作为工业过程工厂的数据中心的工业过程控制系统的制作方法

技术特征：
1.一种工业过程工厂的工业分布式过程控制系统，所述工业分布式过程控制系统(dcs)包括可插拔、可互换的dcs硬件模块集合，并且所述集合中的每个可插拔、可互换的dcs硬件模块包括：多个接口端口，所述多个接口端口被配置为传输用于工业过程控制的一种或多种类型的i/o数据；一个或多个处理器；一个或多个有形的、非暂时性存储器；发现引擎，所述发现引擎包括第一计算机可执行指令，所述第一计算机可执行指令储存在所述一个或多个有形的、非暂时性存储器上，并且在由所述一个或多个处理器执行时使所述每个可插拔dcs硬件模块自动执行以下操作：在所述每个可插拔dcs硬件模块上电时，感测所述多个接口端口中包括的每个接口端口的相应i/o类型；将与所述相应i/o类型相对应的相应i/o数据传输机制与所述每个接口端口绑定；发现所述每个可插拔dcs硬件模块经由所述多个接口端口通信连接的所述工业过程工厂的一个或多个物理部件，所述一个或多个物理部件包括现场设备，所述现场设备被配置为在所述工业过程工厂的运行时操作期间执行物理功能以控制工业过程；基于对所述一个或多个物理部件的发现，填充所述dcs的工厂信息模型的至少一部分，所述工厂信息模型包括：对所述工业过程工厂的控制框架的描述，所述控制框架定义所述dcs的控制部件的相应逻辑控制标识符以及所述控制部件之间的层级关系，所述控制部件包括所述现场设备；以及对所述工业过程工厂的控制网络的描述，所述控制网络用于在所述工业过程工厂的运行时操作期间控制所述工业过程，所述控制网络包括所述现场设备、所述现场设备经由其通信连接到所述每个可插拔dcs硬件模块的相应接口端口、以及在所述每个可插拔dcs硬件模块处提供的控制例程；以及执行引擎，所述执行引擎包括第二计算机可执行指令，所述第二计算机可执行指令储存在所述一个或多个有形的、非暂时性存储器上，并且在由所述一个或多个处理器执行时，使所述每个可插拔dcs硬件模块执行所述控制例程和绑定到所述相应接口端口以在所述现场设备与所述控制程序之间传输数据的所述相应i/o数据传输机制，从而控制所述工业过程。2.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述可插拔、可互换dcs硬件模块集合中的每个可插拔dcs硬件模块被封装在相应的外壳中。3.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述每个可插拔dcs硬件模块被配置为经由所述多个接口端口中的至少一个接口端口检测所述一个或多个物理部件中的特定物理部件被最新地通信连接到所述每个可插拔dcs硬件模块，并且其中，对所述特定物理部件的发现由所述dcs基于检测到新的通信连接而自动启动。4.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述多个接口端口包括以下各项中的至少一项：高级物理层端口、模拟i/o端口、离散i/o端口、串行端口、运动端口、近红外端口、railbus端口、wi-fi端口、以太网端口、hart端口、wirelesshart端
口、现场总线端口、profibus端口或另一种类型的接口端口。5.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所发现的一个或多个物理部件包括至少一个物理过程控制器。6.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述dcs还包括初始控制功能集合，所述初始控制功能集合在所述dcs初始化之前已被储存在所述可插拔dcs硬件模块集合的所述一个或多个有形的、非暂时性存储器上；并且所述dcs被配置为基于所述初始控制功能集合中包括的一个或多个控制功能和所述工厂信息模型，自动生成与所述现场设备相对应的所述控制例程。7.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述可插拔dcs硬件模块集合为多个可插拔dcs硬件模块，并且所述dcs还被配置为自动指派所述控制例程在所述多个可插拔dcs硬件模块中的特定可插拔dcs硬件模块上执行。8.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述控制例程被封装到容器中，所述容器被指派为在所述特定可插拔dcs硬件模块上执行。9.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述dcs还被配置为基于所述可插拔dcs硬件模块中的至少一个可插拔dcs硬件模块的负载、大小、性能度量或故障中的至少一个的变化，自动重新指派所述控制例程被封装到其中的容器在另一个可插拔dcs硬件模块上执行。