CN1231733A

CN1231733A - 在过程控制系统中提供用于数据传输和获取的多线索总线存取的系统和方法

Info

Publication number: CN1231733A
Application number: CN97198201A
Authority: CN
Inventors: 凯文·斯塔格斯; 伊恩·克洛斯; 詹姆斯·亨廷顿; 豪尔·林; 阿尼塔·詹姆斯; 史蒂尔·张
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1999-10-13
Also published as: EP0928442B1; EP0928442A1; WO1998013738A1; JP2001501756A; CA2265502A1; AU755511B2; DE69710200D1; DE69710200T2; AU4332597A

Abstract

一种与具有能够执行多个线索的操作系统的一个过程控制系统一起使用的服务器及其方法,用于同时处理与在过程控制系统上执行的用户应用程序相关联的多个数据目标类型。服务器包括一个目标确定模块,当启动一个特定用户应用程序时,目标确定模块在多个线索上为该特定用户应用程序产生多个数据目标类型,操作系统使用多个线索去同时处理多个数据目标类型。

Description

在过程控制系统中提供用于数据传输和获取的多线索总线存取的系统和方法

本发明涉及以下专利中公开的内容：美国专利No.4,607,256,1986年8月16日授予Henzel，题目为“工厂管理系统”；美国专利No.5,333,298,1994年7月26日授予Bland等人，题目为“利用包含源和目的信息的数据文件产生外部软件包可使用的数据的系统”；以及，美国专利No.5,386,503,1995年1月31日授予Staggs等人，题目为“在开放式系统环境中控制窗口显示的方法”。以上引用的每一项专利都和本申请一起转让，并且在这里参照引用这些专利。

本发明一般来说涉及计算系统、更确切地说，涉及可在过程控制系统环境中使用的、提供用于数据传输和获取的多线索总线存取的系统和方法。

自动化工厂控制系统(例如由Honeywell Incorporated of Phoenix,Arizona制造和销售的TDC2000型工业自动化系统)包括完整的一套算法和辅助装置以控制和监视例如一个制造设备内的各种过程。这些控制系统可被特制以满足整个设备中或设备的特定部分中的范围很宽的过程要求。按常规的作法，控制系统包括多个模块，每个模块都有它自己的处理器和固件，通过一条通信总线把这些模块连接在一起，从而形成一个分布式的过程控制系统。系统的分布式性质使其在不断扩充系统的能力方面具有高性能，以满足设备不断增长或改进的要求。

自动化工厂管理的第一个目的是提供-种控制方案，该控制方案综合了所有过程的全工厂控制，以改善该设备的总效率。第二个目的是通过提供实时的数据获取和监视方案把该控制方案耦合到设备上，其中所说的监视方案通过收集历史数据和实时数据并且通过响应于距可能产生的期望操作的偏差来监视设备的操作。

对于第一个目的，美国专利No.4,607,256提供了一个全工厂式系统，用于监视和控制一个工业电力厂，其中包括系统内的通信和工厂内的过程的相关管理。更确切地说，工厂管理系统包含有一种所谓“令牌传递”式的安排，它使用了各种类型的各自独立的模块。一个模块向位于一个公用总线上的另一个模式发送信息，或者从所说另一个模块接收信息。每个模块在网络内都是作为一个等同物起作用的，并且给每个模块指定一个单独的网址。在模块之间传递的令牌给具有该令牌的模块访问该总线，并且向位于该总线上的另一个模块地址发送一个信号的权利。自动控制系统(例如在美国专利No.4,607,256中公开的系统)在本领域中是众所周知的。

就第二个目的而论，具有在设备的操作参数方面的适时准确信息以便成功地控制设备的操作是极其关键的。可把有关实现控制的操作参数的数据分成三类。“扫描数据”是通过数据获取和监测子系统周期性地定期地被读取。扫描数据可被检索作为实际值或距先前的检索值的偏差。“趋势数据”为历史数据，用来判定在该设备内在一个特定参数的操作中的趋势。可在例如从1分钟到96小时的持续时间内记录并检索趋势数据。因为趋势数据覆盖了一个时间段，所以就其性质而论，趋势数据是大量的。

因而，在传送趋势数据时，可能会占用数据获取和监测子系统的处理器以及控制系统的公用总线相当长的时间。当数据获取和监测子系统提出要求时，需要第三类“立即数据”。立即数据是双向的；数据获取和监测子系统可能对数据提出一个特殊的请求，或者可能向一个模块发出一个命令(例如打开一个阀门的命令)。

令人遗憾的是，如果数据通信使用的是一个公用的总线，则对现有技术的数据获取和监测子系统内的处理器和总线在历史上一直有所限制，即一次只处理一个请求；而另外的请求则遇到了阻碍，需要排队等候它们自己的轮次。当正在等待的请求的优先权高于正在处理的请求的优先权时，这种情况尤其严重。例如，如果首先发出的是对于趋势数据的请求(它不太重要，并且如以上所说，要花费相当长的时间才能完成)，则随后发出的对于立即数据或命令的请求(它具有高得多的优先权)就要受到阻碍，直到完成了趋势数据请求为止。

