CN108496119A - 用于嵌入式执行环境中的模型预测控制器的交互式调整的系统和方法 - Google Patents

Abstract

方法包括接收（601）对与工业过程控制系统（100）的嵌入式执行平台（301）中的模型预测控制器（MPC）（106、114、122、130）相关联的处理设备（704）的计算速度的调整（221、223）。方法还包括接收（603）对由处理设备在MPC的操作期间执行的计算所要求的存储器占用空间的调整（222）。方法还包括将MPC加载（605）在嵌入式平台中，其中加载包括对计算速度和存储器占用空间的调整。

Description

用于嵌入式执行环境中的模型预测控制器的交互式调整的系 统和方法

技术领域

本公开一般地涉及工业过程控制与自动化系统。更具体地，本公开涉及用于嵌入式执行环境中的模型预测控制器的交互式调整的系统和方法。

背景技术

工业过程控制与自动化系统经常用于使大而复杂的工业过程自动化。这些类型的系统常规地包括传感器、致动器和控制器。控制器通常从传感器接收测量结果并且生成用于致动器的控制信号。

模型预测控制器（MPC）（还称为多变量预测控制器或多变量控制器）已经被长期用在工业过程中来管理复杂的系统，使得系统在经济上有益的限度下操作。由于嵌入式环境中增加的计算可用性，MPC现在被提供为分布式控制系统（DCS）级别处的标准产品。嵌入式MPC实现提供了许多优点，包括容错控制、较快的执行、较容易的配置与维护、集成的DCS显示器以及较好的报警。

发明内容

本公开提供了用于嵌入式执行环境中的模型预测控制器的交互式调整的系统和方法。

在第一实施例中，一种方法包括接收对与工业过程控制系统的嵌入式执行平台中的模型预测控制器（MPC）相关联的处理设备的计算速度的调整。方法还包括接收对由处理设备在MPC的操作期间执行的计算所要求的存储器占用空间（footprint）的调整。方法还包括在嵌入式平台中加载MPC，其中加载包括对计算速度和存储器占用空间的调整。

在第二实施例中，一种装置包括至少一个处理设备和至少一个接口，所述至少一个接口被配置成与工业过程控制系统的嵌入式执行平台中的MPC通信。所述至少一个处理设备被配置成接收对与MPC相关联的第二处理设备的计算速度的调整。所述至少一个处理设备还被配置成接收对由第二处理设备在MPC的操作期间执行的计算所要求的存储器占用空间的调整。所述至少一个处理设备还被配置成在嵌入式平台中加载MPC，其中加载包括对计算速度和存储器占用空间的调整。

在第三实施例中，一种非暂时性计算机可读介质包含指令，所述指令在由至少一个处理设备执行时使所述至少一个处理设备接收对与工业过程控制系统的嵌入式执行平台中的MPC相关联的第二处理设备的计算速度的调整。介质还包含指令，所述指令在由至少一个处理设备执行时使所述至少一个处理设备接收对由第二处理设备在MPC的操作期间执行的计算所要求的存储器占用空间的调整。介质还包含指令，所述指令在由至少一个处理设备执行时使所述至少一个处理设备在嵌入式平台中加载MPC，其中加载包括对计算速度和存储器占用空间的调整。

根据以下附图、描述和权利要求，其它技术特征对本领域技术人员而言可以容易地显而易见。

附图说明

为了更彻底理解地本公开，现在参考结合随附各图采取的以下描述，其中：

图1图示了根据本公开的示例工业过程控制与自动化系统；

图2A和2B图示了根据本公开的被配置成调整用于模型预测控制器（MPC）的操作调节（tuning）参数的操作员站的示例屏幕；

图3图示了根据本公开的示例框架，其中操作员可以在单一（single）集成用户环境中监视嵌入式MPC应用和其它MPC应用二者；

图4和5图示了根据本公开的来自执行在线过程监视环境的操作员站的示例屏幕；

图6图示了根据本公开的用于MPC的交互式建模和控制的示例方法；以及

图7图示了根据本公开的用于实现方法和教导的示例计算设备。

具体实施方式

以下讨论的图1到7以及本专利文档中用于描述本发明的原理的各种实施例仅作为说明，并且不应当以任何方式解释成限制本发明的范围。本领域技术人员将理解，可以在任何类型的合适地布置的设备或系统中实现本发明的原理。

图1图示了根据本公开的示例工业过程控制与自动化系统100。如图1中所示，系统100包括促进至少一个产品或其它材料的生产或处理的各种组件。例如，系统100在此用于促进对一个或多个工厂（plant）101a-101n中的组件的控制。每一个工厂101a-101n表示一个或多个处理设施（或其一个或多个部分），诸如用于生产至少一个产品或其它材料的一个或多个制造设施。一般地，每一个工厂101a-101n可以实现一个或多个过程，并且可以单独地或共同地被称为过程系统。过程系统一般表示被配置成以某一方式处理一个或多个产品或其它材料的任何系统或其部分。

