用于过程控制系统的基于开放网络的数据获取、集合和优化的制作方法

专利名称：用于过程控制系统的基于开放网络的数据获取、集合和优化的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及过程控制系统，更具体地，本发明涉及经由开放通信网 络从多个数据源获取和集合过程控制数据。
背景技术：
诸如化学、石油或其他过程中所使用的过程控制系统，通常包括一或多 个集中式过程控制器。这些过程控制器除了与至少 一个主机或操作员工作站 通信耦合之外，还经由模拟、数字或者模拟/数字混合总线与一或多个现场 设备通信耦合。例如，现场设备可以是阀、阀门定位器以及发射机(例如温 度、压力和流速传感器)，它们在过程中实现诸如开启阀、关闭阀、以及测 量过程参数等功能。过程控制器接收表示由现场设备产生的过程测量的信 号，和/或关于现场设备的其它信息，利用这些信息执行控制程序(routine)， 并随后产生跨越总线或其它通信线路传送到现场设备中以控制其过程操作 的控制信号。来自现场设备和控制器的信息可以用于 一 或多个由操作员工作 站所执行的应用(application)中，以使操作员关于该过程执行期望功能， 比如观察过程的当前状态、修正过程操作等。
典型地，过程控制系统运行在可能包括若干过程控制车间的企业之内， 其可能广泛分布于很大的地理区域，或者有时候分布于全世界。过程控制车 间可以使用各种传播媒介和技术或平台相互通信，比如互联网、卫星链路、 地面无线传输、电话线等。当然，因为通信基本设施已经建立，企业的通信基本设施成本接近于零，并且经由互联网传递信息的技术为人们所熟知且稳 定和安全，因此互联网已经成了许多企业优选的通信平台。
企业内的每个过程控制车间都可能包括一或多个过程控制系统或应用， 以及大量其它的相关业务或信息技术系统或应用，它们是支持、维护以及补 足过程控制系统的操作所需要的。通常，过程控制车间内的信息技术系统可 以包括诸如维护管理系统之类的制造运行系统，并且还可以包括诸如调度、 计费和征购系统之类的企业资源计划系统。尽管这些信息技术系统在物理上 可以位于车间内或靠近车间，然而 一部分或全部这些系统有时候可能距离车 间较远，并且可以用互联网或任何其它适当的通信链路与车间通信。为了改 进或优化企业的总体操作， 一些近期的开发工作已经致力于促成更迅速和有 效的通信，并致力于在企业内的过程控制系统和信息技术系统之间实现更完 全的结合。
每个过程控制车间还可以包括在服务器或工作站上运行的用户交互应 用，该服务器或工作站通信耦合到一或多个服务器、工作站或在车间内协调 或执行过程控制系统活动的其它计算机。这类用户交互应用可以执行活动管 理功能、历史数据管理功能，以及诸如资产优化功能、批量管理功能之类的 资产管理功能。另外，车间内的每个过程控制系统可以包括过程管理应用， 例如，过程管理应用可以管理通信并提供与警报和/或其它过程事件相关的 信息，提供与过程控制车间执行的 一或多个过程情况相关的信息或数据等。 特别地，过程管理应用可以包括振动监测应用、实时优化应用、专家系统应 用、预测维修应用、控制回路监视应用、或与控制、监视和/或维修过程控 制系统或车间相关的任何其它应用。更进一步，过程控制车间或企业可以包 括一或多个用于将信息经由各种不同的传播媒介和平台从过程控制系统或 车间传递到用户的通信应用。例如，这些通信应用可以包括电子邮件应用、 寻呼应用、话音传信应用、基于文件的应用等，它们都可适用于经由无线或 有线媒介发送信息到台式计算机、便携式计算机、个人数据助理、蜂窝电话 或传呼机，或者任意其它类型的设备或硬件平台。一般而言，即使不是不可能，有效地结合信息技术系统、用户交互应用、 过程管理应用和通信应用 一直也是非常困难的，因为这些系统和应用通常广 泛地分布于企业中、并有时候在地理位置上广泛分布。另外，这些系统和应 用通常需要开发定制的通信接口或软件驱动，以使不同的系统和应用能够相 互通信。从而，当企业内的任何系统、应用、设备或元件改变时，例如由于 固件升级、设备替换等而改变，那么用于该系统、设备或元件的定制的通信 驱动或接口也必须随之改变。显然，所需的大量定制驱动会导致大量耗时的 驱动维护，这使得企业维修费用相当高。此外，向企业或过程控制车间增加 系统或应用往往需要庞大的计划工作，因为必须开发大量的定制通信驱动或 接口，以使新的系统或应用能够与企业内的其它系统和应用通信。从而， <吏 用这类定制通信接口的系统不是很灵活或可升级的，而且不便于诸如过程控 制系统与其它系统和应用的结合，这些其它系统和应用可以由过程控制系统 的厂商、或第三方厂商或开发商来提供。
与已知系统相关的另 一个困难是这些系统不能够使系统用户或运营商 对企业或过程控制车间进行配置和/或增加应用、服务或系统。相反，这些 已知系统通常需要熟练程序员的服务来配置和/或结合事先没有被配置或结 合的应用、服务或系统。例如，程序员可能必须熟知怎样配置和/或结合操 作应用、服务或系统，并且不得不制出一或多个配置程序和一或多个定制通 信驱动或接口，以便于系统、应用或服务能够与企业内的其它系统、应用或 服务通信。
