-
Die
Erfindung betrifft allgemein Prozeßsteuersysteme und insbesondere
ein System und ein Verfahren zum automatischen Konfigurieren einer Fern-Eingabe-/Ausgabekommunikationsverbindung (I/O)
in einem Prozeßsteuersystem.
-
Moderne
Prozeßsteuersysteme
sind typischerweise verteilte Steuersysteme auf Mikroprozessorbasis
(DCSs). Eine herkömmliche
DCS-Konfiguration enthält
eine oder mehrere Benutzerschnittstellen, wie etwa Workstations,
die durch einen Datenbus (z. B. Ethernet) mit einer oder mehreren
Steuereinrichtungen verbunden sind. Die Steuereinrichtungen sind
allgemein physisch nahe an einem gesteuerten Prozeß und stehen
in Kommunikation mit zahlreichen elektronischen Überwachungseinrichtungen und
Anlageneinrichtungen, wie etwa elektronischen Sensoren, Übertragungseinrichtungen
bzw. Gebern, Strom-Druck-Transducern,
Ventilpositioniereinrichtungen etc., die über den Prozeß verteilt
sind.
-
In
einem herkömmlichen
DCS werden Steueraufgaben verteilt, indem innerhalb jeder der Steuereinrichtungen
ein Steueralgorithmus vorgesehen wird. Die Steuereinrichtungen führen unabhängig die Steueralgorithmen
aus, um die mit den Steuereinrichtungen verbundenen Anlageneinrichtungen
zu steuern. Diese Dezentralisierung von Steueraufgaben bietet eine
insgesamt größere Systemflexibilität. Wenn
beispielsweise ein Benutzer einen neuen Prozeß oder einen Teil eines neuen
Prozesses zu dem DCS hinzufügen
möchte,
kann der Benutzer eine zusätzliche
Steuereinrichtung (die einen geeigneten Steueralgorithmus hat) hinzufügen, die
mit den entsprechenden Sensoren, Betätigungseinrichtungen etc. verbunden
wird. Wenn alternativ der Benutzer einen vorhandenen Prozeß modifizieren
möchte,
können
neue Steuerparameter oder Steueralgorithmen beispielsweise aus einer
Benutzerschnittstelle über einen
Datenbus auf die geeignete Steuereinrichtung heruntergeladen werden.
-
Um
eine verbesserte Modularität
und Kompatibilität
zwischen Herstellern zu schaffen, geht die Tendenz bei Herstellern
von Prozeßsteueranlagen
in jüngerer
Zeit zu einer weiteren Dezentralisierung der Steuerung eines Prozesses.
Diese Lösungsansätze der
jüngeren
Vergangenheit basieren auf ”intelligenten” Anlageneinrichtungen,
die unter Verwendung eines offenen Protokolls kommunizieren, wie
etwa des HART®-,
PROFIBUS®-,
WORLDFIP®-,
Device-Net®-, CAN-
und FIELDBUS®-Protokolls.
Diese intelligenten Anlageneinrichtungen sind im wesentlichen auf
Mikroprozessoren basierende Einrichtungen, wie etwa Sensoren, Betätigungseinrichtungen
etc., die in einigen Fällen,
wie beispielsweise bei Fieldbus-Einrichtungen, auch Steuerschleifen- bzw. Regelkreisfunktionen
ausführen,
die traditionell von einer DCS-Steuereinrichtung ausgeführt wurden.
Da einige intelligente Anlageneinrichtungen eine Steuerfähigkeit
bieten und unter Verwendung eines offenen Protokolls kommunizieren,
könnnen
Anlageneinrichtungen von einer Vielzahl von Herstellern miteinander
auf einem gemeinsamen digitalen Datenbus kommunizieren und können zusammenwirken,
um einen Regelkreis ohne den Eingriff einer herkömmlichen DCS-Steuereinrichtung
auszuführen.
-
In
herkömmlichen
Prozeßsteuersystemen können Anlageneinrichtungen
direkt mit einer Steuereinrichtung verbunden werden oder alternativ
mit einer oder mehreren Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen (I/O-Einrichtungen)
verbunden werden, die mit der Steuereinrichtung über einen Datenbus in Kommunikationsverbin dung
stehen. Allgemein ausgedrückt
verarbeiten diese I/O-Einrichtungen analoge und/oder digitale Informationen,
die von den Anlageneinrichtungen abgegeben werden, und senden die
verarbeitete Information als digitale Mitteilung, die Steuersignale,
Einrichtungsinformationen etc. enthält, über den Steuereinrichtungsdatenbus
zu der Steuereinrichtung. Zusätzlich
kann die Steuereinrichtung digitale Mitteilungen, die Konfigurationsinformationen,
Befehle etc. enthalten, über
den Steuereinrichtungsdatenbus an die I/O-Einrichtungen senden. Die
von der Steuereinrichtung an die I/O-Einrichtungen gesendeten digitalen
Mitteilungen können
verwendet werden, um die Art und Weise zu verändern, in der die I/O-Einrichtungsprozeßsignale,
die von den Anlageneinrichtungen empfangen werden, verwendet werden
können,
um Signale an die Anlageneinrichtungen zu senden. Herkömmliche
I/O-Einrichtungen senden und empfangen analoge und digitale Signale,
wie etwa 4–20
mA Signale, 0–10
V Gleichstromsignale, Trockenkontaktschlußsignale etc. zu und von Standardanlageneinrichtungen.
In jüngerer Zeit
sind jedoch verbindende bzw. Brücken-I/O-Einrichtungen
verfügbar,
die es einem Netzwerk aus intelligenten Anlageneinrichtungen, wie
etwa den vorstehend beschriebenen Fieldbus-Einrichtungen, ermöglichen,
mit der Steuereinrichtung unter der Verwendung von digitalen Mitteilungen über den
Steuereinrichtungsdatenbus zu kommunizieren.
-
In
der Praxis sind I/O-Einrichtungen typischerweise physisch nahe an
den Anlageneinrichtungen angeordnet, mit welchen sie verbunden sind, und
können
auf einer gemeinsamen Montageschiene sitzen, die ihren Anschluß an eine
Leistungsquelle und den Steuereinrichtungsdatenbus erleichtert.
Auf diese Weise ist es bei Anwendungen, bei welchen einige der Anlageneinrichtungen
von dem Ort des Prozeßsteuersystems
physisch entfernt sind, wünschenswert,
einige der I/O-Einrichtungen so zu positionieren, daß diese
I/O-Einrichtungen nahe an den entfernt gelegenen Anlageneinrichtungen
sind. Das einfache Erweitern des Steuereinrichtungsdatenbusses zum
Anschluß von
entfernt gelegenen I/O-Einrichtungen stellt jedoch beträchtliche
Schwierig keiten dar, da der Steuereinrichtungsdatenbus typischerweise
nicht für
zuverlässige
Kommunikation über
die erforderliche Distanz zu den entfernten I/O-Einrichtungen geeignet
ist.
-
Eine
Vielzahl von bekannten Kommunikationsmedien (beispielsweise drahtlose,
Lichtwellenleiter-, Koaxialkabel- und ähnliche Medien) und Kommunikationsprotokolle
(beispielsweise High Speed Ethernet) sind für Langstreckenkommunikation
verfügbar
und können
allgemein ausgedrückt
eine zuverlässige
Fernkommunikationsverbindung zwischen entfernten I/O-Einrichtungen
und einer Steuereinrichtung bilden. Während diese bekannten Techniken
zum Erzielen der Fernkommunikation es ermöglichen, daß Steuereinrichtungen mit entfernten I/O-Einrichtungen
(und den zu den I/O-Einrichtungen gehörenden Anlageneinrichtungen)
kommunizieren, erlauben sie keine nahtlose Integration der entfernten
I/O-Einrichtungen in das Prozeßsteuersystem. Da
beispielsweise der Steuereinrichtungsdatenbus und die Kommunikationsverbindung
zu den entfernten I/O-Einrichtungen typischerweise verschiedene Medien
und/oder unterschiedliche Kommunikationsprotokolle verwenden, kann
die Steuereinrichtung mit den entfernten I/O-Einrichtungen über eine Fern-I/O-Schnittstelleneinrichtung
kommunizieren, die eine aufwendige manuelle Integration durch den Benutzer
erfordert.
