CN104950835B - 过程控制系统和过程控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了过程控制系统和过程控制方法。该过程控制系统包括：I/O模块，其被配置为连接到安装在其中控制工业过程的工厂中的现场装置，所述I/O模块自主地发送从所述现场装置接收的数据；以及更高级别装置，其包括临时存储从所述I/O模块自主发送的数据的存储器，所述更高级别装置以预定周期读取存储在存储器中的数据。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年3月25日提交的日本专利申请No.2014-061786的优先权，其内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及过程控制系统和过程控制方法。
背景技术
过程控制系统安装在工厂和制造厂(以下简称为“工厂”作为其通用名称)中。过程控制系统控制各种类型的状态量(例如，压力、温度、流量等)。通过过程控制系统，实现了高级的自动操作。
在过程控制系统中，现场装置(例如，测量装置、操作装置、或其它装置)通过I/O模块连接至控制器。控制器根据测量装置(例如，传感器)的测量结果来控制操作装置(例如，致动器)以控制上述各种类型的状态量。
现场装置用于过程控制系统中。根据测量目标和操作目标，存在各种类型的现场装置，并且存在各种类型的输入/输出信号。例如，存在“4至20[mA]”的模拟信号、24[V]的数字信号、触点信号、热电偶信号等。因此，现场装置通过I/O模块连接至控制器，该I/O模块将从现场装置接收的信号转换为可以由控制器处理的信号。
在日本未审查专利申请公开No.2007-286705、日本未审查专利申请公开No.H8-179816、日本未审查专利申请公开No.H7-135510、日本未审查专利申请公开No.2001-514406和日本专利No.4860620中公开了安装在工厂中的过程控制系统的示例。例如，在日本未审查专利申请公开No.2007-286705中公开了一种防止虚拟存储器错误以提高包括在过程控制系统中的控制器的性能的过程控制系统。虚拟存储器错误称为页面错误，虚拟存储器错误发生在使用虚拟存储器的情况中。
过程控制系统所执行的通信包括控制数据通信和装置数据通信。控制数据通信是发送和接收用于过程控制的数据的通信，装置数据通信是发送和接收表示现场装置正常状态的数据的通信。
控制数据通信是在控制器和现场装置之间执行的周期性通信。在控制数据通信中，由于需要实时控制过程数据，所以控制数据通信的优先级被设置为比装置数据通信的高。另一方面，装置数据通信通过控制器在装置管理器和现场装置之间执行。装置管理器是用于接收过程控制系统的正常状态的装置。跟控制数据通信相反，由于装置数据通信无需实时通信，所以装置数据通信的优先级被设置为比控制数据通信的低，从而不影响控制数据通信。
控制数据通信和装置数据通信都是以命令响应方式通过在控制器和I/O模块之间进行通信来实现的。具体地，在控制数据通信中，控制器将用于请求数据(例如，传感器的测量数据)的命令发送给I/O模块，I/O模块将该命令所请求的数据发送给控制器。同样，在装置数据通信中，控制器将用于请求数据(例如，指示现场装置的正常状态的数据)的命令发送给I/O模块，I/O模块将该命令所请求的数据发送给控制器。
新近的现场装置变得智能，例如，绝大多数新近的现场装置具有诊断自身装置状态的自诊断功能。为了实时收集从具有该功能的现场装置发送的各种类型的数据，需要缩短命令响应方式的通信周期，从而不影响控制数据通信。因此，存在增加通信负荷和控制器的负荷的问题。为了解决该问题，在使用高速通信网络和处理能力较高的高性能控制器和I/O模块的情况下，成本显著地增加。
具有自诊断功能的现场装置包括能够自主地向更高级别的装置通知表示自诊断结果以及自身装置中生成的异常状态和变化的数据的现场装置。由于现场装置通过I/O模块自主地将数据发送给控制器，因此可以省略命令响应方式的通信并且可以减少控制器的负荷。
