用于管理工業(yè)過程的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001]背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開的技術(shù)領(lǐng)域總體上涉及控制系統(tǒng)，并且更特別地涉及提供對(duì)關(guān)于自動(dòng)控制裝置的操作的信息的訪問的系統(tǒng)和方法。
[0003]背景討論
[0004]工業(yè)控制系統(tǒng)常常包含用于提供對(duì)工業(yè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制的可編程邏輯控制器(PLC)。工業(yè)控制設(shè)備的示例包含用于給PLC提供輸入的傳感器或者用于從PLC接收輸出的繼電器，每個(gè)都在元件控制器的控制之下，并且每個(gè)都經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)I/O裝置通過網(wǎng)絡(luò)連接到PLC。使用PLC的工業(yè)控制通常要求所謂的快速掃描，意味著由PLC連續(xù)、快速地執(zhí)行重復(fù)執(zhí)行的三個(gè)主要步驟，所述三個(gè)主要步驟為:獲得執(zhí)行所謂的用于被控制的過程的梯形邏輯所需的PLC的每個(gè)輸入的狀態(tài)、解析(solve)梯形邏輯以確定每個(gè)輸出、以及更新輸出的狀態(tài)。對(duì)于可預(yù)測(cè)的和有效的工業(yè)控制，PLC以恒定的掃描速度掃描連接的I/O裝置，并且避免變得過分參與次要任務(wù)以致背離其對(duì)I/O裝置的定期監(jiān)控。
[0005]術(shù)語梯形邏輯用來以可識(shí)別的形式給機(jī)器控制領(lǐng)域中的早期工人表明工業(yè)控制系統(tǒng)的控制元件將如何基于工業(yè)控制系統(tǒng)的監(jiān)控元件得到控制的表述。使用術(shù)語梯子是因?yàn)閷?shí)際上常常以梯子的形式表述控制邏輯，其中梯子的每個(gè)梯級(jí)具有輸出(即控制元件的所需狀態(tài)的值)以及一個(gè)或者多個(gè)輸入(即與對(duì)應(yīng)于來自監(jiān)控元件的信號(hào)的值)。
[0006]通常，過程操作至少間歇地被監(jiān)督人員通過一個(gè)或者多個(gè)中央管理站監(jiān)控。每個(gè)站采樣由操作員選擇的PLC(以及它們相關(guān)聯(lián)的傳感器)的狀態(tài)并且以某些有意義的格式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。管理站可以或者可以不與被監(jiān)控的設(shè)備位于同樣的站點(diǎn)；經(jīng)常，一個(gè)中心站訪問多個(gè)站點(diǎn)(無論這些站點(diǎn)是否執(zhí)行相關(guān)的過程)。因此，甚至在其中過程設(shè)備物理上接近的傳統(tǒng)的工業(yè)環(huán)境中，通信鏈路可以是至關(guān)重要的，因?yàn)橹辽倌承┍O(jiān)督人員可能不是物理上接近的。
[0007]為了促進(jìn)必要的通信，PLC與相關(guān)的監(jiān)控站通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接。網(wǎng)絡(luò)通常被組織使得任何計(jì)算機(jī)可以與任何其他網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)通信。通信協(xié)議提供了消息通過其可以被分解并且被路由到由某種形式的地址識(shí)別的目標(biāo)計(jì)算機(jī)的機(jī)制。該協(xié)議可以在消息的每個(gè)組成部分上放置路由信息的“報(bào)頭”，該“報(bào)頭”指定源地址和目標(biāo)地址，并且識(shí)別該組成部分，以促進(jìn)以后通過目標(biāo)計(jì)算機(jī)重構(gòu)整個(gè)消息。這種數(shù)據(jù)傳送的方法允許網(wǎng)絡(luò)快速并且有效地處理大通信量而無需為了適應(yīng)長的單獨(dú)的消息而降低傳送速度或者要求每個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)來處理每個(gè)網(wǎng)絡(luò)消息。路由的程度取決于網(wǎng)絡(luò)的大小。局域網(wǎng)的每臺(tái)計(jì)算機(jī)通常檢查每個(gè)消息的報(bào)頭，以檢測(cè)與該計(jì)算機(jī)的標(biāo)識(shí)符的匹配；多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用路由信息來給合適的網(wǎng)絡(luò)首次指引消息的組成部分。
[0008]概述
