DE69318890T2

DE69318890T2 - Offenes verteiltes Digitalregelungssystem

Info

Publication number: DE69318890T2
Application number: DE69318890T
Authority: DE
Inventors: Wayne C. Phoenix Arizona 85022 Kahn; David L. Phoenix Arizona 85023 Phillips; Kevin P. Peoria Arizona 85345 Staggs
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2013-06-16
Also published as: AU4013993A; EP0575145A1; JPH06337833A; EP0575145B1; DE69318890D1; CA2097561A1; AU666193B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf verteilte Digitalsysteme und insbesondere auf verteilte Digitalsysteme mit mehreren Knoten, die an ein Netzwerk angeschlossen sind für einen Dialog zwischen den Knoten, wobei ein einmal geschlossenes Netzwerk geöffnet wird, um einer Vielzahl von Knoten den Anschluß an das Netzwerk zu ermöglichen.
Die gegenwärtig bestehenden Systeme besitzen eine Vielzahl von Knoten, die betriebsmäßig mit einem Bus oder einem Netzwerk verbunden sind, wobei die Knoten durch einen einzelnen Hersteller entwickelt werden, der eine strikte Kontrolle über den Entwurf der Knoten und über die durch die Knoten ausgeführten Funktionen ausübt. Ferner wird ein vorbestimmtes Protokoll durch das Netzwerk verwendet, was zu einer "geschlossenen" Umgebung führt.
Um dem Anwender die Möglichkeit der Auswahl von Geräten anderer Hersteller zu gestatten, die unterschiedliche Protokolle besitzen und hierdurch die Möglichkeiten und die Funktionalität dieser Systeme zu erweitern, ist es erwünscht, eine "offene" Systemumgebung zu besitzen, die es dem Benutzer gestattet, diese Geräte anderer Hersteller mit unterschiedlichen Entwürfen an das Netzwerk des Systems (direkt oder indirekt) anzuschließen. Durch Öffnung des Systems für diese Geräte wird nunmehr die Zuverlässigkeit des Systems empfänglich für irgendwelche Fehler (Störungen, Viren, ...) der neu hinzugefügten Geräte, die sich nicht unter der Kontrolle des Herstellers des Systems befinden.
Die vorliegende Erfindung gibt somit eine Vorrichtung und ein Verfahren vor zur Verbindung wenigstens eines unterschliedlichen Systems mit einem höchst zuverlässigen verteilten Digitalsystem, im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Steuersystem, wodurch das Steuersystem geöffnet wird, während die hohe Zuverlässigkeit beibehalten wird, die das System vor der Öffnung der Umgebung besaß.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung gibt ein offenes verteiltes digitales Steuersystem vor, welches aufweist ein Netzwerk und mehrere Knoten, wobei jeder Knoten operativ an das Netzwerk angeschlossen ist, jeder Knoten in der Lage ist, mit jedem anderen Knoten über das Netzwerk gemäß einem ersten vorbestimmten Protokoll einen Dialog zu führen, um eine Steuerfunktion eines Prozesses auszuführen und wobei ferner jeder Knoten eine vorbestimmte Funktion ausführt und das Netzwerk operativ an mehrere Feldgeräte des gesteuerten Prozesses angeschlossen ist und wobei ein universeller Bedienstationsknoten operativ an das Netzwerk angeschlossen ist und eine Anzeigeeinheit besitzt, um wenigstens eine Steuerübersicht der Knoten anzuzeigen und wobei das System gekennzeichnet ist durch einen Prozessor, der operativ an den universellen Bedienstationsknoten und ferner operativ an wenigstens ein anderes offenes System angeschlossen ist, wobei der Prozessor mit dem offenen System über ein zweites vorbestimmtes Protokoll den Dialog führt, um eine Schnittstelle für graphische Anzeigeinformation des anderen Systems mit dem universellen Bedienstationsknoten zu bilden, wobei Anzeigeübersichten des offenen Systems auf der Anzeigeeinheit zusammen mit der Steuerübersicht in einem Fensterformat dargestellt werden und der Prozessor Steuerdaten in der graphischen Anzeige- Informationsübertragung an den universellen Bedienstationsknoten vorgibt, wodurch das Darstellungsformat gesteuert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Prozeßsteuersystems, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm gemeinsamer Elemente eines jeden physikalischen Moduls des Prozeßsteuersystems von Fig. 1;
Fig. 3 zeigt ein funktionelles Blockdiagramm eines typischen physikalischen Moduls des Prozeßsteuersystems;
