用于监视和/或生成动态环境的方法、装置和系统制造方法及图纸

一种动态环境具有多个条件，响应于多个条件需要对应动作，并且包括各种装备、用于控制装备的控制设备和用于生成代表环境的监视的条件的输入信号的一个或者多个传感器。用于环境的控制系统包括主处理器和一个或者多个协处理器，其中主处理器配置给定的协处理器以仅评估预计在指定的时间段内在环境中出现的第一条件子集并且提供代表如果满足第一子集的特定条件则将采取的动作的第一控制信息。协处理器接收代表监视的条件的输入信号、处理输入信号以便确定是否满足第一子集的特定条件并且向控制设备提供第一控制信息以便控制装备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监视和/或生成动态环境的方法、装置和系统
技术介绍
可编程逻辑控制器(PLC)是通常被运用于控制自动化工业机电过程中的装备、机器和/或仪器的基于计算机的特殊控制器形式。这样的自动化工业机电过程的常见示例由工厂组装线的操作给出。在工厂组装线的动态环境中，可以有与零件/部件的制作、组装和/或封装以及零件/部件在各种制作、组装和/或封装级之中的传送关联的多件工业装备、机器和/或仪器(为了简化而统称为“装备”)。图1结合自动化工业过程10、比如工业组装线的操作提供常规PLC50的典型作用的一般图示。除了多件装备20之外，工厂组装线的动态环境通常还包括用于操作多件装备20的若干控制设备30(例如，执行器)以及用于提供装备状态和/或与零件/部件的制作、组装、封装和/或传送关联的各种条件的指示的多个输入设备40(例如，传感器)。输入设备40提供的这样的指示常称为动态环境的“状态”或者“条件”。用来操作装备20的控制设备30的一些示例包括磁继电器、螺线管、电马达和气动或者液压缸。输入设备40的一些示例包括限制开关、定位传感器、模拟传感器(例如，压力或者温度传感器)和成像设备(例如，相机)。通常，PLC50被运用于监视输入设备40提供的输入信号66。这些输入信号分别或者在各种实施例中代表动态环境随时间的不同状态(条件)。响应于在给定的时间存在的输入信号，PLC50生成向用于操作工业装备20的控制设备30的输出信号68以保证高效和可预测地实施自动化过程10。为此，PLC50一般被运用于协调将由实施过程100的装备20采取的动作的预定序列，其中相应动作可能需要在视输入设备40(经由输入信号66)提供的信息而定的某个时间窗内出现。通常，PLC包括用于存储处理器可执行指令的可编程存储器并且运用各种其它电子部件以实施功能、比如逻辑、定序、定时、计数和算术。在一般架构和各种功能方面，PC在许多方面与通用计算机)—例如台式计算机或者膝上型个人计算机)相似；然而通用计算机却通常被优化用于计算和显示任务，PLC一般被优化用于动态环境、比如自动化工业过程中的控制任务。因而，PLC一般视为用于受控动态环境的专用控制部件。由于经常在自动化工业过程的高要求条件中运用PLC，所以从封装设计观点来看，常规PLC经常往往被强健地设计以便耐受高要求环境，在这些环境中，PLC可能暴露于物理变化、有挑战性的温度和湿度条件、灰尘或者潜在地有损坏性的材料和电噪声环境中的一项或者多项。图2图示构成图1的常规PLC50的典型电部件/电路装置(例如“硬件”)的广义化框图。如图2中所示，PLC50的基本功能部件包括都相互通信地和/或电耦合到的处理器单元52、存储器54、电源56、输入接口58、输出接口60和一个或者多个通信接口62。图2也示出通信地耦合到PLC50并且被运用于对PLC进行变成的编程设备64。在图2中，处理器单元52包括用于解译输入接口58接收的输入信号66并且又经由输出接口60提供输出信号68以便根据在存储器54中存储的程序(例如，系列处理器可执行指令)实施控制动作的微处理器。具体地，存储器54存储包含代表将由微处理器实施的控制动作的指令的程序以及涉及微处理器在它执行各种指令时的输入信号、输出信号和操作的各种数据。输入接口58经由从外部输入设备(例如，传感器、开关、计量器、计数器等)接收的输入信号66向处理器单元52提供信息。处理器单元52又经由输出信号68向外部输出设备(例如，阀、马达等)传达控制动作。