一些近期的开发工作集中于利用可扩展标记语言来筒化组成企业的不 同应用、系统和服务之间的通信。众所周知，诸如XML之类的可扩展标记 语言可以用来使不同的系统、应用和/或服务彼此松散耦合，因此不同的系 统、应用和/或服务中的每一个不必熟知其它系统、应用和/或服务功能怎样 与它们通信。最近开发的 一些系统可以将XML应用与诸如简单对象访问协 议(SOAP)之类的网络通信协议以及诸如超文本传输协议(HTTP)之类的 网络传输协议结合在一起，以便能够让松散耦合的服务、应用和/或系统经由诸如互联网之类的开放网络通信。
因此，现代的过程控制系统往往包括各种功能上多样且在地理上分布的 系统和应用。结果，从所有这些系统获得过程控制数据或信息通常是相对困 难的，更不必说为这类企业范围内的信息创建和管理中心储存库(例如数据 库)，其中不同类型的分析可以根据这些信息来执行，比如是资产管理系统 一部分的资产优化程序等。
此外，生成和维护包含过程控制数据、从通常组成企业的许多系统和应 用收集的其它信息的数据库被如下事实变得复杂，那就是即使存储在这类数 据库中的信息可以被集合在中心储存库内， 一般来说，还是得存储数量庞大 的未过滤数据或信息。令人遗憾地，即使可能，这类数量庞大的数据或信息 也很难用有效的方法来处理或分析。更进一步，由于难以在负责为中心储存 库或数据库收集数据或信息的系统或应用和其它分布于企业内的系统、应 用、过程之间建立和执行通信，资产管理系统(例如资产优化系统或应用) 可能难以获得全部的所需信息来最有效地管理企业内的过程、更不必说管理 企业的总体运转。
众所周知，软件机器人或"机器人程序，，是一种自动运行以执行任务或 目标的计算机程序，其通常涉及搜集信息或数据，否则人们就不得不手动执 行。事实上，机器人程序通常被用来自动地从多个分布式数据源收集信息， 分布式数据源经由例如互联网的开放通信网络通信耦合。例如，往往被称为
网络爬虫(web crawler)的互联网搜索引擎一般采用从一个服务器移动到另 一个服务器(即依次与服务器通信)的机器人程序，基于用户键入的关键字 或某些其它标准来编i奪庞大的统一资源定位符(URL)列表。另一方面，购 物机器人程序可以经由基于由用户提供的标准在线商店来编译销售产品的 数据库。无论如何，通过自动、快速和连续地执行这类搜索和/或挖掘功能， 机器人程序可用来避免手动搜查信息或挖掘数据。另外，机器人程序可以适 用于根据以往的经验在其过程中做出搜索决策，以进 一 步细化搜索。
令人遗憾地，机器人程序通常没有用于从不同的系统或应用搜集过程控制数据或其它过程控制相关的数据或信息，这些不同的系统或应用构成过程 控制系统和其内部运行过程控制系统的企业。事实上，已知的机器人程序通 常不在信息或数据必须经由开放网络(例如互联网)、以安全的方式在数据 源之间传送的环境中活动。相反，机器人程序通常最初并不具有任何关于可 用数据源的信息。同样，潜在的数据源对机器人程序也没有任何预先知识。 从而，已知的机器人程序通常依靠于对来自于数据源的信息的自由访问，机
器人程序用明确定义的、或者有时候用专门的(adhoc)检索算法或技术来 发现这些数据源。
此外，因为已知的机器人程序通常对包含所需或感兴趣的信息或数据的 数据源并无预先知识，所以用机器人程序搜集与特殊企业和/或过程控制系 统相关的过程控制信息将需要不切实际的时间量。事实上，由于很难向机器 人程序提供确实可靠的检索算法或技术，已知的机器人程序可能不能发现一 或多个与具有所需信息的过程控制系统和/或企业相关的数据源。

发明内容
根据该本发明的一个方面， 一种从多个通信耦合到开放网络的数据源收 集过程控制数据和资产数据(下文中统称为"过程控制/资产数据")的系 统和方法，存储与多个数据源相关的位置信息，并通过通过使用该位置信息 经由开放网络与每个数据源通信，周期性地向每个数据源发送对过程控制信 息和资产信息(下文中统称为"过程控制/资产信息")的请求。另外，该 系统和方法可以从响应于对过程控制/资产信息的请求而接收到的消息中收 集过程控制/资产数据，集合过程控制/资产数据以形成被集合的过程控制/ 资产数据，以及将被集合的过程控制/资产数据存储在数据库中。
根据本发明的另一方面， 一种从多个数据源检索数据的系统和方法，每 个数据源都经由各自的web服务接口 (interface)通信耦合到开放网络，从 数据库检索与数据源相关的网络地址信息，并且使用网络地址信息经由开放 网络和各自数据源的web服务接口向数据源发送请求消息。该系统和方法还可以接收多个包含来自于数据源的数据的响应消息，以及从接收到的响应消 息中提取数据以形成被提取的数据。另外，该系统和方法可以集合被提取的 数据以形成被集合数据，并存储该被集合数据。
