CN107015554A - 用于捕获自动化数据的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于从自动系统中捕获自动化数据的系统和方法，使用由自动化控制器填充有自动化数据的多阵列，所述自动化数据包含由控制器时钟定义的时序数据。所述多阵列包含与对成员状态进行感测的传感器相对应的至少一个成员和多个由成员定义的数据要素，所述数据要素可以对应于成员状态的开始时间和结束时间。由与控制器进行通信的计算设备从所述控制器多阵列中捕获自动化数据，所述控制器包含第一数据表格和第二数据表格，所述第一数据表格对应于控制器多阵列用于从控制器存储器中有效地采集自动化数据，所述第二数据表格用于将每一个数据要素关联于其定义成员并且将所关联的数据存储至历史数据库中，所述历史数据库可以用于分析成员、设备或自动系统的操作的周期时间数据。

Description

用于捕获自动化数据的方法和系统

本申请是申请日为2012年12月05日、申请号为201280066225.6、发明名称为“用于捕获自动化数据的方法和系统”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月6日提交的美国临时申请61/567208的权益，其在此通过应用整体地合并于此。

技术领域

本发明大体涉及从使用与计算设备通信的自动化控制器的自动装置中采集和捕获自动化数据。

背景技术

随着自动化变得越来越复杂，必须部署在自动系统中以便确定是否存在自动系统的特定状态并且以便向对自动系统的性能进行监测和控制的自动化控制器提供输入数据的传感器的数目和类型已经急剧地增加。在使用例如点对点数据采集方法的情况下从增加数目的传感器采集输入数据，可能要求大的数据结构和存储容量以用于存储包含用于周期时间分析(cycle time analysis)的历史自动化时序数据在内的输入数据，或者可能将对历史自动化时序数据的采集和分析限制到从可操作周期的样本中得到的部分数据，其可以提供对自动系统的周期时间行为和可变性的有限分析。例如通过使用与自动化控制器的扫描速率相比具有较慢数据捕获速率的捕获设备，可能负面地影响所采集的自动化数据的准确性，所述较慢数据捕获速率是由于点对点数据采集方法、计算设备配置、当通过从控制器捕获时序数据的计算设备来确定时间戳时从控制器采集的时间戳自动化数据的滞后(delay)以及在控制器和计算设备之间的通信延时(communication latency)所引起。

发明内容

提供用于从自动装置中捕获控制数据的一种系统和一种方法，所述自动装置使用由自动化控制器填充有自动化数据的多阵列，所述自动化数据具有包含由控制器的时钟所定义的时序数据。在多阵列中所包含的自动化数据包含至少一个与由控制器控制的自动系统的至少一个传感器相对应的成员(member)和多个由成员所定义的数据要素，其中所述传感器可以感测与成员相关联的自动操作的状态，所述多个数据要素可以包含与成员操作的开始时间和结束时间相对应的第一和第二数据要素。自动化数据可以包含时序数据、模拟数据或其他由至少一个传感器所定义的数据。自动化数据被捕获、例如采集并且转换，以便通过与控制器进行通信的计算设备在数据库中存储并且分析，其中计算机设备包含第一数据表格，所述第一数据表格被配置以与控制器多阵列相对应从而提供：来自于控制器存储器的多阵列存储器位置的自动化数据被有效地采集至计算设备存储器的相对应的表格位置。计算设备可以包含第二数据表格，其用于将每一个数据要素与定义数据要素的相应成员相关联，并且用于将相关联的数据存储在数据库中。针对数据要素所确定的数值可以被保存，使得数值对于自动系统的可操作周期、控制器的扫描周期、和计算设备的数据捕获周期中的至少一个是可识别的，使得与这些周期中的在先相关联的数值可以与用于和当前周期相关联的相同成员的数值进行比较，以用于分析历史数据，包括分析设备的周期时间数据或者自动系统的操作。

用于捕获自动化数据的方法和系统包括在使用控制器的情况下执行扫描周期，其中可以通过提供至控制器以便对自动系统的性能进行控制和监测的逻辑来定义扫描周期，并且所述方法和系统包括在扫描周期期间内从与控制器通信的至少一个传感器处采集输入数据。所述至少一个传感器对应于由多个要素定义的至少一个成员，其中所述多个要素的每一个相应要素具有由输入数据所确定的相应要素值。控制器被配置为在使用相应要素和在扫描周期期间内所采集的输入数据的情况下为每一个扫描周期确定每一个相应要素值。所述方法包括在使用控制器的情况下配置多阵列，其中所述多阵列包含至少一个成员和多个由该至少一个成员所定义的要素。配置多阵列还可以包括分配多阵列存储器位置以便在控制器中存储多阵列，其中所述多阵列存储器位置包括相应控制器存储器位置以用于由至少一个成员定义的多个要素的每一个相应要素。所述方法继续将用于扫描周期的每一个相应要素的要素值存储在多阵列内的相应控制器存储器位置处。所述控制器被配置为包含控制器时钟。所述方法包含确定至少一个要素的要素值，其中所述要素值被配置为时序数据并且通过控制器时序来确定时序数据的值。

在一个示例中，通过操作序列来定义由控制器所执行的扫描周期，其中多阵列的至少一个成员对应于操作序列中的操作，并且由至少一个成员定义的多个要素包含通过操作的开始所定义的第一要素和通过操作的结束所定义的第二要素。由操作的通过控制器时钟确定的开始时间来定义第一要素的要素值，并且由操作的通过控制器时钟确定的结束时间来定义第二要素的要素值。

所述方法还包含提供与控制器通信的计算设备并且在使用计算设备的情况下配置第一数据表格，其中配置第一数据表格包含将用于每一个相应要素的相应控制器存储器位置保存在计算设备中，使得用于每一个相应要素的每一个控制器存储器位置关联于在第一数据表格中的对应位置以便提供多个对应位置。计算设备被配置为执行数据捕获周期，包含在使用计算设备的情况下在数据捕获周期期间内读取控制器的多阵列存储器位置和将每一个相应要素值从控制器的多阵列存储器位置写入到第一数据表格的对应位置。