Fig. 4 zeigt ein teilweises funktionelles Blockdiagramm des bestehenden Systems und des offenen Systems des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt ein funktionelles Blockdiagramm einer offenen Bedienstation des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer Graphikkarte des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Bevor die vorliegende Erfindung beschrieben wird, ist es hilfreich, eine geschlossene Systemumgebung zu verstehen. Bezug nehmend auf Fig. 1 ist dort ein Blockdiagramm eines Prozeßsteuersystems 10 des bevorzugten Ausführungsbeispieles gezeigt, in welchem die vorliegende Erfindung angetroffen werden kann. Das Prozeßsteuersystem 10 umfaßt ein Anlagen-Steuernetzwerk 11, wobei ein Daten-Highway 12 daran angeschlossen ist, der den Anschluß einer Prozeßsteuerung 20' gestattet. Bei heutigen Prozeßsteuersystemen 10 können zusätzliche Prozeßsteuerungen 20' operativ mit dem Anlagen-Steuernetzwerk 11 über ein entsprechendes Highway-Gateway 601 und einen entsprechenden Daten-Highway 12 verbunden werden. Eine Prozeßsteuerung 20, eine Schnittstellenvorrichtung, die viele neue Zusätze, Verbesserungen und Elemente gegenüber der Prozeßsteuerung 20' umfaßt, ist operativ an das Anlagen-Steuernetzwerk 11 über ein universelles Steuernetzwerk (UCN) 14 und ein Netzwerk-Schnittstellenmodul (NIM) 602 angeschlossen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel des Prozeßsteuersystems 10 können zusätzliche Prozeßsteuerungen 20 operativ an das Anlagen-Steuernetzwerk 11 über ein entsprechendes UCN 14 und einen entsprechenden NIM 602 angeschlossen werden. Die Prozeßsteuerungen 20, 20' bilden eine Schnittstelle mit analogen Eingangs- und Ausgangssignalen und digitalen Eingangs- und Ausgangssignalen ((A/I, A/O, D/I und D/O des Prozeßsteuersystems 10 von der Vielzahl von Feldgeräten (nicht gezeigt) des gesteuerten Prozesses, welche Ventile, Druckschalter, Druckmeßgeräte, Thermoelemente, ... umfassen.
Das Anlagen-Steuernetzwerk (oder einfacher Netzwerk) 11 gibt eine Gesamtüberwachung des gesteuerten Prozesses zusammen mit dem Anlagenbediener vor und erhält alle Information, die für die Ausführung der Überwachungsfunktion erforderlich ist und es umfaßt eine Schnittstelle zu der Bedienungsperson. Das Anlagen-Steuernetzwerk 11 umfaßt mehrere physikalische Module, welche eine universelle Bedienstation (US) 122, einen Anwendungsmodul (AM) 124, einen Verlaufsmodul (HM) 126, einen Computermodul (cm) 128 umfassen und es dupliziert (Stützung oder Sekundär) diese Module (und zusätzliche Arten von Modulen, die nicht gezeigt sind) falls erforderlich, um die geforderte Steuer/Überwachungsfunktion des gesteuerten Prozesses auszuführen. Jeder dieser physikalischen Module ist operativ an ein lokales Steuernetzwerk (LCN) 120 angeschlossen, welches jedem dieser Module gestattet, einen Dialog miteinander auszuführen, wenn dies erforderlich ist. Der NIM 602 und das HG 601 bilden eine Schnittstelle zwischen dem LCN 120 und dem UCN 14 und zwischen dem LCN 120 und dem Daten-Highway 12.
Die physikalischen Module 122, 124, 126, 128, ... des Netzwerkes 11 des bevorzugten Ausführungsbeispieles bestehen aus Typen mit verschiedenen spezialisierten Funktionen. Jeder physikalische Modul ist ebenbürtig oder äquivalent zu dem jeweils anderen bezüglich der Zugriffsrechte zu dem Dialogmedium des Netzwerkes bzw. zu dem LCN 120 zum Zwecke der Datenübertragung zu anderen physikalischen Modulen des Netzwerkes 11.
Der universelle Bedienstationsmodul (US) 122 des Netzwerkes 11 ist eine Arbeitsstation für eine oder mehrere Bedienungspersonen der Anlage. Er umfaßt eine Bedienkonsole, die die Schnittstelle zwischen der Bedienperson bzw. den Bedienpersonen der Anlage und dem Prozeß bzw. den Prozessen der Anlage bildet, für welche sie verantwortlich sind. Jeder universelle Bedienstationsmodul 122 ist an das LCN 120 angeschlossen und alle Dialoge zwischen dem universellen Bedienstationsmodul 122 und irgendeinem anderen physikalischen Modul des Netzwerkes 11 erfolgt über das LCN 120. Der universelle Bedienstationsmodul 122 besitzt Zugriff zu Daten, die in dem LCN 120 vorliegen und auf Systemmittel und Daten, die durch oder von irgendeinem anderen physikalischen Modul des Netzwerkes 11 verfügbar sind. Der universelle Stationsmodul 122 umfaßt eine Kathodenstrahlröhren-Anzeige (CRT) (nicht dargestellt), welche einen Video- Anzeigegenerator, eine Bedientastatur (KB) (nicht dargestellt), einen Drucker (PRT) (nicht dargestellt) umfaßt und ebenfalls (aber nicht dargestellt) eine Kassettendiskette- Datenspeichereinrichtung, Trendschreiber und Statusanzeigen z. B. umfassen kann.
