CN111641667A - 网络中心过程控制 - Google Patents
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Abstract
本文呈现的实施例涉及一种用于网络中心过程控制系统中的过程控制的方法。网络中心过程控制系统包括多个节点,其中每个节点都包括一个或多个控制服务,该控制服务是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,其中已经从工程节点接收到配置数据。方法包括:通过多个控制器节点和多个设备节点中的一个或多个节点,在中间件服务中发布过程数据信息,过程数据信息包括网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中中间件服务是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件;以及通过多个节点中的一个或多个节点,订阅被发布在中间件服务中的过程数据信息。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于网络中心过程控制系统的过程控制的方法、网络中心过程控制系统、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
如图1中用逻辑拓扑所示的,当今的过程控制系统具有控制器中心架构,即,每个控制器300c和300d都使用连接至控制器300c或300d的IO(输入/输出)接口以及设备300e、300f、300g和300h来执行一组控制逻辑应用、或者经由连接至控制器的现场总线而执行一组控制逻辑应用。IO和设备由控制器300c或300d配置和扫描,这使得控制器300c或300d依赖于关于硬件拓扑以及IO、设备和现场总线具体实施方式的知识。来自上层系统级别的对IO和设备数据的访问是通过控制器来路由的,并且有时需要对控制逻辑进行修改。
控制逻辑工程300a需要关于IO以及设备300e、300f、300g和300h连接在何处的知识,并且IO工程需要关于控制逻辑在何处执行的知识。IO工程的变化会对控制逻辑工程产生影响,反之亦然。操作300b也依赖于控制器中心架构。
对连接至不同控制器的IO和设备的访问需要配置控制器到控制器的通信,这在额外的工程工作量和处理能力的性能损失方面是有代价的。
发明内容
一个目的是使得能够减少工程工作量能够减少并且能够改善系统性能。
根据第一方面,提出了一种用于网络中心过程控制系统中的过程控制的方法。网络中心过程控制系统包括多个节点,其中每个节点都包括一个或多个控制服务,该一个或多个控制服务是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,其中已经从工程节点接收到为多个节点之间的过程数据定义通信接口的配置数据。该方法包括:通过多个节点中的一个或多个节点,经由中间件服务而在网络中心过程控制系统中发布过程数据信息,过程数据信息包括在网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中中间件服务是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件;以及通过多个节点中的一个或多个节点,订阅经由中间件服务而被发布在网络中心过程控制系统中的过程数据信息。
发布和订阅可以由多播地址绑定。
要由控制服务发布的过程数据信息可以由控制服务复制到中间件服务接口,该中间件服务接口又经由中间件服务而在网络中心过程控制系统中发布过程数据信息和/或经由中间件服务而将过程数据信息发布到在相同节点中执行的另一控制服务,并且由控制服务订阅的过程数据信息可以由控制服务从中间件服务接口复制,该中间件服务接口又已经经由中间件服务而从网络中心过程控制系统接收过程数据信息和/或经由中间件服务而从在相同节点中执行的另一控制服务接收过程数据信息。过程数据信息可以在每次执行控制逻辑或IO通道扫描之前被循环地复制。
中间件服务接口可以通过在质量差的情况下覆盖或替换值来处理信号质量。
中间件服务接口可以被配置为将发布过程数据信息分组为数据集,其中每个数据集都被分配有多播地址。