这种阻碍对于设备的操作可能是有害的。例如，如果设备中的一个过程正在经受一个需要立即注意的紧急事件，需要寻址该紧急事件的请求可能不必要地被较低优先权的请求所延迟了。

因此，在本领域中所需要的是要认识到，对于不同类型的数据请求要有不同的优先权。此外，所需要的是能够对数据请求指定优先权并把数据请求障碍减至最小的一个系统和方法。

为了解决现有技术的上述缺陷，本发明的主要目的是提供一种用于同时处理多种类型的数据请求、从而减小一个请求受到另一个请求阻碍的系统和方法。

为了实现上述主要目的，本发明提供了一种与具有能够执行多个线索的操作系统的一个过程控制系统一起使用的服务器及其方法，用于同时处理与在过程控制系统上执行的用户应用程序相关联的多个数据目标类型。服务器包括一个目标确定模块，当启动一个特定用户应用程序时，该目标确定模块在多个线索上为该特定用户应用程序产生多个数据目标类型，操作系统使用多个线索去同时处理该多个数据目标类型。

将要表示和描述的本发明的实施例是面向目标的。因此，要把用户应用程序和数据目标表达成为一批交互作用的目标。该基本操作系统的多线索能力被使用以为每个数据目标指定给一个单独的线索。确定这些线索的优先权次序，以使操作系统可以分配处理器资源，同时处理这些目标(请求)。只有最近开发的操作系统，才包含可在多个线索上处理多个目标类型的能力。

在本发明的一个优选实施例中，多个数据目标类型是从以下组中选出的，该组包括，(1)一个扫描数据目标，(2)一个立即存取目标，和(3)一个历史目标。除了这些目标之外的目标都在本发明的范围内。

在本发明的一个优选实施例中，目标确定模块为特定用户应用程序产生一个建立时间目标，以便允许特定用户应用程序可与过程控制系统发生交互作用，同时使操作系统建立特定用户应用程序。如将要描述的，该建立时间目标包含外部数据变量表，用于完成通过数据目标提出的请求。

在本发明的一个优选实施例中，过程控制系统包括多个传感器和可控器件以及一个数据总线，操作系统通过数据总线与多个传感器和可控器件通信，以处理多个数据目标类型。因此，在这个比较具体的实施例中，传感器、可控器件、及数据总线和目标确定模块组合在一起提供。然而，本领域的普通技术人员应该认识到，本发明按其最宽的形式是不需要这些辅助装置发挥作用的。

在本发明的一个优选实施例中，过程控制系统处理实时数据。在实时控制系统中，请求受到阻碍是最为不利的。然而，本发明按其最宽的形式是完全可以用在非实时系统中的。

在本发明的一个优选实施例中，特定用户应用程序产生一个可见显示，多个数据目标类型对应于要在可见显示中显示的数据。按将要描述的方式，可见显示可包含正在控制的设备的图形表示。图形表示中的符号对应于设备的部件。与这些符号相关联的数据目标最好和对应于相关联的符号的数据相关。

在本发明的优选实施例中，服务器同时处理与最多四个用户应用程序相关联的多个数据目标类型。当然，本发明的广义上的形式不受数目的限制。

在本发明的一个优选实施例中，操作系统是Microsoft^WindowsNT^，多个数据目标类型是“部件目标模型”(“COM”)目标。当然，支持面向目标的编程语言和多线索操作的任何操作系统都在本发明的广义范围内。

以上相当广泛地概括了本发明的特征和技术优点，使本领域的普通技术人员能够较好地理解下述的本发明的详细描述。下面将描述形成本发明的权利要求书的主题的附加特征和优点。本领域的普通技术人员应该认识到，他们可能会很容易地使用这里公开的概念和特殊实施例作为基础来修改或设计为实现本发明的相同目的而构造的其它结构。本领域的普通技术人员还应认识到，这些一些等效的结构不偏离本发明的最宽形式的精神和范围。

