智能可编程逻辑控制器制造技术

一种在多个扫描循环之上操作智能可编程逻辑控制器的方法，包括：通过智能可编程逻辑控制器在可操作地耦合到智能可编程逻辑控制器的易失性计算机可读存储介质中创建过程图像区域。智能可编程逻辑控制器然后在每一个扫描循环期间利用包括与生产单元相关联的数据的内容来更新过程图像区域。通过智能可编程逻辑控制器在每一个扫描循环期间在可操作地耦合到智能可编程逻辑控制器的非易失性计算机可读存储介质上存储过程图像区域的内容。智能可编程逻辑控制器利用标注系统情境信息来标注过程图像区域的内容以生成情境化数据。

Intelligent programmable logic controller

A method of programmable logic controller of intelligent operating on multiple scanning cycles including: programmable logic controller in operatively coupled to the intelligent programmable logic controller nonvolatile computer readable storage medium to create image regions through the intelligent process. The intelligent programmable logic controller then updates the process image region during each scanning cycle using the contents of the data including the data associated with the production unit. The intelligent nonvolatile storage process image area on a computer-readable storage medium content of programmable logic controller during each scanning cycle in operatively coupled to the intelligent programmable logic controller. The intelligent programmable logic controller uses the annotation system context information to annotate the content of the process image area to generate the situational data.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及配置为提供设备上数据分析和存储的智能可编程逻辑控制器，连同涉及其的方法、系统和装置。所公开的技术可以应用于例如其中使用可编程控制器的各种自动化生产环境。
技术介绍
可编程逻辑控制器（PLC）是配置为执行软件的专门计算机控制系统，该软件连续地收集关于输入设备的状态的数据以控制输出设备的状态。PLC典型地包括三个主要组件：处理器（其可以包括易失性存储器），包括应用程序的易失性存储器、以及用于连接到自动化系统中的其它设备的一个或多个输入/输出（I/O）端口。在各种工业场景中利用PLC来控制自动化系统。自动化系统典型地在其日常操作中生成大量数据。该数据可以例如包括传感器数据、致动器和控制程序参数、以及与服务活动相关联的信息。然而，常规自动化系统，并且特别地PLC，不能够完全地利用该数据。例如，在大多数系统中，由于硬件和软件限制，仅可以分析和存储该数据的小部分。可能产生巨量无关数据而同时丢失重要数据点。可能在关于不重要的数据的较高自动化层处应用压缩，而同时重要数据在行进通过自动化层时丢失。此外，甚至在尝试避免数据的丢失的情况下，可能存在放置于计算基础设施的其余部分上的显著需求。例如，PLC数据处理可能导致对于网络带宽以及存储容量的高需求。附加地，数据的情境可能在数据穿过自动化系统层时丢失。这在自动化系统上引起若干不期望的副作用。例如，如果基于低质量/保真度数据在较高的自动化层处执行数据分析，则重要数据可能丢失，从而使自动化系统低效地或者欠佳地操作。自动化系统中非充分的数据处置能力还引起各种其它具体问题。