由于传统I/O模块只具有主从通信的从属功能，因此需要I/O模块还具有自主发送数据的功能从而有效地向控制器通知从现场装置自主发送的数据。然而，由于对于控制器来说，自主通知是非周期性的中断处理，所以这可能增加控制器的负荷并影响控制数据通信。
而且，在过程控制系统中，存在多个控制器需要来自特定I/O模块的数据的情况。例如，存在这种情况：从特定I/O模块输出且被控制上游过程的控制器使用的测量数据又被控制下游过程的另一控制器使用。这种情况下，需要将数据从特定I/O模块发送给多个控制器。然而，不能执行实时处理(过程控制被延时并且不能被实时执行)，并且增加了控制器和I/O模块之间的通信负荷。
发明内容
过程控制系统可以包括I/O模块和更高级别装置，该I/O模块被配置为连接至安装在其中控制工业过程的工厂中的现场装置，I/O模块自主发送从现场装置接收的数据，该更高级别装置包括临时存储从I/O模块自主发送的数据的存储器，该更高级别装置以预定周期读取存储在存储器中的数据。
本公开的进一步特征和方面将通过下面参考附图对示例性实施例的详细描述而变得清晰。
附图说明
图1是第一实施例中的过程控制系统的框图。
图2是示出第一实施例中的存储器的存储器映射的图。
图3A是示出第一实施例中的过程控制系统1的操作的时序图。
图3B是示出第一实施例中的过程控制系统1的操作的时序图。
图4是第二实施例中的过程控制系统的框图。
图5是第三实施例中的过程控制系统的框图。
图6是第四实施例中的过程控制系统的框图。
具体实施方式
本发明的一些实施例的一个方面在于提供一种过程控制系统和一种过程控制方法，其能够在不存在过重的处理负荷和成本增长的情况下从现场装置获得各种类型的信息。
本发明的一些实施例的另一个方面在于提供一种过程控制系统和一种过程控制方法，其能够实时地将各种类型的信息从现场装置发送到多个控制器。
现在将参照示例性优选实施例对本发明的实施例进行描述。本领域技术人员将明白，利用本发明的教导可以实现许多替代的优选实施例，并且本发明并不限制于本文中为说明性目的而阐述的优选实施例。
(第一实施例)
图1是第一实施例中的过程控制系统的框图。如图1所示，第一实施例的过程控制系统装配有现场装置10、I/O模块20、信号中继器30、控制器40、操作监控终端50和装置管理器60。控制器40根据从操作监控终端50发送的指令控制现场装置10从而控制在工厂(未示出)内执行的工业过程。在第一实施例的过程控制系统1中，装置管理器60可以获得过现场装置10的正常状态。
现场装置10和I/O模块通过传输线L(例如，传输“4至20[mA]”的信号的传输线)连接。I/O模块20和信号中继器30通过电缆C1连接。信号中继器30和控制器40通过电缆C2连接。控制器40、操作监控终端50和装置管理器60连接到控制网络N。例如，控制网络N是将工厂中的现场与监控室连接的网络。
现场装置10例如是传感器装置(例如，流量计和温度传感器)、阀装置(例如，流量控制阀和开关阀)、致动器装置(例如，风扇和电机)以及其它安装在工厂中的装置。本发明中，为了容易理解，将以工业过程中控制的状态量是流体流量为例进行描述。因此，作为安装在工厂中的现场装置10，在图1中示出了两个测量流体流量的传感器装置11a和11b以及两个控制(操作)流体流量的阀装置12a和12b。
现场装置10具有用于诊断自身装置的状态的自诊断功能。现场装置10自主地将表示通过自诊断功能得到的诊断结果的信息(状态)和现场装置10中生成的异常信息(警报)发送给更高级别的装置(I/O模块20)。现场装置10可以执行混合通信，例如HART(注册商标)。在混合通信中，数字信号叠加到模拟信号上从而同时传输数字信号和模拟信号。例如，传感器装置11a和11b传输作为模拟信号的过程值(流体的流量)，并且传感器装置11a和11b传输作为数字信号的状态和警报。
