CN106325145A - 工业控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工业控制器，包括：一数字化模型管理单元，被配置为记录和管理一现场设备的数字化模型，该现场设备由所述数字化模型描述并可受所述工业控制器控制；以及一模型访问接口，被配置为与所述数字化模型管理单元通信，进行所述数字化模型的上载和/或下载。本发明还提供了一种包括该工业控制器的现场设备以及一种自动化工程装置和方法。通过所述工业控制器，可分布式地记录并存储所述数字化模型，并能够与所述自动化工程装置进行通信，对所述数字化模型所描述的现场设备进行工程组态、编程、模拟和调试，从而实现分布式的智能控制。

Description

工业控制器

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，尤其涉及一种工业控制器、包括该工业控制器的现场设备以及自动化工程装置和方法。

背景技术

工业自动化领域正在全球范围内发挥越来越重要的作用，是推动科技创新、经济增长和社会稳定的重要力量。但与此同时，市场竞争也在变得愈发激烈，要求以更快的速度交付根据用户要求而定制的产品。此外，还必须不断提高生产力水平，才能够应对不断增长的成本压力。

自动化工程工具是工业自动化系统中用于工程组态、编程、模拟和调试自动化设备的基础，尤其是在具有大量现场设备的工业生产和制造行业中，可使生产运行更快速、更灵活和更智能，提高生产效率和生产力。

目前，为了实现工厂生命周期内所有业务和设备的集成，自动化工程工具中通常具有统一的工程组态数据库，这使得自动化工程工具的功能和规模日益增长，相应地，这也对自动化工程工具的软件和硬件运行环境的要求日益提高。此外，当有新的自动化设备上市或者对现有的自动化设备进行更新时，自动化工程工具也需要相应地加以更新。

同时，为了使生产运行更快速、更灵活和更智能，具有分布式智能控制的自动化系统也逐渐成为当今工业自动化领域技术发展的一个重要趋势。这将要求更多的现场设备具有智能，并能够与自动化工程工具进行通信，以对其进行工程组态、编程、模拟和调试，从而实现分布式的智能控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于使工业自动化系统中的现场设备能够实现分布式的智能控制。

此外，本发明的另一个目的还在于使自动化工程工具更为灵活便捷，易于工业用户的使用。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的一个实施例，提供了一种工业控制器，包括：

一数字化模型管理单元，被配置为记录和管理一现场设备的数字化模型，该现场设备由所述数字化模型描述并可受所述工业控制器控制；

一模型访问接口，被配置为与所述数字化模型管理单元通信，进行所述数字化模型的上载和/或下载。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的另一个实施例，提供了一种现场设备，包括：如上所述的工业控制器。

为了实现本发明的上述另一个目的，根据本发明的一个实施例，提供了一种自动化工程装置，包括：

一人机接口单元，被配置为可接收一数字化模型配置文件；

一数字化模型生成单元，被配置为根据所述数字化模型配置文件生成所一数字化模型，该数字化模型用于描述一现场设备；

一数字化模型处理单元，被配置为可向如上所述的工业控制器上载所述数字化模型。

为了实现本发明的上述另一个目的，根据本发明的另一个实施例，提供了一种自动化工程方法，包括：

接收一数字化模型配置文件；

根据所述数字化模型配置文件生成所一数字化模型，该数字化模型用于描述一现场设备；

向如上所述的工业控制器上载所述数字化模型。

通过根据本发明实施例的工业控制器，能够记录和管理用来描述现场设备的所述数字化模型，并能够对所述数字化模型进行上载和/或下载，因而可以将自动化工程工具中所记录的统一的工程组态数据库分布式地记录并存储在所述工业控制器中，实现自动化工程工具的轻量化，使自动化工程工具更为灵活便捷，易于工业用户的使用。

同时，通过所述工业控制器，分布式地记录并存储所述数字化模型，能够与所述自动化工程装置进行通信，并对所述数字化模型所描述的现场设备进行工程组态、编程、模拟和调试，从而实现分布式的智能控制。

附图说明

本发明的其它特点、特征、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。

图1示出了根据本发明一个实施例的工业控制器的结构示意图；

图2示出了根据本发明另一个实施例的工业控制器的结构示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的现场设备的结构示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的自动化工程装置的结构示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的自动化工程方法的流程示意图；

