CN107850890B - 在工业控制和自动化系统中基于远程终端单元操作便携式存储介质的方法和系统 - Google Patents

在工业控制和自动化系统中基于远程终端单元操作便携式存储介质的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种系统包括远程终端单元（RTU）（102）和便携式存储介质（PSM）（645）、诸如安全数字（SD）卡。RTU包括处理电路（300）。RTU包括便携式存储接口（340），该便携式存储接口被配置成物理地连接到PSM并且将PSM电耦合到处理电路。RTU包括芯片上存储器（315）。处理电路被配置成确定PSM被耦合到处理电路并且访问PSM的指定文件夹（655）。处理电路被配置成：响应于确定PSM在指定文件夹中存储功能代码，通过执行功能代码来实行对应于功能代码的指定功能（514，516，518，520，522）。

Description

在工业控制和自动化系统中基于远程终端单元操作便携式存 储介质的方法和系统
技术领域
本公开内容大体上针对工业过程控制和自动化系统。更具体地说，本公开内容针对用于操作基于便携式存储单元的远程终端单元（RTU）或基于安全数字（SD）卡的RTU的系统和方法。
背景技术
RTU表示在远离监督控制和数据采集（SCADA）系统或其它自动化系统的地点处提供本地化的控制和数据访问的设备或系统。例如，多个RTU能够在油气田中被用在不同地点处并且用于不同的目的。所述RTU能够使用在不同的地点（诸如井、管道、和压缩站）处的传感器和执行器来收集数据、执行本地控制、记录历史值，并且将实时和历史数据提供给自动化系统。该自动化系统能够经由所述RTU执行控制逻辑并且更改在不同的地点处的执行器的操作。所述RTU本身也能够结合用于数据分析的算法。
大体上，RTU已经从其在1970年代的早期设计在用途和复杂性方面增加。现今，RTU经常需要可靠地支持大的专用网络容量和协议集合，以及支持多个控制执行模型并且提供智能设备集成。
发明内容
本公开内容提供用于操作基于便携式存储单元的远程终端单元（RTU）或基于SD卡的RTU的系统和方法。
在第一个示例中，方法包括通过远程终端单元（RTU）的处理电路确定便携式存储介质（PSM）被耦合到处理电路。该方法也包括：响应于确定PSM将功能代码存储在处理电路被配置成访问的指定文件夹中，通过执行功能代码来实行对应于功能代码的指定功能。该RTU包括被配置成物理地容纳PSM的插槽。该插槽被配置成将PSM电耦合到处理电路。该RTU包括安装在与处理电路相同的芯片上的芯片上存储器。
在第二个示例中，系统包括远程终端单元（RTU）。该RTU包括处理电路。该RTU包括便携式存储接口，该便携式存储接口被配置成物理地连接到便携式存储介质（PSM）。该便携式存储接口也被配置成将PSM电耦合到处理电路。该RTU包括安装在与处理电路相同的芯片上的芯片上存储器。该处理电路被配置成确定PSM被耦合到处理电路并且访问PSM的指定文件夹。该处理电路也被配置成：响应于确定PSM将功能代码存储在指定文件夹中，通过执行功能代码来实行对应于功能代码的指定功能。
根据下列图、描述、和权利要求，其它技术特征对于本领域技术人员而言可以是容易地显而易见的。
附图说明
为了更全面理解本公开内容及其特征，现在参考结合附图进行的下列描述，其中：
图1图解根据本公开内容的具有远程终端单元（RTU）的示例工业控制和自动化系统；
图2到4B图解根据本公开内容的基于SD卡的示例RTU的细节；
图5A到5D图解根据本公开内容的示例方法；以及
图6图解根据本公开内容的便携式存储介质（PSM）。
具体实施方式
下面讨论的图1到6和用来在本专利文件中描述本发明的原理的各种示例仅仅为了图解，并且无论如何不应当被解释为限制本发明的范围。本领域技术人员将理解，本发明的原理可以以任何适合的方式以及在任何类型的适当地布置的设备或系统中来实施。
图1图解根据本公开内容的具有RTU 102的示例工业控制和自动化系统100。注意：RTU 102在本领域中也可以被称为远程遥测单元。还要注意：虽然单个RTU 102在这里被示出，但是系统100能够包括分布在一个或多个地理区域中的任何数目的RTU 102。
RTU 102表示在远离监督控制和数据采集（SCADA）系统或其它控制系统104的地点处提供本地化的控制和数据访问的设备或系统。例如，RTU 102能够被安置在油、气或水井或者变电所处或者附近。在这些或其它情形中，RTU 102能够被用来收集来自本地传感器的数据并且处理数据以生成针对本地执行器的控制信号。RTU 102也能够根据需要与控制系统104交互。这样，过程控制和自动化功能能够在远离控制系统104的位置处被提供。控制系统104被示出为通过有线网络105并且使用无线连接、诸如经由微波、蜂窝、或其它射频（RF）通信与RTU 102进行通信。然而，RTU 102能够通过任何适合的（一个或多个）有线或无线连接与控制系统104进行通信。在一些实施例中，组件102-104能够通常使用有线连接进行通信，以无线通信用作备用方案。
RTU 102也与一个或多个工业现场设备106进行通信和交互。现场设备106能够包括：传感器，测量过程的一个或多个特性；执行器，更改过程的一个或多个特性；或其它工业现场设备。在该示例中，RTU 102使用有线连接108与现场设备106进行通信。有线连接108能够包括串行连接（诸如RS232或RS485连接）、以太网连接、工业协议连接、或其它有线连接。然而，注意：RTU 102也能够与一个或多个现场设备106进行无线通信。