在图2中，构成相应输入和输出接口的部件的示例可以包括模数转换器、光耦合器/光隔离器、缓冲器、锁存器和驱动器以便与受控动态环境关联的各种外部输入和输出设备适当接口。虽然在图2中出于示例的目的而示出四个输入信号和四个输出信号，但是应当理解不同类型的常规可用PLC可以被配置用于接受不同数目的输入信号(某个数目N的输入信号)并且提供不同数目的输出信号(某个数目X的输出信号)并且输入信号和输出信号数目无需必然相同。通常，输入信号数目N和输出信号数目X至少部分取决于被运用于监视图1的自动化过程10的输入设备40的数目和被运用于控制装备20的控制设备30的数目。在图2中所示PLC50中，通信接口62用来经由一个或者多个通信网络从或者向一个或者多个基于网络的外部输入/输出设备和/或其它远程PLC接收和传输各种信号(这些信号可以涉及用于由处理器单元52执行的程序、将由处理器单元52在执行程序时利用的输入信号、输出信号或者其它数据等中的一项或者多项)。通常，通信接口62实施比如设备验证、数据获取、在用户应用之间同步和连接管理这样的功能。电源56将AC电压转换成PLC中的各种电路装置为了操作而需要的低DC电压(例如，5伏特)。最后，编程设备64(该编程设备在一些示例实施例中可以经由通信接口62耦合到PLC50)被运用于向存储器54中录入将由处理单元52执行的程序；通常在编程设备64中开发/编写、然后向PLC50的存储器54传送程序。图3具体结合处理器单元、各种存储器单元、输入/输出接口和用于有助于信息传送的总线提供图2中所示PLC50的内部架构的附加细节。例如，图3图示处理器单元52(在图2中表示为CPU)与时钟52A关联，该时钟的频率确定PLC的操作速度并且为PLC中的各种单元提供定时和同步。在处理器单元、各种存储器单元之中以及经由多个总线向和从输入/输出接口58和60输送在PLC内的信息；具体地，PLC运用用于向和从PLC的构成单元传送数据的数据总线、用于发送用于访问存储的数据的位置的地址的地址总线以及用于涉及内部控制动作的信号的控制总线。PLC架构也可以包括用于在输入/输出接口58、60(从这些在输入/输出接口分别从外部输入设备接收输入信号66和向外部输出设备提供输出信号68)与被配置用于在I/O系统总线与PLC的数据总线之间传送输入/输出信息的输入/输出单元55之间的通信的I/O系统总线。通常，图3中所示架构的处理器单元52(CPU)包括负责数据操纵和执行算术运算(例如，加法、减法、乘法、除法)和树脂逻辑运算(例如，AND、OR、NOT和EXCLUSIVE-OR)的算术和逻辑单元(ALU)、用来存储参加程序执行的信息的内部存储器寄存器以及用于接收时钟52A的输出并且控制操作的定时的内部控制的那样。构成存储器54的各种存储器单元可以包括用于为处理器单元使用的操作系统和固定数据提供持久存储的只读存储器(ROM)54A、被运用于将由PLC执行的程序的用户程序随机存取存储器54B(用户程序RAM)以及用于数据(关于输入和输出信号的状态、定时器和计数器以及其它内部设备的值等的信息)的数据随机存取存储器54C(数据RAM)。将由PLC执行的程序也可以存储于非易失性存储器中。从图3中所示PLC架构可以理解虽然常规PLC经常视为专用计算机而不是通用计算机，但是PLC和通用计算机二者共享“VonNeumann”计算机架构的许多方面。在VonNeumann计算机架构中，通过公共总线架构(即，经由图3中所示地址、数据和控制总线)从各种存储器单元访问计算机指令(在用户程序RAM54A中存储的“用户程序”)以及程序执行所需要的任何数据(例如，存储于数据RAM54C中)。虽然常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监视和控制具有多个条件的动态环境的控制系统，响应于所述多个条件需要多个动作，所述控制系统包括：主处理器；以及至少一个协处理器，通信地耦合到所述主处理器，其中所述主处理器配置所述至少一个协处理器以：仅评估所述多个条件的第一子集；以及如果满足所述第一子集中的至少一个条件则提供代表所述多个动作中的至少一个第一动作的第一控制信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.05 US 61/543,6801.