用于将自动化控制系统对接到外部系统的系统和方法_2

文档序号:9756794阅读:来源:国知局
冗余(TMR)控制器,所述TMR控制器具有通过三个系统的投票确定的输出执行单个任务的三个处理器或核。
[0015]与可提供监管控制(例如,分布式控制系统[DCS]、制造执行系统[MES]等)的2级系统相比,PRM I级控制器可直接控制工业过程。因此,控制器38可通过使用导线管而直接连接到传感器30和现场装置32。控制器38然后可提供系统10的基本上确定性的控制而不添加另一控制层。例如,在描绘的示例中,模块线路34可用于传送来自压缩机20的测量,而模块线路36可用于传送来自涡轮机14的测量。控制器38可使用测量来主动控制涡轮机系统10。
[0016]应领会的是可使用其它传感器,包括燃烧室12传感器、排气口16传感器、进气口 22传感器以及负载24传感器。类似地,可使用任何类型的现场装置30,包括例如现场总线基金会(Fieldbus Foundat1n)、Prof ibus和/或Hart现场装置的“智能”现场装置。也将领会的是,燃气涡轮机系统10只是工业控制系统的示例实施例,并且其它工业自动化系统例如可包括自动化发电系统,如燃气涡轮机、蒸汽涡轮机、风力涡轮机或水力涡轮机、热回收蒸汽发电机(HRSG)、发电机、燃料滑道(f ueI skid)、燃气处理系统或任何其它自动化发电系统或部分自动化发电系统。其它工业自动化系统可包括例如化工厂、制药厂、炼油厂的自动化制造系统、自动化生产线或类似自动化或部分自动化制造系统。
[0017]还描绘了通信接口系统40,通信接口系统40可例如通过使用以太网电缆41(例如,RJ45电缆)通信地耦合到控制器38。在其它实施例中,可使用其它通信管道或电缆,如串行电缆(例如,DB9)、无线管道等。在描绘的实施例中,通信接口系统48可包括PRM 2级和以上(例如,3、4、5级)功能性。也就是说,接口 40可包括如由2级PRM参考系统提供的监管功能性,并且可另外被包括在其它系统中,例如DCS、MES、人机接口(HMI)等。
[0018]通信接口系统40可通信地耦合到PRMI级控制器38,并且用于接收例如来自控制器38的异步SOA服务请求。服务请求可由通信接口系统40进一步处理,并且外部系统42可用于提供与服务请求有关的数据。外部系统可包括其它控制系统10、天气系统、商业逻辑系统、维护系统(例如,维护日志系统、维护计划系统)等。来自外部系统的数据然后可由通信接口系统40接收、进一步处理和/或转换,并且递送到控制器38。在一个实施例中,数据可包括提供到配置器系统44的控制器配置。配置器系统44然后可重新配置控制器和/或对控制器重新编程。例如,配置器系统44可设置任何数量的控制器参数(例如,输入/输出[I/O]配置、存储器配置、连网配置等)。例如,可设置I/O包(I/O pack)配置信息、存储器分页、存储器大小、虚拟存储器、网络分组大小、等待时间等。
[0019]在一个实施例中,可通过使用以太网全局数据(E⑶)自动化协议,从控制器以及向控制器传递数据。EGD自动化协议可包括“交换”数据结构,该结构使用共享存储器技术以更有效和安全地交换数据,如下面相对于图2更详细所述的。通过对PRM I级控制器实现服务调用(包括SOA服务调用),本文中描述的技术可实现更灵活的控制过程,例如为系统10提供天气数据、商业数据、维护数据、物流数据(例如,零件采购数据)的使用。
