DE112005001044T5 - Dienstorientierte Architektur für Prozesssteuerung - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Transportieren von Prozesssteuerungsinformationen zwischen einem
Client-Prozess und einem Server-Prozess in einem Prozesssteuerungssystem,
umfassend:
Einrichten des Server-Prozesses einschließlich einer Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten mit jeweils einer entsprechenden Dienstschnittstelle;
Einrichten des Client-Prozesses mit einem Proxy für jeden der Vielzahl von Diensten, mit denen der Client-Prozess eine kommunikative Verbindung herstellt; und
Bereitstellen von den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess, um den Transport von Prozesssteuerungsinformationen zwischen dem Client-Prozess und dem Server-Prozess zu ermöglichen.
Einrichten des Server-Prozesses einschließlich einer Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten mit jeweils einer entsprechenden Dienstschnittstelle;
Einrichten des Client-Prozesses mit einem Proxy für jeden der Vielzahl von Diensten, mit denen der Client-Prozess eine kommunikative Verbindung herstellt; und
Bereitstellen von den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess, um den Transport von Prozesssteuerungsinformationen zwischen dem Client-Prozess und dem Server-Prozess zu ermöglichen.
Description
- Die vorliegende Anmeldung ist eine regulär eingereichte Anmeldung, die die Priorität zur Nutzung der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/567,980 mit dem Titel "Graphical User Interface for Representing, Monitoring, and Interacting with Process Control Systems", eingereicht am 4. Mai 2004, beansprucht, wobei die genannte Anmeldung hiermit ausdrücklich durch Referenz für alle Zwecke vollständig in diese Anmeldung einbezogen wird. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich außerdem auf die US-Patentanmeldung Nr. 10/625,481 mit dem Titel "Integration of Graphic Display Elements, Process Modules and Control Modules in Process Plants", die am 21. Juli 2003 eingereicht und am 5. August 2004 als US-Patentanmeldung Nr. 2004/0153804 offengelegt wurde, und die wiederum eine teilweise Fortsetzung der US-Patentanmeldung Nr. 10/278,469 mit dem Titel "Smart Process Modules and Objects in Process Plants" ist, die am 22. Oktober 2002 eingereicht und am 22. April 2004 als US-Patentanmeldung Nr. 2004/0075689 offengelegt wurde, wobei die Offenlegungen der genannten Anmeldungen hiermit ausdrücklich durch Referenz für alle Zwecke vollständig in diese Anmeldung einbezogen werden. Diese Anmeldung bezieht sich außerdem auf die US-Patentanmeldung Nr. 10/368,151 mit dem Titel "Module Class Objects in a Process Plant Configuration System", die am 18. Februar 2003 eingereicht und am 7. Oktober 2004 als US-Patentanmeldung Nr. 2004/0199925 offengelegt wurde, wobei die Offenlegung der genannten Anmeldung hiermit ausdrücklich durch Referenz für alle Zwecke vollständig in diese Anmeldung einbezogen wird. Diese Anmeldung bezieht sich außerdem auf die folgenden Patentanmeldungen, die als Internationale (PCT) Anmeldungen am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurden, und die hiermit ausdrücklich durch Referenz für alle Zwecke vollständig in diese Anmeldung einbezogen werden: "Associated Graphic Displays in a Process Environment" (Anwaltsregister Nr.: 06005/41111), "User Configurable Alarms and Alarm Trending for Process Control Systems" (Anwaltsregister Nr.: 06005/41112); Integration of Process Modules and Expert Systems in Process Plants" (Anwaltsregister Nr.: 06005/41113); "A Process Plant User Interface System Having Customized Process Graphic Display Layers in an Integrated Environment" (Anwaltsregister Nr.: 06005/41114); "Scripted Graphics in a Process Environment" (Anwaltsregister Nr.: 06005/41115); "Graphics Integration into a Process Configuration and Control Environment" (Anwaltsregister Nr. 06005/41116); "Graphic Element with Multiple Visualizations in a Process Environment" (Anwaltsregister Nr.: 06005/41117); "System for Configuring Graphic Display Elements and Process Modules in Process Plants (Anwaltsregister Nr.: 06005/41118); "Graphic Display Configuration Framework for Unified Process Control System Interface" (Anwaltsregister Nr.: 06005/41124); "Markup Language-Based, Dynamic Process Graphics in a Process Plant User Interface" (Anwaltsregister Nr.: 06005/41127); "Methods and Apparatus for Modifying Process Control Data" (Anwaltsregister Nrn.: 06005/591622 und 20040/59-11622); "Methods and Apparatus for Accessing Process Control Data" (Anwaltsregister Nrn.: 06005/591623 und 20040/59-11623); und "Integrated Graphical Runtime Interface for Process Control Systems" (Anwaltsregister Nrn.: 06005/591628 und 20040/59-11628).
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Prozesssteuerungssysteme und im Besonderen auf eine dienstorientierte Architektur für Prozesssteuerungssysteme.
- ERFINDUNGSHINTERGRUND
- Prozesssteuerungssysteme, wie sie in der chemischen Industrie, der Petrochemie oder anderen Prozessen eingesetzt werden, umfassen typischerweise ein oder mehrere, über analoge, digitale oder kombinierte analog/digitale Busse kommunikativ mit wenigstens einem Host oder einer Operator-Workstation und einer oder mehreren Feldvorrichtungen verbundene Prozesssteuerungsgeräte und I/O-Einheiten. Die Feldvorrichtungen, bei denen es sich beispielsweise um Ventile, Ventilsteller, Schalter und Messwertumformer (z.B. Temperatur-, Druck- und Durchflusssensoren) handeln kann, sind in der Prozessumgebung angeordnet und führen Prozessfunktionen aus, wie Öffnen und Schließen von Ventilen, Erfassen von Prozessparametern etc. Die Prozesssteuerungsgeräte empfangen Signale entsprechend den Prozessmessungen, die von den Feldvorrichtungen vorgenommen werden, und/oder andere, den Feldvorrichtungen zugehörige Informationen und nutzen diese Informationen zur Ausführung einer Steuerungsroutine, wobei sie Steuersignale generieren, die über die Busse oder sonstige Kommunikationsleitungen an die Feldvorrichtungen abgesetzt werden, um den Betrieb der Prozessanlage zu steuern. Auf diese Weise können die Prozessteuerungsgeräte Steuerungsstrategien realisieren und koordinieren, wobei sie die Feldvorrichtungen über die Busse und/oder andere Kommunikationsleitungen nutzen, über die die Feldvorrichtungen kommunikativ verbunden sind.
- Information von den Feldvorrichtungen und den Steuerungsgeräten kann einer oder mehreren Applikationen bzw. Anwendungen (d.h. Softwareroutinen, Programmen etc.) zur Verfügung gestellt werden, die von der Operator-Workstation (z.B. einem prozessorbasierten System) ausgeführt werden, um einen Operator in die Lage zu versetzen, gewünschte Funktionen bezüglich des Prozesses zu veranlassen, etwa Visualisierung des momentanen Prozessstatus, Evaluierung des Prozesses, Modifizierung der Prozessabläufe etc. Viele Prozesssteuerungssysteme enthalten außerdem eine oder mehrere Applikationsstationen. Diese Applikationsstationen werden typischerweise mittels eines Personalcomputers, einer Workstation o.ä. realisiert, wobei diese über ein lokales Netzwerk (LAN) kommunikativ mit den Steuerungsgeräten, den Operator-Workstations und anderen Systemen innerhalb des Prozesssteuerungssystems verbunden sind. Jede Applikationsstation kann eine oder mehrere Softwareapplikationen ausführen, die Losfertigungsfunktionen, Wartungsmanagementfunktionen, virtuelle Steuerungs funktionen, Diagnosefunktionen, Echtzeitüberwachungsfunktionen, sicherheitsrelevante Funktionen, Konfigurationsfunktionen etc. innerhalb des Prozesssteuerungssystems abwickeln.
- Die zur Implementierung der verschiedenen Applikationen zahlreicher Prozesssteuerungssysteme verwendeten Softwareelemente (z.B. Programme) machen typischerweise in erheblichem Umfang von objektorientierten Programmierungstechniken und Architekturen Gebrauch. Diese objektorientierten Programmierungstechniken und Architekturen basieren auf einer hierarchischen Anordnung von Softwareobjekten, bei denen übergeordnete (z.B. komplexere) Softwareobjekte aus einem oder mehreren untergeordneten Objekten erstellt werden und daher deren Eigenschaften übernehmen. Der starke Rückgriff auf Vererbung in diesen objektorientierten Programmkonfigurationen ermöglicht ein hohes Maß an Code-Sharing (gemeinsame Nutzung von Softwareanweisungen, Programmen etc.), das den zur Implementierung der Steuerungssysteme erforderlichen Gesamtcode- oder Softwareaufwand erheblich reduzieren kann.
- Bekannte objektorientierte Programmkonfigurationen können zwar den zur Implementierung eines verhältnismäßig komplexen Prozesssteuerungssystems erforderlichen Software- oder Codeaufwand vorteilhaft reduzieren, haben aber den Nachteil, dass die mit diesen Konfigurationen verbundene hohe Vererbung oder das Maß an Code-Sharing zu einer starken Abhängigkeit (z.B. Datenabhängigkeiten) zwischen den verschiedenen Softwareroutinen oder -komponenten führt, aus denen sich das Steuerungssystem zusammensetzt. Infolgedessen kann sich eine unabhängige Entwicklung und/oder Versionsbestimmung dieser verschiedenen Softwareroutinen schwierig gestalten oder als unmöglich erweisen. So sind zum Beispiel bei einigen mit den oben genannten objektorientierten Konfigurationen arbeitenden Prozesssteuerungssystemen die Prozesssteuerungssystemapplikationen (z.B. Prozessüberwachungsapplikationen), Datenbankdienste und Laufzeitdienste stark gebunden (d.h. im hohen Maße voneinander abhängig). Insbesondere Client-Applikationen können auf einem gemeinsamen Satz von Datenkomponenten aufgebaut sein, die Daten in der Datenbank darstellen. Wenn dies der Fall ist, müssen die Client-Applikationen bei jeder Änderung der gemeinsamen Datenkomponenten neu erstellt werden. Daher machen die diesen bekannten objektorientierten Prozesssteuerungssoftwarearchitekturen eigenen Datenabhängigkeiten eine unabhängige Versionsbestimmung oder Entwicklung der Datenbankkomponenten und Laufzeitsoftwarekomponenten sehr schwierig oder unmöglich, besonders dann, wenn verschiedene Softwarekomponenten des Prozesssteuerungssystems an verschiedenen Standorten (d.h. Entwicklungsstandorten oder -zentren) entwickelt werden. Um den diesen bekannten objektorientierten Architekturen eigenen Datenabhängigkeiten Rechnung zu tragen, waren die Entwickler von Prozesssteuerungssoftware gezwungen, die Entwicklung von Datenbank-, Laufzeit- und Systemsoftwarekomponenten eng zu koordinieren, um sicherzustellen, dass diese Komponenten einheitlich erstellt und freigegeben werden.
- ZUSAMMENFASSUNG
- In einem Beispiel richten ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Transport von Prozesssteuerungsinformation zwischen einem Client-Prozess und einem Server-Prozess in einem Prozesssteuerungssystem einen Server-Prozess ein, der eine Mehrzahl von Prozesssteuerungsdiensten umfasst, von denen jeder eine entsprechende Dienstschnittstelle hat. Das beispielhafte Verfahren und die beispielhafte Vorrichtung richten außerdem einen Client-Prozess ein, der für jeden der Mehrzahl von Diensten einen Proxy hat, zu dem der Client-Prozess eine kommunikative Verbindung herstellt. Das beispielhafte Verfahren und die beispielhafte Vorrichtung stellen dem Client-Prozess außerdem Endpunktinformationen (z.B. Port-Informationen, URL, URI, etc.) zu den Dienstschnittstellen bereit, um den Transport von Prozesssteuerungsinformation zwischen dem Client-Prozess und dem Server-Prozess zu ermöglichen.