根据本发明的又一方面， 一种在数据收集系统和与企业相关且经由互联 网通信耦合的多个数据源之间建立通信的系统和方法，向通信耦合到互联网 的注册服务发送与企业相关的每个数据源的注册信息，并且通过从数据收集 系统向注册服务发送与企业相关的授权信息来请求用于每个数据源的注册 信息。另外，只有当授权信息有效时才可以将数据源注册信息从注册服务发 送到数据收集系统，并且还可以将注册信息存储在数据收集系统中。此外， 该系统和方法可以用注册信息使数据收集系统能够与数据源建立通信。


图1是包括多个经由开放通信网络通信耦合的数据源的企业的示例框
图2是可以在图1所示的企业中执行、以自动从企业内的一或多个数据 源获取和集合过程控制/资产数据的系统的示例框图3是使图2所示的系统能够自动发现图l企业内的一或多个数据源的 系统的示例框图4描述了可被图l所示的一或多个数据源使用的可扩展标记语言的实 例，以在图3所示的系统内注册(register);和
图5描述了可被图l所示的一或多个数据源使用的可扩展标记语言文件 的实例，以自动发现所有与图1所示企业相关的记录数据源。
具体实施例方式
此处所述的系统和方法可用来从经由通信网络通信耦合的多个数据源 获取和集合过程控制/资产数据。更具体地说，此处所述的系统和方法可以 从构成企业的多个系统、应用或web服务来自动获取、集合和过滤过程控制/资产信息或数据， 一般在诸如数据库之类的中心储存库或存储单元内包括 一或多个过程控制系统。用这个方法，被集合和/或过滤的过程控制/资产数 据或信息可以被资产管理系统或应用有效地处理，或者说被使用，从而优化 企业内的一或多个车间、系统、应用等的运转。
特别地，此处所述的系统和方法可用于从多个系统或应用来获取过程控 制/资产数据或任何其它信息，多个系统或应用与具体的企业或组织相关并 被通信耦合到开放网络。例如，在一种基于网络的方法中，与企业相关的每
个系统或应用都可以包括能够经由互联网与此处所述的系统通信的web服 务接口 。
另外，此处所述的系统和方法可以获得、或替换地可以配备与企业内的 每个数据源(即系统、应用、web服务等)相关的诸如统一资源定位符URL (即网络地址)之类的联系或位置信息，过程控制/资产信息或数据为该企 业被获取和集合。举例来说，此处说明的获取和集合的系统和方法可以从局 部数据库获得URL列表，并且可以用这些URL周期性地轮询或查询数据源， 以获得与整个企业相关的其中 一部分的过程控制/资产信息或数据(其被优 选地而不是必须地配置为与那些URL相关的web服务)。替换地，如下详 述，此处所述的获取和集合的系统和方法可以从通信耦合到开放网络的安全 注册服务中获得作为整个企业一部分的数据源的位置或网络地址信息。安全 注册服务可以充当中心数据储存库或存储器，其使一或多个企业、组织或其 它实体能够注册组成企业、组织或其它实体的服务或应用的联络、位置或网 络地址信息，因此使被授权用户能够通过任何通信耦合到开放网络的设备从 服务或应用访问信息。
因此，由于此处所述的系统和方法提供了包括识别所有组成具体企业的 数据源(即系统、应用等)的位置网络地址信息在内的局部数据库，所以消 除了错过或没有发现一或多个这些系统、应用等的可能性，因此通过资产管 理软件或任何其它应用消除了重要的过程控制/资产信息不被集合用于分析 的可能性。此外，存储在局部数据库内的预定数据源位置信息，使此处所述的系统和方法能够迅速地开始数据获取和集合活动，而先前或已知的机器人 程序实际上不可能做到这一点，因为经由诸如互联网之类的广阔开放网络来 识别可用数据源所需的时间相对较长。如上所述，已知的方法事实上可能导 致根本就不能发现一或多个数据源。
虽然数据获取和集合的系统和方法在此处通过举例被详细描述，即由工 作站内运行的软件，来执行经由互联网用类似于软件机器人或机器人程序的 方法来自动地执行数据获取和集合功能，但是任何其它的软件和硬件组合也 可以被替代地使用。例如，任何适当的包括一或多个类型的一或多个计算机 在内的计算机系统可以代替单个工作站被使用。另外，尽管此处说明的系统
和方法是基于网络的，从而它使用web服务接口使企业内的数据源能够经由
互联网传送过程控制/资产数据和任何其它信息，然而任何其它类似的或不 同的开放网络和适当的网络接口可以被替代地使用。
图l是企业IO的示例框图，包括多个经由开放通信网络20通信耦合的 数据源12、 14、 16和18。数据源12-18中的每个都包括各自的web服务接 口 22、 24、 26和28,其使得数据源12-18 (和/或其它通信耦合到网络20 的数据源或服务)能够经由网络20用各自的通信链路30、 32、 34和36相 互通信。在下面详细描述中，企业10还可以包括数据注册服务38，其包括 web服务接口 40以使数据注册服务38能够经由网络20用通信链路42与一 或多个数据源12-18通信。
