CN102809951A - 用于基金会现场总线告警的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为“用于基金会现场总线告警的系统和方法”。提供一种工业过程控制系统(10)。工业控制系统(10)包括具有处理器的警报服务器(70)，警报服务器(70)配置成接收表示从装置定义文件提取的现场装置(38、40、42、44)信息的装置信息。该处理器还配置成将该装置信息转换成全球移动通信系统(GSM)服务器(132)可解释的第一格式，并将第一格式的装置信息提供到GSM服务器(132)。

Description

用于基金会现场总线告警的系统和方法
技术领域
本文公开的发明主题涉及基金会现场总线过程警报和设备告警，并且更确切地说，涉及通过全球移动通信系统(GSM)协议来提供这些警报和告警。
背景技术
如工业控制系统的某些系统可以提供用于诸如传感器、泵、阀等的多种类型的装置的警报和告警监视和交互能力。但是，监视和交互能力有时常常由多家制造商提供的分布式控制系统来控制。相应地，呈现这些监视和交互能力可能是复杂、成本昂贵且耗时的。
发明内容
下文概述范围与最初要求权利的本发明相当的某些实施例。这些实施例无意于限制要求权利的本发明的范围，相反这些实施例仅旨在提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可以涵盖可能与下文阐述的实施例相似或不同的多种形式。
在第一实施例中，一种工业过程控制系统，包括具有处理器的警报服务器，该警报服务器配置成接收表示从现场装置的装置定义文件提取的现场装置信息的装置信息。该警报服务器还配置成将来自控制器的装置信息转换成全球移动通信系统(GSM)服务器可解释的第一格式，并将第一格式的装置信息提供到GSM服务器。
在第二实施例中，一种方法包括：在警报服务器处接收使用警报服务器从数据定义文件提取的现场装置的装置信息。该方法还包括使用警报服务器的处理器将该装置信息转换成GSM服务器可解释的第一格式，并将第一格式的装置信息从警报服务器提供到GSM服务器。
在第三实施例中，一种非瞬态有形计算机可读介质，包含可执行代码。该可执行代码包括用于从数据库获取装置信息的指令。数据库中的数据表示从现场装置的装置定义文件提取的装置信息。该代码还包括用于将装置信息转换成GSM服务器可解释的第一格式并将第一格式的装置信息提供到GSM服务器的指令。
附图说明
当参考附图阅读下文详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在所有附图中，相似的符号表示相似部件，其中：
图1是工业控制系统的实施例的示意图；
图2是进一步详细描述多种组件的图1的工业控制系统的实施例的框图；
图3是具有GSM服务器的工业控制系统的实施例的示意图；
图4是图示经由GSM协议将基金会现场总线警报和告警提供到分布式控制系统的方法的流程图；以及
图5是图示使用GSM协议经由分布式控制系统与基金会现场总线警报和告警交互的方法的流程图。
具体实施方式
下文将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，本说明书中并未描述实际实现的所有特征。应该意识到在任何此类实际实现的开发中，与在任何工程或设计项目中一样，必须作出多种针对实现的决策以便达到开发者的特定目标，例如与系统关联以及业务关联的约束相符，这在不同实现间可能有所变化。再者，应该意识到，对于从本公开获益的本领域普通技术人员来说，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但是尽管如此仍是设计、制造和加工的例行工作。
当介绍本发明的多种实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”应是涵盖性的，并且表示可能存在所列元件之外的附加的元件。
