CN106662862B - 过程控制系统中的对象创建 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于创建过程控制系统中的软件对象的计算机实现的方法。该方法由处理工具来执行。该方法包括创建(SI02)过程控制系统中的过程对象，过程对象具有至少两个方面。该方法包括实例化(S104)过程控制系统中的过程对象的至少一个实例。该过程对象由具有所述至少两个方面的控制设备对象类型来定义。控制设备对象类型从控制对象类型继承至少两个方面中的至少一个方面，并且从设备对象类型继承至少两个方面中的至少一个另外的方面。还提供了处理工具、计算机程序以及计算机程序产品。

Description

过程控制系统中的对象创建

技术领域

这里提出的实施例涉及过程控制系统，具体地涉及用于创建过 程控制系统中的对象的方法、处理工具、计算机程序以及计算机程 序产品。

背景技术

国际标准IEC81346-1“Industrial systems,installations and equipment andindustrial products-Structuring principles and reference designations”提供了用于通过指定用于结构化包括关联信息的对象 的原理来建立工厂、机器、建筑物等的模型的基础。如国际标准 IEC81346-1中所用的，术语“对象”意指在开发、实现、使用以及 处置过程中处理的实体，并且可以指物理或非物理“事物”，(即， 可能存在、现在存在或过去存在的任何事物)。而且，“对象”具 有关联到它的信息。

大多数对象对应于物理上存在且由此有形的对象(例如，马达、 泵、阀、传感器、建筑物等)。然而，存在不具有物理对应关系但 为不同目的而存在的对象，例如，对象可能仅借助于其子对象的存 在而存在。即，对象可以为了结构化目的而定义(例如，系统)； 或者对象可以为了启用一组信息的识别而存在。

IEC81346-1不区分具有物理存在的对象与不具有物理存在的对 象。两种对象被相关为在系统的寿命周期中识别并处理。

当描述对象内部及其与其他对象的相互关系时，从不同角度考 虑对象可能是有用的。在IEC81346-1中，对象的这些不同角度被称 为“方面”。IEC81346-1中论及的方面集中于：1)对象打算做什么 或它实际上做什么—功能方面；2)对象借助于哪种手段来做它打算 做的事情-产品方面；以及3)对象的预期或实际空间-位置方面。另 外，可以应用其他方面。

根据IEC81346-1的“对象类型”是具有相同组特性的对象的种 类。根据共同特征的数量，对象类型可以是非常通用或非常专用的。 在一般术语中，个体是一种类型的样本。

IEC81346-1还定义了结构化原理。对象的方面提供了确定对象 在该方面的子对象的可能性。各子对象还可以在同一方面中被查看， 这产生更低级的子对象。结果是在特定方面中查看对象的连续细分。 该细分由此可以被表示为树。同一对象例如可以根据其方面出现在 若干这种结构中。具体地，IEC81346-1讨论了面向功能的、面向产 品的以及面向位置的结构。可以按需使用基于其他方面的其他结构。

标题为“Method of integrating an application in a computerized system”的国际专利申请WO0102953公开了一种用于在用于控制现 实世界对象的计算机化系统中集成许多各种类型的应用的方法。 WO0102953中所公开的方法基于现实世界对象被表示为“复合对象” (在下文中被称为“方面对象”)的概念。现实世界对象的不同方 面(诸如对象的物理位置、过程中的当前阶段、控制功能、操作员 交互作用、模拟模型、关于对象的一些文档等)各被描述为方面对 象的不同方面。方面对象是一个或更多个这种方面的容器。由此， 方面对象不是传统意义的面向对象系统中的对象，而是实现不同方 面的对这种传统对象的引用容器。各方面或方面组可以由独立软件 应用来实现，软件应用借助可通过方面对象访问的一组接口提供其 功能。各方面对象可以被置于一个或更多个结构中。WO0102953由 此描述了控制系统可以被如何实现为使得系统可以根据IEC81346-1 的原理来设计并操作。

WO0102953中所定义的概念的一个可能扩展可以为添加用于方 面对象类型的支持。这可以使得可以创建并高效重复使用针对频繁 复发的问题的标准化解决方案。例如，不是对工厂中每一个阀从头 创建方面对象，而是可以定义一组阀类型，然后可以使用这些类型 来创建所有阀对象作为实例。方面对象类型的各实例然后可以继承 由其类型定义的方面。

上述概念的另外可能扩展可以是添加用于对象类型专门化的支 持(即，允许更专门化的对象类型(子类型)以从更一般的对象类型 (超类型)继承特性并通过附加一个或更多个另外方面或扩展现有方 面来扩展功能)。例如，根据具有特定组方面的一般阀类型，用于切 断阀、控制阀等的专门化可以通过添加专用于这些类型的方面和方面 细节来创建。

