用于将模块化控制系统合并到过程工厂的系统和方法与流程

用于将模块化控制系统合并到过程工厂的系统和方法
1.本技术是申请日为2017年10月24日、申请号为201711002552.6、发明创造名称为“用于将模块化控制系统合并到过程工厂的系统和方法”的发明申请的分案申请。
技术领域
2.本公开内容总体上涉及与过程工厂一起使用模块化控制系统，例如具有过程工厂的橇装式系统，具体地，涉及将模块化控制系统有效地集成到在过程工厂中操作的过程控制系统。


背景技术：

3.目前在各种工业中使用的模块化控制系统是可以提供特定功能(例如使水沸腾、过滤液体或控制热交换)的完整的控制系统。模块化控制系统通常被实现为橇装式(skid-mounted)系统，或简称为“橇”，如此称呼，因为系统被封闭在框架内并且易于移动。橇可以作为整体单元运送到工厂，不经拆装和重新组装，并且通常由制造商预先配置。例如，橇通常包括可编程逻辑控制器(plc)，诸如阀门或锅炉之类的专门设备，以及诸如压力或温度传感器之类的传感器。
4.另一方面，分布式控制系统(dcs)也用于各种过程工业，包括化学、石化、提炼、制药、食品和饮料、电力、水泥、水和废水、油气、纸浆和造纸、以及钢铁，用于控制在单个站点或在远程位置操作的批量、补料分批和连续过程。过程工厂通常包括通过模拟、数字或组合的模拟/数字总线或经由无线通信链路或网络通信地耦合到一个或多个现场设备的一个或多个过程控制器。共同地，各种设备执行监控、控制和数据收集功能，以控制过程、安全关闭系统、火和气体检测系统、机器健康监控系统、维护系统、决策支持和其它系统。
5.可以是例如阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流量传感器)的现场设备位于过程环境内并且通常执行物理或过程控制功能，例如打开或关闭阀门、测量过程参数等，以控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备，诸如符合公知的现场总线协议的现场设备，还可以执行通常在控制器内实现的控制计算、报警功能和其它控制功能。通常也位于工厂环境内的过程控制器接收指示由现场设备进行的过程测量和/或与现场设备有关的其它信息的信号，并执行运行例如不同控制模块的控制器应用，这些不同控制模块进行过程控制决策，根据接收到的信息生成控制信号，并与在现场设备(诸如和现场总线现场设备)中执行的控制模块或块进行协调。控制器中的控制模块通过通信线路或现场设备的链路发送控制信号，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作。
6.来自现场设备和控制器的信息通常通过数据高速通道而可用于一个或多个其它硬件设备，例如操作者工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、集中式数据库或其它集中式管理计算设备，这些硬件设备通常放置在控制室或其它远离更苛刻的工厂环境的位置。这些硬件设备中的每一个通常跨过程工厂或跨过程工厂的一部分而集中。这些硬件设备运行应用，这些应用例如可以使操作者执行关于控制过程和/或操作过程工
厂的功能，例如改变过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内的控制模块的操作、查看过程的当前状态、查看由现场设备和控制器生成的报警、仿真过程的操作以培训人员或测试过程控制软件、保持和更新配置数据库等等。由硬件设备、控制器和现场设备使用的数据高速通道可以包括有线通信路径、无线通信路径或有线和无线通信路径的组合。
7.作为示例，由艾默生过程管理公司出售的deltav
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控制系统包括存储在位于过程工厂内的不同位置的不同设备并由其执行的多个应用。驻留在一个或多个工作站或计算设备中的配置应用使用户能够创建或改变过程控制模块，并通过数据高速通道将这些过程控制模块下载到专用分布式控制器。通常，这些控制模块由通信地互连的功能块组成，这些功能块是面向对象的编程协议中的对象，其基于对其的输入执行控制方案内的功能，并且向控制方案内的其它功能块提供输出。配置应用还可以允许配置工程师创建或改变由查看应用使用的操作者界面，以向操作者显示数据，并使操作者能够在过程控制例程内改变设置，例如设定点。每个专用控制器，以及在某些情况下，一个或多个现场设备，存储和执行相应的控制器应用，该相应的控制器应用运行分配和下载到其的控制模块以实现实际的过程控制功能。可以在一个或多个操作者工作站(或在与操作者工作站和数据高速通道通信连接的一个或多个远程计算设备上)执行的查看应用经由数据高速通道从控制器应用接收数据并使用用户界面向过程控制系统设计人员、操作者或用户显示该数据，并且可以提供诸如操作者视图、工程师视图、技术人员视图等的多个不同视图中的任何一个。数据历史库应用通常存储在数据历史库设备中并由其执行，该数据历史库设备收集并存储跨数据高速通道提供的一些或全部数据，而配置数据库应用可以在附接到数据高速通道的另外的计算机中运行以存储当前过程控制例程配置及其相关联的数据。或者，配置数据库可以与配置应用位于相同的工作站中。
