用于工業自動化設備認識的系統和方法
【技術領域】
[0001]本公開內容總體上涉及使工業自動化系統內的設備變得能夠認識屬于該設備所處的工業自動化系統或該工業自動化系統的一部分的某些屬性。更具體地，本公開內容涉及用于由工業自動化設備關于工業自動化系統的各部分或該工業自動化系統整體來分析其所接收到的數據的系統和方法。
【背景技術】
【發明內容】
[0002]在一種實施方式中，一種工業自動化部件可以接收與工業自動化系統中的至少一個其他工業自動化部件相關聯的數據。然后該工業自動化部件可以關于該工業自動化系統對數據進行處境化并且基于處境化后的數據來識別該工業自動化部件與至少一個其他工業自動化部件之間的關系。然后該工業自動化部件可以將該工業自動化部件與至少一個其他工業自動化部件之間的關系存儲在存儲器中。
[0003]在另一種實施方式中，一種控制工業自動化系統中的一個或更多個工業自動化部件的一個或更多個操作的控制器可以在通信上耦接至網絡并且將與工業自動化部件中的至少一個相關聯的數據廣播至該網絡上。該數據可以使在通信上耦接至網絡的一個或更多個其他工業自動化部件能夠識別工業自動化部件中的至少一個的存在。
[0004]在又一種實施方式中，一種非暫態計算機可讀介質可以包括計算機可執行指令，以當工業自動化系統中的一個或更多個工業自動化部件在通信上耦接至網絡時接收與所述一個或更多個工業自動化部件相關聯的數據。非暫態計算機可讀介質還可以包括計算機可執行指令，以基于所述數據來識別工業自動化部件中的至少一個的存在。
[0005]在再一種實施方式中，一種工業自動化設備可以包括處理器，該處理器可以在當工業自動化系統中的一個或更多個工業自動化部件在通信上耦接至網絡時，接收與所述一個或更多個工業自動化部件相關聯的數據。然后該處理器可以識別該處理器能夠訪問的數據庫中的驅動器。該驅動器可以使該處理器能夠控制工業自動化部件中的至少一個的一個或更多個操作。然后該處理器可以使用該驅動器來控制工業自動化部件中的至少一個的一個或更多個操作。
【附圖說明】
[0006]當參照附圖來閱讀以下詳細描述時，本發明的這些以及其他特征、方面和優點將變得更容易理解，在附圖中，相似的附圖標記表示貫穿附圖的相似的部件，在附圖中:
[0007]圖1示出了表示根據本文中所呈現的實施方式的工業自動化系統的示例層級級別的框圖；
[0008]圖2示出了根據本文中所呈現的實施方式的可以在圖1的工業自動化系統內采用的示例控制系統的框圖；
[0009]圖3示出了根據本文中所呈現的實施方式的圖1的工業自動化系統的工業控制系統內的部件的框圖；
[0010]圖4示出了根據本文中所呈現的實施方式的圖1的工業自動化系統的示例；
[0011]圖5示出了描繪了根據本文中所呈現的實施方式的圖4的示例工業自動化系統的層級級別的框圖；
[0012]圖6示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于在與圖1的工業自動化系統相關聯的工業自動化網絡中建立工業控制系統的存在的方法的流程圖；
[0013]圖7示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于識別與圖1的工業自動化系統相關聯的工業自動化網絡中的工業控制系統的存在的方法的流程圖；
[0014]圖8示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于確定圖1的工業自動化系統中的部件之間的關系信息的方法的流程圖；
[0015]圖9示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于基于圖1的工業自動化系統中的部件之間的關系信息來控制工業自動化部件的操作的方法的流程圖；
[0016]圖10示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于在從圖1的工業自動化系統中的部件中的至少一個接收到命令之后調整工業自動化部件的操作的方法的流程圖；
[0017]圖11示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于向工業控制系統提供對圖1的工業自動化系統的一部分的自動控制級別的方法的流程圖；