该示例中的RTU 102也与至少一个本地用户设备110进行通信和交互。用户设备110能够被人员用来与RTU 102或者与现场设备106或控制系统104进行交互，该现场设备106或控制系统104与RTU 102进行通信。用户设备110包括支持与RTU的用户交互的任何适合的结构。
各种其它组件能够可选地与RTU 102一起使用。例如，RTU 102能够与一个或多个人机接口（HMI）112、诸如显示屏或操作员控制台进行交互。HMI 112能够被用来接收来自RTU 102的数据或者将数据提供给RTU 102。一个或多个安全摄像机114（诸如互联网协议摄像机）能够被用来捕获静止或视频图像并且经由RTU 102将图像提供给远程位置（诸如安全中心）。无线电台116能够被用来支持RTU 102与远程接入点118之间的无线通信，该远程接入点经由网络105与控制系统104或其它远程系统进行通信。其它远程系统能够包括现场设备管理器（FDM）120或其它资产管理器和/或RTU构建器122。FDM 120能够被用来配置和管理资产、诸如现场设备（包括现场设备106），并且RTU构建器122能够被用来配置和管理RTU（包括RTU 102）。
RTU 102具有支持输入/输出（I/O）通道类型的灵活混合的能力。例如，通道类型能够包括模拟输入（AI）、模拟输出（AO）、数字输入（DI）、数字输出（DO）、以及脉冲累加器输入（PI）。AI和AO可以支持或可以不支持数字通信、诸如通过与高速通道可寻址远程传感器（HART）协议兼容的4-20mA连接的数字通信。一些RTU 102能够使用具有固定数目的输入和输出的I/O卡来实现I/O通道类型的期望混合，其中每个输入或输出被固定为特定类型。其它RTU 102能够使用具有可重新配置的输入或输出的I/O卡来实现I/O通道类型的期望混合。此外，一些RTU 102能够是可扩展的，使得一个或多个I/O模块（每个具有一个或多个I/O通道）能够与RTU 102一起使用。
在特定的实施例中，RTU 102能够具有在（以下）表1中概括的下列特征中的一个、一些、或所有。以下更具体地描述这些特征中的每个。表1也示出本公开内容的RTU 102与没有SD卡基础的其它RTU之间的差别。
基于SD卡的RTU特征 基于SD卡的RTU 非SD RTU
1 历史数据存储 大规模和快速以及当RTU被损坏时数据可访问 小规模和慢速以及当RTU被损坏时数据不可访问
2 在不使用软件工具的情况下容易的固件升级和当RTU固件图像毁坏并且不能够启动时修复它 是 否
3 在不使用软件工具的情况下预备项目下载 是 否
4 在不使用软件工具的情况下项目导出 是 否
5 在不使用软件工具的情况下恢复出厂设置 是 否
6 在不使用软件工具的情况下系统事件日志导出 是 否
表1。
第一，RTU 102能够在长时间段内存储历史数据，使得历史数据（例如，系统数据日志）能够以后被读回用于分析。即使RTU处理电路或固件毁坏，历史数据也通过被存储在便携式存储介质（PSM）、诸如可插拔SD卡上而被保持安全并且保持机器可读。
通过比较，基于非SD卡的RTU（在下文中为“非SD RTU”）与通过本公开内容的实施例解决的问题相关联。芯片上闪速存储器大小限制致使非SD RTU不能够在长时间段（例如，3个月）内以足够高的分辨率存储大规模历史数据（即，以足够快的速度、诸如每1秒或每100毫秒记录的数据）。此外，存储在芯片上存储器中的历史数据仅能够通过指定软件工具来读回。如果非SD RTU已经损坏硬件或毁坏软件，则历史数据将不再可访问或者将以别的方式丢失。芯片上存储器大小大体上被限制于小于128兆字节（MB），然而工业标准的SD卡的大小能够大得多（例如，2GB或64GB）。SD卡使RTU 102能够在长时间段内存储或记录以更快的速率收集的更大容量的历史数据。因此，工程师能够以更精细的分辨率获得更多的测量结果和更多的历史变量，这使根本原因分析器能够实行新的或更精确的分析以及更准确地解析复杂的情形。
第二，RTU 102能够在不涉及任何额外的软件工具的情况下并且在不涉及计算机的情况下方便地实行固件升级。即，RTU处理电路能够在不连接到计算机的情况下接收新的固件。基于SD卡的RTU 102能够通过SD卡上的固件启动并且通过SD卡用新的固件图像替换毁坏的固件图像。项目工程师不必在计算机中操作软件工具并且将线缆连接到RTU 102来实行固件升级。即使RTU 102的固件毁坏并且不再能够启动RTU 102，工程师也不再必须用新的RTU替换整个RTU 102。工程师能够将新的RTU固件图像简单地存储在SD卡中，并且将SD卡插入到RTU SD卡插槽中，然后RTU 102自动地升级固件。考虑到系统安全，仅授权的和指定的SD卡可以被允许自动地与RTU 102一起操作。在大量的RTU固件升级的情况下，节省的时间能够是显著的。
通过比较，非SD RTU仅支持通过软件工具的固件升级，这要求计算机外围设备或线缆将非SD RTU对接到计算机。如果非SD RTU固件图像变得毁坏或者不能够启动，则非SDRTU将变得不可用，从而要求工程师替换整个非SD RTU。