-
Die
Integration von Fern-I/O-Schnittstellen kann eine Konfiguration
für jede
einzelne Einrichtung beeinhalten, wobei der Benutzer komplexe Kommunikationsverbindungen
manuell definieren und einsetzen muß, um Informationen zwischen
der Steuereinrichtung und den entfernten I/O-Einrichtungen über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung weiterzuleiten. Das hat zur Folge,
daß der
Systembenutzer intensive Kenntnisse der jeweiligen Kommunikationskonfigurationsattribute
haben muß,
die zu den lokalen I/O-Einrichtungen gehören, und zusätzlich mit
den jeweiligen Kommunikationskonfigurationsattributen der Fern-I/O-Schnittstelleneinrichtung
vertraut sein muß,
die von den Kommunikationskonfigurationsattributen der lokalen I/O-Einrichtungen
stark verschieden sein können.
Diese aufwendige ma nuelle Integration von entfernten I/O-Einrichtungen
ist nicht wünschenswert,
da das Erscheinungsbild des Systems inkonsistent wird, wenn der
Benutzer versucht, entfernte I/O-Einrichtungen in Steuerschleifen einer
lokalen Steuereinrichtung zu integrieren. Beispielsweise kann eine
grafische Oberfläche
einem Benutzer das Zuweisen von Symbolen, die Einrichtungen darstellen,
zum Herstellen von Verbindungen (beispielsweise unter Verwendung
einer Maus oder einer anderen herkömmlichen Computer-Zeigeeinrichtung)
in einer Steuerschleife zwischen lokalen I/O-Einrichtungen erlauben,
wobei es jedoch erforderlich sein kann, daß der Benutzer Steuerschleifenverbindungen
mit entfernten I/O-Einrichtungen unter Verwendung eines völlig anderen
Verfahrens definiert, beispielsweise durch Eingeben einer Reihe
von Textbefehlen über
die Tastatur, die mit der Benutzerschnittstelle verbunden ist.
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Konfigurieren
einer Kommunikationsverbindung in einem Prozeßsteuersystem zu schaffen,
bei dem die im Stand der Technik auftretenden Probleme vermieden
werden.
-
Die
Lösung
der Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen. Unteransprüche beziehen
sich auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung. Dabei sind auch andere Kombinationen von Merkmalen
als in den Ansprüchen
beansprucht möglich.
-
Das
hier beschriebene System und Verfahren ermöglicht die nahtlose Integration
von entfernt gelegenen I/O-Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems.
Allgemein ausgedrückt
konfigurieren das System und Verfahren automatisch eine entfernte
bzw. Fern-I/O-Schnittstelleneinrichtung an jedem Ende einer Fern-I/O-Kommunikationsverbindung,
so daß alle
Kommunikationsaktivitäten
(beispielsweise Konfiguration, Laufzeit, Berichterstattungen, Benutzeranforderungen
von Informationen über die
Benutzerschnittstelle etc.) mit den Fern-I/O-Einrichtungen über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung aus der Perspektive des Benutzers
an einer Benutzerschnittstelle und ei ner Steuereinrichtung, die über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung kommuniziert, transparent erscheinen.
Genauer ausgedrückt
richten das System und das Verfahren Kommunikationsobjekte in einem
Paar von I/O-Schnittstelleneinrichtungen ein, die an den jeweiligen
Enden der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung angeordnet sind. Insbesondere
wird ein lokales Kommunikationsobjekt in der Fern-I/O-Schnittstelle
eingerichtet, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist, und ein entferntes
Kommunikationsobjekt wird in der Fern-I/O-Schnittstelle eingerichtet, die mit
den entfernten I/O-Einrichtungen verbunden ist. Die Kommunikationsobjekte
stellen Kommunikationsverbindungen her, welche das Weiterleiten
der Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und den entfernten I/O-Einrichtungen über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung erlauben.
-
Ein
besonders wichtiger Aspekt des hier beschriebenen Systems und Verfahrens
ist, daß der
Benutzer auf Systemebene durch eine grafische Schnittstelle bzw.
Oberfläche,
die auf der Benutzerschnittstelle abläuft, eingreifen kann, um beispielsweise
Regelkreise oder Steuerschleifen zu konfigurieren, Prozeßparameter
zu überwachen
und dergleichen, die zu einer Kombination von lokalen und entfernten
I/O-Einrichtungen gehören,
welche unter Verwendung einer oder mehrerer Kommunikationstechniken
(d. h. Medien und/oder Protokolle) kommunizieren können, ohne
daß dem
Benutzer die zugrundeliegenden Kommunikationstechniken verständlich sein
müssen
oder auch nur bewußt
sein müssen.
Mit anderen Worten isolieren das System und das Verfahren, die hier
beschrieben werden, den Benutzer von den Implementierungsdetails
der darunterliegenden Fern-I/O-Kommunikationstechniken
durch automatisches Erzeugen und Instantiieren von geeigneten Kommunikationsobjekten
(z. B. den lokalen und den entfernten Kommunikationsobjekten) in
den Fern-I/O-Schnittstelleneinrichtungen ansprechend auf eine Anforderung
eines Benutzers, eine Steuerschleife mit einer entfernten I/O-Einrichtung
zu verbinden. In einer Ausführungsform erkennen
das System und das Verfahren automatisch, daß der Benutzer eine Kommunikation
(beispielsweise über
eine Steuerschleifenverbindung) mit einer entfernten I/O-Einrichtung
angefordert hat, welche die Kommunikation über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
benötigt,
erstellt Kommunikationsobjekte, um diese Fern-Kommunikation zu ermöglichen
und durchzuführen,
und lädt
diese Kommunikationsobjekte in die geeigneten I/O-Einrichtungen
während der
Konfiguration, um die von dem Benutzer angegebene Kommunikation
zu ermöglichen.
Das hat zur Folge, daß der
Benutzer nur verstehen muß,
wie die grafische Oberfläche
bzw. Schnittstelle zu benutzen ist, um beispielsweise mit dem Steuersystem
zu arbeiten, und die Arbeit des Benutzers am System hat ein konsistentes
Erscheinungsbild, unabhängig
davon, ob der Benutzer eine Verbindung mit einer entfernten oder
mit einer lokalen I/O-Einrichtung wünscht, und ungeachtet der darunterliegenden Kommunikationstechniken,
die zum Erzielen der Fern-I/O-Kommunikation verwendet werden.
-
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung legt ein Verfahren zum Konfigurieren einer
Kommunikationsverbindung zur Verwendung in einem verteilten Prozeßsteuersystem,
das eine Steuereinrichtung, eine erste entfernte bzw. Fern-I/O-Schnittstelle,
die mit der Steuereinrichtung und einer Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
kommunikativ verbunden ist, eine zweite Fern-I/O-Schnittstelle, die mit der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
kommunikativ verbunden ist, und eine I/O-Einrichtung hat, die mit der
zweiten Fern-I/O-Schnittstelle kommunikativ verbunden ist, eine
Verbindung zwischen der Steuereinrichtung und der I/O-Einrichtung
fest. Das Verfahren kann erkennen, daß die Fernverbindung eine Kommunikation über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung benötigt und automatisch ein erstes
Kommunikationsobjekt erzeugen, das automatisch die Kommunikation
zwischen der Steuereinrichtung und der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
weiterleitet, und kann ebenso automatisch ein zweites Kommunikationsobjekt
erzeugen, das automatisch die Kommunikation zwischen der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
und der I/O-Einrichtung weiterleitet.