图6示出了根据本发明一个实施例的自动化工程设备的结构示意图。

具体实施方式

下面，将结合附图详细描述本发明的各个实施例。

图1示出了根据本发明一个实施例的工业控制器的结构示意图，其可以由软件、硬件或软硬件结合的方式实现。如图1所示，该工业控制器10包括：

一数字化模型管理单元12，被配置为记录和管理一现场设备的数字化模型，该现场设备由所述数字化模型描述并可受所述工业控制器控制；

一模型访问接口14，被配置为与所述数字化模型管理单元通信，进行所述数字化模型的上载和/或下载。

通过上述实施例的工业控制器10，能够记录和管理用来描述现场设备的所述数字化模型，例如将所述数字化模型记录在一个非易失性存储器中，并能够对所述数字化模型进行上载和/或下载，例如通过一自动化工程装置向所述工业控制器10上载所述数字化模型和/或从所述工业控制器10下载所述数字化模型，因而可以将自动化工程工具中所记录的统一的工程组态数据库分布式地记录并存储在所述工业控制器10中，实现自动化工程工具的轻量化，使自动化工程工具更为灵活便捷，易于工业用户的使用。

同时，通过上述实施例的工业控制器10，分布式地记录并存储所述数字化模型，能够与自动化工程工具进行通信，并对所述数字化模型所描述的现场设备进行工程组态、编程、模拟和调试，从而实现分布式的智能控制。

为了使工业自动化系统更好地相互兼容，并互联互通，所述数字化模型可以包括如下标准化的参数与接口：

几何参数，被配置为描述所述现场设备的几何特性；

运动学和/或物理参数，被配置为描述所述现场设备的运动学和/或物理特性；

逻辑接口，被配置为描述所述现场设备的输入和/或输出接口。

例如，以现场设备为传输带(conveyor)为例，上述几何参数包括所述传输带的长、宽、高等尺寸参数，用来描述该传输带的几何特性；上述运动学和/或物理参数包括：传输带的速度、传输带的正/反转方向以及传输的材质(如皮带或金属带等)，其中，传输带的速度和传输带的正/反转方向为运动学参数，传输带的材质为物理参数，且传输带的运动学参数和物理参数相互关联；上述逻辑接口包括所述传输带的逻辑输入和/或输出接口，如所述传输带的上/下游设备。

应当理解，在描述其它类型的现场设备时，运动学和物理参数并非须同时存在。在不同的具体应用中，用来描述一现场设备的数字化模型可以根据需要只包括运动学参数或物理参数。所述逻辑接口应被理解为现场设备所具有的逻辑功能接口，例如可以是现场设备所使用的输入和/或输出参数，其并非必然对应于现场设备的物理连接关系。

通过上述标准化的参数和接口，便可使所述数字化模型具有统一的、规范化的格式，从而使工业自动化系统能够方便地互联互通，更好地支持自动化系统的分布式智能控制。

除上述参数和接口外，所述数字化模型还可以进一步包括显示参数，被配置为描述所述现场设备的图形用户界面(GUI)特性，以支持工程组态、编程、模拟和调试过程中的图形化操作。

图2示出了根据本发明另一个实施例的工业控制器的结构示意图，其可以由软件、硬件或软硬件结合的方式实现。如图2所示，该工业控制器20除包括一数字化模型管理单元22以及一模型访问接口24之外，还包括一网络服务单元26。所述数字化模型管理单元22及模型访问接口24的说明可以参见上述结合图1所示实施例的有关描述，在此不再赘述。

在该实施例中，所述网络服务单元26，被配置为可与另一工业控制器进行主从通信。所述另一工业控制器可以是与所述工业控制器20对等的设备，可用来控制另一现场设备。通过网路服务单元26，所述工业控制器20和所述另一工业控制器便可通过主从通信进行级联，实现工厂生命周期内所有业务和设备的集成。