第三，RTU 102能够在不使用任何配置软件或计算机的情况下、诸如在临场（例如，在现场）位置中或在现场调试之前的时间将预备项目下载到RTU芯片上存储器。例如，项目工程师能够将预备项目配置存储在SD卡中，然后将SD卡插入到RTU 102中，该RTU 102被配置成将预备项目自动地拷贝到RTU芯片上存储器。在某些实施例中，为了安全考虑，RTU 102能够仅在授权的和指定的SD卡的情况下自动地运行或执行预备项目。这使项目调试更容易并且节省时间。例如，在应用一个或多个RTU的井头项目中，因为大多数的RTU将共用相同的配置，所以批量配置是有用的。通过配置RTU 102以响应于SD卡的简单插入而自动地安装预备项目，用户不必接受关于如何使用指定配置软件来将项目下载到RTU 102的培训。类似地，作为另一个示例，一个RTU或多个RTU的原油管道项目应用，配置文件包括传感器输入/输出的识别、与准确地获得传感器测量结果相关联的逻辑计算、执行器输入/输出（诸如执行器操作模式和状态）的识别、并且能够包括用于以容易地传递到根本原因分析机的方式生成系统事件日志的逻辑。
通过比较，将项目配置安装到非SD RTU的过程必须被连接到安装有指定配置软件的计算机。用户必须接受关于如何使用指定配置软件来将项目下载到非SD RTU的培训。
第四，RTU 102能够在不使用任何额外的软件工具和计算机的情况下从RTU 102导出其项目配置的副本。该特征能够被用来从RTU 102拷贝当前的项目配置以作为备份被存储、被用于项目分析、或被用于配置其它基于SD卡的RTU 102。为了将项目配置从RTU 102拷贝到SD卡，用户能够将SD卡简单地插入到RTU并且在RTU将项目自动地拷贝到插入的SD卡（例如，根据安全考虑，授权的和指定的SD卡）时等待。
通过比较，非SD RTU不能够在不使用另一个加载有特定对接软件工具的计算机的情况下从芯片上存储器导出数据。终端用户可以拥有存储在他的计算机中的数百个项目，并且从数百个项目中找到正确的项目配置可能不是容易的。即使用户能够找到适合于特定的井头项目的项目配置，所找到的项目配置也可能不是最近和最新的配置文件。
第五，RTU 102能够以简单的方式对其本身实行恢复出厂设置。当用户想要将RTU102重置到出厂状态时，用户能够将指定用于恢复出厂设置的SD卡简单地插入到RTU 102中，并且RTU 102将自动地返回到出厂状态（考虑到安全，仅授权的和指定的SD卡可以被允许自动地命令RTU 102的处理器）。为了克服安全威胁，井头项目所有者可以例如通过消除RTU上的用于进行恢复出厂设置的小按钮来防止无赖用户故意地重置RTU。
相反地，非SD RTU要求用户将新的项目下载到干净的RTU而不担心任何先前的错误配置。非SD RTU包括用于响应于仅仅按钮压下而进行恢复出厂设置的RTU的主体上的小按钮。即，非SD RTU易受意外的或故意的配置损失的影响。
第六，RTU 102能够在不与计算机和额外的软件工具对接的情况下导出系统事件日志。为了获得系统事件日志的副本，用户能够将SD卡简单地插入到RTU 102的SD卡插槽中，并且RTU 102能够将系统事件日志自动地导出到插入的SD卡（例如，为了安全保护，RTU102能够要求SD卡被授权和指定）。系统事件日志包括RTU 102运行状态（例如，操作模式、故障等）的记录，并且对于任何问题分析（例如，根本原因或故障分析）而言是非常重要的。相反地，非SD RTU不存储系统日志或者不能够在不通过具有指定的软件工具的计算机对接的情况下导出系统日志。用户必须操作计算机上的软件工具，并且将线缆连接到非SD RTU以从芯片上存储器或非SD RTU获得或导出系统事件日志。
虽然图1图解具有RTU 102的工业控制和自动化系统100的一个示例，但是可以对图1进行各种改变。例如，系统100能够包括任何数目的每个组件。并且，在图1中示出的功能划分仅用于图解。图1中的各种组件能够被组合、细分、或省略，并且附加的组件能够根据特定需要来添加。进一步，虽然RTU 102被示出为与有线现场设备一起使用，但是RTU 102能够仅与无线现场设备一起或者与有线和无线现场设备两者一起来使用。另外，图1图解RTU102能够被使用的一个示例操作环境。一个或多个RTU能够被用在任何其它适合的系统中。
图2图解根据本公开内容的示例RTU 102的细节。为了便于解释，RTU 102被描述为被用在图1的系统100中。然而，RTU 102能够被用在任何其它适合的系统中。
图2图解具有冗余控制器模块202a-202b、第一组I/O模块204a-204n、扩展板206、以及至少一个便携式存储插槽240的RTU 102的示例。每个控制器模块202a-202b表示执行RTU 102的控制逻辑和其它功能的模块。例如，每个控制器模块202a-202b能够执行控制逻辑，该控制逻辑分析传感器数据并且生成针对执行器的控制信号。每个控制器模块202a-202b也能够执行控制RTU 102的总体操作的功能，诸如支持与外部设备或系统的通信的功能。每个控制器模块202a-202b包括用于控制RTU的一个或多个操作的任何适合的结构。在一些实施例中，每个控制器模块202a-202b包括执行LINUX或其它操作系统的至少一个处理设备。
