專利名稱：靈活的功能塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動控制系統(tǒng)體系。更確切地說，本發(fā)明涉及在U.S.專利號NO.6,424,872和U.S.專利申請?zhí)?9/598,697中描述的擴(kuò)展自動控制系統(tǒng)體系，以包括新的“靈活的功能快”，該靈活的功能快增加了申請兼容性以包括復(fù)雜的離散/混合/分批以及PLC應(yīng)用。
背景技術(shù)：
工廠控制系統(tǒng)已經(jīng)迅速地從專有的、集中體系轉(zhuǎn)向開放、分散的基于現(xiàn)場總線的體系，諸如來自Fieldbus財團(tuán)(德克薩斯州的奧斯汀)的FOUNDATONTM現(xiàn)場總線。FOUNDATONTM現(xiàn)場總線指定用于過程控制的較低速現(xiàn)場總線(H1)，以及用于高性能控制的高速以太網(wǎng)(HSE)現(xiàn)場總線骨干鏈路，子系統(tǒng)集成，和管理信息系統(tǒng)集成。分別在NO.6,424,872專利和09/598,697申請中描述了示意H1和HSE。由于FOUNDATONTM現(xiàn)場總線是開放的和可通用的、分布式控制體系，因而來自不同出售商的控制設(shè)備能夠在H1或HSE現(xiàn)場總線上共同使用并且共享控制功能(例如，將控制分配到現(xiàn)場總線設(shè)備中)。由于減少或者消除了對集中控制計算機(jī)和I/O子系統(tǒng)的需要，因而將控制分配到現(xiàn)場總線設(shè)備減少了系統(tǒng)安裝成本。由于設(shè)備中的功能塊提供了更多關(guān)于過程測量和設(shè)備狀態(tài)的信息，因而將控制分配到現(xiàn)場總線設(shè)備減少了系統(tǒng)操作和維護(hù)成本。設(shè)備供應(yīng)商和用戶促進(jìn)了對開放、可共同使用、分布式控制現(xiàn)場總線系統(tǒng)的需求。供應(yīng)商需要開放和可通用、分布式控制現(xiàn)場總線系統(tǒng)，因?yàn)檫@允許供應(yīng)商將他們的產(chǎn)品銷售給更多的用戶，替代僅僅銷售給操作特定專用系統(tǒng)。用戶需要開放和可通用的、分布式控制現(xiàn)場總線系統(tǒng)以便用戶能夠從多個供應(yīng)商中選擇最好的控制設(shè)備，而不是僅僅為專有系統(tǒng)特定設(shè)計的設(shè)備。
H1為現(xiàn)場級別控制能力和集成提供開放和可通用解決方案，并且HSE為在非常高性能通信系統(tǒng)上的分布式控制(通常稱作現(xiàn)場總線“骨干鏈路”網(wǎng)絡(luò))提供開放和可通用解決方案。HSE控制骨干鏈路聚集來自較低速控制設(shè)備(例如H1設(shè)備和其它控制設(shè)備)的信息，HSE控制骨干鏈路用于管理的和高級的控制應(yīng)用中。HSE控制骨干鏈路聚集來自高速控制設(shè)備(例如，HSE設(shè)備和其它子系統(tǒng))的數(shù)據(jù)，并由控制系統(tǒng)計算機(jī)提供H1和HSE控制信息的訪問/改變。
多數(shù)工廠自動應(yīng)用問題可以使用如在NO.6,424,872專利中描述的標(biāo)準(zhǔn)功能塊來得到解決。NO.6,424,872功能塊具有固定I/O配置和固定控制算法。然而，某種應(yīng)用需要這樣的功能塊，其中可以由終端用戶來配置輸入/輸出(I/O)的數(shù)目和種類和功能塊算法。這些用戶可配置功能快需要更復(fù)雜的離散/混合/分批以及PLC應(yīng)用，其中I/O和算法是特定應(yīng)用的。
在本發(fā)明之前，沒有方法生成離散/混合/分批以及PLC應(yīng)用所需要的可通用的終端用戶可配置塊。終端用戶不得不開發(fā)定制控制軟件和特殊I/O網(wǎng)關(guān)，這是昂貴和難于維護(hù)的。
需要的是開放的可通用現(xiàn)場總線，其能夠提供在NO.6,424,872專利和09/598,697申請中描述的功能塊以及終端用戶可配置塊，從而消除對昂貴和難于維護(hù)的定制控制軟件和特殊I/O網(wǎng)關(guān)的需要。
發(fā)明概述在此描述的實(shí)施例克服了上述以及其它缺陷等等。實(shí)施例滿足上述需要。實(shí)施例提供了新的和改善的控制系統(tǒng)體系，其提供了新的、終端用戶可配置功能塊，從而消除對在離散/混合/分批以及PLC應(yīng)用中的昂貴和難于維護(hù)的定制控制軟件和特殊I/O網(wǎng)關(guān)的需要。在此所描述的實(shí)施例一起稱作“靈活功能塊”(FBB)。
例如，通過用于在開放控制系統(tǒng)中操作的裝置來達(dá)到這些和其它優(yōu)點(diǎn)，所述裝置包括存儲器(其包括系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)和靈活功能塊)、可操作地連接到存儲器的處理器、以及介質(zhì)連接單元(MediumAttachment Unit)，介質(zhì)連接單元在處理器和傳送介質(zhì)之間翻譯輸入消息和輸出消息。該系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)調(diào)度，靈活功能塊包括終端用戶可配置參數(shù)和終端用戶可配置算法計算機(jī)程序，并且處理器基于系統(tǒng)調(diào)度執(zhí)行靈活功能塊。
例如，也可以通過允許包括多個設(shè)備的設(shè)備之間的互用性的系統(tǒng)來達(dá)到這些和其它優(yōu)點(diǎn)，至少一個設(shè)備包括資源塊和靈活功能塊和可操作連接到靈活功能塊的介質(zhì)連接單元。資源塊唯一地標(biāo)識各個設(shè)備，靈活功能塊處理參數(shù)以產(chǎn)生輸出消息，并且介質(zhì)連接單元將輸入消息從傳送介質(zhì)翻譯到靈活功能塊并且將輸出消息從靈活功能塊翻譯到傳送介質(zhì)。
例如，也可以通過在控制系統(tǒng)中操作的裝置來達(dá)到這些和其它優(yōu)點(diǎn)。該裝置包括用戶層，用戶層包括封裝的靈活功能塊以提供功能性給物理層，物理層將消息從傳送介質(zhì)翻譯到用戶層適用的格式，并從用戶層翻譯到用于在傳送介質(zhì)上傳送的信號，已經(jīng)連接到用戶層和物理層的通信棧。通信棧包括數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。數(shù)據(jù)鏈路層控制到傳送介質(zhì)上多個消息的傳送。應(yīng)用層允許用戶層在傳送介質(zhì)上通信。
同樣，例如，通過存儲器來達(dá)到這些和其它優(yōu)點(diǎn)，所述存儲器用于存儲數(shù)據(jù)以便通過在控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備中操作的應(yīng)用框架進(jìn)行訪問。存儲器包括存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括資源塊，資源塊使得設(shè)備的硬件特定特征電子地可讀，以及封裝的靈活功能塊，和至少一個轉(zhuǎn)換(transducer)塊。靈活功能塊包括終端用戶配置的程序和參數(shù)以及至少一個轉(zhuǎn)換塊控制對靈活功能塊的訪問。


連同附圖，根據(jù)以下發(fā)明詳細(xì)描述的閱讀，本發(fā)明上述目的和優(yōu)點(diǎn)以及通過其使用可以獲得的其它好處和優(yōu)點(diǎn)，可以變得顯而易見。
在附圖中，參考數(shù)字表示系統(tǒng)的相應(yīng)部分。
圖1是擴(kuò)展控制系統(tǒng)的視圖概。
圖2示出與本發(fā)明通信模型相比的開放系統(tǒng)互連層的通信模型。
圖3舉例說明現(xiàn)場設(shè)備的硬件實(shí)施例。
圖4總結(jié)由現(xiàn)場總線訪問子層提供的虛擬通信關(guān)系。
圖5舉例說明經(jīng)由通信服務(wù)互連的兩個設(shè)備。
圖6舉例說明對象字典。
圖7舉例說明在本發(fā)明通信模型內(nèi)的虛擬通信設(shè)備。
圖8舉例說明現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)的功能塊應(yīng)用結(jié)構(gòu)。
圖9舉例說明在總線上與現(xiàn)場設(shè)備互連的外部設(shè)備。
圖10舉例說明對象字典目錄對象的優(yōu)選層。
圖11舉例說明單個循環(huán)互連的參數(shù)的實(shí)例。
圖12舉例說明本發(fā)明優(yōu)選系統(tǒng)體系。
圖13舉例說明帶有用戶配置輸入、用戶配置輸出、和用戶配置算法的靈活功能塊。
圖14舉例說明使用標(biāo)準(zhǔn)和靈活功能塊的應(yīng)用。
圖15是舉例說明使用標(biāo)準(zhǔn)和靈活功能塊的應(yīng)用的實(shí)例的框圖。
具體實(shí)施例方式
以下描述帶有的提高的互用性、改善的開放控制系統(tǒng)，以及改善的分布式控制其提供新的、終端用戶可配置功能塊(靈活功能塊)?？刂葡到y(tǒng)能夠支持各種類型的現(xiàn)場設(shè)備包括變換器和激勵器，或者高速現(xiàn)場設(shè)備諸如單元控制、發(fā)動機(jī)、驅(qū)動器和遠(yuǎn)程輸入/輸出(I/O)。靈活功能塊使能功能塊輸入/輸出(I/O)的數(shù)目和類型，以及可由終端用戶配置的功能塊算法。以下首先提供控制系統(tǒng)的實(shí)施例描述(圖1-12)，接著描述靈活功能塊(圖13-15)。
如圖1所示，在控制系統(tǒng)上操組的現(xiàn)場設(shè)備一般地分類為連接有效調(diào)度器100，連接主設(shè)備105，或者基本設(shè)備110。如何分類現(xiàn)場設(shè)備取決于其控制性能和可靠性。例如，如果現(xiàn)場設(shè)備用作總線120的網(wǎng)絡(luò)控制器，那么它被分類為鏈接有效調(diào)度器100。如果現(xiàn)場設(shè)備能夠用作網(wǎng)絡(luò)控制器或者鏈接有效調(diào)度器但是不假設(shè)其具有可靠性，那么它被分類為鏈接主設(shè)備105。基本設(shè)備110不能夠用作網(wǎng)絡(luò)控制器。
現(xiàn)場設(shè)備可以電子地耦合或者通過傳送介質(zhì)120來連接，所述傳送介質(zhì)可以是單獨(dú)輸入和輸出導(dǎo)線或者各種總線配置。如圖1所示，實(shí)施例使用總線配置?？偩€的吞吐率可以變化。少數(shù)示意性總線是31.25kbit/s總線，10Mbit/s總線，和2.5Mbit/s總線。
31.25kbit/s總線一般用于過程控制應(yīng)用，諸如溫度、級別和流控制。1.0Mbit/s總線和2.5Mbit/s總線通常用于高速應(yīng)用。在1.0Mbit/s總線和2.5Mbit/s總線上操作的設(shè)備通常自動力的或者從現(xiàn)場總線電纜(即4根電纜)上的分離電源總線汲取電力，然而，它們同樣能夠從現(xiàn)場總線上直接提供動力。
在所示實(shí)施例中，在同一總線120上操作有幾個鏈路主設(shè)備105。當(dāng)這些鏈路主設(shè)備105被激活時，這些鏈路主設(shè)備105就負(fù)責(zé)支持變?yōu)殒溌坊顒诱{(diào)度器100。在所示實(shí)施例中，變?yōu)殒溌坊顒诱{(diào)度器100的鏈路主設(shè)備105是帶有最低網(wǎng)絡(luò)地址的設(shè)備。在可選實(shí)施例中，特定設(shè)備可以是“優(yōu)選的”鏈路主設(shè)備。在這種情況下，當(dāng)該系統(tǒng)被激活時，帶有最低網(wǎng)絡(luò)地址的鏈路主設(shè)備105將假設(shè)為鏈路活動調(diào)度器100的責(zé)任。然后，“優(yōu)選的”鏈路主設(shè)備105將發(fā)送消息至鏈路活動調(diào)度器100，將其傳送到發(fā)送控制。根據(jù)消息的接收，鏈路活動調(diào)度器100將控制發(fā)送到優(yōu)選鏈路主設(shè)備105。
然而，存在各種各樣的方法來指導(dǎo)所述支持處理。例如，在于1996年6月11日發(fā)布的U。S。專利號5,526,358中示出了一種支持處理，在此合并以供參考。如果控制總線120的鏈路活動調(diào)度器100發(fā)生故障或者被刪除那么指導(dǎo)該支持處理。
控制系統(tǒng)也可以包括橋130以便與個別總線互連并創(chuàng)建較大的網(wǎng)絡(luò)。可以通過操作員站150來監(jiān)視個別總線之間的通信。
為了詳細(xì)地描述該控制系統(tǒng)，只需要描述鏈接主設(shè)備105因?yàn)樗c鏈接有效調(diào)度器100一樣的控制容量。鏈接主設(shè)備105合并包含以下三個層的程序接口(1)物理層，(2)通信站，和(3)用戶層。