10.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述变化是预测的变化。11.根据权利要求6-10中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述初始控制功能集合包括以下各项中的一项或多项：自适应控制功能、基于事件的控制功能、高级控制功能、监管控制功能、批量控制功能、排序功能、互锁功能、安全关机功能、状态检测功能、实时虚拟化控制器或备用虚拟化控制器。12.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所发现的一个或多个物理部件还包括设置在所述相应接口端口与所述现场设备之间的物理i/o设备，并且其中，所述现场设备经由所述物理i/o设备与所述控制例程传送过程数据，以在所述运行时操作期间控制所述工业过程。13.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中：所述dcs还包括初始i/o数据传输功能集合，所述初始i/o数据传输功能集合在所述dcs初始化之前已被储存在所述可插拔dcs硬件模块集合的所述一个或多个有形的、非暂时性存储器上，所述初始i/o数据传输功能集合包括以下各项中的一项或多项：模拟i/o功能、离散i/o功能、运动i/o功能、近红外(nir)i/o功能、另一种类型的i/o传递功能、采样功能、或信号调节功能；并且所述相应i/o数据传输机制是基于所述初始i/o数据传输功能集合的。14.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述dcs被配置为基于所述初始i/o数据传输功能集合和与所述可插拔dcs硬件模块集合相对应的所感测的i/o类型，自动生成与所述多个接口端口相对应的所述相应i/o数据传输机制中的至少一些i/o数据传输机制。15.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述可插拔dcs硬件模
块集合为多个可插拔dcs硬件模块，并且，所述dcs还被配置为自动指派所生成的所述相应i/o数据传输机制的至少一些i/o数据传输机制在相应的可插拔dcs硬件模块上执行。16.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所生成的所述相应i/o数据传输机制中的至少一些i/o数据传输机制被封装到相应的容器中，所述相应的容器被指派为在所述相应的可插拔dcs硬件模块上执行。17.根据权利要求15-16中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述dcs还被配置为基于所述可插拔dcs硬件模块中的至少一个可插拔dcs硬件模块的负载、大小、性能度量、或故障中的至少一个的变化，将对所生成的所述相应i/o数据传输机制中的至少一些i/o数据传输机制中的一个或多个的指派重新分配给不同的可插拔dcs硬件模块。18.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述dcs还包括初始支持功能集合，所述初始支持功能集合在所述dcs初始化之前已被储存在所述可插拔dcs硬件模块集合的所述一个或多个有形的、非暂时性存储器上；所述初始支持功能集合中的每个支持功能在所述工业过程工厂的所述运行时操作期间对由所述可插拔dcs硬件模块集合生成的数据中的至少一些数据进行操作；以及所述初始支持功能集合包括以下各项中的至少一项：信号处理功能、报警功能、历史功能、趋势功能、诊断功能、描述分析功能、预测分析功能、机器学习功能、增强学习功能、总线功能、或用户接口功能。19.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，还包括支持功能生成例程，所述支持功能生成例程储存在所述可插拔dcs硬件模块集合的所述一个或多个有形的、非暂时性存储器上，并且基于所述初始支持功能集合和所述工厂信息模型自动生成附加支持功能。20.根据权利要求18-19中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述控制例程被配置为接收所述初始支持功能集合中的至少一个支持功能的输出或附加支持功能的输出中的至少一个作为输入，所述附加支持功能已经基于所述初始支持功能集合和所述工厂信息模型而被生成。21.