I/O模块204a-204n支持控制器模块202a-202b与外部设备或系统（诸如现场设备106）之间经由I/O模块204a-204n的I/O通道的通信。每个I/O模块204a-204n包括支持使用一个或多个I/O通道的电路。如果I/O模块支持使用一个或多个可重新配置的I/O通道，则I/O模块204a-204n也包括根据需要来配置至少一个I/O通道的电路。该电路能够被用来如期望的那样来配置和重新配置每个I/O通道。例如，可重新配置的I/O通道的示例类型在美国专利No.8,072,098、美国专利No.8,392,626以及美国专利No.8,656,065（所有这些美国专利特此通过完全引用而被结合）中被示出。并且，RTU中的可重新配置的I/O通道的使用在美国专利申请No.14/228,142（其特此通过完全引用被结合）中被描述。RTU 102能够包括任何数目的I/O模块204a-204n。在一些实施例中，指定数目的I/O模块204a-204n（诸如，八个模块）能够被构建到RTU 102中。
扩展板206允许RTU 102被耦合到扩展板208，该扩展板208被耦合到第二组I/O模块210a-210n。I/O模块210a-210n能够具有与I/O模块204a-204n相同或相似的结构，并且任何数目的I/O模块210a-210n能够被用在第二组中（诸如八个模块）。扩展板212能够被用来耦合到第三组I/O模块。附加的I/O模块能够以相似的方式来添加。
每个扩展板206、208、212包括促进一个或多个I/O模块到RTU的添加的任何适合的结构。在该示例中，两个电通路214a-214b通过RTU 102来形成，并且电通路214a-214b在回路216处汇合。电通路214a-214b能够以任何适合的方式、诸如通过使用以太网连接和通过I/O模块和扩展板的电通路来形成。回路216能够被用来指示没有附加的I/O模块目前被连接到RTU 102。然而，注意：回路216也能够被放置在扩展板206上以指示没有附加的I/O模块组当前被连接到RTU 102。
电源（PS）218提供操作功率给RTU 102的组件。电源218包括被配置成提供操作功率给RTU的任何适合的（一个或多个）结构。例如，电源218能够包括一个或多个电池、太阳能电池板、燃料电池、或（一个或多个）其它功率源。
在一些实施例中，控制器模块202a-202b使用分离的电路板来实施。冗余的控制器模块202a-202b之间的通信能够经由电路板的各种通信接口发生。如果冗余的控制器模块202a-202b存在于RTU 102中（情况不需要总是如此），则RTU 102能够自动地管理哪个冗余的控制器模块能够控制每个I/O模块并且在一个控制器模块故障时提供无缝切换。
便携式存储插槽240被配置成诸如通过将PSM 645容纳到插槽240中而物理地连接到便携式存储介质（PSM）（在图6中通过PSM 645示出）。作为示例，PSM能够是SD卡（例如，标准SD卡、微型SD卡、迷你型SD卡等等），或者另一个适合的非易失性存储器设备能够代替SD卡645被使用。在该示例中，便携式存储插槽240能够是SD卡插槽或插孔，该SD卡插槽或插孔被配置成容纳SD卡并且将它与RTU 102的电路及其相关联的（一个或多个）控制器模块202a-202b连接。为了便于解释，PSM 645和便携式存储插槽240在上下文中分别被描述为SD卡645和SD卡插槽240。SD卡插槽240提供PSM 645与RTU 102之内的其它组件之间的物理接口，从而使（一个或多个）控制器模块202a-202b能够通过电耦合（例如，电连接）从PSM 645读取和写入到PSM 645。
虽然图2图解示例RTU 102的细节，但是可以对图2进行各种改变。例如，在图2中示出的端口和接口的（一个或多个）数目和（一个或多个）类型仅用于图解。并且，在图2中示出的RTU 102的功能划分仅用于图解。图2中的各种组件能够被省略、组合、或进一步细分，并且附加的组件能够根据特定需要来添加。
图3图解根据本公开内容的实施例的支持基于SD卡的RTU系统和方法的示例设备300。设备300能够例如表示支持RTU串行通信机制的RTU 102或其它计算设备。因此，像设备300那样，RTU 102能够被称为基于SD卡的RTU。
如在图3中示出的那样，设备300包括总线系统305，该总线系统305支持至少一个处理设备310、至少一个存储设备315、至少一个通信单元320、以及至少一个输入/输出(I/O)单元325之间的通信。
处理设备310执行可以被加载到存储器330中的指令。处理设备310可以包括任何适合的布置形式的任何适合的（一个或多个）数目和（一个或多个）类型的处理器或其它设备。处理设备310的示例类型包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、专用集成电路、以及分立电路。
存储器330和持久存储器335是存储设备315的示例，所述存储设备315表示能够存储和促进信息（诸如在暂时或永久基础上的数据、程序代码、和/或其它适合的信息）的检索的任何（一个或多个）结构。存储器330可以表示随机存取存储器或任何其它适合的（一个或多个）易失性或非易失性存储设备。持久存储器335可以包含支持更长期的数据存储的一个或多个组件或设备，诸如只读存储器、硬盘驱动器、闪速存储器、或光盘。持久存储器335能够被设置在与处理设备310相同的集成电路芯片上，并且因此被描述为“芯片上存储器”。