如圖2所示，從開放系統(tǒng)互連(OSI)模型中導(dǎo)出物理層(PHY)200和通信棧205。物理層(PHY)200與OSI層1相同，而通信棧205對應(yīng)于OSI層2和7。用戶層235不由OSI模型來定義。在可選實(shí)施例中，物理層200和通信棧205可以從各種不同聯(lián)網(wǎng)層標(biāo)準(zhǔn)來導(dǎo)出，諸如傳送控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)和UNIX。這些層的各個層的詳細(xì)描述如下。
I.物理層如1和2所示，物理層200從通信棧205接收消息，并將該消息轉(zhuǎn)換為傳送介質(zhì)上的物理信號，反之亦然。物理層200用國際電工委員會(IEC)和國際測量和控制協(xié)會(ISA)通過的標(biāo)準(zhǔn)來定義。對于關(guān)于物理層200的更多信息，參見ISA文檔S50。02-1992和IEC文檔1158-2，其在此合并以供參考。在所示實(shí)施例中，使用公知的曼徹斯特雙相L技術(shù)來編碼消息，并且將時鐘信號嵌入串行數(shù)據(jù)流。需要翻譯來自總線120的進(jìn)入消息和來自設(shè)備內(nèi)處理器的出去消息的硬件通稱作介質(zhì)連接單元，諸如網(wǎng)絡(luò)適配器。在物理層200翻譯了來自總線120的進(jìn)入消息之后，它前進(jìn)到通信棧205。以下描述通信棧205。
II、通信棧圖2示出優(yōu)選通信棧205。在該實(shí)施例中，通信棧205包括數(shù)據(jù)鏈路層210，現(xiàn)場總線訪問子層220和現(xiàn)場總線消息說明230。數(shù)據(jù)鏈路層與OSI層2相同?，F(xiàn)場總線訪問子層220和現(xiàn)場總線消息說明230是OSI應(yīng)用層，OSI層7內(nèi)的子層。通信棧205不使用層3-6。以下描述通信棧205的層。
A.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層210基于網(wǎng)絡(luò)控制器或鏈路活動調(diào)度器100的指令控制來自鏈路活動調(diào)度器100、鏈路主設(shè)備105或基本設(shè)備110的、在總線120上的消息的傳送。在優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)鏈路層210是IEC和ISA數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)的子集。
鏈路活動調(diào)度器(Link Active Scheduler)100根據(jù)存儲在存儲器中的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度控制數(shù)據(jù)鏈路層210。網(wǎng)絡(luò)調(diào)度是系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)緩沖器的傳送時間的列表。數(shù)據(jù)緩沖器存儲現(xiàn)場設(shè)備采集的數(shù)據(jù)。例如，如果現(xiàn)場設(shè)備是溫度計，那么數(shù)據(jù)緩沖器存儲溫度，并且基于命令公布溫度讀數(shù)到總線120上。另外，鏈路活動調(diào)度器100能夠標(biāo)識所有在系統(tǒng)上操作的現(xiàn)場設(shè)備，因?yàn)樗３帧坝行Я斜?live list)”。通過周期發(fā)送通行令牌消息，鏈路活動調(diào)度器100保持有效列表。任何響應(yīng)于通行令牌的現(xiàn)場設(shè)備都保持有效列表。如果在預(yù)先確定數(shù)據(jù)的嘗試之后現(xiàn)場設(shè)備無法對應(yīng)于通行令牌，那么從有效列表中刪除該設(shè)備。
也可以將新的設(shè)備增加到有效列表。鏈路活動調(diào)度器100周期地發(fā)送探針結(jié)點(diǎn)消息至未在有效列表中列出的網(wǎng)絡(luò)地址。如果網(wǎng)絡(luò)地址存在現(xiàn)場設(shè)備并接收探針結(jié)點(diǎn)消息，那么現(xiàn)場設(shè)備立即返回探針響應(yīng)消息。如果現(xiàn)場設(shè)備利用探針響應(yīng)消息來回答，那么鏈路活動調(diào)度器100將現(xiàn)場設(shè)備增加到有效列表中，并通過發(fā)送現(xiàn)場設(shè)備到結(jié)點(diǎn)激活消息來確認(rèn)現(xiàn)場設(shè)備的增加。
每當(dāng)增加現(xiàn)場設(shè)備或者將現(xiàn)場設(shè)備從有效列表中刪除時，列表有效調(diào)度器100就廣播對有效列表的這種改變至所有現(xiàn)場設(shè)備。這允許各個現(xiàn)場設(shè)備維護(hù)有效列表的當(dāng)前副本。
鏈路活動調(diào)度器100也調(diào)度來自系統(tǒng)中其它現(xiàn)場設(shè)備操作的通信。通過在預(yù)定時間發(fā)布強(qiáng)迫數(shù)據(jù)消息，鏈路活動調(diào)度器100調(diào)整各個通信的時序。根據(jù)強(qiáng)迫數(shù)據(jù)消息的接收，所請求的現(xiàn)場設(shè)備廣播或公布其數(shù)據(jù)至在系統(tǒng)中操作的其它現(xiàn)場設(shè)備。為了確保正確的同步，鏈路活動調(diào)度器100也在總線120上周期地廣播時間分布消息，以便所有的現(xiàn)場設(shè)備與數(shù)據(jù)鏈路時間完全相同。時間分配消息是包括數(shù)據(jù)鏈路時間的消息。數(shù)據(jù)鏈路時間是鏈路活動調(diào)度器100的系統(tǒng)時間。當(dāng)由鏈路主設(shè)備105接收時間分布消息時，鏈路主設(shè)備105重置或?qū)⑺鼈兏髯韵到y(tǒng)時間再校準(zhǔn)為數(shù)據(jù)鏈路時間。
剩余操作在調(diào)度消息或者數(shù)據(jù)交換之間執(zhí)行。鏈路活動調(diào)度器100通過發(fā)布通行令牌消息至個別設(shè)備以授權(quán)允許其它現(xiàn)場設(shè)備使用總線120。當(dāng)個別現(xiàn)場設(shè)備接收通信令牌時，允許現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送消息直至現(xiàn)場設(shè)備完成發(fā)送消息或者直至最大令牌持有時間已經(jīng)過期，無論哪個都比較短。令牌持有時間是設(shè)備在接收令牌之間能夠發(fā)送消息的時間量。該控制管理的方法通常稱作令牌通行控制。用于實(shí)現(xiàn)令牌通行控制的各種技術(shù)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的。
為了控制數(shù)據(jù)交換，各個設(shè)備優(yōu)選地包括輸入快照240，處理器250，存儲器255，所包含的參數(shù)257和輸出快照260，以及介質(zhì)連接單元612，如圖3和8所示。在塊執(zhí)行期間，輸入快照240和輸出快照260保護(hù)來自寫訪問或其它外部干擾的參數(shù)值。處理器250處理所存儲的塊的執(zhí)行以及算法和塊內(nèi)的程序?？煺盏膮?shù)和所包含的參數(shù)257存儲在存儲器255中。存儲器優(yōu)選是EEPROM或FLASHROM，以允許設(shè)備的編程，而沒有斷電而丟失數(shù)據(jù)的危險。在可選實(shí)施例中，存儲器255可以是ROM、RAM、或EPROM。
B.現(xiàn)場總線訪問子層在通信棧205中的下一層是現(xiàn)場總線訪問子層220。現(xiàn)場總線訪問子層220使用數(shù)據(jù)鏈路層210的調(diào)度的和未調(diào)度的數(shù)據(jù)交換以提供現(xiàn)場總線消息說明230的服務(wù)?，F(xiàn)場總線訪問子層220提供的服務(wù)是通常發(fā)送的消息的有效訪問?，F(xiàn)場總線訪問子層服務(wù)的一些實(shí)例稱作虛擬通信關(guān)系(VCR)。圖4示出三種類型的VCR客戶/服務(wù)器251、報告分配252、和發(fā)布者/訂購者254。
客戶/服務(wù)器VCR 251用于操作者消息，諸如在圖4中列出的消息的類型。特別地，客戶/服務(wù)器VCR 251是現(xiàn)場設(shè)備之間的隊(duì)列、未調(diào)度、用戶啟動的一對一通信。排列意味著按順序發(fā)送和接收消息，并提交消息以便發(fā)送而無需覆蓋先前消息。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備從鏈路活動調(diào)度器100接收通行令牌消息時，現(xiàn)場設(shè)備能夠發(fā)送請求數(shù)交換的消息。請求設(shè)備稱作客戶機(jī)。接收請求的設(shè)備稱作服務(wù)器。當(dāng)服務(wù)器接收來自鏈接有效調(diào)度器100的消息時做出響應(yīng)。報告分配VCR 252用于事件通知，諸如對操作者控制臺和趨勢報告的警報通知。特別地，報告分配VCR是排隊(duì)、未調(diào)度、用戶啟動、一對一的通信。報告分配VCR252允許設(shè)備發(fā)送消息至普通地址，諸如“ALLOPERATOR CONSOLE(所有操作者控制臺)”。
發(fā)布者/定購者VCR 254用于發(fā)布數(shù)據(jù)。特別地，發(fā)布者/定購者VCR 254被緩沖存儲一對多通信。緩沖意味著僅僅最新版本地數(shù)據(jù)保留在網(wǎng)絡(luò)中。新的數(shù)據(jù)覆蓋先前數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備接收來自鏈接有效調(diào)度器100的強(qiáng)迫數(shù)據(jù)消息時，現(xiàn)場設(shè)備發(fā)布或廣播消息至總線120上的其它現(xiàn)場設(shè)備。發(fā)布者/定購者VCR 254由現(xiàn)場設(shè)備使用，以便用戶層功能塊輸入和輸出的調(diào)度公布。以下更詳細(xì)地描述用戶層功能塊輸入和輸出的公布。
C.現(xiàn)場總線消息說明通信棧205中的另一個層是現(xiàn)場總線消息說明230。現(xiàn)場總線消息說明230允許功能塊應(yīng)用程序使用消息格式的標(biāo)準(zhǔn)集合來彼此發(fā)送消息。如圖5所示，現(xiàn)場總線消息說明230描述通信服務(wù)270，用于建立用戶層240的消息所需的消息格式和協(xié)議行為。在優(yōu)選實(shí)施例中，現(xiàn)場總線消息說明消息的格式由國際電報電話咨詢委員會開發(fā)的、稱作摘要語法注釋(AbstractSyntaxNotation)1的形式語法描述語言來定義。
在總線120上通信的數(shù)據(jù)由對象描述符來描述。將對象描述符280一起搜集在稱作對象字典281的結(jié)構(gòu)中，如圖6所示。對象描述符280由索引序號285來標(biāo)識。索引序號是位置的交叉參考，在所述位置中特定對象描述符存儲在存儲器中。索引起點(diǎn)，稱作對象字典首部，提供字典本身的描述符并定義功能塊應(yīng)用程序440的對象描述的第一索引。
在優(yōu)選實(shí)施例中，索引序號1-225定義標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型，諸如布爾、積分、浮點(diǎn)、位串、和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其用于建立所有其它對象描述符280。索引序號255之上的索引序號交叉參考用戶層對象描述符280。
如圖5所示，通信服務(wù)270提供為用戶層235標(biāo)準(zhǔn)化方法以便在現(xiàn)場總線上通信。通信服務(wù)270的一些例子是語境管理服務(wù)、對象字典服務(wù)、和變量訪問。在優(yōu)選實(shí)施例中，語境管理服務(wù)用于建立和釋放與虛擬現(xiàn)場設(shè)備的虛擬通信關(guān)系。對象字典服務(wù)允許用戶層235訪問和改變虛擬現(xiàn)場設(shè)備中的對象描述符。變量訪問服務(wù)允許用戶層235訪問和改變與對象描述符相關(guān)的變量。
此外，通信服務(wù)270允許現(xiàn)場總線消息說明230與用戶層235中的虛擬現(xiàn)場設(shè)備310、400通信。如圖7所示，現(xiàn)場設(shè)備將具有至少兩個虛擬現(xiàn)場設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理虛擬現(xiàn)場設(shè)備310和用戶虛擬現(xiàn)場設(shè)備400。