-
Das
Verfahren kann ferner automatisch das erste Kommunikationsobjekt
erzeugen, so daß das erste
Kommunikationsobjekt die Kommunikation, die ein erstes Signalprotokoll
hat, empfängt
und die zu sendende Kommunikation unter Verwendung eines zweiten
Signalprotokolls umwandelt, und kann das zweite Kommunikationsobjekt
erzeugen, so daß das zweite
Kommunikationsobjekt die Kommunikation, die das zweite Signalprotokoll
hat, empfängt
und die zu sendende Kommunikation unter Verwendung des ersten Signalprotokolls
umwandelt.
-
Nachfolgend
werden Ausführungsformen der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert.
-
1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Prozeßsteuersystem zeigt, das eine
Steuereinrichtung hat, die mit entfernten I/O-Einrichtungen über eine
Fernkommunikationsverbindung kommunikativ verbunden ist;
-
2 ist
ein beispielhaftes Blockdiagramm, das Kommunikationsobjekte zeigt,
welche die automatische Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung
und den entfernten I/O-Einrichtungen von 1 ermöglichen;
-
3 ist
ein beispielhaftes Flußdiagramm, das
ein Verfahren zum Erzeugen und Instantiieren der Kommunikationsobjekte
von 2 darstellt;
-
4 ist
ein beispielhaftes Flußdiagramm, das
ein Verfahren zeigt, durch welches die Informationen von den entfernten
I/O-Einrichtungen
unter Verwendung der Kommunikationsobjekte von 2 zu der
Steuereinrichtung gesendet werden;
-
5 ist
ein beispielhaftes Flußdiagramm, das
ein Verfahren darstellt, durch welches die Informationen von der
Steuereinrichtung unter Verwendung der Kommunikationsobjekte von 2 zu
den entfernten I/O-Einrichtungen gesendet werden;
-
6 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine grafische Schnittstelle
zeigt, die zum Konfigurieren von Steuerschleifen in dem Prozeßsteuersystem
von 1 verwendet werden kann;
-
7 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das Routinen zur automatischen
Erfassung zeigt, die in den Fern-I/O-Schnittstellen verwendet werden können, um
die automatische Erfassung und Kommunikation mit den entfernten
I/O-Einrichtungen von 1 zu ermöglichen; und
-
8 ist
ein beispielhaftes Flußdiagramm, das
ein Verfahren zum Einrichten von Routinen zur automatischen Erfassung
von 7 zeigt.
-
Es
wird ein System und ein Verfahren zum automatischen Konfigurieren
einer Fern-I/O-Kommunikationsverbindung und zum Ausführen von
Kommunikationsvorgängen
zwischen entfernt angeordneten Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen (I/O) über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
im Detail in Verbindung mit einem bestimmten Prozeßsteuersystem
beschrieben. Es sei jedoch angemerkt, daß das hier beschriebene System
und Verfahren mit einer Vielzahl von Prozeßsteuersystemen vorteilhaft
verwendet werden kann, die eine Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
haben, die eines aus einer Vielzahl von Kommunikationsmedien, wie
etwa drahtlose/Spread Spectrum-Medien, Lichtwellenleiter und dergleichen,
sowie Kommunikationsprotokolle, wie etwa Fieldbus, AS-Interface,
Profibus, DeviceNet etc. verwenden.
-
1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Prozeßsteuersystem 10 darstellt,
das eine Steuereinrichtung 12 hat, die in Kommunikationsverbindung
mit entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 über eine
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 steht. Das Steuersystem 10 enthält eine
Benutzerschnittstelle 20, bei der es sich um eine Workstation handeln
kann, die in einem Kommunikationsnetzwerk mit der Steuereinrichtung 12 über einen
Datenbus 22 auf Systemebene verbunden ist. Der Datenbus 22 auf
Systemebene kann ein Standard-Ethernet-Datenbus oder jeder andere
Datenbus sein, der zur Datenübertragung
geeignet ist. Die Steuereinrichtung 12 kann eine DCS-Steuereinrichtung
sein und kann mit der Benutzerschnittstelle 20 unter Verwendung
eines proprietären
Kommunikationsprotokolls oder in jeder anderen geeigneten Weise über den
Datenbus 22 auf Systemebene in Kommunikationsverbindung
stehen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 12 Alarm-
und Statusinformationen an die Benutzerschnittstelle 20 senden
und kann zusätzlich
Befehle und Anfragen des Benutzers von der Benutzerschnittstelle 20 über den
Datenbus 22 auf Systemebene erhalten. Die Steuereinrichtung 12 kann
ferner Steueralgorithmen zur Verwendung bei der Steuerung von Anlageneinrichtungen
enthalten, die in einer beliebigen herkömmlichen oder gewünschten
Weise mit der Steuereinrichtung 12 verbunden sind.
-
In
diesem Beispiel ist die Steuereinrichtung 12 in Kommunikation
mit I/O-Einrichtungen 24 und 26 über einen
Steuereinrichtungsdatenbus 28, der typischerweise ein proprietäres Signalprotokoll
verwendet. Die I/O-Einrichtung 24 kann als eine Kommunikationsbrücke bzw.
Verbindungseinrichtung mit intelligenten Anlageneinrichtungen 30 und 32 dienen,
die miteinander und mit der I/O-Einrichtung 24 über einen
Datenbus 34 mit nicht proprietärem Protokoll verbunden sind.
Die intelligenten Anlageneinrichtungen 30 und 32 können beispielsweise
Fieldbus-Einrichtungen sein und demgemäß kann der Datenbus 34 mit
nicht poprietärem
Protokoll das Fieldbus-Signal verwenden. Es ist bekannt, daß die intelligenten
Anlageneinrichtungen 30 und 32 so konfiguriert
sein können,
daß sie
eine oder mehrere Prozeßsteuerschleifen
entweder in Verbindung mit der Steuereinrichtung 12 oder
unabhängig
von dieser ausführen. Andere
Arten von Einrichtungen und Protokollen könnten jedoch verwendet werden,
ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Im Gegensatz dazu
kann die I/O-Einrichtung 26 eine Standard-I/O-Einrichtung
sein, wie etwa eine analoge Eingabekarte (AI), eine analoge Ausgabekarte
(AO) etc., die über
Leitungen 36 und 38 mit den jeweiligen herkömmlichen
Anlageneinrichtungen 40 und 42 in Kommunikation
steht.
-
Die
Steuereinrichtung 12 steht auch in Kommunikation mit einer
Fern-I/O-Hostschnittstelle 44, die es der Steuereinrichtung 12 ermöglicht,
transparent mit den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 über die
Fernkommunikationsverbindung 18 zu kommunizieren. Genauer
ausgedrückt
kommuniziert die Fern-I/O-Schnittstelle 44 mit der Steuereinrichtung 12 über den
Steuereinrichtungsdatenbus 28 unter Verwendung des geeigneten
proprietären
Signalprotokolls und sendet/empfängt
Informationen über
die Fernkommunikationsverbindung 18 zu/von einer Fern-Kommunikationsschnittstelle 46 unter
Verwendung eines herkömmlichen
Fernkommunikationssignalprotokolls (beispielsweise High Speed Ethernet), das
sich typischerweise von dem proprietären Signalprotokoll des Steuereinrichtungsdatenbusses 28 unterscheidet.