8.在过程控制和工业自动化系统中操作的设备可以以有线或无线方式互连，并使用工业通信协议(例如foundation
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现场总线、或profibus)进行通信。此外，已经开发了诸如modbus之类的协议来互连plc。此外，除了标准工业自动化协议之外，还存在用于在过程控制系统中互连节点的专有协议。deltav是一个这种协议的示例。通常，这些协议规定了用于传送测量、警报和状态报告的格式、影响过程变量或自动化参数的命令、用于激活或去激活设备的命令等。典型的工业通信协议还经由预定义的命令或由制造商根据协议的语法为特定设备定义的命令来支持设备配置。
9.虽然使用配备有plc的橇是建立过程控制工厂的流行方法，但是如今plc不能被本地地集成到大型dcs中。plc通常依赖专有协议、配置和安全性。最好的是，操作者可以经由modbus或一些其它标准协议使用弱集成以将plc纳入较大的系统。弱集成是一种手动过程，其不能承受某些类型的变化，并且在系统演进时需要手动维护。
10.例如，如果需要改变参数映射(即，需要移除较旧的参数映射并用新的参数映射来替换)，则不仅映射改变而且引用旧参数的所有逻辑必须被更新，并且所有新的逻辑都必须针对新参数进行写入。此外，参数映射具有实际或需求驱动的限制(例如，由于商业原因而设定的人为限制)。因此，如果需要映射更多允许或可能的参数，则需要手动取消映射某些现有参数。对于在橇装式系统上运行的控制逻辑，情况更糟。在这种情况下，必须使用完全不同的一组应用来维护这些设备的配置。通常，更新它们的过程需要膝上型计算机和对现场的访问以改变或修改逻辑。没有集中式配置可用于橇。
11.特别是对于模块化结构，有可能的是使用将工厂构建成件(piece)，然后将这些件组装到中央储存库中。然而，即使软件配置和通信是兼容的，将配置合并到单个储存库也是困难和存在错误的手动过程。将两个或三个配置纳入一个涉及导入，这很容易出错。例如，如果命名计划包含错误，则会使用冗余标签建立两个模块化件，从而导致得到的配置错误。要解决这个问题，一个或者两个件需要被重新命名，并且所有对这些件的引用都需要被逐个定位并更新。此外，当两个件共享共同的资源(例如名称集)时，所产生的困难甚至更大。一个件可能会以不明显的方式改变另一个件。所产生的错误行为有时仅稍后在生产中才被看到。此外，模块化结构也带来运输问题。例如，将件放回网络是困难的，因为这些件将具有冲突的ip地址。


技术实现要素：

12.本公开内容的模块化控制器在模块化控制系统(例如，橇装式系统)中进行操作，以独立于其它控制器来执行模块化控制系统的控制逻辑，类似于plc。当集成到分布式过程控制系统中时，模块化控制器可以作为分布式过程控制系统的一个或多个节点来操作。模块化控制器的配置数据从模块化控制系统的配置数据库被导入到分布式过程控制系统的配置数据库，其是配置数据的中央储存库库。在一些实现中，模块化控制器被本地地建立在分布式过程控制系统的平台上。在这种情况下，模块化控制器可以根据分布式过程控制系统的通信协议来与分布式过程控制系统的其它节点通信，该通信协议在一些实现中是专有的。在其它实现中，模块化控制器集成到第三方分布式过程控制系统中，并使用诸如modbus之类的标准工业通信协议来与其它节点进行通信。此外，合并助理在诸如个人计算机或操作者工作站之类的主机中进行操作以促进配置数据的合并。合并助理可以自动地识别冲突的配置项(configuration item)，生成用于修改参数名称的字符串，生成关于冲突的配置项以及关于无法被导入到中央储存库但仍应在模块化控制系统中持续的配置项的警告。合并助理还可以自动地检查许可证、节点、版本等。
13.这些技术的一个示例性实施例是一种模块化控制系统，被配置为：在第一操作模式中，操作成独立模块，或在第二操作模式中，操作成分布式控制系统的一个或多个节点。该模块化控制系统包括：设备，其被配置为执行过程工厂中的物理功能；模块化控制器；以及存储该模块化控制系统的配置参数的配置数据库。该控制器被本地地建立在分布式控制系统的平台上。在第一操作模式中，该模块化控制器实现模块化控制系统的控制逻辑以操作该设备。在第二操作模式中，该模块化控制系统在分布式控制系统内本地地操作成一个或多个节点。
14.在各种实现中，该模块化控制系统还包括以下特征中的一个或多个。为了本地地进行操作，该模块化控制器与在该分布式控制系统中操作的控制器共享至少一个软件层。该模块化控制系统实现该分布式控制系统的专有通信协议。该模块化控制系统是橇装式系统，其中，该设备、该模块化控制器和该配置数据被容纳作为单个单元可移动的框架内。该模块化控制系统的配置数据包括被导入到该分布式控制系统的集中式配置数据库的第一子集和不被导入到该集中式配置数据库但在第二操作模式中由该模块化控制系统使用的第二子集。模块化控制系统支持包括根据分布式控制系统的方案定义的第一地址和根据模块化控制系统的方案定义的第二地址，其中，该模块化控制器可使用来自分布式控制网络
的其它节点的第一地址来寻址，以及使用来自支持模块化控制系统的专有协议的节点的第二地址来寻址。在该情况下，模块化控制系统的专有协议可以不同于分布式控制系统的协议。