为了更加全面地理解本发明及其优点，现在参照以下结合附图的描述，其中：

图1表示提供其中可使用本发明的一个环境的过程控制系统的方块图；

图2表示在图1的工厂控制网络的物理模块中使用的典型部件的方块图；

图3表示实施按本发明原理构成的一个服务器的全局通用站(“GUS”)的功能方块图；

图4表示图3的GUS的另一个功能方块图；

图5表示按本发明的原理构造的一个系统的实施例的一个代表性的体系结构；

图6表示与图5的体系结构相关联的建立时间目标的功能方块图；

图7表示与图5的体系结构相关联的扫描数据目标的功能方块图；

图8表示与图5的体系结构相关联的立即存取目标的功能方块图；

图9表示与图5的体系结构相关联的历史目标的功能方块图；

图10表示与图5的服务器相关联的一个线索模型的功能方块图；以及

图11表示按本发明的原理构造的一个系统的实施例的代表性体系结构的布尔图。

在描述本发明的系统和方法之前，弄明白本发明赖以使用的系统环境是有益的。因此，首先参照图1，其中表示的是一个过程控制系统100的方块图，在该系统提供的环境中可以找到本发明的系统和方法。过程控制系统100包括一个工厂控制网络110，工厂控制网络110分别经网络接口模块(“MIN”)140和干线网关(“HG”)145在通用控制网络(“UCN”)130和数据干线135上耦合到多个过程控制器120、125上。如果期望，还可把附加的过程控制器按可操作方式连接到工厂控制网络110。过程控制器120,125和从各种现场器件(图中未示出，其中包括阀门、压力开关、压力计、热电偶、等)至过程控制系统100的模拟输入和输出信号、及数字输入和输出信号(分别为“A/I”,“A/O”,“D/I”，和“D/O”)相连接。

工厂控制网络110与设备操作员一起对控制的过程进行全面的监控，并且获得完成监控功能所需的所有信息，并且该网络110包括与操作员相接的接口。工厂控制网络110包括多个物理模块，如果不如此限制的话，其中包括：通用操作员站通用模块(“US”)150、应用模块(“AM”)160、历史模块(“HM”)170、计算机模块(“CM”)180、以及这些模块的可互换元件(以及附加类型的模块，未示出)，这些模块执行正被控制的过程的所要求的控制/监控功能所必需的。这些物理模块中的每一个都按可操作方式连接到一个局部控制网络(“LCN”)190，局部控制网络190允许每个模块在必要时相互通信。NIM140和HG145分别在LCN190、UCN130和数据干线135之间提供接口。

工厂控制网络110的每个物理模块150、160、170、180都有它自己的唯一的功能特性。此外，物理模块150、160、170、180彼此之间都是等同物，或者是等价物，它们对过程控制系统100的通信介质，或LCN190，进行相等的存取，以在它们之间发送信息。

工厂控制网络110的US 150是为一个或多个设备操作员所用的一个工作站。它包括一个操作员控制台，操作员控制台是设备操作员(一个或多个)和他们负责的设备的过程(一个或多个)之间的接口。例如，每个US 150和任何备用模块(未示出)都连接到LCN190，在US150和设备控制网络110的任何其它模块(例如，AM160、HM170、NLM140)，包括任何备用模块(未示出)，之间的所有通信联系都是借助于LCN190完成的。US150可访问在LCN190上的数据以及通过工厂控制网络110的任何其它模块得到的或从这些模块得到的资源和数据。每个US150都包括一个可见显示器，例如阴极射线管显示器(记为CRT)，而可见显示器例如又包括一个视频显示发生器，一个操作员键盘、一个软盘数据存储器件、趋势笔式(trend pen)记录器、和状态显示器(未示出)。

在工厂控制网络110中包括的另外一种类型的物理模块是HM160,HM160可提供大量数据的存储能力。每个HM160至少包括一个常规的盘形大容量存储器件，例如温彻斯特磁盘，这种盘形大容量存储器件对于二进制数据可提供大量的、非易失性的、非可去除的存储容量。由这种大容量存储器件存储的数据类型一般是：表示趋势的历史数据或者可确定这些趋势的数据、构成或形成CRT型显示的数据、用于模块(例如US150、AM160)的过程控制器120、125的各个单元的或用于工厂控制网络110的模块的各个单元的程序副本。

包含在工厂控制网络110中的另一种类型的模块是AM160。AM160提供附加的数据处理能力，以支持由过程控制器120、125完成的过程控制功能，例如：数据获取、报警、成批的历史数据收集、并且在必要时提供连续的控制计算设备。AM160的数据处理能力是通过它的模块处理器和模块存储器(未示出)提供的。

CM180使用所有物理模块中的标准的或公共的单元，允许中到大规模的通用数据处理系统分别经NIM140或HG145与工厂控制网络110的其它模块(如US150、AM160)、和在LCN190上的这样一些模块的单元、以及处理控制器120、125的各个单元进行通信。使用CM180的数据处理系统来提供监控，最优化、广义的用户程序准备、以及用较高级的程序语言执行这些程序。一般来说，CM180的数据处理系统具有通过通信处理器和通信线路与其它这样的系统进行通信的能力，这在本领域中是众所周知的。CM180可以包括几种计算机和操作系统之一。例如在CM180中可以使用霍尼韦尔DPS-6计算机。

本实施例的LCN190采用了高速、位串行的双冗余通信总线，它可连接工厂控制网络110的所有模块(如US150、AM160)。LCN190在主数据源(例如NIM140、HG145、AM160、和HM170)和这些数据的主用户(例如US150、AM160、和CM180)之间提供仅有的数据传送路径。LCN190还提供通信介质，在该通信介质上可把大块数据(例如存储图像)从一个模块(例如HM170)移动到另一个模块(例如US150)。

本实施例的工厂控制网络110的每个物理模块(例如US150、AM160)都包括一定的或者说必要的标准单元，对于工厂控制网络110和物理模块的更加全面的描述，可参照美国专利No.5,333,298和No.5,386,503。