網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理虛擬現(xiàn)場設(shè)備310典型地存儲網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)320和系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)330。網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)包括網(wǎng)絡(luò)管理信息基礎(chǔ)(NMIB)對象描述符部分322和NMIB對象數(shù)據(jù)部分325。系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)330包括系統(tǒng)管理信息基礎(chǔ)(SMIB)對象描述符部分332，和SMIB對象數(shù)據(jù)部分335。用戶虛擬現(xiàn)場設(shè)備400包括塊對象數(shù)據(jù)327，其包括塊對象描述符326。
系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理信息基礎(chǔ)對象描述符322，335描述了用于系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理信息基礎(chǔ)對象數(shù)據(jù)325、332的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)格式。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)通信簡檔用于允許現(xiàn)場設(shè)備在同一傳送介質(zhì)120上一起通信和工作。在功能塊應(yīng)用程序440中優(yōu)選地使用的通信簡檔根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備分類或類別來定義。同樣，為了配置和維護(hù)現(xiàn)場設(shè)備及其功能塊應(yīng)用程序，推薦普通文件格式。
III.用戶層用戶層235處理通過在系統(tǒng)中操作的現(xiàn)場設(shè)備聚集的信息。如圖2所示，用戶層235是增加到OSI模型的附加層。如圖7所示，用戶層通常由網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理應(yīng)用程序430以及至少一個功能塊應(yīng)用程序440構(gòu)成。各個應(yīng)用程序都具有其自己的上述虛擬現(xiàn)場設(shè)備。
功能塊應(yīng)用程序440定義現(xiàn)場設(shè)備的功能性。功能塊應(yīng)用程序440包括一個或多個資源550，如圖8所示。資源550是設(shè)備的軟件和/或硬件結(jié)構(gòu)內(nèi)的邏輯細(xì)分。資源550具有其操作的獨(dú)立控制，并且可以修改其定義而不會影響其相關(guān)資源。
A.導(dǎo)論如圖8所示，資源500是由塊和對象構(gòu)成，諸如資源塊510，轉(zhuǎn)換塊520，功能塊530，趨勢對象560，視圖(view)對象565，鏈接對象570，警報對象585，系統(tǒng)時間601，功能塊調(diào)度器602，和網(wǎng)絡(luò)通信量。網(wǎng)絡(luò)通信量包括調(diào)度的和未調(diào)度的通信量。以下提供在優(yōu)選實(shí)施例中使用的塊和對象的簡潔描述。
功能塊530表示資源所執(zhí)行的基礎(chǔ)自動功能，諸如模擬輸入、模擬輸出、或者比例/導(dǎo)出(PD)、或者用于處理或生產(chǎn)控制設(shè)備所需的任何其它功能。
各個功能塊530根據(jù)特定算法和包含的參數(shù)的內(nèi)部集合來使用輸入?yún)?shù)。輸入?yún)?shù)由包括值域和狀態(tài)域的參數(shù)構(gòu)成。輸入?yún)?shù)指定的數(shù)據(jù)類型取決于其值域的數(shù)據(jù)類型。狀態(tài)域等同于所有輸入?yún)?shù)。所包含的參數(shù)可以用于提供值給塊算法。所包含的參數(shù)值可以由生產(chǎn)商來設(shè)置或者作為部分配置。所包含的參數(shù)也可以在操作期間進(jìn)行設(shè)置。輸入?yún)?shù)和所包含的參數(shù)根據(jù)特定算法來處理以產(chǎn)生輸出參數(shù)。輸出參數(shù)可以在同一功能塊530或者由其它功能塊530中利用。
轉(zhuǎn)換塊520能夠預(yù)處理和后處理功能塊和硬件530設(shè)備之間的數(shù)據(jù)，所述設(shè)備諸如傳感器、激勵器、和開關(guān)。轉(zhuǎn)換塊520能夠控制經(jīng)由功能塊530使用的設(shè)備獨(dú)立接口對輸入/輸出設(shè)備的訪問。轉(zhuǎn)換塊520也能夠執(zhí)行諸如校準(zhǔn)和線性化之類的功能。
鏈接對象570在資源500內(nèi)的功能塊530之間或者在資源之間交換數(shù)據(jù)。由鏈接對象570交換的數(shù)據(jù)可以包括處理數(shù)據(jù)或者事件。此外，鏈接對象570可以交換趨勢報告數(shù)據(jù)或者警報通知數(shù)據(jù)。
資源塊510使得硬件具有可訪問網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的特定特征。資源塊510通過包括一組實(shí)現(xiàn)獨(dú)立硬件參數(shù)，將功能塊530從資源硬件隔離開。
視圖對象565和趨勢對象560提供對功能塊應(yīng)用程序440內(nèi)的參數(shù)數(shù)據(jù)的有效訪問。視圖對象565允許通過執(zhí)行單個通信請求來訪問參數(shù)組。趨勢對象560允許將在單個通信傳送中報告的參數(shù)采樣的集合。
警報對象585支持事件的報告至接口設(shè)備和其它現(xiàn)場設(shè)備。根據(jù)有意義的事件的探測，功能塊530可以使用警報對象585發(fā)送警報消息。有意義的事件是影響系統(tǒng)操作的事件。結(jié)果，在此描述的開放系統(tǒng)可以報告其自身錯誤，警告操作者在“實(shí)時”基礎(chǔ)上的問題。因此，在此描述的開放系統(tǒng)通過減少時間、和操作者以及工廠安全性來改善生產(chǎn)率。
系統(tǒng)時間601由系統(tǒng)管理來提供給功能塊應(yīng)用程序(例如，一個或多個資源)440，以便在同步現(xiàn)場設(shè)備之間的操作中使用。各個設(shè)備100，105，110保持其自身的系統(tǒng)時間601。各個設(shè)備100，105，110使用其系統(tǒng)時間來控制其內(nèi)部功能塊的執(zhí)行。警報、事件、和趨勢信息的時間戳是基于各個設(shè)備所維護(hù)的系統(tǒng)事件601。
系統(tǒng)管理根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度來調(diào)整功能塊530的執(zhí)行。系統(tǒng)調(diào)度是用于設(shè)備內(nèi)功能塊的執(zhí)行事件的列表。此外，功能塊530的執(zhí)行也可以通過完成另一功能塊530的執(zhí)行來調(diào)用。下面更加詳細(xì)地描述系統(tǒng)管理。
B、應(yīng)用程序框架一旦實(shí)現(xiàn)了組件(例如，塊和對象)，它們就通過應(yīng)用程序框架完成或連接。應(yīng)用程序框架內(nèi)部地或外部地調(diào)整組件之間的通信。內(nèi)部通信意味著功能塊530之間的通信，而不管它們是不是在同一現(xiàn)場設(shè)備中。外部通信意味著帶有功能塊530的現(xiàn)場設(shè)備和不帶功能塊的現(xiàn)場設(shè)備之間的通信。這些由應(yīng)用框架進(jìn)行的塊的連接導(dǎo)致了允許應(yīng)用程序的功能性的模塊化的系統(tǒng)變得更加可擴(kuò)展和便攜。從附加功能性能夠輕易添加到現(xiàn)有功能的意義上說，功能性是可擴(kuò)展的。從功能性能夠輕易地從系統(tǒng)的一個位置移動到另一個位置或者甚至從一個系統(tǒng)移動到另一個系統(tǒng)的意義上說，功能性是便攜的。
圖9示出外部通信的一些實(shí)例。特別地，圖9示出現(xiàn)場設(shè)備620和監(jiān)視器設(shè)備650、臨時設(shè)備660、和接口設(shè)備670的通信。不同于現(xiàn)場設(shè)備620，其他設(shè)備650，660，670包含應(yīng)用程序，其不作為功能塊而實(shí)現(xiàn)。監(jiān)視器設(shè)備650連接到應(yīng)用程序框架，但是不具有網(wǎng)絡(luò)地址。監(jiān)視器設(shè)備監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上的通信(例如診斷工具可以是監(jiān)視設(shè)備)。臨時設(shè)備660支持診斷和參數(shù)值的調(diào)整。接口設(shè)備670提供操作者接口，控制應(yīng)用程序，和/或配置和診斷支持。
除外部和內(nèi)部交互作用之外，各種其它可能交互作用都是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的。例如，可能存在與配置應(yīng)用程序的交互作用，與人接口應(yīng)用程序的交互作用，與其它控制應(yīng)用程序的交互作用，用于功能塊鏈接的建立的交互作用，與其它資源的交互作用，與系統(tǒng)管理的交互作用，以及更多。
1.功能塊應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)如上所述，功能塊應(yīng)用程序440定義現(xiàn)場設(shè)備的功能性，并且包括一個或多個資源500。資源是設(shè)備的軟件和/或硬件結(jié)構(gòu)的邏輯細(xì)分。盡管未示出，但是功能塊應(yīng)用程序440通常使用多個資源來實(shí)現(xiàn)。如圖8所示，構(gòu)成功能塊應(yīng)用程序440的資源500可以模塊化為一組調(diào)整以執(zhí)行相關(guān)操作組的塊或?qū)ο蟆?br> 塊是軟件邏輯處理單元，包括由功能類型指定的塊和參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指定拷貝。塊的指定拷貝是封裝的軟件處理單元，諸如算法或計算機(jī)程序。塊是封裝以創(chuàng)建具有靈活性的模塊化系統(tǒng)以便升級或改善。軟件處理單元可以包括計算機(jī)程序和參數(shù)。軟件單元設(shè)計以獨(dú)立于其它塊并執(zhí)行可以在許多不同功能塊應(yīng)用程序中使用的功能。
塊是可由其類別或子類別來標(biāo)識的。塊的類別表示其參數(shù)，以及參數(shù)如何影響軟件處理單元的執(zhí)行。塊類別指定由該類別的所有實(shí)例共享的普通屬性，包括塊元素(例如，輸入和輸出事件，所包含的參數(shù)，和普通功能)以及與資源功能(例如，警報通知程序和功能塊服務(wù)程序)的聯(lián)系。各個塊子類別假定由類別指定所有的參數(shù)，以及歸因于子類別的附加參數(shù)。
塊類別被分類為基本的(elementary)和復(fù)合的(composite)。復(fù)合塊類別是這樣的類別其算法需要功能和/或復(fù)合塊的組成塊的調(diào)用?；緣K具有固定算法并且不需要復(fù)合功能或功能塊的使用。以下將詳細(xì)描述基本和復(fù)合塊的特定實(shí)例。
2.功能塊應(yīng)用硬件在優(yōu)選實(shí)施例中，各個設(shè)備包含至少一個功能塊應(yīng)用程序440。為了執(zhí)行功能塊應(yīng)用程序440，設(shè)備通常包含輸入快照240、處理器250、存儲器225、輸出快照260、執(zhí)行控制265，如圖3所示，以及通信棧205和介質(zhì)連接單元612，如圖8所示。
介質(zhì)連接單元612，諸如網(wǎng)絡(luò)適配器，在傳送介質(zhì)120上接收來自其它設(shè)備的信號，并將該信號翻譯成用于處理器250的消息。例如，介質(zhì)連接單元612將來自處理器250的消息轉(zhuǎn)化或翻譯成用于在傳送介質(zhì)120上傳送的信號，或者將來自傳送介質(zhì)120的信號轉(zhuǎn)化或翻譯成用于處理器250的消息。
輸入快照(input snap)240、處理器250、存儲器225、輸出快照260用于執(zhí)行變換塊、功能塊、和功能塊應(yīng)用程序內(nèi)的資源塊。具體地說，輸入快照240接收并保存輸入?yún)?shù)。這些輸入?yún)?shù)可以是恒量或者從其它功能塊接收而來。處理器250根據(jù)這些輸入?yún)?shù)和任何所包含或存儲的參數(shù)來執(zhí)行或處理軟件程序或算法。下文將更加詳細(xì)地描述這些參數(shù)。處理器250優(yōu)選地是微處理器或可編程邏輯陣列。處理器250所使用地任何軟件程序或參數(shù)都存儲在存儲器255中，其優(yōu)選是EEPROM或FLASHROM。功能塊應(yīng)用程序440的功能性僅僅由存儲器255的大小和處理器250的處理速度來限制。然后將處理器250的輸出發(fā)送到輸出快照260。