根据第二方面,提出了一种网络中心过程控制系统。该网络中心过程控制系统包括多个节点,其中每个节点都被配置为运行一个或多个控制服务,该一个或多个控制服务是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,其中为多个节点之间的过程数据定义通信接口的配置数据被配置为从网络中心过程控制系统的工程节点被接收。网络中心过程控制系统包括处理器和计算机程序产品,该计算机程序产品存储有指令,该指令在由处理器执行时使网络中心过程控制系统:经由中间件服务而在网络中心过程控制系统中发布过程数据信息,过程数据信息包括在网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中中间件服务被配置为在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件;以及订阅经由中间件服务而被发布在网络中心过程控制系统中的过程数据信息。
发布和订阅可以由多播地址绑定。
要由控制服务发布的过程数据信息可以被配置为由控制服务复制到中间件服务接口,该中间件服务接口又被配置为经由中间件服务而在网络中心过程控制系统中发布过程数据信息和/或经由中间件服务而将过程数据信息发布到在相同节点中执行的另一控制服务,并且由控制服务订阅的过程数据信息可以被配置为由控制服务从中间件服务接口复制,该中间件服务接口又被配置为经由中间件服务而从网络中心过程控制系统接收过程数据信息和/或经由中间件服务而从在相同节点中执行的另一控制服务接收过程数据信息。过程数据信息可以被配置为在每次执行控制逻辑或IO通道扫描之前被循环地复制。
中间件服务接口可以被配置为通过在质量差的情况下覆盖或替换值来处理信号质量。
中间件服务接口可以被配置为将发布过程数据信息分组为数据集,其中每个数据集都被分配有多播地址。
根据第三方面,提出了一种用于网络中心过程控制系统中的过程控制的计算机程序。网络中心过程控制系统包括多个节点,其中每个节点都被配置为运行一个或多个控制服务,该一个或多个控制服务是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,其中为多个节点之间的过程数据定义通信接口的配置数据被配置为从网络中心过程控制系统的工程节点被接收。计算机程序包括计算机程序代码,该计算机程序代码在网络中心过程控制系统中运行时使网络中心过程控制系统:经由中间件服务而在网络中心过程控制系统中发布过程数据信息,过程数据信息包括在网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中中间件服务被使得作为在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件;以及订阅经由中间件服务而被发布在网络中心过程控制系统中的过程数据信息。
发布和订阅可以由多播地址绑定。
还提出了一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机程序和计算机可读存储装置,计算机程序被存储在该计算机可读存储装置上。
所呈现的解决方案能够灵活地将控制逻辑部署到节点上,并且将控制逻辑工程与IO工程隔离。控制逻辑可以在不知道控制逻辑将在何处执行或者IO与设备如何连接/连接在何处的情况下被完全地设计。工厂对IO接线的更改不影响控制逻辑。控制逻辑也可以容易地被移动(无需重新设计)到具有空闲资源的节点。
由于信号被用作控制逻辑与IO和设备处理之间的接口,所以能够实现所呈现的解决方案,这使得可以将IO和设备处理与控制逻辑在不同的控制服务中的执行进行分离。信号以,独立于设备和现场总线协议具体细节的标准化格式定义。所有控制器、网关和设备都具有中间件组件,这使得任何控制服务都可以访问任何其他控制服务中的任何信号,而不需要了解网络布局、控制服务部署或控制服务间歇。用于控制逻辑和IO工程的工程工具具有中间件配置组件,该中间件配置组件创建合并的中间件配置。中间件绑定机制使得信号发布者可以从一个节点移动到另一节点而不影响订户,反之亦然。
通常,权利要求中所使用的所有术语都将根据它们在技术领域中的普通含义来解释,除非本文另有明确限定。对“一/一个/该元件、装置、组件、构件、步骤等”的所有引用都应开放地解释为指代该元件、装置、组件、构件、步骤等的至少一个实例,除非另有明确说明。本文所公开的任何方法的处理框都不必以所公开的确切顺序执行,除非明确说明。
附图说明
现在参照附图、通过示例的方式来描述各方面和实施例,在附图中:
图1示意性地图示了控制器中心过程控制系统架构;
图2示意性地图示了网络中心过程控制系统架构;
图3示意性地图示了具有现场总线网关的网络中心过程控制系统架构;
图4是图示了用于本文所呈现的实施例的方法的流程图;
图5示意性地图示了用于信号交换的中间件服务的实施例;
图6示意性地图示了分配给不同节点的控制服务;
图7示意性地图示了控制服务和中间件服务的配置;
图8示意性地图示了工程视图中的信号示例;
图9示意性地图示了使用中间件服务的控制服务;
图10示意性地图示了运行时视图中的信号示例;