此外，所述网络服务单元26，还被配置为可与一自动化工程装置进行通信，进行所述数字化模型的上载和/或下载。例如，在所述工业控制器20中预先记录了用于描述现场设备的数字化模型，则在通过所述自动化工程装置进行工程组态的过程中，所述自动化工程装置可以作为一个客户端，通过所述工业控制器20的所述网络服务单元26，从所述工业控制器20中下载所述数字化模型，以进行工程组态，以及后续的编程、模拟和调试等操作。在所述数字化模型所描述的现场设备进行更新时，也可以通过所述自动化工程工具对所述数字化模型进行相应的更新，然后通过所述工业控制器20的所述网络服务单元26，向所述工业控制器20中上载所述数字化模型，以对所述数字化模型进行更新和存储。

在所述工业控制器20通过主从通信方式与另一工业控制器相连接，或是通过服务器-客户端方式与所述自动化工程装置相连接时，所述工业控制器20还可进一步包括一工业以太网接口28，如图2所示，其被配置为可提供所述网络服务单元26与所述另一工业控制器或所述自动化工程装置的网络连接。所述工业以太网接口例如为Profinet或Ethercat接口。

相应于本发明的实施例所提供的工业控制器，本发明的一个实施例还提供了一种现场设备，如图3所示，该现场设备30包括根据本发明的实施例所提供的工业控制器31。所述现场设备30例如可以通过I/O接口、现场总线接口或USB接口等与所述工业控制器31连接，从而实现与所述工业控制器的快速集成，以使所述现场设备30能够支持分布式的智能控制。为此，根据本发明实施例的工业控制器可进一步包括I/O接口、现场总线接口及USB接口中的任一种或任意组合，以满足与不同类型的现场设备的连接需要。例如，与阀门或传输带等类型的现场设备连接时，所述工业控制器可进一步包括I/O接口，以进行开/关控制或起/停控制；与电机或变频器等类型的现场设备连接时，所述工业控制器可进一步包括现场总线接口，以传输数据和控制信号；与HMI等类型的现场设备连接时，所述工业控制器可进一步包括USB接口，以传输控制和图像信号。

应当理解，根据本发明实施例的工业控制器和现场设备的集成方式并不限于上述举例说明的I/O接口、现场总线接口和USB接口等连接方式，而是可以根据具体应用的需要进行设置。

根据本发明的一个实施例还提供了一种自动化工程装置，其可以由软件、硬件或软硬件结合的方式实现。图4示出了根该实施例的自动化工程装置的结构示意图。如图4所示，该自动化工程装置40包括：

一人机接口单元42，被配置为可接收一数字化模型配置文件；

一数字化模型生成单元44，被配置为根据所述数字化模型配置文件生成所一数字化模型，该数字化模型用于描述一现场设备；

一数字化模型处理单元46，被配置为可向根据本发明实施例所提供的工业控制器上载所述数字化模型。

通过上述实施例提供的所述自动化工程装置40，可生成用于描述一现场设备的所述数字化模型，并向根据本发明实施例所提供的工业控制器上载所述数字化模型，以对所述数字化模型进行记录和存储。由于所述数字化模型一经生成便被上载并存储在所述工业控制器中，因此，所述自动化工程装置更为轻量化，易于工业用户的使用。

在该实施例中，所述数字化模型配置文件可以由工业用户通过所述人机接口单元42输入，其中例如包括一现场设备的三维图形数据以及该现场设备的逻辑接口，所述三维图像数据例如可来自于计算机辅助设计(CAD)三维图形文件，其中包括所述现场设备的几何参数，及运动学和/或物理参数。

所述数字化模型生成单元44可以由软件实现，例如通过C#语言实现的所述数字化模型生成单元44，其读入所述数字化模型配置文件，提取该文件中包括几何参数、运动学和/或物理参数以及逻辑接口信息，并相应转换成所述数字化模型，以用于描述所述现场设备。

所述数字化模型处理单元46可通过一工业以太网接口与所述工业控制器建立通信连接，具体地例如，与所述工业控制器的所述网络服务单元通过客户端-服务器方式进行通信，以向所述工业控制器上载所述数字化模型。此外，所述数字化模型处理单元46还可进一步用于从所述工业控制器中下载所述数字化模型，以进行工程组态，以及后续的编程、模拟和调试等操作。