Ein Verlaufsmodul (HM) 126 gibt die Möglichkeit einer Massen-Datenspeicherung vor. Der Verlaufsmodul 126 umfaßt wenigstens eine herkömmliche Platten-Massenspeichereinrichtung, wie beispielsweise eine Winchesterplatte, welche Plattenspeichereinrichtung die Möglichkeit der nicht-flüchtigen Speicherung von Binärdaten in einem großen Volumen vorgibt. Die Arten von Daten, die durch solch eine Massenspeichereinrichtung gespeichert werden betreffen typischerweise Trendverläufe, Ereignisverläufe, ... oder Daten, aus welchen solche Verläufe festgelegt werden können, Daten, die CRT-Anzeigen bilden, Kopien von Programmen für die physikalischen Module ...
Ein Anwendungsmodul (AM) 124 liefert die Möglichkeit einer zusätzlichen Datenverarbeitung zur Unterstützung der Prozeß-Steuerfunktionen, die durch Steuerungen ausgeführt werden, welche den Prozeßsteuer-Subsystemen 20, 20' zugeordnet sind, wie beispielsweise eine Datenermittlung, ein Alarm, eine Sammlung des Chargenverlaufs und ergibt die Möglichkeit der kontinuierlichen Steuerberechnung vor, falls dies erforderlich ist. Die Datenverarbeitungsfähigkeiten des Anwendermoduls 124 werden durch einen Prozessor (nicht dargestellt) und einen Speicher (nicht dargestellt) vorgegeben, die dem Modul zugeordnet sind.
Der Computermodul (cm) 128 verwendet die allen physikalischen Modulen gemeinsamen üblichen Standardeinheiten, um einem mittleren bis großen Mehrzweck- Datenverarbeitungssystem den Dialog mit anderen physikalischen Modulen des Netzwerkes 11 und den Einheiten solcher Module über das LCN 120 und mit den Einheiten der Prozeßsteuer-Subsysteme 20, 20' über den Highway-Gatewaymodul 601 und den NIM 602 entsprechend zu gestatten. Datenverarbeitungssysteme eines Computermoduls 128 werden verwendet, um eine Überwachung, Optimierung, eine allgemeine Anwender-Programmherstellung und die Ausführung solcher Programme in höheren Programmsprachen vorzugeben. Typischerweise besitzen die Datenverarbeitungssysteme eines Computermoduls 128 die Fähigkeit, einen Dialog mit anderen solchen Systemen über einen Dialogprozessor und Dialogleitungen auszuführen.
Das lokale Steuernetzwerk 120 (LCN) ist ein Hochgeschwindigkeits-, bitserielles, zweifach redundantes Dialognetzwerk, das alle physikalischen Module des Anlagen-Steuernetzwerkes 11 verbindet. Das LCN 120 bildet die einzige Datenübertragungsstrecke zwischen den Haupt-Datenquellen, wie beispielsweise dem Highway-Gatewaymodul 601, dem Anwendungsmodul 124 und dem Verlaufsmodul 126 und den Hauptanwendern solcher Daten, wie beispielsweise dem universellen Bedienstationsmodul 122, dem Computermodul 128 und dem Anwendungsmodul 124. Das LCN 120 gibt ebenfalls das Dialogmedium vor, über welches große Datenblöcke, wie beispielsweise Speicherbilder von einem physikalischen Modul, wie beispielsweise dem Verlaufsmodul 126 zu dem universellen Stationsmodul 122 bewegt werden können. Das LCN 120 ist zweifach redundant insofern, als es aus zwei Koaxialkabeln besteht, die die serielle Übertragung von Binärsignalen über beide Kabel erlauben.
Bezug nehmend auf Fig. 2 ist dort ein Blockdiagramm der gemeinsamen Elemente eines jeden physikalischen Moduls des Netzwerkes 11 des Prozeßsteuersystems gezeigt. Jeder physikalische Modul umfaßt eine zentrale Prozessoreinheit 38 und einen Modulspeicher 40, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (nicht dargestellt) und solche zusätzlichen Steuereinrichtungen oder Einheiten (nicht dargestellt), welche konfiguriert sind, um die gewünschte Funktionalität dieser Art von Modul vorzugeben, d. h. z. B. die Funktionalität der Bedienstation 122. Die Datenverarbeitungsmöglichkeiten einer CPU 38 eines jeden Moduls und des Modulspeichers 40 schaffen eine verteilte Verarbeitungsumgebung, die eine verbesserte Zuverlässigkeit und Leistung des Netzwerkes 11 und des Prozeßsteuersystems 10 vorgibt. Die Zuverlässigkeit des Netzwerkes 11 und des Systems 10 wird verbessert auf Grund dessen, daß ein anderer physikalischer Modul betriebsfähig bleibt, wenn ein physikalischer Modul des Netzwerkes 11 ausfällt. Infolgedessen wird das Netzwerk 11 als ein Ganzes durch einen solchen Auftritt nicht gesperrt, wie dies bei zentralisierten Systemen der Fall sein würde. Die Leistung wird durch diese verteilte Umgebung insofern verbessert, als die vergrößerten Computer-Verarbeitungsressourcen zu höherer Durchgangsleistung und schnelleren Betriebs-Ansprechzeiten führen, was auf die Gleichzeitigkeit und die Parallelität der Datenverarbeitungsmöglichkeiten des Systems zurückzuführen ist.