通过利用用于相关控制功能(诸如开/闭、启/停、PID控制器等) 的方面对于所有公共过程设备(诸如阀、泵、马达等)创建对象类 型，可以建立具有可以被实例化以实现用于广泛组控制问题的期望 功能的方面对象类型的库。

然而，上述方法的一个问题是凭借各种过程设备和控制功能， 可能组合的数量变得非常大。这反过来产生非常大量的方面对象类 型，方面对象类型中的许多可能仅在小细节上不同，这使得这种库 开发和维护昂贵，并且难以理解和使用。

US6268853B1公开了一种用于指定至少一个子组的需要的信息 以产生用于工业过程的控制工具的开发工具，其中该过程由机械资源 执行，该控制工具包括执行逻辑、模拟实施工具、诊断工具、HMI 工具和示意图，该开发工具包括多个控制组件(CA)，每个机械资 源类型具有一个单独的CA，其可以通过经由编辑器的选择和参数化 而被实例化以指定需要的信息，在实例化之后，CA被编译以生成工 具。

因此，仍然需要过程控制系统中改进的对象创建。

发明内容

这里实施例的目标是提供过程控制系统中改进的对象创建。

所附实施例的发明人已经认识到，用于创建过程控制系统中的 对象的更高效方法可以是分别对于过程设备和控制功能创建单独的 方面对象类型。过程设备对象类型然后可以具有用于作为过程设备 (包括它提供的对信息和设备控制的访问的信号接口)的特性的功 能和特征的方面。类似地，控制功能对象类型然后可以具有作为用 于它们特性的方面，诸如控制功能、用于操作员接口的图形以及所 需信号接口的描述。为了创建用于具体问题的控制方案，应用工程 师可以选择合适的设备对象和控制对象类型，并且可以创建继承两 者方面的方面对象实例。在面向方面的编程中，这被称为多重继承。

多重继承允许对象或种类从多于一个父对象或父种类继承特性 和特征。多重继承与更常见的单继承不同，在单继承中，对象或种 类仅可以从一个特定对象或种类继承。然而，因为认为多重继承在 许多情况下增大复杂度且产生模糊，所以经常避免多重继承。一个 这种情况是由图1中的种类图图示的“菱形问题”。这是在两个种 类B和C从A继承且种类D从B和C这两者继承时引起的模糊。 如果在A中存在B和/或C已经重写的特性且D未重写它，那么D 继承哪个版本的特性可能不清晰；版本可能是B的版本，或者版本 可能是C的版本。

具体地，根据第一方面，提出了一种用于创建过程控制系统中 的软件对象的计算机实现的方法。该方法由处理工具来执行。该方 法包括以下步骤：创建过程控制系统中的过程对象，过程对象具有 至少两个方面。该方法包括以下步骤：实例化过程控制系统中的过 程对象的至少一个实例。过程对象由具有所述至少两个方面的控制 设备对象类型来定义。控制设备对象类型从控制对象类型继承至少 两个方面中的至少一个方面，并且从设备对象类型继承至少两个方 面中的至少一个其他方面。

有利地，这提供过程控制系统中对象的高效创建。

有利地，本发明描述了多重继承可以如何用于过程控制系统中 来提高可重用性和设计效率并同时降低复杂度和模糊性。

根据第二方面，提出了一种用于创建过程控制系统中的软件对 象的处理工具。处理工具包括处理单元。处理单元被构造为创建过 程控制系统中的过程对象，过程对象具有至少两个方面。处理单元 被构造为实例化过程控制系统中的过程对象的至少一个实例。过程 对象由具有所述至少两个方面的控制设备对象类型来定义。控制设 备对象类型从控制对象类型继承至少两个方面中的至少一个方面， 并且从设备对象类型继承至少两个方面中的至少一个其他方面。

根据第三方面，提出了一种用于创建过程控制系统中的软件对 象的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程 序代码在处理单元上运行时，使得处理单元执行根据第一方面的方 法。

根据第四方面，提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产 品包括根据第三方面的计算机程序和上面存储计算机程序的计算机 可读装置。

要注意，只要情况合适，第一、第二、第三以及第四方面的任 意特征就可以应用于任意其他方面。同样地，第一方面的任意优点 可以同样地分别应用于第二、第三和/或第四方面，反之亦然。所附 实施例的其他目的、特征以及优点将从以下详细公开、从所附从属权利要求以及从附图清晰。

