CN105045228A - 在过程控制系统中运行的主机设备中的配置工作流 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在过程控制工厂中配置主机设备以自动地执行动作或动作集合的方法，该方法包括生成工作流模板。该工作流模板包括由主机设备执行的一个或多个步骤的序列。从预定步骤的集合中选择一个或多个步骤中的至少一些中的每个。然后，在主机设备中生成工作流模板的示例。生产触发条件来自动地触发示例工作流。响应于所检测的触发条件来执行一个或多个步骤的序列。<pb pnum="1" />

Description

在过程控制系统中运行的主机设备中的配置工作流

技术领域

本发明大体上涉及过程工厂系统，更具体地，涉及在过程控制和数据采集系统中的配置服务器的动作。

背景技术

在此提供背景技术的描述是为了大体上呈现本发明的内容。当前提到的发明者的工作，某种程度上在背景技术部分以及说明书的内容中被描述，可能在提交申请时并不是现有技术，相对于本发明既不明确也不暗示地承认其为现有技术。

分布式过程控制系统，例如被应用在化学、石油或其他过程工厂中，通常包括一个或多个过程控制器，其通过模拟、数字或组合的模拟/数字总线，或者经由无线通信链路或网络，通信地耦合到一个或多个现场设备。现场设备可以是，例如阀、阀定位器、开关和传送器(例如温度、压力、水平和流速传感器)，其被设置在过程环境中，并且通常执行物理或过程控制功能，如打开或关闭阀、测量过程参数等，以控制在过程工厂或系统中执行的一个或多个过程。智能现场设备，诸如符合公知的现场总线协议的现场设备，也可以执行控制计算、报警功能和其他通常在控制器内执行的控制功能。过程控制器，其也通常被设置在工厂环境内，接收由传感器和/或现场设备和/或其他与现场设备有关的信息所获取的过程测量的信号指示，并执行控制器的应用，该应用执行例如不同的控制模块，用于决定过程控制，基于接收到的信息产生控制信号，以及与在现场设备中执行的控制模块或块相配合，所述现场设备为诸如无线和现场总线设备。控制器中的控制模块通过通信线路或链路发送控制信号至现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的运行。

来自现场设备和控制器的信息通常通过数据高速公路提供给一个或多个其他的硬件设备，例如操作员工作站、个人计算机或计算设备、历史数据库、报告产生器、集中式数据库或其他通常放置在控制室或其他远离严酷工厂环境的位置的集中式管理计算设备。这些硬件设备中的每个通常都被集中在整个过程工厂或整个过程工厂的一部分中。这些硬件设备执行如下应用，例如，使操作者执行控制过程和/或操作过程工厂相关的功能，例如改变过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备中的控制模块的操作、观察过程的当前状态、查看现场设备和控制器产生的报警、模拟过程的操作以达到培训人员的目的或测试过程控制软件、保持和更新配置数据库等。硬件设备，控制器和现场设备所使用的数据高速公路，可包括有线通信路径、无线通信路径或有线和无线通信路径的组合。

作为一个示例，监督控制和数据采集系统、分布式控制系统，上述系统的组合等，也可以包括集中式计算设备，例如服务器和/或用户接口设备，其可以与控制器、远程终端单元(RTUs)等进行通信，以收集过程控制系统中来自现场设备的数据、对数据进行分析，并对系统的控制产生影响(在特定情况下基于对数据的分析)、以及产生警报等。然而，这样的主机系统在系统的配置方面往往缺乏灵活性，例如用于实现自定义动作的配置会需要在特定工厂中的特定系统中。例如，配置主机系统响应于系统中的特定变化来自动执行特定的动作或动作序列，通常需要编程语言或脚本语言来创建在主机设备上运行的自定义程序的知识，并且可能也需要额外的系统和部件，例如软件开发应用、程序编译器等。此外，即使是创建了这种自定义的计算机程序，该程序也往往不容易维护，而且更难以更新或扩展。

发明内容

一方面，在过程控制工厂中配置主机设备的方法，用于自动地执行动作或动作集合，包括在主机设备中生成包括由主机设备执行的一个或多个步骤的序列工作流模板，该工作流模板，包括从一组预定的步骤中选择一个或多个步骤中的至少一些中的每一个。该方法还包括在主机设备中创建工作流模板的示例。该方法还进一步包括，在主机设备中产生触发条件，以自动地触发该示例工作流。该方法还包括检测触发条件。该方法还包括在主计算装置中，响应于检测到的触发条件来执行一个或多个步骤的序列。

另一方面，一种过程控制系统，包括主机设备，其被配置成与一个或多个远程终端单元(RTUs)进行通信，以实现以下项中的一项或两项：(i)获得来自所述一个或多个远程终端单元的数据，并且(ii)传送数据到所述一个或多个RTU。所述主机设备包括非易失性计算机可读存储器，用于存储多个预定的步骤。所述主机设备还包括动作引擎，被配置为产生包括一个或多个步骤序列的工作流模板，从所存储的多个预定步骤中来选择，并由主机设备来执行。所述动作引擎还被配置为对应于所述工作流模板创建工作流示例。所述动作引擎还被配置为产生触发条件以自动地触发工作流示例。所述动作引擎进一步被配置为检测所述触发条件，并响应于检测到的触发条件开始执行一个或多个步骤的序列。