Wie zuvor erwähnt, umfaßt jeder physikalische Modul die Bus-Schnittstelleneinheit BIU 32, die an das LCN 120 durch den Sender/Empfänger 34 angeschlossen ist. Jeder physikalische Modul ist ebenfalls mit dem Modulbus 36 versehen, welcher im bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Lage ist, Daten mit 16 Bit parallel zwischen der Modul-CPU 38 und dem Modul-Speicher 40 zu übertragen. Andere Einheiten, die verwendet werden, um jeden Typ von physikalischem Modul zurechtzuschneidern, um seine funktionellen Anforderungen zu erfüllen, sind operativ an den Modulbus 36 angeschlossen, so daß jede solche Einheit einen Dialog mit anderen Einheiten des physikalischen Moduls über den Modulbus 36 führen kann. Die BIU 32 des physikalischen Moduls löst die Übertragung von Daten über das LCN 120 aus. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden alle Übertragungen durch eine BIU 32 über die Koaxialkabel übertragen, welche im bevorzugten Ausführungsbeispiel das LCN 120 bilden.
Gemäß Fig. 3 ist dort ein funktionelles Blockdiagramm eines typischen physikalischen Moduls 122, 124, 126, 128 des Anlagen-Steuernetzwerkes 11 dargestellt, der die Bus- Schnittstelleneinheit (BIU) 32 und den Sender/Empfänger 34 umfaßt, der die BIU 32 mit dem LCN 120 verbindet. Die BIU 32 ist in der Lage, Binärdaten über das LCN 120 zu übertragen und Daten von dem LCN 120 zu empfangen. Der Sender/Empfänger 34 im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist über einen Transformator an das LCN 120 angeschlossen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das LCN 120 ein zweifach redundantes Koaxialkabel mit der Übertragungsmöglichkeit von bitseriellen Daten. Die BIU 32 ist mit einer sehr schnellen Mikromaschine 56 versehen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Mikromaschine 56 aus Bit-Scheibenkomponenten, so daß sie acht Bit parallel verarbeiten kann und einen 24 Bit-Mikrobefehl aus ihrem programmierbaren Festwertspeicher (PROM) 58 ausführen kann.
Von dem LCN 120 empfangene Signale werden durch den Sender/Empfänger 34 übertragen und von dem Schaltkreis 52 in das Empfangsregister FIFO 54 eingegeben. Die Mikromaschine 56 prüft die in dem FIFO-Register 54 gespeicherten Daten und sie stellt fest, ob die Information an den physikalischen Modul adressiert ist. Wenn die Daten einen Informationsrahmen betreffen, so werden die empfangenen Daten durch den Schreibschaltkreis 66 durch direkten Speicherzugriff (DMA) mittels herkömmlicher direkter Speicher-Zugriffstechniken zu der Speichereinheit (MMU) 40 des physikalischen Moduls über den Modulbus 36 übertragen.
Der Dialog zwischen dem Prozessor MCPU 68, einem Motorola-Mikroprozessor 68020 im bevorzugten Ausführungsbeispiel, und anderen Funktionselementen des MCPU 38 erfolgt über den lokalen Mikroprozessorbus 39. Das Modulbus-Schnittstellenelement 41 bildet die Dialogverbindung zwischen dem lokalen Bus 39 und dem Modulbus 36. Der Prozessor 68 bearbeitet Befehle, die entweder von seinem lokalen Speicher 43, im bevorzugten Ausführungsbeispiel einem EPROM, oder von dem MMU 40 abgerufen werden. Der Prozessor 68 besitzt einen kristallgesteuerten Takt 45, der Taktimpulse bzw. Zeittaktsignale erzeugt. Der Ein/Ausgangs-Anschluß (I/O) 49 bildet eine Verbindung zwischen der MCPU 38 und Geräten außerhalb des physikalischen Moduls, um das Laden von Programmen und die Diagnose von Fehlern beispielsweise zu gestatten.
