[发明专利]在面向对象的控制器里提供高性能封装数据引用的系统和方法以及采用该系统或方法的分布式控制系统

说明书

本发明技术领域

总的来说本发明涉及计算和处理系统，更具体地说涉及在面向对象的控制器里提供高性能封装数据引用的计算和处理系统以及采用这种系统的分布式控制系统。

本发明背景

自动过程控制系统里有大量的算法，即软件可定义过程控制例程(software-definable process control routines)，用来控制和监测例如制造设备内的各种过程。可以将这些控制系统设计成能够满足大多数过程的要求，也可以设计成只适合于设备的具体部分。控制系统通常都有各种模块，每一种模块都有它自己的处理器或固件，用通信总线连接在一起，构成一个分布式过程控制系统。系统的分布特性使得系统具有很高的性能，能够逐步扩充，以适应设备的增加和改进。

过程控制系统一般都有供用户创建自定义控制策略的装置，例如软件可定义过程控制例程。一个完整的控制策略可以用叫做“程序块”、“参数”和“连接”的小组件来构成。程序块是一个软件结构，用来封装基本控制计算的数据和算法；参数用来规定程序块内单个数据的接口；连接则允许在程序块的参数之间传递数据。

用于实现实时过程控制器的软件可以采用不同的设计原则。一个原则是采用面向对象的设计方法，其中包括基本控制算法的算法和数据都放在封装对象里；如果采用这一原则，“程序块”就是对象，它的属性是其中的“参数”，它的行为就是采用的控制算法。这一方法有几个优点，包括：控制算法与它的数据紧密结合；作为数据所有者的算法能够控制对数据的修改；以及作为数据所有者的算法能够就状态改变请求是否有效与系统用户“通信”。

但这种面向对象的方法的缺点是与其它方法相比它需要更多的处理开销。在纯粹的面向对象方法里，没有程序块本身的干预，任何外部算法都不能访问该程序块的参数，而这要求该程序块执行一个子程序来读出或写入参数。在某些情况下，执行子程序是合适的，系统开销并不明显；而在其它情况下，执行子程序会浪费大量的处理资源。

因此，这一领域需要在面向对象的控制器里提供高性能封装数据引用的系统和方法，以及采用这种系统或方法的分布式控制系统；这些系统和方法应当能够让控制程序块设计人员选择是通过执行子程序来访问参数还是通过较少封装但更加有效的访问形式来访问参数，这里将后一种访问形式定义为“亲密(intimate)”访问。

本发明简述

为了克服上面讨论过的现有技术里的缺陷，本发明一个主要的目的就是提供多种数据访问类型，从而使算法程序块设计更加灵活，数据传递效率更高。

为了达到这一主要目的，本发明提供一种系统和方法，用于在面向对象的控制器里提供封装数据引用以及采用这种系统或方法的分布式实时处理控制系统。在一个实施例里，该系统包括：(1)一个客户算法程序块，它能产生一个请求，要求获得一个地址，从而使所述客户算法程序块能够直接访问存储在所述地址里的数据以及(2)一个供方算法程序块，用来接收并评估所述请求，和：(2a)如果所述供方算法程序块接受所述请求，就将地址传递给客户算法程序块，从而允许客户算法程序块直接访问该数据和(2b)如果该供方算法程序块拒绝所述请求，就不给出所述地址，从而迫使客户算法程序块采用间接方式访问所述数据。

因此本发明引入了提供多种数据访问类型的概念；一般而言直接访问较快，因为供方算法程序块不必介入这一访问过程，但间接访问通常较安全，因为这一访问过程是由供方算法程序块控制的。

在本发明的一个实施例里，客户算法程序块在配置时间里产生所述请求。这样，为数据交换提供通道的连接可以在配置系统时定义好，而不是在运行时间再定义，在这样的运行时间里有许多的时间限制。当然，本发明并不局限于在配置时间里产生所述请求。

在本发明的一个实施例里，供方算法程序块迫使客户算法程序块通过一个显式子程序调用来间接访问这些数据。本领域里的技术人员对“获取(get)”和“存储(store)”子程序非常熟悉，在现有技术里，它们提供独占式的数据访问方式。本发明仍然允许在间接访问场合使用这种子程序。

在本发明的一个实施例里，供方算法程序块根据预先确定的规则分别评估对每一个参数的请求。这些规则可能是出于以下各种考虑，但并不局限于这些考虑：所述参数已经有一个分配好的存储单元，还是所述存储单元是在访问过程中计算出来的；快速访问对所述参数来说是否重要；以及允许亲密访问是不是会明显地增加软件出现故障的可能性。