DE10021698A1 - Auf einem einzelnen Computer realisierte integrierende Funktionalität für ein verteiltes Prozessregelsystem - Google Patents
Auf einem einzelnen Computer realisierte integrierende Funktionalität für ein verteiltes ProzessregelsystemInfo
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
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
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".
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.
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 DeltaVTM-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.
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.
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.
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
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 (21)
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.
Applications Claiming Priority (4)
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US13278099P | 1999-05-06 | 1999-05-06 | |
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ID=26830727
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