當(dāng)處理器250執(zhí)行時，輸入快照240和輸出快照260負(fù)責(zé)保護(hù)來自外部干擾的參數(shù)值，諸如寫訪問。換句話說，一旦處理器250開始處理和輸入，那么輸入快照240和輸出快照260就存儲輸入和輸出恒量直至處理完成。
3.參數(shù)參數(shù)定義輸入、輸出、和用于控制塊操作的數(shù)據(jù)。參數(shù)可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問。
輸入?yún)?shù)從該塊以外的源獲得其值。輸入?yún)?shù)可以鏈接到其源500內(nèi)或者另一個設(shè)備內(nèi)的另一個塊的輸出參數(shù)。輸入?yún)?shù)是輸入變量或恒量，其由算法或功能塊530的程序來處理。
輸出參數(shù)是可以鏈接到一個或多個塊的輸入?yún)?shù)的參數(shù)。輸出參數(shù)包含值和狀態(tài)屬性這兩者。輸出狀態(tài)屬性表示所生成的參數(shù)值的性質(zhì)。
所包含的參數(shù)是由操作者或者更高級別設(shè)備來配置、計算、或設(shè)置的參數(shù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，所包含的參數(shù)無法鏈接到另一個功能塊輸入或輸出，并因此無法包含狀態(tài)屬性。
i.參數(shù)標(biāo)識符各個參數(shù)是由其標(biāo)識符、存儲、用途和與其它參數(shù)的關(guān)系來表示其特征的。各個參數(shù)可以由多個一個的標(biāo)識符來表示其特征。例如，塊內(nèi)的參數(shù)是由其參數(shù)設(shè)備標(biāo)識來唯一標(biāo)識的，并且系統(tǒng)內(nèi)參數(shù)是由其設(shè)備標(biāo)識和標(biāo)簽來唯一標(biāo)識的。標(biāo)簽提供系統(tǒng)內(nèi)各個塊的唯一符號參考。
參數(shù)的數(shù)據(jù)類型是由其數(shù)據(jù)類型索引來指定的。數(shù)據(jù)類型索引是數(shù)據(jù)類型的對象字典索引。數(shù)據(jù)類型索引指定參數(shù)的機(jī)器獨(dú)立語法。優(yōu)選地，參數(shù)的機(jī)器獨(dú)立語法是摘要語法。用戶層235根據(jù)現(xiàn)場總線消息說明230中的傳送語法規(guī)則來編碼/解碼數(shù)據(jù)。另外，各種其它參數(shù)也可以存儲在對象字典281中并由其對象字典索引序號來參考。
ii.參數(shù)存儲參數(shù)屬性可以歸類為動態(tài)、靜態(tài)、或非易使性。動態(tài)參數(shù)是塊算法計算的值，并且因此，在斷電后不需要恢復(fù)。
靜態(tài)屬性是特定配置的值，其在斷電之后必須恢復(fù)。接口設(shè)備670或者臨時設(shè)備660可以基于稀有而寫為靜態(tài)參數(shù)屬性。靜態(tài)參數(shù)屬性可以由配置設(shè)備來跟蹤。
非易失性參數(shù)屬性是頻繁寫入的，并且在斷電之后最后保存的值必須由設(shè)備來修復(fù)。由于這些參數(shù)屬性值是不斷改變的，因而可以由配置設(shè)備來追蹤這些值。
4.參數(shù)關(guān)系塊的執(zhí)行包括輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、包含參數(shù)和算法或存儲在塊內(nèi)的計算機(jī)程序。塊的算法的執(zhí)行時間被定義為塊的屬性。執(zhí)行時間的長度取決于硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。
在簡單塊中，在塊執(zhí)行之前接收輸入?yún)?shù)。當(dāng)塊開始執(zhí)行時，輸入值被快照以便防止其在算法使用這些輸入值時被更新。
然而，在處理這些輸入?yún)?shù)之前，輸入?yún)?shù)用于確定算法是否能夠達(dá)到想要的模式。在優(yōu)選實(shí)施例中，功能塊應(yīng)用程序能夠達(dá)到各種模式，諸如設(shè)備輸出(O/S)、手動初始化(IMan)、本地超馳(LO)手動(Man)、自動(Auto)，級聯(lián)(Cas)、遠(yuǎn)程級聯(lián)(RCas)以及遠(yuǎn)程輸出(Rout)模式。以下描述服務(wù)輸出、手動初始化，和本地超馳模式。
當(dāng)塊處于服務(wù)模式之外時，不對該塊賦值，并且輸出維護(hù)在上次的值。
當(dāng)塊處于手動初始化模式時，設(shè)置塊輸出以響應(yīng)反演計算輸入?yún)?shù)狀態(tài)。當(dāng)狀態(tài)表示沒有路徑到最后輸出元素時，那么當(dāng)條件清零時控制塊初始化以提供無波動的傳送。反演計算輸出參數(shù)由所有輸出和控制級別功能塊來支持。設(shè)置點(diǎn)可以維護(hù)或者可選地初始化至處理變量參數(shù)值。
本地超馳模式應(yīng)用于支持追蹤輸入?yún)?shù)的控制和輸出塊。本地超馳模式可以通過設(shè)備上的通知開關(guān)活則會各種其它方式來使能。在本地超馳模式中，將塊輸出設(shè)置為追蹤追蹤輸入?yún)?shù)的值。設(shè)置點(diǎn)可以維護(hù)或者優(yōu)選地初始化到處理變量參數(shù)值。
通過比較實(shí)際模式屬性和目標(biāo)模式屬性來做出該塊是否能夠達(dá)到想要的模式的決定。實(shí)際模式屬性反映了該塊能夠達(dá)到的操作模式。目標(biāo)模式屬性表示該塊想要什么操作模式。目標(biāo)模式通常由控制應(yīng)用程序或者由操作者通過人接口應(yīng)用程序來設(shè)置。
一旦確定了實(shí)際模式，就生成塊執(zhí)行進(jìn)程和輸出。如果探測到警報條件，那么就更新警報和事件輸出參數(shù)以便由警報對象進(jìn)行報告。當(dāng)完成執(zhí)行時，對輸出快照以便外部訪問可以進(jìn)行。在對輸出快照前，僅僅先前值可以由外部進(jìn)行訪問。
C.資源組件如上所述，功能塊應(yīng)用程序440包含一個或多個資源，并且資源500包括一個或多個塊。塊可由其類別或子類別來標(biāo)識。塊的類別標(biāo)識其參數(shù)，以及這些參數(shù)如何影響其算法或程序的執(zhí)行。資源組件部分為優(yōu)選類別提供形式模式。優(yōu)選類別包括資源類別、目錄對象類別、塊對象類別、參數(shù)對象類別、鏈接對象類別、警報對象類別、趨勢對象類別、視圖對象類別、域?qū)ο箢悇e、程序調(diào)用對象類別、和行為對象類別。在可選實(shí)施例中，本領(lǐng)域一些技術(shù)人員能夠定義具有更多、更少或不同類別的系統(tǒng)。
1.資源類別在優(yōu)選實(shí)施例中定義的資源類別指定資源的描述屬性。各個資源的對象字典包括包含在資源內(nèi)的組件的描述。資源類別包括以下屬性資源名、供應(yīng)商名、型號名、修訂、邏輯狀態(tài)、物理狀態(tài)、和對象字典。
供應(yīng)商名標(biāo)識與資源相關(guān)聯(lián)的軟件和/或硬件的供應(yīng)商。型號名指定與資源相關(guān)聯(lián)的軟件和/或硬件的型號。修訂屬性是與資源相關(guān)聯(lián)的軟件和/或硬件的修訂級。邏輯狀態(tài)屬性包含關(guān)于與資源相關(guān)聯(lián)的通信功能性的信息。物理狀態(tài)屬性給出與資源相關(guān)的硬件組件的大致概要。對象字典包含對象字典目錄對象、資源塊、和其他指定給功能塊應(yīng)用程序440處理的對象的屬性。這些屬性中的每一個都可以通過現(xiàn)場總線消息說明230進(jìn)行訪問。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，這些屬性數(shù)字。和為任何類別或子類別所定義的屬性僅僅是用于示意能夠使用的屬性。在可選實(shí)施例中，資源類別或者任何其它類別或子類別能夠包括更多、更少或者不同的屬性。該概念應(yīng)用到在該說明書中描述的所有類別和子類別。
2.目錄對象另一優(yōu)選類別是目錄對象類別。目錄對象用作資源或功能塊應(yīng)用程序440內(nèi)的其它塊和對象的導(dǎo)向。目錄對象包含其它塊的參考的列表以及構(gòu)成資源或功能塊應(yīng)用程序440的對象。該信息可以由接口設(shè)備或者想要訪問對象目錄中的對象的臨時設(shè)備讀出。目錄對象類別被定義為包括以下屬性成員標(biāo)識；靜態(tài)對象目錄的開始索引；數(shù)據(jù)類型；子索引實(shí)體；數(shù)據(jù)長度；用途；存儲；有效值列表；初始值；和項(xiàng)標(biāo)識。
成員標(biāo)識屬性是標(biāo)識目錄功能的唯一數(shù)字。索引是對象目錄中目錄對象的索引。各種數(shù)據(jù)類型包括元類型或者類型名。元類型標(biāo)識對象類型。類型名指定對象的數(shù)據(jù)類型名。子索引實(shí)體允許通過讀取和寫入服務(wù)來分別地訪問目錄對象的屬性。數(shù)據(jù)長度屬性指定預(yù)留以標(biāo)識目錄中子索引值的字節(jié)數(shù)。用途屬性表示這是被包含的對象并且不能通過鏈接對象來參考以便鏈接到功能塊參數(shù)。存儲屬性表示參數(shù)是否存儲在靜態(tài)存儲器中。有效值的列表指定允許目錄對象的子索引屬性的值。初始值指定分配給對象目錄的子索引屬性初始值，并且項(xiàng)標(biāo)識表示對象的描述。
3.塊對象塊對象優(yōu)選類別指定功能塊、轉(zhuǎn)換塊、和資源塊共有的特征。在對象字典中，參數(shù)不斷地接著塊對象，每個參數(shù)具有索引。塊對象類別由以下屬性來定義成員標(biāo)識；塊索引；數(shù)據(jù)類型；子索引；數(shù)據(jù)長度；用途；存儲；參數(shù)列表；有效值列表；和項(xiàng)標(biāo)識。成員標(biāo)識表示塊的功能。塊索引是在對象目錄中的塊對象的索引。數(shù)據(jù)類型包括元類型和類型名。元類型表示對象類型。類型名指定塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名。子索引包括屬性，諸如塊標(biāo)簽、成員標(biāo)識、項(xiàng)標(biāo)識、修訂、簡檔、簡檔修訂、執(zhí)行時間、執(zhí)行時間段、參數(shù)成員、要執(zhí)行的下一個塊、開始視圖、視圖3個對象的數(shù)目、以及視圖4個對象的數(shù)目。數(shù)據(jù)長度屬性等于62。參數(shù)列表包括靜態(tài)修訂、標(biāo)記描述、策略、警報密鑰、模式、和塊錯誤。剩余的屬性已經(jīng)在上文中描述了。
在優(yōu)選實(shí)施例中使用的塊對象類別的三個子類別是資源塊對象、轉(zhuǎn)換塊對象、和功能塊對象。
i.資源塊資源塊對象定義與其相關(guān)資源的硬件特定特征。由于資源塊對象是塊對象模型的子類別，因而資源塊對象假定，參數(shù)列表歸因于塊對象，以及其自己附加屬性。資源塊子類別的附加屬性是資源狀態(tài)、測試、資源、附加包含參數(shù)；執(zhí)行時間＝0，執(zhí)行時間段＝0，以及要執(zhí)行的下一塊＝0。
資源塊將功能塊與包含一組實(shí)現(xiàn)獨(dú)立硬件參數(shù)的物理硬件分離。資源塊是生產(chǎn)商指定的；而其所有的參數(shù)是定義為包含的。
ii.轉(zhuǎn)換塊塊對象類別的另一個子類別是轉(zhuǎn)換塊對象。定義轉(zhuǎn)換塊以從需要讀取傳感器硬件和命令硬件的本地I/O功能分離功能塊。這允許轉(zhuǎn)換塊按照需要頻率執(zhí)行以從傳感器獲得數(shù)據(jù)而無需負(fù)擔(dān)使用數(shù)據(jù)的功能塊。它也可以將功能塊從I/O設(shè)備的生產(chǎn)商指定特征分離開。
轉(zhuǎn)換塊對象是塊對象的子類別，它假定塊類別的所有屬性。轉(zhuǎn)換塊子類別的附加屬性是附加包含的參數(shù)；執(zhí)行時間＝0；執(zhí)行時間段＝0；以及要執(zhí)行的下一塊＝0。
iii.功能塊功能塊代表資源執(zhí)行的基本自動功能，諸如模擬輸入或離散輸出。功能塊是定義功能塊應(yīng)用程序中的監(jiān)視和控制的主要手段。將它們設(shè)計成盡可能與I/O設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的指定一樣獨(dú)立。它們通過根據(jù)指定算法和所包含參數(shù)的內(nèi)部集合來處理輸入?yún)?shù)和來自轉(zhuǎn)換塊(或者其它功能塊)的輸入來工作。它們也生成輸出參數(shù)和輸出到轉(zhuǎn)換塊或者其它功能塊的輸入。
根據(jù)處理算法，可以提供想要的監(jiān)視、計算或控制功能。來自功能塊執(zhí)行的結(jié)果可以在值轉(zhuǎn)換塊或者至可以鏈接到其它功能塊或者直接鏈接到設(shè)備硬件的一個或多個參數(shù)的輸出中得到反映。