计算设备可以配置第二数据表格以便将写入到第一数据表格的多个对应位置的多个要素的相应要素值处理并且转换至第二表格，使得至少一个成员与由至少一个成员定义的多个要素的相应要素值相关联，使得在使用计算设备的情况下执行数据捕获周期还包含将写入第一数据表格的要素值转换至第二数据表格并且在使用计算设备的情况下将第二数据表格保存在数据库中以便由至少一个成员定义的多个要素的相应要素值与在数据库中的至少一个成员相关联。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于从被配置为自动化控制器的控制器捕捉自动化数据的方法，所述方法可包括：使用所述控制器执行预定数量的扫描周期；其中以扫描频率执行所述预定数量的扫描周期的每个扫描周期；其中利用至少包括一个操作的操作序列来定义所述扫描周期；所述扫描周期的每一个期间从与所述控制器通信的至少一个传感器采集输入数据；其中所述至少一个操作对应于所述至少一个传感器；配置包括多个数据矩阵的多阵列；其中所述多个数据矩阵的每一个对应于所述预定数量的扫描周期中的相应一个扫描周期；其中所述多个数据矩阵的每一个包括所述至少一个成员，第一要素利用所述至少一个成员定义，并且第二要素利用所述至少一个成员定义。所述至少一个成员对应于所述至少一个操作；所述第一要素具有与所述至少一个操作的开始时间对应的第一要素值，其中所述开始时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；所述第二要素具有与所述至少一个操作的结束时间对应的第二要素值，其中所述结束时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；所述第一要素值是在所述至少一个操作的开始时间处通过所述控制器产生的第一时间戳；所述第二要素值是在所述至少一个操作的结束时间处通过所述控制器产生的第二时间戳。配置所述多阵列可包括：在所述控制器中分配多阵列存储器位置；所述多阵列存储器位置包括用于在所述多个数据矩阵的每一个中利用所述至少一个成员定义的所述第一要素和所述第二要素的每一个的相应控制器存储器位置；在所述预定数量的扫描周期的每一个期间使用所述控制器确定所述第一要素值和所述第二要素值；在所述多阵列中的所述相应的控制器存储器位置中储存用于所述预定的扫描周期的每一个的利用所述至少一个成员定义的所述第一要素值和所述第二要素值；并且其中用于所述至少一个成员的所述第一要素值和所述第二要素值被储存在多阵列中作为用于所述预定数量的扫描周期的每一个相应扫描周期的与所述至少一个成员相关联的时间戳对。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于从被配置为自动化控制器的控制器捕捉自动化数据的系统，所述系统可包括：控制器；与所述控制器通信的至少一个传感器。所述控制器被编程为：以扫描频率执行预定数量的扫描周期；其中以扫描频率执行所述预定数量的扫描周期的每个扫描周期；在所述扫描周期的每一个期间从所述与所述控制器通信的至少一个传感器采集输入数据；其中所述至少一个操作对应于所述至少一个传感器；配置包括多个数据矩阵的多阵列；其中所述多个数据矩阵的每一个对应于所述预定数量的扫描周期的相应一个；其中所述多个数据矩阵的每一个包括所述至少一个成员，第一要素利用所述至少一个成员定义，并且第二要素利用所述至少一个成员定义；其中：所述至少一个成员对应于所述至少一个操作；所述第一要素具有与所述至少一个操作的开始时间对应的第一要素值，其中所述开始时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；所述第二要素具有与所述至少一个操作的结束时间对应的第二要素值，其中所述结束时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；时间戳记所述至少一个操作的开始时间，使得所述第一要素值是在所述至少一个操作的开始时间处通过所述控制器产生的第一时间戳；时间戳记所述至少一个操作的结束时间，使得所述第二要素值是在所述至少一个操作的结束时间处通过所述控制器产生的第二时间戳。配置所述多阵列可包括：在所述控制器中分配多阵列存储器位置；所述多阵列存储器位置包括用于利用每个所述多个数据矩阵中的至少一个成员定义的所述第一要素和所述第二要素的每一个的相应控制器存储器位置；在所述预定数量的扫描周期的每一个期间使用所述控制器确定所述第一和第二要素值；在所述多阵列中的相应控制器存储器位置中储存用于每个所述预定扫描周期的利用所述至少一个成员定义的所述第一和第二要素值；并且其中用于所述至少一个成员的所述第一和第二要素值被储存在所述多阵列中作为与用于所述预定数量扫描周期的每一个相应扫描周期的所述至少一个成员相关联的时间戳对。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于从被配置为自动化控制器的控制器捕捉自动化数据的方法，所述方法包括：使用所述控制器以扫描频率执行多个扫描周期；其中每个扫描周期利用包括至少一个操作的操作序列定义；在每个扫描周期期间从与所述控制器通信的至少一个传感器采集输入数据；其中所述至少一个操作对应于所述至少一个传感器；使用所述控制器配置多阵列，其中：所述多阵列包括至少一个成员，第一要素利用所述至少一个成员定义，并且第二要素利用所述至少一个成员定义；其中：所述至少一个成员对应于所述至少一个操作；所述第一要素具有对应于所述至少一个操作的开始时间的第一要素值，其中所述开始时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；所述第二要素具有对应于所述至少一个操作的结束时间的第二要素值，其中所述结束时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；所述第一要素值是在所述至少一个操作的开始时间处利用所述控制器产生的第一时间戳；所述第二要素值是在所述至少一个操作的结束时间处利用所述控制器产生的第二时间戳。配置所述多阵列还可包括：分配多阵列存储器位置以在所述控制器中储存所述多阵列；所述多阵列存储器位置包括用于所述多个扫描周期的每个扫描周期的利用所述至少一个成员定义的所述第一和第二要素的每一个的相应控制器存储器位置；并且利用所述控制器使用在所述多个扫描周期采集的输入数据来确定所述第一和第二要素值；在所述多阵列中的相应的控制器存储器位置中储存所述多个扫描周期的每个扫描周期的用于所述至少一个成员的所述第一和第二要素值；提供与所述控制器通信的计算装置；其中所述计算装置具有包括第一数据表和第二数据表的数据库；使用所述计算装置配置第一数据表；其中配置所述第一数据表包括在所述计算装置中储存用于所述第一和第二要素的每一个的相应控制器存储器位置，使得用于每个相应要素的所述控制器存储器位置的每一个与所述第一数据表中的相应位置相关联以提供多个对应位置；使用所述计算装置以数据捕捉频率执行数据捕捉周期；其中所述数据捕捉频率利用所述扫描频率和所述多个扫描周期来定义；在所述数据捕捉周期期间使用所述计算装置读取所述控制器的多阵列存储器位置；将从所述控制器的所述多阵列存储器位置读取的每个相应要素值写入到第一数据表的对应位置；使用所述计算装置配置第二数据表；其中所述第二数据表被配置为将所述第一数据表的多个对应位置转换为所述第二表，使得所述至少一个成员与利用所述至少一个成员定义的所述第一和第二要素相关联；其中使用所述计算装置执行所述数据捕捉周期还包括将写入到所述第一数据表的所述第一和第二要素值转换到所述第二数据表中；使用所述计算装置在所述数据库中储存所述第二数据表；其中利用所述至少一个成员定义的多个要素的相应要素值与数据库中的所述至少一个成员相关联。

从下面结合附图对实施本发明的最佳模式进行详细描述中，容易看出本发明的上述特征和其他特征和优点。

附图说明

图1是用于捕获来自于由至少一个自动化控制器控制的自动系统的时序数据的系统的示意性图示；

图2是与图1的自动化控制器和自动系统相关联的操作序列的示意性图示；

图3A是包含数据矩阵的控制器多阵列的示例配置的示意性图示；

图3B是包含数据矩阵集合的控制器多阵列的示例配置的示意性图示；

图4A是在图2中示出的操作序列的示意性图示；

图4B是由在图2中示出的操作序列所定义的控制器多阵列的示意性图示；

图4C是图4B的填充有通过图1的控制器采集的数据要素的控制器阵列的示意性图示；

图5A、5B和5C是对将在图4B的控制器多阵列中存储的数据要素从图1的自动系统采集至在图1中示出的计算设备的第一数据表格中用于处理至第二数据表格的方法的示意性图示；并且

图6A、6B和6C是对将在图3A的示例性存储器多阵列中存储的数据要素采集至与控制器通信的计算设备的示例性第一数据表格以便处理至示例性第二数据表格的方法的示意性图示。

具体实施方式

参考附图，其中在几幅附图中同样的附图标记对应于同样的或类似的部件，在图1中示出用于从在10处概括表示的自动系统中采集自动化数据的在100处概括表示的数据捕获系统，并且在此描述了在使用系统100的情况下用于从自动系统10中采集自动化数据的方法。在此描述的用于从自动装置中采集自动化数据的系统和方法使用填充有在由控制自动装置的控制器所执行的扫描周期期间内采集的自动化数据的多阵列，其中所述自动化数据可以包括由控制器时钟所测量(例如，确定的或时间戳的)的时序数据。在由计算设备执行的数据捕获周期期间内由与控制器通信的计算设备读取多阵列，所述多阵列被写入到计算设备的第一数据表格中，所述计算设备被配置以对应于控制器的多阵列。使用控制器多阵列和控制器时钟来采集自动化数据使得可以通过计算设备将多阵列读取至对应的数据表格来采集自动化数据，然后进一步将来自对应的数据表格中的自动化数据处理至第二数据表格以便存储在数据库中使得可以从包含大量传感器的复杂自动装置中有效地采集自动化数据要素，并且可以从大量传感器的每一个中有效地采集自动化数据用于大量地表达装置和/或传感器的可操作周期的大部分(即使不是全部)。如在此所描述的，可以使用多阵列的各种配置，以使得可以存储自动化数据，所述自动化数据包含来自在数据捕获周期之间的在多阵列中的多个扫描周期集合中的时序数据，其中通过控制器时钟来测量时序数据以便增加从自动系统采集的时序数据的准确性并且增加从中确定的周期次数的准确性。

仍然参考图1，可以由通过在20处概括表示的自动化控制器所执行的逻辑来控制自动系统10。自动系统10可以包含与控制器20通信的一个或多个设备12和一个或多个传感器14。在图1-2和4A-5C中示出的非限制性示例中，为了图示性的目的，多个设备12分别被标示为D1至D5，并且多个传感器14分别被标示为S1至S10。数据捕获系统100可以包含与控制器20通信的计算设备30。计算设备30和控制器20可以被配置通过共享网络等进行有线或无线的通信，因为需要允许数据在计算设备30和控制器20之间进行传输。所示的示例是非限制性的，并且要理解的是，在自动系统10的配置中，设备12、传感器14、自动化控制器20和计算设备30的数目和组合可以变化。

一个或多个传感器14和一个或多个设备12可以定义(未示出的)机器，使得自动系统10可以包含至少一个机器。自动系统10可以包含与设备12通信的最少一个传感器14。自动系统10可以包含一个或多个自动化控制器20，其可以与至少一个其他控制器20和/或至少一个传感器14进行通信。以示例的方式，自动系统10可以包含或者被配置为一个装置、组件或包含一个或多个设备、机器和其他诸如材料处理装置之类的自动装置的生产线，或者可以被配置为工厂，所述工厂包含与一个或多个传感器14相关联并且由一个或多个自动化控制器20所控制的一个或多个组件线、生产线、机器、发动机、材料处理装置和/或其他设备12。

一个或多个设备12可以与单个传感器14相关联。一个或多个传感器14可以与单个设备12相关联。以非限制性示例的方式，传感器14可以被配置为限位开关(limit switch)、接近开关(proximity switch)、摄像眼(photo eye)、温度传感器、压力传感器、流量开关、或者任何其他类型的传感器，它们可以被配置以在自动系统10的操作期间内确定是否符合一个或多个状态并且与由传感器14确定的状态相对应地向至少一个自动化控制器20提供输出。传感器14输出可以例如被配置为被提供至控制器20并且由控制器20接收作为包含输入数据的输入的信号。传感器14可以被配置以提供离散的或位形式的输出。传感器14可以被配置为模拟传感器并且可以这样的模拟输出信号：其对应于设备12或与传感器14相关联的设备群(group of devices)的一个或多个复合状态或者对应于自动系统10的环境的一个或多个复合(multiple)状态。在此使用的术语“状态”可以包含设备12、设备12的群、传感器14、传感器14的群、包括一个或多个设备12或一个或多个传感器14的机器或装置的之一的状态、条件、状况、位置或者其他特性，或者可以包括在其中设备12或传感器14正在操作的环境的自动系统10的环境。状态的非限制性示例可以包括接开、关、开始、结束、停止、打开、关闭、自动、手动、故障、堵塞、缺乏(starved)、高、低等。状态的其他非限制性示例可以包括诸如温度、压强、压力、距离、时间等的测量之类的模拟值。