I/O模块20布置在现场装置10和信号中继器30之间，并且可以将多个现场装置10连接至I/O模块20。I/O模块20处理在现场装置10和信号中继器30之间输入或输出的信号。例如，I/O模块20从现场装置10接收信号(“4至20[mA]”的模拟信号和叠加在该模拟信号上的数字信号)，并且I/O模块20将接收的信号转换为能够由控制器40接收的信号。此后，I/O模块将转换的信号输出到信号中继器30。
I/O模块20配备有I/O 21(获取器)、自诊断器22和自主通知器23。I/O模块20可以自主地将从现场装置10接收的数据和在I/O模块20中获得的数据发送给更高级别的装置(信号中继器30)。I/O 21接收从现场装置10自主发送的数据(过程值、状态和警报)，并且I/O 21将要发送给现场装置10的数据输出到传输线L上。
自诊断器22具有与现场装置10相同的自诊断功能，自诊断器22诊断I/O模块20的状态。自主通知器23自主地将从现场装置10发送并由I/O 21接收的数据发送给信号中继器30。同样，自主通知器23自主地将在I/O模块20中获得的数据发送给信号中继器30。例如，在I/O模块20中获得的数据是诸如由自诊断器22获得的状态和警报之类的信息。在I/O 21从现场装置10接收数据或在自诊断器22获得状态或警报时，自主通知器23自主地将数据发送给信号中继器30。
根据安装在工厂中的现场装置10的数量来布置多个具有上述构造的I/O模块20。图1中，为了避免使附图复杂化，示出了安装在工厂内的多个I/O模块20中的仅两个I/O模块20a和20b。如图1所示，I/O模块20a与传感器装置11a和阀装置12a连接，而I/O模块20b与传感器装置11b和阀装置12b连接。
信号中继器30布置在I/O模块20和控制器40之间。信号中继器30中继在I/O模块20和控制器40之间传输的数据。具体地，信号中继器30配备有I/O 31、存储器32和I/O 33。信号中继器30临时存储从I/O模块20自主发送的数据，并且信号中继器30根据来自控制器40的请求将存储的数据发送给控制器40。信号中继器30从控制器40接收数据，并且信号中继器30将接收的数据发送给I/O模块20。
I/O 31通过电缆C1与I/O模块20(I/O模块20a和20b)连接。I/O 31接收从I/O模块20自主发送的数据，并且I/O 31将接收的数据输出到存储器32。I/O 31将要发送给I/O模块20的数据输出到电缆C1。I/O 33通过电缆C2与控制器40连接。I/O 33接收从控制器40发送的数据，并且I/O 33将接收的数据输出到存储器32。I/O33将要发送给控制器40的数据输出到电缆C2。
例如，存储器32配备有易失性存储器或非易失性存储器。存储器32临时存储由I/O31接收的数据(从I/O模块20自主发送的数据)和由I/O 33接收的数据(从控制器40发送的数据)。在临时存储在存储器32内的数据中，前者的数据(由I/O 31接收的数据)输入至信号中继器30，根据从控制器40发送的请求(命令)以预定的定时从存储器32中读出前者的数据。另一方面，为了立即将控制器40的计算结果反映给现场装置10，在I/O 33接收到后者的数据(由I/O 33接收的数据)后立即将该后者的数据发送给I/O模块20。
图2是示出第一实施例中的存储器的存储器映射的图。如图2所示，包括在信号中继器30中的存储器32具有用于每个现场装置的存储区域。例如，物理地址为“100010”的存储区域被分配给了传感器装置11a，物理地址为“200010”的存储区域被分配给了传感器装置11b。在每个存储区域中，存储了通过控制数据通信传输的数据(图2中的周期性数据)和通过装置数据通信传输的数据(图2中的装置管理数据)。表示存储数据的时间的时间戳附接至存储区域中存储的数据。
控制器40根据从操作监控终端50发送的指令等执行与现场装置10的过程控制通信以控制现场装置10。具体地，控制器40接收由第一现场装置(例如，传感器装置11)测量的过程值。控制器40计算第二现场装置(例如，阀装置12a)的操控量并将操控量发送给第二现场装置以控制第二现场装置。
