CN101201599A - 用于工业控制系统的模块的人机界面视角 - Google Patents

Abstract

提供一种用于工业自动化系统的人机界面(HMI)。提供一种模块以便在提供通用界面给模块的外部组件的时候运用资源和逻辑去揭示模块的功能。与模块相关的人机界面(HMI)组件至少部分基于用户和应用的类型而自适应显示器的功能。除了显示器，HMI组件部分基于用户或者应用的类型而自适应一个或者多个界面输入的功能。

Description

用于工业控制系统的模块的人机界面视角

技术领域

本主题发明一般涉及工业控制系统，更具体地，涉及基于模块类型和用户的可配置人机界面功能，其中模块提供逻辑和资源的抽象界面从而取执行动作。

背景技术

在历史上，工业控制器已经运行于多个控制器和相关I/O模块进行通信的工厂网络中。这些低端控制元件经常与高端计算系统或者从控制器聚集数据的服务器进行通信，并且帮助管理企业的日常行为。然而，当系统变得越来越复杂，组件间的通信和功能合作也成为了一种挑战。例如，当用户从一个或者多个卖主那儿购买多个产品的时候，在这样的产品间经常存在有限的协同工作的能力和一致性。然后，软件和控制工程师必须学习它们独特的产品以及组件是如何相互作用的。有限的产品和组件的一致性暗示，学习了一种产品的工程师不必继续其它执行。通常，控制和应用系统使用那些使得映射困难的不同界面；同时那些懂得硬件和软件环境的有资质的人员短缺并且要求高薪水。

经常，产品的集成(尤其是生产和自动系统)太复杂和太困难而不能够被管理。执行和控制工程师在不了解其它系统组件的前提下无法编码和配置他们的一个解决方案的各个组件。另外，系统的启动机制通常不够充分而不能提供用于用户/集成者的清晰和可评估信息。在一个例子中，用户指定一个具有控制和软件系统组件的流水线生产系统。由于连接系统的复杂性和系统将如何执行的不确定性，考虑到长期斜向上升(ramp-up)和集成，研发(定制化)和集成费用相当昂贵。在控制系统集成期间，当流水线启动和斜向上升(ramp-up)被延迟的时候，这对于控制系统的花费有重要的影响。更可预期的过程和较小复杂性的系统集成能力将减少这些花费。

当前控制解决方案的另一个问题是用户当前关注于实施和复杂的逻辑而不是便利的生产解决方案。基本的技术细节已经成为了一个主要的担忧，其中来自多种环境的工程师不关注过程信息(应用级的考虑)和被交换的价值，而常常是他们关注于“怎么”而不是“什么”。例如，用户可以决定使他们工厂的手工方面自动化。这个设计可以开始于高端但是不久变成一系列关于非功能型的需求，例如DCOM，TCP，事务率等等的讨论。虽然这些非功能型要求是重要的，功能型要求的设计是对设计者和终端用户来说真正价值存在的地方。因此，用户愿意关注功能型要求(设备控制，产品流控制，以及等等)，它提供价值上的直接改善而不是处理过多技术问题。

在另一个例子中，系统设计没有充分实现在开销负担(overhead burden)(存储器覆盖区和CPU周期等等类似)以及应用耦接之间的平衡。例如，根据系统能力，处理负载应当被更好地分布到系统中。因此，如果系统的一部分关闭，可替换的处理能力将就绪从而允许生产继续。例如，用户初始设计和安装适合他们的立即需要的控制系统。然后，递增的变化被运用到控制器上，并且经常新的界面功能被添加到用于这样的控制器的人机界面(HMI)上。然而，目前的解决方案不能有利于用于各自的平滑的和非复杂性的事务。在多个卖者产品下的多个技术复杂化了系统的配置和管理。当第三方系统被加入的时候，这种情况也被加重。这种复杂性阻碍了系统的提供高端信息的能力，并且减弱了易于配置这样的系统的能力。

发明内容

为了提供对于这里所描述的一些方面的基础理解，下面给出了简单的概述。这个概述不是一个大的概要，也不是为了指示关键/核心元件或者去刻画这里所述各个方面的范围。它的唯一目的是用简单的方式解释一些概念作为对后面所表达的更加详细描述的一个引子。

提供可配置的与逻辑模块交互的人机界面(HMI)组件，基于用户的类型和/或者便利的模块应用的类型而为用户提供可变的接口能力给用户。HMI组件与提供一个或者多个资源的逻辑相关性的模块进行交互，其中所述逻辑控制资源的状态、资源定义执行一个动作的组件或者系统状态。模块让用户远离特定于资源的内部接口，信息和逻辑，然而提供标准的和一般的接口给外部系统。

HMI组件是可变的并且匹配模块应用，从而提供那些更加关注用户当前任务和系统状态的经历。例如，基于用户的类型和用户可能所期望的操作，可视显示和界面输入可以改变。这些包括，开发者视图显示模块的所有接口，逻辑和数据；配置视图显示在配置系统时感兴趣的管理组件；实时用户和管理视图用于调试并维护应用；一及其资源/逻辑视图用于控制系统或者企业的设计和管理。通过改造和聚焦HMI在用户和应用的当前需要上，和系统的交互可以通过更加有效的方式而被执行，因此减小了系统的整体开销。