在某些实施例中，设备300包括便携式存储插槽340，诸如上面参考图2描述的便携式存储插槽。便携式存储插槽340被配置成诸如通过将PSM 645容纳到插槽340中而物理地连接到PSM 645。SD卡插槽340提供PSM 645与设备300之内的其它组件之间的物理接口，从而使处理设备310能够通过电耦合（例如，电连接）从PSM 645读取并且写入到PSM 645。
通信单元320支持与其它系统或设备的通信。例如，通信单元320能够包括促进通过网络105的通信的网络接口卡或无线收发机。通信单元320可以支持通过任何适合的（一个或多个）物理或无线通信链路的通信。
I/O单元325允许数据的输入和输出。例如，I/O单元325可以通过键盘、鼠标、小键盘、触摸屏、或其它适合的输入设备为用户输入提供连接。I/O单元325也可以将输出发送给显示器、打印机、或其它适合的输出设备。
虽然图3图解支持基于SD卡的RTU机制的设备300的一个示例，但是可以对图3进行各种改变。例如，计算设备以各种各样的配置出现。在图3中示出的设备300意在图解一个示例类型的计算设备，并且并不将本公开内容限制于特定类型的计算设备。
图4A和4B图解关于示例RTU 102的附加细节。外壳402被用来包住和保护RTU 102的其它组件。外壳402也提供对RTU 102的各种其它组件、诸如一个或多个端口或端子的访问。外壳402能够具有任何适合的大小、形状、和尺寸，并且由任何适合的（一种或多种）材料（诸如金属或加固的塑料）形成。
RTU 102也包括两个上行链路/下行链路端口404、两个RS232端口406、以及两个RS485端口408。端口404能够被用来经由网络105将RTU 102耦合到更高级或更低级的设备，诸如控制系统104、FDM 120、或RTU构建器122。端口404能够表示用于耦合到一个或多个通信链路的任何适合的结构，诸如以太网端口。RS232端口406和RS485端口408能够被用来将RTU 102耦合到一个或多个现场设备或使用RS232或RS485串行协议的其它设备。
各种I/O端子410也被用来将RTU 102耦合到一个或多个现场设备。这里，I/O端子410能够被耦合到I/O模块204a-204n，并且由此提供I/O模块204a-204n与耦合到I/O端子410的（一个或多个）现场设备之间的通信路径。I/O端子410能够被耦合到各种类型的现场设备，并且I/O模块204a-204n能够被适当地配置为AI（具有或没有数字通信）、AO（具有或没有数字通信）、DI、DO、和/或PI通道。I/O端子410包括用于耦合到不同通信路径的任何适合的结构，诸如螺栓型端子。
电源端子412能够被用来将RTU 102耦合到电源，诸如电源218。插槽414提供对附加连接器、诸如用于耦合到I/O模块210a-210n的扩展板206的访问。
注意：在图4A和4B中示出的端口和端子的数目和类型仅用于图解。RTU 102能够根据需要或如期望的那样包括任何适合的（一个或多个）类型和（一个或多个）数目的接口。
虽然图4A和4B图解示例RTU 102的细节，但是可以对图4A和4B进行各种改变。例如，在图4A和4B中示出的端口和接口的（一个或多个）数目和（一个或多个）类型仅用于图解。并且，在图4A和4B中示出的RTU 102的功能划分仅用于图解。图4A和4B中的各种组件能够被省略、组合、或进一步细分，并且附加的组件能够根据特定需要来添加。
图5A到5D图解根据本公开内容的用于操作基于安全数字卡的RTU的示例方法500。为了便于解释，关于在图1到4B中示出的RTU 102和控制系统104来描述方法500。然而，能够通过任何适合的RTU并且在任何适合的系统中使用方法500。方法500包括块502-532并且结合过程540、550和560。
在块502中，方法500开始。作为示例，RTU 102能够通电。在块504中，RTU 102确定SD卡645是否被耦合到RTU 102的处理电路。例如，RTU 102确定SD卡645是否被插入到SD卡插槽240中。当没有SD卡被插入时，方法500保持在块502处。当RTU 102检测到SD卡645被耦合（例如被连接）到RTU 102的处理电路时，方法500进行到块506。
在块506中，RTU 102确定SD卡645是否被授权。即，RTU 102确定RTU的处理电路是否被授权访问存储在SD卡645上的信息。在某些实施例中，RTU 102将制止访问存储在SD卡645上的信息，直到RTU确定SD卡645被授权。“否”箭头508通过通向结束块532表示这样的制止。
在块506中，RTU 102能够使用实行授权的任何适合的方法。示例授权方法包括使用一对密钥，即存储在RTU中（诸如在芯片上存储器中）的公钥和对应于公钥的私钥。私钥能够被存储在SD卡645中。当SD卡645被插入到SD卡插槽240中时，RTU 102检验指定文件是否在SD卡645中可用。当指定文件在SD卡645上可用时，RTU 102使用其公钥来计算文件数据，并且然后将文件数据（例如，RTU的计算结果）与存储在SD卡645中的计算结果比较。如果两个计算结果值是相同的，则SD卡645被认为是授权的。否则，如果RTU计算结果不匹配指定文件中的SD卡计算结果，则SD卡645被认为是未授权的。在某些实施例中，RTU 102不要求SD卡645被授权，在该情况下，块506的实施是可选的。在其它实施例中，RTU 102的所有者通过要求RTU 102在使用存储在SD卡645上的信息实行任何其它功能之前确定SD卡645被授权来设法保护其系统操作免于安全威胁。
