例如，模拟值可被考虑为匹配，如果差异不超过用户定义阈值，和/或数字值可被考虑为匹配如果它们在用户定义的窗口中互相相关。
图2表示示例的受试的过程控制系统200，其可被用于测试图1的示例过程控制系统100。因为图2所示的很多元件和上述结合图1讨论的相同，图1和2中的相同元件被设计为具有相同数字(alpha numeric)附图标记，并且读者可参考上文结合图1所提供的描述来获取相同元件的描述。
在图2所示的示例的受试的过程控制系统200中，示例控制器110和111已经逻辑地和/或物理地与示例现场设备130-134和/或I/O网关140断开。相应的，图2的示例控制器110和111响应于之前获取的、由测试服务器TS通过存取服务器AS提供给示例控制器110和111的过程输入和用户输入运行。如图2所示，一个实际过程工厂并不是测试过程控制系统200所需的。进一步的，不需要过程工厂的建模。替代地，之前获取的输入被回放到受试的过程控制系统 200并且控制器110和111计算过程控制输出就像它们在实际过程控制工厂中运行一样。示例测试服务器TS应用输入到过程控制系统200而不考虑由过程控制系统200计算的输出。因此，如果原始获取的输入代表过程控制系统100的稳定运行，过程控制系统200的输出应该同样很稳定。
显然的是，图2的示例过程控制系统200甚至可以在运行数据库155包含I/O参考前被测试，诸如在过程工程的早期阶段。在这样的例子中，可由示例测试服务器TS应用从相似工厂获取的输入和输出和/或用于测试过程控制系统200所设计的、修正的和或期望的输入。
因为示例控制器110和111不具有任何连接的现场设备130-134和/或I/O网关140，过程控制系统200的示例运行数据库155需要被修正以使用逻辑的和/或仿真输入参数来替换真实I/O信道分配信息。I/O信道分配信息的替换可由使用由Fisher-Rosemount Systems Inc.，Emerson Process Management的一个公司所售的DeltaV SimulatePro应用执行。
在一些实施例中，计数器模块(未示出)被添加到运行数据库155以使得能够以要求的间隔和/或要求的比率对受试的过程控制系统200的运行进行采样。一个示例的采样率是一秒，但是可实施任何其他可被存取服务器AS的数据转发能力所支持的速率。在一些例子中，以高于采样率的比率运行的任何过程控制例程也被修正为运行于该采样率。替代地，缓冲的读取和或/缓冲的写入可由存取服务器AS实施以使得过程控制例程能够以超出采样率的速率运行。
图1的示例过程控制系统200可以是，例如在修理，打补丁，升级等已经被应用后但在过程控制系统200开始控制过程工厂前的过程控制系统100。替代地或附加地，过程控制系统200可被在不同环境中和/或不同物理位置实施，诸如室内测试设备和/或在与过程控制系统供应商相关联的测试或训练设备。进一步的，如图3所示，过程控制系统的仿真和/或建模可被用于实施示例过程控制系统 100，和/或过程工厂的仿真或建模可被用于测试示例过程控制系统100。
图3表示另一个示例受试的过程控制系统300，其可被用于测试图1的示例过程控制系统100。因为图3所示的很多元件和上述结合图1讨论的相同，图1和3中的相同元件被设计为具有相同数字附图标记，并且读者可参考上文结合图1所提供的描述来获取相同元件的描述。
在图3所示的示例受试的过程控制系统300中，示例控制器110和111被仿真器SIM替换、建模和/或仿真。在图3所示的示例过程控制系统300中，示例仿真器SIM被实施在示例操作者站115上。但是，仿真器SIM可替代地被实施在示例应用站121、在示例工作站120上、和/或在任何其他处理或计算系统上。图3的示例仿真器SIM可使用由Fisher-Rosemount Systems Inc.，Emerson Process Management的一个公司所售的DeltaV SimulatePro应用实施。
