DE102007045729A1

DE102007045729A1 - Verfahren der Kommunikation zwischen Steuerungen in einem Sicherheits-Mess-, Steuerungs- und Regelungssystem oder einem Prozesssteuerungssystem

Info

Publication number: DE102007045729A1
Application number: DE102007045729A
Authority: DE
Inventors: Gary Keith Georgetown Law; Kent Allan Round Rock Burr; Godfrey R. Austin Sherriff
Original assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Current assignee: Fisher Rosemount Systems Inc
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: GB0719122D0; US7865251B2; JP5154874B2; HK1116266A1; GB2445636A; GB2445636B; DE102007045729B4; CN101154103A; US20070083275A1; CN101154103B; JP2008102920A

Abstract

Das angemeldete System weist eine E/A-Karte auf, die als Schnittstelle zwischen zwei Prozesssteuerungen über eine Kommunikationsleitung verwendet wird, die von einer primären Kommunikationsleitung getrennt ist, die die beiden Prozesssteuerungen mit einem Bedienrechner verbindet. Die Prozesssteuerungen können auf die E/A-Karte auf ähnliche Weise wie auf zur Verbindung von Feldgeräten verwendete E/A-Karten zugreifen. Auf diese Weise braucht die physische Hardware- und Softwarearchitektur nicht für Kommunikationen zwischen Steuerungen modifiziert nnen als allgemeine E/A-Kommunikation programmiert werden.

Description

Dies ist eine teilweise Fortsetzung der U.S. Anmeldung mit der Seriennummer. 10/352,396, eingereicht am 28. Januar 2003, deren gesamte Offenlegung hiermit durch Verweis zum Bestandteil dieses Dokuments gemacht wird.
Technologischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Prozesssteuerungssysteme einer Prozessanlage, die ein Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Gerät verwenden, um Kommunikationen zwischen Steuerungen zur Verfügung zu stellen.
Beschreibung der entsprechenden Technik
Prozesssteuerungssysteme der Art, wie sie in Prozessen in der Chemie-, Petroleum- oder anderen Industrien eingesetzt werden., weisen typischerweise eine oder mehrere Prozesssteuerungen auf, die über analoge, digitale oder kombinierte analoge/digitale Busse mit mindestens einer Host- oder Bedienerstation und einem oder mehreren Feldgeräten kommunikativ verbunden sind. Die Feldgeräte, bei denen es sich beispielsweise um Ventile, Ventilsteller, Schalter und Geber (beispielsweise Temperatur-, Druck- und Strömungsgeschwindigkeitssensoren) handeln kann, erfüllen innerhalb der Prozessanlage bestimmte Funktionen wie beispielsweise Öffnen oder Schließen von Ventilen und Messung von Prozessparametern. Die Prozesssteuerungen empfangen Signale, die von den Feldgeräten durchgeführte Prozessmessungen und/oder andere Informationen im Zusammenhang mit den Feldgeräten repräsentieren, verwenden diese Information zur Implementierung von Steuerungsroutinen und erzeugen sodann Steuerungssignale, die über die Busse zu den Feldgeräten übertragen werden, um den Ablauf des Prozesses zu steuern. Die von den Feldgeräten und von den Steuerungen kommenden Informationen werden typischerweise einer oder mehreren Anwendungen zur Verfügung gestellt, die von der Bedienerstation ausgeführt werden, um einen Bediener in die Lage zu versetzen, jede beliebige gewünschte Funktionen in Bezug auf den Prozess durchzuführen. Dies kann beispielsweise das Konfigurieren des Prozesses, die Betrachtung des aktuellen Status des Prozesses, eine Änderung des Prozessablaufs etc. sein.
In einigen Prozesssystemen kann ein separates Sicherheitssystem vorgesehen werden, um signifikante sicherheitsbezogene Probleme innerhalb der Prozessanlage zu erkennen und um automatisch Ventile zu schließen, die Stromversorgung von Geräten zu trennen, Ströme innerhalb der Anlage umzuschalten etc., wenn ein Problem auftritt, das eine ernsthafte Gefahr in der Anlage auslösen oder dazu führen könnte wie beispielsweise ein Verschütten giftiger Chemikalien, eine Explosion etc. Diese Sicherheitssysteme weisen typischerweise eine oder mehrere separate Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Geräte auf, die, abgesehen von den Prozesssteuerungssteuerungen, Steuerungen aufweisen, die über innerhalb der Prozessanlage angeordnete separate Busse oder Kommunikationsleitungen mit Sicherheitsfeldgeräten verbunden sind. Die Sicherheitssteuerungen verwenden die Sicherheitsfeldgeräte, um signifikanten Ereignissen zugeordnete Prozessbedingungen festzustellen wie beispielsweise die Stellung bestimmter Sicherheitsschalter oder Absperrventile, zu starke oder zu geringe Strömung im Prozess, Betrieb wichtiger Stromerzeugungs- oder Steuerungsgeräte, Betrieb von Fehlererkennungsgeräten etc., um dadurch "Ereignisse" innerhalb der Prozessanlage zu erkennen. Wenn ein Ereignis erkannt wird, ergreift die Sicherheitssteuerung eine Maßnahme der einen oder anderen Art, um die nachteilige Auswirkung des Ereignisses zu begrenzen, beispielsweise ein Schließen von Ventilen, Abschalten von Geräten, Abschalten der Energieversorgung für Abschnitte der Anlage etc.
Einige Prozesssteuerungen und/oder Sicherheitssteuerungen können vollständig voneinander getrennt sein. Diese Trennung kann ein Produkt der Prozesssteuerungskonstruktion sein, wo diese Steuerungen allgemein konstruiert sind, unabhängig voneinander zu arbeiten. Es können jedoch einige Situationen entstehen, die es erfordern, dass getrennte Prozesssteuerungen miteinander kommunizieren, wenn beispielsweise ein von den beiden oder mehr Prozesssteuerungen gesteuerter Prozess eine Koordination zwischen den beiden oder mehr Prozesssteuerungen erfordert. Während einige Systeme eine gewisse Kommunikation zwischen Steuerungen zur Verfügung stellen können, kann diese Kommunikation zwischen Steuerungen ineffizient sein, da sie Steuerungsressourcen in Anspruch nimmt, die ansonsten für Steuerungsfunktionalität verwendet würden. Darüber kann selbst in einem Prozesssteuerungssystem, in dem die Kommunikation ohne Verwendung eines Bedienrechners gesendet werden mag, die Kommunikation auf ein primäres Kommunikationsnetzwerk begrenzt sein, das für Kommunikationsfunktionen auf höherer Ebene und nicht für eine Kommunikation zwischen Steuerungen besser geeignet ist. In anderen Ausführungen können die Kommunikationen von einem dedizierten Kommunikationsprozessor ausgeführt werden, der im Wesentlichen ein Koprozessor der Steuerung ist. Eine spezielle Konfiguration kann erforderlich sein, um Informationen an den Kommunikations-Koprozessor zu senden und um Informationen von dem Kommunikations-Koprozessor zu empfangen, um ein Steuerungsschema zu implementieren. Vorhandene Systeme können somit einen ineffizienten oder einen nicht existenten Kommunikationsprozess zwischen Steuerungen haben.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Prozesssteuerungssystem, das eine erste Prozesssteuerungssystemsteuerung aufweist, die kommunikativ mit einem ersten Kommunikationsbus verbunden ist, und ein zweite Prozesssteuerungssystemsteuerung, die kommunikativ mit einem zweiten Kommunikationsbus verbunden ist, sind mit einer Kommunikationsverbindung über ein System von E/A-Zwischen-Steuerungs-Geräten versehen. In einer Ausführung ist eine erste E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte zwischen dem ersten Kommunikationsbus und einer Kommunikationsverbindung verbunden und eine zweite E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte ist zwischen dem zweiten Kommunika-tionsbus und der Kommunikationsverbindung verbunden. Steuerungssignale können dann von der ersten Prozess steuerungssystemsteuerung an die zweite Prozesssteuerungssystemsteuerung gesendet werden, indem lediglich Botschaften an die erste E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte und umgekehrt adressiert werden. Der Anwendungsprogrammierer oder Konfigurationsingenieur behandelt daher diese Kommunikationen auf dieselbe Weise wie das Adressieren eines E/A-Kanals auf einer E/A-Karte. Beispielsweise kann das Senden einer Botschaft exakt dasselbe sein wie das Treiben eines Ausgabekanals und entsprechend kann das Empfangen einer Botschaft exakt dasselbe sein wie das Lesen eines Eingabekanals. In einer Ausführung können Sicherheitsbotschaften, die getrennt von Prozesssteuerungssignalen zwischen Knoten kommuniziert werden müssen, ein von den E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräten getrenntes Botschaftsweiterleitungsgerät verwenden, um Sicherheitsbotschaften zwischen E/A-Sicherheitsgeräten zu kommunizieren. In einer anderen Ausführung können Sicherheitsbotschaften, die getrennt von Prozess steuerungssignalen zwischen Knoten kommuniziert werden müssen, zusätzlich zu den E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräten ein getrenntes Botschaftsweiterleitungsgerät verwenden, um Sicherheitsbotschaften zwischen E/A-Sicherheitsgeräten zu kommunizieren. In dieser Ausführung können die E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräte verwendet werden, um über längere Entfernungen oder zwischen separaten Systemen für Verriegelungen in der gesamten Anlage kommunizieren, während die Botschaftsweiterleitungsgeräte lediglich für die Kommunikation innerhalb eines Systems verwendet werden können.