图1中描述的企业IO可能与具体的企业实体或该具体企业实体的一或 多个部分相关。替换地，企业10可能与多个企业实体相关，它们可以经由 比如普通的企业目标或方案而联系起来。无论如何，企业IO的数据源12-18 (及企业IO的其它元件或成分，其中的一些为了清楚起见没有示出)可以 在地理上分布。例如，数据源12-18中的一部分可以与单个物理车间或校园 位于一处，而数据源12-18的其它部分可以地理上远程定位，例如，在不同 的州或不同的国家。
数据源12-18中的每个都可以包括一或多个应用、系统、服务等。例如，数据源12-18可以是过程控制系统、财政或企业管理系统、专业化生产系统、 维护系统、诊断系统等的任何期望组合，它们优选但不一定必须包括与企业 10内的过程控制活动相关(或有用于控制和/或评定)的信息。数据源12-18 中的每个都可以用个人电脑、工作站或能够执行一或多个存储在存储器或其 它与此关联的数据存储设备中的软件程序或任何其它适当的计算机系统或 处理器来执行。另外，数据源12-18中的每个都可以执行一或多个应用或功 能，比如通信功能、执行计费功能的应用、制造功能、维护功能、优化功能、 监控功能、过程控制活动等。数据源12-18中的每个还包括操作终端、键盘、 显示器和/或任何其它的接口设备(它们都没有被示出)，它们可以使用户 能够从数据源接收信息和把信息输入数据源。另外，数据源12-18中的一或 多个数据源还适用于自动地生成包含资产数据和/或过程控制数据在内的消 息，并适用于将这类消息传递(亦称推)到位于企业10内并被连接到网络 20的另一个系统。
仅作为示例，数据源18被描述为过程控制系统或车间。如图l所示， 数据源、过程控制系统或车间18包括多个工作站或计算机系统44、 46、 48、 50和52，它们都可以经由系统级网络或数据总线54被通信耦合。网络或数 据总线54可以用任何期望的媒介和数据传输协议来执行。例如，数据总线 54可以用基于以太网的配置来执行。然而，任何其它适当的数据总线或网 络媒介和数据传输协议也可以被替代地使用。
计算机系统44-52包括各自的处理器56、 58、 60、 62和64和存储器66、 68、 70、 72和74。 一或多个软件程序可以被存储在每个存储器66-74内， 并可以由与此关联的处理器56-64之一来运行，以执行一或多个功能。例如， 在被运行时，软件程序可以执行资产管理或优化功能、过程控制功能、设备 和过程监控功能、通信功能(例如寻呼、电子邮件等)、计费功能、维护功 能、活动管理功能、诊断功能、数据历史功能等。
如图l举例所示，工作站或计算机系统48被配置来执行过程控制功能 或活动。特别地，计算机系统48经由数据总线78被通信耦合到控制器76。例如，控制器76可以是德克萨斯州的费舍-柔斯芒特系统股份有限公司投 放市场的DeltaVTM控制器。然而，任何其它适当的控制器也可以替代地被 使用。多个现场设备80、 82、 84、 86和88可以被通信耦合到控制器76， 其中，设备80和82直接地耦合或设备84-88经由输入输出设备90和数据 总线92而耦合。通常，现场设备80-88可以是传感器、传动器、或可以在 过程控制系统内用于监视和/或控制其操作的任何其它设备。此外，诸如设 备80和82之类的一部分现场设备80-88可能是非智能的现场设备，其使用 诸如4-20毫安(mA) 、 0-10伏特直流(VDC )、干触点输出或输入等之类 的模拟或双态电信号与控制器76通信。更进一步，诸如设备84-88之类的 其它的现场设备80-88可能是智能现场设备，比如现场总线设备、HART设 备等，它们都是人们所熟知的并且从而不必在此做出详细的说明。
例如，计算机系统52可以是经由通信链路98被耦合到多个设备94和 96的监视或诊断系统，例如，通信链路98可以是数据总线或任何其它适当 的通信链路。特别地，设备94和96可能是诸如在过程控制车间18内向不 同的系统供给电源的发电机之类的旋转设备。类似地，计算机50例如可能 是资产管理系统，其执行大量的资产管理功能并存储过程控制系统或车间 18中使用的不同设备的相关信息，这些不同的设备包括仪器、机械设备、 处理设备、电气设备等。例如，在过程控制系统或车间18中使用的仪器可 能是阀门、温度计等，计算机50执行的资产管理系统可以为这个仪器存储 和保存资产信息。类似地，在过程控制系统或车间18中使用的其他设备的 相关信息也可以由计算机执行的资产管理系统来保存，这些其它设备例如是 电动机、气泵、传动箱、电抗器、热交换器、涡轮、压缩机、熔炉、交换机、 电源等。在资产管理系统的执行过程中，计算机50可以包括用于上面列出 的一或多个设备的不同的参数值，包括设备类型、设备标记、设备失效类型 等。剩余的计算机系统44、 46可以执行任何所期望的功能，例如包括诊断 功能、数据历史功能、通信功能等，并且还可以经由数据总线54在过程控 制车间18内交换信息或数据，以及经由web服务接口 28、通信链路36和网络20在企业10内交换信息或数据。
