JP2020201953A - プロセス制御システム内でリアルタイム制御を実行する仮想ノードの自動負荷分散および性能平準化 - Google Patents
プロセス制御システム内でリアルタイム制御を実行する仮想ノードの自動負荷分散および性能平準化 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、「Industrial Control System Architecture for Real−Time Simulation and Control」と題する2019年6月10日出願の米国仮特許出願第62/859,508号に対する優先権および出願日の利益を主張し、その開示全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
高密度、本質的に安全、かつ冗長な離散出力カードを含む、離散出力カードと、
高密度、本質的に安全、かつ冗長な離散入力カードを含む、離散入力カードと、
HART(登録商標)(Highway Addressable Remote Transducer)通信プロトコルをサポートするアナログ入力カード、HARTをサポートする冗長アナログ入力カード、HARTをサポートする高密度冗長アナログ入力カード、および高速アナログ入力カードを含む、アナログ入力カードと、
HART通信プロトコルをサポートするアナログ出力カード、HARTをサポートする冗長アナログ出力カード、HARTをサポートする高密度冗長アナログ出力カード、および高速アナログ出力カードを含む、アナログ出力カードと、
冗長、プログラム可能、かつ冗長なプログラマブルシリアルカードを含む、シリアルカードと、
フィールドバス通信プロトコルをサポートする離散アクチュエータおよび/またはセンサ用のインターフェースカード、RTD(抵抗温度検出器)カード、熱電対カード、ミリボルトカード、絶縁温度カード、多機能カード、一連のイベントカード、Profibus通信プロトコルをサポートする冗長フィールドバスサポートカード、冗長Profibusサポートカード、および他のタイプの物理カードと、が挙げられる。
I/O抽象化および抽象化解除を例示するために、図2は、仮想ノード30xの2つの例示的なアーキテクチャの実施形態52a、52bを例示する。一般的に言うと、仮想ノード30xは、物理プラント環境15内で利用され、動作し得る、物理ノードまたは物理構成要素をシミュレートおよび/または仮想化する。各VN52a、52bは、それぞれのPub/Sub層55a、55bを含み、それらを介して、VN52a、52bは、I/Oスイッチ25と通信する。加えて、各VN52a、52bは、本明細書では「構成要素ビジネス論理モジュール」58a、58bまたは「CBM」58a、58bと互換的に呼ばれる、それぞれの構成要素挙動モジュール58a、58bを含む。一般的に言うと、CBM58xは、その実行が、例えば、アプリケーションレベルで、そのそれぞれの仮想ノード30xの動作挙動を統制するモジュールである。例えば、仮想コントローラノードのCBM58xは、制御モジュールの特定のインスタンスであり得、制御モジュールの他のインスタンスは、物理プラント15のランタイム中の実行のために、物理プラント環境15内に配設された物理コントローラにダウンロードされ得る。別の例では、仮想CIOCノードのCBM58xは、遠隔I/Oモジュールの特定のインスタンスであり得、遠隔I/Oモジュールの他のインスタンスは、物理プラント環境15のランタイム中、その中に配設された物理CIOCで実行され得る。
図3は、図1のMPDSCプラットフォーム10と連携して動作し得る例示的な物理プラント環境100のブロック図である。例えば、図1に例示されるMPDSCプラットフォーム10の物理的環境部分15は、物理プラント環境100の少なくとも一部分を含み得る。
例えば、図3は、入力/出力(I/O)デバイス112および115を介して有線フィールドデバイス125〜132と通信可能に接続され、無線ゲートウェイ168およびデータハイウェイ108を介して、無線フィールドデバイス140〜146と通信可能に接続される、プロセスコントローラ110を例示する。いくつかの構成(図示せず)では、コントローラ110は、1つ以上の通信プロトコル、例えばWi−Fiまたは他のIEEE802.11準拠の無線ローカルエリアネットワークプロトコル、モバイル通信プロトコル(例えば、WiMAX、LTE、または他のITU−R互換プロトコル)、Bluetooth(登録商標)、HART(登録商標)、WirelessHART(登録商標)、Profibus、FOUNDATION(登録商標)Fieldbusなどをサポートする任意の数の他の有線または無線通信リンクを使用することによってなど、バックボーン108以外の1つ以上の通信ネットワークを使用して、無線ゲートウェイ168に通信可能に接続され得る。