在图1中，使用过程控制的普渡模型来实现系统100。在普渡模型中，“级别0”可以包括一个或多个传感器102a和一个或多个致动器102b。传感器102a和致动器102b表示可以执行多种多样的功能中的任何功能的过程系统中的组件。例如，传感器102a可以测量诸如温度、压力或流速之类的过程系统中的多种多样的特性。而且，致动器102b可以更改过程系统中的多种多样的特性。传感器102a和致动器102b可以表示任何合适的过程系统中的任何其它的或附加的组件。传感器102a中的每一个包括用于测量过程系统中的一个或多个特性的任何合适的结构。致动器102b中的每一个包括用于对过程系统中的一个或多个条件起作用或影响过程系统中的一个或多个条件的任何合适的结构。

至少一个网络104耦合到传感器102a和致动器102b。网络104促进与传感器102a和致动器102b的交互。例如，网络104可以输送来自传感器102a的测量数据并且向致动器102b提供控制信号。网络104可以表示任何合适的网络或网络的组合。作为特定示例，网络104可以表示以太网网络、电信号网络（诸如HART或FOUNDATION FIELDBUS网络）、气动控制信号网络或任何其它的或附加的（多个）类型的（多个）网络。

在普渡模型中，“级别1”可以包括一个或多个控制器106，所述一个或多个控制器106耦合到网络104。除了别的之外，每一个控制器106还可以使用来自一个或多个传感器102a的测量结果来控制一个或多个致动器102b的操作。例如，控制器106可以从一个或多个传感器102a接收测量数据并且使用测量数据生成用于一个或多个致动器102b的控制信号。诸如当一个控制器106作为主控制器操作同时另一个控制器106作为备用控制器（其与主控制器同步并且可以在关于主控制器的故障的事件中取代主控制器）操作时，多个控制器106还可以在冗余配置中操作。每一个控制器106包括用于与一个或多个传感器102a交互并控制一个或多个致动器102b的任何合适的结构。每一个控制器106可以例如表示多变量控制器，诸如鲁棒的多变量预测控制技术（RMPCT）控制器，或者实现模型预测控制（MPC）或其它先进的预测控制（APC）的其它类型的控制器。作为特定示例，每一个控制器106可以表示运行实时操作系统的计算设备。

两个网络108耦合到控制器106。网络108诸如通过向控制器106输送数据以及输送来自控制器106的数据而促进与控制器106的交互。网络108可以表示任何合适的网络或网络的组合。作为特定示例，网络108可以表示以太网网络对或以太网网络的冗余对，诸如来自霍尼韦尔国际公司的容错以太网（FTE）网络。

至少一个交换机/防火墙110将网络108耦合到两个网络112。交换机/防火墙110可以从一个网络向另一个输送业务。交换机/防火墙110还可以阻止一个网络上的业务到达另一网络。交换机/防火墙110包括用于提供网络之间的通信的任何合适的结构，诸如霍尼韦尔控制防火墙（CF9）设备。网络112可以表示诸如以太网网络对或FTE网络之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“级别2”可以包括耦合到网络112的一个或多个机器级控制器114。机器级控制器114执行各种功能以支持控制器106、传感器102a和致动器102b的操作和控制，其可能与工业装备（诸如锅炉或其它机器）的特定零件（piece）相关联。例如，机器级控制器114可以日志记录（log）由控制器106收集或生成的信息，诸如来自传感器102a的测量数据或用于致动器102b的控制信号。机器级控制器114还可以执行控制控制器106的操作的应用，从而控制致动器102b的操作。此外，机器级控制器114可以提供对控制器106的安全访问。机器级控制器114中的每一个包括用于提供对机器或装备的其它单独零件的访问、控制或与机器或装备的其它单独零件有关的操作的任何合适的结构。机器级控制器114中的每一个可以例如表示运行微软WINDOWS操作系统的服务器计算设备。附加地或者替代地，每一个控制器114可以表示嵌入在分布式控制系统（DCS）中的多变量控制器，诸如RMPCT控制器或者实现MPC或其它APC的其它类型的控制器。尽管未示出，但是不同的机器级控制器114可以用于控制过程系统中的装备的不同零件（其中装备的每一个零件与一个或多个控制器106、传感器102a和致动器102b相关联）。