[0018]圖12A、圖12B和圖12C示出了描繪了根據本文中所呈現的實施方式的可以用于選擇可以指定工業控制系統對其進行自動控制的圖4的示例工業自動化系統的層級級別的范圍的滑動可視化部件的不同選擇的框圖；
[0019]圖13示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于基于用戶的憑證、關于圖1的工業自動化系統的各層級級別來修改工業控制系統的控制功能的方法的流程圖；
[0020]圖14示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于平衡圖1的工業自動化系統中的控制系統的處理工作負荷的方法的流程圖；
[0021]圖15示出了根據本文中所呈現的實施方式的能夠用于圖1的工業自動化系統中的控制系統的示例通信網絡的框圖；
[0022]圖16示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于基于所預測的針對控制系統的工作負荷來平衡圖1的工業自動化系統中的控制系統的處理工作負荷的方法的流程圖；
[0023]圖17示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于電力平衡圖1的工業自動化系統的操作的方法的流程圖；
[0024]圖18示出了根據本文中所呈現的實施方式的可以在圖1的工業自動化系統中采用的數據分析系統的框圖；
[0025]圖19示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于基于大數據分析來控制圖1的工業自動化系統中的一個或更多個部件的操作的方法的流程圖；
[0026]圖20示出了用于在圖19的用于控制部件的操作的方法期間、在已經識別到相似的數據形態之后執行各種類型的分析的方法的流程圖；
[0027]圖21示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于廣播圖1的工業自動化系統中的數據和數據標簽的方法的流程圖；
[0028]圖22示出了根據本文中所呈現的實施方式的由圖21的方法所輸出的數據饋送通道的示例框圖；
[0029]圖23示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于使遠程控制系統能夠訂閱特定控制系統的數據饋送通道的方法330的流程圖；
[0030]圖24示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于組織在數據饋送通道中所發布的數據的方法的流程圖；以及
[0031]圖25示出了根據本文中所呈現的實施方式的用于分析在數據饋送通道中所發布的數據的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將描述一個或更多個【具體實施方式】。為了提供對這些實施方式的簡要描述，在本說明書中并未描述實際實現的所有特征。應當認識到的是，在任何這樣的實際實現的開發中，如在任何工程學或設計項目中，必須做出例如遵循系統相關或業務相關的約束條件的多個特定于該實現的決策(其可以在各個實現之間改變)來實現開發者的目標。此夕卜，應當認識到的是，這樣的開發工作可能是復雜且耗時的，然而對于具有本公開內容的益處的本領域技術人員，不過是承擔設計、加工和制造的過程。
[0033]在介紹本發明的各種實施方式的元素時，冠詞“一(a)”、“一個(an)”、“該(the)”和“所述(said) ”意指存在一個或更多個元素。術語“包括(comprising) ”、“包括(including) ”和“具有(having) ”意在包括性的并且意指可以存在除所列出的元素之外的另外的元素。