自动化控制器20可以被配置为例如通过执行可以提供给自动化控制器20的控制逻辑28来控制自动系统10的操作。自动化控制器20在此可以被称作控制器。可以以适合控制和/或执行自动系统10的操作的任何形式来配置控制器逻辑28，并且所述控制器逻辑28在此可以被称作逻辑。例如，逻辑28可以作为梯形逻辑(ladder logic)、状态逻辑、或者其他以编程语言表达的逻辑被提供至控制器20。逻辑28可以对应于由自动系统10所进行的操作序列或者操作序列16(参见图2)的部分，其中操作序列16的进行在此可以被称为自动系统10的可操作周期。要理解的是，自动系统10将在控制器20的控制下在操作中重复地进行包括操作序列16的可操作周期。控制器20可以被配置为执行扫描周期(未示出)，其中可以通过操作序列16和/或逻辑28来定义扫描周期。在扫描周期期间内，控制器20可以提供一个或多个输出至自动系统10，并且可以从自动系统10中接收一个或多个输入。可以由控制器20以扫描频率重复地执行扫描周期，其中扫描频率是这样的时间间隔：自动化控制器20被配置以该时间间隔来重复地执行扫描周期。可以通过扫描速率来定义扫描频率，其中通过执行扫描周期所需的时间量来定义扫描速率，使得当扫描频率和扫描速率相等时，连续地执行扫描周期，例如，扫描周期的执行被连续地重复。扫描频率可以但是并不要求通过扫描速率来定义。自动化控制器20可以被配置为例如可编程逻辑控制器(PLC)。

控制器20可以包含控制处理单元(CPU)22，其在此也可以被称为处理器，其可以被配置为例如执行逻辑28，以便处理来自自动系统10的输入和到自动系统10的输出，读取、写入和/或存储可以包含数值、时序数据、时间戳和/或要素数据在内的数据至控制器存储器26，以便配置数据矩阵42和阵列40、分析和/或比较数据，和/或以便与控制器时钟24进行对接，其中与控制器时钟24进行对焦可以包含使用由控制器时钟24提供或定义的时间对由控制器20采集的数据进行时间戳(time stamp)，或使用控制器时钟24来确定时序数据。例如，控制器20可以被配置为在扫描周期期间内对由控制器20提供至自动系统10的一个或多个输出进行时间戳，使得以时间戳形式的时序数据与由控制器20提供的相应输出相关联，其中与相应输出相对应的时序数据(例如输出时间戳)是由控制器时钟24在扫描周期期间内确定的时间，在所述扫描周期内由控制器20来检测或接收输入数据，由此提供在扫描周期的持续时间期间内准确地与时序数据相关联的时间戳。控制器20可以被配置为在扫描周期期间内对通过自动系统10提供至控制器20的一个或多个输入进行时间戳，使得以时间戳形式的时序数据与相应输入相关联，其中与相应输入相对应的定时数据(例如时间戳)是由控制器时钟24所确定的时间。

控制器20的控制器存储器26(其中至少一些是有形的并且非易失的存储器)示例性地可以包括ROM、RAM、EEPROM等，其规模和速度足以用于执行逻辑28以控制和/或用于自动系统10的控制，用于执行扫描周期，用于存储包括输入、要素和定时数据在内的数据，用于存储一个或多个多阵列40和/或数据矩阵42(参见图3A-3B和4B-4C)和在此定义的数据成员和要素，用于与计算设备30进行对接，并且用于操作控制器时钟24。

计算设备30可以被配置用于与自动系统10的一个或多个控制器20之间的通信。计算设备30可以包含一个或多个数据采集器34，所述数据采集器可以被配置为对在控制器存储器26内存储的数据进行读取、采集、分析和/或比较。数据采集器34可以被配置为读取在那里存储的一个或多个多阵列40和/或数据矩阵42和要素数据，以便对从控制器20接收的数据进行读取、写入、采集、分析、比较、存储和/或以其他方式操纵，这可以包括操纵和存储数据至至少一个数据表格50、52(参见图5B-5C和6B-6C)和/或存储数据至由计算设备30所配置的数据库38。

计算设备30可以被配置以提供和/或执行(未示出的)数据捕获周期，其中所述数据捕获周期可以包含从在控制器存储器26中存储的多阵列40中捕获数据。可以由计算设备30或计算设备30的数据采集器34以由计算设备30确定的数据捕获频率来重复地执行数据捕获周期，其中数据捕获频率是这样的时间间隔，所述数据采集器34被配置以该时间间隔重复地执行时间采集周期。可以由数据捕获速率来定义数据捕获频率，其中可以由用于执行数据捕获周期所需的时间量来定义数据捕获速率，使得当数据捕获频率和数据捕获速率相等时，连续地执行数据捕获周期，例如连续地重复数据捕获周期的执行。数据捕获频率可以由其他因素来定义并且可以与数据捕获速率不同，所述其他因素可以包含例如要从控制器20处采集的数据的配置和数量。数据捕获速率例如可以受要从控制器20采集的数据的配置和数量、包含计算设备30的处理速度在内的计算设备30的配置、和/或控制器20和计算设备30借以进行彼此间通信的接口的配置所影响。

计算设备30的数据捕获速率可能不同于控制器20的扫描周期速率。由计算设备30所定义的数据捕获频率可能不同于由控制器20所定义的扫描频率。以示例性的方式，数据捕获速率可能比扫描速率具有更长的持续时间，并且数据捕获频率可能是小于扫描频率的频率。在一个示例中，数据捕获频率和扫描频率可能彼此成比例，其中可以通过扫描频率来定义数据捕获频率。在一个示例中，扫描速率可以是10毫秒(ms)并且数据捕获速率可以是50ms，使得在随后的数据捕获周期之间可以执行五次扫描周期。要理解的是，这些示例是非限制性的，并且除了在此在示例中使用的那些持续时间之外的持续时间的扫描速率和数据捕获速率是可能的，并且可以在此处描述的系统和方法的范围内使用。

计算设备30可以包含中央处理单元(CPU)32，其在此也可以被称为处理器，其可以被配置例如用于配置数据采集器34，用于处理从控制器20处接收的、可以包含数值、时间戳、时序和/或要素数据在内的数据，用于将数据读取、写入和/或保存至计算设备存储器36，用于配置包含原始和处理数据表格在内的数据表格，和/或用于分析和/或比较可以包含由从控制器20处采集的数据所定义的确定和保存周期次数在内的数据。计算设备30的存储器36(至少一些是有形的并且非易失的存储器)可以包括例如ROM、RAM、EEPROM等，其规模和速度足以用于配置和操作数据采集器34，对包含要素和定时数据在内的数据进行采集、分析、比较和存储，用于存储一个或多个数据表格50、52(参见图5B-5C、6B-6C)和在那里定义的成员和要素和/或一个或多个数据库38，并且用于与控制器20进行对接。

由图1图示的示例是非限制性的。例如，要理解的是，控制器20的功能可以由单个控制器20来提供，或者可以分布在与计算设备30和/或彼此进行通信的多个控制器20中以提供如在此描述的控制器20的功能。要理解的是，计算设备30的功能可以由单个计算设备来提供，或者可以分布在与一个或多个控制器20和/或彼此进行通信的多个计算设备30中以提供计算设备30的功能。例如，数据库38中的一个或多个可以被分布在多个计算设备30之中，所述计算设备30可以被配置为与被配置从一个或多个控制器20处采集数据的一个或多个计算设备30进行通信的服务器(包括第三方服务器)。

在使用数据捕获系统100的情况下捕获自动化数据的方法和系统在此被提供，并且将关于通过图1-2和4A-5C图示的示例性自动系统10来进行描述。要理解的是，示出的示例是非限制性的，并且在此描述的系统和方法可以在此处提供的描述的范围内的各种配置中使用，并且可以用于具有之前在此描述的设备12、传感器14和控制器20的其他配置和组合的自动系统10。现在参见图1-2，在图1中示出的示例中，每一个设备12与两个传感器14相关联，使得设备D1与传感器S1和S2相关联，设备D2与传感器S3和S4相关联，设备D3与传感器S5和S6相关联，设备D4与传感器S7和S8相关联，并且设备D5与传感器S9和S10相关联。在图1-2和4A-5C中示出的示例中，图1的设备D1对应于在图2和4A-5C中示出的“设备1”，图2的设备D2对应于在图2和4A-5C中示出的“设备2”，等等。每一个设备12可以被配置为可以在自动系统10中使用任何类型的气压式、机械的、电的、机电的设备。在非限制性的示例中，个别地称作设备12的设备D1至D5分别可以被配置为气压式驱动夹持器(pneumatic driveclamp)，其可以从在此处和在相应附图中被称作起始位置的第一位置移动至在此处和在相应附图中被称作工作位置的第二位置。在当前示例中的设备12的位置可以被认为是设备12的状态，使得设备12的第一状态对应于在第一(起始)位置处的设备12，并且设备12的第二状态对应于在第二(工作)位置处的设备12。