In einer Ausführung können die erste und zweite Prozesssteuerungssystemsteuerung mit einem primären Kommunikationsnetzwerk (von der Kommunikationsverbindung getrennt) verbunden werden, in dem auch ein oder mehrere Bedienrechner oder Host-Computer angeschlossen sein können. Software innerhalb der Bedienerstationen kann mit beiden der Prozesssteuerungen (und den zugeordneten Prozesssteuerungsfeldgeräten) und den Sicherheitssteuerungen (und den zugeordneten Sicherheitsfeldgeräten) über das primäre Kommunikationsnetzwerk kommunizieren, diese konfigurieren und deren Betrieb beobachten. In dieser Ausführung stellen die E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräte eine Kommunikation zwischen Steuerungen zur Verfügung, ohne das primäre Kommunikationsnetzwerk zu nutzen. In einer weiteren Ausführung können die Prozesssteuerungen programmiert werden, die Verwendung des primären Kommunikationsnetzwerks zu umgehen und die gesamte Kommunikation zwischen Steuerungen auf die mit den Prozesssteuerungen gekoppelten Kommunikationsbusse zu beschränken.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Prozessanlage, die ein mit dem Prozesssteuerungssystem integriertes Sicherheitssystem aufweist;
2 zeigt eine E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte oder ein Gerät, das verwendet werden kann, um ein effizienteres Verfahren zur Kommunikation zwischen Steuerungen zur Verfügung zu stellen;
3 zeigt ein duales E/A-Zwischen-Steuerungen-System 300, das mittels zweier der E/A-Karten in 2 eine Kommunikation zwischen Steuerungen zur Verfügung stellt;
4A zeigt ein E/A-Gerät pro Bus zur Bereitstellung von Kommunikation zwischen Steuerungen;
4B veranschaulicht die Verwendung von zwei E/A-Geräten an einem einzelnen Kommunikationsbus, um Kommunikation zwischen Steuerungen zwischen einer Mehrzahl von Prozesssteuerungen zur Verfügung zu stellen;
5 zeigt das integrierte Sicherheits- und Prozesssteuerungssystem in 1 unter Verwendung von E/A-Geräten zwischen Steuerungen und Botschaftsweiterleitungsgeräten (zur Kommunikation zwischen Sicherheitskomponenten auf verschiedenen Knoten) und
6 zeigt eine von einer Konfigurierungsanwendung in einer der Bedienrechner aus 1 erzeugte Bildschirmanzeige, die eine Konfigurationssicht der Prozessanlage aus 1 veranschaulicht und sowohl Prozesssteuerungssystemgeräte als auch Sicherheitssystemgeräte zeigt.
7A zeigt ein Blockdiagramm eines existierenden Datenflusses zwischen einer Prozesssteuerung und einem Bedienrechner und
7B zeigt ein Blockdiagramm eines Steuerungssignalflusses.
Detaillierte Beschreibung
Auch wenn der folgende Text eine detaillierte Beschreibung mehrerer unterschiedlicher Ausführungen enthält, so sei darauf hingewiesen, dass der juristische Umfang der Erfindung durch die Beschreibung der Ansprüche am Ende dieses Patents definiert wird. Die detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhaft zu verstehen und beschreibt nicht jede mögliche Ausführung, da eine Beschreibung jeder möglichen Ausführung nicht mit realistischem Aufwand möglich, wenn nicht sogar vollkommen unmöglich, wäre. Es könnten unter Einsatz aktueller Technologien oder unter Einsatz von Technologien, die erst nach dem Tage der Anmeldung dieses Patents entwickelt werden, zahlreiche alternative Ausführungen implementiert werden, die nach wie vor von den Ansprüchen abgedeckt wären.
Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass, sofern ein Begriff in diesem Patent nicht ausdrücklich mittels des Satzes "Hierin ist für den Begriff '____' hiermit die folgende Bedeutung definiert..." oder eines ähnlichen Satzes definiert ist, nicht die Absicht besteht, die Bedeutung des betreffenden Begriffs über seine offensichtliche oder gewöhnliche Bedeutung hinaus explizit oder implizit einzuschränken, und dass der betreffende Begriff nicht so zu interpretieren ist, dass sein Umfang auf der Grundlage irgendeiner Aussage in irgendeinem Abschnitt dieses Patents (mit Ausnahme des Wortlauts der Ansprüche) eingeschränkt wird. Soweit ein in den Ansprüchen am Ende dieses Patents verwendeter Begriff in diesem Patent auf eine Weise erwähnt wird, die eine einzige Bedeutung nahelegt, erfolgt dies ausschließlich im Interesse der Deutlichkeit, um den Leser nicht zu verwirren, wobei nicht beabsichtigt ist, den betreffenden Anspruch implizit oder auf sonstige Weise auf die betreffende einzige Bedeutung zu beschränken. Sofern schließlich ein Element eines Anspruchs nicht durch Verwendung des Wortes "bedeutet" und eine Funktion ohne Nennung einer Struktur definiert wird, ist es nicht beabsichtigt, dass der Umfang irgendeines Elements des Anspruchs auf der Grundlage der Anwendung von 35 U.S.C. § 112, sechster Absatz, interpretiert werden soll.
In einigen existierenden Systemen können rohe E/A-Daten lediglich zwischen Geräten an demselben Kommunikationsbus wie die die Rohdaten erzeugenden E/A-Geräte kommuniziert werden. Während an den Bus angeschlossene Prozesssteuerungen von den E/A-Geräten erhaltene Informationen über ein primäres Kommunikationsnetzwerk (von dem Kommunikationsbus getrennt) kommunizieren können, sind die Informationen von den Prozesssteuerungen allgemein verarbeitete oder geänderte Versionen der rohen E/A-Daten. Bedienrechner können von den verarbeiteten E/A-Daten (im Gegensatz zu den rohen E/A-Daten) profitieren, da die verarbeiteten Daten vereinfachte oder aufgearbeitete Daten repräsentieren können, die für Überwachungsfunktionen geeigneter sein können als Rohdaten. In einigen Systemen können die Prozesssteuerungen mithin konfiguriert sein, lediglich verarbeitete Daten über das primäre Kommunikationsnetz zu kommunizieren.
Darüber hinaus können in existierenden Systemen, in denen Sicherheits-Mess-, Steuerungs- und Regelungsgeräte vorhanden sind, die Datenströme zwischen sicherheitsbezogenen Geräten verarbeitete Datenströme und nicht rohe E/A-Datenströme sein. Ein Grund hierfür ist, dass die sicherheitsbezogenen Geräte konstruiert sein können, mittels (auf der Grundlage der Rohdaten) vorberechneter Datenwerte miteinander zu kommunizieren, um sicherheitsbezogene Erkennungsprozesse zu beschleunigen. Beispielsweise kann die Vorverarbeitung von Kommunikationsinformationen ein empfangendes Gerät in die Lage versetzen, ein zeitkritisches Ereignis rascher festzustellen, und auf diese Weise den Sicherheitssystemprozessor in die Lage versetzen, rascher auf die Situation zu reagieren (beispielsweise durch Einleiten einer Abschaltung oder einer anderen Sicherheitsaktion).
Darüber hinaus können in einigen existierenden Systemen Kommunikationen zwischen sicherheitsbezogenen Geräten und Bedienerstationen lediglich über die Prozesssteuerungen ablaufen. In diesen Systemen ist eine Überwachung von Sicherheitsinformationen durch einen Bediener lediglich fallweise oder auf periodischer Grundlage erforderlich. Die Prozesssteuerungen arbeiten daher allgemein, um gefilterte (oder gesammelte) sowie verarbeitete Versionen der rohen E/A-Daten zur Verfügung zu stellen. Bei dem Versuch, die rohen Sicherheits-E/A-Daten aus den verarbeiteten und gefilterten Daten zu extrahieren, können Fehler sowie Zeitverzögerungen auftreten.
Während Vorteile darin liegen, verarbeitete Daten zu verwenden, kann die Kommunikation zwischen Steuerungen rohe E/A-Daten im Gegensatz zu den einem Bedienrechner kommunizierten verarbeiteten Daten verlangen. Dies kann der Fall sein, wenn die Kommunikation zwischen Steuerungen von einer ersten Prozesssteuerung verwendet wird, um Steuerungssignale in Koordination mit einer zweiten Prozesssteuerung zu erzeugen. In diesem Fall können die Prozesssteuerungen rohe E/A-Daten und keine verarbeiteten Daten verwenden müssen. Auch kann in zeitkritischen Operationen eine direkte Kommunikation roher E/A-Daten inhärent schneller sein, da die Zeit für die Erzeugung verarbeiteter Daten durch eine erste Steuerung und die für die Extraktion der Rohdaten aus den verarbeiteten Daten durch eine zweite Steuerung eliminiert oder verkürzt werden kann. Gleichermaßen können für sicherheitsbezogene Funktionen rohe Sicherheits-E/A-Daten rasch zwischen Sicherheitsgeräten auf verschiedenen Knoten oder Kommunikationsbussen kommuniziert werden müssen.
Das beanspruchte Verfahren und System ermöglicht die Kommunikation roher, unverarbeiteter E/A-Daten zwischen Prozesssteuerungen und/oder Sicherheitssteuerungen.