典型基金会现场总线装置包括基金会现场总线装置定义(DD)文件，其可以由制造商提供且包含采用基金会现场总线标准定义的格式的、有关装置的信息。此DD文件可以包含装置参数、装置描述、图形符号或图标，从而用于以控制系统内存在的组件部分可消费的(consumable)二进制格式在图形用户界面、软件块等上呈示装置。但是不同制造商制造的控制系统未提供用于监视解释此装置信息的某些组件并与之交互的标准协议。因此，这些控制系统可能无权访问在可视化和/或管理装置中可能有用的DD文件中的信息。分布式控制系统之间的一种可能标准接口是全球移动通信系统(GSM)协议。因此，所公开的实施例将装置信息提供到GSM服务器，这使得装置信息能够经由标准GSM协议来可视化和/或管理。
转到图1，描绘工业过程控制系统10的实施例。控制系统10可以包括计算机12，计算机12适于执行多种现场装置配置和监视应用，以及用于提供操作员接口，工程师或技术人员可以通过该操作员接口监视控制系统10的组件。计算机12可以是适于运行软件应用的任何类型的计算装置，如膝上型计算机、工作站、平板计算机或手持便携式装置(例如，个人数字助理或蜂窝电话)。实际上，计算机12可以包括多种硬件和/或操作系统平台中任何一个。根据一个实施例，计算机12可以驻留工业控制软件，如人机接口(HMI)软件14、制造执行系统(MES)16、分布式控制系统(DCS)18和/或超级管理员控制和数据采集(SCADA)系统20。例如，计算机12可以驻留可从纽约斯克内克塔迪的通用电气公司购得的ControlST™软件。
再者，计算机12通信上连接到厂级数据高速公路22，厂级数据高速公路22适于使厂内描绘的计算机12与其他计算机12之间能够通信。实际上，工业控制系统10可以包括通过厂级数据高速公路22互连的多个计算机12。计算机12可以进一步在通信上连接到机组级数据高速公路24，机组级数据高速公路24适于将计算机12在通信上耦合到工业控制器26。系统10可以包括耦合到厂级数据高速公路22和/或机组级数据高速公路24的其他计算机。例如，系统10的实施例可以包括执行虚拟控制器的计算机28，驻留以太网全球数据(EGD)配置服务器、过程控制的对象链接和嵌入(OPC)数据访问(DA)服务器、警报服务器或其组合的计算机30，驻留通用电气装置系统标准消息(GSM)服务器的计算机32，驻留OPC警报和事件(AE)服务器的计算机34，以及驻留警报查看器的计算机36。耦合到厂级数据高速公路22和/或机组级数据高速公路24的其他计算机可以包括驻留Cimplicity™、ControlST™和Toolbox ST™的计算机。
系统10可以包括任何数量和适合配置的工业控制器26。例如，在一些实施例中，系统10可以包括一个工业控制器26或两个、三个或更多工业控制器26以用于实现冗余性。工业控制器26可实现对如涡轮系统38、阀40和泵42的多种厂级设备进行自动化时有用的控制逻辑。实际上，工业控制器26可以与多种装置通信，这些装置包括但不限于温度传感器44、流量计、pH传感器、温度传感器、振动传感器、净空传感器(例如，测量旋转组件与固定组件之间的距离)和压力传感器。工业控制器26还可以与电致动器、开关(例如，霍尔开关、螺线管开关、继电器开关、限位开关)等通信。
在描绘的实施例中，通过使用链接装置46和48将涡轮系统38、阀40、泵42和温度传感器44通信上互链接到自动化控制器26，链接装置46和48适于在I/O NET 50和H1网络52之间实现接口。例如，链接装置46和48可以包括可从德国哈尔的Softing AG获得的FG-100链接装置。在一些实施例中，可以将链接装置(如链接装置48)经由开关54耦合到I/O NET。在此类实施例中，耦合到I/O NET 50的其他组件(如工业控制器26的其中之一)也可以耦合到开关54。相应地，经由I/O NET 50(如，100兆位(MB)的高速以太网(HSE)网络)传送和接收的数据又可以通过H1网络52(如31.25千位/秒网络)来传送和接收。即，链接装置46和48可以用作I/O Net 50与H1网络52之间的桥接。相应地，可以将多种装置链接到工业控制器26和链接到计算机12。