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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Offenlegung bezieht sich allgemein auf Prozesssteuerungssysteme
und spezifischer auf Verfahren und Vorrichtungen zum Konfigurieren
von Prozesssteuerungssystem-Eingängen und -Ausgängen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Prozesssteuerungssysteme
der Art, wie sie in Prozessen in der Chemie-, Petroleum-, pharmazeutischen,
Zellstoff- und Papier- und/oder anderen Herstellungsprozessen eingesetzt
werden, weisen typischerweise eine oder mehrere Prozesssteuerungen
auf, die mit mindestens einem Host (beispielsweise einem Bedienrechner)
und mit einem oder mehreren Prozesssteuerungsgeräten (beispielsweise
Feldgeräten) kommunikativ verbunden sind, die konfiguriert
sind, über analoge, digitale oder kombinierte analoge/digitale
Kommunikationssignale und/oder -protokolle zu kommunizieren. Die
Feldgeräte, bei denen es sich beispielsweise um Gerätesteuerungen,
Ventile, Ventilsteller, Schalter, Geber (beispielsweise Temperatur-,
Druck-, Strömungsgeschwindigkeitssensoren und Sensoren
für chemische Zusammensetzung) und/oder Kombinationen von
diesen handeln kann, erfüllen innerhalb des Prozesssteuerungssystems
bestimmte Funktionen wie beispielsweise Öffnen und/oder
Schließen von Ventilen und Messung und/oder Ableitung von
Prozessparametern.
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Eine
Prozesssteuerung empfängt Signale, die von den Feldgeräten
durchgeführte Prozessmessungen und/oder andere Informationen
im Zusammenhang mit den Feldgeräten repräsentieren,
verwendet diese Information zur Durchführung einer Steuerungsroutine
und erzeugt Steuersignale, die über Busse und/oder andere
Kommunikationsleitungen zu den Feldgeräten übertragen
werden, um den Betrieb des Prozesssteuerungssystems zu steuern.
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Die
Feldgeräte können mit der/den Prozesssteuerung(en)
kommunikativ mittels Zwei-Draht-Schnittstellen in einer Punkt-zu-Punkt-Verdrahtungsverbindungskonfiguration
(beispielsweise ein mit einem Feldgerätebus kommunikativ
verbundenes Feldgerät) und/oder in einer Multi-Drop-Verdrahtungsverbindungskonfiguration
(beispielsweise eine mit einem Feldgerätebus kommunikativ
verbundene Mehrzahl von Feldgeräten) und/oder über
drahtlose Kommunikationen gekoppelt sein. Einige Feldgeräte
sind konfiguriert, mittels relativ einfacher Befehle und/oder Kommunikationen
(beispielsweise eines EIN-Befehls und eines AUS-Befehls) zu arbeiten.
Andere komplexere Feldgeräte können mehr Befehle
und/oder mehr Kommunikationsinformationen erfordern, die einfache
Befehle aufweisen können oder nicht. Beispielsweise können
komplexere Feldgeräte analoge Werte kommunizieren, wobei
den analogen Werten beispielsweise mittels des Kommunikationsprotokolls
Highway Addressable Remote Transducer (HART) digitale Kommunikationen überlagert
werden. Einige Feldgeräte können vollständig
digitale Kommunikationen (beispielsweise ein FOUNDATION-Fieldbus-Kommunikationsprotokoll)
verwenden.
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In
einem Prozesssteuerungssystem ist jedes Feldgerät typischerweise
mit einer Prozesssteuerung über eine Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Karte
und/oder einen E/A-Port eines E/A-Gateways und ein jeweiliges Kommunikationsmedium
(beispielsweise ein zweiadriges Kabel, eine drahtlose Verbindung und/oder
einen Lichtwellenleiter) gekoppelt. Mithin ist eine Mehrzahl von
Kommunikationsmedien erforderlich, um die Mehrzahl von Feldgeräten
mit der/den Prozesssteuerung(en) zu koppeln. Die Mehrzahl der mit
den Feldgeräten gekoppelten Kommunikationsmedien verläuft
oftmals durch eine oder mehrere Feldverbindungskästen,
wo die Mehrzahl von Kommunikationsmedien mit jeweiligen Kommunikationsmedien
(beispielsweise jeweiligen Zwei-Draht-Leitern) eines Mehrleiterkabels
gekoppelt ist, das verwendet wird, um die Feldgeräte kommunikativ
mit der/den Prozesssteuerung(en) über eine oder mehrere
E/A-Karten zu koppeln.
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Die
Informationen von den Feldgeräten und/oder von der/den
Steuerung(en) werden in der Regel über eine Datenautobahn
und/oder ein Kommunikationsnetzwerk einem oder mehreren anderen Hardware-Geräten
wie beispielsweise Bedienrechnern, Personal Computern, Daten-Historienspeichern,
Berichts-Generatoren, zentralen Datenbanken etc. zur Verfügung
gestellt, die sich typischerweise in Steuerräumen und/oder
an anderen Orten befinden, die von der raueren Anlagenumgebung räumlich
abgesetzt sind. Diese Hardware-Geräte führen beispielsweise
Anwendungen aus, die es einem Bediener ermöglichen, jede
einer Vielzahl von Funktionen in Bezug auf den/die Prozess(e) einer
Prozessanlage auszuführen, beispielsweise Einstellungen der
Prozesssteuerungsroutine(n) zu verändern, den Betrieb der
Steuerungsmodule innerhalb der Prozesssteuerungen und/oder der Feldgeräte
zu verändern, den aktuellen Zustand des/der Prozesse(s)
zu betrachten, von Feldgeräten und/oder Steuerungen erzeugte
Alarme zu betrachten, den Betrieb des/der Prozesse(s) zum Zwecke
der Personalschulung und/oder des Testens der Prozesssteuerungssoftware
zu simulieren, eine Konfigurationsdatenbank zu führen und/oder
zu aktualisieren etc.
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So
unterstützt beispielsweise das von Fisher-Rosemount Systems,
Inc., einem Unternehmen von Emerson Process Management, vertriebene
DeltaVTM-Steuerungssystem multiple Anwendungen,
die in verschiedenen Geräten gespeichert und/oder von diesen
ausgeführt werden, die sich an potenziell unterschiedlichen
Orten innerhalb einer Prozessanlage befinden. Eine Konfigurationsanwendung,
die in einem oder mehreren Bedienrechnern enthalten ist und/oder
von diesen ausgeführt wird, ermöglicht es Anwendern,
Prozesssteuerungsmodule zu erzeugen und/oder zu verändern
und/oder Prozesssteuerungsmodule über eine Datenautobahn
und/oder ein Kommunikationsnetzwerk in dedizierte Prozesssteuerungen
herunterzuladen. Diese Steuerungsmodule bestehen typischerweise
aus kommunikativ gekoppelten und/oder miteinander verbundenen Funktionsblöcken,
die innerhalb des Steuerungsschemas Funktionen auf der Grundlage
empfangener Eingaben ausführen und/oder Ausgaben an andere
Funktionsblöcke innerhalb des Steuerungsschemas bereitstellen. Zusätzlich
zur Definition eines Steuerungsschemas ermöglicht die Konfigurierungsanwendung
auch die Konfigurierung, Zuordnung und/oder Definition eines spezifischen
E/A-Ports und/oder E/A-Kanals für jedes Feldgerät.
Die E/A-Ports und/oder E/A-Kanäle für Feldgeräte
werden anschließend in die Prozesssteuerungen und/oder
E/A-Gateways hineinkonfiguriert, um die Kommunikation zwischen den
Prozesssteuerungen und den Feldgeräten zu erleichtern.
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Die
Konfigurationsanwendung kann es weiterhin einem Konfigurierungsingenieur
und/oder Bediener ermöglichen, Bedienerschnittstellen zu
erzeugen und/oder zu verändern, die beispielsweise von einer
Ansichtsanwendung verwendet werden, um einem Bediener Daten anzuzeigen
und/oder den Bediener in die Lage zu versetzen, Einstellungen und/oder
Parameter wie beispielsweise Sollwerte innerhalb der Prozesssteuerungsroutinen
zu verändern. Jede Prozesssteuerung und in einigen Fällen jedes
der Feldgeräte dient der Speicherung und/oder Ausführung
einer Steuerungsanwendung, die die zugeordneten Steuerungsmodule
ausführt, um eine reale Prozesssteuerungsfunktionalität
zu implementieren. Die Ansichtsanwendungen, die beispielsweise auf
einem oder mehreren Bedienrechnern ausgeführt werden können,
empfangen von der Steuerungsanwendung Daten über die Datenautobahn
und/oder zeigen diese Daten Entwicklern von Prozesssteuerungssystemen,
Bedienern oder anderen Anwendern über Bedienerschnittstellen
an, die beliebige jeder Anzahl unterschiedlicher Sichten wie beispielsweise eine
Bedienersicht, eine Ingenieursicht, eine Technikersicht etc. bereitstellen
können. Eine Daten-Historienspeicheranwendung ist typischerweise
in einem Daten-Historienspeichergerät gespeichert und/oder wird
von diesem ausgeführt, das einen Teil oder sämtliche
der Daten sammelt, die über die Datenautobahn bereitgestellt
werden. Eine Konfigurationsdatenbankanwendung kann in einem weiteren
Computer laufen, der kommunikativ mit der Datenautobahn gekoppelt
ist, um die aktuelle(n) Prozesssteuerungsroutinenkonfiguration/(en)
und/oder die zugehörigen Daten zu speichern. Alternativ
können eine oder mehrere Konfigurierungsanwendung(en),
Darstellungsanwendung(en), Daten-Historienspeicheranwendung(en),
Konfigurationsdatenbank(en) und/oder Konfigurationsdatenbankanwendung(en)
in jeder Anzahl von Bedienrechnern einschließlich eines
einzelnen Bedienrechners angeordnet und/oder von diesen ausgeführt
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
werden Verfahren und Vorrichtungen zum Konfigurieren von Prozesssteuerungssystem-Eingängen
und -Ausgängen offengelegt. Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Geräte
(beispielsweise E/A-Scheiben), die Prozesssteuerungsgeräte
(beispielsweise Feldgeräte) elektrisch mit E/A-Gateways
koppeln und die mit Feldgeräte-Tags für die Feldgeräte
programmiert werden können und/oder die automatisch Feldgeräte-Tags
erhalten können, werden verwendet. Ein Feldgeräte-Tag
ist eine logische Einheit, die den Typ des Feldgeräts und/oder
einen zugewiesenen Namen (beispielsweise ein Tag) für das
Feldgerät beinhaltet. Beispielsweise kann ein Installer
in eine E/A-Scheibe das Tag des Feldgerätes, das mit der E/A-Scheibe
elektrisch gekoppelt (d. h. verdrahtet) ist, programmieren. Zusätzlich
oder alternativ kann ein intelligentes Feldgerät (beispielsweise
ein Feldbus-Gerät) mit dem Tag programmiert werden und/oder
die E/A-Scheibe kann das Tag automatisch direkt vom intelligenten
Feldgerät erhalten. Derartige Feldgeräte-Tags
werden verwendet, um die Zuordnung von Feldgeräten zu bestimmten
E/A-Ports und/oder E/A-Kanälen und mithin zu bestimmten Steuerungsmodulen
(beispielsweise Modulklassenobjekten) zu automatisieren. Ein E/A-Gateway
wird verwendet, um die E/A-Scheiben (und ihre zugeordneten Feldgeräte-Tags)
zu erfassen, die elektrisch mit den E/A-Punkten und/oder E/A-Kanälen
des E/A-Gateways gekoppelt sind. Die erfassten Feldgeräte-Tags
werden einer Konfigurationsanwendung zur Verfügung gestellt,
die die erfassten Feldgeräte-Tags mit zuvor in die Prozesssteuerungsmodule hineinkonfigurierten
Feldgeräte-Tags vergleicht. Wenn Übereinstimmungen
erkannt und/oder lokalisiert werden, kann der erfasste E/A-Port
und/oder E/A-Kanal für das passende Feldgerät
automatisch an das Prozesssteuerungsmodul angebunden werden, wodurch
das Prozess steuerungsmodul automatisch mit seinem/seinen erkannten
Feldgerät(en) gekoppelt wird.
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Zusätzlich
oder alternativ können Feldgeräte-Tags verwendet
werden, um eine frühere Konfiguration von Feldgeräten
an bestimmte E/A-Ports und/oder E/A-Kanäle zu verifizieren.
Ein E/A-Gateway wird verwendet, um die E/A-Scheiben (und ihre zugeordneten
Feldgeräte-Tags) zu erfassen, die kommunikativ mit den
E/A-Ports und/oder E/A-Kanälen des E/A-Gateways gekoppelt
sind. Die erfassten Feldgeräte-Tags werden einer Konfigurationsanwendung
zur Verfügung gestellt, die die erfassten Feldgeräte-Tags
mit zuvor in die Prozesssteuerungsmodule hineinkonfigurierten Feldgeräte-Tags
vergleicht. Wenn eine Übereinstimmung erkannt und/oder
lokalisiert wird, wird der erfasste E/A-Port und/oder E/A-Kanal
für das erfasste Feldgerät mit dem E/A-Port und/oder
E/A-Kanal verglichen, der zuvor in das Steuerungsmodul für
das Feldgerät hineinkonfiguriert wurde. Wenn der E/A-Port
und/oder E/A-Kanal nicht übereinstimmen, kann ein Bediener und/oder
Monteur benachrichtigt werden, damit das Feldgerät elektrisch
mit der richtigen E/A-Scheibe gekoppelt werden kann. Prozesssteuerungssystem-E/A-Nichtübereinstimmungen
können über eine Konfigurationsanwendungs-Benutzerschnittstelle angezeigt
werden und/oder sie können über eine Fehleranzeige
auf der E/A-Scheibe (beispielsweise eine Leuchtdiode (LED)) angezeigt
werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Anpassung konfigurierter Feldgeräte-Tags
und erfasster Feldgeräte-Tags von dem E/A-Gateway durchgeführt
werden, wobei eine Nichtübereinstimmung auf der erfassten
E/A-Scheibe angezeigt und/oder eine entsprechende Fehleranzeige
der Konfigurierungsanwendung zur Verfügung gestellt wird.
Auf jeden Fall wird das E/A-Gateway mit einer Konfiguration geladen,
die für jedes Feldgeräte-Tag einen zugeordneten
E/A-Port und/oder E/A-Kanal aufweist. Die heruntergeladene Konfiguration
wird mit den erfassten Feldgeräte-Tags, den E/A-Ports und
E/A-Kanälen verglichen, um eventuelle Nichtübereinstimmungen
zu erkennen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines beispielhaften Prozesssteuerungssystems.
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2 ist
eine Darstellung einer beispielhaften Benutzerschnittstelle, die
verwendet werden kann, um eine Abbildung von Feldgeräten
auf Modulklassenobjekte anzuzeigen.
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3 ist
ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess repräsentiert,
der durchgeführt werden kann, um ein Feldgerät
zu installieren.
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4 und 5 sind
Flussdiagramme, die beispielhafte Prozesse repräsentieren,
die durchgeführt werden können, um Prozesseingaben/-ausgaben
(E/A) für Modulobjektklassen zu konfigurieren.
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6 und 7 sind
Flussdiagramme, die beispielhafte Prozesse repräsentieren,
die durchgeführt werden können, um ein E/A-Gateway
zu konfigurieren.
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8 ist
eine schematische Darstellung einer beispielhaften Prozessorplattform,
die verwendet und/oder programmiert werden kann, um die beispielhaften
Prozesse in 3, 4, 5, 6 und/oder 7 durchzuführen,
um beliebige oder alle der hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen
zu implementieren.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die
folgenden Ausführungen beschreiben zwar beispielhafte Vorrichtungen
und Verfahren, die unter anderem Komponenten, Software und/oder Firmware
aufweisen, die auf Hardware laufen, jedoch ist zu bedenken, dass
diese Beispiele lediglich veranschaulichenden Charakter besitzen
und mithin nicht als einschränkend zu betrachten sind.
So ist es beispielsweise denkbar, dass alle diese Hardware-, Software-
und Firmwarekomponenten ausschließlich in Hardware, ausschließlich
in Software oder in jeder Kombination aus Hardware und Software
ausgeführt werden könnten. Während die
folgenden Darstellungen mithin beispielhafte Vorrichtungen und Verfahren beschreiben,
erkennt der technisch Versierte sofort, dass die aufgeführten
Beispiele nicht die einzige Art und Weise für die Implementierung
derartiger Vorrichtungen und Verfahren darstellen.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines beispielhaften Prozesssteuerungssystems,
das einen Steuerraum 110, einen Prozesssteuerungsbereich 120,
einen Abschlussbereich 130 und einen oder mehrere Prozessbereiche
aufweist, von denen zwei mit den Referenznummern 140 und 150 in 1 dargestellt
sind. Der beispielhafte Steuerraum 110 in 1 weist
einen oder mehrere Bedienrechner (von denen einer mit der Referenznummer 112 in 1 dargestellt
ist) innerhalb einer Umgebung auf, die von Menschen sicher betreten
werden kann. Der beispielhafte Bedienrechner 112 in 1 implementiert
Benutzeranwendungen (beispielsweise Konfigurierungsanwendungen)
und/oder führt diese aus, die Benutzer (beispielsweise
Ingenieure, Bediener etc.) verwenden oder auf die diese zugreifen
können, um einen Betrieb des Prozesssteuerungssystems zu konfigurieren
und/oder zu steuern, indem beispielsweise variable Werte, Prozesssteuerungsfunktionen etc.
geändert werden.
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Der
beispielhafte Bedienrechner 112 in 1 wird auch
verwendet, um Eingaben und Ausgaben für das beispielhafte
Prozesssteuerungssystem zu konfigurieren. Beispielsweise unterstützt
das von Fisher-Rosemount Systems, Inc., einem Unternehmen von Emerson
Process Management, vertriebene DeltaVTM-Steuerungssystem
das Konfigurieren von Prozesssteuerungsfunktionen unter Verwendung von
Modul- und/oder Einheitsklassenobjekten. Während des Konfigurierens
derartiger Objekte wird ein Feldgeräte-Tag mit jedem Eingabe-
und/oder Ausgabeblock jedes Objekts konfiguriert (d. h. zugeordnet). In
der hierin verwendeten Form ist ein Feldgeräte-Tag eine
logische Einheit, die Informationen aufweist, die den Typ des Feldgeräts
und einen zugewiesenen Namen (beispielsweise ein Tag) für
das Feldgerät identifiziert. In einigen Beispielen beinhaltet
das Konfigurieren auch die Zuordnung des Feldgeräte-Tags
zu einem bestimmten Eingabe/Ausgabe-(E/A-)Port und/oder E/A-Kanal
eines E/A-Gateways. In anderen Beispielen erfolgt das Anbinden und/oder
Zuordnen eines Feldgeräte-Tags zu einem bestimmten E/A-Port
und/oder E/A-Kanal eines E/A-Gateways vollautomatisch, wie dies
ausführlicher nachstehend beschrieben ist. Wenn das Konfigurieren
der Objekte die Zuordnung der Feldgeräte-Tags zu E/A-Ports
und/oder E/A-Kanälen beinhaltet, können, wie weiter
unten beschrieben, die Feldgeräte-Tags verwendet werden,
um die konfigurierte Zuordnung von E/A-Ports und/oder E/A-Kanälen
anhand der tatsächlichen Verdrahtung der Feldgeräte mit
E/A-Ports und/oder E/A-Kanälen zu verifizieren. Beispielsweise
können Feldgeräte-Tags konfiguriert werden, Prozesssteuerungsmodule
zu verarbeiten, indem Instrumentenlisten in Form einer Tabellenkalkulationstabelle,
in Form von durch Kommata getrennten Werten und/oder in Form von
Dateien in der Extensible Markup Language (XML) importiert werden.
Derartige Instrumentenlisten können auch verwendet werden,
um E/A-Geräte (beispielsweise E/A-Scheiben) mit den Geräte-Tags
für die zugeordneten Feldgeräte 142A–C, 152A–C
zu konfigurieren.
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Beispielhafte
Verfahren zum Konfigurieren eines Satzes von Modulobjekten für
Prozesssteuerungssysteme werden im
US-Patent
Nr. 7,043,311 mit dem Titel
"Module Class Objects
in a Process Plant Configuration System" [Modulklassenobjekte in einem
Prozessanlagenkonfigurierungssystem] und in der am 29.
September 2006 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 11/537,138,
mit dem Titel
"Methods and Module Class Objects to Configure
Equipment Absences in Process Plants" [Verfahren und Modulklassenobjekte
zum Konfigurieren von Ausrüstungsabwesenheiten in Prozessanlagen] be schrieben.
Das
US-Patent Nr. 7,043,311 und
die
US-Patentanmeldung 11/537,138 werden
hiermit in ihrer Gesamtheit durch Verweis zum Bestandteil dieses
Dokuments gemacht.
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Die
beispielhaften Prozessbereiche 140, 150 in 1 weisen
jeweils ein oder mehrere Prozesssteuerungsgeräte (beispielsweise
Feldgeräte) 142A–C, 152A–C
auf, die jeweils einen Betrieb ausführen (beispielsweise
Ventile steuern, Motoren steuern, Kessel steuern, Parameter überwachen,
messen etc.), die der Durchführung eines bestimmten Prozesses
(beispielsweise eines chemischen Prozesses, eines Petroleumprozesses,
eines pharmazeutischen Prozesses, eines Zellstoff- und Papierprozesses
etc.) zugeordnet sind. Einer oder beide der Prozessbereiche 140, 150 ist
aufgrund widriger Umgebungsbedingungen (beispielsweise relativ hoher
Temperaturen, in der Luft enthaltener Toxine, unsicherer Strahlungsniveaus
etc.) möglicherweise für Menschen nicht zugänglich.
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Der
beispielhafte Prozesssteuerungsbereich 120 in 1 weist
eine oder mehrere Prozesssteuerungen (von denen eine in 1 mit
der Referenznummer 122 dargestellt ist) auf, die mit dem
beispielhaften Bedienrechner 112 und den beispielhaften Feldgeräten 142A–C, 152A–C
kommunikativ über ein oder mehrere E/A-Gateways (von denen
eine in 1 mit der Referenznummer 124 dargestellt
ist) verbunden sind. Das beispielhafte E/A-Gateway 124 in 1 weist
einen oder mehrere E/A-Ports 126A, 126B auf, die
das E/A-Gateway 124 kommunikativ mit einem oder mehreren
Verdrahtungsschränken (von denen einer in 1 mit
der Referenznummer 132 dargestellt ist) koppeln. Die beispielhaften E/A-Ports 126A, 126B in 1 übersetzen
von den Feldgeräten 142A–C, 152A–C
empfangene Informationen in ein Signal, Format und/oder Protokoll,
das mit der Prozesssteuerung 122 kompatibel ist, und/oder übersetzen
Informationen von der Prozesssteuerung 122 in ein Signal,
Format und/oder Protokoll, das mit den Feldgeräten 142A–C, 152A–C
kompatibel ist. Wie in 1 dargestellt, kann jeder E/A-Port 126A, 126B Eingabe-
und/oder Ausgabesignale für mehr als ein Feldgerät 142A–C, 152A–C verarbeiten.
Als solcher weist jeder E/A-Port 126A, 126B verschiedene
Feldgeräte 142A–C, 152A–C verschiedenen
E/A-Kanälen eines E/A-Ports 126A, 126B zu.
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Während
das beispielhafte E/A-Gateway 124 in 1 von
der beispielhaften Prozesssteuerung 122 getrennt dargestellt
ist, kann die Prozesssteuerung 122 das E/A-Gateway 124 implementieren.
Darüber hinaus kann die Prozesssteuerung 122 jede Zahl
von E/A-Gateways 124 und/oder jede Zahl und/oder jeden
Typ von E/A-Ports 126A, 126B implementieren.
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Die
beispielhafte Prozesssteuerung 122 in 1 automatisiert
die Steuerung der Feldgeräte 142A–C, 152A–C
durch Ausführen einer oder mehrerer Prozesssteuerungsstrategien
und/oder Routinen, die über den beispielhaften Bedienrechner 112 konstruiert
und/oder konfiguriert wurden. Eine beispielhafte Prozessstrategie
und/oder Routine beinhaltet das Messen eines Drucks mittels eines
Drucksensor-Feldgeräts (beispielsweise des beispielhaften Feldgeräts 152A)
und das automatische Senden eines Befehls an einen Ventilsteller
(beispielsweise das beispielhafte Gerät 152B),
um auf der Grundlage der Druckmessung ein Fluidsteuerventil (nicht
dargestellt) zu öffnen oder zu schließen. Um die
Feldgeräte 142A–C, 152A–C
korrekt zu steuern, sind die beispielhafte Prozesssteuerung 122 und
das beispielhafte E/A-Gateway 124 mit Parametern konfiguriert, die
vorgeben, welches Feldgerät 142A–C, 152A–C elektrisch
und/oder kommunikativ mit welchem E/A-Port 126A, 126B und/oder
welchem E/A-Kanal eines E/A-Ports 126A, 126B an
dem E/A-Gateway 124 gekoppelt ist.
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Der
beispielhafte Abschlussbereich 130 in 1 weist
den beispielhaften Verdrahtungsschrank 132 auf, der die
Prozesssteuerung 122 in die Lage versetzt, mit einem oder
mehreren der Feldgeräte 142A–C, 152A–C
in einem oder mehreren der Prozessbereiche 140, 150 zu
kommunizieren. Insbesondere weist der beispielhafte Verdrahtungsschrank 132 in 1 eine
Mehrzahl von E/A-Scheiben (von denen sechs in 1 mit
den Referenznummern 134A–F dargestellt sind) auf,
die verwendet werden, um Signale zwischen den beispielhaften Feldgeräten 142A–C, 152A–C
und einem oder mehreren der beispielhaften E/A-Ports 126A, 126B zu übersetzen,
bereitzustellen, zu organisieren oder zu lenken. Die beispielhaften
E/A-Scheiben 134A–F in 1 sind intelligente
Geräte, die mit Informationen über ein kommunikativ
gekoppeltes Feldgerät 142A–C, 152A–C programmiert
werden und/oder automatisch Informationen über dieses erhalten
können. Beispielsweise sind die beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F
konfiguriert, einen Wert und/oder String zu speichern, der den Typ
eines gekoppelten Feldgeräts 142A–C, 152AC identifiziert,
sowie einen logischen Namen und/oder ein Geräte-Tag, der
bzw. das das Feldgerät 142A–C, 152A–C
eindeutig identifiziert. Beispielsweise enthält die beispielhafte E/A-Scheibe 134A Informationen,
die das beispielhafte Feldgerät 142A als Temperaturgeber
mit einem Geräte-Tag "TT-101" identifizieren.
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Wie
vorstehend beschrieben, werden Geräte-Tags verwendet, um
einen Eingabe- und/oder Ausgabeblock eines Steuerungsmoduls einem
bestimmten Feldgerät 142A–C, 152A–C
logisch zuzuordnen. Sobald ein Geräte-Tag einem bestimmten E/A-Port 126A, 126B und/oder
einem E/A-Kanal zugeordnet ist, wird das Feldgerät an das
Steuerungsmodul gebunden. Diese Prozesssteuerungssystem-E/A-Anbindung
kann automatisch auf der Grundlage des Erfassens der E/A-Scheiben 134A–F und/oder
der Feldgeräte 142A–C, 152A–C
an dem beispielhaften E/A-Gateway 124 erfolgen. Zusätzlich oder
alternativ kann diese Anbindung während des Konfigurierens
des Prozesssteuerungsmoduls erfolgen. Wenn das Anbinden während
des Konfigurierens des Steuerungsmoduls erfolgt, kann das beispielhafte
E/A-Gateway 124 verwendet werden, um die E/A-Scheiben 134A–F
und/oder die mit dem E/A-Gateway 124 gekoppelten Feldgeräte 142A–C, 152A–C
zu erfassen, wodurch die Verifizierung der richtigen Anbindung von
Prozesssteuerungsmodulen an ihre jeweiligen Feldgeräte 142A–C, 152A–C
ermöglicht wird.
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Die
beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F in 1 können
mittels eines tragbaren Programmiergeräts und/oder Taggers 160 mit
dem Geräte-Tag eines Feldgeräts 142A–C, 152A–C
programmiert werden. Der beispielhafte Tagger 160 in 1 kann kommunikativ
mit einer E/A-Scheibe 134A–F gekoppelt und verwendet
werden, um Informationen in die E/A-Scheibe 134A–F
zu programmieren (beispielsweise Feldgerätetyp und Feldgeräte-Tag).
In einigen Fällen werden die E/A-Scheiben 134A–F
programmiert, wenn jedes der Feldgeräte 142A–C, 152A–C mit
einer E/A-Scheibe 134A–F verdrahtet wird. Es kann
jedoch jede Reihenfolge der Verdrahtung der Feldgeräte 142A–C, 152A–C
mit den E/A-Scheiben 134A–F und des Programmierens
der E/A-Scheiben 134A–F verwendet werden. Zusätzlich
oder alternativ kann eine E/A-Scheibe 134A–F automatisch
den Gerätetyp und/oder das logische Tag eines intelligenten
Feldgeräts 142A–C, 152A–C
(beispielsweise eines Fieldbus-Geräts) direkt von dem intelligenten Feldgerät 142A–C, 152A–C
erhalten.
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Um
am Verdrahtungsschrank 132 anzuzeigen, welche E/A-Scheibe 134A–F
mit welchem Feldgerät 142A–C, 152A–C
verbunden ist, ist jede der beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F
in 1 mit einem Abschluss-Labeller 136 versehen.
Ein Abschluss-Labeller 136 weist eine elektronische Anzeige
(beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD)) und
Komponenten auf, um zu bestimmen, welches Feldgerät oder
welche Geräte 142A–C, 152A–C
mit der dem Abschluss-Labeller 136 entsprechenden E/A-Scheibe 134A–F
verbunden ist. Die beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F
und/oder die beispielhaften Labeller 136 können
auch jede Art und/oder jeden Typ/alle Typen von Leuchtdioden (LEDs)
aufweisen, die verwendet werden können, um Statusinformationen
(beispielsweise eine Geräte-Tag-Nichtübereinstimmung)
anzuzeigen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Abschluss-Labeller 136 ein
konventionelles Drahtmarkierungssystem statt einer elektronischen
Anzeige implementieren. Darüber hinaus ist es möglich,
dass der Abschluss-Labeller 136 keine elektronische Anzeige
implementiert und statt dessen Informationen und/oder Daten zur
Verfügung stellt, die auf einem kommunikativ gekoppelten
Gerät wie beispielsweise dem beispielhaften Tagger 160 anzuzeigen
sind.
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In
einigen beispielhaften Implementierungen sind die Anzeigen 136 und/oder
die LEDs auf und/oder am Verdrahtungsschrank 132 anstelle
der E/A-Scheiben 134A–F montiert. Jede der Anzeigen 136 ist
einer jeweiligen E/A-Scheiben-Dose zugeordnet. Wenn eine E/A-Scheibe 134A–F
von dem Verdrahtungsschrank 132 entfernt wird, bleibt auf
diese Weise eine entsprechende Anzeige 136 im Verdrahtungsschrank 132 zur
Nutzung durch eine anschließend verbundene und/oder eingefügte
E/A-Scheibe 134A–F.
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Beispielhafte
Arten der Implementierung der beispielhaften E/A-Scheiben
134A–F
zum Bereitstellen von Feldgeräten
142A–C,
152A–C über
Verdrahtungsschränke
132 und/oder unter Verwendung
von E/A-Ports
126A,
126B und E/A-Gateways
124 werden
in der am 19. September 2006 eingereichten
US-Patentanmeldung Nr. 11/533,259 mit
dem Titel
"Vorrichtung und Verfahren zum kommunikativen Koppeln
von Feldgeräten an Steuerungen in einem Prozesssteuerungssystem" beschrieben.
Die
US-Patentanmeldung Nr.
11/533,259 wird hiermit in ihrer Gesamtheit zum Bestandteil
dieses Dokuments gemacht.
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Um
Signale zwischen den Feldgeräten 142A–C, 152A–C
und dem Verdrahtungsschrank 132 zu lenken, kann jeder der
Prozessbereiche 140, 150 jede Anzahl von Feldanschlussdosen
(einschließlich möglicherweise Null) aufweisen,
von denen zwei mit den Referenznummern 144 und 154 in 1 dargestellt
sind. In dem dargestellten Beispiel sind die Feldgeräte 142A–C
kommunikativ mit der beispielhaften Feldanschlussdose 144 gekoppelt
und die Feldgeräte 152A–C sind kommunikativ
mit der beispielhaften Feldanschlussdose 154 über
elektrisch leitende, drahtlose und/oder optische Kommunikationsmedien
gekoppelt. Beispielsweise können die Feldanschlussdosen 144, 154 mit
einem oder mehreren verdrahteten, drahtlosen und/oder optischen
Daten-Transceivern versehen werden, um mit verdrahteten, drahtlosen
und/oder optischen Transceivern der Feldgeräte 142A–C, 152A–C
zu kommunizieren. In dem dargestellten Beispiel ist die Feldanschlussdose 154 kommunikativ
drahtlos mit dem Feldgerät 152C gekoppelt. In
einer alternativen beispielhaften Implementierung kann der Verdrahtungsschrank 132 entfallen,
sodass Signale von den Feldgeräten 142A–C, 152A–C
von den Feldanschlussdosen 144, 154 direkt zu
den E/A-Ports 126A, 126B des E/A-Gateways 124 geleitet
werden. In einer weiteren beispielhaften Implementierung können
die Feldanschlussdosen 144, 154 entfallen, sodass
die Feldgeräte 142A–C, 152A–C
direkt mit den beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F
verbunden sind.
-
Bei
den beispielhaften Feldgeräten 142A–C, 152A–C
in 1 kann es sich um Feldbus-geeignete Ventile, Stellglieder,
Sensoren etc. handeln. In diesem Fall kommunizieren die Feldgeräte 142A–C
und 152A–C mittels des bestens bekannten Feldbus-Kommunikationsprotokolls über
einen digitalen Datenbus. Statt dessen können selbstverständlich
jedoch auch andere Arten von Feldgeräten 142A–C, 152A–C
und Kommunikationsprotokollen verwendet werden. So könnte
es sich beispielsweise bei den Feldgeräten 142A–C, 152A–C
statt dessen um Profibus-, HART- oder AS-i-geeignete Geräte
handeln, die mittels der bestens bekannten Profibus- und HART-Kommunikationsprotokolle über
den Datenbus kommunizieren. In einigen beispielhaften Implementierungen
können die Feldgeräte 142A–C, 152A–C
Informationen mittels analoger Kommunikationen oder diskreter Kommunikationen
statt digitaler Kommunikationen kommunizieren. Darüber
hinaus können die Kommunikationsprotokolle verwendet werden,
um verschiedenen Datentypen zugeordnete Informationen zu kommunizieren.
-
Die
beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F in 1 sind
kommunikativ mit den Feldanschlussdosen 144, 154 über
jeweilige Mehrleiterkabel 146 und 156 (beispielsweise
ein Mehr-Bus-Kabel) gekoppelt. In einer alternativen beispielhaften
Implementierung, bei der der Verdrahtungsschrank 132 entfällt,
können die beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F
in jeweiligen einen der beispielhaften Feldanschlussdosen 144, 154 installiert
sein.
-
Das
in 1 dargestellte Beispiel zeigt eine Punkt-zu-Punkt-Konfiguration,
bei der jeder Leiter oder jedes Leiterpaar (beispielsweise Bus,
Twisted-Pair-Kommunikationsmedium, Zwei-Draht-Kommunikationsmedium
etc.) in den Mehrleiter-Kabeln 146, 156 Informationen
kommuniziert, die eindeutig jeweils einem der Feldgeräte 142A–C, 152A–C
zugeordnet sind. Beispielsweise weist das Mehrleiter-Kabel 146 einen
ersten Leiter 148A, einen zweiten Leiter 148B und
einen dritten Leiter 148C auf. Spezifisch wird der erste
Leiter 148A verwendet, um einen ersten Datenbus zu bilden,
der konfiguriert ist, Informationen zwischen der E/A-Scheibe 134A und
dem Feldgerät 142A zu kommunizieren, und der zweite Leiter 148B wird
verwendet, um einen zweiten Datenbus zu bilden, der konfiguriert
ist, Informationen zwischen der E/A-Scheibe 134B und dem
Feldgerät 142B zu kommunizieren, und der dritte
Leiter 148C wird verwendet, um einen dritten Datenbus zu
bilden, der konfiguriert ist, Informationen zwischen der E/A-Scheibe 134C und
dem Feldgerät 142C zu kommunizieren. In einer
alternativen, eine Multidrop-Verdrahtungskonfiguration verwendenden
Implementierung kann jede der E/A-Scheiben 134A–F
kommunikativ mit einem oder mehreren Feldgeräten 142A–C, 152A–C
gekoppelt werden. So kann beispielsweise in einer Multidrop-Konfiguration
die E/A-Scheibe 134A über den ersten Leiter 148A kommunikativ
mit dem Feldgerät 142A und mit einem anderen (nicht dargestellten)
Feldgerät gekoppelt werden. In einigen beispielhaften Implementierungen
kann eine E/A-Scheibe 134A–F konfiguriert werden,
drahtlos mit einer Mehrzahl von Feldgeräten 142A–C, 152A–C
mittels eines drahtlosen Mesh-Netzwerks zu kommunizieren.
-
Jede
der E/A-Scheiben 134A–F in 1 kann konfiguriert
werden, mit einem jeweiligen einen der Feldgeräte 142A–C, 152A–C
unter Verwendung eines anderen Daten- und/oder Signaltyps zu kommunizieren.
Beispielsweise kann die E/A-Scheibe 134A eine digitale
Feldgeräteschnittstelle aufweisen, um mit dem Feldgerät 142A mittels
digitaler Daten und/oder Signale zu kommunizieren, während
die E/A-Scheibe 134B eine analoge Feldgeräteschnittstelle
aufweisen kann, um mit dem Feldgerät 142B mittels
analoger Daten und/oder Signale zu kommunizieren.
-
Der
beispielhafte Verdrahtungsschrank 132 und das beispielhafte
E/A-Gateway 124 in 1 verwenden
einen oder mehrere universelle E/A-Busse (beispielsweise einen gemeinsamen
oder gemeinsam genutzten Kommunikationsbus), um eine oder mehrere
E/A-Scheiben 134A–F mit einem oder mehreren der
kommunikativ mit der Prozesssteuerung 122 gekoppelten E/A-Ports 126A, 126B kommunikativ
zu koppeln. Zwei beispielhafte universelle E/A-Busse sind in 1 mit
den Referenznummern 128A und 128B dargestellt.
Universelle E/A-Busse können entsprechend jedem oder allen
drahtgebundenen und/oder drahtlosen Standard(s), Spezifikation(en)
und/oder Protokoll(en) wie beispielsweise RS-485, Ethernet, Universeller
Serieller Bus (USB), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
1394, IEEE 802 11 (allgemein unter der Bezeichnung Wi-Fi bekannt),
Bluetooth etc. implementiert werden.
-
Die
beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F in 1 sind
konfiguriert, Feldgeräteinformationen von den beispielhaften
Feldgeräten 142A–C142A–C, 152A–C über
die Feldgerätebusse 146, 156 zu empfangen
und die Feldgeräteinformationen an die E/A-Ports 126A–B über
die universellen E/A-Busse 128A, 128B zu kommunizieren,
indem beispielsweise die Feldgeräteinformationen paketiert
und die paketierten Informationen an die E/A-Ports 126A, 126B über
die universellen E/A-Busse 128A, 128B kommuniziert
werden. Die Feldgeräteinformationen können beispielsweise
Feldgeräteidentifikationsinformationen (beispielsweise
Geräte-Tags, elektronische Seriennummern etc.), Feldgerätestatusinformationen
(beispielsweise Kommunikationsstatus, Gesundheitsdiagnoseinformationen
(offener Kreis, Kurzschluss etc.)), Feldgeräteaktivitätsinformationen
(beispielsweise Prozessvariablen-(PV-)Werte), Feldgerätebeschreibungsinformationen
(beispielsweise Feldgerätetyp oder -funktion wie beispielsweise
Ventilsteller, Temperaturfühler, Drucksensor, Durchflusssensor
etc.), Feldgeräteanschlusskonfigurationsinformationen (beispielsweise
Multidrop-Busverbindung, Punkt-zu-Punkt-Verbindung etc.), Feldgerätebus-
oder Segmentidentifikationsinformationen (beispielsweise Feldgerätebus
oder Feldgerätesegment, über den bzw. das das
Feldgerät kommunikativ mit dem Abschlussmodul gekoppelt
ist) und/oder Feldgeräte-Datentypinformationen (beispielsweise
einen für den von einem bestimmten Feldgerät verwendeten
Datentyp repräsentativen Datentypdeskriptor) aufweisen.
Die beispielhaften E/A-Ports 126A, 126B können
die über die beispielhaften universellen E/A-Busse 128A, 128B empfangenen
Feldgeräteinformationen extrahieren und die Feldgeräteinformationen
an die beispielhafte Prozesssteuerung 122 kommunizieren,
die sodann einige oder sämtliche der Informationen an ein
oder mehrere Bedienrechnerterminals 112 zur darauf folgenden
Analyse kommunizieren kann.
-
Um
Feldgeräteinformationen (beispielsweise Befehle, Anweisungen,
Abfragen, Schwellenaktivitätswerte (beispielsweise Schwellen-PV-Werte)
etc.) von den Bedienrechnerterminals 112 und/oder der/den
Prozesssteuerung(en) 122 an die beispielhaften Feldgeräte 142A–C, 152A–C
zu kommunizieren, paketieren die beispielhaften E/A-Ports 126A, 126B die
Feldgeräteinformationen und kommunizieren die paketierten
Feldgeräteinformationen an die beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F.
Jede der E/A-Scheiben 134A–F extrahiert oder entpaketiert
jeweilige Feldgeräteinformationen aus den von dem jeweiligen
E/A-Port 126A, 126B empfangenen paketierten Kommunikationen
und kommuniziert die Feldgeräteinformationen an ein jeweiliges
Feldgerät 142A–C, 152A–C.
-
Die
beispielhaften E/A-Busse 128A, 128B in 1 sind
konfiguriert, Informationen zwischen den E/A-Ports 126A, 126B und
den beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F zu kommunizieren.
Die E/A-Ports 126A, 126B und die E/A-Scheiben 134A–F verwenden
ein Adressierungsschema, um die E/A-Ports 126A, 126B in
die Lage zu versetzen zu erkennen, welche Informationen welcher
der E/A-Scheiben 134A–F entsprechen, und um die E/A-Ports 126A, 126B und
die E/A-Scheiben 134A–F in die Lage zu versetzen
zu erkennen, welche Informationen welchem der Feldgeräte 142A–C, 152A–C entsprechen.
Wenn eine der E/A-Scheiben 134A–F mit einem der
E/A-Ports 126A, 126B verbunden ist, erhält
der betreffende E/A-Port 126A, 126B automatisch
eine Adresse für die E/A-Scheibe 134A–F.
Auf diese Weise können die E/A-Scheiben an jeder Stelle auf
den jeweiligen Bussen 128A, 128B kommunikativ gekoppelt
werden, ohne dass den E/A-Ports 126A, 126B manuell
Adressen übergeben werden müssen und ohne dass
jede der E/A-Scheiben einzeln mit den E/A-Ports 126A, 126B verdrahtet
werden muss.
-
Die
Verwendung der beispielhaften universellen E/A-Busse 128A, 128B in 1 zum
Austausch von Informationen zwischen der Prozesssteuerung 122 und
den E/A-Scheiben 134A–F ermöglicht die
Definition des Verlaufs der Verbindungen zwischen Feldgeräten
und E/A-Ports/Kanälen zu einem späteren Zeitpunkt
während eines Konstruktions- und/oder Installationsprozesses.
Beispielsweise können die E/A-Scheiben 134A–F
an verschiedenen Orten innerhalb des Verdrahtungsschranks 132 angeordnet
sein, während der Zugang zu einem jeweiligen einen der
E/A-Busse 128A, 128B gewahrt bleibt.
-
In
dem dargestellten Beispiel weist jeder der beispielhaften E/A-Ports 126A, 128B eine
Datenstruktur 129 auf, die die Geräte-Tags für
Feldgeräte (beispielsweise die Feldgeräte 142A–C, 152A–C) speichert,
die zugewiesen sind, mit dem E/A-Port 126A, 126B über
seinen jeweiligen universellen E/A-Bus 128A, 128B zu
kommunizieren. Die beispielhaften Datenstrukturen 129 können
von Ingenieuren, Bedienern und/oder Anwendern über den
Bedienrechner 112 beispielsweise mittels einer Konfigurierungsanwendung
populiert werden.
-
Zusätzlich
oder alternativ können die Datenstrukturen 129 von
dem Bedienrechner 112 automatisch erzeugt werden. Beispielsweise
kann das beispielhafte E/A-Gateway 124 angewiesen werden,
automatisch zu erfassen, welche E/A-Scheiben 134A–F kommunikativ
mit seinen E/A-Ports 126A, 126B verbunden sind,
um die Feldgeräte-Tags für jedes Feldgerät 142A–C, 152A–C
zu erhalten, die kommunikativ mit den erfassten E/A-Scheiben 134A–F
gekoppelt sind. Beispielsweise kann ein Benutzer des Bedienrechners 112 aus
dem DeltaVTM ExplorerTM eine Funktion
(beispielsweise über eine Schaltfläche, ein Menü etc.)
ausführen, die das E/A-Gateway 124 veranlasst,
die automatische Erfassung auszuführen. Das E/A-Gateway 124 erhält
und/oder bestimmt auch den E/A-Kanal und/oder Steckplatz des universellen
E/A-Busses 128A, 128B, der die Feldgerätedaten
für die erfassten Feldgeräte 142A–C, 152A–C transportiert.
Das beispielhafte E/A-Gateway 124 berichtet die gesammelten
Informationen an den Bedienrechner 112.
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An
dem beispielhaften Bedienrechner 112 in 1 vergleicht
der Bedienrechner 112 jedes der von dem beispielhaften
E/A-Gateway 124 gesammelten Feldgeräte-Tags mit
den zuvor für Steuerungsprozessmodule konfigurierten Feldgeräte-Tags.
Wenn eine Übereinstimmung gefunden wird, werden die Eingabe-/Ausgabeinformationen
für das Feldgerät 142A–C, 152A–C
(beispielsweise Universeller-Bus-E/A-Kennzeichner, Universeller-E/A-Bus-Steckplatz
und/oder -Kanal) an das Steuerungsprozessmodul für das
Feldgerät 142A–C, 152A–C
angebunden. Wenn das Steuerungsprozessmodul anschließend
in die Prozesssteuerung 122 heruntergeladen wird, wird
die Prozesssteuerung 122 freigegeben, auf der Grundlage
der angebundenen Eingabe-/Ausgabeinformationen mit dem Feldgerät 142A–C, 152A–C
zu kommunizieren. Die Feldgeräte-Eingabe-/Ausgabeinformationen
können auch von dem Bedienrechner 112 verwendet
werden, um die Datenstrukturen 129 zu konfigurieren, die
von den E/A-Ports 126A, 126B und/oder allgemeiner
von dem beispielhaften E/A-Gateway 124 verwendet werden.
Auf diese Weise kann das Konfigurieren von Prozesssteuerungssystem-Eingaben und
-Ausgaben automatisch auf der Grundlage der tatsächlichen
Verdrahtung eines Prozesssteuerungssystems durchgeführt
werden.
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In
einem Beispiel, bei dem Eingabe-/Ausgabeinformationen an einem Block
eines Prozesssteuerungsmoduls angebunden werden, während
das Prozesssteuerungsmodul konfiguriert wird, kann das beispielhafte
E/A-Gateway 124 in 1 angewiesen werden,
automatisch zu erfassen, welche E/A-Scheiben 134A–F
kommunikativ mit seinen E/A-Ports 126A, 126B gekoppelt
sind, und die Feldgeräte-Tags für jedes kommunikativ
mit den erfassten E/A-Scheiben 134A–F gekoppelte
Feldgerät 142A–C, 152A–C zu
erhalten. Beispielsweise kann ein Benutzer des Bedienrechners 112 aus
dem DeltaVTM ExplorerTM eine
Funktion (beispielsweise über eine Schaltfläche, ein
Menü etc.) ausführen, die das E/A-Gateway 124 veranlasst,
die automatische Erfassung auszuführen. Das E/A-Gateway 124 erhält
und/oder bestimmt auch den E/A-Kanal und/oder Steckplatz des universellen
E/A-Busses 128A, 128B, der die Feldgerätedaten
für die erfassten Feldgeräte 142A–C, 152A–C transportiert.
Das beispielhafte E/A-Gateway 124 vergleicht die erfassten
Feldgeräte-Tags und Eingabe-/Ausgabeinformationen mit den
in die Konfigurationsdaten 129 geladenen Feldgeräte-Tags
und Eingabe-/Ausgabeinformationen. Wenn für ein bestimmtes
Feldgeräte-Tag eine Nichtübereinstimmung zwischen
den erfassten Eingabe-/Ausgabeinformationen und den bereitgestellten
Eingabe-/Ausgabeinformationen festgestellt wird, stellt das E/A-Gateway 124 eine
Anzeige der E/A-Nichtübereinstimmung des Prozess steuerungssystems
zur Verfügung, indem beispielsweise eine Nichtübereinstimmungs-Konfigurations-LED
für die entsprechende E/A-Scheibe 134A–F
angesteuert wird. Zusätzlich kann das E/A-Gateway 124,
wenn eine E/A-Scheibe 134A–F kein Feldgeräte-Tag
für ein zugeordnetes Feldgerät 142A–C, 152A–C
hat, auch eine potenzielle Fehlerkonfiguration anzeigen (beispielsweise
durch Ansteuern einer anderen LED). Eine derartige leuchtende LED
oder andere Anzeigen können von einem Monteur und/oder
Techniker verwendet werden, um zu erkennen, dass eine Feldgeräte-Nichtübereinstimmung
und/oder ein Zustand einer nicht programmierten E/A-Scheibe 134A–F
vorliegt. Zusätzlich oder alternativ stellt das E/A-Gateway 124 dem
Bedienrechner 112 eine Anzeige der E/A-Nichtübereinstimmung zur
Verfügung. Derartige Nichtübereinstimmungsanzeigen
können von einem Ingenieur und/oder Monteur verwendet werden,
um das fehlerhaft verdrahtete und/oder konfigurierte Feldgerät 142A–C, 152A–C zu
identifizieren. Beispielsweise kann ein Benutzer des Bedienrechners 112 ein
Diagnose-Tool (beispielsweise den Diagnose-Explorer DeltaVTM) verwenden, um Informationen über
die erfassten und konfigurierten Geräte-Tags sowie E/A-Port-
und/oder E/A-Kanalinformationen abzurufen, um festzustellen, ob
die Konfiguration oder die Verdrahtung fehlerhaft ist. Sobald eine
Fehlverdrahtung und/oder eine Fehlkonfiguration identifiziert und
korrigiert ist, kann der Prozess wiederholt werden, um das modifizierte Steuerungssystem
zu verifizieren. Auf diese Weise kann die Konfiguration von Prozesssteuerungssystem-Eingaben
und -Ausgaben automatisch gegenüber der tatsächlichen
Verdrahtung des Prozesssteuerungssystems verifiziert werden.
-
2 zeigt
eine beispielhafte Benutzerschnittstelle 200, die die Zuordnung
und/oder Konfiguration von Geräte-Tags zu Funktionsblöcken
anzeigt. Um eine Hierarchie von Steuerungsmodulen anzuzeigen, weist
die beispielhafte Benutzerschnittstelle 200 in 2 einen
linken Teil 205 auf. Der beispielhafte linke Teil 205 zeigt
eine Liste von Einheiten 210 für einen als "AREA_A"
bezeichneten Prozessbereich 215 auf.
-
Um
Funktionsblöcke und Parameter anzuzeigen, weist die beispielhafte
Anzeige
200 in
2 einen rechten Teil
220 auf.
Der beispielhafte rechte Teil
220 von
2 zeigt
eine Liste von Funktionsblöcken und/oder Parametern auf,
die einer ausgewählten Einheit der Einheiten
210,
beispielsweise einer beispielhaften "MODI"-Einheit
225,
zugeordnet sind. Für jeden Funktionsblock
230 der
beispielhaften MODI-Einheit
225 weist der beispielhafte
rechte Teil
220 ein Geräte-Tag
235 auf.
Beispielsweise wurde ein beispielhafter Funktionsblock All für
das Feldgerät
142A–C,
152A–C
konfiguriert, das das Feldgeräte-Tag "TT-101" hat. Wie
in
US-Patent Nr. 7,043,311 beschrieben,
können Feldgeräte-Tags konfiguriert und/oder Funktionsblöcken
zugeordnet werden, indem Instrumentenlisten in Form einer Tabellenkalkulationstabelle,
in Form von durch Kommata getrennten Werten und/oder in Form von
XML-Dateien importiert werden.
-
Dem
Sachkundigen erschließt sich unmittelbare, dass die im
beispielhaften linken Teil 205 in 2 dargestellte
beispielhafte Hierarchie lediglich veranschaulichender Natur ist
und auf jede beliebige Zahl von Arten modifiziert werden kann. Beispielsweise
können die in 2 dargestellten beispielhaften
Port- und Kanalkomponenten 250 entfallen, sodass ein Feldgeräte-Tag
lediglich einem E/A-Gateway 124 zugeordnet werden muss.
Das E/A-Gateway 124 könnte jede Anzahl und/oder
jeden bzw. alle Typ(en) von Adressierungsschemata verwenden, um ein
bestimmtes Feldgerät 142A–C, 152A–C
zu identifizieren und/oder mit diesem zu kommunizieren. Derartige
Adressierungsschemata könnten jedoch mit Kenntnis und/oder
unter Beteiligung eines Monteurs und/oder Bedieners implementiert
werden. Darüber hinaus brauchen derartige Adressierungsschemata
nicht an die Verwendung der E/A-Ports 126A–B und/oder
von Kanälen von E/A-Ports gebunden zu sein.
-
3 ist
ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess repräsentiert,
der durchgeführt werden kann, um eines oder mehrere der
beispielhaften Feldgeräte 142A–C, 152A–C
zu installieren. 4 und 5 sind Flussdiagramme,
die beispielhafte Prozesse repräsentieren, die durchgeführt
werden können, um Prozesseingben/-ausgaben (E/A) für
Modulobjektklassen zu konfigurieren. 6 und 7 sind
Flussdiagramme, die beispielhafte Prozesse repräsentieren,
die durchgeführt werden können, um das beispielhafte
E/A-Gateway 124 zu konfigurieren. Die beispielhaften Prozesse
in 3, 4, 5, 6 und/oder 7 können
von einem Prozessor, einer Steuerung und/oder jedem anderen geeigneten
Verarbeitungsgerät durchgeführt werden. Beispielsweise
können die beispielhaften Prozesse in 3, 4, 5, 6 und/oder 7 in
kodierten Instruktionen enthalten sein, die in einem materiellen
Medium wie beispielsweise einem einem Prozessor (beispielsweise
dem nachstehend in Verbindung mit 8 diskutierten
beispielhaften Prozessor 805) zugeordneten Flash Memory,
einem Nur-Lese-Speicher (ROM) und/oder einem Direktzugriffsspeicher
(RAM) gespeichert sind. Alternativ können einige oder alle
der beispielhaften Prozesse in 3, 4, 5, 6 und/oder 7 unter Verwendung
jeder oder aller Kombinationen) von anwendungsspezifischen integrierten
Schaltung(en) (ASIC(s)), speicherprogrammierbaren Gerät(en) (SPG),
feldprogrammierbaren logischen Gerät(en) (FPLG), diskreter
Logik, Hardware, Firmware etc. implementiert werden. Weiterhin können
einige oder alle der beispielhaften Prozesse in 3, 4, 5, 6 und/oder 7 manuell
oder als jede oder alle Kombination(en) von allen der vorerwähnten
Techniken, beispielsweise als jede Kombination von Firmware, Software,
diskreter Logik und/oder Hardware implementiert werden. Weiterhin
erkennt der technisch Versierte sofort, obwohl die beispielhaften
Prozesse in 3, 4, 5, 6 und 7 unter
Bezugnahme auf die Flussdiagramme in 3, 4, 5, 6 und 7 beschrieben sind,
dass viele andere Methoden der Implementierung der Prozesse in 3, 4, 5, 6 und/oder 7 verwendet
werden können. Beispielsweise kann die Reihenfolge der
Ausführung der Blöcke geändert werden
und/oder einige der beschriebenen Blöcke können
verändert, eliminiert, unterteilt oder kombiniert werden.
Darüber hinaus erkennt der Sachkundige, dass jeder oder
alle der beispielhaften Prozesse in 3, 4, 5, 6 und/oder 7 sequentiell
ausgeführt werden können und/oder dass sie parallel
ausgeführt werden können, beispielsweise durch
separate Verarbeitungs-Threads, Prozessoren, Geräte, diskrete
Logik, Schaltungen etc.
-
Der
beispielhafte Prozess in 3 beginnt damit, dass ein Monteur
und/oder Techniker eine E/A-Scheibe (beispielsweise eine der beispielhaften E/A-Scheiben 134A–F
in 1) in einem Verdrahtungsschrank (beispielsweise
dem beispielhaften Verdrahtungsschrank 132) installiert
und/oder dort einsetzt (Block 305). Der Monteur und/oder
Techniker verdrahtet ein oder mehrere Feldgeräte (beispielsweise
jedes der beispielhaften Feldgeräte 142A–C, 152A–C)
mit der E/A-Scheibe (Block 310). Wenn die angeschlossenen
Feldgeräte kein intelligentes Feldgerät sind (Block 312),
konfiguriert der Monteur und/oder Techniker die E/A-Scheibe mit dem
Geräte-Tag für die angeschlossenen Feldgeräte (Block 315).
Wenn die angeschlossenen Feldgeräte ein intelligentes Feldgerät
sind (Block 312), konfiguriert der Monteur und/oder Techniker
das intelligente Feldgeräte mit dem Geräte-Tag
(Block 317). Wenn das intelligente Feldgerät mit
dem Geräte-Tag konfiguriert ist (Block 317), kann
die E/A-Scheibe das Geräte-Tag für das intelligente
Feldgerät automatisch von dem intelligenten Feldgerät
erhalten. Wenn weitere Feldgeräte zu installieren sind
(Block 320), kehrt der beispielhafte Prozess zu Block 305 zurück,
um die nächste E/A-Scheibe zu installieren. Wenn keine weiteren
Feldgeräte mehr zu installieren sind (Block 320),
endet der beispielhafte Prozess in 3.
-
Der
beispielhafte Prozess in 4 kann durchgeführt
werden, um Prozesssteuerungssystemeingaben und -ausgaben für
ein beispielhaftes Prozesssteuerungssystem zu konfigurieren. Der
beispielhafte Prozess in 4 beginnt damit, dass ein Konfigurierungsingenieur
ein Prozesssteuerungsmodul erzeugt (Block 405). Der Ingenieur
wählt einen Funktionsblock des Steuerungsmoduls aus (Block 410)
und konfiguriert ein Geräte-Tag für das Steuerungsmodul
(Block 415). Wenn weitere Funktionsblöcke zu konfigurieren
sind (Block 420), kehrt die Steuerung zu Block 410 zurück,
um den Funktionsblock zu konfigurieren. Der Sachkundige erkennt
sofort, dass Geräte-Tags für Funktionsblöcke
konfiguriert werden können (Block 410, 415 und 420),
indem eine Tabellenkalkulationstabelle, durch Kommata getrennte
Werte und/oder eine XML-Datei importiert werden.
-
Der
Konfigurierungsingenieur ordnet das Steuerungsmodul einer Prozesssteuerung
(beispielsweise der beispielhaften Prozesssteuerung 122 in 1)
zu (Block 425) und sichert das Prozesssteuerungsmodul (Block 430).
Wenn weitere Steuerungsmodule zu erzeugen und/oder zu konfigurieren
sind (Block 435), kehrt die Steuerung zu Block 405 zurück,
um ein weiteres Steuerungsmodul zu erzeugen und/oder zu konfigurieren.
-
Wenn
keine weiteren Steuerungsmodule zu erzeugen und/oder zu konfigurieren
sind (Block 435), fügt der Konfigurierungsingenieur,
ein Monteur und/oder ein Techniker ein E/A-Gateway (beispielsweise
das beispielhafte E/A-Gateway 124 in 1) hinzu
und/oder nimmt dieses in Betrieb (Block 440). Entsprechend
der Anweisung durch den Konfigurierungsingenieur weist eine Konfigurierungsanwendung
das E/A-Gateway an, verbundene E/A-Scheiben und Feldgeräte
automatisch zu erfassen und zu berichten (Block 445). Die
Konfigurierungsanwendung vergleicht die Geräte-Tags erfasster
Feldgeräte mit denen, die zuvor für Feldgeräte
konfiguriert wurden, und bindet E/A-Informationen für erfasste
Feldgeräte an entsprechende Funktionsblöcke an
(Block 450). Die Steuerung verlässt sodann den
beispielhaften Prozess in 4.
-
5 zeigt
einen weiteren beispielhaften Prozess, der durchgeführt
werden kann, um Prozesssteuerungssystemeingaben und -ausgaben für ein
beispielhaftes Prozesssteuerungssystem zu konfigurieren. Der beispielhafte
Prozess in 5 beginnt damit, dass ein Konfigurierungsingenieur
ein Prozesssteuerungsmodul erzeugt (Block 505). Der Ingenieur
wählt einen Funktionsblock des Steuerungsmoduls aus (Block 510)
und konfiguriert ein Geräte-Tag für das Steuerungsmodul
(Block 515). Der Ingenieur konfiguriert auch einen E/A-Port
und E/A-Kanal für den Funktionsblock (Block 520).
Wenn weitere Funktionsblöcke zu konfigurieren sind (Block 525),
kehrt die Steuerung zu Block 510 zurück, um den
Funktionsblock zu konfigurieren. Der Sachkundige erkennt sofort,
dass Geräte-Tags für Funktionsblöcke
konfiguriert werden können (Block 510, 515, 520 und 525),
indem eine Tabellenkalkulationstabelle, durch Kommata getrennte
Werte und/oder eine XML-Datei importiert werden.
-
Der
Konfigurierungsingenieur ordnet das Steuerungsmodul einer Prozesssteuerung
(beispielsweise der beispielhaften Prozesssteuerung 122 in 1)
zu (Block 530) und sichert das Prozesssteuerungsmodul (Block 535).
Wenn weitere Steuerungsmodule zu erzeugen und/oder zu konfigurieren
sind (Block 540), kehrt die Steuerung zu Block 505 zurück,
um ein weiteres Steuerungsmodul zu erzeugen und/oder zu konfigurieren.
-
Wenn
keine weiteren Steuerungsmodule zu erzeugen und/oder zu konfigurieren
sind (Block 540), fügt der Konfigurierungsingenieur,
ein Monteur und/oder ein Techniker ein E/A-Gateway (beispielsweise
das beispielhafte E/A-Gateway 124 in 1) hinzu
und/oder nimmt dieses in Betrieb (Block 550). Entsprechend
der Anweisung des Konfigurierungsingenieurs erzeugt eine Konfigurierungsanwendung eine
E/A-Konfiguration (beispielsweise die beispielhafte Konfiguration 129 in 1)
und lädt diese in das E/A-Gateway herunter (Block 555).
Die Konfigurierungsanwendung weist sodann das E/A-Gateway an, angeschlossene
E/A-Scheiben und Feldgeräte automatisch zu erfassen und
diese mit den in der E/A-Konfiguration enthaltenen zu vergleichen
(Block 560). Wenn keine weiteren Tag-Nichtübereinstimmungen
bestehen (Block 565), verlässt die Steuerung den
beispielhaften Prozess in 5. Wenn
mindestens eine Geräte-Tag-Nichtübereinstimmung
besteht (Block 565), kann/muss der Techniker und/oder der
Monteur den Konfigurations- und/oder Verdrahtungsfehler identifizieren
und korrigieren (Block 570). Die Steuerung kehrt sodann
zu Block 560 zurück, um Geräte-Tag-Nichtübereinstimmungen
zu prüfen.
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Der
beispielhafte Prozess in 6 kann durchgeführt
werden, um ein E/A-Gateway (beispielsweise das beispielhafte E/A-Gateway 124 in 1)
zu konfigurieren. Der beispielhafte Prozess in 6 beginnt,
wenn das E/A-Gateway (beispielsweise von einer auf dem beispielhaften
Bedienrechner 112 ausgeführten Anwendung) angewiesen
wird, angeschlossene Feldgeräte (beispielsweise die beispielhaften
Feldgeräte 142A–C, 152A–C)
zu erfassen und zu berichten. Das E/A-Gateway erhält die Geräte-Tags
für mit einer ersten E/A-Scheibe verbundene Feldgeräte
(Block 605) und berichtet die Geräte-Tags an den
Bedienrechner (Block 610). Wenn weitere E/A-Scheiben vorhanden
sind (Block 615), kehrt die Steuerung zu Block 605 zurück,
um die Geräte-Tags von der nächsten E/A-Scheibe
zu erhalten. Wenn keine weiteren E/A-Scheiben vorhanden sind, verlässt
die Steuerung den beispielhaften Prozess in 6.
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7 zeigt
einen weiteren beispielhaften Prozess, der durchgeführt
werden kann, um ein E/A-Gateway (beispielsweise das beispielhafte E/A-Gateway 124 in 1)
zu konfigurieren. Der beispielhafte Prozess in 7 beginnt,
wenn das E/A-Gateway (beispielsweise von einer auf dem beispielhaften
Bedienrechner 112 ausgeführten Anwendung) angewiesen
wird, angeschlossene Feldgeräte (beispielsweise die beispielhaften
Feldgeräte 142A–C, 152A–C)
zu erfassen und zu berichten. Das E/A-Gateway erhält die
Geräte-Tags für mit einer ersten E/A-Scheibe verbundene
Feldgeräte (Block 705) und vergleicht die erhaltenen
Geräte-Tags mit denen, die im E/A-Gateway bereit stehen
(beispielsweise die beispielhafte Konfiguration 129) (Block 710).
Wenn eines oder mehrere der Geräte-Tags nicht übereinstimmen
(Block 715), zeigt das E/A-Gateway eine Fehleranzeige auf
der E/A-Scheibe oder dieser zugeordnet an (Block 720).
Das E/A-Gateway kann dem Bedienrechner an Block 720 zusätzlich
oder alternativ eine Geräte-Tag-Nichtübereinstimmungsanzeige zur
Verfügung stellen. Eine Fehleranzeige kann auch zur Verfügung
gestellt und/oder angezeigt werden, wenn Geräte-Tags für
ein oder mehrere Feldgeräte nicht für ein angeschlossenes
Feldgerät zur Verfügung stehen. Wenn keine Geräte-Tag-Nichtübereinstimmung
und/oder kein Fehlendes-Tag-Fehler erkannt wird (Block 720),
fährt die Steuerung mit Block 720 fort, ohne eine
Fehleranzeige anzuzeigen.
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An
Block 720 fortfahrend, kehrt die Steuerung, wenn weitere
E/A-Scheiben vorhanden sind (Block 725), zu Block 705 zurück,
um die Geräte-Tags von der nächsten E/A-Scheibe
zu erhalten. Wenn keine weiteren E/A-Scheiben vorhanden sind, verlässt
die Steuerung den beispielhaften Prozess in 7.
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8 ist
eine schematische Darstellung einer beispielhaften Prozessorplattform 800,
die verwendet und/oder programmiert werden kann, um jede oder alle
des beispielhaften Bedienrechners 112, der beispielhaften
Prozesssteuerung 122 und/oder des beispielhaften E/A-Gateways 124 in 1 zu
implementieren. Beispielsweise kann die Prozessorplattform 800 von
einem oder mehreren Prozessoren für allgemeine Zwecke,
Prozessorkernen, Mikrokontrollern etc. implementiert werden.
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Die
Prozessorplattform 800 des Beispiels in 8 weist
mindestens einen programmierbaren Prozessor für allgemeine
Zwecke 805 auf. Der Prozessor 805 führt
kodierte Anweisungen 810 und/oder 812 aus, die
im Hauptspeicher des Prozessors 805 (beispielsweise innerhalb
eines RAM 815 und/oder eines ROM 820) vorhanden
sind. Der Prozessor 805 kann jeder Typ einer Verarbeitungseinheit
wie beispielsweise ein Prozessorkern, ein Prozessor und/oder ein
Mikrokontroller sein. Der Prozessor 805 kann unter anderem
die beispielhaften Prozesse in 3, 4, 5, 6 und/oder 7 ausführen,
um jede oder alle des hierin beschriebenen beispielhaften Bedienrechners 112,
der beispielhaften Prozesssteuerung 122 und/oder des beispielhaften E/A-Gateways 124 zu
implementieren Der Prozessor 805 ist über einen
Bus 825 in Kommunikation mit dem Hauptspeicher (einschließlich
eines ROM 820 und/oder des RAM 815). Der RAM 815 kann
durch einen DRAM, SDRAM und/oder jeden anderen Typ eines RAM-Geräts
implementiert werden und der ROM kann durch ein Flash Memory und/oder
jeden anderen gewünschten Typ eines Speichergeräts
implementiert werden. Der Zugriff auf den Speicher 815 und 820 kann
durch eine (nicht dargestellte) Speichersteuerung erfolgen. Der
RAM 815 kann verwendet werden, um beispielsweise die beispielhafte
Konfiguration 129 in 1 zu speichern
und/oder zu implementieren.
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Die
Prozessorplattform 800 weist weiterhin einen Schnittstellenkreis 830 auf.
Der Schnittstellenkreis 830 kann von jedem Typ eines Schnittstellenstandards
wie beispielsweise einer USB-Schnittstelle, einer Bluetooth-Schnittstelle,
einer externen Speicherschnittstelle, einem seriellen Port, einer
Eingabe/Ausgabe für allgemeine Zwecke etc. implementiert
werden. Ein oder mehrere Eingabegeräte 835 und
ein oder mehrere Ausgabegeräte 840 sind mit dem
Schnittstellenkreis 830 verbunden. Die Eingabegeräte 835 und/oder
die Ausgabegeräte 840 können verwendet
werden, um beispielsweise die universellen E/A-Busse 128A, 128B zu
implementieren.
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Hierin
werden zwar bestimmte Verfahren, Vorrichtungen und Produkte beschrieben,
jedoch ist der Umfang dieses Patents nicht darauf beschränkt. Dieses
Patent umfasst im Gegenteil sämtliche Verfahren, Vorrichtungen
und Produkte, die entweder dem Wortlaut nach oder im Wege der Äquivalenz
in den Definitionsbereich der beigefügten Ansprüche fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 7043311 [0020, 0020, 0046]
- - US 11/537138 [0020]
- - US 11/533259 [0030, 0030]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - "Module Class
Objects in a Process Plant Configuration System" [Modulklassenobjekte
in einem Prozessanlagenkonfigurierungssystem] [0020]
- - "Methods and Module Class Objects to Configure Equipment Absences
in Process Plants" [Verfahren und Modulklassenobjekte zum Konfigurieren
von Ausrüstungsabwesenheiten in Prozessanlagen] [0020]
- - "Vorrichtung und Verfahren zum kommunikativen Koppeln von
Feldgeräten an Steuerungen in einem Prozesssteuerungssystem" [0030]