为了实现前面的和相关目标，这里结合接下来的描述和所附加的图而描述特定的解释性方面。这些方面指示可以被实施的各种方式，它们在这里一并被包括。当结合附图考虑的时候，其它优点和新颖性特征可以从接下来的详细的描述中变得明显。

附图说明

图1是解释用于工业自动化系统的人机接口(HMI)和逻辑模块的原理框图。

图2是解释模块属性的图。

图3是解释模块的HMI开发视图的图。

图4是解释模块的HMI配置管理视图的图。

图5是解释模块的HMI客户视图的图。

图6-11解释示范人机界面接口和概念。

图12是解释模块接口过程的流程图。

图13-16解释能够为工业自动化系统中的模块所使用的通用数据模块。

具体实施方式

提供系统和方法去促进工业控制系统的交互，同时减轻接口需求和系统各种组件细微差别的集成。一方面，提供用于工业自动化系统的人机接口(HMI)界面。提供模块以利用资源和逻辑去揭示模块的功能，同时提供通用的接口给模块的外部组件。与模块相关的人机接口的(HMI)组件至少部分根据用户或者应用的类型而匹配显示器的功能。除了显示器，HMI组件至少部分基于用户或者应用的类型匹配一个或者多个接口输入的功能。值得注意的是，HMI组件或者模块可以集合其他HMI组件或者模块。另外，HMI模块可以基于用户或者程序运行和位置而过滤和重新排列所公开的界面的视图。例如，HMI开发者可以被提供多组功能而不仅仅是一个控制引擎。

值得注意的是在这个应用中所使用的，诸如“组件”，“资源”，“模块”，“模型”以及等等的术语的目的在于指出用于工业控制自动系统的计算机相关的实体，或者硬件，硬件和软件的组合，软件，或者被执行软件。例如，组件可以是，但不局限于是，运行于处理器上的进程，处理器，对象，可执行的执行调度单位，程序和计算机。作为解释，运行在服务器上的应用和服务器可以作为组件。一个或者多个组件可以驻留在进程中和/或执行线程中，并且组件可以定位在一个计算机上和/或分布在两个或者多个计算机，工业控制器，和/或者与此进行通信的模块之间。

首先，参照图1，系统100解释模块组件110(此后被引用作为模块)和用于工业自动化系统的接口。模块110被用于去定义界面，执行一个或者多个工业控制系统组件120的功能，该功能将在后面做更加详细地描述。正如所解释的那样，模块110可以通过网络114而被控制组件120访问。网络114也允许在线访问模块110和它们各自的控制组件120，并且也能够采用离线方式如计算机数据库(没有被显示)创建模块110。当被离线创建的时候，模块110能够接着被下载下来以用于控制组件120上的执行。模块110可以通过人机界面(HMI)组件124(下面将描述)与用户联系，并且/或者可以被配置为与多个其它模块110或者控制组件120进行交互。

一般地说，模块110是一个或者多个资源140和逻辑130之间的关联。逻辑130包括可以改变资源140的状态的程序代码，例如，梯形代码，功能图，脚本，JAVA，C代码，等等。资源140是那些在系统中执行动作的组件或者元件，包括在系统中执行工作的设备和人员。资源140的类型其它例子包括设备，材料，人员，图段和存储器。人员和设备(机器)可以在系统中执行动作。可以执行工作的资源可以被分类为主动资源(例如，CNC机器，注射模塑)，然而其它设备资源可以被认为是被被动资源(例如，传感器，材料)。模块类和模板可以被保持在库中，其有利于对所期望的系统功能的访问并且进一步促进系统集成。资源140可以具有各种相关的状态，诸如公用S88状态类包括闲置，占用，放弃，运行，重置，停止，重新开始以及等等，其中模块110可以给出逻辑130以表示管理资源140状态的状态机。

模块110的范例可以被考虑为在自动化系统100中的实时项目，典型地，例如可以在组织视图，地理视图或者资产管理视图中被浏览。一般来说，HMI组件124适合提供模块110的所期望的视图，依赖于用户的类型或者由应用组件150所决定的被包括的应用。应用组件150为用户决定角色类型或者决定用户已经选择的特定应用，并且改变呈现给用户的“视图”或显示器，其中显示器提供一个或者多个与应用相关的显示对象160。自适应性包括，根据用户的角色或者类型和/或者应用，自适应可用的输入170或者对HMI组件124可用的选择项。例如，用户的角色可以从数据库中被决定，并且当用户登录的时候，角色由数据库中的表所决定。在其它范例中，用户可以具有多种角色，包括设计，管理，维护等，其可以通过来自用户的直接输入所决定，或者从手边的任务中推断出(例如，应用输入选择定义角色，诸如分类器的智能组件监控应用从而决定角色)。