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，还包括暴露给应用集合的应用编程接口(api)集合，所述api集合为所述应用集合提供对所述工厂信息模型的访问。22.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述应用集合被储存在所述dcs的应用库中，并且，所述应用集合中的至少一些应用的相应实例驻留在与所述工业过程工厂相对应的云计算部件中，驻留在所述云计算部件中的所述应用集合中的所述至少一些应用的所述相应实例能够被与所述dcs相关联的一个或多个远程用户接口访问。23.根据权利要求21-22中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，满足以下各项中的至少一项：所述应用集合中的第一应用由第三方提供；或者所述应用集合的第二一个或多个应用由所述工业分布式过程控制系统提供，所述第二一个或多个应用包括以下各项中的至少一项：操作员应用、配置应用、i/o数据传输应用、搜索应用、另一种类型的用户接口应用、过程控制应用、诊断应用、面向操作员的辅助应用、面向控制系统的辅助应用、部件验证应用、状况监控应用、远程监控应用、维护应用、描述分析
应用、预测分析应用、机器学习应用、或决策支持应用。24.根据权利要求21-23中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述应用集合包括以下各项中的至少一项：由所述工业分布式过程控制系统提供的ot(操作技术)层应用、由所述过程控制系统的企业提供的it(信息技术)层应用、由所述企业提供的另一种类型的应用、用户接口应用、云计算应用、决策支持应用、另一种类型的分析应用、在移动设备上执行的应用、在所述企业的另一个系统上执行的应用、或者由第三方系统提供并在其上执行的应用。25.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述工厂信息模型还包括对所述工业过程工厂的所述一个或多个物理部件、所述一个或多个物理部件分别设置的所述工业过程工厂内的相应位置、以及所述一个或多个物理部件之间的相应互连的描述。26.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述工厂信息模型使用建模语言储存信息，所述信息包括所述控制框架描述和所述控制网络描述；并且应用编程接口(api)集合为所述dcs的应用集合提供对通过利用所述建模语言储存在所述工厂信息模型中的所述信息的访问。27.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述工厂信息模型还使用建模语言储存对所述工业过程工厂的所述一个或多个物理部件、所述一个或多个物理部件分别设置的所述工业过程工厂内的相应位置、以及所述一个或多个物理部件之间的相应互连的描述。28.根据权利要求26-27中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述建模语言包括由分别利用不同数据格式的不同数据源提供给所述工厂信息模型的数据的抽象概念。29.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述不同数据源包括以下各项中的至少一项：至少一个所发现的物理部件、所述工业过程工厂的配置数据库、或所述工业过程工厂的资产管理数据库。30.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，还包括连同所述工厂信息模型储存的一个或多个安全应用，所述一个或多个安全应用保护以下各项中的至少一项：所述工厂信息模型的内容或对所述工厂信息模型的所述内容的访问。31.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述可插拔、可互换dcs硬件模块集合包括多个可插拔dcs硬件模块，并且其中，当在所述多个可插拔dcs硬件模块中的第一可插拔dcs硬件模块与所述多个可插拔dcs硬件模块中的第二可插拔dcs硬件模块之间建立通信连接时，所述第一可插拔dcs硬件模块的所述发现引擎自动发现所述第二可插拔dcs硬件模块。32.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，以下各项中的至少一项被以分布方式储存在所述多个可插拔dcs硬件模块的所述一个或多个有形的、非暂时性存储器中：(i)所述工厂信息模型、或(ii)暴露给应用集合以便为所述应用集合提供对所述工厂信息模型的访问的应用编程接口(api)集合。33.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述dcs还被配置为：响
应于与所述多个可插拔dcs硬件模块中的至少一个可插拔dcs硬件模块相对应的负载、大小、性能度量、或故障中的至少一个的变化，自动重新分配所述工厂信息模型或所述api集合中的至少一个在所述多个可插拔dcs硬件模块中的储存分布。34.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述变化是预测的变化或检测到的变化。35.根据权利要求1-30中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述可插拔、可互换dcs硬件模块集合仅包括单个可插拔dcs硬件模块，并且其中，整个所述工厂信息模型被储存在所述单个可插拔dcs硬件模块的所述一个或多个有形的、非暂时性存储器上。36.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述可插拔、可互换dcs硬件模块集合中的可插拔dcs硬件模块的总数与所述dcs的期望大小一致。37.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述工业分布式过程控制系统能够通过以下各项中的至少一项进行缩放：增加附加的可插拔、可互换dcs硬件模块、或移除现有的可插拔、可互换dcs硬件模块。38.一种对工业过程工厂的工业分布式过程控制系统(dcs)进行初始化的方法，所述工业分布式过程控制系统包括可插拔、可互换的dcs硬件模块集合，并且，所述方法包括在每个可插拔dcs硬件模块处执行以下操作：在所述每个可插拔dcs硬件模块上电时，由所述每个可插拔dcs硬件模块感测包括在所述每个可插拔dcs硬件模块中所包括的多个接口端口中包括的每个接口端口的相应i/o类型；由所述每个可插拔dcs硬件模块将与所述相应i/o类型相对应的相应i/o数据传输机制与所述每个接口端口绑定；由所述每个可插拔dcs硬件模块发现所述每个可插拔dcs硬件模块经由所述多个接口端口通信连接的所述工业过程工厂的一个或多个物理部件，所述一个或多个物理部件包括经由相应接口端口通信地连接到所述每个可插拔dcs硬件模块的现场设备，并且，所述现场设备被配置为执行物理功能，以在所述工业过程工厂的运行时操作期间控制工业过程；由所述每个可插拔dcs硬件模块基于对所述一个或多个物理部件的发现，填充所述dcs的工厂信息模型的至少部分，所述工厂信息模型包括：对所述工业过程工厂的控制框架的描述，所述控制框架定义所述dcs的控制部件的相应逻辑控制标识符以及所述控制部件中的层级关系，所述控制部件包括所述现场设备；以及对所述工业过程工厂的控制网络的描述，所述控制网络用于在所述工业过程工厂的运行时操作期间控制所述工业过程，所述控制网络包括所述现场设备、所述相应接口端口、以及在所述每个可插拔dcs硬件模块处提供的控制例程；以及由所述每个可插拔dcs硬件模块执行所述控制例程以及绑定到所述相应接口端口以在所述现场设备与所述控制例程之间传输数据的所述相应i/o数据传输机制，从而控制所述工业过程。39.根据前述权利要求所述的方法，还包括：由所述每个可插拔dcs硬件模块经由所述多个接口端口中的至少一个接口端口检测所述一个或多个物理部件中的特定物理部件被最新地通信连接到所述每个可插拔dcs硬件模
块；以及基于对新的通信连接的检测，自动启动对所述特定物理部件的发现。40.根据权利要求38-39中任一项所述的方法，其中，所述多个接口端口包括以下各项中的至少一项：高级物理层端口、模拟i/o端口、离散i/o端口、串行端口、运动端口、近红外端口、railbus端口、wi-fi端口、以太网端口、hart端口、wirelesshart端口、现场总线端口、profibus端口、或另一种类型的接口端口。41.根据权利要求38-40中任一项所述的方法，其中，发现所述一个或多个物理部件包括发现至少一个物理过程控制器。42.根据权利要求38-41中任一项所述的方法，其中：所述dc还包括初始控制功能集合，所述初始控制功能集合在所述dcs上电之前已被储存在可插拔dcs硬件模块集合处，并且所述方法还包括：由所述每个可插拔dcs硬件模块基于所述工厂信息模型和所述初始控制功能集合中包括的一个或多个控制功能，自动生成与所述现场设备相对应的所述控制例程。43.根据前述权利要求所述的方法，还包括：由所述每个可插拔dcs硬件模块将所述控制例程封装到容器中，并且其中，执行所述控制例程包括运行所述容器。44.根据前述权利要求所述的方法，还包括：基于所述可插拔dcs硬件模块集合中的至少一个可插拔dcs硬件模块的负载、大小、性能度量、或故障中的至少一个的变化，重新指派所述容器在另一个可插拔dcs硬件模块上运行。45.根据权利要求42-44中任一项所述的方法，其中，所述初始控制功能集合包括以下各项中的一项或多项：自适应控制功能、基于事件的控制功能、高级控制功能、监管控制功能、批量控制功能、排序功能、互锁功能、安全关机功能、状态检测功能、实时虚拟化控制器、或备用虚拟化控制器。46.根据权利要求38-45中任一项所述的方法，其中，发现所述一个或多个物理部件包括发现设置在所述相应接口端口与所述现场设备之间的物理i/o设备，并且其中，所述现场设备经由所述物理i/o设备与所述控制例程传送过程数据，以在所述运行时操作期间控制所述工业过程。47.根据权利要求38-46中任一项所述的方法，其中：所述dcs还包括初始i/o数据传输功能集合，所述初始i/o数据传输功能集合在所述dcs初始化之前已被储存在所述可插拔dcs硬件模块集合处，所述初始i/o数据传输功能的合包括以下各项中的一项或多项：模拟i/o功能、离散i/o功能、运动i/o功能、近红外(nir)i/o功能、另一种类型的i/o传输功能、采样功能、或信号调节功能；并且与所述现场设备相对应的所述相应i/o数据传输机制是基于所述初始i/o数据传输功能集合的。48.根据前述权利要求所述的方法，还包括：由所述每个可插拔dcs硬件模块基于所述初始i/o数据传输功能集合和所感测的i/o类型，自动生成与所述多个接口端口相对应的所述相应i/o数据传输机制中的至少一些相应i/o数据传输机制。49.根据前述权利要求所述的方法，还包括：由所述每个可插拔dcs硬件模块将与所述现场设备相对应的所述相应i/o数据
传输机制封装到容器中；并且其中，执行与所述现场设备相对应的所述相应i/o数据传输机制包括运行所述容器。50.根据权利要求38-49中任一项所述的方法，其中：所述dcs还包括初始支持功能集合，所述初始支持功能集合在所述dcs初始化之前已被储存在所述可插拔dcs硬件模块集合处；所述初始支持功能集合中的每个支持功能在所述工业过程工厂的所述运行时操作期间对由所述可插拔dcs硬件模块集合生成的数据中的至少一些数据进行操作；并且所述初始支持功能集合包括以下各项中的至少一项：信号处理功能、报警功能、历史功能、趋势功能、诊断功能、描述分析功能、预测分析功能、机器学习功能、增强学习功能、总线功能、或用户接口功能。51.根据前述权利要求所述的方法，还由所述每个可插拔dcs硬件模块基于所述初始支持功能集合和所述工厂信息模型，自动生成附加支持功能。52.根据权利要求50-51中任一项所述的方法，其中，执行所述控制例程包括：在所述控制例程处接收所述初始支持功能集合中的至少一个支持功能的输出或附加支持功能的输出中的至少一个作为输入，所述附加支持功能已经基于所述初始支持功能集合和所述工厂信息模型而被生成。53.根据权利要求38-52中任一项所述的方法，还包括：将应用编程接口(api)集合暴露给应用集合，从而经由所述api集合为所述应用集合提供对所述工厂信息模型的访问。54.根据前述权利要求所述的方法，还包括：将所述应用集合储存在所述dcs的应用库中。55.根据前述权利要求所述的方法，还包括：将储存在所述dcs的所述应用库中的所述应用集合中的至少一些应用的相应实例提供给与所述工业过程工厂相对应的云计算部件，以供与所述dcs相关联的一个或多个远程用户接口访问。56.根据权利要求53-55中任一项所述的方法，其中，满足以下各项中的至少一项：所述应用集合中的第一应用由第三方提供；或者所述应用集合中的第二一个或多个应用由所述工业分布式过程控制系统提供，所述第二一个或多个应用包括以下各项中的至少一项：操作员应用、配置应用、i/o数据传输应用、搜索应用、另一种类型的用户接口应用、过程控制应用、诊断应用、面向操作员的辅助应用、面向控制系统的辅助应用、部件验证应用、状况监控应用、远程监控应用、维护应用、描述分析应用、预测分析应用、机器学习应用、或决策支持应用。57.根据权利要求53-56中任一项所述的方法，其中，所述应用集合包括：由所述工业分布式过程控制系统提供的ot(操作技术)层应用、由所述工业分布式过程控制系统的企业提供的it(信息技术)层应用、由所述企业提供的另一种类型的应用、用户接口应用、云计算应用、决策支持应用、另一种类型的分析应用、在移动设备上执行的应用、在所述企业的另一个系统上执行的应用、或者由第三方系统提供并在其上运行的应用。58.根据权利要求38-57中任一项所述的方法，其中，所述工厂信息模型还包括对所述工业过程工厂的一个或多个物理部件、所述一个或多个物理部件分别设置的所述工业过程工厂内的相应位置、以及所述一个或多个物理部件之间的相应互连的描述。59.根据前述权利要求所述的方法，其中：