通常，用于权利要求中的所有术语根据它们在技术领域中的普 通含义来解释，除非在这里另外明确定义。对“一个元件、装置、 组件、部件、步骤等”的所有参考要被开放地解释为提及元件、装 置、组件、部件、步骤等的至少一个实例，除非另外明确叙述。这 里所公开的任意方法的步骤不是必须以所公开的确切顺序来执行， 除非明确叙述。

附图说明

现在参照附图用示例的方式来描述发明概念，附图中：

图1是图示了根据现有技术的对象继承的示意图；

图2至图14是图示了根据实施例的对象、对象类型、对象定义 以及对象继承的示意图；

图15是根据实施例的方法的流程图；

图16是显示了根据实施例的处理工具的功能单元的示意图；

图17显示了根据实施例的、包括计算机可读装置的计算机程序 产品的一个示例；

图18示意性图示了根据实施例的处理控制系统；以及

图19示意性图示了根据实施例的示例。

具体实施方式

现在将在下文中参照显示了发明概念的特定实施例的附图更完 全地描述发明概念。然而，发明概念可以以许多不同的形式来具体 实施，并且不应被解释为限于这里阐述的实施例；相反，这些实施 例用示例的方式来提供，使得本公开将全面且完整，并且将向本领 域技术人员完全传达发明概念的范围。同样的附图标记贯穿说明书 提及同样的元件。

本发明涉及一种用于基于方面对象信息模型控制现实世界对象 的系统，本发明描述了在系统中如何表示方面和方面对象，并且方 面和方面对象如何用于对工厂建模。

在下文中，在没有误解风险的情况下，代替“方面对象”和“方 面对象类型”，频繁使用更短的术语“对象”和“对象类型”。而 且，术语“对象”总是意指“对象实例”，而对象类型总是用术语 “对象类型”来提及。另外，所有这里所公开的对象和对象类型在 软件中实现。换言之，对象和对象类型是计算机实现的软件对象和 对象类型。因此，这里所公开的用于创建过程控制系统中的对象的 机制可以被认为是计算机实现的用于创建过程控制系统中的软件对 象的机制。

方面对象信息模型：在一般术语中，方面对象信息模型描述了 在系统中(诸如在过程控制系统中)如何表示方面和对象以及方面 和对象如何用于在系统中对工厂、机器、建筑物等建模。

方面和对象：在一般术语中，方面对象表示物理对象(例如， 阀或马达)或诸如控制回路或配方的“软”对象，并且由对象类型 来定义。对象由一个或若干方面组成，其中，各方面由定义对象类 型的方面定义来定义。图2显示了对象O₁已经从对象类型OT₁创建 的示例。对象O₁上的方面A₁和A₂由对象类型OT₂上的、它们对应 的方面定义AD₁和AD₂来定义。

在一般术语中，对象类型借助其所含的方面定义来定义从对象 类型实例化的所有对象的内容和行为。当创建对象实例时，如对象 类型上的方面定义所定义的，在对象上实例化方面。

在一般术语中，对象类型可以是简单的或是结构化的。简单对 象类型的实例化产生一个对象实例。结构化对象类型的实例化产生 例如作为分层次组织对象的集合的结构化对象。

在一般术语中，方面含有实例专用数据，诸如特性、子引用、 对象引用等。方面的内容和行为由其方面定义来定义。

在一般术语中，方面定义以实例独立的方式定义了方面的内容 和行为。方面定义包括形式声明，诸如形式属性、形式子引用等。

结构化对象类型：简单的对象类型描述了一个对象；每次实例 化简单对象时，都精确地创建一个对象。结构化对象类型描述了用 父对象和一个或若干子对象分层次组织的一组对象。每次实例化结 构化对象类型时，都创建具有父对象和一组子对象的结构化对象。

各子对象可以由方面定义中的形式子来定义。形式子指定子的 对象类型和形式名称。在结构化对象类型的实例上，实际父-子关系 由对应方面上的子引用来定义。

图3显示了结构化对象O₁(该对象具有方面A₁和A₂)从结构 化对象类型OT₁创建的示例。O₁-O₂以及O₁-O₃父-子关系(FC₁、FC₂) 是由方面定义AD₂定义的方面A₂的一部分。AD₂指定在附图中由虚 线表示的两个形式子。用于形式子的对象类型被表示为OT₂和OT₃， 方面定义AD₃和AD₄分别产生对象O₁处的方面A₃和A₄。