HMI组件124匹配模块110从而提供一种更加关注用户当前任务和系统100的状态的经验。例如，显示对象160或者界面输入170可以基于用户的类型或者用户可能期望的操作而进行改变。这些包括开发者视图，它充分显示所有界面，逻辑和模块的数据；配置视图，它显示在配置系统时所感兴趣的管理元件；用于应用的设计和维护的实时客户和管理视图；以及其它用于设计和管理控制系统或者企业100的资源/逻辑视图。通过将HMI组件124匹配和定位于用户或者应用的当前需要，通过应用组件150，可以采取更加有效的方式进行与系统的交互，从而减少系统的整体开销。

除了各种硬件和/或者软件组件，各种界面124可以被提供从而操作模块110以及下面将要描述的组织数据模块，其中各种例子将在下面被更加详细地解释。这可以包括图形用户界面(GUI)以便和模块110或者分层结构中的其它组件进行交互，其他组件可以是发送，检索，处理，和/或者操作工厂或者企业数据，接收，显示，格式化和/或者传达数据，和/或者促进系统100操作的任何形式的应用。例如，这样的界面124也可以与引擎，服务器，客户，编辑工具或者web浏览器相关，尽管其它类型的应用可以被运用。

GUI可以包括具有用于操作模块110的一个或者多个显示对象的显示器，包括如配置图标，按钮，滑动块，输入框，选择项，菜单，标号等具有多种可配置纬度，形状，颜色，文本，数据和声音的方面以便促进和模块的操作。此外，GUI也可以包括多个其它输入170或者用于调整和配置一个或者多个方面的输入170。这可以包括接收来自鼠标，键盘，语音输入，网站，远程网络服务或者其他诸如照相机或者视频输入的用户指令以便影响或者修改GUI的操作。

在进行之前，值得注意的是组件120可以包括各种计算机或者网络组件，例如服务器，客户端，可编程逻辑控制器(PLC)，通信模块，移动计算机，无线组件，控制组件等，其可以通过网络114进行交互。类似地，这里被使用的术语PLC可以包括那些能够在多个组件，系统和或者网络114上进行共享的功能。例如，一个或者多个PLC可以通过网络114与各种网络设备进行通信和协作。这可以充分包括任何类型的控制，通信模块，计算机，I/O设备，传感器，通过网络114进行通信的人机界面(HMI)，所述网络包括控制，自动化，和/或者公共网络。PLC也可以与各种如输入/输出模块的各种其它设备进行通信并且控制这些设备，输入/输出模块包括模拟，数字，编程的/智能I/O模块，其它可编程控制器，通信模块，传感器，输出设备和类似物。

网络114可以包括公共网络，例如英特尔网，城域网和诸如包括DeviceNet和ControlNet的控制信息协议网络的自动化网络。其它网络包括以太网，DH/DH+，远程I/O，Fieldus，Modbus，Profibus，无线网络，串行协议等。此外，网络设备可以包括各种可能性(硬件和/或者软件组件)。这些包括组件，如具有虚拟局域网络(VLAN)能力的交换机，LAN，WAN，代理，网关，路由器，防火墙，虚拟专有网络(VPN)设备，服务器，客户端，计算机，配置工具，监控工具，和/或者其他设备。

现在参照图2，将要解释模块属性200。图2中所描述的属性200包括可以从模块中被建模的公用(示范)表示。通常，标准属性集合可以被确定为对所有模块是公用的。类似地，对下面将要描述的其他类型模块来说，可以定义额外的标准属性。在模块上可用的属性210的一个例子，包括如214上的错误和状态的属性。主动资源模块可以支持如可用/不可用的额外属性210。

下面所提出的属性将要向表示可能处于公用数据模块(见图8-11)中间的对象或者其他位置(例如，CAD文件)上的对象模块的关联。在220上，可以提供标准公用界面。这些界面220公布可能对外部系统可用并且是隐藏执行界面使用的基本代码的复杂性的以文献为依据的行为的动词224。界面220可以被考虑到至少两个公用场景中。例如，界面220可以被用作入口点，其可以被用于在实时诊断，安全等中的挂机。

公共动词224初始化模块中的动作。向界面220的客户端描述所述动作。执行被考虑为私有的并且不向客户端呈现-例如，打开，停止，放弃，关闭等等。数据值属性210提供对信息的公共访问，所述信息被模块在它的操作期间使用并且通过请求值和/或者中间值(或者等同物)而被提供。传输请求值到中间值，反之亦然的逻辑关联被引入来为所述值获取或者设置逻辑。值得注意的是，在控制器中，如果没有一个固定例行程序去传输请求值到中间值，那么中间值可以在提供只读能力的接下来的扫描上进行请求值的重写。

一般地，属性210可以被考虑在至少两个分类中。状态对于生产系统具有特别的重要性并且可以具有特定的值集，其可以被表示为范围或者枚举。状态可以表示被模块封装的原始资源的当前状态，例如打开百分比(Percent open)，模式，业务(进，出)等。在模块操作中模块所使用的信息包括访问由界面220所提供的数据，例如转换映射，名字，描述，到期日期，个人练习信息。一些属性210可以对资源模块的所有范例公用(例如，资源说明文档的扫描副本)，然而其他属性210对于每个模块范例(例如，状态，打开百分比(percent open))来说是特定的。

