專利名稱：用于提供具有模擬用戶界面的模擬環(huán)境的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于提供具有模擬用戶界面的模擬環(huán)境的控制系統(tǒng)和方法，其中，該模擬環(huán)境包括被配置為用于模擬現(xiàn)場總線設備的硬件和/軟件。
背景技術(shù)：
在本領域中已知存在許多工業(yè)設備控制系統(tǒng)(industrial plant control system, IPCS)。在圖1中示出了一個這樣的IPCS。如圖1中所示，IPCS 100包括控制系統(tǒng)102、Hl鏈路126^^ 和現(xiàn)場總線現(xiàn)場(Fieldbus Field, FF)設備122、124?？刂葡到y(tǒng)102典型地具有分布式網(wǎng)絡配置，即存在經(jīng)由公共通信網(wǎng)絡110被彼此連接和連接到操作員計算機系統(tǒng)112的應用特定的模塊104、106、108、114、116、120。更具體而言，控制系統(tǒng)包括服務器104、數(shù)據(jù)庫106、主控制器108、操作員計算機系統(tǒng)112、監(jiān)督控制器120和現(xiàn)場總線接口模塊(Fieldbus Interface Module, FIM) 114、116。所列設備 104、· · ·、108、
112.....116、120經(jīng)由公共通信網(wǎng)絡110 (例如以太網(wǎng)絡)彼此通信地連接。同樣地，設
備 114、116、120 包括公共通信網(wǎng)絡(common communications network, CCN)緩沖器 140、 142、144。CCN緩沖器140、142、144中的每一個包括用來在數(shù)據(jù)通過公共通信網(wǎng)絡110從第一設備114、116、120被發(fā)送到第二設備104、106、108、112、. · ·、116、120之前臨時存儲該數(shù)據(jù)的存儲器?？刂葡到y(tǒng)102經(jīng)由Hl鏈路126^12 通信地連接到FF設備122、124。如本文所使用的短語“HI鏈路”指的是定義1/0網(wǎng)絡(例如FOUNDATION FIELDBUS 網(wǎng)絡)的通信鏈路。如本文所使用的短語“FOUNDATION FIELDBUS ”指的是充當用于工業(yè)分布式網(wǎng)絡設備 104、...、108、112、...、116、120和FF設備122、124的網(wǎng)絡(例如局域網(wǎng))的全數(shù)字串行雙向通信系統(tǒng)。FF設備122、1M包括但不限于電動機、泵、量規(guī)、閥、傳送機、致動器、鍋爐、蒸餾器單元和傳感器。如在圖1中所示，F(xiàn)F設備122、124中的每一個可以包括Hl鏈路緩沖器136。Hl鏈路緩沖器136中的每一個是被用來在數(shù)據(jù)通過Hl鏈路1^^12 從第一設備被發(fā)送到第二設備之前臨時存儲該數(shù)據(jù)的存儲器。類似地，F(xiàn)IM 114、116中的每一個包括 Hl鏈路緩沖器130、132。盡管常規(guī)IPCS 100有某些優(yōu)點，但其遭受某些缺點。例如，工業(yè)裝備122、124 常常包括許多設備。同樣地，出于控制策略配置、操作員培訓和工廠驗收測試(Factory Acceptance Testing, FAT)的目的而使用包括所有上面列出的設備的實際IPCS系統(tǒng)是不切實際的。例如，F(xiàn)AT執(zhí)行是困難的，這是因為系統(tǒng)控制的一部分存在于FF設備122、1M 中。同樣地，使數(shù)千個FF設備122、IM裝運到FAT設施并連接到控制網(wǎng)絡102以測試特定的IPCS應用在后勤上(logistically)是不可能的。此外，如果在FAT中使用實際FF設備 122、124，則可能發(fā)生現(xiàn)場的IPCS 100構(gòu)造方面的延遲。鑒于前述內(nèi)容，仍需要一種能夠使控制策略配置、操作員培訓和FAT便利的實用系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法需要能夠模擬IPCS 100的網(wǎng)絡元件和現(xiàn)場總線設備中的一些或全部。該系統(tǒng)和方法還需要能夠提供用于顯示模擬特定內(nèi)容的用戶界面。

發(fā)明內(nèi)容
提供此概要以遵從37 C. F. R. § 1. 73，其呈現(xiàn)了簡要地指示本發(fā)明的性質(zhì)和實質(zhì)的本發(fā)明的概要。其是在理解其將不會被用來解釋或限制權(quán)利要求的范圍或含意的情況下提交的。本發(fā)明的實施例涉及用于控制正由模擬系統(tǒng)實行的模擬的系統(tǒng)和方法。該模擬是現(xiàn)場總線系統(tǒng)的操作的模擬。現(xiàn)場總線系統(tǒng)包括通信地耦合到現(xiàn)場設備的至少一個現(xiàn)場總線接口模塊(FIM)。該方法涉及發(fā)起現(xiàn)場總線系統(tǒng)的操作的當前模擬。該當前模擬包括用于模擬FIM的操作的連續(xù)步驟。該方法還涉及獲得指示當前模擬的進展的中間模擬信息。 該進展定義已經(jīng)實行、正在實行和將要實行所述連續(xù)步驟中的哪些步驟。該方法還涉及將中間模擬信息的至少一部分傳送至模擬系統(tǒng)的至少一個用戶。使用計算機顯示器的至少一個視覺元件來控制當前模擬的進展。


將參考下列附圖來描述實施例，在附圖中，遍及各圖同樣的附圖標記表示同樣的項，并且在附圖中
圖1是常規(guī)工業(yè)設備控制系統(tǒng)的方框圖。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的模擬系統(tǒng)的方框圖。圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的模擬系統(tǒng)的方框圖。圖2C是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的模擬系統(tǒng)的方框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖2A - 2B中所示的操作員計算機系統(tǒng)的更詳細方框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖2C中所示的模擬計算機系統(tǒng)的更詳細方框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的針對圖3的操作員計算機系統(tǒng)和/或圖4的模擬計算機系統(tǒng)的示例性軟件體系結(jié)構(gòu)的方框圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的通用模擬圖形用戶界面的示意圖。圖7A — 7B共同地提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于監(jiān)視和控制現(xiàn)場總線系統(tǒng)的操作的模擬的方法的流程圖。圖8A — 8B共同地提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于模擬控制系統(tǒng)的操作的方法的流程圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性模擬計算機模型的方框圖。圖10是列出用于由現(xiàn)場總線接口模塊和現(xiàn)場總線現(xiàn)場設備實行的操作的示例性操作標識符和操作描述的表格。圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于創(chuàng)建鏈路活動調(diào)度表的過程的示意圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖13A - 13C共同地提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性鏈路活動調(diào)度表的示意圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的實施例的由模擬程序?qū)嵭械氖纠怨δ軌K執(zhí)行過程的流程圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施例的鏈路活動調(diào)度表和對應的中間FF結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例涉及用于使自動化裝備控制系統(tǒng)的控制策略配置、操作員培訓和工廠驗收測試(FAT)便利的系統(tǒng)和方法。更具體而言，所述系統(tǒng)實現(xiàn)了用于提供具有模擬用戶界面的模擬環(huán)境的方法，其中，所述模擬環(huán)境包括被配置為用于模擬現(xiàn)場總線設備的硬件和/軟件。該方法可以涉及對控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡元件和設備中的至少一部分進行模擬。 該方法還可以涉及實行現(xiàn)場總線過程控制策略的基于事件的執(zhí)行?，F(xiàn)在將在下文中參考附圖來更全面地描述本發(fā)明的實施例，在附圖中示出了本發(fā)明的說明性實施例。然而，可以以許多不同形式來體現(xiàn)此發(fā)明，并且不應將其解釋為局限于本文所闡述的實施例。例如，可以將本發(fā)明體現(xiàn)為方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或計算機程序產(chǎn)品。 因此，本發(fā)明可以采取如完全硬件實施例、完全軟件實施例和硬件/軟件實施例的形式。在描述本發(fā)明的系統(tǒng)和方法之前，理解在其中能夠利用本發(fā)明的示例性環(huán)境將是有幫助的。在這方面，應當理解，可以在裝備要被模擬的任何應用中利用本發(fā)明的方法。這樣的應用包括但不限于工業(yè)設備控制應用、醫(yī)療應用、安全應用和導航應用。因此，現(xiàn)在將相對于一個這樣的應用、即工業(yè)設備控制應用來描述本發(fā)明的方法。示例件樽擬系統(tǒng)
