计算任务的分布式计算的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于借助于工业设备的现场装置分布式计算计算任务的方法，其中多个现场装置通过数据连接与任务分配单元相连接，每个现场装置在运行状态下实现对工业设备的控制，至少一个现场装置在空闲状态下从任务分配单元接收计算任务，并切换到计算状态，在计算状态下处理计算任务。状态下处理计算任务。状态下处理计算任务。

【技术实现步骤摘要】
计算任务的分布式计算的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于借助工业设备的现场装置对计算任务进行分布式计算的方法。

技术介绍

[0002]在当前的工业设备中，通常存在多个现场装置，即例如可编程逻辑控制器，其评估工业设备的传感器并控制致动器。现场装置可以通过数据连接彼此耦合，以便共同作用以实现工业设备的功能。
[0003]通常，现场装置的任务在时间上受到限制，例如，现场装置可以执行重复任务并且在其他方面是不激活的。现场装置的计算能力在非激活时间内闲置，这降低了效率，因为即使在非激活状态下，现场装置也经常显著地消耗功率。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种方法，该方法更有效地规划工业设备中的现场装置的操作。
[0005]所述技术问题通过按照本专利技术的方法来解决。
[0006]根据所述方法，借助于工业设备的现场装置分布式地计算计算任务，其中
[0007]‑
多个现场装置通过数据连接耦合到任务分配单元，
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所述现场装置各自在运行状态下引起对所述工业设备的控制，
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所述现场装置中的至少一个、优选处于至少部分或全部空闲状态的现场装置从所述任务分配单元接收计算任务，并将其切换到计算状态，在所述计算状态下处理所述计算任务。
[0010]因此，本专利技术从如下状态出发：现场装置在运行状态下用于工业设备的常规控制。例如，如果现场装置现在处于空闲状态，则现场装置可以从任务分配单元接收计算任务并解决该计算任务，而现场装置通常将保持在空闲状态。因此，现场装置的可用计算时间用于处理计算任务，并且不会保持未使用。然而，计算任务优选地对工业设备的控制没有影响和/或与工业设备没有连接。由此，可以提高使用对于现场装置的运行无论如何都必需的电功率的效率。在此，计算任务可以由外部预设，并且通过任务分配单元被转发到现场装置。因此，除了其实际任务之外，工业设备还可以用于提供计算能力(类似于计算中心)。
[0011]现场装置的主要任务是控制工业设备，而不是处理计算任务。因此，例如，现场装置在运行状态下的时间可以占50％以上或70％以上，而在计算状态下的时间仅占50％或30％(例如，在24小时内观察)。
[0012]因此，本专利技术涉及在现场总线级别上在设备网络中提供计算能力。
[0013]通过将现场装置耦合到任务分配单元的数据连接，任务分配单元可以将计算任务传送到现场装置。
[0014]运行状态应理解为，现场装置例如接收来自工业设备的传感器的信号和/或控制
工业设备的致动器，并且例如执行控制致动器所需的计算。简言之，在运行状态下，通过相应的现场装置执行工业设备的常规操作。现场装置的计算能力可以主要或完全用于工业设备的操作。
[0015]空闲状态可以指示负载(例如相应现场装置的处理器的负载)已经下降到预定值以下，例如20％或10％。因此，在空闲状态下，例如80％或90％的处理器功率可用于计算任务。
[0016]空闲状态可以仅以信号表示现场装置现在可用于计算任务。空闲状态不需要真正存在很长时间，而是可以在运行状态结束后直接处理计算任务。计算任务不一定需要在空闲状态下被接收，但也可以在其他时间点接收。
[0017]如果现场装置例如具有多个处理器核心，则也可以仅一个刚好空闲的处理器核心来执行计算任务，所述处理器核心对于控制工业设备是不需要的。替代地或附加地，空闲的计算能力，即，控制工业设备不需要的计算能力也能够用于计算任务。
[0018]任务分配单元可以是单独的设备，例如同样是现场装置，但也可以是常见的PC(个人计算机)。任务分配单元尤其可以在现场装置上实现，该现场装置同时用于控制工业设备。这同样适用于(下文所述的)次级任务分配单位。
[0019]当在下文中提到现场装置的至少一个满足特定功能和/或具有特定特征时，这总是意味着多个或所有现场装置具有该功能或特征。
[0020]根据本专利技术的方法的有利的改进方案在说明书、附图和从属权利要求中给出。
[0021]根据第一实施例，现场装置向任务分配单元报告当前空闲状态，和/或任务分配单元向现场装置查询瞬时空闲状态。通过报告和/或查询空闲状态，任务分配单元可以识别哪些现场装置当前已准备好处理计算任务。优选地，任务分配单元动态地将计算任务分配给当前处于空闲状态的现场装置。这意味着任务分配单元对当前情况作出反应，并且例如将下一个到期的计算任务分配给进入空闲状态的下一个现场装置。特别是，空闲状态的查询可以重复进行(“polling，轮询”)。在工业设备中，空闲现场装置的数量可以快速变化，使得任务分配单元必须动态地对相应的情况作出反应，例如取决于用于计算任务的现场装置的当前可用数量和/或计算能力。