结构化对象类型可以具有多个方面定义，该多个方面定义具有 形式子。

单继承：工程师、技术人员、开发人员等可以将对象类型创建 为现有对象类型(被表示为超类型)的专业化或子类型。进一步地， 所谓的子类型从其超类型继承所有方面定义，并且通过增加方面定 义或通过扩展所继承的方面定义来扩展。

在一般术语中，以下三个规则可以应用。首先，子类型从其超 类型继承所有的方面定义。继承是传递的，即，如果对象类型B从 A继承且C从B继承，那么C从A和B这两者继承。第二，子类型 可以将方面定义添加到从其超类型继承的方面定义。第三，方面定 义指定其是否可扩展。如果方面定义可扩展，则继承方面定义的子 类型可以重写(扩展)其特性和功能。

在图4中，对象类型OT₂通过增加方面定义AD₃来扩展对象类 型OT₁(该对象类型OT₁具有方面定义AD₁、AD₂)。对象O₂为类 型OT₂的。对象O₂的方面由此由OT₂的方面定义加上从OT₂的超类 型OT₁继承的方面定义来定义。所继承的方面定义在附图中由点元 素来表示。

如上所述，可以对于包括相关控制功能(诸如开/闭阀、启/停泵、 控制比例-积分-微分(PID)控制器等)的方面的所有公共过程设备 (诸如阀、泵、马达等)创建对象类型。这将允许用可以被实例化 以实现用于广泛组控制应用的期望功能的对象类型来建立库。然而， 这种方法的问题是由于种种过程设备和控制功能，可能组合的数量 变得非常大，这产生非常大量的对象类型，对象类型中的许多仅在 小细节上不同，这使得开发和维护这种库昂贵，并且难以理解和使 用。

多重继承：多重继承使得更好更高效的方法变成可能。在该方 法中，分别对于过程设备和控制功能开发不同的对象类型。设备对 象类型可以具有用于作为过程设备的特性的功能和特征的方面定 义。类似地，控制对象类型可以具有作为控制对象类型的特性的方 面定义，诸如用于操作员接口的控制功能和图形。

特别地，对象类型可以从多于一个超类型继承。这被称为多重 继承。产生的对象类型继承其所有超类型的所有方面定义，并且可 以增加它自己的方面定义和方面定义扩展。除了对于上述单继承定 义的规则之外，以下三个规则可以应用于多重继承。首先，子类型 可以从多于一个超类型继承。第二，超类型中的两个或更多个不是 必须具有名称相同的方面定义，除非它们转而从公共超类型继承。 第三，如果两个或更多个超类型从公共超类型继承方面定义且超类 型中的至少一个扩展所继承的方面定义，那么子类型上的产生的方 面定义将是所述扩展的合并。如果在合并期间检测到冲突，则这被 认为是错误，并且不允许多重继承。合并冲突的示例包括用具有相 同名称的形式属性、形式子或形式对象引用扩展。这消除如上所述 的“菱形问题”。

在图5中，对象类型OT₃扩展OT₁(OT₁具有方面定义AD₁、 AD₂)和OT₂(OT₂具有方面定义AD₃、AD₄)这两者，增加方面定 义AD₅。实例O₃为类型OT₃的。实例的方面由对象类型OT₃加上由 对象类型OT₃的超类型OT₁和OT₂定义的对象类型来定义。

对象引用：在一般术语中，对象引用可以用于创建除了对象之 间的父-子关系之外的关系。而父-子关系总是在同一结构内，对象引 用通常在不同结构中的对象之间。对象引用的示例包括系统部分到 节点的分配和控制功能到过程设备的连接。

在一般术语中，对象引用由如由方面的方面定义中的形式对象 引用定义的方面来保持。方面定义可以具有多个形式对象引用，并 且对象类型可以具有多个方面定义，该多个方面定义具有形式对象 引用。形式对象引用指定要引用的对象的对象类型和形式名称。

对象引用由工程师、技术人员、开发人员等创建为系统或应用 配置的一部分。可替代地，它们可以在结构化对象类型的实例化时 自动创建。在后者的情况下，形式对象引用指定用于要在实例化时 创建的对象引用的相对路径。

图6显示了由附图中的虚线表示的、对象类型OT₁的方面定义 AD₁定义形式对象引用的示例。形式对象引用的对象类型是对象类 型OT₂。当工程师、技术人员、开发人员等将对象O₁创建为类型OT₁的实例时，将要求他/她提供用于类型的形式对象引用的实际对象引用。系统将验证所引用的对象为正确的类型(在该示例中为OT₂)。 在图6中，这一点用从对象O₁的方面A₁到对象O₂的弯曲虚线箭头 来图示。