在示出的示例中，传感器S1至S10可以是近程传感器(proximity sensor)，其被配置为感测它们与之关联的相应设备D1至D5的状态。使用传感器S1、S2和设备D1以描述传感器和设备的每一个相应关联集合(S1，S2，D1)、(S3，S4，D2)、(S5，S6，D3)、(S7，S8，D4)和(S9，S10，D5)，在图1-2和4A-5C中示出的示例中，传感器S1可以被配置为感测设备D1何时到达起始位置，使得当设备D1移动至和/或到达起始(第一)位置时，传感器S1发送输出至控制器20。来自传感器S1的输出可以是电信号，所述电信号可以例如在包含对设备D1的移动进行监测和/或控制的扫描周期的执行期间内作为输入由控制器20接收。传感器S2可以被配置为感测设备D1何时到达工作(第二)位置，使得当设备D1移动至和/或达到工作位置时，传感器S2向控制器20发送输出。来自传感器S2的输出可以是电信号，所述电信号可以例如在包含对设备D1的移动进行监测和/或控制的扫描周期的执行期间内作为输入由控制器20接收。控制器20可以被配置为向设备D1发送输出以从起始位置前进至工作位置或者从工作位置返回至起始位置，如通过逻辑28和/或从传感器S1、S2所接收的相应输入所定义的那样。相似地，传感器S3、S4可以相应被配置为感测设备D2何时到达设备D2的分别的起始和工作位置，等等。

参考图2，示出在16处概括表示的示例性操作序列。在使用与操作序列16和控制逻辑28相对应的扫描周期的情况下，控制器20可以利用控制器逻辑28配置，所述控制器逻辑对应于用于对图1的自动系统进行控制和监测的操作序列16。操作序列16包含操作列表(包含操作1至操作10)、每一个操作的描述和每一个操作的持续时间。例如，在操作序列16中被识别为操作1的第一操作被描述为“使设备1前进至工作位置”，其中控制器20提供输出以便在开始时间T0处触发操作1的开始。开始时间T0的时间戳可以由控制器时钟24来确定并且由控制器20记录至多阵列40中(参见图4B-4C)。多阵列40可以被配置以接收与操作序列16相对应的自动化数据，如在此更详细地描述的一样。多阵列40被存储在控制器存储器26中，在控制器存储器26中分配给多阵列40的存储器位置中。

当操作1结束时，例如，当设备1从起始位置(第一状态)处前进并且到达工作位置(第二状态)时，传感器S2被触发并且生成输出，所述输出被控制器20在扫描周期的执行期间内在时间T1处检测为输入数据，其中，时间T1被识别为操作1的结束时间并且通过由控制器时钟24所确定的时间戳来测量，并且对应该时间，控制器20检测来自传感器S2的表明设备1在工作位置的输入信号。控制器20将时序数据(例如用于结束时间T1的时间戳)存储至在多阵列40和控制器存储器26中的指定位置。

现在参考图3A和4B-4C，图3A示出包含数据矩阵42的示例性多阵列40。数据矩阵42包含至少一个成员44和多个由至少一个成员44所定义的数据要素46、48。如在图3A的示例中所示，可以在控制器20中以数值-时间戳的格式或者作为数值-时间戳对来配置数据要素46、48，尽管该指定和/或术语并不意味着限制性。如在此的示例中所示，定义数值-时间戳对的相应数据要素46、48的每一个数值(例如第一和第二数据要素46、48的每一个相应数值)可以被配置为时序数据，使得数据要素对46、48定义与对数据要素对46、48进行定义的成员44相对应的起始和结束时间。成员44由自动系统10来定义，并且对应于在自动系统10中包含的并且与控制器20进行通信的至少一个传感器14。例如，成员44可以对应于一个或多个传感器14和/或一个或多个这样的传感器14，其与设备12、由自动系统10进行的操作、或自动系统10的诸如组件或生产线之类的子系统、包含至少一个设备12的机器、机器12的群等进行通信和/或被配置为上述设备或操作进行感测和/或监测。

图4B-4C示出多阵列40，其被配置为用于从执行图2示出的操作序列16的自动系统10中捕获自动化数据。如在图4B-4C中所示，多阵列40由单个数据矩阵42构成，其中多阵列40的每一个成员44与操作序列16的相应操作相关联并且每一个成员44定义与相应操作的开始时间相对应的第一要素46并且定义与相应操作的结束时间相对应的第二要素48。因此，多阵列40的每一个成员44关联于自动系统10的至少一个传感器14，其中相关联的传感器14提供输入数据至控制器20以便确定相应开始和结束时间，所述开始和结束时间定义第一和第二要素46、48。例如，在图4C中示出的多阵列40的第一成员44关联于操作序列16的操作1，其在多阵列中被标记为“设备1工作位置”并且由开始时间T0(第一要素46)和结束时间T1(第二要素48)来定义。多阵列40的第二成员44关联于操作序列16的操作2，其在多阵列中被标记为“设备2工作位置”并且由开始时间T1(第一要素46)和结束时间T2(第二要素48)来定义。多阵列40被配置以包含与操作1至操作10这十个操作中的每一个相对应的成员44，并且包含由相应操作的开始和结束时间所定义的第一和第二要素46、48。

再次参考图2，一旦在结束时间T1检测到操作1的结束，则控制器20遵照操作序列16触发操作2和3在同一开始时间T1′开始(参见图4C)，使得操作2和3可以被认为是并发操作和/或设备2和3可以被称作设备群。开始时间T1′通过控制器时钟24来测量，并且通过控制器20在多阵列40中记录在相应开始位置时间，作为由与操作2相关联的相应成员“设备2工作位置”和与操作3相关联的“设备3工作位置”所定义的相应第一数据要素46的要素值。当操作2结束时，例如当设备2前进并且到达工作位置时，传感器S4被触发并且生成输出，所述输出被控制器20在扫描周期期间内在由控制器时钟24所确定的结束时间T2处检测为输入数据。结束时间T2通过控制器时钟24来测量并且通过控制器20在多阵列40中记录在结束时间位置，作为由标记为“设备2工作位置”的第二成员44所定义的第二数据要素48的要素值。类似地，当操作3结束时，例如当设备3前进并且到达工作位置时，传感器S6被触发并且生成输出，所述输出被控制器20在时间T2′处检测为输入数据。结束时间T2′通过控制器时钟24来测量并且通过控制器20在多阵列40中记录在结束时间位置，作为被标记为“设备3工作位置”的第三成员44的第二数据要素48的要素值。

一旦检测到并发操作2和3的群的完成，控制器20遵循操作序列16在时间T2″触发操作4(参见图4C)。时间T2″通过控制器时钟24来测量并且在多阵列40中记录在开始时间位置，作为与操作4相关联的第四成员“设备4工作位置”的第一数据要素46的要素值。当操作4结束时，例如当设备4前进并且到达工作位置时，传感器S8被触发并且生成输出，所述输出被控制器20在扫描周期期间内在由控制器时钟24所确定的结束时间T3处检测为输入数据。结束时间T3通过控制器时钟24来测量并且通过控制器20在多阵列40中记录在结束时间位置，作为由被标记为“设备4工作位置”的第四成员44所定义的第二数据要素48的要素值。

一旦在时间T3处检测到操作4的完成，控制器20遵循操作序列16在时间T3′处触发操作5(参见图4C)。时间T3′通过控制器时钟24来测量并且在多阵列40中被记录在开始时间位置中，作为与操作5相关联的第五成员“设备5工作位置”的第一数据要素46的要素值。当操作5结束时，例如当设备5前进并且到达工作位置时，传感器S10被触发并且生成输出，所述输出被控制器20在扫描周期期间内在由控制器时钟24所确定的结束时间T4处检测为输入数据。结束时间T4通过控制器时钟24来测量并且通过控制器20在多阵列40中记录在结束时间位置，作为由被标记为“设备5工作位置”的第五成员所定义的第二数据要素46的要素值。

如通过图1和4A-4C所示，一旦在时间T4处检测到操作5的完成，控制器20在时间T4′处触发操作6“使设备1返回至起始位置”的开始。开始时间T4′通过控制器时钟24来测量并且被记录为通过被标记为“使设备1返回至起始位置”的第六成员44所定义的第一要素46的要素值。当操作6结束时，例如当设备1返回并且到达起始位置时，传感器S1被触发并且生成输出，所述输出被控制器20在扫描周期期间内在由控制器时钟24所确定的结束时间T5处检测为输入数据，所述结束时间T5被记录在多阵列40中作为被标记为“使设备1返回至起始位置”的第六成员的第二要素48的要素值。