Wie in 1 dargestellt, weist eine Prozessanlage 10 ein Prozesssteuerungssystem 12 auf, das mit einem Sicherheitssystem 14 (durch gestrichelte Linien dargestellt) integriert ist, das allgemein als Sicherheits-Mess-, Steuerungs- und Regelungssystem (SIS) arbeitet, um die von dem Prozesssteuerungssystem 12 erbrachte Steuerung zu überwachen und außer Kraft zu setzen, um den wahrscheinlichen sicheren Betrieb der Prozessanlage 10 zu maximieren. Die Prozessanlage 10 weist weiterhin einen oder mehrere Host-Bedienrechner, Computer oder Benutzerschnittstellen 16 auf (wobei es sich um jeden Typ von Personal Computer, Bedienrechner etc. handeln kann), die für Anlagenpersonal wie beispielsweise Steuerungsbediener, Wartungspersonal, Konfigurierungsingenieure etc. zugänglich sind. In dem in 1 dargestellten Beispiel sind drei Benutzerschnittstellen 16 als mit zwei separaten Prozesssteuerungs-/Sicherheitssteuerungsknoten 18 und 20 und mit einer Konfigurationsdatenbank 21 über eine gemeinsame Kommunikationsleitung oder Bus 22 verbunden dargestellt. Das primäre Kommunikationsnetzwerk 22 kann mittels jeder gewünschten busbasierten oder nicht busbasierten Hardware, mittels jeder gewünschten festverdrahteten oder drahtlosen Kommunikationsstruktur und mittels jedes gewünschten oder geeigneten Kommunikationsprotokolls wie beispielsweise eines Ethernet-Protokolls implementiert werden.
Allgemein gesagt, weist jeder der Knoten 18 und 20 der Prozessanlage 10 sowohl Prozesssteuerungssystemgeräte und Sicherheitssystemgeräte auf, die miteinander über eine Busstruktur verbunden sind, die auf einer Rückwandplatine vorgesehen sein kann, auf der verschiedene Geräte montiert sind. Jeder der Knoten 18 und 20 kann in verschiedenen Bereichen der Anlage angeordnet sein oder verschiedene Ausrüstungen steuern. Der Knoten 18 ist in 1 dargestellt als eine Prozesssteuerung 24 (die ein redundantes Paar von Steuerungen sein kann) sowie eine oder mehrere Prozesssteuerungssystem-Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Geräte 28, 30 und 32 aufweisend, während der Knoten 20 dargestellt ist als eine Prozesssteuerung 26 (die ein redundantes Paar von Steuerungen sein kann) sowie eine oder mehrere Prozesssteuerungssystem-Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Geräte 34 und 36 aufweisend. Jedes der Prozesssteuerungssystem-Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Geräte 28, 30, 32, 34 und 36 ist kommunikativ mit einem Satz prozesssteuerungsbezogener Feldgeräte verbunden, die in 1 als die Feldgeräte 40 und 42 dargestellt sind. Die Prozesssteuerungen 24 und 26, die E/A-Geräte 28–36 und die Steuerungsfeldgeräte 40 und 42 bilden allgemein das Prozesssteuerungssystem 12 in 1.
Gleichermaßen weist der Knoten 18 eine oder mehrere Sicherheitssystem-Logik-Solver 50, 52 auf, während der Knoten 20 die Sicherheitssystem-Logik-Solver 54 und 56 aufweist. Jeder der Logik-Solver 50–56 ist ein E/A-Gerät, das einen Prozessor 57 aufweist, der in einem Speicher gespeicherte Sicherheits-Logikmodule 58 ausführt und kommunikativ verbunden ist, um den Sicherheitssystem-Feldgeräten 60 und 62 Steuerungssignale zur Verfügung zu stellen und/oder von diesen zu empfangen. Zusätzlich weist jeder der Knoten 18 und 20 mindestens ein Botschaftsweiterleitungsgerät (MPD) 70 oder 72 auf, die kommunikativ miteinander über eine Busverbindung 74 vom Ringtyp verbunden sind. Die Sicherheitssystem-Logik-Solver 50–56, die Sicherheitssystem-Feldgeräte 60 und 62, die Botschaftsweiterleitungsgeräte 70 und 72 sowie der Bus 74 bilden allgemein das Sicherheitssystem 14 in 1.
Die Prozesssteuerungen 24 und 26, bei denen es sich lediglich beispielsweise um die von Fisher-Rosemount Systems, Inc., einem Unternehmen von Emerson Process Management, vertriebene Steuerung DeltaV^TM oder jeden anderen gewünschten Typ von Prozesssteuerung handeln kann, sind programmiert, Prozesssteuerungsfunktionalität (mittels allgemein als Steuerungsmodule bezeichneter Geräte) mittels der E/A-Geräte 28, 30 und 32 (für die Steuerung 24), der E/A-Geräte 34 und 36 (für die Steuerung 26) und die Feldgeräte 40 und 42 zur Verfügung zu stellen. Insbesondere implementiert oder überwacht jede der Steuerungen 24 und 26 eine oder mehrere darin gespeicherte und auf sonstige Weise diesen zugeordnete Prozesssteuerungsroutinen und kommuniziert mit den Feldgeräten 40 und 42 und den Bedienrechnern 14, um den Prozess 10 oder einen Teil des Prozesses 10 auf jede gewünschte Weise zu steuern. Die Prozesssteuerungen 24 und 26 können Gerätesteuerungssignale erzeugen, die an ihre jeweiligen E/A-Feldgeräte über die Kommunikationsleitung 22 gesendet werden, wobei die E/A-Geräte mit ihren jeweiligen Feldgeräten kommunizieren, um eine physische Prozesskenngröße oder einen Parameter zu beeinflussen. Die Prozesssteuerungen 24 und 26 können auch Prozessparametermessungssignale von ihren jeweiligen Feldgeräten über die Kommunikationsbusse 76 empfangen. Die Prozesssteuerungen 24 und 26 können auch Prozessparametermessungssignale an andere Feldgeräte oder E/A-Geräte auf ihrem Bus weiterleiten oder diese Prozessparametermessungssignale an eine Bedienerstation 16 zur Überwachung oder weiteren Verarbeitung an dem Bedienrechner übertragen. Die Prozesssteuerungen 24 und 26 können auch (von E/A-Geräten oder Bedienrechnern) Ereignissignale und/oder Alarmsignale empfangen, erzeugen oder übertragen, die einem erkannten Zustand des Prozesssteuerungssystem zugeordnet sind.
Die Feldgeräte 40 und 42 können jeder gewünschte Typ von Feldgeräten wie beispielsweise Sensoren, Ventile, Geber, Steller etc. sein und jedem gewünschten offenen, proprietären oder sonstigen Kommunikations- oder Programmierungsprotokoll einschließlich beispielsweise des HART- oder des 4-20-mA-Protokolls (wie für die Feldgeräte 40 dargestellt), jedem Feldbus-Protokoll wie beispielsweise dem Foundation-Fieldbus-Protokoll (wie für die Feldgeräte 42 dargestellt) oder dem CAN-, Profibus-, den AS-Schnittstellenprotokollen, um nur einige wenige zu nennen, entsprechen. Gleichermaßen können die E/A-Geräte 28–36 jeder bekannte Typ von Prozesssteuerungs-E/A-Geräten sein, die jedes geeignete/alle geeigneten Kommunikationsprotokolle) verwenden.
Die Sicherheits-Logik-Solver 50–56 in 1 können jeder gewünschte Typ von Sicherheitssystem-Steuerungsgeräten sein, die einen Prozessor 57 und einen Speicher aufweisen, der die Sicherheitslogikmodule 58 speichert, die angepasst sind, auf dem Prozessor 57 ausgeführt zu werden, um dem Sicherheitssystem 14 zugeordnete Steuerungsfunktionalität mittels der Feldgeräte 60 und 62 zur Verfügung zu stellen. Selbstverständlich können die Feldgeräte 60 und 62 jeder gewünschte Typ von Feldgeräten sein, die jedem bekannten oder gewünschten Kommunikationsprotokoll wie beispielsweise den vorerwähnten entsprechen oder diese verwenden. Insbesondere können die Feldgeräte 60 und 62 sicherheitsbezogene Feldgeräte des Typs sein, die konventionellerweise von einem separaten, dedizierten sicherheitsbezogenen Steuerungssystem gesteuert werden. In der in 1 dargestellten Prozessanlage 10 sind die Sicherheits-Feldgeräte 60 als ein dediziertes oder Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsprotokoll wie beispielsweise das HART- oder das 4-20-mA-Protokoll verwendend dargestellt, während die Sicherheits-Feldgeräte 62 als ein Bus-Kommunikationsprotokoll wie beispielsweise ein Feldbus-Protokoll verwendend dargestellt sind.
Eine gemeinsame Rückwandplatine 76 (dargestellt durch eine gepunktete Linie durch die Steuerungen 24, 26, die I/O-Geräte 28–36, die Sicherheits-Logik-Solver 50–56 und die Botschaftsweiterleitungsgeräte 70 und 72) wird in jedem der Knoten 18 und 20 verwendet, um die Steuerungen 24 und 26 mit den Prozesssteuerungs-E/A-Karten 28, 30 und 32 oder 34 und 36 sowie mit den Sicherheits-Logik-Solvern 52, 54 oder 56 und 58 und mit den Botschaftsweiterleitungsgeräten 70 oder 72 zu verbinden. Die Steuerungen 24 und 26 sind auch kommunikativ mit dem Bus 22 gekoppelt und arbeiten als Buszuteiler für den Bus 22, um jedes der E/A-Geräte 28–36, die Logik-Solver 52-56 und die Botschaftsweiterleitungsgeräte 70 und 72 in die Lage zu versetzen, mit jedem der Bedienrechner 16 über den Bus 22 zu kommunizieren.