在230上，内部资源界面包括从模块中逻辑240到250上被管理的资源的界面，其中逻辑包括处理命令和/或者更新状态和数据属性的代码和/或者配置。在一些情况下，这可以是诸如I/O界面的硬件或者在其他范例中，它将是具有直接界面的下级资源控制模块。一些例子包括I/O映射，材料管理逻辑例行程序等。这些界面230在模块中间从而使模块实现公用界面230和属性210能够位于其他系统组件的边界。打包不同资源但是支持相同公共属性/界面的模块可以在不打扰用于其他组件的界面的情况下被交换。一般地，I/O映射和系统管理界面在配置绑定过程中被揭示出来。然后，当绑定的时候，对运行期系统的外部界面220可以认为这些界面是内部的。

在260上，将提供报警和事件消息，其包括在模块执行期间揭示为对外部系统可见的运行期消息。这包括由开发者所明白编码的报警和事件以及被促使以对于外部系统可见的系统消息。在270上，一个或者多个产物(artifact)包括公布资源的运作和结构的信息，例如，布线图，保单，工资表，地区供货商信息等等。可视化方面包括向和资源进行交互的应用表示状态和属性的相关图形。例如：面板，图标，状态重叠，编辑对话，帮助文件。在280上，系统消息允许模块去倾听和向外部组件公布数据模型消息。入站消息典型地被用于去管理模块(配置，初始化，传播属性等)并且在模块动作上公布消息(资源状态，数据模型消息等)。

转向图3，模块300地示范HMI开发者视图将要被解释。在这个例子中，三个互联模块的内部“模块开发者”视图在300上将要被解释。正如所期望的那样，多于或者少于三个的模块可以根据应用而被显示在给定的视图中。通常，模块的开发者可以看见模块，相关代码和用于提供模块行为的数据中的内部工地。值得注意的是，资源I/O和逻辑是组合式的，并且可用被用于在内部资源之间进行切换，并且不改变代码。例如，在310，320上不改变相关值控制逻辑的情况下可以改变值，因此避免用于逻辑的重新生效请求。开发者视图可以显示所有的前面如图2所述的各种属性，例如属性，界面，命令，动词，消息等。

图4解释模块400的HMI开发管理器视图的例子。在模块配置期间，模块内部界面被绑定在系统管理和I/O界面上。在模块配置期间，模块内部的界面被绑定到系统消息和I/O界面上。因此，管理者可以重新解决内部地和外部地适当操作模块所需要的界面连接。在生效的系统中，模块的逻辑组件和一些配置数据可能被锁闭从而确保模块保留它的有效配置。然后，配置的过程生效并且与模版和/或者从模版中所创建的范例进行相互关联(注意：模版不总是被用在开发中)。

在配置场景中所呈现的模块的视图在400上被提出来。在配置期间，与模块相关的属性被绑定到系统组件上。例如，HMI屏幕被绑定在视图服务器上，模块被绑定到(被下载到)控制器上，并且在模块上的设备I/O被映射到控制模块中的资源I/O上。在一些范例中，其他系统将检测到附加能力的存在。正如所示，既然这些方面在开发期间被配置，那么在410-430上逻辑和资源将从视图中被隐藏，然而用于配置的各个模块界面(模块的输入和输出)被揭示出来并且为管理者所使用。通过这种方式，管理者可以发现并且接下来连接模块的相关组件以便从模块中配置特定的应用。一般地，在多数情况下，没有立即使模块用于生产，而是在配置周期释放模块到生产系统的时候才可用于生产系统。在释放过程中以及释放之后，外部的系统可以合并模块或者多个模块到它们各自的系统中。

图5解释模块500的示范性的运行期客户视图。在500上解释外部的“运行期客户”视图。在一个例子中，运行期客户发现表示模块的黑色盒子。这个表示包括：具有清晰定义语义的公用界面；可以被用于去配置模块和报告模块状态的公共属性；以及由模块所发布的警报和事件消息。正如所解释的那样，模块的内部工地没有被显示出来，其中仅仅有模块的功能被显示出来，例如在这些例子中，螺线管阀门控制510，大阀门控制520，以及移动材料控制530。

正如前面提到的，多个不同视图和揭示的界面根据用户的或者应用的类型而可用。这些包括管理者，开发者，设计者，维护工程师，用户，经理等等。例如，系统诊断和管理应用与在各种场景集合中所使用的模块相关的属性进行交互。模块的状态可以被呈现在生产执行视图中，然而维护视图可以呈现出，例如CAD图，I/O布线图以及与模块相关的消息日志。在这些视图中，所呈现出的信息集合的关联由表示信息的生产/应用所决定，这些信息反过来与所决定的用户以及它们与特定应用的关系有关。

正如所期望的那样，模块可以采取多种不同角度被呈现出来。这些角度的例子是设备视图对控制模块的过程逻辑视图，和材料对用于材料控制模块的材料处理逻辑。视图的选择可以是依赖于配置或者管理这个过程的用户。在工厂或者企业范围内参与管理控制逻辑的过程工程师可以利用聚焦在控制台的控制模块，然而维护工程师可能更愿意选择相同系统的设备视图。