附图说明

图1示出了示例性的过程厂或过程控制系统的框图，其包括监督控制和数据采集系统，被配置为执行自动的动作；

图2示出了示例性的主机设备的简化框图，如图1中的过程控制系统的服务器；

图3示出了动作引擎的示例性实现的框图；

图4示出了由图3的动作引擎的用户界面模块产生的屏幕的示意图，以使用户生成工作流模板；

图5示出了由图3的动作引擎的用户界面模块产生的屏幕的示意图，以使用户能够创建自定义表达式；

图6示出了由图3的动作引擎的用户界面模块产生的另一个屏幕的示意图，以使用户能够创建自定义表达式；

图7示出了由图3的动作引擎的用户界面模块产生的屏幕的示意图，以使用户能够创建背景查询；

图8示出了由图3的动作引擎的用户界面模块产生的屏幕的示意图，以使用户配置工作流模板的示例；

图9示出了由图3的动作引擎的用户界面模块产生的另一个屏幕的示意图，以使用户配置工作流模板的示例；

图10示出了由图3的动作引擎的用户界面模块产生的另一个屏幕的示意图，以使用户配置工作流模板的示例；

图11示出了由图3的动作引擎的用户界面模块产生的另一个屏幕的示意图，以使用户配置工作流模板的示例；以及

图12示出了示例性方法的流程图，以用于在过程控制工厂中配置主机设备，以自动地执行动作或一组动作。

具体实施方式

本发明涉及一种用于在过程控制系统中配置主机设备以执行动作或动作序列的系统和方法。尤其地，公开了有利于主机设备配置的例程。该例程允许用户生成用于定义特定动作或动作序列的工作流，并且定义触发事件或条件来自动地启动定义的动作和动作序列。该系统和方法使用户能够通过从一组预先定义的步骤中选择一个或多个步骤以包括进工作流中来定义工作流。用户还能够在工作流中定义条件分支，其中工作流的特定分支在工作流的执行过程中基于工作流的前一步骤的结果而被选择。通过允许用户快速和有效地定义和执行过程策略以在过程控制环境中监控和控制该过程，该系统具有灵活性和业务灵活性。这种策略能够在过程工厂中通过工厂人员(例如现场)来定义或执行，而不需要具有编程或脚本语言的知识和经验。因此，基于特定的工厂需求或其他考虑，例如优化过程或工厂操作，这种策略在工厂中能够很容易地被开发和实现。更进一步地，自动地启动该工作流能够增加工厂操作的效率，例如对能被过程控制系统检测的和自动起作用的特定事件或报警(例如自动地调节设备中的设置点，当需要锁定(shut-in)时迅速地锁定过程等)快速地做出响应。

首先针对示例性过程工厂的整体架构，图1示出了在过程控制系统或过程工厂10中运行的示例性过程控制网络100的框图。过程控制网络100包括在各种其他设备之间提供直接或间接的连通性的网络中枢105。在不同的实施例中，耦接到网络中枢105的设备包括多个接入点72、连接其他过程工厂的网关75(例如通过企业内部网或企业广域网)、连接外部系统的网关78(例如通过因特网)，人机接口(HMI)设备114、服务器150、数据系统102(例如包括过程数据库、历史数据等)、控制器11、输入/输出(I/O)卡26和28、有线通信网络23、无线通信网络70和监督系统通信网络72。有线通信网络23包括多个有线现场设备15-22，该有线通信网络23基于工业自动化协议(例如HART、PROFIBUSDP(离散型外围设备)等)或其它合适的通信协议进行通信。控制器11以通信方式耦合到使用任何合适的相关联的硬件和软件的多个现场设备15-22，例如，标准4-20ma设备和/或任何智能通信协议，例如现场总线或HART协议。现场设备15-22可以是任何类型的设备，例如阀、阀定位器、开关、传感器(例如温度、压力、振动、流速、或pH传感器)、泵、风扇等，或两种或多种这些类型的组合，而I/O卡26和28可以是任何类型的I/O设备，符合任何合适的通信或控制器协议，如HART、现场总线，Profibus等。现场设备15-22执行控制、监控和/或在过程或在过程控制回路中的物理功能，例如开启或关闭阀或测量过程参数。在图1所示的实施例中，现场设备15-18是标准的4-20ma设备，以通过模拟线路与I/O卡26进行通信，并且现场设备19-22是智能设备，比如现场总线现场设备，其通过电子总线使用例如现场总线协议通信来与I/O卡28进行通信。当然，现场设备15-22与I/O卡26、28能够为符合包括4-20ma、HART或现场总线协议在内的任何其他合适的标准或协议，包括将来开发的任何标准或协议。

根据本发明公开的内容，无线通信网络70，可以包括多个无线设备40-58，其包括无线现场设备40-46、无线适配器52a和52b、接入点55a和55b以及路由器58。该无线适配器52a和52b分别连接到非无线现场设备48和50。控制器11包括处理器30、存储器32以及一个或多个控制例程38，控制例程38被存储在存储器32中并由处理器30来执行。虽然图1仅示出了连接到网络中枢105的多个设备中的一个，应当理解的是，每一个设备都可以在网络中枢105上具有多个示例，并且实际上，过程工厂10可以包括多个网络中枢105。

主机设备，例如服务器150和/或HMI设备114，能够通过网络中枢105通信连接到控制器11和无线网关35。控制器11通过输入/输出(I/O)卡26和28通信连接到多个有线现场设备15-22，并且通过网络中枢105和无线网关35通信连接到无线现场设备40-46。控制器11可以运行以使用多个现场设备15-22和40-46中的至少一些来实施批处理或连续处理。以举例的方式，控制器11可以采用艾默生过程管理公司(EmersonProcessManagement)出售的DeltaV^TM控制器，控制器11通信连接到过程控制网络中枢105。控制器11还可以通信连接到使用任何所需的硬件和软件的多个现场设备15-22和40-46，其与例如标准的4-20mA设备，I/O卡26、28，和/或任何智能通信协议、例如现场总线协议、协议、无线协议等相关。在图1所示的实施例中，控制器11、多个现场设备15-22和I/O卡26、28为有线设备，多个现场设备40-46为无线现场设备。