在本实施例中，为了更为便于工业用户的操作和使用，如图4所示，该自动化工程装置40还可进一步包括一显示单元48，被配置为对所述数字化模型进行图形显示，从而使工业用户可以对所述数字化模型进行图形化地操作，方便用户进行工程组态、编程、模拟和调试等操作。

相应于本发明实施例所提供的自动化工程装置，根据本发明的一个实施例还提供了一种自动化工程方法。图5示出了根该实施例的自动化工程方法的流程示意图。如图5所示，该自动化工程方法50包括如下步骤：

步骤52：接收一数字化模型配置文件；

步骤54：根据所述数字化模型配置文件生成一数字化模型，该数字化模型用于描述一现场设备；

步骤56，向根据本发明实施例所提供的工业控制器上载和/或下载所述数字化模型。

对于步骤52至步骤54的说明可以参见上述结合图4所示实施例的有关描述，在此不再赘述。

此外，如图5所示的该自动化工程方法还可进一步包括：

步骤58：对所述数字化模型进行图形显示。

现在参考图6，其示出了按照本发明一个实施例的自动化工程设备60的结构示意图。该设备60可以包括存储器62和处理器64。存储器62可以存储可执行指令。处理器64可以根据存储器62所存储的可执行指令，实现前述自动化工程装置40的各个单元所执行的操作。

此外，本发明实施例还提供一种机器可读介质，其上存储有可执行指令，当所述可执行指令被执行时，使得机器执行处理器64所实现的操作。

本领域技术人员应该理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

以上所述仅为本发明示例性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (13)

1.一种工业控制器，包括：

一数字化模型管理单元，被配置为记录和管理一现场设备的数字化模型，该现场设备由所述数字化模型描述并可受所述工业控制器控制；

一模型访问接口，被配置为与所述数字化模型管理单元通信，进行所述数字化模型的上载和/或下载。

2.如权利要求1所述的工业控制器，其特征在于，所述数字化模型包括：

几何参数，被配置为描述所述现场设备的几何特性；

运动学和/或物理参数，被配置为描述所述现场设备的运动学和/或物理特性；

逻辑接口，被配置为描述所述现场设备的输入和/或输出接口。

3.如权利要求2所述的工业控制器，其特征在于，所述数字化模型还包括：

显示参数，被配置为描述所述现场设备的图形用户界面特性。

4.如权利要求1至3任一所述的工业控制器，其特征在于，还包括：

一网络服务单元，被配置为可与另一工业控制器进行主从通信。

5.如权利要求4所述的工业控制器，其特征在于，

所述网络服务单元，还被配置为可与一自动化工程装置进行通信，进行所述数字化模型的上载和/或下载。

6.如权利要求5所述的工业控制器，其特征在于，还包括：

一工业以太网接口，被配置为可提供所述网络服务单元与所述另一工业控制器的网络连接。

7.一种现场设备，包括：如权利要求1至6任一所述的工业控制器。

8.一种自动化工程装置，包括：

一人机接口单元，被配置为可接收一数字化模型配置文件；

一数字化模型生成单元，被配置为根据所述数字化模型配置文件生成所一数字化模型，该数字化模型用于描述一现场设备；

一数字化模型处理单元，被配置为可向如权利要求1至6任一所述的工业控制器上载所述数字化模型。

9.如权利要求8所述的自动化工程装置，其特征在于，

所述数字化模型处理单元，还被配置为可从所述权利要求1至6任一所述的工业控制器下载所述数字化模型。

10.如权利要求8或9所述的自动化工程装置，其特征在于，还包括：

一显示单元，被配置为对所述数字化模型进行图形显示。

11.一种自动化工程方法，包括：

接收一数字化模型配置文件；

根据所述数字化模型配置文件生成所一数字化模型，该数字化模型用于描述一现场设备；

向如权利要求1至6任一所述的工业控制器上载所述数字化模型。

12.如权利要求11所述的自动化工程方法，其特征在于，还包括：

从所述权利要求1至6任一所述的工业控制器下载所述数字化模型。

13.如权利要求11或12所述的自动化工程方法，其特征在于，还包括：

对所述数字化模型进行图形显示。