填充所述工厂信息模型的所述至少部分包括：使用建模语言填充对所述控制框架的描述、对所述控制网络的描述、以及对所述一个或多个物理部件的描述；所述建模语言包括由分别利用不同数据格式的不同数据源提供给所述工厂信息模型的数据的抽象概念；并且所述方法还包括暴露应用编程接口(api)集合，以便为所述dcs的应用集合提供对通过利用所述建模语言储存在所述工厂信息模型中的信息的访问。60.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述每个可插拔dcs硬件模块还包括安全应用集合，所述安全应用集合在所述每个可插拔dcs硬件模块上电之前已被储存在所述每个可插拔dcs硬件模块处，所述一个或多个安全应用保护以下各项中的至少一项：所述工厂信息模型的内容或对所述工厂信息模型的所述内容的访问。61.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述可插拔、可互换dcs硬件模块集合为多个可插拔dcs硬件模块，并且，所述方法还包括：当在每个可插拔dcs硬件模块与另一个可插拔dcs硬件模块之间建立通信连接时，由所述每个可插拔dcs硬件模块发现所述另一个可插拔dcs硬件模块。62.根据前述权利要求所述的方法，还包括：在所述多个可插拔dcs硬件模块中分布以下各项中的至少一项：(i)所述工厂信息模型、(ii)暴露给应用集合以为所述应用集合提供对所述工厂信息模型的访问的应用编程接口(api)集合、(iii)所述相应i/o传输机制、或者(iv)控制例程集合，所述控制例程集合包括与所述现场设备相对应的控制例程。63.根据前述权利要求所述的方法，还包括：响应于与所述多个可插拔dcs硬件模块中的至少一个可插拔dcs硬件模块相对应的负载、大小、性能度量、或故障中的至少一个的变化，自动重新分配(i)、(ii)、(iii)或(iv)中的至少一个在所述多个可插拔dcs硬件模块中的分布。64.一种工业过程工厂的工业分布式过程控制系统(dcs)，所述工业分布式过程控制系统包括：数据中心，所述数据中心包括：工厂信息模型，所述工厂信息模型被储存在所述dcs的一个或多个有形的、非暂时性存储器上，所述工厂信息模型使用建模语言描述以下各项：所述工业过程工厂的物理部件集合，对所述物理部件集合的描述指示所述物理部件集合的相应位置和所述物理部件集合之间的相应物理互连；所述工业过程工厂的控制框架，所述控制框架定义所述dcs的控制部件集合之间的层级关系和所述控制部件集合的相应逻辑控制标识符，并且，所述控制部件包括所述物理部件集合中的至少一些物理部件；以及所述工业过程工厂的控制网络，所述控制网络用于在所述工业过程工厂的运行时操作期间控制工业过程，所述控制网络包括所述控制部件集合中的至少一些控制部件；以及应用编程接口(api)集合，所述应用编程接口(api)集合被储存在所述dcs的一个或多个有形的、非暂时性存储器上，并暴露给所述dcs的控制例程或i/o数据传输机制中的至少一个，以便为所述控制例程或所述i/o数据传输机制中的至少一个提供经由所述建模语言对所述过程工厂信息模型的访问，所述建模语言包括由所述dcs利用的多个数据格式的抽象概念，并且
所述控制例程或所述i/o数据传输机制中的所述至少一个连同设置在所述工业过程工厂中的对应物理部件执行，以在所述工业过程工厂的实时操作期间通过利用从所述工厂信息模型中获取的信息来控制所述工业过程。65.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，对所述物理部件集合的描述、对所述控制框架的描述、和/或对所述控制网络的描述中的至少一些指示由所述物理部件集合中的至少一个物理部件或者与所述工业过程工厂相关联的一个或多个数据库提供给所述数据中心的数据；并且所述数据中心将所提供的数据转换或抽象为所述建模语言。66.根据权利要求64-65中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述api集合还暴露给所述dcs的应用集合，从而为所述应用集合提供对所述工厂信息模型的访问。67.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述应用集合被储存在所述dcs的应用库中，并且，所述应用集合中的至少一些应用的相应实例驻留在与所述工业过程工厂相对应的云计算部件中，驻留在所述云计算部件中的所述应用集合中的所述至少一些应用的所述相应实例能够被与所述dcs相关联的一个或多个远程用户接口访问。68.