- In einem weiteren Beispiel liefert ein Verfahren zum Binden von Information an eine Laufzeitapplikation einem Ressourcen-Manager einen der Laufzeitapplikation zugeordneten Datenkontext und ordnet, über den Ressourcen-Manager, mindestens eine Eigenschaft aus dem Datenkontext mindestens einer Variablen, mindestens einem Skript oder mindestens einer Datenquellenreferenz zu. Zusätzlich bindet das Verfahren die mindestens eine Eigenschaft an die mindestens eine Variable, an das mindestens eine Skript oder an die mindestens eine Datenquellenreferenz.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Es zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Prozesssteuerungssystems, in dem die beschriebene dienstorientierte Architektur zur Anwendung kommt. -
2 ein Blockdiagramm einer beispielhaften dienstorientierten Architektur, die in dem in1 dargestellten beispielhaften Prozesssteuerungssystem verwendet werden kann. -
3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem von der in2 dargestellten beispielhaften Architektur bereitgestellten Suchdienst und einem Laufzeit-Server veranschaulicht. -
4 ein Flussdiagramm, das beispielhaft eine Art und Weise aufzeigt, wie der Suchdienst aus3 und dessen Host-Server mit dem Datenzugriffsdienst aus3 und dessen Host-Server zusammenwirken können. -
5 einen beispielhaften Prozess, der es dem Suchdienst aus3 ermöglicht, einen Dienst zu lokalisieren. -
6 ein Diagramm, das eine beispielhafte Implementierung eines Sitzungsdienstes veranschaulicht. -
7 ein ausführlicheres Diagramm von Laufzeitdiensten, die von dem beispielhaften Laufzeit-Server aus3 bereitgestellt werden können. -
8 ein ausführlicheres Diagramm von beispielhaften Datenbankdiensten, die von dem Datenbank-Server aus6 bereitgestellt werden können. -
9 ein Diagramm, das beispielhaft eine Art und Weise aufzeigt, wie ein Versionssteuerungs-Server, ein Versions-Server und der Datenbank-Server aus6 zusammenwirken können. -
10 ein Diagramm eines beispielhaften Protokoll-Servers, der eine Vielzahl von Protokolldiensten bereitstellen kann. -
11 ein Diagramm eines beispielhaften Protokollierungs-Servers und die Art, wie der Protokollierungs-Server mit den beispielhaften Laufzeitdiensten aus7 und den beispielhaften Protokolldiensten aus10 zusammenwirken kann. -
12 einen beispielhaften Alarm/Ereignis-Server, der zur Implementierung der beschriebenen beispielhaften dienstorientierten Architektur verwendet werden kann. -
13 einen beispielhaften OPC-Daten-Server, der zur Implementierung der beschriebenen beispielhaften dienstorientierten Architektur verwendet werden kann. -
14 beispielhaft eine Art und Weise, wie die beschriebene beispielhafte dienstorientierte Architektur verwendet werden kann, um Client-Applikationen zugeordnete Laufzeitprozesse mit Datendiensten oder Datenquellen zu verknüpfen oder an diese zu binden. -
15 ein ausführlicheres Beispiel einer Art und Weise, wie Benutzerschnittstellen-Displaygrafiken mit Datendiensten oder Datenquellen verknüpft oder an diese gebunden werden können. -
16 ein beispielhaftes Prozessorsystem, das zur Implementierung der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren verwendet werden kann. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Im Allgemeinen können die hier beschriebenen beispielhaften Vorrichtungen, Verfahren und Produkte in einem Prozesssteuerungssystem dazu verwendet werden, die verschiedenen Softwareelemente (z.B. Programme, Applikationen, Dienste etc.), aus denen sich das Prozesssteuerungssystem zusammensetzt, weitgehend unabhängig voneinander zu gestalten. Im Besonderen nutzen die hier beschriebenen Beispiele eine Software- und Hardwarearchitektur, die eine Vielzahl lose mit einander verbundener (d.h. im Wesentlichen datenunabhängiger) Kerndienste bereitstellt, auf denen eine Vielzahl unabhängiger prozesssteuerungsrelevanter Applikationen aufbaut. Jeder Kerndienst stellt eine genau definierte externe Schnittstelle (z.B. Schemata, Parameter, die in den Dienst importiert und/oder aus diesem exportiert werden, Datenformate etc.) bereit, die individuell geprüft und versioniert werden kann. Entsprechend können auch die prozesssteuerungsrelevanten Applikationen weitgehend unabhängig voneinander (z.B. mit mimimaler oder geringer Abstimmung zwischen verschiedenen Entwicklungsteams, Entwicklungsstandorten etc.) erstellt oder entwickelt werden, da die Applikationen im Wesentlichen datenunabhängig konfiguriert sind. Mit anderen Worten, Softwareentwickler, die an einem Ort eine bestimmte Applikation für den Einsatz innerhalb des Gesamtprozesssteuerungssystems entwickeln, müssen nicht notwendigerweise eng in die Entwicklung einer an einem anderen Ort von einer anderen Gruppe von Softwareentwicklern entwickelten anderen Applikation involviert oder darüber informiert sein. Auf diese Weise minimiert oder eliminiert die hier beschriebene beispielhafte dienstorientierte Architektur die Notwendigkeit, dass verschiedene Softwareentwicklungsteams viel Zeit darauf verwenden, ihren jeweiligen Entwicklungsaufwand abzustimmen (z.B. in Meetings und/oder durch Kommunikation anderer Art), was Zeit und Kosten für den jeweiligen Entwicklungsaufwand erheblich reduziert.
- Im Gegensatz zu zahlreichen bekannten objektorientierten Implementierungen oder Architekturen, bei denen der Schwerpunkt auf der Wiederverwendung von Code oder Software liegt, zielt die hier beschriebene beispielhafte dienstorientierte Prozesssteuerungsarchitektur primär auf eine relativ lose Verbindung (z.B. relativ wenig oder gar keine Datenabhängigkeit) zwischen den Datendiensten und/oder Client-Applikationen ab. Außerdem bestehen bekannte objektorientierte Implementierungen, Prozesssteuerungssoftwareapplikationen oder Programme im Wesentlichen aus einer Zusammenstellung oder einer Anordnung von Softwareelementen, die gemeinsam genutzten Klassenbibliotheken entnommen werden. Im Gegensatz dazu nutzt die hier beschriebene beispielhafte dienstorientierte Architektur Applikationen, die sich aus verhältnismäßig autonomen Diensten zusammensetzen. Statt Klasseninformationen nutzen die der hier beschriebenen beispielhaften dienstorientierten Architektur zugeordneten verhältnismäßig autonomen Dienste Schemata (für Struktur) und Vereinbarungen (für Verhalten). Die hier beschriebenen verhältnismäßig autonomen Dienste (z.B. Datendienste) stellen jeweils eine Vereinbarung bereit (z.B. in einer erweiterbaren Notationssprache, wie zum Beispiel XML), welche die Struktur der Meldungen beschreibt, die der Dienst senden und empfangen kann.
- Ferner behandeln bekannte objektorientierte Prozesssteuerungssoftwareimplementierungen die Kommunikation zwischen Softwareelementen oder Komponenten (z.B. Diensten) und Entwicklern (z.B. Softwareentwicklern an verschiedenen Entwicklungsstandorten) als wenig kostenträchtig (z.B. unter dem Gesichtspunkt der Verarbeitungseffizienz) und implizit. Dagegen behandelt die hier beschriebene beispielhafte dienstorientierte Architektur diese Kommunikation als verhältnismäßig teuer und explizit. Daher wird die hier beschriebene beispielhafte dienstorientierte Architektur so konfiguriert, dass sie die Anzahl und Komplexität von Abstraktionen, die von mehreren Diensten gemeinsam genutzt werden müssen (d.h. gemeinsam von den verschiedenen Softwarekomponenten, aus denen sich die Kerndienste der Prozesssteuerungssoftware zusammensetzen, zugeordneten Diensten), reduziert.
- Ebenfalls im Gegensatz zu bekannten objektorientierten Implementierungen, die den Einsatz von Applikationen unitär behandeln (d.h. gemeinsame Freigabe einer Gruppe von interrelierten Applikationen), behandelt die hier beschriebene beispielhafte dienstorientierte Prozesssteuerungssoftwarearchitektur den Einsatz von Applikationen als laufenden, eher diskreten Prozess. Bei der hier beschriebenen beispielhaften dienstorientierten Architektur können zum Beispiel Client-Applikationen unabhängig von den diesen Applikationen zugrundeliegenden Datendiensten versioniert werden, sodass der in Summe resultierende Zustand des Gesamtsystems und der Applikationen sich im Laufe der Zeit neu zusammensetzen kann. In einigen Fällen kann zum Beispiel ein Dienst lange vor Einsatz der Applikationen, die von diesem Dienst Gebrauch machen, eingesetzt werden. Außerdem versetzt die weitgehende Unabhängigkeit der Applikationen und Dienste die Dienste und/oder Applikationen in die Lage, sich im Laufe der Zeit in unterschiedlichem Tempo unabhängig zu entfalten (d.h. unabhängig entwickelt oder modifiziert zu werden). Um eine größere Integrität im Zusammenwirken der in der hier beschriebenen beispielhaften dienstorientierten Architektur oder Umgebung genutzten verhältnismäßig stark entkoppelten Dienste und/oder Applikationen zu gewährleisten, kann jeder Dienst jedoch so konfiguriert werden, dass jede Meldung, die dieser Dienst von einem anderen Dienst oder einer anderen Applikation empfängt, einem Validierungsprozess unterzogen wird.
- Wie hier ausführlicher beschrieben, kann die beispielhafte dienstorientierte Architektur vorteilhaft dazu verwendet werden, die Verknüpfung, Bindung oder, allgemeiner ausgedrückt, die kommunikative oder operative Kopplung von Laufzeit-Applikationen zugeordneten Parametern mit Variablen, ausführbaren Skripts und/oder den vorher erwähnten Datendiensten zu ermöglichen. So können zum Beispiel die in Verbindung mit der Wiedergabe grafischer Displayelemente, die einer Benutzerschnittstellenapplikation des Prozesssteuerungssystems zugeordnet sind, verwendeten Parameter kommunikativ oder operativ mit einem Laufzeitdatendienst gekoppelt werden. Bei diesem Beispiel werden Änderungen an den mit den Parametern zu koppelnden Daten automatisch von dem Datendienst an die Displayapplikation übertragen, die dann beispielsweise eine grafische Ausgabe so aktualisieren kann, dass sie die veränderten Daten wiedergibt. Bei einer Implementierung können die von der Microsoft Corporation angebotenen Software-Plattformen Avalon und Indigo dazu verwendet werden, das Binden der Displayelementen zugeordneten Eigenschaften an Variable, Skripts und/oder Datendienste zur Laufzeit zu ermöglichen. Statt Avalon und/oder Indigo oder zusätzlich zu diesen Plattformen könnte jedoch auch jede andere geeignete Software-Plattform verwendet werden.
- Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, weist die hier beschriebene beispielhafte dienstorientierte Architektur eine Datendienstebene auf, die eine Datenquellenebene mit prozesssteuerungsrelevanten Daten versorgen kann. Wie nachstehend beschrieben, ermöglicht die Datenquellenebene aus einer Applikation heraus den verhältnismäßig generischen Zugriff auf die Datendienstebene. Ein die Datenquellenebene überlagernder Ressourcen-Manager managt Variable, Scripts und/oder Verweise auf Datenquellen, die einer oder mehreren Laufzeitapplikationen, Displays, grafischen Elementen, Parametern etc. zugeordnet sind. Der hier beschriebene Ressourcen-Manager ermöglicht beispielsweise vorteilhaft das Binden der den grafischen Displayelementen zugeordneten Parameter an eine oder mehrere Variablen oder Datendienste (z.B. über einen Server bereitgestellte Prozesssteuerungsdatenquellen) zur Laufzeit im Gegensatz zur statischen Codierung der Kopplung(en) zwischen den Parametern und diesen Variablen oder Datenquellen.
- Mit den hier beschriebenen beispielhaften Vorrichtungen, Verfahren und Produkten kann eine Displayapplikation Werte oder andere Daten oder Informationen für die verschiedenen ihren Grafikelementen zugeordneten Eigenschaften beim Ressourcen-Manager abrufen. Der Ressourcen-Manager kann seinerseits zur Laufzeit so konfiguriert werden, dass er für die von der Displayapplikation verwendeten Eigenschaften Datenquellen bereitstellt (z.B. überträgt, in Beziehung setzt oder auf andere Weise zuordnet). Daher muss die Displayapplikation nicht statisch codiert werden, um Beziehungen zwischen ihren Grafikelementen und Variablen oder Datenquellen, die an die diesen Grafikelementen zugeordneten Parameterwerte gebunden sind, zu definieren. Stattdessen kann der Ressourcen-Manager zur Laufzeit konfiguriert werden, um diese Beziehungen flexibler und in dynamischer Weise zu definieren.
-
1 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Prozesssteuerungssystems10 , bei dem die hier beschriebene beispielhafte dienstorientierte Architektur zur Anwendung kommt. Wie in1 dargestellt, umfasst das Prozesssteuerungssystem10 ein Steuerungsgerät16 , eine Operatorstation18 , eine aktive Applikationsstation20 und eine Reserve-Applikationsstation22 , die alle über einen Bus oder ein lokales Netzwerk (LAN)24 , das gewöhnlich als Applikationssteuerungsnetz (ACN) bezeichnet wird, kommunikativ miteinander verbunden werden können. Die Operatorstation18 und die Applikationsstationen20 und22 können mittels einer oder mehreren Workstations oder beliebigen anderen geeigneten Computersystemen oder Verarbeitungseinheiten implementiert werden. Zum Implementieren der Applikationsstationen20 und22 könnten zum Beispiel PCs mit Einzelprozessoren in ähnlicher Ausführung wie ein in16 gezeigtes beispielhaftes Prozessorsystem1602 , Workstations mit einem oder mehreren Prozessoren etc. verwendet werden. Ferner kann das LAN24 mit jedem gewünschten Kommunikationsmedium und Protokoll implementiert werden. Das LAN24 kann beispielsweise auf einem festverdrahteten oder drahtlosen Ethernet-Kommunikationsschema basieren, das bekannt ist und daher hier nicht ausführlicher beschrieben wird. Dem Fachmann ist bekannt, dass stattdessen auch ein beliebiges anderes geeignetes Kommunikationsmedium und Protokoll verwendet werden könnte. Obwohl die Zeichnung nur ein LAN zeigt, können auch mehr als ein LAN und entsprechende Kommunikationshardware in den Applikationsstationen20 und22 verwendet werden, um zwischen der Operatorstation18 , den Applikationsstationen20 und22 und dem Steuerungsgerät16 redundante Kommunikationswege zu schaffen. - Das Steuerungsgerät
16 kann über einen digitalen Datenbus32 und eine I/O-Einheit34 mit mehreren intelligenten Feldvorrichtungen26 ,28 und30 gekoppelt werden. Die intelligenten Feldvorrichtungen26 –30 können Fieldbus-konforme Ventile, Stellelemente, Sensoren etc. sein. Wenn dies der Fall ist, kommunizieren die intelligenten Feldvorrichtungen26 –30 unter Verwendung des bekannten Fieldbus-Protokolls über den digitalen Datenbus32 . Stattdessen könnten natürlich auch andere intelligente Feldvorrichtungen und Übertragungsprotokolle verwendet werden. Die intelligenten Feldvorrichtungen26 –30 könnten stattdessen zum Beispiel auch Profibus- oder HART-konforme Vorrichtungen sein, die unter Verwendung der bekannten Profibus- und HART-Übertragungsprotokolle über den Datenbus32 kommunizieren. Weitere I/O-Einheiten (ähnlicher oder gleicher Ausführung wie die I/O-Einheit34 ) können mit dem Steuerungsgerät16 gekoppelt werden, damit weitere Gruppen intelligenter Feldvorrichtungen, die als Fieldbus-Vorrichtungen, HART-Vorrichtungen etc. ausgeführt sein können, die Möglichkeit haben, mit dem Steuerungsgerät16 zu kommunizieren. - Zusätzlich zu den intelligenten Feldvorrichtungen
26 –30 können ein oder mehrere unintelligente Feldvorrichtungen36 und38 kommunikativ mit dem Steuerungsgerät16 verbunden werden. Die unintelligenten Feldvorrichtungen36 und38 können zum Beispiel herkömmliche 4–20 Milliampère (mA) oder 0–10 Volt Gleichstrom (VDC) Vorrichtungen sein, die über entsprechende festverdrahtete Verbindungen40 und42 mit dem Steuerungsgerät16 kommunizieren. - Als Steuerungsgerät
16 kann zum Beispiel ein von Emerson Process Management, LLLP angebotener DeltaVTM Controller verwendet werden. Stattdessen könnte jedoch auch ein beliebiges anderes Steuerungsgerät verwendet werden. Auch wenn in1 nur ein Steuerungsgerät dargestellt ist, könnten weitere Steuerungsgeräte jedes beliebigen gewünschten Typs oder jeder beliebigen gewünschten Kombination von Typen mit den LAN24 gekoppelt werden. Das Steuerungsgerät16 kann eine oder mehrere dem Prozesssteuerungssystem10 zugeordnete Prozesssteuerungsroutinen ausführen. Diese Prozesssteuerungsroutinen können mit der Operatorstation18 von einem System-Techniker oder einem anderen System-Operator generiert und in das Steuerungssystem16 heruntergeladen und dort instanziert werden. - Wie in
1 gezeigt, kann das beispielhafte Prozesssteuerungssystem10 auch eine entfernte Operatorstation44 aufweisen, die über eine Kommunikationsverbindung46 und ein LAN48 kommunikativ mit den Applikationsstationen20 und22 verbunden ist. Die entfernte Operatorstation44 kann sich an einem geografisch entfernten Ort befinden. Wenn dies der Fall ist, wird die Kommunikationsverbindung46 vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, als drahtlose Kommunikationsverbindung, als internetbasiertes oder anderes paketvermitteltes Kommunikationsnetzwerk, in Form von Telefonleitungen (z.B. digitale Teilnehmerleitungen) oder in einer beliebigen Kombination dieser Möglichkeiten ausgeführt. - Wie in dem in
1 dargestellten Beispiel gezeigt, sind die aktive Applikationsstation20 und die Reserve-Applikationsstation22 über das LAN24 und über eine Redundanzstrecke50 kommunikativ miteinander verbunden. Die Redundanzstrecke50 kann eine getrennte, zweckgebundene (d.h. nicht verteilt genutzte) Kommunikationsverbindung zwischen der aktiven Applikationsstation20 und der Reserve-Applikationsstation22 sein. Die Redundanzstrecke50 kann beispielsweise mit einer zweckgebundenen Ethernet-Verbindung (z.B. miteinander verbundenen Ethernet-Karten in den Applikationsstationen20 und22 ) implementiert werden. In anderen Beispielen könnte zum Implementieren der Redundanzstrecke50 jedoch auch das LAN24 oder ein redundantes LAN (nicht dargestellt) verwendet werden, die beide nicht unbedingt zweckgebunden, d.h. kommunikativ mit den Applikationsstationen20 und22 verbunden sein müssen. - Generell tauschen die Applikationsstationen
20 und22 ständig, gelegentlich oder periodisch über die Redundanzstrecke50 Informationen aus (z.B. bei Änderungen der Parameterwerte, Änderungen der Konfiguration der Applikationsstationen etc.), um einen Redundanzkontext einzurichten und aufrechtzuerhalten. Der Redundanzkontext ermöglicht einen nahtlosen oder störungsfreien Wechsel bzw. eine nahtlose oder störungsfreie Umschaltung zwischen der aktiven Applikationsstation20 und der Reserve-Applikationsstation22 . Der Redundanzkontext bietet zum Beispiel die Möglichkeit, bei einem Hardware- oder Softwarefehler in der aktiven Applikationsstation20 oder als Antwort auf eine Anweisung eines Systemoperators oder eines Benutzers oder einer Client-Applikation des Prozesssteuerungssystems10 von der aktiven Applikationsstation20 auf die Reserve-Applikationsstation22 zu wechseln bzw. umzuschalten. -
2 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften dienstorientierten Architektur oder Struktur200 , die in dem beispielhaften Prozesssteuerungssystem10 aus1 verwendet werden kann. Wie in2 gezeigt, umfasst die beispielhafte dienstorientierte Architektur200 einen Server202 und einen Client204 . Der Server202 weist eine Mehrzahl oder Gruppe von Diensten206 ,208 und210 auf, von denen einige oder alle zugehörige Funktionen ausführen können. Die Dienste206 ,208 und210 stellen entsprechende Schnittstellen (z.B. einen oder mehrere Sätze offengelegter Parameter)212 ,214 und216 bereit, die über einen Kommunikations-Port218 eine Kommunikation mit dem Client204 ermöglichen. Die Dienstschnittstellen212 ,214 und216 sind im Wesentlichen generisch und somit im Wesentlichen unabhängig von den Schemata (d.h. Datenformat, Protokoll etc.), die für die Daten verwendet werden, die in den dem beispielhaften Prozesssteuerungssystem aus1 zugeordneten Konfigurations- und/oder Laufzeitdatenbanken enthalten sind. Daher müssen die Dienstschnittstellen212 ,214 und216 nur modifiziert (z.B. aktualisiert) werden, wenn einer oder mehrere der Dienste206 ,208 und210 durch neue Dienst-Fähigkeiten (z.B. Funktionen) ergänzt werden. Somit müssen die Dienstschnittstellen212 ,214 und216 nur geändert werden, wenn Datenobjekte, die von den neu verfügbaren Schnittstellen Gebrauch machen, für den Einsatz im Prozesssteuerungssystem10 (1 ) hinzugefügt werden. - Der Server