如果数据采集的分辨率/采样速率不充分，则可能不会检测到许多机器事件。例如，如果通过机器智能而丢失毫秒范围中的机器停止，则关键性能指示符（例如，总体设备有效性）计算不准确。可能不会立即检测到质量问题，因为仅可以连续地监测非常少的过程变量。附加地，在PLC中，对于商业分析应用，关于控制层上可用的过程的情境知识丢失。要求极大努力来在自动化系统的较高层处重新构建这样的情境知识。特别地，较高层级软件功能性在监控和数据采集（SCADA）、制造执行系统（MES）或者企业资源规划（ERP）系统中的实现变得复杂得多并且成本高得多。继而，这引起这些解决方案的较高的研发和定制成本。例如，考虑用于控制冷却剂流的阀门控制程序，直至罐体温度达到某一水平。人们可以推得，必须存在冷却剂流速率和温度降低之间的某种相关性（具有某一延迟）。为了检测这样的相关性（其可以用于商业层上的预测性过程监测），要求使用数百个参数的成对相关性分析。常规PLC还缺少执行控制层数据的在线分析的任何能力。商业分析可以离线完成并且支持过去产物（例如，过去批次）的回顾分析。然而，仅具有某一延迟的产物的在线分析是可能的，并且因此，向基于分析的控制中的直接干预几乎不大可能。此外，不大可能基于隐藏变量（即，在PLC内被内部使用以例如控制过程或者参数化传感器、致动器或控制程序的数据点）和控制参数实现统计质量和过程控制，因为这样的数据在控制层外部不可用。然而，这样的数据是重要的并且可能引起质量问题的早期检测。
技术实现思路
本专利技术的实施例通过提供涉及配置为在设备本身上执行各种功能的PLC的方法、系统和装置，而不是在外部处理数据来解决和克服以上不足和缺点中的一个或多个。在本文中称为“智能PLC”的这种PLC包括各种组件，其可以配置为提供控制应用中的增强功能的分类。例如，在一些实施例中，智能PLC包括深层集成的数据历史学家（historian）和分析功能。该技术特别很好地适于但不限于各种工业自动化场景。根据本专利技术的一个实施例，在多个扫描循环之上操作智能PLC的方法包括在易失性计算机可读存储介质中创建过程图像区域。智能PLC然后在每一个扫描循环期间利用内容更新过程图像区域，该内容包括与生产单元相关联的数据。过程图像区域的内容由智能PLC在每一个扫描循环期间存储在非易失性计算机可读存储介质上。智能PLC利用自动化系统情境信息标注过程图像区域的内容以生成情境化数据。自动化系统情境信息可以例如包括以下中的一个或多个：生成数据的设备的指示、包括智能PLC的自动化系统的结构描述、系统工作模式指示符、以及关于在生成过程图像区域的内容时产生的产物的信息。附加地或者可替换地，情境化数据可以包括以下中的一个或多个：由智能PLC利用的自动化软件的描述、或者指示在生成过程图像区域的内容时的自动化软件的状态的状态指示符。前述方法可以在一些实施例中利用附加特征而增强。例如，在一个实施例中，智能PLC将一个或多个数据分析算法应用于过程图像区域的内容或者情境化数据以得到所计算的数据。智能PLC然后基于所计算的数据来调节生产单元的一个或多个数据生成参数。在另一个实施例中，可以在从非易失性计算机可读存储介质检索的历史过程图像数据上执行一个或多个数据分析算法。附加地，智能PLC可以执行各种压缩进程。例如，在一个实施例中，智能PLC在非暂时性计算机可读存储介质上存储内容之前在每一个扫描循环期间压缩过程图像区域的内容。在另一个实施例中，智能PLC压缩并且存储其生成的情境化数据。前述方法还可以用作制造品或者装置的部分。例如，在一些实施例中，用于在多个扫描循环之上操作智能PLC的制造品包括保持计算机可执行指令的非暂时性、有形计算机可读介质，以用于在具有或者没有以上讨论的增强的情况下执行方法。根据本专利技术的另一个方面，智能PLC包括配置成根据扫描循环执行的处理器、包括过程图像区域的易失性计算机可读存储介质、非易失性计算机可读存储介质、以及由处理器根据扫描循环执行的控制器组件。控制器组件可以例如包括数据转移组件、控制应用组件、以及历史学家组件，数据转移组件配置成在每一个扫描循环期间利用与生产单元相关联的内容来更新过程图像区域，控制应用组件配置成在过程图像区域的内容上执行应用逻辑，历史学家组件配置成在每一个扫描循环期间在非易失性计算机可读存储介质上存储过程图像区域的内容。历史学家组件可以进一步配置成基于所计算的数据来调节生产单元的一个或多个数据生成参数（例如，采样速率）。该历史学家数据还可以配置成在非易失性计算机可读存储介质上存储内容之前在每一个扫描循环期间压缩过程图像区域的内容。在一些实施例中，前述智能PLC可以包括附加组件。