在控制模块中心视图中，过程工程师可以从控制模块模版中导航到组织模型中的范例中，然后进行到可编程控制器的开发范例上。它们类似地可以采取相反的方向进行导航，例如从展开的范例或者组织模型中的范例上定位到控制模块模版上。通过这些导航，将在模块的控制逻辑下提供一致的视图。

采取类似的方式，维护工程师可以通过物理视图或者也许通过一个资产管理视图来导航相同的控制系统。在这种情形下，维护工程师不关注控制逻辑，但是或许感兴趣于使用HMI终端去检查一个设备的当前状态。因此，在维护导航中，人们可能不能“看见”或者被揭示于任何控制逻辑下，但是确定具有能力去装入面板或者去看见设备的各种属性和产物(artifacts)。

图6-11解释HMI表示的各个方面。在进行之前，值得注意的是这里所描述的数据可以比所定向的标签或者标量数据值更加宽。当基于标签数据的界面在处理控制器和OPC数据的应用中被应用的时候，更高级别的系统经常要求基于更加复杂消息的交互。既然公用数据模型模块可以在工厂应用的广泛领域中被开发，那么在各自的界面中提供额外的选项。因此，用户可以选择定义模块界面，基于一个或者多个下面的例子：

数据-基于数据的界面是通过标签和/或者用于过程控制(OPC)的OLE访问控制器中的模块的传统机制。许多用户采用这种方法开发用于设备控制的模块。基于数据的界面包括如输入或者输出以及外部可视或者不可视的属性。这些属性有消息服务解释以便促进模块的交互。

消息-基于消息的界面在软件模块中是公用的以便促进在更高级别上的交互。所述定义包括消息发送和接收以及每个消息的有效载重。通过这种方式，消息包括更加复杂的数据，其作为一个单元而被传送。再一次，基于消息的界面上存在配置属性，其允许消息服务去传送和路由所述消息。方法是在方法交换中暗含请求/响应范例的消息的特殊例子。方法可以具有输入和输出参数(再次向消息服务提示)以便这些数据被发送到接收模块而其它数据从接收模块被返回。事件是消息的另一个特殊例子，它提示数据从一个典型地对它所接收的事务知道很少或者完全不知道的模块进行数据广播。广播事件的定义就如何去传送消息给出了指示给消息服务。

图6解释示范性的基于数据的界面600。基于数据的模块界面看起来与用户所定义的类型相类似，工程师采取该类型去和模块进行交互。命令，状态值，报警，以及模块的事件根据诸如布尔(位)，整数，实数和如610上所示的串的标量数据值而被定义。610上的模块逻辑然后被设置来分析这些数据并根据他们执行算法或动作。

图7解释示范性的基于消息的界面700。基于消息的模块界面与面向对象的编程中所定义的界面类似。设计者定义一组发送到模块(方法)的消息以及由模块(事件)所发送的消息。各个消息可以包括一组被指定为消息的输入或者输出的参数。然后，指定模块逻辑以便结合它的算法的执行而去响应和发送这些消息。例如，基于消息的界面700被显示，其中如在710上的[in]和720上的[out]的属性暗含业务功能，然而在730上的逻辑显示通过这样的消息的通信。

图8解释示范类800，其可以利用这里所描述的人机界面而被使用。公用数据模型(下面根据图14-17而被描述)提供用于位模块定义界面的灵活的框架，还有数据的默认类组。这些类800可以提供机制去配置哪些应用可以访问数据以及它们如何和它进行交互。例如，数据可以是到模块中的输入(写入)或者来自模块的输出(只读)。数据可以通过操作员显示器而被访问，计划性地被访问或者两种皆可。提供用于每个类800的缺省访问和交互策略，但是用户也配置它们去调整系统以便满足特定需求。接下来是一些可以被采用的示范性类800。

在810上，操作员从HMI，MES应用，或者计划性的软件发送命令到模块去查询将要做什么的对象。这些是到模块的输入，其要求它执行一些动作。这些可以采取将要被写出的标量数据值的形式，如将要被激活的方法(参数)，或者将要被发送的消息(具有有效载重)。一些用户也想将命令分成操作员命令和计划性命令。这通过单独类800的添加而被支持。在820上，状态数据表示实际的状态或者控制模块类的状态(一般地)。对读状态数据的访问通常对所有的应用都有效。可以配置状态数据去包括目标值，其表示对象所期望的状态。这使得用户去跟踪相对于实际状态的目标。

在830上，类800可以包括表示典型的要求操作员注意的警报过程，设备或者系统事件的出现的警报。警报包括追踪警报是否已经被知道。典型地，当过程已经返回到正常并且操作员已经知晓了这个警报的时候，警报清除。此外，压制警报的机制，也许在特定过程情形下或者维护活动中，被包括作为这一类的部分。在840，事件表示正常处理的出现，其典型地不要求操作员的注意。这些可能是诊断，追踪，材料消耗，或者由模块所发信号的审计追踪事件。