通常，web服务接口 22-28使各个数据源12-18能够无须生成常规的通 信接口而通信，每个数据源都可以在企业10内如上所述地执行一或多个功 能。众所周知，web服务接口本质上是同类别的，并且消除了基础的软件应 用或系统对详细了解与它们通信的软件应用该怎样处理通信及其中包括的 信息的需要。因此， 一对具有web服务接口的应用或系统可以相对自由地相 互通信，而无须具体或详细地知道web服务接口下的应用怎样运行。
更具体地说，web服务接口 22-28和40可以用诸如XML之类的可扩展 标记语言来执行，并因而可以传送已经用简单对象访问协议(SOAP )，或 任何其它期望的消息协议格式化的XML消息，并且这些XML消息已经被 诸如超文本传输协议(HTTP )之类的网络传输协议压缩以用于传输。web 服务接口、 XML消息的产生、SOAP和HTTP都是众所周知的，从而不在 此对其做详细描述。
优选地，网络20是开放网络(即开放协议或非专有网络)，数据源12-18 可以经由它们各自的web服务接口 22、 24、 26和28来容易访问它。例如， 互联网可以有利地用作网络20，这是因为互联网被良好地建立、良好地发 展、无所不在、非常易于访问、并对于发送大量信息或数据来说相对较为便 宜。然而，尽管用互联网来执行网络20具有这些优点，然而基于开放协议 的任何其它网络或网络组合可以被替代使用。另外，通信链路30-36和42 可以是根据任何所期望的媒介和数据传输协议。例如，任何适当的无线和/ 或有线的媒介组合可以用于连接分组交换的传输协议，比如传输控制协议 (TCP)。
如参考图3如下详细描述的，可选的数据源注册服务38包括处理器100 和存储器102,其包括一或多个软件，其适于被处理器100执行来使数据源 12-18能够中心地存储与企业10相关的每个数据源的位置或网络地址信息 (例如URL)的程序。尽管未在图1中示出，然而其它企业也可以经由网 络2 0通信，并可以使用数据注册服务3 8来存储与与此关联的数据源相关的信息。
图2是系统200的一个示例框图，该系统可以在图1中所示的企业10 内被执行以自动地从企业10内的一或多个数据源12-18获取并集合过程控 制/资产数据。如图2中所示，系统200包括web服务接口 202，其使系统 200能够经由网络20以及它们各自的web服务接口 22-28、数据收集单元 204、数据集合单元206、配置数据库208、数据处理/路由单元210、数据汇 总单元212、过程控制信息数据库214以及资产信息数据库216来自由地与 数据源12-18通信。 一般而言，系统200经由网络20周期性地从一或多个 数据源12-18收集过程控制/资产数据和/或其它信息。特别地，系统200使 用位置标识符或信息(例如URL)的列表或日志，其唯一地与企业10的凄t 据源12-18相关并被存储在配置数据库208内。这些位置标识符使系统200 能够迅速和容易地发现并向数据源12-18轮询过程控制/资产数据或任何其 它信息。由系统200收集的数据然后可以被集合、过程(例如过滤)、汇总 并存储以用于资产管理系统或任何其它系统或应用之后的分析。
更具体地说，数据收集单元204使用包含与数据源12-18相关的位置信 息或地址信息在内的列表或日志来联络数据源12-18以在周期的基础上(即 使用一个基于时间的调度表)从一或多个数据源12-18获取信息。例如，数 据收集单元204可以促使系统200使用它的web服务接口 202经由网络20 在固定的重复时段来顺序地联络每个数据源12-18。换言之，系统200可以 使用它的数据收集单元204周期性地(例如在固定时间间隔或使用固定时间 调度表)扫描一或多个数据源12-18。
在系统200的另 一个执行过程中，数据收集单元204可以促使系统200 监视它的web服务接口 202以从在配置数据库208中识别的数据源接收任何 消息。在这个执行过程中，如果数据源12-18中任何一个数据源用web服务 接口 202发射作为容器的包括数据在内的消息，则收集单元204将从网络 20收集这类消息。
当从数据源12-18接收数据或信息时，数据收集单元204可能接收大量XML消息形式的数据，例如其可能包含当前的分析所不需要的数据或信息。 数据处理/路由单元210可以根据系统200的当前配置特别地通知数据收集 单元204需要什么信息。换句话说，系统用户可以配置系统200,以收集应 用或系统所需的具体类型的过程控制/资产信息或数据，应用或系统分析被 汇总、集合和过滤的数据并最终将其存储在过程控制信息数据库214和资产 信息数据库216内。从而，数据收集单元204可能接收包括不需要的信息或 数据在内的XML消息，并可以接收不包括任何所需数据的消息。因而，数 据收集单元204可以为了所需的数据或信息去除一些消息，并彻底丢弃一些 不包括任何所需的数据或信息在内的消息。