图11示意性地图示了信号订户和信号发布者的绑定;
图12是图示了本文所呈现的设备的一些组件的示意图;以及
图13是图示了本文所呈现的设备的功能模块的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更全面地描述本公开的各方面,在附图中示出了本发明的某些实施例。
然而,这些方面可能体现为许多不同的形式并且不应被视为是限制的;确切地说,这些实施例以示例的方式提供,使得本公开全面且完整,并且将本发明的所有方面的范围都充分地传达给本领域的技术人员。在说明书中,相同的附图标记指的是相同的元件。
如图2中用逻辑拓扑所示的,在网络中心过程控制系统100的架构中,IO和设备300e、300f和300g并不由控制器300c和300d拥有或控制,如在控制器中心架构中那样。用于IO和设备配置的工程300a工具将配置数据部署到IO和设备,而不涉及控制器300c或300d。控制器300c和300d专注于执行控制逻辑,并且可以从任何IO或设备300e、300f或300g访问IO信号。网络中心过程控制系统架构从上层系统级别提供对IO和设备信息的系统范围内的轻松访问,诸如操作300b和工程300a,而无需通过控制器300c或300d对信息进行任何路由。控制逻辑不必被更新来访问IO和设备信息。
然而,当今以及未来几年的大多数IO和设备都是通过现场总线协议而被连接的。因此,需要图3中用逻辑拓扑所示的网关300g或300h,该网关300g或300h将IO和现场设备120a和120b连接至网络中心通信系统100的架构。这些网关300g和300h处理现场总线上的IO和设备120a和120b的配置和扫描。
参照图4来呈现用于网络中心过程控制系统中的过程控制的方法的实施例。网络中心过程控制系统100包括多个节点300b。每个节点都包括一个或多个控制服务310b,该一个或多个控制服务310b是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件。已经从工程节点接收到为多个节点之间的过程数据定义通信接口的配置数据。在处理框S100中,多个节点中的一个或多个节点经由中间件服务320b而在网络中心过程控制系统中发布过程数据信息,如下面进一步描述的和结合下面的图更详细地描述的。过程数据信息包括在网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据。中间件服务是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件。在处理框S110中,多个节点中的一个或多个节点订阅经由中间件服务而被发布在网络中心过程控制系统中的过程数据信息,如下面进一步描述的和结合下面的图更详细地描述的。发布和订阅可以由多播地址绑定。
多个节点可以包括设备节点、现场总线网关节点和控制器节点中的一个或多个。
要由控制服务发布的过程数据信息可以由控制服务复制到中间件服务接口,该中间件服务接口又经由中间件服务而在网络中心过程控制系统中发布过程数据信息和/或经由中间件服务而将过程数据信息发布到在相同节点中执行的另一控制服务。
由控制服务订阅的过程数据信息可以由控制服务从中间件服务接口复制,该中间件服务接口又已经经由中间件服务而从网络中心过程控制系统接收过程数据信息和/或经由中间件服务而从在相同节点中执行的另一控制服务接收过程数据信息。过程数据信息可以在每次执行控制逻辑或IO通道扫描之前被循环地复制。
中间件服务接口可以通过在质量差的情况下覆盖或替换值来处理信号质量。
中间件服务接口可以被配置为将发布过程数据信息分组为数据集,其中每个数据集都分配有多播地址。
现在将结合图5至图11来更详细地图示和描述图4所示的操作。
参照图5呈现了用于网络中心过程控制系统的中间件服务320a。中间件服务320a处理过程数据(表示为信号S)在系统内的不同节点中、或者在具有多个控制服务的节点内的不同节点中的控制服务310a、310b、310c、310d、310e和310f之间的交换。控制服务表示控制器、网关和设备中的主要服务,例如,执行控制器中的控制逻辑、扫描现场总线网关中的IO和现场设备、管理设备中的设备功能性。用于信号S的箭头表示数据流。每个控制服务都依赖于中间件服务320a,它们之间用箭头表示。
控制服务通常被分配在不同的节点中,每个节点都具有一个或多个控制服务。