在850上，采用配置数据去建立模块的各个特征，设置范围去匹配过程，或者提供其他静态配置数据。工程师单元，原始单元，其他转换因子，调谐常数，以及其他可以作为配置数据而被提供的类似项目。这些典型地，由编程软件或者在HMI(通过授权人员)上的高级面板所访问。在860上，外部为模块定义到I/O模块和域I/O点的链接。参考其他对象，或者其他模块要求的外部数据，这也可以包括到I/O模块健康状态值的外部连接。典型地，在控制器中配置或者编程外部，并且可以不被HMI，计划性控制，或者MES应用所访问。在870，互锁是确定不启动或启动控制的条件。可能需要监控特定的安全或者过程条件，并且如果被触发，模块逻辑将要维护安全状态。互锁也可以是对模块而言的外部条件以满足执行动作的需要。互锁可以包括或者不包括旁路从而允许操作员去操作模块，即使在互锁存在的情况下。

图9解释示范性的界面场景。模块界面根据数据类的定义通常应用到所有的模块对象上。那就是说，根据命令，状态，报警，事件以及等等所支持的而定义预先定义的界面。类似地，用于模块类的界面定义采用那些相同的机制；并且模式继续用于模块模版和范例。

在用户已经定义的例子900中，在914上，两个模块类一个用于混频器910和一个用于存储器槽，在920上，设计者选择支持用于这些类的设备控制预先定义的界面，并且也添加存储器预先定义的界面到槽。既然这些模块类都支持设备控制界面，所得到的模块模版也支持那个界面。既然，预先定义的界面仅仅规定行为，那么没有逻辑去协调，因此，所得到的模块模板的界面与来自它实现的模块类的界面单元相似。界面930显示这可以怎样对用户呈现。

在另一方面，既然模块的界面定义被好好地构建和封装，那么从它的界面生成模块文献的机会将被提供，正如在940上所示的那样。这可以采取简单的印刷报告的形式，但是随着文献技术到标准化和开放式格式的发展，更高价值的命题可以接下来生成与模块本身相关的可重用的文献。例如，可以应用编辑器或者由商业软件商所提供的采取XML格式的word应用文献。既然artifacts与公用数据对象相关，那么这些界面说明可以为模块类，模版或者范例所生成。

图10解释示范性的HMI面板。因为模块类或者模版的界面定义促进在数据或者消息层上对模块的一致处理，因此HMI面板提供机制以用于控制系统操作员的统一交互。一般地，在界面定义中，工程师用户已经配置了数据类(例如，命令，状态，报警，事件)并且设置用于那些数据的可视化和可访问性规则。用于开发HMI面板的可用数据因此可以被界面的定义所限制。

在它的简单形式中，用于模块类或者模版的HMI面板的授权包括创建一组图形显示，在模块界面中所定义的数据上停住它们，以及在这些显示之间定义导航。对1000上的两个状态值的例子，各种HMI面板图形可以被运用。在这个例子中，如果图标面板在更高级别的显示器上被采用，那么操作员可以从图标导航到综述面板1000。类似地，操作员可以使用配置...在综述面板1000上的在1010上的按钮从而访问配置面板1020。既然在面板1000授权的过程，在屏幕里的数据被绑定到模块的界面上，相同的HMI面板可以被用于模块的每个范例。当额外的显示在HMI中被创建，仅仅模块范例需要被引用并且系统基于模块的界面而确定适当的面板。这里没有额外的所要求的数据绑定。此外，因为HMI面板1000是基于模块的界面定义的，对界面(例如，状态值的名字)的改变被反映在HMI编码中。那就是说，用户不用不得不手工更新HMI面板；系统自动化处理它。正如所示的，在1030上可以提供各种图标。

图11解释用于生成缺省面板的方法。通过基于如1100上所示的模块界面定义而生成缺省的HMI面板，公用数据模型系统可以提供额外的值。既然系统知道在模块界面中的各种数据类的定义，它能够生成适当的面板。那就是说，对模块的命令可以要求按钮(或者其他制动器)，状态值被显示，报警被显示并且一般要求一个确认按钮，配置值将要被读出和写入，等等。因此，系统可以自动化生成这些缺省的面板，HMI作者直接或者更可能采用它作为创建其他专用屏幕的开始点。

图12解释用于工业自动化系统的模块界面过程1200。然而，为了简化解释的目的，方法论被显示和描述为一系列动作，需要理解并意识到的是这个方法没有被动作的顺序所限制，因为一些动作可能采取不同的顺序发生和/或者与这里所示的和所描述的其他动作同时出现。例如，那些所述领域中的技术人员将要理解和注意的是，可换地，方法将被表示为一系列相互关联地状态或者事件，例如在状态表中。进一步的，不要求所有的所示的动作去执行这里所描述的方法。

进行到图12的1210，为模块定义一个或者多个资源。这些可以包括设备，人员，图段，存储器，计算机，控制资产等，它们被定义以便执行在系统中的动作和工作。在1220上，模块逻辑被定义。这包括控制1210上所定义的动作的代码(或者硬件)。这样的代码可以是包括结构化编程语言的更高级别并且一般被包含在模块中不被看见。正如前面所提到的，值得期待的是采取通用方式将模块的功能揭示出来而减少包括各个逻辑的模块的内部工作细节。然而根据用户的类型，可以揭示模块细节(例如，设计者)。在1230上，一个或者多个标准的或者通用的接口为模块而定义。这包括为接口定义高级别的抽象而不是指向特定产品的特定接口。