现在参照图2，其中表示的是在图1的工厂控制网络110的物理模块(例如US150)中使用的典型部件方块图。这些模块一般包括：中央处理单元(“CPU”)210、主存储量220、随机存取存储器(“RAM”)(未示出)、和用于提供每个模块的唯一功能特性的附加控制器器件。物理模块的数据处理能力通过CPU210和主存储器220产生一个分布式处理环境，借此为过程控制系统100提供改善的可靠性和性能。性能的改善是较高的通过量和较快的操作员响应时间的结果，所说的通过量和响应时间是和计算机处理器资源的提高以及过程控制系统100的数据处理能力的同时性和并行性的提高相关联的。此外，可靠性的改善是分布在整个过程控制系统100的冗余性的产物。每个物理模块还包括一个总线接口单元(“BIU”)230，该单元230通过一个收发器240连接到LCN190上。BIU230启动信息在LCN190上的传输。每个物理模块还包括一个模块总线250，用于在该物理模块内部的部件之间(例如在CPU210和存储器220之间)传送信息。把用于满足每个物理模块的唯一功能性的附加部件都连接到模块总线250。

现在参照图3，其中表示的是一个全局通用站(“GUS”)300的功能方块图，GUS300可采用根据本发明的原理构造的一个服务器。GUS300包括一个LCN协同处理器310,LCN协同处理器310包括参照图1描述过的US150。US150通过LCN190耦合到过程控制系统100。GUS300包括一个图形接口，从而在过程控制系统100内提供信息的可见显示。GUS300还包括一个个人计算机网络接口，例如任务控制程序/接口协议(“TCP/IP”)和开放式系统接口(“OSI”)(不是限制性的)。本实施例中所述的GUS300是一台个人计算机，例如Motorola^PowerPC^，它执行的是Microsoft^Windows NT^操作系统。本领域中的普通技术人员应该明白，在此操作系统或其它操作系统上操作的其它处理系统也完全落在本发明的广泛范围内。

现在参照图4，其中表示的是图3的GUS300的另一个功能方块图。GUS300还包括如前所述的LCN协同处理器310。LCN协同处理器310包括一个模块CPU410、模块存储器420、和BIU430，它们都耦合到模块总线440上。此外，LCN协同处理器310还包括一个共享的存储器450，它耦合到模块总线440，用于在LCN协同处理器310和GUS300之间进行通信(借此，经BIU430通过LCN190和处理控制系统100进行通信)。GUS300还包括一个CRT显示器470和一个键盘480(即图形接口)，借此在过程控制系统100内提供信息的可见显示。GUS300还通过耦合协同处理器460的标准计算机网络接口耦合到另一个通信网络(例如计算机网络)490。

在计算机组织和体系结构中(William Stallings著，MacMillan出版公司，1993年，第三版)较全面地讨论了常规的计算机、处理方法、及系统的体系结构。在数据网络设计中(Darren L.Spohn著，McGraw-Hill公司，1993年)较全面地讨论了常规的处理系统网络设计。在数据通信原理中(R.D.Gitlin、J.F.Hayes、和S.B.Weinstein著，Plenum出版社，1992年)和在Irwin远程通信手册中(James HarryGreen著，Irwin专业出版社，1992年第二版)较全面地讨论了常规的数据通信。在这里参照引用了上述每一种出版物。

现在参照图5，其中表示用于按本发明原理构造的一个系统的实施例的一个有代表性的体系结构500。本发明一般来说提供同时处理多种类型数据请求，借此可减少一个请求被另一个请求阻塞的可能性的一种系统和方法。更加确切地说，在具有能够执行多个线索的操作系统(例如，可从Seattle,Washington的Microsoft^Corporation购买到的Microsoft^Windows NT^版本3.5.1，或其后来的版本)的过程控系统(如图1所示)的环境中，本发明提供一种服务器(该服务器一般来说被概括在如图4所示的GUS300中)，所说服务器可同时处理与在该过程控制系统上正在执行的用户应用程序相关联的多个目标类型。该服务器包括一个目标确定模块，该目标确定模块在启动特定的用户应用程序时在多个线索上产生(或“例示”)用于该特定的用户应用程序的多个数据目标类型。因为多个数据目标类型是在多个线索上(而不是在同一线索上)例示(instantiate)出来的，所以该操作系统一旦可能就不再同时处理多个数据目标类型。

这里最优先描述的体系结构500是一个面向目标的模型。于是，用户应用程序和数据目标被表示为-批交互作用的目标。使用该基础操作系统的多线索能力是有益的，可以为每个数据目标指定一个单独的线索。确定线索的优选权次序，以使操作系统可以分配处理器资源，从而可同时处理这些目标(请求或命令)。该服务器使用一种“类别工厂”(“Class factory”)来确定和例示这些数据目标；类别工厂用来例示一个目标的参数之一是线索优先权(为了更好地理解术语“类别工厂”，请参见下面将要引入的“部件目标模块”(COM)规定)。

