[发明专利]开放式架构工业控制系统

说明书

工业控制系统，例如在过程工厂中使用的过程控制，使用硬件/软件架构，该架构通过使系统更具恢复性、响应性和伸缩性而使系统更具反应性。工业控制系统包括耦合到工厂内的现场设备并出于控制和消息传递目的提供对现场设备的直接或间接访问的一个或多个分布式输入/输出(I/O)控制器设备(BFN I/O控制器)、一个或多个高级功能和计算节点、以及通过网络连接与BFN I/O控制器耦合的一个或多个用户节点。高级功能节点存储并执行虚拟机、设备或实体，这将控制系统中使用的硬件与该硬件上发挥功能的软件分离，从而使系统更易于扩展、重新配置和更改。此外，工业控制系统使用自描述数据消息传递方案，该方案将数据和数据的描述从发送方提供到接收方，这使控制系统中可以使用不同的消息传递协议和数据格式，这也使系统更加开放。

相关申请

这是常规申请，要求享有于2017年5月1日提交的题为“Open ArchitectureIndustrial Control System”的美国临时专利申请序列号No.62/492,895以及于2017年5月2日提交的题为“Open Architecture Industrial Control System”的美国临时专利申请序列号No.62/500,198的申请日的优先权和权益，上述申请的全部公开内容通过引用方式被明确地并入本文。

技术领域

本专利申请总体上涉及工业和过程控制系统，具体而言，涉及提供可靠性、恢复性、响应性和伸缩性的开放式架构工业控制系统。

背景技术

过程或工业控制系统(如在化学、石油或其它过程工厂中使用的那些系统)通常包括一个或多个过程控制器，该一个或多个过程控制器通过模拟、数字或组合的模拟/数字总线或通过无线通信链路或网络通信地耦合到一个或多个现场设备。现场设备(其可以是例如阀门、阀门定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流量传感器))位于过程环境内并通常执行诸如打开或关闭阀门、测量过程参数等的物理或过程控制功能以控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备(例如符合公知的现场总线(Fieldbus)协议的现场设备)还可以执行控制计算、报警功能以及通常在控制器内实现的其它控制功能。过程控制器(其可以集中定位但也可以以分布式方式位于工厂环境内)接收指示由现场设备进行的过程测量的信号和/或与现场设备有关的其它信息，并执行运行例如不同控制模块的控制应用，控制模块进行过程控制决策、基于接收到的信息生成控制信号以及与现场设备(例如Wireless和现场总线现场设备)中执行的控制模块或块协调。控制器中的控制模块通过通信线路或链路将控制信号发送到现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作。

来自现场设备和控制器的信息通常可通过数据高速通道从控制器提供给一个或多个其它硬件设备，例如操作员工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、集中式数据库或通常放置在控制室或远离严酷的工厂环境的其它位置的其它集中式管理计算设备。这些硬件设备中的每一个通常跨过程工厂或跨过程工厂的一部分而集中。这些硬件设备执行应用，应用可以例如使工程师能够配置过程或使操作员能够执行关于控制过程和/或操作过程工厂的功能，诸如改变过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内的控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的警报、仿真过程的操作以便培训人员或测试过程控制软件、保持和更新配置数据库等。由硬件设备、控制器和现场设备使用的数据高速通道可以包括有线通信路径、无线通信路径或有线和无线通信路径的组合。