Jede MCPU 38 umfaßt ein Zeittakt-Subsystem 48, welches auf Grund von Taktsignalen des Modultaktes 45 Zeittaktsignale mit hoher Auflösung, Synchronisation und in Echtzeit erzeugt. Jedes Zeittakt-Subsystem 48, welches mit einem Zeittakt-Subsystemtreiber 50 versehen ist, besitzt die Möglichkeit der Übertragung von Zeittaktinformation zu anderen physikalischen Modulen über das LCN 120. Ein weiterer Eingang zu jedem Zeittakt- Subsystem 48 bildet Zeittaktinformation, welche über das LCN 120 übertragen wird und die durch den Sender/Empfänger 34, den Zeittaktempfänger 55 und den Zeittakttreiber 57 der BIU 32 empfangen wird. Zeittaktimpulse von der Modul-Spannungsversorgung 59, die eine Funktion der Frequenz der externen Quelle der elektrischen Wechselspannungsleistung sind, welche an die Spannungsversorgung 59 angelegt wird, werden durch das Zeittakt-Subsystem 48 benutzt, um eine Langzeit-Frequenzdrift der durch den Takt 45 erzeugten Taktimpulse zu korrigieren.
Zusätzliche Information zu der BIU 32 kann in dem US-Patent 4 556 974 aufgefunden werden. Eine detailliertere Beschreibung des Prozeßsteuersystems 10 kann durch Bezugnahme auf das US-Patent 4 607 256 erhalten werden. Zusätzliche Information der einzelnen gemeinsamen Funktionsblöcke der physikalischen Module kann durch Bezugnahme auf das US-Patent 4 709 347 erhalten werden, wobei alle zuvor erwähnten Patente dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung zugeordnet sind und zusätzliche Information bezüglich der Prozeßsteuerung 20' kann durch Bezugnahme auf das US-Patent 4 296 464 erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung öffnet das bestehende System und umfaßt die Aufnahme der Möglichkeit, Knoten unterschiedlicher Entwürfe einen Dialog mit dem Netzwerk einfach zu gestatten, was nunmehr beschrieben wird.
Bezug nehmend auf Fig. 4 ist dort ein teilweises funktionelles Blockdiagramm des bestehenden Systems und des geöffneten Systems der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die universelle Bedienstation (US) 122 ist an einen Koprozessor 200 angeschlossen und der Koprozessor ist an ein offenes System angeschlossen, d. h. an Schnittstellen/Protokolle von unterschiedlichem Entwurf, welche ein Aufgaben-Steuerprogramm/Schnittstellenprotokoll (TCP/IP), eine offene Systemschnittstelle (OSI), ein DECnet (ein Produkt der Firma Digital Equipment Corporation in Maynard, Massachusetts), ... umfassen. Die Universalstation 122 ist ebenfalls mit dem LCN 120, wie zuvor beschrieben, verbunden. Somit umfaßt die neue universelle Bedienstation (offene US) 123 die US 122, wie zuvor beschrieben, zusammen mit dem Koprozessor 200. Der Zweck der offenen US 123 liegt darin, die graphische Schnittstelle zu den offenen Systemen zu öffnen und Information von der geschlossenen US zu den offenen Systemen vorzugeben. Der Koprozessor 200 ist aufgebaut, um die Schnittstelle mit anderen Systemen zu ermöglichen, d. h. des offenen Systems ohne Beeinträchtigung der Integrität des bestehenden Systems. Der Koprozessor 200 des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung ist ein Mikroprozessor 68040 der Firma Motorola, der mit einem UNIX-Betriebssystem arbeitet (UNIX ist ein Betriebssystem der American Telephone and Telegraph Company ATT, das leicht erhältlich ist und dem Fachmann auf dem Gebiet wohlbekannt ist) und wird manchmal als UNIX-Koprozessor bezeichnet.
Bezug nehmend auf Fig. 5 ist dort ein funktionelles Blockdiagramm der offenen Bedienstation 123 des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Bedienstation 122 umfaßt, wie zuvor beschrieben, die BIU 32, die an den Modulbus 36, den Modulspeicher 40 und den Modul-CPU 38 angeschlossen ist, die beide ebenfalls mit dem Modulbus 36 verbunden sind. Diese grundlegenden Funktionsblöcke sind in allen physikalischen Modulen enthalten. Zusätzliche Funktionsblöcke, die dem physikalischen Modul hinzugefügt werden, sind diejenigen, die dem physikalischen Modul seine Persönlichkeit gegenüber irgendeinem anderen physikalischen Modul geben. Die Bedienstation 122 umfaßt eine Graphikkarte 150, welche eine Schnittstelle mit einer Anzeige (CRT) und einer Tastatur (KB) 151, 153 bildet. Ein gemeinsam benutzter Speicher 202 ist eingeschlossen und ebenfalls an den Modulbus 36 angeschlossen, der den Dialog zwischen dem Koprozessor 200 und dem physikalischen Modul US 122 (und hierdurch den Dialog mit dem verbleibenden Prozeßsteuersystem 10 über die Modul-CPU 38) vorgibt. Der Koprozessor 200 fordert somit eine Behandlung (z. B. den Wert eines Meßpunktes, den Inhalt einer Datei, ... oder irgendeine Information des Prozeßsteuersystems 10) für die Modul-CPU 38 über den gemeinsam benutzten Speicher 202 an. Die Modul-CPU 38 führt sodann den Dialog mit dem geeigneten Modul aus, um die angeforderte Behandlung in einer normalen Weise auszuführen. Wenn einmal die Antwort erhalten ist, so wird die Information zu dem Koprozessor 200 über den gemeinsam genutzten Speicher 202 weitergereicht. Da die Modul-CPU 38 den Dialog über das LCN 120 führt, wird die Integrität des LCN (d. h. des Systems) aufrechterhalten und in gleicher Weise kann der Modulspeicher 40 durch den Koprozessor 200 nicht verfälscht werden.
Ebenfalls in Fig. 5 gezeigt ist ein Beispiel eines offenen Systems (oder eines Fremdsystems), z. B. eines Systems der Firma Digital Equipment Corporation, welches das DECnet-Netzwerk und Protokoll und einen DEC-Prozessor 300 umfaßt, der an das DECnet-Netzwerk angeschlossen ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfolgt der Dialog zwischen dem offenen DEC-System und dem Koprozessor 200 über ein X-Windows-Protokoll (X-Windows ist ein Protokoll, das durch das Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts definiert ist) für die graphische Anzeigeinformation und andere offene Systemstandards werden für den Datenaustausch benutzt. Irgendwelche Anforderungen des äußeren Systems an das LCN erfolgen über den Koprozessor 200 über den gemeinsam benutzten Speicher 202 zu der Modul-CPU 38 wie zuvor beschrieben.
Es ist ebenfalls erwünscht, die Graphikschnittstelle zu öffnen, so daß eine Anzeige, die sich nicht auf dem LCN befindet, auf der CRT 151 der US 122 angezeigt werden kann. Dies wird erzielt durch die Schnittstelle zu der Graphikkarte 150 von dem Koprozessor 200. Bezug nehmend auf Fig. 6 ist dort ein Blockdiagramm der Graphikkarte 150 des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung für die Schaffung des offenen Systems gezeigt. Die Graphikkarte umfaßt einen Kartenbus 152. Angeschlossen an den Kartenbus 152 ist ein Datenspeicher 154, der die Information enthält, die auf der CRT darzustellen ist und der ebenfalls einige Steuerinformation enthält. Ein Mikroprozessor 156 ist ebenfalls an den Kartenbus 152 und ferner an den Modulbus 36 angeschlossen. Ein Graphikprozessor 160 ist an den Kartenbus 152 angeschlossen und führt die gesamte Verarbeitung für die Entwicklung der in dem Datenspeicher 154 gespeicherten Information einschließlich einiger Steuerfunktionen aus. Ein gemeinsam benutzter Speicher 158 ist an den Kartenbus 152 angeschlossen. Eine Verbindung erfolgt von dem Kartenbus 152 zu dem Koprozessor 200, wodurch die zuvor erwähnte Schnittstelle zu der Graphikkarte 150 von dem Koprozessor 200 vorgegeben wird. Der Mikroprozessor 156 des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung ist ein Prozessor 68020 der Firma Motorola. Die Graphikkarte 150 ist eine Graphikkarte mit zwei Anschlüssen, wobei ein Anschluß der Graphikkarte mit dem Modulbus 36 verbunden ist, der vorgibt, wie eine Anzeige von dem LCN zu steuern ist. Das LCN 120 gibt ein "Einzelfenster für den Prozeß" vor, d. h. eine Schirmanzeige davon, was der Prozeß/das Prozeßsteuersystem macht. Der zweite Anschluß ist an den Koprozessor 200 angeschlossen und gibt die Fensterschnittstelle für die Universalstation 122 vor. Die Fensterschnittstelle ist die X- Windows-Schnittstelle, die wohldefiniert ist und dem Fachmann wohlbekannt ist (die Schnittstelle, die durch MIT, Cambridge, Massachusetts definiert ist). Es ist die Schnittstelle von dem Koprozessor 200, die alle Fensteranzeigen [d. h. die Schirmanzeige(n) des offenen Systems] und Fenstersteuerungen ausführt, einschließlich der Anweisungen an die Graphikkarte 150, um festzulegen, wo das einzelne Fenster für den Prozeß auf dem Schirm der CRT 151 abzulegen ist. Die Schnittstelle zwischen der Graphikkarte 150 und dem Koprozessor 200 ist die volle Fensterschnittstelle. Eines der Fenster ist die Anzeige, die zuvor als "Einzelfenster für den Prozessor" (manchmal als LCN-Fenster bezeichnet) erwähnt wurde. Der Koprozessor 200 befiehlt der Graphikkarte 150, wo das LCN-Fenster auf der CRT 151 anzuordnen ist sowie seine relative Größe auf der Anzeige. X-Windows ist ein wohldefiniertes Protokoll, welches den Dialog mit der Graphikkarte 150 (oder irgendeiner Graphikkarte) und der Anzeige festlegt und einem Computer die Anzeige vieler Fenster gestattet. Dies umfaßt die Anzeige wenigstens eines Fensters von dem LCN und/oder wenigstens eines Fensters von dem offenen System 300. In diesem System ist ein Server in X-Windows als die Maschine definiert, die die Anzeige steuert (oder der Teil des Koprozessors 200, der die Schnittstelle mit der Graphikkarte 150 bildet) und ein Client ist das Anwenderprogramm, im vorliegenden Ausführungsbeispiel der DEC-Prozessor 300.
Der Client 300 kann Daten besitzen, welche dargestellt werden sollen. Der Client 300 führt einen Dialog mit dem Serverteil des Koprozessors 200 über ein X-Windows-Protokoll, das darzustellende Daten anzeigt. Der Serverteil des Koprozessors 200 führt einen Dialog mit der Graphikkarte 150 über eine geräteabhängige Schicht (DDL) und wird durch den Vertreiber der Graphikkarte oder bei X-Windows über das DDX-Protokoll vorgegeben. Der Mikroprozessor 156 hält die Integrität des Kartenbusses 152 in den Datenspeicher 154 aufrecht. Die Verarbeitung der auf der CRT 151 darzustellenden Daten wird durch den Graphikprozessor 160 ausgeführt. Wenn ein vorbestimmter Datenschirm darzustellen ist, so legt der Mikroprozessor 156 (der Anforderungen von dem LCN 120 über den Modulbus 36 annimmt) die Daten in dem gemeinsam benutzten Speicher 156 ab, die nachfolgend durch den Graphikprozessor 160 bearbeitet werden und sodann in dem Datenspeicher 154 gespeichert werden. Wenn das offene System 300 (über den Client) einige Information darzustellen wünscht, so wird die Information dem Serverteil des Koprozessors 200 mitgeteilt, der sodann die Information in dem gemeinsam benutzten Speicher 158 speichert. Der Graphikprozessor 160 verarbeitet sodann diese Information und speichert sie in dem Datenspeicher 154 für die Anzeige. Auf diese Weise und unter Steuerung durch den Graphikprozessor 160 wird die Vielzahl von Anzeigen, d. h. die Fenster auf der CRT 151 dargestellt.
Es versteht sich für den Fachmann, daß das X-Windows-Protokoll der wesentliche offene Schnittstellenstandard ist, wobei das X-Windows-Protokoll leicht verfügbar ist und dem Fachmann bekannt ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das UNIX- Betriebssystem verwendet, wobei das UNIX-Betriebssystem auf vielen handelsüblich verfügbaren Prozessoren laufen kann. Weitere Information bezüglich des bevorzugten Ausführungsbeispieles der Graphikkarte 150 und des bevorzugten Ausführungsbeispieles der US 122 kann durch Bezugnahme auf die US-Patente 4 490 797 und 4 663 619 erhalten werden, obgleich es sich versteht, daß irgendeine Graphikkarte, wie zuvor erläutert, verwendet werden kann. Der Graphikprozessor 160 des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung ist ein TMS 34020 der Firma Texas Instruments (TI). Der Mikroprozessor 156 und die Modul-CPU 38 sind vom Typ 68020 der Firma Motorola. Der Koprozessor 200 des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung ist vom Typ 68040 der Firma Motorola und besitzt eine Bus-Anschlußmöglichkeit mit den anderen Mikroprozessoren des Systems. Es versteht sich, daß eine Vielzahl von Prozessoren verwendet werden kann, einschließlich eines Prozessors mit einem verminderten Befehlssatz, der von der Firma Hewlett Packard neben anderen Herstellern von Prozessoren erhältlich ist.
Obgleich das bevorzugte Ausführungsbeispiel das UNIX-Betriebssystem verwendet, versteht es sich für den Fachmann, daß irgendein Betriebssystem verwendet werden kann. Obgleich der Koprozessor 200 die Anzeige im bevorzugten Ausführungsbeispiel steuert, kann auch die Graphikkarte die Anzeigesteuerung ausführen. Da X-Windows leicht verfügbar war und die gewünschte Anzeige-Steuerfunktion ausführte, wurde X-Windows verwendet, um einen Vorteil aus der Verfügbarkeit der gewünschten Steuerfunktion zu ziehen. Es wird durch den Fachmann erkannt, daß die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung nicht auf X-Windows beschränkt ist und daß irgendein Protokoll verwendet werden kann.
Somit ist erkennbar, daß das Prozeßsteuersystem 10 ein offenes System ist, das einem anderen System die Schnittstellenbildung mit dem LCN des Prozeßsteuersystems gestattet, wobei auf Grund des zuvor beschriebenen Dialogschemas die Integrität des Prozeßsteuersystems 10 aufrechterhalten wird.