控制器11的处理器30执行或监督一个或多个过程控制例程，例如存储在存储器32中的一个或多个过程例程38，其可以包括控制回路。处理器30可以与通信连接到网络中枢105的多个现场设备15-22和40-46以及其他节点进行通信。应当指出的是，这里描述的任何控制例程或模块(包括质量预测和故障检测模块或功能块)可具有当需要时可以由不同的控制器或其他设备来实施或执行的部分。同样地，这里描述的控制例程或模块在过程控制系统10中被如此实现，即可以采取任何形式，包括软件、固件、硬件等。控制例程可以以任何期望的软件形式来执行，比如使用面向对象的编程、梯形逻辑、顺序功能图、功能块图或使用其他软件编程语言或设计范例。具体地，控制例程可以由用户通过HMI设备114结合服务器150来执行。控制例程可以被存储在任何期望类型的存储器中，例如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)。同样地，控制例程可被硬编码到例如一个或一个以上的EPROM、EEPROM、专用集成电路(ASIC)或任何其他硬件或固件元件中。因此，控制器11可以被配置为(在特定的实施例中通过用户使用用户接口设备114)以任何期望的方式实现控制策略或控制例程。

除此之外，有线网络10和/或无线网络70、过程控制网络100可以包括集中式或分布式的监督网络或系统，诸如监督控制和数据采集(SCADA)网络72，其可以包括一个或多个远程终端设备RTU80，以使得在主机(例如服务器150)和远程现场设备之间进行通信。在图1的实施例中，过程控制网络100包括通信连接到现场设备92-96的多个RTU80。RTU80a通过有线连接被直接耦合至网络中枢105，并且RTU80b、80c和80d通过SCADA网关或路由器36组成无线的网络被耦合至网络中枢105。每个RTU80包括网络接口，使得RTU80与主机设备、例如服务器105和/或HMI设备114进行通信。RTU80可以使用任何适当的有线或无线通信协议，诸如现场总线协议、协议以及无线协议等与主机设备进行通信。每个RTU80还进一步包括处理器82和存储器83。RTU80的存储器82可存储RTU80的配置文件和/或由RTU80执行的一个或多个例程(例如控制例程)。RTU80的处理器82可以执行存储在RTU80的存储器83中的一个或多个例程来控制一个或多个现场设备连接到RTU80，和/或从连接到RTU80的一个或多个设备中收集数据。应当理解的是，虽然图1中仅示出了四个RTU80和五个现场设备92-96，网络72可以包括任意数量的RTU80和现场设备92-96。例如，在至少一些实施例中，网络72可以包括数百甚至数千个RTU80和/或数百甚至数千个现场设备92-96。

主机设备，如服务器150和/或HMI设备114，可以与多个RTU80和/或控制器11进行通信，例如，用于从多个现场设备92-96、15-22和40-46中获取实时过程数据，以配置(或重新配置)多个RTU80和/或控制器11，通过RTU80和/或控制器11配置或重新配置多个现场设备92-96、15-22和40-46，通过多个RTU80和/或控制器11控制多个现场设备92-96，15-22和40-46的操作等。为使服务器150能够相对于过程控制网络100中的和/或过程监视的和/或被过程控制网络100控制的设备执行这些和其他动作，服务器150可以包括特定例程或模块，其中的每一个都以计算机可读指令的形式存储在服务器150的存储器中，并且在服务器150的处理器中可执行，从而可以执行各种计算操作，过程控制操作(例如设置或调整设定值、开启或关闭阀等)，针对控制器11和/或RTU80的配置操作(例如将配置或控制例程下载至RTU80或控制器11中、从RTU80或控制器11上传配置或控制例程)，与HMI设备114的接口操作(例如从HMI设备的显示接收过程数据、向HMI设备发送报警数据)等。

在一个实施例中，服务器150包括动作引擎，其可以允许用户方便地配置工作流，以使服务器150能够在不需要额外的操作者输入时，可以自动地执行特定的定义的动作或定义的动作序列。动作引擎允许操作者在不需要具备任何或者仅需要很少的与编程语言或脚本语言相关的知识的情况下就可以创建上述工作流。为了这个目的，动作引擎向用户提供预定义步骤或构件的集合，并且允许用户创建由一个或多个步骤或构件序列组成的工作流。该步骤或构件与表达式相关，如数学表达式、逻辑表达式、串表达式、日期/时间表达式、动作引擎特定的表达式等。表达式符合特定格式或语法，然后可以被配置为用于解析基于该格式或语法的表达式的解析器来解释。可选择地，步骤或构件可以使任何合适的对象(例如，可执行对象、动态链接库(DLL)对象等)来执行动作，服务器150相对于其他设备，从其他设备收集数据，通过服务器150计算数据等。

以这种方式，动作引擎152抽取例程或模块，服务器150使用该例程或模块从操作者用于定义在服务器150内执行的工作流的步骤中执行动作，例如影响服务器与诸如RTU80、控制器11、HMI114等其他设备之间的通信。作为一个示例，用户可以创建工作流，从而使得服务器150响应于检测到RTU80已丢失其配置，如当RTU80被新的RTU设备取代时，可以自动地将配置文件下载到RTU80中。作为另外一个示例，用户可以创建工作流，从而使得服务器150可以自动地在现场设备或现场设备组中调整设定值，例如响应于检测到过程变量发生了变化或者过程变量的组合发生了变化，导致需要或必须调整上述设定值。

在一个实施例中，动作引擎152允许操作者创建工作流，从而使得服务器150基于从过程控制网络100收集到的数据自动地执行数据分析和报警的生成和/或管理。例如，一个或多个工作流可以被创建，从而使得服务器150监控当前在过程控制系统中的实时报警。一个或多个工作流可以被配置为升级实时报警，例如如果报警在特定的时间内没有被处理，通过自动地改变报警的配置以使报警对合适的工厂个体可见等，来自动地改变报警的重要性和/或显示。相反地，一个或多个工作流可以被创建以使得服务器150抑制(例如，使其无效或降低其重要性)特定的报警，例如如果这些报警由系统中的其他报警导致并且在系统检测中不表示实际的问题。