記載されるように、バックエンド環境105は、典型的にフィールド環境102の過酷な条件および材料から遮蔽および/または保護されている、コンピューティングデバイス、オペレータワークステーション、データベースまたはデータバンクなどの様々な構成要素を含み得る。例えば、バックエンド環境105は、(i)1つ以上のオペレータワークステーション170aおよび他のローカルもしくは遠隔ユーザインターフェースデバイス170b、(ii)1つ以上の構成アプリケーション172aおよび構成データベース172b、(iii)例えば、ツール、診断、資産管理システム、シミュレータ、および/もしくは他のタイプのアプリケーションを含み得る、1つ以上の他のタイプのアプリケーション175aおよび/もしくはデータベース175b、(iv)様々な無線プロトコルを使用してプラント100と関連付けられた他のデバイス(例えば、ユーザインターフェースデバイス170bもしくは他のデバイス)と通信する1つ以上の他の無線アクセスポイント178、(v)他のプラントへの1つ以上のプラントゲートウェイシステム180、(vi)物理プロセス制御プラットフォーム100の直接のOT層の外部にあるシステム185(例えば、クラウドコンピューティングおよび/もしくは他の好適なプラットフォーム上に実装され得る、企業のITネットワーク/システム、および/もしくは外部データネットワーク/システム)への1つ以上のエッジゲートウェイシステム182、ならびに/または(vii)プロセスプラント100をサポートするためにハードウェアおよびソフトウェアを介して専用に構成される他の物理構成要素、のうちのいずれか1つ以上を含み得、これらの各々は、データハイウェイ108に通信可能に接続され得る。
オペレータワークステーション170aおよび他のユーザインターフェースデバイス172bは、物理プロセスプラント100のランタイム動作を視認および監視するために、ならびに任意の診断、補正、保守、および/または必要とされ得る他の措置をとるために、オペレータによって利用され得る。オペレータワークステーション172aのうちの少なくともいくつかは、プラント100内またはその近くの様々な防護された領域内に位置し得、いくつかの状況では、オペレータワークステーション172bのうちの少なくともいくつかは、遠隔に位置するが、それにもかかわらずプラント10と通信可能な接続状態にあり得る。オペレータワークステーション172a、172bは、有線または無線コンピューティングデバイスであり得る。
構成アプリケーション172aおよび構成データベース172bは、制御モジュール/ルーチン、ユーザインターフェース、データ監視/分析などの、プラント100の特定の態様を構成するために利用され得る。例えば、構成アプリケーション172aの様々なインスタンスは、ユーザが、プロセス制御モジュールを作成または変更し、データハイウェイ108を介してこれらのモジュールをコントローラ110にダウンロードして、オペレータインターフェースを作成または変更することを可能にし、オペレータインターフェースを介して、オペレータは、データを視認し、プロセス制御ルーチン内のデータ設定を変更して、フィールド環境102内の様々な物理構成要素にダウンロードされ得るデータ監視/分析ルーチンおよび機能などを作成または変更することができる。構成データベース172bは、作成された(例えば、構成された)モジュール、オペレータインターフェース、データ監視/分析などを記憶する。概して、構成アプリケーション172aおよび構成データベース172bは、集中化され、一体的な論理外観を有するが、構成アプリケーション172aの複数のインスタンスは、物理プロセス制御プラットフォーム100内で同時に実行され得、構成データベース172bは、複数の物理データストレージデバイスにわたって実装され得る。したがって、構成アプリケーション172a、構成データベース172b、およびそれらに対するユーザインターフェース(図示せず)は、様々なタイプのモジュール、例えば、制御モジュール、ディスプレイまたはオペレータインターフェースモジュール、および/または分析モジュールのための構成または開発システム172を含む。典型的には、必須ではないが、構成システム172用のユーザインターフェースは、プラント100が生産モードで動作しているか否かにかかわらず、構成システム172用のユーザインターフェースが構成および開発エンジニアによって利用されるが、それに対して、オペレータワークステーション/ユーザインターフェースデバイス170が、物理プロセスプラント100のランタイム動作中にオペレータによって利用されるため、オペレータワークステーション/ユーザインターフェースデバイス170とは異なる。