例如，如涡轮系统38、阀40、泵42和温度传感器44的装置可以包括工业装置，例如包括对基金会H1双向通信协议的支持的基金会现场总线装置。在此类实施例中，基金会现场总线供电装置53(如，可从宾夕法尼亚州米德尔敦的Phoenix Contact获得的Phoenix Contact现场总线供电装置)也可以耦合到H1网络53，并且可以耦合到电源，如AC或DC电源。装置38、40、42和44还可以包括对其他通信协议的支持，如HART®通信基金会(HCF)协议和Profibus Nutzer Organization e.V.(PNO)协议中包含的那些通信协议。
链接装置46和48中每个链接装置可以包括将H1网络52分段时有用的一个或多个网段端口56和58。例如，链接装置46可以使用网段端口56以与装置38和44在通信上耦合，同时链接装置48可以使用网段端口58以与装置40和42在通信上耦合。通过使用例如网段端口56和58将输入/输出分布在装置38、44、40和42之间可实现维护故障容忍、冗余性和改进通信时间方面有用的物理分隔。在一些实施例中，可以将附加的装置耦合到I/O NET 50。例如，在一个实施例中，可以将I/O组60耦合到I/O NET 50。
在某些实施例中，装置38、40、42和44可以向系统10提供如告警的数据。这些告警可以根据下文描述的实施例来处理。图2描绘了系统10的实施例的框图，其中进一步详细地描绘多种组件。如上所述，系统10可以包括在计算机28上执行且耦合到厂级数据高速公路22和机组级数据高速公路24的警报服务器70。计算机28可以包括如非易失性存储器和易失性存储器的存储器72以及处理器74，以用于协助警报服务器70的执行。警报服务器70可以执行警报过程76，以从控制器26接收警报、处理和响应从控制器26接收的警报。
系统10可以包括耦合到厂级数据高速公路22且可以执行警报查看器80的附加计算机36。警报查看器80可使用户查看警报服务器70处理的警报并与之交互。计算机78可以各包括用于执行警报查看器80的存储器82和处理器84。此外，在一些实施例中，警报查看器80可以在计算机28或图1中在上文描述的任何计算机上执行。警报服务器70可以使用警报查看器80可解释的任何适合的警报数据协议与警报查看器80通信。
如上所述，控制器26耦合到机组级数据高速公路24，以及控制器26可以通过机组级数据高速公路24与警报服务器70通信。例如，在一个实施例中，控制器26和警报服务器70可以使用串行数据接口(SDI)警报协议来通信。控制器26可以各包括用于执行控制器26的功能的存储器86和处理器88。在一个实施例中，控制器26可以执行事件序列(SOE)过程90和警报过程91。正如上文提到的，控制器26可以在I/O NET 50上耦合到I/O组60。在一个实施例中，I/O组60可以使用ADL协议与控制器26通信。
正如上文也提到的，控制器26可以经由I/O NET 50耦合到链接装置46和48。链接装置46和48可以在I/O NET 50上与控制器26通信。链接装置46和48可以耦合到H1网络52，以及一个链接装置46可以耦合到装置38和44，以及另一个链接装置48可以耦合到装置40和42。链接装置46可包括如易失性和非易失性存储器的存储器92以及处理器94，以及链接装置48可以包括如易失性和非易失性存储器的存储器96和处理器98。在一个实施例中，链接装置46和48可以使用基金会现场总线协议来与控制器26通信。
系统10可以使警报和诊断信息能够例如经由HMI 14和警报查看器80从多种装置传达给用户。例如，基金会现场总线装置38、40、42和44可以向控制器26提供警报。该警报可以从控制器26提供到警报服务器70，警报服务器70可以处理该警报并向HMI 14、警报查看器80或耦合到机组级数据高速公路24或厂级数据高速公路22的任何其他计算机提供信息。