数据和/或报警分析包括存储在数据库中的历史数据和/或历史报警的分析。例如，一个或多个工作流可以被创建以使得服务器150创建特定的数据集合，例如被用于提供给操作者或其他用户的报告。作为另一个示例，一个或多个工作流可以被创建以使得服务器150分析历史数据来搜索特定的模式或特定(例如不寻常)的数值。当该模式或数值被识别时，工作流可以将识别的模式或数值发送给操作者。作为另一个示例，一个或多个数据流可以被创建以使得服务器150搜索数据库来识别特定的数值或条件，例如通过引导非侵入式的(例如慢的)背景查询，并且重新设置识别的数据以使其他系统(例如维护应用或其他应用)可以更快的访问数据。

作为另一个示例，一个或多个工作流可以被创建以使得服务器150向数据提供定义的规则集合，例如识别不符合规则的数据集合。例如，如果过程控制系统10包括油/气井，向与每个井相一致的数据提供规则来识别一个或多个表现最好的井或一个或多个表现最差的井。该信息可以被用于优化系统，例如通过检测所识别的井。在一些系统中，井的优化可以作为由动作引擎152创建的工作流的一部分，从而可以实现自动优化。自动优化包括，例如，工作流自动地修改井参数并且发送新的参数至对应的RTU。

作为另一个示例，一个或多个工作流可以被创建以使得服务器150监控和/或分析过程控制系统中的当前激活的和/或历史的报警，以检测或识别该报警中特定的用户定义的趋势。更进一步的，一个或多个工作流可以使服务器150能够自动地设置数据库中特定的定义的数值以指示识别的或检测的趋势。附加地或可选择地，过程控制系统可以使用(例如通过过程控制系统的操作者)与检测的或识别的趋势相关的数据来识别系统中短期的或长期的问题(例如与设备中特定现场设备相关的性能问题)，和/或识别改进和/或优化过程控制系统的方式。作为另一个示例，一个或多个工作流可以被创建以使得服务器150基于在过程控制系统中检测的特定的条件自动地创建工作项目。例如，服务器150可以基于检测到数据库中用户定义的条件来产生工作项目。更进一步的，一个或多个工作流还可以使得服务器150自动地指定工作项目到特定人员并向指定的人员提供该工作项目。

可以提供一个或多个工作流例程或步骤以使得服务器150以各种方式与工厂操作者和人员相互交互。例如，当数据库中的特定条件或变化被检测到时，一个或多个工作流例程或步骤使服务器150创建“笔记”，并将该笔记通过HMI设备、例如HMI设备114提供给操作者。作为另一个示例，一个或多个工作流例程或步骤使得服务器150可以通过HMI设备上、如HMI设备114自动打开的窗口与操作者相互交互(例如，当特定报警被增强和/或需要及时关注时，通知工厂人员)。一个或多个工作流还包括用于在HMI设备上显示对话窗口的步骤，从而使用户可以手动地与工作流相互交互，例如在动作确实被服务器150执行或通过显示特定在产生特定报警事件时跟随操作者的程序之前确定特定的动作。工作流还可以包括创建报警记录以及在存储器中存储所述记录的步骤，从而可以在事后分析中分析上述报警。动作引擎152进一步包括一个或多个表达式或步骤，从而允许用户建立对自动通知的触发，例如电子邮件(电子邮件通知)，短消息服务(SMS)通知及其类似的，并传送到工厂操作者或其他个体。可附加地或可选择地，动作引擎152可以被配置为通过POP3服务器接收电子邮件、SMS消息等。在一个具体实施例中，动作引擎152包括一个或多个步骤或表达式以使用户将电子邮件、SMS消息等并入工作流模板的步骤。

在一个具体实施例中，动作引擎152被配置为与服务器150的操作系统相互交互，如检测与操作系统的操作相关的特定条件。动作引擎152允许用户创建一个或多个工作流来监控服务器150上的系统资源，监控服务器150上的特定文件夹或文件，或者执行与服务器150的操作系统相关的其他动作。在一个实施例中，动作引擎150允许用户创建一个或多个监控服务器150的资源的工作流，来检测系统中的匮乏资源，并且启动故障转移操作来辅助系统的灾难恢复。

在一个具体实施例中，动作引擎152被配置为允许用户创建一个或多个工作流，从而实现服务器150所需要的数据管理操作。例如，一个或多个工作流被创建以使服务器150从服务器150外部和/或过程控制系统外部的数据存储系统中移进和移出特定文件(例如历史存档文件)。更进一步的，一个或多个触发器被定义为触发一个或多个数据管理工作流的启动，例如响应于检测到数据库系统的变化。

在一个具体实施例中，动作引擎152被配置为作为过程控制客户端(OPC)的对象链接与嵌入(OLE)来操作，并且可以直接与OPC服务器相通信，例如从OPC服务器获取数据。

继续参照图1，无线网关35作为一个运营设备的示例，其向无线通信网络70的多个无线设备40-58提供接口。尤其地，无线网关35提供多个无线设备40-58与过程控制网络100(包括图1中的控制器11)的其他节点之间的通信耦合。同样地，无线网关36作为一个运营设备，向监督(如SCADA)网络72的多个RTU80提供了接口。无线网关35和/或无线网关36提供向相关设备的通信耦合，在特定情况下，当打开共享层或有线和无线协议栈层时，通过路由选择、缓存和时序服务耦合到有线和无线协议栈的底层(例如地址转换、路由选择、包分割、优先次序等)。在其他情况下，无线网关35和/或无线网关36在没有共享任何协议层的有线和无线协议之间转化指令。除了协议和指令的转换，无线网关35，36还提供同步时钟，通过使用与通信网络70和通信网络72中采用的无线协议相关的调度策略的时间槽和超帧(间隔时间相同的通信时间槽的集合)。更进一步的，无线网关35，36为通信网络70和通信网络72提供网络管理功能，例如资源管理、性能调整、网络故障缓解、监控通信、安全等相关功能。