在块510中，RTU 102确定SD卡645是否存储指定功能代码。RTU 102被配置成访问SD卡645中的指定文件夹并且通过执行指定功能代码来实行指定功能。当SD卡645将功能代码存储在指定文件中时，因此，功能代码能够被称为指定功能代码。SD卡645能够将多个指定功能代码存储在指定文件中。RTU 102读取（一个或多个）功能代码并且采取（一个或多个）对应的动作。在某些实施例中，RTU 102将不执行在不同于指定文件夹的文件夹中存储的功能，RTU 102被配置成访问该指定文件夹，在该情况下，“否”箭头512表示RTU制止执行存储在其它非指定文件夹中的功能。
如由块514、516、518、520、和522示出的那样，RTU 102通过执行指定功能代码来实行指定功能。指定功能能够被分类为下载类型功能（块514和522）、上载类型功能（块518和520）、重置类型功能（块516）、或扩展存储类型功能。图5B图解当指定功能属于下载类型功能类别时实行下载类型功能的过程540。图5C图解当指定功能属于上载类型功能类别时实行上载类型功能的过程550。图5D图解当指定功能属于重置类型功能类别时实行重置类型功能的过程560。因此，在块514和522中的每个中实行指定功能包括实行下载过程540。类似地，在块516中实行指定功能包括实行重置过程560，并且在块518和520中的任一个中实行指定功能包括实行上载过程550。
在块514中，RTU 102实行预备项目下载。即，SD卡645包括指定文件夹，该指定文件夹存储对应于使RTU 102实行预备项目下载功能的功能代码。块514包括实施实行下载类型功能的过程540（以下参考图5B描述），其中新的配置信息包括新的预备项目，并且其中现有的配置信息包括现有的预备项目。
在块516中，RTU 102实行恢复出厂设置。即，RTU 102通过删除每个现有的预备项目来清除现有的预备项目的芯片上存储器。块516包括实施实行重置类型功能的过程560（以下参考图5D描述）。
在块518中，RTU 102实行RTU系统事件日志导出。即，RTU芯片上存储器存储现有的信息，即系统事件日志。块518包括实施实行上载类型功能的过程550（以下参考图5C描述）。
在块520中，RTU 102实行预备项目导出。即，RTU 102芯片上存储器存储现有的信息，即RTU系统事件日志。块520包括实施实行上载类型功能的过程550（以下参考图5C描述）。
在块522中，RTU 102实行固件升级。块522包括实施实行下载类型功能的过程540（以下参考图5B描述），其中新的配置信息包括新的RTU固件图像，并且现有的配置信息包括现有的固件。
在块524中，RTU 102确定其处理电路是否已经完成指定功能代码的执行。如果没有，RTU 102继续通过执行指定功能代码直到完成来实行指定功能。在完成实行指定功能时，RTU 102激活视觉指示器，从而通知用户SD卡645能够在没有损害的情况下从RTU 102中被移除（块526）。例如，RTU 102使LED灯闪烁近似10秒，并且然后将LED灯关断。诸如在执行存储在SD卡645上的代码期间SD卡645的过早移除能够损害SD卡645或RTU 102的处理电路。
在块530中，RTU 102确定SD卡645是否与RTU 102的处理电路去耦。例如，RTU 102确定SD卡645是否从SD卡插槽240中被拔出。在SD卡保持被插入时，方法500保持在块530处。当RTU 102检测到SD卡645与RTU 102的处理电路断开时，方法500进行到块532并且结束。在块532中，方法500结束；例如，RTU 102能够被断电或重启。配置的任何改变能够在重启时被实施。
在图5B中，SD卡645存储新的配置信息，诸如新的RTU固件图像或新的预备项目。即，通过执行对应于下载类型功能的功能代码，RTU 102能够通过将新的配置信息从SD卡645拷贝到芯片上存储器来替换存储在芯片上存储器中的任何现有的配置信息。在没有预先存在的配置被存储在芯片上存储器中的情况下，新的配置被简单地添加到芯片上存储器而没有替换。在过程540开始时，RTU 102发起指定代码的执行。
在块542中，RTU 102指示其处理电路已经发起指定功能代码的执行，诸如实行下载类型功能，但是该功能没有完成。即，RTU 102在功能代码的执行期间并且直到功能代码的执行完成为止激活视觉指示器，由此通知用户从RTU移除PSM可能引起损害。例如，RTU102使LED灯闪烁。
在块544中，RTU 102确定新的配置信息是否与RTU的硬件兼容。例如，为了确定兼容性，RTU 102能够将新的配置信息的识别信息与存储在RTU中的兼容性指示器比较。因为RTU 102被配置成制止存储不兼容的配置信息，所以响应于确定新的配置信息与RTU硬件不兼容，过程540结束并且方法500进行到块532。
在块546中，RTU 102将新的配置信息从SD卡拷贝到RTU 102的芯片上存储器。在块548中，RTU 102选择通过删除现有的配置信息来替换存储在芯片上存储器中的任何现有的配置信息。例如，RTU 102能够覆于现有的配置信息之上写入新的配置信息。下一步，过程540结束并且方法500进行到块524。