Wie ersichtlich, weist jeder der Bedienrechner 16 einen Prozessor 77 und einen Speicher 78 auf, der eine oder mehrere Konfigurierungs- und/oder Darstellungsanwendungen aufweist, die angepasst sind, auf dem Prozessor 78 ausgeführt zu werden. Eine Konfigurierungsanwendung 80 und eine Darstellungsanwendung 82 sind in 1 in Explosionsdarstellung als in einem der Bedienrechner 14 gespeichert dargestellt. Falls gewünscht, könnten diese Anwendungen jedoch in verschiedenen der Bedienrechner 14 oder in anderen der Prozessanlage 10 zugeordneten Computern gespeichert und ausgeführt werden. Allgemein gesagt, stellt die Konfigurierungsanwendung 80 einem Konfigurierungsingenieur Konfigurationsinformationen zu Verfügung und versetzt den Konfigurierungsingenieur in die Lage, einige oder sämtliche Elemente der Prozessanlage 10 zu konfigurieren und diese Konfiguration in der Konfigurationsdatenbank 21 zu speichern. Als Teil der von der Konfigurierungsanwendung 80 durchgeführten Konfigurierungsaktivitäten kann der Konfigurierungsingenieur Steuerungsroutinen oder Steuerungsmodule für die Prozesssteuerungen 24 und 26 erzeugen, Sicherheitslogikmodule für beliebige und alle der Sicherheits-Logik-Solver 50–56 erzeugen und diese verschiedenen Steuerungs- und Sicherheitsmodule in die geeigneten der Prozesssteuerungen 24 und 26 und der Sicherheits-Logik-Solver 50–56 über den Bus 22 und die Steuerungen 24 und 26 herunterladen. Gleichermaßen kann die Konfigurierungsanwendung 80 verwendet werden, um andere Programme und Logik zu erzeugen und in die E/A-Geräte 28–36, beliebige der Feldgeräte 40, 42, 60 und 62 etc. herunterzuladen.
Im entgegen gesetzten Fall kann die Darstellungsanwendung 82 verwendet werden, um einem Anwender wie beispielsweise einem Prozesssteuerungsbediener, einem Sicherheitsbediener etc. eine oder mehrere Anzeigen zur Verfügung zu stellen, die Informationen über den Zustand des Prozesssteuerungssystems 12 und des Sicherheitssystems 14 entweder in separaten Sichten oder in derselben Sicht, falls gewünscht, aufweisen. Beispielsweise kann die Darstellungssicht 82 eine Alarmanzeigeanwendung sein, die Alarmanzeigen empfängt und einem Bediener anzeigt.
Auf jeden Fall können die Anwendungen 80 und 82 separate Konfigurations- und andere Signale an jede der Prozesssteuerungen 24 und 26 senden und von diesen empfangen sowie von jedem der Sicherheitssystem-Logik-Solver 50–56. Diese Signale können Botschaften auf Prozessebene beinhalten, die sich auf die Steuerung der Betriebsparameter der Prozessfeldgeräte 40 und 42 beziehen, und sie können Botschaften auf Sicherheitsebene beinhalten, die sich auf die Steuerung der Betriebsparameter der sicherheitsbezogenen Feldgeräte 60 und 62 beziehen. Während die Sicherheits-Logik-Solver 50–56 programmiert werden können, die Botschaften sowohl auf Prozessebene als auch auf Sicherheitsebene zu erkennen, sind die Sicherheits-Logik-Solver 50–56 in der Lage, zwischen den beiden Typen von Botschaften zu unterschei den, und sind nicht in der Lage, programmiert oder von Konfigurierungssignalen auf Prozessebene beeinflusst zu werden. In einem Beispiel können die an das Prozesssteuerungssystem gesendeten Programmierungsbotschaften bestimmte Felder oder Adressen aufweisen, die von den Sicherheitssystemgeräten erkannt werden und verhindern, dass diese Signale verwendet werden, um die Sicherheitssystemgeräte zu programmieren.
Falls gewünscht, können die Sicherheits-Logik-Solver 50–56 verglichen mit der für die Prozesssteuerungs-E/A-Karten 28–36 verwendeten Hardware- oder Softwarekonstruktion dieselbe oder eine andere Hardware- oder Softwarekonstruktion verwenden. Die Verwendung verschiedener Technologien für die Geräte innerhalb des Prozesssteuerungssystems 12 und die Geräte innerhalb des Sicherheitssystems 14 kann jedoch Hardware- oder Softwarefehler aufgrund gemeinsamer Ursachen minimieren oder eliminieren.
Die Verwendung der Rückwandplatine in jedem der Knoten 18 und 20 versetzt die Sicherheits-Logik-Solver 50 und 52 sowie die Sicherheits-Logik-Solver 54 und 56 in die Lage, lokal miteinander zu kommunizieren, um von jedem dieser Geräte implementierte Sicherheitsfunktionen zu koordinieren, einander Daten zu kommunizieren oder andere integrierte Funktionen auszuführen. Andererseits arbeiten die Botschaftsweiterleitungsgeräte 70 und 72, um Teilen des Sicherheitssystems 14, die an äußerst verschiedenen Orten der Anlage 10 angeordnet sind, zu ermöglichen, dennoch miteinander zu kommunizieren, um einen koordinierten Sicherheitsbetrieb an verschiedenen Knoten der Prozessanlage 10 zur Verfügung zu stellen. Insbesondere versetzen die Botschaftsweiterleitungsgeräte 70 und 72 in Verbindung mit dem Bus 74 die verschiedenen Knoten 18 und 20 der Prozessanlage 10 zugeordneten Sicherheits-Logik-Solver in die Lage, miteinander kommunikativ kaskadiert zu sein, um die Kaskadierung sicherheitsbezogener Funktionen innerhalb der Prozessanlage 10 entsprechend einer zugewiesenen Priorität zu ermöglichen. Alternativ können zwei oder mehr sicherheitsbezogene Funktionen an verschiedenen Orten innerhalb der Prozessanlage 10 verriegelt oder miteinander verbunden sein, ohne dass eine dedizierte Leitung zu einzelnen Sicherheits-Feldgeräten innerhalb der separaten Bereiche oder Knoten der Prozessanlage 10 verlegt werden muss. Mit anderen Worten versetzt die Verwendung der Botschaftsweiterleitungsgeräte 70 und 72 und des Busses 74 einen Konfigurierungsingenieur in die Lage, ein Sicherheitssystem 14 zu konstruieren und zu konfigurieren, das tatsächlich über die gesamte Prozessanlage 10 verteilt ist, aber verschiedene Komponenten der Prozessanlage 10 besitzt, die kommunikativ miteinander verbunden sind, um die unterschiedliche sicherheitsbezogene Hardware in die Lage zu versetzen, je nach Erfordernis miteinander zu kommunizieren. Dieses Merkmal bietet auch eine Skalierbarkeit des Sicherheitssystems 14, indem es es möglich macht, dem Sicherheitssystem 14 zusätzliche Sicherheits-Logik-Solver hinzuzufügen, wenn diese benötigt werden oder wenn neue Prozesssteuerungsknoten zu der Prozessanlage 10 hinzugefügt werden.
Wie vorstehend diskutiert, kann eine Prozesssteuerung für den Betrieb eines Satzes von Feldgeräten an einem Knoten zuständig sein, wobei der Knoten eine Prozesssteuerung aufweisen kann, die mit einem Bus gekoppelt ist, der eine Mehrzahl von E/A-Geräten und von mit den E/A-Geräten verbundenen Feldgeräten aufweist. Die E/A-Geräte können von den Bedienrechnern konfiguriert sein, Prozesssteuerungsfunktionen auszuführen, die lediglich die Geräte an dem Knoten einbeziehen. Diese Prozesssteuerungsfunktionen können unabhängig von anderen Prozesssteuerungen ausgeführt werden. Es gibt jedoch Zeiten, zu denen Koordination und/oder Kommunikation zwischen zwei oder mehr Sätzen von Feldgeräten erforderlich sein kann, die sich unter der Kontrolle von zwei oder mehr Prozesssteuerungen befinden. Mit anderen Worten kann Koordination oder Kommunikation zwischen zwei oder mehr Prozesssteuerungen auf separaten Knoten erforderlich sein. In einigen Systemen kann diese Kommunikation zwischen zwei oder mehr Prozesssteuerungen (die auf Knoten in verschiedenen Bereichen einer Anlage oder auf Knoten, die verschiedene Ausrüstungen steuern, angeordnet sein können) unter Verwendung des Bedienrechners als Arbiter zwischen den beiden oder mehreren Prozesssteuerungen durchgeführt werden. Wenn beispielsweise eine erste Steuerung eines ersten Knotens ein Signal an eine zweite Steuerung auf einem zweiten Knoten kommunizieren muss, kann die Prozesssteuerung programmiert werden, das Signal an einen Bedienrechner zu senden. Der Bedienrechner kann das Signal mittels eines laufenden Programms verarbeiten und feststellen, dass er das Signal weiterleiten oder ein zweites Signal erzeugen muss, um die zweite Prozesssteuerung entsprechend anzuweisen. Diese indirekte Kommunikation erfordert jedoch zusätzliche Programmierung auf Bedienrechnerebene, um zu arbeiten. Dieses Verfahren der Kommunikation zwischen Steuerungen kann davon abhängig sein, dass ein/mehrere zentrale(r) Bedienrechner als Proxy oder zentraler Prozessor arbeitet/arbeiten, um die Kooperation zwischen zwei Prozesssteuerungen oder Knoten zu erleichtern. Darüber hinaus kann dieses Zuteilungsverfahren in verteilten Prozesssteuerungssystemumgebungen, in denen Vorteile von der Fähigkeit abhängen, Steuerungsfunktionen abseits eines zentralen Computers umzuverteilen, die Vorteile der Verteilungskonstruktion verringern.