[0009]各種實(shí)施方式包含被配置為提供信息的自動(dòng)控制裝置。自動(dòng)控制裝置包含存儲(chǔ)器、耦合到存儲(chǔ)器的至少一個(gè)處理器、由該至少一個(gè)處理器執(zhí)行的并且被配置為交換根據(jù)工業(yè)協(xié)議格式化的消息的工業(yè)協(xié)議接口。
[0010]在一些實(shí)施方式中，自動(dòng)控制裝置包含發(fā)布組件，發(fā)布組件由至少一個(gè)處理器執(zhí)行并配置成從外部裝置接收訂閱請(qǐng)求、訪問關(guān)于自動(dòng)控制裝置的信息、檢測(cè)信息中的變化并響應(yīng)于檢測(cè)向外部裝置提供關(guān)于自動(dòng)控制裝置的信息。
[0011]在一些實(shí)施方式中，信息包含描述一個(gè)或者多個(gè)由自動(dòng)控制裝置管理的工業(yè)過程的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，信息包含事件通知。
[0012]在一些實(shí)施方式中，訂閱請(qǐng)求包含所請(qǐng)求的關(guān)于自動(dòng)控制裝置的信息子集。
[0013]在一些實(shí)施方式中，描述一個(gè)或者多個(gè)由自動(dòng)控制裝置管理的工業(yè)過程的數(shù)據(jù)包含關(guān)于一個(gè)或多個(gè)工業(yè)過程的一個(gè)或多個(gè)被測(cè)變量。在一些實(shí)施方式中，信息中的變化包含一個(gè)或多個(gè)變量的大于可配置的閾值中的變化。
[0014]在一些實(shí)施方式中，發(fā)布組件向外部裝置提供信息子集。在一些實(shí)施方式中，信息子集包含信息中的所檢測(cè)到的變化。
[0015]在一些實(shí)施方式中，將信息提供為未轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)流。
[0016]在一些實(shí)施方式中，發(fā)布組件還被配置成響應(yīng)于訂閱請(qǐng)求提供關(guān)于自動(dòng)控制裝置的初始信息集。
[0017]方面還包含提供來自自動(dòng)控制裝置的信息的方法，方法包含從外部裝置接收訂閱請(qǐng)求、訪問關(guān)于自動(dòng)控制裝置的信息、檢測(cè)信息中的變化并響應(yīng)于檢測(cè)向外部裝置提供關(guān)于自動(dòng)控制裝置的信息。
[0018]自動(dòng)控制裝置可以包含與自動(dòng)控制應(yīng)用相關(guān)的任何其他設(shè)備。可以實(shí)現(xiàn)發(fā)布接口的自動(dòng)控制裝置的示例包含:輸入/輸出組件、調(diào)節(jié)裝置、監(jiān)控站和控制站、人機(jī)對(duì)話終端、智能傳感器/致動(dòng)器以及PLC (例如在2003年10月28日發(fā)布的、專利號(hào)為6640，140的、名稱為PLC EXECUTIVE WITH INTEGRATED WEB SERVER的美國專利中描述的PLC 10a，其據(jù)此通過引用以其整體并入本文)。
[0019]下文詳細(xì)討論了這些示例性的方面和實(shí)施方式的其他方面、實(shí)施方式以及優(yōu)勢(shì)。此外，需要理解的是，上述信息和下面的詳細(xì)描述兩者都僅僅是各個(gè)方面和各種實(shí)施方式的說明性的示例，并且旨在提供用于理解所要求保護(hù)的各方面和各實(shí)施方式的性質(zhì)和特性的綜述或者框架。本文所公開的任何實(shí)施方式可以與任何其他的實(shí)施方式相組合。對(duì)“實(shí)施方式”、“示例”、“某些實(shí)施方式”、“某些示例”、“可替代的實(shí)施方式”、“各種實(shí)施方式”、“一個(gè)實(shí)施方式”、“至少一個(gè)實(shí)施方式”、“這種和其他的實(shí)施方式”等等的引用不一定是互斥的并且旨在表明結(jié)合該實(shí)施方式描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特性可以包含在至少一個(gè)實(shí)施方式中。本文出現(xiàn)的這些術(shù)語不一定都參考相同的實(shí)施方式或示例。
[0020]附圖簡(jiǎn)述
[0021]下文參考附圖討論了至少一種實(shí)施方式的各個(gè)方面，該附圖不旨在按比例繪制。各圖被包含以提供各個(gè)方面和實(shí)施方式的圖示以及進(jìn)一步的理解，并且被并入且構(gòu)成該說明書的一部分，但是不旨在作為限制任何特定的實(shí)施方式的定義。各圖連同該說明書的剩余部分一起用來解釋所描述的和所要求保護(hù)的各方面和實(shí)施方式的原理和操作。各圖中，在各個(gè)圖中示出的每個(gè)相同的或者接近相同的組件用相似的數(shù)字來標(biāo)示。出于清楚的目的，并非每個(gè)組件都可以被在每個(gè)圖中標(biāo)記。在附圖中:
[0022]圖1是包含示例性的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖；
[0023]圖2是示例性的自動(dòng)控制裝置的示意圖；
[0024]圖3是可以被配置為執(zhí)行本文所公開的過程和功能的示例性的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意圖；以及
[0025]圖4是示出了通過發(fā)布組件發(fā)布關(guān)于一個(gè)或者多個(gè)自動(dòng)控制裝置的信息的過程的流程圖。
[0026]詳細(xì)描述
[0027]本文所公開的至少一些實(shí)施方式包含了用于由自動(dòng)控制裝置通過發(fā)布組件提供關(guān)于一個(gè)或者多個(gè)自動(dòng)控制裝置的信息的設(shè)備和過程。發(fā)布組件可從外部裝置接收訂閱請(qǐng)求并基于訂閱請(qǐng)求向外部裝置提供信息。自動(dòng)控制裝置(“ACD”)信息可以包含自動(dòng)控制裝置的一個(gè)或者多個(gè)標(biāo)識(shí)符，例如，裝置名稱或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(“IP”)地址、裝置的當(dāng)前狀態(tài)、可以用來確定裝置如何進(jìn)入其當(dāng)前狀態(tài)的診斷信息、裝置被配置為執(zhí)行的梯形邏輯、與裝置有關(guān)的如硬件版本信息以及軟件版本信息的配置管理信息、以及關(guān)于裝置的歷史信息。由自動(dòng)控制裝置提供的ACD信息的額外示例包含描述一個(gè)或者多個(gè)由自動(dòng)控制裝置管理的工業(yè)過程的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該工業(yè)過程信息被存儲(chǔ)為被布置在一個(gè)或者多個(gè)表內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)變量，然而可以采用其他的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而不背離本文所公開的實(shí)施方式的范圍。在某些實(shí)施方式中，ACD信息被存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)器內(nèi)或者自動(dòng)控制裝置內(nèi)包含的其他數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器中。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，自動(dòng)控制裝置通過自動(dòng)控制裝置本地的網(wǎng)頁服務(wù)器的發(fā)布組件提供ACD信息。在其他的實(shí)施方式中，自動(dòng)控制裝置給一個(gè)或者多個(gè)其他的自動(dòng)控制裝置提供ACD信息，即:依次通過發(fā)布組件提供ACD信息。
[0028]在另一實(shí)施方式中，通過局域網(wǎng)給與自動(dòng)控制裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供ACD信息。在該示例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)呈現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過其接收用于自動(dòng)控制裝置的ACD信息的接口。響應(yīng)于接收到該ACD信息，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于ACD信息的變化向外部裝置提供A⑶信息。
[0029]本文所討論的方法和系統(tǒng)的示例不將其應(yīng)用限于下面描述中闡述的或者在附圖中示出的組件的結(jié)構(gòu)以及布置的細(xì)節(jié)。所述方法和系統(tǒng)能以其他的實(shí)施方式實(shí)施并且能以各種方式來實(shí)踐或者實(shí)現(xiàn)。本文提供的具體實(shí)現(xiàn)的示例僅出于說明性的目的并且不旨在進(jìn)行限制。特別地，結(jié)合任何一個(gè)或者多個(gè)示例論述的動(dòng)作、組件、元件以及特征不旨在排除任何其他的示例中的類似作用。
[0030]此外，在本文使用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，且不應(yīng)被視為限制性的。對(duì)本文以單數(shù)形式提到的系統(tǒng)和方法的示例、實(shí)施方式、組件、元件或者動(dòng)作的任何引用也可以包括包含復(fù)數(shù)的實(shí)施方式，以及本文以復(fù)數(shù)形式對(duì)任何實(shí)施方式、組件、元件或者動(dòng)作的任何引