現(xiàn)在參考圖2，提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性模擬系統(tǒng)200的方框圖。模擬系統(tǒng)200被配置為用于模擬IPCS (例如，在圖1中所示的IPCS 100)的操作和控制策略。在這方面，應當理解，模擬系統(tǒng)200包括主機系統(tǒng)228、現(xiàn)場總線接口模塊(FIM) 212、214和嵌入式設備 / 計算機系統(tǒng)(embedded device/computer system, ED/CS)222、226。主機系統(tǒng)2 包括服務器202、數(shù)據(jù)庫204、主控制器206、操作員計算機系統(tǒng)(operator computer system, OCS) 210和監(jiān)督控制器218。模擬系統(tǒng)200還包括公共通信網(wǎng)絡208和Hl鏈路
216、224。所列組件202.....206,210,218中的每一個對于本領域普通技術(shù)人員來說是眾
所周知的，且因此在本文中將不會詳細地描述。然而，提供了對組件202.....206,210,218
的簡要論述以幫助讀者理解本發(fā)明。所列組件202、· · ·、206、210、212、214、218經(jīng)由公共通信網(wǎng)絡208彼此通信地耦
合。同樣地，所列組件202.....206、210、212、214、218中的每一個可以包括公共通信網(wǎng)絡
(CCN)緩沖器(未示出)。出于簡化的目的在圖2A中未示出CCN緩沖器(未示出)?？梢蕴峁┯糜谠跀?shù)據(jù)從第一設備被發(fā)送到第二設備之前臨時存儲該數(shù)據(jù)的CCN緩沖器(未示出)。公共通信網(wǎng)絡208可以包括以太網(wǎng)絡。本發(fā)明在這方面不受限制。公共通信網(wǎng)絡208可以是依照特定的自動化過程應用所選擇的任何類型的網(wǎng)絡。OCS 210可以被配置為便利自動化裝備的控制策略配置、操作員培訓和FAT。OCS 210典型地是臺式個人計算機系統(tǒng)、膝上型個人計算機系統(tǒng)、個人數(shù)字助理、無線計算設備或任何其它通用計算機處理設備。因此，OCS 210包括用戶接口(未示出)和處理設備(未示出)。用戶接口(未示出)常常包括鍵盤(未示出)、鼠標(未示出)、顯示屏(未示出)等。在圖3中提供了 OCS 210的更詳細方框圖。如在圖3中所示，OCS 210包括系統(tǒng)接口 314、用戶接口 302、中央處理單元306、系統(tǒng)總線308、通過系統(tǒng)總線308被連接到OCS 210的其它部分且可被其訪問的存儲器310和被連接到系統(tǒng)總線308的硬件實體312。硬件實體312中的至少一些實行涉及存儲器310的訪問和使用的動作，存儲器310可以是隨機存取存儲器(RAM)、磁盤驅(qū)動器和/或光盤只讀存儲器(⑶-ROM)。硬件實體312可以包括微處理器、專用集成電路(ASIC)及其它硬件。硬件實體 312可以包括被編程為用于顯示與IPCS (諸如在圖1中所示的IPCS 100)的至少一個操作的模擬有關的信息的微處理器。這樣的信息可以包括但不限于通用模擬圖形用戶界面 (下面相對于圖6描述)、計算機模型、甘特(Gantt)圖、監(jiān)視數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)、圖表、表格和趨勢。這樣的監(jiān)視數(shù)據(jù)可以包括但不限于診斷數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡包、數(shù)據(jù)和狀態(tài)元件及FOUNDATION FIELDBUS 特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這樣的模擬數(shù)據(jù)可以包括但不限于診斷數(shù)據(jù)、校準數(shù)據(jù)、范圍、 配置信息和默認設置。在這方面，應當理解微處理器可以訪問并運行安裝在OCS 210上的模擬應用(下文相對于圖5描述)?？商鎿Q地，微處理器可以具有安裝在其上的模擬應用。用戶接口 302包括輸入設備、輸出設備和被配置為允許用戶與安裝在OCS 210上的軟件應用交互并對其進行控制的軟件例程。這樣的輸入和輸出設備包括但不限于顯示屏 320、揚聲器(未示出)、鍵區(qū)(未示出)、方向鍵(directional pad)(未示出)、方向旋鈕(未示出)和擴音器(未示出)。同樣地，用戶接口 302能夠便利用于顯示與IPCS (諸如在圖1中所示的IPCS 100)的至少一個操作的模擬有關的信息的用戶一軟件交互。例如，用戶接口 302 能夠便利用于顯示通用模擬圖形用戶界面(US⑶1)322的用戶一軟件交互。US⑶I 322被配置為便利用于觀看計算機模型的用戶一軟件交互。US⑶I 322還被配置為便利用于觀看作為運行安裝在ED/CS 222,226上的模擬軟件程序的結(jié)果而生成的甘特圖、監(jiān)視數(shù)據(jù)和 /或模擬數(shù)據(jù)的用戶一軟件交互。軟件接口 314允許OCS 210直接或間接地與服務器202、數(shù)據(jù)庫204、主控制器206 和/或監(jiān)督控制器218通信。如果OCS 210間接地與設備202、204、206、218通信，則OCS 210通過公共通信網(wǎng)絡208來發(fā)送和接收通信。再次參考圖2A，數(shù)據(jù)庫204可以包括被主控制器206和/或監(jiān)督控制器218用來控制真實或模擬的自動化裝備(未示出)的過程參數(shù)數(shù)據(jù)。這樣的過程參數(shù)數(shù)據(jù)可以包括但不限于定義溫度參數(shù)的數(shù)據(jù)、定義定時參數(shù)的數(shù)據(jù)和定義液位參數(shù)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫204還可以包括模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)和定義模擬計算機模型(例如在圖9中所示的模擬計算機模型)的數(shù)據(jù)。下面將描述模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)和模擬計算機模型。主控制器206包括被配置為控制和/或操縱真實/模擬的自動化裝備的硬件和軟件。同樣地，主控制器206經(jīng)由FIM 212、214和Hl鏈路216、2M通信地耦合到ED/CS 222、226。如上所陳述，本文所使用的短語“HI鏈路”指的是定義I/O網(wǎng)絡(例如FOUNDATION FIELDBUS 網(wǎng)絡)的通信鏈路。再次參考圖2A，ED/CS 222,226中的每一個包括被配置為模擬現(xiàn)場總線現(xiàn)場(FF) 設備(例如圖1的FF設備122、124)的操作的硬件和/或軟件。在這方面，應當理解ED/CS 222、2沈中的每一個具有安裝在其上的模擬軟件程序。模擬軟件程序被配置為模擬FF設備的操作。FF設備可以包括但不限于電動機、泵、量規(guī)、閥、傳送機、致動器、鍋爐、蒸餾器單元和傳感器。FF設備中的每一個可以包括用于在數(shù)據(jù)從FF設備被發(fā)送到FIM 212、214之前臨時存儲該數(shù)據(jù)的模擬的Hl鏈路緩沖器(在圖2A中未示出)。照樣地，F(xiàn)IM 212、214中的每一個可以包括用于在數(shù)據(jù)從FIM 212,214被發(fā)送到FF設備之前臨時存儲該數(shù)據(jù)的模擬的Hl鏈路緩沖器(在圖2A中未示出)。模擬軟件程序能夠生成描述從模擬FF設備的操作獲得的結(jié)果的模擬數(shù)據(jù)。這樣的模擬數(shù)據(jù)可以包括但不限于診斷數(shù)據(jù)、校準數(shù)據(jù)、范圍、配