尽管图1、2和3分别表示示例过程控制系统100、200、300，在其中用以测试过程控制系统的示例装置，方法和制品可被有利地采用，本领域技术人员可以认识到的是，这里描述的装置，方法和制品可以，如果需要，可以有利地使用在其他过程工厂和/或比图1-3中表示例子具有更高或更低复杂度的过程控制系统(例如，具有超过两个控制器，经过超过一个地理区域，等)。此外，尽管未在图1-3中示出，为了清楚阐述，可以有任何数量和/或类型的附加和/或替换设备、组件和/或系统包含在过程工厂和/或过程控制系统中。例如，过程工厂和/或过程控制系统可包含和/或实施防火墙，交换器，路由器，交换机，电源和/或由过程控制系统管理和/或控制的其他任何设备，过程控制系统诸如由Fisher-Rosemount Systems Inc.，Emerson Process Management的一个公司所售的DeltaV过程控制系统。
尽管示例过程控制系统100、200、300在图1、图2、图3中已分别示出，图1、图2、图3中表示的一个或多个接口、数据结构、 元件、过程和/或设备可以被组合、拆分、重组、省略、消除和/或以任何其他方式实施。进一步，示例控制器110，111，示例站115，120和121，示例现场设备130-134，示例I/O网关140，示例配置子系统150，示例事件记录器EC，示例数据历史库DH，示例存取服务器AS和/或示例测试服务器TS可由硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的组合来实施。因此，例如，示例控制器110，111，示例站115，120和121，示例现场设备130-134，示例I/O网关140，示例配置子系统150，示例事件记录器EC，示例数据历史库DH，示例存取服务器AS和/或示例测试服务器TS中的任何一个可由图7的示例处理器平台P 100和/或一个或多个电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程逻辑设备(FPLD)和/或现场可编程门阵列(FPGA)、熔丝等来实施。当包括一个或多个这些元件的本专利的任何装置权利要求被理解为覆盖纯粹软件和/或固件实施时，示例控制器110，111，示例站115，120和121，示例现场设备130-134，示例I/O网关140，示例配置子系统150，示例事件记录器EC，示例数据历史库DH，示例存取服务器AS和/或示例测试服务器TS中的至少一个被定义为包含有形固件，诸如存储有固件和/或软件的有形计算机可读介质。更进一步的，示例过程控制系统100、200和或300可包含接口，数据结构，元件，过程和/或设备，替代或附加于图1、图2和或图3中表示的那些，和/或可以包含一个以上的任何或所有的图示接口、数据结构、元件、过程和/或设备。
这里使用的，术语“有形计算机可读介质”可被定义为包含任何类型的计算机可读介质并排除传播信号。这里使用的，术语“非瞬时计算机可读介质”可被定义为包含任何类型的计算机可读介质并排除传播信号。示例有形和/或非瞬时计算机可读介质包含易失和/或非易失存储器、易失和/或非易失存储器设备、压缩光盘(CD)、数字化视频光盘(DVD)、软盘、只读存储器(ROM)、随机存储存储器(RAM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、 电可擦除PROM(EEPROM)、光存储盘、光存储设备、磁存储盘、磁存储设备、和/或任意其他存储介质，其上存储信息持续一段时间(例如，用于扩展时间周期，永久的，短暂的，用于暂时缓冲，和/或用于信息的高速缓冲)，并可被处理器、计算机和/或其他具有处理器的机器，诸如下面结合图7的示例处理器平台P100来存取。
图4表示实施图1、2和3的示例测试服务器TS的示例方式。为收集数据，图4的示例测试服务器TS包含数据收集器405。图4的示例数据收集器405与示例存取服务器AS(图1-3)交互以从过程控制系统获取用户输入、过程输入和/或过程输出。示例数据收集器405使用任何数量和/或类型的数据结构、文件和/或文件格式将获取的输入和输出存储到数据库410。在一些实施中，数据收集器405与示例存取服务器AS交互以获得以 格式的输入和输出。示例数据库410可以被存储在任何数量和/或类型的易失和/或非易失存储设备，存储器和/或存储器设备。
为产生适合用于激励和/或运行过程控制系统的数据，示例测试服务器TS包含数据修正器415。该示例数据修正器415将由事件记录器EC收集的用户输入信息和由数据历史库DH收集的过程输入组合为时间索引的数据结构，其中数据结构的每个条目对应于一个采样间隔。所产生的时间索引的数据结构可被存储在示例数据库410中。在某些例子中，Microsoft Excel被用于实施该示例数据修正器415并且一个Microsoft Excel文件被用于实施该时间索引的数据结构，但是，可使用任何其他数据结构。