因此,控制服务310a不知道与控制服务310a交互的其他控制服务310b、310c和310d被分配在何处,这反而由中间件服务320a来处理并且对控制服务310a是透明的。图6示出了具有四个控制服务310a、310b、310c和310d的示例,这些控制服务在下面的三个节点中执行:设备节点300b、现场总线网关节点300c和控制器节点300a,该控制器节点300a托管两个控制服务310a和310b。所有的三个节点分别具有中间件服务320a、320b和320c,该中间件服务320a、320b和320c处理在不同的节点中的控制服务之间以及在被分配在相同节点中的控制服务310a和310b之间的信号S的交换。数据流用带有信号S的箭头表示。依赖于中间件服务320a的控制服务310a用没有S的箭头表示。
未使用本文所呈现的中间件与控制器、设备等进行的交互可以由特定于交互所需的通信协议的控制服务来处理,如图6所示。IoT连接控制服务310b连接至IoT设备110,并且现场总线连接控制服务310d连接至现场总线设备120,例如,Profibus设备。这种控制服务可以在任何节点中执行,例如,作为IoT连接控制服务310b在控制器节点300a中执行、或者作为现场总线连接控制服务310d在单独的节点300c中执行。
中间件服务和控制服务被构建为在单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,以用于内存保护和故障隔离。控制设备通过过程间通信与中间件服务交互。可以使用相同的处理器和存储器,但是可执行文件仍然在单独的过程中运行。单独的处理器内核和/或存储器可以备选地用于单独的过程。即,节点配置有单独的可执行文件以执行过程框S100。
控制服务由一组工程300a工具配置,每个控制服务类型有一个工具,例如,用于控制逻辑配置330的一个工程工具以及用于IO和设备配置340的另一个工具,如图7所示。这将例如控制逻辑工程与IO工程隔离。控制逻辑因此可以在不知道控制逻辑将在何处执行或者IO和设备如何连接/连接在何处的情况下被完全地设计。
中间件服务由中间件配置组件350配置,该中间件配置组件350使用由工具所提供的信号定义来创建中间件配置。在节点300b、300c、300d和300e中,中间件配置与控制服务配置分别由控制服务310b、310c、310d和310e(如由箭头700b1、700b2、700c1、700c2、700d1、700c2、700e1和700e2象征性地示出的)一起发送并且被转发到中间件服务320b、320c、320d和320e(如由箭头700b、700c、700d和700e象征性地示出的)。
信号定义发布者与订户之间的用于要交换的过程数据的接口。
信号可以包含以下属性:
系统唯一的信号ID,
用于信号值的数据类型,诸如用于数字信号的布尔值或用于模拟信号的浮点值,
用于信号值(仅用于模拟信号)的范围(或间隔)和工程单位,
在信号质量差(例如,如果订户没有得到来自发布者的任何信号,例如,由于网络错误)的情况下由信号订户所使用的覆盖值,以及
在信号质量差(例如,如果IO扫描器已经检测到现场总线设备上的输入通道上的错误)的情况下由信号发布者所使用的替换值。即,节点配置有过程数据信息以执行过程框S100。
在工程工具中,信号分别被配置和连接到控制逻辑变量和IO通道,以用于控制逻辑和IO工程。然后,配置被下载到节点300b至300e,这分别用控制服务配置数据流和中间件配置数据流的平行箭头表示。控制服务310b至310e与对应的中间件320b至320e之间的依赖关系用直箭头表示。工程300a工具使用中间件配置组件350来确保信号ID在系统内是唯一的,例如,通过使得工程工具将信号注册在系统中并且从中间件配置获取信号ID。
图8示出了一个示例,在该示例中,三个信号Lev 1、Lev 2和Motor被用于将三个IO300d通道Ch1、Ch2和Ch3连接到简单的控制逻辑300b。控制逻辑在功能块FB 1中使用变量Var1和Var2来获取变量Var 3。级别信号Lev 1被连接到控制逻辑变量Var 2并且被连接到IO通道Ch1。Lev 2信号和Motor信号以相似的方式被用于将控制逻辑变量连接到IO通道。信号连接用箭头表示。
图9图示了控制服务310如何使用中间件服务320b。控制服务实施方式代表例如执行引擎(用以执行控制逻辑:订阅、执行、发布)或IO扫描器(作为IO的通信协议:读取输入信号、执行、提供输出信号)的实施方式。为了简化控制服务310b的实施方式,中间件320b提供API组件(即,中间件API 360b),其由控制服务实施方式310b用来与中间件服务320b交互。中间件API 360b处理信号质量(例如,在质量差的情况下应用覆盖或替换值),处理信号的力和信号时间戳。中间件API 360b也处理控制服务310b与中间件服务320b之间的过程间通信。中间件服务320b通过使用下述通信协议来处理信号S在控制服务310b之间的交换,包括信号交换的配置,即,以用于在网络中心过程控制系统中的水平通信。