一个或多个操作员站116耦合到网络112。操作员站116表示提供对机器级控制器114的用户访问的计算或通信设备，机器级控制器114然后可以提供对控制器106（并且可能提供对传感器102a和致动器102b）的用户访问。作为特定示例，操作员站116可以允许用户使用由控制器106和/或机器级控制器114所收集的信息来审阅传感器102a和致动器102b的操作历史。操作员站116还可以允许用户调整传感器102a、致动器102b、控制器106或机器级控制器114的操作。此外，操作员站116可以接收和显示由控制器106或机器级控制器114生成的警告、警报或其它消息或显示。操作员站116中的每一个包括用于支持对系统100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。操作员站116中的每一个可以例如表示运行微软WINDOWS操作系统的计算设备。

至少一个路由器/防火墙118将网络112耦合到两个网络120。路由器/防火墙118包括用于提供网络之间的通信的任何合适的结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络120可以表示诸如以太网网络对或FTE网络之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“级别3”可以包括耦合到网络120的一个或多个单元级控制器122。每一个单元级控制器122通常与过程系统中的单元相关联，所述单元表示一起操作以实现过程的至少部分的不同机器的集合。单元级控制器122执行各种功能以支持较低级别中的组件的操作和控制。例如，单元级控制器122可以日志记录由较低级别中的组件收集或生成的信息，执行控制较低级别中的组件的应用，并且提供对较低级别中的组件的安全访问。单元级控制器122中的每一个包括用于提供对一个或多个机器或过程单元中的装备的其它零件的访问、控制或与一个或多个机器或过程单元中的装备的其它零件有关的操作的任何合适的结构。单元级控制器122中的每一个可以例如表示运行微软WINDOWS操作系统的服务器计算设备。附加地或者替代地，每一个控制器122可以表示多变量控制器，诸如霍尼韦尔C300控制器。尽管未示出，但是不同的单元级控制器122可以用于控制过程系统中的不同单元（其中每一个单元与一个或多个机器级控制器114、控制器106、传感器102a和致动器102b相关联）。

可以通过一个或多个操作员站124提供对单元级控制器122的访问。操作员站124中的每一个包括用于支持对系统100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。操作员站124中的每一个可以例如表示运行微软WINDOWS操作系统的计算设备。

至少一个路由器/防火墙126将网络120耦合到两个网络128。路由器/防火墙126包括用于提供网络之间的通信的任何合适的结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络128可以表示诸如以太网网络对或FTE网络之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“级别4”可以包括耦合到网络128的一个或多个工厂级控制器130。每一个工厂级控制器130通常与工厂101a-101n之一相关联，所述工厂101a-101n可以包括实现相同的、类似的或不同的过程的一个或多个过程单元。工厂级控制器130执行各种功能以支持较低级别中的组件的操作和控制。作为特定示例，工厂级控制器130可以执行一个或多个制造执行系统（MES）应用、调度应用或者其它的或附加的工厂或过程控制应用。工厂级控制器130中的每一个包括用于提供对过程工厂中的一个或多个过程单元的访问、控制或与过程工厂中的一个或多个过程单元有关的操作的任何合适的结构。工厂级控制器130中的每一个可以例如表示运行微软WINDOWS操作系统的服务器计算设备。

可以通过一个或多个操作员站132提供对工厂级控制器130的访问。操作员站132中的每一个包括用于支持对系统100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。操作员站132中的每一个可以例如表示运行微软WINDOWS操作系统的计算设备。

至少一个路由器/防火墙134将网络128耦合到一个或多个网络136。路由器/防火墙134包括用于提供网络之间的通信的任何合适的结构，诸如安全路由器或组合路由器/防火墙。网络136可以表示诸如企业范围的以太网或其它网络或者更大网络（诸如因特网）的全部或一部分之类的任何合适的网络。

在普渡模型中，“级别5”可以包括耦合到网络136的一个或多个企业级控制器138。每一个企业级控制器138通常能够执行用于多个工厂101a-101n的规划操作并且能够控制工厂101a-101n的各种方面。企业级控制器138还可以执行各种功能以支持工厂101a-101n中的组件的操作和控制。作为特定示例，企业级控制器138可以执行一个或多个订单（order）处理应用、企业资源规划（ERP）应用、先进的规划和调度（APS）应用或任何其它的或附加的企业控制应用。企业级控制器138中的每一个包括用于提供对一个或多个工厂的访问、控制或者与对所述一个或多个工厂的控制有关的操作的任何合适的结构。企业级控制器138中的每一个可以例如表示运行微软WINDOWS操作系统的服务器计算设备。在本文档中，术语“企业”是指具有要管理的一个或多个工厂或者其它处理设施的组织。注意，如果要管理单个工厂101a，则可以将企业级控制器138的功能结合到工厂级控制器130中。

可以通过一个或多个操作员站140提供对企业级控制器138的访问。操作员站140中的每一个包括用于支持对系统100中的一个或多个组件的用户访问和控制的任何合适的结构。操作员站140中的每一个可以例如表示运行微软WINDOWS操作系统的计算设备。