图7显示了结构化对象类型内的相对对象引用的示例。对象类 型OT₁的方面定义AD₁定义涉及由附图中的弯曲虚线箭头表示的形 式子FC₁的形式对象引用。形式对象引用的对象类型是OT₂。当工程 师、技术人员、开发人员等将对象O₁创建为类型OT₁的实例时，创 建由图7中的虚线表示的、从方面A₁到对象O₂的对象引用。

这里所公开的实施例涉及创建过程控制系统中的对象。为了使 得能够创建过程控制系统中的对象，提供了处理工具、由处理工具 的处理单元执行的方法、例如计算机程序产品形式的、包括代码的 计算机程序，当在处理单元上运行时，该代码使得处理单元执行方 法。

现在对图15进行参照，图15图示了根据实施例的、用于创建 过程控制系统中的软件对象的计算机实现的方法。

该方法包括创建过程控制系统中的过程对象的步骤S102。过程 对象具有至少两个方面。过程对象由具有至少两个方面的控制设备 对象类型来定义。控制设备对象类型从控制对象类型继承至少两个 方面中的至少一个方面，并且从设备对象类型继承至少两个方面中 的至少一个其他方面。在这一点上，创建过程对象可以涉及生成表 示过程对象的软件代码部以及可选地存储由此生成的软件代码部。

该方法包括实例化过程控制系统中的过程对象的至少一个实例 的步骤S104。在这一点上，实例化至少一个实例可以涉及生成定义 过程对象的至少一个实例的软件代码部以及可选地存储由此生成的 软件代码部。

对于具体的过程控制系统，从而可以例如对应于用于该过程控 制系统的具体标准创建具有设备和控制功能的组合的对象和对象类 型。这些组合的对象和对象类型中的每一个由此从一个设备对象类 型并从一个控制对象类型继承。图8中图示了这一点。在图8中， 从具有方面定义控制AD、图形AD、设备AD以及文件AD且从两 个对象类型(控制类型1和设备类型1)继承的控制设备类型1(即， 具有至少两个方面的控制设备对象类型)创建过程对象1。控制设备 类型1由此在不复制控制和设备功能的细节的任何内容的情况下包 括用于对象类型的一个特定组合的控制和过程设备功能。如技术人 员理解的，可以对于其他组合创建其他组合的对象类型。

如上面所公开的，控制对象类型可以具有过程控制系统中的控 制功能和用于过程控制系统的操作员接口的图形中的至少一个的方 面定义。控制功能可以是打开、关闭、启动、停止和/或调节。如上 面公开的，设备对象类型可以具有过程控制系统中的过程设备的方 面定义。

如上面公开的，过程对象可以表示过程控制系统中的物理设备。 如上面公开的，物理设备可以是传感器、阀、泵或马达。可替代地， 过程对象可以表示过程控制系统中的逻辑实体。

在一般术语中，控制功能和设备之间的通信可以通过信号接口 发生。在一般术语中，信号接口由一个或更多个输入和/或输出信号 构成，控制功能可以由信号接口分别从设备读出和写到设备。信号 由对象来表示。

特别地，控制对象类型和设备对象类型可以从公共复合信号对 象类型继承至少一个信号接口方面。复合信号对象类型可以定义过 程控制系统中的控制对象类型与其他对象类型之间的信号接口。复 合信号对象类型可以定义过程控制系统中的设备对象类型与其他对 象类型之间的信号接口。复合信号对象类型可以指定在实例化过程 对象时应如何连接过程对象的控制功能和设备功能。

复合信号对象类型可以具有指定信令特性的方面定义。在一般 术语中，信号对象类型具有可以指定信号特性的方面定义。信令特 性可以与信号类型、信号范围以及信号方向中的至少一个有关。信 号类型可以为布尔、整数、实数等。信号范围可以为最大值和最小值等。信号方向可以为入或出等。对于不同类型的信号可以具有不 同的信号对象类型。

当实例化这些对象类型时，结果可以是充当控制功能和设备之 间的软件集结点的信号对象。特别地，信号对象可以充当过程控制 系统中的控制对象与设备对象之间的软件集结点。

使用结构化对象类型的概念，由此可以将若干信号对象分组为 复合信号。复合信号对象类型可以具有指定信号对象类型的一个或 更多个形式子的方面定义，由此形成由多个输入和/或输出信号构成 的信号接口的完整定义。图9显示了具有由复合信号方面定义来定 义的两个形式子的复合信号对象类型。形式子被命名为速度和反馈， 并且被归类为实际出信号和实际入信号。