15.这些技术的另一实施例是一种分布式过程控制系统，包括：集中式配置数据库，其存储分布式控制系统的配置参数；第一控制器，其实现分布式控制系统的控制逻辑的至少一部分；以及第二控制器，其实现模块化控制系统的控制逻辑，其中，该模块化控制系统被配置为在第一操作模式中独立于分布式控制系统进行操作，并且其中，该模块化控制系统在第二操作模式中对应于分布式控制系统的一个或多个节点。第一控制器和第二控制器共享指定以下各项中的一项或多项的软件层：(i)配置过程，(ii)安全机制，或(iii)通信协议。
16.这些技术的另一实施例是一种将模块化控制系统集成到分布式控制系统的方法，其中，分布式控制系统的节点经由局域网进行通信。该方法包括：迭代地检测通信地耦合到局域网的模块化控制系统，并且针对每个检测到的模块化控制系统，(i)从模块化控制网络获取配置数据，(ii)识别与分布式通信网络的其它节点处的配置项冲突的配置项，(iii)修改冲突的配置项以解决与其它节点处的配置项的冲突，以及(iv)更新模块化控制网络的配置数据，使得模块化控制网络可以操作成分布式控制系统的一个或多个节点。
17.在各种实现中，该方法还包括以下动作中的一个或多个：响应于检测到模块化控制器，自动地检查模块化控制器的许可证、节点、版本和场所(locale)中的至少一项；在通信地耦合到局域网的计算设备上执行合并助理，该合并助理促进将模块化控制系统的配置数据合并到分布式控制系统的集中式配置数据；生成字母数字串以修改冲突的配置项的名称；识别与分布式通信网络的其它节点处的配置项冲突的第二配置项，响应于确定第二配置项的类型对应于在模块化控制系统中持续的配置项，生成警告；以及停用(decommission)模块化控制系统的节点，将修改的配置数据下载到模块化控制系统，以及重新使用(recommission)模块化控制系统。
18.这些技术的另一实施例是中存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令实现合并助理，该合并助理被配置为促进将模块化控制系统集成到分布式控制系统。当计算设备耦合到分布式控制系统的通信网络时，该合并助理被配置为：检测模块化控制系统，从模块化控制系统获取配置数据，以及生成一系列用户接口屏幕以在集成期间引导操作者，包括生成列出与分布式控制系统的配置数据冲突的模块化控制系统的配置数据中的多个配置项的至少一个屏幕。
19.这些技术的另一实施例是一种计算设备，包括：一个或多个处理器以及存储有实现如上所述的合并助手的指令的非暂时性计算机可读介质。
附图说明
20.图1是示例性模块化控制系统集成到的分布式过程控制系统的框图；
21.图2是模块化控制器、执行合并助理的主机和分布式过程控制系统的主机之间的示例性通信方案的框图；
22.图3是集成到分布式过程控制系统中的模块化系统的示例性节点配置的框图；
23.图4是用于将模块化控制系统集成到过程控制系统的示例性方法的流程图；
24.图5a-5c是图4的方法的更详细的流程图；以及
25.图6a-6ai示出了当将模块化控制系统合并到分布式过程控制系统时合并助理可以向操作者呈现的截图的示例序列。更具体地说：
26.图6a涉及初始的操作者指令，
27.图6b-h涉及选择项目(project)的过程，
28.图6i-o涉及执行就绪检查，
29.图6p-w涉及解决冲突的配置项和查看非冲突的配置项，
30.图6x-z涉及加载选择配置项，
31.图6aa-6ah涉及停用和重新使用被合并到更大的过程控制网络的模块化控制系统的节点，以及
32.图6ai涉及最终的操作者指令。
具体实施方式
33.一般来说，本公开内容的模块化控制系统包括控制器可以作为独立的plc，橇装式系统中的控制器，或作为模块化工厂构造中的模块来操作。下面称为“模块化控制器”的控制器可以被本地地建立在支持分布式控制的诸如deltav之类的平台上，使得模块化控制器的配置、安全机制和通信与模块化控制器集成到的dcs完全兼容。因此，当模块化控制器作为dcs中的一个或多个节点来操作时，模块化控制器不需要使用工业通信协议将数据传送到模块化控制器或模块化控制器的子节点，或从模块化控制器或其子节点接收数据。此外，模块化控制器的配置与类似版本的完整dcs系统兼容，这简化了将此配置带入dcs的中央储存库，在本说明书中被称为“合并”。
34.为了促进合并，软件合并助理在独立计算设备或dcs中的工作站上作为向导操作。在连接到模块化控制系统时，合并助理在模块化控制器的配置数据中识别冲突的配置项、非冲突配置项和可能存在冲突但应该持续而不尝试冲突解决的配置项。合并助理还可以自动将共同的字符串预置(prepend)到在被导入到中央储存库的配置项，以同时解决多个潜在的冲突。此外，合并助理可以消除细读日志的需要，并通过生成冲突和非冲突的配置项的分组列表，并且这些列表经由用户界面屏幕，来减少将模块化控制系统合并到过程工厂所需的操作次数。在集成期间，用户可以在单个步骤中考虑所有冲突的配置项，而不需要监控日志中反映的冲突，并临时解决这些冲突。合并助理还可以执行许可和版本检查，以及预验证节点计数。