202 kann als Software implementiert werden, die auf einem prozessorbasierten System, wie zum Beispiel einer oder mehreren in dem beispielhaften System10 in1 dargestellten Applikationsstationen20 und22 und/oder Operatorstationen18 und44 , ausgeführt wird. Der Server202 kann natürlich auch mit einem beliebigen anderen, mit dem beispielhaften Prozesssteuerungssystem10 (1 ) gekoppelten prozessorbasierten System oder einer beliebigen anderen damit gekoppelten Workstation implementiert werden. - Der Client
204 umfasst mehrere Dienstschnittstellen-Proxies220 ,222 und224 , die jeweils einem der Dienste206 ,208 und210 entsprechen. Die Anzahl der vom Client204 benutzten Dienstschnittstellen-Proxies kann kleiner sein als die Anzahl der vom Server202 bereitgestellten Dienste. Mit anderen Worten, der Client204 erzeugt vorzugsweise Proxies nur für die Dienste, auf die er zugreifen muss. Dies bedeutet, dass der Client204 einen oder mehrere Proxies generieren kann, je nachdem, ob er auf einen oder mehrere der vom Server202 bereitgestellten Dienste206 ,208 und210 zugreifen oder mit einem oder mehreren dieser Dienste zusammenwirken muss. - Ähnlich wie der Server
202 kann der Client204 als Software implementiert werden, die auf einem prozessorbasierten System, wie zum Beispiel einer oder mehreren der Applikationsstationen20 und22 und/oder einer oder mehreren der Operatorstationen18 und44 , ausgeführt wird. Bei einer beispielhaften Implementierung kann der Client204 für den Zugriff auf einen oder mehrere der vom Server202 bereitgestellten Dienste206 ,208 und210 einen Web Browser (z.B. Internet Explorer) oder dergleichen nutzen. Statt eines solchen Web Browsers oder zusätzlich dazu kann jedoch auch jede gewünschte andere Software verwendet werden. Allgemeiner gesagt, kann der Client204 jede gewünschte Applikation innerhalb des beispielhaften Prozesssteuerungssystems10 (1 ) darstellen. So kann der Client204 zum Beispiel eine Konfigurationsapplikation, eine Wartungsapplikation, eine Überwachungsapplikation, eine Prozesssteuerungsapplikation und/oder eine beliebige andere Applikation oder Kombination von Applikationen sein. Wie im Folgenden anhand von14 und15 ausführlicher beschrieben, kann (können) der Client204 (d.h. die Client-Applikation(en)) Display-Funktionalitäten (z.B. grafische Benutzerschnittstellen-Funktionalitäten) aufweisen, damit ein oder mehrere Systemoperator, Techniker und/oder beliebige andere Benutzer bei der Durchführung von Konfigurationsmaßnahmen, zur Laufzeit etc. Prozesssteuerungsdaten betrachten und/oder ändern können. - Die beispielhafte Architektur
200 in2 zeigt nur einen Server in Kommunikation mit nur einem Client. Zusätzliche Server und Clients können jedoch verwendet werden, wenn dies gewünscht wird. So kann der Client204 bei einigen Implementierungen beispielsweise mit Diensten in mehr als einem Server kommunizieren, zusammenwirken und/oder auf diese zugreifen. Ebenso können bei diesen oder anderen Implementierungen der beispielhafte Server202 (oder andere individuelle Server) mit mehreren Clients kommunizieren und/oder zusammenwirken. Zusätzlich ist zu beachten, dass der Client204 mit einem anderen System kommunizieren und für die Zwecke dieser Kommunikation als Server fungieren kann. Ebenso kann der Server202 , wenn er mit einem anderen System als dem Client204 kommuniziert, als Client für diese Kommunikation fungieren. Während die Dienste206 ,208 und210 bei der Darstellung in der Zeichnung in dem Server202 implementiert werden, können ein oder mehrere der Dienste206 ,208 ,210 stattdessen auch auf dem Client204 implementiert werden. - Somit sind die Dienste
206 ,208 und210 bei der in2 dargestellten beispielhaften dienstorientierten Architektur200 im Wesentlichen voneinander und von Applikationen, welche die Dienste206 ,208 und210 nutzen (z.B. aufrufen), entkoppelt (z.B. in Bezug auf Datenabhängigkeiten). Diese Entkopplung hat den Vorteil, dass die den Diensten206 ,208 und210 jeweils zugeordnete Software unabhängig modifiziert oder versioniert und für den Einsatz im Feld freigegeben werden kann, ohne dass eine Notwendigkeit besteht, die von dem Client204 benutzten und auf die Dienste206 ,208 ,210 zugreifende(n) Applikation(en) zu modifizieren oder zu versionieren. Ebenso kann (können) die dem Client204 zugeordnete(en) Applikation(en) ohne Modifizierung oder Versionsbestimmung der Dienste206 ,208 und210 unabhängig modifiziert oder versioniert werden, solange die dem Client204 zugeordnete(en) Applikation(en) den Schnittstellen212 ,214 und216 der entsprechenden Dienste206 ,208 und210 genügt (genügen) oder mit diesen kompatibel ist (sind). Somit bietet die in2 dargestellte beispielhafte Architektur200 die Möglichkeit, die Beziehungen zwischen den dem Client204 zugeordneten Applikationen und einem oder mehreren der Dienste206 ,208 und210 dynamisch zur Laufzeit einzurichten, statt diese Beziehungen durch Fixierung (d.h. Erzeugung von Datenabhängigkeiten) bei Generierung der den Applikationen und/oder Diensten206 ,208 und210 zugeordneten Software statisch zu definieren. - Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, kann die beispielhafte dienstorientierte Architektur
200 verschiedenste Kerndienste und -funktionen bereitstellen. Insbesondere kann die beispielhafte Architektur200 einen Suchdienst zum Registrieren und Lokalisieren von Diensten innerhalb des beispielhaften Prozesssteuerungssystems10 (1 ) bereitstellen. Die beispielhafte Architektur200 kann außerdem auch Folgendes bereitstellen: einen Sitzungsdienst zum An- und Abmelden bei einer oder mehreren der dem Client204 zugeordneten Applikationen, Laufzeitdienste für den Zugriff auf lokale und entfernte Laufzeitinformationen, Datenbankdienste für den Zugriff auf verschiedene Prozesssteuerungsdatenbanken und einen Versionssteuerungsdienst zum Speichern und Auslesen von Versionsinformation zu Diensten und/oder Applikationen, die innerhalb des beispielhaften Prozesssteuerungssystems10 (1 ) verwendet werden. Zusätzlich kann die beispielhafte Architektur200 einen Protokolldienst zum Abrufen protokollierter Informationen, einen Protokollierungsdienst, der mit den Laufzeit- und Protokolldiensten zusammenwirken muss, Alarm/Ereignisdienste, mit denen Alarminformationen ausgelesen werden können, und OLE für Prozesssteuerungs(OPC)-Datendienste bereitstellen. Alle oben genannten beispielhaften Dienste werden im Folgenden ausführlicher beschrieben. Es versteht sich, dass zusätzlich zu den hier im Einzelnen beschriebenen Diensten und/oder stattdessen auch andere Dienste verwendet werden können, wenn dies gewünscht wird. Ferner ist zu beachten, dass die Dienste206 ,208 und210 vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, in der Regel Prozesssteuerungsdatenerfassungs- und -verarbeitungsfunktionen zugeordnet sind, mit denen ein Systembenutzer (z.B. ein Systemoperator, Techniker etc.) nicht unmittelbar in Austausch steht. Stattdessen liefern diese Dienste (z.B. die Dienste206 ,208 und210 ) ihre Daten typischerweise an eine (oder empfangen Daten von einer) Client-Applikation, mit der ein Benutzer in Austausch steht (z.B. eine grafische Benutzerschnittstelle zur Laufzeit). Ferner liefern diese Dienste (z.B. die Dienste206 ,208 und210 ) typischerweise Informationen oder Daten, die für mehrere Client-Applikationen nützlich sind. Ein Dienst, der den Zugriff auf eine Prozesssteuerungsdatenbank ermöglicht, kann zum Beispiel für mehrere Client-Applikationen nützlich sein, wie zum Beispiel grafische Benutzerschnittstellen, die Informationen über den Betrieb, die Wartung, das Protokoll etc. des Prozesssteuerungssystems liefern. Durch Trennen der diensttypischen Funktionen (z.B. Datenbankzugriffsfunktionen) von clientbezogenen Funktionen (z.B. Benutzerschnittstellenfunktionen) können grafische Benutzerschnittstellen und dergleichen versioniert, modifiziert etc. werden, ohne dass die Dienste, mit denen die grafische Benutzerschnittstelle Daten austauscht, modifiziert werden müssen. Ebenso können die Dienste ohne Modifizierung der Applikationen, welche die grafische Benutzerschnittstellen-Funktionalität bereitstellen, versioniert oder modifiziert und/oder durch neue Dienste ergänzt werden. -
3 zeigt ein Diagramm der Beziehung zwischen einem beispielhaften Suchdienst300 , der von der beispielhaften Architektur200 aus2 bereitgestellt werden kann, und einem Laufzeit-Server302 . Im Allgemeinen stellt der beispielhafte Suchdienst300 eine Dienstregistrierungsfunktion304 , eine Dienstlokalisierungsfunktion306 und eine Dienstausgabefunktion308 bereit. - Wie in
3 gezeigt, wirken der Suchdienst300 und somit die Registrierungs-, Lokalisierungs- und Ausgabefunktionen304 ,306 und308 mit einem von dem Laufzeit-Server302 bereitgestellten Datenzugriffsdienst310 zusammen. Der Datenzugriffsdienst310 , bei dem es sich um einen von mehreren von dem im Folgenden anhand von7 erörterten Laufzeit-Server302 bereitgestellten Diensten handelt, stellt eine Schnittstelle zum Abfragen von Informationen zu Diensten bereit, die auf jedem Knoten (z.B. jedem Server) in einem Prozesssteuerungssystem (z.B. dem beispielhaften System10 aus1 ) installiert werden können. - Dienste können mit vereinheitlichten Ressourcen-Bezeichnern (URIs) lokalisiert und/oder registriert werden. Diese URIs können als Adresse mit einem Server-Bezeichnerfeld einem Port-Feld, einem Pfad-Bezeichnerfeld und/oder einem Abfragestring formatiert sein. Gleiche oder ähnliche Ergebnisse können jedoch auch mit jedem gewünschten anderen URI-Format erzielt werden. Beispielhafte URI-Formate (eine Identität, eine HTTP-Adresse und eine spezielle HTTP-Adresse) werden nachstehend aufgeführt.