一些由数据历史库DH获取的输入可能不是与他们被控制器110和111所接收的格式相同的格式。例如，比例积分微分(PID)控制环的模拟输入(AI)块可将诸如压力的过程变量依比例调整或转换为代表罐水平的值。在这种情形中，图4的示例数据修正器415依比例调整获取的过程输入以使得该依比例调整的过程输入代表原始输入。例如，罐水平值可被依比例调整为代表压力值。在某些例子中，获取的过程输入的依比例调整通过使用诸如Microsoft Excel 的应用的大量编辑特性来实施。例如，依比例调整的数据可从DeltaV配置155获取并存储在Microsoft Excel文件中。实施的机器可读指令，例如，如Microsoft Visual Basic(VBA)编码可被用于执行依比例调整所获取过程输入。
附加地或替代地，一些获取的过程输入可被“命名集”所代表。例如，依赖于相关的阀是否“正常打开”或“正常关闭”，值1可代表“开”或者“关”。在这样的情况中，图4的示例数据修正器415用相应的数字值(例如，“1”)替换由事件记录器EC和/或数据历史库DH获取的已命名的集文字(例如“关闭”)。在一些实施例中，用数字值替换已命名的集文字可使用诸如Microsoft Excel的应用的大量编辑特征来实施。已命名的集文字到数字值的关系可通过，例如，将已命名的集信息从由Fisher-Rosemount Systems，Inc.，Emerson Process Management的一个公司所售的DeltaV Explorer中扩展到例如一个Microsoft Excel文件来获得。实施的机器可读指令，例如，如Microsoft Visual Basic(VBA)编码可被用于使用数字值对已命名的集文字的替换。
在一些例子中，为减少所需的存储器的量，示例数据修正器415精简该时间索引的数据结构。例如，其中没有用户输入发生和/或没有过程输入改变时，从实际过程工厂获取的数据具有时间间隔是常见的。图4的示例数据修正器415用代表顺序条目的计数的单个条目替换发生了变化的顺序条目。在一些例子中，仅仅替换是具有超过用户定义阈值长度的未改变的输入的序列。
为激励和/或运行过程控制系统，图4的示例测试服务器包含重放器420。图4的该示例重放器420通过示例存取服务器AS将由数据修正器415产生的时间索引的数据结构的每个输入条目发送到各自的逻辑和/或仿真的I/O端口。在与输入条目相关联的时间戳上提供该输入。当图4的该示例重放器420激励过程控制系统时，示例事件记录器EC和/或数据历史库DH收集用户输入、过程输入和过程输出。
为确定过程控制系统是否如预期地运行，图4的示例测试服务器TS包含比较器425。图4的示例比较器425比较原始获取的过程输出和当重放器420仿真过程控制系统时获取的过程输出以，例如，确定受试的过程控制系统是否如预期地运行。由于精确度有限(例如，时间和/或数字值的量化)，获取的过程输出可能不是精确匹配，并且因而当比较过程输出值时，比较器425使用一个或多个容限。
附加地或替代地，比较器425可用于检测和/或标识一个或多个其可在过程工厂中重复发生的场景。例如，取代重放器420将获取的输入应用到过程控制系统，比较器425可比较之前获取的输入和输出与获取的附加输入和输出以检测和/或标识重复发生的场景。例如，当原始和附加输入和输出匹配，可能地在一定容限内匹配时，可通知过程控制系统的操作者与原始获取的输入和输出相关联的场景已经和/或正在过程工厂内发生。
还有进一步的，比较器425可被用于实施训练系统。例如，获取自第一过程控制系统的输入和输出可被用于运行第二过程控制系统，同时受训者观察第二过程控制系统运行和/或响应于之前获取的输入运行第二过程控制系统。在稍后的实例中，比较器425比较受训者的输入与获取的用户输入以确定该受训者是否响应合适和/或及时。