与多个有线现场设备15-22类似，无线网络70的多个无线现场设备40-46在过程工厂10中执行物理控制功能，例如，打开或关闭阀或测量过程参数。而无线现场设备40-46被配置为使用网络70的无线协议进行通信。这样，无线现场设备40-46，无线网关和无线网络70的其他无线节点52-58是无线通信包的产生者和接收者。

在特定情况下，无线网络70可以包括非无线设备。例如，图1A中的现场设备48为遗留的4-20mA设备，现场设备50为传统的有线HART设备。为了在网络30中进行通信，现场设备48和50通过无线适配器(WA)52a或52b连接到无线通信网络70。此外，无线适配器52a、52b可以支持如现场总线、PROFIBUS、DeviceNet等其他通信协议。更进一步的，无线网络30包括一个或多个网络接入点55a、55b，其在与无线网关35的有线通信中为独立的物理设备，或者与无线网关35一起为整体装置。无线网络70还包括一个或多个路由器58以在无线通信网络30中将来自一个无线设备的数据包转发给其他无线设备。多个无线设备32-46和52-58相互之间可以通信，还可以通过无线通信网络70的无线链路60与无线网关35进行通信。

因此，图1包括运营设备的多个示例，运营设备主要服务于向过程控制系统的多个网络提供网络路由功能和管理功能。例如，无线网关35、接入点55a、55b和路由器58包括在无线通信网络70中按无线路径数据包发送的功能。无线网关35执行无线网络70的流量管理和管理的功能，以及向与无线网络70通信连接的有线网络发送流量，或从与无线网络70通信连接的有线网络发送流量。无线网络70采用无线过程控制协议，尤其是支持过程控制消息和功能的协议，例如无线HART。

同样的，网络72的多个设备92-26可以在过程工厂10中执行物理控制功能，例如打开或关闭阀或测量过程参数。经由RTU80和主机设备通过网络72进行通信，设备82-96被主机设备、如服务器150和/或HMI设备114进行监控和/或控制。

在特定实施例中，过程控制网络100包括连接到网络中枢105的使用其他无线协议进行通信的其他节点。例如，过程控制网络100包括一个或多个接入点72，可以采用其他无线协议，如WiFi或其他IEEE802.11兼容无线局域网络协议、移动通信协议、如WiMAX(微波存取全球互通技术)、LTE(长期演进技术)或其他ITU-R(国际电信联盟)兼容的协议、短波无线电通信、如近场通信(NFC)和蓝牙或其他无线通信协议。典型的，该无线接入点72允许手持的或其他便携式计算设备在不同于无线网络70的各自的无线网络中进行通信，并且支持不同的通信协议。在一些实施例中，主机设备使用无线接入点72在过程控制网络100上进行通信。在特定情况下，主机设备中，一个或多个过程控制设备(例如控制器11、现场设备15-22、无线设备35、40-58、RTU80)也可以使用接入点72支持的无线网络进行通信。

附加地或可选择地，运营设备包括一个或多个网关75、78，其连接至在直接过程控制系统10的外部的系统。在这种实施例中，主机设备可以被用于控制、监控或与外部系统进行通信。典型的，该系统为通过过程控制系统10产生或操作的信息的客户或提供者。例如，工厂网关节点75通信地连接直接过程工厂10(具有其自身的相应过程控制数据网络中枢105)和其他具有其自身相应网络中枢的过程工厂。在一个实施例中，单独的网络中枢105可以为多个过程工厂或过程控制环境提供服务。

在另一个实施例中，工厂网关节点75将直接过程工厂通信地连接到未包括过程控制网络100或中枢105的传统的过程工厂。在该实施例中，工厂网关节点75在工厂10的过程控制大数据中枢105使用的协议与传统系统使用的不同协议(例如以太网、Profibus、Fieldbus、DeviceNet等)之间转换或翻译消息。在该实施例中，主机设备可以被用于控制、监控或与所述传统的过程工厂中的系统或网络进行通信。

图2为根据实施例的示例性主机设备200的简化框图，如图1中的服务器150。主机设备200包括一个或多个网络接口202以使得主机设备200与过程控制网络中的其他各种组件之间进行通信，例如图1中，在主机设备200和控制器11和/或过程控制网络100的RTU80之间进行通信。主机设备200还包括处理器204和存储器206。一个或多个接口202、处理器204和存储器206通过系统总线210相互连接。动作引擎212被存储在存储器206中。动作引擎212对应于图1中的动作引擎152。当其在处理器204上执行时，动作引擎212允许用户定义由处理器204执行的自定义工作流，从而使得主机设备200自动地执行在工作流中定义的特定动作或动作序列。

在一个实施例中，动作引擎212为用户提供预定义步骤的集合，并且允许用户创建包括一个或多个步骤的工作流模板。所述步骤对应于主机设备执行的动作，计算主机做出特定的决定、数据操作动作，例如用于以特定格式为操作者显示特定的数据，或在过程工厂的操作中所需要的其他动作或操作。工作流分析或使用的数据可以是从RTU、控制器或过程控制系统中的其他设备获取的实时数据，或者是存储在数据库(例如图1中的数据系统102，作为服务器的部分的数据库，上述的组合等)中的实时数据或预先收集的数据。在一个实施例中，动作引擎自身可以被存储在数据库中，如图1中的数据系统102或作为主机设备200的一部分的数据库，因此可以受益于所述数据系统中所使用的内部冗余机制。更进一步的，动作引擎212可以为配置应用程序的一部分，操作者通常可以配置、控制和/或监控过程控制系统，允许操作者创建和管理动作引擎工作流，而不需要切换到不同的软件应用程序，如编程、脚本或编译应用程序。