35.此外，为了将共同的字符串预置到如上所述的配置项中，合并助理在某些情况下实现自动防止冲突的算法。例如，该算法可以依赖于来自模块化控制系统的(一个或多个)设备的唯一设备标识符。或者，该算法可以使用当前时间值来生成唯一的标识符，或者该算法可以跟踪到目前为止已经集成了多少个模块化控制系统，并且将连续的数字分配给正被合并的每个新的模块化控制系统。在某些情况下，合并助理还可以根据先前的手动重命名实例来确定用户重命名意图，并生成自动重命名建议。
36.在一些场景中，本公开内容的模块化控制系统可以被集成到建立在不同、可能专有的平台上的过程控制系统中。在这种情况下，模块化控制器可以使用开放平台通信(opc)通信协议或诸如modbus之类的标准协议来与过程控制系统的节点进行通信。然而，如果模
块控制器被建立在deltav平台上，则合并助理可以本地地与模块化控制器进行通信，例如使用deltav协议。为此，模块化控制器可以支持过程工厂的方案中的地址以及模块化控制器网络中的不同地址。
37.在一些实现中，合并助理可以识别耦合到工厂的局域网(lan)的一个或多个模块化控制系统，创建模块化控制器参数的本地存储(例如，在其上合并助理执行的主机的存储器中)，并将每个模块化控制系统顺序地合并到dcs中。更具体地，对于每个模块化控制系统，合并助理可以将配置参数导入到本地存储器中，促进对冲突的配置项的修改，并将配置项加载到模块化控制系统的配置数据库中。因此，合并助理可以促进模块化控制系统的停用和随后的重新使用。
38.此外，合并助理在某些情况下可以自动检测配置中的冗余性，并在适当的情况下统一或创建共享类。以此方式，合并助理可以使模块化控制系统在控制算法与共享的系统资源之间共享逻辑和/或代码。此外，该实现中的合并助理可以自动组合或合并诸如类似命名的集合或其它共享的资源之类的冗余性。
39.接下来，参考图1讨论集成到分布式过程控制系统中的示例性分布式过程控制系统和示例性模块化控制系统。然后分别参考图2和3讨论网络地址和节点的配置的供应的示例。将参考图4、5a和5b讨论用于将模块化控制系统集成到更大的过程控制系统中的示例方法，其后讨论促进模块化控制系统的集成的合并助理的示例性用户界面。示例性系统
40.图1示出了实现分布式控制系统22的示例性过程工厂10。通常，分布式过程控制系统22具有一个或多个控制器40，每个控制器40经由输入/输出(i/o)设备或卡48(其可以是例如现场总线接口、profibus接口、hart接口、标准4-20ma接口等)连接到一个或多个现场设备或智能设备44和46。控制器40还经由数据高速通道54(其可以是例如以太网链路或其它链路适合的局域网(lan)链路)耦合到一个或多个主机或操作者工作站50、52。过程数据数据库58可以连接到数据高速通道58并且操作以收集和存储与工厂10内的控制器和现场设备相关联的参数、状态和其它数据。在过程工厂10的操作期间，过程数据数据库58可以从控制器40以及经由数据高速通道54间接地从设备44-46接收过程数据。
41.配置数据库60存储工厂10内的过程控制系统22的当前配置，如在其下载到并存储在控制器40和现场设备44和46内时。配置数据库60存储定义过程控制系统22的一个或多个控制策略的过程控制功能、设备44和46的配置参数、设备44和46对于过程控制功能的分配、以及与过程工厂10相关的其它配置数据。配置数据库60可以另外存储图形对象以提供过程工厂10的元件的各种图形表示。存储的图形对象中的一些可以对应于过程控制功能(例如，针对某个pid回路开发的过程图形)，并且其它图形对象可以是设备特定的(例如，与压力传感器对应的图形)。
42.过程工厂10还可以包括耦合到数据高速通道54的其它数据库，在图1中未示出以避免混乱。例如，数据历史库可以存储事件、警报、评论和由操作者采取的行动。事件、报警和评论可能涉及单独的设备(例如阀、变送器)、通信链路(例如，有线现场总线段、wirelesshart通信链路)或过程控制功能(例如，用于维持期望温度设定点的pi控制回路)。此外，知识储存库可以存储引用、操作者日志条目、帮助主题或到操作者和维护技术人员在监督进程工厂10时可能发现的这些和其它文档的链接。此外，用户数据库可以存储关于用
户(例如操作者12和维护技术人员16)的信息。对于每个用户，用户数据库可以存储例如他或她的组织角色、用户所关联的过程工厂10内的区域、工作团队关联等。
43.这些数据库中的每一个可以是任何期望类型的数据存储或具有任何期望类型的存储器的收集单元和用于存储数据的任何期望的或已知的软件、硬件或固件。当然，数据库不需要驻留在单独的物理设备中。因此，在一些实施例中，这些数据库中的一些在共享的数据处理器上实现。通常，有可能利用更多或更少的数据库来存储由上述数据库共同存储和管理的数据。
44.虽然控制器40、i/o卡48和现场设备44和46通常分布在整个有时恶劣的工厂环境中，但操作者工作站50和52以及数据库58、60等通常位于控制室或其它不太苛刻的环境，由控制器、维护和各种其它工厂人员容易地评估。然而，在一些情况下，可以使用手持设备来实现这些功能，并且这些手持设备通常被携带到工厂中的各个地方。
45.众所周知，每个控制器40，举例而言其可以是由艾默生过程管理公司出售的deltav