普渡模型的各种级别可以包括其它组件，诸如一个或多个数据库。与每一个级别相关联的（多个）数据库可以存储与系统100的该级别或一个或多个其它级别相关联的任何合适的信息。例如，历史记录器（historian）141可以耦合到网络136。历史记录器141可以表示存储关于系统100的各种信息的组件。历史记录器141可以例如存储在生产调度和优化期间使用的信息。历史记录器141表示用于存储信息并促进对信息的检索的任何合适的结构。尽管被示出为耦合到网络136的单个集中式组件，但是历史记录器141可以位于系统100中的其它地方，或者多个历史记录器可以分布在系统100中的不同位置中。

在特定实施例中，图1中的各种控制器和操作员站可以表示计算设备。例如，控制器和操作员站中的每一个可以包括一个或多个处理设备以及用于存储由（多个）处理设备使用、生成或收集的指令和数据的一个或多个存储器。指令和数据可以包括供在操作和控制MPC时使用的软件封装，诸如，霍尼韦尔国际公司的PROFIT SUITE。控制器和操作员站中的每一个还可以包括至少一个网络接口，诸如，一个或多个以太网接口或者无线收发器。

依照本公开，可以使用操作员站（诸如操作员站116、124）交互式地调整系统100中的控制器中的一个或多个（诸如控制器106、机器级控制器114或单元级控制器122）的性质。例如，控制器的计算速度和存储器占用空间可以由操作员站处的用户交互式地调整。下面提供关于该功能性的附加细节。

尽管图1图示了工业过程控制与自动化系统100的一个示例，但是可以对图1做出各种改变。例如，控制系统可以包括任何数目的传感器、致动器、控制器、服务器、操作员站、网络和安全管理器。而且，图1中的系统100的组成和布置仅用于说明。根据特定需要，可以添加、省略、组合或者在任何其它合适的配置中放置组件。另外，已经将特定功能描述为由系统100的特定组件执行。这仅用于说明。一般地，过程控制系统是高度可配置的，并且可以根据特定需要以任何合适的方式进行配置。此外，虽然图1图示了其中可以交互式地调整控制器的计算速度和存储器占用空间的一个示例环境，但是该功能性可以用在任何其它合适的设备或系统中。

MPC已经被长期用在工业过程控制与自动化系统中，诸如系统100中，用来管理复杂的系统使得系统在经济上有益的限度下操作。由于嵌入式环境中增加的计算可用性，MPC现在被提供为嵌入在DCS级别处的标准产品。典型的MPC具有大量输入和输出，其中的每一个可能需要在某些限度内操作。对一个输入或输出的小改变可能对一个或多个其它输入或输出有显著影响。为了优化输入和输出的完备集，可以使用各种数学模型，诸如二次/线性编程（QP/LP）计算模型。

一些嵌入式环境以各种方式限制MPC实现。例如，可能要求计算的或存储的存储器的大分配来处置未来的预测和之前的状态，这可能是比分配用于特定控制器更多的存储器。作为另一个示例，取决于处理速度和能力，可以要求长计算时间来求解与控制器优化相关联的稳态经济问题和动态限度优化控制移动问题。

用于工业系统的大多数实现允许嵌入式设计中的一些余地解决上面描述的限制。例如，一些实现将所操控的变量的数目减少到小数目，或者在DCS的单个控制器（或其它硬件组件）中仅实现非常少的控制策略。本质上，这些实现采取保守方案并且对系统过度设计（over design）以确保控制器按照意图进行工作。

甚至在小心地设计保守环境时，控制器可以在运行时间期间（或当在线时）违反上面提及的限制中的一个或二者。例如，由于当前的过程状况，求解器（诸如与控制器的一个或多个嵌入式或所连接的处理器相关联的计算引擎）可能花费过长时间来执行，从而引起控制器周期超过限度。作为另一个示例，所要求的存储器可能由于工厂模型改变而超出所设计的限度。当这样的违反发生时，典型的解决方案是卸载控制器，重新设计控制器配置或硬件，并且再次将控制器加载到嵌入式环境中。然而，在离线模拟环境中的控制器重新设计和验证是耗时的活动并且可以变成迭代过程。

为了解决这些问题，本公开的实施例提供了可配置的操作参数，其可以被在线地改变以遵从嵌入式环境中的MPC的动态存储器占用空间和计算速度要求。一个这样的操作参数（诸如在将控制器加载到嵌入式环境中的时候）允许针对现有控制器的存储器占用空间的配置。另一个操作参数使得能够（诸如通过允许QP/LP求解器迭代的最大数目中的从用于特定控制器问题大小的预确定的基准值的改变）实现QP/LP求解器或其它计算速度中的改变。

