本发明专利技术涉及一种用于驱控工业设施(100)中的至少一个工业现场设备(101)的平台(1)，其中该工业设施具有控制软件(2)，该平台包括其中可执行控制软件的执行环境(3)，以及用于在控制软件(2)和现场设备(101)之间进行通信的外部接口(4)，其中，执行环境(3)具有虚拟硬件(31)，从控制软件(2)的角度看，该虚拟硬件表现为现场设备(101)，其中，在虚拟硬件(31)和外部接口(4)之间连接有交换单元(5)，该交换单元被设计为双向地转换控制软件(2)和虚拟硬件(31)之间交换的数据，以便经由外部接口(4)与现场设备(101)通信。一种相关的计算机程序产品。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于进一步使用驱控工业现场设备的现有软件的平台
本专利技术涉及一种用于驱控工业现场设备的可编程逻辑控制器的专业领域。
技术介绍
为了监视和控制许多工业过程，使用存储器可编程控制器(SPS)或自动化技术的其他控制设备。这种设备是运行专门为被控制或监视的特定现场设备设计的软件的专用计算机。在某些情况下，该软件甚至特定于使用现场设备的工业设施。该软件与其运行的控制设备的操作系统和硬件驱动程序紧密交织，因为与现场设备通信的所有数据必须通过控制设备。结果，在控制设备和现场设备之间用另一型号替换控制设备或改变通信系统(例如I/O系统，现场总线或其他网络)可能需要手动调整软件。必须确保软件在调整之后仍具有与之前相同的功能。特别是对于安全相关的应用，必须检查所有更改。为此所需的工作成本可能导致比实际硬件更换更高的成本。能够通过对工业控制系统的现代化实现的优点通过这种附加成本损害。因此，难以向用户出售这样的现代化。美国专利No.5,307,346A公开了一种接口，该接口将工业设施的网络中使用的统一通信协议(例如制造自动化协议(MAP))双向转换成用于现场设备控制的各种通信标准。在控制软件仍然通过MAP寻址接口之前，可以屏蔽该接口和现场设备之间的网络中的变化。控制软件在控制设备的硬件上的绑定不受影响。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，即使在驱控现场设备的控制单元的硬件改变之后，也允许进一步使用现有的控制软件而无需调整。该目的通过根据独立权利要求的平台和相关的计算机程序产品来实现。其他有利实施例由对此进行引用的从属权利要求得出。在本专利技术的框架中，已经开发了一种用于利用控制软件控制工业设施中的至少一个工业现场设备的平台。该平台包括控制软件可执行的执行环境和用于控制软件和现场设备之间通信的外部接口。根据本专利技术，执行环境包括虚拟硬件，从控制软件的角度来看，虚拟硬件的行为类似于现场设备。在虚拟硬件和外部接口之间连接有交换单元。该交换单元被设计成双向地转换在控制软件和虚拟硬件之间交换的数据，以通过外部接口与现场设备通信。在此，交换单元通常不是具有1：1转换的简单协议适配器，但是一方面考虑了在虚拟硬件和控制软件语言之间交谈的语言中的和另一方面通过外部接口交谈的语言中的数据字段的语义含义。例如，执行环境可以提供虚拟化操作系统，其对应于为其开发控制软件的操作系统。然后可以在执行环境中不发生改变地执行为特定控制设备作为二进制代码编译的控制软件。替代地或组合地，执行环境可以提供程序库(API)，其重新实现最初编写控制软件的语言的语义，也就是说，从控制软件调用函数时，刚好执行此函数调用期间在原始平台上执行的该函数。例如，执行环境还可以为其中编写控制软件的解释器语言提供解释器。然后，该解释器可以执行作为源代码存在的控制软件并在该程度上实现解释器语言。特别地，执行环境可以实现为便携式软件组件。控制软件可以由多个控制程序或控制回路构成。虚拟硬件特定用于由控制软件驱控的现场设备。例如，它可以作为虚拟化操作系统中的设备驱动程序存在。已经认识到，根据本专利技术的平台将插入到控制软件中的、对于相应的应用来说特定的控制逻辑与控制设备的硬件和与用于现场设备的一种类型的网络连接解耦。可以在执行环境中总结对控制器硬件的所有调整。可以在交换单元中总结对现场设备的网络连接的所有调整。例如，如果在不改变在新硬件上的功能的情况下迁移控制软件，那么与现有技术相比，就不再需要干预单片机程序，在该单片机程序中实际控制逻辑与硬件和网络访问的指令混合在一起。换言之，分别仅调整执行环境和/或交换单元。这些调整也需要付出成本。然而，已经认识到，通过根据本专利技术的模块化设计显着减少了这种成本，因为特别是各自所需的测试是可管理的。人们还认识到这种定制是通用的，也就是说，它们可以为其他项目多次重复使用：执行环境最初仅特定用于为其编写控制软件的一种类型的控制设备。理想地，仅这里包含的虚拟硬件(例如可以作为驱动器存在)对于被驱控的现场设备是特定的。反过来，交换单元对于由具体受驱控的现场设备和用于通过外部接口进行连接而使用的通信标准的组合来说是特定的，但是与为其编写控制软件的控制设备的类型无关。因此，可以创建具有预制元件的标准构件，由此可以针对特定应用情况(即用于确定的现场设备的确定的控制软件应该在确定类型的控制设备上重复使用)组成解决方案。因此，控制软件在新控制设备上的匹配最终从非常劳动密集且容易出错的定制转变为可以作为产品或服务单独出售的多用途抽象工具。反过来，在每个特定应用中，本专利技术显著降低了控制软件从一个控制设备到另一个控制设备的迁移的成本，以及至现场设备的网络连接的修改的成本。