[0020]图2是图1的I级控制器38的框图,控制器38通信地耦合到通信接口系统40以及耦合到外部系统42,例如分布式控制系统(DCS) 46、现场工程师个人计算机48和web服务与工厂信息系统50。通信接口系统40可包括工作站、服务器、膝上型计算机、平板、蜂窝电话、移动电话或任何计算装置。因此,通信接口系统40可包括适合用于执行例如在存储器45中存储的指令的计算机指令的处理器43。如上面提及的,I级控制器38可使用EGD自动化协议与通信接口系统40进行通信,或者通过通信接口系统40进行通信。因此,通信接口系统40可包括控制器通信接口 52,该接口提供在通信接口系统40与I级控制器38之间传递数据中有用的通信功能性(例如,SOA通信接口功能性,包括EGD、Modbus和任何其它数据转换服务)。在描绘的实施例中,控制器通信接口 52寄宿在人机接口(HMI) 53中,人机接口(HMI) 53例如从纽约斯克内克塔迪的通用电气公司可得到的Workstat1nST ?。要理解的是,在其它实施例中,控制器通信接口52可提供为分布式控制器(DCS)、监管控制和数据采集(SCADA)、制造执行系统(MES)和/或独立系统的组件。
[0021]通信接口系统40也包括经开放标准的开放连接性(OPC)统一架构(UA)服务器54,该服务器54通信地耦合到控制器通信接口 52并且适合用于使用OPC通信协议(例如,opc.tcp//Server,http: / / Server)与控制器通信接口 52交换数据。通过使用OPC通信协议,本文中描述的技术使得I级控制器38能够进一步与多种其它系统进行通信。实际上,I级控制器38可使用高可靠性、确定性的通信协议(例如EGD、ModbuS或其组合)来进行通信,并且通信可转换成面向服务通信协议(例如OPC通信协议)以便用于外部系统。因此,可传递控制器拥有的变量85APC UA服务器54可包括与系统10有关的在建模关系(例如,实体关系[ER]建模)、系统、应用编程接口(API)等中有用的工厂数据模型55。
[0022]在一个实施例中,例如由I级控制器38传送的服务请求的数据可通过在控制器通信接口52中使用异步E⑶交换数据结构来处理,并且然后转换成适合于由OPC UA服务器54处理的数据请求。EGD交换数据结构例如可包括可使用单播和/或多播技术用于传递服务请求的“产生的交换” E⑶数据结构、“消耗的交换” E⑶数据结构或其组合。然后,例如通过使用来自web服务和工厂信息系统50的管道56(例如,SOA管道),0PC UA服务器54可请求数据。然后,例如通过使用商业逻辑系统58、启动顾问(start-up advisor)系统60和其它系统62,web服务和工厂信息系统50可进一步处理数据。
[0023]商业逻辑系统58例如可包括在操作工业系统10和/或I级控制器38中有用的商业逻辑。例如,商业逻辑系统58可包括在确定产生的电力的当前价格、产生的电力的将来价格(例如,能源期货)、绿色信贷以及某些规章约束中有用的逻辑或规则。例如,规制约束可包括产生某个不期望的微粒(例如氧化氮(NOx)、二氧化碳排放等)的成本。另外或备选地,商业逻辑系统58可包括与其它系统10的操作有关的商业逻辑。例如,商业逻辑系统58可通信地耦合到例如其它系统10的其它系统,并且可包括例如其它系统10的停机、其它系统10的维护计划、其它系统10的离线以及其它有关信息的信息。启动顾问系统60例如可包括与系统10的启动操作有关的信息。此类信息可包括期望的启动计划、期望的启动功率曲线以及在启动期间要使用的燃料的期望类型(例如,柴油、天然气、合成气)等。
[0024]其它系统62可包括但不限于天气系统(例如国家海洋和大气管理局(NOAA)数据库、商用天气数据库)、商业逻辑系统、维护系统(例如,维护日志系统、维护计划系统)等。因此,例如通过使用通信接口系统40从I级控制器38接收的服务请求的数据可由web服务和工厂信息系统50的系统58、60和62变换成在控制器38的操作中有用的经管道56提供到I级控制器38的数据。
[0025]在描绘的实施例中,web服务和工厂信息系统50的数据持久性系统64可另外包括用户数据库68和OPC UA客户端70。用户数据库68可包括被授权接入web服务和工厂信息系统50或以其它方式与web服务和工厂信息系统50进行通信的用
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