置信息和默認設置。模擬軟件程序使用FF設備配置和模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)的模擬計算機模型(例如在圖9中所示的模擬計算機模型)。計算機模型對于本領域普通技術(shù)人員來說是眾所周知的，并且因此在本文中將不會詳細地描述。然而，應當理解模擬計算機模型示范了 IPCS(諸如圖1的IPCS 100)的設備配置。更特別地，模擬計算機模型舉例說明了 IPCS (例如圖1 的IPCS 100)的設備之間的關系。同樣地，模擬計算機模型包括功能塊和功能塊之間的互連。功能塊中的每一個表示IPCS (例如在圖1中所示的IPCS 100)的特定的FF設備。功能塊中的每一個被配置為用于執(zhí)行FF設備操作的軟件實現(xiàn)。下面將相對于圖9來描述示例性模擬計算機模型。模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)可以包括定義被IPCS (例如在圖1中所示的IPCS 100)的組件采用的模擬計算機模型和至少一個控制策略的數(shù)據(jù)?？刂撇呗钥梢允堑幌抻谀M系統(tǒng)200的控制策略。本文所使用的短語“控制策略”指的是被設計成依照特定設施和/或政府機構(gòu)計劃來便利工業(yè)過程的實行的事件組合。下文將相對于圖11來描述示例性控制策略。模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)還可以包括定義FF設備(例如圖1的FF設備122、124)的工作特性的數(shù)據(jù)、FF設備參數(shù)的數(shù)據(jù)和FF設備與FIM (例如圖1的FIM 114,116和圖2A 的FIM 212、214)之間的通信鏈路的數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)可以從FF設備(例如圖1的FF設備 122,124)的制造商獲得。這樣的數(shù)據(jù)典型地被包含在一個或多個設備描述文件(或DD文件)中。DD文件對于本領域普通技術(shù)人員來說是眾所周知的，并且因此在本文中將不會詳細地描述。模擬數(shù)據(jù)記錄可以被存儲在數(shù)據(jù)庫204中。模擬數(shù)據(jù)記錄可以在起動安裝在相應的設備222、2沈上的模擬軟件程序之后被加載到ED/CS 222,226的存儲設備228、229。再次參考圖2A，F(xiàn)IM 212、214提供了 ED/CS 222、2沈與主機系統(tǒng)2 之間的連接。 FIM 212、214還提供了對由安裝在ED/CS 222、2沈上的模擬軟件程序生成的診斷信息的訪問。FIM 212、214可以通常被配置為用于遞送數(shù)據(jù)訪問、控制、連接、診斷和警報的全系統(tǒng)集成。在這方面，應當理解FIM 212、214能夠校準、監(jiān)視和/或控制真實和模擬的FF設備的操作。FIM 212、214還可以提供告警以標記維護通知、環(huán)境發(fā)射、安全淋浴器(shower)的激活、低儲罐液位、高儲罐液位、傳感器漂移等。根據(jù)本發(fā)明的實施例，主控制器206是由新澤西州(New Jersey)莫里森市 (Morristown)的Honeywell International提供的C300過程控制器或C200過程控制器。 FIM 212是由新澤西州莫里森市的Honeywell International提供的底盤系列A現(xiàn)場總線接 口模塊(Chassis Series-A Fieldbus Interface Module)或系列 C 現(xiàn)場總線接口模塊。 類似地，F(xiàn)IM 214是由新澤西州莫里森市的Honeywell International提供的底盤系列A 現(xiàn)場總線接口模塊或系列C現(xiàn)場總線接口模塊。底盤系列A FIM支持每個模塊多達兩(2) 個Hl鏈路。相反，系列C FIM支持每個模塊多達四(4)個Hl鏈路。本發(fā)明在這方面不受限制?，F(xiàn)在參考圖2B，提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的模擬系統(tǒng)230的另一示例。如在圖 2B中所示，模擬系統(tǒng)230包括主機系統(tǒng)2 和至少一個FIM 232、234。如上所指出，主機系統(tǒng)2 包括服務器202、數(shù)據(jù)庫204、主控制器206、操作員計算機系統(tǒng)(0CSM10和監(jiān)督控制器218。這些所列組件202、· · ·、206、210、218、232、234中的每一個經(jīng)由公共通信網(wǎng)絡208 被通信地耦合。公共通信網(wǎng)絡208可以是以太網(wǎng)絡。上面還相對于圖2A描述了這些組件
202.....206,210,218中的每一個。上面所提供的說明足以用于理解模擬系統(tǒng)230的組
件 202、··· 、206、210、218。再次參考圖2B，F(xiàn)IM 232、234通常被配置為用于遞送數(shù)據(jù)訪問、控制、連接、診斷和警報的全系統(tǒng)集成。在這方面，應當理解FIM 232、234提供了對由安裝在其上的模擬軟件程序生成的診斷信息的訪問。FIM 232、234能夠校準、監(jiān)視和/或控制真實和模擬的FF 設備的操作。FIM 232、234還可以提供告警以標記維護通知、環(huán)境發(fā)射、安全淋浴器的激活、 低儲罐液位、高儲罐液位、傳感器漂移等。根據(jù)本發(fā)明的實施例，主控制器206是由新澤西州莫里森市的Honeywe 11 International提供的C200過程控制器或C300過程控制器。FIM 232是由新澤西州莫里森市的Honeywell International提供的底盤系列A現(xiàn)場總線接口模塊或系列C現(xiàn)場總線接口模塊。類似地，F(xiàn)IM 234是由新澤西州莫里森市的Honeywell International提供的底盤系列A現(xiàn)場總線接口模塊或系列C現(xiàn)場總線接口模塊。底盤系列A FIM支持每個模塊多達兩(2)個Hl鏈路。相反，系列C FIM支持每個模塊多達四(4)個Hl鏈路。FIM中的每一個包括被配置為模擬IPCS (例如圖1的IPCS 100)的操作和/或控制策略的硬件/軟件。 本發(fā)明在這方面不受限制。再次參考圖2B，F(xiàn)IM 232、234中的每一個分別包括模擬設備236、238。模擬設備 236,238包括被配置為模擬IPCS (諸如圖1中所示的IPCS 100)的某些操作的硬件和/或軟件。在這方面，應當理解模擬設備236、238中的每一個具有安裝在其上的模擬軟件程序。 該模擬軟件程序被配置為模擬Hl鏈路(例如圖1的Hl鏈路UeiU^2)的特性、FF設備(例如圖1的FF設備122,124)和FIM 232,234的至少一個特性。如上所指出，Hl鏈路是定義 1/0網(wǎng)絡(例如FOUNDATION FIELDBUS 網(wǎng)絡)的通信鏈路。FF設備可以包括但不限于電動機、泵、量規(guī)、閥、傳送機、致動器、鍋爐、蒸餾器單元和傳感器。模擬軟件程序能夠生成描述從模擬FF設備的操作獲得的結(jié)果的模擬數(shù)據(jù)。這樣的模擬數(shù)據(jù)可以包括但不限于診斷數(shù)據(jù)、校準數(shù)據(jù)、范圍、配置信息和默認設置。模擬軟件程序使用模擬計算機模型和模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)。下面將相對于圖 9來描述模擬計算機模型。然而，應當理解模擬計算機模型示范了 IPCS (例如圖1的IPCS 100)的設備配置。更特別地，模擬計算機模型舉例說明了 IPCS (例如圖1的IPCS 108)的特定設備之間的關系。同樣地，模擬計算機模型包括功能塊和功能塊之間的互連。每個功能塊表示IPCS (例如在圖1中所示的IPCS 100)的FF設備?；ミB表示FF設備(例如圖1 的FF設備122、124)與至少一個FIM (例如圖1的FIM 114、116和圖2B的FIM 232,234) 之間的Hl鏈路(例如圖1的Hl鏈路126^1262).模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)可以存儲在數(shù)據(jù)庫204中。模擬數(shù)據(jù)記錄可以在起動安裝在FIM 232、234上的模擬軟件程序之后被加載到FIM 232、234的存儲設備237、239。模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)可以包括定義被IPCS (例如在圖1中所示的IPCS 100)的組件采用的模擬計算機模型和至少一個控制策略的數(shù)據(jù)。下文將相對于圖11來描述示例性控制策略。 模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)還可以包括定義FF設備(例如圖1的FF設備122、124)的工作特性的數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)通?？梢詮腇F設備的制造商獲得。這樣的數(shù)據(jù)通常被包含在一個或多個設備描述文件(或DD文件)中。DD文件對于本領域普通技術(shù)人員來說是眾所周知的， 且因此在本文中將不會詳細地描述。模擬數(shù)據(jù)記錄還可以包括定義FF設備(例如圖1的FF 設備122、124)與FIM (例如圖1的FIM 114、116和圖2B的FIM 232、234)之間的Hl鏈路 (例如圖1的Hl鏈路UeiU^2)的特性的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在參考圖2C，提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的模擬系統(tǒng)MO的另一示例。如在圖 2C中所示，模擬系統(tǒng)240包括主機系統(tǒng)2 和模擬計算機系統(tǒng)(SCSM42。如上所指出，主機
系統(tǒng)2 包括服務器202、數(shù)據(jù)庫204、主控制器206和監(jiān)督控制器218。所列組件202.....