基金会现场总线装置38、40、42和44可以包括通常可以由装置制造商基于基金会现场总线规范提供的基金会现场总线装置定义(DD)文件。因此，DD文件可以包含以国际电工委员会(IEC)61804语言标准编写的指令。DD文件可以包含装置参数或属性(例如，装置标识符、修订编号、操作范围等)、描述(例如，装置描述、参数描述、警报描述等)、用于表示装置的图形符号或图标(例如，健康装置的图标、警报活跃的装置的图标、停用的(deactivated)装置的图标等)、和软件块(例如，响应某些事件定义装置和控制系统的动作的多个指令集)。DD文件可以采用控制系统网络的基金会现场总线组件(例如控制器26)可消费的二进制格式。
但是，来自多种制造商的分布式控制系统可能未配置成直接从工业过程控制系统10的特定装置的DD文件获取信息。例如，当工业过程控制系统10从基金会现场总线装置检测到警报状况时，它可能期望将通常包含在DD文件中的一些信息呈示给分布式控制系统18的操作员。例如，对于工业过程控制系统10可能有用的是：还向分布式控制系统18的操作员呈示有关装置的操作范围的信息、装置处于其当前状态中的适合和标准化图标以及有关装置的描述信息、其参数和警报。因此，对于警报服务器70向操作员提供有关装置的更完整信息可能是有用的。此外，因为一些分布式控制系统具有有限的标准通信协议，所以以这种标准化格式(例如，GSM协议)提供信息会是有裨益的。
鉴于前文，图3图示工业控制系统10的实施例，其图示经由GSM协议将基金会现场总线警报和告警提供到分布式控制系统。在图示的实施例中，基金会现场总线装置(例如，38、40、42和44)向控制器26提供警报或告警数据。例如，警报或告警数据可以包括过程警报数据、事件序列数据、过程保持数据、过程事件数据和/或诊断警报数据。诊断警报按用户未定义的预定条件生成。过程警报按工业过程控制系统10中配置的用户定义的条件生成。过程警报可以包括布尔警报、模拟过程警报、布尔过程事件和布尔过程保持。布尔警报基于基金会现场总线装置(例如38、40、42、44)的警报特性从“真”转变到“假”或从“假”转变到“真”而触发。模拟过程警报可以包括坏质量警报、偏离滞后(deviation hysteresis)警报、多层高和低阈值警报和变化率滞后警报。此外，布尔过程保持通过监视基金会装置的保持变量达到“真”状态以限制应用代码序列在某些事件发生之前运行。当达到“真”状态时，可以执行应用代码序列的下一个阶段。最后，IO组诊断警报基于检测到IO组内部变量的非寻常情况而触发，IO组内部变量是说明装置正在如何操作的变量。IO组事件序列在每次配置的控制变量改变时提供附有时间戳的告警。
控制器26向配置系统130提供控制器诊断警报数据、事件序列数据、过程警报数据和/或IO组诊断警报数据。在一些实施例中，配置系统130可以是可从纽约斯克内克塔迪的通用电气公司获得的ToolboxST™。控制诊断警报基于控制器28检测到非寻常情况而触发。配置系统130可以用于配置上文提到的每种警报或告警数据的警报和告警设置。此外，控制器26还向警报服务器70提供过程警报数据、控制器诊断警报数据、事件序列数据和/或IO组诊断警报数据。在接收到IO组诊断警报时，IO组事件序列和/或控制诊断警报时，警报服务器70查询EGD服务器30以获取关联的数据的人可读文本。基于来自警报服务器70的查询，EGD服务器30向警报服务器70提供人可读文本。一旦警报服务器70获得人可读文本，则服务器70可以将人可读文本发布到驻留GSM服务器的计算机32。运行GSM服务器的计算机32然后将该人可读文本传送到与GSM服务器接口的分布式控制系统18。
除了向与工业控制系统10的GSM服务器接口的分布式控制系统18提供基金会现场总线警报和告警，可能还期望使分布式控制系统18能够与基金会现场总线警报和告警交互。例如，工业控制系统10可以对警报和告警应答、锁定、解锁、复位、将警报喇叭静音、取消警报喇叭的静音或过滤警报和告警。可以基于是现场总线告警、是过程告警、是从特定装置触发或从厂内特定区域触发来过滤警报和告警。