由数据收集单元204收集的数据或信息，可以由数据集合单元206集合 并由数据汇总单元212来汇总。已经由数据收集单元204收集并过滤的数据 集合可以涉及减少多个告警消息到单个正文消息。例如，数据收集单元204 可以基于系统200的用户设备配置，从数据源12-18收集所有紧急的设备告 警。另外，数据集合单元206可以减少多个同样的设备告警，每个设备告警 可能已经在系统200的不同轮询间隔中关于相同的失败设备被接收，以形成 正文消息来指出导致产生重复告警的一个重复的设备失败。
除了集合诸如重复的设备告警之类的多余或重复的数据之外，数据集合 单元206还可以用其它方法来集合数据(例如告警或警报)。例如，数据集 合单元206可以集合诸如设备告警之类的数据，以形成更加汇总的告警信 号。由数据集合单元206产生的被汇总的告警信号或其它被汇总的信息或数 据，可以是基于历史信息的。例如，数据集合单元206可以产生一或多个设 备的平均稳定时间的信息，可以产生与设备年龄相关的集合设备信息(例如 与设备组相关的失败次数，其中，每组设备都包括具有不同的年龄范围的设 备)，可以产生与设备类型(例如传感器或传动器类型)相关的集合设备信 息等。 一般地说，数据集合单元206可以基于历史分析或实时分析来执行数 据集合活动。例如，时序分析(time series analysis )可用来确定或推算具体 的设备可能失败的时间或其需要服务的时间。无论如何，与被推算失败相关的信息或任何其它集合数据可以被存储在过程控制信息数据库214中，以随 后在企业10内使用。
时序分析可用来比较当前的设备状况与类似设备失败或需要服务时的 状况，并且可以存储(例如在过程控制信息数据库214内)集合告警或警报， 以指出具体的设备需要服务或需要被替换。通常，时序分析可用来将过程控
制系统内当前的状况与已知的良好或不良状况进行比较。例如，时序分析可 以揭示具体的设备在相同情况下或每天、每月等的同一时间失效，并因此可 以被用来推算何时将发生设备失效。
除了历史的时序分析之外，实时分析也可以被用来集合过程控制/资产 数据或由数据收集单元204收集的其它信息。例如，数据收集单元204可以 收集大量与具体的设备块相关的振动数据(例如振动特性基于时间的急射)， 并且数据集合单元206可以比较这个当前的振动数据急射与已知的良好或 不良状况，以产生集合结果来指示监视设备的状况。例如，集合单元206可 以产生指出具体的设备正在产生剧烈振动的集合警报或告警，并可以将这个 警报或告警存储在过程控制信息数据库214内，以随后供企业10内的维护 系统来使用。
在将数据储存在过程控制信息数据库214内之前，数据汇总单元212可 以被用来汇总由数据集合单元206提供的集合数据。例如，数据汇总单元 212可以确定一个具体类型的所有发射机都因为相同的原因而失效(例如在 相同情况下或同时)，并且可以将信息存储在过程控制信息数据库214内， 以指出该具体类型的所有发射机都因为相同的原因而失效。数据汇总单元 212还可以产生与因为具体原因失效的设备号和/或类型相关的摘要信息、活 动警报或告警的总数、根据告警或警报严重程度的告警数量、从报告告警或 告警开始到告警或警报源接收服务以校正引起警报或告警的状况所过去的
时间。更进一步，数据汇总单元212可以 从数据集合单元206接收的集合 数据或信息来确定在某个时段将要失效的设备总数(即被推算将失效的总 数)。如上所述，数据处理/路由单元210可以向数据收集单元204提供信息， 以使数据收集单元204根据系统200的配置从接收到的消息中去除信息或数 据，被接收的消息是分析和/或报告目的所需的。另外，数据处理/路由单元 210可以执行信息路由功能。例如，数据处理/路由单元210可以包括判定逻 辑等来执行各类已经被收集、集合和/或汇总的数据的路由判断。更具体地
说，数据处理/路由单元210可以使用判定逻辑(例如是否语句或其它逻辑 操作)来确定怎样路由数据和数据将被路由到何处。例如，数据处理/路由 单元210可以基于数据类型和数据内容经由电子邮件或经由用户的个人数 据处理来发送数据。更进一步，数据处理/路由单元210可以将集合和汇总 的数据路由到过程控制信息数据库214或任何其它数据库，并且如果需要则 可以包括可以被用来控制随后的数据路由、显示、处理等的优先信息。
过程控制信息数据库214可以是任何期望的存储设备或单元，比如大容 量存储设备，其使用任何适当的计算机可读的存储媒介，包括磁性的和/或 光学媒质。过程控制信息数据库214可以经由有线的链接被直接连接到系统 200,可以物理上隔离或远离图2中所示的系统200的其它功能块202-212， 还可以经由网络或任何其它通信链路被连接到功能块202-212。更进一步， 过程控制信息数据库214可以被图2中未示出的其它系统访问，这些其它系 统可以处理或使用其中存储的数据。例如，资产管理系统、资产优化系统、 维护系统等可以使用存储在过程控制信息数据库214内的数据来更有效地 (例如有利地)操作车间或企业10 。