控制器40以预定的扫描周期(例如，1秒的周期)读取存储在信号中继器30的存储器32中的数据以控制现场装置10。控制器40通过命令响应方式读取存储在信号中继器30的存储器32中的数据。具体地，控制器40将用于请求数据的命令发送给信号中继器30，信号中继器30从存储器32中读取由该命令请求的数据，并将该数据发送给控制器40，使得控制器40可以读取存储在信号中继器30的存储器32中的数据。
例如，操作监控终端50由工厂操作员操作，操作监控终端50用于监控工厂内执行的各处理。具体地，操作监控终端50从控制器40接收现场装置10的输入/输出数据。操作监控终端50向工厂操作员通知过程控制系统1中包括的现场装置10和控制器40的状态。操作监控终端50根据工厂操作员输入的指令来控制控制器40。
装置管理器60接收过程控制系统1中包括各种类型的装置(例如，现场装置10、I/O模块20、控制器40等)的状态和警报以确定这些装置的正常状态。在需要时，装置管理器60通知工厂操作员或维修人员表示正常状态的信息。在装置管理器60接收来自现场装置10和I/O模块20的状态和警报的情况下，装置管理器60通过控制器40接收存储在信号中继器30的存储器32中的状态和警报。这种配置使得装置管理器60可以在不增加控制器40的负荷的情况下接收来自现场装置10和I/O模块20的状态和警报。
下面将描述具有上述配置的过程控制系统1的操作。图3A是示出第一实施例中的过程控制系统1的操作的时序图。为了描述简便，将描述根据由传感器装置11a发送的数据(表示流体流量的数据)来控制阀装置12a的控制器40的示例。
如图3A所示，传感器装置11a通过传输线L将表示流体流量的数据D1发送给I/O模块20a。其后，传感器装置11a通过传输线L自主地将表示自诊断结果的数据D2和表示传感器装置11a的警报的数据D3发送给I/O模块20a。I/O模块20a的I/O 21接收从传感器装置11a发送的数据D1至D3。
布置在I/O模块20a中的自主通知器23通过电缆C1自主地将I/O 21接收的数据D1至D3发送给信号中继器30。虽然图3A中省略了图示，但是在布置在I/O模块20a中的自诊断器22诊断I/O模块20a的情况下，自主通知器23通过电缆C1自主地将表示自诊断器22的自诊断结果的数据发送给信号中继器30。
从I/O模块20a发送的数据D1至D3通过电缆C1输入到信号中继器30。信号中继器30的I/O 31顺序接收数据D1至D3。布置在信号中继器30中的存储器32存储由I/O 31接收的数据D1至D3。具体地，如图2所示，这些数据D1至D3存储在物理地址为“100010”的存储区域中。该存储区域在存储器32中预先准备。每当I/O 31接收到新的数据，可以更新存储在存储器32中的数据。
在上述操作的同时，控制器40通过命令响应方式以预定扫描周期T(例如，1秒的周期)从信号中继器30的存储器32中读取数据。具体地，控制器40以扫描周期T将用于请求数据的命令CM发送给信号中继器30，信号中继器30根据命令CM从存储器32中读取数据D1至D3，并且信号中继器30将数据D1至D3作为3A所示的数据D10发送给控制器40。
控制器40从信号中继器30接收数据D10(数据D1至D3)。其后，控制器40根据包括在数据D10中的表示流体流量的数据D1来执行计算阀装置12a的操控量的处理P1。另一方面，控制器40将包括在从信号中继器30发送的数据D10中的数据D2和D3发送给装置管理器60。使用数据D2和D3以确定传感器装置11a等的正常状态。
如图3A所示，控制器40在扫描周期T内完成处理P1，从当前扫描周期T到下一个扫描周期，控制器40不继续执行处理P1。也就是，从控制器40从信号中继器30接收数据到控制器40完成计算阀12a的操控量的处理P1的时间段处于扫描周期T内。