In ähnlicher
Weise sendet und empfängt
die Fern-Kommunikationsschnittstelle 46 Signale über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 unter Verwendung des
herkömmlichen
Fernkommunikationsprotokolls und leitet dieses Signal zu und von
den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 über einen
entfernten Datenbus 48 weiter, der ein proprietäres Signalprotokoll
verwenden kann. Tatsächlich kann
dieses proprietäre
Signalprotokoll dasselbe Protokoll wie das Signalprotokoll sein,
das auf dem Steuereinrichtungsdatenbus 28 verwendet wird.
-
Genauer
ausgedrückt
kommuniziert die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 mit der
Steuereinrichtung 12 über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 unter Verwendung des
proprietären
Signalprotokolls, das auf dem Steuereinrichtungsdatenbus 28 verwendet
wird, und verarbeitet diese Kommunikationsdaten (d. h. wandelt sie)
unter Verwendung von Kommunikationsobjekten (die weiter unten im
Detail erörtert werden),
um die verarbeiteten Kommunikationsdaten über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 unter
Verwendung des herkömmlichen
Fernsignalkommunikationsprotokolls zu senden. Entsprechend wandelt
die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 Kommunikationsdaten
unter Verwendung von Kommunikationsobjekten über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 um,
um die Kommunikation über den
entfernten Datenbus 48 unter Verwendung desselben proprietären Signalprotokolls,
das auf dem Steuereinrichtungsdatenbus 28 verwendet wird,
zu senden. Auf diese Weise führen
die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstellen 44 und 46 (zusammen
mit den Kommunikationsobjekten) eine Umwandlung bzw. Rückumwandlung
des Signalprotokolls an den jeweiligen Enden der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 durch,
so daß das über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 verwendete Signalprotokoll
für die
Steuereinrichtung 12 transparent ist, die beispielsweise über die
Verbindung 18 mit einer der entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 in
Verbindung stehen kann. Tatsächlich
kann die Steuereinrichtung 12 mit einer oder mehreren der I/O-Einrichtungen 14 und 16 kommunizieren,
so als ob die I/O-Einrichtungen 14 und 16 direkt
die Kommunikation über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 durchführen. Zusätzlich können die
Fern-Kommunikationsschnittstelle 46 und die entfernten
I/O-Einrichtungen 14 und 16 in einem entfernten
I/O-Träger 50 montiert
werden, der die mechanische Befestigung der Fern-Kommunikationsschnittstelle 46 und
der entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 erleichtert und
der die elektrischen Verbindungen der I/O-Einrichtungen 14 und 16 mit
der Fern-Kommunikationsschnittstelle 46 und mit den Anlageneinrichtungen 52-58 erleichtert.
-
2 ist
ein beispielhaftes Blockdiagramm, das ein lokales Kommunikationsobjekt 70 und
ein entferntes Kommunikationsobjekt 72 darstellt, welche
eine transparente Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 12 und
den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 aus 1 ermöglichen.
Allgemein ausgedrückt
wirken die Kommunikationsobjekte 70 und 72 zusammen,
um die Kommunikationsverbindungen zu schaffen, die zum Übertragen
von Informationen zwischen den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 und
Steuereinrichtung 12 über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 erforderlich sind.
Genauer ausgedrückt
erlaubt das lokale Kommunikationsobjekt 70 das Übertragen
von Informationen zwischen dem Steuereinrichtungsdatenbus 28 und
der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18, und das entfernte
Kommunikationsobjekt 72 ermöglicht, daß die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 Informationen
zwischen der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 und
dem entfernten Datenbus 48 überträgt. Beispielsweise kann die
Steuereinrichtung 12 so konfiguriert sein, daß sie periodisch
Steuerinformationen über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 für die entfernte I/O-Hostschnittstelle 44 veröffentlicht,
und die entfernte I/O-Hostschnittstelle 44 verwendet
das lokale Kommunikationsobjekt 70, um diese Steuerinformationen über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 zu der Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 zu
leiten. Die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 kann
dann das entfernte Kommunikationsobjekt 72 verwenden, um
die Steuerinformationen periodisch über den entfernten Datenbus 48 den
entsprechenden I/O-Einrichtungen 14 und 16 zu
veröffentlichen.
In ähnlicher
Weise kann die Steuereinrichtung 12 so konfiguriert sein,
daß sie die
Steuerinformation abonniert, die von einer der entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 abgegeben werden,
und in diesem Fall wird die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 so
konfiguriert, daß sie periodisch
die von der Steuereinrichtung 12 benötigte Steuerinformation von
einer der entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 über den
entfernten Datenbus 48 abruft. Die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 kann
dann das entfernte Kommunikationsobjekt 72 verwenden, um
Steuerinformationen über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 zu
der entfernten I/O-Hostschnittstelle 44 zu
senden. Bei Erhalt der Steuerinformation von der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 verwendet
die Fern-I/O-Schnittstelle 44 das lokale Kommunikationsobjekt 70,
um die Steuerinformationen über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 periodisch für die Steuereinrichtung 12 zu
veröffentlichen.
-
Wie
allgemein bekannt ist, empfangen Kommunikationsobjekte, wie etwa
die Kommunikationsobjekte 70 und 72, Informationen
in Form von digitalen Nachrichten bzw. Mitteilungen, und leiten diese digitalen
Mitteilungen an Bestimmungsorte auf der Basis von Adressen oder
Pfaden, die in den Mitteilungen angegeben sind, weiter. Beispielsweise
kann das lokale Kommunikationsobjekt 70 eine Mitteilung empfangen,
die eine Adresse enthält,
die einen Weiterleitungs- oder Kommunikationspfad über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18,
durch die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 und weiter zu
der I/O-Einrichtung 14 vollständig angibt. Wenn somit die
Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 diese Mitteilung unter Verwendung
des lokalen Kommunikationsobjekts 70 empfängt und
verarbeitet, erkennt die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44,
daß ein
Abschnitt der Adresse, die ih der Mitteilung angegeben ist, anzeigt, daß die Mitteilung
zu der Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 zu übertragen
ist, und überträgt anschließend die
Mitteilung über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 an die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46.
Die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 empfängt die
Mitteilung und verwendet das entfernte Kommunikationsobjekt 72,
um zu bestimmen, daß ein
anderer Abschnitt der angegebenen Adresse angibt, daß die Mitteilung
für I/O-Einrichtung 14 zu
veröffentlichen
ist. Die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 veröffentlicht
die Mitteilung anschließend
auf dem entfernten Datenbus 48, so daß sie von der entfernten I/O-Einrichtung 14 empfangen
wird.
-
Die
Steuereinrichtung 12 kann ferner eine Fern-I/O-Konfigurationsroutine 74 enthalten,
welche automatisch die Kommunikationsobjekte 70 und 72 ansprechend
auf eine Angabe des Benutzers (über die
Benutzerschnittstelle) einer Steuerschleifenverbindung beispielsweise
zu einer oder mehreren der entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 erzeugt.
Da die Fern-I/O-Kommunikationsroutine 74 automatisch die
Kommunikationsobjekte 70 und 72 erstellt, muß der Benutzer
die speziellen Kommunikationsattribute, die zu der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 gehören, nicht
verstehen. Der Benutzer muß vielmehr
nur die Steuerschleifenverbindung zu einer entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 angeben
und die Fern-I/O-Kommunikationsroutine erkennt automatisch, daß die von
dem Benutzer angegebene Ver bindung Kommunikation über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 erfordert und richtet
automatisch die geeigneten Kommunikationsobjekte 70 und 72 in den
entsprechenden Fern-I/O-Schnittstellen 44 und 46 ein.
