DE102011053851A1

DE102011053851A1 - Serviceorientiertes Framework zur Kommunikation mit Geräten in einem Prozesssteuerungssystem

Info

Publication number: DE102011053851A1
Application number: DE102011053851A
Authority: DE
Inventors: Mark Nixon
Original assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Current assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-03-29
Also published as: JP2012069113A; JP7298976B2; JP2019145149A; US20120079125A1; CN102413121B; GB2486516A; CN102413121A; GB2486516B; GB201115637D0; JP2017120669A

Abstract

Es wird ein serviceorientiertes Framework zum Kommunizieren mit Geräten in einem Prozesssteuerungssystem offenbart. Ein hier offenbartes beispielhaftes Verfahren zum Kommunizieren mit einem Gerät in einem Prozesssteuerungssystem umfasst das Aufrufen eines Service zum Kommunizieren mit dem Gerät in dem Prozesssteuerungssystem, wobei der Service eine generische Schnittstelle aufweist, die unabhängig von einem zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendeten Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll ist, Übersetzen des Service in eine oder mehrere Netzwerkoperationen zur Implementierung des Service, wobei die Netzwerkoperationen für das zum Implementieren des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch sind, und Verwenden einer Netzwerkschnittstelle, die für das zum Implementieren des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist, um mit dem Gerät gemäß den einen oder mehreren Netzwerkoperationen zu kommunizieren.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Prozesssteuerungssysteme im Allgemeinen und spezieller ein serviceorientiertes Framework zur Kommunikation mit Geräten in einem Prozesssteuerungssystem.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Prozesssteuerungssysteme wie jene, die in chemischen, Erdöl und anderen Prozessen verwendet werden, schließen in der Regel ein oder mehrere Prozesssteuerungen ein, die kommunikativ an mindestens einen Client- oder Bediener-Arbeitsplatzrechner und über analoge, digitale oder kombiniert analog/digitale Busse an ein oder mehrere Feldgeräte gekoppelt sind. Die Feldgeräte können beispielsweise Ventile, Ventilstellungsregler, Schalter und Sender (z. B. Temperatur-, Druck- und Durchflussratensensoren) sein, und sie können innerhalb des Prozesses Prozesssteuerungsfunktionen durchführen, wie Öffnen oder Schließen von Ventilen und Messen von Prozesssteuerungsparametern. Die Steuerungen erhalten Signale, die Prozessmessungen anzeigen, welche von den Feldgeräten vorgenommen wurden, verarbeiten diese Informationen, um eine Steuerroutine zu implementieren, und generieren Steuersignale, die über die Busse oder anderen Kommunikationsleitungen an die Feldgeräte gesendet werden, um den Betrieb des Prozesses zu steuern. Auf diese Weise führen die Steuerungen Steuerungsstrategien oder -routinen unter Verwendung der Feldgeräte über die Busse und/oder andere Kommunikationsverbindungen aus und koordinieren diese.
Informationen von den Feldgeräten und den Steuerungen können einer oder mehreren Anwendungen (z. B. Routinen, Programmen usw.) als Laufzeitdaten zur Verfügung gestellt werden, die von dem Client-/Bediener-Arbeitsplatzrechner (z. B. einem System auf Prozessorbasis) ausgeführt werden, um es einem Bediener zu ermöglichen, gewünschte Funktionen in Bezug auf den Prozess durchzuführen. Bei einigen dieser Funktionen wird der aktuelle Status des Prozesses (z. B. über eine grafische Benutzeroberfläche) angezeigt, der den Prozess auswertet, den Betrieb des Prozesses (z. B. über ein visuelles Objektdiagramm) modifiziert, usw. Viele Prozesssteuerungssysteme schließen auch eine oder mehrere andere Clientstationen ein, die auch als Anwendungsstationen bezeichnet werden. Eine Anwendungsstation wird typischerweise mit einem PC, einem Arbeitsplatzrechner oder dergleichen implementiert, die über ein lokales Netzwerk (LAN) kommunikativ an die Steuerungen, Arbeitsplatzrechner der Bedienungspersonen und anderen Systeme innerhalb des Prozesssteuerungssystems gekoppelt sind. Jede Anwendungsstation kann eine oder mehrere Strategien, Routinen oder Anwendungen ausführen, die Einsatzmanagementfunktionen, Wartungsmanagementfunktionen, virtuelle Steuerungsfunktionen, Diagnosefunktionen, Echtzeit-Überwachungsfunktionen, sicherheitsrelevante Funktionen, Konfigurationsfunktionen usw. innerhalb des Prozesssteuerungssystems durchführen.
KURZDARSTELLUNG
Die hier beschriebenen beispielhaften Verfahren, Vorrichtungen und Fertigungsartikel betreffen Prozesssteuerungssysteme im Allgemeinen und spezieller ein serviceorientiertes Framework zur Kommunikation mit Geräten in einem Prozesssteuerungssystem. In einem hier offenbarten Beispiel umfasst ein Verfahren zum Kommunizieren mit einem Gerät in einem Prozesssteuerungssystem das Aufrufen eines Services, um mit dem Gerät in dem Prozesssteuerungssystem zu kommunizieren, wobei der Service eine generische Schnittstelle bereitstellt, die unabhängig von einem Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll ist, das zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendet wird. In dem beispielhaften Verfahren wird der Service auch in eine oder mehrere Netzwerkoperationen übersetzt, um den Service zu implementieren, wobei die Netzwerkoperationen für das zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch sind. Das beispielhafte Verfahren beinhaltet ferner die Verwendung einer Netzwerkschnittstelle, die für das Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist, welches zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems zur Kommunikation mit dem Gerät gemäß der einen oder den mehreren Netzwerkoperationen verwendet wird.
In einem anderen hier offenbarten Beispiel speichert ein physischer Fertigungsartikel maschinenlesbare Anweisungen, die bei Ausführung eine Maschine dazu bringen, mindestens einen Service zum Kommunizieren mit einem Gerät in einem Prozesssteuerungssystem aufzurufen, wobei der Service eine generische Schnittstelle bereitstellt, die unabhängig von einem zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendeten Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll ist. Die maschinenlesbaren Anweisungen führen bei Ausführung auch dazu, dass die Maschine den Service mindestens in eine oder mehrere Netzwerkoperationen übersetzt, um den Service zu implementieren, wobei die Netzwerkoperationen für das Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch sind, die zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendet werden. Die maschinenlesbaren Anweisungen führen bei Ausführung ferner dazu, dass die Maschine mindestens eine Netzwerkschnittstelle verwendet, die für das Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist, welches zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems zur Kommunikation mit dem Gerät gemäß der einen oder den mehreren Netzwerkoperationen verwendet wird.
Der physische Fertigungsartikel ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er maschinenlesbare Anweisungen speichert, die bei ihrer Ausführung eine Maschine dazu veranlassen, wenigstens Folgendes auszuführen: Aufrufen eines Service, um mit einem Gerät in dem Prozesssteuerungssystem zu kommunizieren, wobei der Service eine generische Schnittstelle aufweist, die unabhängig von einem zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendeten Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll ist; Übersetzen des Service in eine oder mehrere Netzwerkoperationen, um den Service zu implementieren, wobei die Netzwerkoperationen für das zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch sind; und Verwenden einer Netzwerkschnittstelle, die für das zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist, zur Kommunikation mit dem Gerät gemäß der einen oder den mehreren Netzwerkoperationen.
Bevorzugt wird ein physischer Fertigungsartikel, wobei der Service als Servicevertrag durch eine Serviceschicht offengelegt wird, die eine Vielzahl von Services bereitstellt, jeder der Vielzahl der Services von dem zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendeten Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll unabhängig ist, jeder der Vielzahl von Services die Kommunikation mit Geräten in einer Vielzahl verschiedener Prozesssteuerungssysteme unterstützt, die unter Verwendung einer Vielzahl verschiedener Prozesssteuerungsnetzwerkprotokolle implementiert sind, und wobei die maschinenlesbaren Anweisungen bei Ausführung ferner herbeiführen, dass die Maschine den Service unter Verwendung von einer oder mehreren von einer Vielzahl von Nachrichten aufruft, die eine Serviceschnittstelle auf Nachrichtenbasis definieren, um den Service aufzurufen, wobei die Vielzahl von Nachrichten eine Vielzahl von Service-Nachrichtentypen und eine Vielzahl von Service-Datentypen umfasst, wobei die Vielzahl von Service-Nachrichtentypen und die Vielzahl von Service-Datentypen unabhängig von jeglichem Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll sind.
Bevorzugt wird weiterhin ein physischer Fertigungsartikel, wobei die maschinenlesbaren Anweisungen bei Ausführung ferner dazu führen, dass die Maschine den Service in eine oder mehrere Netzwerkoperationen zur Implementierung des Services übersetzt durch: Übersetzen des Service in eine Sequenz von Netzwerkoperationen, die für das Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch sind; Lesen einer Gerätebeschreibung des Geräts, um die Sequenz von Netzwerkoperationen vorzubereiten; und Pflegen eines Status der Sequenz von Netzwerkoperationen, um zu verfolgen, welche aus der Sequenz von Netzwerkoperationen durchgeführt worden sind, um den Service zu implementieren.
Bevorzugt wird außerdem ein physischer Fertigungsartikel, wobei die netzwerkspezifische Schnittstelle eine Netzwerk-Anwendungsprogrammschnittstelle umfasst, die mindestens eines aus einer Vielzahl von Netzwerk-Nachrichtentypen, einer Vielzahl von Netzwerk-Datentypen oder einem Objektwörterbuch umfasst und für das zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist.
In einem anderen hier offenbarten Verfahren umfasst eine Vorrichtung zur Kommunikation mit Feldgeräten in Prozesssteuerungssystemen einen Prozessor, um ein serviceorientiertes Framework zur Kommunikation mit einer Vielzahl von Feldgeräten in einer Vielzahl von Prozesssteuerungssystemen zu implementieren, die eine Vielzahl unterschiedlicher Prozesssteuerungsnetzwerkprotokolle verwenden. Das serviceorientierte Framework umfasst in einigen Beispielen eine Serviceschicht, die eine Vielzahl von Services zur Kommunikation mit der Vielzahl von Feldgeräten implementiert, wobei jeder Service eine jeweilige generische Schnittstelle bereitstellt, die von jeglichen der Vielzahl von Prozesssteuerungsnetzwerkprotokollen unabhängig ist, die zur Implementierung der Vielzahl von Prozesssteuerungssystemen verwendet werden. In einigen Beispielen beinhaltet das serviceorientierte Framework auch eine Vielzahl von Übersetzungsschichten, wobei jede jeweilige Übersetzungsschicht jeden Service in der Vielzahl von Services in eine jeweilige Sequenz von Netzwerkoperationen übersetzt, um den jeweiligen Service zu implementieren, wobei die jeweilige Sequenz von Netzwerkoperationen für ein spezielles Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist, das der jeweiligen Übersetzungsschicht zugeordnet ist. In einigen Beispielen umfasst das serviceorientierte Framework ferner eine Vielzahl von Netzwerkschichten, die jeweils der Vielzahl von Übersetzungsschichten zugeordnet sind, um eine Vielzahl von Netzwerkschnittstellen bereitzustellen, die für jedes der Vielzahl von Prozesssteuerungsnetzwerkprotokollen spezifisch sind, die zur Implementierung der Prozesssteuerungssysteme verwendet werden. Die beispielhafte Vorrichtung umfasst auch eine Schnittstelle zur kommunikativen Kopplung an eine auf einem Client-Gerät implementierte Anwendung, wobei die Serviceschicht durch den Prozessor implementiert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Prozesssteuerungsumgebung einschließlich eines Feldgerät-Integrationsservers zur Implementierung eines serviceorientierten Frameworks zur Kommunikation mit Geräten in einem Prozesssteuerungssystem abbildet.
2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften serviceorientierten Frameworks, das durch den Feldgerät-Integrationsserver von 1 implementiert werden kann.
3 bildet beispielhafte Services ab, die von dem serviceorientierten Framework von 2 zur Verfügung gestellt werden können.
4 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Feldgerät-Integrationsservers, der zur Implementierung der Prozesssteuerungsumgebung von 1 verwendet werden kann.
5 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Client-Geräts, das zur Implementierung der Prozesssteuerungsumgebung von 1 verwendet werden kann.
6 ist ein Flussdiagramm, das für ein beispielhaftes Verfahren zur Implementierung eines beispielhaften serviceorientierten Frameworks in der Prozesssteuerungsumgebung von 1 repräsentativ ist.
7 ist ein Flussdiagramm, welches für ein beispielhaftes Verfahren zur Implementierung von Serviceschichtverarbeitung in dem serviceorientierten Frameworkverfahren von 6 repräsentativ ist.