在控制服务310b的配置期间,中间件服务320b接收控制服务310b应当订阅的信号S和控制服务310b应当发布的信号S的配置信息。配置从图7所示的工程中的中间件配置组件350被接收。中间件服务320b将这种配置数据用于其内部需求,例如,以用于创建在网络上发送和接收消息、并且在网络上订阅信号所需的信号和其他结构。
相似地,如图7所示,控制服务实施方式310b从其在工程300a中的配置工具接收关于信号S应当如何连接到其内部变量V(通常是控制逻辑变量或IO通道)的配置信息。
在运行时,由控制服务310b所产生的信号从内部变量/通道V被复制到中间件API360b中的信号S,该中间件API 360b在中间件服务320b中发布信号,中间件服务320b在网络上发布信号和/或使得该信号可用于在相同节点中执行的任何其他控制服务。信号发布是循环进行的,例如,在每次执行控制逻辑或IO扫描之后。
在已经订阅了被发布的信号S的节点中,中间件服务320b接收来自网络的订阅信号S,并且使得它们可用于已经订阅了信号S的控制服务310b中的中间件API 360b。控制服务实施方式310b将信号值复制到控制服务内部变量/通道V。在每次执行控制逻辑或IO扫描之前,复制是循环进行的。
信号值的复制也包括内部变量/通道数据格式与统一信号数据格式之间的任何转换、用于模拟IO通道的仪器范围与用于信号的工程范围之间的缩放。
图10图示了用于图8中的信号示例的中间件运行时的行为。在现场总线连接服务310c中,IO扫描器订阅被连接到输出通道的信号(即,Motor信号),并且发布被连接到输入通道的两个信号(Lev 1和Lev 2)。IO扫描器进行设备和现场总线特定格式与信号格式之间的转换,并且对仪器范围与工程范围之间的模拟值进行缩放。在控制逻辑控制服务310b中,执行引擎订阅被连接到控制逻辑输入变量(Var 1和Var 2)的信号(Lev 1和Lev 2),并且发布被连接到控制逻辑输出变量(Var 3)的信号(Motor)。执行引擎进行信号格式与控制逻辑变量格式之间的转换。图10另外图示了中间件320b和320c以及具有结合图9描述的对应功能的中间件API 360b和360c。
为了减少在网络上发送的消息的数目,工程中的中间件配置组件可以将要发布的信号或任务分组在数据集中。每个数据集都被分配到多播地址,例如,IPV4或IPV6。数据集信息是被下载到上述中间件的配置数据的一部分。
信号订户和信号发布者的绑定可以基于OPC基金会的开放平台通信统一架构(Open Platform Communications Unified Architecture,OPC UA)标准,即,在网络中具有动态多播过滤并且发布/订阅到多播地址的OPC UA PubSub。中间件在网络上订阅数据集多播地址,并且当中间件服务在这些多播地址中的一个多播地址上发布数据集时,网络中的动态多播过滤确保该数据集仅被分发给已经订阅了该多播地址的节点,例如,通过交换机。
图11示出了一个示例,在该示例中,两个交互的控制服务310b和310c分别在两个不同的节点300b和310c中运行。在控制服务配置期间,控制服务实施方式310c使用中间件API 360c来订阅1信号S1和S2,该中间件API 360c将订阅转发给中间件服务320c(如由箭头1100c1象征性地示出的),该中间件服务320c在网络上订阅数据集1多播地址(MCAddr)224.0.0.1。对应地,控制服务实施方式310b使用中间件API 360b来订阅1信号S3和S4,该中间件API 360b将订阅转发给中间件服务320b(如由箭头1100b1象征性地示出的),该中间件服务320b在网络上订阅数据集2多播地址(MCAddr)224.0.0.2。在配置之后,控制服务实施方式310c开始使用中间件API 360c来发布2信号S3和S4,该中间件API 360c在中间件服务320c中发布信号(如由箭头1100c2象征性地示出的),该中间件服务320c使用数据集多播地址224.0.0.2来发布数据集2。对应地,控制服务实施方式310b开始使用中间件API 360b来发布2信号S1和S2,该中间件API 360b将该发布转发给中间件服务320b(如由箭头1100b2象征性地示出的),该中间件服务320b使用数据集多播地址224.0.0.1来发布数据集1。换言之,节点被配置为发布过程数据以执行过程框S100,并且还被配置为订阅过程数据以执行过程框S110。
在相同节点中执行的发布者和订户的绑定是相似的,然而,并没有涉及网络。绑定是在这个节点中的中间件服务中进行的。从控制服务的角度来看,这两种类型的控制服务部署之间不存在差异。
