在自动化系统内启用面向对象能力技术方案

本发明专利技术涉及，例如，支持在控制架构内的多个分层上对于信息的面向对象的访问的系统和方法。这样的数据访问可以靠近ＭＥＳ系统的层或ＭＥＳ系统的部分或合作封装，诸如在控制器或ＭＥＳ层内封装的数据的白盒的形式予以促进。此外，这样的对于数据面向对象的访问可作为控制器数据类型的标准行为和那些数据类型的标志在控制器内构成。通过这种方式，数据能作为数据目标加以封装，使用与每个数据用户的共用接口来展示相关数据的性能和／或方法。这样，数据用户直接利用它们的自动化系统组件来应用面向对象的概念，诸如特性、方法、范围／访问限定（私人、保护的、公开的企业）、多态性、继承性等。

Enabling object oriented capabilities within an automated system

The present invention relates to systems and methods, for example, to support object oriented access to information on multiple layers within a control architecture. Such data access can be promoted near the MES system layer or part of the MES system or in collaboration packages such as white boxes in the data encapsulated in the controller or MES layer. In addition, such object-oriented access to data can be made up of the standard behavior of the controller data type and the flags of those data types within the controller. In this way, the data can be encapsulated as a data target, and the performance and / or methods of the relevant data are displayed using the shared interface with each data user. Thus, the concept of data users directly use automation system components to their object-oriented application, such as properties, methods, scope / access limited (private, protected, public enterprises), polymorphism and inheritance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业控制系统，尤其涉及在自动化系统内启用面向对象能力的系统和方法。
技术介绍
工业控制器是用于控制工业过程、机器、制造设备、和其他工厂自动化应用的专用处理设备。根据控制程序或例行程序，工业控制器可测量代表控制过程状态一个或多个变量或输入，和改变影响过程的控制输出。输入和输出可以是二进制的(举例来说，开或关)，和/或模拟假定数值的连续范围。控制程序可以一系列具有批处理能力的执行周期来加以执行，并且能包括一个或多个功能单元。这样的控制程序可在具有工具和接口的控制器配置系统内被创建，由此用户可使用控制功能的编程语言或图形表示实现控制策略。控制程序可从配置系统中下载至一个或多个用于实现在控制程序或机器内的控制策略的控制器。从控制的过程接收到的测得的输入和发送到过程的输出可通过控制系统内一个或多个输入/输出(I/O)模块，该模块作为控制器和控制过程之间的电气接口并且被放置于接近或远离控制器。输入和输出可记录在处理器存储器的I/O表内。输入值可通过一个或多个输入模块从控制的过程中异步地读出，并且输出值可通过处理器直接写入I/O表，用以通过专用的通信线路顺序发送给处理。输出模块可直接通过提供来自I/O表的输出给诸如马达、驱动器、阀门、螺线管等的制动器与控制的过程直接接口。在控制程序执行期间，与控制的过程交换的输入和输出值通过I/O表。在I/O表内输入值可通过专用的扫描线路从控制的过程中异步地更新。该扫描线路可与输入和/或输出模块通过在底板或网络通信中的总线通信。扫描线路也可异步地将I/O表内的输出值写到控制的过程。来自I/O表的输出值可发送至一个或多个用于与过程接口的输出模块。如此，控制器可简单地访问I/O表而不需要直接与控制过程通信。在布式的控制系统中，把工业控制器分开成多个控制模块(每个模块执行不同的功能)可促进控制器硬件配置。然后，对于控制任务需要的特定控制模块在架子内的公共底板上和/或网络或其他通信介质连接在一起。控制模块可包括处理器、电源、网络通信模块、以及直接与控制过程交换的输入和输出信号的I/O模块。模块之间的数据可使用串行或并行的底板通信总线，或通过网络交换。除了仅基于网络通信实现I/O操作之外，还存在可以执行自主逻辑的或其他控制程序或例行程序的智能模块。分布式工业控制系统的各种控制模块可在架子内沿公共通信链路立体地分布。如此，某些I/O模块可定位接近一部分控制设备以及远离控制器的剩余部分。