当创建控制功能对象类型和设备对象类型的库时，由此可以确 保特定控制功能对象类型和特定设备对象类型可通过使两个对象类 型从公共复合信号超类型继承信号接口定义而兼容(即，需要分别 提供相同的信号接口)。图10中图示了这一点。

现在可以如图11显示的通过借助多重继承组合控制对象类型和 设备对象类型来创建组合的控制设备对象类型。结果是继承菱形。 然而，上述菱形问题通过实施上面定义的多重继承的第二和第三规 则来避免。这还使得可以自动验证控制功能对象类型和设备对象类 型是否兼容(即，它们需要分别提供相同的信号接口，并且由此确 定将这些类型组合成组合的控制设备对象类型是否有意义且因此是 否应被允许)。

当创建组合的控制设备对象类型的实例时，该组合的控制设备 对象类型将具有由其所有超类型的所有方面定义和它们的超类型所 定义的方面。图12显示了具有完整继承链的组合的控制设备对象类 型的实例。即使控制设备类型1从它的两个超类型继承复合信号AD， 控制设备类型1也将仅具有一个这种方面定义，并且结果是实例过 程对象1仅具有一个这种方面。

当创建控制对象类型时，可以指定控制功能应如何连接到信号。 这可以借助于对相关信号对象类型的形式对象引用在控制方面定义 中来完成。这些形式对象引用被构造为涉及由如用图13中的弯曲虚 线箭头图示的所继承复合信号方面定义来定义的形式子。

以类似的方式，当创建设备对象类型时，可以指定设备应如何 连接到信号。这可以借助于对相关信号对象类型的形式对象引用在 设备方面定义中来完成。这些形式对象引用被构造为涉及由所继承 复合信号方面定义来定义的形式子。

当创建组合的控制设备对象类型的实例时，信号对象可以被创 建为如复合信号方面定义所定义的控制设备对象的实际子。特别地， 如步骤S104中的，实例化过程对象的至少一个实例可以导致将复合 信号对象类型的信号对象创建为过程对象的实际子。

分别由控制和设备方面定义指定的形式对象引用现在可以产生 这些子的实际对象引用。由此，控制功能和设备可以自动变得借助 信号接口连接到彼此。图14中图示了这一点。控制AD和设备AD 方面定义这两者具有类型实际出信号和实际入信号(如图9中的)的形式对象引用。这些形式对象引用可以具有指定到由所继承方面 定义复合信号AD定义的形式子的相对路径的默认值。当实例化过 程对象1时，这些形式对象引用可以产生对实际子速度和反馈(由 图14中的虚线来表示)的相对引用。这些对象引用经由信号对象速 度和反馈将控制功能连接到过程设备。

该方法可以由处理工具来执行。图16在若干功能单元方面示意 性图示了根据实施例的处理工具160的组件。使用能够执行计算机 程序产品171(如图17中的)(例如，存储介质163的形式)中所 存储的软件指令的适当中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制 器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编 程门阵列(FPGA)等的一个或更多个的任意组合来提供处理单元 161。由此，处理单元161被从而布置为执行如这里所公开的方法。 存储介质163还可以包括永久储存器，该永久储存器例如可以为磁 存储器、光存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器的任意单 个或组合。处理工具160还可以包括用于与过程控制系统中的其他 设备和实体通信的通信接口162(如图18中的)。由此可见，通信 接口162可以包括一个或更多个发送器和接收器。处理单元161例 如通过向通信接口162和存储介质163发送数据和控制信号、通过 从通信接口162接收数据和报告并且通过从存储介质163获取数据 和指令来控制处理工具160的一般操作。特别地，处理单元161被 构造为执行如上面公开的步骤S102和步骤S104。为了不使这里所 提出的概念模糊，省略处理工具160的其他组件以及相关功能。

该方法可以被提供为计算机程序。图17显示了包括计算机可读 装置173的计算机程序产品171的一个示例。在该计算机可读装置 173上，可以存储计算机程序172，该计算机程序172可以使得处理 单元161和操作地耦合到处理单元的实体和设备(诸如通信接口162和存储介质163)执行根据这里所述实施例的方法。特别地，计算程 序172包括可以使得处理单元161执行如上面公开的步骤S102和步 骤S104的指令。计算机程序172和/或计算机程序产品171由此可以 提供用于执行如这里公开的任意步骤的装置。

