CN107407916A - 用于监视并控制工业车间的系统 - Google Patents

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Abstract

用于监视和控制工业车间（1）的系统，其包括多个处理站（ST），被分组成多个控制区域（A）。所述系统包括：多个PLCs，其中与每个区域（A）相关联的是至少一个用来监视和/或控制属于各自的控制区域（A）的站（ST）的PLC；将所述PLCs连接在一起的通信网络（LAN）；以及至少一个包括便携式计算机（TAB）并被配置用来监视和/或控制所述站（ST）的人机接口单元。所述系统包括被配置用来能够使所述便携式计算机（TAB）访问所述通信网络（LAN）和多个识别设备（DK）的装置（AP、SRV），其中与每个控制区域（A）相关联的是用于检测所述便携式计算机（TAB）在给定的控制区域（A）中的存在的各自的识别设备（DK）。以此方式，所述系统可以被配置用来执行经由所述便携式计算机（TAB）生成并寻址至给定的站（ST）的控制命令，仅如果所述便携式计算机（TAB）和所述站（ST）位于相同的控制区域（A）中。

Description

用于监视并控制工业车间的系统
技术领域
本发明涉及用于监视并控制工业车间的系统，例如用于装配和/或制造汽车的结构和/或部件。
本发明也涉及使用关于所述车间的生产和状态的信息的系统，所述信息由这样的工业生产过程产生并使之可用，例如用于监视、解决并管理所述车间的某些部分的差错和/或故障。
更详细地，本发明涉及包括人机接口的监视和控制系统，其能够使操作员显示前述关于所述车间的生产和状态的信息，并且生成和发送用于管理和控制所述车间自身或其部分的命令。
背景技术
已知类型的工业车间1或装配线的方案（例如，用于汽车的结构或部件）在图1a、1b和1c中被表示。
一般地，所述车间1包括多个处理和/或装配站ST（例如彼此级联），其中每个站ST执行给定的操作，诸如例如，对其在输入端接收到的工件和/或接收到的工件的组集进行机械加工。例如，图1a中示出的车间预设15个站ST，并且在所述过程的末端处最后一个站ST产出半成品工件。
在所考虑的实例中，整个车间1被划分成控制区域A，诸如四个区域A1、A2、A3和A4。
例如，如在图1b中示出的，每个区域A包括由同一个固定的人机接口（HMI）单元控制的站ST的子集。例如，第一区域A1可以包括第一四个站ST1、ST2、ST3和ST4。这些站被由参考标记HMI1指示的第一固定的人机接口单元监视和控制。
同样地，所述区域A2可以包括由第二固定的人机接口单元控制的下四个站。一般地， 针对不同的控制区域A，站ST的数量甚至可以是不同的。
因此，所述第一站ST1可以接收要被装配的工件并且对原始工件执行其预设的干预，用于生产要被供应在输出端的半成品工件。来自所述站ST1的输出端处的半成品产品在输入端处被供应至第二站ST2，在其处它被接收并且被夹紧在适当的位置，为了所述站ST2中预设的后续的处理，等等。
每个站ST典型地被装备有至少一个致动器装置和/或一个传感器装置，用于执行和/或监视在该站中执行的操作。例如，在每个站中执行的操作可以是：一些附加部件的装配、焊接、所述焊接的质量的控制等等。也可以存在专门执行存储和/或传输的功能的预设的站，诸如例如，站ST1、ST6、ST11和ST15，其例如可以是进料或传送带。
通常，存在于前述站ST中的是一个或多个用以使操作更快并具有高的质量的工业机器人。工业机器人是自动控制的、可重复编程的、多目标的操纵器，常常被使用在工业自动化的应用中，用于执行制造过程。因此，典型地，所述致动器装置和传感器装置被装载在所述工业机器人上，并且使得能够执行和监视各种各样的处理步骤。
所述工件在每个站ST中停留必要的时间，用来执行针对该给定的站建立的处理或操作。在一个站中的操作的末端处，所述工件被释放并且可以沿着朝向所述装配线的下一个站的路径行进。为了此目的（参见例如图1c），典型地，每个装配站ST（例如，站ST2-ST5，ST7-ST10和ST12-ST14）被装备有致动器装置AT1、AT2、AT3，…，用于执行被关联至所述站的一个或多个处理，和/或被装备有传感器装置S1、S2、S3，…，用于获取关于所述站的状态的参数。
如先前所记述的，每个控制区域A典型地被装备有固定的人机接口单元HMI。例如，在图1a中所示出的车间预设4个区域A1、A2、A3和A4，并且因此提供4个固定的人机接口单元HMI。典型地，所述固定的人机接口单元HMI被提供在邻近所述站ST的区域中，以致所述人机接口单元HMI能够监视和/或控制所述站ST。在所示出的实例中，每个固定的人机接口单元HMI监视和控制相关联的区域A的站的子集。
特别地，为了控制所述站ST，每个固定的人机接口HMI通过通信网络COM而被连接至电子控制和处理单元PLC，诸如例如，可编程逻辑控制器（PLC）。例如，如在图1b中所示出的，所述接口HMI1通过通信网络COM1而被连接至单元PLC1.