在图5C中，芯片上存储器存储现有的信息。在实行上载类型功能的过程550中，RTU102指示上载类型功能没有完成（块542）。上面参考图5B描述了块542的细节。在块552中，RTU 102将现有的信息从芯片上存储器拷贝到SD卡。下一步，过程550结束并且方法500进行到块524。
在图5D中，在实行重置类型功能的过程560开始时，RTU 102指示重置类型功能没有完成（块542）。上面参考图5B描述了块542的细节。在块562中，RTU 102从其芯片上存储器删除每个现有的预备项目。下一步，过程560结束并且方法500进行到块524。
虽然图5A-5D图解用于操作基于安全数字卡的RTU的方法500的一个示例，但是可以对图5A-5D进行各种改变。例如，虽然在图5A-5D中示出的各种步骤被示出为一系列步骤，但是所述各种步骤能够重叠、并行地发生、或发生多次。此外，一些步骤能够被组合或移除，并且附加步骤能够被添加。
图6图解根据本公开内容的PSM 645。为了便于解释，PSM 645被称为SD卡645。在图6中示出的PSM 645的实施例仅用于图解。在不脱离本公开内容的范围的情况下，能够使用其它实施例。
SD卡645是形式为小的正方形或略呈长方形的扁平卡的闪速存储器模块，具有沿着一侧的连接器电极，所述连接器电极与SD卡插槽240之内的对应的连接器紧密配合。SD卡645包含私钥650和指定文件655。指定文件655包含数据、以及基于数据和私钥的计算结果。计算结果与RTU 102之内的芯片上存储设备中的预定存储位置处的对应的计算比较以对SD卡645授权。一旦被授权，RTU 102许可（一个或多个）控制器模块202a-202b访问指定文件655，并且自动地执行指定文件655中的指令或功能代码。授权能够作为对SD卡645的插入的响应而自动地发生，但是卡的移除引起在后续的插入时重新授权。在某些实施例中，SC卡645能够包含卡上的预定的存储位置中的多个功能代码，每个对应于不同的指定功能（上面参考图5A的块514-522更具体地描述）。在这样的实施例中，单个SD卡645能够引起RTU 102执行多个指定功能。进一步地，存储在SD卡645中的功能代码能够包括：(i)用于在SD卡上存储历史数据的程序；(ii)用于实行固件升级的新的固件图像；(iii)要被下载到RTU 102之内的芯片上存储器的预备项目配置；(iv)用于将已经被存储在芯片上存储器中的项目配置上载到SD卡的程序；(v)针对现有的预备项目的芯片上存储器的恢复出厂设置程序；以及(vi)用于将系统事件日志从芯片上存储器上载到SD卡645的程序。这些功能代码使用户能够将信息传递到管理数据系统中用于分析并且能够配置或重新配置RTU 102以使数据传递过程日益自动化。
在一些实施例中，上面描述的各种功能通过计算机程序来实施或支持，该计算机程序由计算机可读程序代码形成并且被体现在计算机可读介质中。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、对象代码、和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、硬盘驱动器、光盘（CD）、数字化视频光盘（DVD）、或任何其它类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质排除传输暂时性电信号或其它信号的有线、无线、光学、或其它通信链路。非暂时性计算机可读介质包括其中数据能够被永久地存储的介质以及其中数据能够被存储并且以后被覆写的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。
阐明贯穿本专利文件所使用的某些词和短语的定义可能是有利的。术语“应用”和“程序”指代适于以适合的计算机代码（包括源代码、对象代码、或可执行代码）实施的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关数据、或其部分。术语“包括”和“包含”及其派生词意味着在没有限制的情况下包括。术语“或”是包括性的，从而意味着和/或。短语“与……相关联”及其派生词可以意味着包括、被包括在内、与……互连、包含、被包含在内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、可与……传递、与……协作、交错、并列、邻近、被绑定到或与……绑定、具有、具有……的特性、具有与……的关系等等。短语“中的至少一个”当与项目的列表一起使用时意味着所列的项目中的一个或多个的不同组合可以被使用，并且列表中的仅一个项目可以是需要的。例如，“A、B、和C中的至少一个”包括以下组合中的任一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C、以及A和B和C。
虽然本公开内容已经描述了某些实施例和大体上相关联的方法，但是这些实施例和方法的更改和置换对本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，示例实施例的上面的描述并不限定或约束本公开内容。在不脱离如由下面的权利要求所限定的本公开内容的精神和范围的情况下，其它改变、替代、和更改也是可能的。

Claims (13)