他のアプリケーション175aおよびデータベース175bは、診断アプリケーション/データベース、データヒストリアンアプリケーション/データベース、システムレベル健全性監視アプリケーション/データベース、ローカルおよび/または遠隔ユーザインターフェースなどの、プロセスプラント100に固有であるアプリケーションのインスタンスを含み得る。一般的に言うと、他のアプリケーション175aおよびデータベース175bは、プロセスプラント100のOT層18上で実行される1つ以上のアプリケーションおよびそれらの関連付けらえたデータベースを含み得る。追加的または代替的に、他のアプリケーション175aおよびデータベース175bは、在庫管理アプリケーション、人事管理アプリケーション、サプライチェーン管理アプリケーション、他のタイプの企業関連アプリケーション、気象/環境アプリケーションなどの、プロセスプラント100と関連付けられたIT層20で実行される1つ以上のアプリケーションと、それらの関連データベースとを含み得る。例えば、他のアプリケーション175aおよびデータベース175bは、アプリケーション21a〜21nおよびそれらの関連データベースを含み得る。さらに追加的または代替的に、他のアプリケーション175aおよびデータベース175bは、シミュレーションアプリケーション、分析アプリケーション、IoTアプリケーション、IIoTアプリケーションなどの、プロセスプラント100および/またはその企業の外部にある、および/またはそれらから遠隔で実行される、1つ以上のアプリケーションと、それらの関連データベースとを含み得る。例えば、他のアプリケーション175aおよびデータベース175bは、アプリケーション22a〜22mおよびそれらの関連データベースを含み得る。他のアプリケーション175aおよびデータベース175bは、サードパーティアプリケーションを含み得る、および/またはプロセスプラント100と関連付けられた企業によって提供されるアプリケーションを含み得る。他のアプリケーション175aおよびデータベース175bのうちの少なくともいくつかは、エッジゲートウェイシステム28ならびに/またはいくつかの他のタイプのセキュリティおよび/もしくはファイアウォールシステムを介してアクセスされ得る。
1つ以上の他の無線アクセスポイント178は、バックエンド環境105内(および、場合によっては、フィールド環境102内)のデバイスが、Wi−Fiもしくは他のIEEE802.11準拠の無線ローカルエリアネットワークプロトコルなどの無線プロトコルか、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、LTE(Long Term Evolution)もしくは他のITU−R(国際電気通信連合無線通信部門(International Telecommunication Union Radio Communication Sector)互換性プロトコルなどのモバイル通信プロトコルか、近距離無線通信(NFC)およびBluetoothなどの短波無線通信か、または他の無線通信プロトコルを使用して、他のデバイスと通信することを可能にする。典型的には、そのような無線アクセスポイント178は、ハンドヘルドまたは他のポータブルコンピューティングデバイス(例えば、ユーザインターフェースデバイス170b)が、無線ネットワーク165とは異なり、無線ネットワーク165とは異なる無線プロトコルをサポートする、それぞれの無線プロセス制御通信ネットワークを介して通信することを可能にする。例えば、無線またはポータブルユーザインターフェースデバイス170bは、物理プロセスプラント100内のオペレータによって利用される、モバイルワークステーションまたは診断試験機器(例えば、オペレータワークステーション170aのうちの1つのインスタンス)であり得る。いくつかのシナリオでは、携帯用コンピューティングデバイスに加えて、1つ以上のプロセス制御デバイス(例えば、コントローラ110、フィールドデバイス125〜132、または無線デバイス168、140〜158)もまた、アクセスポイント174によってサポートされる無線プロトコルを使用して通信する。
ゲートウェイノードまたはシステム180および182は、直接の物理プロセス制御プラント100の外部にあるシステムとインターフェースし得る。典型的には、そのようなシステムは、物理プロセスプラント100によって生成または動作される情報のコンシューマまたは供給側である。例えば、プロセス制御プラント100は、直接の物理プロセスプラント100を別のプロセスプラントと通信可能に接続するためのプラントゲートウェイノード180を含み得る。追加的または代替的に、プロセス制御プラント100は、直接の物理プロセスプラント100を、研究所システム(例えば、研究所情報管理システムまたはLIMS)、オペレータラウンドデータベース、データ統合および視認システム、データ分析システム、材料ハンドリングシステム、資産管理システム、保守管理システム、製品在庫制御システム、生産スケジューリングシステム、気象データシステム、出荷およびハンドリングシステム、包装システム、インターネット、IOTアプリケーション、IIOTアプリケーション、または他の外部システムなどの、外部のパブリックまたはプライベートシステムと通信可能に接続するためのエッジゲートウェイノードまたはシステム182を含み得る。