所述电子控制和处理单元PLC而又被连接至所关联的区域A的所述站ST，尤其（参见图1c）被连接至所关联的站ST的致动器AT和传感器S。例如，为了此目的，通信网络可以被使用，诸如例如，被用来与所关联的接口HMI通信的网络COM1.例如，前述通信网络可以是以太网、或CAN（控制器区域网络）总线、或一般地任何有线或无线通信网络。
此外，所述电子控制和处理单元PLC被连接至提供用于远程监视整个装配线的SCADA（监视控制和数据获取）类型的智能终端。例如，为了此目的，通信网络可以被使用，诸如例如，LAN（局域网络），例如，以太网，优选地有线方式。
当前，再者，全局监视的功能位于所述SCADA智能终端中，而在故障事件中有用的诊断、控制和干预的局部功能被设置在装配站附近的固定的人机接口HMI直接管理。
一般地，一个电子控制和处理单元PLC也可以管理多个区域A的站以及因此管理接口HMI（参见例如图2），或者反之亦然，多个电子控制和处理单元PLC可以被关联至单个区域A。
因此，一般地，先前描述的车间包括多个处理和/或装配站ST，例如用于对汽车的结构或部件执行操作。一个或多个电子控制和处理单元PLC被关联至所述装配和/或处理站ST，用来控制至少一个被关联至所述装配和/或处理站ST的致动器AT和/或传感器S。最后，至少一个人机接口单元HMI被提供，其被配置用于通过至少一个电子控制和处理单元PLC来监视或控制所述装配和/或处理站ST。
典型地，所述SCADA智能设备借助于一个或多个被设置在所述装配车间位于其中的场所之外的计算机而被实现，优选地在如下前提下：其处于受控的温度和相对干净之处。因此，前述设备甚至可以不被特别地保护以避免湿度、灰尘、温度跳跃等等。
反而，所述固定的人机接口单元HMI被放置在接近所述装配站之处并且可能遭受关于湿度、灰尘和温度跳跃的严苛的工作条件。此外，在每个车间中需要大量的固定的人机接口单元HMI，其包含高等级的内置“智能”并且为它们的安装和维护承担高的成本。
参考图3，在已知类型的车间1中，希望对站ST进行干预的操作员OP必须物理地进入在其中包含所述站ST的区域A，并且通过被关联至该区域A的所述固定的人机接口单元HMI，可以控制所述站ST。
作为替代，所述终端SCADA是专门的监视终端，所述操作员OP可以从其观察整个装配线，但是如果干预是必要的，所述操作员OP必须到达被关联至要被控制的站ST的所述固定的人机接口单元HMI，并且经由前述固定的人机接口HMI直接发送对所讨论的站而言是必要的命令。
特别地，所述固定的人机接口单元HMI位于所述站ST附近，以便能够使操作员OP观察所述车间的有效状态以及实时地看到经由他发送给所述站的命令设置的修改所导致的影响。以此方式，例如，所述操作员OP能够通过改变所述输入参数并且注意输出端处的行为来执行调整，因此执行反馈控制。
对于已知类型的车间1，所述操作员OP仅具有用来监视给定的站ST的两种可能性，即：通过所述终端SCADA或者物理地进入所关联的控制区域A并且询问所述固定的人机接口单元HMI关于所述站ST的状态而进行监视。
发明内容
按照上面已提及的内容，本发明的目的是提供用来监视和控制先前所参考的类型的工业车间的系统，其将允许方便和通用的监视和控制车间的活动，因此克服了上面概述的缺点中的一个或多个。
为了实现上述目的，本发明的主题是用于监视和控制工业车间的系统，其具有在权利要求1中指定的特征。
所述权利要求构成此处提供的涉及本发明的技术教导的不可缺的部分。
在各种实施例中，先前所描述的人机接口可以被便携式计算机代替，诸如例如，移动设备，例如平板类型的计算机，针对执行多个功能而被编程，包括所述车间的全局监视、每个单独的站的本地监视、以及所述站中的一个的本地控制。
特别地，被关联至给定的处理或装配站的所述电子控制和处理单元批准和执行由便携式人机接口单元生成的控制命令，只要所述电子控制和处理单元检测到所述便携式人机接口单元在靠近所述站的区域中存在。