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4 ist ein Flussdiagramm, das eine Art und Weise aufzeigt, wie der beispielhafte Suchdienst300 (3 ) und dessen Host-Such-Server312 mit dem Datenzugriffsdienst310 und dessen Host-Laufzeit-Server302 zusammenwirken. Im Allgemeinen ermöglicht der in4 dargestellte Prozess die Registrierung eines oder mehrerer Laufzeitdienste (z.B. der beispielhaften Laufzeitdienste700 in7 ) über den Such-Server312 . Im Besonderen beginnt in4 ein Registrierungsprozess400 , sobald eine Workstation (z.B. eine Operatorstation, Applikationsstation etc.) bootet (Block402 ). Die Workstation instanziert oder startet anschließend den Such-Server (z.B. den Such-Server312 aus3 ) (Block404 ), der seinerseits den Suchdienst (z.B. den Suchdienst300 aus3 ) startet (Block406 ). Mit Start des Suchdienstes in Block406 gibt der Such-Server (der als Host für den Suchdienst fiungiert) die vorher durch den Suchdienst registrierten URIs aus. - Nach Starten des Suchdienstes in Block
406 startet die Workstation den (die) Laufzeit-Server (Block408 ). Daraufhin erzeugen der (die) Laufzeit-Server durch Erzeugen eines URI-Platzhalters und Zuordnen eines Port (oder Zuweisen eines Port) zu dem URI einen Such-Proxy (Block410 ). Die in Block410 zugewiesene Port-Nummer wird anschließend an den Suchdienst weitergereicht (Block412 ). - Nach Übermittlung der Port-Nummer an den Suchdienst in Block
412 erstellt der Laufzeit-Server (oder die Laufzeit-Server) mit der in Block410 (Block414 ) zugewiesenen Port-Nummer einen zu registrierenden URI und gibt (geben) den zu registrierenden URI anschließend an den Laufzeitdienst aus (Block416 ). Der Prozess400 registriert dann den in Block416 ausgegebenen URI über einen Such-Proxy im Suchdienst (Block418 ). -
5 zeigt einen beispielhaften Prozess500 , mit dem der Suchdienst einen Dienst lokalisieren (z.B. einen URI für einen gewünschten Dienst bestimmen) kann. Der beispielhafte Prozess500 beginnt mit dem Start einer Client-Applikation (Block502 ). Die Client-Applikation erzeugt dann einen Platzhalter für den zu bestimmenden URI (Block504 ) und ruft über einen Such-Proxy innerhalb des Suchdienstes die Lokalisierungsfunktion auf (durch Weiterreichen des Namens des zu lokalisierenden Dienstes) (Block506 ). Der infolge der Operation in Block506 an die Client-Applikation zurückgegebene URI des zu lokalisierenden Dienstes wird anschließend zum Starten des lokalisierten Dienstes über einen Dienst-Proxy verwendet (Block508 ). -
6 zeigt ein Diagramm einer beispielhaften Implementierung eines Sitzungsdienstes600 . Im Allgemeinen wird der beispielhafte Sitzungsdienst600 jeder ClientApplikation zugeladen und verfolgt die der Applikation zugeordneten Berechtigungen und die Aufrufe der Applikation durch die Benutzer. Somit weist jeder der hier beschriebenen Dienst-Server einen Sitzungsdienst auf, der den Zugriff auf die von dem Server bereitgestellten Dienste koordiniert und den Berechtigungsnachweis validiert, wenn eine Kombination von Benutzer- und Clientapplikationen einen Zugriff auf einen oder mehrere der von dem Server bereitgestellten Dienste abruft. - Im Betrieb wird eine Client-Applikation durch einen spezifischen URI mit einem Server verbunden und ruft eine Sitzungsdienst-Schnittstelle ab. Die Sitzungsdienst-Schnittstelle stellt sowohl Anmelde- als auch Abmeldefunktionen bereit. Bei Aufruf der Anmeldefunktion werden auf der abrufenden Client-Applikation und Benutzeridentifizierung basierende Validierungen des Berechtigungsnachweises durchgeführt. Wenn diese Validierungen erfolgreich sind, wird als Rückmeldung eine Sitzungszugriffsberechtigung erteilt und die abrufende Clientapplikation mit einer Laufzeitsitzung verbunden. Wenn die Client-Applikation eine Verbindung zu einem anderen (z.B. einem weiteren) von dem Server bereitgestellten Dienst abruft, geht die Client-Applikation in der Zugriffsberechtigung an den Server über, der dann mittels der Sitzungszugriffsberechtigung die der betreffenden Client-Applikation zugeordnete Sitzung intern durch einen weiteren Dienst ergänzt. Bei Aufruf der Abmeldefunktion werden alle Dienste, die nicht explizit von der Client-Applikation geschlossen worden sind, ebenfalls geschlossen.
- Im Einzelnen umfasst die in
6 dargestellte beispielhafte Sitzungsdienstimplementierung600 einen Client-Prozess602 , einen Datenbankprozess604 und einen Laufzeitprozess606 . Der Client-Prozess602 kann eine oder mehrere Applikationen umfassen, die beispielsweise auf einer Applikationsstation (z.B. der beispielhaften Applikationsstation20 aus1 ), einer Operatorstation (z.B. der Operatorstation18 aus1 ) und/oder einem beliebigen anderen System ablaufen, das über die Fähigkeit verfügt, maschinenlesbare Anweisungen, maschinenlesbaren Code oder maschinenlesbare Software auszuführen. Der Datenbankprozess604 kann ganz oder teilweise über einen Datenbank-Server608 , der Laufzeitprozess606 ganz oder teilweise über den Laufzeit-Server302 durchgeführt werden (3 ). - Wie in
6 gezeigt, umfasst der Client-Prozess602 des beispielhaften Sitzungsdienstes600 mehrere Client-Applikationen610 und612 mit entsprechenden Sitzungsdienst-Proxies614 und616 , die Sitzungsdienst-Spezialfällen618 und620 in dem Datenbank-Server608 entsprechen. Außerdem muss jede der dem Client-Prozess602 zugeordneten beispielhaften Applikationen610 und612 auf die Datenbank zugreifen können und weist daher entsprechende Proxies622 und624 auf, die den von dem Datenbank-Server608 bereitgestellten Datenzugriffsdienst-Spezialfällen626 und628 zugeordnet sind. Der beispielhafte Client-Prozess602 liefert auch einen einem Downloaddienst632 , der von dem Datenbank-Server608 bereitgestellt werden kann, zugeordneten Proxy630 . Der Datenbank-Server608 weist ferner einen Sitzung-Manager634 auf, der die aktiven Sitzungen (z.B. die Sitzungen618 und620 ) in dem Datenbank-Server608 verfolgt und/oder diese verwaltet. - Die Sitzungen
618 und620 und der Downloaddienst632 in dem Datenbank-Server608 sind über entsprechende Proxies642 ,644 und646 entsprechenden Spezialfällen636 ,638 und640 in dem Laufzeit-Server302 operativ zugeordnet. Eine Maschinenterminalsitzung648 verwaltet die Sitzungen636 und638 , enthält ein Sitzungsobjekt650 und wirkt zur Durchführung der oben genannten Validierungen des Berechtigungsnachweises für das Sitzungsobjekt650 mit einem Sicherheitsdienst652 zusammen. - Wie die in
6 dargestellte beispielhafte Implementierung zeigt, kann jede Client-Applikation somit mit einem oder mehreren von einem oder mehreren Servern bereitgestellten Dienste zusammenwirken. Soweit eine Client-Applikation den Zugriff auf eine Prozesssteuerungsdatenbank erfordert, richtet diese Client-Applikation eine Sitzung (z.B. eine Kommunikationsverbindung) mit einem Server ein, der den erforderlichen Datenbankzugriffsdienst (die erforderlichen Datenbankszugriffdienste) bereitstellt. In der in6 dargestellten beispielhaften Implementierung richtet die Applikation610 beispielsweise eine Sitzung in dem Datenban-Server608 (z.B. über den Sitzungsdienst618 ) ein und macht von dem Datenzugriffsdienst626 in dem Datenbank-Server608 Gebrauch. Auf diese Weise kann eine Client-Applikation mit mehreren lose gekoppelten (oder im Wesentlichen datenunabhängigen) Diensten implementiert werden, für die jeweils ein anderer Server als Host fungieren kann. Die Client-Applikationen kommunizieren dann mit den von den Applikationen jeweils benötigten Diensten über einen oder mehrere Proxies und ein oder mehrere Sitzungsdienstobjekte in dem jeweiligen Host-Server. -
7 zeigt ein ausführlicheres Diagramm der Laufzeitdienste700 , die von dem Laufzeit-Server302 (3 ) bereitgestellt werden können. Im Allgemeinen ermöglichen die Laufzeitdienste700 den Zugriff auf lokale und entfernte Laufzeitprozesssteuerungsinformationen. Wie in7 gezeigt, können die Laufzeitdienste700 den Datenzugriffsdienst310 , einen Uploaddienst704 , einem Fieldbus-Inbetriebnahmedienst706 , einen Laufzeitsitzungsdienst708 , einen Downloaddienst710 , einen Inbetriebnahmedienst712 , einen Untersystemdienst714 und einen Downloadempfangsdienst716 umfassen. - Der Datenzugriffsdienst
310 stellt Funktionen bereit, die das Lesen und Schreiben von Parametern in einer Laufzeitdatenbank (z.B. einer Laufzeitdatenbank, die Prozesssteuerungsparameterwerte innerhalb des beispielhaften Prozesssteuerungssystems10 aus1 enthält) ermöglichen. Zusätzlich ermöglicht der Datenzugriffsdienst310 die Spezifizierung von Elementgruppen (z.B. in Betrieb genommener Steuerungsgerätknoten) in der Laufzeitdatenbank. - Die Upload-, Download- und Downloadempfangsdienste
704 ,710 und716 ermöglichen das Herauf- und Herunterladen von Daten in die bzw. aus der Laufzeitdatenbank. Der Fieldbus-Inbetriebnahmedienst706 und der Inbetriebnahmedienst712 ermöglichen die Inbetriebnahme von Feldvorrichtungen in der Laufzeitdatenbank, und der Laufzeitsitzungsdienst708 nimmt im Zusammenwirken mit der Maschinenterminalsitzung720 und dem Server- Sitzungsdienst718 Sicherheitsfunktionen in der oben anhand der beispielhaften Implementierung aus6 beschriebenen Weise wahr. -
8 zeigt ein ausführlicheres Diagramm von beispielhaften Datenbankdiensten800 , die von dem Datenbank-Server608 bereitgestellt werden können. Wie in8 gezeigt, können die Datenbankdienste800 einen Datenzugriffsdienst802 , einen Downloaddienst804 , einen Uploaddienst806 , einen Fieldbus-Inbetriebnahmedienst808 , einen Importierungsdienst810 , einen Exportierungsdienst812 , einen Inbetriebnahmedienst814 , einen Datenbankverwaltungsdienst816 und einen Versionssteuerungsdienst820 umfassen. Der Datenzugriffsdienst802 liefert Funktionen zum Abfragen und Aktualisieren einer Datenbank. Der Datenzugriffsdienst802 liefert auch eine Befehlsfunktion, die es erlaubt, von einer Client-Applikation erteilte Befehle in Bezug auf die Datenbank im Datenbank-Server608 auszuführen. Jeder Befehl kann eine Vielzahl von Navigierungs- und Aktualisierungsoperationen der Datenbank enthalten. Außerdem kann jeder Befehl in einer einzelnen Datenbanktransaktion ausgeführt werden. Die Befehle werden in der Applikation aufgebaut und als Strings übergeben, die ihrerseits im Datenbank-Server608 als Skripts interpretiert (z.B. kompiliert) und ausgeführt werden. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise werden die Befehle parametriert, sodass für alle ähnlichen Operationen ein gemeinsames Skript verwendet werden kann. Zur Steigerung der Ablaufgeschwindigkeit kann der Datenbank-Server608 Skripts zwischenspeichern und vorkompilieren. In einem Beispiel kann ein von einer Client-Applikation an den Datenbank-Server608 übermittelter Befehl eine Rückmeldung bei der Client-Schnittsttelle auslösen, wenn Versionssteuerungsmaßnahmen (d.h. Versionssteuerungsdienste) benötigt werden. Nach Ausführung des Befehls werden beim Rücksprung zur aufrufenden Routine alle verfügbaren Aktualisierungen aus der Datenbank im Datenbank-Server608 gesammelt. - Der Downloaddienst