上述のように、図1に示されるI/Oスイッチ25は、仮想通信ネットワーク45のノード間でI/Oデータを処理するためのデータブローカ、スイッチングファブリック、またはルータとして機能する。つまり、I/Oスイッチ25は、パブリッシュノードに代わって、パブリッシュノードによって生成されたI/Oデータを、そのデータをサブスクライブしているノードに転送する。一般的に言うと、I/Oスイッチ25は、どのノードによってどのI/Oデータがパブリッシュされ、どのノードがどのパブリッシュされたI/Oデータをサブスクライブしているかに関するレコードを維持(および更新)し得る。一実施形態では、I/Oデータは、MPDSCプラットフォーム10にわたって一意である一意の識別子、名前、もしくはタグによって、またはそれらに対するそれぞれの指示によって、レコード内で識別され得る。一意の識別子は、例えば、I/Oデータおよび/またはそのパブリッシュノードに含まれるプロセス関連ペイロードデータを識別し得る。一実施形態では、一意の識別子、名前、またはタグは、構成および/または試運転中に割り当てられる。I/Oスイッチ25は、記憶されたレコードを利用して、着信するパブリッシュされたデータを、パブリッシュされたデータのサブスクライブ者にルーティングする。例えば、I/Oスイッチ25は、様々なノード28、30x、40xによってパブリッシュされるI/Oデータをサブスクライブし得、パブリッシュされたI/Oデータを、そのサブスクリプションを介して受信すると、I/Oスイッチ25は、それ自体が、記憶されたレコードに従って、選択されたサブスクライバノード28、30x、40xに、受信されたI/Oデータをパブリッシュし得る。典型的には、必須ではないが、I/Oスイッチ25は、仮想通信ネットワーク45の他のノードによってパブリッシュされるI/Oデータおよび/またはプロセス関連ペイロードデータを維持、記録、または記憶しない。
上述のように、仮想ノード30xは、物理プラント環境15内で動作可能である様々な物理構成要素の挙動を仮想化し得る。さらに、MPDSCプラットフォーム10の機能に起因して、仮想プラント環境12の仮想化された構成要素30xは、物理プラント環境15の物理構成要素と連動して動作して、ランタイム中に産業プロセスプラントのリアルタイム制御を実施し、それによって、原料から物的生産物を生成する。例示のために図1、2、および3を同時に参照すると、プロセスコントローラ110は、アーキテクチャ52aを有する仮想ノード30aとして仮想化され得る。したがって、ランタイム中に物理プロセスコントローラ110がその対応する制御モジュールまたはルーチン118を実行する代わりに、仮想ノード110/30aは、そのCBM58aとして制御モジュールまたはルーチン118を含み、対応する制御モジュールまたはルーチン118をランタイム中に実行し、I/Oスイッチ25を介して物理環境15内に配設された様々なフィールドデバイスに/から信号を送受信することを含み得る。
図5は、図1のMPDSCシステム10の構成、試運転、管理、および運営をサポートする例示的なアーキテクチャを例示するブロック図である。明確化の目的で、限定の目的ではなく、図5は、図1〜4を同時に参照して本明細書で考察される。図5に示されるように、仮想化管理ノード300(本明細書では「VMN300」または「仮想ノード300」と互換的に呼ばれる)は、I/Oスイッチ25、様々な仮想ノード30x、仮想PIOサブシステム60、パブリッシュ/サブスクライブ層32x、35、38、42xなどの、MPDSCシステム10の仮想化された構成要素を作成、構成、および管理する。VMN300は、仮想構成要素の作成、構成、および管理のうちの少なくともいくつかを自動的に実施する。追加的または代替的に、VMN300は、手動指示、例えば、ローカルまたは遠隔ユーザインターフェースであり得る、VMN300のユーザインターフェース302を介して受信される手動指示に基づいて、仮想構成要素の作成、構成、および管理のうちの少なくともいくつかを実施する。さらに、仮想化管理ノード300は、仮想プロセス環境12のシミュレーション活動を駆動および/または調整し、これは、以下により詳細に説明されるように、シミュレーション中にインラインユーザ入力を伴っておよび/または伴わずに実施され得る。