除了具有动态多播过滤的OPC UA PubSub之外的其他协议和机制也可以用于绑定发布者和订户,例如,具有附加发现服务的OPC UA客户端/服务器。
参照图12来呈现网络中心过程控制系统的实施例。网络中心过程控制系统100包括多个节点300b,其中每个节点都被配置为运行一个或多个控制服务310,该一个或多个控制服务310是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,其中为多个节点之间的过程数据定义通信接口的配置数据被配置为从网络中心过程控制系统的工程节点被接收。网络中心过程控制系统包括处理器10和计算机程序产品12、13,该计算机程序产品12、13存储有指令,该指令在由处理器执行时使网络中心过程控制系统:经由中间件服务320b而在网络中心过程控制系统中发布过程数据信息,过程数据信息包括在网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中中间件服务被配置为在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件;以及订阅经由中间件服务而被发布在网络中心过程控制系统中的过程数据信息,其中发布和订阅可以由多播地址绑定。
多个节点可以包括设备节点、现场总线网关节点和控制器节点中的一个或多个。
要由控制服务发布的过程数据信息可以被配置为由控制服务复制到中间件服务接口,该中间件服务接口又被配置为经由中间件服务而在网络中心过程控制系统中发布过程数据信息和/或经由中间件服务而将过程数据信息发布到在相同节点中执行的另一控制服务。
由控制服务订阅的过程数据信息可以被配置为由控制服务从中间件服务接口复制,该中间件服务接口又被配置为经由中间件服务而从网络中心过程控制系统接收过程数据信息和/或经由中间件服务而从在相同节点中执行的另一控制服务接收过程数据信息。过程数据信息可以在每次执行控制逻辑或IO通道扫描之前被循环地复制。
中间件服务接口可以被配置为通过在质量差的情况下覆盖或替换值来处理信号质量。
中间件服务接口可以被配置为将发布过程数据信息分组为数据集,其中每个数据集都分配有多播地址。
图12是示出了网络中心过程控制系统100的一些组件的示意图。处理器或处理电路系统10可以使用能够执行存储在存储器中的计算机程序14的软件指令的合适的中央处理单元CPU、多处理电路系统、微控制器、数字信号处理电路系统DSP、专用集成电路等中的一个或多个的任何组合来提供。因此,存储器可以被视为计算机程序产品12或者形成计算机程序产品12的一部分。处理电路系统10可以被配置为执行本文参照图4描述的方法。
存储器可以是读写存储器RAM和只读存储器ROM的任何组合。存储器还可以包括永久存储装置,例如,该永久存储装置可以是磁性存储器、光学存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任何一个或组合。
也可以提供呈数据存储器形式的第二计算机程序产品13,例如,以用于在执行处理电路系统10中的软件指令期间读取和/或存储数据。数据存储器可以是读写存储器RAM和只读存储器ROM的任何组合,并且还可以包括永久存储装置,例如,该永久存储装置可以是磁性存储器、光学存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任何一个或组合。例如,数据存储器可以保存其他软件指令15,以改进用于网络中心过程控制系统的功能性。
网络中心过程控制系统可以进一步包括输入/输出(I/O)接口11,包括例如用户界面。网络中心过程控制系统可以进一步包括:接收器,被配置为接收来自其他节点的信令;以及发送器,被配置为将信令发送到其他节点(未示出)。为了不模糊本文所呈现的概念,省略了网络中心过程控制系统的其他组件。
参照图12来呈现用于网络中心过程控制系统中的过程控制的计算机程序的实施例。网络中心过程控制系统100包括多个节点300b,其中每个节点都被配置为运行一个或多个控制服务310b,该一个或多个控制服务310b是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,其中为多个节点之间的过程数据定义通信接口的配置数据被配置为从网络中心过程控制系统的工程节点被接收,计算机程序包括计算机程序代码,该计算机程序代码在网络中心过程控制系统中运行时使网络中心过程控制系统:经由中间件服务320b而在网络中心过程控制系统中发布S100过程数据信息,过程数据信息包括在网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中中间件服务被使得作为在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件;以及订阅S110经由中间件服务而被发布在网络中心过程控制系统中的过程数据信息,其中发布和订阅可以由多播地址绑定。