8 ist ein Flussdiagramm, welches für ein beispielhaftes Verfahren zur Implementierung von Übersetzungsschichtverarbeitung in dem serviceorientierten Frameworkverfahren von 6 repräsentativ ist.
9 ist ein Flussdiagramm, welches für ein beispielhaftes Verfahren zur Implementierung von Netzwerkschichtverarbeitung in dem serviceorientierten Frameworkverfahren von 6 repräsentativ ist.
10 ist ein Flussdiagramm, welches für einen beispielhaften Betrieb des serviceorientierten Frameworks von 2 repräsentativ ist.
11 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verarbeitungssystems, das beispielhafte maschinenlesbare Anweisungen ausführen kann, die zur Implementierung von einigen oder allen der Prozesse der 6–10 verwendet werden, um das serviceorientierte Framework von 2 in der Prozesssteuerungsumgebung von 1 zu implementieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Obwohl anschließend beispielhafte Verfahren, Vorrichtungen und Fertigungsartikel beschrieben werden, die unter anderen Komponenten Software und/oder Firmware einschließen, die auf Hardware ausgeführt werden, sei darauf hingewiesen, dass diese Beispiele lediglich illustrierend sind und nicht als einschränkend angesehen werden sollen. Es ist beispielsweise vorgesehen, dass beliebige oder alle der Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten ausschließlich in Hardware, ausschließlich in Software oder in jeglicher Kombination aus Hardware und Software verkörpert sein können. Obwohl anschließend beispielhafte Verfahren, Vorrichtungen und Fertigungsartikel beschrieben werden, werden Fachleute mit durchschnittlichem Wissen daher leicht erkennen, dass die gegebenen Beispiele nicht der einzige Weg zur Implementierung derartiger Verfahren, Vorrichtungen und Fertigungsartikel sind. Obwohl die beispielhaften Verfahren, Vorrichtungen und Fertigungsartikel beispielsweise im Zusammenhang mit der Implementierung eines serviceorientierten Frameworks zur Kommunikation mit Geräten in einem Prozesssteuerungssystem beschrieben sind, sind die beispielhaften Verfahren, Vorrichtungen und Fertigungsartikel allgemeiner anwendbar und können zur Verwendung in jeglichem Automatisierungssystem, Chargenverarbeitungssystem, Fertigungssystem, industriellen Steuerungssystem, sicherheitsinstrumentierten System usw. implementiert werden.
Es können viele unterschiedliche Arten von Prozesssteuerungsnetzwerkprotokollen verwendet werden, um Prozesssteuerungssysteme zu implementieren. Beispiele solcher Prozesssteuerungsnetzwerkprotokolle beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein, das Foundation Fieldbus-Protokoll, das Profibus-Protokoll, das HART-Protokoll usw. Ein Prozesssteuerungssystem kann, wie bereits gesagt, eine oder mehrere Client-Anwendungen verwenden, die auf einer oder mehrere Client-Arbeitsstationen ausgeführt werden, um Informationen zu verarbeiten und mit Feldgeräten in dem Prozesssteuerungssystem zu interagieren. In Prozesssteuerungssystemen nach dem Stand der Technik zielen derartige Client-Anwendungen in der Regel jedoch auf das spezielle Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll, das zur Implementierung eines speziellen Prozesssteuerungssystems verwendet wird. In Prozesssteuerungssystemen nach dem Stand der Technik verwendete Client-Anwendungen müssen daher möglicherweise überarbeitet oder sogar neu geschrieben werden, wenn ein anderes (z. B. neues) Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll in dem Prozesssteuerungssystem verwendet wird, und diese Client-Anwendungen nach dem Stand der Technik sind über unterschiedliche Prozesssteuerungssysteme, die unterschiedliche Prozesssteuerungsnetzwerkprotokolle verwenden, möglicherweise nicht portierbar.
Die hier beschriebenen beispielhaften Verfahren, Vorrichtungen und Fertigungsartikel implementieren im Unterschied dazu ein serviceorientiertes Framework zur Kommunikation mit Geräten in einem Prozesssteuerungssystem, das einer Client-Anwendung (z. B. einer Prozesssteuerungsanwendung) Unabhängigkeit von jeglichem (jeglichen) speziellen Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll(en) ermöglicht, das bzw. die zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems/der Prozesssteuerungssysteme verwendet wird, worin die Client-Anwendung eingesetzt wird. Das serviceorientierte Framework wird in einigen Beispielen im Kontext des Feldgeräte-Integrations-(FDI)-Standards implementiert. Ein hier beschriebenes beispielhaftes serviceorientiertes Framework umfasst eine Serviceschicht, eine oder mehrere Übersetzungsschichten und eine oder mehrere Netzwerkschichten, die jeweils der einen oder den mehreren Übersetzungsschichten zugeordnet sind. In einem derartigen Beispiel implementiert die Serviceschicht einen oder mehrere Prozesssteuerungsservices, um mit einem oder mehreren Feldgeräten in einem oder mehreren Prozesssteuerungssystemen zu kommunizieren. Jeder Service stellt eine generische Schnittstelle bereit, die unabhängig von jeglichem Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll ist, das zur Implementierung jedweden Prozesssteuerungssystems verwendet wird, in dem ein oder mehrere Feldgeräte laufen können. Die von der Serviceschicht implementierten Services sind in anderen Worten netzwerkprotokollneutral. Beispiele für Prozesssteuerungsservices, die durch das serviceorientierte Framework implementiert werden, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: (a) einen Service zum Senden einer Nachricht an ein Feldgerät und zum Empfangen einer entsprechenden Antwort von dem Gerät; (2) einen Service zum Abonnieren veröffentlichter Daten, die von einem Feldgerät zurückgegeben werden; (3) einen Service zum Empfangen von Ereignissen, die von einem Feldgerät zurückgegeben werden; (4) einen Service zum Erhalten von Informationen, die das Prozesssteuerungssystem und eine Gruppe von Feldgeräten, die das Prozesssteuerungssystem implementieren, beschreiben; (5) einen Service zum Schreiben von Steuerungsparameterwerten in ein Feldgerät, usw.
Die eine oder mehreren Übersetzungsschichten, die in das beispielhafte serviceorientierte Framework eingeschlossen sind, zielen jeweils auf ein entsprechendes Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll. Eine spezielle Übersetzungsschicht übersetzt als solche jeden Service, der von der Serviceschicht bereitgestellt wird, in eine jeweilige Sequenz von Netzwerkoperationen, um den jeweiligen Service zu implementieren, wobei die jeweilige Sequenz von Netzwerkoperationen für ein spezielles Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist, das der speziellen Übersetzungsschicht zugeordnet ist. In einigen Beispielen liest eine Übersetzungsschicht eine Gerätebeschreibung für ein Feldgerät, mit dem ein Service kommunizieren soll, um eine spezielle Sequenz von Netzwerkoperationen vorzubereiten, die zur Implementierung des Services verwendet werden. In einigen Beispielen pflegt die Übersetzungsschicht zusätzlich oder alternativ einen Status einer speziellen Sequenz von Netzwerkoperationen, die zum Implementieren eines speziellen Services verwendet werden, um die Sequenz der Netzwerkoperationen zu verfolgen, wenn sie zur Implementierung des Services durchgeführt werden.
Die eine oder mehreren Netzwerkschichten, die in das beispielhafte serviceorientierte Framework eingeschlossen sind, zielen jeweils auf ein entsprechendes Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll. Eine spezielle Netzwerkschicht stellt beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle für eine zugeordnete Übersetzungsschicht bereit, die für das spezielle Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist, welches die Übersetzungsschicht unterstützt. Die Netzwerkschnittstelle ermöglicht den Austausch von Kommunikationstransaktionen (z. B. Befehlen, Antworten usw.) mit einem oder mehreren Feldgeräten, die das spezielle Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll unterstützen, gemäß der speziellen Sequenz von Netzwerkoperationen (z. B. Durchführen, Implementieren usw.), die durch die Übersetzungsschicht zur Implementierung des speziellen Services festgelegt wurden.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Prozesssteuerumgebung 100 darstellt, die einen Feldgeräte-Integrations-(FDI, field device integration)-Server 106 aufweist, um ein serviceorientiertes Framework zur Kommunikation mit Feldgeräten in einem beispielhaften Prozesssteuerungssystem 102 zu implementieren Die beispielhafte Steuerumgebung 100 kann weitere Clients (nicht dargestellt) aufweisen, die kommunizierend an das Prozesssteuerungssystem 102 und/oder andere Steuerungssysteme (nicht dargestellt) gekoppelt sind.
Ein Client 104 (z. B. ein Endgerät, ein Arbeitsplatzrechner, ein PC usw.), das beispielhafte Steuerungssystem 102 und/oder der Feldgerätintegrations-(FDI)-Server 106 kommunizieren mithilfe eines FDI-Standards. Der FDI-Server 106 bildet eine Schnittstelle für Geräte an unterschiedlichen Netzen, die mit unterschiedlichen Standards arbeiten, darunter HART, Foundation Fieldbus und/oder Profibus. Im Allgemeinen stellt der FDI-Standard Spezifikationen bereit, die es Geräteherstellern und/oder Lieferanten ermöglichen, Werkzeugsätze zu erstellen, die von Kunden dazu verwendet werden können, Geräte einheitlich zu verwalten, und zwar unabhängig von dem Standard, dem die Geräte ursprünglich entsprechen und/oder nach dem sie gebaut wurden. FDI beinhaltet ein Gerätebeschreibungsverfahren in Textform, mit dem eine textbasierte Datei (z. B. eine XML-Datei) in einer standardmäßigen elektronischen Gerätebeschreibungssprache (EDDL, Electronic Device Description Language) ein Gerät, Verfahren, die das Gerät bereitstellt, Messungen und Vorrichtungsparameter, die von dem Gerät unterstützt werden, Konfigurationsinformationen für das Gerät und/oder Interaktionen, die Benutzer mit dem Gerät haben können, beschreiben kann.
Wie anschließend detaillierter beschrieben wird, implementiert der FDI-Server 106 ein serviceorientiertes Framework, welches auf einer Nachrichtenbusarchitektur und einer serviceorientierten Architektur basiert. Die Nachrichtenbusarchitektur stellt ein Standardverfahren für Anwendungen (wie die Anwendung 120, die auf dem Client 104 ausgeführt wird, wie anschließend detaillierter beschrieben wird) zur Verfügung, um mit dem serviceorientierten Framework zu kommunizieren. Die Nachrichtenbusarchitektur ähnelt einem Nachrichtenbus, der Nachrichten über Kommunikationskanäle sendet und empfängt. Die Nachrichtenbusarchitektur ermöglicht Anwendungen das Kommunizieren mit Prozesssteuerungs-Steuerungen, -Server, -Geräten und/oder anderen Anwendungen, ohne notwendigerweise alle spezifischen Details über die internen Operationen der Steuerungen, Server, Geräte und/oder anderen Anwendungen zu kennen.
Zusätzlich zu der Nachrichtenbusarchitektur bietet die serviceorientierte Architektur Prozesssteuerungsfunktionalität als Gruppe von Services. Unter einer derartigen serviceorientierten Architektur sind Netzwerkservices, die ein spezielles Gerät unterstützt, in einer Gerätebeschreibung zusammengefasst, die dem Gerät zugeordnet ist. Services werden über Schnittstellen aufgerufen, die durch nachrichtenbasierte Interaktionen implementiert werden, die als Teil des FDI-Standards implementiert sind. Weil Services durch Interaktionen auf Nachrichtenbasis aufgerufen werden, können die Orte des Serviceanforderers und des Service-Providers getrennt und damit innerhalb der Prozesssteuerungsumgebung 100 verteilt vorliegen.
Das Kombinieren der Nachrichtenbusarchitektur und der serviceorientierten Architektur zu dem serviceorientierten Framework kann mindestens unter einigen Bedingungen mehrere Vorteile bieten. Anwendungen können beispielsweise in unterschiedlichen Umgebungen laufen (z. B. kann eine Anwendung, die auf einem Microsoft Windows^TM Host ausgeführt wird, unter Verwendung eines von mehreren Prozesssteuerungsnetzwerkprotokollen eine Schnittstelle zu einem Embedded-Gerät der Prozesssteuerung aufweisen). Ein weiterer möglicher Vorteil liegt darin, dass nicht alle Geräte alle Services unterstützen müssen. Ein weiterer möglicher Vorteil ist, dass Services die von dem tatsächlichen Prozesssteuerungsnetzwerk-(z. B. Bus)-Protokoll unabhängige Implementierung von Anwendungen auf höherer Ebene ermöglichen.
Der beispielhafte Client 104 und der beispielhafte FDI-Server 106 stehen über einen ersten Kommunikationsbus 108 in Verbindung. Der FDI-Server 106 verbindet den Kommunikationsbus 108 mit anderen Kommunikationsbussen 110, 112, die vom gleichen Typ wie der Kommunikationsbus 108 oder von anderen Typen sein können. Der FDI-Server 106 steht über den Kommunikationsbus 112 auch in Verbindung mit dem Steuerungssystem 102. Der Client 104 kann somit über den FDI-Server 106 und die geeigneten Kommunikationsbusse 108 und 112 mit jeglichen der Geräte in dem Steuerungssystem 102 kommunizieren.