根据本发明的用于监视和控制工业车间的系统的主要优点在于如下这样的事实：所述人机接口单元是便携式的，并且使得监视所述车间以及所述各种装配站能够从所述车间的内部或外部的任何位置被执行。
此外，通过用户简档的管理，每个操作员能够仅选择对他或她可访问的功能，以及具有可用的附加功能，诸如例如，教程图像或视频的显示，被设计为在一个或多个要在给定的装配站中被执行的手工操作方面指导所述操作员，用于解决任何故障。这致使所述操作员的干预更快、更好地对准目标、以及更敏锐。
例如，为了检测所述便携式人机接口单元在所述站的附近存在，所述系统可以包括多个被布置在实质上预定的位置中和/或靠近所述装配站的识别装置。每个识别装置与给定的控制区域相关联，所述给定的控制区域包括一个或多个装配和/或处理站，用于使得能够检测便携式人机接口单元在控制下的区域中的位置。
例如，在此情况下，所述识别装置可以检测便携式人机接口单元的识别，并且可以与一个或多个被关联至与所述识别装置所关联的区域相同的区域的电子控制和处理单元通信，用来确认所述便携式人机接口单元的存在。
例如，在优选的实施例中，所述便携式人机接口单元被提供用来以无线模式操作，以及用于当所述人机接口单元被带至所述识别装置的附近中时自动地与所述识别装置中的一个配对。所述便携式接口单元和所述识别装置之间的配对也可以激活命令的功能以及所述装配和/或处理站的控制，所述装配和/或处理站被关联至所述平板便携式接口单元已经执行与其配对的识别装置。
由于前述特征，根据本发明的用于监视和控制工业车间的系统具有高度的操作灵活性，适用于以不同的形式操作，并且具有借助于单个设备执行多个功能的能力。
特别地，根据本发明的用于监视和控制工业车间的系统能够经由便携式单元（例如平板电脑）执行多个功能，诸如整个车间的监视、诊断、以及如果单个装配和/或处理站发生故障时的立即干预、以及访问可用于培训操作员的具有教程功能的数据库。
特别地，使用根据本发明的便携式接口单元，如下是可能的：总体上执行车间的监视，这是之前仅经由SCADA类型的智能终端（其起单一远程控制站的作用）可获得的功能。
此外，如下是可能的：在不需要直接去各个要被监视的站的情况下监视各个装配站，即，例如如下是可能的：即使所述便携式接口单元位于最后一个站处也可以监视第一个站。
此外，每个操作员可以通过所述便携式接口单元查询所述数据库以实时地获得关于特定的站的故障的管理和解决方案的信息，而不需要像过去那样实际上必须到达所述SCADA智能终端。
本发明的另外的特征和优点将从随后的描述中呈现。
附图说明
一个或多个实施例现在将被描述，仅通过非限制性实例的方式，参考附图，其中：
-图1、2和3（其关于已知技术）已经在之前被描述；
-图4a、4b、5a和5b是根据本发明的监视和控制工业车间的系统的一些实施例的示意图；
-图6是示出了所述系统的架构以及组成该系统的元件之间的连接的框图；
-图7至9是示出了所述系统的架构以及组成该系统的元件中的一些之间的连接的另外的框图；
-图10是平板接口单元的实例；以及
-图11(a-e)示出了在所述平板接口单元上可获得的被关联至各种功能的各种全屏。
将被理解的是：为了更清楚的例示，在所述图中可见的部件不被认为是必须按比例表现。
具体实施方式
在随后的描述中示出的是各种特定的细节，目的在于提供一个或多个实施例的实例的深入理解。所述实施例可以在不具有所述特定的细节中的一个或多个的情况下，或者在采用其他方法、组件、材料等等的情况下被获得。在其他情况下，已知的结构、材料，或操作没有被详细地示出或描述，以致所述实施例的各种方面将不被掩盖。在本说明书的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用意在指示与该实施例相关的所描述的特定的配置、结构，或特征被包括在至少一个实施例中。因此，可能在本说明书的各个点中出现的诸如“在实施例中” 或“在一个实施例中”的短语不是必须指代同一个实施例。此外，特定的构造、结构，或特征可以以任何适当的方式被组合在一个或多个实施例中。