Ein alternatives Verfahren von Kommunikationen zwischen Steuerungen kann zur Verfügung gestellt werden, indem die Prozesssteuerungen programmiert werden, ein primäres Kommunikationsnetzwerk wie beispielsweise das die Prozesssteuerungen mit einem Bedienrechner koppelnde Kommunikationsnetzwerk zu verwenden, um Signale zwischen den Prozesssteuerungen ohne Beteiligung der Bedienrechner als Arbiter zu übergeben und zu empfangen. Dies kann durch Reduzierung der Rolle des Bedienrechners effektiv einen Vorteil gegenüber einem Verfahren der Verwendung eines Bedienrechners zum Verarbeiten der Kommunikationen zwischen Steuerungen bieten. Die primäre Kommunikationsleitung ist jedoch allgemein für Kommunikation zwischen Prozesssteuerungen und Bedienrechnern konstruiert und reserviert. Beispielsweise können die primären Kommunikationsleitungen beim Konfigurieren der Prozesssteuerungen und beim Empfangen und Überwachen von Prozesssteuerungsaktivitäten sowie Sicherheitssteuerungssignalen eine Rolle spielen. Im Wesentlichen ist die Prozesssteuerungsfunktionalität allgemein dazu gedacht, mittels mit Feldgeräten verbundenen Kommunikationsbussen und E/A-Geräten auf Knotenebene ausgeführt zu werden und auf diese beschränkt zu sein. In Situationen, in denen ein hohes Maß an Kommunikation zwischen Steuerungen erforderlich ist, kann die primäre Kommunikationsleitung mit Kommunikationsverkehr zwischen Steuerungen überfrachtet sein, was zu einer Verschlechterung der Überwachungs- und Programmierungsfunktionalität führt. Dies kann wiederum die Vorteile der konstruierten Verteilung von Funktionalität reduzieren.
2 zeigt eine E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte 200 oder ein Gerät, das verwendet werden kann, um ein effizientes Verfahren zur Kommunikation zwischen Steuerungen zur Verfügung zu stellen. Die E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte kann einen Speicher 202 zum Speichern von Kommunikationsanweisungen und eine Steuerung204 zum Ausführen dieser Anweisungen zur Bereitstellung von Zwischen-Steuerungen-Funktionalität aufweisen. Die E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte kann eine erste Schnittstelle 206 zum Anschluss an einen Kommunikationsbus 208 aufweisen, der beispielsweise mit einer Prozesssteuerung kommuniziert. Die E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte 200 kann eine zweite Schnittstelle 210 zum Anschluss an eine Kommunikationsverbindung 212 separat von dem Kommunikationsbus 208 aufweisen. Im Gegensatz zu den E/A-Karten 28–36 (1), die eine Kommunikation zwischen einem Bus 76 und den Feldgeräten 40 und 42 verarbeiten, oder den E/A-Karten 50–56, die sicherheitsbezogenen Kommunikation mit den Sicherheits-Feldgeräten 60–62 verarbeiten, kann die E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte 200 Anweisungen ausführen, um eine Kommunikation von einer Prozesssteuerung auf dem Kommunikationsbus 208 und der Kommunikationsverbindung 212 zu verarbeiten. In einer Ausführung kann die E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte 200 programmiert werden, auf Signale oder Botschaften zu hören und diese zu empfangen, die an sie von einer Prozesssteuerung über den Bus 208 mittels eines ersten Kommunikationsprotokolls gerichtet werden. Die E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte kann sodann das empfangene Signal zur Übertragung über ein anderes Kommunikationsprotokoll über die Kommunikationsverbindung 212 übersetzen.
3 zeigt ein duales E/A-Zwischen-Steuerungen-System 300, das mittels zweier der E/A-Karten 200 in 2 eine Kommunikation zwischen Steuerungen zur Verfügung stellt. Die E/A-Geräte 302 und 304 können arbeiten, um Teile des Prozesssteuerungssystems 12, die an äußerst verschiedenen Orten oder Knoten der Anlage 10 angeordnet sind, in die Lage zu versetzen, dennoch miteinander zu kommunizieren, um koordinierte Prozesssteuerungsfunktionalität an verschiedenen Knoten (beispielsweise 18 und 20 in 1) der Prozessanlage 10 zur Verfügung zu stellen. Insbesondere können die E/A-Geräte 302 und 304 in Verbindung mit einer Kommunikationsverbindung 306 die den Knoten 312 und 314 einer Prozessanlage zugeordneten Prozesssteuerungen 308 und 310 in die Lage versetzen, miteinander kommunikativ verbunden zu sein, um die Integration prozessbezogener Funktionen zwischen Steuerungen innerhalb der Prozessanlage zu ermöglichen. Ähnlich der Funktionalität des Botschaftsweiterleitungsgerätes können zwei oder mehr prozesssteuerungsbezogene Funktionen an verschiedenen Orten innerhalb der Prozessanlage verriegelt oder miteinander verbunden sein, ohne dass eine dedizierte Leitung zu einzelnen Prozesssteuerungen innerhalb der separaten Bereiche oder Knoten der Prozessanlage verlegt werden muss. Mit anderen Worten kann die Verwendung der E/As 302 und 304 und der Kommunikationsverbindung 306 einen Konfigurierungsingenieur in die Lage versetzen, ein Prozesssteuerungssystem zu konstruieren und zu konfigurieren, das über die gesamte Prozessanlage 10 verteilt ist, aber verschiedene Komponenten der Prozessanlage besitzt, die kommunikativ miteinander verbunden sind, um die unterschiedliche prozesssteuerungsbezogene Hardware in die Lage zu versetzen, je nach Erfordernis miteinander zu kommunizieren. Dieses Merkmal bietet auch eine Skalierbarkeit eines Prozesssteuerungssystems, indem es es ermöglicht, Kombinationen von Ausrüstungen und Geräten innerhalb einer Prozesssteuerungsroutine zu konstruieren, ohne das es erforderlich ist, physisch Verbindungen zwischen Geräten und Prozesssteuerungen umzustrukturieren.
Die in 4A dargestellte Ausführung zeigt eine Ausführung einer Kommunikation zwischen Steuerungen, bei der eine Mehrzahl von Prozesssteuerungen 401–403 miteinander zu einer einzelnen Kommunikationsverbindung 410 über einen Satz von E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräten 415–417 verbunden wird. In dieser Konfiguration kann eine Prozesssteuerung 401 an einem ersten Knoten 422 mit einer Prozesssteuerung 402 an einem anderen Knoten 324 kommunizieren, indem eine einzelne E/A-Zwischen-Steuerungen-Karte 415 und 416 zu jedem zugeordneten Kommunikationsbus 431–432 hinzugefügt wird. Weiterhin kann eine dritte Prozesssteuerung 403 mit der ersten Prozesssteuerung 401 und der zweiten Prozesssteuerung 402 über dieselbe Kommunikationsverbindung 310 kommunizieren, indem eine einzelne E/A-Karte 417 ihrem Kommunikationsbus 433 hinzugefügt wird. In dieser Situation kann die Kommunikationsverbindung 410 ein Kommunikationsnetzwerk darstellen, das ein Ethernet-, Token-Ring-, FDDI-, ARCNET-, WiFi-, ein serielles oder ein paralleles Kommunikationsprotokoll ausführt. Das Netzwerk kann ein unternehmensinternes Netzwerk wie beispielsweise ein Intranet sein oder es kann das Internet (mit angemessenen Sicherheitsprotokollen) verwenden.
4B zeigt eine alternative Ausführung, in der eine Prozesssteuerung 451 mit einer Mehrzahl von Prozesssteuerungen 452–454 mittels multipler E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräte 461–466 verbunden sein kann. Insbesondere kann in dieser Ausführung ein einzelner Kommunikationsbus 471–474 multiple E/A-Zwischen-Steuerungen-Karten 463 und 462 verwenden. Ein erstes E/A-Zwischen-Steuerungen-Gerät 462 kann verwendet werden, um eine erste Prozesssteuerung 451 kommunikativ mit einer zweiten Prozesssteuerung 453 zu verbinden, während ein zweites E/A-Gerät 463 verwendet werden kann, um die erste Prozesssteuerung 451 mit einer dritten Prozesssteuerung 452 zu verbinden. In dieser Kaskadenkonfiguration kann jede der Prozesssteuerungen 451–454 mit den anderen mittels der multiplen E/A-Karten 461– 466 und den multiplen Kommunikationsverbindungen 481–483 statt einer einzelnen E/A-Karte pro Bus und einer einzelnen Kommunikationsverbindung oder eines Netzwerks, wie in 4A dargestellt, kommunizieren. In der in 4B dargestellten Ausführung können die Kommunikationsverbindungen 481–483 zwischen den E/A-Zwischen-Steuerungen-Karten 461–466 Kommunikationsbusse sein, die gleichzeitig lediglich Signale zwischen zwei Knoten zur Verfügung stellen. In dieser Ausführung kann eine Prozesssteuerung wie beispielsweise 454 Kommunikation zwischen Steuerungen erleichtern, indem Signale von einer Prozesssteuerung wie beispielsweise 451 an eine andere Prozesssteuerung wie beispielsweise 452 weitergeleitet werden.
5 zeigt das Prozesssteuerungssystem in 1 integriert mit dem E/A-Brückensystem in 2. In dieser Ausführung arbeiten die Botschaftsweiterleitungsgeräte 70 und 72, um Kommunikation zwischen den Sicherheitssystem-Logik-Solvern 50–52 und 54–56 über die Verbindung 74 zur Verfügung zu stellen, während die E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräte 501 und 502 arbeiten, um Kommunikation zwischen Steuerungen zwischen den Prozesssteuerungen 24 und 26 über die Verbindung 75 zur Verfügung zu stellen. Wie in 5 dargestellt, kann ein primäres Kommunikationsnetzwerk 22 verwendet werden, um Konfigurierungsdaten und Überwachungsdaten zwischen den Bedienrechnern 16 und den Prozesssteuerungen 24 und 26 zu kommunizieren. Es kann zwar möglich sein, Kommunikation zwischen Steuerungen über das primäre Kommunikationsnetzwerk 22 zur Verfügung zu stellen, jedoch kann dies eine ineffiziente Kommunikationsmethode sein. Insbesondere ist das primäre Kommunikationsnetzwerk, wie vorstehend diskutiert, absichtlich für Überwachungs- und Konfigurie rungsfunktionen reserviert. Diese Funktionen sind kritisch für das Konfigurieren und Überwachen der Prozesssteuerung und ein Belegen von Bandbreite auf diesen primären Kommunikationsnetzwerk mit Kommunikation zwischen Steuerungen kann die Konfigurierungs- und Überwachungsfunktionen negativ beeinflussen. Darüber hinaus können Daten zwischen Steuerungen eine Verarbeitung und Extraktion von Rohdaten erfordern, was die Kommunikation verzögert. 5 zeigt ein System, in dem Kommunikation zwischen Steuerungen mittels der existierenden Infrastruktur zur Verfügung gestellt wird.