In einigen Beispielen können die Kommunikationsbusse 108–110 unter Verwendung eines Local Area Network-(LAN)-Protokolls (wie Ethernet), eines Wireless Fidelity-(Wi-Fi)-Protokolls (z. B. basierend auf der Standardfamilie 802.11 des Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), eines Mobilfunknetzes, des Internets usw. implementiert werden, und der Kommunikationsbus 112 kann konform mit dem Foundation Fieldbus-Protokoll, dem Profibus-Protokoll und/oder dem HART-Protokoll implementiert werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere der Kommunikationsbusse 108–110 konform mit dem Foundation Fieldbus-Protokoll, dem Profibus-Protokoll und/oder dem HART-Protokoll implementiert werden. Der Kommunikationsbus 112 kann zusätzlich oder alternativ konform mit einem LAN-Protokoll (wie Ethernet), einem Wi-Fi-Protokoll (z. B. basierend auf der IEEE 802.11 Standardfamilie), einem Mobilfunknetz, dem Internet usw. implementiert werden
Das beispielhafte Steuerungssystem 102 kann jede Art von Fertigungsanlage, Prozessanlage, Automationsanlage und/oder jeden anderen Typ von Prozesssteuerungsstruktur oder -system einschließen. In einigen Beispielen kann das Steuerungssystem 102 mehrere Anlagen einschließen, die sich an unterschiedlichen Standorten befinden. Außerdem kann das Steuerungssystem 102 weitere Prozesssteuerungssubsysteme aufweisen, obwohl das beispielhafte Steuerungssystem 102 einem Prozesssteuerungssubsystem 114 zugeordnet ist.
Das beispielhafte Prozesssteuerungssubsystem 114 ist über einen Datenbus 118 kommunizierend an eine Steuerung 116 gekoppelt. Das Prozesssteuerungssubsystem 114 kann eine beliebige Anzahl von Feldgeräten (z. B. Eingabe- und/oder Ausgabegeräten) enthalten. Die Feldgeräte 119 können jeden Typ von Prozesssteuerungskomponenten einschließen, der Eingaben empfangen, Ausgaben generieren und/oder einen Prozess steuern kann. Die Feldgeräte 119 können beispielsweise Eingabegeräte einschließen, beispielsweise Ventile, Pumpen, Ventilatoren, Heizer, Kühler und/oder Mischer, um einen Prozess zu steuern. Die Feldvorrichtungen 119 können zudem Ausgabevorrichtungen einschließen, wie beispielsweise Thermometer, Druckmessgeräte, Konzentrationsmessgeräte, Flüssigkeitspegelmessgeräte, Durchflussmessgeräte und/oder Dampfsensoren, um Teile eines Prozesses zu messen. Die Eingabevorrichtungen können Anweisungen von der Steuerung 116 empfangen, um einen speziellen Befehl auszuführen und eine Änderung des Prozesses zu bewirken. Die Ausgabevorrichtungen können ferner Prozessdaten, Umgebungsdaten und/oder Eingabevorrichtungsdaten messen und die gemessenen Daten als Prozesssteuerungsinformationen (z. B. Prozessdaten) an die Steuerung 116 übertragen. Diese Prozessdaten können die Werte von Variablen (z. B. gemessene Prozessvariablen und/oder gemessene Qualitätsvariablen) enthalten, die einer gemessenen Ausgabe von jedem Feldgerät 119 entsprechen.
Im dargestellten Beispiel aus 1 kann die beispielhafte Steuerung 116 über den Datenbus 118 mit den Feldgeräten 119 im Prozesssteuerungssubsystem 114 kommunizieren. Der Datenbus 118 kann an Kommunikationskomponenten innerhalb des Prozesssteuerungssubsystems 114 gekoppelt sein. Die Kommunikationskomponenten können ferner E/A-Karten anschließen, um Daten von den Feldgeräten 119 zu empfangen und die Daten in ein Kommunikationsmedium umzuwandeln, das von der beispielhaften Steuerung 116 empfangen werden kann. Diese E/A-Karten können Daten von der Steuerung 108 in ein Datenformat umwandeln, das von den entsprechenden Feldgeräten 119 verarbeitet werden kann. In einem Beispiel kann der Datenbus 118 unter Verwendung des Fieldbus-Protokolls oder anderer Arten von verdrahteten und/oder drahtlosen Kommunikationsprotokollen (z. B. Profibus-Protokoll, HART-Protokoll, usw.) implementiert werden.
Die Steuerung 116 ist über eine beliebige drahtgebundene und/oder drahtlose Verbindung kommunizierend an den FDI-Server 106 gekoppelt. Die Verbindung kann in einigen Beispielen eine Firewall und/oder einen oder mehrere andere Sicherheitsmechanismen einschließen, um den Zugriff auf die Steuerung 116 zu beschränken. Die Steuerung 116 kann Prozessdaten an den FDI-Server 106 übertragen, wenn die Steuerung 116 die Prozessdaten vom Prozesssteuerungssubsystem 114 empfängt. In anderen Beispielen kann die Steuerung 116 in regelmäßigen Zeitintervallen (z. B. minütlich, stündlich, täglich usw.) Prozessdaten an den FDI-Server 106 übertragen. Alternativ kann der FDI-Server 106 Prozessdaten von der Steuerung 116 anfordern.
Nach dem Empfang der Prozessdaten speichert der beispielhafte FDI-Server 106 aus 1 die Prozessdaten in einem Dateisystem (nicht dargestellt). Das Dateisystem kann in einer hierarchischen Weise angeordnet sein, wobei Verzeichnisse und/oder Unterverzeichnisse auf den Geräten innerhalb des Prozesssteuerungssubsystems 114 und/oder auf einer Routine (z. B. einer Anwendung und/oder einem Algorithmus) beruhen, die innerhalb der Steuerung 116 ausgeführt werden, um das Prozesssteuerungssubsystem 114 zu verwalten. In anderen Beispielen kann das Dateisystem von einem Bediener des Steuerungssystems 102 angeordnet werden. Die Prozessdaten können in einem Parameter innerhalb des zugeordneten Verzeichnisses und/oder Unterverzeichnisses gespeichert werden. In einigen Beispielen kann es sich bei dem Parameter um eine Variable handeln, die einer Routine zugeordnet ist, die auf der Steuerung 116 ausgeführt wird, oder einem Feldgerätausgang innerhalb der Prozesssteuerumgebung 100 zugeordnet ist. Der Parameter kann Metadaten einschließen, die den Typ der dem Parameter zugeordneten Prozessdaten beschreiben.
Der beispielhafte Client 104 kann einer Person zugeordnet sein, die autorisiert werden kann, um die der Prozesssteuerungsumgebung 100 zugeordneten Prozessdaten zu lesen, zu schreiben und/oder zu abonnieren. Der Client 106 kann auch Personal zugeordnet sein, das dem Steuerungssystem 102 zugeordnet ist und von einem entfernten Ort aus auf den externen Server 100 zugreifen kann. Der Client 104 kann unter Verwendung eines beliebigen drahtgebundenen und/oder drahtlosen Kommunikationsmediums (z. B. des Internets) über den FDI-Server 106 auf die Prozesssteuerumgebung 100 zugreifen.
Der beispielhafte FDI-Server 106 ist in der Lage, die Prozessdaten derart zu formatieren, dass die Prozessdaten von einem Benutzer einer Client-Anwendung 120, die auf dem Client 104 ausgeführt wird, aufgerufen werden können. Das Beispiel aus 1 zeigt die Client-Anwendung 120, die Prozessdaten auf einer Schnittstelle 122 anzeigt. Die Client-Anwendung 120 kann beispielsweise eine Web-Client-Anzeigeanwendung umfassen. Der FDI-Server 106 kann Prozessdaten für eine Webserver-Anwendung formatieren, indem er eine Webseite erzeugt und/oder auf eine Vorlagenwebseite zugreift und die Datenfelder in der Webseite anordnet oder einbettet. Die Schnittstelle 122 kann über einen Webbrowser dann die Prozessdaten anzeigen, indem sie unter Verwendung von Hypertext Markup Language-(HTML)-Anforderungen und Antworten auf die Webseite auf dem FDI-Server 106 zugreift. Alternativ kann der FDI-Server 106 die Prozessdaten für eine Client-Anzeigeanwendung formatieren, indem er an der Client-Anwendung 120 eine Webanwendung (z. B. ActiveX, Adobe Flash^TM und/oder Silverlight^TM) initialisiert, die innerhalb eines Webbrowsers (z. B. der Schnittstelle 122) ausgeführt werden kann oder die für den Client 104 systemeigen ist (z. B. ein Windows^®-Betriebssystemanwendung oder ein Anwendungs-Plug-in). In einigen Beispielen ordnet der FDI-Server 106 die Prozessdaten den entsprechenden Datenfeldern zu, bevor die Prozessdaten an die Client-Anwendung 120 übertragen werden. Nach Empfang der Prozessdaten erstellt (z. B. rendert) die Client-Anzeigeanwendung 120 eine Anzeige innerhalb des Webbrowsers (z. B. in der Schnittstelle 122), um die Prozessdaten in den entsprechenden Datenfeldern zu betrachten.
2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften serviceorientierten Frameworks 200, das mindestens teilweise durch den Feldgerätintegrations-Server 106 von 1 implementiert werden kann. Das serviceorientierte Framework 200 befindet sich, wie in 2 zu sehen ist, in Verbindung mit einer Client-Anwendung 202, Gerätebeschreibungen 208 und einem oder mehreren Gerätenetzwerken 210. Das serviceorientierte Framework 200 umfasst eine Serviceschicht 212, eine Übersetzungsschicht 214, eine Netzwerkschicht 216 und eine Sicherheitsschicht 218.
Die beispielhafte Client-Anwendung 202 von 2 ist eine Anwendung zum Konfigurieren von Geräten, eine Anwendung zur Durchführung von Gerätekalibrierung und -diagnostik und/oder eine Anwendung zum Lesen von Messwerten und Ereignissen von Geräten, die sich in einem oder mehreren Gerätenetzwerken befinden. Die Client-Anwendung 202 kann eine Benutzerschnittstelle (UI) umfassen, die gemäß einem Rich-Client-Modell oder einem Rich-Internet-Modell implementiert ist. In einem Rich-Client-Modell verwendet die UI beispielsweise einen Microsoft Windows^TM oder ähnlichen Anwendungsstil. In einem Rich-Internet-Modell verwendet die UI einen Web-Client-Stil, wie eine Web-Browser-Schnittstelle oder eine Web-Browser-Plug-in-Schnittstelle. Die Client-Anwendung 202 umfasst, wie in 2 dargestellt ist, Service-Verbraucher 206, die Services von der Serviceschicht 212 anfordern und verbrauchen können. Die Client-Anwendung 202, die der Anwendung 120 aus 1 entsprechen kann, kann unter Verwendung von computerlesbaren Anweisungen implementiert werden, die beispielsweise auf dem beispielhaften Client 104 von 1 und/oder dem beispielhaften Verarbeitungssystem 1100 aus 11 ausgeführt werden. Die Client-Anwendung 202 kommuniziert mit dem Gerätenetzwerk/den Gerätenetzwerken 210, das bzw. die dem Prozesssteuerungssubsystem 114 entsprechen kann bzw. können, über das serviceorientierte Framework 200. Obwohl das serviceorientierte Framework 200 als durch den FDI-Server 106 implementiert beschrieben worden ist, können das beispielhafte serviceorientierte Framework 200 und/oder ausgewählte Teile des Frameworks 200 alternativ auf einem oder mehreren oder jeglicher Kombination von Client(s) 104, Server(n) 106, Steuerung(en) 116 und/oder Gerät(en) 128–136 auf den Netzwerken 108, 110 und 112 implementiert werden.
Die Serviceschicht 212 umfasst Serviceschnittstellen 220, Service-Nachrichtentypen 222, Service-Datentypen 224, Adapter 226 und Services 228. Die durch die Serviceschicht 212 bereitgestellten beispielhaften Services 228 unterstützen den Zugriff auf die Gerätebeschreibungen 208 und das/die Gerätenetzwerk(e) 210. Die Services 228 werden als Serviceverträge offengelegt, die es Anwendungen und/oder Geräten ermöglichen, die speziellen Services 228 anzufordern, die zur Ausführung erwünschter Fähigkeiten oder Funktionen benötigt werden. In einigen Beispielen sind Änderungen an Serviceverträgen, um neue Funktionen aufzunehmen, die durch einen Service implementiert werden, und/oder um neue Nachrichten und Datentypen aufzunehmen, möglicherweise nicht abwärtskompatibel mit den vorhandenen Serviceverträgen.