继续参照以上的附图，体系结构500包括一个GUS子系统(被概括在图4所示的GUS300或协同处理器400中)510,GUS子系统510包括一个数据存取客户520，和一个历史客户530、以及一个LCN部件目标模块(COM)自动化数据服务器或服务器540，服务器540在如图4所示的GUS300中的一个单独的过程中运行。为了更好地理解COM概念，参见由Seattle,Washington的Microsoft^ Corporation开发的“Microsoft^Development Library Component Obyect Module(COM)Specification”，这里对其进行了参照引用。GUS子系统510覆盖了对于服务器540的运行时间存取和建立时间存取这两者。该服务器包含允许连接到LCN190的COM目标。本实施例中的服务器540基于两个基本概念，即COM自动化和使用COM数据目标的均匀数据传送(“UDT”)。自动化数据存取客户520利用以从服务器540产生特定的请求。这些请求包括各个数据参数的运行时间存取(读取和存储)、和用于在数据存取表中读取参数类型和附加参数的建立时间存取。数据存取表中的参数被用来周期性地确定哪些数据要从LCN190扫描出来。来自LCN190的扫描数据从服务器540经UDT传送到数据存储客户520。

数据存取客户520在GUS子系统510和服务器540之间提供一个接口。数据存取客户520包含服务器540正在访问的所有数据的一个贮存的副本以便进行更新；GUS子系统510访问包含在数据存取客户520的局部副本中包含的数据。数据存取客户模块520还提供用于GUS子系统510的可见显示的一接口，以便向LCN190存储数据，并且自LCN190读取包含在贮存的副本中的数据。数据存取客户520与服务器540通信，以完成任何被请求的操作。通过使用分布式部件目标模块(“DCOM”；见先前提到过的COM规定)，可完成GUS子系统510和服务器540之间的交互作用。

数据存取客户520的另一个功能是提供为GUS子系统510的建立时间访问所需要的接口。历史客户530也在GUS子系统510和服务器540之间提供一个接口。历史客户模块530提供几种功能，这些功能包括：启动、采样、更新、设定源和目标地址、针对过程控制系统100中的趋势数据增加或删除特定的跟踪(不是限制性的)。

服务器540包括扫描数据目标550、立即存取目标560、建立时间存取目标570、和历史目标580。按照本发明的原理，服务器540的目的之一还是向GUS子系统510提供数据。就本实施例的目标而论，要提供给GUS子系统510的数据类型有三种。它们是：扫描数据、立即数据、和历史及趋势数据。如前所述，扫描数据可由GUS子系统510周期性地定期地读取；趋势数据是用来在特定参数的操作中判断趋势的历史数据；立即数据是GUS子系统510的特定命令或请求。

本发明的系统依据一个特定的用户应用程序为特定的数据类型建立优先权，然后服务器540使用一个目标确定模块，该目标确定模块在启动该特定用户应用程序时在基本操作系统的多个线索上为该特定用户应用程序产生多个数据目标类型。分别对应于扫描数据、立即数据，和趋势数据的扫描数据目标550、立即存取目标560、和历史目标580用于对LCN190的运行时间存取。第四个目标，即建立时间存取目标，用于对LCN190的建立时间存取。用于一个特定用户应用程序的建立时间存取目标570允许该特定用户应用程序与过程控制系统100发生交互作用，同时操作系统建立该特定用户应用程序。当在GUS子系统510中建立了可见显示应用程序时，将访问LCN190所必要的信息建立入可见显示中。对该信息进行编译，并且该信息和可见显示一起作为一个文件保存在与局部个人计算机相关联的一个系统盘上。当通过GUS子系统510装入可见显示以用于运行时间显示时，也把用于存取数据的信息装入适当的存取目标。

在服务器540中，每个目标都在一个单独的执行线索上执行它的操作代码，从而可防止被服务器540激励的另一个目标堵塞。扫描数据目标550和历史数据目标580同时向LCN190传递对数据的请求，在此之后继续进行下一个请求。扫描数据目标550和历史数据目标580不等待自LCN190的回答。一个单独的线索在服务器540上运行，以检索从LCN190返回的数据。在对数据进行检索时，它们自动地被传递到适当的目标。对比之下，立即存取目标560对于所有的存取都等待自LCN190的回答。再有，在数据服务器上的目标是标准的COM数据目标，每个目标都是在一个单独的线索上产生的。

服务器540可同时支持多个GUS子系统510(例如，与四个用户应用程序相关)。对于每个GUS子系统510建立一套目标。因此，在具有四个GUS子系统510的一个过程控制系统100中，建立四个扫描数据目标550、四个立即存取目标560、和多个必要的历史数据目标580。因为对于每个正在显示的趋势数据都产生一个历史数据目标580，并且在一个可见显示中可表示出多个趋势，所以，可以产生的历史数据目标580的数目是可变的。在所示的实施例中，在GUS子系统510上的最大趋势数目被限定在16，并且在单个可见显示中可显示16个趋势，或者在几个可见显示附近散布16个趋势。当然，本发明的广泛范围不受数目的限制。