1.一种在工业控制和自动化系统（100）中基于远程终端单元RTU（102）操作便携式存储介质PSM（645）的方法，包括：
将所述PSM（645）容纳在包括在所述RTU（102）中的插槽（340）中，由此将所述PSM电耦合到处理电路（300）；
由所述处理电路（300）和安装在与所述处理电路相同的芯片上的芯片上存储器（315）来确定（504）所述PSM（645）被耦合到所述处理电路；以及
响应于确定（510）所述PSM将功能代码存储在指定文件夹（655）中，通过执行所述功能代码来实行对应于所述功能代码的指定功能，其中所述处理电路被配置成访问所述指定文件夹，
其中所述指定功能包括下载（540），所述PSM将新的配置信息存储在所述下载中；并且
其中实行指定功能包括：
响应于确定（544）所述新的配置信息与所述RTU的硬件兼容，通过将所述新的配置信息从所述PSM拷贝（546）到所述芯片上存储器来替换（548）存储在所述芯片上存储器中的现有的配置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述指定功能包括上载（550）；
所述芯片上存储器存储现有的信息；以及
实行指定功能包括：将所述现有的信息从所述芯片上存储器拷贝（552）到所述PSM。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述功能代码对应于预备项目导出（520）；以及
所述现有的信息包括现有的预备项目。
4.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述功能代码对应于导出系统事件日志（518）;以及
所述现有的信息包括系统事件日志。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述指定功能（516）包括重置（560）；
实行指定功能包括：通过删除（562）每个现有的预备项目来清除现有的预备项目的芯片上存储器。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：除了在确定（506）所述处理电路被授权访问所述PSM基于存储在所述芯片上存储器中的公钥和存储在所述PSM中的私钥之间的关系存储的信息之后，制止（508）访问所述指定文件夹中的功能代码。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述功能代码的执行期间并且直到所述功能代码的执行完成为止激活（542）视觉指示器，所述视觉指示器通知用户从所述RTU中移除所述PSM可能引起损害；以及
在所述功能代码的执行完成时激活（526）另外的视觉指示器，所述另外的视觉指示器通知用户能够在没有损害的情况下从所述RTU中移除所述PSM。
8.一种在工业控制和自动化系统（100）中基于远程终端单元RTU（102）操作便携式存储介质PSM（645）的系统，包括：
远程终端单元（RTU）（102），该远程终端单元包括：
处理电路（300），
便携式存储接口（340），被配置成物理地连接到所述PSM（645）并且将所述PSM电耦合到所述处理电路，和
安装在与所述处理电路相同的芯片上的芯片上存储器（315），
其中所述处理电路被配置成：
确定所述PSM被耦合到所述处理电路并且访问所述PSM的指定文件夹（655）；以及
响应于确定所述PSM在所述指定文件夹中存储功能代码，通过执行所述功能代码来实行对应于所述功能代码的指定功能，其中：
所述指定功能包括下载（540）；
所述PSM存储新的配置信息；以及
实行指定功能包括：响应于确定（544）所述新的配置信息与所述RTU的硬件兼容，通过将所述新的配置信息从所述PSM拷贝（546）到所述芯片上存储器来替换（548）存储在所述芯片上存储器中的现有的配置信息。
9.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述功能代码对应于固件升级（522）；
所述新的配置信息包括新的RTU固件图像；以及
所述现有的配置信息包括现有的固件。
10.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述功能代码对应于预备项目下载（514）；
所述新的配置信息包括新的预备项目；以及
所述现有的配置信息包括现有的预备项目。
11.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述指定功能包括上载（550）；
所述芯片上存储器存储现有的信息；以及
实行指定功能包括：将所述现有的信息从所述芯片上存储器拷贝（552）到所述PSM。
12.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述指定功能（516）包括重置（560）；以及
实行指定功能包括：通过删除（562）每个现有的预备项目来清除现有的预备项目的芯片上存储器。
13.根据权利要求8所述的系统，其中所述RTU还被配置成：
除了在确定（506）所述处理电路被授权访问所述PSM基于存储在所述芯片上存储器中的公钥和存储在所述PSM中的私钥之间的关系存储的信息之后，制止（508）访问所述指定文件夹中的功能代码。
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