可以通过联网的客户端应答警报、将警报值复位到正常或指令警报复位来移除布尔过程警报(即，不再显示为被触发的警报)。可以在联网的客户端应答事件时移除布尔过程事件，以及可以在联网的客户端应答保持或指令保持复位或保持的过程值返回到正常状态时移除布尔过程保持。
此外，可以在联网的客户端应答警报或将警报复位或警报返回到正常状态时移除诊断警报。可以在联网的客户端应答事件序列时移除IO组事件序列。就控制器26而言，可以在联网的客户端应答警报或指令警报复位或警报返回到正常状态时移除控制器诊断。与GSM服务器132接口的分布式内容管理系统18可以提供从工业控制系统10移除这些基金会现场总线警报和事件中每一个所需的客户端指令。分布式控制系统18经由GSM网络134来将警报命令(例如应答警报或复位警报)提供到GSM服务器132。GSM服务器将该警报命令提供到警报服务器70。警报服务器70解释警报命令并将警报命令提供到控制器26。控制器26然后执行分布式控制系统18提供的命令。
图4是图示经由GSM协议将基金会现场总线警报和告警提供到分布式控制系统的过程160的流程图。过程160的其中一些或所有方面可以作为存储在非瞬态有形机器可读介质(如存储器72、82、86、92或96)上的可执行代码指令来实现。最初，控制器26的一个或多个控制器对所连接的基金会现场总线装置(例如，38、40、42、44)的基金会现场总线块监视警报或告警(框162)。在确定警报或告警存在时，控制器26将该警报或告警数据传递到警报服务器70和配置系统130(框164)。接下来，警报服务器70将提供的警报或告警数据转换成GSM服务器可解释的格式。例如，警报服务器26可以向EGD服务器30查询与控制器26发送的警报或告警数据对应的人可读文本(框166)。然后，警报服务器70将对应于该警报或告警数据的人可读文本提供到GSM服务器132(框168)。接下来，GSM服务器132将对应于该警报或告警数据的人可读文本提供到配置成与GSM服务器132接口的分布式控制系统18(框170)。
图5是图示使用GSM协议经由分布式控制系统18与基金会现场总线警报和告警交互的过程200的流程图。最初，分布式控制系统18可以经由GSM网络向工业控制系统10的GSM服务器132发送指令，如“应答告警”或“复位警报”(框202)。接下来，GSM服务器132将该指令发送到警报服务器70(框204)，警报服务器70又将该指令提供到控制器26(框206)。控制器26然后解释指令(框208)。接下来，控制器26在控制器26或基金会现场总线装置(例如，38、40、42、44)处执行该指令(框210)。
本发明的技术效果包括一种工业过程控制系统，其以标准GSM接口在GSM网络上传送不同制造商制造的多种装置的基金会现场总线告警和警报。不同制造商制造的控制系统未提供用于监视解释基金会现场总线信息的某些组件并与之交互的标准协议。标准接口使得多种制造商的分布式控制系统能够利用GSM协议接收基金会现场总线告警和警报，而无需为每个制造商的分布式控制系统制造定制接口。因此，可以降低传送这些基金会现场总线告警和警报所必需的复杂性、成本和时间消耗。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，以及还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。
元件列表
10 工业过程控制系统
12 计算机
14 HMI软件
18 分布式控制系统
20 SCADA系统
22 厂级数据高速公路
24 机组级数据高速公路
26 工业控制器
28、30、32、34、36 计算机
38 涡轮系统
40 阀
42 泵
44 温度传感器
46、48 使用链接装置
50 I/O NET
52 H1网络
54 开关
53 基金会现场总线供电装置
56 网段端口
58 网段端口
60 I/O组
70 警报服务器
72 存储器
74 处理器
76 警报过程
78 计算机
80 警报查看器
82 存储器
84 处理器
86 存储器
88 处理器
90 SOE过程
91 警报过程
92 存储器
94 处理器
96 存储器