按照COM规定，在GUS子系统510和服务器540之间要进行通常的协商(在该说明的实施例中)。此外，当服务器540执行一项操作时，一个LCN存取层590(与服务器540相关联)通过共享的存储器450和模块CPU410(属于图4的GUS300)请求该操作，以便从LCN190(经BIU430)获得必要的信息。

现在参照图6，其中表示与图5的体系结构500相关联的建立时间目标570的功能方块图。继续参照前述的几个附图可以看出，建立时间目标570在服务器540内管理所有的交互作用(其中包括与可见显示相关的图形相互作用)。建立时间目标570包括：一个COM目标610、一个编辑器程序620、和一个COM结构的存储器630。建立时间目标570通过LCN存取层590与LCN协同处理器310通信。LCN协同处理器310耦合到LCN190，如参照图3描述的那样。

编辑器程序620在过程控制网络100中建立一系列和数据有关的基准，以便供扫描数据目标550、立即存取目标560、和历史目标580使用。COM目标610执行由编码器程序620指定的任务，这些任务例如是：装入和保持串名、编译信息、增加或删除和数据有关的名字、以及对信息的设定、格式化、和收集(不是限制性的)。COM结构的存储量630包含由COM目标610产生和修改的信息子目录。物理模块640转换数据，向LCN190发送信息，并且自LCN190接收信息。

现在参照图7，其中表示与图5的体系结构500相关联的扫描数据目标550的功能方块图。继续参照以上的附图可以看出，扫描数据目标550管理扫描数据与LCN190的所有交互作用，所说扫描数据包括处理扫描数据的任何命令。扫描数据目标550包括一个COM目标710、一个客户程序720、和一个COM结构的存储区730。扫描数据目标550通过LCN存取层590与LCN协同处理器310通信。LCN协同处理器310耦合到LCN190，如参照图3所述的那样。

客户程序720使用由建立时间目标570的编辑器程序620按一异步过程中汇编而成的基准，以便处理在与GUS子系统510相关的可见显示上显示的扫描数据。COM目标710经UDT报告扫描数据的变化。COM目标710执行由客户程序720指定的任务，这些任务例如是：装入串名、设定更新速率、确认信息、和设定信息集合(不是限制性的)。COM结构的存储区730包含由COM目标710产生并修改的信息子目录。物理模块740转换数据、向LCN190发送信息、并且自LCN190接收信息。

现在参照图8，其中表示与图5的体系结构500相关联的立即存取目标560的功能方块图。继续参照以上附图可以看出，立即存取目标560管理立即数据与LCN190的所有交互作用。借此，立即存取目标560对于LCN190的数据库值或特定值的最新当前值进行立即存取。此外，立即存取目标560还提供诸如从源到目的一数据库的数据库值的拷贝的功能(不是限制性的)。和图7的扫描数据目标550类似，立即存取目标560包括一个COM目标810、一个客户程序820、和一个COM结构的存储区830。立即存取目标560通过LCN存取层590与LCN协同处理器310通信。LCN协同处理器310耦合到LCN190，如参照图3描述的那样。

客户程序820使用由建立时间目标570的编辑器程序620在一同步过程中汇编的基准，以便处理用于与GUS子系统510相关的可见显示器上的显示的立即数据。客户程序820基于来自直接存取客户520的一个请求报告立即数据，一般来说用于GUS子系统510的立即动作。COM目标810执行由客户程序820指定的任务，例如装入串名、得到并存储系统数据、发送显示信息、和得到并存储数据库信息(不是限制性的)。COM结构的存储区830包含由COM目标810产生并修改的信息的子目录。物理模块840转换数据、向LCN190发送信息、并且自LCN190接收信息。

现在参照图9，其中表示与图5的体系结构500相关联的历史目标580的功能方块图。继续参照以上的附图可以看出，历史目标580管理趋势数据与LCN190的所有交互作用，其中包括对一趋势的跟踪并报告与其相连的收集的历史数据增加或删除趋势。和图7的扫描数据目标550类似，历史目标580包括一个COM目标910、一个客户程序920、和一个COM结构的存储区930。历史目标580通过LCN存取层590与LCN协同处理器310通信。LCN协同处理器310耦合到LCN190，如参照图3描述的那样。

客户程序920使用由建立时间目标570的编辑器程序620在一异步过程中汇编的基准，以便处理用于在与GUS子系统710相关联的可见显示器上显示的趋势数据。客户程序920报告与过程控制系统100中的一个特定参数相关的所有趋势数据。COM目标910执行由客户程序920指定的任务，诸如：装入串名、设定更新速率、设定时基、设定跟踪源，并且进行一系列跟踪(不是限制性的)。COM结构的存储区930包含由COM目标910产生并修改的信息的子目录。物理模块940转换数据、向LCN190发送信息、并接收来自LCN190的信息。