804 kann als Schnittstelle implementiert werden, welche das Sequentialisieren im Datenbank-Server608 unterstützt. Die Schnittstelle des Downloaddienstes804 liefert Funktionen zum Ergänzen einer Downloadliste, Prüfen und Durchführen von Uploads, Prüfen von Abhängigkeiten, Verifizieren von Downloads und Übermitteln von Downloadelementen an ein Zielsystem. Der Downloaddienst804 kann so konfiguriert werden, dass er (wie z.B. in6 gezeigt) im Zusammenwirken mit dem Laufzeitdatenzugriffsdienst702 (7 ) Uploads durchführt. Der Downloaddienst804 kann auch mit dem Laufzeitinbetriebnahmedienst712 (7 ) zusammenwirken, um sicherzustellen, dass Vorrichtungen in Betrieb genommen werden, und er kann für den Transport von Downloadskripts mit dem Laufzeit-Downloaddienst710 (7 ) zusammenwirken. - Der Importierungsdienst
810 kann ebenfalls als sequentialisierbare Schnittstelle im Datenbank-Server608 implementiert werden. Der Importierungsdienst810 kann Funktionen zum Spezifizieren einer Importierungsdatei, Spezifizieren von Importiexungsoptionen und zum Importieren der abgefragten Daten liefern. Die Schnittstelle des Importierungsdienstes810 kann auch eine Rückmeldung bereitstellen, die den abrufenden Client in die Lage versetzt, die Importierungsdatei für den Server608 zu lesen, und um den Fortschritt der Importierung zu melden. - Der Exportierungsdienst
812 kann ebenfalls als sequentialisiexbare Schnittstelle implementiert werden. Der Exportierungsdienst812 kann eine Schnittstelle aufweisen, die den Exportierungsdienst812 in die Lage versetzt, eine Exportierungsliste zu ergänzen und anschließend die Exportierung durchzuführen. Zusätzlich kann der Exportierungsdienst812 eine Rückmeldungs-Schnittstelle für die abrufenden Client-Applikation bereitstellen, welche die Client-Applikation in die Lage versetzt, die Exportierungsdatei für den Server zu schreiben, und um den Fortschritt der Exportierung zu melden. - Der Datenbankverwaltungsdienst
816 liefert Funktionen, welche die Neuanlegung, Löschung, Sicherung und Wiederherstellung von Datenbanken ermöglichen. Der Versionssteuerungsdienst820 liefert Funktionen für die Verwaltung von Versionen (z.B. unterschiedliche Versionen von Diensten). -
9 zeigt ein Diagramm, das beispielhaft veranschaulicht, wie ein Versionssteuerungs-Server900 , ein Versions-Server902 und der Datenbank-Server608 zusammenwirken können. Wie in9 gezeigt, umfasst der Versionssteuerungs-Server900 mehrere Versionssteuerungsdienste904 . Die Versionssteuerungsdienste904 können einen Verwaltungsdienst906 und einen Versionsdienst908 umfassen. -
10 zeigt ein Diagramm eines beispielhaften Protokoll-Servers1000 , der eine Vielzahl von Protokolldiensten1002 bereitstellen kann. Die Protokolldienste1002 können einen Datenzugriffsdienst1004 , einen Importierungsdienst1006 , einen Datenschreibdienst1008 , einen Exportierungsdienst1010 , einen Verwaltungsdienst1012 und einen Auditdienst1014 umfassen. Allgemein versetzen die Protokolldienste1002 Client-Applikationen in die Lage, auf protokollierte Prozesssteuerungsinformationen zuzugreifen oder diese abzurufen. Insbesondere ermöglicht der Datenzugriffsdienst1004 das Lesen von Protokollinformationen über einen spezifizierten Zeitraum, das Schreiben von Protokollinformationen einschließlich Zeitinformationen (z.B. Zeitprotokolle) und Kommentaren und die Aktualisierung von Protokollinformationen einschließlich Zeitinformationen und Kommentaren. Der Importierungsdienst1006 ermöglicht die Importierung von Informationen in eine spezifizierte Datei. Der Datenschreibdienst1008 kann aufgerufen werden, um Daten in die Protokoll-Server-Datenbank zu schreiben. Der Exportierungsdienst1010 kann aufgerufen werden, um eine Datei zu exportieren. Der Verwaltungsdienst1012 liefert Funktionen für die Verwaltung von Protokollinformationen, wie zum Beispiel die Neuanlegung, die Löschung und das Verschieben von Protokolldatenarchiven. -
11 zeigt ein Diagramm eines beispielhaften Protokollierungs-Servers1100 und die Axt und Weise, wie dieser mit den Laufzeitdiensten702 (7 ) und den Protokolldiensten1002 (10 ) zusammenwirken kann. Wie in11 gezeigt, stellt der Protokollierungs-Server1100 keine eigenen Dienste bereit, sondern nutzt stattdessen die Laufzeitdienste702 und den Protokolldienst1002 . -
12 und13 zeigen einen Alarm/Ereignis-Server1200 und einen OPC-Daten-Server1300 . Der Alarm/Ereignis-Server1200 stellt eine Vielzahl von Diensten1202 bereit, einschließlich eines Datenzugriffsdienstes1204 , eines Verwaltungsdienstes1206 und eines Konfigurationsdienstes1208 . Der OPC-Daten-Server1300 stellt eine Vielzahl von Diensten1302 bereit, einschließlich eines Datenzugriffdienstes1304 , eines Verwaltungsdienstes1306 und eines Konfigurationsdienstes1308 . -
14 zeigt ein Beispiel einer Art und Weise, wie die hier beschriebene beispielhafte dienstorientierte Architektur verwendet werden kann, um die Client-Applikationen zugeordneten Displaygrafiken von Anwenderschnittstellen mit Variablen, Skripts und/oder Datendiensten oder -quellen zu verknüpfen oder an diese zu binden. Wie in14 gezeigt, können ein oder mehrere Datendienste1400 , wie zum Beispiel ein Protokolldatendienst1402 , ein Laufzeitdienst1404 und/oder beliebige andere Datendienste1406 , die sämtlich oder zum Teil ähnlich oder in gleicher Weise wie die oben anhand von2 ,3 und7 –13 erörterten beispielhaften Dienste implementiert werden können, mit einem oder mehreren Laufzeitprozessen1408 verlinkt, kommunikativ verbunden oder auf andere Weise operativ gekoppelt werden. Die Laufzeitprozesse1408 können beliebige gewünschte Laufzeitprozesse oder Laufzeitapplikationen umfassen. In dem in14 dargestellten Beispiel umfassen die Laufzeitprozesse1408 eine grafische Benutzerschnittstelle oder Displayapplikation1410 , die es einem Benutzer ermöglicht, Prozesssteuerungsdaten, wie zum Beispiel Prozesssteuerungsparameterwerte, prozessrelevante Protokollinformationen, Trendinformationen, Wartungsinformationen, Alarm- oder Warninformationen etc. einzusehen und/oder zu modifizieren. - Wie ebenfalls in
14 gezeigt, wird die kommunikative Kopplung oder Verknüpfung zwischen den Laufzeitprozessen1408 und den Datendiensten1400 mit Datenbindeoperationen oder -prozessen1412 und Datenquellenoperationen oder -prozessen1414 implementiert. Allgemein können die Laufzeitprozesse1408 , die Datenbindeprozesse1412 und die Datenquellenprozesse1414 beispielsweise mit dem Client204 (2 ) und die Datendienste1400 beispielsweise mit dem Server2002 (2 ) durchgeführt werden. Genauer gesagt können die dem Client204 (2 ) zugeordneten Prozesse einschließlich der Laufzeitprozesse1408 , der Datenbindeprozesse1412 und der Datenquellenprozesse1414 mit dem von der Microsoft Corporation angebotenen Betriebssystem Avalon implementiert werden. Da dieses Betriebssystem bekannt ist, werden hier nur bestimmte Aspekte des Betriebssystems Avalon erörtert, um zu einem besseren Verständnis der hier beschriebenen beispielhaften Vorrichtungen, Verfahren und Produkte beizutragen. Das von der Microsoft Corporation angebotene Betriebssystem Avalon ist für die Implementierung der hier beschriebenen Beispiele zwar besonders geeignet, statt dieses Betriebssystems oder zusätzlich könnte jedoch auch jede andere geeignete Software verwendet werden. - Im Einzelnen umfassen die in
14 dargestellten Datenbindeprozesse1412 einen Ressourcen-Manager1416 , der Variable, Skripte und Verweise auf Datenquellen erzeugt und diese verfolgt, wie dies nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Jedes Display (z.B. das Display1410 ) wird von einem eigenen spezifischen Ressourcen-Manager (z.B. dem Ressourcen-Manager1416 ) verwaltet. Wie in14 gezeigt, umfasst das beispielhafte Display1410 grafische Elemente1418 und zugehörige Eigenschaften1420 , die einer oder mehreren Variablen1422 , einem oder mehreren Skripts (d.h. ausführbaren Softwareskripts)1424 und Datenquellenreferenzen1426 zugeordnet sind, die ihrerseits über eine oder mehrere Bindungsobjekte1428 eines Kontextes1430 mit einem oder mehreren der Datendienste1400 gekoppelt, verknüpft oder an diese gebunden sind. Das Bindeobjekt1428 kann eine Stringdarstellung des Ortes eines spezifischen Datenelements in einer Datenquelle (z.B. einer oder mehreren der Datendienste1400 ) umfassen, sodass das Bindeobjekt1428 für eine Datenquelle spezifisch ist. Zusätzlich kann die Stringdarstellung einen Verweis auf ein Alias enthalten, das während der Laufzeit geändert werden kann. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist der Kontext1430 auch mit einer Laufzeitdatenquelle1431 und einem Datenquellen-Manager1432 gekoppelt, der weiter unten erörtert wird. - Wie in
14 gezeigt, empfängt der Ressourcen-Manager1416 einen Datenkontext von dem Display1410 . Im Allgemeinen setzt sich der Datenkontext aus den von dem Display1410 bei der Wiedergabe der Elemente1418 verwendeten Eigenschaften1420 zusammen. Der Ressourcen-Manager1416 ist so konfiguriert, dass er die dem Datenkontext zugeordneten Eigenschaften1420 an entsprechende Variable1422 , Skripts1424 und Referenzen1426 überträgt, mit diesen in Beziehung setzt oder diesen auf andere Weise zuordnet. Zusätzlich kann der Ressourcen-Manager1416 so konfiguriert sein, dass er die Eigenschaften1420 über die Bindungen1428 , den Kontext1430 und den Datenquellen-Manager1432 an einen oder mehrere der Datendienste1400 überträgt, mit diesen in Beziehung setzt oder diesen auf andere Weise zuordnet. Die Abbildungsfunktionen, die der Ressourcen-Manager1416 verwendet, um die Eigenschaften1420 des Displays1410 mit den Variablen1422 , den Skripts1424 , den Referenzen1426 und/oder den Datendiensten1400 in Beziehung zu setzen, können im Zuge einer Systemkonfiguration eingerichtet werden, beispielsweise von einem Konfigurationstechniker oder einem anderen Systembenutzer. Dies bedeutet, dass im Gegensatz zu vielen bekannten Displays von Prozesssteuerungssystemen oder Benutzerschnittstellen die Displaymerkmale1410 , oder allgemeiner die Laufzeitprozesse1408 , nicht statisch durch die Software definiert werden, aus der sich die den Laufzeitprozessen1408 zugeordneten Applikationen zusammensetzen. Der Ressourcen-Manager1416 ist im Gegenteil so konfiguriert, dass er die Beziehungen zwischen den Eigenschaften1420 des Displays1410 und einer oder mehreren der Variablen1422 , der Skripts1424 , der Referenzen1426 und der Datenquellen1400 zur Laufzeit festlegt. - Im Betrieb kann der Ressourcen-Manager
1416 Informationen über eine Änderung einer Variablen, eines Werts, eines textlichen Namens etc. erhalten. In einigen Fällen kann die Datenänderung über eine Änderung in dem Datenkontext transportiert werden, der dem Ressourcen-Manager1416 übermittelt wird. Im Einzelnen kann in diesen Fällen eine benutzerinitiierte Änderung einer oder mehrerer der Eigenschaften1420 eines oder mehrere der Skripts1424 aufrufen, um zu veranlassen, dass sich einer oder mehrere der den Variablen1422 und/oder den Referenzen1426 zugeordneten Werte ändern. In Fällen, in denen die Änderungen Daten betreffen, die in einem oder mehreren der Datendienste1400 gespeichert sind, können sich dann Änderungen an den von dem Ressourcen-Manager1416 verwalteten Objekten automatisch über die Bindungen1428 und das Kontextobjekt1430 auf einen oder mehrere entsprechende Datendienste1400 ausbreiten. In anderen Fällen können Datenänderungen in einem oder mehreren der Datendienste1400 auftreten (z.B. infolge einer Änderung des Werts einer Prozessvariablen) und sich dann über den Kontext1430 und die Bindungen1428 automatisch über die von dem Ressourcen-Manager1416 bereitgestellte Abbildungsfunktionalität auf entsprechende Eigenschaften1420 ausbreiten. - Der Datenquellen-Manager