Obgleich die automatische Erzeugung der Kommunikationsobjekte 70 und 72 vorstehend
im Zusammenhang mit der Spezifizierung einer Steuerschleifenverbindung
durch den Benutzer mit einer der entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 erörtert wurde,
können
die Kommunikationsobjekte 70 und 72 in ähnlicher
Weise während
der Laufzeit erzeugt werden, beispielsweise ansprechend auf eine
Anforderung des Benutzers nach Informationen, die von einer der
entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 abgegeben
werden, über
die Benutzerschnittstelle 20.
-
Im
einzelnen kann die Steuereinrichtung 12 einen Regelkreis
bzw. eine Steuerschleife 76 ausführen, die einen analogen Eingabeblock
(AI) 78, einen proportional integrierenden differenzierenden
Block (PID) 80 und einen analogen Ausgabeblock (AO)82 hat,
bei welchen es sich beispielsweise um Funktionsblöcke des
Fieldbustyps handeln kann. Wie dargestellt gibt der AI-Block 78 ein
Ausgangssignal 84 an den PID-Block 80 ab, der
PID-Block 80 gibt ein Ausgangssignal 86 an den
AO-Block 82 ab und der AO-Block 82 gibt ein Rückkopplungssignal 88 an
den PID-Block 80 ab. Wenn beispielsweise der AI-Block 78 seine
Eingabe von der I/O-Einrichtung 14 erhält, erkennt die Konfigurationsroutine 74,
daß die
von der I/O-Einrichtung 14 benötigte Eingabe die Kommunikation
der Steuereinrichtung 12 über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 erfordert. Als
Folge dieses Erkennens, daß die
Eingabe in den AI-Block 78 die Kommunikation über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 erfordert, erzeugt
die Fern-I/O-Konfigurationsroutine 74 automatisch geeignete
Verbindungen, indem die Kommunikationsobjekte 70 und 72 eingerichtet
werden, um es zu ermöglichen,
daß die
Information von der I/O-Einrichtung 14 über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 und
die Fern-I/O-Schnittstellen 40 und 46 zu der Steuereinrichtung 12 auf
periodischer Basis geleitet wird. Die Steuereinrichtung 12 kann ferner
Funktions blockaktualisierungsroutinen 90, einen Prozessor 92 und
einen Speicher 94 enthalten. Allgemein ausgedrückt bieten
die Funktionsblockaktualisierungsroutinen 90 eine Entkopplung
zwischen dem Steuerprozeß (der
von dem Prozessor 92 ausgeführt werden kann), welcher zu
der Steuerschleife 76 gehört, und der Kommunikation über den
Steuereinrichtungsdatenbus 28. Die Funktionsblockaktualisierungsroutinen 90 können eine
Tabellle oder Liste 96 führen, die Steuerinformationen
enthält,
die von den Funktionsblöcken 78, 80 und 82 benötigt oder abgegeben
wird. Auf diese Weise kann die Steuerschleife 76 asynchron
bezüglich
der Steuereinrichtung 12 und der Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 ausgeführt werden.
Während
beispielsweise die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 die
von dem AI-Block 78 benötigte
Information über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 der Steuereinrichtung 12 bekannt gibt,
kann die Funktionsblockaktualisierungsroutine 90 die von
dem Block 78 benötigte
Information aus der Liste 96 abrufen. Entsprechend kann
die Funktionsblockaktualisierungsroutine 90 die Steuerschleife 76 betreffende
Informationen in der Liste 96 speichern und diese gespeicherte
Information für
die Steuereinrichtung 12 kann auf dem Datenbus 28 veröffentlicht
werden. Somit können
die Funktionsblockaktualisierungsroutine 90 und die Steuerschleife 76 unabhängig auf
die Liste 96 zugreifen, was es ermöglicht, daß die Steuerschleife 76 und
die Kommunikation über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 asynchron zueinander
(d. h. entkoppelt) arbeiten, so daß die Ausführung der Steuerschleife 76 durch
die Kommunikation auf dem Steuereinrichtungsdatenbus 28 nicht
unterbrochen oder verzögert
wird.
-
3 ist
ein beispielhaftes Flußdiagramm, das
ein Verfahren 100 zum Konfigurieren der Kommunikationsobjekte 70 und 72 aus 2 darstellt. Allgemein
ausgedrückt
ermöglicht
das Verfahren 100 aus 3, daß die Steuereinrichtung 12 den
Benutzer von der zu der Fern-I/O-Verbindung 18 gehörenden Kommunikationstechnik
isoliert. Das Verfahren 100 erkennt beispielsweise während der
Konfiguration automatisch, wenn ein von der Steuereinrichtung 12 benötigtes Steuersignal
die Kom munikation über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 erfordert, und erstellt
automatisch Kommunikationsobjekte sowohl in der Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 als auch
der Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46, welche
die Ausführung
dieser Kommunikation in transparenter Weise erlauben. So muß der Benutzer, der
beispielsweise eine Steuerschleife durch Bearbeiten eines Programmes
mit grafischer Schnittstelle konfiguriert, das auf der Benutzerschnittstelle 20 läuft, die
besonderen Kommunikationsverbindungen und -objekte nicht verstehen
bzw. sich dieser nicht einmal bewußt sein, die erforderlich sind,
um die Kommunikation über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 einzurichten.
Der Benutzer kann vielmehr einfach angeben, daß die Informationen von den
entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 mit der Steuereinrichtung 12 auszutauschen
sind und die Fern-I/O-Konfigurationsroutine 74 richtet
die geeigneten-Kommunikationsobjekte 70 und 72 ein,
ohne daß eine
weitere Eingabe des Benutzers erforderlich wäre. Auf diese Weise verläuft die
Arbeit des Benutzers an dem System 10 während der Konfiguration konsistent
und einheitlich, da der Benutzer auf einer hohen Ebene (beispielsweise
von der grafischen Oberfläche
bzw. Schnittstelle) anfordert, daß die Steuereinrichtung 12 Informationen
mit den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 austauscht,
und die Fern-I/O-Konfigurationsroutine 74 (ohne weitere
Eingabe von dem Benutzer) das lokale und das entfernte Kommunikationsobjekt 70 und 72 erstellt,
welche die Steuereinrichtung 12 in die Lage versetzen,
mit den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 zu
kommunizieren, um wie von dem Benutzer angegeben oder wie zur Ausführung einer
Steuerschleife erforderlich Informationen auszutauschen.
-
Wie 3 zeigt,
lädt im
einzelnen Block 102 eine Steuerstrategie in die Steuereinrichtung 12,
die eine oder mehrere Steuerschleifen enthalten kann, wie etwa die
in 2 gezeigte Steuerschleife 76. Block 104 erkennt,
daß ein
I/O-Signal für einen
Funktionsblock über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 ausgeführt wird.
Beispielsweise kann der AI-Block 78 (2)
sein Eingangssignal von einer der ent fernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 erhalten. Das
Erkennen, daß ein
I/O-Signal die Kommunikation über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 erfordert, kann
beispielsweise dadurch erreicht werden, daß festgestellt wird, daß ein Identifizierungskennzeichen,
wie etwa ein Kennzeichen oder eine Adresse, die zu einer I/O-Einrichtung
gehören,
angeben, daß die
Einrichtung eine entfernte I/O-Einrichtung ist. Block 106 weist
die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 an, das geeignete lokale
Kommunikationsobjekt 70 für das I/O-Signal (beispielsweise
die Eingabe in den AI-Block 78) in der Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 einzurichten,
und der Block 108 verwendet dann das lokale Kommunikationsobjekt 70,
um über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 zu kommunizieren,
um das geeignete entfernte Kommunikationsobjekt 72 in der
Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 einzurichten.