类似地，资产信息数据库216可以是任何期望的存储设备或单元，比如 大容量存储设备，其使用任何适当的计算机可读的存储媒介，包括磁性的和 /或光学媒质。资产信息数据库216可以经由有线的链接被直接连接到系统 200,可以物理上隔离或远离图2中所示的系统200的其它功能块202-212 ， 还可以经由网络或任何其它通信链路被连接到功能块202-212。更进一步， 资产信息数据库216可以被图2中未示出的其它系统访问，这些其它系统可 以处理或使用其中存储的数据。例如，资产管理系统、资产优化系统、维护
18系统等可以使用存储在资产信息数据库216内的数据来更有效地(例如有利 地)、缲作车间或企业10。
资产信息数据库216可以被用来存储与不同的车间和过程控制系统相 关的资产信息，比如过程控制系统或车间18。例如，数据获取单元204可 以从比如由计算机50保存的资产管理系统收集资产信息，数据集合单元206 可以集合从计算机50收集的资产信息与从其它数据源收集的其它资产信 息，与网络20相连接并把集合信息存储在资产信息数据库216中以备将来 之用。存储在资产信息数据库216中的资产信息可以例如被数据处理/路由 单元210用来优化不同的过程控制系统和/或车间中的资源。
单元204-216中的每个单元都用一或多个软件程序来执行，这些软件程 序被存储在计算机系统内的计算机可读媒介上并适用于由计算机系统内的 一或多个处理器来运行。例如，软件程序可以被存储并运行在数据源18的 任何计算机系统44-52内，并可以被替换地存储并运行在任何其它的数据源 12-16内或通信耦合到网络20 (未示出)的另一个专用计算机系统或工作站 内。尽管单元204-216可以主要地用适用于由处理器或其它处理单元运行的 软件程序来执行，然而任何适当的硬件和软件组合也可以被替代地用来执行 所需功能。此外，虽然单元204-216被示出并在上面被描述为卑独或明确的 功能块，但是关于单元204-216被执行的功能可以用任何所期望的方法来组 合。例如，由数据集合单元206和数据汇总单元212执行的功能可以由单个 的软件程序或软件程序组来执行，在该情况下，可以功能上地表示在单个的 单元或功能块内。
图3是图1中所示的数据注册服务38的示例框图。在下面详细描述中， 数据注册服务38使图2所示的系统200能够自动地检索或发现与图1中所 示的企业IO相关的数据源12-18。通常，与企业相关的每个数据源能够用数 据注册服务38记录它们的位置或地址信息(例如它们的URL)，并且与企 业相关的数据收集和集合系统(比如关于图2说明的)可以经由开放网络自 动地检索与企业相关的被记录的数据源位置或网络地址信息。用这种方法，数据注册服务38使数据收集和集合系统能够从与企业相关的被记录数据源 收集数据，而不需要用户手动地将数据位置或地址信息输入数据库。
特别地，如图3所示，数据注册服务38可以包括授权单元250和注册 数据库252。注册数据库252包括图1中所示的一或多个数据源12-18的数 据源位置或地址信息(例如URL或任何其它网络地址信息)。优选但不是 必要地，所有与企业IO相关的数据源12-18将它们的位置信息传送到数据 注册服务38,以存储在注册数据库252内。
授权单元250执行授权功能，其确定对数据源信息的请求是否来自于被 批准的用户和/或实体。例如，关于对数据源列表及其位置或地址信息的请 求，授权单元250可以比较从系统200 (图2 )接收的用户标识符和/或口令 与当前被授权给企业10的用户标识符和/或口令。如果该请求被批准，则授 权单元250使数据注册服务38能够向图2中所示的系统200发送列表、日 志或任何其它类型的数据结构，包括记录在数据注册服务38内与企业IO相 关的所有数据源的位置信息(例如网络地址信息)。系统200然后可以把数 据源的位置信息存储在它的过程控制信息数据库214内，以供数据收集单元 204用来从企业10内的一或多个数据源12-18周期性地收集过程控制数据和 /或信息，如上所述。
如果需要，多于一个的数据源位置信息可以被存储在数据注册服务38 的数据库252中。利用此方法，多个企业可以使它们各自的数据源能够安全 和独立地经由诸如互联网之类的开放网络与各自的数据收集和集合系统通 信，数据收集和集合系统参考图l和图2在上面被说明。图4描述了可扩展 标记语言文件300的实例，其可以被图1中所示的一或多个数据源12-18用 来记录在图2和3中所示的数据注册服务38内。如图4中所示，文件300 可以包括记录实体与之相关的企业名称(例如公司名称)，与企业相关的口 令，记录实体的名称(即数据源名称)和用于寻址或与记录实体通信的位置 信息(例如URL)。文件300还可能包括指示验证是否将被使用或激活的 信息，并且如果将使用验证信息，则该文件可能包括用于记录数据源的用户名和口令。当然，包括较少、较多或不同注册信息的其他文件格式也可以被 替代地使用。