尽管实施图1、2和或3的示例测试服务器TS的示例方式在图4中已示出，图4中表示的一个或多个接口、数据结构、元件、过程和/或设备可以被组合、拆分、重组、省略、消除和/或以任何其他方式实施。进一步，示例数据收集器405、示例数据库410、示例数据修正器415、示例重放器420、示例比较器425和/或更一般地，图4的示例测试服务器TS可被使用硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的组合来实施。因此，例如，示例数据收集器405，示例数据库410，示例数据修正器415，示例重放器420，示例比较器425和/或更一般的，示例测试服务器TS的任何一个可被图7的示例处理器平台P100和/或一个或多个电路、可编程处理器、专用集成电路 (ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程逻辑设备(FPLD)和/或现场可编程门阵列(FPGA)、熔丝等来实施。当结合一个或多个这些元件的本专利的任何装置权利要求可被理解为覆盖纯粹软件和/或固件实施时、示例数据收集器405、示例数据库410、示例数据修正器415、示例重放器420、示例比较器425和/或更一般的，示例测试服务器TS中的至少一个被定义包含有形固件诸如存储有固件和/或软件的有形计算机可读介质。更进一步的，替换或除了图4中表示的那些，图4的示例测试服务器TS可包含接口、数据结构、元件、过程和/或设备，和/或包含一个以上的任何或所有的图示接口，数据结构、元件、过程和/或设备。
图5和6表示示例过程的流程，其可被执行以实施任意或所有的图1、2、3和/或4中示例测试服务器TS。处理器，控制器和/或其他合适处理设备可被使用，配置和/或编程以执行图5和/或图6的示例过程。例如，图5和/或图6的示例过程可具体化于编码的或机器可读的存储于有形计算机可读介质上的指令中。计算机可读指令包含例如，使得处理器，计算机和/或具有一个或多个处理器的机器来运行一个或多个具体过程的指令。替代地，图5和/或6的一些或所有示例过程可使用ASIC、PLD、FPLD、FPGA、分立逻辑元件、硬件、固件等任意组合来实施。此外，图5和/或6的一些或所有示例过程可使用手动的或任何以往技术的组合，例如固件、软件、分立逻辑元件和/或硬件的任意组合。进一步，许多其他实施图5和/或6的示例运行的方法可被使用。例如，块的执行顺序可以改变，和/或一个或多个这里描述的块可以被改变、忽略、再划分或组合。附加地，任何或所有图5和/或6的示例过程的块可以由例如，分离处理线程、处理器、设备、分立逻辑、电路等顺序执行和/或并行执行。
图5的示例过程可被执行以产生用于测试过程控制系统的数据。图5的示例过程始于示例数据收集器405通过示例存取服务器AS(块505)获取过程输入和输出，并通过示例存取服务器AS获取 用户输入(块510)。示例数据收集器405存储获取的数据在示例数据库410中。
示例数据修正器415根据被数据收集器405获取的数据产生原始时间索引数据集(块515)。示例数据修正器415，如所需要的，依比例调整任何过程输入值和/或以数字值替换命名集的文字(块520)。数据修正器415精简时间索引的数据集以移除不代表改变的输入的条目(块525)。该精简的时间索引的数据集被存储在数据库410中，而控制从图5的示例过程退出。
图6的示例过程可被执行以测试过程控制系统。图6的示例过程始于通过例如下载到DeltaV Explorer中的状态或DeltaV SimulatePro中再存储的状态，示例测试服务器TS初始化受试的过程控制系统的状态(块605)。示例重放器420经存取服务器AS通过发送包含在精简的时间索引数据集中的输入值到过程控制系统来执行，激励和/或运行被测试的过程控制系统(块610)。
数据收集器405获取由事件记录器EC和数据历史库DH在块610执行期间获取的用户输入，过程输入和过程输出(块615)。数据收集器405可，例如，通过执行图5的示例过程来获取数据。示例比较器425比较原始和附加收集的过程输出以确定受试的过程控制系统是否如预期地运行(块620)。控制然后从图6的示例过程中退出。
在一些例子中，图6的示例过程可被执行超过一次。例如，图6的过程可第一次被执行以确认第二过程控制工厂的预期运行，其中该第二过程控制工厂与第一过程工厂的不同仅在于该第二过程控制系统被与顾客过程工厂分离地运行。图6的过程可第二次被执行以确认第二过程控制系统在修理，升级等已经被应用后的第三过程系统的预期运行。
图7是示例处理器平台P 100的框图，其可被用于和/或编程以实施这里描述的示例测试服务器TS、示例操作者站115、示例工作站120、示例应用站121和/或以执行任何或全部在此描述的示例机 器可存取的指令和或过程。一个或多个通用处理器、处理器核、微控制器等可以被用于实施处理器平台P100。该处理器平台P100可以是，例如服务器、个人计算机、嵌入式控制器和/或任何其他类型的计算设备。