206,218,242中的每一個經(jīng)由公共通信網(wǎng)絡208被通信地耦合。公共通信網(wǎng)絡208可以是
以太網(wǎng)絡。上面相對于圖2A描述了這些組件202.....206、218中的每一個。上面所提供
的說明足以用于理解模擬系統(tǒng)MO的組件202.....206、218。SCS 242被配置為用來便利自動化裝備的策略配置、操作員培訓和工廠驗收測試 (FAT)。SCS 242典型地是臺式個人計算機系統(tǒng)、膝上型個人計算機系統(tǒng)、個人數(shù)字助理、無線計算設備或任何其它通用計算機處理設備。在圖4中提供了 SCS 242的更詳細方框圖。如在圖4中所示，SCS 242包括系統(tǒng)接口 414、用戶接口 402、中央處理單元406、系統(tǒng)總線408、被配置為通過總線408連接到SCS 242的其它部分并可被其訪問的存儲器410和被連接到系統(tǒng)總線408的硬件實體412。硬件實體412中的至少一些實行涉及對存儲器410的訪問和使用的動作，存儲器310可以是隨機存取存儲器(RAM)、磁盤驅(qū)動器和/或光盤只讀存儲器(⑶-ROM)。硬件實體412可以包括微處理器、專用集成電路(ASIC)及其它硬件。硬件實體412 可以包括被編程為用于模擬關于IPCS (諸如在圖1中所示的IPCS 100)的至少一個操作的微處理器。在這方面，應當理解微處理器能夠訪問并運行安裝在SCS 242上的模擬軟件程序。可替換地，微處理器可以具有安裝在其上的模擬軟件程序。模擬軟件程序可以被配置為模擬至少一個FIM (例如圖1的FIM 114、116)、至少一個Hl鏈路(例如圖1的Hl鏈路UeiU^2)和/或至少一個FF設備(例如圖1的FF設備 122、124)的特性。模擬軟件程序可以使用模擬計算機模型和模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)。下面將相對于圖9來描述模擬計算機模型。然而，應當理解模擬計算機模型示范了 IPCS (例如圖1的IPCS 100)的設備配置。更特別地，模擬計算機模型舉例說明了 IPCS (例如圖1的 IPCS 108)的設備之間的關系。同樣地，計算機模型包括功能塊和功能塊之間的互連。每個功能塊表示FIM (例如圖1的FIM 114、116)或FF設備(例如圖1的FF設備122、124)?；ミB定義了 FIM與FF設備之間的Hl鏈路(例如圖1的Hl鏈路UeiU^2X微處理器能夠生成描述從模擬FIM和FF設備的操作獲得的結(jié)果的模擬數(shù)據(jù)。這樣的模擬數(shù)據(jù)可以包括但不限于診斷數(shù)據(jù)、校準數(shù)據(jù)、范圍、配置信息和默認設置。模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)可以存儲在數(shù)據(jù)庫204 (圖2C中所示)中。模擬數(shù)據(jù)記錄可以在起動安裝在SCS 242上的模擬軟件程序之后被加載到存儲器410。同樣地，微處理器能夠訪問數(shù)據(jù)庫204并從其檢索模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)。類似地，微處理器能夠訪問存儲器410并從其檢索模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)。模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)可以包括定義IPCS (例如在圖1中所示的IPCS 100)的組件所采用的至少一個控制策略和模擬計算機模型的數(shù)據(jù)。下面將相對于圖11來描述示例性控制策略。模擬數(shù)據(jù)記錄(未示出)還可以包括定義FIM (例如圖IWFIM 114、116)和/或FF設備(例如圖1的FF設備122、124)的工作特性和設備參數(shù)的數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)可以從FIM和/或FF設備的制造商獲得。這樣的數(shù)據(jù)典型地被包含在一個或多個設備描述文件(或DD文件)中。DD文件對于本領域普通技術(shù)人員來說是眾所周知的，且因此在本文中將不會詳細地描述。模擬數(shù)據(jù)記錄還可以包括定義(a) FF設備(例如圖1的FF設備122、 124)與FIM (例如圖1的FIM 114、116)之間的Hl鏈路(例如圖1的Hl鏈路126:、1洸2)和 (b) FIM與主機系統(tǒng)228 (圖2C中所示)的組件202、204、206、218之間的通信鏈路的特性的數(shù)據(jù)。硬件實體412還可以包括被編程為用于顯示與IPCS (諸如在圖1中所示的IPCS 100)的至少一個操作的模擬有關的信息的微處理器。這樣的信息可以包括但不限于通用模擬圖形用戶界面(下面相對于圖6描述)、計算機模型、甘特圖、監(jiān)視數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)、圖表、表格和趨勢。這樣的監(jiān)視數(shù)據(jù)可以包括但不限于診斷數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡包、數(shù)據(jù)和狀態(tài)元件及 FOUNDATION FIELDBUS 特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這樣的模擬數(shù)據(jù)可以包括但不限于診斷數(shù)據(jù)、校準數(shù)據(jù)、范圍、配置信息和默認設置。在這方面，應當理解微處理器可以訪問并運行安裝在 SCS 242上的模擬應用(下面相對于圖5描述)?？商鎿Q地，微處理器可以具有安裝在其上的模擬應用。如應當理解的，模擬應用可以是模擬軟件程序或與該模擬軟件程序分開的軟件的一部分。用戶接口 402包括輸入設備、輸出設備和被配置為允許用戶與安裝在SCS 242上的軟件應用交互并對其進行控制的軟件例程。這樣的輸入和輸出設備包括但不限于顯示屏 420、揚聲器(未示出)、鍵區(qū)(未示出)、方向鍵(未示出)、方向旋鈕(未示出)和擴音器(未示出)。同樣地，用戶接口 402能夠便利用于模擬IPCS (諸如在圖1中所示的IPCS 100)的至少一個操作的用戶一軟件交互。用戶接口 402還能夠便利用于顯示與IPCS (諸在如圖1中所示的IPCS 100)的至少一個操作的模擬有關的信息的用戶一軟件交互。例如，用戶接口 402能夠便利用于顯示通用模擬圖形用戶界面(US⑶I) 322的用戶一軟件交互。US⑶I 322被配置為便利用于觀看計算機模型的用戶一軟件交互。US⑶I 322還被配置為便利用于觀看作為運行安裝在SCS 242上的模擬軟件程序的結(jié)果而生成的甘特圖、監(jiān)視數(shù)據(jù)和/或模擬數(shù)據(jù)的用戶一軟件交互。系統(tǒng)接口 414允許SCS 242直接或間接地與服務器202 (上面相對于圖2C描述的)、數(shù)據(jù)庫204 (上面相對于圖2C描述的)、主控制器206 (上面相對于圖2C描述的)和/ 或監(jiān)督控制器218 (上面相對于圖2C描述的)通信。如果SCS 242間接地與設備202、204、 206,218通信，則SCS 242通過公共通信網(wǎng)絡2108來發(fā)送和接收通信?，F(xiàn)在參考圖5，提供了針對OCS 210 (上面相對于圖2A — 2B描述的)和/或SCS 242 (上面相對于圖2C描述的)的示例性軟件體系結(jié)構(gòu)500。然而，應當理解SCS 242還可以包括模擬軟件程序(在圖5中未示出)。因此，本發(fā)明不限于在圖5中所示的示例性軟件體系結(jié)構(gòu)500。再次參考圖5，軟件體系結(jié)構(gòu)500可以包括各層級的軟件程序。如在圖5中所示，
軟件體系結(jié)構(gòu)500包括設備驅(qū)動器軟件程序5(^、5022.....50 、操作系統(tǒng)(OS) 504、平臺
設備/提供器/服務(platform device/provider/service, PDPS)軟件程序506和軟件應用514、518、524、530。軟件體系結(jié)構(gòu)500的軟件程序502^502^ · · ·、50 、504對于本領域普通技術(shù)人員來說是眾所周知的。因此，本文將不會詳細地描述軟件程序502^50 .....
50 、504。然而，提供了軟件體系結(jié)構(gòu)500的簡要說明以幫助讀者理解本發(fā)明。設備驅(qū)動器軟件程序5(^、5022、. . . ,502n典型地是OCS 210和/或SCS 242用來便利硬件組件(例如上面相對于圖3所描述的硬件組件302、306、310、312和上面相對于圖4所描述的硬件組件402、406、410、412)之間的通信的軟件。設備驅(qū)動器軟件程序502”
5022.....502n可以包括用于管理對硬件組件的訪問、設置硬件組件參數(shù)以及在硬件組件之