在控制器40完成处理P1时，控制器40通过电缆C2将表示所计算的阀装置12a的操控量的数据D11发送给信号中继器30。信号中继器30的I/O 33从控制器40接收数据D11。响应于数据D11的接收，I/O 33将确认信号ACK发送至控制器40。信号中继器30的存储器32临时存储由I/O 33接收的数据D11。其后，数据D11被输出到I/O 31。
I/O 31通过电缆C1将数据D11发送给I/O模块20a。I/O 21从I/O 31接收数据D11，并且I/O 21通过传输线L将数据D11发送给阀装置12a。其后，阀装置12a根据数据D11控制阀的打开量。通过重复上述过程，可以控制工业过程中的状态量(例如，流体流量)。
图3B是示出在信号中继器30更加频繁地从传感器装置11a接收数据D1至D3的情况下过程控制系统1的操作的时序图。如图3B所示，在信号中继器30从控制器40接收到命令CM的情况下，信号中继器30将数据D1至D3发送给控制器40。另一方面，在信号中继器30没有从控制器40接收到命令CM的情况下，即使信号中继器30新接收到数据D1至D3，信号中继器30也不将数据D1至D3发送给控制器。在信号中继器30新接收到数据D1至D3而没有接收命令CM的情况下，信号中继器30丢弃存储在存储器32中的数据D1至D3，并且信号中继器30将新接收的数据D1至D3存储在存储器32中。也就是，更新存储在存储器32中的数据D1至D3。
如上所述，在第一实施例中，过程控制系统1配备有布置在I/O模块20和控制器40之间的信号中继器30，信号中继器30将从I/O模块20自主发送的数据临时存储在存储器32中，控制器40通过命令响应方式接收存储在存储器32中的数据。这种配置使得信号中继器30可以以传统的扫描周期T(例如，1秒的周期)接收从I/O模块20自主发送的数据。因此，在第一实施例中，可以从现场装置10和I/O模块20实时接收各种类型的信息而不存在过重的处理负荷和成本增长。
(第二实施例)
图4是第二实施例中的过程控制系统的框图。图4中，对与图1中的部件对应的各个部件分配了相同的附图标记。在图4中省略了图1中示出的操作监控终端50、装置管理器60和控制网络N。
如图4所示，第二实施例的过程控制系统2不但配备有现场装置10和I/O模块20，而且还配备有多个信号中继器30a至30n和多个控制器40a至40n。I/O模块20(I/O模块20a和20b)通过网络N1与信号中继器30a至30n连接。过程控制系统2将从某个I/O模块接收的数据实时发送给多个控制器40a至40n。
信号中继器30a至30n的配置与如图1所示的信号中继器30的配置相同。信号中继器30a至30n分别与控制器40a至40n对应布置。信号中继器30a至30n临时存储通过网络N1从I/O模块20自主发送的数据。响应于来自控制器的请求，与控制器对应的信号中继器将存储的数据发送给控制器，并且信号中继器将从控制器发送的数据发送给I/O模块20。
控制器40a至40n的配置与图1所示的控制器40的配置相同。控制器40a至40n以预定扫描周期(例如，1秒的周期)从对应的信号中继器30a至30n中读取数据以控制现场装置10。可以通过诸如以太网(注册商标)等网络来实现在I/O模块20和信号中继器30a至30n之间连接的网络N1。
接下来，将简要描述具有上述配置的过程控制系统2的操作。为了描述简便，与图3A相同，传感器装置11a将表示流体流量的数据D1发送给I/O模块20，其后传感器装置11a自主地将表示自诊断结果的数据D2和表示警报的数据D3顺序发送给I/O模块20。
I/O模块20a通过传输线L接收从传感器装置11a发送的数据D1至D3。布置在I/O模块20a中的自主通知器23(未在图3A和图3B中示出：参见图1)自主地将数据D1至D3发送给与网络N1连接的信号中继器30a至30n。例如，布置在I/O模块20a内的自主通知器23针对网络N1执行广播以将数据D1至D3发送给信号中继器30a至30n。