多个节点可以包括设备节点、现场总线网关节点和控制器节点中的一个或多个。
还提出了一种计算机程序产品12、13,该计算机程序产品12、13包括计算机程序14、15和计算机可读存储装置,计算机程序14、15被存储在该计算机可读存储装置上。
参照图13来呈现用于过程控制的网络中心过程控制系统。网络中心过程控制系统100包括通信管理器80,该通信管理器80用于通过多个节点300b中的一个或多个节点,经由中间件服务320b而在网络中心过程控制系统中发布S100过程数据信息,其中过程数据信息包括在网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中中间件服务是在由其实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,并且该通信管理器80用于通过多个节点中的一个或多个节点,订阅S110经由中间件服务而被发布在网络中心过程控制系统中的过程数据信息,其中发布和订阅可以由多播地址绑定。
多个节点可以包括设备节点、现场总线网关节点和控制器节点中的一个或多个。
图13是示出了网络中心过程控制系统100的功能框的示意图。模块可以被实施为纯软件指令(诸如在高速缓存服务器中执行的计算机程序)或纯硬件(诸如专用集成电路、现场可编程门阵列、离散逻辑组件、收发器等),或者被实施为它们的组合。在备选实施例中,功能框中的一些功能框可以由软件实施,而另一些功能框可以由软件实施。模块与图4所示的方法中的处理框相对应,包括通信管理器单元80和确定管理器单元81。在模块中的一个或多个模块由计算机程序实施的实施例中,应当理解,这些模块不一定与过程模块相对应,但可以根据实施它们的编程语言而被编写为指令,因为一些编程语言通常不包含某些过程模块。
通信管理器80用于网络中心过程控制系统中的过程控制。该模块与图4的处理框S100和S110相对应。例如,当运行计算机程序时,该模块可以由图12的处理电路系统10实施。
确定管理器81可以用于网络中心过程控制系统中的附加过程控制。例如,当运行计算机程序时,该模块可以由图12的处理电路系统10实施。
上面已经主要参照本公开的几个实施例和示例描述了本公开的各个方面。然而,如本领域的技术人员容易理解的,除了上面所公开的实施例之外,其他实施例同样可以在由所附专利权利要求所定义的本发明的范围内。
Claims (15)
1.一种用于网络中心过程控制系统中的过程控制的方法,所述网络中心过程控制系统(100)包括多个节点(300),其中每个节点都包括一个或多个控制服务(310),所述一个或多个控制服务是在由所述一个或多个控制服务的实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,其中为所述多个节点之间的过程数据定义通信接口的配置数据已经从工程节点被接收,所述方法包括:
通过所述多个节点中的一个或多个节点,经由中间件服务(320)而在所述网络中心过程控制系统中发布(S100)过程数据信息,所述过程数据信息包括在所述网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中所述中间件服务是在由所述中间件服务的实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件;以及
通过所述多个节点中的所述一个或多个节点,订阅(S110)经由所述中间件服务而被发布在所述网络中心过程控制系统中的过程数据信息。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述发布和所述订阅由多播地址绑定。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中要由控制服务发布的过程数据信息被所述控制服务复制到中间件服务接口,所述中间件服务接口又经由所述中间件服务而在所述网络中心过程控制系统中发布所述过程数据信息、和/或经由所述中间件服务而将所述过程数据信息发布到在相同节点中执行的另一控制服务,以及其中由控制服务订阅的过程数据信息被所述控制服务从中间件服务接口复制,所述中间件服务接口又已经经由所述中间件服务而从所述网络中心过程控制系统接收所述过程数据信息、和/或经由所述中间件服务而从在相同节点中执行的另一控制服务接收所述过程数据信息。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述过程数据信息在每次执行控制逻辑或IO通道扫描之前被循环地复制。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法,其中所述中间件服务接口通过在质量差的情况下覆盖或替换值来处理信号质量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中所述中间件服务接口被配置为将发布过程数据信息分组为数据集,其中每个数据集都被分配有多播地址。