[0022]根据另一实施例，任务分配单元根据各个现场装置提供的带宽和/或计算能力和/或空闲状态的预期持续时间将计算任务分配给现场装置。除了空闲状态之外，现场装置还可以向任务分配单元报告其计算能力或用于计算任务的空闲计算能力。此外，例如，可以将传输带宽和/或现场装置保持在空闲状态的预期持续时间报告给任务分配单元。特别地，可以分别在任务分配单元的先前查询之后进行报告。
[0023]任务分配单元尤其还可以基于所报告的空闲计算能力和/或传输带宽和/或空闲状态的预计持续时间来分配待处理的计算任务，使得计算任务然后尽可能适配地被分配，例如计算强度小的任务被分配给具有低计算能力和/或空闲状态的仅短时间持续的现场装置。
[0024]根据进一步的实施例，任务分配单元提供用于接收新的计算任务的接口。特别地，任务分配单元维护或包括用于新计算任务的队列。接口尤其可以是API(ApplicationProgramming Interface，应用程序编程接口)，通过该API，计算任务可以通过数据连接或软件传递给任务分配单元。因此，接口尤其用于接收新的计算任务并且还用
于返回已完成的计算任务，即其解决方案。特别地，任务分配单元可以从队列中选择恰好适合于现场装置的那些计算任务(如上所述，特别是基于空闲状态的时间、计算能力和传输带宽)。这意味着任务分配单元不一定必须将最早的计算任务分配给现场装置，而是还可以将另一个不太早的计算任务分配给现场装置。
[0025]根据另一实施例，任务分配单元将特别是经由接口接收的计算任务分成用于不同现场装置的多个计算任务。任务分配单元可以优选地划分大型且计算耗费的计算任务，以便例如能够在单个现场装置未处于运行状态的时间内解决计算任务。
[0026]根据另一实施例，任务分配单元将计算任务作为容器(container)，特别是用于虚拟化，作为脚本和/或作为解释器代码分配给现场装置。因此，计算任务可以以各种形式由现场装置获得或传送到现场装置。例如，计算任务可以作为容器(例如Docker，LXC等)传送。然后，容器可以在虚拟化中在现场装置上被接收并被执行。为此，现场装置中的至少一个可以具有用于计算任务的虚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于借助工业设备(10)的现场装置(12a、12b、12c)对计算任务分布式计算的方法，其中
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多个现场装置(12a、12b、12c)借助数据连接(14)与任务分配单元(16)连接，
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所述现场装置(12a、12b、12c)分别在运行状态(120)中引起对所述工业设备(10)的控制，
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所述现场装置(12a、12b、12c)中的至少一个、优选在空闲状态(110)中、从所述任务分配单元(16)接收计算任务，并且切换到计算状态(130)，在所述计算状态中处理所述计算任务。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述现场装置(12a、12b、12c)向所述任务分配单元(16)报告当前空闲状态(110)，和/或所述任务分配单元(16)向所述现场装置(12a、12b、12c)查询当前空闲状态(110)，并且所述任务分配单元(16)动态地将计算任务分配给当前处于所述空闲运行状态(110)的所述现场装置(12a、12b、12c)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述任务分配单元(16)根据由所述各个现场装置(12a、12b、12c)提供的带宽和/或计算能力和/或所述空闲状态(110)的预期持续时间将所述计算任务分配给所述现场装置(12a、12b、12c)。4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述任务分配单元(16)提供用于接收新的计算任务的接口，并且其中，所述任务分配单元(16)引导新的计算任务的队列。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述任务分配单元(16)将尤其经由所述接口接收的计算任务分成用于不同现场装置(12a、12b、12c)的多个计算任务，和/或将计算任务作为特别是用于虚拟化的容器、作为脚本或作为解释器代码分配给所述现场装置(12a、12b、12c)。6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，在所述计算状态(130)中执行的所述计算任务在所述相应的现场装置(12a、12b、12c)上以比在所述运行状态(120)中所述工业设备(10)的控制更低的优先级执行。7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中所述现场装置(12a、12b、12c)中的至少一个至少在所述运行状态(120)中是支持实时的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M哈尼施费格，
申请(专利权)人：施耐德电气工业公司，
类型：发明
国别省市：