在图17的示例中，计算机程序产品171被图示为光盘(诸如 CD(光碟)或DVD(数字通用光盘)或蓝光盘)。计算机程序产品 171还可以被具体实施为存储器(诸如随机存取存储器(RAM)、 只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)或电可擦 可编程只读存储器(EEPROM))，更具体地被实施为外部存储器 中的设备的非易失性存储介质(诸如USB(通用串行总线)存储器 或闪存(诸如紧凑型闪存))。由此，虽然计算机程序172在这里 被示意性显示为所描绘光盘上的轨迹，但计算机程序172可以以适 于计算机程序产品171的任意方式来存储。

处理工具160可以被提供为独立的设备或被提供为另外设备的 一部分。例如，处理工具160可以被提供在终端设备中、网络设备 中和/或服务器中。处理工具160可以被提供为终端设备、网络设备 或服务器的集成部分。即，处理工具160的组件可以与终端设备、网络设备或服务器的其他组件集成；处理工具160和终端设备、网 络设备或服务器的一些组件可以共享。例如，如果终端设备、网络 设备或服务器本身包括处理单元，则该处理单元可以被布置为执行 处理工具160的处理单元161的动作。可替代地，处理工具160可 以被提供为终端设备、网络设备或服务器中的单独单元。

图18示意性图示了根据实施例的过程控制系统180。将在操作 状态下描述过程控制系统180。过程控制系统180可以包括若干不同 的功能块和子系统，其中，各功能块或子系统可以与唯一的功能关 联。各子系统可以与过程控制系统180中的不同位置关联。

过程控制系统180包括多个过程设备181a、181b...181n。过程 设备181a、181b...181n操作地连接到网络185。在一般术语中，过 程控制系统180可以包括数百过程设备。通常，过程设备181a、 181b...181n与网络185之间的连接是窄带连接。各个过程设备181a、 181b...181n是典型且通常用于在控制过程控制系统180中的各种子 系统时感测不同事件或参数的控制设备。过程设备181a、181b...181n 还可以被表示为现场设备。

网络185可以是局域网(诸如内联网)。网络185可以替代地 为广域网。网络185可以为有线的、无线的或其任意组合。

一个或更多个终端设备184还可以操作地连接到网络185。终端 设备184可以包括用于用户交互的接口。终端设备184可以与操作 员(诸如工程师、技术人员、开发人员等)关联。终端设备184可 以为台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、无线便携式通信设 备(诸如智能电话)等。终端设备184可以包括处理工具160。

计算机服务器182还操作地连接到网络185。服务器182可以在 数据库(DB)183中存储关于过程控制系统180的事件、设备以及 对象的数据。计算机服务器182可以运行便于过程控制系统180的 控制的控制程序。计算机服务器182可以包括处理工具160。

计算机服务器182、终端设备184以及过程设备181a、181b...181n 之间的通信本身以任意合适的已知方式来执行，并且包括在操作地 连接到网络185的设备181a、181b...181n、182、183、184之间发送 各种信号或消息。

现在将参照图19公开这里所公开的用于创建过程控制系统中的 对象的机制中的一些的示例。在本简化的罐内液位控制示例中，展 示了如何从根据这里所公开的机制设计的对象类型创建并高效实例 化过程对象。图19在附图标记200处示意性图示了过程控制系统的 一部分(诸如图18的过程控制系统180的一部分)。图19包括三 个过程对象：测量罐204的罐内液位的液位发送器设备202、控制到 罐204的流入的变速泵设备208以及转而控制变速泵设备208的PID 控制功能206。

两个对象202和208对应于过程控制系统中的实际物理过程设 备(诸如图18中的项181a、181b)，而对象206是在过程控制系统 中的服务器(诸如图18中的项182)中执行的功能。

而且，为了图示和非限制性目的，假定过程控制系统供应商(作 为第三方或任意本领域组织)已经开发并向负责开发液位控制解决 方案的控制工程师团队提供合适的一组可重用对象类型(参见图8 至图14及其用于不同对象类型的内容的示意概述的相关描述)。例 如，已经提供例如用于基本互锁、信号监督、马达和阀控制以及PID 控制的一组控制类型。控制方面定义含有用于对象的控制策略的定 义。例如，已经提供用于在各种现场总线(诸如PROFIBUS或 PROFINET)上连接的供应商专用设备的一组设备类型。示例是马达、泵、阀以及各种发送器类型。这里，设备方面定义含有设备的配置 参数和运行时间数据以及通信方法和格式的定义。