7.一种网络中心过程控制系统,所述网络中心过程控制系统包括多个节点,其中每个节点都被配置为运行一个或多个控制服务(310),所述一个或多个控制服务是在由所述一个或多个控制服务的实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,其中为所述多个节点之间的过程数据定义通信接口的配置数据被配置为从所述网络中心过程控制系统的工程节点被接收,所述网络中心过程控制系统(100)包括:
处理器(10);以及
计算机程序产品(12、13),所述计算机程序产品存储有指令,所述指令在由所述处理器执行时使所述网络中心过程控制系统:
经由中间件服务(320)而在所述网络中心过程控制系统中发布过程数据信息,所述过程数据信息包括在所述网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中所述中间件服务被配置为在由所述中间件服务的实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件;以及
订阅经由所述中间件服务而被发布在所述网络中心过程控制系统中的过程数据信息。
8.根据权利要求7所述的网络中心过程控制系统,其中所述发布和所述订阅由多播地址绑定。
9.根据权利要求7或8所述的网络中心过程控制系统,其中要由控制服务发布的过程数据信息被配置为被所述控制服务复制到中间件服务接口,所述中间件服务接口又被配置为经由所述中间件服务而在所述网络中心过程控制系统中发布所述过程数据信息、和/或经由所述中间件服务而将所述过程数据信息发布到在相同节点中执行的另一控制服务,以及其中由控制服务订阅的过程数据信息被配置为被所述控制服务从中间件服务接口复制,所述中间件服务接口又被配置为经由所述中间件服务而从所述网络中心过程控制系统接收所述过程数据信息、和/或经由所述中间件服务而从在相同节点中执行的另一控制服务接收所述过程数据信息。
10.根据权利要求9所述的网络中心过程控制系统,其中所述过程数据信息被配置为在每次执行控制逻辑或IO通道扫描之前被循环地复制。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的网络中心过程控制系统,其中所述中间件服务接口被配置为通过在质量差的情况下覆盖或替换值来处理信号质量。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的网络中心过程控制系统,其中所述中间件服务接口被配置为将发布过程数据信息分组为数据集,其中每个数据集都被分配有多播地址。
13.一种用于网络中心过程控制系统中的过程控制的计算机程序,所述网络中心过程控制系统包括多个节点,其中每个节点都被配置为运行一个或多个控制服务(310),所述一个或多个控制服务是在由所述一个或多个控制服务的实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件,其中为所述多个节点之间的过程数据定义通信接口的配置数据被配置为从所述网络中心过程控制系统的工程节点被接收,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网络中心过程控制系统中运行时使所述网络中心过程控制系统(100):
经由中间件服务(320)而在所述网络中心过程控制系统中发布(S100)过程数据信息,所述过程数据信息包括在所述网络中心过程控制系统中唯一的标识、用于过程数据的数据类型、以及过程数据,其中所述中间件服务被使得作为在由所述中间件服务的实时操作系统所提供的单独的操作系统过程中运行的单独的可执行文件;以及
订阅(S110)经由所述中间件服务而被发布在所述网络中心过程控制系统中的过程数据信息。
14.根据权利要求13所述的计算机程序,其中所述发布和所述订阅由多播地址绑定。
15.一种计算机程序产品(12、13),包括根据权利要求14所述的计算机程序(14、15)、以及计算机可读存储装置,所述计算机程序(14、15)被存储在所述计算机可读存储装置上。
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