此处所使用的引用仅为了方便而被提供，并且因此不限定保护的范围或实施例的范围。
在随后的描述中，与前面已经参考现有技术描述的部件相同的部件将被相同的参考标记指示。
例如，参考标号1作为整体指示生产和/或装配车间或线，其包括多个固定的装配和/或处理站ST。例如，如在图4a中所示出的，所述车间1可以包括15个站ST，并且最后一个站ST产出成品工件。
并且在此情况下，所述车间被划分成控制区域A，诸如例如，四个区域A1、A2、A3和A4，并且每个区域A对应于彼此邻近的装配站的子集。
一般地，所述车间进一步包括用于监视和控制所述工业车间1的系统，其包括至少一个电子控制和处理单元PLC，诸如例如，可编程逻辑控制器（PLC）。特别地，如先前所描述的，这些PLC单元与所述站ST的致动器AT和/或传感器S通信，用于控制和/或监视所述站ST的操作（参见图4b）。
在各种实施例中，相应的电子控制和处理单元PLC被关联至属于给定的区域A的站ST。例如，如在图4a中所示出的，四个单元PLC1、PLC2、PLC3和PLC4可以被提供，分别用于所述四个区域A1、A2、A3和A4。
替代地，所述单元PLC的数量也可以比所述区域A的数量更低或更高。例如，在图5a中所示出的实施例中，仅两个单元PLC1和PLC2被提供，其控制所述站ST。替代地，在图5b中所示出的实施例中，七个单元PLC1，…，PLC7被提供，其控制所述站ST。特别地，给定的PLC单元也可以控制被分配给不同的区域A的站ST（例如，参见图5b的单元PLC6）。
因此，一般地，所述车间1的监视和控制的系统包括一个或多个被关联至所述装配和/或处理站ST的电子控制和处理单元PLC，用于控制被关联至所述站ST的致动器AT和/或传感器S。
此外，所述系统的架构预设以便携式计算机形式的人机接口单元，诸如例如，由参考标号TAB指示的移动设备或平板电脑。一般地，以“便携式计算机”意指便携式类型的计算机，其包括处理器、显示器意在用于显示信息、用户接口，以及可充电的蓄电池，诸如例如，电池。例如，在在其中所述处理器TAB是平板电脑的情况下，用触摸屏实现所述显示装置和所述用户接口。
如在图4a中所示出的，所述便携式计算机TAB进一步包括无线通信接口，其能够连接至连接所述电子控制和处理单元PLC的局域网络LAN。
例如，如在图4a和6中所示出的，所述网络LAN可以包括一个或多个接入点AP，并且所述便携式计算机TAB可以包括对应的无线收发器12.在此情况下，所述便携式计算机TAB和接入点AP之间的通信经由无线通信而被获得，并且所述接入点AP将所述通信转换成由所述网络LAN使用的协议。例如，所述接入点AP与所述电子控制和处理单元PLC之间的通信优选地经由有线通信而被获得，例如可以包括一个或多个交换机的以太网。
例如，所述便携式计算机TAB和所述接入点AP之间的通信可以基于IEEE 802.11标准的WIFI（无线保真）协议。特别地，在图4a中考虑的实施例中，前述无线网络覆盖整个产品线1.例如，这可以经由多个具有相同SSID（服务集标识符）的接入点AP和/或一个或多个无线信号中继器而被获得。
一般地，前述覆盖整个线1的通信网络也可以经由便携式计算机TAB而被获得，所述便携式计算机TAB包括移动无线网络的通信接口，诸如例如，GPRS（通用分组无线服务）调制解调器、UMTS（通用移动电信系统）调制解调器、HSPA（高速分组接入）调制解调器，或者LTE（长期演进）调制解调器，在其中前述接口经由移动通信协议（在图4a中由参考标号3G指示）而接上基站BS，用于能够与因特网INET通信。在此情况下，用于控制和监视所述车间1的系统可以包括路由器R，诸如例如，ADSL路由器或光纤路由器，其将所述网络LAN连接至所述因特网INET，并且能够利用通过所述因特网INET的通信而与所述便携式计算机TAB交换数据。