In einer Ausführung können die Botschaftsweiterleitungsgeräte 70 und 72 arbeiten, um lediglich verarbeitete Datenströme zwischen den damit verbundenen sicherheitsbezogenen Geräten zu kommunizieren. In dieser Ausführung können die Zwischen-Steuerungen-Geräte 501 und 502 arbeiten, um rohe E/A-Daten für sicherheitsbezogene Funktionen zu kommunizieren. Beispielsweise können von den Sicherheitssystem-Logik-Solvern 50–56 erzeugte rohe E/A-Daten über die Kommunikationsverbindung 503 (getrennt von der Verbindung 74) über die Zwischen-Steuerungen-Geräte 501 und 502 kommuniziert werden. In einer Ausführung können die Sicherheitssystem-Logik-Solver die E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräte 501 und 502 direkt auf dieselbe Weise wie die Prozesssteuerungen 24 und 26 adressieren. In einer alternativen Ausführung können die rohen E/A-Daten von den Sicherheitssystem-Logik-Solvern 50–56 zuerst von einer der Prozesssteuerungen 24 und 26 gesammelt und/oder empfangen werden, wobei die Prozesssteuerungen 24 und 26 die Kommunikation der rohen E/A-Daten zwischen Geräten auf verschiedenen Knoten über die Zwischen-Steuerungen-Geräte 501 und 502 handhaben.
In einer Ausführung können die Prozesssteuerungssystemsteuerungen programmiert werden zu erkennen, ob eine E/A-Zwischen-Steuerungen-Kommunikationskarte oder ein Gerät mit dem Bus der Steuerung verbunden ist. In dieser Ausführung kann die Prozesssteuerung, falls erforderlich, das primäre Kommunikationsnetzwerk verwenden, um eine Kommunikation zwischen Steuerungen mit einer anderen Prozesssteuerung zu transportieren, wenn keine Zwischen-Steuerungen-E/A-Karte erkannt wird. Alternativ kann, wenn die Prozesssteuerung eine Zwischen-Steuerungen-E/A-Karte erkennt, die Prozesssteuerung statt dessen die Zwischen-Steuerungen-E/A-Karte verwenden, um die gesamte Kommunikation zwischen Steuerungen zu verarbeiten.
6 zeigt eine Bildschirmanzeige 83, die von der Konfigurierungsroutine 80 in 1 erzeugt werden kann und die eine Konfigurationsdarstellung zeigt, bei der das Sicherheitssystem 14 (einschließlich der Logik-Solver und der Sicherheits-Feldgeräte) mit dem Prozesssteuerungssystem 12 (einschließlich Zwischen-Steuerungem-E/A-Brückengeräten) integriert ist. Es ist ersichtlich, dass das Konfigurationsanzeigebild 83 in 2 die Art und Weise darstellt, auf die die Konfigurierungsanwendung 80 die den verschiedenen Geräten innerhalb der Prozessanlage 10 zugeordnete Software konfiguriert hat, und dass sie von einem Konfigurierungsingenieur verwendet werden kann, um die aktuelle Konfiguration der Prozessanlage 10 zu erzeugen oder zu ändern, indem neue Konfigurierungssoftware in die Geräte innerhalb der Prozessanlage 10 einschließlich der Prozesssteuerungssystemgeräte und der Sicherheitssystemgeräte heruntergeladen wird.
Wie in der Bildschirmanzeige 83 veranschaulicht, weist die Prozessanlage 10 einen physischen Netzwerkabschnitt 84 auf, der zur Anzeige der physischen Verbindungen zwischen den Geräten innerhalb der Prozessanlage 10 verwendet wird, sowie einen Sicherheitsnetzwerkabschnitt 85, der zum Konfigurieren von Sicherheitssystemgeräten verwendet wird. Der physische Netzwerkabschnitt 84 weist einen Steuerungsnetzwerkabschnitt 86 auf, der eine Steuerung 87 (als CTRLR1 bezeichnet) und eine Steuerung 101 (als CTRLR2 bezeichnet) aufweist. Die Steuerung 87, die eine der Steuerungen aus 1 sein kann, weist einen Satz zugeordneter Module 88 auf, die Steuerungsmodule sind, die in der Steuerung 87 gespeichert sind und von dieser ausgeführt werden, sowie einen E/A-Geräteabschnitt 89, der mit der Steuerung 87 für Kommunikationszwecke verbunden ist. Der E/A-Geräteabschnitt 89 ist in Explosionsdarstellung gezeigt, um sämtliche der Karten 90 zu zeigen, die mit der Steuerung 87 (CTLR1) über eine der Rückwandplatinen 76 in 1 verbunden sind. In diesem Beispiel weist der E/A-Geräteabschnitt 89 die Prozesssteuerungs-Eingabe-/Ausgabekarten C01–C04, C06–C09 und C14 auf. Jede dieser Karten kann erweitert werden, um die Identität der verschiedenen, mit jeder dieser Karten verbundenen Feldgeräte (die einzelne der Feldgeräte 40 und 42 in 1 sind) sowie andere diesen zugeordnete Informationen zu zeigen.
Zur Veranschaulichung der physischen Verbindungen ist eine Zwischen-Steuerungen-Karte C15 (CTRLR2) unter CTRLR1 aufgeführt, um eine Verbindung zwischen der Steuerung 87 und der Steuerung 101 (d.h. CTRLR2) anzuzeigen. In einem System, das multiple Zwischen-Steuerungen-Karten zum Anschluss an multiple Prozesssteuerungen aufweist, kann der E/A-Geräteabschnitt 89 multiple E/A-Zwischen-Steuerungen-Karten-Einträge aufweisen. Alternativ kann in einem System, das eine einzelne Zwischen-Steuerungen-Karte aufweist, die mit einem multiple Prozesssteuerungen aufweisende Netzwerk verbunden ist, die Zwischen-Steuerungen-Karte durch eine einzelne Karte C023 (CTRLR2, 3, 4, 6 etc.) repräsentiert werden. Gleichermaßen sind zwei Sicherheitssystemkarten G05 (als BLR1BMS bezeichnet) und CI 1 (noch nicht konfiguriert) unter der Steuerung 87 dargestellt. Diese Karten können in diesem Abschnitt nicht erweitert werden (durch das fehlende +-Zeichen repräsentiert), da sie in oder durch das Steuerungsnetzwerk nicht konfiguriert werden können). Es ist jedoch ersichtlich, dass die dem Prozesssteuerungssystem 12 zugeordneten Geräte mittels des Steuerungsnetzwerkabschnitts 86 der Bildschirmanzeige 83 konfiguriert werden können, indem Steuerungsmodule, E/A-Geräte und/oder Feldgeräte zu der Konfigurationsdarstellung hinzugefügt, gelöscht oder verändert werden.
Das Sicherheitssystem 12 ist in dem Sicherheitsnetzwerkabschnitt 85 der Bildschirmanzeige 83 als drei Sicherheits-Logik-Solver 91–93 mit den Bezeichnungen BLR1BMS, BLR2BMS und LS1 aufweisend dargestellt. Gleichermaßen können, falls gewünscht, Botschaftsweiterleitungsgeräte (wie beispielsweise die Botschaftsweiterleitungsgeräte 70 und 72 in 1) in dem Sicherheitsnetzwerkabschnitt 85 dargestellt werden. In der Bildschirmanzeige 83 ist der Sicherheits-Logik-Solver 91 in Explosionsdarstellung angezeigt, um zu veranschaulichen, dass er zugeordnete Sicherheitsmodule, einen oder mehrere Kanäle (die mit Sicherheits-Feldgeräten wie beispielsweise den Geräten 60 und 62 in 1 verbunden sind) und sichere Parameter aufweist. Jedes dieser Elemente könnte in diesem Abschnitt der Bildschirmanzeige 83 weiter betrachtet, ergänzt, gelöscht oder verändert werden, um dadurch das Sicherheitssystem 14 zu konfigurieren. Insbesondere kann das Sicherheitssystem 14 mittels des Sicherheits netzwerkabschnitts 85 auf ähnliche Weise wie das Konfigurieren des Prozesssteuerungsnetzwerks 14 mittels des Steuerungsnetzwerkabschnitts konfiguriert und modifiziert werden. In der Tat können, wie ersichtlich, Steuerungs- oder Sicherheitsmodule erzeugt und jedem dieser verschiedenen Steuerungs- und Sicherheitssysteme mittels des Verfahrens zum Konfigurieren eines Prozess steuerungssystems zugeordnet werden, das im U.S. Patent Nr. 5,838,563 beschrieben ist, das dem Inhaber dieses Patents erteilt wurde und das hiermit durch Verweis ausdrücklich zum Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
7 zeigt einen Signalverarbeitungspfad eines existierenden, bedienrechnerbasierten Systems der Kommunikation zwischen Steuerungen. Ein auf einer ersten Prozesssteuerung ausgeführtes Steuerungsmodul kann Informationen erzeugen, die für eine zweite Prozesssteuerung 701 nützlich sind. Das Steuerungsmodul kann sodann ein erstes Steuerungssignal erzeugen und das erste Steuerungssignal an einen Bedienrechner 702 übertragen. Das erste Steuerungssignal kann ein Prozessparametermessungssignal, ein Steuerungssignal, ein Alarm und/oder Ereignis sein. Der Bedienrechner kann programmiert sein, auf das erste Steuerungssignal 703 zu hören und dieses zu empfangen. Das Bedienrechnerprogramm kann feststellen, dass die von dem ersten Steuerungssignal repräsentierten Informationen verlangen, dass eine zweite Steuerung benachrichtigt oder angewiesen wird, eine Aktion 704 auszuführen. Der Bedienrechner kann sodann ein zweites Signal an eine zweite Prozesssteuerung 705 übertragen und dadurch indirekt eine Kommunikation zwischen Steuerungen zur Verfügung stellen.