間傳輸數(shù)據(jù)的代碼。OS 504是負責OCS 210或SCS 242硬件(例如上面相對于圖3所描述的硬件組件 302、306、310、312和上面相對于圖4所描述的硬件組件402、406、410、412)的直接控制和管理的系統(tǒng)軟件。典型地，OS 504管理基本計算機系統(tǒng)210、242操作，諸如加載和運行軟件應用。OS 504還是負責使得用戶能夠控制耦合到計算機系統(tǒng)210J42的硬件的系統(tǒng)軟件。 OS 504還可以包括安裝、起動和管理應用的指令。OS 504典型地被存儲在可以是ROM、硬盤驅(qū)動器或其它存儲設備的存儲器310、410 (上面相對于圖3 - 4描述的)中。PDPS 軟件程序 506 包括桌面配置提供器(desktop configuration provider, DCP) 508 和模擬應用提供器(simulation application provider, SAP) 510。本發(fā)明在這方面不受限制。例如，PDPS軟件程序506還可以包括在本領域中已知的通信提供器及其它提供器/服務。DCP 508是負責桌面配置的直接控制和管理的軟件。桌面配置對于本領域普通技術(shù)人員來說是眾所周知的，且因此在本文中將不會詳細地描述。SAP 510是負責向應用514、518、5M、530提供模擬應用功能的軟件。SAP 510包括模擬應用(SA)數(shù)據(jù)對象512。SA數(shù)據(jù)對象512是包括用于接收來自⑶I對象516、520、 526,532的消息并處理包含在該消息中的數(shù)據(jù)的指令的軟件。SA數(shù)據(jù)對象512還包括用于更新監(jiān)視/模擬信息并將更新的監(jiān)視/模擬信息傳送到⑶I對象516、520、5沈、532和/或應用514、518、5M、530的指令。在這方面，應當理解SA數(shù)據(jù)對象512可以包括用于從數(shù)據(jù)庫204 (上面相對于圖2A — 2C所描述的)、ED/CS 222,226 (上面相對于圖2A所描述的)和 /或FIM 232,234 (上面相對于圖2B所描述的)獲得監(jiān)視/模擬信息的指令。SA數(shù)據(jù)對象 512還可以包括用于將監(jiān)視/模擬信息傳送到⑶I對象516、520、5沈、532的指令。軟件應用514、518、5M、530典型地包括為端用戶而設計的程序。軟件應用514、 518,524,530典型地安裝在計算機系統(tǒng)210、242上。如在圖5中所示，軟件應用514、518、 524,530可以包括US⑶I應用514、模擬計算機模型應用518、甘特圖應用524以及監(jiān)視和模擬數(shù)據(jù)(monitoring and simulation data, MSD)應用 530。US GUI應用514可以包括US GUI對象516。US GUI對象516是將代碼對象與 ⑶I元件組合以創(chuàng)建US⑶I 322 (上面相對于圖3 - 4所描述的和下面相對于圖6所描述的)的軟件。可以從US⑶I 322內(nèi)訪問、運行和使用應用518、524、530。應用518、524、530中的每一個包括GUI對象520、526、532和數(shù)據(jù)對象522、528、 534。值得注意的是，每個⑶I對象520、5沈、532和數(shù)據(jù)對象522、5觀、534是在相應的應用 518,524,530的初始化期間創(chuàng)建的。⑶I對象520、526、532中的每一個被束縛于相應的數(shù)據(jù)對象522、528、534。本文所使用的術(shù)語“束縛”意指對象被配置為用于與彼此進行通信。 本文所使用的術(shù)語“初始化”指的是通過調(diào)用某些函數(shù)來使應用準備好以供使用的過程。典型地應用518、5M、530的初始化是在運行應用514時實行的。可以在用戶請求相應的應用514、518、524、530 時創(chuàng)建每個對象 516、520、526、532、522、528、534。⑶I對象516、520、5沈、532中的每一個是將代碼對象與⑶I元件組合以創(chuàng)建⑶I
用戶界面(例如，下面相對于圖6所描述的⑶I用戶界面322、660.....670)的軟件。⑶I對
象520、5沈、532中的每一個可以包括用于將消息傳送到相應的數(shù)據(jù)對象522、5觀、534的指令。該消息可以包括指示某些事件已發(fā)生的信息(例如，用戶已經(jīng)點擊工具欄的某個按鈕)。 ⑶I對象520、526、532中的每一個還可以包括用于從相應的數(shù)據(jù)對象522、5觀、534接收消息并響應于該(一個或多個)消息來改變(更新或刷新)所顯示的GUI的信息的指令。數(shù)據(jù)對象522、528、534中的每一個是包括用于從⑶I對象520、526、532接收消息并處理包含在該消息中的數(shù)據(jù)的指令的軟件。數(shù)據(jù)對象522、5觀、534中的每一個還包括用于更新監(jiān)視/模擬信息并將更新的監(jiān)視/模擬信息傳送到⑶I對象520、526、532的指令。 數(shù)據(jù)對象522、528、534中的每一個可以包括用于從數(shù)據(jù)庫204 (上面相對于圖2A — 2C描述的)、ED/CS 222,226 (上面相對于圖2A描述的)和/或FIM 232,234 (上面相對于圖2B 描述的)獲得監(jiān)視/模擬信息的指令。數(shù)據(jù)對象522、528、534中的每一個還可以包括用于向⑶I對象520、5 、532傳送監(jiān)視/模擬信息的指令。應當注意可以使用在桌面應用外部或從其內(nèi)部運行的應用(例如UPS軟件)或由桌面應用提供的其它服務經(jīng)由用戶(例如，客戶、工程師、技術(shù)人員或監(jiān)督人員)所編寫的代碼來改變數(shù)據(jù)對象512、522、528、534中的每一個。同樣地，用戶可以構(gòu)造自定義用戶界面(例如，被配置為替換下面相對于圖6所描述的標準模擬控制用戶界面的自定義用戶界面)?，F(xiàn)在參考圖6，提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的US⑶I 322的示意圖。US⑶I 322 通常被配置為顯示現(xiàn)場總線模擬狀態(tài)和進展。us GUI 322還通常被配置為顯示模擬計算機模型、針對正在被模擬的每個現(xiàn)場總線設備的甘特圖、監(jiān)視數(shù)據(jù)和/或模擬數(shù)據(jù)。US GUI 322還通常被配置為用于便利用戶一軟件交互以加速/減慢包括在鏈路活動調(diào)度表(Link Active Schedule)(下面相對于圖13A — 13C描述)中的模擬的操作的模擬時間，向后步進包括在鏈路活動調(diào)度表中的至少一個模擬的操作，向前步進包括在鏈路活動調(diào)度表中的至少一個模擬的操作，使用鏈路活動調(diào)度表來停止由模擬程序?qū)嵭械墓δ軌K執(zhí)行過程(下面相對于圖14描述)和/或使用鏈路活動調(diào)度表來重新開始由模擬程序?qū)嵭械墓δ軌K執(zhí)行過程。如在圖6中所示，US⑶I 322包括工作區(qū)部分606、內(nèi)容/⑶I顯示區(qū)608、工具或帶狀欄630和模擬控制機構(gòu)690。工作區(qū)部分606被配置為便利用于向喜歡的文件添加內(nèi)容、從喜歡的文件去除內(nèi)容和/或快速地訪問喜歡的文件的內(nèi)容以便將其啟動的用戶一軟件交互。工作區(qū)部分606還可以被配置為便利用于快速地訪問應用518、524、530以便將其起動的用戶一軟件交互。本文所使用的術(shù)語“起動”意指啟動軟件程序或應用。內(nèi)容/OTI顯示區(qū)608被提供為用于向用戶(例如，操作員、技術(shù)人員、工程師或監(jiān)
督人員)顯示內(nèi)容(例如，模擬計算機模型、甘特圖、圖表、表格和趨勢)672.....680和/或圖
形用戶界面(⑶ I) 660、. . .、664、668、670。GUI 660、·.·、664、668、670 被提供為用于便利
用于實行應用特定的操作的用戶一軟件交互。例如，每個⑶I 660.....664、668、670可以
包括工具欄或狀態(tài)條698，其包括用于使顯示屏窗口最小化、使顯示屏窗口最大化和/或關閉顯示屏窗口的多個窗口小部件692、994、696。本發(fā)明在這方面不受限制。例如，每個⑶I 660.....664、668、670可以另外或替換地包括用于便利用于下列的用戶一軟件交互的窗口小部件(未示出)更新顯示的數(shù)據(jù)、刷新顯示的數(shù)據(jù)、觀看歷史數(shù)據(jù)(例如，在完全實行一遍制造過程期間或在完全實行一遍模擬過程期間收集的數(shù)據(jù))和/或激活細線(hairline)。 細線對于本領域的普通技術(shù)人員來說是眾所周知的，且因此在本文中將不會詳細地描述。每個⑶I 660、...、664、668、670可以包括用于向用戶(例如，操作員、技術(shù)人員、
工程師或監(jiān)督人員)顯示應用特定的內(nèi)容672.....680的區(qū)域602。例如，⑶I 660是被配
置為顯示包括模擬計算機模型(下面相對于圖9描述)的內(nèi)容680的模擬計算機模型GUI。 ⑶I 662、664是被配置為顯示包括甘特圖的相應內(nèi)容672、674的甘特圖⑶I。⑶I 668、670 是被配置為顯示包括圖表、表格、趨勢等的相應內(nèi)容676、678的數(shù)據(jù)⑶I。本發(fā)明在這方面不受限制。應當注意本發(fā)明不限于圖6中所示的⑶I位置間布置。⑶I 660.....664、668、
670可以具有依照特定模擬應用所選擇的任何GUI位置間布置。還應當注意可以通過點擊相應工具欄或狀態(tài)條698并將其拖曳至內(nèi)容/OTI顯示區(qū)608內(nèi)的感興趣位置來移動⑶I 660、· · ·、664、668、670 中的每一個。工具或帶狀欄630被提供為用于便利用于起動應用的用戶一軟件交互。例如，工具或帶狀欄630可以包括分別用于便利用于起動應用518、524、530 (上面相對于圖5描述的)的用戶一軟件交互的多個按鈕632、634、636。本發(fā)明在這方面不受限制。工具或帶狀欄630可以包括依照特定模擬應用所選擇的任何類型和/或數(shù)目的窗口小部件。應當注意圖6中所示的工具或帶狀欄630是工具或帶狀欄的示例性實施例。本發(fā)明的實施例不限于圖6中所示的配置。例如，如果應用518、524、530 (上面相對于圖5所描述的)中沒有一個被起動，則在US⑶I 322的左上處和/或在工具或帶狀欄630下面可以出現(xiàn)用于創(chuàng)建圖形和/或趨勢的實例的按鈕集。如果應用518、524、530 (上面相對于圖 5描述的)被起動，則工具或帶狀欄630可以改變以暴露出關于應用518、5M、530的控制機構(gòu)。如應當理解，工具或帶狀欄630可以在每當應用518、5M、530起動時改變。并且，用于應用518、5M、530的控制機構(gòu)可以是應用特定的。再次參考圖6，模擬控制機構(gòu)690可以包括有包括多個窗口小部件的工具欄或狀態(tài)條。本發(fā)明在這方面不受限制。例如，可以與US⑶I 322的對象相反地在單獨的窗口中提供模擬控制機構(gòu)690。模擬控制機構(gòu)690便利用于實行操作以控制和/或操縱模擬過程
的用戶一軟件交互。例如，模擬控制機構(gòu)690包括多個按鈕610.....620。按鈕610被配
置為便利用于向后步進包括在鏈路活動調(diào)度表(下面相對于圖13A - 13C描述)中的至少一個模擬的操作的用戶一軟件交互。按鈕612被配置為便利用于向前步進包括在鏈路活動調(diào)度表中的至少一個模擬的操作的用戶一軟件交互。按鈕614被配置為便利用于使用鏈路活動調(diào)度表來停止由模擬程序?qū)嵭械哪M過程或功能塊執(zhí)行過程(下面相對于圖14描述) 的用戶一軟件交互。按鈕616被配置為便利用于重新開始模擬程序或功能塊執(zhí)行過程的用戶一軟件交互。按鈕618被配置為便利用于減慢包括在鏈路活動調(diào)度表中的模擬的操作的模擬時間的用戶一軟件交互。按鈕620被配置為便利用于加速包括在鏈路活動調(diào)度表中的模擬的操作的模擬時間的用戶一軟件交互。本發(fā)明在這方面不受限制。模擬控制機構(gòu)690 可以包括依照特定模擬應用所選擇的任何類型和/或數(shù)目的窗口小部件。用于監(jiān)視和控制現(xiàn)場總線系統(tǒng)的操作的模擬的方法
現(xiàn)在參考圖7A - 7B，提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于監(jiān)視和控制現(xiàn)場總線系統(tǒng)的操作的模擬的方法700的流程圖。如在圖7A中所示，方法700從步驟702開始并繼續(xù)至步驟704。在步驟704中，發(fā)起現(xiàn)場總線系統(tǒng)的操作的當前模擬。當前模擬包括用于模擬現(xiàn)場總線系統(tǒng)的至少一個FIM的操作和/或現(xiàn)場總線系統(tǒng)的至少一個現(xiàn)場設備的操作的多個連續(xù)步驟。其后，實行獲得中間模擬信息的步驟706。中間模擬信息包括對監(jiān)視當前模擬有用的信息。特別地，中間模擬信息包括指示當前模擬的狀態(tài)和/或進展的信息。例如，中間模擬信息包括定義已經(jīng)實行、正在實行或?qū)⒁獙嵭羞B續(xù)步驟中的哪些步驟的進展信息。在完成步驟706之后，方法700繼續(xù)步驟708。在步驟708中，中間模擬信息的至少一部分被傳送到模擬系統(tǒng)(例如，圖2A的模擬系統(tǒng)200、圖2B的模擬系統(tǒng)230或圖2C的模擬系統(tǒng)M0)的至少一個用戶(例如，客戶、工程師、技術(shù)人員或監(jiān)督人員)。例如，中間模擬信息經(jīng)由計算機顯示器、揚聲器、燈或其它聽覺/視覺指示設備被傳送到用戶。本發(fā)明在這方面不受限制。在步驟710中，向模擬系統(tǒng)的用戶顯示視覺元件(例如，圖6的按鈕610.....620)。
該視覺元件被配置為用于控制當前模擬的進展。例如，該視覺元件可以是被配置為用于便利用于控制當前模擬的進展的用戶一軟件交互的GUI按鈕。本發(fā)明在這方面不受限制。視覺元件可以是依照特定模擬應用所選擇的任何類型的視覺元件。在完成步驟710時，方法700繼續(xù)步驟712。在步驟712中，向模擬系統(tǒng)的用戶顯示模擬計算機模型。下面將相對于圖9來描述示例性模擬計算機模型。然而，應當理解模擬計算機模型包括功能塊和功能塊之間的互連。功能塊表示至少一個FIM和/或至少一個現(xiàn)場設備。還可以在步驟714中向用戶顯示針對FIM和/或現(xiàn)場設備的甘特圖?？梢栽诓襟E716中向用戶顯示示出數(shù)據(jù)交換的視覺內(nèi)容。數(shù)據(jù)交換可以是在模擬系統(tǒng)的軟件元件和 /或硬件元件之間的。在完成步驟716之后，方法700繼續(xù)圖7B的步驟718 — 728。在步驟718中，用戶使用視覺元件(例如圖6的按鈕620)中的第一個來加速當前模擬。在步驟720中，用戶使用視覺元件(例如圖6的按鈕618)中的第二個來減慢當前模擬。在步驟722中，用戶使用視覺元件(例如圖6的按鈕610)中的第三個來向后移動當前模擬的進展。在步驟724中，用戶使用視覺元件(例如圖6的按鈕612)中的第四個來向前移動當前模擬的進展。在步驟726中，用戶使用視覺元件(例如圖6的按鈕614)中的第五個來停止當前模擬。在步驟728中，用戶使用視覺元件(例如圖6的按鈕616)中的第六個來重新開始當前模擬。在完成步驟7 之后，實行步驟730，在該步驟730處方法700結(jié)束。用于樽擬現(xiàn)場總線系統(tǒng)的操作的方法
下列圖8A - 8B和所附文字舉例說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于模擬包括通信地耦合到多個現(xiàn)場總線現(xiàn)場(FF)設備的至少一個現(xiàn)場總線接口模塊(FIM)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)的操作的方法800。然而，應當認識到在本文中所公開的方法800僅僅是出于圖示的目的而提供的，并且本發(fā)明不僅限于所示的方法?，F(xiàn)在參考圖8A，方法80在步驟802處開始并繼續(xù)步驟804。在步驟804中，創(chuàng)建模擬計算機模型。模擬計算機模型可以包括表示至少一個FIM和/或至少一個FF設備的功能塊。模擬計算機模型還可以包括定義(一個或多個)FIM與FF設備之間的Hl鏈路的互連和/或定義(一個或多個)FIM與主機系統(tǒng)(例如圖2A - 2C的主機系統(tǒng)228)的組件之間的通信鏈路的互連。在圖9中提供了示例性模擬計算機模型900的示意圖。如圖9中所示，模擬計算機模型900可以包括被配置為用于執(zhí)行FIM模擬的功能塊902、被配置為用于執(zhí)行FF設備模擬的功能塊906、表示FIM與主機系統(tǒng)之間的通信鏈路的互連908和表示FF設備與FIM之間的Hl鏈路的互連904。本發(fā)明在這方面不受限制。 模擬計算機模型可以包括依照特定模擬應用所選擇的任何數(shù)目的功能塊和互連。再次參考圖8A，方法800繼續(xù)步驟806。在步驟806中，把定義模擬計算機模型的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫(例如圖2A - 2C的數(shù)據(jù)庫204)中。在步驟808中，獲得定義至少一個 FIM、至少一個FF設備和至少一個Hl鏈路的工作特性的信息。步驟808還涉及獲得由至少一個FIM和至少一個FF設備實行的操作的信息。在圖10中提供了舉例說明示例性操作定義信息(operations defining information, ODI)的表格 1000。如圖10中所示，ODI包括操作標識符1002和操作描述1004。操作標識符1002可以包括針對由至少一個FF設備實行的操作的標識符和針對由至少一個FIM實行的操作的標識符。本發(fā)明在這方面不受限制。ODI可以包括針對由依照特定模擬系統(tǒng)200、230、M0 應用所選擇的IPCS (例如圖1的IPCS 100)的任何設備所實行的操作的信息。操作描述1004可以描述與操作標識符1002相關聯(lián)的FF設備或FIM的操作。例如，AI操作涉及生成表示感測/測量值的模擬輸入信號并將該模擬輸入信號從FF設備的傳感器/量規(guī)傳送到FF設備的處理器。AIA_3操作涉及處理模擬輸入信號以將感測/測量值置成適合于通過Hl鏈路從FF設備到FIM的通信的Hl鏈路格式。Al. Out操作涉及將以Hl鏈路格式的感測/測量值寫入FF設備的模擬的Hl鏈路緩沖器。AI_Agent操作涉及從FF設備的模擬的Hl緩沖器讀取感測/測量值，處理該感測/測量值以將其置成適合于通過公共通信網(wǎng)絡的通信的CCN格式，并將以CCN格式的感測/測量值寫入FIM的CCN緩沖器。PID_Agent操作涉及從主控制器的CCN緩沖器讀取控制數(shù)據(jù)，處理該控制數(shù)據(jù)以將其置成適合于通過Hl鏈路的通信的Hl鏈路格式，并將以Hl鏈路格式的控制數(shù)據(jù)寫入FIM的模擬的Hl緩沖器。AO操作涉及從FIM的模擬的Hl緩沖器讀取控制數(shù)據(jù)，處理該控制數(shù)據(jù)和實行由該控制數(shù)據(jù)指定的特定事件。AO. BKOUT操作涉及生成指示特定事件已經(jīng)發(fā)生的返回數(shù)據(jù)，處理該返回數(shù)據(jù)以將其置成適合于通過Hl鏈路的通信的Hl鏈路格式，和將該返回數(shù)據(jù)寫入FF設備的模擬的Hl鏈路緩沖器。本發(fā)明在這方面不受限制。操作描述904可以描述依照特定模擬系統(tǒng)200、230、240應用所選擇的IPCS (例如圖1的IPCS 100)的任何設備的操作。再次參考圖8A，方法800繼續(xù)步驟810。在步驟810中，生成鏈路活動調(diào)度表。鏈路活動調(diào)度表被用于模擬IPCS (諸如圖1的IPCS 100)的至少一個控制策略的模擬軟件使用。在被生成之后，鏈路活動調(diào)度表可以被存儲在數(shù)據(jù)庫(例如上面相對于圖2A - 2C所描述的數(shù)據(jù)庫204)中。在圖11中提供了用于生成鏈路活動調(diào)度表1106的示例性過程1100 的示意圖。如圖11中所示，過程1100從定義控制策略1102開始。如上面所指出，由被設計為使依照特定設施和/或政府機構(gòu)計劃的工業(yè)過程的實行便利的事件組合來定義控制策略1102。更特別地，可以由用于控制FF設備和用于在控制器、FIM和/或FF設備之間進行交換數(shù)據(jù)的事件來定義控制策略1102。例如，控制策略1102可以由針對下列所選擇的事件組合來定義(1)從FF設備獲得感測/測量值；(2)確定該感測/測量值是否落在閾值以下或超過閾值；以及(3)控制FF設備以使得如果確定了感測/測量值落在閾值以下或超過閾值則特定事件發(fā)生。本發(fā)明在這方面不受限制。可以依照特定IPCS應用來選擇控制策略。其后，過程1100繼續(xù)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1104。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1104是控制策略1102的實現(xiàn)的表示。在圖12中提供了示例性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1104的示意圖。如圖12中所示，示例性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1104包括表示現(xiàn)場總線系統(tǒng)設備(例如主控制器、FIM和現(xiàn)場設備)的操作的多個操作塊 1202、· · ·、1218。操作塊1202、· · · ,1218是按照實行的次序來組織的。例如，控制策略1102從由FF設備對AI操作(由操作塊1202表示)和AIA_3操作 (由操作塊1204表示)的并發(fā)執(zhí)行開始。在完成AIA_3操作之前，F(xiàn)F設備開始實行Al. OUT 操作(由操作塊1206表示)。在FF設備完成Al. OUT操作之后，F(xiàn)IM實行AI_Agent操作(由操作塊1208表示)。在完成AI_Agent操作之后，主控制器順序地實行某些MC操作，諸如MC 操作(由操作塊1210表示)和MC. OUT操作(由操作塊1212表示)。MC操作可以涉及從FIM的 CCN緩沖器讀取感測/測量值，確定該感測/測量值是否落在閾值以下或超過閾值，以及如果確定了該感測/測量值落在閾值以下或超過閾值則生成控制數(shù)據(jù)。MC. OUT操作可以涉及將控制數(shù)據(jù)寫入主控制器的CCN緩沖器。在完成MC和MC. OUT操作時，F(xiàn)IM實行PID_Agent 操作(由操作塊1214表示)。其后，F(xiàn)F設備實行AO操作(由操作塊1216表示)和AO. BKOUT 操作(由操作塊1218表示)。本發(fā)明在這方面不受限制?？梢砸勒杖魏谓o定控制策略來設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1104。再次參考圖11，過程1100繼續(xù)解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并生成鏈路活動調(diào)度表1106。在圖
13A-13C中提供了示例性鏈路活動調(diào)度表Iioei.....11063。 現(xiàn)在參考圖13A，鏈路活動
調(diào)度表Iioe1提供了將數(shù)據(jù)存儲在存儲器中以使得其能夠被高效地使用的方式。鏈路活動調(diào)度表Iioei便利了由真實FF設備和/或FIM實行的多種操作的模擬。鏈路活動調(diào)度表 Iioe1按照實行的次序和時間定義了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1104的操作。可以使用(a)用于設備操作的軟件實現(xiàn)的軟件操作標識符1306和(b)用于實行該軟件實現(xiàn)的定時參數(shù)1308來實現(xiàn)鏈路活動調(diào)度表Iioe115每個定時參數(shù)可以包括用于實行軟件實現(xiàn)的起始時間1302和/或用于實行該軟件實現(xiàn)的持續(xù)時間1304。如應當理解的，由起始時間1302和結(jié)束時間1303來界定持續(xù)時間1304?，F(xiàn)在參考圖13B，如果將使用模擬軟件來模擬至少一個FF設備和至少一個FIM，則鏈路活動調(diào)度表110 可以包括調(diào)度的等待操作1310。提供該等待操作1310，使得不會過早地實行后續(xù)調(diào)度操作1312，即使得不在真實主控制器(或其它真實設備)實行其(一個或多個)調(diào)度操作時實行后續(xù)調(diào)度操作1312。本發(fā)明在這方面不受限制。例如，鏈路活動調(diào)度表110 可以沒有等待操作1310?，F(xiàn)在參考圖13C，如果將使用模擬軟件來模擬至少一個FF設備，則鏈路活動調(diào)度表110 可以包括多個調(diào)度的等待操作1320、1322、1324。提供調(diào)度的等待操作1320、1322、 1324，使得不會過早地實行后續(xù)調(diào)度操作1326，即，使得不在真實控制器(或其它真實設備) 和FIM實行它們的(一個或多個)調(diào)度操作時實行后續(xù)調(diào)度操作13沈。本發(fā)明在這方面不受限制。例如，鏈路活動調(diào)度表110 可以沒有等待操作1320、1322、13對。再次參考圖8A，方法800繼續(xù)步驟812。在步驟812中，使用定義模擬計算機模型 (在先前步驟804中創(chuàng)建)的數(shù)據(jù)、在先前步驟808中獲得的信息和在先前步驟810中生成的鏈路活動調(diào)度表來生成多個模擬數(shù)據(jù)記錄。其后，實行步驟814，在該步驟814，把模擬數(shù)據(jù)記錄存儲在數(shù)據(jù)庫(例如圖2A - 2C的數(shù)據(jù)庫204)中。在完成步驟814之后，方法800繼續(xù)圖8B的步驟816?，F(xiàn)在參考圖8B，步驟816涉及啟動安裝在ED/CS (例如圖2A的ED/CS 222,226), FIM(例如圖2B的FIM 232、234)和/或模擬計算機系統(tǒng)(例如圖2C的模擬計算機系統(tǒng)M2) 上的模擬程序。在啟動模擬程序之后，實行步驟818和820。在步驟818和820中，把模擬數(shù)據(jù)記錄加載到設備(例如圖2A的ED/CS 222、226、圖2B的FIM 232、234和圖2C的模擬計算機系統(tǒng)對2)的存儲器中。在這方面，應當理解步驟818涉及訪問數(shù)據(jù)庫和獲得存儲在其中的模擬數(shù)據(jù)記錄。步驟820涉及將模擬數(shù)據(jù)記錄存儲在設備(例如圖2A的ED/CS 222、 226、圖2B的FIM 232,234和圖2C的模擬計算機系統(tǒng)M2)的存儲器中。在完成步驟820之后，實行步驟822，在該步驟822，運行模擬程序以使用模擬計算機模型來模擬(一個或多個)控制策略。該模擬程序被配置為順序地和/或并發(fā)地實行針對至少一個FIM和/或至少一個FF設備的操作的軟件實現(xiàn)的功能塊執(zhí)行。如上面所指出，所述軟件實現(xiàn)在(一個或多個)鏈路活動調(diào)度表中被標識和調(diào)度。下面將相對于圖14 - 15和示例1來描述由模擬程序?qū)嵭械氖纠怨δ軌K執(zhí)行過程。在步驟822之后，實行步驟824， 在該步驟824，生成模擬數(shù)據(jù)。該模擬數(shù)據(jù)描述了模擬計算機模型的每個功能塊的操作。其后，實行步驟826，在步驟826，方法800結(jié)束?，F(xiàn)在參考圖14，提供了由模擬程序?qū)嵭械氖纠怨δ軌K執(zhí)行過程1400的流程圖。 可以在圖8B的步驟822中實行過程1400。如圖14中所示，過程1400從步驟1402開始并繼續(xù)至步驟1404。在步驟1404中，獲得至少一個鏈路活動調(diào)度表。其后，實行步驟1406， 在該步驟1406，將鏈路活動調(diào)度表轉(zhuǎn)換成中間FF結(jié)構(gòu)。該中間FF結(jié)構(gòu)包括多個離散事件。 可以由事件發(fā)生器(未示出)來實現(xiàn)步驟1406。事件發(fā)生器可以包括被配置為用于將鏈路活動調(diào)度表轉(zhuǎn)換成至少一個中間FF結(jié)構(gòu)的硬件和/或軟件。在圖15中提供了鏈路活動調(diào)度表110 和對應的中間FF結(jié)構(gòu)的示意圖。在完成步驟1406之后，過程1400繼續(xù)步驟1408。在步驟1408中，對FF結(jié)構(gòu)進行解釋并執(zhí)行離散事件。通過調(diào)用用于便利離散事件的執(zhí)行的軟件操作來執(zhí)行離散事件。 事件集可以包括但不限于向模擬的Hl鏈路緩沖器公布數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)推入模擬的Hl鏈路緩沖器。依照對應于離散事件的定時參數(shù)來實行離散事件執(zhí)行。例如，在時間t = 0實行第一和第二離散事件I^pDE1 (在圖15中示出)。在時間t = m實行第三離散事件DE2 (在圖 15中示出)，等等。在執(zhí)行離散事件之后，執(zhí)行步驟1410，在該步驟1410過程1400結(jié)束。