在1240上，确定用户或者应用的类型。例如，如果用户访问模块的设计菜单，那么显示模块个体细节的界面被显示。如果管理者要浏览工厂的操作，那么在隐藏诸如模块代码逻辑的更加秘密的细节的时候，诸如模块功能的高级别的细节可以被揭示出来或者被高亮显示出来。如前所述，可以为多个不同类型的用户或者应用定义用户类型，例如，其中这样的判定可以从用户轮廓中被推断出来或者被查询出来。在1250上，针对1240上所确定的用户或者应用的类型而匹配和生成界面。因为存在多个不同类型的用户或者应用，将要生成多个界面，其中各个界面显示或者隐藏，取决于在1240上所决定的用户或者应用的类型。

图13-16解释前面所提到的通用数据模型的方面。现在转向图13，将要解释分层结构表示，其结合由可编程逻辑控制器所使用的图表一起被应用从而促进分层结构化的数据模型的使用。这个图中所解释的分层结构涉及设备分层结构，其可以和过程分层结构相集成从而生成工厂的强大表示(其在图标中被合并以结合工业控制器而被使用)。第一分层结构1300解释在工厂中，假定完全不同过程中，设备的表示。例如，根据批过程的分层结构可以包括企业，站点，区域，过程单元，单元，设备模块以及控制模块的表示。

相反地，在连续过程中的设备分层表示可以包括企业，站点，区域，生产单元，连续单元，设备模块以及控制模块的表示。更加详细地，企业可用表示公司的全部，站点可以表示特定的工厂，区域可以表示工厂的部分，过程单元可用包括利用来完成过程的设备，单元可以涉及在过程单元中的机械单元，设备单元可以包括过程单元部分的逻辑表示，以及控制模块可以包括基本元件，例如马达，电子管以及类似物。进一步地，设备模块可以包括设备模块并且控制模块可以包括控制模块。因此，正如从图中所看到的那样，四个完全不同的分层结构表示可以被应用以便表示在批过程，连续过程，离散过程以及商品目录中的设备。

第二层次结构1302可以被使用，其表示前面所提到的分层表示中的每一个。层次结构1302可以包括企业，站点，区域，工作中心，工作单元，设备模块，以及控制模块的表示。因此，可以生成公用表示，它适当地表示层次结构1300。为了一致的技术术语，数据对象可以和指示它们与哪些类型过程相关的元数据进行相关。因此，可以提供数据对象给操作员，采取与这样的过程中的通常使用相一致的形式。例如，批操作员可以利用不同的技术术语而不是一个连续的过程操作符(正如被层次结构1300所示的那样)。

可以使用元数据，根据这些数据的已知的常规使用，实现这些数据的显示。因此，根据层次结构1302的图表的实现对于操作员来说是无缝的。进一步地，在另一个例子中，仅有这样部分的表示可以在由控制器所使用的图表中被使用。例如，整理设备模块和控制控制器中的模块可能是可取的。在另一个例子中，可以是将表示工作中心和工作单元的数据对象包括在控制器中(但不是设备模块或者控制模块)。所提出的主题事务的目的在于封装控制器中的采用层次结构1302(或者类似层次结构)的所有这样的偏差。

参照图14，将要解释将要被用于去表示过程和设备的标准层次结构。特别地，层次结构1400表示存在于批过程中的程序。例如，程序可以涉及高级别的程序，例如药的创造。单元程序可以更加具体，比如特定单元加入特定化学品到混合物中。单元操作可以仍然更加具体，并且阶段仍然可以更加具体(涉及两级机器的操作)。例如，阶段可以涉及可以存在的各种状态，根据低端设备，例如，停止，开始，暂停马达，打开和关闭值，等类似物。涉及设备表示的层次结构1402，例如在批过程中的设备，被临近层次结构1400而显示。

转向图15，层次结构1500表示所示范的层次结构1400和1402(图14)的一个可能的集成。单元(例如图13中所述的工作单元)，可以和设备程序，设备单元程序，设备操作，以及设备阶段相关。因此，程序，操作，阶段可以和特定的工作单元相关)。设备模块可以和一个或者多个设备阶段相关，并且在层次结构的控制模块上面。简要地转向图16，将要结合设备控制而使用层次结构1600。所述层次结构与设备单元地单元部分中所描述地充分类似。正如前面所陈述的那样，图13-16中所解释的层次结构是基于标准的，例如ISA88，ISA95或者其他标准。然而，任何适当的可以被用于去建模工程全部的表示，被考虑。进一步地，这些图中所示的表示可以直接运用到控制器中。例如，根据图13-16中所述的层次结构的任何部分，数据对象，与实现这些对象创建的状态机一起存在于控制器中。

值得注意的是，前面的模块在各种类型的计算设备和资源上被处理，其中一些这样的设备可以和工业控制组件以及其他的与单机或者联网计算设备相关的其他设备相关。因此，提供计算机以便执行前面的模块或者包括如处理单元，系统存储器，系统总线的相关数据。系统总线连接系统组件，这些组件包括，但是不局限于，系统存储器到处理单元，所述处理单元可以是各种可能的有效处理器。双处理器和其他多处理器结构也可以作为处理单元而被应用。