优选地，所述便携式计算机TAB已经在其上安装了典型的多任务类型的操作系统，其能够同时执行多个应用，诸如例如，Windows Mobile™、 IOS™、或 Android™。
在实施例中，所述便携式计算机TAB预设在被图1a、2和3中所示出的智能终端SCADA获得之前实施全局监视的功能的应用。
在实施例中，应用也实施被图1a、2和3中所显示的固定的人机接口HMI获得的本地监视的功能。
最后，在实施例中，应用提供教程图像或视频的显示功能，用于即时培训操作员OP。例如，后面的功能可以具有指导所述操作员OP关于要在给定的站ST中执行的一个或多个手工操作的目的，用于解决所述站ST的特定的故障。
一般地，上述功能可以通过被安装在所述便携式设备TAB上的单个应用或不同的应用而被实现。
如先前所记述的，所述便携式接口单元TAB包括显示装置和数据输入外围设备（例如，也可以显示键区的触摸屏），并且可以预设图像采集装置，诸如数字摄像照相机，或音频采集装置，诸如用于添加音频注释的麦克风。便携式人机接口单元TAB的实例在图10中被示出。特别地，在所示出的实例中，所述便携式计算机TAB被装备有由橡胶或硅树脂制成的保护壳或封皮C，用于保护所述接口避免任何撞击。
例如，在各种实施例中，所述便携式接口单元TAB被配置用于在屏幕上显示各种图标，每个图标被关联至不同的应用或者被关联至可经由前述数据输入外围设备选择的操作模式。
如在图7中所示出的，所述控制和监视系统也可以包括服务器类型的中央计算机SRV，用于给所述便携式计算机TAB和/或所述电子控制和处理单元PLC提供服务和数据。一般地，所述服务器SRV的功能可以经由软件代码的多个部分而被实现，所述软件代码的多个部分经由计算机或具有分布式架构（所谓的“云计算”）的处理系统而被执行。
例如，所述便携式设备TAB的操作可以经由所述中央服务器计算机SRV而被管理。由于此原因，被安装在所述便携式计算机TAB上的应用甚至可能仅仅是显示程序，并且寻址至所述电子控制/处理单元PLC的命令可以直接由所述服务器SRV生成，即所述服务器SRV可以是所谓的“终端服务器”，所有控制和监视应用被安装在其上，并且所述便携式计算机可以具有被安装在其上的所谓的“终端客户端”，其被连接至前述终端服务器SRV。
例如，如果多个便携式终端TAB被预设，则使用这样的终端服务器SRV是有利的，因为仅更新被安装在前述服务器SRV上的应用是足够的。
在一个实施例中，所述便携式计算机TAB预设应用，所述应用实施之前由图1a、2和3中示出的智能终端SCADA执行的全局监视的功能。在此情况下，使用终端服务器SRV致使（SCADA类型的）全局监视的管理甚至更有效率，因为单个计算机SRV能够执行所述车间的状态的周期性的监视，并且接收由所述电子控制和处理单元PLC产生的可能的通知。例如，这些通知可以以信号告知故障的情况。
因此，一般地，此处所描述的所述控制和监视功能可以经由被安装在所述便携式设备TAB上和/或所述中央服务器计算机SRV上的适当的应用而被获得。
此外，在各种实施例中，所述便携式人机接口单元TAB和/或所述服务器SRV被配置用于管理不同的用户简档。一般地，这些用户简档的管理可以直接在被安装在所述便携式设备TAB上的应用中被实施。然而，所述用户简档优选地被存储在所述中央服务器计算机SRV中。
例如，所述便携式人机接口单元TAB可以通过登录（LOGIN）操作识别所述操作员OP的用户简档。接下来，通过与所述中央计算机SRV的身份验证操作，所述便携式接口TAB基于由所述中央计算机SRV返回的用户简档根据与所识别的用户简档相关联的功能和可访问性的水平来设置预先定义的配置。例如，不是所有操作员OP能够具有对全局控制和/或监视的功能的访问。此外，某些操作员OP可能仅具有对给定的控制区域A的控制和监视的功能的访问。