In dem dargestellten Beispiel erfolgt der Zugriff auf die Serviceschicht 212 über die Serviceschnittstellen 220, die den Services 228 Schnittstellen auf Nachrichtenbasis zur Verfügung stellen. Die Serviceschicht 212 verwaltet Serviceanfragen von Anwendungen und/oder Geräten und übersetzt Serviceverträge zur Verwendung durch die Client-Anwendungen 202. Wenn Nachrichten zwischen einem Service und einem Serviceverbraucher hin und her gehen, können ein oder mehrere Adapter 226 verwendet werden, um die Nachrichten in Formate umzuwandeln, die der jeweilige Serviceverbraucher verstehen kann.
Der Zugriff auf die Serviceschicht 212 wird durch Richtlinien definiert. Richtlinien bieten Serviceverbrauchern einen Weg, um jegliche Verbindungs- und/oder Sicherheitsanforderungen zum Zugreifen auf Services und/oder jegliche anderen Details zu bestimmen, die mit Anfordern von Services verknüpft sind.
Die beispielhafte Übersetzungsschicht 214 übersetzt die netzwerkunabhängigen Services, die die Serviceschicht bereitstellt, um spezifische Prozesssteuerungsnetzwerkprotokolle (wie HART, Fieldbus, Profibus, die hier als Gerätenetzwerkprotokolle bezeichnet werden) zu unterstützen, die verwendet werden, um das/die Gerätenetzwerk(e) 210 (oder allgemeiner das/die Prozesssteuerungssystem(e)) zu implementieren, das das Gerät enthält bzw. die die Geräte enthalten, womit die Kommunikation gewünscht wird. Die Übersetzungsschicht 214 beinhaltet eine Anwendungsfassade 229, um jeden netzwerkunabhängigen Service 228, den die Serviceschicht 212 zur Verfügung stellt, in eine jeweilige Sequenz von Netzwerkoperationen 230 zu übersetzen, um den jeweiligen Service zu implementieren. Die Sequenz der Netzwerkoperationen 230, die durch die Anwendungsfassade 229 für einen speziellen Service 228 bestimmt wird, ist spezifisch für ein spezielles Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll 236, das der Übersetzungsschicht 214 zugeordnet ist, und auch für die spezielle(n) Netzwerkkomponente(n) 231 (z. B. Feldgerät(e)), womit der Service 228 kommunizieren soll. Die Übersetzungsschicht 214 pflegt auch einen Status (z. B. Reihenfolge, Zeit usw.) der Ausführung der Sequenz von Netzwerkoperationen 230, die zur Implementierung eines speziellen Service verwendet werden, um die Sequenz der Netzwerkoperationen 230 zu verfolgen, wenn sie zur Implementierung von Service 228 ausgeführt werden.
Die Übersetzungsschicht 214 empfängt Informationen über Geräte (z. B. die Netzwerkkomponenten 231) aus den Gerätebeschreibungsdateien 208, die beispielsweise beim Hochfahren des Systems gelesen werden. Die Gerätebeschreibungsdateien 208 enthalten die Informationen über Geräte in einer Sprache zur Beschreibung elektronischer Geräte (electronic device description language; EDDL) und/oder in einem üblichen Dateiformat 234. EDDL-Dateien 232 repräsentieren beispielsweise Textbeschreibungen und Logik, die das Verhalten des Geräts definiert, welche von den jeweiligen Herstellern der Feldgeräte hergestellt werden, die in dem Prozesssteuerungssystem 102 aus 1 enthalten sind. Die EDDL-Dateien 232 können an digitale Datenblätter der Geräte erinnern, die in dem Prozesssteuerungssystem 102 von 1 enthalten sind. Die Flexibilität der EDDL-Elemente ist im Vergleich zu konventionellen Programmiersprachen begrenzt und für die Gerätebeschreibung spezifisch. Die Einfachheit der EDD-Sprache ermöglicht jedoch die einfache und effiziente Entwicklung von EDD-Gerätebeschreibungen, ist unabhängig von Hardware- und Betriebssystemplattformen, führt zu einer einheitlichen Philosophie zum Betrieb des Geräts und ist durch Interpretation sehr robust. Die EDDL-Technologie wird allgemein für Geräte mit niedriger bis durchschnittlicher Komplexität verwendet.
Das übliche Dateiformat 234 speichert Informationen zu Geräten und/oder Anwendungen, und die Dateien können zwischen Systemen, Werkzeugsätzen, Anwendungen und/oder anderen Geräten ausgetauscht werden. In einigen Beispielen verwendet das übliche Dateiformat 234 ein Schema, das Extensible Markup Language (XML) einschließt, die flexibel ist und praktisch unbegrenzte Beschreibung mithilfe von Tags ermöglicht.
Die Netzwerkschicht 216 umfasst Datenzugriffsfunktionalität, um mit einem oder mehreren Gerätenetzwerken zu interagieren, die zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems 102 von 1 verwendet werden. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Netzwerkschicht 216 eine Netzwerk-Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) 240, die verschiedene Netzwerknachrichtentypen 242, Netzwerkdatentypen 244 und möglicherweise ein oder mehrere Objektwörterbücher 246 unterstützt, die für ein spezielles Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll 236 spezifisch sind. Das beispielhafte Framework 200 kann mehrere Netzwerkschichten 216 und zugeordnete Übersetzungsschichten 214 einschließen, wobei jede Übersetzungsschicht 214 und zugeordnete Netzwerkschicht 216 für ein spezielles Gerätenetzwerkprotokoll 236 (auch als Prozesssteuerungssystemprotokoll bezeichnet, wie HART, Fieldbus und Profibus) spezifisch sind, das ein spezielles Gerätenetzwerk 210 (oder allgemeiner ein spezielles Prozesssteuerungssystem) implementiert. Das beispielhafte Framework 200 und die Netzwerkanwendungsschicht 216 erfordern daher keine Änderungen an diesen Protokollen.
Die Gerätenetzwerke 210 verfügen über eine Schnittstelle mit dem/den Feldgeräte implementierenden Prozesssteuerungssystem(en) (z. B. dem Prozesssteuerungssystem 102 von 2) gemäß den jeweiligen Netzwerkprotokollen 236 und Netzwerkservices 238, um dem beispielhaften Framework 200 die Fähigkeit zu verleihen, Prozesssteuerungsfeldgeräte zu konfigurieren, auf Gerätediagnostik zuzugreifen, Messwerte zu übertragen, Alarme und Ereignisse zu übertragen, und/oder andere Kommunikations- und Steuerungsfähigkeiten zu verleihen. Einige beispielhafte Fähigkeiten, die von dem serviceorientierten Framework 200 unterstützt werden, schließen Anforderungen und/oder Antworten, Veröffentlichen und/oder Abonnieren, Übertragen von Ereignissen, Pflegen eines Verzeichnisses von Anwendungen und/oder Geräten und/oder Schreiben von Befehlen in Geräte ein. Das serviceorientierte Framework 200 verleiht der Client-Anwendung 202 über die Serviceschicht 212 Zugriff auf diese Fähigkeiten. Das serviceorientierte Framework 200 kann beispielsweise Services aufweisen, die für Anforderung/Antwort, Veröffentlichung/Abonnement, Ereignisse, Verzeichnis und Schreibfähigkeiten definiert sind.
In einigen Beispielen verwendet das serviceorientierte Framework 200 ein asynchrones Aufrufmodell zum Aufrufen von Services. Durch die Verwendung asynchroner Aufrufe wird das Blockieren von Client-Prozessen vermieden. In einigen Beispielen werden auch ein oder mehrere separate Verarbeitungs-Threads zur Durchführung von Hintergrundoperationen verwendet, um Daten von den Feldgeräten zu pollen (abzufragen). Länger laufende Operationen, wie das Lesen von Daten aus Feldgeräten, können somit mit einem Hintergrund-Thread und asynchroner Ausführung behandelt werden, um zu verhindern, dass die Implementierung eines Verarbeitungs-Threads die UI-Anwendung blockiert (wie es bei Anwendungen nach dem Stand der Technik beispielsweise passieren kann). In einigen Beispielen verwenden Serviceaufrufe Bindungen, die Sicherheitsinformationen einschließen, um die Authentifizierung der Client-Server-Verbindung zu ermöglichen. Internet Protocol Security (IPSec) und Secure Sockets Layer (SSL) können zum Sichern von Kommunikationskanälen verwendet werden, um sensible Informationen und Kommunikationskanäle zu schützen, wie den Kanal zwischen dem Client-Gerät 104 und dem FDI-Server 106. Es kann auch mit Verschlüsselung zum Schutz von Daten sowie mit digitalen Signaturen gearbeitet werden, um Datenverfälschung zu erkennen, wobei die Möglichkeit besteht, diese Fähigkeiten ein- oder auszuschalten.
In einer beispielhaften Operation verwendet die Client-Anwendung 202 den FDI-Standard und ruft einen Service 228 mit einer generischen (z. B. netzwerkunabhängigen) Schnittstelle 220 auf, um das Ablesen des Drucks von einem Gerät anzufordern, wie einem Drucksender. Nach Erhalt der Anforderung überträgt die Serviceschicht 212 die Anforderung an die Übersetzungsschicht 214. Die Übersetzungsschicht 214 generiert einen Befehl, der für das Gerätenetzwerk spezifisch ist, mit dem der Drucksender verbunden ist, und überträgt den Befehl über die Netzwerkanwendungsschicht 216. Wenn das Gerätenetzwerk beispielsweise ein HART-Netzwerk ist, sendet die Client-Anwendung 202 einen Befehl an den Drucksender. Wenn das Gerätenetzwerk im Unterschied dazu ein Fieldbus-Netzwerk ist, liest die Client-Anwendung 202 einen Objekt-Wörterbucheintrag oder fordert dies an. Das Gerätenetzwerk transportiert die Anforderung zu dem Drucksender und gibt die Antwort von dem Gerät über die Netzwerkanwendungsschicht 216 an die Übersetzungsschicht 214 zurück. Die Übersetzungsschicht 214 wandelt die Antwort dann in ein generisches Antwortformat um, das für die Client-Anwendung 202 verständlich ist. In einigen anderen Beispielen erfordert die Client-Anwendung 202 ein spezifisches Format für die Antwort. In diesen Fällen kann die Client-Anwendung 202 anfordern, dass ein spezifischer Adapter 226 aufgerufen wird, wenn die Antwort an die Client-Anwendung 202 zurückgegeben wird.
Es ist in einigen Fällen vielleicht erforderlich, den Zugriff auf die Gerätenetzwerke einzuschränken. Um diese Anforderung zu unterstützen, beinhaltet das serviceorientierte Framework 200 die Sicherheitsschicht 218, um ein oder mehrere Authentifizierungsmodule 248 und/oder Autorisierungsmodule 250 zur Verfügung zu stellen. Die Implementierung eines Authentifizierungsmoduls 248, um Anwendungen 202 mit dem Framework 200 zu authentifizieren, kann von der Art des verwendeten Service-Hosts abhängen. Das serviceorientierte Framework 200 ermöglicht somit die Integration von einer oder mehreren Sicherheitsschichten 218 in das Framework 200. Wenn das serviceorientierte Framework 200 beispielsweise in Internet Information Services (IIS) gehostet wird, kann die von IIS bereitgestellte Authentifizierungsunterstützung genutzt werden. Wenn der Service von einem Windows^TM Service gehostet wird, kann eine Authentifizierung auf Nachrichtenbasis oder Transportbasis verwendet werden.
Das serviceorientierte Framework 200 bietet in einigen Beispielen Autorisierung des Benutzerzugriffs. In diesen Fällen kann ein Autorisierungsmodul 250 verwendet werden, um Zugriffsberechtigungen an Ressourcen für Benutzer, Gruppen und Rollen bereitzustellen.
In einigen Beispielen wird die Implementierung der Übersetzungsschicht 214 zwischen dem FDI-Server 106 und dem Client-Gerät 104 aufgeteilt, um beispielsweise die Leistung der Prozesssteuerungsanwendung 202 zu verbessern. In einem solchen Beispiel kann das Client-Gerät 104 die Bereiche der Transaktionsschicht 214 implementieren, die keine sensiblen Informationen enthalten, während der FDI-Server 106 die Bereiche der Transaktionsschicht 214 implementieren kann, die sensible Informationen enthalten.
In einigen Beispielen arbeiten der FDI-Server 106 und/oder das Client-Gerät 104 mit Caching, um beispielsweise die Leistung der Prozesssteuerungsanwendung 202 zu verbessern. Das Client-Gerät 104 kann beispielsweise Komponenten des serviceorientierten Frameworks 200 (wie z. B. den Service/die Services 228) cachen, die von dem FDI-Server 106 erhalten werden. Der FDI-Server 106 kann zusätzlich oder alternativ die Gerätebeschreibung(en) 208 cachen, nachdem sie von beispielsweise einem externen Speicher, den Feldgeräten selbst usw. gelesen wurde(n). Alternativ oder zusätzlich kann der FDI-Server 106 Daten cachen, die von Feldgeräten zurückgegeben wurden, und/oder Daten, die je nach Bedarf an Feldgerät(e) geschrieben werden sollen, bis diese Daten an die Anwendung 202 zurückzugeben sind, oder in das Feldgerät/die Feldgeräte geschrieben werden.
In einigen Beispielen wird eine Programmzusammenstellung in dem serviceorientierten Framework 200 verwendet, damit Anwendungen einfacher ohne erneute Implementierung oder erneute Bereitstellung der gesamten Anwendung erweitert werden können. Dies kann durch Implementieren von Anwendungen aus zahlreichen Modulen und Design der Komponenten in loser Kopplung erreicht werden.
In einigen Beispielen unterstützt das serviceorientierte Framework 200 die Verwaltung von Ausnahmen und Protokollierung. Fehler wie Validierungsnachrichten können beispielsweise auf dem FDI-Server 106 protokolliert werden, um von Betriebspersonal und Überwachungssystemen genutzt zu werden. Die Ausnahmenverwaltung kann sich sowohl auf asynchrone Ausnahmen als auch auf Ausnahmekoordination zwischen Client- und Server-Code beziehen. In Silverlight-Anwendungen steht in Bezug auf Protokollierung kein Zugriff auf das Dateisystem des Clients zur Verfügung, und die Ausführung auf dem Client und dem Server läuft oft asynchron. Daher werden einige oder alle der folgenden Informationen in Protokolldateien aufgenommen, die von der Client-Seite auf die Server-Seite transferiert werden: (a) der jedem protokollierten Eintrag zugeordnete Benutzer; (2) der mit dem Protokolleintrag verbundene Rechner; (3) ein Mechanismus zur Verknüpfung von verwandten Client- und Server-Protokolldateien; (4) kritische Fehler und Ausnahmen usw.
In einigen Beispielen wird/werden die Prozesssteuerungsanwendung(en) 202 implementiert, um die eingebauten Medienfähigkeiten der Plattform zu nutzen, wie das Client-Gerät 104. Beispielsweise können folgende Richtlinien befolgt werden: (1) Das Design der Prozesssteuerungsanwendung 202 nutzt Grafikfähigkeiten, die das Client-Gerät 104 bereits zur Verfügung stellt, weil die Schnittstelle zu dem serviceorientierten Framework 200 unabhängig von jeglichem speziellen Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll ist, und (2) es werden eine systemeigene Grafik und/oder Vektorgrafik verwendet, um beispielsweise die Leistung von Anwendungen zu verbessern.
In einigen Beispielen unterstützt/unterstützen die Serviceschnittstelle(n) 220, die die Schnittstelle zwischen der auf dem Client-Gerät 104 ausgeführten Anwendung und dem auf dem FDI-Server 106 ausgeführten serviceorientierten Framework 200 bereitstellt/bereitstellen, Client-Geräte, die stationär oder mobil sind, wie Rich-Desktops, intelligente Mobilgeräte, einfachere Mobilgeräte usw. Die Serviceschnittstelle(n) 220 kann bzw. können beispielsweise implementiert werden, um UI-Beschreibungen für sowohl Rich- als auch Mobilgerät-Schnittstellen zu unterstützen, die ermöglichen, dass die als Teil der Mobilgerät-Schnittstelle verwendete Navigation einer Rich-Benutzeroberfläche ähnlich ist.
In einigen Beispielen unterstützt das serviceorientierte Framework 200 Anwendung(en) 202, die Benutzerschnittstellen im Web-Stil verwendet/verwenden. In derartigen Beispielen wird Datenanbindung verwendet, um Daten beispielsweise in tabellenförmigen oder mehrzeiligen Datenpräsentationen anzuzeigen. Dies kann den zur Implementierung der Präsentation von Gerätedaten erforderlichen Code reduzieren, wodurch die Entwicklung vereinfacht wird und Codierfehler reduziert werden. Datenanbindung ermöglicht auch automatische Synchronisation von Daten in unterschiedlichen Ansichten oder Formularen. Die Verwendung einer Zwei-Wege-Anbindung ermöglicht einem Benutzer ferner die Aktualisierung von Präsentationsdaten. Ereignisse an Navigationsschaltflächen können zudem abgefangen werden, um unbeabsichtigte Navigation zu vermeiden, die von der Anwendung oder Webseite wegführt.
Die Übersetzungsschicht 214 speichert, wie bereits gesagt, den Status der Sequenz der Netzwerkoperationen 230, die zur Implementierung eines speziellen Service 228 bestimmt wurden, den die Client-Anwendung 202 aufgerufen hat. Weil eine oder mehrere Anwendungen 202 mehrere Services 228 zur gleichen Zeit aufrufen kann bzw. können, ist die Übersetzungsschicht 214 so konfiguriert, dass die Statusinformationen für unterschiedliche Sequenzen von Netzwerkoperationen 230 für unterschiedliche Services 228, die gleichzeitig ausgeführt werden, in isolierten Speicherbereichen (nicht gezeigt) gespeichert werden, damit der Status einer Sequenz durch eine andere Sequenz nicht beschädigt werden kann.
Das serviceorientierte Framework 200 schließt, wie bereits gesagt, die Sicherheitsschicht 218 ein, um ein oder mehrere Authentifizierungsmodule 248 und/oder Autorisierungsmodule 250 bereitzustellen. In einigen Beispielen unterstützt ein Authentifizierungsmodul 248 die Validierung der Anwendung 202, des serviceorientierten Frameworks 200, der Gerätebeschreibungsdateien 208 usw., um zu gewährleisten, dass diese Komponenten korrekt zusammenarbeiten. Die Client-seitige Validierung der Anwendung 202 kann beispielsweise verwendet werden, um zu gewährleisten, dass einem Benutzer die korrekte UI gezeigt wird. Serverseitige Validierung kann zur Validierung von Eingaben aus Datenquellen verwendet werden, wie von Daten, die von der Anwendung 202 und/oder den Feldgeräten bereitgestellt werden. Serverseitige Validierungsmechanismen können beispielsweise verwendet werden, um Daten zu beschränken, abzulehnen und/oder zu reinigen, wobei Eingabedaten auf Länge, Bereich, Format, Typ usw. geprüft werden. In einigen Beispielen (nicht gezeigt) wird isolierte Speicherung zur Speicherung von Validierungsregeln verwendet, die für eine spezielle Anwendung 202 und/oder ein spezielles Client-Gerät 104 spezifisch sind.
3 ist ein Blockdiagramm, das beispielhafte Services 228 abbildet, die von dem beispielhaften serviceorientierten Framework 200 aus 2 bereitgestellt werden können. Die beispielhaften Services von 3 schließen einen beispielhaften Anforderungs-Antwort-Service 304 für eine Anwendung (z. B. die Client-Anwendung 202) ein, um eine Nachricht an ein Feldgerät zu senden und eine entsprechende Antwort von dem Gerät zu empfangen. Die beispielhaften Services 228 aus 3 umfassen auch einen beispielhaften Veröffentlichungs-Abonnement-Service 308 für eine Anwendung (z. B. die Client-Anwendung 202), um die von einem Feldgerät zurückgegebenen veröffentlichten Daten zu abonnieren. Die beispielhaften Services 228 aus 3 umfassen ferner einen beispielhaften Ereignisservice 312 für eine Anwendung (z. B. die Client-Anwendung 202) ein, um die von einem Feldgerät zurückgegebenen Ereignisse zu erhalten. Die beispielhaften Services 228 aus 3 schließen zusätzlich einen beispielhaften Verzeichnisservice 316 für eine Anwendung (z. B. die Client-Anwendung 202) ein, um Informationen zu erhalten, die ein oder mehrere Gerätenetzwerke 210 (oder allgemeiner z. B. ein oder mehrere zugeordnete Prozesssteuerungssysteme 102) und eine Gruppe von Feldgeräten beschreiben, die durch das eine oder die mehreren Gerätenetzwerke 210 miteinander verbunden sind (und so z. B. das eine oder die mehreren zugeordneten Prozesssteuerungssysteme 102 implementieren). Die beispielhaften Services 228 aus 3 schließen ferner einen beispielhaften Schreibservice 320 für eine Anwendung (z. B. die Client-Anwendung 202) ein, um Steuerungsparameterwerte in ein Feldgerät zu schreiben. Der Schreibservice 320 kann in einigen Beispielen verschiedene Zugriffbeschränkungen unterstützen (wie z. B. um Schreibvorgänge nur auf autorisierte Benutzer zu beschränken).
4 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des FDI-Servers 106 aus 1. Der FDI-Server 106 des abgebildeten Beispiels umfasst eine beispielhafte Anwendungsschnittstelle 404, mit der Schnittstelle zu einer Anwendung (z. B. der Client-Anwendung 202 aus 2 und/oder der Client-Anwendung 120 aus 1). Die Anwendungsschnittstelle 404 kann beispielsweise die auf Nachrichten basierenden Serviceschnittstellen 220 implementieren, die durch die Service-Nachrichtentypen 222 und die Service-Datentypen 224 definiert werden, die unabhängig von jeglichem Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll sind. Die Anwendungsschnittstelle 404 kann darüber hinaus so implementiert werden, dass sie kommunikativ mit Anwendungen gekoppelt ist, die auf dem FDI-Server 106 selbst und/oder auf anderen Client-Geräten (wie z. B. dem Client 104 aus 1) ausgeführt werden.
Der FDI-Server 106 aus 4 umfasst auch einen beispielhaften Prozessor 408 zur Ausführung maschinenlesbarer Anweisungen, um einen Teil oder alles des serviceorientierten Frameworks 200 aus 2 zu implementieren. Der Prozessor 408 kann mit jedem Typ von Prozessor oder Prozessoren implementiert werden, wie einem oder mehreren der Prozessoren 1102, die in das Verarbeitungssystem 1100 von 11 eingeschlossen ist, die hier nachfolgend detaillierter beschrieben werden.
Der FDI-Server 106 von 4 schließt ferner eine beispielhafte Netzwerkschnittstelle 412 als Schnittstelle zu einem oder mehreren Gerätenetzwerken ein, die ein oder mehrere Prozesssteuerungssysteme implementieren. Die Netzwerkschnittstelle 412 kann als solche ein oder mehrere der oben beschriebenen Prozesssteuerungsnetzwerkprotokolle 236 unterstützen.
5 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Client-Geräts 104 von 1. Das Client-Gerät 104 des abgebildeten Beispiels umfasst eine beispielhafte Client-Schnittstelle 504, die als Schnittstelle zu anderen Clients dient, die andere Prozessteuerungsanwendungen (wie z. B. andere Client-Anwendungen 202 aus 2 und/oder andere Client-Anwendung 120 aus 1) ausführen. Die Client-Schnittstelle 404 kann beispielsweise jede Art von Kommunikationsprotokoll und/oder Interprozess-Nachrichtenservice zur Kommunikation zwischen Anwendungen verwenden, die auf dem gleichen oder unterschiedlichen Geräten laufen.
Das Client-Gerät 104 aus 5 umfasst auch einen beispielhaften Prozessor 508 zur Ausführung maschinenlesbarer Anweisungen, um einige oder mehrere Anwendungen 202 aus 2 zu implementieren, die eine Schnittstelle zu dem serviceorientierten Framework 200 aus 2 haben. Der Prozessor 508 kann mit jedem Typ von Prozessor oder Prozessoren implementiert werden, wie einem oder mehreren der Prozessoren 1102, die in das Verarbeitungssystem 1100 von 11 eingeschlossen ist, die hier nachfolgend detaillierter beschrieben werden.
Das Client-Gerät 104 aus 5 umfasst ferner eine beispielhafte Serviceschnittstelle 512, die als Schnittstelle zu dem FDI-Server 106 aus 1 und/oder 4 dient, der das serviceorientierte Framework 200 implementiert. Die Serviceschnittstelle 512 ist als solche das Gegenstück zu der Anwendungsschnittstelle 404 von 4 und kann die Serviceschnittstellen 220 auf Nachrichtenbasis implementieren, die von den Service-Nachrichtentypen 222 und den Service-Datentypen 224 des serviceorientierten Frameworks 200 definiert sind und von jeglichem Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll unabhängig sind.
Obwohl in den 4 beziehungsweise 5 beispielhafte Arten der Implementierung von FDI-Server 106 und dem Client-Gerät 104 aus 1 abbildet worden sind, können ein oder mehrere der in den 4–5 abbildeten Elemente, Prozesse und/oder Geräte kombiniert, unterteilt, umgeordnet, weggelassen, eliminiert und/oder anderweitig implementiert werden. Die beispielhafte Anwendungsschnittstelle 404, der beispielhafte Prozessor 408, die beispielhafte Netzwerkschnittstelle 412, die beispielhafte Client-Schnittstelle 504, der beispielhafte Prozessor 508, die beispielhafte Serviceschnittstelle 512 und/oder allgemeiner gesagt der beispielhafte FDI-Server 106 aus 4 und/oder das beispielhafte Client-Gerät aus 5 können ferner mittels Hardware, Software, Firmware und/oder jegliche Kombination aus Hardware, Software und/oder Firmware implementiert werden. Jegliche der beispielhaften Anwendungsschnittstelle 404, des beispielhaften Prozessors 408, der beispielhaften Netzwerkschnittstelle 412, der beispielhaften Client-Schnittstelle 504, des beispielhaften Prozessors 508, der beispielhaften Serviceschnittstelle 512 und/oder allgemeiner gesagt des beispielhaften FDI-Servers 106 und/oder des beispielhaften Client-Geräts 104 können somit durch einen oder mehrere Schaltkreise, programmierbare Prozessor(en), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASISC(s)), programmierbare Logikvorrichtungen (PLD(s)) und/oder feldprogrammierbare Logikvorrichtungen (FPLD(S)) usw. implementiert werden. Wenn jegliche der angefügten Vorrichtungsansprüche so gelesen werden, dass eine reine Software- und/oder Firmwareimplementierung abgedeckt wird, ist mindestens eine(r/s) des beispielhaften FDI-Servers 106, des beispielhaften Client-Geräts 104, der beispielhaften Anwendungsschnittstelle 404, des beispielhaften Prozessors 408, der beispielhaften Netzwerkschnittstelle 412, der beispielhaften Client-Schnittstelle 504, des beispielhaften Prozessors 508 und/oder der beispielhaften Serviceschnittstelle 512 hier ausdrücklich so definiert, dass ein physisches computerlesbares Medium eingeschlossen ist, wie ein Speicher, eine DVD, CD usw., worauf diese Software und/oder Firmware gespeichert ist. Der beispielhafte FDI-Server 106 aus 4 und/oder das beispielhafte Client-Gerät 104 aus 5 kann ferner ein oder mehrere Elemente, Prozesse und/oder Geräte zusätzlich zu oder anstelle der in den 4–5 dargestellten umfassen und/oder kann mehr als eines von beliebigen oder allen der dargestellten Elemente, Prozesse und Geräte umfassen.
In 6–10 sind Flussdiagramme gezeigt, die für beispielhafte Prozesse repräsentativ sind, die zur Implementierung der beispielhaften Prozesssteuerungsumgebung 100, des beispielhaften FDI-Servers 106, des beispielhaften Client-Geräts 104, der beispielhaften Anwendungsschnittstelle 404, des beispielhaften Prozessors 408, der beispielhaften Netzwerkschnittstelle 412, der beispielhaften Client-Schnittstelle 504, des beispielhaften Prozessors 508, der beispielhaften Serviceschnittstelle 512 und/oder allgemeiner gesagt des serviceorientierten Frameworks 200 ausgeführt werden können. In diesen Beispielen kann der durch jedes Flussdiagramm repräsentierte Prozess durch ein oder mehrere Programme implementiert werden, die maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor umfassen, wie den Prozessor 1102, der in dem beispielhaften Verarbeitungssystem 1100 gezeigt ist, das anschließend im Zusammenhang mit 11 erörtert wird. Alternativ kann das gesamte Programm oder die gesamten Programme und/oder Teile davon, die ein oder mehrere der durch die Flussdiagramme der 6–10 wiedergegebenen Prozesse implementieren, durch ein anderes Gerät als den Prozessor 1102 implementiert werden (wie z. B. eine Steuerung und/oder jedes andere geeignete Gerät) und/oder in Firmware oder dedizierter Hardware ausgeführt werden (durch ASIC, PLS, FPLD, diskrete Logik usw. implementiert werden). Ein oder mehrere der durch die Flussdiagramme der 6–10 wiedergegebenen Prozesse oder ein oder mehrere Teile davon können auch manuell implementiert werden. Obwohl die beispielhaften Prozesse mit Bezugnahme auf die in den 6–10 beschriebenen Flussdiagramme beschrieben worden sind, können viele andere Techniken zur Implementierung der hier beschriebenen beispielhaften Verfahren und Vorrichtung(en) alternativ verwendet werden. Beispielsweise kann in Bezug auf die in den 6–10 wiedergegebenen Flussdiagramme die Reihenfolge der Ausführung der Blöcke geändert werden, und/oder einige der beschriebenen Blöcke können geändert, eliminiert, kombiniert und/oder in mehrere Blöcke unterteilt werden.
Wie bereits erwähnt können die beispielhaften Prozesse der 6–10 unter Verwendung kodierter Anweisungen (z. B. computerlesbarer Anweisungen) implementiert werden, die auf einem physischen computerlesbaren Medium gespeichert sind, wie auf einer Festplatte, einem Flash-Speicher, einem Festwertspeicher (ROM), einer CD, DVD, einem Cache, einem Direktzugriffspeicher (RAM) und/oder jeglichem anderen Speichermedium, in dem Informationen für eine beliebige Dauer (z. B. längere Zeiträume, permanent, kurze Zeiträume, zum vorübergehenden Puffer und/oder Cachen der Informationen) gespeichert werden. Der Begriff physisches computerlesbares Medium ist hier ausdrücklich so definiert, dass jede Art von computerlesbarer Speicherung eingeschlossen ist und weitergeleitete Signale ausgeschlossen sind. Zusätzlich oder alternativ können die beispielhaften Prozesse der 6–10 unter Verwendung codierter Anweisungen (z. B. computerlesbarer Anweisungen) implementiert werden, die auf einem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert sind, wie auf einem Flash-Speicher, einem ROM, einer CD, DVD, einem Cache, einem Direktzugriffspeicher (RAM) und/oder jeglichem anderen Speichermedium, in dem Informationen für eine beliebige Dauer (z. B. längere Zeiträume, permanent, kurze Zeiträume, zum vorübergehenden Puffer und/oder Cachen der Informationen) gespeichert werden. Der Begriff nicht-flüchtiges computerlesbares Medium ist hier ausdrücklich so definiert, dass jede Art von computerlesbarem Medium eingeschlossen ist und weitergeleitete Signale ausgeschlossen sind. Die Begriffe ”computerlesbar” und ”maschinenlesbar” werden hier als äquivalent angesehen, sofern nichts anderes angegeben ist.
In 6 ist ein beispielhafter Prozess 600 abbildet, der ausgeführt werden kann, um das beispielhafte serviceorientierte Framework 200 aus 2 zu implementieren. Der beispielhafte Prozess 600 kann in festgelegten Intervallen, bezogen auf das Auftreten eines festgelegten Ereignisses usw. oder jeglicher Kombination davon ausgeführt werden. Der Prozess 600 aus 6 wird aus der Perspektive beschrieben, dass er von dem FDI-Server 106 der 1 und/oder 4 ausgeführt wird, um die Prozesssteuerungsanwendung 202 zu unterstützen, die von dem Client-Gerät 104 der 1 und/oder 5 ausgeführt wird. In Bezug auf die vorhergehenden Figuren beginnt der Prozess 600 aus 6 somit mit der Ausführung in Block 605, wobei das Client-Gerät 104 eine Prozesssteuerungsanwendung 202 ausführt, die mit einem oder mehreren Feldgeräten in einem oder mehreren Prozesssteuerungssystemen unter Verwendung von einem oder mehreren netzwerkunabhängigen Services 228 kommunizieren soll (auch als netzwerkneutrale Services, gerätunabhängige Services, gerätneutrale Services usw. bezeichnet), die durch das serviceorientierte Framework 200 bereitgestellt werden. In Block 605 kann die Prozesssteuerungsanwendung beispielsweise einen oder mehrere von dem Anforderung-Antwort-Service 304, dem Veröffentlichungs-Abonnement-Service 308, dem Ereignisservice 312, dem Verzeichnisservice 316 und/oder dem Schreibservice 320, alle aus 3, verwenden, um mit dem einen oder den mehreren Feldgeräten zu kommunizieren.
In Block 610 ermittelt das serviceorientierte Framework 200, das auf dem FDI-Server 106 ausgeführt wird, ob eine Zugriffsrichtlinie verwendet wird. Falls eine Zugriffsrichtlinie verwendet wird (Block 610), authentifiziert in Block 615 das Authentifizierungsmodul 248 des serviceorientierten Frameworks 200 die Prozesssteuerungsanwendung 202 zur Verwendung mit dem serviceorientierten Framework 200. In Block 620 autorisiert zudem das Autorisierungsmodul 250 des serviceorientierten Frameworks 200 einen Benutzer der Prozesssteuerungsanwendung 202 und stellt den von dem serviceorientierten Framework 200 bereitgestellten Services 228 benutzerspezifische Zugriffsebenen (z. B. nur Lesen, Lesen und Schreiben, kein Zugriff, Administratorzugriff usw.) zur Verfügung.
Die Prozesssteuerungsanwendung 202 hat in Block 625 eine Schnittstelle zu der netzwerkunabhängigen Serviceschicht 212 des serviceorientierten Frameworks 200. Die Serviceschicht 212 wird als netzwerkunabhängig bezeichnet, weil sie Service(s) 228 zur Kommunikation mit Feldgeräten in Prozesssteuerungssystemen zur Verfügung stellt, wobei die Services nicht von irgendeinem speziellen Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll abhängen. Ein beispielhafter Prozess, der zur Implementierung der Verarbeitung in Block 625 verwendet werden kann, ist in 7 abbildet und wird anschließend detaillierter beschrieben.
Die netzwerkunabhängige Serviceschicht 212 des serviceorientierten Frameworks 200 hat in Block 630 eine Schnittstelle zu einer netzwerkabhängigen Übersetzungsschicht 214 des serviceorientierten Frameworks 200. Die Übersetzungsschicht 214 wird als netzwerkabhängig bezeichnet, weil jede in das serviceorientierte Framework 200 eingeschlossene Übersetzungsschicht 214 die von der Serviceschicht 212 bereitgestellten netzwerkunabhängigen Services 228 in jeweilige Sequenzen von Netzwerkoperationen übersetzt, die für ein spezielles Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch sind (z. B. von diesem abhängen). Ein beispielhafter Prozess, der zur Implementierung der Verarbeitung in Block 630 verwendet werden kann, ist in 8 abbildet und wird anschließend detaillierter beschrieben.
Die netzwerkunabhängige Übersetzungsschicht 214 des serviceorientierten Frameworks 200 hat in Block 635 eine Schnittstelle zu einer jeweiligen netzwerkabhängigen Netzwerkschicht 216 des serviceorientierten Frameworks 200. Die Netzwerkschicht 216 wird als netzwerkabhängig bezeichnet, weil jede in das serviceorientierte Framework 200 eingeschlossene Netzwerkschicht 216 die Sequenzen der Netzwerkoperationen bereitstellt, die durch seine jeweilige Übersetzungsschicht 214 mit einer Netzwerkschnittstelle ermittelt wurden, die auf das spezielle Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll zielt, welches die Übersetzungsschicht 214 unterstützt. Ein beispielhafter Prozess, der zur Implementierung der Verarbeitung in Block 635 verwendet werden kann, ist in 9 abbildet und wird anschließend detaillierter beschrieben.
In Block 640 werden eine oder mehrere Netzwerkschichten 216 des serviceorientierten Frameworks 200 verwendet, um eine Schnittstelle zu einem oder mehreren speziellen Gerätenetzwerken 210 zu bilden, die ein oder mehrere Prozesssteuerungssysteme implementieren, die das eine oder die mehreren Feldgeräte enthalten, mit denen die Prozesssteuerungsanwendung 202 kommunizieren soll. Die Ausführung des beispielhaften Prozesses 600 endet dann.
In 7 ist ein beispielhafter Prozess 625 abbildet, der zur Implementierung der beispielhaften Serviceschichtverarbeitung in Block 625 aus 6 ausgeführt werden kann. In Bezug auf die vorhergehenden Figuren beginnt der Prozess 625 aus 7 mit der Ausführung in Block 705, in dem die Serviceschicht 212 des serviceorientierten Frameworks 200 den/die verfügbaren netzwerkunabhängigen Service(s) 228 in Form von Serviceverträgen offenlegt, worauf Prozesssteuerungsanwendung(en) 202 zugreifen kann bzw. können. In Block 710 ruft eine Prozesssteuerungsanwendung 202 einen oder mehrere der Services 228 unter Verwendung von einer oder mehreren der Serviceschnittstellen 220 auf, wobei jede Serviceschnittstelle 220 einem jeweiligen Service 228 zugeordnet ist. Jede Serviceschnittstelle 220 ist beispielsweise eine Serviceschnittstelle auf Nachrichtenbasis, die netzwerkunabhängige Nachrichten verwendet, die unter Verwendung der Service-Nachrichtentypen 222 und der Service-Datentypen 224 definiert sind, die durch das serviceorientierte Framework 220 spezifiziert werden.
In Block 715 bestimmt die Serviceschicht 212, ob eine durch ein Feldgerät in Block 710 in Reaktion auf die Prozesssteuerungsanwendung 202, die einen speziellen Service 228 aufruft, an die Prozesssteuerungsanwendung 202 zurückgegebene Antwort (z. B. Gerätedaten, Ereignisse usw.) auf ein anwendungsspezifisches Format angepasst werden muss. Wenn eine anwendungsspezifische Anpassung der Antwort erforderlich ist (Block 715), ruft die Serviceschicht 212 einen ausgewählten Adapter 226 auf, um die Antwortdaten auf ein Format anzupassen, das für die Prozesssteuerungsanwendung 202 spezifisch ist. Die Ausführung des beispielhaften Prozesses 625 endet dann.
In 8 ist ein beispielhafter Prozess 630 abbildet, der zur Implementierung der beispielhaften Übersetzungsschichtverarbeitung in Block 630 aus 6 ausgeführt werden kann. In Bezug auf die vorhergehenden Figuren beginnt der Prozess 630 aus 8 mit der Ausführung in Block 805, worin eine spezielle Übersetzungsschicht 214 des serviceorientierten Frameworks 200, die ein Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll unterstützt, welches zur Kommunikation mit einem speziellen Feldgerät verwendet wird, durch die Serviceschicht 212 des serviceorientierten Frameworks 200 aufgerufen wird. In Block 805 wird zudem die in die spezielle Übersetzungsschicht 214 eingeschlossene Anwendungsfassade 229 verwendet, um die Serviceoperationen, die einen speziellen von der Serviceschicht 212 bereitgestellten Service 228 implementieren, in eine jeweilige Sequenz von einer oder mehreren Netzwerkoperationen 230 zu übersetzen, um den Service 228 zu implementieren. Die einen speziellen Service 228 implementierenden Serviceoperationen sind, wie bereits beschrieben, unabhängig von jeglichem Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll, wohingegen die Sequenz der Netzwerkoperationen 230 spezifisch für ein spezielles Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll ist, das zur Implementierung eines Gerätenetzwerks 210 (und z. B. allgemeiner eines Prozesssteuerungssystems) verwendet wird, das ein spezielles Feldgerät enthält, mit dem der Service 228 kommunizieren soll.
Die Übersetzungsschicht 214 verwendet in Block 810 die Gerätebeschreibungsdateien 208 (z. B. im EDDL-Format 232 und/oder im üblichen Dateiformat 234), um die Sequenzen der Netzwerkoperationen 230 zur Interaktion mit einem oder mehreren spezifischen Feldgeräten vorzubereiten, mit denen der Service 228 kommunizieren soll.
In Block 815 führt die Übersetzungsschicht 214 die Sequenz der Netzwerkoperationen 230 (z. B. durch Aufrufen einer entsprechenden Netzwerkschicht 216) durch und pflegt einen Status der Sequenz der Netzwerkoperationen 230 während der Durchführung. Der von der Übersetzungsschicht 214 in Block 810 gepflegte Status kann verwendet werden, um zu verfolgen, welche der Sequenz der Netzwerkoperationen 230 durchgeführt wurde und welche zu einer gegebenen Zeit noch durchgeführt werden muss, um den Service 228 zu implementieren. Nachdem die Sequenz der Netzwerkoperationen 230 durchgeführt worden ist, endet die Ausführung des beispielhaften Prozesses 630.
In 9 ist ein beispielhafter Prozess 635 abbildet, der zur Implementierung der beispielhaften Netzwerkschichtverarbeitung in Block 635 aus 6 ausgeführt werden kann. In Bezug auf die vorhergehenden Figuren beginnt der Prozess 635 aus 9 mit der Ausführung in Block 905, worin eine spezielle Netzwerkschicht 216 aufgerufen wird, um die Kommunikation einer Sequenz von Netzwerkoperationen, die durch eine entsprechende Übersetzungsschicht 214 bestimmt wird, über eine Schnittstelle zu der entsprechenden Netzwerk-API 240 zu ermöglichen, die für das Gerätenetzwerk 210 definiert ist, welche das/die Feldgerät(e) enthält, womit die Sequenz der Netzwerkoperationen 230 durchgeführt werden soll. Die in Block 905 verwendete Netzwerk-API unterstützt beispielsweise verschiedene Netzwerk-Nachrichtentypen 242, Netzwerk-Datentypen 244 und möglicherweise ein oder mehrere Objektwörterbücher 246, die für ein spezielles Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll 236 spezifisch sind, das das Gerätenetzwerk 210 verwendet, welches das/die Feldgerät(e) enthält, womit die Sequenz der Netzwerkoperationen 230 durchgeführt werden soll. Nachdem der Prozess den Block 905 abgeschlossen hat, endet die Ausführung des beispielhaften Prozesses 635.
In 10 ist ein beispielhafter Prozess 1000 dargestellt, der einen beispielhaften Betrieb des Service-Frameworks 200 aus 2 abbildet, um einer Client-Anwendung 202 die Kommunikation mit einem Feldgerät in einem Prozesssteuerungssystem 102 zu ermöglichen. In Bezug auf die vorhergehenden Figuren ruft die Client-Anwendung in Block 1005 einen netzwerkunabhängigen Service 228 auf, der durch die Serviceschicht 212 offengelegt wird und eine generische (z. B. netzwerkunabhängige) Schnittstelle 220 aufweist, um das Lesen von Daten (z. B. überwachtem Druck) aus einem Feldgerät (z. B. einem Drucksender) anzufordern. Die Übersetzungsschicht 214 übersetzt in Block 1010 den netzwerkunabhängigen Service 228 in eine netzwerkabhängige Sequenz von Netzwerkoperationen 230, um den Service 228 in einem speziellen Gerätenetzwerk 210 zu implementieren, welches das Feldgerät enthält. In Block 1010 verwendet die Anwendungsfassade 229 der Übersetzungsschicht 214 beispielsweise Netzwerkkomponenteninformationen, die aus einer Gerätebeschreibungsdatei 208 erhalten wurden, um die Sequenz der Netzwerkoperationen 230 vorzubereiten. (Die Gerätebeschreibungsdatei 208 könnte beispielsweise in einer EDDL-Beschreibung 232 oder einer Beschreibung in üblichem Dateiformat 234 des Drucksenders sein).
In Block 1015 ruft die Übersetzungsschicht 214 eine von einer der Übersetzungsschicht 214 zugeordneten Netzwerkschicht 216 bereitgestellte Netzwerk-API 240 auf, um gemäß einer in Block 1010 bestimmten Sequenz von Netzwerkoperationen 230 netzwerkabhängige Transaktionen (z. B. Befehle, die gemäß den Netzwerk-Nachrichtentypen 242, Netzwerk-Datentypen 244 und/oder Objektwörterbüchern 246 formatiert sind) an das Feldgerät (z. B. den Drucksender) zu senden. Später erhält in Block 1020 die Netzwerk-API 240 eine Antwort (die z. B. gemessene Druckdaten enthält) von dem Feldgerät (z. B. dem Drucksender). Die Übersetzungsschicht 214 übersetzt in Block 1025 das netzwerkabhängige Format der in Block 1015 erhaltenen Antwort in ein generisches netzwerkunabhängiges Antwortformat, das der Serviceschicht 212 zur Verfügung gestellt wird. In Block 1030 ruft die Serviceschicht 212 nach Bedarf einen Adapter 226 auf, um das generische netzwerkunabhängige Format der in Block 1025 vorbereiteten Antwort in ein Format umzuwandeln, das noch netzwerkunabhängig, jedoch für die Anwendung 202 spezifisch ist. In Block 1035 gibt die Serviceschicht die Antwort (z. B. unter Verwendung der Serviceschnittstelle 220 des in Block 1005 aufgerufenen Services 220) an die Anwendung 202 zurück. Die Ausführung des beispielhaften Prozesses 1000 endet dann.
11 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verarbeitungssystems 1100, das den FDI-Server 106 und das serviceorientierte Framework 200 aus 2 implementieren kann. Das beispielhafte Verarbeitungssystem 110 kann zusätzlich oder alternativ zur Implementierung des Clients 104 verwendet werden, um die Client-Anwendungen 120, 202 usw. auszuführen. Der Computer 1100 kann beispielsweise ein Server, ein PC, ein Mobiltelefon (z. B. ein Funktelefon), ein Personal Digital Assistant (PDA), ein Internet-Anwendungsprodukt oder jegliche andere Art von Rechengerät sein.
Das beispielhafte Prozessorsystem 1100 umfasst einen Prozessor 1102 mit zugeordneten Speichern, wie einem Direktzugriffspeicher (RAM) 1104, einem Festwertspeicher (ROM) 1106 und einem Flash-Speicher 1108. Der Prozessor 1102 kann unter anderem maschinenlesbare Anweisungen ausführen, um die in 6–10 dargestellten Prozesse zu implementieren. Der Prozessor 1102 kann jede Art von Verarbeitungseinheit sein, wie ein oder mehrere Intel^®-Mikroprozessoren der Pentium^®-Familie, der Itanium^®-Familie und/oder der XScale^®-Familie, ein oder mehrere Mikrocontroller der ARM^®- und/oder PIC^®-Familien von Mikrocontrollern usw. Es sind natürlich auch andere Prozessoren aus anderen Familien geeignet.
Der RAM 1104, der ROM 1106 und/oder der Flash-Speicher 1108 können maschinenlesbare Anweisungen speichern, die die Prozesse 900 aus 9 implementieren. Das RAM 1104 kann als ein Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM), Dynamic Random Access Memory (DRAM), RAMBUS Dynamic Random Access Memory (RDRAM) und/oder jede beliebige andere Art von Schreib-/Lesespeichervorrichtung implementiert sein. Der Flash-Speicher 1108 des dargestellten Beispiels weist einen Startblock 1110 auf. Der Zugriff auf das RAM 1104, das ROM 1106 und den Flash-Speicher 1108 wird typischerweise durch einen Speichercontroller (nicht dargestellt) gesteuert.
Der Prozessor 1102 ist an eine Schnittstelle gekoppelt, wie einen Bus 1112, zu dem andere Komponenten eine Schnittstelle haben. Im dargestellten Beispiel sind die Komponenten, die eine Schnittstelle zum Bus 1112 haben, eine Eingabevorrichtung 1114, eine Anzeigevorrichtung 1116, eine Massenspeichervorrichtung 1118 und ein Laufwerk für Wechselspeichervorrichtungen 1120. Das Laufwerk für Wechselspeichervorrichtungen 1120 kann zugeordnete Wechselspeichermedien 1122 wie z. B. magnetische oder optische Medien aufweisen.
Die Eingabevorrichtung(en) 1114 erlaubt/erlauben es einem Benutzer, Daten und Befehle in den Prozessor 1102 einzugeben. Die Eingabevorrichtung 1114 kann unter Verwendung von einem oder mehreren von einer Tastatur, einer Maus, einem Touchscreen, einem Track-Pad, einem Strichcodescanner oder einer beliebigen anderen Vorrichtung implementiert sein, die es dem Benutzer ermöglicht, Informationen an den Prozessor 1102 bereitzustellen.
Bei der Anzeigevorrichtung 1116 kann es sich beispielsweise um einen Flüssigkristallanzeige-(LCD)-Monitor, einen Kathodenstrahlröhren-(CRT)-Monitor oder jede beliebige andere geeignete Vorrichtung handeln, die als eine Schnittstelle zwischen der Verarbeitungseinheit 1102 und einem Benutzer dient. Die Anzeigevorrichtung 1116, wie in 11 dargestellt, weist beliebige zusätzliche Hardware auf, die notwendig ist, um für einen Anzeigebildschirm eine Schnittstelle zum Prozessor 1102 zu bilden.
Bei der Massenspeichervorrichtung 1118 kann es sich beispielsweise um eine konventionelle Festplatte oder ein beliebiges anderes magnetisches oder optisches Medium handeln, das von dem Prozessor 1102 abgelesen werden kann.
Bei dem Laufwerk für Wechselspeichervorrichtungen 1120 kann es sich beispielsweise um ein optisches Laufwerk wie z. B. ein CD-R-(Compact Disk-Recordable)-Laufwerk, ein CD-RW-(Compact Disk-Rewritable)-Laufwerk, ein DVD-(Digital Versatile Disk)-Laufwerk oder ein beliebiges anderes optisches Laufwerk handeln. Es kann sich alternativ beispielsweise auch um ein Laufwerk für magnetische Medien handeln. Das Wechselspeichermedium 1122 ergänzt das Laufwerk für Wechselspeichervorrichtungen 1120 insofern, als das Medium dazu ausgewählt wird, mit dem Laufwerk 1122 zu arbeiten. Wenn es sich bei dem Laufwerk für Wechselspeichervorrichtungen 1120 beispielsweise um ein optisches Laufwerk handelt, kann das Wechselspeichermedium 1122 eine CD-R-Disk, eine CD-RW-Disk, eine DVD-Disk oder jede beliebige andere geeignete optische Disk sein. Wenn es sich dagegen bei dem Laufwerk für Wechselspeichervorrichtungen 1120 um eine Vorrichtung für magnetische Medien handelt, kann das Wechselspeichermedium 1122 eine Diskette oder jedes beliebige andere geeignete magnetische Speichermedium sein.