信号中继器30a至30n中的每一个通过网络N1接收从I/O模块20a发送的数据D1至D3，并且临时存储数据D1至D3。控制器40a至40n通过命令响应方式读取临时存储在信号中继器30a至30n中的数据D1至D3。通过这种方式，将从某个I/O模块(例如，I/O模块20a)发送的数据发送给控制器40a至40n。由于除了是通过网络N1发送给阀装置12a和12b以外，由控制器40a至40n计算的数据(例如，表示阀装置12a和12b的操控量的数据)与第一实施例中的数据相同，所以将省略详细说明。
如上所述，在第二实施例中，过程控制系统2配备有与控制器40a至40n对应的信号中继器30a至30n，I/O模块20(I/O模块20a和20b)和信号中继器30a至30n连接到网络N1，I/O模块20自主地将从现场装置10接收的数据发送给与网络N1连接的信号中继器30a至30n。因此，控制器40a至40n能够实时共享从某个I/O模块接收的数据，用户可以在无需考虑控制器40a至40n和I/O模块20之间的物理连接关系的情况下操控(管理)控制数据。
(第三实施例)
图5是第三实施例中的过程控制系统的框图。图5中，与图4相同，对与图1中的各个部件对应的部件分配相同的附图标记。如图5所示，第三实施例的过程控制系统3配备有替代图1所示的过程控制系统1中包括的传感器装置11b和阀装置12b的传感器装置11c和阀装置12c，过程控制系统3配备有替代I/O模块20b的I/O模块20c。具有这种配置的过程控制系统3可以处理不具有自主发送数据功能的现场装置。
除了不具有自主发送数据的功能外，传感器装置11c和阀装置12c与图1所示的传感器装置11b和阀装置12b相同。除了配备有布置在I/O 21中的轮询器21a外，I/O模块20c与图1所示的I/O模块20b几乎相同。例如，轮询器21以恒定的周期性间隔与传感器装置11c和阀装置12c通信，轮询器21a通过命令响应方式从传感器装置11c和阀装置12c接收数据。具体地，轮询器21a将用于请求数据的命令分别发送给传感器装置11c和阀装置12c，作为针对该命令的响应，轮询器21a接收从传感器装置11c和阀装置12c发送的数据。
除了从不具有自主发送数据的功能的现场装置(传感器装置11c和阀装置12c)接收数据的I/O模块20外，具有上述配置的过程控制系统3执行与第一实施例的过程控制系统1的操作基本相同的操作。因此，在第三实施例中，可以从现场装置10和I/O模块20接收各种类型的信息而不存在过重的处理负荷和成本增长。第三实施例可以适用于第二实施例。
第三实施例中，装置管理器60无需获取所有现场装置10的正常状态。I/O模块20只需要仅在现场装置10中发生异常时自主发送通知，并且装置管理器60只需要仅在装置管理器60从I/O模块20接收到通知时接收存储在信号中继器30的存储器32中的数据。通过这种配置，与轮训的情况相比，可以降低装置管理器60、网络N以及控制器40和I/O模块30之间的I/O通信网络的负荷，提高对检测到现场装置10中的异常的响应。如果网络N和I/O通信网络的负荷降低，则由于无需提升网络N和I/O通信网络的速度，所以可以降低成本。
在第三实施例中，不管现场装置10是否具有自主发送数据的功能，装置管理器60都将现场装置10识别为具有该功能的装置。因此，装置管理器60无需根据现场装置10的类型而改变获取正常状态的方式。例如，通过这种配置，即使具有自主发送数据功能的现场装置变为另一种不具有该功能的现场装置，以及即使不具有该功能的现场装置变为另一种具有该功能的现场装置，装置管理器60都无需改变获取正常状态的方式。
(第四实施例)
图6是第四实施例中的过程控制系统的框图。图6中，与图4和图5相同，对与图1的各个部件对应的部件分配相同的附图标记。如图6所示，第四实施例的过程控制系统4配备有包括图1所示的信号中继器30的功能的控制器40。