图5描述了可扩展标记语言文件400的实例，其可以被图1所示的一或 多个数据源12-18使用，以自动发现与图1中所示的企业IO相关的数据源 12-18中其它被注册的数据源。如图5中所示，文件400可以包括被记录在 具体的"servicename"下的"getservice"请求，其与具体的实体或企业相关。另 外，诸如企业名称(例如/>司名称)和口令之类的验证信息可以被包括在这 个事件内，即在能够将来自组成企业的不同数据源的信息传送到此处描述的 数据收集和集合系统之前，企业已经被配置来需要这类验证信息。虽然在此 描述的数据收集和集合系统和方法已经被描述为使用XML来执行，但是它 也可以用其它适当的交互数据语言，在任何适当的硬件平台上来执行。此外， 尽管在此描述的数据收集和集合系统的功能被描述为主要作为软件来执行， 然而一部分或全部的这些功能也可以在硬件、固件等中来执行。因而，在此 描述的系统和方法可以用标准的多用途处理器来执行，或者按照需要特别设 计的硬件或固件来执行。当在软件中执行时，软件程序可以被存储在任何计 算机可读存储器中，比如存储在磁盘上、激光唱片上、或其它存储媒介上、 在计算机或处理器的RAM或ROM中等。同样地，软件可以经由任何已知 或期望的交付方法被交付给用户或过程控制系统，例如，这些方法包括使用 计算机可读磁盘或其它便携式计算机存储器机理或通过诸如电话线、互联网 等之类的通信信道(其可预料地与经由可移动存储媒介来提供这类软件的方 法相同或可互换)。
从而，尽管参照仅为说明性且不限制本发明的特殊实例描述了本发明， 但是本领域普通技术人员可以意识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提 下，可以对这些/>开实施例估支出改变、添加或删除。
权利要求
1、一种在数据收集系统和与企业相关且经由互联网通信耦合的多个数据源之间建立通信的方法，该方法包括为与该企业相关的所述数据源中的每一个而向通信耦合到互联网的注册服务发送注册信息；通过将与该企业相关的授权信息从该数据收集系统发送到该注册服务，为所述数据源中的每一个请求该注册信息；只有该授权信息有效时，才将所述数据源的注册信息从该注册服务发送到该数据收集系统；将该注册信息存储在该数据收集系统中；和使用该注册信息使该数据收集系统能够与所述数据源建立通信。
2、 根据权利要求1的方法，其中为与该企业相关的所述数据源中的每一个 而向该注册服务发送注册信息包括向该注册服务发送位置信息和表示该企业 的信息。
3、 根据权利要求2的方法，其中使用该注册信息使该数据收集系统能够与 所述多个数据源建立通信包括使用被包含在该注册信息内的位置信息来经由 互联网向所述数据源发送消息。
4 、 一种在数据收集系统和与企业相关且经由互联网通信耦合的多个数据源 之间建立通信的系统，该系统包括 计算机可读+某介；和软件，被存储在该计算机可读媒介上并适用于由处理器执行，以为所述数据源中的每一个而向通信耦合到互联网的注册服务发送注 册信息；通过将与该企业相关的授权信息从该数据收集系统发送到该注册服务，为所述数据源中的每一个请求该注册信息；只有当该授权信息有效时，才将所述数据源的注册信息从该注册服务发送到该数据收集系统； 将该注册信息存储在该数据收集系统中；和 使用该注册信息使该数据收集系统能够与所述数据源建立通信。
5、 根据权利要求4的系统，其中该软件进一步适用于由该处理器执行，以 向该注册服务发送位置信息和表示该企业的信息。
6、 根据权利要求5的系统，其中该软件进一步适用于由该处理器执行，以 使用被包含在该注册信息内的位置信息来经由互联网向所述数据源发送消息。
全文摘要
本发明涉及用于过程控制系统的基于开放网络的数据获取、集合和优化。一种从通信耦合到开放网络的多个数据源收集过程控制数据和资产数据之一的系统和方法，存储与多个数据源相关的位置信息，并且通过经由开放网络用位置信息与每个数据源通信，定期向每个数据源发送对过程控制信息的请求。另外，该系统和方法从响应于对过程控制信息的请求而接收到的消息中收集过程控制数据，集合过程控制数据，以形成被集合的过程控制数据，并且将被集合的过程控制数据存储在数据库中。另外，被集合的数据用于对过程控制系统或车间的运行和维护做出决策。
文档编号H04L29/08GK101566847SQ200910136318
公开日2009年10月28日 申请日期2004年1月28日 优先权日2003年2月19日
发明者伊文瑞·埃尔于雷克, 史蒂文·狄龙, 格雷格·罗马 申请人:费舍-柔斯芒特系统股份有限公司