In dem beanspruchten System können die E/A-Zwischen-Steuerungen-Karten verwendet werden, um die Notwendigkeit eines Bedienrechners zu reduzieren, um die Kommunikation zwischen zwei Prozesssteuerungen auf verschiedenen Knoten zu erleichtern, wie zuvor in 7A dargestellt. Statt ein Steuerungsmodul zu erzeugen, das die Adressierung eines Signals an einen Bedienrechner (wie in Block 702), das Programmieren eines Bedienrechners zum Verarbeiten des Signals (wie in den Blöcken 703 und 704) und das Anweisen einer zweiten Prozesssteuerung (wie in Block 705) erfordert, kann das Steuerungsmodul programmiert werden, ein Signal auf die in 7B dargestellte Weise zu verarbeiten.
7B veranschaulicht, dass die erste Steuerung Informationen erzeugen kann, die für eine zweite Prozesssteuerung 710 nützlich sind. In 7B ist es jedoch die erste Steuerung, die feststellt, dass ein zweiter Prozess angewiesen werden muss, einen physischen Parameter 711 einzustellen. Die erste Steuerung kann sodann über ihre Steuerungsmodule programmiert werden, einfach ein Signal an ein E/A-Zwischen-Steuerungen-Gerät ohne 712 zu senden. Die erste Steuerung braucht keine weitere Programmierung hinsichtlich des zweiten Prozessors aufzuweisen. Da Prozesssteuerungen allgemein programmiert sind, mit E/A-Geräten auf dem lokalen Kommunikationsbus zu kommunizieren, ist keine zusätzliche Programmierung erforderlich, um zwei oder mehr Prozesssteuerungen zu verbinden. In einer Ausführung kann eine erste Prozesssteuerung einfach eine Botschaft an ein E/A-Zwischen-Steuerungen-Gerät auf ihrem Kommunikationsbus adressieren, ohne zu berücksichtigen, wie das Zwischen-Steuerungen-Gerät die Verbindung bereitstellt. Das Zwischen-Steuerungen-Gerät kann mittels seines eigenen Speichers und Prozessors programmiert werden, auf Botschaften auf dem lokalen Kommunikationsbus 713 zu hören und diese zu empfangen. In einer Situation, in der lediglich zwei Prozesssteuerungen über jeweilige E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräte verbunden sind, kann eine erste Zwischen-Steuerungen-Karte, die eine an sie adressierte Botschaft empfängt, einfach das empfangene Signal zur Übertragung über eine Kommunikationsverbindung an eine weite E/A-Steuerung übersetzen, die sodann die von der Kommunikationsverbindung empfangene Botschaft in ein Protokoll übersetzt, das für die Übergabe auf einem zweiten Kommunikationsbus an eine zweite Prozesssteuerung geeignet ist. Die zweite Prozesssteuerung kann das Signal von der entsprechenden E/A-Zwischen-Steuerungen-Kommunikationskarte auf ihrem Bus empfangen und das Signal entsprechend 714 verarbeiten. Auf diese Weise kann ein Prozesssteuerungssystem Prozesssteuerungsfunktionalität auf Steuerungsebene trennen, ohne die Beteiligung eines zentralen Computers wie beispielsweise einer Bedienerstation zu erfordern. Dies kann eine wahrhaft verteilte Verarbeitungsarchitektur ermöglichen.
In einer Situation, in der die Kommunikationsverbindung ein Netzwerk repräsentieren kann, an das mehr als zwei E/A-Zwischen-Steuerungen-Geräte angeschlossen sind, kann jedes E/A-Gerät zusätzliche Logik zum Adressieren von Botschaften über das Kommunikationsnetzwerk an ein geeignetes empfangendes E/A- Gerät zur Verfügung stellen. Die eine Kommunikation zwischen Steuerungen initiierende Prozesssteuerung kann im Körper der Botschaft oder des Signals Adressinformationen aufweisen, die die geeignete zweite Steuerung und/oder ein entsprechendes, der zweiten Steuerung zugeordnetes E/A-Zwischen-Steuerungen-Gerät identifizieren.
In einer Ausführung des in 5 dargestellten Systems kann das primäre Kommunikationsnetzwerk 22 ein Ethernet-Netzwerk sein. Die Kommunikationsbusse 76 können ein HART-, ein 4-20-mA-Protokoll, das Foundation-Fieldbus-Protokoll, das CAN-, Profibus-, AS-Schnittstellenprotokoll etc. verwenden. Die Kommunikationsverbindung zwischen Steuerungen zwischen Prozessen kann ein Kommunikationsbus ähnlich den Kommunikationsbussen 76 sein. Dies kann angemessen sein, wenn wenige Zwischen-Steuerungen-E/A-Geräte an dem Bus verbunden sind. Wenn eine größere Zahl von Zwischen-Steuerungen-E/A-Geräten besteht, kann die Kommunikationsverbindung ein zweites Kommunikationsnetzwerk wie beispielsweise ein Ethernet-Netzwerk sein. Das primäre Kommunikationsnetzwerk oder die Kommunikationsverbindung kann unter Verwendung eines Ethernet-, Token-Ring-, FDDI-, ARCNET-, WiFi-, eines seriellen oder parallelen Kommunikationsprotokolls arbeiten. Die Kommunikationsverbindung kann auf einem von der Öffentlichkeit isoliertem Intranet oder über ein öffentliches Netzwerk wie beispielsweise das Internet arbeiten. Das primäre Kommunikationsnetzwerk und die Kommunikationsverbindung können unter Verwendung desselben Protokolls arbeiten. Gleichermaßen können die Kommunikationsbussen denselben Typ einer physischen Verbindung mittels desselben Protokolls oder verschiedener Protokolle verwenden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass das vorstehende System und Verfahren für Situationen geeignet sein kann, in denen ein Prozesssteuerungssystem neu konfiguriert werden muss. Mittels des beschriebenen Verfahrens und Systems ist eine erweiterte Planung der Kommunikation zwischen Steuerungen nicht in dem Umfang erforderlich, bestehende Verbindungen zwischen Bedienrechnern, Prozesssteuerungen, E/A-Geräten und den ihnen zugeordneten Feldgeräten signifikant zu ändern.

Claims

Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Busverbindungssystem zur Verwendung in einem Prozesssteuerungssystem, aufweisend: eine erste E/A-Karte einschließlich eines Prozessors, eines Speichers und zweier Schnittstellen, wobei eine erste Schnittstelle der ersten E/A-Karte kommunikativ mit einer ersten Prozesssteuerung über einen ersten Bus verbunden ist; eine zweite E/A-Karte einschließlich eines Prozessors, eines Speichers und zweier Schnittstellen, wobei eine erste Schnittstelle der zweiten E/A-Karte kommunikativ mit einer zweiten Prozesssteuerung über einen zweiten Bus verbunden ist; eine Zwischen-Steuerungen-Kommunikationsverbindung zwischen der ersten E/A-Karte und der zweiten E/A-Karte, getrennt vom ersten und zweiten Bus, wobei die zweite Schnittstelle der ersten E/A-Karte und die zweite Schnittstelle der zweiten E/A-Karte kommunikativ mit der Zwischen-Steuerungen-Kommunikationsverbindung verbunden sind.
System nach Anspruch 1, wobei die Zwischen-Steuerungen-Kommunikationsverbindung ein Intranet oder das Internet umfasst.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Zwischen-Steuerungen-Kommunikationsverbindung ein Kommunikationsnetzwerk aufweist, das ein Ethernet-, oder ein Token-Ring-, oder ein FDDI-, oder ein ARCNET-, oder ein WiFi-, oder ein serielles oder ein paralleles Kommunikationsprotokoll aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Bus eine Mehrzahl von Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Karten, getrennt von der ersten E/A-Karte aufweist, die operativ mit der ersten Prozesssteuerung über den ersten Bus verbunden sind, wobei die Mehrzahl von E/A-Karten mindestens eine E/A-Karte aufweist, die für operative Kommunikation mit einem prozesssteuerungsbezogenen Feldgerät oder einem sicherheitsbezogenen Feldgerät angepasst ist.
System nach Anspruch 4, wobei der zweite Bus eine Mehrzahl von Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Karten, getrennt von der zweiten E/A-Karte aufweist, die operativ mit der zweite Prozesssteuerung über den zweiten Bus verbunden ist, wobei die Mehrzahl von E/A-Karten mindestens eine E/A-Karte aufweist, die für eine operative Kommunikation mit einem prozesssteuerungsbezogenen Feldgerät oder einem sicherheitsbezogenen Feldgerät angepasst ist.
System nach Anspruch 4, wobei die erste Prozesssteuerung eine Steuerungsroutine implementiert, um ein Gerätesteuerungssignal auf der Grundlage eines oder mehrerer Prozessparametermessungssignale zu erzeugen, und wobei eine erste Schnittstelle der mindestens einen E/A-Karte angepasst ist, eines oder mehrere Gerätesteuerungssignale von der ersten Prozesssteuerung für das erste Gerät über den ersten Bus zu empfangen oder eine oder mehrere Prozessparametermessungen von dem ersten Gerät der Prozesssteuerung zur Verfügung zu stellen.