一种用于监视和控制具有多个条件的动态环境的控制系统，响应于所述多个条件需要多个动作，所述控制系统包括：主处理器；以及至少一个协处理器，通信地耦合到所述主处理器并且包括协处理器存储器，其中在操作中所述主处理器将内容加载至所述协处理器存储器以配置所述至少一个协处理器以：仅评估所述多个条件的第一子集；以及如果满足所述第一子集中的至少一个条件则提供代表所述多个动作中的至少一个第一动作的第一控制信息，其中所述多个条件中由所述主处理器配置用于由所述至少一个协处理器评估的所述第一子集包括预计在指定的时间段内在所述动态环境中出现的多个条件。2.根据权利要求1所述的控制系统，其中：A)所述动态环境包括：A1)用于实施自动化过程的装备；A2)用于响应于至少一个控制信号控制所述装备的至少一个控制设备；以及A3)用于监视所述自动化过程并且生成代表所述多个条件中的监视的条件的至少一个输入信号的至少一个传感器；以及B)所述至少一个协处理器：B1)接收代表所述监视的条件的所述至少一个输入信号；B2)处理所述至少一个输入信号以便确定是否满足所述第一子集中的所述至少一个条件；以及B3)如果所述监视的条件与所述第一子集中的所述至少一个条件匹配，则提供所述第一控制信息以便生成用于所述至少一个控制设备的所述至少一个控制信号。3.根据权利要求2所述的控制系统，其中在B)中，至少一个协处理器还：B4)如果满足所述第一子集中的所述至少一个条件则向所述主处理器传输通知信号。4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述多个条件中由所述主处理器配置用于由所述至少一个协处理器评估的所述第一子集仅包括一个条件。5.根据权利要求1所述的控制系统，其中预计所述多个条件在所述动态环境中出现的所述指定的时间段小于所述主处理器的响应时间。6.根据权利要求1所述的控制系统，其中预计所述多个条件在所述动态环境中出现的所述指定的时间段小于所述主处理器的最坏情况响应时间。7.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述主处理器基于以下各项中的至少一项确定所述多个条件的所述第一子集用于由所述至少一个协处理器评估：预计所述多个条件的所述第一子集在所述动态环境中出现的时间段；预计所述多个条件在所述动态环境中出现的特定序列；在所述动态环境中采取的至少一个先前动作；所述动态环境的当前状态；所述主处理器的响应时间；以及所述至少一个协处理器的至少一个属性。8.根据权利要求7所述的控制系统，其中：所述至少一个协处理器被配置用于接收和处理代表所述多个条件中的至少一个监视的条件的至少一个输入信号；所述至少一个协处理器被配置用于输出与代表所述多个动作中的所述至少一个第一动作的所述第一控制信息对应的至少一个输出信号；以及所述至少一个协处理器的所述至少一个属性包括以下各项中的至少一项：所述至少一个协处理器的工作状态；所述至少一个协处理器处理的所述至少一个输入信号的第一数目；所述至少一个协处理器处理的所述至少一个输入信号的第一类型；所述至少一个协处理器处理的所述至少一个输出信号的第二数目；以及所述至少一个协处理器处理的所述至少一个输出信号的第二类型。9.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述主处理器基于代表至少一个源代码等待语句的至少一个编译的可执行指令确定所述多个条件中用于由所述至少一个协处理器评估的所述第一子集，其中所述至少一个源代码等待语句指定所述多个条件的所述第一子集的所述至少一个条件和所述多个动作中的所述至少一个第一动作。10.根据权利要求1所述的控制系统，其中：所述至少一个协处理器被配置用于评估固定最大数目的条件；所述条件的固定最大数目至少部分基于用于如果满足所述第一子集的所述至少一个条件则提供所述第一控制信息的在所述动态环境中的所需响应时间定义的最大允许延时；以及所述多个条件中由所述主处理器配置用于由所述至少一个协处理器评估的所述第一子集包括小于或者等于所述固定最大数目的条件。11.