对于分别与多阵列40的第七个至第十个成员相关联的剩余操作即操作7至操作10，以相同的方式重复处理，而控制器20继续以通过控制器定义的扫描频率来执行扫描周期，其中执行扫描周期包含：一旦检测到有控制器20完成在先操作，则在使用提供至控制器20的逻辑28的情况下，触发操作序列16的每一个后续操作；记录通过控制器24测量的相应开始时间(T5′，T5′，T6″，T7′，如图4C中所示)；将相应开始时间中的每一个存储为与相应操作7至10相关联的相应成员44的相应第一要素46的相应要素值；检测通过相应传感器S3、S5、S7、S9在扫描周期期间内所提供的传感器输入数据，其表明相应设备D7至D10已经返回至起始位置；记录与由控制器20在扫描周期期间内所接收的相应传感器输入数据相对应的相应结束时间(T6，T6′，T7，T8，如图4C中所示)，其中通过控制器时钟24来测量相应结束时间中的每一个；并且将相应结束时间中的每一个存储在多阵列40中，作为与相应操作7至10相关联的相应成员44的相应第二要素48的相应要素值。如图4A-4C中所示，操作7和8是并发操作，二者均通过控制器触发以便在相同的开始时间T5′开始。

控制器20可以继续执行控制器逻辑28和扫描周期，使得自动系统10继续重复操作序列16，其中，自动系统10的操作序列16的每次执行可以被称为自动系统10的可操作周期。控制器20根据扫描频率和由控制器从与相应要素46、48相关联的至少一个传感器14处所接收的输入数据来更新在多阵列40中的每一个要素46、48的数值，并且将每一个要素46、48的更新的数值存储至与所述要素46、48相对应的控制器存储器位置。在示出的示例中，扫描速率可以是10ms，例如，控制器可以具有10ms的扫描时间以便完成一次扫描周期，并且扫描频率可以等于扫描速率使得控制器20每10ms监测和/或更新在多阵列40中的第一和第二要素46、48的要素值中的每一个。为了提供存储、存储器和扫描周期效率，控制器20可以被配置为将在与对要素值(例如相应要素值46、48的在先要素值)进行定义的数据要素46、48相对应的控制器存储器位置中存储的要素值和在当前扫描周期期间内采集的相应数据要素46、48的当前要素值进行比较，以便确定当前要素值是否从在先要素值发生变化。如果没有发生变化，则在先要素值保持存储在用于相应要素46、48的控制器存储器位置中。如果当前要素值已经从在先要素值发生变化，则通过将当前要素值存储在用于相应要素46、48的控制器存储器位置来更新在控制器存储器位置中存储的要素值。

如在此将要附加详细地描述的那样，计算设备30可以被配置为执行数据捕获周期，所述数据捕获周期包括读取和采集多阵列40中存储的数据并且将所采集的数据存储至第一数据表格中，所述第一数据表格被配置在计算设备30的存储器36中以便对应于多阵列40，其中所述第一数据表格可以被配置为例如在图5B中示出的原始数据表格50并且对应于在图5A中示出的多阵列40。计算设备30的数据捕获速率可以比控制器20的扫描速率具有更长的持续时间，和/或由计算设备30定义的数据捕获频率可以小于控制器20的扫描频率使得在多阵列40中每一个要素46、48的要素值可以在数据捕获周期之间至少改变一次。例如，现在参考图5A和5B并且假设例如扫描速率是10ms并且等于扫描频率，并且数据捕获速率是50ms并且等于数据捕获频率，要理解的是，在数据捕获周期之间的经过时间内会完成五个扫描周期，使得要素值在相继的数据捕获周期之间可以改变多达5次。

为了避免丢失包含由在数据捕获周期之间存储至多阵列40的要素值所代表的时序数据在内的自动化数据，例如为了能够采集包含来自于由自动系统10进行的可操作周期的大部分或者全部中的时序数据在内的自动化数据，可以使用多阵列40的其他配置以便捕获自动化数据，所述自动化数据包含来自传感器14的具有不同频率和不同时间间隔的时序数据。例如，多阵列40可以被配置使得每一个传感器14或者操作序列16的每一个操作可以与在多阵列40内的成员44的集合相关联，以便允许在数据捕获方法中的灵活性并且以便增加自动系统10的可操作周期的数目，从所述自动系统中可以采集包含时序数据在内的自动化数据。在一个示例中，成员44的集合可以与扫描周期的集合或模式相关联，从所述扫描周期中要素值被记录至多阵列40中。以说明性示例的方式，扫描周期集合可以包含由控制器20执行的五个相继扫描周期，其中每一个扫描周期具有10ms的扫描速率并且以与扫描速率相等的扫描频率来执行扫描周期，使得每50ms由控制器20重复地执行五个扫描周期的集合。成员44的集合可以包含五个成员44，其中五个成员44中的每一个均关联于相同的传感器或操作并且关联于扫描周期集合的不同扫描周期。

例如，成员44的集合可以关联于诸如操作4“使设备4前进至工作位置”之类的操作，并且关联于传感器S8，所述传感器被配置为感测设备4何时前进至工作位置。现在参考图3A和6A中示出的多阵列40，成员4至8中的每一个可以关联于操作4和扫描周期集合的不同扫描周期，使得成员4可以包含第一和第二要素46、48，所述第一和第二要素对应于在五个扫描周期的集合的第一扫描周期期间内记录的开始时间T2″和结束时间T3，成员5可以包含第一和第二要素46、48，所述第一和第二要素对应于在五个扫描周期的集合的第二扫描周期期间内记录的开始时间T2″和结束时间T3，成员6可以包含第一和第二要素46、48，所述第一和第二要素对应于在五个扫描周期的集合的第三扫描周期期间内记录的开始时间T2″和结束时间T3，成员7可以包含第一和第二要素46、48，所述第一和第二要素对应于在五个扫描周期的集合的第四扫描周期期间内记录的开始时间T2″和结束时间T3，成员8可以包含第一和第二要素46、48，所述第一和第二要素对应于在五个扫描周期的集合的第五扫描周期期间内记录的开始时间T2″和结束时间T3。

在使用每50ms由计算设备执行数据捕获周期的示例的情况下，原始数据表格50可以被配置为对应于在本示例中描述的多阵列40，使得在此也可以被称作第一数据表格的原始数据表格50将包含与在多阵列40中的每一个数据要素46、48相对应的位置，例如将包含位置用于接收由每一个成员44定义(例如由在图3A和6A中示出的成员1至成员N中的每一个所定义)的每一个数据要素46、48，所述成员1至成员N包括成员4至8中的每一个，其中每一个关联于由控制器20在由计算设备30执行的相继数据捕获周期之间执行的操作4的五个扫描周期的集合的不同扫描周期。

可以使用多阵列40的其他配置，以便从在由计算设备30执行数据捕获周期之间通过控制器20执行的相继扫描周期中，采集包括时序数据在内的自动化数据。例如，参考3B，多阵列40可以被配置为，包含多个被识别为矩阵1至矩阵4的数据矩阵42，其中数据矩阵42中的每一个被配置为以采集频率从由控制器20所执行的扫描周期中采集自动化数据，所述采集频率由一个或多个预先确定的时间间隔或者由预先确定的通过控制器20执行的扫描周期的集合或型式来定义。在一个示例中，在图3B中示出的多阵列40的数据矩阵42中的每一个可以被配置，就像针对图4C的矩阵42所示的那样，所述图4C的矩阵42对应于图1和2的自动系统10和操作序列16。控制器12可以被配置为定义用于多阵列40的采集频率，使得在四个扫描周期的集合的第一扫描周期期间内采集的自动化数据被存储在多阵列40的矩阵1内(参见图3B)，在扫描周期集合的第二扫描周期期间内采集的自动化数据被存储在矩阵2内，在扫描周期集合的第三扫描周期期间内采集的自动化数据被存储在矩阵3内，并且在扫描周期集合的第四扫描周期内由控制器20采集的自动化数据被存储在矩阵4内。由计算设备30配置以便与图3B中示出的多阵列40相对应的第一数据表格50可以用于接收由计算设备30在由计算设备30所执行的每一个数据捕获周期期间内从四个数据矩阵42中读取的自动化数据。因此，来自与操作序列16的四个可操作周期相对应的四个扫描周期的自动化数据可以在每一个数据捕获周期期间内被采集，因此增加数据采集效率和自动化数据的可操作周期数目，所述自动化数据的可操作周期数目被采集作为由自动系统10进行的全部可操作周期数目的一部分。在另一示例中，多阵列40的数据矩阵42的每一个可以被配置为，从以定义的时间间隔执行的扫描周期中采集数据。例如，矩阵1、2和3可以被配置为，从以相继10ms间隔的扫描周期中采集自动化数据，并且矩阵4可以被配置为从所有扫描周期中采集自动化数据使得可以在矩阵4中不断地更新自动化数据。