[0034]本公開內容的實施方式總體上意在可以采用多個工業自動化部件來執行各種工業過程的工業自動化系統。在一種實施方式中，工業自動化部件中的每一個能夠連接至工業自動化網絡，該工業自動化網絡可以便于所連接的工業自動化部件中的每一個之間的通信。工業自動化網絡可以包括可以被實現為局域網(LAN)、廣域網(WAN)等的任何有線或無線網絡。因此，工業自動化部件可以包括使該工業自動化部件在一旦被連接至工業自動化網絡時能夠被識別的性質。此外，已經連接至工業自動化系統的每個工業自動化部件能夠在其他工業自動化部件連接至工業自動化網絡時識別它們。通過提供被工業自動化部件識別以及識別其他工業自動化部件的能力，工業自動化系統中所采用的對應于所連接的工業自動化部件的設備和控制器可以認識到它們存在的工業自動化環境。使用該認識信息，設備和控制器可以通過與其他工業自動化部件通信并且修改設備和控制器的某些操作來更高效地控制工業自動化系統的操作，以使工業自動化系統中所使用的能量的效率、工業自動化系統的生產或其任意組合最大化。
[0035]在某些情形下，一旦工業自動化部件彼此識別并且經由工業自動化網絡來彼此通信，每個工業自動化部件就可以經由工業自動化網絡認識到屬于工業自動化系統中的其他工業自動化部件的各種屬性。因此，每個工業自動化部件可以關于其他工業自動化部件的屬性來優化其在工業自動化系統內的相應操作。例如，工業自動化部件可以從可以處于工業自動化系統的相同部分或不同部分中的其他部件接收數據。該數據可以包括針對其他部件的系統配置、針對其他部件的維護計劃、針對其他部件的系統設計修改、針對部件的用戶偏好以及可以存儲在其他部件中或可以由其他部件獲取的任何其他數據。
[0036]在一種實施方式中，在從其他部件接收到數據之后，相應工業自動化部件然后可以關于工業自動化系統的不同范圍或層級級別對所接收的數據進行處境化。也就是說，相應工業自動化部件可以將所接收的數據關聯至工業自動化系統的范圍或層級級別。通過關于工業自動化系統的不同范圍來分析所接收到的數據，相應工業自動化部件可以調整其操作并且發送命令以調整其他部件的操作，從而更有效且高效地控制整個工業自動化系統的操作。此外，相應工業自動化部件關于工業自動化系統的不同范圍來對數據進行處境化的能力可以提高在操作和維護整個工業自動化系統或工業自動化系統的各部分時的用戶體驗。
[0037]作為介紹，圖1描繪了可以表示工業自動化系統10的層級級別的示例的框圖。工業自動化系統10可以為材料處理、包裝工業、制造、處理、批處理或采用使用一個或更多個工業自動化部件的任何技術領域中的任何系統。在一種實施方式中，工業自動化系統10可以包括工廠12，該工廠12可以包含整個工業自動化系統10的一部分。因此，工業自動化系統10可以包括另外的工廠14，該另外的工廠14可以與工廠12—起被采用以執行工業自動化過程等。
[0038]每個工廠12 (或工廠14)可以被分成多個區域16，該區域16可以例如包括使用不同類型的工業自動化部件的不同生產過程。在一個示例中，一個區域16可以包括子組件生產過程，并且另一區域16可以包括核心生產過程。在另一示例中，每個區域16可以與在制造過程中被執行的不同操作有關。例如，在果凍豆(jelly bean)制造系統中，區域16可以包括果凍豆制作區域、包裝區域、水過濾區域等。在又一示例中，該區域可以包括其中可以執行特定工業過程的生產線。還參考果凍豆制造系統示例，生產線可以包括可以產生果凍豆的烹飪線、可以根據相應口味對果凍豆進行分類的分類線、以及可以將果凍豆包裝至盒中的包裝線等。
[0039]區域16還可以與關于工業自動化系統10的多個部件20的物理位置相關聯。區域16還可以與工業自動化系統10的不同規則區域(例如批操作區域、連續操作區域、離散操作區域、庫存操作區域)等有關。
[0040]區域16可以被再分成更小的單位或單元18，該單元18可以進一步被再分成部件20。使用上述示例，子組件生產過程區域16可以被再分成單元18，該單元18可以代表可以用于執行子組件生產過程的一個方面的工業自動化部件20的特定組。同樣，單元18可以包括區域16的一部分例如生產線的第一部分。單元18還可以包括特定程序的不同部分。
[0041]這些單元18然后可以被再分成部件20，部件20可以對應于單個的工業自動化部件，例如控制器、輸入/輸出(I/o)模塊、電機控制中心、電機、人機接口(HMI)、操作者接口、接觸器、起動器、傳感器、驅動器、繼電器、保護設備、開關機構、壓縮機、網絡開關(例如，以太網開關、模塊化管理的、固定管理的、服務路由器、工業的、未管理的等)等。雖然工廠12、工廠14、區域16和單元18在術語上被稱為工廠、區域和單元，但是應當注意的是，在各種工業中，這些分組可以在不同工業等中被不同地稱呼。例如，分組可以在術語上被稱為單位、區域、站等。