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控制器，存储和执行控制器应用，该控制器应用使用任何数量的不同的、独立执行的控制模块或块70来实现控制策略。每个控制模块70可以由通常所称的功能块构成，其中每个功能块是整体控制例程的一部分或子例程，并结合其它功能块(经由称为链路的通信)进行操作来实现过程工厂10内的过程控制回路。如所公知的，功能块，其可以是面向对象编程协议中的对象，通常执行以下功能中的一个以在过程工厂10内执行某些物理功能：诸如与变送器、传感器或其它过程参数测量设备相关联的输入功能，诸如与执行pid、模糊逻辑等控制的控制例程相关联的控制功能，或控制某些设备(例如阀门)的操作的输出功能。当然，存在混合和其它类型的复杂功能块，例如模型预测控制器(mpc)、优化器等。虽然现场总线协议和deltav系统协议使用以面向对象编程协议设计和实现的控制模块和功能块，但是可以使用任何期望的控制编程方案来设计控制模块，所述控制编程方案包括例如顺序功能块、梯形逻辑等，并且不限于使用功能块或任何其它特定编程技术来设计和实现。每个控制器40还可以支持应用套件，并且可以使用预测智能来提高生产资产的可用性和性能，包括机械设备、电气系统、过程设备、仪器、现场和智能现场设备44、46和阀。
46.在图1所示的工厂10中，连接到控制器12的现场设备44和46可以是标准的4-20ma设备，可以是智能现场设备，例如hart、profibus或foundation
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现场总线现场设备，其包括处理器和存储器，或者可以是任何其它期望类型的设备。诸如现场总线现场设备(标号为图1中的附图标记46)的这些设备中的一些可以存储和执行与在控制器40中实现的控制策略相关联的模块或子模块(例如功能块)。功能块72，如图1所示的设置在现场总线现场设备46中的两个不同的现场总线现场设备46中，可以结合控制器40内的控制模块70的执行来执行，以实现过程控制，如所公知的。当然，现场设备44和46可以是任何类型的设备，例如传感器、阀门、变送器、定位器等，并且i/o设备48可以是符合任何期望的通信或控制器协议(例如hart、现场总线、profibus等)的任何类型的i/o设备。
47.工作站50和52可以包括执行存储在存储器80中的指令的一个或多个处理器82。指令可以部分地实现在处理工厂10的操作期间提供各种显示的查看应用84，以使得操作者12能够查看和控制过程工厂10内，或者如在较大的工厂中常见的，在处理工厂10的分配对应操作者的部分内的各种操作。查看应用84可以包括或配合、支持诸如控制诊断应用、调谐应用、报告生成应用或可以用于帮助操作者12执行控制功能的任何其它控制支持应用的应
用。此外，查看应用84可以允许维护技术人员监督设备10的维护需求，例如，查看各种设备40、44和46的操作或工作状况。查看应用还可以包括支持应用，例如维护诊断应用、校准应用、振动分析应用、报告生成应用或可以用于帮助维护技术人员14执行工厂10内的维护功能的任何其它维护支持应用。
48.继续参考图1，示例性模块化控制系统100包括模块化控制器102、配置数据库104以及可以包括现场设备110的专门设备。模块化控制系统100可以是橇装式系统，其中设备102、104和110-114驻留在物理框架120内。模块化控制系统100可以被配置为以独立模式进行操作并且在工厂中执行相对复杂的功能，例如受控制方式的泵送液体、加热水、保持罐中的特定温度、执行过滤功能等。为此，模块化控制系统100可以包括阀、罐、传感器等。
49.模块化控制器102可以被本地地建立在分布式控制系统22的平台上。换句话说，模块化控制器102被专门开发用于分布式控制系统22，同时还能够进行自主操作。为此，模块化控制器102可以包括不需要中介(例如固件和/或软件的移植/适配层或相应的应用编程接口(api)功能)的固件和/或软件功能，以与分布式控制系统22的节点交互。特定软件架构中的模块化控制器102与分布式控制系统22的其它控制器共享一个或多个软件层。在任何情况下，作为本地于分布式控制系统22的平台，模块化控制器102的配置、安全机制和通信与分布式控制系统22完全兼容。
50.配置数据库104可以存储在诸如硬盘或闪存驱动器之类的非暂时计算机可读存储器上。根据实现方式，计算机可读存储器和模块化控制器102可以单独提供为单个芯片组的一部分。
51.制造商可以组装模块化控制系统100，将模块化控制系统100的参数配置有设定值和其它参数，例如pid回路的增益值、现场设备110的名称和标签、许可证、场所等等。制造商还可以配置参数安全性。例如，制造商可以将增益值作为受限制控制的一部分，并且要求仅在提供适当的密钥来解锁该变量时才改变该值。在某些情况下，制造商可以完全组装模块化控制系统100作为集成单元运输。