具体地，如图6所示，信号中继器30在第四实施例的过程控制系统4中被省略。过程控制系统4配备有具有信号中继器41的控制器40。信号中继器41具有与信号中继器30相同的功能。由于省略了信号中继器30，所以I/O模块20(I/O模块20a和20b)通过电缆C3连接到控制器40。
除了控制器40包括信号中继器30的功能外，第四实施例的过程控制系统4基本与第一实施例中的过程控制系统1相同。因此，在第四实施例中，可以从现场装置10和I/O模块20接收各种类型的信息而不存在过重的处理负荷和成本增长。
虽然在上面已根据本发明的实施例对过程控制系统和过程控制方法进行了描述，但是本发明并不限于上述实施例，而是可以在其范围内任意修改。例如，虽然在前面的实施例的描述中示例了信号中继器30只有一个存储器32，但是信号中继器30可以有多个存储器32。信号中继器30可以一对一地连接到控制器40，信号中继器30可以连接到多个控制器40，并且控制器40可以连接多个信号中继器30。
在传感器装置11a或I/O模块20a出现故障的情况下，信号中继器30不能接收数据D1至D3。因此，在信号中继器30从控制器40接收命令CM时，在信号中继器30确定信号中继器30在超出预定时间内没有接收到数据D1至D3的情况下，信号中继器30可以将表示传感器装置11a或I/O模块20a的异常的信号发送给控制器40而不是发送数据D10。根据表示异常的信号，控制器40可以停止对阀装置12a的控制。
在信号中继器30发生故障的情况下，即使控制器将命令CM发送给信号中继器30，控制器40也不能从信号中继器30接收到数据D10。因此，在控制器40确定控制器40在超出从控制器发送命令CM开始的预定时间内没有接收到数据D10的情况下，控制器可以确定信号中继器30出现故障，并且控制器40可以停止对阀装置12a的控制。
术语“配置”用于描述装置的组件、单元或部件，该装置包括被构造和/或编程为执行期望功能的硬件和/或软件。
此外，权利要求中以“装置加功能”表达的术语应该包括可被用于执行本发明的该部分的功能的任意结构。
术语“单元”用于描述被构造和/或编程为执行期望功能的硬件和/或软件的组件、单元或部件。硬件的典型示例可以包括但不限于装置和电路。
虽然以上描述并阐明了本发明的优选实施例，但是应该理解的是，这些是本发明的示例而并不作为限制。可以在不脱离本发明范围的情况下进行增加、省略、替代以及其他修改。因此，本发明不应认为是受前面的描述所限制，本发明仅由所附权利要求的范围限制。
Claims (14)
1.一种过程控制系统，包括：
I/O模块，其连接到安装在工厂中的第一现场装置，在所述工厂中控制工业过程，所述I/O模块自主地发送从所述第一现场装置接收的过程值和装置管理数据，所述过程值通过所述第一现场装置测量；
信号中继器，其包括临时存储从所述I/O模块自主发送的所述过程值和所述装置管理数据的存储器；
控制器，其被配置为通过命令响应方式以预定扫描周期读取存储在所述信号中继器的存储器中的所述过程值和所述装置管理数据，所述控制器基于所述过程值以所述预定扫描周期计算操控量，所述控制器经由所述I/O模块或另一I/O模块以所述预定扫描周期将所述操控量发送至所述信号中继器以控制第二现场装置，所述第二现场装置不同于所述第一现场装置并且连接至所述I/0模块或所述另一I/O模块；以及
装置管理器，在所述装置管理器接收所述装置管理数据的情况下，所述装置管理器被配置为从所述控制器获得所述装置管理数据以确定所述第一现场装置的正常状态。
2.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中
所述I/O模块被配置为不但将从所述第一现场装置接收的所述过程值和所述装置管理数据而且还将在所述I/O模块中获取的数据自主地发送给所述信号中继器。
3.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中
所述I/O模块包括被配置为诊断所述I/O模块的状态的自诊断器，并且