作为一个实施例，用户可以生成一个工作流，其包括获取过程变量的步骤，比较该过程变量与预定阈值之间的关系，当过程变量超过阈值时生成日志登录、生成报警指示并且通过操作者显示设备或用户接口设备向操作者显示报警信息。一旦用户创建了工作流模板，用户可以创建一个或多个工作流的示例并且可以通过特定参数自定义所述示例，例如对应于不同的RTU或控制器设备创建不同的示例。然后，定义的工作流可以被提供给不同的RTU或控制器设备，不同RTU或控制器设备中的每一个都不再需要复制该工作流。更进一步的，如果工作流发生了变化或改变(例如工作流的一个步骤被改变或删除、一个新的步骤被添加、一个变量被改变等)，该变化可以相应于所述模板自动地被传播到所有的工作流示例。因此，在主机设备200中当工作流模板的特定示例被触发时，新的或改变的工作流会被执行。

参见图3，图3是根据具体的实施例的动作引擎212的示例性的实现框图。在图3的实施例中，动作引擎212包括多个使其进行操作的例程或模块。例程或模块中的每一个都包括存储在存储器(图2的存储器206)中的计算机可读指令的集合，当在处理器(图2的处理器204)上执行时，使得处理器实现动作引擎212的各种组件。在图3的实施例中，动作引擎212包括工作流模块220、背景查询模块222和表达式编辑模块224。此外，动作引擎212包括解析器226和预定义表达式的集合或步骤228。该预定义表达式或步骤228的集合包括各种预先设置的表达式，以被用于创建工作流模板。该预设值的表达式的集合包括由动作引擎212提供的表达式(例如初始地包含在内的)和/或使用动作引擎212创建的表达式，例如使用表达式编辑模块224，将会在下面详细描述。该工作流模块220可以使得用户创建工作流模板，其中工作流模板包括从预定义表达式或步骤228的集合中选择的一个或多个表达式或步骤。该工作流模块220还可以使用户相对于工作流模板创建一个或多个工作流的示例，并且允许用户设置对执行所创建的工作流示例的触发。该工作流模块220还通过用户接口设备(例如图1的HMI设备114)向用户提供显示，以使得用户可以定义工作流模板和创建工作流示例。如下的详细描述，工作流示例的执行在用户预定的时间内被触发(例如反复的特定时间期间)，或响应于检测到特定参数和/或数据库中的数值发生了变化而被触发。例如，背景查询模块222允许用户定义数据库的查询。一个或多个背景查询与工作流示例相关，并且在背景查询被检测到的范围内，当特定数据(在一个或多个数据库中的)发生数值变化时触发工作流示例的执行。

参见图4，示例性的显示500描述了由动作引擎的用户接口组件生成的屏幕，以使用户可以创建工作流。例如，显示400由图2的工作流模块220的用户接口组件生成。显示400包括窗格402和406，窗格402用于提供创建的工作流模板的可视化的示例，窗格406允许用户通过为工作流模板的每一个步骤选择特定的步骤或表达式来定义工作流模板的步骤，并且指定为工作流模板选择的表达式的各种参数。窗格402允许用户在工作流模板中创建任何合适数量的步骤，并且允许用户另一步骤之间的连接。每一个步骤在窗格402中都通过一个方框来表示。由于工作流模板通常包括至少一个步骤，当用户第一次打开新的模板时，窗格402包括一个方框来表示工作流模板的第一个步骤。用户通过在对应于已经创建的步骤的方框上点击右键可以定义一个或多个附加步骤，以及对应于创建的步骤选择动作。当用户在特定步骤上点击右键时，会出现一个菜单以使用户选择对应于工作流模板400的步骤或一个或多个其他步骤所执行的动作，例如在工作流400之前的步骤或之后的步骤。一些示例性的动作包括如下集合中的任何动作，“在后插入步骤”、“在前插入步骤”、“添加是”、“添加否”、“是连接到已有步骤”、“不连接到示例步骤”以及“删除步骤”。“添加是”、“添加否”的步骤选项允许用户在步骤后创建附加的分支，其中特定的分支可以基于步骤返回的数值来选择。作为一个示例，从步骤返回逻辑零(“0”)的数值会选择一个“NO”的分支，以及非零数值(例如逻辑1)会选择一个“YES”分支。

工作流模板404包括多个步骤410-414。用户通过在窗格406中输入参数值来定义每个步骤410-414的各种参数。例如，用户在窗格406的框420“步骤名称”中输入步骤的名称。用户通过使用窗格406中的“格式”框422的下拉菜单来选择步骤410-414的表达式。图4中用户为工作流模板404的第一步骤410提供了名称“Downloadrecipe”，并且为第一步骤410选择表达式“Write_ControlWave_List”。选择的表达式在“表达式”框424中对用户可见。窗格406的格式参数窗口426可以显示与格式框422选择的表达式相关的参数，允许用户为每个参数选择参数的类型和数值。用户从预定义的参数类型的集合中为每个参数选择参数类型。预定义的参数类型的集合包括一个或多个“常量”、“前一步骤的结果”、“运行值”和“工作流参数”。常量参数类型表示在相应数值区域指定的数值，为基于特定参数的合适的数字或字母数字的数值，将会在工作流模板的每一个示例中保持相同。前一步骤的结果的参数类型表示当前表达式应当在工作流的前一个步骤中取结果，并使用该结果作为当前参数的数值。运行值的参数类型表示数值应当在当前工作流在运行的过程中来生成。工作流参数的类型表示指定的参数数值会根据情况来选择，例如，当工作流模板400的示例被创建时。当然所述预定义的参数类型的集合还可以包括其他参数类型和/或省略上述一个或多个参数类型。