使用这里所公开的基于多重继承的机制(例如如图11中图示 的)，控制工程师团队现在可以创建与(a)期望控制功能和(b) 对于具体工厂选择的实际电气设备匹配的组合的对象类型。重要地， 这可以在不复制或修改所提供对象类型的情况下实现。可以隐藏并使所提供对象类型的内部构件免受修改。在本示例中，为了图示和 非限制性目的，假定来自供应商Va的液位发送器LTx和来自供应商 Vb的类型Py的泵被选择为用于工厂，并且PROFINET用作现场总 线。可用的匹配设备对象类型被命名为Va_LTx和Vb_Py。为了图示 和非限制性目的，还假定用于变速泵的合适控制类型和模拟输入信 号可用。新组合的对象类型被分配有合适的名称(例如， Va_LTx_Control和Vb_Py_Control)。注意，对象206可以从PID控 制类型直接创建，因此可以不需要创建任何组合的对象类型。

用于本示例的控制解决方案可以通过从对象类型创建三个过程 对象来创建。各对象被分配有唯一的名称，并且填充参数和属性。 对象与任意所需的“胶合逻辑”之间的连接在创建对象之后添加。 同样，用于整个功能的操作员用户接口优选地使用三个过程对象的 图形方面来组装。

上面已经主要参照一些实施例描述了发明概念。然而，如本领 域技术人员容易理解的，除了上面公开的实施例之外的其他实施例 在如由所附专利权利要求定义的发明概念的范围内同样是可能的。

Claims (15)

1.一种用于创建过程控制系统(180)中的软件对象的计算机实现的方法，所述方法由处理工具(160)执行，所述方法包括以下步骤：

创建(S102)所述过程控制系统中的过程对象，所述过程对象具有至少两个方面；

其中，所述过程对象由具有所述至少两个方面的控制设备对象类型来定义；

其中，所述控制设备对象类型从控制对象类型继承所述至少两个方面中的至少一个方面，并且从设备对象类型继承所述至少两个方面中的至少一个另外的方面；

其中所述控制对象类型具有所述过程控制系统中的控制功能和用于所述过程控制系统的操作员接口的图形中的至少一个的方面定义，并且

其中所述设备对象类型具有所述过程控制系统中的过程设备的方面定义。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制对象类型和所述设备对象类型从公共复合信号对象类型继承至少一个信号接口方面。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述复合信号对象类型定义所述过程控制系统中的所述控制对象类型与其他对象类型之间的信号接口。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述复合信号对象类型定义所述过程控制系统中的所述设备对象类型与其他对象类型之间的信号接口。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述复合信号对象类型指定在实例化所述过程对象时应如何连接所述过程对象的控制功能和设备功能。

6.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述复合信号对象类型具有指定信令特性的方面定义。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信令特性与信号类型、信号范围以及信号方向中的至少一个有关。

8.根据权利要求2或3所述的方法，其中，实例化所述过程对象的至少一个实例引起创建所述复合信号对象类型的信号对象作为所述过程对象的实际子。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述信号对象充当所述过程控制系统中的控制对象与设备对象之间的软件集结点。

10.根据前述权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述控制功能是打开、关闭、启动、停止以及调节中的至少一个。

11.根据前述权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述过程对象表示所述过程控制系统中的物理设备。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述物理设备是传感器、阀、泵或马达。

13.根据前述权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述过程对象表示所述过程控制系统中的逻辑实体。

14.一种用于创建过程控制系统(180)中的软件对象的处理工具(160)，所述处理工具包括处理单元(161)，所述处理单元被构造为：

创建所述过程控制系统中的过程对象，所述过程对象具有至少两个方面；

其中，所述过程对象由具有所述至少两个方面的控制设备对象类型来定义；

其中，所述控制设备对象类型从控制对象类型继承所述至少两个方面中的至少一个方面，并且从设备对象类型继承所述至少两个方面中的至少一个另外的方面；

其中所述控制对象类型具有所述过程控制系统中的控制功能和用于所述过程控制系统的操作员接口的图形中的至少一个的方面定义，并且

其中所述设备对象类型具有所述过程控制系统中的过程设备的方面定义。

15.一种存储计算机程序(172)的计算机可读存储介质，所述计算机程序(172)用于创建过程控制系统(180)中的软件对象，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在处理单元(161)上运行时，使得所述处理单元：

创建(S102)所述过程控制系统中的过程对象，所述过程对象具有至少两个方面；

其中，所述过程对象由具有所述至少两个方面的控制设备对象类型来定义；

其中，所述控制设备对象类型从控制对象类型继承所述至少两个方面中的至少一个方面，并且从设备对象类型继承所述至少两个方面中的至少一个另外的方面；

其中所述控制对象类型具有所述过程控制系统中的控制功能和用于所述过程控制系统的操作员接口的图形中的至少一个的方面定义，并且

其中所述设备对象类型具有所述过程控制系统中的过程设备的方面定义。