在图3B中示出的示例是非限制性的，并且要理解的是，在多阵列40中包含的多个数据矩阵42可以编号多于或少于在此提供的示例中示出的四个数据矩阵42以便相对于扫描速率、数据捕获速率、数据存储配置、通信网络配置等提供在数据采集中的灵活性。多阵列40的每一个矩阵42可以被配置为包含与传感器14相对应的多个成员44，如之前所讨论的那样。多阵列40的每一个矩阵42可以包含成员44和因此定义的数据要素的不同的集合。例如，再次参考在图3B中示出的多阵列，矩阵1可以包含N1个成员44的第一组，其可以不同于由在矩阵2、3和4中分别包含的N2、N3、N4个成员44的第二组、第三组和第四组。例如由包含在矩阵1中的N1个成员的第一组可以对应于在图1-2中示出的多个设备D1-D5和传感器S1-S10和操作序列16，由包含在矩阵2中的N2个成员的第二组可以对应于与包含在自动系统10内的(未示出的)机器相关联的一个或多个传感器，由包含在矩阵3中的N3个成员的第三组可以对应于与包含在自动系统10内的(未示出的)组件或生产线相关联的一个或多个传感器，其中通过三个集合成员N1、N2、N3的每一个成员所定义的数据要素，定义了与通过自动系统10进行的相应自动操作相关联的自动化数据。由包含在矩阵4中的N4个成员的第四组可以对应于被配置为对自动系统10的操作环境进行感测的多个传感器14，使得通过成员集合N4的每一个成员所定义的数据要素可以代表除了时序数据之外的数值。对除了时序数据之外的数值进行定义的成员和数据要素的非限制性示例可以包含这样的传感器，其被配置为对诸如四周温度、气压或湿度、光强度、机器温度、流体温度、压力或流量等之类的环境因素进行监测或感测。

现在参考图5A-5C和6A-6C，示出的是通过控制器20配置的多阵列40、通过计算设备30配置以便与多阵列40相对应的第一或原始数据表格50、和通过计算设备配置以便接收从第一数据表格中处理过的并且与自动系统10的操作或成员相关联的数据，使得处理过的数据可以被保存至数据库38和/或通过计算设备30进行进一步分析，例如以便确定与自动系统10的操作、设备12或成员44相对应的周期时间。图5B-5C图示第一和第二数据表格50、52的配置，所述第一和第二数据表格对应于通过在图2中示出的示例性操作序列16所定义的在图5A和4C中示出的多阵列40。图6B-6C图示第一和第二数据表格50、52的配置，所述第一和第二数据表格对应于包含在图6A和3A中示出的单个数据矩阵42的多阵列40中。

在图5A-6C中示出的示例是非限制性的，并且可以由计算设备30提供第一和第二数据表格50、52的其他配置以便对应于通过控制器20配置的多阵列40。例如，第一和第二数据表格50、52可以被计算设备30配置以对应于在图3B中示出的多阵列40，使得通过控制器20采集的、由多阵列40的每一个相应数据矩阵42的每一个相应成员44的每一个相应数据要素46、48所定义的数据要素值具有在通过计算设备30配置的第一数据表格50中的对应位置，并且使得计算设备30可以配置第二数据表格52以便接收从第一数据表格50中处理过的数据用于关联其相应成员44和在数据库38中的存储。

如之前所描述的那样，计算设备30可以被配置以执行数据捕获周期以便从在控制器存储器26中存储的多阵列40中采集要素值，并且以便将所捕获的数据写入到第一数据表格50中，所述第一数据表格被计算设备30配置以便对应于多阵列40。计算设备30可以包含数据采集器34，其被配置为以这样的数据捕获频率来执行数据捕获周期，所述数据捕获频率可以等于但是不是必须等于由数据捕获周期定义的数据捕获速率。还可以进一步通过计算设备30的配置、计算设备30和控制器20借以彼此间进行通信的通信网络或通信方法的配置来定义和/或影响数据捕获速率。

多阵列40被控制器20配置，以便包含至少一个成员44和多个由至少一个成员44定义的要素46、48。多阵列40被配置使得存储器位置被分配在控制器存储器26中以便存储多阵列40，其中存储多阵列40的存储器位置可以在此被称作多阵列存储器位置。在多阵列存储器位置之中，定义相应控制器存储器位置，用于由多阵列40的每一个相应成员44所定义的相应要素46、48中的每一个。用于每一个要素46、48的存储器的规模可以是一个字节、一个字或者更大，如用于存储由相应要素定义的要素值所需。

第一数据表格50被计算设备30配置以便对应于多阵列40的配置，从所述多阵列40中计算设备30将在使用数据捕获周期的情况下采集数据。第一数据表格50(也被称作原始数据表格)被配置为接收用于由计算设备30在数据捕获周期期间内从多阵列40中读取的每一个要素46、48的要素值，使得可以在由原始数据表格50定义的并且与用于相应要素46、48的控制器存储器位置相对应的表格位置处，通过计算设备30将要素值写入到原始数据表格50中。配置原始数据表格50可以包含：将用于每一个相应要素46、48的相应控制器存储器位置存储在计算设备30中，使得用于每一个相应要素46、48的控制器存储器位置关联于在第一数据表格50中的对应位置以便提供多个对应的由第一数据表格50定义的并且在计算设备存储器36中存储的位置。如在图5A-5B和图6A-6B中所示，可以与多阵列40不同地配置第一数据表格50，如在参考附图中所示，其可以包含，提供多于一个的位置44A、44B以便将与分配在数据表格50中的每一个表格位置相关联的成员44识别为与要素46、48相对应。

通过配置数据捕获周期使得计算设备30读取多阵列40，例如读取在控制器存储器26中针对多阵列40所分配的多阵列存储器位置，并且将从多阵列存储器位置的控制器存储器位置处读取的要素值写入到原始数据表格50的对应的表格位置中，从而相比较于在使用点对点数据采集方法的情况下读取和存储各个数据点，在使用在此描述的多阵列40和表格数据结构的情况下可以实现数据捕获效率。为了提供数据存储、存储器使用和数据捕获速率的效率，可以配置计算设备30以便在当前数据捕获周期期间内比较在在先数据捕获周期期间内存储在第一数据表格50的表格位置中的在先要素值和存储在每一个相应数据要素46、48的相对应的控制器存储器位置中的当前要素值，其中当前要素值是在当前数据捕获周期期间内从多阵列40中读取的要素值，以便确定当前要素值是否从在先要素值发生变化。如果没有发生变化，则在先要素值保持存储在计算设备存储器36的第一表格位置中用于相应要素46、48。如果当前要素值从在先要素值发生变化，则通过将当前要素值存储在计算设备存储器36中与控制器存储器位置相对应的第一表格位置用于改变的相应要素46、48，来更新在计算设备存储器36中相对应的第一表格位置中所存储的要素值。

再次参考图5A-5C和6A-6C，计算设备30可以配置在此可被称作处理过的数据表格52的第二数据表格52，以便将相应要素值从第一数据表格50转换至第二数据表格52，使得在数据捕获周期期间内被读取至第一数据表格50中的相应要素值中的每一个被在第二数据表格52中关联于成员44，所述成员定义与相应要素值相对应的要素46、48。例如，如在图5A-5C中所示，响应于在扫描周期期间内通过控制器20所接收的输入数据，控制器20可以确定与用于在扫描周期期间内扫描的操作1的操作周期的开始时间和结束时间T0、T1分别相对应的要素值，并且将这些要素值存储至它们相应分配在控制器存储器26中的用于第一和第二要素46、48的控制器存储器位置。在相继的数据捕获周期期间内，计算设备30读取多阵列40并且采集针对通过控制器20扫描并且被存储在多阵列存储器位置的操作1的可操作周期所确定的开始时间和结束时间T0、T1的要素值，并且计算设备将这些要素值写入至原始数据表格50。原始数据表格50已经被配置，例如以便提供与被示做“设备1.工作位置.0”的名称44A相关联的第一表格位置，其中第一表格位置对应于由成员44“设备1工作位置”所定义的第一要素46。从多阵列40中读取的开始时间T0的要素值被写入到与第一要素46相对应的第一表格位置。相似地，第二表格位置与被示做“设备1.工作位置.1”的名称44B相关联，其中第二表格位置对应于由成员44“设备1工作位置”所定义的第二要素。从多阵列40中读取的结束时间T1的要素值被写入到在图5B中示出的与由成员44“设备1工作位置”所定义的第二要素48相对应的表格位置。