图4的实施例中，表达式Write_ControlWave_List为双参数的表达式(即有两个参数与该表达式相关)。与其相关的第一个参数是“设备”参数，用于指定将要下载列表的设备(例如RTU)以及“列表”参数用于指定将要被下载到设备的配方(例如包括所述配方的文件的文件名)。在示例性的实施例中，用户选择Write_ControlWave_List的每一个参数为步骤410的“工作流参数”类型。由此，当用户生成工作流模板的特定示例时，用户将为这些参数选择特定的参数数值。

继续参照图4的工作流模板的示例，下载配方步骤410的后面跟着有条件的分支，特定的，“否”的分支430包括步骤411-413，“是”的分支432包括步骤414。在执行过程中，根据步骤410的执行结果来选择“否”的分支430或“是”的分支432。例如，成功下载配方将会返回逻辑1，基于该数值，将会选择“是”的分支432。另一方面，未成功下载配方将会返回非逻辑1的数值(例如逻辑0或其他数值)，这种情况下，将会选择“否”的分支430。分支430包括创建日志登录未成功下载配方的步骤(步骤411)，“暂停”步骤定义空闲时间的某一阶段，跟随其后的是另一个下载配方步骤(步骤413)。下载配方步骤413会返回步骤410并且触发工作流从步骤410开始执行。

参见图5，示例性的显示500表示由动作引擎的用户接口组件产生的屏幕，以使用户可以创建自定义的表达式。例如显示500可以通过图2的表达式编辑模块224的用户接口组件来生成。显示500包括部分502，其包含“功能”标签和“格式树”标签。在图5中，功能标签被选择。当选择功能标签时，显示500的部分502向用户显示功能集合，从而用户可以使用其来创建自定义的表达式。使用显示500，用户可以通过选择一个或多个这些功能作为构件创建的表达式来定义一个表达式。暂时参见图6，图6示例性地显示了用户创建的表达式。该表达式由用户输入到“格式”窗口510，并且可以通过部分502的“格式树”标签来向用户显示。一旦创建，该表达式可以由用户提供的表达式名称被保存，然后可以在工作流模板中被选择。例如，当工作流模板被创建或编辑时，表达式在提供用于选择的步骤集合中将变为可用。

暂时参见图7，显示700示例性的示出了由动作引擎的用户接口组件创建的屏幕，以使用户可以创建背景查询。例如显示700可以通过图2的背景查询模块220的用户接口组件来生成。显示700允许用户通过在下拉菜单中选择表单名称的方式以在数据库中选择表单的名称。用户还可以通过在选择表单中列举的特定标记或列中缩小查询的范围。用户还可以指定一个变量名称进行查询(例如在“Where”窗口702中输入变量名称)。用户还可以通过点击“测试”按钮704来测试和确认查询。更进一步的，用户还可以指定查询的跟踪级别识别，例如通过选择识别选择错误、报警、信息和调试的一个或多个的任意组合。然后，指定的识别被用于日志跟踪来记录查询的结果。

图8-11示出了示例性的显示，由动作引擎的用户接口组件产生以使用户可以创建工作流的示例。例如，示例性的显示可以由图2的工作流模块220的用户接口组件生成。首先参见图8，显示800示出了为被创建的示例识别工作流模板。用户通过使用框802的下拉菜单从可用工作流模板的集合中选择工作流模板。如图9所示，显示900为用户提供与在显示800上被识别的工作流模板相关的类型为“工作流参数”的任何参数。使用显示900，用户为每一个描述的参数提供数值，因而可以自定义工作流的特定示例。参见图10，显示1000允许用户为工作流示例指定输出设置。显示1000还允许用户定义基于工作流示例的运行结果产生的报警。例如，用户可以指定如果工作流示例的运行出现故障状态，则产生报警。可选择地，如果工作流示例运行的结果发生任何状态改变时，例如在监控系统中，用户指定产生报警。参见图11，显示1100允许用户为工作流示例指定触发条件。如上所讨论的，触发条件可以基于调度时间，如一个或多个特定时间的起始点、重复特定时间期间等，和/或基于数值的改变，如在一个或多个数据库范围(由背景查询产生)内发生数值变化。

图12中的流程图表示出了用于在过程控制工厂中自动配置主机设备以自动地执行动作或动作集合的方法1200。该方法1200通过存储在计算机可读介质(包括短暂的信号)中的软件指令来实现，并且由处理器，如服务器150、HMI设备114或主机设备200来执行。生成工作流模板(块1202)。工作流模板包括由主机设备执行的一个或多个步骤的序列。从预定义步骤的集合中选择至少一个或多个步骤中的每一个(块1203)。根据工作流模板生成工作流示例(块1204)。产生用于触发执行工作流示例的触发条件(块1208)。响应于检测到触发条件，执行一个或多个步骤的序列(块1210)。

实施例中，如上列举的与方法1200有关的部分步骤被省略、组合、补充或重新排序。

除非尤其指出的，这里讨论所使用的词汇，如“处理”、“计算”、“决定”、“识别”、“呈现”、“显示”或相关的涉及到机器(如计算机)的动作或处理，其处理或改变存储在一个或多个存储器(如易失性存储器、非易失存储器、或其组合)、寄存器或其他接收、储存、传送或显示信息的机器组件中的表示物理量(如电子的、磁的或光学的)的数据。

当以软件方式实现时，这里所描述的任何应用程序、服务、引擎、例程以及模块都被存储在有形的、非易失的计算机可读存储器中，例如磁盘、光盘、固态存储器、分子内存存储设备或其他存储介质、计算机或处理器的RAM或ROM中等。尽管这里公开的示例系统在其他组件之间包括在硬件上执行的软件和/或固件，应当指出的是这样的系统仅作为示例性的并且不限于此。例如，其可以预期为任何硬件、软件和固件组件可以包含只有硬件、只有软件或硬件与软件的任何组合。据此，本领域技术人员可以获知提供的具体实施例不是仅有的实现所述系统的方法。