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述至少一个协处理器包括至少第一协处理器和第二协处理器，并且其中：所述主处理器配置所述第一协处理器以仅评估所述多个条件的所述第一子集并且如果满足所述第一子集的所述至少一个条件则提供代表所述多个动作中的所述至少一个第一动作的所述第一控制信息；以及所述主处理器配置所述第二协处理器以仅评估所述多个条件的第二子集并且如果满足所述第二子集的至少一个条件则提供代表所述多个动作中的至少一个第二动作的第二控制信息。12.根据权利要求11所述的控制系统，其中所述多个条件的所述第一子集和所述多个条件的所述第二子集均包括用于分别由所述第一协处理器和所述第二协处理器评估的至少一个公共条件。13.根据权利要求11所述的控制系统，其中：所述多个条件中的监视的条件由至少一个输入信号代表；至少所述第一协处理器和所述第二协处理器同时接收代表所述监视的条件的所述至少一个输入信号；以及所述第一协处理器和所述第二协处理器至少部分基于所述至少一个输入信号分别独立评估所述多个条件的所述第一子集和所述第二子集。14.根据权利要求11所述的控制系统，其中所述多个条件中由所述第二协处理器评估的所述第二子集包括指示是否满足所述第一子集的所述至少一个条件的至少一个第二子集条件。15.根据权利要求1所述的控制系统，其中：在第一时间，所述主处理器配置所述至少一个协处理器以仅评估所述多个条件的所述第一子集并且如果满足所述第一子集的所述至少一个条件则提供代表所述多个动作中的所述至少一个第一动作的所述第一控制信息；以及在第二时间，所述主处理器配置所述至少一个协处理器以仅评估所述多个条件的第二子集并且如果满足所述第二子集的至少一个条件则提供代表所述多个动作中的至少一个第二动作的第二控制信息。16.根据权利要求15所述的控制系统，其中所述主处理器至少部分基于是否满足所述第一子集的所述至少一个条件在所述第二时间确定所述多个条件的用于由所述至少一个协处理器评估的所述第二子集。17.根据权利要求15所述的控制系统，其中所述主处理器基于以下各项中的至少一项确定所述多个条件的用于由所述至少一个协处理器评估的所述第二子集：预计所述多个条件的所述第二子集在所述动态环境中出现的时间段；预计所述多个条件在所述动态环境中出现的特定序列；所述动态环境的当前状态；在所述动态环境中采取的至少一个先前动作；所述主处理器的响应时间；以及所述至少一个协处理器的至少一个属性。18.根据权利要求17所述的控制系统，其中：所述至少一个协处理器被配置用于接收和处理代表所述多个条件中的至少一个监视的条件的至少一个输入信号；所述至少一个协处理器被配置用于输出与代表所述多个动作中的所述至少一个第二动作的所述第二控制信息对应的至少一个输出信号；以及所述至少一个协处理器的所述至少一个属性包括以下各项中的至少一项：所述至少一个协处理器的工作状态；所述至少一个协处理器处理的所述至少一个输入信号的第一数目；所述至少一个协处理器处理的所述至少一个输入信号的第一类型；所述至少一个协处理器处理的所述至少一个输出信号的第二数目；以及所述至少一个协处理器处理的所述至少一个输出信号的第二类型。19.根据权利要求15所述的控制系统，其中所述主处理器基于代表至少一个源代码等待语句的至少一个编译的可执行指令确定所述多个条件中用于由所述至少一个协处理器评估的所述第二子集，其中所述至少一个源代码等待语句指定所述多个条件的所述第二子集的所述至少一个条件和所述多个动作中的所述至少一个第二动作。20.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述多个条件中的监视的条件由至少一个输入信号代表，并且其中所述至少一个协处理器包括：用于接收代表所述监视的条件的所述至少一个输入信号和/或来自所述主处理器的涉及所述多个条件的第一子集的评估的第一配置信息的至少一个输入接口；用于存储至少从所述主处理器接收的所述第一配置信息的专用存储器；用于提供代表所述多个动作中的所述至少一个第一动作的所述第一控制信息的至少一个输出接口；以及通信地耦合到所述至少一个输入接口、所述专用存储器和所述至少一个输出接口的至少一个控制器，其中所述至少一个控制器被配置用于：至少部分基于从所述主处理器接收的所述第一配置信息处理所述至少一个输入信号以便确定是否满足所述第一子集的所述至少一个条件；以及如果满足所述第一子集的所述至少一个条件则控制所述至少一个输出接口以便提供所述第一控制信息。