例如，在一个实施例中，控制器包括情境化组件和数据连接器组件，情境化组件配置成通过利用自动化系统情境信息标注过程图像区域的内容来生成情境化数据，数据连接器组件配置成将情境化数据传送给一个或多个外部组件。在另一个实施例中，智能PLC包括数据分析组件，其配置成在情境化数据上执行一个或多个数据分析算法以得到所计算的数据。数据分析组件还可以配置成在从非易失性计算机可读存储介质检索的历史过程图像数据上执行数据分析算法。本专利技术的附加特征和优点将从参照附图进行的说明性实施例的以下详细描述显而易见。附图说明在结合附图阅读时，从以下详细描述最佳地理解本专利技术的前述和其它方面。出于说明本专利技术的目的，在图中示出了当前优选的实施例，然而要理解到，本专利技术不限于所公开的具体手段。在附图中包括以下各图：图1提供了根据本专利技术的一些实施例的集成到工业环境中的智能PLC的系统视图；图2提供了根据本专利技术的一些实施例的包括在智本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多个扫描循环之上操作智能可编程逻辑控制器的方法，该方法包括：通过智能可编程逻辑控制器在可操作地耦合到智能可编程逻辑控制器的易失性计算机可读存储介质中创建过程图像区域；通过智能可编程逻辑控制器在每一个扫描循环期间利用包括与生产单元相关联的数据的内容来更新过程图像区域；通过智能可编程逻辑控制器在每一个扫描循环期间在可操作地耦合到智能可编程逻辑控制器的非易失性计算机可读存储介质上存储过程图像区域的内容；以及通过智能可编程逻辑控制器利用标注系统情境信息来标注过程图像区域的内容以生成情境化数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.25 US 14/4671251.一种在多个扫描循环之上操作智能可编程逻辑控制器的方法，该方法包括：通过智能可编程逻辑控制器在可操作地耦合到智能可编程逻辑控制器的易失性计算机可读存储介质中创建过程图像区域；通过智能可编程逻辑控制器在每一个扫描循环期间利用包括与生产单元相关联的数据的内容来更新过程图像区域；通过智能可编程逻辑控制器在每一个扫描循环期间在可操作地耦合到智能可编程逻辑控制器的非易失性计算机可读存储介质上存储过程图像区域的内容；以及通过智能可编程逻辑控制器利用标注系统情境信息来标注过程图像区域的内容以生成情境化数据。2.权利要求1所述的方法，还包括：通过智能可编程逻辑控制器向情境化数据应用一个或多个数据分析算法以得到所计算的数据；以及基于所计算的数据调节生产单元的一个或多个数据生成参数。3.权利要求1所述的方法，还包括：通过智能可编程逻辑控制器向过程图像区域的内容应用一个或多个数据分析算法以得到所计算的数据；以及基于所计算的数据调节生产单元的一个或多个数据生成参数。4.权利要求3所述的方法，还包括：通过智能可编程逻辑控制器从非易失性计算机可读存储介质检索历史过程图像数据；以及通过智能可编程逻辑控制器在历史过程图像数据上执行一个或多个数据分析算法。5.权利要求1所述的方法，还包括：通过智能可编程逻辑控制器在非易失性计算机可读存储介质上存储内容之前在每一个扫描循环期间压缩过程图像区域的内容。6.权利要求1所述的方法，还包括：通过智能可编程逻辑控制器压缩情境化数据以得到经压缩的情境化数据；以及通过智能可编程逻辑控制器在可操作地耦合到智能可编程逻辑控制器的非易失性计算机可读存储介质上存储经压缩的情境化数据。7.权利要求1所述的方法，其中自动化系统情境信息包括以下中的一个或多个：生成数据的设备的指示、包括智能可编程逻辑控制器的自动化系统的结构描述、系统工作模式指示符、以及关于生成过程图像区域的内容时所产生的产物的信息。8.权利要求1所述的方法，其中自动化系统情境信息包括以下中的一个或多个：由智能可编程逻辑控制器利用的自动化软件的描述，或者指示自动化软件在生成过程图像区域的内容时的状态的状态指示符。9.一种智能可编程逻辑控制器，包括：处理器，配置成根据扫描循环来执行；易失性计算机可读存储介质，包括过程图像区域；非易失性计算机可读存储介质；以及由处理器根据扫描循环执行的多个控制器组件，多个控制器组件包括：数据转移组件，配置成在每一个扫描循环期间利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：G罗，S兰帕特，王凌云，H路德维希，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE