DE10021698A1

DE10021698A1 - Auf einem einzelnen Computer realisierte integrierende Funktionalität für ein verteiltes Prozessregelsystem

Info

Publication number: DE10021698A1
Application number: DE10021698A
Authority: DE
Inventors: Mark J Nixon; Wilhelm K Wojsznis; Terrence L Blevins
Original assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Current assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2020-05-05
Also published as: GB2349958A; GB0010850D0; JP4597603B2; JP2005050358A; JP3837010B2; DE10021698B4; US7257523B1; JP2001034596A; GB2349958B

Abstract

Eine Vorrichtung ist dafür ausgebildet oder geeignet, Software- und Programmierbefehle für ein verteiltes Prozessregelsystem zu erzeugen, welche eine Anwenderworkstation umfasst, die entfernt von einem verteilten Regler gelegen ist, der eine oder mehrere Feldvorrichtungen unter Verwendung von Steuermodulen steuert. Das Gerät enthält einen Computer mit einem Speicher und einer verarbeitenden Einheit als auch eine Konfigurationsanwendung und eine Regleranwendung, die in dem Speicher des Computers abgespeichert sind, um auf dem Prozessor ausgeführt zu werden. Die Konfigurationsanwendung kann ferner auf der Anwenderworkstation des verteilten Prozessregelsystems ausgeführt werden, um die Steuermodule für die Ausführung durch den verteilten Regler zu erzeugen, während die Regleranwendung dafür geeignet ist, auf dem verteilten Regler ausgeführt zu werden, um einen der Steuermodule während des Betriebes des verteilten Prozessregelsystems zu implementieren. In diesem System erzeugt die Konfigurationsanwendung, wenn sie auf dem Computer läuft, einen ersten Steuermodul, der durch den verteilten Regler innerhalb des verteilten Prozessregelsystems verwendet werden kann, und die Regleranwendung bewirkt das Ausführen des ersten Steuermoduls innerhalb des Computers, um dadurch den Betrieb des verteilten Prozessregelsystems zu simulieren. Die Verwendung dieses Systems ermöglicht die Simulation und einen Test der Software des verteilten Prozessregelsystems und der Steuermodule ohne die ...

Description

VERWANDTE ANMELDUNG

Dies ist eine regulär angemeldete Anmeldung basierend auf der provisorischen Anmeldungs-Seriennummer 60/132,780, eingereicht am 6. Mai 1999, die den Titel trägt "Auf einem einzelnen Computer realisierte integrierende Funktionalität für ein verteiltes Prozessregelsystem".

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Prozessregelsysteme und spezieller ein System, welches eine Prozessregelfunktionalität integriert, die einem verteilten Prozessregelsystem zugeordnet ist, und zwar auf einem einzelnen Computer.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Verteilte Prozessregelsysteme, wie solche, die in chemischen, Erdöl- oder anderen Prozessen verwendet werden, enthalten in typischer Weise einen oder mehrere Prozessregler, die kommunikativ mit einer oder mit mehreren Feldvorrichtungen über analoge, digitale oder kombinierte analoge/digitale Busse gekoppelt sind. Die Feldvorrichtungen, die beispielsweise aus Ventilen, Ventilstellgliedern, Schaltern und Übertragern oder Sendern bestehen können (z. B. Temperatur-, Druck- und Strömungsratensensoren), sind innerhalb der Prozessumgebung gelegen und führen Prozessfunktionen durch, wie beispielsweise das Öffnen oder Schließen von Ventilen, das Messen von Prozessparametern usw. Intelligente Feldvorrichtungen, wie beispielsweise die Feldvorrichtungen, die in Einklang mit dem gut bekannten Fieldbus-Protokoll stehen, können auch Regel- oder Steuerberechnungen, Alarmfunktionen und andere Steuer- oder Regelfunktionen durchführen, die in typischer Weise innerhalb des Reglers implementiert sind. Die Prozessregler, die ebenfalls in typischer Weise innerhalb der Anlagenumgebung gelegen sind, empfangen Signale, die Prozessmessungen anzeigen, welche durch die Feldvorrichtungen durchgeführt wurden, und/oder andere Informationen liefern, welche die Feldvorrichtungen betreffen und die eine Regleranwendung ausführen, welche unterschiedliche Steuer- oder Regelmodule zum Laufen bringen, die Prozessregelentscheidungen treffen, Steuersignale erzeugen, basierend auf empfangenen Informationen, und die eine Koordinierung mit den Steuermodulen oder Blöcken bewirken, die in den Feldvorrichtungen ausgeführt werden, wie beispielsweise in Fieldbus-Feldvorrichtungen. Die Steuermodule in dem Regler senden Steuersignale über Kommunikationsleitungen zu den Feldvorrichtungen, um dadurch den Betrieb des Prozesses zu steuern oder zu regeln.

Informationen von den Feldvorrichtungen und dem Regler werden gewöhnlich über einen Daten-Highway oder eine oder mehrere andere Hardwarevorrichtungen verfügbar gemacht, wie beispielsweise Operatorworkstations, Personalcomputer, Datengeschichtsaufzeichnungen, Reportgeneratoren, zentralisierten Datenbanken usw., die in typischer Weise in Steuerräumlichkeiten oder anderen Örtlichkeiten platziert sind, und zwar abseits von der rauen Anlagenumgebung. Diese Hardwarevorrichtungen bringen Anwendungen zum Laufen, die beispielsweise einem Operator die Möglichkeit verschaffen, Funktionen in Bezug auf den Prozess durchzuführen, wie beispielsweise eine Änderung von Einstellungen der Prozessregelroutine, Modifizieren der Operation der Steuermodule innerhalb des Reglers oder der Feldvorrichtungen, Beobachten des momentanen Zustandes des Prozesses, Simulieren der Operation des Prozesses zum Zwecke des Trainings von Personal oder zum Testen der Prozessregelsoftware, zum Pflegen und Erneuern einer Konfigurationsdatenbank usw.

Beispielsweise enthält das DeltaV^TM-Regelsystem, welches von Fisher-Rosemount Systems, Inc. vertrieben wird, vielfache Anwendungen, die innerhalb von unterschiedlichen Vorrichtungen gespeichert sind und von diesen ausgeführt werden, die an diversen Plätzen innerhalb eines Prozesses gelegen sind. Eine Konfigurationsanwendung, die in einer oder mehreren Operatorworkstations vorherrscht oder vorhanden ist, ermöglichen es den Anwendern, Prozesssteuermodule zu erzeugen oder zu ändern und diese Prozesssteuermodule über einen Daten-Highway zu einem bezeichneten verteilten Regler herabzuladen. Die Konfigurationsanwendung kann es auch einem Konstrukteur ermöglichen, um Anwenderschnittstellen zu erzeugen oder zu ändern, die durch eine Beobachtungsanwendung verwendet werden, um Daten für einen Anwender darzustellen und um einem Anwender die Möglichkeit zu bieten, Einstellungen zu ändern, wie beispielsweise Einstellpunkte innerhalb der Prozessregelroutine. Ein zugeordneter Regler und in einigen Fällen Feldvorrichtungen speichern eine Regleranwendung und führen diese aus, welche die Steuermodule zum Laufen bringt, die zu dieser zugeordnet sind und zu dieser heruntergeladen sind, um eine aktuelle Prozessregelung zu implementieren. Beobachtungsanwendungen, die an einer oder an mehreren Operatorworkstations laufen können, empfangen Daten von der Regleranwendung über den Daten-Highway und stellen diese Daten für Prozessregelsystemkonstrukteure, Operatoren und Anwender dar unter Verwendung der Anwenderschnittstellen, die irgendeine einer Anzahl von unterschiedlichen Ansichten liefern, wie die Ansicht für einen Operators, die Ansicht oder Betrachtungsweise für einen Ingenieur, eine Betrachtungsweise oder Darstellung für einen Techniker usw. Eine Datengeschichtsaufzeichnungsanwendung ist in typischer Weise in einer Datengeschichtsaufzeichnungsvorrichtung gespeichert und wird durch diese ausgeführt, die einige oder alle Daten sammelt und speichert, die über den Daten- Highway geliefert werden, während eine Konfigurationsdatenbankanwendung in einer noch weiteren Computervorrichtung laufen kann, die an den Daten-Highway angeschlossen ist, um die momentane Prozessregelroutinenkonfiguration und die dieser zugeordneten Daten zu speichern. Alternativ wird die Konfigurationsdatenbank in der gleichen Workstation wie die Konfigurationsanwendung gespeichert.

Simulationsanwendungen, wie beispielsweise die Mimic-Anwen dung, die durch Don H. Munger Company in St. Louis, Missouri, vertrieben wird, oder die HYSYS-Anwendung, die durch Hyprotech in Calgary, Kanada, hergestellt und vertrieben wird, kann auf einem Personalcomputer, der an den Daten-Highway angeschlossen ist, laufen. Diese oder andere Interfaceanwendungen kommunizieren mit der Regleranwendung und der Betrachtungsanwendung über den Daten-Highway, um ein Testen der Steuermodule zu ermöglichen, die in dem Regler oder den Anwenderschnittstellen gespeichert sind, welche durch die Beobachtungsanwendungen verwendet werden, die in den Workstations laufen. Diese Simulationsanwendungen ermöglichen auch ein Training und eine durchzuführende Systemüberprüfung. In einigen Fällen wurde die HYSYS-Anwen dung, die aus einem hochqualitativen Prozesssimulationsprodukt besteht, in dem gleichen Computer wie die Mimic-Anwendung integriert, um die exakte Zeitsteuerung und Ansprechverhalten einer Prozessregelkonstruktion für die Gesamtüberprüfung dieser Konstruktion zu simulieren. In typischer Weise kommunizieren diese Simulationsanwendungen mit den Regleranwendungen innerhalb des Reglers oder der Feldvorrichtung unter Verwendung einer Standardschnittstelle, wie beispielsweise einem OPC-Inter face oder einem PI-Interface, die gut bekannt sind.

Alternativ wurde eine Simulation von Hand durchgeführt, wobei ein Operator oder anderer Anwender den Vorteil der Simulationsfähigkeiten der Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Funk tionsblöcke innerhalb der Steuermodule des Reglers oder der Feldvorrichtungen aufgreift, um von Hand den Wert und die Statusvariablen einzustellen, die durch die I/O-Blöcke verarbeitet werden, um diese wiederum dazu zu befähigen, Informationslogik oder Steuer- oder Regellogik darzustellen, die verifiziert werden muss, ohne tatsächlich eine Feldvorrichtung zu steuern oder selbst eine Feldvorrichtung, die an den Regler angeschlossen ist. In beiden Fällen können spezifische Simulationsmodule erzeugt werden und in dem Regler oder den Feldvorrichtungen gespeichert werden, um mit den tatsächlichen Steuermodulen in Wechselwirkung zu treten, indem simulierte Prozessdynamikeigenschaften basierend auf einem Ausgangsblockziel für die tatsächlichen Steuermodule geschaffen werden.

Es ist bei diesen Systemen möglich zu verifizieren, dass die in den Anwenderdarstellungen gezeigten Informationen, die durch die Betrachtungsanwendungen erzeugt werden, in korrekter Weise durch den Regler übertragen werden, und zwar nach dem Konstruktionsvorgang, dem Zuordnungsvorgang und dem Herabladungsvorgang der Steuermodule zu dem Regler oder den Feldvorrichtungen und bei Verwendung einer Simulationsprozedur, um das System zu testen.

Der Vorteil der Verwendung einer kompletten Systemhardware für eine Konfigurationsüberprüfung und ein Operatortraining besteht darin, dass die physikalischen Verbindungen zu dem Regler und die Kommunikationen zwischen dem Regler und der Workstation voll getestet werden können. Auch können die Performance, die Speicheranforderungen und die Belastungen, die dem Regler durch die konfigurierten Module auferlegt werden, geprüft werden. Unglücklicherweise muss jedoch ein Hardwareregler und/oder müssen intelligente Feldvorrichtungen vorhanden sein, das heißt müssen in allen Fällen an das System angeschlossen sein, um eine Überprüfung der Steuer- oder Regellogik oder der Betrachtungslogik zu ermöglichen, da die Regleranwendung und die Prozesssteuermodule dafür erzeugt sind, innerhalb von dem Regler oder einer Feldvorrichtung ausgeführt zu werden und auch innerhalb dem Regler oder einer Feldvorrichtung gespeichert sind, die an den Regler angeschlossen ist.

In vielen Fällen wird jedoch eine Ausrüstung für ein verteiltes Prozessregelsystem nicht erworben bis nach der Vervollständigung der Anlage und der Regel- oder Steuerkonstruktionen, was den Testvorgang der Steuermodule innerhalb des Reglers und der Feldvorrichtungen und der Anwenderschnittstellen innerhalb der Anwenderworkstations verhindert oder verzögert. Ferner wird, nachdem die Ausrüstung erworben worden ist, diese häufig in die tatsächliche Installation mit eingebunden und sie steht somit normalerweise nicht für eine Konfigurationsüberprüfung oder für Trainingszwecke zur Verfügung. Als ein Ergebnis ist es häufig erforderlich, zusätzliche Systemhardware zu kaufen, lediglich zur Unterstützung der Anlagenkonstruktion, der Konfigurationsüberprüfung und eines Operatortrainings. Während in einigen Fällen die Kosten dieser zusätzlichen Hardware als Ersatzteile budgetiert werden können, lassen sich in vielen Fällen die Kosten für diese zusätzliche Hardware nicht durch eine Anlage rechtfertigen, um ein Operatortraining, Anlagenkonstruktion und Konfigurationsüberprüfung zu unterstützen.

Einige Prozessregelsysteme reduzieren den Aufwand an Hardware, die bei der Konstruktion des Systems erforderlich ist, so dass die Prozessregelanwendung auf der gleichen Workstation wie andere Software läuft, wie beispielsweise die Beobachtungsanwendung und die Konfigurationsdatenbankanwendung. Jedoch sind dieses Systeme nicht mehr echte verteilte Prozessregelsysteme, da die Prozessregelsoftware bei einem Operator oder einer Ingenieurstation abseits von der Prozessumgebung gelegen ist, die im Allgemeinen Prozesssteuer- oder -regelkommuni kationen erfordert, die über längere Entfernungen stattfinden muss und auch über sehr viel mehr oder längere Kommunikationsleitungen zwischen der Workstation und den I/O- und Feldvorrichtungen innerhalb der Prozessumgebung laufen muss. Darüber hinaus bietet solch ein kombiniertes System keine Möglichkeit für eine Simulation der Prozessregelsoftware innerhalb der Workstation für Testzwecke und einem folgenden Herunterladen der Prozessregelsoftware zu einem unterschiedlichen bestimmten Regler oder Feldvorrichtung, um während der Betriebszeit oder Laufzeit die Ausführung zu realisieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Integration der Funktionalität eines verteilten Prozessregelsystems auf einem einzelnen Computer, wie beispielsweise einem einzelnen Personalcomputer oder Laptopcomputer, um den Entwicklungsvorgang und Testvorgang der verteilten Prozessregelsystemsoftware in einfacher Weise zu ermöglichen und um eine Simulation des verteilten Prozessregelsystems unter Verwendung dieser Software zu ermöglichen.

Bei einer Ausführungsform enthält eine Vorrichtung, welche dafür geeignet ist, bei einem verteilten Prozessregelsystem oder Prozesssteuersystem verwendet zu werden, welche eine Anwenderworkstation enthält, die von einem verteilten Regler entfernt gelegen ist, der eine oder mehrere Feldvorrichtungen unter Verwendung der Steuermodule steuert, einem Computer mit einem Speicher und einer Verarbeitungseinheit. Eine Konfigurationsanwendung ist in dem Speicher des Computers abgespeichert und dafür geeignet, auf der Verarbeitungseinheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Konfigurationsanwendung auch die Fähigkeit hat, auf der Anwenderworkstation ausgeführt zu werden, um die Steuermodule für die Ausführung durch die verteilten Regler zu erzeugen. Darüber hinaus ist eine Regleranwendung in dem Speicher des Computers abgespeichert und dafür geeignet, auf der Verarbeitungseinheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Regleranwendung ferner dafür ausgebildet ist, auf dem verteilten Regler ausgeführt zu werden, um einen der Steuermodule während des Betriebs des Prozessregelsystems oder Prozesssteuersystems zu implementieren. Bei diesem System ist die Konfigurationsanwendung ferner dafür ausgebildet, um einen ersten Steuermodul zu erzeugen, der durch den verteilten Regler verwendet werden kann, und zwar innerhalb des Prozessregelsystems, wenn die Konfigurationsanwendung auf dem Computer ausgeführt wirk und die Regleranwendung ist ferner dafür geeignet oder ausgebildet, um die Ausführung des ersten Steuermoduls innerhalb des Computers zu bewirken, um dadurch eine Operation des verteilten Prozessregelsystems oder Prozesssteuersystems zu simulieren. Die Verwendung dieses Systems ermöglicht die Simulation und den Testvorgang der verteilten Prozessregelsystemsoftware und der Steuermodule, ohne die Verwendung einer zugeordneten Hardware, z. B. dem verteilten Prozessregler und Feldvorrichtungen, auf denen diese Software ultimativ läuft.

Bei einer anderen Ausführungsform enthält eine Vorrichtung, welche dafür geeignet ist, um in Verbindung mit einem verteilten Prozessregelsystem oder Prozesssteuersystem verwendet zu werden, welche eine Anwenderworkstation enthält, die entfernt von einem verteilten Regler gelegen ist, der eine oder mehrere Feldvorrichtungen unter Verwendung der Steuermodule steuert, einen Computer mit einem Speicher und einer verarbeitenden Einheit und einer Anzeigevorrichtung, die an die verarbeitende Einheit angeschlossen ist. Eine Regleranwendung ist in dem Speicher des Computers abgespeichert und dafür ausgebildet, um auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden. Diese Regleranwendung ist auch dafür geeignet oder dafür ausgebildet, um auf dem verteilten Regler ausgeführt zu werden, um einen Steuermodul während des Betriebes des Prozessregelsystems zu implementieren, und hat auch die Fähigkeit, mit einem weiteren Regler zu kommunizieren, der aus einem unterschiedlichen Typ im Vergleich zu dem verteilten Regler des verteilten Prozessregelsystems oder Prozesssteuersystems besteht. Eine Betrachtungsanwendung ist in dem Speicher des Computers abgespeichert und ist dafür geeignet, auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden. Diese Betrachtungsanwendung ist auch dafür geeignet, um mit der Regleranwendung innerhalb des Computers zu kommunizieren und um die Anzeigevorrichtung zu verwenden, um für einen Anwender Informationen darzustellen, die von dem weiteren Regler gesendet wurden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines typischen Prozessregelnetzwerks mit unterschiedlichen Prozessregelfunktionen, die durch unterschiedliche Hardwarevorrichtungen ausgeführt werden;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines einzelnen Computers, der unterschiedliche verteilte Prozessregelanwendungen ausführt, und zwar zum Zwecke der Konfigurationsauslegung oder -kon struktion, der Systemüberprüfung und der Simulation der Prozessregelaktivität in einer verteilten Prozessregelumgebung, wie derjenigen von Fig. 1; und

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild des Computers von Fig. 2, der kommunikativ mit einem Regler gekoppelt ist, der eine zweite Regleranwendung ausführt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Um nun auf Fig. 1 einzugehen, enthält ein typisches bekanntes verteilten Prozessregelsystem 10 einen oder mehrere zugeordnete Prozessregler 12, von denen jeder mit einer oder mehreren Feldvorrichtungen 14 und 15 über Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Module 16 verbunden ist, die beispielsweise aus Fieldbus-Schnittstellen bestehen können. Diese Regler 12 sind auch mit einem oder mit mehreren Rost- oder Operatorworkstations 18 über einen Daten-Highway 20 gekoppelt, der beispielsweise aus einer Ethernet-Leitung bestehen kann. Während die Regler 12, I/O-Module 16 und die Feldvorrichtungen 14 und 15 innerhalb der rauen Anlagenumgebung gelegen sind und in dieser verteilt sind, sind die Operatorworkstations 18 gewöhnlich in Steuerräumlichkeiten oder in anderen weniger rauen Umgebungen gelegen, die durch Überwachungspersonal leicht zugänglich sind. Jeder der Regler 12, der beispielsweise aus einem DeltaV-Regler bestehen kann, der durch Fisher- Rosemount Systems, Inc. vertrieben wird, speichert eine Regleranwendung 23 und führt diese aus, die eine Regel- oder Steuerstrategie unter Verwendung einer Anzahl unterschiedlicher, unabhängig ausgeführter Steuermodule 24 implementiert. Die Steuermodule 24 können aus demjenigen bestehen, was schlechthin als Funktionsblöcke bezeichnet wird, wobei jeder Funktionsblock einen Teil einer Routine oder eine Subroutine einer gesamten Regel- oder Steuerroutine ist und in Verbindung mit anderen Funktionsblöcken (über Kommunikationen, die als Leitungen bezeichnet werden) arbeitet, um Prozessregelschleifen innerhalb des Prozessregelsystems 10 zu implementieren. Wie dies gut bekannt ist, führen Funktionsblöcke in typischer Weise eine Funktion aus, wie eine Eingabefunktion, wie eine solche, die einem Sender, einem Sensor oder einer anderen Prozessparametermessvorrichtung, einer Steuerfunktion, wie beispielsweise einer solchen, die einer Steuer- oder Regelroutine zugeordnet ist, die PID-, eine Fuzzy-Logik usw. -Regelung oder eine Ausgabefunktion, welche Ausgabefunktion den Betrieb einer bestimmten Vorrichtung, wie beispielsweise eines Ventils, steuert, um eine bestimmte physikalische Funktion innerhalb des Prozessregelsystems 10 durchzuführen. Natürlich existieren Hybrid- und andere Typen von Funktionsblöcken. Jedoch können die Steuermodule 24 unter Verwendung irgendeines gewünschten Regelprogrammierschemas ausgelegt sein, inklusive beispielsweise einem sequenziellen Funktionsblock, einer Ladder-Logik usw., und sind nicht darauf beschränkt, um unter Verwendung eines Funktionsblockes oder irgendeiner anderen speziellen Programmiertechnik konstruiert zu werden.

Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten System sind die Feldvorrichtungen 15, die mit einem der Regler 12 verbunden sind, intelligente Feldvorrichtungen, wie beispielsweise Fieldbus-Feldvorrichtungen, die einen Prozessor und einen Speicher enthalten. Diese Vorrichtungen speichern die Regleranwendung 23 und führen diese aus, als auch Module 24 oder untergeordnete Teile, wie beispielsweise Funktionsblöcke von einem oder mehreren der Module 24. Die Module oder Teile der Module innerhalb der Feldvorrichtungen 15 können in Verbindung mit der Ausführung der Module innerhalb des Reglers 12 ausgeführt werden, um die Prozessregelung zu implementieren, wie dies bekannt ist.

Die Hostworkstation 18 speichert eine Konfigurationsanwendung 25 und führt diese aus, die dazu verwendet wird, die Prozesssteuermodule 24 zu erzeugen oder zu ändern und um diese Steuermodule über den Daten-Highway 20 zu einem der Regler 12 und/oder zu den Feldvorrichtungen, wie beispielsweise einer der Feldvorrichtungen 15, herabzuladen. Die Hostworkstation 18 kann auch eine Betrachtungsanwendung 26 speichern und ausführen, die Daten von dem Regler 12 über den Daten-High way 20 empfängt und die diese Informationen über einen Anzeigemechanismus darstellt unter Verwendung vordefinierter Anwenderschnittstellen 27 oder Ansichten, die in typischer Weise unter Verwendung der Konfigurationsanwendung 25 erzeugt werden. In einigen Fällen empfängt die Betrachtungsanwendung 26 Eingangsgrößen, wie beispielsweise Einstellpunktänderungen von dem Anwender, und liefert diese Eingangsgrößen an die Regleranwendung 23 innerhalb eines oder innerhalb mehrerer der Regler 12.

Eine Datengeschichtsaufzeichnung 28 (data historian) ist an den Daten-Highway 20 angeschlossen und speichert Daten in einem Speicher darin unter Verwendung irgendeiner gewünschten oder bekannten Datengeschichts- Aufzeichnungssoftware. Jedoch kann die Datengeschichtsaufzeichnung alternativ in einer oder mehreren der Workstations 18 vorhanden sein, wenn dies so gewünscht wird. Ferner bringt die Konfigurationsdatenbank 30 eine Konfigurationsdatenbank-Anwendung 32 zum Laufen, die eine momentane oder gegenwärtige Konfiguration des Prozessregelsystems und Daten, die diesem zugeordnet sind, speichert.

Ein Personalcomputer (PC) 34 kann an den Daten-Highway 20 angeschlossen sein und kann andere Anwendungen ausführen, wie beispielsweise Trainings-, Test- und Simulationsanwendungen 36. Solche Anwendungen interagieren in typischer Weise mit den Daten und empfangen Daten von den Reglern 12 und der Konfigurationsdatenbank 30, welche den Betrieb oder Aufbau des Prozessregelsystems betreffen. Wie oben angegeben wurde, können die Prozesssteuermodule 24 innerhalb des Reglers 12 und der Feldvorrichtungen 15 in einen Simulationsmodus oder -zustand eingestellt werden, um vorbestimmte oder durch den Operator gelieferte Werte zurück zu der Simulationssoftware 36 zu schicken, um einen Testvorgang der Steuermodule 24 zu ermöglichen, die durch die Regleranwendungen 23 und die Anwenderschnittstellen 27 verwendet werden, die durch die Betrachtungsanwendung 26 verwendet werden. In einigen Fällen ist eine oder sind beide der Betrachtungsanwendung 26 und der Konfigurationsanwendung 25 in dem PC 34 gespeichert und werden durch diesen ausgeführt, um die Möglichkeit zu schaffen, Änderungen an den Prozesssteuermodulen 24 und/oder an den Anwenderschnittstellen 27 vorzunehmen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass bei dem System von Fig. 1 die Regleranwendung 23 und die Prozesssteuermodule 24 in den bezeichneten oder zugeordneten Regler 12 geladen sind und in diesem ausgeführt werden und/oder den Feldvorrichtungen 15, bevor die Simulationsanwendung 36 dazu verwendet werden kann, um diese Komponenten zu testen.

Um nun auf Fig. 2 einzugehen, so speichert ein einzelner Computer 40 mit einer CPU 42, einem Speicher 44 und einer Anwenderanzeigevorrichtung 46 in einer koordinierten Weise die verteilte Prozessregelsystemsoftware und führt diese aus, die der vielfältigen unterschiedlichen Hardware des Regelsystems von Fig. 1 zugeordnet ist, und kann auch dazu verwendet werden, um beispielsweise eine Simulation des Prozessregelsystems für Trainingszwecke, Konstruktions- und Testzwecke zu realisieren. Während der Computer 40 an den Daten-Highway 20 des Systems von Fig. 1 angeschlossen sein kann, kann er auch als eine unabhängige Einheit (stand alone unit) betrieben werden, um beispielsweise eine Simulation von Softwarekomponenten vorzunehmen, die in dem System von Fig. 1 verwendet werden. Der Computer 40 kann aus irgendeinem Typen eines Computers bestehen, inklusive einem Personalcomputer, einem Laptopcomputer, einer Workstation usw., der bzw. die irgendeinen Typ einer Anzeigevorrichtung, Speicher, CPU(s) usw. enthält, die diesem oder dieser zugeordnet sind, und dieser ist in typischer Weise billiger und verfügbarer als die zugeordneten Hardwarekomponenten, die in Fig. 1 veranschaulicht sind.

Bei der Ausführungsform von Fig. 2 speichert der Computer 40 die Konfigurationsanwendung 25, die Betrachtungsanwendung 26 und, wenn dies gewünscht wird, eine oder beide Anwendungen gemäß der Simulationsanwendung 36 und der Datenbankkonfigurations-Anwendung 32 in dem Speicher 44 und führt diese Anwendungen in der benötigten Weise auf der CPU 42 aus. Als wichtiges Merkmal speichert der Computer 40 auch die Regleranwendung 23 für die Ausführung. In diesem Fall kann die Konfigurationsanwendung 25 dazu verwendet werden, um einen oder mehrere Prozesssteuermodule 24 zu konstruieren und zu erzeugen (die eventuell zu einem Regler und/oder Feldvorrichtungen für die Verwendung in der Steuerung oder Regelung eines Prozesses herabgeladen werden), als auch dazu verwendet werden, um die Anwenderschnittstellen 27 zu erzeugen (die eventuell in einer Operatorworkstation 18 durch eine Betrachtungsanwendung 26 verwendet werden). Bevor jedoch irgendwelche der Prozesssteuermodule 24 zu einem Regler oder zu einer Feldvorrichtung zugeordnet und herabgeladen werden können oder bevor die Anwenderschnittstellen 27 zu einer Workstation zugeordnet und herabgeladen werden können, werden diese Komponenten in dem Computer 40 für Testzwecke und Simulationszwecke gespeichert oder werden diesem Computer zugeordnet.

Nach der Erzeugung oder anderweitigem Empfang der Steuermodule 24 und/oder der Anwenderschnittstellen 27, führt die CPU 42 die Regleranwendung 23 und die zugeordneten Steuermodule 24 aus, führt die Betrachtungsanwendung 26 aus und auch die zugeordneten Anwenderschnittstellen 27 und kann auch die Datenbankkonfigurations-Anwendung 32 ausführen, um beispielsweise den Betrieb dieser Komponenten zu simulieren. Natürlich werden die Betrachtungsanwendung 26 und die Datenbankkonfigurations-Anwendung 32, wenn sie verwendet werden, in Verbindung mit der Regleranwendung 23 auf der CPU 42 in irgendeiner gewünschten koordinierten Weise ausgeführt, wie beispielsweise unter Verwendung eines Windows-Typ-Betriebssystems oder unter Verwendung irgendeines gewünschten oder standardisierten Timesharing- Protokolls, wie beispielsweise solchen, die objektorientierten Programmiertechniken zugeordnet sind.

Da die Regleranwendung nun in dem Computer 40 anstelle in einem zugeordneten Regler 12 mit I/O-Modulen, die daran angeschlossen sind, ausgeführt wird, müssen die Eingangs- und Ausgangsblöcke der Steuermodule 24 so eingestellt werden, um den Betrieb der angeschlossenen Vorrichtungen, wie beispielsweise der Feldvorrichtungen oder Eingangs- /Ausgangsmodule, zu simulieren. Dies kann in der gleichen Weise wie die Simulation erreicht werden, die in dem System von Fig. 1 ausgeführt wird, wobei sich ein Anwender auf die Simulationsfähigkeiten verlassen kann bzw. auf diese zurückgreifen kann, die bereits durch die Steuermodule 24 vorgesehen oder innerhalb dieser vorhanden sind, um die Eingangs- und Ausgangsparameter derselben einzustellen. Beispielsweise kann bei dem DeltaV-Reglersystem ein Anwender von Hand die Simulationsparameter der Eingangs- /Ausgangsfunktionsblöcke in den Prozesssteuermodulen 24 einstellen, die für einen Regler oder eine Feldvorrichtung ausgelegt sind, oder kann spezifische Simulationsprozesssteuer- oder -regelmodule vorsehen, die eine Kopplung mit den Eingangs-/Ausgangsblöcken der Steuermodule 24 innerhalb des Computers 40 haben, um auf Ausgangsgrößen anzusprechen, die durch diese Steuermodule erzeugt werden, und um Eingangsgrößen für die Steuermodule 24 zu erzeugen. Alternativ oder in Verbindung damit, kann eine Simulationsanwendung 32 in dem Computer 40 laufen, um mit den Steuermodulen 24 in Wechselwirkung zu treten, um dadurch aktuelle Prozessfunktionen zu simulieren. In diesem Fall können Zugriffsparameter, wie beispielsweise Eingangs- /Ausgangssimulationsparameter innerhalb der Prozesssteuermodule 24 oder der Anwenderschnittstellen 27 durch die Verwendung einer gut bekannten OPC-Schnittstelle unterstützt werden, was es möglich macht, Anwendungen auszuführen und zu überprüfen, die normalerweise in der Workstation 18 laufen (wie beispielsweise die Betrachtungsanwendung 26), wobei eine Überprüfung der Konfigurationsdatenbank 30, des Reglers 12 (wie beispielsweise der Regleranwendung 23) oder der Feldvorrichtungen unter Verwendung einer OPC-Schnittstelle möglich wird. Beispielsweise kann eine OPC-Schnittstelle entwickelt werden, um eine Kommunikation zwischen der Simulationssoftware, wie beispielsweise dem HYSYS-Produkt, und der Regleranwendung, wie beispielsweise der DeltaV-Reg leranwendung zu ermöglichen. Natürlich können andere Schnittstellen und Simulationsanwendungen ebenfalls verwendet werden. Indem man ferner die Regleranwendung 23 auf dem Computer 40 installiert, können Fehlersuchwerkzeuge, wie sie beispielsweise durch C++ oder andere Programmierumgebungen geliefert werden, dazu verwendet werden, um eine Fehlersuche in irgendeiner Software auf dem Computer 40 durchzuführen, wie beispielsweise den Steuermodulen 24 oder den Anwenderschnittstellen 27.

Wie nunmehr hervorgeht, kommuniziert die Regleranwendung 23 (und die Prozesssteuermodule derselben) nun mit der Betrachtungsanwendung 26, der Simulationsanwendung 36, der Datenbankkonfigurations-Anwendung 32 und irgendwelchen anderen gewünschten Anwendungen, wie beispielsweise fortgeschrittene Prozessregel- und -diagnoseanwendungen innerhalb des Computers 40, und nicht über einen externen Daten-Highway, wie demjenigen von Fig. 1.

Unter Verwendung des integrierten Systems von Fig. 2 können die unterschiedlichen Anwendungen und Module, die in unterschiedlichen Hardwarevorrichtungen in einem verteilten Prozessregelsystem gespeichert und ausgeführt werden, in einem einzelnen, unabhängigen (standalone) Computer implementiert werden, um die Konfiguration und den Testvorgang von beispielsweise den Prozesssteuermodulen 24, den Anwenderschnittstellen 27 zu ermöglichen oder um das Training eines Anwenders oder Operators in einer Simulationsumgebung zu ermöglichen, und zwar ohne das Erfordernis einer zugeordneten Hardware, wie beispielsweise eines Reglers 12, einer Feldvorrichtung 15 oder einer Konfigurationsdatenbank 30. Auf diese Weise kann die Konstruktion, der Testvorgang und der Trainingsvorgang, die diesen Komponenten zugeordnet sind, durchgeführt werden, bevor irgendeine zugewiesene verteilte Prozessregelsystemhardware gekauft wird oder verfügbar wird. Ferner können die Prozesssteuermodule 24 und die Anwenderschnittstellen 26, wenn sie einmal getestet sind, einem Regler, einer Feldvorrichtung (wie beispielsweise einer Fieldbus-Feldvorrichtung) oder einer unterschiedlichen Workstation zugeordnet und herabgeladen werden, um sie während der Laufzeit eines tatsächlichen verteilten Prozesssystems ohne weitere Modifikation zu verwenden, da bei der bevorzugten Ausführungsform diese Komponenten so ausgelegt sind, dass sie auf einem offenen Betriebssystem laufen, welches ein Kommunikationsinterface besitzt, welches die Möglichkeit schafft, dass diese Komponenten auf irgendeiner Vorrichtung laufen können und mit Komponenten auf unterschiedlichen Vorrichtungen kommunizieren können. Somit sind diese Softwarekomponenten nicht darauf beschränkt, auf einem bestimmten Teil einer zugehörigen Hardware zu laufen, wie beispielsweise dem Regler 12 oder einer Feldvorrichtung 15. Dies gilt insbesondere in dem Fall der DeltaV-Reglersoftware, die zu Beginn so ausgelegt wurde, dass sie auf einer offenen Plattform läuft und Kommunikationen zu anderen Softwarekomponenten in anderen Hardwarevorrichtungen schafft und nicht darauf beschränkt ist, auf einer spezifischen Hardware zu laufen oder auf dieser ausgeführt zu werden, die einem spezifischen Verkäufer zugeschrieben ist.

Ein Vorteil der oben beschriebenen Annäherung der Integration der Prozessregelsoftware mit der Betrachtungssoftware und der Simulationssoftware auf einem einzelnen PC oder anderem Computer bedeutet eine dramatische Reduzierung der Hardware, die für die Konfigurationsentwicklung, Regler- und Operatorinterfaceüberprüfung und ein Operatortraining erforderlich ist. Speziell können die Prozesssteuermodule 24, die für ein verteiltes Regelsystem entwickelt werden, dem Computer 40 zugeordnet werden und können so ausgeführt werden, als ob sie in einem zugeordneten Regler oder einer Feldvorrichtung ausgeführt würden, ohne dass der tatsächliche Regler vorhanden ist. In der Tat können unter Verwendung der Simulationsfähigkeit der Eingangs- /Ausgangsfunktionsblöcke die Prozesssteuermodule 24 innerhalb dem Computer 40 erzeugt, gespeichert und ausgeführt werden, um einen Prozess zu simulieren und um dadurch eine Regelsystemüberprüfung und ein Operatortraining zu ermöglichen, bevor irgendeine zugeordnete Hardware erworben oder installiert wird.

Da die Regleranwendung 23 durch den Computer 40 ausgeführt wird und nicht an tatsächliche Feldvorrichtungen in einem Prozess angeschlossen ist oder diese steuert, kann die Regleranwendung 23 so eingestellt oder konfiguriert werden, dass die Möglichkeit geschaffen wird, dass die Prozesssteuermodule 24 mit Geschwindigkeiten ausgeführt werden können, die anders sind als die Realzeitgeschwindigkeit, in der diese Module in einem zugeordneten Regler 12 oder einer der Feldvorrichtungen 15 während der Laufzeit ausgeführt werden. Beispielsweise enthält bei dem DeltaV-System jeder der Steuermodule 24 einen Parameter, der die Ausführungsrate dieses Moduls während der Laufzeit definiert, das heißt wie oft der Steuermodul in einer definierten Zeitperiode ausgeführt werden muss. Wenn diese auf dem Computer 40 laufen, kann jedoch die Regleranwendung 23 so konfiguriert werden, dass die Prozesssteuermodule (oder die Funktionsblöcke derselben) schneller oder langsamer ausgeführt werden als die Realzeitrate, da Prozesssteuer- oder -regeloperationen in dem Computer 40 lediglich simuliert werden und nicht tatsächlich ausgeführt werden.

Allgemein gesagt, ist die Ausführung der Prozesssteuermodule schneller als in der Realzeit ein Vorteil bei dem Trainieren von Simulationen und bei einigen Konstruktionsanwendungen. Beispielsweise können in einigen komplexen Prozessen Änderungen in Bezug auf Einstellpunkte oder andere durch den Operator gesteuerte Parameter keine wahrnehmbare Wirkung auf den Prozess für Stunden haben. In diesen Fällen ist es wünschenswert, die simulierte Ansprechzeit zu beschleunigen, und zwar auf beispielsweise eine Minute oder zwei, und zwar sowohl für Trainings- als auch Konstruktionszwecke. Das Verlangsamen der Ausführungsgeschwindigkeit der Prozesssteuermodule 24 ist beispielsweise bei gewissen Fehlerauffindprozeduren wünschenswert, um es dem Konstrukteur zu ermöglichen, die inneren Arbeitsverläufe der Module in einer langsameren Rate zu sehen. In ähnlicher Weise können einige hochqualitative Simulationsprogramme so viel Verarbeitungsenergie (Zeit) der CPU 42 beanspruchen, dass es unmöglich ist, die Prozesssteuermodule 24 in der Realzeitgeschwindigkeit laufen zu lassen, speziell in Verbindung mit der Regleranwendung 23 und der Betrachtungsanwendung 26. In diesen Fällen ist es wünschenswert, die Ausführungsgeschwindigkeit der Steuermodule 24 zu reduzieren, um eine vollständige Simulation zu ermöglichen.

Natürlich kann die Steueranwendung einen Anwender dazu befähigen, die Rate zu definieren oder auszuwählen, mit der die Steuermodule 24 ausgeführt werden sollen, oder einen Ausführungsgeschwindigkeits-Multiplizierer zu definieren, wie beispielsweise 2-mal, 5-mal, ein Drittel usw., die durch die Regleranwendung verwendet werden soll, bei der Bestimmung, wie schnell die Blöcke innerhalb der Prozesssteuermodule 24 ausgeführt werden sollen. Es ist zu bevorzugen, die Fähigkeit zu haben, die Steuermodule schneller oder langsamer als in Realzeit laufen zu lassen, was automatisch ausgeschaltet wird oder außer Bereitschaft gesetzt wird, wenn die Regleranwendung durch einen zugeordneten Regler 12 oder eine Feldvorrichtung 15 ausgeführt wird, um die Verwendung einer nicht korrekten Ausführungsgeschwindigkeit während der tatsächlichen Laufzeit des Prozesses zu verhindern. Natürlich können andere Typen von Regleranwendungen Realzeit- Ausführungsgeschwindigkeiten auf andere Weisen definieren und es kann somit die Ausführungsrate in dem Personalcomputer 40 geändert werden unter Verwendung irgendeiner anderen wünschenswerten Technik, die durch die spezifische Konfiguration der Regleranwendung zugewiesen wird.

Darüber hinaus kann die Regleranwendung 23, die in dem Computer 40 gespeichert ist, dafür verwendet werden, um eine fortgeschrittene Steuer- oder Regelplattform zu schaffen, die mit anderen Steuer- oder Regelplattformen innerhalb bekannter verteilter Regelsysteme gekoppelt ist. Gemäß beispielsweise Fig. 3 kann der Computer 40 und speziell die Regleranwendung 23 über eine Kommunikationsleitung 48 (die ein Daten-Highway sein kann) mit einem Regler 50 verbunden sein, der aus einem unterschiedlichen Reglertyp bestehen kann, oder kann eine unterschiedliche Regleranwendung ausführen, wie beispielsweise eine solche, die durch einen unterschiedlichen Prozessreglerhersteller erzeugt wird. Wie in Fig. 3 veranschaulicht ist, kann der Regler 50 über die Kommunikationsleitung 48 mit einer Workstation 52 verbunden sein, auf der Anwendungen zum Beobachten der Daten laufen, die durch den Regler 50 erzeugt werden, oder um die Prozesssteuermodule oder andere Software innerhalb des Reglers 50 und andere Anwendungen zu ändern, die alle der Reglersoftware zugeordnet sind, welche durch den Regler 50 ausgeführt wird. In ähnlicher Weise kann der Regler 50 mit tatsächlichen Feldvorrichtungen (nicht gezeigt) innerhalb eines Prozesses verbunden sein und diese steuern.

Die Regleranwendung 23 von Fig. 3 kommuniziert mit dem Regler 50, um irgendwelche gewünschten Daten zu erhalten und um in einigen Fällen Befehle zu liefern, um die Operation des Reglers 50 zu ändern. Auf diese Weise kann eine fortschrittliche Funktionalität des Reglers, der Betrachtungs-, Datenbankkonfiguration oder anderer Anwendungen, wie beispielsweise Diagnose- und Trendanwendungen, innerhalb des Computers 40 in Verbindung mit Regleranwendungen von anderen Lieferern verwendet werden.

Um diese fortschrittliche Steuerung oder Regelung zu ermöglichen, kann die Regleranwendung 23 eine OPC-Schnitt stelle verwenden, die spezifisch dafür entwickelt ist, um eine Kopplung zwischen der Konfigurationsanwendung 23 und dem fremdartigen System, welches auf dem Regler 50 läuft, herzustellen. Alternativ kann die Konfigurationsanwendung 23 die Fähigkeiten von Geschichtsinterfaceanwendungen, wie beispielsweise PI, ausnutzen, die im Allgemeinen eine Kommunikation über eine Datengeschichtsaufzeichnung (data historian) mit sich bringt, die an den Regler 50 gekoppelt ist, um dadurch eine Kopplung mit fremden oder unterschiedlichen Reglersystemen vorzusehen. Natürlich kann irgendeine andere gewünschte Schnittstelle bzw. Interface ebenfalls verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der sowohl die Regleranwendung 23 als auch der Regler 50 eine OPC-Schnittstelle unterstützen, kann die OPC-Mirror-Shareware, die durch Fisher-Rosemount Systems, Inc. geliefert wird, dazu verwendet werden, um die OPC-Server aneinander zu binden, um dadurch eine Kommunikation zwischen zwei OPC-Schnittstellen über beispielsweise die Leitung 48 zu schaffen.

In jedem Fall können spezifische Steuermodule, die als Schattenfunktionsblöcke bekannt sind, innerhalb der Prozesssteuermodule 24 des Computers 40 vorgesehen werden und können dazu verwendet werden, um Steuer- oder Regelparameter oder Werte zwischen dem Protokoll, welches durch die Anwendung 23 verwendet wird, und demjenigen, welches durch den Regler 50 verwendet wird, zu protokollieren. Allgemein gesagt, stellen Schattenfunktionsblöcke Funktionsblöcke dar, die innerhalb des Protokolls arbeiten, welches durch die Regleranwendung 23 verwendet wird, um Daten zu anderen Funktionsblöcken zu liefern und um Befehle und Daten von anderen Funktionsblöcken innerhalb dieses Systems anzunehmen. Anstatt tatsächliche Funktionen auszuführen, spiegeln die Schattenfunktionsblöcke den Zustand zu externen Funktionsblöcken hin und arbeiten als ein Interface zu externen Funktionsblöcken oder anderen Softwareelement hin, und zwar innerhalb des Prozessreglers 50. Spezifischer gesagt, kann ein Schattenfunktionsblock eine OPC-, PI- oder andere Schnittstelle verwenden, um periodisch mit dem Prozessregler 50 zu kommunizieren, um Daten oder Parameterwerte zu erhalten, die aktuelle Werte innerhalb des Prozessregelsystems reflektieren, welches Systems durch den Regler 50 gesteuert oder geregelt wird, und um dann diese Daten in einer Weise zu speichern, in der sie durch andere Funktionsblöcke zugreifbar sind oder verfügbar für diese gemacht werden können oder auch für Prozesssteuermodule innerhalb der Regleranwendung 23 über das Protokoll, welches durch die Regleranwendung 23 verwendet wird. Die Schattenfunktionsblöcke empfangen auch Befehle oder Daten von anderen Funktionsblöcken, die durch die Regleranwendung 23 ausgeführt werden, und liefern diese Befehle oder Daten zu einem zugeordneten externen Funktionsblock oder einem anderen Softwareelement innerhalb des Prozessreglers 50 unter Verwendung einer OPC-, PI- oder anderen Schnittstelle. In dieser Weise reflektieren Schattenfunktionsblöcke den laufenden Zustand einer logischen Einheit innerhalb des Steuer- oder Regelsystems, welches durch den Regler 50 gesteuert oder geregelt wird und senden Befehle und andere Daten, die durch die Regleranwendung 23 innerhalb des Computers 40 erzeugt werden, zu dem Regler 50, um dadurch dieses System zu modifizieren. Die Einzelheiten in Bezug auf die Implementierung eines Schattenfunktionsblockes sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, sind jedoch mit Einzelheiten in der US-Patentanmeldung Serial-Nr. 09/151,084 beschrieben, die den Titel trägt "Ein Schattenfunktionsblockinterface für die Verwendung in einem Prozessregelnetzwerk", angemeldet am 10. September 1998, die dem Inhaber der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, wobei die Offenbarung dieser Anmeldung hier ausdrücklich unter Bezugnahme darauf mit einbezogen wird.

Auf jeden Fall, wenn Daten einmal über die Schnittstelle zu der Regleranwendung 23 geliefert worden sind, können die Daten durch irgendeinen der Prozessmodule 24 verwendet werden, können durch die Betrachtungsanwendung 26 und die zugeordneten Anwenderschnittstellen 27 verwendet werden oder durch andere Anwendungen, wie beispielsweise fortgeschrittene Anwendungen, die der Regleranwendung 23 zugeordnet sind. Diese fortgeschrittenen Anwendungen können irgendeine Form haben, beispielsweise Modellvoraussagesteueranwendungen, neurale Netzwerkanwendungen und Alarm-, Inspektions- und Diagnoseanwendungen, wie beispielsweise die Diagnoseanwendung die in der US-Patentanmeldung Serial-Nr. 09/256,585 beschrieben ist, die den Titel trägt "Diagnosen in einem Prozessregelsystem", angemeldet am 22. Februar 1999, die dem Inhaber der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist und deren Offenbarung hier ausdrücklich unter Bezugnahme darauf mit einbezogen wird. Diese Fähigkeit, die Standardsoftware eines Regel- oder Steuersystems auf ein anderes Steuer- oder Regelsystem für die Implementation einer fortgeschrittenen Steuerung oder Regelung und Überwachung zu übertragen, ist eine Fähigkeit, die bei der Prozessregelindustrie neu ist.

Wenn die Implementierung vorgenommen worden ist, kann irgendeine Software, die hier beschrieben wurde, in irgendeinem computerlesbaren Speicher, wie beispielsweise einer Magnetplatte, einer Laserplatte oder einem ähnlichen Speichermedium, in einem RAM oder ROM eines Computers oder Prozessors usw. gespeichert werden. In ähnlicher Weise kann dieses Software an einen Anwender geliefert werden, ein Prozesssteuer- oder -regelsystem oder dem Computer 40, und zwar vermittels irgendeines bekannten oder gewünschten Übermittlungsverfahrens inklusive beispielsweise einer computerlesbaren Platte oder einem anderen transportierbaren Computerspeichermechanismus oder über einen Kommunikationskanal, wie beispielsweise eine Telefonleitung, dem Internet, dem World Wide Web, irgendeinem anderen örtlichen Bereichsnetzwerk oder weitem Bereichsnetzwerk usw. (welche Übergabe oder Übermittlung so zu betrachten ist, dass sie die gleich ist wie oder austauschbar ist mit dem Vorsehen solch einer Software über ein transportables Speichermedium. Ferner kann diese Software direkt ohne Modulation vorgesehen werden oder kann moduliert werden, und zwar unter Verwendung einer geeigneten Modulationsträgerwelle, bevor sie über einen Kommunikationskanal übertragen wird. Auch sind die Ausdrücke, wie Workstation, Computer, Laptop usw., hier alle austauschbar verwendet, um irgendeinen Typ einer verarbeitenden Vorrichtung oder einer Computervorrichtung zu bezeichnen.

Während somit die vorliegende Erfindung unter Hinweis auf spezifische Beispiele beschrieben wurde, die lediglich zur Veranschaulichung dienen und die Erfindung nicht einschränken, ist es für Fachleute offensichtlich, dass Änderungen, Hinzufügungen oder Weglassungen bei den offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. 10 Prozeßregelsystem
12 Prozeßregler
14 Feldvorrichtungen
15 Feldvorrichtungen
16 Eingangs-/Ausgangs-Module
18 Host- oder Operatorworkstation
20 Daten-Highway
23 Regleranwendung
24 Steuermodule
25 Konfigurationsanwendung
26 Betrachtungsanwendung
27 Anwenderschnittstellen
28 Datengeschichtsaufzeichnung
30 Konfigurationsdatenbank
32 Konfigurationsdatenbank-Anwendung
34 Personalcomputer
36 Simulationsanwendungen
40 einzelner Computer
42 CPU
44 Speicher
46 Anwenderanzeigevorrichtung
48 Kommunikationsleitung
50 Regler
52 Workstation

Claims

1. Vorrichtung, welche dafür geeignet ist, um bei einem verteilten Prozessregelsystem verwendet zu werden, mit einer Anwenderworkstation, die entfernt von einem verteilten Regler gelegen ist, der eine oder mehrere Feldvorrichtungen unter Verwendung vom Steuermodulen steuert oder regelt, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

- einen Computer mit einem Speicher und einer verarbeitenden Einheit;
- eine Konfigurationsanwendung, die in dem Speicher des Computers gespeichert ist und dafür geeignet ist, auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Konfigurationsanwendung befähigt ist, auf der Anwenderworkstation ausgeführt zu werden, um Steuermodule zur Ausführung durch den verteilten Regler zu erzeugen; und
- eine Regleranwendung, die in dem Speicher des Computers gespeichert ist und dafür geeignet ist, auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Regleranwendung ferner dafür geeignet ist, auf dem verteilten Regler ausgeführt zu werden, um einen der Steuermodule während des Betriebes des verteilten Prozessregelsystems zu implementieren;
- wobei die Konfigurationsanwendung, wenn sie auf dem Computer ausgeführt wird, ferner dafür geeignet ist, um einen ersten Steuermodul zu erzeugen, der dazu befähigt ist, durch den verteilten Regler innerhalb des verteilten Prozessregelsystems verwendet zu werden und wobei die Regleranwendung dafür geeignet ist, eine Ausführung des ersten Steuermoduls innerhalb des Computers zu veranlassen, um den Betrieb des verteilten Prozessregelsystems zu simulieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Konfigurationsanwendung dafür geeignet ist, um eine Anwenderschnittstelle für die Verwendung bei der Darstellung von Informationen für einen Anwender zu erzeugen, und ferner eine Betrachtungsanwendung enthält, die in dem Speicher des Computers abgespeichert ist und dafür geeignet ist, auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Betrachtungsanwendung dafür geeignet ist, um die Anwenderschnittstelle dazu zu verwenden, um Informationen für einen Anwender darzustellen, die zu dem ersten Steuermodul gehören.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer Konfigurationsdatenbankanwendung, die in dem Speicher des Computers abgespeichert ist und dafür geeignet ist, auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Konfigurationsdatenbankanwendung dafür geeignet ist, um mit der Regleranwendung innerhalb des Computers zu kommunizieren, um eine Konfigurationsdatenbank zu managen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Regleranwendung einen Ausführungsraten parameter enthält, der die Rate der Ausführung des ersten Steuermoduls innerhalb des Computers spezifiziert.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Ausführungsratenparameter so einstellbar ist, dass er größer ist als oder kleiner ist als eine Realzeitausführungsrate des ersten Steuermoduls, wenn der erste Steuermodul innerhalb des verteilten Reglers des verteilten Prozessregelsystems ausgeführt wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Konfigurationsanwendung dafür geeignet ist, um einen Steuermodul zu erzeugen, der innerhalb des verteilten Reglers während des Betriebes des verteilten Prozessregelsystems ausgeführt werden kann.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Konfigurationsanwendung dafür geeignet ist, um einen Steuermodul zu erzeugen, der innerhalb einer der Feldvorrichtungen ausgeführt werden kann, die kommunikativ mit dem verteilten Regler während des Betriebes des verteilten Prozessregelsystems verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Simulationsanwendung, die in dem Speicher des Computers abgespeichert ist und dafür geeignet ist, um auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Simulationsanwendung dafür geeignet ist, um mit der Regleranwendung innerhalb des Computers zu kommunizieren, um den Betrieb des verteilten Prozessregelsystems zu simulieren.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Regleranwendung dafür geeignet ist, um mit den Feldvorrichtungen über eine Eingangs-/Ausgangsvor richtung zu kommunizieren, wenn die Regleranwendung innerhalb des verteilten Reglers ausgeführt wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Regleranwendung dafür ausgebildet ist, um eine Kommunikation mit einem weiteren Regler durchzuführen, der aus einem zu dem verteilten Regler des verteilten Prozessregelsystems unterschiedlichen Typ besteht.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Betrachtungsanwendung, die in dem Speicher des Computers abgespeichert ist und dafür geeignet ist, auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Betrachtungsanwendung dafür geeignet ist, mit der Regleranwendung zu kommunizieren und eine Anwenderschnittstelle zu verwenden, um Informationen darzustellen, die von dem weiteren Regler gesendet werden.

12. Verfahren zum Simulieren eines verteilten Prozessregelsystems mit einer Anwenderworkstation, die von einem verteilten Regler entfernt gelegen ist, der eine oder mehrere Feldvorrichtungen unter Verwendung von Steuermodulen steuert, wobei die Anwenderworkstation dafür geeignet ist, eine Konfigurationsanwendung zu speichern und auszuführen, die dazu verwendet wird, um Steuermodule für die Ausführung durch den verteilten Regler zu erzeugen und wobei der verteilte Regler dafür geeignet ist, um eine Regleranwendung zu speichern und auszuführen, um einen Prozess unter Verwendung der Steuermodule während des Betriebes des verteilten Prozessregelsystems zu steuern oder zu regeln, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Abspeichern der Konfigurationsanwendung in einem ersten Computer mit einem Speicher und einer verarbeitenden Einheit;
- Speichern der Regleranwendung in dem Speicher des ersten Computers;
- Ausführen der Konfigurationsanwendung auf dem ersten Computer, um einen ersten Steuermodul zu erzeugen, der dafür geeignet ist, durch den verteilten Regler innerhalb des verteilten Prozessregelsystems verwendet zu werden; und
- Ausführen der Regleranwendung auf dem ersten Computer, um das Ausführen des ersten Steuermoduls innerhalb des ersten Computers zu bewirken, um dadurch den Betrieb des verteilten Prozessregelsystems zu simulieren.

13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner mit den Schritten gemäß einer Ausführung der Konfigurationsanwendung, um eine Anwenderschnittstelle für die Verwendung bei der Darstellung von Informationen für einen Anwender zu erzeugen, Abspeichern einer Betrachtungsanwendung in dem Speicher des ersten Computers und Ausführen der Betrachtungsanwendung auf dem ersten Computer, um unter Verwendung der Anwenderschnittstelle Informationen, die zu dem ersten Steuermodul gehören, für einen Anwender auf einer Anzeige darzustellen, die dem ersten Computer zugeordnet ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner mit den Schritten gemäß einem Speichern einer Konfigurationsdatenbankanwendung in dem Speicher des ersten Computers und Ausführen der Konfigurationsdatenbankanwendung auf dem ersten Computer, so dass die Konfigurationsdatenbank- Anwendung mit der Regleranwendung innerhalb des ersten Computers kommuniziert, um eine Konfigurationsdatenbank zu managen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem der Schritt der Ausführung der Regleranwendung den Schritt gemäß einer Spezifierung einer Ausführungsrate für den ersten Steuermodul enthält, wenn der erste Steuermodul innerhalb des ersten Computers ausgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem der Schritt der Ausführung der Regleranwendung den Schritt der Ausführung des ersten Steuermoduls in einer Ausführungsrate umfasst, die größer ist als oder kleiner ist als eine Realzeitausführungsrate des er sten Steuermoduls, wenn der erste Steuermodul innerhalb des verteilten Reglers des verteilten Prozessregelsystems ausgeführt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem der Schritt der Ausführung der Konfigurationsanwendung den Schritt der Erzeugung eines Steuermoduls enthält, der innerhalb von einer der Feldvorrichtungen ausführbar ist, die kommunikativ mit dem verteilten Regler während des Betriebes des verteilten Prozessregelsystems verbunden sind.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, ferner mit den Schritten gemäß einer Speicherung einer Simulationsanwendung in dem Speicher des ersten Computers und Ausführen der Simulationsanwendung auf dem ersten Computer, um mit der Regleranwendung innerhalb des ersten Computers zu kommunizieren, um den Betrieb des verteilten Prozessregelsystems zu simulieren.

19. Vorrichtung, welche dafür geeignet ist, um in Verbindung mit einem verteilten Prozessregelsystem verwendet zu werden, mit einer Anwenderworkstation, die entfernt von einem verteilten Regler gelegen ist, der eine oder mehrere Feldvorrichtungen unter Verwendung von Steuermodulen steuert, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

- einen Computer mit einem Speicher und einer verarbeitenden Einheit;
- eine an den Computer angeschlossene Anzeigeeinrichtung;
- eine in dem Speicher des Computers abgespeicherte Regleranwendung, die dafür geeignet ist, auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Regleranwendung dafür geeignet ist, um auf dem verteilten Regler ausgeführt zu werden, um einen Steuermodul während des Betriebes des verteilten Prozessregelsystems zu implementieren, und wobei die Regleranwendung mit einem weiteren Regler kommunizieren kann, der gegenüber dem verteilten Regler des verteilten Prozessregelsystems von einem unterschiedlichen Typ ist; und
- eine Betrachtungsanwendung in dem Speicher des Computers gespeichert ist und dafür geeignet ist, auf der verarbeitenden Einheit des Computers ausgeführt zu werden, wobei die Betrachtungsanwendung dafür geeignet ist, um mit der Regleranwendung zu kommunizieren und die Anzeigeeinrichtung zu verwenden, um Informationen, die von dem weiteren Regler gesendet werden, darzustellen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, ferner mit einer Schnittstelle, die zwischen den weiteren Regler und der Regleranwendung geschaltet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, bei der die Schnittstelle aus einer OPC-Schnittstelle besteht.