為了進一步舉例說明本發(fā)明而提供下列示例。然而，不應認為本發(fā)明的范圍籍此以任何方式受到限制。示例 1
由模擬程序?qū)嵭械氖纠怨δ軌K執(zhí)行過程的下列說明假設圖9的模擬計算機模型900 和圖13B的鏈路活動調(diào)度表110 被模擬程序利用以模擬圖11的控制策略1102。在這樣的情景中，下列功能塊執(zhí)行將如鏈路活動調(diào)度表110 所定義地發(fā)生。(1)功能塊906在時間t = 0毫秒開始AI操作和AIA_3操作的執(zhí)行；
(2)功能塊906在時間t= m毫秒執(zhí)行Al. Out操作；
(3)功能塊902在時間t= η毫秒執(zhí)行AI_Agent操作；
(4)等待在時間t= ρ開始的預定義時間段；
(5)功能塊902在時間t= q毫秒執(zhí)行PID_Agent操作；(6)功能塊906在時間t= r毫秒執(zhí)行AO操作；以及
(7)功能塊906在時間t= s毫秒執(zhí)行AO. BKOut操作。作為實行上面所列功能塊執(zhí)行的結(jié)果，由模擬程序模擬了控制策略1102。根據(jù)本發(fā)明的前述說明，應當認識到本發(fā)明能夠以硬件、軟件、或硬件和軟件的組合實現(xiàn)。任何種類的計算機系統(tǒng)或適于執(zhí)行本文所描述的方法的其它裝置是適宜的。硬件和軟件的典型組合可以是具有計算機程序的通用計算機處理器，當所述計算機程序被加載和執(zhí)行時其控制計算機處理器使得其執(zhí)行本文所描述的方法。當然，還可以使用專用集成電路(ASIC)和/或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來達到類似結(jié)果。還可以在計算機程序產(chǎn)品中嵌入本發(fā)明，該計算機程序產(chǎn)品包括使得能夠?qū)崿F(xiàn)本文所描述的方法的所有特征，并且當其在被加載在計算機系統(tǒng)中時能夠執(zhí)行這些方法。本上下文中的計算機程序或應用意指一組指令的以任何語言、代碼或符號的任何表達，所述一組指令意圖促使具有信息處理能力的系統(tǒng)直接地或在下列中的一者或兩者之后實行特定函數(shù)(a)到另一語言、代碼或符號的轉(zhuǎn)換；(b)以不同材料形式的再現(xiàn)。另外，上面說明意圖僅僅以示例的方式且并不意圖以任何方式限制本發(fā)明，除在下列權(quán)利要求中所闡述的之外。根據(jù)本公開內(nèi)容，可以在沒有過多實驗的情況下完成并執(zhí)行本文所公開并要求保護的所有裝置、方法和算法。雖然已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但對于本領域的技術(shù)人員來說顯而易見的是在不脫離本發(fā)明的概念、精神和范圍的情況下可以對裝置、方法和方法的步驟序列施加修改。更具體而言，顯而易見的是只要會達到相同或類似結(jié)果可以向本文所描述的組件添加某些組件、將某些組件與本文所描述的組件組合或取代本文所描述的組件。對于本領域的技術(shù)人員來說顯而易見的所有這樣的類似替換和修改被視為在所定義的本發(fā)明的精神、范圍和概念之內(nèi)。提供了本公開內(nèi)容的摘要以遵從37 C.F.R. § 1.72(b)，其要求摘要將允許讀者快速地確定技術(shù)公開內(nèi)容的性質(zhì)。其是在理解其將不會用來解釋或限制下列權(quán)利要求的范圍或意義的情況下提交的。
19
權(quán)利要求
1.一種用于控制由模擬系統(tǒng)(222、2沈、232、234、242)實行的模擬的方法(700)，關于現(xiàn)場總線系統(tǒng)(100)的操作的所述模擬包括通信地耦合到多個現(xiàn)場設備(122、1M)的至少一個現(xiàn)場總線接口模塊(FIM)，該方法(700)包括步驟(704)發(fā)起所述現(xiàn)場總線系統(tǒng)(100)的所述操作的至少一部分的當前模擬，所述當前模擬包括涉及所述FIM (114、116、212、214、232、234)的多個連續(xù)步驟，包括；(706)獲得指示所述當前模擬的進展的中間模擬信息，所述進展定義已經(jīng)實行、正在實行和將要實行所述多個連續(xù)步驟中的哪些步驟；將所述中間模擬信息的至少一部分傳送到所述模擬系統(tǒng)(222、2沈、232、234、242)的至少一個用戶；以及(718.....728)使用計算機顯示器(420、322)的至少一個視覺元件(610.....620)來控制所述當前模擬的所述進展。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(700)，還包括步驟(712)向所述用戶顯示所述現(xiàn)場總線系統(tǒng)(100)的配置的模擬計算機模型(680、900)，所述模擬計算機模型(680、900)包括多個功能塊(FBI、FB2、902、906)和所述多個功能塊(FBI、FB2、902、906)之間的多個互連 (904),所述多個功能塊(FB1、FB2、902、906)中的至少一個功能塊(FB1、902)表示所述FIM (114、116、212、214、232、234)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(700)，還包括在所述計算機顯示器(420、322)上顯示至少一個甘特圖(672、674)的步驟(714)，所述甘特圖(672、674)包括傳達針對所述FIM (114、 116、212、214、232、234)或所述多個現(xiàn)場設備(122、1M)中的現(xiàn)場設備(122、1 )的信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(700)，還包括顯示示出所述模擬系統(tǒng)(222、2沈、232、 234,242)的軟件元件和/或硬件元件之間的數(shù)據(jù)交換的視覺內(nèi)容(676)的步驟(716)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(700)，還包括使用所述視覺元件(620)來加速所述當前模擬的步驟(718)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(700)，還包括使用所述視覺元件(618)來減慢所述當前模擬的步驟(720)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(700)，還包括使用視覺元件(610)來向后移動所述當前模擬的所述進展的步驟(722)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(700)，還包括使用所述視覺元件(612)來向前移動所述當前模擬的所述進展的步驟(7M)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步驟(700)，還包括使用所述視覺元件(614)來停止所述當前模擬的步驟(7沈)。
10.一種用于控制與包括通信地耦合到多個現(xiàn)場設備(122、1M)的至少一個現(xiàn)場總線接口模塊(FIM)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)(100)的操作有關的模擬的模擬系統(tǒng)(222、2沈、232、234、 242)，其包括至少一個計算設備，其被配置為用于發(fā)起所述至少一個FIM (114、116、212、214、232、 234)的所述操作的至少一部分的當前模擬，用于獲得指示所述當前模擬的進展的中間模擬信息，用于將所述中間模擬信息的至少一部分傳送到所述模擬系統(tǒng)(222、2沈、232、234、 242)的至少一個用戶，以及用于向所述至少一個用戶顯示用于控制所述當前模擬的所述進展的至少一個視覺元件(610.....620)；其中，所述當前模擬包括涉及所述FIM (114、116、212、214、232、234)的多個連續(xù)步驟， 并且所述進展定義已經(jīng)實行、正在實行和將要實行所述多個連續(xù)步驟中的哪些步驟。
全文摘要
用于控制包括通信地耦合到現(xiàn)場設備(122、124)的至少一個FIM(114、116)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)(100)的操作的模擬的系統(tǒng)(200、230、240)和方法(700)。該方法涉及發(fā)起FIM和/或現(xiàn)場設備的操作的當前模擬(CS)。該方法還涉及獲得指示CS的狀態(tài)/進展的中間模擬信息(ISI)。該方法還涉及向模擬系統(tǒng)的用戶顯示ISI和向該用戶顯示用于控制CS的進展的視覺元件(610、...、620)。還可以向用戶顯示針對FIM/現(xiàn)場設備的甘特圖(672、674)和示出模擬系統(tǒng)的軟件元件和/或硬件元件之間的數(shù)據(jù)交換的視覺內(nèi)容。視覺元件能夠使加速CS、減慢CS、向前/向后移動CS的進展和/或停止/重新開始CS便利。
文檔編號G06F15/16GK102272749SQ200980153720
公開日2011年12月7日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者K. M. 科拉維 S. 申請人:霍尼韋爾國際公司