52.如图1所示，模块化控制系统100可以经由数据高速通道54耦合到设备10和分布式控制系统22。例如，可以是膝上型计算机的主机140可以执行合并助理150。或者，合并助理150在操作者工作站150或152中。在操作中，合并助理150帮助操作者有效且准确地将来自配置数据104的配置数据合并到集中式配置数据库60中。在某些情况下，合并助理150还生成关于重命名或重新标记配置数据库104中的项的自动建议，以解决与配置数据库60中的项的冲突。然后，合并助理150将经更新的配置数据加载到配置数据库104中。在一些情况下，当配置数据被更新时，主机140存储模块化控制系统100的配置数据。
53.根据另一实现，合并助理150通过将模块化控制系统集成引入的新配置数据分发到分布式控制系统22中，从而消除将新数据导入配置数据库60的需要。具体而言，与复制配置数据相比，合并助理150可以使用新标签在原地更新配置数据库104，以确保分布式控制系统22的范围内的唯一性。以此方式，合并助理150可以减少将模块化控制系统集成到分布式控制系统所需的时间，并且在某些情况下甚至可以提供“即时导入”。
54.尽管图1仅示出了一个模块化控制系统100，但是多个模块化控制系统可以集成到分布式过程控制系统22中。在这种情况下，合并助理150可以检测耦合到数据高速通道54的模块化控制系统，并且迭代地将相应的配置合并到集中式配置数据库60中。
55.为了更清楚地示出本公开内容的模块化控制系统可以实现的寻址方案，图2描绘了耦合到lan通信链路202的几个示例性模块化控制系统200a、200b和200c。还耦合到通信链路202的是主机210、操作者工作站212和分布式控制系统的各种节点，在图2中由控制器214表示。在一些情况下，模块化控制系统200a-c可以类似于图2的模块化控制100来实现。此外，组件202、210、212和214可以分别类似于组件54、140、50和40来实现。
56.在该示例实现中，模块化系统200a-c包括两个网络地址。例如，地址220和222中的每一个可以存储在相应的寄存器中。这些寄存器可以驻留在模块化控制器103中或者驻留在单独的存储器单元中，这取决于实现方式。使用地址220，模块化控制系统200例如可以与主机210以及模块化系统200b和200c进行通信。使用地址222，模块化控制系统200可以与工作站212和诸如控制器214之类的分布式控制系统的节点进行通信。地址220和222可以根据互联网协议(ip)规范来定义。然而，在一些实现中，地址220和222与不同的通信协议一起使用：在图2的示例中，主机210使用专有通信协议(例如ip上分层的deltav)与模块化控制系统200a-c进行通信，并且工作站212使用modbus或类似的标准与分布式控制系统的节点进行通信。
57.当分布式控制系统和模块化控制系统200a-c中的一个或多个由不同方提供并且工作站212不支持模块化控制系统的专用协议时，该配置可能是特别有利的。
58.为了更加清楚，图3示意性地示出了已经集成了多个模块化控制系统200a-c的分布式控制系统的示例性节点配置。如图3所示，模块化控制系统200a-c中的每一个可以实现分布式控制系统的一个或多个节点。例如，模块化控制系统200a包括三个节点250a、250b和250c，模块化控制系统200b仅实现一个节点，并且模块化控制系统200c仅实现一个节点。一旦将模块化控制系统200a-c集成到分布式控制系统中，分布式控制系统中的控制器和其它设备就可以将模块化控制系统200a-c的模块化控制器视为分布式控制系统的其它节点而不是plc或其它类型的自主控制器。示例性集成方法
59.图4是用于将模块化控制系统集成到过程控制系统中的示例性方法300的流程图。方法300可以被实现为存储在计算机可读存储器上并可由一个或多个处理器执行的指令集。虽然方法300可以在任何合适的设备和/或软件任务中实现，但是作为示例，下面参考图1的合并助理150讨论该方法。
60.方法300开始于框302，其中合并助理150可以检测模块化控制系统被检测到。为此，合并助理150可以使用由模块化控制系统支持的通信协议和/或分布式控制系统的协议，经由局域网广播特定命令。合并助理150然后可以建立到在模块化控制系统中操作的模块化控制器的连接。
61.在框304，合并助理150然后可以从模块化控制系统获取配置数据。合并助理150可以检查许可证、版本、节点、场所等，以确定是否可能发生兼容性问题。更一般地，框304处的合并助理150可以识别在模块化控制系统的级别的潜在问题，而不是在更具体的单个项的级别的问题，如下所述。
62.接下来，在框306，合并助理150可以识别冲突的项。例如，模块化控制系统的配置数据库中的某个持久性图形对象“siglobals.fxg”可以对应于已经在分布式控制系统的配置数据库中列出的相同持久性图形对象的不同版本。合并助理150可以查询分布式控制的
配置数据库，将版本中的这种差异识别为潜在的冲突，产生适当的警告，并且在某些情况下，通过例如修改对象的名称来提供适当的控制以解决冲突。下面将参照图6a-6ai进一步讨论在这些情况下合并助理150可以产生的示例性接口屏幕。通常，合并助理150可以将各种配置类型(图形、逻辑、硬件等)和各种特定类型(例如，控制类型或设备模块)的项识别为与其它项相冲突。