98 处理器
130 配置系统
132 GSM服务器
134 GSM网络
160 过程
162、164、166、168、170 框
200 过程
202、204、206、208、210 框。

Claims (15)

1. 一种工业过程控制系统(10)，包括：
警报服务器(70)，其包括处理器(74)，其中所述警报服务器(70)配置成：
接收表示现场装置(38、40、42、44)的装置信息，其中所述装置信息包括从所述现场装置(38、40、42、44)的装置定义(DD)文件提取的信息，
将所述装置信息转换成全球移动通信系统(GSM)服务器(132)可解释的第一格式，以及
将所述第一格式的所述装置信息提供到所述GSM服务器(132)。
2. 根据权利要求1所述的工业过程控制系统(10)，还包括所述GSM服务器(132)，其中所述GSM服务器(132)配置成接收所述第一格式的所述装置信息，解释所述第一格式的所述装置信息，并通过GSM协议将所述装置信息提供到联网的客户端。
3. 如权利要求2所述的工业过程控制系统(10)，其中，所述GSM服务器(132)配置成使用所述GSM协议从所述联网的客户端接收一个或多个用户操作命令，其中所述警报服务器(70)配置成从所述GSM服务器(132)接收所述一个或多个用户操作命令，并执行所述一个或多个操作命令。
4. 如权利要求3所述的工业过程控制系统(10)，其中，提供到所述联网的客户端的所述装置信息表示诊断警报，以及所述一个或多个用户操作命令包括应答、未应答、锁定、解锁、复位和/或静音警报喇叭命令。
5. 如权利要求3所述的工业过程控制系统(10)，其中，提供到所述联网的客户端的所述装置信息表示模拟过程警报，以及所述一个或多个用户操作命令包括应答、未应答、锁定、解锁、复位、静音、取消静音、和/或静音警报喇叭命令。
6. 如权利要求3所述的工业过程控制系统(10)，其中，提供到所述联网的客户端的所述装置信息表示过程保持，以及所述一个或多个用户操作命令包括应答、未应答、复位、覆盖、远程覆盖、静音、取消静音和/或静音警报喇叭命令。
7. 如权利要求3所述的工业过程控制系统(10)，其中，提供到所述联网的客户端的所述装置信息表示过程事件，以及所述一个或多个用户操作命令包括应答和/或静音警报喇叭命令。
8. 如权利要求3所述的工业过程控制系统(10)，其中，提供到所述联网的客户端的所述装置信息表示事件序列，以及所述一个或多个用户操作命令包括应答和/或静音警报喇叭命令。
9. 如权利要求1所述的工业过程控制系统(10)，其中，所述现场装置包括基金会现场总线装置、HART现场装置、Profibus现场装置或其组合。
10. 一种方法，包括：
在警报服务器处，接收表示现场装置(38、40、42、44)的装置信息，其中所述装置信息包含从数据定义(DD)文件提取的信息；
由所述警报服务器(70)的处理器(74)将所述装置信息转换成GSM服务器(132)可解释的第一格式；以及
从所述警报服务器(70)将所述第一格式的所述装置信息提供到GSM服务器(132)。
11. 如权利要求10所述的方法，其中，接收所述装置信息包括接收基金会现场总线告警。
12. 如权利要求10所述的方法，包括：在所述警报服务器(70)处，从所述GSM服务器(132)接收所述一个或多个用户操作命令，并利用所述警报服务器的所述处理器(74)来执行所述一个或多个用户操作命令。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，所述一个或多个用户操作命令包括一个或多个基金会现场总线告警的用户操作命令。
14. 如权利要求10所述的方法，其中，接收装置信息包括经由串行数据接口(SDI)协议从控制器接收所述装置信息。
15. 如权利要求10所述的方法，其中，转换所述装置信息包括从以太网全球数据(EGD)服务器(30)接收所述GSM服务器(132)可解释的数据。
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