系统总线可以是任何类型的总线结构，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线或者外部总线，和/或者采用各种可用总线结构的局域总线，这些可用总线包括，但是不局限于，11位总线，工业标准结构(ISA)，微通道结构(MSA)，扩展ISA(EISA)，智能设备电子学(IDE)，VESA局域总线(VLB)，外设部件互连(PCI)，通用串行总线(USB)，高级图形端口(AGP)，个人计算机存储卡国际协会总线(PCMCIA)以及小型计算机系统接口(SCSI)。

系统存储器包括易失性存储器和非易失性存储器。基本输入/输出系统(BIOS)，包含在计算机中的元件间传输信息的基本指令，例如在启动期间，被存储在非易失性存储器中。通过解释，并且不局限于，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)，可编程ROM(PROM)，电子可编程ROM(EPROM)，电子可擦除ROM(EEPROM)，或者闪存。易失性存储器包括随机存取存储器(RAM)，其用作外部缓冲存储器。通过解释并且不局限于，RAM可以采取多种形式诸如同步RAM(SRAM)，动态RAM(DRAM)，同步DRAM(SDRAM)，双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)，加强SDRAM(ESDRAM)，同步链接(SLDRAM)以及直接RambusRAM(DRRAM)。计算设备也包括可移除/不可移除，易失性/非易失性计算存储媒体。

值得注意的是，软件组件可以被提供，它用作在适当操作环境中所述的用户和基本计算机资源之间的媒介。这样的软件包括那些可用被存储在磁盘上的操作系统，用于控制和分配计算机系统的资源。系统应用通过操作系统，在程序模块和存储在系统存储器上或者存储在磁盘上的程序数据之上进行资源管理的利用。值得注意的是，当前的发明可以采用各种操作系统或者操作系统的组合，或者与控制系统所共享的操作系统。

计算机可以在联网的环境中利用到一个或者多个远程计算机，如远程计算机的逻辑连接而进行运作。远程计算机可以是个人计算机，服务器，路由器，网络PC，工作站，基于微处理器的应用，对等设备或者其他公用网络节点和类似物，并且典型地，包括许多或者全部所述的与计算机相关的元件。远程计算机可以通过逻辑界面而被逻辑链接并且，然后典型地，通过通信连接而被连接。网络界面封装诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)的通信网络。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)，铜线分布数据接口(CDDI)，以太网/IEEE1102.3，令牌网/IEEE 1102.5以及类似物。WAN技术包括，但是不局限于，点对点的连接，类似综合业务数字网络(ISDN)的电路交换网络以及由此的各种变形，分组交换网络，数字用户线路(DSL)以及无线网络。

前面所述的应用鉴别协议的系统可以包括一个或者多个用户。客户可以是硬件和/或者软件(例如，线程，过程，计算/控制设备)。服务器也可以是硬件和/或软件(例如线程，过程，计算/控制设备)。系统也可以包括一个或者多个服务器。服务器通过如运用鉴别协议而整理线程来执行变换。在客户和服务器之间可能的通信可以采取数据分组的形式，数据分组适于在两个或者多个计算机过程之间被传送。

前面所描述的，包括各种示范性的方面。当然，为了描述这些方面的目的而描述组件或者方法的每个可以考虑到的组合是不可能的，但是所述领域的技术人员可以认识到许多进一步的组合和互换是可能的。相应地，这里所描述的方面旨在包括落入所附权利要求的精神和范围之内的所有的这样的改变，修改和变化。进一步地，就在详细的说明书中或者权利要求书中所使用的术语“包括”的程度而言，这样的术语的目的是采取包括在类似于术语“包含”的方式，正如在“包含”作为权利要求中的传统词所解释的那样。

Claims (10)

1.一种用于工业自动化系统的人机界面(HMI)，包括：

运用资源和逻辑去揭示模块的功能的模块，并同时为模块的外部组件提供通用接口；以及

与所述模块相关联的人机界面(HMI)组件，HMI至少部分基于用户或者应用的类型来适配显示器的功能。

2.如权利要求1的HMI，HMI组件部分基于用户或者应用的类型来适配至少一个输入的功能。

3.如权利要求1的HMI，进一步包括一个或者多个保存在库中的模块类和模板以便促进对所期望的界面功能的访问。

4.如权利要求1的HMI，所述模块包括一个或者多个基于用户或者应用类型而被揭示或者隐藏的属性。

5.如权利要求4的HMI，所述属性包括一个或者多个命令界面。

6.如权利要求5的HMI，所述命令界面用作为包括实时诊断和安全性的接入点。

7.如权利要求5的HMI，所述命令界面包括I/O映射和材料管理逻辑例行程序。

8.如权利要求4的HMI，所述属性包括一个或者多个对于外部系统在模块执行期间可视的报警和事件消息。

9.一种生成工业控制界面的方法，包括：

为模块定义一个或者多个资源；

为模块的定义控制资源的逻辑；以及

部分基于用户所选择的用户类型和应用类型而定义至少一个模块的界面。

10.如权利要求9的方法，进一步包括生成包括I/O映射和材料管理逻辑例行程序的命令界面。

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