63.此外，在一些实现中，合并助理150可以使用项类型的列表，该列表指定当合并助理识别潜在冲突时要建议的适当动作。项列表和相应的动作可以被实现为存储在执行合并助理150的主机的存储器中的配置文件。在示例性实现中，对于第一项类型集合，列表指定合并助理150应当自动通过将特定字符串预置到项的标识符来解决冲突，并为操作者生成适当的通知；对于第二项类型集合，列表指定合并助理150应自动生成通知而不尝试自动解决冲突；对于第三项类型集合，列表指定合并助理150应将相应的项列出为非冲突的，并通知操作者相应的项不应被导入中央配置数据库，等等。
64.属于上述第三集合的项类型的一个示例是参数安全性。在示例性场景中，模块化控制系统的制造商将软件锁定应用于增益复位速率参数。例如，操作者可以通过模块化控制系统的用户接口本地地提供适当的密钥，或者经由专门的用户接口远程地访问模块化控制系统，来改变该参数的值，但是可能期望防止该参数在模块化控制系统已经集成到分布式控制系统中之后，经由分布式控制系统的工作站进行修改。换句话说，可能期望保持该参数与分布式控制系统的配置的独立性。相应地，项类型列表可以指示不需要将该锁定导入到分布式控制系统的集中式配置数据库中，并且该锁定不应被分布式控制系统的配置数据所取代。
65.此外，在一些实现中，合并助理150确定逻辑中的某些冗余是否可以在分布式控制系统的节点之间合并和共享。例如，如果模块化控制系统包括特定逻辑块，其中合并助理150还以不同的名称将该逻辑块定位于集中式配置数据库中，则合并助理150在某些情况下可以自动向操作者建议他或她链接将逻辑块链接到模块化控制系统(或者自动执行链接，如果期望的话)。
66.继续参考图4，合并助理150然后根据操作者输入修改冲突的项(方框308)。一旦配置完成，合并助理150还允许操作者选择哪些项应该被加载回到模块化控制系统中。
67.在框310，合并助理150可以将所选择的项导入临时储存库。例如，参考回到图1，项可以存储在主机140或工作站50的存储器中。合并助理150还可以将这些项加载到分布式控制系统的集中式配置数据库中(例如，图1的数据库60)。或者，合并助理150可以在成功配置模块化控制系统之后将这些项加载到集中式配置数据库。
68.然后，在框312处，合并助理150停用模块化控制系统的节点，并且在框314处，利用新配置重新使用这些节点。在某些情况下，合并助理150可以重新使用比在模块化控制系统中配置的节点更多的节点。例如，在独立模式下的模块化控制系统可以作为具有单个节点的独立plc来操作，但是相同的模块化控制系统可以作为分布式控制系统的多个节点来操作。在框316处，合并助理150可将新配置下载到模块化控制系统中。
69.合并助理150可以检查在局域网上是否存在需要配置的其它模块化控制系统。如果存在一个或多个模块化控制系统，则流程返回到框302。否则，该方法300结束。
70.为了进一步清楚起见，图5a和5b更详细地示出了用于将模块化控制系统集成到更
大的控制网络中的技术。根据这些图，合并助理150可以通过传递、计划、导入/复制和重新使用来引导操作者。术语“proplus”是指在配备有存储设备的主机上实现的包括合并助理150或类似软件模块的软件的示例性实现。包围图5a和5b中的各种步骤的描述的框分别标有指代手动和自动操作的人员图标或齿轮图标。然而，图5a和5b仅示出了手动和自动操作之间的示例性划分。合并助理的示例性用户接口
71.图6a-6ai示出了当将模块化控制系统合并到分布式过程控制系统中时，合并助理可以向操作者呈现的屏幕截图的示例序列。在这些图中，术语“pk控制器”是指诸如图1所示的控制器102之类的模块化控制器。为了清楚起见，参考合并助理150讨论图6a-6ai的屏幕截图。
72.图6a的屏幕截图示出了包括操作者的一般指令的输入屏幕。如图6b所示，操作者可以选择启动将模块化控制系统集成到更大的控制系统中的新项目(这些图中的“pk项目”)，继续创建先前启动的项目。当检测到了多个模块化控制系统时，操作者可以选择这些系统中的检测到的一个来进行集成。
73.图6c示出了合并助理150可以显示以接收来自操作者的认证信息以访问检测到的模块化控制系统的模块化控制器的屏幕截图，其中操作者选择从独立的、使用的(commissioned)模块化控制器获取项目。一旦用户输入认证信息(图6d)，合并助理150可以从模块化控制系统获取项目信息，将信息保存到主机(在这种情况下，某个膝上型计算机)上的期望位置，并且显示对应的通知(图6e-g)。
74.现在参考图6h，合并助理150可以提供用于执行就绪检查的操作者控制。一旦操作者启动该控制，合并助理150就可以通过访问分布式控制系统的集中式配置数据库和可能的其它节点，并将该配置数据与从模块化控制系统获取的配置数据进行比较，来检查版本兼容性。然后，合并助理150可以生成检查版本兼容性的结果的交互式列表，该列表由诸如版本、场所、许可证、节点计数等的类别组织(图6i、6j)。
75.如图6k所示，操作者可以选择版本类别。在该示例性场景中，分布式控制系统和模块化控制系统被建立在deltav平台上。合并助理150显示分布式控制系统的deltav的版本，并提供用于将项目迁移到不同版本的控制(图6l)。操作者在该场景中选择进行迁移(图6m、6n)。此外，操作者还可以选择查看许可证(图6o)。