[0042]部件20還可以與各種工業裝備(例如混合器、機器輸送機、儲槽、滑道、專用的原始裝備制造商機器等)有關。部件20還可以與由裝備所使用的設備(例如掃描儀、計量器、閥門、流量計等)相關聯。在一種實施方式中，可以由單個控制器(例如，控制系統)來控制或操作部件20的每個方面。在另一種實施方式中，可以經由多個控制器(例如，控制系統)來分配部件20的控制和操作。
[0043]部件20可以用在相應的單元18、區域16或工廠12內以執行針對相應單元18、區域16或工廠12的各種操作。在某些實施方式中，部件20可以在通信上彼此耦接、在通信上耦接至工業控制系統22等。另外地，工業控制系統22還可以在通信上耦接至可以監視和/或控制每個單元18、區域16或工廠12的操作的一個或更多個控制系統。
[0044]因此，工業控制系統22可以為計算設備，該計算設備可以包括通信能力、處理能力等。例如，工業控制系統22可以為控制器，例如可編程邏輯控制器(PLC)、可編程自動化控制器(PAC)或可以監視、控制和操作工業自動化設備或部件的任何其他控制器。工業控制系統22可以被并入任何物理設備(例如，工業自動化部件20)中或者可以被實現為單機計算設備(例如，通用計算機)，例如桌上型計算機、膝上型計算機、平板計算機、移動設備計算設備等。
[0045]在某些實施方式中，工業控制系統22可以被實現在使工業自動化部件20能夠彼此連接和通信的設備內。例如，工業控制系統22可以被實現在網絡路由器和/或開關內。以此方式，網絡路由器和/或開關可以對工業控制系統22進行托管，該工業控制系統22可以用于基于分析的結果來更高效或有效地控制和操作相應工業自動化部件20。
[0046]除了以上所提及的物理設備，工業控制系統22還可以包括前述物理設備中的任何物理設備的基于軟件的仿真。例如，工業控制系統22可以被實現為可以與某些硬件控制器、設備等執行相似的操作的軟件模塊。同樣，工業控制系統22可以創建硬件部件(例如，控制器、I/O模塊)的虛擬實例。這些虛擬實例可提供工業控制系統22可以被實現成監視和控制工業自動化部件20的較靈活的方式。
[0047]在一個實施方式中，工業控制系統22可以在可訪問的云平臺(S卩，云計算系統)、一個或更多個服務器和各種計算設備(例如，通用計算機)等中虛擬地實現。因此，工業控制系統22可以作為軟件控制器或云計算系統運行的控制引擎來操作。通過在云計算系統中虛擬地實現工業控制系統22，工業控制系統可以使用分布式計算架構來執行各種分析并且控制操作。由于與工業自動化部件20、單元18、區域16和工廠14相關聯的越來越多的數據變得可用，云計算系統中的分布式計算架構可以使得數據分析被更有效地執行。也就是說，由于云計算系統可以合并許多計算系統和處理器來執行數據分析，所以能夠更迅速地獲得分析的結果。以此方式，工業自動化部件20、單元18、區域16和工廠14的相應操作可以被實時地或接近實時地控制。
[0048]考慮到前述內容，應當理解的是，貫穿本公開內容所提及的工業控制系統22被實現為用于對工業自動化部件20、單元18、區域16和工廠14進行監視和/或操作的物理部件和/或虛擬部件(即，基于軟件的)。此外，通過提供將工業控制系統22合并至各種類型的環境中的能力，工業自動化系統10可以非常適合于通過增加新的工業自動化部件20來擴展和擴大。
[0049]圖2示出了可以與工業控制系統22 —起使用的示例性控制系統23。如圖2所示，工業控制系統22可以在通信上耦接至操作者接口 24，該操作者接口 24可以用于修改和/或查看工業控制系統22的設定和操作。操作者接口 24的可以是用戶接口，該用戶接口可以包括用于與工業控制系統22進行通信的顯示器和輸入設備。顯示器可以用于顯示由工業控制系統22生成的各種圖像，例如用于操作工業控制系統22的圖形用戶接口(GUI)。例如，顯示器可以是任何類型的顯示器，例如液晶顯示器(IXD)、等離子顯示器或有機發光二極管(OLED)顯示器。另外地，在一個實施方式中，顯示器可以被設置成與可以用作工業控制系統22的控制接口的一部分的觸敏機構(例如，觸摸屏)結合。在一些實施方式中，操作者接口 24可以被稱為人機接口、人接口機器等。