图2A和2B图示了根据本公开的被配置成调整针对MPC的操作调节参数的操作员站的示例屏幕201-202。屏幕201-202与控制器或控制系统操作员站应用相关联，诸如霍尼韦尔国际公司的PROFIT SUITE OPERATOR STATION。软件应用可以在工业过程控制与自动化系统中的操作员站处执行，诸如操作员站116、124。然而，注意，屏幕201-202可以与其它合适的控制器软件相关联。

屏幕201示出了用于与MPC的操作相关联的三个调节参数的预确定的推荐值211-213，MPC诸如是控制器106、机器控制器114或者单元控制器122中的一个。值211指代用于要针对QP/LP求解器或其它求解器中的动态控制计算所执行的迭代的最大数目的推荐值。动态控制计算与相对短的时间范围相关联，并且可以表示计算过程中的下一移动或操作。值212指代用于存储器分配因子的推荐值，所述存储器分配因子表示用于所要求的存储器占用空间的缩放因子或乘数。如在此使用的，存储器占用空间表示针对由QP/LP求解器或其它求解器在MPC的操作期间执行的计算所要求的存储器的量。例如，如果为由QP/LP求解器执行的计算推荐存储器的x个字节，则存储器分配因子3将分配存储器的3x个字节以供由计算使用。值213指代用于要针对QP/LP求解器或其它求解器中的稳态计算所执行的迭代的最大数目的推荐值。比起动态控制计算，稳态计算与相对更长的时间范围相关联。

在一些实施例中，推荐值211-213中的每一个可以凭经验确定并且可以反映MPC的典型实现中的最优值。在特定实施例中，推荐值211-213可能是有信息的，并且可能不可由操作员调整。替代地，推荐值211-213可以为操作员提供用于确定要在迭代地配置控制器调节参数中使用的值的指南。

屏幕202示出了其中操作员可以提供用于控制器调节参数的新值221-223的可编辑字段。值221-223可以在运行时环境的执行之前更新。在一些实施例中，一旦执行开始，值221-223就不能够在运行时环境的执行期间更新。

在屏幕202中，操作员（诸如过程工程师）可以输入用于所述调节参数的新值221-223。在一些实施例中，值221-223可以默认为预计算的推荐值211-213，并且操作员可以以任何合适的方式修改值221-223，诸如基于酌情改变计算时间或存储器分配的当前需要来修改值221-223。在特定实施例中，操作员可以选择处在相对于推荐值211-213的预确定的范围内的新值221-223。例如，每一个新值221-223可以高达比对应的推荐值211-213小或大20%。在其它实施例中，关于每一个新值221-223，可以仅存在上限，仅存在下限，或者不存在限制。

尽管图2A和2B图示了被配置成调整针对MPC的操作调节参数的操作员站的屏幕的示例，但是可以对图2A和2B做出各种改变。例如，屏幕201-202可以被不同地格式化，并且可以包括任何数目的调节参数。

如上面所描述的，针对MPC的硬件资源要求可以基于所控制的过程的类型而变化。硬件要求中的该变化可以变成用于控制多种过程的限制。使用在图2A和2B中示出的可调整的操作调节参数，操作员不必在每一次需要改变时都对过程进行建模。替代地，操作员可以交互式地改变参数以实现相同的目的。

取决于硬件和软件平台，一些MPC应用在嵌入式控制器平台中执行，而其它MPC应用被作为软件应用在不同的硬件平台中执行。例如，一些级别2控制器包括在控制器硬件中嵌入和执行的一个或多个MPC应用。相比之下，一些级别3控制器可以与被作为软件应用在不同硬件平台中执行的一个或多个MPC应用相关联。在包括不同类型控制器（诸如级别2和级别3控制器二者）的一些常规控制系统中，可能有必要或期望具有不同的操作员站来监视和控制不同类型的控制器。这可以导致用于硬件、软件和人员的增加成本。

本公开的实施例解决了以下问题：具有不同种类的可视化和过程参数用于使用多个类型的MPC来监视和控制过程。所公开的实施例提供了集成的用户环境，其中操作员可以监视一个地方中的所有类型的MPC应用，而不管每一个MPC应用是在物理过程控制网络中还是在其中MPC应用正在在线运行的硬件平台中运行。操作员可以选择在嵌入式平台中或者作为软件应用在不同的硬件平台中运行MPC应用。在此，不同MPC类型之间的配置、调节和监视参数可以相同。由于此，与过程正被推送至哪里以用于在线执行无关地对每一个过程进行建模是可能的。一旦离线过程模型被创建，操作员就可以将模型推送至各种类型的MPC控制器。

图3图示了根据本公开的示例框架300，其中操作员可以在单一集成用户环境中监视嵌入式MPC应用和其它MPC应用二者。框架300可以与工业过程控制与自动化系统（诸如系统100）中的控制器结合地使用。框架300还可以用在任何其它合适的系统中。

如图3中所示，框架300包括在不同的硬件平台中运行的两个MPC应用301-302。在该示例中，MPC应用301可以指代用于嵌入在DCS平台中的级别2控制器的MPC应用，并且MPC应用302可以指代用于级别3控制器的、作为在与控制器本身不同的硬件平台（诸如非嵌入式平台）上运行的软件而执行的MPC应用。

每一个MPC应用301-302连接到工业过程控制与自动化系统中的物理过程，诸如冷却单元或者高压过程。在该示例中，MPC应用301连接到物理过程（P1）311。MPC应用301将设定点目标（U1）输入到物理过程311并且接收从物理过程311输出的测量结果（Y1）。类似地，MPC应用302连接到物理过程（P2）312，并且MPC应用302将设定点目标（U2）输入到物理过程312并接收从物理过程312输出的测量结果（Y2）。在一些实施例中，物理过程311-312表示不同的过程。在其它实施例中，物理过程311-312可以是与多个MPC相关联的相同物理过程。

框架300还包括离线过程建模环境303和在线过程监视环境304。离线过程建模环境303表示其中可以在运行时平台之外对过程输入、输出和其它过程参数进行建模、优化和验证的环境。与特别地束缚于特定硬件平台的常规过程建模环境不同，离线过程建模环境303提供用于跨不同MPC应用监视、控制和调节参数的公共环境，所述不同MPC应用正在嵌入式环境中运行或者作为软件应用在不同控制网络中运行。在一些实施例中，离线过程建模环境303可以表示来自霍尼韦尔国际公司的PROFIT SUITE ENGINEERING STUDIO（PSES）。使用离线过程建模环境303，框架300的用户可以基于用户的当前目的而选择嵌入式MPC或任何其它MPC。

离线过程建模环境303可以指示特定MPC应用是否遵从嵌入式平台的硬件资源限制（并且因此可以被托管在嵌入式平台中以用于在线执行），或者指示MPC应用是否应当被托管在另一个硬件平台中。离线过程建模环境303可以包括图2A和2B的调节参数211-213、221-223中的一些或全部。使用离线过程建模环境303中的调节参数211-213、221-223，用户可以调整针对特定MPC应用的存储器要求和处理要求。例如，这允许用户调节MPC引擎，使得它满足MPC应用存储器和CPU要求。

在使用离线过程建模环境303验证模型之后，用户可以基于硬件资源要求来选择正确的平台并且推送模型以用于在线执行。例如，如图3中所示，用户可以选择将模型1推送至与MPC应用301相关联的嵌入式平台并且将模型2推送至与MPC应用302相关联的非嵌入式平台。

在线过程监视环境304允许用户监视和管理与在运行时环境中执行的MPC相关联的功能和参数。在线过程监视环境304被配置用于监视在不同平台中执行的MPC。例如，两个MPC应用301-302通信地连接到在线过程监视环境304。在一些实施例中，在线过程监视环境304可以表示来自霍尼韦尔国际公司的PROFIT SUITE OPERATOR STATION（PSOS）。

尽管图3图示了其中操作员可以在单一集成用户环境中监视嵌入式MPC应用和其它MPC应用二者的框架300的一个示例，但是可以对图3做出各种改变。例如，框架300可以包括其它环境中的其它控制器或组件。

图4和5图示了根据本公开的来自执行在线过程监视环境的操作员站的示例屏幕。在线过程监视环境可以指代根据本公开的在线过程监视环境304。图4中的屏幕400显示在不同平台中运行的MPC的概要信息。屏幕400的列401示出了操作员在操作员站应用中能访问的MPC的名称或标识符。在框410中示出的两个MPC应用正在嵌入式平台中运行，比如MPC应用301。在框420中示出的其它MPC应用正在作为软件应用而运行，比如MPC应用302。

图5中的屏幕500示出了从图4中的控制器的列表选择的特定控制器的附加细节。例如，在图4中，突出了用于控制器“Furnace1.PROFITCTLA”的行。在图5中，显示了用于控制器“Furnace1.PROFITCTLA”的附加细节。使用在屏幕400、500中示出的操作员站应用，工厂操作员或者系统工程师可以在单一集成可视化中监视不同过程，而不管实际MPC在哪个平台中运行。

尽管图4和5图示了来自执行在线过程监视环境的操作员站的屏幕的示例，但是可以对图4和5做出各种改变。例如，屏幕400、500可以被不同地格式化并且可以显示其它类型的信息。

图6图示了根据本公开的用于MPC的交互式建模和控制的示例方法600。为了解释的容易，将方法600描述为使用图3的框架300来执行。然而，方法600可以与任何合适的设备或系统一起使用。