76.现在参考图6p，合并助理150接下来可以继续进行以鉴于操作者的输入修改各种冲突的项并通知操作者关于非冲突的项。对于每个冲突的项，合并助理150可以显示冲突项的名称、配置类型(例如，图形、逻辑、硬件)、项类型(例如，全局、控制模块、设备模块、控制器)、修改历史、关于模块化控制系统或分布式控制系统中的项是否较新的指示等等。合并助理150可以显示非冲突项的类似信息，除了当然对于非冲突项没有冲突信息的指示。出于操作者方便，合并助理150可以提供用于基于各种准则对冲突和/或非冲突的项进行分组的交互式控制。
77.合并助理150还可以提供用于向冲突项的名称添加前缀以将解决所有冲突的交互式控制作为单个操作。在其它实现中，合并助理150可以允许操作者以任何合适的方式修改名称，诸如通过附加后缀而不是前缀。响应于操作者选择该控制，如图6p所示，合并助理150允许操作者指定要添加到所选类型的项的名称的特定字符(图6q)。在这种情况下，操作者
选择仅将前缀应用于模块的原始名称，而不是所有项。用户可以激活控制以将特定名称预置到冲突的项(图6r)。如图6s所示，一旦重命名操作完成，合并助理150将重命名的项从冲突项分组移动到非冲突项分组。
78.在某些情况下，操作者可能尝试向项的原始名称添加导致总长度超过特定限制的字符串(图6t)。操作者可以在启动下载之前适当地修改名称，如图6u所示。合并助理150可以在非冲突项的列表中显示修改的名称(图6v)。
79.在一些实现中，合并助理150自动执行参考图6p-s讨论的步骤。例如，合并助理150可以基于检测模块化控制系统的顺序(例如，“pk_1_”在检测第一模块化控制系统之后，“pk_2_”在检测第二模块化控制系统之后，等等)来生成该名称。
80.此外，合并助理150在某些情况下可以分析操作者提供的前缀以识别意图。然后，合并助理150可以提供按照操作者的先前选择自动地提供重命名建议。例如，如果操作者首先使用合并助理150将三个模块化控制系统集成到较大的控制系统中，并分别添加前缀“pk_1_”、“pk_2_”和“pk_3_”，则当操作者使用合并助理150来集成另一模块化控制系统时，合并助理150可以自动建议“pk_4_”。
81.现在参考图6w，合并助理150可以生成单个交互式屏幕，操作者可以经由该交互屏幕选择冲突项和非冲突项中的哪些应该被下载到模块化控制器中。操作者可以使用复选框来选择和取消选择各个项、项类型、甚至整个配置类型。
82.接下来，合并助理150可以用于操作者启动将配置数据下载到模块化控制系统的控制(图6x)。合并助理150可以显示进度和结果(图6y和6z)。
83.然后，合并助理150提供用于启动模块化控制系统的停用和重新使用的操作者控制器(图6aa)。合并助理150然后提供对模块化控制系统的节点的指示和用于选择这些节点中的哪一些应被重新使用的控制(图6ab和6ac)。合并助理150然后可以顺序地停用和重新使用各个节点(图6ad和6ae)。一旦节点已被重新使用，合并助理150可以提供用于更新和下载固件的操作者控制(图6af)。在一些实现中，合并助理150允许操作者同时选择多个节点。图6ag和6ah示出了合并助理150可以显示以通知操作者下载固件的进度的示例性截图。然后，合并助理可以通知操作者集成过程完成(图6ai)。
84.在一些实现中，合并助理150还可以提供附加功能，例如提供各种项的可视表示以便于手动合并。例如，合并助理150可以在一侧显示模块化控制系统的配置的可视表示，在另一侧显示分布式控制系统的配置的相应部分的可视表示，并且用户可以例如将项从一侧拖放到另一侧，或者以其它方式使用可视表示来使合并更有效率和/或准确。附加说明
85.除非另有说明，否则本文使用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“识别”、“呈现”、“显示”等之类的词语的论述可以指操纵或变换在一个或多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器、或其组合)、寄存器、或其它接收、存储、传输或显示信息的机器组件内被表示为物理(例如，电的、磁的或光的)量的数据的机器(例如，计算机)的动作或过程。
86.当以软件实现时，本文描述的任何应用、服务、引擎、例程和模块可以存储在任何有形的、非暂时性计算机可读存储器中，例如磁盘、激光盘、固态存储器设备、分子存储器存储设备、光盘或其它存储介质中，存储在计算机或处理器的ram或rom中，等等。虽然本文所公开的示例性系统被公开为除了其它各项以外，包括在硬件上执行的软件和/或固件，但是
应当注意，这样的系统仅仅是说明性的，不应被认为是限制性的。例如，可以想到，这些硬件、软件和固件组件中的任何一个或全部可以专门以硬件、专门以软件或以硬件和软件的任何组合来体现。因此，本领域普通技术人员将容易地理解，所提供的实施例不是实现这种系统的唯一方式。
87.因此，虽然已经参照具体示例描述了本公开内容的技术，但是这些具体示例仅旨在是说明性的而不是对本发明进行限制，但是对于本领域普通技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对所公开的实施例进行改变、添加或删除。