本發(fā)明涉及一種過程控制系統(tǒng)，特別是用于輸入/輸出系統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、過程控制系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。過程控制系統(tǒng)可以包括幾個不同的硬件單元。例如在過程工業(yè)或汽車工業(yè)中，過程控制系統(tǒng)可以被用于控制復(fù)雜的生產(chǎn)工廠。實際上，過程控制系統(tǒng)包括幾個不同的現(xiàn)場設(shè)備，這些現(xiàn)場設(shè)備與模塊終端單元上的i/o模塊連接。過程控制系統(tǒng)的i/o信號由通常非常靠近自動化過程安裝的遠(yuǎn)程i/o系統(tǒng)來收集和分發(fā)。這些遠(yuǎn)程i/o系統(tǒng)經(jīng)由現(xiàn)場總線被連接到過程控制系統(tǒng)。將現(xiàn)場總線信號轉(zhuǎn)換成控制器可讀/可處理/可理解的數(shù)據(jù)對象將在被稱為現(xiàn)場總線通信接口(fci)或有時被稱為通信接口(ci)的單元中進行。

2、用于過程自動化的控制裝備需要長期作為產(chǎn)品和服務(wù)備件可用，但電子市場的變化速度要快得多。在必須更新硬件部件的情況下，則用于每種現(xiàn)場總線類型的現(xiàn)場總線通信接口硬件的多種變體必須被重新設(shè)計，而這會導(dǎo)致巨大的維護工作。

3、由于上述原因，現(xiàn)在顯然需要提供另一種過程控制系統(tǒng)。

4、通過閱讀以下描述而變得顯而易見的這些和其它目的通過獨立權(quán)利要求的主題得以解決。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的方面提供了一種過程控制系統(tǒng)，包括：至少一個模塊終端單元；至少一個適配器模塊，該至少一個適配器模塊被布置在模塊終端單元上并且被配置為與現(xiàn)場設(shè)備通信；以及至少一個控制器模塊，該控制器模塊被布置在模塊終端單元上并且被配置為處理來自適配器模塊的數(shù)據(jù)；其中適配器模塊和控制器模塊通過對等連接來彼此連接，特別是通過模塊終端單元來彼此連接。

2、模塊終端單元也可以被描述為安裝終端單元。模塊終端單元也可以被描述為底板或背板。模塊終端單元被配置為保持適配器模塊和控制模塊。更多的模塊(例如，電源模塊)可以被布置在模塊終端單元處。模塊終端單元可以包括用于為模塊供電并且用于模塊之間的數(shù)據(jù)傳送的電路。

3、適配器模塊可以優(yōu)選地僅包含/包括現(xiàn)場總線特定收發(fā)器和/或硬件驅(qū)動器。適配器模塊可以被連接到輸入/輸出模塊或i/o模塊，特別是遠(yuǎn)程i/o模塊。

4、適配器模塊和控制模塊通過對等連接來連接。通過模塊終端單元來提供對等連接。對等連接也可以被描述為對等適配器通道。對等連接可以包括任何可能類型的信號。對等連接的信號類型可以是電單端信號、電差分信號、無線信號或光信號。來自i/o設(shè)備的信號經(jīng)由對等連接通過適配器模塊到達控制器模塊。該信號還可以被描述為現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)，因為通過對等連接傳送的數(shù)據(jù)可以源自現(xiàn)場設(shè)備。

5、本發(fā)明在選擇不同現(xiàn)場總線類型時允許高度靈活性。當(dāng)選擇了現(xiàn)場總線時，可以將其自由分配給控制器模塊。而且，對等連接的某些信號可以被用于快速檢測新的或不同的適配器模塊的插入、移除或故障。此外，特別是與模塊終端單元上的總線架構(gòu)相比，由于對等連接，不會再出現(xiàn)由電氣架構(gòu)引起的帶寬限制。為了實現(xiàn)這些特征，通用cpu核心可以被用于所有的現(xiàn)場總線類型。

6、在實施例中，控制模塊通過對等連接被連接到多個適配器模塊。這允許同時控制多個現(xiàn)場設(shè)備。特別是具有相同和/或不同的現(xiàn)場總線協(xié)議的多個設(shè)備。

7、在實施例中，適配器模塊通過對等連接被連接到多個控制器模塊。這樣，可以進行不同的設(shè)置。此外，出于冗余原因，可以使用一個控制器模塊作為備份控制器模塊。

8、在實施例中，多個控制器模塊中的至少一個控制器模塊是冗余控制器模塊。通過這樣做，可以防止可能的停滯。

9、在實施例中，對等連接包括多個對等信號通道，特別是雙向通道和/或單向通道。更準(zhǔn)確地說，一組對等布線與若干差分和單端信號一起被組合到對等連接或?qū)Φ冗m配器通道。對于一些連接，多個信號必須被提供/是可能的。例如，為了控制用于profibusdp的rs485收發(fā)器/驅(qū)動器，需要三個信號：傳輸、接收以及方向控制。在不同的示例中，為了控制abb模塊總線，需要五個信號：傳輸、接收、方向控制、同步時鐘以及同步時鐘使能。

10、在實施例中，適配器模塊包括選擇器元件，該選擇器元件被配置為選擇多個對等連接中的一個對等連接。這意味著，選擇器元件被配置為在不同的對等連接之間進行切換。選擇器元件可以是軟件邏輯或硬件元件。