一実施形態では、仮想環境12およびその構成要素の構成および/または試運転中、VMN300は、プラントのシステム構成データベースにアクセスし(例えば、VMN300は、データハイウェイ108を介してプラント100の構成データベース172bにアクセスし)、取得された構成に基づいて、VMN300は、仮想ノードのタイプおよび数、仮想テンプレートおよび/もしくはサブシステム、I/Oスイッチ、ならびに/またはプラント構成を最良にサポートする(もしくはサポートするために所望される)他の仮想構成要素を決定する。VMN300は、様々なタイプおよび数の仮想ノード30xを作成し、I/Oスイッチ25および仮想ノード30xを、仮想通信ネットワーク45を介して、例えば、それぞれのパブリッシュ/サブスクライブ層32xを介して、およびいくつかのVN30xについて、仮想PIOサブシステム60を介して通信するように構成する。いくつかのプラント構成について、VMN300は、パブリッシュ/サブスクライブ層42xのインスタンス(および任意選択的に、仮想PIOサブシステム60のインスタンス)を作成し、物理プラント環境15の様々な物理構成要素40xに配布し得る。したがって、VMN300は、仮想通信ネットワーク45の任意の数のノード25、28、30x、40xを作成、構成、および運営し得、これらは、リアルタイム制御および/または動的シミュレーションを実施するように、物理プラントの物理構成要素と連携して動作する仮想構成要素を含み得る。
上述のように、MPDSCシステム10は、プロセスプラント100全体および/またはその一部分の動的シミュレーションをサポートする。例えば、MPDSCシステム10は、リアルタイムシミュレーションを提供し、リアルタイムシミュレーションは、対応する物理構成要素および/または物理動作プロセスの少なくとも一部のランタイムタイミング、値、および/または他の挙動を反映する。本明細書に利用される際、「シミュレーション」および「シミュレーション実行」という用語は、互換的に利用され、シミュレーションまたはシミュレーション実行は、有限である。つまり、各シミュレーションまたはシミュレーション実行は、それぞれの開始およびそれぞれの終了を有し、これらは、例えば、時間、パラメータ値、状態、ユーザコマンド、および/または他の基準に基づいて、必要に応じて定義され得る。
Claims (43)
- 産業プロセスプラントのシステムであって、
前記産業プロセスプラントの仮想環境内に配設された複数の仮想ノードを備え、前記複数の仮想ノードが、前記産業プロセスプラントのランタイム動作中に、I/Oスイッチにデータをパブリッシュし、前記I/Oスイッチによってパブリッシュされたデータをサブスクライブすることによって産業プロセスを制御するように動作し、前記I/Oスイッチが、前記産業プロセスプラントの物理的環境内に配設された複数の物理ノードに前記複数の仮想ノードを通信可能に接続し、前記複数の物理ノードが、少なくとも1つのフィールドデバイスを含み、前記複数の物理ノードが、前記産業プロセスプラントの前記ランタイム動作中に、前記I/Oスイッチを介して前記複数の仮想ノードにデータを送信すると共に前記複数の仮想ノードからデータを受信することによって前記産業プロセスを制御するように動作し、
前記複数の仮想ノードが、(i)前記産業プロセスを制御するために前記産業プロセスプラントの前記物理的環境内に配備可能である1つ以上の物理構成要素、または(ii)前記1つ以上の物理構成要素のうちの1つ以上の副構成要素、のうちの少なくとも1つを仮想化する、システム。 - 前記複数の仮想ノードの各仮想ノードが、それぞれ少なくとも1つの構成要素挙動モジュールを含み、前記それぞれ少なくとも1つの構成要素挙動モジュールが、それぞれ1つ以上のサブスクリプションを介して前記I/Oスイッチから受信された第1のデータの内容に関して動作して、第2のデータを生成し、別のプロセス制御構成要素への配信のために前記第2のデータを前記I/Oスイッチにパブリッシュし、それによって、前記産業プロセスのそれぞれ少なくとも一部分を制御する、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の仮想ノードが、1つ以上のプロセッサおよび1つ以上の有形メモリを有する1つ以上の相互接続されたコンピューティングデバイスを含む仮想化プラットフォーム上で実装され、前記1つ以上のプロセッサが、前記1つ以上の有形メモリ上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を実行して、前記複数の仮想ノードを提供し、
前記I/Oスイッチによってパブリッシュされた前記データに対する前記複数の仮想ノードの複数のサブスクリプションが、複数のI/O割り当ての第1の部分に対応し、
前記複数の仮想ノードによる、前記I/Oスイッチに対する前記データの複数のパブリケーションが、前記複数のI/O割り当ての第2の部分に対応する、請求項2に記載のシステム。 - 前記仮想化プラットフォームの負荷が、前記複数のI/O割り当てに基づいて、前記複数の仮想ノードにわたって分散される、請求項3に記載のシステム。
- 前記仮想化プラットフォームの前記負荷が、構成された境界条件にさらに基づいて分散される、請求項4に記載のシステム。
- 前記仮想化プラットフォームの前記負荷の前記分散が、異なる仮想ノードに対する前記複数のI/O割り当ての少なくとも一部分の再割り当てを含む、請求項4または5に記載のシステム。