所述I/O模块自主地将由所述自诊断器获取的表示自诊断结果的数据发送给所述信号中继器。
4.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中
所述I/O模块包括被配置为获取从所述第一现场装置自主发送的所述过程值和所述装置管理数据的获取器，并且
所述I/O模块被配置为自主地将由所述获取器获取的所述过程值和所述装置管理数据发送给所述信号中继器。
5.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中
所述I/O模块和多个信号中继器通过网络连接，并且
所述I/O模块被配置为自主地将从所述第一现场装置接收的所述过程值和所述装置管理数据发送给与所述网络连接的所述多个信号中继器。
6.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中
所述控制器被配置为通过命令响应方式读取存储在所述信号中继器的存储器中的所述过程值和所述装置管理数据。
7.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中
所述I/O模块包括被配置为以恒定的周期性间隔与所述第一现场装置通信的轮询器，所述轮询器通过命令响应方式所述第一现场装置接收所述过程值和所述装置管理数据。
8.一种过程控制方法，包括：
由I/O模块从安装在工厂中的第一现场装置接收过程值和装置管理数据，在所述工厂中控制工业过程，所述过程值通过所述第一现场装置测量，所述I/O模块与所述第一现场装置连接；
由I/O模块自主地发送从所述第一现场装置接收的所述过程值和所述装置管理数据；
由存储器临时存储从所述I/O模块自主发送的所述过程值和所述装置管理数据；
由控制器通过命令响应方式以预定扫描周期读取存储在所述存储器中的所述过程值和所述装置管理数据，所述存储器布置在信号中继器内；
由所述控制器基于所述过程值以所述预定扫描周期计算操控量；
由所述控制器经由所述I/O模块或另一I/O模块以所述预定扫描周期将所述操控量发送至所述信号中继器以控制第二现场装置，所述第二现场装置不同于所述第一现场装置并且连接至所述I/0模块或所述另一I/O模块；以及
在装置管理器接收所述装置管理数据的情况下，由所述装置管理器从所述控制器获得所述装置管理数据以确定所述第一现场装置的正常状态。
9.根据权利要求8所述的过程控制方法，进一步包括：
由所述I/O模块不但将从所述第一现场装置接收的所述过程值和所述装置管理数据而且还将在所述I/O模块中获取的数据自主地发送给所述信号中继器。
10.根据权利要求9所述的过程控制方法，进一步包括：
由自诊断器诊断所述I/O模块的状态，所述自诊断器布置在所述I/O模块内；以及
由所述I/O模块自主地将由所述自诊断器获取的表示自诊断结果的数据发送给所述信号中继器。
11.根据权利要求8所述的过程控制方法，进一步包括：
由获取器获取从所述第一现场装置自主发送的所述过程值和所述装置管理数据，所述获取器布置在所述I/O模块内；以及
由所述I/O模块自主地将由所述获取器获取的所述过程值和所述装置管理数据发送给所述信号中继器。
12.根据权利要求8所述的过程控制方法，进一步包括：
由所述I/O模块自主地将从所述第一现场装置接收的所述过程值和所述装置管理数据发送给与网络连接的多个信号中继器，所述I/O模块和所述多个信号中继器通过所述网络连接。
13.根据权利要求8所述的过程控制方法，进一步包括：
由所述控制器通过命令响应方式读取存储在所述信号中继器的存储器中的所述过程值和所述装置管理数据。
14.根据权利要求8所述的过程控制方法，进一步包括：
由轮询器以恒定的周期性间隔与所述第一现场装置通信，所述轮询器布置在所述I/O模块内；以及
由所述轮询器通过命令响应方式从所述第一现场装置接收所述过程值和所述装置管理数据。
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