1432 erstellt und verwaltet Kontextobjekte (z.B. das Kontextobjekt1430 ), die dazu verwendet werden, Client-Zustandsinformationen über eine Gruppe von einer Datenquelle zugeordneten Bindeobjekten (z.B. das Bindeobjekt1428 ) aufrechtzuerhalten. Für Displays, die einer grafischen Benutzerschnittstelle zugeordnet sind, besteht eine eindeutige Entsprechung zwischen den Kontextobjekten und den Displays. Mit anderen Worten, es gibt einen Kontext pro Display und jeder Kontext enthält nur die dem betreffenden Display zugeordneten Bindungen. So entspricht das Kontextobjekt1430 in dem in14 dargestellten Beispiel ausschließlich dem Display1410 . - Ein Kontextobjekt stellt außerdem Datenaktualisierungsmechanismen bereit, von denen einer ereignisbasiert ist und Aktualisierungen bei jedem einzelnen Ereignis initiiert, während der andere zwischenspeichernd wirkt und eine Vielzahl von Datenänderungsereignissen sammelt und Aktualisierungen periodisch (z.B. auf Basis eines Zeitgebers) durch Übermittlung einer Liste geänderter Bindeelemente an eine Datenquelle in Abhängigkeit von dem Zeitgeber initiiert. Wenn eine verhältnismäßig große Anzahl von Ereignissen verarbeitet werden muss, kann eine Reaktion auf jedes einzelne Ereignis natürlich die Leistung der Laufzeitprozesse
1408 und/oder des gesamten Prozesssteuerungssystems (z.B. des Prozesssteuerungssystems10 aus1 ) beeinträchtigen (z.B. die Reaktionsgeschwindigkeit verlangsamen). Dies bedeutet, dass eine periodische Rekation auf eine Liste offener Bindungen (z.B. gesammelter Bindungen, für die sich Daten geändert haben, aber noch nicht an einen Laufzeitprozess weitergereicht worden sind) die Gesamtleistung verbessern kann. Verbindungen zwischen dem Kontextobjekt1430 und den Datendiensten1400 können beispielsweise mit der von der Microsoft Corporation angebotenen Softwareplattform Indigo implementiert werden. - In dem in
14 beschriebenen Beispiel wird der Änderungsinformationsfluss am Display1410 initiiert und breitet sich dann über den Ressourcen-Manager1416 , die Bindung1428 , den Datenquellen-Manager1432 und den Kontext1430 automatisch auf einen oder mehrere der Datendienste1410 aus. Stattdessen oder zusätzlich könnten die Datenänderungsinformationen jedoch auch automatisch von einem oder mehreren der Datendienste1400 auf das Display1410 gelangen. -
15 zeigt beispielhaft eine Art und Weise, wie die Benutzerschnittstellen-Displaygrafik mit Datendiensten oder -quellen verknüpft oder an diese gebunden werden kann. Wie in15 gezeigt, weist ein Display1502 (z.B. eine Applikation oder eine andere Laufzeitentität, die ein Display bereitstellt), ein Displayelement oder eine Displaygrafik1504 auf, die ihrerseits einem Parameter oder Displayinhalt1506 zugeordnet ist. Das Display1502 kann eine Benutzerschnittstelle sein, die einer oder mehreren prozesssteuerungsrelevanten Applikationen zugeordnet ist, wobei in diesem Fall die Grafik1504 eine prozesssteuerungsrelevante Grafik sein kann, wie zum Beispiel ein Textfeld für einen Prozesssteuerungswert, eine grafische Darstellung einer Prozesssteuerungsvorrichtung wie etwa einer Pumpe, eines Ventils etc. Der Displayinhalt1506 kann aus Textinformation (z.B. wenn die Displaygrafik1504 ein Textfeld ist), einer Farbe (z.B. einer von mehreren Füllfarben) für einen Prozesszustand (z.B. Rot als Anzeige eines Parameterwerts, der sich einer vorbestimmten Grenze nähert oder diese überschritten hat, und/oder der Notwendigkeit, Korrekturmaßnahmen zu ergreifen), einer Drehzahl eines grafischen Elements (z.B. eines Gebläse- oder Pumpenflügelrads), einer dreidimensionalen Ansicht eines Motors oder einer anderen Vorrichtung, die schwingt, sich bewegt etc., und/oder einem beliebigen anderen Inhalt bestehen. - Das Display
1502 ist kommunikativ oder operativ mit einem spezifischen Ressourcen-Manager1508 verbunden, der seinerseits kommunikativ oder operativ mit einem Prozesskontext1510 und einer Prozessbindung1512 verbunden ist. Der Prozesskontext1510 kann so konfiguriert werden, dass er an die Prozessbindung1512 gesammelte Datenänderungsmitteilungen oder ereignisgesteuerte Datenänderungsmitteilungen übermittelt. Die Prozessbindung1512 kann auf Daten an einer festen Speicherstelle in einer Datenquelle oder einem Datendienst und/oder auf einen Alias für Daten in einer Datenquelle oder einem Datendienst verweisen. Die Prozessbindung1512 ist über ein Bindeobjekt1514 kommunikativ oder operativ mit dem Displayinhalt1506 verbunden. - Im Betrieb enthält der Ressourcen-Manager
1508 einen Datenkontext oder Parameter, der bzw. die von dem Display1502 für die Wiedergabe der Displaygrafik1504 und des Displayinhalts1506 verwendet wird bzw. werden. Der Ressourcen-Manager1508 überträgt mindestens eine der dem Display1502 zugeordneten Eigenschaften an von dem Prozesskontext1510 bereitgestellte Daten oder setzt diese mit diesen Daten in Verbindung oder ordnet sie diesen auf andere Weise zu, wobei der Prozesskontext1510 als „Auffangstelle" für in einem Datendienst (z.B. einem der in14 gezeigten Datendienste1400 ) gespeicherte Daten dient. Mit anderen Worten, der Prozesskontext1510 kann mittels eines Kontextobjekts, wie zum Beispiel dem Kontextobjekt1430 (14 ), implementiert werden und daher Informationen von einem Datendienst oder einer anderen Datenquelle operativ oder kommunikativ mit dem Ressourcen-Manager1508 und letztendlich dem Displayinhalt1506 und somit dem Display1502 verbinden. Der Prozesskontext1510 kann so konfiguriert werden, dass Datenänderungsinformationen (z.B. für die periodische Übergabe geänderter Daten) gesammelt oder bei jeder einzelnen Datenänderung an die Prozessbindung1512 übermittelt werden. Der Prozesskontext1510 ist für den Empfang von Infomationen aus dem Ressourcen-Manager1508 konfiguriert, die den Prozesskontext1510 über die Daten informieren, für die der Ressourcen-Manager1508 Änderungsmitteilungen benötigt. Folglich kann der Prozesskontext1510 so konfiguriert werden, dass er nur Änderungsmitteilungen für Daten bereitstellt, die dem Datenkontext des Display1502 in dem Ressourcen-Manager1508 zugeordnet sind. In jedem Fall bindet die Prozessbindung1512 (über die Bindung1514 ) bei Empfang einer Mitteilung von dem Prozesskontext1510 , dass sich ein oder mehrere Datenwerte geändert haben, den neuen Wert (die neuen Werte) an den Displayinhalt1506 und sendet anschließend eine Änderungsmitteilung an den Ressourcen-Manager1508 . Bei Empfang der Änderungsmitteilung von der Prozessbindung1512 ruft der Ressourcen-Manager1508 ein Eigenschaftsänderungsverfahren für das Display1502 auf und veranlasst dadurch eine Aktualisierung des Displays1502 zur Aufnahme der neu gebundenen Daten. - Die hier beschriebenen Funktionsblöcke oder Operationen können mit jeder gewünschten Kombination von Software, Firmware und Hardware implementiert werden. So können zum Beispiel ein oder mehrere Mikroprozessoren, Mikrocontroller, applikationsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) etc. auf Anweisungen oder Daten zugreifen, die auf maschinen- oder prozessorzugreifbaren Speichermedien gespeichert sind, um die hier beschriebenen Verfahren auszuführen und die hier beschriebenen Vorrichtungen zu implementieren. Die Speichermedien können jede beliebige Kombination von Vorrichtungen und/oder Medien umfassen, wie zum Beispiel Halbleiterspeichermedien einschließlich Direktzugriffsspeicher (RAM), Festwertspeicher (ROM), elektrisch löschbare Nur-Lese-Speicher (EEPROM) etc., sowie optische Speichermedien, Magnetspeichermedien etc. Außerdem kann die Übernahme der bzw. der Zugriff auf die zum Implementieren der Funktionsblöcke verwendeten Software durch den Prozessor oder eine oder mehrere andere die Software ausführende Vorrichtungen zusätzlich oder alternativ über das Internet, Telefonleitungen, Satellitenkommunikationen etc. erfolgen.
-
16 zeigt ein beispielhaftes Prozessorsystem1602 , das zum Implementieren der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren verwendet werden kann. Das beispielhafte prozessorbasierte System1602 kann zum Beispiel ein Server, ein PC oder eine beliebige andere Computereinrichtung sein. - Der Prozessor
1600 kann zum Beispiel mit einem oder mehreren Intel® Microprozessoren der Pentium®-Familie, der Itanium®-Familie oder der XScale®-Familie implementiert werden. Andere Prozessoren anderer Familien und anderer Anbieter sind natürlich ebenfalls geeignet. Der Prozessor1600 kommuniziert über einen Bus1608 mit einem Hauptspeicher, der einen flüchtigen Speicher1604 und einen nichtflüchtigen Speicher1606 umfasst. Der flüchtige Speicher1604 kann mit Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM), Dynamic Random Access Memory (DRAM), RAMBUS Dynamic Random Access Memory (RDRAM) und/oder jeder beliebigen anderen Direktzugriffsspeichervorrichtung implementiert werden. Der nichtflüchtige Speicher1606 kann mit einem Flash-Speicher und/oder jeder anderen gewünschten nichtflüchtigen Speichervorrichtung implementiert werden. Der Zugriff auf den Speicher1604 wird typischerweise herkömmlich über eine Speichersteuerung (nicht dargestellt) abgewickelt. - Das System
1602 weist außerdem eine Schnittstellenschaltung1610 auf. Die Schnittstellenschaltung1610 kann mit einer beliebigen bekannten Schnittstellennorm implementiert werden, um beispielsweise das System1602 in die Lage zu versetzen, über eine oder mehrere der Leitungen24 ,32 ,40 ,42 ,46 und48 in1 zu kommunizieren. - Das System
1602 weist zudem eine oder mehrere Massenspeichervorrichtungen1618 zum Speichern von Software und/oder Daten auf. Beispiele solcher Massenspeichervorrichtungen sind u.a. Diskettenlaufwerke, Festplattenlaufwerke, CD-Laufwerke und DVD-Laufwerke. - Obwohl bestimmte Verfahren, Vorrichtungen und Produkte beschrieben wurden, ist der Schutzumfang dieses Patents nicht auf diese beschränkt. Das Patent umfasst im Gegenteil alle Verfahren, Vorrichtungen und Produkte, die dem Geiste nach oder durch Äquivalenz billigerweise in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen.
- Zusammenfassung
- Die Offenlegung beschreibt eine dienstorientierte Architektur für Prozesssteuerungssysteme. In einem Beispiel richtet ein Verfahren für den Transport von Prozesssteuerungsinformation zwischen einem Client-Prozess (
204 ) und einem Server-Prozess (202 ) in einem Prozesssteuerungssystem (200 ) einen Server-Prozess ein, der eine Mehrzahl von Prozesssteuerungsdiensten (206 ,...,210 ) umfasst, von denen jeder eine entsprechende Dienstschnittstelle (212 ,...,216 ) hat. Das beispielhafte Verfahren richtet außerdem einen Client-Prozess ein, der für jeden der Mehrzahl von Diensten einen Proxy (220 ,...,224 ) hat, zu dem der Client-Prozess eine kommunikative Verbindung herstellt. Das beispielhafte Verfahren stellt dem Client-Prozess außerdem Port-Informationen zu den Dienstschnittstellen bereit, um den Transport von Prozesssteuerungsinformation zwischen dem Client-Prozess und dem Server-Prozess zu ermöglichen.