- 前記仮想化プラットフォームの前記負荷の前記分散が、前記仮想化プラットフォーム上に実装された前記複数のノードからの特定の仮想ノードの除去、または前記仮想化プラットフォーム上に実装される追加の仮想ノードの作成、のうちの1つを含む、請求項4〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記仮想化プラットフォームの前記負荷が、ソフトウェアリソース負荷またはハードウェアリソース負荷のうちの少なくとも1つを含む、請求項4〜7のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記負荷が、メモリリソース負荷またはトラフィック負荷のうちの少なくとも1つを含む、請求項4〜8のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記複数の仮想ノードに対応する性能レベルが、前記複数のI/O割り当てに基づいて前記仮想化プラットフォームで分散される、請求項3〜9のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記複数の仮想ノードに対応する前記性能レベルが、構成された境界条件にさらに基づいて分散される、請求項10に記載のシステム。
- 前記複数の仮想ノードに対応する性能レベルの前記分散が、異なる仮想ノードに対する前記複数のI/O割り当ての少なくとも一部分の再割り当てを含む、請求項10または11に記載のシステム。
- 前記複数の仮想ノードに対応する性能レベルの分散が、前記仮想化プラットフォーム上に実装された前記複数のノードからの特定の仮想ノードの除去、または前記仮想化プラットフォーム上に実装された追加の仮想ノードの作成、のうちの1つを含む、請求項10〜12のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記複数の仮想ノードに対応する性能レベルの前記分散が、前記複数の仮想ノードが実装される前記仮想化プラットフォームの前記1つ以上のプロセッサの利用の分散を含む、請求項10〜13のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記複数の仮想ノードに対応する性能レベルの前記分散が、前記複数の仮想ノードが実装される前記仮想化プラットフォームの前記1つ以上の相互接続されたコンピューティングデバイスの利用の分散を含む、請求項10〜14のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記複数の仮想ノードに対応する性能レベルの前記負荷が、前記複数の仮想ノードが実装される前記仮想化プラットフォームの前記1つ以上の相互接続されたコンピューティングデバイスを相互接続する、ネットワークまたは1つ以上のリンクのうちの少なくとも1つの利用の分散を含む、請求項10〜15のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記仮想化プラットフォームの前記負荷の前記分散または前記複数の仮想ノードに対応する前記性能レベルの前記分散のうちの少なくとも1つが、いかなるインラインユーザ入力もなしで自動的に実施される、請求項4〜16のいずれか一項に記載のシステム。
- 仮想化管理ノードをさらに備え、前記仮想化管理ノードが、前記仮想環境内で、前記複数の前記仮想ノードに通信可能に接続され、前記仮想化プラットフォームの前記負荷の前記分散、または前記仮想化プラットフォームの1つ以上の検出および/または予測された条件に基づく前記複数の仮想ノードに対応する前記性能レベルの前記分散を自動的に実施する、請求項3〜17のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記仮想化プラットフォームの前記1つ以上の検出および/または予測された条件が、第1の障害の検出された発生または第2の障害の予測された発生のうちの少なくとも1つを含む、請求項18に記載のシステム。
- 前記仮想化プラットフォームの初期化または試運転のうちの少なくとも1つの際、前記仮想化管理ノードが、前記複数のI/O割り当てに基づいて前記複数の仮想ノードを作成し、前記複数のI/O割り当てが、前記産業プロセスプラントの1つ以上のシステム構成データベースに基づいて決定される、請求項18または19に記載のシステム。
- 前記仮想化管理ノードが、前記仮想化プラットフォームの前記初期化または前記試運転のうちの前記少なくとも1つの際の前記1つ以上のシステム構成データベースに基づいて前記複数のI/O割り当てをさらに決定する、請求項20に記載のシステム。
- 産業プロセスプラントにおける方法であって、
前記産業プロセスプラントのランタイム動作中、