-
4 ist
ein Beispiel eines Flußdiagrammes,
das ein Verfahren 120 darstellt, durch das Informationen
von den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 unter
Verwendung der Kommunikationsobjekte 70 und 72 aus 2 zu
der Steuereinrichtung 12 gesendet werden. Allgemein ausgedrückt verwendet das
Verfahren 120 das lokale Kommunikationsobjekt 70 und
das entfernte Kommunikationsobjekt 72, um eine nahtlose
bzw. transparente Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 12 und
den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 zu
ermöglichten.
Im einzelnen ermöglicht
das Verfahren 120 der Fern-I/O-Hostschnittstelle 44,
das lokale Kommunikationsobjekt 70 zu verwenden, um für die Schnittstelle 44 veröffentlichte
Informationen über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 weiterzuleiten
und an die Schnittstelle 44 gesendete Informationen über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 der
Steuereinrichtung 12 über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 zugänglich zu machen. Entsprechend
erlaubt es das Verfahren 120 der Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46,
das entfernte Kommunikationsobjekt 72 zu nutzen, um zu
der Schnittstelle 46 über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 gesendete Informationen
zu einer oder mehreren entfernten I/O- Einrichtungen 14 und 16 weiterzuleiten,
und Informationen, die von den I/O-Einrichtungen 14 und 16 abgegeben
werden, über
die Fernkommunikationsverbindung 18 an die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 44 abzugeben.
-
Wie 4 zeigt,
verwendet im einzelnen der Block 122 das lokale Kommunikationsobjekt,
um die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 zu veranlassen, aktualisierte
Parameter (beispielsweise Signalinformationen, Funktionsblockinformationen,
Einrichtungsinformationen etc.) über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 an die Steuereinrichtung 12 zu
senden. Beispielsweise kann die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 so
konfiguriert werden, daß sie
periodisch aktualisierte Funktionsblockinformationen, wie z. B.
die von dem AI-Block 78 benötigte Eingabe, an die Steuereinrichtung 12 sendet.
Der Block 124 verwendet das lokale Kommunikationsobjekt 70,
um die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 zu veranlassen, automatisch über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 mit
der Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 zu kommunizieren,
um die von der Steuereinrichtung 12 benötigten Informationen oder Parameter
abzurufen. Diese Kommunikation der Fern-I/O-Hostschnittstelle wird
von der Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 empfangen
und in der Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 unter
Verwendung des entfernten Kommunikationsobjekts 72 weitergeleitet,
um die von der Steuereinrichtung 12 benötigte Information abzurufen.
Der Block 126 benachrichtigt die Steuereinrichtung 12 über das
Vorhandensein von aktualisierten/veränderten Parametern, die beispielsweise
ein aktualisiertes Eingangssignal für den AI-Block 78 enthalten
können,
und Block 128 veranlaßt
die Steuereinrichtung 12 anzufordern, daß die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 die
aktualisierten/veränderten
Parameter auf dem Steuereinrichtungsdatenbus 28 veröffentlicht.
Die Steuereinrichtung 12 empfängt und speichert anschließend die
veröffentlichten
Parameterdaten in der Liste 96 in dem Speicher 94.
Der Block 130 benutzt dann die in der Liste 96 gespeicherten
Parameterdaten zur Ausführung
des Steuerprozesses 76.
-
5 zeigt
ein Beispiel eines Flußdiagrammes,
das ein Verfahren 150 darstellt, mit dem Informationen
von der Steuereinrichtung 12 zu den I/O-Einrichtungen 14 und 16 unter
Verwendung der Kommunikationsobjekte 79 und 72 aus 2 gesendet
werden. Allgemein ausgedrückt
kann die Steuereinrichtung 12 Informationen über den
Steuereinrichtungsdatenbus 28 für die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 veröffentlichen
und diese Informationen können automatisch über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 zu einer oder mehreren
der I/O-Einrichtungen 14 und 16 weitergeleitet
werden. Ebenso kann allgemein die Steuereinrichtung 12 so
konfiguriert sein, daß sie
periodisch Informationen veröffentlicht,
und/oder kann so konfiguriert sein, daß sie Informationen ansprechend
auf Anforderungen für
diese Informationen von dem Benutzer veröffentlicht. Genauer ausgedrückt kann
die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 das lokale Kommunikationsobjekt 70 verwenden,
um automatisch Informationen über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 zu der Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 zu
leiten und die Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 kann
das entfernte Kommunikationsobjekt 72 verwenden, um automatisch
die Informationen zu einer oder mehreren I/O-Einrichtungen 14 und 16 über den entfernten
Datenbus 48 zu leiten.
-
Wie 5 zeigt,
veranlasst im einzelnen der Block 152 die Steuereinrichtung 12,
Signale und/oder Befehle über
den Steuereinrichtungsdatenbus 28 zu senden, die von dem
lokalen Kommunikationsobjekt 70 empfangen werden. Der Block 154 verwendet dann
das lokale Kommunikationsobjekt 70, um die Signale und/oder
Befehle automatisch über
die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 zu der Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 zu
senden, und der Block 156 verwendet das entfernte Kommunikationsobjekt 72,
um die Signale und/oder Befehle zu der zugehörigen I/O-Einrichtung 14 oder 16 zu
leiten.
-
6 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine grafische Schnittstelle 160 zeigt,
die verwendet werden kann, um Steuerschleifen in dem Prozeßsteuersystem 10 von 1 zu konfigurieren. Allgemein
ausgedrückt
läuft die
grafische Schnittstelle 160 typischerweise innerhalb der
Benutzerschnittstelle 20 und sendet und empfängt Informationen,
die die Konfiguration des Systems 10 betreffen, über den Datenbus 22 auf
Systemebene zu und von der Steuereinrichtung 12 und/oder
anderen Steuereinrichtungen und Einrichtungen, wie etwa einer Konfigurationsdatenbank
(nicht dargestellt), die mit dem Datenbus auf Systemebene verbunden
sein kann. Die grafische Oberfläche
bzw. Schnittstelle 160 bietet eine intuitive Displayumgebung,
die es einem Benutzer erlaubt, interaktiv Steuerschleifen in dem
Prozeßsteuersystem 10 zu
spezifizieren (d. h. die Beziehungen oder Verbindungen zwischen
Funktionsblöcken zu
spezifizieren) und auf Anforderung des Benutzers die geeignete Konfigurationsinformation
in die Steuereinrichtung 12 herunterzuladen, um die vom
Benutzer spezifizierten Steuerschleifen in der Steuereinrichtung 12 zu
instantiieren. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 12 die
heruntergeladene Konfigurationsinformation verwenden, um die Prozeßsteuerschleife 76 zu
instantiieren, und kann ferner die Konfigurationsinformation zusammen
mit der Fern-I/O-Konfigurationsroutine 74 verwenden, um die
Kommunikationsobjekte 70 und 72 in den Fern-I/O-Schnittstellen 44 und 46 einzurichten,
die wie vorstehend beschrieben die Steuerschleife 76 in die
Lage versetzen, die von dem AI-Block 78 benötigte Steuerinformation
von der entfernten I/O-Einrichtung 14 über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 zu
empfangen.
-
Genauer
ausgedrückt
enthält
die grafische Benutzerschnittstelle 160 eine Steuerschleifengrafik 162,
welche die Steuerschleife darstellt, die gegenwärtig spezifiziert wird, wobei
in 6 die Steuerschleife 76 als Beispiel
dargestellt ist. Die grafische Benutzerschnittstelle 160 enthält ferner
eine Systemhierarchiegrafik 164, welche die Systemtopologie oder
Hardwarebeziehungen zwischen den verschiedenen Einrichtungen darstellt,
welche das Steuersystem 10 bilden. Im einzelnen können die
verschiedenen Ebenen, die in der Systemhierarchiegrafik 164 gezeigt
sind, den verschiedenen in 1 gezeig ten Einrichtungen
entsprechen. Beispielsweise kann eine Steuereinrichtungsebene 166 der
Steuereinrichtung 12 entsprechen, eine I/O-Ebene 168 kann
der Gruppe von I/O-Einrichtungen (beispielsweise die I/O-Einrichtungen 24 und 26)
entsprechen, die mit dem Steuereinrichtungsdatenbus 28 verbunden
sind, und eine Benutzerschnittstellenebene 170, die unter die
I/O-Ebene 178 fällt,
kann der Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 entsprechen. Die
Hostschnittstellenebene 170 kann ferner eine Kommunikationsverbindungsebene 172 enthalten,
die der Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 entspricht,
und eine I/O-Dateiebene 174, die eine I/O-Einrichtungsebene 176 enthält, welche
den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 entspricht.