Claims (44)
- Verfahren zum Transportieren von Prozesssteuerungsinformationen zwischen einem Client-Prozess und einem Server-Prozess in einem Prozesssteuerungssystem, umfassend: Einrichten des Server-Prozesses einschließlich einer Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten mit jeweils einer entsprechenden Dienstschnittstelle; Einrichten des Client-Prozesses mit einem Proxy für jeden der Vielzahl von Diensten, mit denen der Client-Prozess eine kommunikative Verbindung herstellt; und Bereitstellen von den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess, um den Transport von Prozesssteuerungsinformationen zwischen dem Client-Prozess und dem Server-Prozess zu ermöglichen.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einrichten des Server-Prozesses das Ausführen von Software auf einem prozessorbasierten System zum Bereitstellen eines Servers umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einrichten des Server-Prozesses einschließlich der Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten das Einrichten mindestens eines Suchdienstes, eines Sitzungsdienstes, eines Laufzeitdienstes, eines Datenbankdienstes, eines Versions-Bestimmungs-Dienstes, eines Protokolldienstes, eines Alarm- und Ereignisdienstes oder eines OPC-Datendienstes umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einrichten des Client-Prozesses das Ausführen von Software auf einem prozessorbasierten System zum Bereitstellen einer Client-Applikation bzw. Anwendung umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Client-Applikation mindestens eine Browser-Applikation, eine Konfigurationsapplikation, eine Wartungsapplikation oder eine Diagnoseapplikation umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen der den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess das Bereitstellen eines vereinheitlichten Ressourcen-Bezeichners für den Client-Prozess umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen der den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess das Aufrufen eines Suchdienstes umfasst, der die Endpunktinformationen lokalisiert.
- Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Bereitstellen der den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess den Empfang eines vereinheitlichten Ressourcen-Bezeichners von dem Suchdienst umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Einrichten einer Sitzung für den Client-Prozess in dem auf den Endpunktinformationen basierenden Server-Prozess und mindestens eines der Proxies.
- Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Einrichten eines weiteren Server-Prozesses und den Transport von Informationen zwischen dem Client-Prozess und dem weiteren Server-Prozess.
- Vorrichtung zum Transportieren von Prozesssteuerungsinformationen zwischen einem Client-Prozess und einem Server-Prozess in einem Prozesssteuerungssystem mit: einem Prozessor, der mit einem Speicher verbunden und für folgende Aufgaben programmiert ist: Einrichten des Server-Prozesses einschließlich einer Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten mit jeweils einer entsprechenden Dienstschnittstelle; Einrichten des Client-Prozesses mit einem Proxy für jeden der Vielzahl von Diensten, mit denen der Client-Prozess eine kommunikative Verbindung herstellt; und Bereitstellen von den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess, um den Transport von Prozesssteuerungsinformationen zwischen dem Client-Prozess und dem Server-Prozess zu ermöglichen.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor zum Einrichten des Server-Prozesses mit der Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten durch Einrichten mindestens eines Suchdienstes, eines Sitzungsdienstes, eines Laufzeitdienstes, eines Datenbankdienstes, eines Versions-Bestimmungs-Dienstes, eines Protokolldienstes, eines Alarm- und Ereignisdienstes oder eines OPC-Datendienstes programmiert ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor zum Einrichten des Client-Prozesses durch Ausführen von Software zum Bereitstellen einer Client-Applikation programmiert ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Client-Applikation mindestens eine Browser-Applikation, eine Konfigurationsapplikation, eine Wartungsapplikation oder eine Diagnoseapplikation umfasst.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor zum Bereitstellen der den Dienstschnittstellen für den Client-Prozess zugeordneten Endpunktinformationen durch Bereitstellen eines vereinheitlichten Ressourcen-Bezeichners für den Client-Prozess programmiert ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor zum Bereitstellen der den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess durch Aufrufen eines Suchdienstes programmiert ist, der die Endpunktinformationen lokalisiert.
- Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Prozessor zum Bereitstellen der den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess durch Empfangen eines vereinheitlichten Ressourcen-Bezeichners von dem Suchdienst programmiert ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor programmiert ist, eine Sitzung für den Client-Prozess in dem auf den Endpunktinformationen basierenden Server-Prozess und mindestens einen der Proxies einzurichten.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor zum Einrichten eines weiteren Server-Prozesses und für das Transportieren von Informationen zwischen dem Client-Prozess und dem weiteren Server-Prozess programmiert ist.
- Maschinenlesbares Medium mit darauf gespeicherten Anweisungen, die bei Ausführung eine Maschine veranlassen: einen Server-Prozess einschließlich einer Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten mit jeweils einer entsprechenden Dienstschnittstelle einzurichten; einen Client-Prozess mit einem Proxy für jeden der Vielzahl von Diensten, mit denen der Client-Prozess eine kommunikative Verbindung herstellt, einzurichten; und den Dienstschnittstellen zugeordnete Endpunktinformationen für den Client-Prozess bereitzustellen, um den Transport von Prozesssteuerungsinformationen zwischen dem Client-Prozess und dem Server-Prozess zu ermöglichen.
- Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 20, wobei die Anweisungen bei Ausführung die Maschine veranlassen, durch Einrichten mindestens eines Suchdienstes, eines Sitzungsdienstes, eines Laufzeitdienstes, eines Datenbankdienstes, eines Versions-Bestimmungs-Dienstes, eines Protokolldienstes, eines Alarm- und Ereignisdienstes oder eines OPC-Datendienstes den Server-Prozess einschließlich der Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten einzurichten.
- Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 20, wobei die Anweisungen bei Ausführung die Maschine veranlassen, durch Bereitstellen einer Client-Applikation den Client-Prozess einzurichten.
- Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 22, wobei die Client-Applikation mindestens eine Browser-Applikation, eine Konfigurationsapplikation, eine Wartungsapplikation oder eine Diagnoseapplikation umfasst.
- Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 20, wobei die Anweisungen bei Ausführung die Maschine veranlassen, durch Bereitstellen eines vereinheitlichten Ressourcen-Bezeichners für den Client-Prozess die den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess bereitzustellen.
- Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 20, wobei die Anweisungen bei Ausführung die Maschine veranlassen, durch Aufrufen eines Suchdienstes, der die Endpunktinformationen lokalisiert, die den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess bereitzustellen.
- Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 25, wobei die Anweisungen bei Ausführung die Maschine veranlassen, durch Empfang eines vereinheitlichten Ressourcen-Bezeichners von dem Suchdienst die den Dienstschnittstellen zugeordneten Endpunktinformationen für den Client-Prozess bereitzustellen.
- Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 20, wobei die Anweisungen bei Ausführung die Maschine veranlassen, eine Sitzung für den Client-Prozess in dem auf den Endpunktinformationen basierenden Server-Prozess und mindestens einen der Proxies einzurichten.
- Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 20, wobei die Anweisungen bei Ausführung die Maschine veranlassen, einen weiteren Server-Prozess einzurichten und Informationen zwischen dem Client-Prozess und dem weiteren Server-Prozess zu transportieren.
- Vorrichtung zum Austauschen von Prozesssteuerungsinformationen mit: einem Server mit einem Kommunikations-Port und einer Vielzahl von Dienstschnittstellen und den Dienstschnittstellen entsprechenden Prozesssteuerungsdiensten; und einem Client mit einer Vielzahl von Dienstschnittstellen-Proxies, die jeweils einer der Vielzahl von Dienstschnittstellen entsprechen und jeweils so konfiguriert sind, dass sie Prozesssteuerungsinformationen über den Kommunikations-Port kommunizieren.
- Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei der Kommunikations-Port einem vereinheitlichten Ressourcen-Bezeichner zugeordnet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten mindestens einen Suchdienst, einen Sitzungsdienst, einen Laufzeitdienst, einen Datenbankdienst, einen Versions-Bestimmungs-Dienst, einen Protokolldienst, einen Alarm- und Ereignisdienst oder einen OPC-Datendienst umfasst.
- Vorrichtung nach Anspruch 29, des Weiteren umfassend einen weiteren Server, der konfiguriert ist, eine weitere Vielzahl von Diensten für den Client bereitzustellen.
- Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei der Client mindestens eine Prozesssteuerungsapplikation umfasst, die konfiguriert ist, um mit mindestens einem der Vielzahl von Prozesssteuerungsdiensten zusammenzuwirken.
- Verfahren zum Registrieren eines Prozesssteuerungsdienstes in einem Prozesssteuerungssystem, umfassend: Einrichten eines Suchdienstes innerhalb des Prozesssteuerungssystems; Verwenden eines Laufzeit-Servers zum Zuordnen einer Port-Nummer und zum Erstellen eines dem Prozesssteuerungsdienst zugeordneten Bezeichners; und Registrieren des Prozesssteuerungsdienstes innerhalb des Prozesssteuerungssystems durch Transportieren der Port-Nummer und des Bezeichners von dem Laufzeit-Server zu dem Suchdienst über einen Such-Proxy.
- Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Prozesssteuerungsdienst mindestens einen Sitzungsdienst, einen Laufzeitdienst, einen Datenbankdienst, einen Versions-Bestimmungs-Dienst, einen Protokolldienst, einen Alarm- und Ereignisdienst oder einen OPC-Datendienst umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 34, bei dem der Bezeichner einen vereinheitlichten Ressourcen-Bezeichner aufweist.
- Verfahren zum Binden von Informationen an eine Laufzeitapplikation, umfassend: Bereitstellen eines der Laufzeitapplikation zugeordneten Datenkontextes für einen Ressourcen-Manager; Zuordnen mindestens einer der Eigenschaften aus dem Datenkontext zu mindestens einer Variablen, einem Skript oder einer Datenbankreferenz über den Ressourcen-Manager; und Binden der mindestens einen Eigenschaft an die mindestens eine Variable, das Skript oder die Datenquelle.
- Verfahren nach Anspruch 37, des Weiteren umfassend die Verwendung eines Kontextobjekts zum Binden der mindestens einen Eigenschaft an die Datenquellenreferenz.
- Verfahren nach Anspruch 37, bei dem die Laufzeitapplikation eine grafische Benutzerschnittstelle aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 37, bei dem die Datenquelle einen Laufzeitdienst aufweist.
- Verfahren zum Aktualisieren einer grafischen Benutzerschnittstelle, umfassend: Binden eines Datenquellenwerts an einen der grafischen Benutzerschnittstelle zugeordneten Parameter; Bereitstellen einer dem Parameter zugeordneten Datenänderungsmitteilung für einen Ressourcen-Manager; und Aufrufen eines der grafischen Benutzerschnittstelle zugeordneten Verfahrens über den Ressourcen-Manager, das die grafische Benutzerschnittstelle veranlasst, eine Aktualisierung vorzunehmen, um eine der Änderungsmitteilung entsprechende Datenänderung wiederzugeben.
- Verfahren nach Anspruch 41, bei dem der Datenquellenwert und die grafische Benutzerschnittstelle einem Prozesssteuerungssystem zugeordnet sind.
- Verfahren nach Anspruch 41, des Weiteren umfassend das Binden mindestens einer Variablen oder eines Skripts an den der grafischen Benutzerschnittstelle zugeordneten Parameter.
- Verfahren nach Anspruch 41, bei dem der Parameter dem einer Displaygrafik für die grafische Benutzerschnittstelle zugeordneten Inhalt entspricht.
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