数据可通过公共通信链路或网络与这些远程模块通信，其中所有在网络上的模块使用标准通信协议通信。在一般分布式控制系统中，提供一个或多个I/O模块以与过程接口。输出通过网络或底板从主机或对等设备以消息的形式得出它们的控制值或输出值。例如，输出模块可通过通信网络或底板通信总线从诸如可编程逻辑控制器(PLC)的处理器接收输出值。理想的输出值通常以消息的形式发送给输出模块，诸如I/O消息。输出模块接收这样的消息以提供相应的输出(模拟的或数字的)给控制过程。输入模块测量过程变量的值并且通过网络或底板报告输入值给主机或对等设备。输入值可通过处理器(举例来说，PLC)以执行控制计算。在当今的自动系统中，数据和行为是分开的，其中数据的备份可存在于诸如车间地面、控制级和MES层的控制结构内的多个级别上。在控制系统内，例如，对于特定数据源在多个位置维持持续性可导致多个问题。例如，数据可改变与系统行为无关，而系统行为可导致数据和行为之间的不一致。此外，数据和/或行为可在在其他级(举例来说，MES层)上没有做出相应变化的情况下，在一个级(举例来说，控制级)上被改变，这种做法可形成错误的自动化系统行为。此外，如注意到的，数据一般存储在一个或多个特定控制系统内的控制器内。数据可以多种格式存储包括各种位、文字和可在系统内分布并未被收集和组织的整数值，这会给予外部设备的通信困难和麻烦，该值，为了与数据通信，一般的I/O读数可用以读出不同位置的数据以确定该数据的属性和方法以及如何使用该数据。通过这种方式，数据可存储在架构内的各种级别上并且不是自描述性的，因此不能在架构内由不同级别容易地使用。传统地，数据的格式和含义必须被预先定义以使数据的格式和值(举例来说，位、单词、标记名称等)对于控制系统已经有了指定的含义。例如，如果单词“Joe”表示一比例因数，数据后的这种含义必须在控制系统内一级一级地从源传送给订户(举例来说，从组件到MES层)以使数据可以被数据订户读出并且理解。类似地，在反向通信遇到困难以致如果你要执行程序，你必须按照特定协议对数据做出改变。如此，例如，如果不按照特定的数据通信协议，在控制系统和MES层之间传统的通信会失败。提供附图说明图13以说明一特定工业自动化架构，其中提供的图和附加的文字以说明与传统的架构关联的各种缺陷。在工业自动化系统领域的当前技术使用具有两层或多层的分层架构。现有技术图13说明了一般的3层架构，使用控制层1310、制造执行系统(MES)1320层和企业资源计划(ERP)1330层。注意到在分层的架构中的功能是重要的。控制层1310(举例来说，工厂地面)可包括诸如PLC和驱动器的控制器，它们专用于实时控制。如此，这些控制器捕获工厂地面数据并把该数据发送至更高的级(举例来说，MES层1320、ERP层1330等)。MES层1320可由一个或多个具有皆结构数据、软件应用程序以及面向事务的架构的计算设备组成。ERP层1330可使用一个或多个一般运行，诸如次序管理和客户管理应用程序的ERP软件的计算设备。控制层1310数据包括传感器和制动器的状态并且不把这些状态与诸如产品的批次或机器的效率的物理或逻辑的实体相关。这样的数据被称作松散的，由于需要有效的客户程序以转换该数据为结构化的数据类型，该数据类型通常在MES层1320或ERP层1330使用。而且，由于控制器发送松散的数据给可驻留在多个计算机上的多个MES应用，在几个地方具有相同数据多个备份在当今是普遍的。由于诸如在失败的事件中，系统恢复和数据的单个“正确”备份的发现存在困难的原因，这个是不理想的。相应地，以以上的观点，在工业自动化领域中需要在控制架构内用以发送数据和行为的灵活和宽容的系统和方法。专利技术概要以下表示了本专利技术简要的概述以提供本专利技术某些方面基本的理解。该概述不是本专利技术广泛地总的看法。该概述既不是标识本专利技术的主要或关键元素，也不是描述本专利技术的范围。它唯一的目的是以简化的方式表现本专利技术的某些概念作为对在后表示的更多详细的描述的前序。本专利技术提供用以在控制器(举例来说，工业控制器、可编程逻辑控制器、智能终端等)内创建结构化的对象的系统和方法，该控制器提供定义好的用于数据和服务的接口以使外部的客户机(举例来说，控制系统，MES层等)可从控制器以已知的格式请求数据和/或服务。如此，外部客户机不需要知道控制器内的数据位置和/或格式(举例来说，特定位和字节是如何组织的)。通过这种方法，对象级能力可在控制器内被使用，其中可实现识别对象以及识别数据的特性。类似地，根据本专利技术的一方面，可实现对于用于激活和请求项的服务调用的识别方法。通过这种方式，控制系统可发布签名信息给上位客户机以减少对于特定数据格式和组织的需要。控制系统可通过控制器连接到控制服务以发送对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提供数据给工业控制系统的系统（１００、２００），包括：与工业控制设备（３２０、４１０）关联的封装组件（１１０），所述组件接收来自源的数据以及封装数据（２２０、３１０）至有关数据的包特性和方法作为一个或多个数据对象，其中面向对象访问数据通过使用公共数据对象格式加以促进；以及位于工业控制网络内的数据消耗设备（１２０），所述设备使用接口以访问从封装的数据对象中的一个选择的数据对象。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD卡兰，JJ拜尔，DW法奇民，RA玛夸尔德特，RA莫斯，SC布瑞安特，S昌德，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]