Claims

1. Offenes, verteiltes digitales Steuersystem (11), aufweisend ein Netzwerk (120) und mehrere Knoten (122, 124, 126...), wobei jeder Knoten operativ an das Netzwerk angeschlossen ist, jeder Knoten in der Lage ist, mit jedem anderen Knoten über das Netzwerk gemäß einem ersten vorbestimmten Protokoll einen Dialog zu führen, um eine Steuerfunktion eines Prozesses auszuführen, und wobei ferner jeder Knoten eine vorbestimmte Funktion ausführt und das Netzwerk operativ an mehrere Feldgeräte des gesteuerten Prozesses angeschlossen ist, und wobei ein universeller Bedienstationsknoten (122) operativ an das Netzwerk (120) angeschlossen ist und eine Anzeigeeinheit (151) besitzt, um wenigstens eine Steuerübersicht der Knoten anzuzeigen, gekennzeichnet durch einen Prozessor (200), der operativ an den universellen Bedienstationsknoten und ferner operativ an wenigstens ein anderes offenes System (DECNET) angeschlossen ist, wobei der Prozessor mit dem offenen System über ein zweites vorbestimmtes Protokoll den Dialog führt, um eine Schnittstelle für graphische Anzeigeinformation des anderen Systems mit dem universellen Bedienstationsknoten zu bilden, wobei Anzeigeübersichten des offenen Systems auf der Anzeigeeinheit zusammen mit der Steuerübersicht in einem Fensterformat dargestellt werden und der Prozessor Steuerdaten in der graphischen Anzeige- Informationsübertragung an den universellen Bedienstationsknoten vorgibt, wodurch das Darstellungsformat gesteuert wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite vorbestimmte Protokoll das X-Fenster-Protokoll ist.

3. System nach nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das erste vorbestimmte Protokoll ein Token- Weitergabeprotokoll ist.

4. System nach nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Knoten (122, 124, 126...) einen Computermodul (128) zur Vorgabe einer allgemeinen Datenverarbeitungsfunktion umfassen, um eine allgemeine Überwachung und eine Steueroperation des gesteuerten Prozesses vorzugeben.

5. System nach nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Knoten (122, 124, 126...) einen Anwendungsmodul (124) umfassen, um eine zusätzliche Datenverarbeitungsmöglichkeit des gesteuerten Prozesses vorzugeben.

6. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Knoten einen Verlaufsmodul (126) umfassen, um eine Massen-Datenspeichermöglichkeit für das System vorzugeben.

7. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch: eine Prozeß-Steuerschnittstelle (20), die zwischen dem Netzwerk und wenigstens einem Feldgerät angeordnet ist, wodurch eine Schnittstelle für die analogen und digitalen Ein- und Ausgangssignale der Feldgeräte gebildet wird, um eine unmittelbare und spezifische Steuerung des gesteuerten Prozesses auszuüben und Information und den Status an das Netzwerk zu berichten.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Knoten ferner einen Anwendungsmodul umfassen, um eine zusätzliche Datenverarbeitungsmöglichkeit für die Prozeß-Steuerschnittstelle vorzugeben.

9. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Knoten gemeinsame Elemente enthalten, welche gemeinsamen Elemente umfassen:

a) eine Bus-Schnittstelleneinheit (32), die operativ an das Netzwerk angeschlossen ist, um über das Netzwerk einen Dialog zu führen;

b) einen Modulbus (36);

c) einen Modulspeicher (40), der operativ an den Modulbus angeschlossen ist, um von dem Knoten geforderte Information zu speichern; und

d) eine Modulcomputer-Verarbeitungseinheit (CPU) (38), die operativ an den Modulbus angeschlossen ist, wobei die Bus-Schnittstelleneinheit ebenfalls an den Modulbus angeschlossen ist und die Modul-CPU die Verarbeitung des Knotens und den Dialog mit dem Netzwerk über den Modulbus und die Bus-Schnittstelleneinheit durchführt.

10. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der universelle Bedienstationsknoten ferner umfaßt: eine Graphikeinrichtung (150), die operativ an den Prozessor (200) und den Modulbus (36) angeschlossen ist, um eine formatierte Darstellungsinformation aus der graphischen Darstellungsinformation zu erzeugen, die von dem Prozessor und dem Modulbus empfangen wird und der Anzeigeeinheit auf Grund der von dem Prozessor empfangenen Steuerinformation dargeboten wird.