プロセス制御システムの複数の仮想ノードが実装される仮想化プラットフォームで発生する1つ以上の条件を検出および/または予測することであって、前記1つ以上の条件は、前記複数の仮想ノードが、I/Oスイッチにデータをパブリッシュし、かつ前記I/Oスイッチによってパブリッシュされたデータをサブスクライブすることによって産業プロセスを制御するように動作している間に発生し、前記複数の仮想ノードが、前記産業プロセスプラントの仮想環境内に配設され、前記I/Oスイッチが、前記プロセス制御システム内に含まれ、前記プロセス制御システムの複数の物理ノードに前記複数の仮想ノードを通信可能に接続し、前記複数の物理ノードが、前記産業プロセスプラントの物理的環境内に配設され、少なくとも1つのフィールドデバイスを含み、前記複数の物理ノードが、前記産業プロセスプラントの前記ランタイム動作中、前記I/Oスイッチを介して前記複数の仮想ノードにデータを送信すると共に前記複数の仮想ノードからデータを受信することによって前記産業プロセスを制御するように動作する、検出および/または予測することと、
前記検出および/または予測された1つ以上の条件に基づいて、前記複数の仮想ノードに対応する負荷または性能レベルのうちの少なくとも1つを分散させることと、を含む、方法。 - 前記複数の仮想ノードの各仮想ノードが、それぞれ少なくとも1つの構成要素挙動モジュールを含み、前記それぞれ少なくとも1つの構成要素挙動モジュールが、それぞれ1つ以上のサブスクリプションを介して前記I/Oスイッチから受信された第1のデータの内容に関して動作して、第2のデータを生成し、別のプロセス制御構成要素への配信のために前記第2のデータの内容を前記I/Oスイッチにパブリッシュし、それによって、前記産業プロセスのそれぞれ少なくとも一部分を制御する、請求項22に記載の方法。
- 前記仮想化プラットフォームが、1つ以上のプロセッサおよび1つ以上の有形メモリを有する1つ以上の相互接続されたコンピューティングデバイスを備え、前記1つ以上のプロセッサが、前記1つ以上の有形メモリ上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を実行して、前記複数の仮想ノードを提供し、
前記I/Oスイッチによってパブリッシュされた前記データに対する前記複数の仮想ノードの複数のサブスクリプションが、複数のI/O割り当ての第1の部分に対応し、
前記複数の仮想ノードによる、前記I/Oスイッチに対する前記データの複数のパブリケーションが、前記複数のI/O割り当ての第2の部分に対応する、請求項22または23に記載の方法。 - 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを分散させることが、前記複数のI/O割り当てに基づく、請求項24に記載の方法。
- 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを分散させることが、構成された境界条件にさらに基づく、請求項25に記載の方法。
- ユーザインターフェースを介して、前記構成された境界条件に対する変化を受信することと、
前記構成された境界条件に対する前記変化に基づいて、前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを再分散させることと、をさらに含む、請求項26に記載の方法。 - 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを分散させることが、前記複数のI/O割り当ての少なくとも一部分を異なる仮想ノードに再割り当てすることを含む、請求項24〜27のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを分散させることが、前記仮想化プラットフォーム上に実装された前記複数のノードから特定の仮想ノードを除去すること、または前記仮想化プラットフォーム上に実装される追加の仮想ノードを作成すること、のうちの1つを含む、請求項22〜28のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを分散させることが、前記仮想化プラットフォームの1つまたは構成要素のソフトウェアリソース負荷またはハードウェアリソース負荷のうちの少なくとも1つを調整することを含む、請求項22〜29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを分散させることが、前記仮想化プラットフォームの1つ以上の構成要素のメモリリソース負荷またはトラフィック負荷のうちの少なくとも1つを調整することを含む、請求項22〜30のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを前記分散させることが、前記複数の仮想ノードが実装される前記仮想化プラットフォームの1つ以上のプロセッサの利用を調整することを含む、請求項22〜31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを分散させることが、前記複数の仮想ノードが実装される前記仮想化プラットフォームの1つ以上の相互接続されたコンピューティングデバイスの利用を調整することを含む、請求項22〜32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの前記少なくとも1つを分散させることが、前記仮想ノードが実装される前記仮想化プラットフォームの1つ以上の相互接続されたコンピューティングデバイスを相互接続する、ネットワークまたは1つ以上のリンクのうちの少なくとも1つの利用を調整することを含む、請求項22〜33のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷または前記性能レベルのうちの少なくとも1つを分散させることが、いかなるインラインユーザ入力もなしで自動的に実施される、請求項22〜34のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プロセス制御システムが、前記仮想環境内で前記複数の前記仮想ノードに通信可能に接続される仮想化管理ノードをさらに含み、
前記1つ以上の条件を検出することが、前記仮想化管理ノードによって、前記1つ以上の条件のうちの少なくとも1つを検出することを含むか、
前記1つ以上の条件を予測することが、前記仮想化管理ノードによって、前記1つ以上の条件のうちの少なくとも1つを予測することを含むか、
前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷を分散させることが、前記仮想化管理ノードによって、前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷の少なくとも一部分を分散させることを含むか、または
前記複数の仮想ノードに対応する前記性能レベルを分散させることが、前記仮想化管理ノードによって、前記複数の仮想ノードに対応する前記性能レベルの少なくとも一部分を分散させることを含むか、のうちの少なくとも1つである、請求項22〜35のいずれか一項に記載の方法。 - 前記1つ以上の条件を検出することが、前記複数の仮想ノードのうちの1つ以上の仮想ノードによって、前記1つ以上の条件のうちの少なくとも1つを検出することを含むか、
前記1つ以上の条件を予測することが、前記複数の仮想ノードのうちの1つ以上の仮想ノードによって、前記1つ以上の条件のうちの少なくとも1つを予測することを含むか、
前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷を分散させることが、前記複数の仮想ノードのうちの前記1つ以上の仮想ノードによって、前記複数の仮想ノードに対応する前記負荷の少なくとも一部分を分散させることを含むか、または
前記複数の仮想ノードに対応する前記性能レベルを分散させることが、前記複数の仮想ノードのうちの前記1つ以上の仮想ノードによって、前記複数の仮想ノードに対応する前記性能レベルの少なくとも一部分を分散させることを含むか、のうちの少なくとも1つである、請求項22〜36のいずれか一項に記載の方法。 - 前記仮想化プラットフォームで発生する前記1つ以上の条件を検出および/または予測することが、障害の発生を検出することを含む、請求項22〜37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記仮想化プラットフォームで発生する前記1つ以上の条件を検出および/または予測することが、障害の発生を予測することを含む、請求項22〜38のいずれか一項に記載の方法。
- 前記仮想化プラットフォームで発生する前記1つ以上の条件を検出および/または予測することが、前記仮想化プラットフォームの性能の変化の発生を検出することを含む、請求項22〜39のいずれか一項に記載の方法。
- 前記仮想化プラットフォームで発生する前記1つ以上の条件を検出および/または予測することが、前記仮想化プラットフォームの性能の変化の発生を予測することを含む、請求項22〜40のいずれか一項に記載の方法。
- 前記仮想化プラットフォームの初期化または試運転のうちの少なくとも1つの際、
前記プロセス制御システムによって、前記複数のI/O割り当てに基づいて前記複数の仮想ノードを作成することと、
前記複数の仮想ノード間で前記複数のI/O割り当てを分散させることであって、前記複数のI/O割り当てが、前記産業プロセスプラントの1つ以上のシステム構成データベースに基づいて決定される、分散させることと、をさらに含む、請求項22〜41のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項1〜42のいずれか一項と請求項1〜42のいずれか他の一項との組み合わせ。
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