在图11a至11e中所示出的是可以经由所述便携式接口TAB而被访问的可能的配置中的一些。例如，在所考虑的实施例中，如下是可能的：选择用于车间级别监视的通用全屏（图11a）、用于车间生产的通用全屏（图11b）、具有可选择的预定义图标的教程页面的通用全屏（图11c）、用于（SCADA类型的）全局监视或（固定的HMI类型的）本地监视的全屏、以及最后用于管理文档或视频的全屏（图11e）。
在各种实施例中，如果且仅如果所述人机接口单元TAB在各自的站ST附近，特别是当所述人机接口单元TAB位于与该站ST相关联的控制区域A中时，所述监视和控制系统被配置用于执行处理和/或装配站ST的本地控制。
一般地，为了此目的，所述系统包括定位系统，所述定位系统能够检测所述区域A中的便携式设备TAB的位置。
特别地，在各种实施例中，所述便携式计算机TAB的位置经由与识别元件配对的操作而被检测。
例如，在图4a和4b中示出的实施例中，被关联至整个车间1被分成的所述区域A中的每一个的是识别元件DK。例如，针对具有四个控制区域A1、A2、A3、A4的车间，四个存在传感器DK1、DK2、DK3、DK4因此被提供。
特别地，每个识别元件DK被设置在实质上预先定义的位置中和/或被设置在靠近各自的站ST的子集的位置中，并且能够检测在区域A中的便携式人机接口单元TAB的存在。例如，前述识别元件DK典型地被提供在在其处通常提供所述固定的人机接口HMI的位置中。
一般地，所述处理器TAB和识别元件DK之间的配对操作可以经由单向或双向通信而被执行，并且所述通信可以是有线或无线的。
因此，为了使所述人机接口单元TAB能够用于控制被包括在给定的区域A中的站ST，其必须首先与所述识别元件DK中的一个执行配对操作。
在所述便携式人机接口单元TAB已执行了与对应的识别元件DK的配对之后，与所述装配站ST（和/或所述服务器SRV）关联的所述电子控制和处理单元PLC能够批准和执行由所述便携式人机接口单元TAB生成的控制命令。
图6示出了所述监视和控制系统的第一实施例。
如先前所阐释的，所述便携式人机接口单元TAB被预先布置，用于以无线的模式被连接至与所述电子控制和处理单元PLC连接的网络LAN。例如，如先前所阐释的，所述便携式计算机TAB能够通过与至少一个接入点AP通信的收发器12上接至所述网络LAN和/或上接至所述服务器（其能够操作为网关或应用服务器）。然而，一般地，对所述处理器TAB而言，如下是足够的：能够直接或间接地（例如，经由所述服务器SRV）将监视和/或控制指令发送给所述电子控制和处理单元PLC，用于请求与各自的电子控制和处理单元PLC相关联的给定的站ST的监视和/或控制。
例如，在各种实施例中，能够建立所述便携式计算机TAB的位置的定位系统经由无线通信系统而被获得。
例如，在所考虑的实施例中，所述人机接口单元TAB包括收发器10，并且所述识别元件DK包括收发器20。
如在图6中所示出的，为了执行所述配对操作，前述收发器10和20可以被连接至各自的控制单元14和24，诸如微处理器，其分别在所述便携式计算机TAB中以及所述识别元件DK中被提供。
在各种实施例中，特别地，在在其中所述固定的人机接口（例如，图1中的所述接口HMI）不再被预设的情况下，所述设备DK此外可以被装备有紧急按钮22，用于在操作员危险的情况下阻滞各自的区域A。此外，前述紧急按钮22也可以被提供在所述便携式接口TAB上。
在各种实施例中，所述便携式计算机TAB和所述识别元件DK因此被配置用于以无线模式操作，以及用于当所述便携式接口单元TAB被带入至接近所述设备DK中的一个时自动地执行配对。