Typischerweise sind die Textbezeichnungen oder ”Kennzeichen”, die zur
Kennzeichnung und Identifizierung jeder der Ebenen in der Hierarchiegrafik 164 verwendet
werden, auf einen Systemstandard gesetzt, der von dem Benutzer über die Benutzerschnittstelle
modifiziert werden kann. Während
beispielsweise das Kennzeichen für
die Hostschnittstellenebene 170 auf den Standard ”HOSTSCHNITTSTELLE” gesetzt
sein kann, wie 6 zeigt, könnte der Benutzer das Kennzeichen über die Benutzerschnittstelle 20 in ”FERN-I/O-SCHNITTSTELLE
1” ändern, falls
dies gewünscht
ist.
-
Die
grafische Benutzerschnittstelle 160 erlaubt es einem Benutzer,
Beziehungen oder Verbindungen zwischen den Funktionsblöcken 78, 80 und 82 der
Steuerschleife 76 und den I/O-Einrichtungen 14, 16, 24 und 26 festzulegen.
Genauer ausgedrückt kann
der Benutzer eine Verbindung unter Verwendung einer Zeigeeinrichtung,
wie etwa einer Computermaus, einrichten, mit der er die Ebenen 166–176 der
Hierarchiegrafik 164 durchsucht, um eine Beziehung zwischen
einem oder mehreren der Funktionsblöcke 78, 80 und 82 und
einer geeigneten I/O-Einrichtung (z. B. einem Kanal innerhalb einer
I/O-Karte, der einem bestimmten Signal und einer Anlageneinrichtung
zugeordnet ist) zu bilden. Insbesondere kann der Benutzer den AI-Block 78 mit
dem Kennzeichen ”I/O-Karte
1” (innerhalb
der I/O-Einrichtungsebene 176)
verbinden, um eine Verbindung 178 zwi schen der I/O-Einrichtung 14 (die
dem Kennzeichen ”I/O-Karte
1” entspricht)
und dem Eingang des AI-Blocks 78 zu bilden. Entsprechend
kann der Benutzer den AO-Block 82 mit dem Kennzeichen ”I/O-Karte
2” (welches
der I/O-Einrichtung 16 entspricht) verbinden, um eine Verbindung 180 zwischen
dem Ausgang des AO-Blocks 82 und der I/O-Einrichtung 16 zu
bilden.
-
Während oder
nachdem der Benutzer die Verbindungen 178 und 180 zwischen
der Steuerschleife 76 und entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 (die
durch die jeweiligen Kennzeichen ”I/O-Einrichtung 1” und ”I/O-Einrichtung 2” dargestellt
sind) unter Verwehdung der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise
festlegt, erzeugt die Benutzerschnittstelle 20 automatisch
die geeigneten Konfigurationsinformationen zum Herunterladen in
die Steuereinrichtung 12. Diese Konfigurationsinformationen enthalten
Verbindungsinformationen, die von der Fern-I/O-Konfigurationsroutine 74 verwendet
werden könnnen,
um die Kommunikationsobjekte 70 und 72 in den
jeweiligen Fern-I/O-Einrichtungen 44 und 46 zu
erstellen, wodurch die vorstehend beschriebene transparente Kommunikation
zwischen der Steuereinrichtung 12 und den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 ermöglicht wird.
-
Während die
Verbindungen 178 und 180 von den Funktionsblöcken 78 und 82 zu
den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 die
Kommunikation über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 erfordern, kann der
Benutzer allgemein ausgedrückt Funktionsblockverbindungen
mit jeder Kombination von Fern-I/O-Einrichtungen, die über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 kommunizieren,
und lokalen I/O-Einrichtungen (beispielsweise den I/O-Einrichtungen 24 und 26),
die mit der Steuereinrichtung 12 über den Steuereinrichtungsdatenbus 28 kommunizieren,
festlegen. Zusätzlich
kann der Benutzer auf derselben grafischen Schnittstelle 160 in
Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Technik Verbindungen
zwischen I/O-Einrichtungen und Funktionsblöcken bilden, unabhängig davon,
ob die Verbindungen mit einer entfernten I/O-Einrichtung oder einer
lokalen I/O- Einrichtung
hergestellt werden. Als Resultat erfährt der Benutzer ein konsistentes
Erscheinungsbild an der Benutzerschnittstelle 20, unabhängig davon,
welche I/O-Einrichtungen mit der Steuerschleife 76 verbunden
werden, und unabhängig
von der Technik und den Konfigurationsmerkmalen der zugrundeliegenden
Kommunikationsvorgänge,
die zum Erstellen dieser Verbindungen verwendet werden.
-
Eine
detailliertere Erörterung
der Prozeßsteuerkonfigurationsroutinen,
die einen Benutzer in die Lage versetzen, Prozeßsteuerroutinen und Elemente
zur automatischen Erfassung von Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems
grafisch zu erstellen und die Steuerung der Einrichtungen in einem
Prozeßsteuersystem
vorzusehen, ist im
U.S. Patent
No. 5,838,563 für
Dove et al. (”System
for Configuring a Process Control Environment”),
U.S. Patent No. 5,828,851 für Nixon
et al. (”Process
Control System Using Standard Protocol Control of Standard Devices
and Nonstandard Devices”)
und der
U.S. Patent No. 5,940,294 für Dove (”System
for Assisting Configuring a Process Control Environment”), eingereicht
am 12. April 1996, erörtert,
die alle auf den Rechtsinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen
wurden.
-
7 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das automatische Erfassungsroutinen
190 und
192 darstellt,
die in den Fern-I/O-Schnittstellen
44 und
46 verwendet
werden können,
um die automatische Erfassung und Kommunikation von bzw. mit entfernten I/O-Einrichtungen
14 und
16 aus
1 zu
erlauben. Allgemein ausgedrückt
ermöglichen
die automatischen Erfassungsroutinen
190 und
192 es
der Steuereinrichtung
12, automatisch die Anwesenheit von entfernten
I/O-Einrichtungen
14 und
16 an dem entfernten
Datenbus
48 festzustellen. Genauer ausgedrückt tastet
die entfernte automatische Erfassungsroutine
192 den entfernten
Datenbus
48 ab und sammelt Einrichtungsinformationen von
I/O-Einrichtungen, die mit dem Datenbus
48 verbunden sind,
welches in diesem Fall beispielsweise die entfernten I/O-Einrichtungen
14 und
16 sind.
Jede andere Anzahl oder Arten von I/O-Einrichtungen könnten jedoch
mit dem Datenbus
48 verbunden sein. Die entfernte automatische
Erfassungsroutine
192 verwendet das entfernte Kommunikationsobjekt
72,
um die über
den Datenbus
48 gesammelten Einrichtungsinformationen automatisch über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
18 zu der Fern-I/O-Hostschnittstelle
44 zu
senden. Das lokale Kommunikationsobjekt
70 empfängt die
gesammelten Einrichtungsinformationen und leitet diese automatisch
zu der automatischen Erfassungsroutine
190 in der Fern-I/O-Hostschnittstelle
44 weiter.