Codierte Anweisungen zum Implementieren von einem oder mehreren der Prozesse aus 6–10 können im RAM 1104, im ROM 1106, im Flash-Speicher 1108, in der Massenspeichervorrichtung 1118 und/oder auf dem Wechselspeichermedium 1122 wie z. B. einer CD oder DVD gespeichert sein.
Alternativ zur Implementierung der hier in einem System wie dem Verarbeitungssystem von 11 beschriebenen Verfahren und/oder Vorrichtung(en) können die hier beschriebenen Verfahren und/oder Vorrichtung(en) in eine Struktur eingebettet werden, wie einen Prozessor oder einen ASIC (anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis).
Es ist aus der vorhergehenden Offenbarung zu erkennen, dass die hier beschriebenen beispielhaften Verfahren, Vorrichtung(en) und Fertigungsartikel zum Implementieren eines serviceorientierten Frameworks zur Kommunikation mit Geräten in einem Prozesssteuerungsnetzwerk verwendet werden können. Das hier offenbarte beispielhafte serviceorientierte Framework kann mindestens unter einigen Umständen gegenüber Prozesssteuerungslösungen nach dem Stand der Technik Vorteile aufweisen. In dem hier offenbarten serviceorientierten Framework können dem System beispielsweise Funktionen, Eigenschaften und Flexibilität von Anbietern hinzugefügt werden, ohne dass dies einen Einfluss auf bestehende Anwendungen hat. Als anderes Beispiel kann das hier offenbarte serviceorientierte Framework die Gesamtkomplexität des Systems reduzieren, weil jede Prozesssteuerungsanwendung nur zu wissen braucht, wie über Services kommuniziert wird, während spezifische Prozesssteuerungsnetzwerk-/-geräteprotokolle, die zur Kommunikation mit Geräten verwendet werden, in einer unteren Ebene in dem Framework bereitgestellt werden. Prozesssteuerungsanwendungen können als weiteres Beispiel unabhängig von den zu Grunde liegenden Gerätenetzwerken geändert werden, weil das hier offenbarte serviceorientierte Framework eine generische netzwerkunabhängige Schnittstelle zur Kommunikation mit den Gerätenetzwerken zur Verfügung steht, wodurch Anwendungsänderungen, Updates und Ersetzungen nur auf dieser gleichen netzwerkunabhängigen Schnittstelle basieren können. Als weiteres Beispiel ermöglicht das hier offenbarte serviceorientierte Framework, dass jede Prozesssteuerungsanwendung lediglich eine einzelnen Verbindung zu dem Framework unterstützt, anstelle von mehreren Verbindungen, um jeden Netzwerktyp zu unterstützen. Das hier offenbarte serviceorientierte Framework ermöglicht als weiteres Beispiel, Services hinzuzufügen, um die von den Prozesssteuerungsgerätnetzwerken bereitgestellten Fähigkeiten zu unterstützen, und EDDL-Beschreibungen können definieren, welche Services ein spezielles Gerät zur Verfügung stellt. Das hier offenbarte serviceorientierte Framework umfasst als weiteres Beispiel gut definierte Schnittstellen zwischen Schichten, die als Konformitätsprüfpunkte zur Validierung von Prozesssteuerungssystemimplementierungen verwendet werden können. Die netzwerkunabhängigen Serviceschnittstellen des hier offenbarten serviceorientierten Frameworks können als weiteres Beispiel Kunden ermöglichen, Geräte von beliebigen Anbietern zu erwerben und mit der Erwartung in die Architektur einzubauen, dass Prozesssteuerungsanwendungen weiterhin mit den verschiedenen Geräten kommunizieren.
Obgleich bestimmte beispielhafte Verfahren, Vorrichtungen und Fertigungsartikel beschrieben wurden, ist der Geltungsbereich des vorliegenden Patents nicht auf diese beschränkt. Dieses Patent deckt im Gegenteil alle Verfahren, Vorrichtungen und Fertigungsartikel ab, die entweder wörtlich oder gemäß der Äquivalenzlehre zur Gänze in den Rahmen der angehängten Ansprüche fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Standardfamilie 802.11 des Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) [0033]

Claims

Verfahren zum Kommunizieren mit einem Gerät in einem Prozesssteuerungssystem, umfassend: Aufrufen eines Service, um mit dem Gerät in dem Prozesssteuerungssystem zu kommunizieren, wobei der Service eine generische Schnittstelle aufweist, die unabhängig von einem zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendeten Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll ist; Übersetzen des Service in eine oder mehrere Netzwerkoperationen, um den Service zu implementieren, wobei die Netzwerkoperationen für das zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch sind; und Verwenden einer Netzwerkschnittstelle, die für das zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist, zur Kommunikation mit dem Gerät gemäß der einen oder den mehreren Netzwerkoperationen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Service als Servicevertrag durch eine Serviceschicht offengelegt wird, die eine Vielzahl von Services bereitstellt, jede der Vielzahl der Services von dem zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendeten Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll unabhängig ist und jeder der Vielzahl von Services die Kommunikation mit Geräten in einer Vielzahl verschiedener Prozesssteuerungssysteme unterstützt, die unter Verwendung einer Vielzahl verschiedener Prozesssteuerungsnetzwerkprotokolle implementiert sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Aufrufen des Service die Verwendung von einem oder mehreren von einer Vielzahl von Nachrichten umfasst, die eine Serviceschnittstelle auf Nachrichtenbasis definieren, um den Service aufzurufen, wobei die Vielzahl von Nachrichten eine Vielzahl von Service-Nachrichtentypen und eine Vielzahl von Service-Datentypen umfasst, wobei die Vielzahl von Service-Nachrichtentypen und die Vielzahl von Service-Datentypen unabhängig von jeglichem Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Übersetzen des Services in eine oder mehrere Netzwerkoperationen zur Implementierung des Services Folgendes umfasst: Übersetzen des Service in eine Sequenz von Netzwerkoperationen, die für das Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch sind, und Pflegen eines Status der Sequenz von Netzwerkoperationen, um zu verfolgen, welche aus der Sequenz von Netzwerkoperationen durchgeführt worden sind, um den Service zu implementieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Übersetzen des Service in eine oder mehrere Netzwerkoperationen zum Implementieren des Services das Lesen einer Gerätebeschreibung für das Gerät umfasst, um die eine oder mehreren Netzwerkoperationen vorzubereiten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, wobei die Gerätebeschreibung in mindestens einer aus einer elektronischen Gerätebeschreibungssprache oder einem üblichen Dateiformat gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die netzwerkspezifische Schnittstelle eine Netzwerk-Anwendungsprogrammschnittstelle umfasst, die mindestens eines aus einer Vielzahl von Netzwerk-Nachrichtentypen, einer Vielzahl von Netzwerk-Datentypen oder einem Objektwörterbuch umfasst und für das zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen einer Antwort von dem Gerät, wobei die Antwort in einem ersten Format vorliegt, das für das zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendete Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist; Übersetzen der Antwort aus dem ersten Format in ein zweites Format, das von dem zur Implementierung des Prozesssteuerungssystems verwendeten Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll unabhängig ist, und Aufrufen eines Adapters, um die Antwort von dem zweiten Format in ein drittes Format umzuwandeln, welches für eine Anwendung spezifisch ist, die die Antwort empfangen soll.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, das ferner Authentifizieren einer Anwendung vor Aufrufen des Service umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, das ferner das Einschränken der Kommunikation mit dem Gerät auf Grundlage einer Benutzerautorisierung umfasst, die beim Aufrufen des Services durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei der Service mindestens einem der Folgenden entspricht: einem ersten Service zum Senden einer Nachricht an ein Gerät und zum Empfangen einer entsprechenden Antwort von dem Gerät; einem zweiten Service zum Abonnieren der veröffentlichten Daten, die von dem Gerät zurückgegeben werden; einem dritten Service zum Empfangen von Ereignissen, die von dem Gerät zurückgegeben werden; einem vierten Service zum Erhalten von Informationen, die das Prozesssteuerungssystem und eine Vielzahl von Geräten einschließlich des Geräts, das das Prozesssteuerungssystem implementiert, beschreiben; und einem fünften Service zum Schreiben von Steuerungsparameterwerten in das Gerät.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei der Service unter Verwendung von einer oder mehreren asynchron gesendeten Nachrichten aufgerufen wird und die Netzwerkschnittstelle synchrones Polling implementiert, um Daten von dem Gerät zu erhalten.
Vorrichtung zum Kommunizieren mit Feldgeräten in Prozesssteuerungssystemen, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Prozessor zur Implementierung eines serviceorientierten Frameworks zur Kommunikation mit einer Vielzahl von Feldgeräten in einer Vielzahl von Prozesssteuerungssystemen, die unter Verwendung einer Vielzahl verschiedener Prozesssteuerungsnetzwerkprotokolle implementiert sind, wobei das serviceorientierte Framework umfasst: eine Serviceschicht, die eine Vielzahl von Services zur Kommunikation mit der Vielzahl von Feldgeräten implementiert, wobei jeder Service eine jeweilige generische Schnittstelle hat, die von jeglichen der Vielzahl von Prozesssteuerungsnetzwerkprotokollen unabhängig ist, die zur Implementierung der Vielzahl von Prozesssteuerungssystemen verwendet werden; eine Vielzahl von Übersetzungsschichten, wobei jede jeweilige Übersetzungsschicht jeden Service in der Vielzahl von Services in eine jeweilige Sequenz von Netzwerkoperationen übersetzt, um den jeweiligen Service zu implementieren, wobei die jeweilige Sequenz von Netzwerkoperationen für ein spezielles Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist, das der jeweiligen Übersetzungsschicht zugeordnet ist; und eine Vielzahl von Netzwerkschichten, die jeweils der Vielzahl von Übersetzungsschichten zugeordnet sind, um eine Vielzahl von Netzwerkschnittstellen bereitzustellen, die für jedes der Vielzahl von Prozesssteuerungsnetzwerkprotokollen spezifisch sind, die zur Implementierung der Prozesssteuerungssysteme verwendet werden; und eine Schnittstelle zur kommunikativen Kopplung einer auf einem Client-Gerät implementierten Anwendung an die durch den Prozessor implementierte Serviceschicht.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei jeder Service als jeweiliger Servicevertrag durch die Serviceschicht offengelegt wird, jeder Service die Kommunikation mit der Vielzahl von Feldgeräten in der Vielzahl verschiedener Prozesssteuerungssysteme unterstützt, die unter Verwendung der Vielzahl verschiedener Prozesssteuerungsnetzwerkprotokolle implementiert sind, und jeder Service unter Verwendung von einer oder mehreren von einer Vielzahl von Nachrichten aufgerufen wird, die eine Serviceschnittstelle auf Nachrichtenbasis definieren, um jeden von der Vielzahl von Services aufzurufen, wobei die Vielzahl der Nachrichten eine Vielzahl von Service-Nachrichtentypen und eine Vielzahl von Service-Datentypen umfasst, wobei die Vielzahl der Service-Nachrichtentypen und der Vielzahl von Service-Datentypen unabhängig von jeglichem Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, insbesondere nach Anspruch 13, wobei eine erste Übersetzungsschicht einen ersten Service in eine erste Sequenz von Netzwerkoperationen übersetzt durch: Lesen einer Gerätebeschreibung für ein erstes Feldgerät, mit dem der erste Service kommunizieren soll, um die erste Sequenz von Netzwerkoperationen vorzubereiten; und Pflegen eines Status der ersten Sequenz von Netzwerkoperationen, um zu verfolgen, welche aus der ersten Sequenz von Netzwerkoperationen durchgeführt worden ist, um den ersten Service zu implementieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13–15, insbesondere nach Anspruch 13, wobei eine erste netzwerkspezifische Schnittstelle durch eine erste Netzwerkschicht bereitgestellt wird, die eine Netzwerk-Anwendungsprogrammschnittstelle umfasst, die mindestens eins aus einer Vielzahl von Netzwerk-Nachrichtentypen, einer Vielzahl von Netzwerk-Datentypen oder einem Objektwörterbuch umfasst und für das zur Implementierung eines ersten Prozesssteuerungssystems verwendete erste Prozesssteuerungsnetzwerkprotokoll spezifisch ist.