计算设备30可以处理第一数据表格50，以便将存储在第一数据表格50中的用于开始和结束时间T0、T1的要素值转换至第二数据表格52。如在图5C中所示，第二数据表格包含被命名为“设备1.工作位置”的与第一和第二要素46、48相关联的第一成员44，所述第一和第二要素通过成员44分别被定义为在图2中被描述为“使设备1前进至工作位置”的操作1的开始时间和结束时间T0、T1，其中所述第一成员44对应于操作1。写入到用于(被扫描以便确定用于可操作周期的开始和结束时间T0、T1的)可操作周期的开始和结束时间T0、T1的第一数据表格50中的要素值(例如时序数据或时间戳)通过计算设备30被转换并且关联于成员“设备1.工作位置”。第二数据表格52(包含用于扫描的可操作周期的开始和结束时间T0、T1的要素值)在使用计算设备30的情况下可以存储在数据库38中；和/或所述第二数据表格52(包含针对扫描的可操作周期所确定的开始和结束时间T0、T1的要素值)可以关联于例如对所关联的成员44和可操作周期进行识别，从所述可操作周期中确定开始和结束时间T0、T1。为了完成数据捕获周期，计算设备30可以从多阵列40中读取在图5A的多阵列40中示出的剩余数据要素T1′至T8的剩余要素值，将这些剩余要素值写入到在图5B中示出的第一数据表格50中，将剩余要素值转换至第二数据表格52以便关联于与每一个剩余要素值相对应的相应成员44，并且存储所转换的要素值使得其与对应于每一个要素值的相应成员44和从中确定所存储的要素值的可操作周期和/或扫描周期关联。可以重复数据捕获周期，使得与通过自动系统10所进行的操作序列16的相继的可操作周期相关联的、和/或通过由控制器10所执行的相继扫描周期所确定的要素值可以被转换以便关联对要素46、48进行定义的相应成员和要素值，并且可以被存储以便提供用于该要素46、48的要素值历史。

计算设备30可以被配置为分析要素值，这可以包含分析用于可操作周期或扫描周期的成员44的开始时间和结束时间值以便确定用于成员44的周期时间。例如，通过确定在开始时间T0的要素值(时序时间或时间戳)和结束时间T1的要素值(时序时间或时间戳)之间的差异，可以计算操作1的周期时间，其中在使用控制器时钟24和通过控制器20在执行扫描周期期间内和/或进行操作序列16的可操作周期期间内所接收的输入数据的情况下来确定这些值中的每一个。如之前所所描述的，用于该可操作/扫描周期的周期时间和/或有关时序时间可以存储在数据库38中，作为在先可操作/扫描周期。根据数据捕获频率可以重复数据捕获周期，以便转换和存储来自于多个在先可操作周期中的时序数据，以便提供被存储至数据库38的历史周期数据和时序数据。可以确定用于当前可操作周期的周期时间和/或有关时序数据，以便通过计算设备30对历史数据进行分析和/或比较。

在此描述的说明性示例旨在非限制性。例如，设备12中的至少一个可以不同于其他设备，并且至少一个传感器14可以不同于其他传感器14。自动系统10可以被布置，使得单个传感器14可以被配置并且用于感测相关联设备12的第一状态和第二状态并且输出与第一和第二状态中感测的一个相对应的信号。单个传感器14可以被配置为，感测设备12的群的指定状态，并且输出与设备12的群的感测状态相对应的信号。在一个示例中，对来自传感器14的输出进行触发的设备12的集合的感测状态可以对应于对达到指定状态的设备12群的第一设备12进行感测的传感器14。在另一示例中，对来自传感器14的输出进行触发的设备12群的感测状态可以对应于这样的传感器14，其感测达到指定状态的设备12群的最后设备12，例如，感测已经达到指定状态的设备12群的所有设备。

详细的说明和附图是对本说明进行支持和描述的，但是本发明的范围仅仅通过权利要求来限制。尽管已经详细地描述了用于执行要求权利的发明的一些最佳模式和其他实施例，但是存在各种替换设计和实施例用于实施在所附权利要求中定义的本发明。

Claims (20)

1.一种用于从被配置为自动化控制器的控制器捕捉自动化数据的方法，所述方法包括：

使用所述控制器执行预定数量的扫描周期；

其中以扫描频率执行所述预定数量的扫描周期的每个扫描周期；

其中利用至少包括一个操作的操作序列来定义所述扫描周期；

在所述扫描周期的每一个期间从与所述控制器通信的至少一个传感器采集输入数据；

其中所述至少一个操作对应于所述至少一个传感器；

配置包括多个数据矩阵的多阵列；

其中所述多个数据矩阵的每一个对应于所述预定数量的扫描周期中的相应一个扫描周期；

其中所述多个数据矩阵的每一个包括所述至少一个成员，第一要素利用所述至少一个成员定义，并且第二要素利用所述至少一个成员定义；

其中：

所述至少一个成员对应于所述至少一个操作；

所述第一要素具有与所述至少一个操作的开始时间对应的第一要素值，其中所述开始时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；

所述第二要素具有与所述至少一个操作的结束时间对应的第二要素值，其中所述结束时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；

所述第一要素值是在所述至少一个操作的开始时间处通过所述控制器产生的第一时间戳；

所述第二要素值是在所述至少一个操作的结束时间处通过所述控制器产生的第二时间戳；

其中配置所述多阵列包括：

在所述控制器中分配多阵列存储器位置；

所述多阵列存储器位置包括用于在所述多个数据矩阵的每一个中利用所述至少一个成员定义的所述第一要素和所述第二要素的每一个的相应控制器存储器位置；

在所述预定数量的扫描周期的每一个期间使用所述控制器确定所述第一要素值和所述第二要素值；

在所述多阵列中的所述相应的控制器存储器位置中储存用于所述预定的扫描周期的每一个的利用所述至少一个成员定义的所述第一要素值和所述第二要素值；并且

其中用于所述至少一个成员的所述第一要素值和所述第二要素值被储存在多阵列中作为用于所述预定数量的扫描周期的每一个相应扫描周期的与所述至少一个成员相关联的时间戳对。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

所述控制器包括控制器时钟；并且

所述第一时间戳和所述第二时间戳是通过所述控制器时钟产生的。

3.如权利要求1所述的方法，其中：

所述至少一个传感器包括第一传感器和至少第二传感器；

在所述扫描周期期间采集输入数据包括从所述第一传感器和所述至少第二传感器采集输入数据；

其中所述至少一个成员对应于所述第一传感器和所述至少第二传感器；

使用在所述扫描周期期间从所述第一传感器采集的输入数据确定所述第一要素值和第二要素值的至少一个；并且

使用在所述扫描周期期间从所述第二传感器采集的输入数据确定所述第一要素值和第二要素值的至少一个。

4.如权利要求1所述的方法，其中：

所述至少一个传感器是被配置为提供包括第一输入和至少不同于所述第一输入的第二输入的输入数据；

所述至少一个成员包括：

第一成员对应于所述传感器并且利用包括所述第一和第二要素的第一多个要素定义，其中所述第一和第二要素值的每一个利用所述第一输入确定；并且

至少第二成员对应于所述传感器利用至少第二多个要素定义，该第二多个要素的每一个具有利用所述至少第二输入确定的各个要素值；

所述多阵列包括所述第一和至少第二成员、以及所述第一和至少第二多个要素；

所述多阵列存储器位置包括用于所述第一和至少第二多个要素的每个相应要素的相应控制器存储器位置；并且

所述方法还包括：

将对于所述扫描周期的所述第一和至少第二多个要素的每个相应要素的相应要素值储存在所述多阵列中的所述第一和至少第二多个要素的每个相应要素的相应控制器存储器位置中。

5.如权利要求1所述的方法，其中：

所述至少一个成员利用与装置通信的所述至少一个传感器定义；并且

所述第一和第二要素的每一个利用所述装置的状态来确定。

6.如权利要求1所述的方法，其中：

所述至少一个成员利用一组装置定义；

所述至少一个传感器与所述组的装置通信；并且

其中所述第一要素利用所述组的装置的第一状态确定并且所述第二要素利用所述组的装置的第二状态确定。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

提供与所述控制器通信的计算装置；

使用所述计算装置配置第一数据表；

其中配置所述第一数据表包括在计算装置中储存用于所述多个要素的每个相应要素的相应控制器存储器位置，使得用于每个相应要素的所述控制器存储器位置的每一个与所述第一数据表中的对应位置相关联以提供多个对应位置；

以数据捕捉频率执行数据捕捉周期，使用所述计算装置；

其中所述数据捕捉频率利用所述扫描频率和所述预定数量的扫描周期定义，使得所述数据捕捉频率是与所述扫描频率不同的频率；

在所述数据捕捉周期期间使用所述计算装置读取所述控制器的多阵列存储器位置；并且

将从所述控制器的所述多阵列存储器位置读取的每个相应要素值写入到第一数据表的对应位置。

8.如权利要求7所述的方法，其中：

所述扫描周期利用扫描率表征；

所述捕捉周期利用比所述扫描率更长的持续期间的捕捉率表征。

9.如权利要求7所述的方法，其中读取所述控制器的多阵列存储器位置包括读取所述多阵列存储器位置的相应控制器存储器位置的每一个。

10.如权利要求7所述的方法，还包括：

使用所述计算装置配置第二数据表；

其中所述第二数据表被配置为将写入到所述第一数据表的多个对应位置的多个要素的相应要素值转换为所述第二表，使得所述至少一个成员与利用所述至少一个成员定义的多个要素的相应要素值相关联；

其中使用所述计算装置执行所述数据捕捉周期还包括将写入到所述第一数据表中的要素值转换为所述第二数据表；

使用所述计算装置在数据库中储存所述第二数据表；

其中利用所述至少一个成员定义的多个要素的相应要素值与数据库中的至少一个成员相关联。

11.如权利要求10所述的方法，还包括：

使用所述计算装置多次执行所述数据捕捉周期，以提供多个数据捕捉周期；并且

其中使用所述计算装置在数据库中储存所述第二数据表包括储存来自所述多个数据捕捉周期的多个要素的相应要素值，使得与来自所述多个数据捕捉周期之一的至少一个成员相关联的相应要素值能够与来自另一个所述多个数据捕捉周期的所述至少一个成员相关联的相应要素值相比较。