这里的例子中的处理器平台P100包含至少一个可编程处理器P105。处理器P105执行存在于处理器P105的主存储器的编码指令P110和/或P112(例如，在RAM P115和/或ROM P120内)。处理器P105可以是任何类型的处理单元，诸如处理器核、处理器、和/或微控制器。处理器P105可以被编程以执行图5和6的示例过程。因此，编码指令P110，P112可以表示图5和/或6的指令。
处理器P105通过总线P125与包含ROM P110和/或RAM P115的主存储器通信。RAM P115可以由动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或其他所需类型的RAM设备来实施。ROM P110可以通过闪存和/或其他所需类型的存储器设备来实施。对存储器P115和存储器P120的存取可以被存储器控制器所控制。示例存储器P115可以被用于，例如，存储示例数据库410。
处理器平台P100还包括接口电路P130。任何类型的接口标准，诸如外部存储器接口、串口、通用目的输入/输出等，可实施接口电路P130。
一个或多个输入设备P135被连接到接口电路P130。该输入设备P135可由例如，键盘、鼠标、触摸屏、电容式触摸板、轨迹球，标准点(isopoint)和/或声音识别系统实施。一个或多个输出设备P140也被连接到接口电路P1020。该输出设备P140可由显示设备(例如，液晶显示，阴极射线管(CRT)显示，打印机和/或扩音器)实施。接口电路P130因此可包含图形驱动卡。输入设备P135和输出设备P136可替代地或附加地被用于实施示例数据收集器405。
接口电路P130还可包含通信设备诸如调制器，收发器或网络接口卡以便于通过网络(例如，LAN 125)与外部计算机进行数据交 换。
在一些实施例中，处理器平台P100还可包含一个或多个大容量存储设备P145以存储软件和数据。这样大容量存储设备P145的例子包含软盘驱动器、硬盘驱动器、固态硬盘驱动器、CD驱动器，DVD驱动器和/或任何其他固态、磁和/或光学存储设备。大容量存储设备P145可实施示例运行数据库155和/或示例数据库140。
这里描述的编码指令可被存储在该大容量存储设备P145，RAM P115，ROM P120和/或诸如CD或DVD的可移除存储介质。
根据前文，可以认识到的是以上公开的用于测试过程控制系统的示例方法，装置和制品。尽管这里公开了某些示例方法，装置和制品，本专利涵盖的范围并不仅限于于此。正好相反，本专利涵盖适当落入本专利权利要求范围内的所有方法，装置和制品。
Claims (20)
1.一种用以测试过程控制系统的方法，所述方法包含：
获取到第一过程控制系统的用户输入；
获取所述第一过程控制系统的过程输入和第一过程输出；
提供所述用户输入和所述过程输入到第二过程控制系统以运行所述第二过程控制系统；
获取以所述用户输入和所述过程输入运行的所述第二过程控制系统的第二过程输出；以及
比较所述第一和第二过程输出以确定所述第二过程控制系统是否如预期地实施。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含：
提供所述用户输入和所述过程输入到第三过程控制系统以运行所述第三过程控制系统；
获取以所述用户输入和所述过程输入运行的所述第三过程控制系统的第三过程输出；以及
比较所述第二和第三过程输出以确定所述第三过程控制系统是否如预期地实施。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中比较所述第一和第二过程输出以确定所述第二过程控制系统是否如预期地实施包含：
计算所述第一过程输出的第一个和所述第二过程输出的第一个之间的差异；以及