现在参照图10，其中表示与图5的服务器540相关联的一个线索模型1000的功能方块图。线索模型1000包括一个Microsoft基本类别库(“MFC”)的基础结构1010、一个编辑器程序1020、和一个可见显示运行时间程序1030。数据存取客户520通过编辑器程序1020和可见显示运行时间程序1030与线索相互作用。虽然在本实施例中没有表示出任何一个客户，但客户可能就是按建立时间或运行时间方式操作的GUS子系统510。

服务器540的各个COM目标(例如扫描数据目标550)启动它们自己的线索。扫描数据目标550和历史数据目标580分别承担连接到一个可利用的数据检索线索的一个额外的负担。在一个可执行的应用目标中可实施支持这一连接的方法。线索模型1000的基本线索是用于扫描和历史数据检索的数据检索线索。当启动服务器540时，启动一个代表数据检索线索的数目的值，并且COM目标的任何类别数被限定在这个值上。数据检索线索包括对扫描数据产生响应的一组线索、以及对历史数据集合产生响应的另一组线索。检索线索通过查看携带数据的数据包的标题知道哪一个线索发送该响应。请求信息标题的一部分由LCN任务维持，从而使对请求线索的连接成为可能。

现在参照图11，其中表示按本发明的原理构造的一个系统的实施例的一个代表性体系结构1100的布尔图(booch diagram)。和图5的体系结构500类似，体系结构1100包括一个GUS子系统1110(包括数据存取客户1120在内)，和一个LCN数据目标服务器或者一个服务器1130，服务器1130耦合到多个COM目标，并且服务器1130在一个单独的过程中运作。该服务器耦合到一局部和全局数据库1135、1140、建立时间存取目标(记为“LCN编辑”)1150、扫描数据目标1160、历史目标1170、立即存取目标1180、和应用目标1185。体系结构1110进一步还包括一个LCN存取层1190，用于提供至LCN(未示出)的接口。

下述的原理支配着体系结构1100的可操作性。服务器1130的功能特性一般是从应用目标1185导出的。虽然所示的局部和全局数据库1135和1140是耦合到服务器1130上的，但局部和全局数据库1135和1140是和服务器1130有关联的。体系结构1100的总体操作包括服务器1130控制局部和全局数据库1135、1140、建立时间存取目标1150、扫描数据目标1160、历史目标1170、和立即存取目标1180的操作。和其一起，建立时间存取目标1150、扫描数据目标1160、历史目标1170、和立即存取目标1180使用LCN存取层1190来达到连接的目的。最后，通过最接近每个目标的数字和字母来总体表示各个COM目标之间的关系。

服务器1130是所有LCN COM目标的主要容器。虽然数据目标服务器可支持多个GUS节点，但在一般情况下每个GUS节点只有一个数据目标服务器在运行(这由最接近GUS子系统1110的数据存取客户1120的一标记“n”和最接近服务器1130的一标记“1”表示)。数据存取客户1120在启动时向服务器1130发出一个请求，以便产生一个LCN COM自动化数据服务器或自动化服务器。服务器1130产生自动化服务器，并把指示符返回到数据存取客户1120。然后在数据存取客户模块1120和自动化服务器之间进一步进行所有的通信。服务器1130还负责管理全局数据库1140的一个存储池。当服务器1130产生一个新的自动化服务器时，服务器1130向自动化服务器目标发出指示：哪一个全局数据库1140要投入使用。

实时数据在自动化服务器和数据存取客户1120之间的全部数据传送最好是在一个基于请求一建议的系统上进行。数据存取客户1120可依据应用程序使用各种方法访问服务器的露出的目标。当在建立时间期间增加了点数时，数据存取客户1120配置LCN数据目标。一般来说，在配置阶段期间要把准备收集或参考的数据的名称传递到服务器1130。名称最好是唯一的，并且名称所采取的形式应考虑到数据的密集程度或者相同数据项的重复使用。此外，数据存取客户1120最好是一个COM容器应用程序，实现一个接口，用于当数据已经改变时指示：它需要更新。还有，数据存取客户1120通过一个轮询接口实现COM自动化，用于存取不需要周期性更新的数据。这些数据对于目标执行是必要的。当GUS子系统1110正在执行一个目标程序时，它可能需要来自自动化服务器的数据，以此作为目标的执行的一部分。通过基于自动化服务器的方法来获得数据，该服务器导致所要求数据的立即存取。

在与自动化服务器的交互作用中，数据存取客户1120编译一个符合一种语法的名称表。该名称表代表执行GUS子系统1110的可见显示的动态部分所需要的数据项的压缩表。还能维持目标执行所需的第二数据项目表。使用这些表来构成在运行时间自动化服务器所需要的信息。由于名称是用户在可见显示时附加上的，所以使用附加/名称(Add/Name)方法可把名称附加到在自动化服务器中维持的表上。

从以上所述显然可以看出，本发明提供与具有能够执行多个线索的操作系统的一个过程控制系统一起使用的一种服务器及其方法，所说服务器及方法用于同时处理与在过程控制系统上执行的用户应用程序相关联的多个数据目标类型。该服务器包括一个目标确定模块，当启动一个特定的用户应用程序时，该目标确定模块在多个线索上为该特定的用户应用程序产生多个数据目标类型，该操作系统使用多个线索去同时处理多个数据目标类型。虽然本发明的服务器、整个系统、以及方法的功能特性被概括在可用软件中，但本领域的普通技术人员也应该明白，还可以被概括在硬件或固件中。