在步骤601处，框架300接收对与工业过程控制系统的嵌入式执行平台中的MPC相关联的处理设备的计算速度的调整。这可以包括例如离线过程建模环境的用户在显示字段中输入调整。对处理设备的计算速度的调整可以包括对针对动态控制计算要由处理设备执行的迭代的最大数目的调整。附加地或者替代地，对处理设备的计算速度的调整可以包括对针对稳态计算要由处理设备执行的迭代的最大数目的调整。在步骤603处，框架300接收对由处理设备在MPC的操作期间执行的计算所要求的存储器占用空间的调整。这可以包括例如离线过程建模环境的用户在显示字段中输入调整。在步骤605处，将MPC加载在嵌入式平台中。MPC的加载包括对计算速度和存储器占用空间的调整。

在步骤607处，将第二MPC加载在非嵌入式平台中。在一些实施例中，非嵌入式平台是其中第二MPC和相关联的MPC应用在不同硬件上执行的平台。在特定实施例中，MPC和第二MPC的加载使用单一集成离线过程建模环境来执行，所述单一集成离线过程建模环境被配置成将相同的过程模型加载到嵌入式平台或非嵌入式平台，诸如离线过程建模环境303。在步骤609处，使用单一集成在线过程监视环境来监视MPC和第二MPC。在线过程监视环境可以被配置成允许用户监视在嵌入式平台和非嵌入式平台二者中在运行时执行的MPC，诸如在线过程监视环境304。

尽管图6图示了用于MPC的交互式建模和控制的方法600的一个示例，但是可以对图6做出各种改变。例如，虽然示出为一系列步骤，但是在图6中示出的各种步骤可以重叠、并行发生、以不同次序发生或者发生多次。此外，根据特定需要，一些步骤可以被组合或移除，并且可以添加附加的步骤。另外，虽然关于工业过程控制系统中的MPC描述了方法600和框架300，但是方法600和框架300可以与其它类型的设备和系统结合地使用。

图7图示了根据本公开的用于实现方法和教导的示例计算设备700。设备700可以例如表示上面描述的控制器、操作员站和计算设备中的任一个。然而，注意，还可以使用控制器、操作员站和计算设备的其它实现。

如图7中所示，设备700包括总线系统702，所述总线系统702支持至少一个处理设备704、至少一个存储设备706、至少一个通信单元708和至少一个输入/输出（I/O）单元710之间的通信。处理设备704执行可以加载到存储器712中的指令。处理设备704可以包括以任何合适的布置的任何合适的（多个）数目和（多个）类型的处理器或其它设备。示例类型的处理设备704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、专用集成电路和分立电路。

存储器712和持久存储装置714是存储设备706的示例，其表示能够存储和促进信息（诸如在临时或永久基础上的数据、程序代码和/或其它合适的信息）的检索的（多个）任何结构。存储器712可以表示随机存取存储器或者（多个）任何其它合适的易失性或非易失性存储设备。持久存储装置714可以包含支持数据的较长期存储的一个或多个组件或设备，诸如只读存储器、硬件驱动器、闪存或光盘。

通信单元708支持与其它系统或设备的通信。例如，通信单元708可以包括促进通过至少一个以太网或串行连接的通信的网络接口卡。通信单元708还可以包括促进通过至少一个无线网络的通信的无线收发器。通信单元708可以支持通过（多个）任何合适的物理或无线通信链路的通信。

I/O单元710允许数据的输入和输出。例如，I/O单元710可以提供连接以用于通过键盘、鼠标、小键盘、触摸屏或其它合适的输入设备的用户输入。I/O单元710还可以向显示器、打印机或其它合适的输出设备发送输出。

尽管图7图示了计算设备700的一个示例，但是可以对图7做出各种改变。例如，根据特定需要，图7中的各种组件可以被组合、进一步细分或者省略，并且可以添加附加的组件。而且，计算设备可以以多种多样的配置出现，并且图7不将本公开限于计算设备的任何特定配置。

本公开的实施例适于供来自霍尼韦尔国际公司的多个产品和服务使用。示例产品包括PROFIT SUITE R440和EXPERION R440产品。当然，所公开的实施例可以与其它产品和服务（包括其它公司的那些）结合地使用。

在一些实施例中，在本专利文档中描述的各种功能由计算机程序实现或支持，所述计算机程序由计算机可读程序代码形成并且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、目标代码和可执行代码。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、压缩盘（CD）、数字视频盘（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输送暂时性电信号或其它信号的有线的、无线的、光学的或其它的通信链路。非暂时性计算机可读介质包括可以永久地存储数据的介质和可以存储数据并且后来重写数据的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。

阐述贯穿本专利文档所使用的某些词和短语的定义可以是有利的。术语“应用”和“程序”是指被适配用于以合适的计算机代码（包括源代码、目标代码或可执行代码）实现的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、函数、对象、类、实例、相关数据或其一部分。术语“通信”及其派生词包含直接和间接通信二者。术语“包括”和“包含”及其派生词意味着包括而没有限制。术语“或”是包括性的，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……通信、与……协作、交错、并列、接近、绑定到或与……绑定、具有、具有……的性质、和或与……有关系等。在与项目列表一起使用时，短语“……中的至少一个”意味着可以使用所列出的项目中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任何：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A和B和C。

