СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ Российский патент 2008 года по МПК G05B19/418 

Изобретение относится к системе управления процессом.

Системы управления процессом обычно разрабатываются изготовителем, поставляются клиенту, устанавливаются в технической установке, подлежащей управлению, и вводятся в эксплуатацию. Система управления процессом при этом состоит из компонент машинного и программного обеспечения, которые реализуют, по крайней мере, одну функцию техники управления системы управления процессом. Сумма этих функций предоставляет в распоряжение клиента множество возможностей обслуживания, наблюдения и регулирования для технической установки.

В большинстве случаев клиент платит за поставку и, при известных обстоятельствах, за установку системы управления процессом некую цену, например, согласованную покупную цену в качестве одноразового платежа, которая включает использование системы управления процессом в течение ее срока службы со всеми ее функциями, причем в названной цене не учтено, в каком объеме он действительно использует предоставленные в распоряжение функции и/или как часто и/или для каких промежутков времени используются определенные функции. Кроме того, обычно в качестве составной части системы управления процессом клиент получает систему проектирования, которой он может реализовать новые функции техники управления или изменять поставленные функции техники управления так, что система управления процессом в течение лет ее эксплуатации может быть согласована в любое время с изменяющимися требованиями технической установки. Также этот аспект не учтен при образовании цены для системы управления процессом, клиент платит - обычно очень высокую - покупную цену и может использовать поставленные ему компоненты системы управления процессом практически как угодно, без того, чтобы дополнительное и/или недостаточное использование функций системы управления процессом находили отражение в доплате и/или возврате, по крайней мере, части покупной цены.

В известной системе управления процессом таким образом клиент платит в большинстве случаев к моменту времени поставки покупную цену за систему управления процессом, которая содержит составляющую цены соответственно за поставленные компоненты машинного и программного обеспечения. Так, для клиента самое позднее к моменту времени поставки в большинстве случаев необходимы высокие финансовые вложения, чтобы приобрести работоспособную систему управления процессом со всеми ее компонентами машинного и программного обеспечения.

Исходя из этого, встает задача создания системы управления процессом, которая может гибко приспосабливаться к потребностям клиента и которая, в частности, позволяет уменьшить названные начальные высокие инвестиционные расходы, в частности, инвестиционные расходы на компоненты программного обеспечения системы управления процессом и производимые за них лицензионные платежи. Далее, задачей изобретения является указание системы управления процессом, имеющей архитектуру, которая является особенно пригодной для преодоления названных недостатков уровня техники.

Согласно изобретению задача решается с помощью системы управления процессом, которая содержит вычислительный блок, который выполнен с возможностью определения величины оплаты из протекающих в системе управления процессом операций.

Изобретение при этом исходит из соображения определять величину оплаты, например, подлежащие оплате клиентом лицензионные платежи, в зависимости от действительного использования системы управления процессом. Таким образом обеспечено, что клиент, кроме согласованной при известных обстоятельствах твердой основной цены, например, за поставленные компоненты машинного обеспечения системы управления процессом, практически должен (сверх того) оплачивать только те функции системы управления процессом, которые он действительно использует. Если клиент обращается к функциям системы управления процессом, то в системе управления процессом выполняются соответствующие, вызванные обращением операции, которые являются зависимыми от вида функции, к которой производится обращение.

Так, например, вид операции, например, вызов графического отображения процесса с выведенными актуальными измеряемыми данными процесса или выполнение функции регулирования для агрегата технической установки, может иметь влияние на определение величины оплаты. Также и повторяемость, с которой, например, выполняются названные функции, может иметь влияние на определение величины оплаты. Можно представить себе, например, что каждое обращение к определенной функции дает постоянную составляющую величины оплаты к величине оплаты.

Предпочтительно операции охватывают создание и/или изъятие функции техники управления, операцию обслуживания и выполнение функции автоматизации.

Создание и/или изъятие функции техники управления может, например, производиться клиентом, если он проектирует систему управления процессом и, например, посредством программы проектирования создает новую функцию техники управления, которая должна выполняться на системе управления процессом. Кроме того, клиент может создавать новую функцию техники управления также за счет того, что он выбирает из запаса разработанных заранее функций техники управления одну или несколько функций и соединяет посредством программы проектирования в новую функцию техники управления. Запас разработанных заранее функций техники управления может, например, предоставляться в распоряжение на вычислительной машине изготовителя системы управления процессом, который посредством Web-сервера соединен с Интернетом так, что клиент может загружать подобные, разработанные заранее функции техники управления через Интернет и использовать для системы управления процессом. Подобные операции в системе управления процессом клиента могут также иметь влияние на определение величины оплаты.

Действие по обслуживанию может, например, охватывать вызов определенного отображения процесса в системе управления процессом или обслуживание агрегата технической установки посредством системы управления процессом или затребование протоколов ошибок, сообщений о состоянии, списков сообщений и так далее посредством системы управления процессом. Действиями по обслуживанию могут быть, кроме того, обращения клиента к системе управления процессом через Интернет, коль скоро система управления процессом выполнена с возможностью обслуживания через Интернет. Кроме того, действия по обслуживанию могут быть реализациями управляющих алгоритмов, которые, например, выполняются в устройствах программного управления от ЗУ системы управления процессом, чтобы, например, поддерживать постоянной частоту вращения двигателя технической установки во время эксплуатации, также, если условия эксплуатации, как, например, нагрузка, подлежащая преодолению двигателем, изменяются.

Предпочтительно система управления процессом содержит управляющую вычислительную машину, вычислительную машину клиента и Интернет и, по крайней мере, часть выполняемых в системе управления процессом операций выполняются в управляющей вычислительной машине.

Система управления процессом может содержать, кроме того, один или несколько предпочтительно установленных в технической установке полевых приборов, которые применяют для автоматизации компонентов установки.

В этой форме выполнения изобретения система управления процессом выполнена с возможностью обслуживания через Интернет, причем управляющая вычислительная машина имеет, по крайней мере, часть функций системы управления процессом, которые выполняются в качестве соответствующих операций на управляющей вычислительной машине.

В случае, если система управления процессом, кроме того, содержит один или несколько полевых приборов, то они могут также иметь часть функций системы управления процессом, которые в качестве соответствующих операций выполняются на полевом приборе или полевых приборах.

Вычислительная машина клиента может быть установлена, например, почти в любом месте с доступом к Интернету, например, в центральном диспетчерском пункте, который при известных обстоятельствах является очень далеко удаленным от подлежащей управлению технической установки. Вычислительная машина клиента соединяется с Интернетом и может обслуживать через Интернет управляющую вычислительную машину и тем самым обслуживать через Интернет функции системы управления процессом, в частности, такие, которые относятся к эксплуатации технической установки. В случае соответствующей изобретению системы управления процессом для определения величины оплаты могут привлекаться также те действия по обслуживанию системы управления процессом, которые производятся пользователем с помощью Интернета. Например, можно себе представить, что управляющая вычислительная машина установлена на ферме-сервере поставщика услуг (провайдер прикладных программ), которая ему принадлежит. Поставщик услуг предоставляет через Интернет в распоряжение пользователя инсталлированные на управляющей вычислительной машине функции системы управления процессом. Величина оплаты теперь может вычисляться в зависимости от выполняемых на управляющей вычислительной машине операций, так как операции вызваны путем действия по обслуживанию пользователя через Интернет. В названном выше случае управляющей вычислительной машины, которая не переходит в собственность клиента, а остается у поставщика услуг, капиталовложения клиента в его систему управления процессом являются особенно низкими, так как он должен платить только в соответствии с величиной оплаты за использование функций, которые инсталлированы на управляющей вычислительной машине.

В особенно предпочтительной форме выполнения изобретения управляющая вычислительная машина содержит Web-сервер и вычислительная машина клиента содержит браузер Интернета так, что посредством вычислительной машины клиента через Интернет может оказываться воздействие на протекающие в управляющей вычислительной машине операции, причем операции охватывают также такие, посредством которых инициируются дальнейшие операции в дальнейших компонентах системы управления процессом.

В этой форме выполнения изобретения используют широко распространенные, универсально применимые технологии Интернета, чтобы сделать систему управления процессом пригодной для использования в Интернете.

Управляющая вычислительная машина располагает Web-сервером, который может передавать в Интернет обработанные и/или запомненные в управляющей вычислительной машине данные. Вычислительная машина клиента посредством браузера Интернета может найти через Интернет Web-сервер управляющей вычислительной машины и с помощью известных технологий Интернета (например, адресация с унифицированным указателем ресурсов или протокол обмена TCP/IP (Протокол управления передачи/протокол Интернет)) нацеленно запросить данные от управляющей вычислительной машины и/или передать на нее команды.

В этой форме выполнения изобретения система управления процессом содержит дополнительные компоненты, в которых выполняются дальнейшие операции. Этими дополнительными компонентами могут быть, например, устройства программного управления от ЗУ, которые установлены вблизи подлежащего управлению агрегата технической установки и которые получают от управляющей вычислительной машины команду на отработку программы, запомненной в устройстве программного управления от ЗУ. Так, операции, которые выполняются в управляющей вычислительной машине, инициируют дополнительные операции в одной или многих компонентах управляющей вычислительной машины, то есть, например, выполнение программы в устройстве программного управления от ЗУ, например, посредством действия по обслуживанию пользователя, который вводит в вычислительную машину клиента команду, которая передается через Интернет к управляющей вычислительной машине и которая побуждает управляющую вычислительную машину инициировать выполнение программы в устройстве программного управления от ЗУ.

В дальнейшей предпочтительной форме выполнения изобретения дополнительные компоненты содержат полевые приборы для контроля и управления компонентов технической установки, которые посредством радиосвязи и/или жесткой коммутации связаны с управляющей вычислительной машиной и дополнительные операции содержат также такие операции, которые реализованы в полевых приборах.

Полевые приборы в этой форме выполнения содержат, по крайней мере, исполнительные и измерительные элементы, которые установлены в технической установке и посредством которых регистрируются исполнительные воздействия на агрегаты технической установки или, соответственно, измеренные значения от компонентов и/или агрегатов технической установки. При этом команды на выполнение, по крайней мере, одного исполнительного воздействия передают по радио от управляющей вычислительной машины к, по крайней мере, одному исполнительному элементу, а измеренные значения, зарегистрированные измерительными элементами, передают по радио на управляющую вычислительную машину. Если в случае исполнительных и/или измерительных элементов речь идет об устройствах, которые не приданы никакому управлению, посредством которого, например, за счет расположенной в управлении платы радио-интерфейса, может устанавливаться радиосоединение, то должно быть предусмотрено, по крайней мере, одно радиоустройство, к которому должны подключаться исполнительные и/или измерительные элементы, чтобы накопленные данные могли передаваться по радио.

Полевые приборы содержат также так называемые "интеллектуальные" полевые приборы, которые располагают, по крайней мере, одним микропроцессором так, что дальнейшие операции, например, прогон управляющей программы, могут выполняться в полевых приборах. В случае полевых приборов при этом речь идет о более или менее мощных вычислительных машинах, которые обычно могут быть легко оснащены, например, платой радиоинтерфейса, чтобы производить радиосвязь с управляющей вычислительной машиной. В этом случае в месте или вблизи места технической установки практически установлены только такие интеллектуальные полевые приборы, которые передают исполнительные команды на исполнительные элементы и записывают в память измеренные значения от измерительных элементов. Управление полевыми приборами, которые выполняют дальнейшие операции, происходит путем радиосвязи с управляющей вычислительной машиной. Таким образом управляющая вычислительная машина может быть установлена практически в любом месте с радиосвязью, и вычислительная машина клиента может быть установлена в практически любом месте с доступом к Интернету. Таким образом система управления процессом относительно ее гибкости в отношении мест установки компонентов системы управления процессом является особенно гибкой; практически вся функциональность системы управления процессом может быть осуществлена в управляющей вычислительной машине, причем, однако, также часть функциональности может быть реализована в полевых приборах и вычислительная машина клиента должна только позволять доступ к Интернету посредством (широко распространенного) браузера Интернета. Вычислительная машина клиента практически не должна располагать никаким специальным программным обеспечением системы управления процессом и поэтому является особенно экономичной по стоимости.

Кроме того, конфигурация системы управления процессом согласно этой формы выполнения дает преимущество, что диагностика, и/или техническое обслуживание, и/или ремонт системы управления процессом является возможным, по крайней мере, частично, через Интернет.

Особенно предпочтительно связь между компонентами системы управления процессом базируется на протоколе обмена TCP/IP - (Протокол управления передачей /протокол Интернет).

Самыми важными компонентами системы управления процессом при этом являются управляющая вычислительная машина, вычислительная машина клиента и полевые приборы.

Применение названного, широко распространенного в области Интернета протокола обмена делает излишней разработку и/или применение специального протокола обмена и/или применение особой среды для связи, как, например, системы шин, состоящей из оптических световодов. Далее, за счет применения названного протокола обмена становится возможным использование известных технологий Интернета для передачи данных и выполнения программ.

Предпочтительным образом величина оплаты является платой за обслуживание, оплачиваемым пользователем провайдеру прикладных программ.

В этой форме выполнения изобретения поставщик услуг (провайдер прикладных программ) предоставляет в распоряжение функциональность системы управления процессом, предпочтительно в управляющей вычислительной машине, а пользователь, например, клиент, который хочет применить систему управления процессом, использует систему управления процессом, причем определенная величина оплаты в качестве тарифа за обслуживание должна уплачиваться пользователем поставщику услуг в большинстве случаев в денежной форме.

Пользователь теперь в основном платит только за те функции, которые он действительно использует. Он платит только за момент времени и/или промежуток времени, в который или в течение которого он использует функции.

Для реализации подобного, зависящего от использования, динамичного определения величины оплаты, предпочтительно в управляющей вычислительной машине предусмотрена прикладная программа службы лицензирования, которая имеет доступ к данным проектирования и к актуально поступающим данным эксплуатации и/или к запомненным архивным данным технической установки.

Предпочтительно клиент может быть обеспечен специальной вспомогательной программой, которая позволяет ему, с одной стороны, выполнять определенные функции, но, с другой стороны, также обязывает его оплачивать соответственно набежавшие, "динамичные" зависимые от использования величины оплаты.

В последующем два примера выполнения изобретения представлены более подробно. При этом показывают:

фиг.1 соответствующую изобретению систему управления процессом, и

фиг.2 соответствующую изобретению систему управления процессом, которая может обслуживаться через Интернет.

На фиг.1 представлена система управления процессом 5, которая содержит вычислительный блок 10.

Вычислительный блок 10 определяет из выполненных в системе управления процессом операций 7 величину оплаты W.

Операции 7 могут быть, например, операциями, которые вызываются действием по обслуживанию пользователя системы управления процессом 5. Примером этого является вызов, например, графического отображения процесса технической установки, в которое введены актуальные измерительные данные технической установки и окна для обслуживания агрегатов технической установки. Задействование окон для обслуживания, например, путем нажатия на клавишу мыши пользователем или нажатие на клавишу на клавиатуре для выполнения функции, также охвачены операциями 7. Далее, операции 7 охватывают выполняемые в системе управления процессом управляющие программы, например, одну или несколько функций автоматизации, которые, например, реализованы в виде алгоритма регулирования. Другим примером для операций 7 являются предпринимаемые пользователем действия для проектирования системы управления процессом 5, причем, например, управляющие функции разрабатываются заново и/или новые управляющие функции составляются из заранее подготовленных базисных функций, которые предпочтительно содержатся в наборе базисных функций, за счет того, что соединяют, например, интерфейсы таких базисных функций и соединенные таким образом базисные функции образуют новую функцию.

Фиг.2 показывает систему управления процессом 5, которая содержит управляющую процессом вычислительную машину 15, вычислительную машину клиента 25 и Интернет 20 так, что система управления процессом 5 является обслуживаемой посредством Интернета 20.

Управляющая вычислительная машина содержит Web-сервер 30, посредством которого поступающие в него данные, которые относятся к эксплуатации технической установки 50, могут передаваться через Интернет 20. В управляющей вычислительной машине 15 протекают операции 7, которые, например, уже были представлены в связи с фиг.1.

Управляющая вычислительная машина 15 содержит далее вычислительный блок 10, который из операций 7, и/или проектировочных данных 55, и/или эксплуатационных данных 60 определяет величину оплаты W.

Проектировочные данные 55 содержат все данные, которые находятся в связи с построением системы управления процессом 5, в частности, с точки зрения техники программного обеспечения. Это, например, вид и количество реализованных в системе управления процессом 5 функций управления, регулирования, обслуживания и контроля и автоматизации. Из проектировочных данных 55, следовательно, видно, как построена система программного обеспечения системы управления процессом 5. Эксплуатационные данные 60 содержат, по крайней мере, актуальные значения эксплуатационных параметров, измеренных значений и параметров состояния, которые актуально имеют место в технической установке 50 и которые переданы на управляющую вычислительную машину 15. Эксплуатационные данные 60 могут, кроме того, также содержать запомненные архивные данные ранее названных сигналов, из которых может определяться прошлое эксплуатационное состояние технической установки 50.

Вычислительная машина клиента 25 содержит браузер Интернета 35, посредством которого через Интернет 20 может выбираться Web-сервер 30 управляющей вычислительной машины 15 так, что управляющая вычислительная машина 15 системы управления процессом 5 может обслуживаться через Интернет 20. Связь между вычислительной машиной клиента и Интернетом 20 и между Интернетом и управляющей вычислительной машиной 15 базируется предпочтительно на протоколе обмена TCP/IP - (Протокол управления передачей/протокол Интернет), который является известным из технологии Интернета и широко там распространен.

Управляющая вычислительная машина 15 соединена далее посредством радиосвязи F с другими компонентами 40 системы управления процессом 5. Эти другие компоненты 40 выполнены, например, в виде полевых приборов с собственным микропроцессором так, что становятся возможными другие операции 8, например, выполнение управляющей программы или другой функции автоматизации на другой компоненте 40.

Другие компоненты 40 управляют и/или регулируют со своей стороны компоненты 45 технической установки 50.

Архитектура этой формы выполнения изобретения позволяет обслуживать управляющую вычислительную машину 15 посредством вычислительной машины клиента 25 через Интернет 20 и тем самым приводить к выполнению операции 7 в управляющей вычислительной машине 15. Выполнение операций 7 может инициировать выполнение дальнейших операций 8 в других компонентах 40 системы управления процессом, если пользователь, например, посредством вычислительной машины клиента 25 передает управляющую команду, относящуюся к компоненте 45 технической установки, через Интернет 20 на управляющую вычислительную машину 15, где после этого выполняются операции 7, которые посредством радиосвязи F приводят к выполнению дальнейших операций 8 в других компонентах 40.

В этом случае операции 7 могут быть, например, выполнением стандартной программы идентификации, которая идентифицирует введенную пользователем управляющую команду и после произведенной идентификации приводит к выполнению в качестве дальнейшей операции 8 в другой компоненте, например, в полевом приборе, посредством которого регулируется компонента 45, например агрегат технической установки, двигатель или насос.

Определенная вычислительным блоком 10 величина оплаты W может быть, например, платой за обслуживание и/или лицензионным вознаграждением, которое пользователь системы управления процессом 5 должен платить поставщику услуг (провайдеру прикладных программ).

Изобретение относится к области программирования, в частности для использования системами программного управления процессом в технических установках, состоящих из компонент машинного и программного обеспечения. Соответствующая изобретению система управления процессом (5) содержит вычислительный блок (10), которым из выполняемых в системе управления процессом (5) операций (7) определяется величина оплаты (W). Система управления процессом (5) предпочтительно содержит управляющее вычислительное устройство (15) с Web-сервером (30) и вычислительное устройство клиента (25), посредством которого можно иметь доступ к управляющему вычислительному устройству (15) через Интернет (20). Величина оплаты (W) является, в частности, платой за обслуживание, оплачиваемой пользователем системы управления процессом (5) провайдеру прикладных программ. Технический результат при использовании изобретения - снижение расходов на установку оборудования и высокая надежность при эксплуатации. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система управления процессом, характеризующаяся тем, что она содержит вычислительный блок, выполненный с возможностью определения величины оплаты услуг поставщика программного обеспечения в зависимости от создания и/или изъятия функций управления техникой и от выполненных в системе управления процессом операций по обслуживанию и выполнению функций автоматизирования.2. Система управления процессом по п.1, характеризующаяся тем, что она содержит управляющую вычислительную машину и вычислительную машину клиента, связанные посредством сети Интернет, причем, по крайней мере, часть выполняемых в системе управления процессом операций выполняется на управляющей вычислительной машине.3. Система управления процессом по п.2, характеризующаяся тем, что она содержит, по крайней мере, один полевой прибор для автоматизации, по крайней мере, одного компонента установки, причем, по крайней мере, часть выполняемых в системе управления процессом операций выполняется на полевом приборе.4. Система управления процессом по любому из пп.2 или 3, характеризующаяся тем, что управляющая вычислительная машина содержит Web-сервер, а вычислительная машина клиента содержит Интернет-браузер, так что посредством вычислительной машины клиента через сеть Интернет оказывается воздействие на протекающие в управляющей вычислительной машине операции, причем операции охватывают также такие, которыми инициируются дальнейшие операции в других компонентах системы управления процессом.5. Система управления процессом по п.4, характеризующаяся тем, что другие компоненты системы содержат полевые приборы для контроля и управления компонентов технической установки, которые соединены посредством радиосвязи и/или посредством жесткой коммутации с управляющей вычислительной машиной и дальнейшие операции охватывают такие операции, которые выполняются в полевых приборах.6. Система управления процессом по п.5, характеризующаяся тем, что связь между компонентами системы управления процессом базируется на протоколе обмена TCP/IP.