[0050]工業控制系統22還可以在通信上耦接至輸入/輸出(I/O)模塊25。I/O模塊25可以使工業控制系統22與工業自動化系統中的各種設備進行通信。此外，I/O模塊25可以使工業控制系統22從各種設備接收信息，以使得該信息可以提供關于該工業自動化系統的參考點和其它細節，以協助工業控制系統22認識工業控制系統22可以操作的環境。
[0051]通常，工業控制系統22還可以在通信上耦接至可以用于控制或管理工業自動化系統的操作的某些設備。例如，在一個實施方式中，工業控制系統22可以耦接至驅動器26。驅動器26可以是電驅動器，該電驅動器可以使用整流電路和逆變電路將一個輸入的交流(AC)電壓變換成可控制的AC電壓。在一個實施方式中，工業控制系統22中可以是可以控制驅動器26的操作的控制器。驅動器26可以耦接至電機27，該電機27可以操作部件，例如輸送機28等。在一個實施方式中，工業控制系統22可以經由以太網/IP、控制網絡、設備網絡或任何其他工業通信網絡協議在通信上耦接至操作者接口 24、1/0模塊25或驅動器26等。
[0052]考慮到控制系統23并且參照如圖1，驅動器26、電機27和輸送機28均可以被認為是單個部件20。然而，驅動器26、電機27和輸送機28也可以被認為是特定單元18、區域16和工廠12的一部分。因此，工業控制系統22可以有能力調整部件20、單元18、區域16和工廠12的操作。例如，通過調整驅動器26的操作，工業控制系統22可以調整電機27和輸送機28的操作。因此，工業控制系統22可以調整以輸送機28作為部件的單元18、區域16和工廠12的操作。通過了解就每個區域16、每個單元18和每個部件20而言每個部件20與工業自動化系統10可以如何相關，工業控制系統22可以開始變得能夠更有效地管理工業自動化系統10的操作(例如，生產、能源使用、設備的生命周期)。
[0053]如上面所提及的，工業控制系統22可以是可以包括通信能力和處理能力等的控制器或任何計算設備。圖3示出了工業控制系統22的可以用于執行本文所描述的技術的部件的詳細框圖30。現在參照圖3，工業控制系統22可以包括通信部件32、處理器34、存儲器36、存儲部38和輸入/輸出(I/O)端口 40等。通信部件32可以是可以促進工業自動化部件20、用于工廠12的控制系統、區域16和單元18等之間的通信的無線或有線通信部件。處理器34可以是能夠執行計算機可執行代碼的任何類型的計算機處理器或微處理器。處理器34還可以包括可以執行下面所述的操作的多個處理器。存儲器36和存儲部38可以是可以用作存儲處理器可執行代碼或數據等的介質的任何合適制品。這些制品可以表示可以存儲由處理器34使用以執行當前所公開的技術的處理器可執行代碼的計算機可讀介質(即，任何合適的形式的存儲器或存儲部)。存儲器36和存儲部38還可以用于存儲數據和對數據的分析等。存儲器36和存儲部38可以表示可以存儲由處理器34使用以執行本文所描述的各種技術的處理器可執行代碼的非暫態計算機可讀介質(即，任何合適的形式的存儲器或存儲部)。要指出的是，非暫態僅僅指示該介質是有形的而不是指示信號。
[0054]I/O端口 40可以是可以耦接至上面所討論的I/O模塊25的接口。盡管針對工業控制系統22描繪了框圖30，但應當指出的是，用于廠12、區域16和單元18等的控制系統也可以包括相同的部件以執行本文所描述的各種技術。
[0055]考慮到前述內容，工業控制系統22可以使用通信部件32以在通信上耦接至一個或更多個控制系統。工業控制系統22還可以監視和/或控制每個相應部件20、單元18、區域16或工廠12的操作。例如，控制系統22可以接收從可以位于工廠12、區域16或單元18中的資產、控制器和類似物(例如，部件20)等接收的數據。在一個實施方式中，工業控制系統22或用于每個區域16、單元18或部件20的控制系統可以接收下述信息:與工業自動化系統10可以被如何細分有關的信息；與每個區域16、單元18和部件20彼此可以如何進行交互有關的信息；與哪些部件20是每個工廠12、區域16或單元18的一部分等有關的信息。例如，每個區域16可以與制造過程中的特定過程有關。同樣，由相應控制系統接收的信息可以詳述某些區域16中執行的哪些過程可能取決于正在其它領域16中完成的其他過程。
[0056]在某些實施方式中，相應控制系統可以基于從每個相應部件20