Die lokale Routine zur automatischen Erfassung
190 aktualisiert eine
Live-Liste
194, die eine Liste von aktiven I/O-Einrichtungen
führt,
die mit dem entfernten Datenbus
48 verbunden sind, welche
in diesem Fall die entfernten I/O-Einrichtungen
14 und
16 sein
können. Die
lokale automatische Erfassungsroutine
190 kann ferner einen
Befehl zur automatischen Erfassung von der Steuereinrichtung
12 erhalten
und einen Befehl zum Einleiten der entfernten automatischen Erfassungsroutine
192 senden.
Die automatischen Erfassungsroutinen
190 und
192 können der
gleiche Typ von automatischen Erfassungsroutinen sein, die hier von
einer Steuereinrichtung für
lokale I/O-Einrichtungen umgesetzt werden, und sind somit hier nicht
im Detail beschrieben. Eine detailiertere Erörterung derartiger automatischer
Erfassungsroutinen ist in der
U.S.
Patent No. 5,940,294 für
Nixon et al. (”Process Control
System Including a Method and Apparatus for Automatically Sensing
the Connection of Devices To a Network”), eingereicht am 12. April
1996, zu finden, die auf den Rechtsinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen
ist.
-
Nachdem
die entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 unter
Verwendung der vorstehend beschriebenen automatischen Erfassungsroutinen 190 und 192 erfaßt wurden,
kann die Steuereinrichtung 12 dann auf die Live-Liste 194 zugreifen,
um die gesammelten Einrichtungsinformationen abzurufen, die nachfolgend
von der Steuereinrichtung 12 in der Liste 96 gespeichert
werden kön nen.
Die Steuereinrichtung 12 kann die gesammelten Einrichtungsinformationen,
die zu den entfernten I/O-Einrichtungen 14 und 16 gehören, zur
Benutzerschnittstelle 20 weiterleiten, welche beispielsweise
die Hierarchiegrafik 164 aktualisieren kann, so daß sie die
Kennzeichen ”I/O-Einrichtung
1” und ”I/O-Einrichtung 2” in der
Hierarchie einschließt,
welche die I/O-Einrichtungen 14 und 16 darstellen.
Zusätzlich
kann die Einrichtungsinformation, die sich auf die I/O-Einrichtungen 14 und 16 bezieht,
verwendet werden, um die Verbindungen 178 und 180 zu
bilden und Kommunikationsobjekte 70 und 72 zu
erzeugen, welche die Verbindungen 178 und 180 instantiieren. 8 ist
ein beispielhaftes Flußdiagramm,
das ein Verfahren 200 zum Einrichten der automatischen
Erfassungsroutinen 190 und 192 aus 7 zeigt.
Ein Block 202 richtet die lokale automatische Erfassungsroutine 190 in
dem Hostschnittstellenblock 44 ein und ein Block 204 verwendet
das lokale Kommunikationsobjekt 70, um zu erkennen, daß die lokale
automatische Erfassungsroutine 190 Kommunikation über die
Fern-I/O-Kommunikationsverbindung 18 benötigt. Ein
Block 206 richtet die entfernte automatische Erfassungsroutine 192 in der
Fern-I/O-Kommunikationsschnittstelle 46 ein und anschließend verwendet
ein Block 208 die entfernte automatische Erfassungsroutine 192,
um den entfernten Datenbus 48 nach I/O-Einrichtungen abzufragen,
und sammelt Einrichtungsinformationen (beispielsweise Einrichtungstyp,
Hersteller, Adressen, Kennzeichen, Seriennummern, Funktionen etc.)
von allen I/O-Einrichtungen, die an dem Bus 48 vorhanden
sind. Ein Block 210 verwendet dann das entfernte Kommunikationsobjekt 72,
um die gesammelten Einrichtungsinformationen über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
an die Fern-I/O-Hostschnittstelle 44 zu senden, welche
dann das lokale Kommunikationsobjekt 70 verwendet, um die
Einrichtungsinformation automatisch an die lokale automatische Erfassungsroutine 190 weiterzuleiten.
Ein Block 212 verwendet die lokale automatische Erfassungsroutine,
um die Einrichtungsinformationen über den Steuereinrichtungsdatenbus
und die Steuereinrichtung 12 wie vorstehend beschrieben
an die Benutzerschnittstelle 20 zu senden.
-
Das
hierin beschriebene System sowie das Verfahren ermöglichen
die nahtlose Integration von entfernt angeordneten I/O-Einrichtungen
in einem verteilten Prozeßsteuersystem.
Das System und das Verfahren konfigurieren automatisch eine Fern-I/O-Schnittstelleneinrichtung
an beiden Enden einer Fern-I/O-Kommunikationsverbindung, so daß alle Kommunikationsaktivitäten mit
den entfernten I/O-Einrichtungen über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
aus der Perspektive eines Benutzers an einer Benutzerschnittstelle
und einer Steuereinrichtung, die über die Fern-I/O-Kommunikationsverbindung
kommuniziert, transparent erscheinen. Das System kann es einem Benutzer
auch ermöglichen, auf
Systemebene durch eine grafische Schnittstelle einzugreifen, die
auf der Benutzerschnittstelle abläuft, beispielsweise um Steuerschleifen
zu konfigurieren, Prozeßparameter
zu überwachen
etc., die mit einer Kombination von lokalen und entfernten I/O-Einrichtungen
verbunden sind, ohne daß er
die darunterliegenden Kommunikationstechniken, die von den entfernten
I/O-Einrichtungen verwendet werden, verstehen muß oder sich dieser bewußt sein muß. Mit anderen
Worten isolieren das hierin beschriebene System und Verfahren den
Benutzer von den Implementierungsdetails der darunterliegendenen
Fern-I/O-Kommunikationstechniken durch das automatische Erzeugen
und Instantiieren von geeigneten Kommunikationsobjekten in den Fern-I/O-Schnittstelleneinrichtungen
ansprechend auf eine Anforderung eines Benutzers nach einer Steuerschleifenverbindung
mit einer entfernten I/O-Einrichtung. Dies hat zur Folge, daß das Eingreifen
des Benutzers in das System mit einem konstanten und konsistenten
Erscheinungsbild geschieht, unabhängig davon, ob der Benutzer
eine Verbindung zu einer entfernten oder einer lokalen I/O-Einrichtung angegeben
hat, und unabhängig
von den zugrundeliegendenen Kommunikationstechniken, die zur Erzielung
der Fern-I/O-Kommunikation verwendet werden.
-
Allgemein
ausgedrückt
kann das vorstehend beschriebene System und Verfahren effizient
unter Verwendung eines oder mehrerer Mehrzweckprozessoren zur Ausführung einer
Vielzahl von Soft- Ware-Codesegmenten
oder -modulen umgesetzt werden, die aus einem computerlesbaren Speicher
abgerufen werden. Andere Kombinationen von Hardware und Software,
die beispielsweise anwendungsspezifische integrierte Schaltungen
(d. h. ASICs) oder andere Arten von Hardware nutzen, können verwendet
werden, um dieselben Funktionen zu erreichen, ohne den Schutzumfang
der Erfindung zu verlassen. Bei der Implementierung in Software
können die
hier erörterten
Funktionsblöcke
und -routinen in jedem computerlesbaren Speicher, wie z. B. einem magnetischen,
optischen, oder einem anderen Speichermedium, in einem RAM oder
ROM eines Computers, einer Steuereinrichtung, einer Anlageneinrichtung
etc. gespeichert werden. Gleichermaßen kann diese Software einem
Benutzer oder einer Einrichtung über
jeden bekannten oder gewünschten
Lieferweg, einschließlich
beispielsweise über
einen Kommunikationskanal, wie etwa eine Telefonleitung, das Internet
etc., zugeliefert werden.