尽管已经详细地描述了本发明及其优点，但本领域的普通技术人员还应明白，在不偏离的最密的方式表达的本发明的构思和范围的条件下，还可以对本发明进行各种变化、代替、和替换。

Claims

1、一种与具有能够执行多个线索的操作系统的一个过程控制系统一起使用的服务器，用于同时处理与在所说过程控制系统上执行的用户应用程序相关联的多个数据目标类型，包括：

一个目标确定模块，当启动一个特定用户应用程序时，所说目标确定模块在多个线索上产生用于所说特定用户应用程序的多个数据目标类型，所说操作系统使用所说多个线索去同时处理所说多个数据目标类型。

2、权利要求1所述的服务器，其中：所说多个数据目标类型是从以下组中选出的，该组包括：

一个扫描数据目标，

一个立即存取目标，和

一个历史目标。

3、权利要求1所述的服务器，其中：所说目标确定模块产生用于所说特定用户应用程序的一个建立时间目标，以便允许所说特定用户应用程序可与所说过程控制系统发生交互作用，同时所说操作系统建立所说特定用户应用程序。

4、权利要求1所述的服务器，其中：所说过程控制系统包括多个传感器和可控器件以及一个数据总线，所说操作系统通过所说数据总线与所说多个传感器和可控器件通信，以处理所说多个数据目标类型。

5、权利要求1所述的服务器，其中：所说过程控制系统处理实时数据。

6、权利要求1所述的服务器，其中：所说特定用户应用程序产生一个可见显示，所说多个数据目标类型对应于要在所说可见显示中显示的数据。

7、权利要求1所述的服务器，其中：所说操作系统是WindowsNT，所说多个数据目标类型是“部件目标模型”(“COM”)目标。

8、一种与具有能够执行多个线索的操作系统的一个过程控制系统一起使用的方法，该方法能同时处理与在所说过程控制系统上执行的用户应用程序相关联的多个数据目标类型，该方法包括如下步骤：

当启动一个特定用户应用程序时，在多个线路上产生用于所说特定用户应用程序的多个数据目标类型；以及

使用所述多个线索去同时处理所说多个数据目标类型。

9、权利要求8所述的方法，其中：所说多个数据目标类型是从以下组中选出的，该组包括：

一个扫描数据目标，

一个立即存取目标，和

一个历史目标。

10、权利要求8所述的方法，还包括如下步骤：产生用于所说特定用户应用程序的一个建立时间目标，以便允许所说特定用户应用程序与所说过程控制系统发生交互作用，同时所说操作系统建立所说特定用户应用程序。

11、权利要求8所述的方法，其中：所说过程控制系统包括多个传感器和可控器件以及一个数据总线，所说方法进一步还包括如下步骤：通过所说数据总线与所说多个传感器和可控器件通信，以处理所说多个数据目标类型。

12、权利要求8所述的方法，其中：所说过程控制系统处理实时数据。

13、权利要求8所述的方法，进一步包括如下步骤：用所说特定用户应用程序产生一个可见显示，所说多个数据目标类型对应于要在所说可见显示中显示的数据。

14、权利要求8所述的方法，其中：所说操作系统是WindowsNT，所说多个数据目标类型是“部件目标模型”(“COM”)目标。

15、一种实时过程控制系统，包括：

一个计算机系统；

多个传感器和可控器件；

一个数据总线，用于耦合所说计算机系统至所说多个传感器和可控器件；

一个操作系统，它能够执行多个线索；和

一个服务器，用于同时处理与在所说计算机系统上执行的用户应用程序相关联的多个数据目标类型，所说服务器包括一个目标确定模块，当启动一个特定用户应用程序时，所说目标确定模块在多个线索上产生用于所说特定用户应用程序的多个数据目标类型，所说操作系统经过所说数据总线与所说多个传感器和可控器件通信，所说操作系统使用所说多个线索去同时处理所说多个数据目标类型。

16、权利要求15所述的系统，其中：所说多个数据目标类型是从以下组中选出的，该组包括：

一个扫描数据目标，

一个立即存取目标，和

一个历史目标。

17、权利要求15所述的系统，其中：所说目标确定模块产生用于所说特定用户应用程序的一个建立时间目标，以便允许所说特定用户应用程序与所说过程控制系统发生交互作用，同时所说操作系统建立所说特定用户应用程序。

18、权利要求15所述的系统，其中：所说特定用户应用程序产生一个可见显示，所说多个数据目标类型对应于要在所说可见显示中显示的数据。

19、权利要求18所述的系统，其中：所说服务器同时处理与最多四个用户应用程序相关联的多个数据目标类型。

20、权利要求15所述的系统，其中：所说操作系统是WindowsNT，所说多个数据目标类型是“部件目标模型”(“COM”)目标。