11、在實施例中，適配器模塊包括配置元件，配置元件被配置為控制選擇器元件。配置元件可以被連接到控制模塊，以控制選擇器元件應(yīng)該切換到哪個對等連接。

12、在實施例中，控制模塊包括配置單元，其中配置單元被配置為與適配器模塊的配置元件通信。配置單元被配置為控制適配器模塊的配置元件。配置單元也可以被描述為配置管理器。配置單元與配置元件通信。

13、在實施例中，適配器模塊的選擇器元件包括到控制模塊的選擇器元件的對等連接，并且適配器模塊的配置元件包括到控制模塊的配置單元的服務(wù)總線連接。更準(zhǔn)確地，配置元件或多個配置元件以及配置單元或多個配置單元可以通過單個總線連接來彼此連接。單個總線連接可以是服務(wù)總線連接和/或冗余配置總線連接。也有可能存在多個總線連接。

14、模塊終端單元優(yōu)選地包括多個對等適配器通道。將適配器模塊靈活分配給控制模塊可以由選擇器元件根據(jù)應(yīng)用需求來建立。如上所述，控制模塊和適配器模塊各自使用服務(wù)總線連接，用于將選擇器元件設(shè)置為所期望/選擇的對等連接。

15、在實施例中，適配器模塊和控制器模塊是分離的硬件部件。這允許單獨地切換或修復(fù)任何模塊。備選地，適配器模塊硬件和控制模塊硬件可以被放置于相同的模塊殼體中。然后，適配器模塊可以直接與控制器模塊連接，無需模塊終端單元中的連接。

16、在實施例中，對等連接是通過模塊終端單元中的布線來實現(xiàn)的。更準(zhǔn)確地說，布線被嵌入在模塊終端單元內(nèi)部和/或被嵌入在模塊終端單元上。例如，布線可以被嵌入在板或模塊終端單元的種類中。

17、在實施例中，模塊終端單元中的對等連接的布線是無源布線。這意味著，布線可以通用。

18、在實施例中，適配器模塊包括用于一個或多個現(xiàn)場總線的收發(fā)器元件。收發(fā)器元件可以被用于轉(zhuǎn)換來自i/o設(shè)備的信號，使得該信號可以通過對等連接被發(fā)送。

19、在實施例中，控制模塊包括用于一個或多個現(xiàn)場總線的現(xiàn)場總線通信處理器?，F(xiàn)場總線通信處理器可以由硬件元件和軟件元件組成。現(xiàn)場總線通信處理器可以被配置為處理由對等連接接收的信號?，F(xiàn)場總線通信處理器可以包括具有存儲器的cpu核心，并且可以被用于過程自動化控制。在本發(fā)明的上下文中可以廣泛地理解術(shù)語cpu核心。術(shù)語“cpu核心”可以包括現(xiàn)代數(shù)字處理系統(tǒng)的所有典型特性，如cpu、mcu、soc、fpga、dsp和/或ai引擎。

20、現(xiàn)場總線通信處理器可以具有相同或不同的現(xiàn)場總線類型的一個或多個現(xiàn)場總線通信處理器實例。

技術(shù)特征：

1.一種過程控制系統(tǒng)(10)，所述過程控制系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述控制器模塊(13)通過對等連接被連接到多個適配器模塊(12)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述適配器模塊(12)通過對等連接(14)被連接到多個控制器模塊(13)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述多個控制器模塊(13)中的至少一個控制器模塊(13)是冗余控制器模塊(13)。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述對等連接(14)包括多個對等信號通道，特別是雙向通道和/或單向通道。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述適配器模塊(12)包括選擇器元件(15)，所述選擇器元件(15)被配置為選擇多個對等連接(14)中的一個對等連接。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述適配器模塊(12)包括配置元件(16)，所述配置元件(16)被配置為控制所述選擇器元件(15)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述控制器模塊(13)包括配置單元(17)，其中所述配置單元(17)被配置為與所述適配器模塊(12)的配置元件(16)通信。

9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述適配器模塊(12)的所述選擇器元件(15)包括到所述控制器模塊(13)的所述選擇器元件(15)的對等連接(14)，并且所述適配器模塊(12)的所述配置元件(16)包括到所述控制器模塊(13)的所述配置單元(17)的服務(wù)總線連接(18)。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述適配器模塊(12)和所述控制器模塊(13)是分離的硬件部件。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述對等連接(14)是通過所述模塊終端單元(11)中的布線實現(xiàn)的。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述模塊終端單元(11)中的所述對等連接(14)的所述布線是無源布線。

13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述適配器模塊(12)包含所述選擇器元件(15)的信號與現(xiàn)場總線信號之間的電絕緣。

14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述適配器模塊(12)包括用于一個或多個現(xiàn)場總線的至少一個收發(fā)器元件(19)。

15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述控制器模塊(13)包括用于一個或多個現(xiàn)場總線的現(xiàn)場總線通信處理器(20)。

16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的過程控制系統(tǒng)，其中所述控制器模塊(13)包括投票單元(21)，所述投票單元被連接到所述選擇器元件(15)和所述現(xiàn)場總線通信處理器(20)。

技術(shù)總結(jié)
一種過程控制系統(tǒng)，包括：至少一個模塊終端單元、至少一個適配器模塊和至少一個控制器模塊，該適配器模塊被布置在模塊終端單元上并且被配置為與現(xiàn)場設(shè)備通信，該控制器模塊被布置在模塊終端單元上并且被配置為處理來自適配器模塊的數(shù)據(jù)，其中適配器模塊和控制器模塊通過對等連接來彼此連接，特別是通過模塊終端單元來彼此連接。

技術(shù)研發(fā)人員：托馬斯·科爾,石煥,劉文英,洪婷婷
受保護的技術(shù)使用者：ABB瑞士股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2