因此，根据本发明具体实施例所描述的本发明将不限于此，显然本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对公开的具体实施例作出改变、添加或删除，其都将落在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种在过程控制工厂中配置主机设备以自动地执行动作或动作集合的方法，所述方法包括：

在所述主机设备中生成包括由所述主机设备执行的一个或多个步骤的序列的工作流模板，包括从预定步骤的集合中选择一个或多个步骤中的至少一些中的每个；

在所述主机设备中创建在所述主机设备中的所述工作流模板的实例；

在所述主机设备中生成触发条件以自动地触发实例工作流；

检测所述触发条件；以及

响应于检测所述触发条件，在所述主机设备中执行所述一个或多个步骤的序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述工作流模板中的一个或多个步骤使能所述主机设备与耦合到一个或多个现场设备的远程终端单元(RTU)进行通信，以使能在所述主机设备与所述一个或多个现场设备之间的通信，其中，所述工作流模板使能所述主机设备执行以下项之一：(i)从所述RTU上传配置概要文件或(ii)下载配置文档至所述RTU。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述工作流模板中的所述一个或多个步骤使所述主机设备能够响应于基于从所述RTU接收到的数据的来确定的与所述现场设备相关的过程参数数据的变化，来调整耦合至远程终端单元(RTU)的现场设备的设置点。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工作流模板进一步包括一个或多个步骤，以使所述主机设备能够响应于检测到过程参数发生变化而产生报警指示，并将所述报警指示发送到用户接口设备。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个步骤中的一个步骤对应于符合语法的表达式，并且其中，执行所述一个或多个步骤的序列包括：

基于所述语法解析所述表达式来识别一个或多个例程，其中，所述一个或多个例程被存储在与所述主机设备相关的存储器中；以及

执行一个或多个被识别的例程。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述表达式与一个或多个参数相关，并且其中，生成所述工作流模板包括为一个或多个参数中的每个指定i)参数类型和ii)参数数值中的一个或两者。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述表达式与工作流参数类型的至少一个参数相关，所述方法进一步包括分别为工作流的示例的至少一个参数指定相应的数值。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述工作流模板为第一工作流模板，并且其中，所述方法还进一步包括生成第二工作流模板，其中，所述第二工作流模板包括触发第一工作流模板的示例的执行的步骤。

9.根据权利要求5所述的方法，进一步包括定义自定义表达式，其中，所述自定义表达式符合表达式语法；并且其中，生成所述工作流模板包括将对应于所述自定义表达式的步骤包括在所述工作流模板中。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个步骤中的第一步骤为条件步骤，第一分支和第二分支跟随所述条件步骤，其中，在所述工作流示例的执行过程中，根据所述第一步骤的执行结果来选择第一分支或第二分支。

11.一种过程控制系统，包括：

主机设备，所述主机设备被配置为与一个或多个远程终端单元(RTU)进行通信，以实现以下项中的一项或两项：(i)从所述一个或多个远程终端单元获取数据和(ii)向所述一个或多个远程终端单元发送数据，其中，所述主机设备包括：

非易失性计算机可读存储器，用于存储多个预定步骤；以及

动作引擎，其被配置为

生成工作流模板，所述工作流模板包括从所存储的多个预定步骤中选择的一个或多个步骤的序列，并由所述主机设备来执行；

对应于所述工作流模板来创建工作流示例；

生成触发条件以自动地触发所述工作流示例；

检测所述触发条件；以及

响应于检测所述触发条件，启动所述一个或多个步骤的序列的执行。

12.根据权利要求11所述的过程控制系统，其中，所述工作流模板中的一个或多个步骤使所述主机设备能够与RTU进行通信以执行以下项中的一项：(i)从所述RTU上传配置概要文件或(ii)下载配置文档至所述RTU。

13.根据权利要求11所述的过程控制系统，其中，在所述工作流模板中的一个或多个步骤使所述主机设备能够根据从所述RTU接收到的与现场设备相关的过程参数变化的数据，响应于决策以使能所述主机设备调整耦合至RTU现场设备的设置点。

14.根据权利要求13所述的过程控制系统，其中，所述工作流模板进一步包括一个或多个步骤，以使所述主机设备能够响应于检测到过程参数发生变化而产生报警指示，并将所述报警指示发送到用户接口设备。

15.根据权利要求13所述的过程控制系统，其中，所述一个或多个步骤中的一个步骤对应于符合语法的表达式，并且其中，所述动作引擎进一步被配置为解析所述表达式以识别一个或多个例程，所述一个或多个例程被存储在非易失性计算机可读存储器或所述主机设备的其他存储器中，所述一个或多个例程用于执行所述步骤。

16.根据权利要求15所述的过程控制系统，其中，所述表达式与一个或多个参数相关，并且其中，生成所述工作流模板包括为一个或多个参数中的每个指定i)参数类型和ii)参数数值中的一个或两者。

17.根据权利要求15所述的过程控制系统，其中，所述表达式与工作流参数类型的至少一个参数相关，所述动作引擎进一步被配置为分别为工作流的示例的至少一个参数接受相应的数值。

18.根据权利要求15所述的过程控制系统，其中，所述工作流模板为第一工作流模板，并且其中，所述动作引擎进一步被配置为生成第二工作流模板，其中，所述第二工作流模板包括触发第一工作流模板的示例的执行的步骤。

19.根据权利要求15所述的过程控制系统，其中，所述动作引擎进一步被配置为提供用户接口来生成自定义表达式，其中，所述自定义表达式符合所述语法；并且其中，生成所述工作流模板包括将对应于所述自定义表达式的步骤包括在所述工作流模板中。

20.根据权利要求15所述的过程控制系统，其中，所述一个或多个步骤中的第一步骤为条件步骤，第一分支和第二分支跟随所述条件步骤，其中，在所述工作流示例的执行过程中，根据所述第一步骤的执行结果来选择第一分支或第二分支。