12.如权利要求11所述的方法，其中用于所述至少一个成员的周期时间利用所述第一时间戳和所述第二时间戳定义；

所述方法还包括：

使用所述计算装置确定用于所述至少一个成员的第一周期时间；

其中所述第一周期时间利用与来自所述多个数据捕捉周期的一个的所述至少一个成员相关联的相应的第一和第二时间戳定义。

13.一种用于从被配置为自动化控制器的控制器捕捉自动化数据的系统，所述系统包括：

控制器；

与所述控制器通信的至少一个传感器；

其中所述控制器被编程为：

以扫描频率执行预定数量的扫描周期；

其中以扫描频率执行所述预定数量的扫描周期的每个扫描周期；

在所述扫描周期的每一个期间从所述与所述控制器通信的至少一个传感器采集输入数据；

其中所述至少一个操作对应于所述至少一个传感器；

配置包括多个数据矩阵的多阵列；

其中所述多个数据矩阵的每一个对应于所述预定数量的扫描周期的相应一个；

其中所述多个数据矩阵的每一个包括所述至少一个成员，第一要素利用所述至少一个成员定义，并且第二要素利用所述至少一个成员定义；

其中：

所述至少一个成员对应于所述至少一个操作；

所述第一要素具有与所述至少一个操作的开始时间对应的第一要素值，其中所述开始时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；

所述第二要素具有与所述至少一个操作的结束时间对应的第二要素值，其中所述结束时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；

时间戳记所述至少一个操作的开始时间，使得所述第一要素值是在所述至少一个操作的开始时间处通过所述控制器产生的第一时间戳；

时间戳记所述至少一个操作的结束时间，使得所述第二要素值是在所述至少一个操作的结束时间处通过所述控制器产生的第二时间戳；

其中配置所述多阵列包括：

在所述控制器中分配多阵列存储器位置；

所述多阵列存储器位置包括用于利用每个所述多个数据矩阵中的至少一个成员定义的所述第一要素和所述第二要素的每一个的相应控制器存储器位置；

在所述预定数量的扫描周期的每一个期间使用所述控制器确定所述第一和第二要素值；

在所述多阵列中的相应控制器存储器位置中储存用于每个所述预定扫描周期的利用所述至少一个成员定义的所述第一和第二要素值；并且

其中用于所述至少一个成员的所述第一和第二要素值被储存在所述多阵列中作为与用于所述预定数量扫描周期的每一个相应扫描周期的所述至少一个成员相关联的时间戳对。

14.如权利要求13所述的系统，还包括：

与所述控制器通信的计算装置；

其中所述计算装置被编程为：

使用所述计算装置配置第一数据表；

其中配置所述第一数据表包括在所述计算装置中储存用于每个相应要素的相应控制器存储器位置，使得用于每个相应要素的所述控制器存储器位置的每一个与所述第一数据表中的相应位置相关联，以提供多个相应的位置；

以数据捕捉频率执行数据捕捉周期；

在所述数据捕捉周期期间读取所述控制器的所述多阵列存储器位置；并且

将从所述控制器的所述多阵列存储器位置读取的每个相应要素值写入到所述第一数据表的对应位置。

15.如权利要求14所述的系统，还包括：

所述至少一个传感器与至少两个装置通信；

所述操作序列包括至少两个同时操作；

其中：

所述至少两个装置的相应装置执行所述至少两个同时操作的每一个相应操作；

所述至少一个成员包括对应于所述至少两个装置的至少两个成员；

所述至少两个成员的每一个相应的成员定义第一要素和第二要素；

所述至少两个成员的所述第一要素具有对应于所述至少两个同时操作的开始时间的第一要素值，该开始时间利用所述输入数据定义并且与对于所述至少两个成员的每一个的开始时间相同；并且

所述至少两个成员的每一个相应成员的所述第二要素具有第二要素值，该第二要素值利用所述输入数据定义并且对应于由相应成员进行的还少两个同时操作的相应一个的相应结束时间。

16.如权利要求14所述的系统，还包括：

所述计算装置包括数据库，所述计算装置还被编程为：

配置第二数据表；

其中所述第二数据表被配置为将所述第一数据表的多个对应位置转换为所述第二表，使得所述至少一个成员与利用所述至少一个成员定义的所述第一和第二要素相关联；

执行所述数据捕捉周期包括将写入到所述第一数据表中的要素值转换为所述第二数据表；并且

在所述数据库中储存所述第二数据表；

其中利用所述至少一个成员定义的所述多个要素的相应要素值与数据库中的所述至少一个成员相关联。

17.如权利要求14所述的系统，还包括：

所述计算装置被编程为对于所述预定数量的扫描周期的每个扫描周期确定用于对应于所述至少一个成员的操作的周期时间；

其中所述周期时间由与所述数据库中的用于所述预定数量的扫描周期的相应的扫描周期的所述至少一个成员相关联的所述第一和第二要素值来定义。

18.一种用于从被配置为自动化控制器的控制器捕捉自动化数据的方法，所述方法包括：

使用所述控制器以扫描频率执行多个扫描周期；

其中每个扫描周期利用包括至少一个操作的操作序列定义；

在每个扫描周期期间从与所述控制器通信的至少一个传感器采集输入数据；

其中所述至少一个操作对应于所述至少一个传感器；

使用所述控制器配置多阵列，其中：

所述多阵列包括至少一个成员，第一要素利用所述至少一个成员定义，并且第二要素利用所述至少一个成员定义；

其中：

所述至少一个成员对应于所述至少一个操作；

所述第一要素具有对应于所述至少一个操作的开始时间的第一要素值，其中所述开始时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；

所述第二要素具有对应于所述至少一个操作的结束时间的第二要素值，其中所述结束时间通过所述控制器使用所述输入数据而检测；

所述第一要素值是在所述至少一个操作的开始时间处利用所述控制器产生的第一时间戳；

所述第二要素值是在所述至少一个操作的结束时间处利用所述控制器产生的第二时间戳；

其中配置所述多阵列还包括：

分配多阵列存储器位置以在所述控制器中储存所述多阵列；

所述多阵列存储器位置包括用于所述多个扫描周期的每个扫描周期的利用所述至少一个成员定义的所述第一和第二要素的每一个的相应控制器存储器位置；并且

利用所述控制器使用在所述多个扫描周期采集的输入数据来确定所述第一和第二要素值；

在所述多阵列中的相应的控制器存储器位置中储存所述多个扫描周期的每个扫描周期的用于所述至少一个成员的所述第一和第二要素值；

提供与所述控制器通信的计算装置；

其中所述计算装置具有包括第一数据表和第二数据表的数据库；

使用所述计算装置配置第一数据表；

其中配置所述第一数据表包括在所述计算装置中储存用于所述第一和第二要素的每一个的相应控制器存储器位置，使得用于每个相应要素的所述控制器存储器位置的每一个与所述第一数据表中的相应位置相关联以提供多个对应位置；

使用所述计算装置以数据捕捉频率执行数据捕捉周期；

其中所述数据捕捉频率利用所述扫描频率和所述多个扫描周期来定义；

在所述数据捕捉周期期间使用所述计算装置读取所述控制器的多阵列存储器位置；

将从所述控制器的所述多阵列存储器位置读取的每个相应要素值写入到第一数据表的对应位置；

使用所述计算装置配置第二数据表；

其中所述第二数据表被配置为将所述第一数据表的多个对应位置转换为所述第二表，使得所述至少一个成员与利用所述至少一个成员定义的所述第一和第二要素相关联；

其中使用所述计算装置执行所述数据捕捉周期还包括将写入到所述第一数据表的所述第一和第二要素值转换到所述第二数据表中；

使用所述计算装置在所述数据库中储存所述第二数据表；

其中利用所述至少一个成员定义的多个要素的相应要素值与数据库中的所述至少一个成员相关联。

19.如权利要求18所述的方法，其中：

所述至少一个传感器与至少两个装置通信；

所述操作序列包括至少两个同时操作；

所述至少两个同时操作的每一个相应操作通过所述至少两个装置的相应装置来执行；

所述至少一个成员包括对应于所述至少两个装置的至少两个成员；

所述至少两个成员的每一个相应成员定义第一要素和第二要素；

所述至少两个成员的所述第一要素具有与所述至少两个同时操作的开始时间对应的第一要素值，该开始时间利用所述输入数据定义并且与用于所述至少两个成员的每一个的开始时间相同；

所述至少两个成员的每一个相应的成员的第二要素具有第二要素值，该第二要素值利用所述输入数据定义、并且对应于通过相应成员执行的至少两个同时操作的相应一个的相应结束时间。

20.如权利要求18所述的方法，还包括：

使用所述计算装置确定与所述至少一个成员对应的操作的周期时间；

其中所述周期时间利用与所述数据库中的所述至少一个成员相关联的所述第一和第二要素值定义。