例如，在一个实施例中，配对借助于短范围通信协议而被获得，例如通过NFC（近场通信），其是在两个设备之间提供双向无线（RF）连接性的技术。
一般地，所述识别元件DK和所述便携式计算机TAB之间的单向通信也可以被使用。
例如，所述设备10或20中的一个可以经由RFID（无线频率识别）标签而被获得，一些数据被存储在其上，并且另一设备（分别是20或10）可以是RFID读取器。在此情况下，当所述便携式接口单元TAB被带入所述设备DK的动作的范围中时，所述RFID标签响应来自所述RFID读取器的远程询问。
此外，替代上述无线通信系统，其它类型的标签也可以被使用。例如，所述设备10或20中的一个可以用具有条形码识别器或二维类型的代码的标签替换，例如QR代码，并且另一设备（分别是20或10）可以是视频照相机或条形码读取器。
最后，在一个实施例中，所述人机接口单元TAB可以在物理上被设置为与所述设备DK中提供的终端接触，所述终端被设计为接收和支持所述人机接口单元TAB，以执行所述两个设备的配对。因此，一般地，所述人机接口单元TAB和所述识别装置DK1之间的通信可以是有线的。
因此，不管所述元件10和所述元件20之间的通信是单向的还是双向的，所述元件10或20中的一个存储代码，并且所述元件10和20中的另一个是读取所述代码的读取器。因此，前述代码可以是唯一地识别便携式设备TAB或识别元件DK的代码。
在各种实施例中，所述设备DK此外被连接至至少一个电子控制和处理单元PLC和/或所述服务器SRV。例如，所述设备DK可以经由所述通信网络COM而被连接至电子控制和处理单元PLC，所述通信网络COM被用于所述电子控制和处理单元PLC和所关联的站ST之间的通信（在图6中由COMa指示），否则附加的通信网络（在图6中由COMb指示）可以被使用，其将所述设备DK直接连接至至少一个电子控制和处理单元PLC。此外，所述设备DK也可以被连接至所述网络LAN。
例如，在第一实施例中，所述识别设备DK周期性地监视在其附近的便携式计算机TAB的存在，并且当便携式设备TAB的存在被检测到时，所述设备DK读取与所述便携式设备TAB相关联并且唯一地识别给定的便携式设备TAB的代码，在下文中被称为TAB_ID。
接下来，所述识别设备DK用其自己的标识符将前述代码TAB_ID（在下文中被称为DK_ID）发送给各自的电子控制和处理单元PLC和/或发送给所述服务器SRV，以此方式以信号发送所述便携式设备TAB的位置，即所述便携式设备TAB位于其中的所述控制区域A。实际上，所述标识符DK_ID不仅识别给定的设备DK，而且识别给定的控制区域A。
在此情况下，当相应的便携式设备TAB请求对被关联至给定的区域A的给定的站ST的控制时，被关联至该站ST和/或所述服务器SRV的电子控制和处理单元PLC可以根据所检测的位置允许或禁止对所述站ST的控制。以此方式，所述便携式设备TAB仅仅能够控制与同一个区域A关联的站ST。
例如，典型地，控制命令是指令，其包括标识发送所述控制请求的接口单元TAB的字段、标识所述命令寻址至其的站ST的字段（即标识站ST的给定的致动器AT的代码），以及包含适当的指令的字段。在此情况下，如果所述便携式设备TAB没有位于同一个区域A内，则所述服务器SRV可能不将所述控制命令发送至与所述站ST关联的电子控制和处理单元PLC，和/或如果指令接收自不位于同一区域中的便携式计算机TAB，则被关联至所述站ST的电子控制和处理单元PLC可能不执行所述命令。
替代地，如先前记述的，在各种实施例中，所述本地和全局监视功能可以在所有情况下工作。
替代地，在在其中所述便携式计算机TAB被配置用于检测在其附近的所述设备DK的情况下，所述便携式计算机TAB读取被关联至所述设备DK的所述代码DK_ID，其而又识别给定的区域。特别地，短范围通信（即仅仅几米的通信）优选地被用来使所述便携式设备TAB与所述识别设备DK配对，并且因此所述便携式设备TAB仅能够一次检测一个设备DK。