这使得在许多情况下甚至可以经济地进行这种迁移，例如在新版本的控制系统上的迁移。根据现有技术，控制软件迁移的成本是阻止这种迁移的强大障碍，特别是因为控制软件的调整通常仅需要用户自己现有的知识，因此不能或仅部分地作为外部服务购买。通过迁移到新控制设备，可以获得其他功能。另一方面，可以节省过时控制单元的维护成本。工业控制设施通常预计寿命为几十年。并非每个控制设备制造商都能保证在如此长时间内出现故障时相同类型设备的可用性。根据现有技术，这种故障可能迫使用户马上将自己的控制软件与新的控制单元进行匹配。在某种程度上，一个过时的控制单元是从残余物甚至二手市场以高价购买的。本专利技术使得在这种故障时有可能将当前的主流控制单元以明显更好的性价比明显更快地集成在现有的控制系统中。在工业设施中，本专利技术使得控制设备的硬件标准化，从而降低采购和维护的成本。在本专利技术的一个特别有利的设计方案中，执行环境包括虚拟机，虚拟机又由操作系统调配地在硬件上运行。这使得即使在同一硬件上也可以同时运行多个这样的虚拟机，并且因此例如将多个控制单元合并到一个强大的工业PC中。此外，可以通过管理层轻松监控，停止，启动或重新配置此类机器。最后，虚拟机还提供关于其中运行的控制软件的最大灵活性。因此，控制软件例如可以依赖于特定的旧系统软件，由于缺少硬件驱动程序，该系统软件又不再在当前控制设备上运行。在虚拟机中，仍然可以使用旧的系统软件。有利地，虚拟硬件，交换单元和/或虚拟机经由附加抽象层与操作系统共同作用。然后，在使用不同操作系统时所需的任何调整都可以捆绑在此抽象层中。然后，在不同的硬件架构上为不同的操作系统提供平台变得更加容易。在抽象层中进行的调整比直接在虚拟硬件中，在交换单元和/或虚拟机中的相应调整更合理，其中对操作系统的要改变的访问相应都与相应组件的内部逻辑的指令混合。例如，执行环境可以被设计为执行控制软件，该控制软件可以根据IEC61131-3以标准化语言或以专有控制程序语言，特别是ASEA主程序设计语言或泰勒控制语言存在。对其他控制编程语言的支持可以通过相应地调整执行环境来抽象地添加，而为此无需存在具体的控制软件。在本专利技术的另一特别有利的设计方案中，提供了附加网关，其经由第一接口与外部接口连接并且经由第二接口与现场设备连接。以这种方式，现场设备直接寻址的通信标准可以与通信标准解耦，该通信标准例如在工业设施的网络中作为标准使用。因此，例如，至现场设备的物理布线可以继续不变地使用，同时工业设施的网络升级到新标准。如果现场设备的连接类型发生变化，例如，如果它从物理I/本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于控制工业设施(100)中至少一个工业现场设备(101)的平台(1)，其中，所述工业设施具有控制软件(2)，所述平台包括其中能执行所述控制软件的执行环境(3)，以及用于在所述控制软件(2)和所述现场设备(101)之间进行通信的外部接口(4)，其特征在于，所述执行环境(3)具有虚拟硬件(31)，从所述控制软件(2)的角度看，所述虚拟硬件表现为所述现场设备(101)，其中，在所述虚拟硬件(31)和所述外部接口(4)之间连接有交换单元(5)，所述交换单元被设计为双向地转换所述控制软件(2)和所述虚拟硬件(31)之间交换的数据，以通过所述外部接口(4)与所述现场设备(101)通信。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.19 EP 16180179.01.一种用于控制工业设施(100)中至少一个工业现场设备(101)的平台(1)，其中，所述工业设施具有控制软件(2)，所述平台包括其中能执行所述控制软件的执行环境(3)，以及用于在所述控制软件(2)和所述现场设备(101)之间进行通信的外部接口(4)，其特征在于，所述执行环境(3)具有虚拟硬件(31)，从所述控制软件(2)的角度看，所述虚拟硬件表现为所述现场设备(101)，其中，在所述虚拟硬件(31)和所述外部接口(4)之间连接有交换单元(5)，所述交换单元被设计为双向地转换所述控制软件(2)和所述虚拟硬件(31)之间交换的数据，以通过所述外部接口(4)与所述现场设备(101)通信。2.根据权利要求1所述的平台(1)，其特征在于，所述执行环境(3)包括虚拟机(32)，所述虚拟机又由操作系统(33)调配地在硬件(30)上运行。3.根据权利要求1至2中任一项所述的平台(1)，其特征在于，所述虚拟硬件(31)、所述交换单元(5)和/或所述虚拟机(32)通过附加抽象层(34)与所述操作系统(33)共同作用。4.根据权利要求1至3中任一项所述的平台(1)，其特征在于，所述执行环境(3)被设计为执行控制软件(2)，所述控制软件以根据IEC61131-3的标准化语言或以专有控制编程语言、特别是ASEA主程序设计语言或泰勒控制语言存在。5.根据权利要求1至4中任一项所述的平台(1)，其特征在于，提供附加网关(7)，所述附加网关经由第一接口(71)与所述外部接口(4)连接以及经由第二接口(72)与所述现场设备(101)连接。6.根据权利要求5所述的平台(1)，其特征在于，所述网关(7)被设计为在一方面...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·豪克斯塔特尔曼，S·塞黑斯特，J·哈丁，H·科齐奥勒克，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。