根据权利要求66-67中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，满足以下至少一项：所述应用集合中的第一应用由第三方提供；或者所述应用集合中的第二一个或多个应用由所述工业分布式过程控制系统提供，所述第二一个或多个应用包括以下各项中的至少一项：操作员应用、配置应用、i/o数据传输应用、搜索应用、另一种类型的用户接口应用、过程控制应用、诊断应用、面向操作员的辅助应用、面向控制系统的辅助应用、部件验证应用、状况监控应用、远程监控应用、维护应用、描述分析应用、预测分析应用、机器学习应用、或决策支持应用。69.根据权利要求66-68中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述应用集合包括以下各项中的至少一项：由所述工业分布式过程控制系统提供的ot(操作技术)层应用、由所述过程控制系统的企业提供的it(信息技术)层应用、由所述过程控制系统的所述企业提供的另一种类型的应用、云计算应用、在移动设备上执行的应用、在所述企业的另一个系统上执行的应用、或者由第三方系统提供并在其上执行的应用。70.根据权利要求64-69中任一项所述的工业分布式过程控制系统，还包括连同所述工厂信息模型储存的一个或多个安全应用或安全机制，所述一个或多个安全应用或安全机制保护以下各项中的至少一项：所述工厂信息模型的内容或对所述工厂信息模型的所述内容的访问。71.根据权利要求64-70中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述数据中心还包括通用框架，所述通用框架在所述数据中心初始化之前已被储存到所述dcs的所述一个或多个有形的、非暂时性存储器上；所述通用框架包括通用结构集合和通用功能集合；并且所述dcs基于所述通用框架和所述工厂信息模型，自动生成所述控制例程或所述i/o数据传输机制中的至少一个。72.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中：所述通用结构集合包括用于与物理部件的类型和控制部件的类型相对应的定义的模
板集合；并且所述通用功能集合包括在过程控制和/或i/o数据传输中利用的功能集合。73.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，在过程控制中利用的功能集合包括以下各项中的一项或多项：自适应控制功能、基于事件的控制功能、高级控制功能、监管控制功能、批量控制功能、排序功能、互锁功能、安全关机功能、状态检测功能、虚拟化实时控制器、或虚拟化备用控制器。74.根据权利要求72-73中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，在i/o数据传输中利用的功能集合包括以下各项中的一项或多项：模拟i/o功能、离散i/o功能、运动i/o功能、近红外(nir)i/o功能、另一种类型的i/o传输功能、采样功能、或信号调节功能。75.根据权利要求72-74中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述通用功能集合还包括支持功能集合，所述支持功能集合对由所述dcs在控制所述工业过程时生成的数据进行操作，并且其中，所述支持功能集合包括以下各项中的至少一项：信号处理功能、报警功能、历史功能、趋势功能、诊断功能、描述分析功能、预测分析功能、机器学习功能、强化学习功能、总线功能、或用户接口功能。76.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，还包括支持功能生成例程，所述支持功能生成例程基于所述初始支持功能集合和所述工厂信息模型自动生成附加支持功能。77.根据权利要求75-76中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述控制例程被配置为接收所述初始支持功能集合中的至少一个支持功能的输出或附加支持功能的输出中的至少一个作为输入，所述附加支持功能已经基于所述初始支持功能集合和所述工厂信息模型生成。78.根据权利要求64-77中任一项所述的工业分布式过程控制系统，还包括接口端口集合，所述接口端口集合将所述工业分布式过程控制系统通信连接到所述工业过程工厂；并且其中，在所述工业分布式过程控制系统初始化时，所述工业分布式过程控制系统自动感测所述接口端口集合中的每个接口端口的相应i/o类型，并将与所述每个接口端口的所述相应i/o类型相对应的相应i/o数据传输机制与所述每个接口端口绑定。79.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述dcs基于一个或多个通用i/o数据传输功能自动生成所述相应i/o数据传输机制中的至少部分，所述一个或多个通用i/o数据传输功能在所述数据中心初始化之前已被储存到所述dcs的所述一个或多个有形的、非暂时性存储器上。80.根据权利要求78-79中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述接口端口集合将设置在所述工业过程工厂的现场环境中的一个或多个物理部件通信地连接到所述dcs，所述一个或多个物理部件包括至少一个现场设备；并且所述dcs经由所述接口端口集合自动发现所述一个或多个物理部件中的至少一些物理部件，并使用所述建模语言将对所述一个或多个物理部件中的所述至少一些物理部件的相应描述储存在所述工厂信息模型中。81.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述dcs基于对所发现的所述一个或多个物理部件中的至少一些物理部件的相应描述，自动生成所述工厂信息模
型的所述控制框架的描述的至少部分。82.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述dcs还基于自动生成的所述控制框架的描述的所述至少部分，自动生成对所述工厂信息模型的所述控制网络的描述的至少部分。83.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，基于储存在所述工厂信息模型中的第一信息，所述dcs自动生成第二信息并将所生成的第二信息储存在所述工厂信息模型中。84.根据前述权利要求中任一项所述的工业分布式过程控制系统，还包括计算模块集合，所述控制例程和所述i/o数据传输机制在所述计算模块集合上执行。85.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，满足以下各项中的至少一项：所述控制例程被封装到第一容器中，所述第一容器被指派为在所述计算模块集合中的第一计算模块上运行；或者所述i/o数据传输机制被封装到第二容器中，所述第二容器被指派为在所述计算模块集合的第二计算模块上运行。86.根据权利要求84-85中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述控制例程被包括在多个控制例程中，所述多个控制例程在所述计算模块集合上执行。87.根据权利要求84-86中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述i/o数据传输机制被包括在多个i/o数据传输机制中，所述多个i/o数据传输机制在所述计算模块集合上执行。88.根据权利要求84-87中任一项所述的工业分布式过程控制系统，其中：所述控制例程被包括在在所述计算模块集合上执行的多个控制例程中；所述i/o数据传输机制被包括在在所述计算模块集合上执行的多个i/o数据传输机制中；并且所述dcs还被配置为：响应于在所述工业过程工厂的运行时操作期间被包括在所述计算模块集合中的至少一个计算模块的负载、大小、性能度量、或故障中的至少一个的变化，自动地重新分配所述多个控制例程或所述多个i/o数据传输机制中的至少一个在所述计算模块集合中的分布。89.根据前述权利要求所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述变化是预测的变化。90.根据权利要求88所述的工业分布式过程控制系统，其中，所述变化是检测到的变化。91.根据前述权利要求中的任一项与前述权利要求中的任一其它项的组合。

技术总结
工业过程工厂的分布式控制系统(DCS)包括储存工厂信息模型的数据中心，该工厂信息模型包括使用建模语言对工厂的物理部件、控制框架和控制网络的描述。暴露的API集合为DCS应用提供对模型和数据中心的可选通用框架的访问，该可选通用框架储存基本结构和功能，DCS可以从这些基本结构和功能中自动生成其它结构和功能以填充模型并自动创建在DCS和工厂运行时操作期间使用的各种应用和例程。在初始化时，DCS可以自动感测其接口端口的I/O类型，检测工厂内通信连接的物理部件，并且相应地自动填充工厂信息模型。DCS可以可选地自动生成相关的控制例程和/或I/O数据传输机制、HMI例程等。HMI例程等。HMI例程等。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：费希尔-罗斯蒙特系统公司
技术研发日：2021.10.22
技术公布日：2022/4/22