功能塊是對象類別的子類別。在功能塊子類別中定義的附加屬性是執(zhí)行時間、執(zhí)行時間段、參數(shù)序號、要執(zhí)行的下一個塊、以及附加參數(shù)的子索引。
子索引屬性定義對象的屬性，所述對象可以通過使用具有對象索引序號的子索引序號來讀取和寫入服務(wù)來單獨(dú)地訪問。子索引序號基于元類型來定義。
功能塊對象的執(zhí)行時間參數(shù)標(biāo)注用于執(zhí)行功能塊所需的時間。執(zhí)行時間可以劃分成三個部分預(yù)處理(例如，參數(shù)值快照)；執(zhí)行；和后期處理(例如，更新的塊輸出值，警報，和相關(guān)的趨勢參數(shù))。
為了提供一致的行為，在執(zhí)行組件期間執(zhí)行的塊算法被分解成以下步驟。首先，算法確定模式參數(shù)的實(shí)際模式屬性。該計算將基于目標(biāo)模式和上述輸入的屬性的狀態(tài)。其次，如果為功能塊定義設(shè)置點(diǎn)，那么算法計算設(shè)置點(diǎn)。設(shè)置點(diǎn)的計算將基于實(shí)際模式、設(shè)置點(diǎn)輸入?yún)?shù)(諸如級聯(lián)和遠(yuǎn)程級聯(lián))、以及任何反向路徑輸入狀態(tài)。同樣，所控制的參數(shù)、處理變量的值可以用于設(shè)置點(diǎn)追蹤。在設(shè)置點(diǎn)參數(shù)中示出了結(jié)果設(shè)置點(diǎn)。設(shè)置點(diǎn)實(shí)例是溫度計的溫度設(shè)置(例如，72°)。在其它實(shí)例中，設(shè)置點(diǎn)將改變頻率。
第三，算法執(zhí)行算法的控制或計算以確定輸出參數(shù)的值和狀態(tài)。確定輸出參數(shù)的狀態(tài)屬性的條件。在該算法中使用塊的輸入?yún)?shù)和所包含的參數(shù)、實(shí)際模式、和工作設(shè)置點(diǎn)的值屬性。通常，算法中實(shí)際模式的計算和實(shí)際模式的使用說明關(guān)鍵輸入的狀態(tài)。
第四，執(zhí)行階段計算輸出參數(shù)。該步驟僅僅應(yīng)用于設(shè)計用于級聯(lián)路徑中的輸出塊、控制塊、和計算塊。
功能塊的執(zhí)行時間段通常調(diào)度在周期基礎(chǔ)上。執(zhí)行時間段是用戶根據(jù)控制或監(jiān)視特定于應(yīng)用程序的需要而指定的。系統(tǒng)管理服務(wù)調(diào)整功能塊執(zhí)行。管理信息基礎(chǔ)，其包括系統(tǒng)調(diào)度，存儲在其自己的設(shè)備資源中。執(zhí)行的功能塊時間段是為在數(shù)據(jù)鏈路層時間中的塊指定的。設(shè)備中塊的執(zhí)行時間的時間段相同或者彼此積分倍數(shù)時，通過調(diào)度系統(tǒng)管理提供的容量，可以分階段或者錯開設(shè)備中塊的執(zhí)行。在下文中將更加詳細(xì)地討論系統(tǒng)管理。
功能塊對象內(nèi)的“參數(shù)數(shù)目”屬性是與功能塊相關(guān)聯(lián)的參數(shù)對象的全部數(shù)目，包括塊對象。
功能塊對象的“要執(zhí)行的下一個塊”屬性指定設(shè)備內(nèi)要執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)最小延遲的下一個功能塊。如果沒有下一個功能塊，那么要下一個塊是零。因而，當(dāng)設(shè)備內(nèi)多個功能塊需要串行執(zhí)行時，用戶能夠指定在該鏈(chain)中要執(zhí)行的第一功能塊。通過要執(zhí)行屬性的下一塊，可以預(yù)先確定執(zhí)行的順序。
功能塊對象的“參數(shù)列表”屬性列出功能塊內(nèi)輸入、輸出和所包含的參數(shù)。
根據(jù)公共參數(shù)和行為，優(yōu)選實(shí)施例也定義功能塊子類別的以下子類別，包括輸入功能塊；輸出功能塊；控制功能塊；和計算功能塊。
輸入功能塊子類別從轉(zhuǎn)換塊接收物理測量或者值。輸入功能塊子類別包括模擬參數(shù)，其中變換器值和狀態(tài)可以通過該模擬參數(shù)超馳。輸入功能塊的其它參數(shù)優(yōu)選地包括處理變量；主要輸出；信號數(shù)目；和附加參數(shù)。
輸出功能塊子類別用作來自其它功能塊的輸入并且將其結(jié)果向前傳送到輸出轉(zhuǎn)換塊。輸出功能塊子類別支持反計算輸出參數(shù)和模擬參數(shù)。附加輸出功能塊屬性是設(shè)置點(diǎn)，模擬參數(shù)，級聯(lián)輸入；反計算輸出；向內(nèi)遠(yuǎn)程級聯(lián)；向外遠(yuǎn)程級聯(lián)；以及信號數(shù)目。
控制功能塊子類別用作來自其它功能塊的輸入，以產(chǎn)生發(fā)送到其他控制或輸出功能塊的值。用于控制功能塊的附加屬性是主要輸出；反計算；處理變量；設(shè)置點(diǎn)；主要輸入；級聯(lián)輸入；向內(nèi)遠(yuǎn)程級聯(lián)；向內(nèi)遠(yuǎn)程輸出；反計算輸出；向外遠(yuǎn)程級聯(lián)；向外遠(yuǎn)程輸出；以及附加參數(shù)。附加計算功能塊參數(shù)是反計算輸入；反計算輸出；以及附加參數(shù)。
4.參數(shù)對象返回到類別級，定義參數(shù)對象以允許功能塊、轉(zhuǎn)換塊和資源塊屬性能夠在總線上訪問。在基本參數(shù)對象模型中定義的屬性是成員標(biāo)識；參數(shù)索引；相關(guān)索引；數(shù)據(jù)類型；子索引；數(shù)據(jù)長度；單元；用途；存儲；有效值列表；初始值；和項(xiàng)標(biāo)識。在特定塊中并不是需要所列出的所有的參數(shù)。另外，優(yōu)選實(shí)施例也定義來自參數(shù)對象類別的幾個子類別，包括輸出參數(shù)對象、輸入?yún)?shù)對象、和所包含的參數(shù)對象。
5.鏈接對象鏈接對象570提供資源和經(jīng)由如圖8所示通信網(wǎng)絡(luò)交換的信息之間的映射。要在資源內(nèi)或者資源之間的功能塊之間交換的進(jìn)程數(shù)據(jù)和事件可以由鏈接對象來定義。此外，用于支持趨勢和警報的通信交換可以使用鏈接對象來定義。
鏈接對象570在與功能塊應(yīng)用進(jìn)程相關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備中定義。鏈接對象570通過參照相應(yīng)的VCR，可以用于訪問、分配或交換各個對象。此外，鏈接對象定義輸入和輸出參數(shù)與接口設(shè)備必須接收的趨勢報告之間的關(guān)聯(lián)。
6.警報對象當(dāng)探測到警報或事件時，警報對象用于傳達(dá)通知消息。事件是即時出現(xiàn)事件，其對于調(diào)度塊執(zhí)行和功能塊應(yīng)用程序440的操作意圖有重要意義。警報是離開特定狀態(tài)的塊的探測。警報對象類別允許將警報和事件報告給負(fù)責(zé)警報管理的設(shè)備。
根據(jù)可以由塊來報告的警報和事件信息的類型，優(yōu)選實(shí)施例指定三個警報對象的子類別。它們是模擬警報、離散警報、和更新警報。模擬警報用于匯報其值與浮動點(diǎn)相關(guān)的警報或者事件。離散警報用于匯報其相關(guān)值為離散的警報或事件。更新警報用于匯報在塊的靜態(tài)數(shù)據(jù)中的改變。
7.趨勢對象趨勢對象通過提供對歷史信息的可視性來支持功能塊的管理和控制，以便審閱它們的行為。根據(jù)所采集信息的類型，優(yōu)選實(shí)施例定義三種趨勢對象的子類別。這些子類別是趨勢浮動子類別、趨勢離散子類別、和趨勢位串子類別。趨勢浮動子類別采集浮點(diǎn)輸入和輸出參數(shù)的值和狀態(tài)。趨勢離散子類別采集離散輸入和輸出參數(shù)的值和狀態(tài)。趨勢位串子類別采集位串輸入和輸出參數(shù)的值和狀態(tài)。
8.視圖對象視圖對象通過提供對其配置和操作的“可視性”來支持功能塊的管理和控制。換句話說，視圖對象允許用戶監(jiān)視或“視圖”與系統(tǒng)的操作、診斷、和配置相關(guān)的數(shù)據(jù)，功能塊應(yīng)用程序440或資源500。在優(yōu)選實(shí)施例中，有四個視圖對象類別的子類別。這些子類別是視圖1、視圖2、視圖3和視圖4。視圖1允許訪問動態(tài)操作參數(shù)值。視圖2允許訪問靜態(tài)操作參數(shù)值。視圖3允許訪問所有動態(tài)參數(shù)值。視圖4允許訪問其它靜態(tài)參數(shù)值。
9.域?qū)ο笥驅(qū)ο?80支持下載服務(wù)，其可以用于從客戶機(jī)下載數(shù)據(jù)到服務(wù)器域中?？梢詫碜苑?wù)域的數(shù)據(jù)通過域下載服務(wù)發(fā)送到客戶機(jī)。域?qū)ο笫遣糠执鎯ζ?。它們可以包含程序或?shù)據(jù)?？梢允褂贸绦蛘{(diào)用對象將帶有代碼和數(shù)據(jù)的域并到可執(zhí)行程序中。
10.其它對象程序調(diào)用對象590將鏈接域的服務(wù)提供給程序，以便開始該程序、停止以及刪除它。行為對象可以可選地由資源來支持。通過行為對象，可以刪除資源內(nèi)的個別塊或?qū)ο蟆?br> D.功能塊—映射為了實(shí)現(xiàn)功能塊應(yīng)用程序440，將功能塊應(yīng)用程序440映射到現(xiàn)場總線消息說明230的虛擬域設(shè)備中，如圖7所示。在描述功能塊應(yīng)用程序440中是優(yōu)選工具的虛擬域?qū)ο笫亲兞繉ο螅皇录芾韺ο?；域?qū)ο?；和程序調(diào)用對象。
變量對象是塊參數(shù)的類型。塊參數(shù)的其它類型是簡單、陣列或記錄。記錄對象支持趨勢、行為、和鏈接對象?？梢允褂米兞苛斜韺ο髞硗瓿捎糜谠L問的信息的分組。
事件通知對象用于警報和事件通知。域?qū)ο笫强梢酝ㄟ^使用域下載服務(wù)程序裝載到存儲器中的計算機(jī)程序。程序調(diào)用服務(wù)可以控制功能塊應(yīng)用程序初始化。這種服務(wù)包括開始、停止和重置。
下列表用于如何將表示功能塊應(yīng)用模型直接映射到對象字典中定義的對象中。

在優(yōu)選實(shí)施例中，為了調(diào)整功能塊模型對對象目錄的映射，設(shè)備說明語言(在下文中更加詳細(xì)的描述)用于描述功能塊并支持配置工具使用的塊參數(shù)。這種描述作為“設(shè)備說明”而公知。在許多情況下，“設(shè)備說明”用于配置和接口站的情況中。然而，在一些情況中，所有或部分設(shè)備說明可以存儲在現(xiàn)場設(shè)備中。當(dāng)設(shè)備說明存儲在現(xiàn)場設(shè)備中時，它可以駐留在資源中的其自己對象字典中，所述資源用于功能塊應(yīng)用程序的資源與分離開。為了訪問設(shè)備說明信息，各個塊維護(hù)相關(guān)設(shè)備說明參考數(shù)。
虛擬現(xiàn)場設(shè)備將上述討論的塊和對象采集到對象字典中。在對象字典內(nèi)，各個塊或?qū)ο笥伤饕蛱杹碓L問并且由對象描述來標(biāo)識。對象描述通常包含索引、對象代碼、以及對象屬性、和系統(tǒng)指定的實(shí)際對象的參考。
1.索引序號在優(yōu)選實(shí)施例中，索引序號是根據(jù)其它的數(shù)據(jù)類型或者結(jié)構(gòu)，或者對象是靜態(tài)的還是動態(tài)的來分組的。在優(yōu)選實(shí)施例中，對象指數(shù)1-255為公共使用的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而預(yù)留。如下列表所示，指數(shù)1-14和21是在現(xiàn)場總線消息說明230中的定義的數(shù)據(jù)類型，并且指數(shù)64-86是公共使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在記錄對象的定義中參考這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這些指數(shù)與圖6所示索引序號285的一樣。圖10舉例說明如何將這些索引序號也根據(jù)對象是靜態(tài)的或者是動態(tài)的來分組。


在對象字典中的所有對象描述而非數(shù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述可以支持?jǐn)U展。例如，可以改變對象描述的索引序號而非數(shù)據(jù)類型或者結(jié)構(gòu)，而無需影響其它對象。此外，對象描述也可以改善或者升級而不影響其它對象。
2.對象字典定義對象字典以用作導(dǎo)向功能塊應(yīng)用程序440內(nèi)的信息。對象字典281是參考構(gòu)成功能塊應(yīng)用程序的對象的列表。可以由想要訪問對象字典中的對象的接口設(shè)備讀出該信息。
如圖10所示，對象字典目錄對象282將定義作為靜態(tài)對象字典(S-OD)700中的第一索引。由駐留在索引零(Index Zero)中的對象字典對象描述來定義靜態(tài)對象字典的開始點(diǎn)。此外，對象字典描述標(biāo)識開始索引，變量列表動態(tài)列表的長度(DV-OD)710和與視圖對象和程序調(diào)用對象相關(guān)的程序調(diào)用的動態(tài)列表(DP-OD)720。
在優(yōu)選實(shí)施例中，通過連結(jié)目錄對象來邏輯地構(gòu)建目錄，并且目錄由首部以及隨后的目錄實(shí)體構(gòu)成。陣列偏移量是從邏輯目錄的開始指定的。邏輯目錄可以認(rèn)為是由所有目錄對象實(shí)例構(gòu)成的單個陣列。首部僅僅出現(xiàn)在第一目錄對象中。
駐留在資源中的塊是由目錄對象在對象目錄中標(biāo)識的。資源塊510、功能塊530、或轉(zhuǎn)換塊520的各個實(shí)例是由塊對象和相關(guān)參數(shù)構(gòu)成的。塊對象參照其相關(guān)的視圖對象565。
塊對象是在參照塊實(shí)例中使用的主要密鑰。它標(biāo)識塊標(biāo)簽、執(zhí)行時間、簡檔、和塊參數(shù)的數(shù)目。同樣，它也標(biāo)識該塊的開始位置和視圖對象的數(shù)目。塊的參數(shù)接連地位于緊隨塊對象的對象目錄中。塊參數(shù)值可以通過這些參數(shù)對象來訪問。在優(yōu)選實(shí)施例中，塊參數(shù)對象通常局限于簡單變量參數(shù)、陣列參數(shù)和記錄參數(shù)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，已經(jīng)為功能塊應(yīng)用處理標(biāo)準(zhǔn)化了幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
E.公共子功能該部分包含許多塊公共的子功能的描述。過程控制功能具有以下元素(1)一個或多個輸入；(2)一個或多個輸出；(3)度量(scale)信息；(4)模式選擇器；(5)所選擇的算法；(6)變量數(shù)據(jù)參數(shù)的集合；以及(7)內(nèi)部數(shù)據(jù)集。這些元素中的每一個都表示或者靜態(tài)數(shù)據(jù)或者動態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)是極少改變的數(shù)據(jù)，而動態(tài)數(shù)據(jù)是可以根據(jù)每個塊估算來改變的數(shù)據(jù)。
根據(jù)在由合并的塊執(zhí)行和通信調(diào)度器的時候確定的算法選擇，來處理塊的每個實(shí)例。包含在塊參數(shù)中的僅僅調(diào)度信息是執(zhí)行的時間段和最大執(zhí)行時間。
1.連接塊輸入包含從其它塊的輸出讀取的數(shù)據(jù)。如果塊不從另一個塊接收輸入，那么可以輸入恒定輸入。值的持久性取決于存儲它的存儲器的種類。所使用的存儲器的種類取決于參數(shù)。例如，易失性存儲器對于頻繁改變參數(shù)的情況已經(jīng)足夠。非易失性存儲器對于設(shè)置點(diǎn)是優(yōu)選的。塊輸出包含塊估算的結(jié)果，或者如果模式是手動那么包含操作者實(shí)體。
輸入和輸出都包含值場和狀態(tài)場。狀態(tài)場包含質(zhì)量、子狀態(tài)、和限制屬性。對于輸入和輸出都一樣。
輸入和輸出功能塊類別必須與設(shè)備硬件交換數(shù)據(jù)，并且這完全在寫入設(shè)備代碼的生產(chǎn)商的控制下，并且該數(shù)據(jù)從未進(jìn)入到通信系統(tǒng)。在可選實(shí)施例中，許多塊提供可以由操作所有權(quán)的控制應(yīng)用程序的遠(yuǎn)程設(shè)備來寫入和讀取的參數(shù)。為了指導(dǎo)這種交換，遠(yuǎn)程設(shè)備必須在寫入之前執(zhí)行握手使用算法或者該塊可以忽略輸入。
2.模擬在優(yōu)選實(shí)施例中，所有輸入和輸出類別功能塊都具有模擬參數(shù)，其具有一對狀態(tài)值，和使能開關(guān)。該參數(shù)用作功能塊和相關(guān)轉(zhuǎn)換塊或者硬件信道之間的接口處的開關(guān)。如果開關(guān)禁止，那么從轉(zhuǎn)換塊或者硬件信道接收變換器值以便輸入。當(dāng)使能開關(guān)打開時，從功能塊接收模擬參數(shù)和狀態(tài)值，并且忽略了轉(zhuǎn)換塊或者輸入信道。
對于輸出，當(dāng)使能開關(guān)打開時，模擬值和狀態(tài)值變?yōu)樽x回(readback)值和狀態(tài)，并且忽略了變換器開關(guān)。
度量信息用于兩個目的。顯示色設(shè)備使用其范圍以便條線圖和趨勢?？刂茐K使用其范圍作為跨度百分?jǐn)?shù)，以便將恒量變?yōu)闊o尺寸的。
3.模式在優(yōu)選實(shí)施例中，所有的塊都具有模式參數(shù)，其確定用于塊的輸入和輸出的數(shù)據(jù)的資源。所有塊必須允許服務(wù)出(O/S)模式。塊必須支持至少一種其它模式以便使用。
允許的塊用于目標(biāo)塊。如果對于目標(biāo)模式的寫請求與被允許的列表不匹配，其被拒絕。配置設(shè)備不必允許不被支持的模式被許可。
4.參數(shù)訪問表在優(yōu)選實(shí)施例中，各個塊都有訪問表。該表的目的就是定義各個塊內(nèi)參數(shù)的相關(guān)位置，并且定義參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)視圖的內(nèi)容。
需要在總線上通信的塊參數(shù)在應(yīng)用程序內(nèi)變化。為了允許各種功能塊間的通信，為各個功能塊選擇了變量的預(yù)先定義集合。包括在這些預(yù)先定義的功能塊集合中的參數(shù)是在參數(shù)訪問表中的視圖中指定的。如果將參數(shù)添加到塊，那么這些參數(shù)就增加到所有標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)之后。
參數(shù)訪問表提供以下(1)相對于相關(guān)塊對象的位置、在對象字典中順序出現(xiàn)的順序；(2)與表中功能塊地址相關(guān)的參數(shù)列表；以及(3)預(yù)定義參數(shù)集。預(yù)定義參數(shù)集包括視圖1至視圖4。
視圖1是操作動態(tài)參數(shù)集。操作動態(tài)參數(shù)集包括工廠操作員視察過程控制、參閱警報條件、和調(diào)整操作目標(biāo)所需的信息。
視圖2是操作靜態(tài)參數(shù)集。操作靜態(tài)參數(shù)集包括利用動態(tài)信息顯示給操作員所需的信息。該信息僅僅當(dāng)相關(guān)顯示第一次產(chǎn)生時才讀出，并且如果靜態(tài)更新代碼改變那么更新該信息。
視圖3是所有動態(tài)參數(shù)集。所有動態(tài)參數(shù)集包括其值進(jìn)行了改變、并且會需要在具體的顯示器上參考的信息。
視圖4是靜態(tài)參數(shù)集。靜態(tài)參數(shù)集包括在配置或維護(hù)期間正常參照的信息，并且具有僅僅操作員或儀器工程師才能改變的特定值。
與各個塊相關(guān)的參數(shù)都列出在各個訪問表中。第一六個指數(shù)是完全一樣的，其形成所有標(biāo)準(zhǔn)的和可擴(kuò)展的功能塊的標(biāo)準(zhǔn)首部。剩下的指數(shù)是用于功能的核心參數(shù)，少數(shù)用于參數(shù)。最后接著的是警報記錄，是警報處理所需的參數(shù)。
5.其它公共子功能除了上述公共功能之外，還有許多其它功能。在優(yōu)選實(shí)施例中，這些其它子功能包括狀態(tài)；反演算(BKCAL)；級聯(lián)(CAS)；輸出追蹤(TRK)；平衡偏差或比率(BIAS或SP)；故障防護(hù)處理(FSAFE)；壞的級聯(lián)狀態(tài)處理；無效值；參數(shù)；警報；以及初始化和再啟動。
F.優(yōu)選資源組件如上所述，設(shè)備包括一個或多個功能塊應(yīng)用程序440。功能塊應(yīng)用程序440包括一個或多個資源500，以及資源500包括一個或多個塊/對象。各個資源具有資源塊。
在優(yōu)選實(shí)施例中，各個資源塊包含特定于與該資源相關(guān)的硬件的數(shù)據(jù)。在資源塊中的數(shù)據(jù)被模塊化為所包含的參數(shù)，以便沒有對該塊的鏈接。
各個功能塊應(yīng)用程序也包含至少一個功能塊。在優(yōu)選實(shí)施例中，有十個功能塊，當(dāng)它們合并時能夠提供絕大部分功能，以便在過程控制系統(tǒng)上生產(chǎn)裝備。這些塊是模擬輸入；模擬輸出；偏差；控制選擇器；離散輸入；離散輸出；手動加載器比例的/導(dǎo)出的；比例/積分/導(dǎo)出；以及比率。這些塊的定義，包括它們的示意圖和按樹訪問表。
此外，在優(yōu)選實(shí)施例中，有十九個標(biāo)準(zhǔn)化的功能塊以執(zhí)行更加復(fù)雜的功能，包括高級控制塊、計算塊、和輔助塊。這十九個功能塊是加法輸入；復(fù)雜模擬輸出；復(fù)雜離散輸出；步輸出比例/積分/導(dǎo)出；設(shè)備控制；設(shè)置點(diǎn)坡道(ramp)生成器；分離器；輸入選擇器；信號特征描述工具；超前滯后；空載時間；算術(shù)；計算；求積器；定時器；模擬警報；離散警報；模擬人接口；以及離散人接口。這些塊地址訪問用于低速和高速現(xiàn)場總線的附加需要。
在優(yōu)選實(shí)施例中，也有標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換塊。
兩個目標(biāo)應(yīng)用程序的實(shí)例，使用基本功能塊的手動控制760和反饋控制770如圖11所示。手動控制760由模擬輸入功能塊762、手動裝載器764、和模擬輸出功能塊768組成。反饋控制770由模擬輸入、比例/積分/導(dǎo)出774、和模擬輸出778組成。
G.設(shè)備說明(DD)如圖12所示，功能塊應(yīng)用程序處理也可以存儲設(shè)備說明(DD)860。為了擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的互用性，除標(biāo)準(zhǔn)功能塊參數(shù)之外還使用設(shè)備說明860。設(shè)備說明860擴(kuò)展虛擬現(xiàn)場設(shè)備中各個對象的描述。
設(shè)備說明860提供控制性系統(tǒng)所需的信息，以便解釋虛擬現(xiàn)場設(shè)備中的數(shù)據(jù)的意義，包括人接口功能、諸如校準(zhǔn)和診斷。
可以將設(shè)備說明寫入到任何標(biāo)準(zhǔn)化的編程語言中，諸如C，C++，或者SmallTalk。
IV.系統(tǒng)管理操作中，功能塊在精確定義的間隔中并以適當(dāng)?shù)男蛄袌?zhí)行以便正確控制系統(tǒng)操作。系統(tǒng)管理同步功能塊的執(zhí)行和總線上功能塊參數(shù)的通信。系統(tǒng)管理也處理其它重要特征，諸如對所有設(shè)備的日時的公布，設(shè)備地址的自動分配，和在現(xiàn)場總線上搜索參數(shù)名或者標(biāo)簽。
由對象描述來描述系統(tǒng)管理所需的配置信息，諸如系統(tǒng)調(diào)度。配置信息存儲在網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理虛擬現(xiàn)場設(shè)備310中，如圖7所示。網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理虛擬現(xiàn)場設(shè)備310提供對系統(tǒng)管理信息信息庫(SMIB)330的訪問，也提供對網(wǎng)絡(luò)管理信息庫(NMIB)320的訪問。通過使用調(diào)度構(gòu)建工具可以手動輸入或者構(gòu)建系統(tǒng)調(diào)度。調(diào)度構(gòu)建工具用于生成功能塊，鏈接有效調(diào)度器調(diào)度用于生成系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)調(diào)度。
根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度，當(dāng)功能塊執(zhí)行時系統(tǒng)管理進(jìn)行控制。對于真實(shí)分布式控制系統(tǒng)，設(shè)備與其功能塊的行為也必須與網(wǎng)絡(luò)商其它設(shè)備的功能塊同步。在不同設(shè)備中執(zhí)行的調(diào)整由網(wǎng)絡(luò)管理器通過使用網(wǎng)絡(luò)調(diào)度來控制。隨后將描述網(wǎng)絡(luò)管理。
系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)調(diào)度包含從絕對鏈接調(diào)度起始時間的開始的開始時間偏移量。絕對鏈接調(diào)度開始時間是現(xiàn)場總線上所有設(shè)備公知的。
系統(tǒng)管理也具有時間發(fā)布器，其在鏈接有效調(diào)度器100中周期地發(fā)送應(yīng)用時鐘同步至所有現(xiàn)場設(shè)備。數(shù)據(jù)鏈接調(diào)度時間利用應(yīng)用時鐘消息采樣和發(fā)送，以便接收設(shè)備可以調(diào)整它們本地地應(yīng)用時間。同步消息之間，應(yīng)用或系統(tǒng)時鐘時間根據(jù)各個現(xiàn)場設(shè)備自己系統(tǒng)時鐘獨(dú)立的保持在各個現(xiàn)場設(shè)備中。各個現(xiàn)場設(shè)備中的系統(tǒng)時鐘，而非數(shù)據(jù)鏈接時鐘，啟動該設(shè)備的系統(tǒng)調(diào)度的執(zhí)行，除非現(xiàn)場設(shè)備是鏈接有效調(diào)度器100。系統(tǒng)時鐘同步允許現(xiàn)場設(shè)備在整個網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)記(stamp)數(shù)據(jù)。如果總線上存在備份系統(tǒng)時鐘發(fā)布器，那么如果當(dāng)前有效時間發(fā)布器應(yīng)當(dāng)無效，備份發(fā)布器將變?yōu)閿?shù)據(jù)鏈接時鐘。
系統(tǒng)管理也自動分配唯一網(wǎng)絡(luò)地址至各個現(xiàn)場設(shè)備。每個現(xiàn)場設(shè)備，除臨時設(shè)備之外，應(yīng)當(dāng)具有唯一網(wǎng)絡(luò)地址和物理標(biāo)簽。臨時設(shè)備不分配標(biāo)簽或者永久性地址。臨時設(shè)備僅僅參與在數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議說明中為其預(yù)留的四個數(shù)據(jù)鏈路訪問地址中的一個的網(wǎng)絡(luò)。
負(fù)責(zé)標(biāo)簽和數(shù)據(jù)鏈路地址分配的系統(tǒng)管理功能稱作配置主設(shè)備。它通常共同位于鏈路活動調(diào)度器100中(盡管不需要如此)，以便它能夠監(jiān)視新的設(shè)備的增加的有效列表。當(dāng)在錯誤網(wǎng)絡(luò)地址增加設(shè)備時，配置主設(shè)備驗(yàn)證到，現(xiàn)場設(shè)備的系統(tǒng)管理內(nèi)核不具有物理標(biāo)簽，并使用系統(tǒng)管理內(nèi)核協(xié)議810為其分配一個標(biāo)簽。一旦分配了標(biāo)簽，系統(tǒng)管理內(nèi)核就移動到初始化狀態(tài)。在該狀態(tài)中，準(zhǔn)備在操作地址上分配網(wǎng)絡(luò)地址。在下文中將詳細(xì)描述系統(tǒng)管理內(nèi)核。
用于將網(wǎng)絡(luò)地址分配給新的現(xiàn)場設(shè)備的序列如下(1)將物理標(biāo)簽經(jīng)由配置設(shè)備分配該新設(shè)備；(2)系統(tǒng)管理詢問現(xiàn)場設(shè)備，其物理標(biāo)簽錯誤網(wǎng)絡(luò)地址；(3)系統(tǒng)管理使用物理設(shè)備標(biāo)簽以在配置表中查找新網(wǎng)絡(luò)地址；以及(4)系統(tǒng)管理發(fā)送特殊設(shè)置地址消息至的設(shè)備，其迫使設(shè)備假定網(wǎng)絡(luò)地址。為進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)錯誤地址的所有設(shè)備重復(fù)這些步驟的序列。
圖12示出系統(tǒng)管理和其它通信以及本發(fā)明應(yīng)用組件之間的關(guān)系。例如，圖12示出系統(tǒng)管理和功能塊應(yīng)用440、功能塊對象850、設(shè)備說明(DD)860、和對象描述(OD)280之間的關(guān)系。系統(tǒng)管理也使用現(xiàn)場總線消息說明230以遠(yuǎn)程訪問現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)的管理信息。系統(tǒng)管理也訪問數(shù)據(jù)鏈接層210以執(zhí)行其其它功能。
單個系統(tǒng)管理實(shí)體存在于各個鏈接主設(shè)備105或鏈接有效調(diào)度器100中。該實(shí)體包含系統(tǒng)管理信息庫830(SMIB)、對象字典280、和系統(tǒng)管理內(nèi)核800。
系統(tǒng)管理內(nèi)核800提供功能的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整和同步設(shè)置。為了通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)施這些功能的調(diào)整和同步，使用管理器/代理。在優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)管理內(nèi)核800假定代理的作用并響應(yīng)于從系統(tǒng)管理所接收的指令。系統(tǒng)管理協(xié)議用于定義管理器和代理器之間的通信。
用于控制系統(tǒng)管理操作的信息被組織為存儲在SMIB 830中的對象。SMIB 830通過系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理虛擬現(xiàn)場設(shè)備310來訪問網(wǎng)絡(luò)。SMIB 830包含設(shè)備的配置和操作參數(shù)。包括在SMIB 830中的對象實(shí)例是設(shè)備標(biāo)識符、物理設(shè)備標(biāo)簽、虛擬現(xiàn)場設(shè)備列表、時間對象、調(diào)度對象、和配置狀態(tài)。
系統(tǒng)管理允許使用現(xiàn)場總線消息說明應(yīng)用服務(wù)諸如讀、寫等等來訪問SMIB對象。在網(wǎng)絡(luò)操作之前或期間，訪問SMIB允許遠(yuǎn)程應(yīng)用以獲得來自設(shè)備的管理信息。管理虛擬現(xiàn)場設(shè)備與設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理代理880共享，從而也提供對網(wǎng)絡(luò)管理代理對象的訪問。
V.網(wǎng)絡(luò)管理圖12示出網(wǎng)絡(luò)管理和其它通信和設(shè)備中應(yīng)用組件之間的體系關(guān)系。各個設(shè)備包含單個網(wǎng)絡(luò)管理代理880和其協(xié)議的層管理實(shí)體(LME)875。各個網(wǎng)絡(luò)具有至少一個網(wǎng)絡(luò)管理器，其調(diào)整整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理。網(wǎng)絡(luò)管理提供以下能力裝載虛擬通信管理列表；配置通信棧205；裝載網(wǎng)絡(luò)調(diào)度；執(zhí)行監(jiān)視；以及錯誤探測監(jiān)視。
網(wǎng)絡(luò)管理器負(fù)責(zé)根據(jù)系統(tǒng)管理器為其定義的政策來維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的操作。網(wǎng)絡(luò)管理器通過在各個設(shè)備中監(jiān)視通信棧205的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理政策，并在需要時采取行動。網(wǎng)絡(luò)管理器通過處理信息執(zhí)行這些任務(wù)和由網(wǎng)絡(luò)管理代理880、和推薦代理產(chǎn)生的匯報來執(zhí)行經(jīng)由現(xiàn)場總線消息說明230請求的服務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)管理代理880負(fù)責(zé)利用現(xiàn)場總線消息說明230提供網(wǎng)絡(luò)管理器，以便管理通信棧205的對象。在設(shè)備內(nèi)部，網(wǎng)絡(luò)管理代理880將現(xiàn)場總線消息說明服務(wù)請求映射到對象，其整體保持通信棧205，由LME維護(hù)的對象。
LME 875提供層協(xié)議的管理能力，諸如物理層(PHY)200，數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)210，現(xiàn)場總線訪問子層(FAS)200或者現(xiàn)場總線消息說明(FMS)230。LME 875提供帶有連接到協(xié)議管理對象的接口的網(wǎng)絡(luò)管理代理880。所有對LME的網(wǎng)絡(luò)訪問和其對象是由網(wǎng)絡(luò)管理代理880來提供的。
NMIB 895包含系統(tǒng)中的NMIB 320和網(wǎng)絡(luò)管理虛擬現(xiàn)場設(shè)備(VFD)310。NMIB也包含用于定義配置管理、性能管理和錯誤管理的對象。使用現(xiàn)場總線消息說明服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)管理器訪問對象。將用于網(wǎng)絡(luò)管理對象的對象設(shè)計為與先前描述的功能塊類似。
VI.靈活功能塊為了簡便和舉例說明的目的，通過主要參照示意性實(shí)施例來描述靈活功能塊，尤其是，帶有使用靈活功能塊的控制系統(tǒng)的特定示意性實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，同樣的原理等同應(yīng)用于，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在其它實(shí)施方式中，并且使用任何其它分布式控制體系來設(shè)計，并且任何這種變化都在這種修改之內(nèi)其不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和范圍。特別地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將易于認(rèn)識到，在示意性實(shí)施方式中應(yīng)用于靈活功能塊的原理等同地適用于面向其它其它塊地實(shí)施方式。
A.功能塊框架參照圖8，上述描述的開放系統(tǒng)提供框架和功能塊的詳細(xì)描述。參照圖11，上述開放系統(tǒng)提供框架以便描述功能塊輸入和輸出的互連以便提供應(yīng)用解決方法。
參照圖12，上面描述的是設(shè)備說明(DD)860，其優(yōu)選地用于描述功能塊地輸入和輸出參數(shù)。DD 860提供控制系統(tǒng)所需的信息，以便解釋功能塊數(shù)據(jù)的意義，包括人接口功能、諸如校準(zhǔn)和診斷。如上所述，可以將設(shè)備說明寫入任何標(biāo)準(zhǔn)化編程語言，諸如C、C++、或者SmallTalk，或者按用戶需要設(shè)計的裝置描述語言(參見’872專利)。
B.靈活功能塊-終端用戶配置的輸入/輸出和算法/程序現(xiàn)在參照圖13，在此描述的是靈活功能塊(FFB)950，優(yōu)選地包括終端用戶可配置shuru 951、終端用戶可配置FFB輸出952和終端用戶可配置FFB算法(程序)953。如所示，終端用戶900優(yōu)選地使用FFB配置工具901以創(chuàng)建FFB950。終端用戶900根據(jù)特定應(yīng)用的需要來創(chuàng)建FFB950、配置輸入951、輸出952、和算法953。如上所示，標(biāo)準(zhǔn)功能塊，輸入951定義從FFB950接收的輸入，以及輸出952，定義在FFB950的算法953處理輸入之后由FFB950生成的輸出。FFB950配置工具901創(chuàng)建FFB設(shè)備說明(DD)860，其匹配由終端用戶配置的FFB950。通過根據(jù)用戶配置的輸入951、輸出952、和算法953生成定義FFB950的數(shù)據(jù)文件和代碼文件，并且通過生成匹配設(shè)備說明，F(xiàn)FB配置工具901優(yōu)選地創(chuàng)建FFB950?？蛇x地，終端用戶900(或者程序員)可以生成定義FFB950DE數(shù)據(jù)和代碼文件/以及匹配設(shè)備說明。
終端用戶通過允許FFB配置工具901來創(chuàng)建FFB950和匹配FFBDD 860。FFB DD 860使能人接口應(yīng)用程序，諸如操作員接口、轉(zhuǎn)動、利用FFB950使用的校準(zhǔn)、和診斷。
由于新的FFB 950在如上所述的相同功能塊框架(和在’872)專利中進(jìn)行操作，因而終端用戶配置的FFB輸入和輸出可以互連(例如，如圖11相同的方式)以解決復(fù)雜應(yīng)用特定控制問題，諸如離散/混合/分批和PLC控制。塊(標(biāo)轉(zhuǎn)化和靈活)的任何組合可以用于解決任何特定應(yīng)用問題。同樣顯而易見的是，標(biāo)準(zhǔn)化和靈活塊的互連應(yīng)用于在’872專利中描述的H1和在’697申請中描述的HSE.
參照圖14，舉例說明了總線120上的控制處理的兩個現(xiàn)場設(shè)備620。如所示，有兩個應(yīng)用程序，由兩個現(xiàn)場設(shè)備620運(yùn)行的應(yīng)用程序A和應(yīng)用程序B。第一應(yīng)用程序，應(yīng)用程序A，是由第一現(xiàn)場設(shè)備620運(yùn)行的非分布式應(yīng)用程序。應(yīng)用程序A是通過互連標(biāo)準(zhǔn)化功能塊和靈活功能塊(例如，F(xiàn)FB950)的合并構(gòu)建的。第二應(yīng)用程序，應(yīng)用程序B，是由兩個現(xiàn)場設(shè)備620允許的分布式應(yīng)用程序。應(yīng)用程序B也是通過互連標(biāo)準(zhǔn)化功能塊和靈活功能塊(例如，F(xiàn)FB 950)的合并而構(gòu)建的。如圖14所舉例說明的，靈活功能塊克服了非終端用戶可配置輸入/輸出和非終端用戶可配置的標(biāo)準(zhǔn)化功能塊的局限?？梢酝ㄟ^使用標(biāo)準(zhǔn)化功能塊和新FFB950的任何組合，構(gòu)建在總線120上的現(xiàn)場設(shè)備620中的分布式和非分布式應(yīng)用程序960，明顯地減少工廠控制系統(tǒng)地安裝、操作和維護(hù)費(fèi)用。
圖15是框圖，舉例說明使用標(biāo)準(zhǔn)化功能塊和新的靈活功能塊的合并而構(gòu)建的復(fù)雜應(yīng)用程序的實(shí)例。圖15是使用靈活功能塊FFB-MVMC954、用于氣體處理工廠的多變量矩陣控制的實(shí)例。圖15所示現(xiàn)場設(shè)備(例如，PI1、TI1、TI2、TI-3、AI1、AI2、FIC1、FIC2、LIC1)優(yōu)選地包括標(biāo)準(zhǔn)功能塊。
氣體處理工廠將原天然氣體分離成甲烷和較重的碳?xì)浠衔镆后w以便作為石化原料。主要控制目的和復(fù)雜應(yīng)用程序就是最大化液體回收率同時保持產(chǎn)品規(guī)范。較冷的操作溫度將增加天氣氣體液體回收率，但是有違反產(chǎn)品規(guī)范的危險。在產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的保持過程中，將柱塔側(cè)重沸器的熱輸入的仔細(xì)調(diào)整是很關(guān)鍵的。
靈活功能塊FFB-MVMC954通過與運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化功能的現(xiàn)場設(shè)備(例如，圖15中PI1、TI1、TI2、TI-3、AI1、AI2、FIC 1、FIC2、LIC1)互連，用于控制上述復(fù)雜、非線性處理。靈活功能塊FFB-MVMC 954配置為終端用戶以接收作為輸入DV1-DV3和CV1-CV3，以及約束變量1。靈活功能塊FFB-MVMC 954根據(jù)這些輸入執(zhí)行終端用戶配置的算法以產(chǎn)生輸出MV1-MV3。算法產(chǎn)生輸出MV1-MV3以在柱塔側(cè)重沸器仔細(xì)地調(diào)整熱輸入以便最大化液體回收率同時保持由輸入確定的產(chǎn)品規(guī)范。
基于要集成到控制策略中的設(shè)備，復(fù)雜離散/混合/分批和PLC應(yīng)用程序常常需要非功能塊。這種集成是通過使用網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。終端用戶(或者網(wǎng)關(guān)供給者)優(yōu)選地利用算法構(gòu)建靈活功能塊，其將非功能塊裝備的輸入和輸出映射到靈活功能塊(例如，網(wǎng)關(guān)靈活功能塊)的輸入和輸出。在構(gòu)建了網(wǎng)關(guān)靈活功能塊之后，通過將網(wǎng)關(guān)靈活功能塊的輸入和輸出與其它靈活功能塊的輸入和輸出以及系統(tǒng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)功能塊互連，非功能塊裝備可以與基于設(shè)備的功能塊集成。
靈活功能塊的其它實(shí)例應(yīng)用在FF AG-170、版本1.1、可從FieldBusFoundation獲得、9005 Mountain Ridge、Bowie Building，Suite190、Austin，TX 7875或者在www.fieldbus.org中進(jìn)行了描述。
以上闡明的優(yōu)選實(shí)施例是用于舉例說明本發(fā)明，而不是意圖限制本發(fā)明。在所聲明的發(fā)明的范圍內(nèi)的另外的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于在控制系統(tǒng)中操作的裝置，包含存儲器，其存儲靈活功能塊，所述靈活功能塊包括至少一個終端用戶可配置參數(shù)和至少一個終端用戶可配置算法；以及處理器，其可操作地連接到所述存儲器，其中所述處理器執(zhí)行所述靈活功能塊。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中所述靈活功能塊包括至少一個設(shè)備說明。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中靈活功能塊接收模擬輸入數(shù)據(jù)，控制所述模擬輸入數(shù)據(jù)，并輸出數(shù)據(jù)至第二功能塊。
4.權(quán)利要求3的裝置，其中所述第二功能塊是靈活功能塊。
5.權(quán)利要求1的裝置，其中所述靈活功能塊接收離散輸入數(shù)據(jù)，控制所述離散輸入數(shù)據(jù)，并輸出離散數(shù)據(jù)至第二功能塊。
6.權(quán)利要求5的裝置，其中所述第二功能塊是靈活功能塊。
7.權(quán)利要求1的裝置，其中所述存儲器存儲多個功能塊，所述多個功能塊包括標(biāo)準(zhǔn)和靈活功能塊，并且其中標(biāo)準(zhǔn)功能塊和靈活功能塊是互連的。
8.權(quán)利要求7的裝置，其中所述處理器根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度控制所述多個功能塊的執(zhí)行。
9.權(quán)利要求1的裝置，其中該裝置可操作地連接到數(shù)字總線。
10.權(quán)利要求1的裝置，其中所述靈活功能塊具有輸入和輸出并且所述存儲器還包括資源塊，第一轉(zhuǎn)換塊，和第二轉(zhuǎn)換塊，其中所述資源塊將靈活功能塊從物理硬件分離開，所述第一轉(zhuǎn)換塊去耦至所述靈活功能塊的所述輸入，并且第二轉(zhuǎn)換塊去耦至所述靈活功能塊的所述輸出。
11.權(quán)利要求1的裝置，其中所述存儲器還存儲多個功能塊，以及從由鏈接對象、趨勢對象、警報對象、和視圖對象構(gòu)成的組中選擇的至少一個對象，所述多個功能塊包括靈活和標(biāo)準(zhǔn)功能塊。
12.權(quán)利要求11的裝置，其中資源是由多個功能塊和至少一個對象定義的。
13.一種設(shè)備，其配置以與控制系統(tǒng)內(nèi)至少一個第二設(shè)備互操作，該設(shè)備包含至少一個靈活功能塊，該靈活功能塊利用至少一個終端用戶可配置參數(shù)和至少一個終端用戶可配置算法以產(chǎn)生輸出消息；以及介質(zhì)連接單元，其可操作地連接到至少一個靈活功能塊，其中所述介質(zhì)連接單元將輸入消息從傳送介質(zhì)翻譯到靈活功能塊，并將輸出消息從靈活功能塊翻譯到傳送介質(zhì)。
14.權(quán)利要求13的設(shè)備，還包含唯一地標(biāo)識該設(shè)備的資源塊。
15.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中該設(shè)備包括包含系統(tǒng)調(diào)度的存儲器，并且其中各個靈活功能塊是根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度來執(zhí)行的。
16.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中設(shè)備包括利用至少一個靈活功能塊和至少一個標(biāo)準(zhǔn)功能塊的應(yīng)用程序。
17.一種在面向塊的系統(tǒng)中使用的裝置，該裝置包含用于提供至少一個靈活功能塊的裝置；耦合到提供裝置的裝置，其用于處理所述靈活功能塊并產(chǎn)生輸出；以及耦合到處理裝置的裝置，其用于翻譯來自所述處理器的消息以便在傳送介質(zhì)上傳送。
18.權(quán)利要求17的裝置，其中所述靈活功能塊包括至少一個被包含的參數(shù)和計算機(jī)程序。
19.權(quán)利要求18的裝置，其中所述靈活功能塊包括至少一個終端用戶配置的參數(shù)和至少一個終端用戶配置的算法。
20.權(quán)利要求17的裝置，還包含用于提供系統(tǒng)調(diào)度的裝置。
21.權(quán)利要求20的裝置，其中還包含多個標(biāo)準(zhǔn)和靈活的功能塊，并且所述處理裝置根據(jù)所述系統(tǒng)調(diào)度控制所述多個功能塊的執(zhí)行。
22.權(quán)利要求17的裝置，其中提供裝置也提供系統(tǒng)調(diào)度，并且處理裝置根據(jù)所述系統(tǒng)調(diào)度處理封裝的靈活功能塊。
23.一種在面向塊的開放控制系統(tǒng)中操作的裝置，該裝置包含其包括靈活功能塊以提供功能性的用戶層，其中所述靈活功能塊包括終端用戶配置的參數(shù)和終端用戶配置的算法；物理層，其將來自傳送介質(zhì)的消息翻譯成在所述用戶層適用的格式，并將來自用戶層的消息翻譯成在傳送介質(zhì)上傳送的信號；以及連接到所述用戶層和所述物理層的通信棧，其中所述通信棧包括數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，其中所述數(shù)據(jù)鏈路層控制在傳送介質(zhì)上的消息的傳送，并且應(yīng)用層允許用戶層在傳送介質(zhì)上通信。
24.權(quán)利要求23的裝置，其中所述用戶層包括多個互連的塊以便執(zhí)行希望的功能。
25.權(quán)利要求24的裝置，其中多個塊包括資源塊、靈活功能塊和轉(zhuǎn)換塊。
26.權(quán)利要求24的裝置，其中多個塊包括與靈活功能塊互連的至少一個標(biāo)準(zhǔn)功能塊以便執(zhí)行想要的功能。
27.權(quán)利要求26的裝置，其中在多個設(shè)備上分配與靈活功能塊互連的至少一個標(biāo)準(zhǔn)功能塊。
28.一種存儲器，其用于存儲數(shù)據(jù)以便由面向塊內(nèi)的開放控制系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備中操作的應(yīng)用框架來訪問，該存儲器包含存儲在所述存儲器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)包括資源塊，其使得可以所述設(shè)備的硬件特定特征電子可訪問；以及靈活功能塊，其中所述靈活功能塊包括終端用戶配置程序和輸入和輸出參數(shù)。
29.權(quán)利要求28的存儲器，還包含至少一個轉(zhuǎn)換塊，其中至少一個轉(zhuǎn)換塊控制對所述靈活功能塊的訪問。
30.權(quán)利要求28的存儲器，其中所述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)也包括目錄對象以存儲資源塊、靈活功能塊和轉(zhuǎn)換塊的參考列表。
31.權(quán)利要求28的存儲器，其中靈活功能塊是網(wǎng)關(guān)功能塊，所述網(wǎng)關(guān)功能塊將非功能塊設(shè)備的輸入和輸出映射到靈活功能塊的輸入和輸出。
全文摘要
通過使用標(biāo)準(zhǔn)功能塊和新的靈活功能塊的結(jié)合提供了一種控制系統(tǒng)體系。靈活功能塊減少和/或消除了用戶控制軟件和用于離散/混合/分批的特殊I/O網(wǎng)關(guān)和PLC應(yīng)用的昂貴和難于維護(hù)。用戶建構(gòu)通過輸入和輸出的數(shù)目和類型、以及塊算法來建構(gòu)特定應(yīng)用的靈活功能塊。靈活功能塊和網(wǎng)關(guān)靈活功能塊、以及分布式控制體系內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)功能塊彼此互連和互用。
文檔編號G05B19/418GK1802614SQ200480015600
公開日2006年7月12日 申請日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者D·A·格蘭澤, S·B·米奇克, W·M·霍金斯, M·馮·樂·敘爾, S·H·塔特西 申請人:菲爾德巴士基金