System nach Anspruch 1, weiterhin eine dritte E/A-Karte aufweisend, die einen Prozessor, einen Speicher und zwei Schnittstellen aufweist, wobei die erste Schnittstelle der dritten E/A-Karte kommunikativ mit einer dritten Prozesssteuerung über einen dritten Bus verbunden ist und wobei eine zweite Schnittstelle der dritten E/A-Karte kommunikativ mit der Zwischen-Steuerungen-Kommunikationsverbindung verbunden ist.
System nach Anspruch 1, weiterhin eine dritte E/A-Karte aufweisend, die einen Prozessor, einen Speicher und zwei Schnittstellen aufweist, wobei die erste Schnittstelle der dritten E/A-Karte kommunikativ mit einer dritten Prozesssteuerung über einen dritten Bus verbunden ist und wobei eine zweite Schnittstelle der dritten E/A-Karte kommunikativ mit der ersten Prozesssteuerung über den ersten Bus verbunden ist.
System nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein erstes Kommunikationsnetzwerk, getrennt von dem ersten Bus, dem zweiten Bus und der Zwischen-Steuerungen-Kommunikationsverbindung, wobei die erste Prozesssteuerung und die zweite Prozesssteuerung kommunikativ mit dem ersten Kommunikationsnetwerk verbunden und angepasst sind, mit einem Host-Computer zu kommunizieren, der eingerichtet ist, Prozesssteuerungsbotschaften und Sicherheitsbotschaften zu senden und zu empfangen.
Verfahren der Kommunikation zwischen zwei Prozesssteuerungen innerhalb eines Prozesssteuerungssystems, aufweisend: Übertragen eines ersten Steuerungssignals von einer ersten Prozesssteuerung zu einem ersten E/A-Gerät über einen ersten Bus, wobei der erste Bus kommunikativ mit der ersten Prozesssteuerung und dem ersten E/A-Gerät verbunden ist; Verbinden eines zweiten E/A-Geräts mit dem ersten E/A-Gerät über ein erstes Kommunikationsnetzwerk, getrennt und unabhängig von dem ersten Bus, und Übertragen des ersten Steuerungssignals von dem ersten E/A-Gerät zu einem zweiten E/A-Gerät über das erste Kommunikationsnetzwerk; Übertragen des ersten Steuerungssignals von dem zweiten E/A-Gerät zu einer zweiten Prozesssteuerung über einen zweiten Bus, getrennt und unabhängig von dem ersten Bus und dem ersten Kommunikationsnetzwerk, wobei der zweite Bus kommunikativ mit der zweiten Prozesssteuerung und dem zweiten E/A-Gerät verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin aufweisend die Bestimmung durch die erste Prozesssteuerung, ob ein Prozessparametermessungssignal, oder ein Alarm oder ein Ereignis an eine zweite Prozesssteuerung kommuniziert werden muss.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin aufweisend die Bestimmung, ob das erste E/A-Gerät mit dem ersten Bus verbunden ist, und das Verzichten des Übertragens des ersten Steuerungssignals an einen Bedienrechner.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin aufweisend die Bestimmung an der zweiten Prozesssteuerung, ob ein Feldgerät unter Kontrolle der zweiten Prozesssteuerung auf der Grundlage des ersten Steuerungssignals justiert werden muss, sowie die Übertragung eines Gerätesteuerungssignals von der Prozesssteuerung an das Feldgerät, wenn festgestellt wird, dass das Feldgerät justiert werden muss.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin aufweisend die Weiterleitung des Steuerungssignals von dem zweiten Prozessor an ein mit einem E/A-Gerät verbundenes Feldgerät auf dem zweiten Kommunikationsbus.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin aufweisend ein zweites Kommunikationsnetzwerk, getrennt und unabhängig von dem ersten Bus, dem zweiten Bus und dem ersten Kommunikationsnetzwerk, wobei das Kommunikationsnetzwerk kommunikativ direkt mit der ersten Prozesssteuerung und direkt mit der zweiten Prozesssteuerung verbunden und weiterhin mit einem Host-Computer verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der erste Bus und der zweite Bus ein erstes Kommunikationsnetzwerk verwenden und das erste Kommunikationsnetzwerk und das zweite Kommunikationsnetzwerk ein zweites Kommunikationsprotokoll verwenden.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin aufweisend das Übersetzen des ersten Steuerungssignals aus einem von dem ersten Bus verwendeten ersten Protokoll in ein von dem ersten Kommunikationsnetzwerk verwendetes zweites Protokoll.
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin aufweisend das Übersetzen des ersten Steuerungssignals aus dem von dem ersten Kommunikationsnetzwerk verwendeten zweiten Protokoll in ein von dem zweiten Bus verwendetes drittes Protokoll.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das erste und dritte Kommunikationsprotokoll dasselbe sind.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das erste Steuerungssignal ein Gerätesteuerungssignal, oder ein Prozessparametermessungssignal, oder ein Ereignissignal oder ein Alarmsignal ist.
Prozesssteuerungssystem, aufweisend: einen Host-Computer, angeordnet, Prozesssteuerungsmeldungen zu senden und zu empfangen; eine über ein erstes Kommunikationsnetzwerk operativ mit dem Host-Computer verbundene erste Steuerung, angepasst, Prozesssteuerungsfunktionalität auszuführen; eine mit der ersten Steuerung über einen ersten Bus operativ verbundene erste E/A-Karte, für operative Kommunikation mit einem prozesssteuerungsbezogenen Feldgerät angepasst; eine mit der ersten Steuerung über den ersten Bus operativ verbundene zweite E/A-Karte, für operative Kommunikation mit einer dritten E/A-Karte angepasst, wobei die zweite E/A-Karte und die dritte E/A-Karte operativ über ein zweites Kommunikationsnetzwerk, getrennt von dem ersten Bus und dem ersten Kommunikationsnetzwerk, verbunden sind.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 21, weiterhin aufweisend eine vierte E/A-Karte, für operative Kommunikation mit der zweiten E/A-Karte und der dritten E/A-Karte über das zweite Kommunikationsnetzwerk und für operative Kommunikation mit einer zweiten Steuerung über einen dritten Bus angepasst.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 21, weiterhin aufweisend eine operativ mit der ersten Steuerung über den ersten Bus verbundene vierte E/A-Karte, für operative Kommunikation mit einer fünften E/A-Karte über ein drittes Kommunikationsnetzwerk, getrennt und unabhängig von dem ersten und zweiten Kommunikationsnetzwerk und dem ersten Bus, angepasst.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 21, wobei die Prozesssteuerung eine Steuerungsroutine implementiert, um ein Gerätesteuerungssignal auf der Grundlage eines oder mehrerer Prozessparametermessungssignale zu erzeugen, und wobei eine erste Schnittstelle der ersten E/A-Karte angepasst ist, eines oder mehrere Gerätesteuerungssignale von der Prozesssteuerung für das prozesssteuerungsbezogene Feldgerät über den ersten Bus zu empfangen oder eine oder mehrere Prozessparametermessungen von dem prozesssteuerungsbezogenen Feldgerät der ersten Prozesssteuerung zur Verfügung zu stellen.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 21, wobei die erste E/A-Karte für operative Kommunikation mit dem prozesssteuerungsbezogenen Feldgerät mittels eines HART-, oder eines 4-20-mA-Protokolls, oder des Foundation-Fieldbus-Protokolls, oder CAN-, oder eines Profibus-, oder eines AS-Schnittstellenprotokolls angepasst ist.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 21, wobei die dritte E/A-Karte für operative Kommunikation mit einer zweiten Steuerung über einen zweiten Bus angepasst ist.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 26, wobei der erste Bus und der zweite Bus unter Verwendung desselben Kommunikationsprotokolls arbeiten.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 27, wobei das erste Kommunikationsnetzwerk und das zweite Kommunikationsnetzwerk unter Verwendung desselben Kommunikationsprotokolls arbeiten.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 28, wobei das zweite Kommunikationsnetzwerk ein Kommunikationsnetzwerk aufweist, das ein Ethernet-, oder ein Token-Ring-, oder ein FDDI-, oder ein ARCNET-, oder ein WiFi- oder ein serielles oder paralleles Kommunikationsprotokoll aufweist.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 29, wobei das zweite Kommunikationsnetzwerk einen Kommunikationsbus zwischen der zweiten E/A-Karte und der dritten E/A-Karte aufweist.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 21, wobei die dritte E/A-Karte für operative Kommunikation mit einer zweiten Steuerung angepasst ist.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 31, weiterhin aufweisend eine mit der ersten Steuerung über den ersten Bus verbundenen vierte E/A-Karte, für operative Kommunikation mit einem ersten sicherheitsbezogenen Feldgerät angepasst, wobei die vierte E/A-Karte einen Prozessor aufweist, der ein Sicherheitsmodul zur Implementierung der Sicherheitsfunktionalität mittels des sicherheitsbezogenen Feldgeräts aufweist.
Prozesssteuerungssystem nach Anspruch 32, weiterhin aufweisend ein mit dem ersten Bus verbundenes erstes Nachrichtenübertragungsgerät, ein mit dem zweiten Bus verbundenes zweites Nachrichtenübertragungsgerät und ein mit dem zweiten Bus verbundenes fünftes E/A-Gerät, wobei die fünfte E/A-Karte für operative Kommunikation mit einem zweiten sicherheitsbezogenen Feldgerät angepasst ist und wobei die fünfte E/A-Karte einen Prozessor aufweist, der ein Sicherheitsmodul zur Implementierung von Sicherheitsfunktionalität mittels des sicherheitsbezogenen Feldgeräts aufweist.