将所述差异与阈值比较。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述阈值代表所述第一过程输出的所述第一个的百分比或时间戳差异中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含当所述第一过程控制系统执行时，获取所述用户输入、所述过程输入和所述第一过程输出。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述第一过程控制系统在过程工厂实施而第二过程控制系统在测试设备实施。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述第二过程控制系统包含训练系统。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述第二过程控制系统包含所述第一过程控制系统，并且所述第二过程控制系统实施与所述第一过程控制系统不同的软件版本。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含：
将所述用户输入和所述过程输入组合为数据集，所述数据集以时间为索引；以及
依比例调整所述过程输入的第一个以补偿由所述第一过程控制系统对所述过程输入的所述的第一个的更改。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包含当所述过程输入的第二个包含文字时，用数字值替换所述过程输入的第二个。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步精简所述数据集以清除不对应于所述用户输入、所述过程输入和所述第一过程输出的数据集的元素。
12.一种用以测试过程控制系统的装置，所述装置包含：
数据收集器，用于获取用户输入，第一过程控制系统的过程输入和第一过程输出并获取第二过程控制系统的第二过程输出；
重放器，用于提供所述用户输入和所述过程输入到所述第二过程控制系统以运行所述第二过程控制系统；以及
比较器，用于比较所述第一和第二过程输出以确定所述第二过程控制系统是否如预期地实施。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，进一步包含：
事件记录器，用于当所述第一过程控制系统执行时，获取所述用户输入；以及
数据历史库，用于当所述第一过程控制系统执行时，获取所述过程输入和所述第一过程输出。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其中所述第一过程控制系统在过程工厂内运行。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其中所述第二过程控制系统包含所述第一过程控制系统，并且所述第二过程控制系统实施与所述第一过程控制系统不同的软件版本。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其中所述数据收集器用于将所述用户输入和所述过程输入组合为数据集，所述数据集以时间为索引；并进一步包含数据修正器，依比例调整所述过程输入的第一个以补偿由所述第一过程控制系统对所述过程输入的所述的第一个的更改。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，其中所述数据修正器用于当所述过程输入的第二个包含文字时，用数字值替换所述过程输入的第二个。
18.一种用以测试过程控制系统的装置，所述装置包含：
用于获取到第一过程控制系统的用户输入的单元；
用于获取所述第一过程控制系统的过程输入和第一过程输出的单元；
用于提供所述用户输入和所述过程输入到第二过程控制系统以运行所述第二过程控制系统的单元；
用于获取以所述用户输入和所述过程输入运行的所述第二过程控制系统的第二过程输出的单元；
用于提供所述用户输入和所述过程输入到第三过程控制系统以运行所述第三过程控制系统的单元；
用于获取以所述用户输入和所述过程输入运行的所述第三过程控制系统的第三过程输出的单元；以及
用于比较所述第二和第三过程输出以确定所述第三过程控制系统是否如预期地实施的单元。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，其中所述第一过程控制系统在过程工厂实施而第二和第三过程控制系统在测试设备实施。
20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，其中所述第二过程控制系统包含所述第一过程控制系统，并且所述第三过程控制系统实施与所述第二过程控制系统不同的软件版本。
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