本申请中的描述不应当被理解为暗示任何特定的元件、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围中的基本或关键元素。有专利权的主题的范围仅由所允许的权利要求限定。此外，没有权利要求意图关于随附权利要求或权利要求元素中的任一个而调用35U.S.C. § 112(f)，除非在特定权利要求中明确地使用准确的词语“用于…的部件”或者“用于…的步骤”，之后是标识功能的分词短语。权利要求内的诸如（但不限于）“机构”、“模块”、“设备”、“单元”、“组件”、“元件”、“构件”、“装置”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”之类的术语的使用应当被理解成且意图是指为相关领域中的技术人员已知的结构，如通过权利要求本身的特征进一步修改或增强的，并且不意图调用35 U.S.C. § 112(f)。

虽然本公开已经描述了某些实施例和一般相关联的方法，但是这些实施例和方法的更改和置换对本领域技术人员将是显而易见的。因此，示例实施例的以上描述不限定或约束本公开。在不脱离如由以下权利要求书限定的本公开的精神和范围的情况下，其它改变、替换和更改也是可能的。

Claims (10)

1.一种方法，包括：

接收（601）对与工业过程控制系统（100）的嵌入式执行平台（301）中的模型预测控制器（MPC）（106、114、122、130）相关联的处理设备（704）的计算速度的调整（221、223）；

接收（603）对由处理设备在MPC的操作期间执行的计算所要求的存储器占用空间的调整（222）；以及

将MPC加载（605）在嵌入式平台中，其中加载包括对计算速度和存储器占用空间的调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其中对处理设备的计算速度的调整包括以下中的至少一个：

对针对动态控制计算要由处理设备执行的迭代的最大数目的调整（221）；以及

对针对稳态计算要由处理设备执行的迭代的最大数目的调整（223）。

3.根据权利要求1所述的方法，其中从离线过程建模环境（303）接收对计算速度和存储器占用空间的调整。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

MPC是第一MPC；

方法还包括将第二MPC加载（607）在非嵌入式平台（302）中；

使用离线过程建模环境来执行第一MPC的加载和第二MPC的加载，以及

离线过程建模环境是被配置成将相同过程模型加载到嵌入式平台或者非嵌入式平台的单一集成环境。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：

加载在嵌入式平台中的第一MPC是级别2 MPC；并且

加载在非嵌入式平台中的第二MPC是级别3 MPC。

6.根据权利要求4所述的方法，还包括：

提供（609）单一集成在线过程监视环境（304），所述单一集成在线过程监视环境（304）被配置成允许用户监视在嵌入式平台和非嵌入式平台二者中在运行时执行的MPC。

7.一种装置，包括：

至少一个接口（708），其被配置成与工业过程控制系统（100）的嵌入式执行平台中的模型预测控制器（MPC）（106、114、122、130）通信；以及

至少一个处理设备（704），其被配置成：

接收对与MPC相关联的第二处理设备（704）的计算速度的调整（221、223）；

接收对由第二处理设备在MPC的操作期间执行的计算所要求的存储器占用空间的调整（222）；以及

将MPC加载在嵌入式平台中，其中加载包括对计算速度和存储器占用空间的调整。

8.根据权利要求7所述的装置，其中：

对第二处理设备的计算速度的调整包括以下中的至少一个：

对针对动态控制计算要由处理设备执行的迭代的最大数目的调整（221）；以及

对针对稳态计算要由处理设备执行的迭代的最大数目的调整（223）；并且

所述至少一个处理设备被配置成从离线过程建模环境（303）接收对计算速度和存储器占用空间的调整。

9.根据权利要求8所述的装置，其中：

MPC是第一MPC；

所述至少一个处理设备还被配置成将第二MPC加载在非嵌入式平台（302）中；

离线过程建模环境被配置成促进第一MPC的加载和第二MPC的加载；并且

离线过程建模环境是被配置成将相同过程模型加载到嵌入式平台或非嵌入式平台的单一集成环境。

10.一种包含指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由至少一个处理设备（704）执行时使所述至少一个处理设备：

接收（601）对与工业过程控制系统（100）的嵌入式执行平台（301）中的模型预测控制器（MPC）（106、114、122、130）相关联的第二处理设备（704）的计算速度的调整（221、223）；

接收（603）对由第二处理设备在MPC的操作期间执行的计算所要求的存储器占用空间的调整（222）；以及

将MPC加载（605）在嵌入式平台中，其中加载包括对计算速度和存储器占用空间的调整。