用于工业过程工厂的软件定义控制系统中的动态维护冗余和负载平衡的系统和方法与流程

技术特征：
1.一种工业过程控制系统，包括：多个过程控制现场设备，其运行以控制工业过程工厂中的物理过程；通信基础设施，其将所述多个过程控制现场设备通信耦合到软件定义控制系统，所述软件定义控制系统从所述多个过程控制现场设备接收数据并向所述多个过程控制现场设备发送命令；数据集群，所述数据集群包括多个计算节点，所述数据集群执行软件定义控制系统(sdcs)，每个计算节点包括：执行操作系统的处理器；存储器；以及耦合到所述数据集群中的一个或多个其他计算节点的通信资源；应用层，其包括在所述数据集群中实例化的多个容器，所述多个容器中的每个容器为在所述数据集群的相应计算节点的本地操作系统内执行的隔离执行环境，所述多个实例化容器协作以促进所述sdcs中控制策略的执行；以及协调器服务，其配置为：配置所述多个容器中的第一容器以包括在所述第一容器内执行的服务；以及指派所配置的第一容器以在多个硬件资源中的可用硬件资源上执行，从而控制在所述工业过程工厂中运行的多个过程控制现场设备，以根据输入材料生产产品。2.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，配置第一容器以包括在所述第一容器内执行的服务包括：配置所述第一容器以执行控制器服务，所述控制器服务被配置为从所述多个过程控制现场设备接收数据，以根据所接收的数据确定一个或多个控制输出，并将所述一个或多个控制输出发送给所述多个现场设备中的一个或多个现场设备。3.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，配置第一容器以包括在所述第一容器内执行的服务包括：配置所述第一容器以执行输入/输出(i/o)服务器服务。4.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，配置第一容器以包括在所述第一容器内执行的服务包括：配置所述第一容器以执行历史库服务。5.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，配置第一容器以包括在所述第一容器内执行的服务包括：配置所述第一容器以执行分布式报警子系统服务。6.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，配置第一容器以包括在所述第一容器内执行的服务包括：配置所述第一容器以执行诊断子系统服务。7.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的第一容器以在可用硬件资源上执行包括：指派所配置的第一容器以在特定电源上执行。8.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的容器以在可用硬件资源上执行包括：指派所配置的第一容器以在特定数据集群上执行。9.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的第一容器以在可用硬件资源上执行包括：指派所配置的第一容器以在特定数据集群上执行。10.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的容器在可用硬件资源上执行包括：指派所配置的第一容器以在多个服务器中的特定服务器上执行。11.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的第一容器以在可用硬件资源上执行包括：指派所配置的第一容器以在特定处理器上执行。
12.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的第一容器以在可用硬件资源上执行包括：指派所配置的第一容器以在特定处理器内核上执行。13.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的第一容器以在可用硬件资源上执行包括：指派所配置的第一容器以使用特定存储设备执行。14.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的第一容器以在可用硬件资源上执行包括：指派所配置的第一容器以使用特定存储资源执行。15.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，所述协调器服务还被配置为：动态添加或移除硬件资源。16.根据权利要求15所述的工业过程控制系统，其中，动态添加或移除硬件资源包括：向所述数据集群添加物理服务器或从所述数据集群中移除物理服务器。17.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的第一容器以在可用硬件资源上执行包括：根据与所述可用硬件资源相关的指标选择所述可用硬件资源。18.根据权利要求17所述的工业过程控制系统，其中，所述指标为处理带宽、网络带宽、存储资源或所述可用硬件资源与另一组件之间的通信延迟。19.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，指派所配置的第一容器以在可用硬件资源上执行包括：根据与所述当前硬件资源、所述可用硬件资源相关的指标，或所述当前硬件资源的指标与所述可用硬件资源的指标之间的比较结果，将所配置的第一容器从在当前硬件资源上执行移动到在所述可用硬件资源上执行。20.根据权利要求19所述的工业过程控制系统，其中，所述指标为处理带宽、网络带宽、存储资源或所述可用硬件资源与另一组件之间的通信延迟。21.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，所述协调器服务还被配置为：配置一个或多个冗余容器以包括在所述一个或多个冗余容器中的每个冗余容器内执行的服务；指派所述一个或多个冗余容器中的每个冗余容器以在所述多个硬件资源的相应可用硬件资源上执行。22.根据权利要求21所述的工业过程控制系统，其中，所述协调器服务还被配置为：将所述第一容器指派为活动容器，在所述活动容器内执行的服务的输出为驱动输出。23.根据权利要求21所述的工业过程控制系统，其中，所述协调器服务还被配置为：将所述一个或多个冗余容器中的一个冗余容器指派为活动容器，以使得所述第一容器成为冗余，其中，在所述活动容器内执行的所述服务的输出为驱动输出。24.根据权利要求21所述的工业过程控制系统，其中，所述协调器服务还被配置为：维护冗余容器列表；以及在指派新的活动容器时更新所述冗余容器列表。25.根据权利要求21所述的工业过程控制系统，其中，指派所述一个或多个冗余容器中的每个冗余容器以在相应的可用硬件资源上执行包括：选择所述相应的可用硬件资源，以使得所述一个或多个冗余容器中的每个冗余容器在至少一个方面建立容错。26.根据权利要求25所述的工业过程控制系统，其中，在至少一个方面建立容错包括：在所述一个或多个冗余容器中建立处理器多样性。27.根据权利要求25所述的工业过程控制系统，其中，在至少一个方面建立容错包括：
在所述一个或多个冗余容器中建立服务器多样性。28.根据权利要求25所述的工业过程控制系统，其中，在至少一个方面建立容错包括：在所述一个或多个冗余容器中建立电源多样性。29.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，所述协调器服务还被配置为：接收所述第一容器为优先容器的指示；以及在所述可用硬件资源上维护资源可用性的预设阈值，以确保所述优先容器和/或所述可用硬件资源满足或超过规定的性能要求。30.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，所述协调器服务还被配置为：将所述第一容器从执行以控制所述多个过程控制现场设备移动到执行以监控所述多个过程控制现场设备。31.根据权利要求1所述的工业过程控制系统，其中，所述第一容器在第二容器内实例化，并且其中，所述协调器服务还被配置为将所述第一容器从在所述第二容器内实例化移动到在第三容器内实例化。

技术总结
过程工厂中的软件定义分布式控制系统(SDCS)包括应用层，该应用层包括在数据集群中实例化的多个容器。每个容器都是在相应计算节点的本地操作系统内执行的隔离执行环境。容器协作以促进SDCS中控制策略的执行，并包括跨数据集群运行的超融合基础架构(HCI)，其中，HCI被配置为经由适配器服务与应用层通信。HCI包括软件定义(SD)的计算资源、SD存储资源、SD联网资源和协调器服务。协调器服务被编程为配置第一容器以包括在第一容器内执行的服务。协调器服务还指派第一容器以在可用硬件资源上执行，从而控制在过程工厂中运行的多个现场设备。备。备。


技术研发人员：A
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：2022.06.16
技术公布日：2022/12/16