21.根据权利要求20所述的控制系统，其中所述至少一个协处理器的所述至少一个控制器还被配置用于如果满足所述第一子集的所述至少一个条件则控制所述至少一个输出接口以便向所述主处理器传输通知信号。22.根据权利要求20所述的控制系统，其中：所述至少一个输入信号包括多个输入信号，其中所述多个输入信号在给定的时间的相应值代表所述多个条件中的所述监视的条件；以及所述至少一个协处理器的所述至少一个输入接口被配置用于接收所述多个输入信号。23.根据权利要求22所述的控制系统，其中所述多个输入信号的所述相应值包括以下各项中的至少一项：代表所述监视的条件的多个实时值；代表所述监视的条件的多个锁存值；代表所述监视的条件的至少一个多位数字值；以及分别代表构成所述监视的条件的不同感测的参数的多个二进制值。24.根据权利要求20所述的控制系统，其中：所述至少一个协处理器从所述主处理器接收的所述第一配置信息包括代码化用于由所述至少一个协处理器评估的所述多个条件的第一子集的第一可执行程序；所述至少一个协处理器的所述至少一个输入接口被配置用于接收所述第一可执行程序；所述至少一个协处理器的所述专用存储器存储在由所述至少一个输入接口接收时的所述第一可执行程序；以及所述至少一个协处理器的所述至少一个控制器包括用于执行所述第一可执行程序以便至少部分基于代表所述监视的条件的所述至少一个输入信号评估所述多个条件的第一子集的中央处理单元。25.根据权利要求20所述的控制系统，其中：所述至少一个协处理器从所述主处理器接收的所述第一配置信息包括代表用于由所述至少一个协处理器评估的所述多个条件的第一子集的至少一个条件/动作对；所述至少一个协处理器的所述至少一个输入接口被配置用于接收所述至少一个条件/动作对；所述至少一个协处理器的所述专用存储器存储在由所述至少一个输入接口接收时的所述至少一个条件/动作对；以及所述至少一个协处理器的所述至少一个控制器包括用于至少部分基于代表所述监视的条件的所述至少一个输入信号评估所述至少一个条件/动作对的数字逻辑电路装置。26.根据权利要求25所述的控制系统，其中：A)所述专用存储器包括用于存储所述至少一个条件/动作对的至少一个寄存器；B)所述至少一个条件/动作对包括具有代表所述多个条件的第一子集的将评估的特定条件的相应值的第一数目的位和具有代表如果满足所述特定条件则将采取的对应动作的相应值的第二数目的位；以及C)所述数字逻辑电路装置包括：C1)至少一个比较器，用于：比较代表所述特定条件的所述第一数目的位的所述相应值和代表所述监视的条件的所述至少一个输入信号的至少一个值；以及如果所述特定条件与所述监视的条件匹配，则提供匹配信号；C2)至少一个门耦合到所述专用存储器的所述至少一个寄存器并且耦合到所述比较器以接收所述匹配信号，用于接收所述匹配信号、如果所述匹配信号由所述比较器确立则向所述至少一个输出接口提供代表将采取的所述对应动作的所述第二数目的位，其中所述至少一个输出接口提供所述第二数目的位作为所述第一控制信息。27.根据权利要求26所述的控制系统，其中所述至少一个输出接口向所述主处理器提供所述匹配信号作为通知信号以指示所述特定条件与所述监视的条件匹配。28.根据权利要求26所述的控制系统，其中：所述专用存储器被配置用于存储固定最大数目的条件/动作对；以及所述条件/动作对的固定最大数目和所述至少一个寄存器的大小中的至少一项至少部分基于用于如果满足所述第一子集的所述至少一个条件则提供所述第一控制信息的在所述动态环境中的所需响应时间定义的最大允许延时。29.根据权利要求26所述的控制系统，其中：所述专用存储器包括用于存储多个条件/动作对的多个寄存器，所述多个条件/动作对中的每个条件/动作对包括具有代表所述多个条件的第一子集的将评估的特定条件的相应值的所述第一数目的位和具有代表如果满足所述特定条件则将采取的所述对应动作的相应值的所述第二数目的位；以及所述数字逻辑电路装置还包括用于将所述至少一个比...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·弗拉泽，T·E·霍普金斯，T·N·谢弗，
申请(专利权)人：奥普唐公司，
类型：发明
国别省市：美国;US