在此情况下，所述便携式计算机TAB不仅可以在控制命令中包括要被控制的站ST的标识符，而且可以在控制命令中包括所述便携式计算机TAB与其配对的识别设备的标识符DK_ID。
因此，同样地在此情况下，被关联至前述站ST和/或所述服务器SRV的电子控制和处理单元PLC可以根据所检测的位置允许或禁止对所述站ST的控制，并且所述便携式设备TAB仅可以控制被关联至同一个区域A的站ST。例如，如果要被控制的站ST不位于经由所述代码DK_ID识别的所关联的区域A中，所述服务器SRV可能不将控制命令发送给被关联至所述站ST的电子控制和处理单元PLC（或者被关联至所述站ST的电子控制和处理单元PLC可能不执行所述命令）。
一般地，所述配对操作也可能直接影响被安装在所述便携式设备TAB上或者经由所述服务器SRV管理的应用的功能；例如，在所述便携式接口单元TAB上，其可以激活仅针对与所述便携式接口单元TAB与其接上的控制区域A相关联的站ST的命令和控制的功能。
因此，在所描述的控制和监视系统中，所述接口单元TAB被编程用来执行多个功能，诸如：
-“高轮廓”接口功能，其与所述电子控制和处理单元PLC协作用于所述车间的全局监视；
-“低轮廓”接口功能，其与电子控制和处理单元PLC协作用于监视和控制被关联至给定的控制区域A的所述处理和/或装配站ST；以及
-用于显示针对操作员的教程图像或视频的功能，被设计用来指导所述操作员关于要在给定的装配站中执行一个或多个手工操作，用于解决故障的情况。
在先前描述的实施例中，两个不同的通信通道被提供：第一通信通道（例如，图5a中的RFID通信通道）用于检测便携式计算机TAB的位置；以及第二通信通道（例如，图5a中的WiFi通信通道）用于发送监视和控制命令。实际上，在此情况下，所述便携式接口单元TAB例如经由接入点AP以及可能的所述服务器SRV而连接上所述第二网络LAN，用于与所述电子控制和处理单元PLC通信。替代地，所述第一网络RFID被用来与识别设备DK配对，其具有检测在所述控制区域A的一个内的便携式计算机TAB的位置的目的。在此情况下，在所述便携式接口TAB与所述电子控制/处理单元PLC之间交换用于控制和监视所述站ST的命令仅仅通过所述网络LAN而被获得。
一般地，这两个通信甚至可以在同一个通信通道之上被进行。
例如，如在图8中所示出的，可以用收发器替代所述识别设备DK，诸如例如，接入点AP、诸如WiFi接入点。因此，在此情况下，收发器AP被关联至整个车间1被划分成的每个区域A。例如，针对具有四个控制区域A1、A2、A3和A4的车间，四个收发器或接入点AP1、AP2、AP3、AP4因此被预设。在此情况下，所述便携式计算机TAB和接入点AP之间的通信经由无线通信而被进行，并且所述接入点AP将所述通信转换成被用于所述网络LAN的协议。
因此，与先前所描述的实施例相比较，所述接入点AP现在处于实质上固定的位置，并且各个接入点AP被分配给每个控制区域A。
此外，在所考虑的实施例中，与给定的接入点AP的连接代替了与所述识别设备DK的配对，即所述接入点AP现在也表示用于检测所述便携式计算机TAB的位置的识别设备DK。
例如，所述便携式计算机TAB可以在针对控制的请求中包括具有识别所述便携式计算机TAB连接至其上的接入点的代码的字段，诸如例如，MAC地址和/或所述接入点AP的SSID。在此情况下，如果所控制的站ST不位于被分配给各自的接入点AP的区域A中，所述服务器SRV可能不发送控制命令，和/或所述电子控制和处理单元PLC可能不执行所述命令。
在一个实施例中，所述服务器SRV或所述电子控制和处理单元PLC也可以检测与给定的便携式计算机TAB关联的所述接入点AP的标识符。例如，在一个实施例中，所述接入点AP被配置为具有NAT（网络地址转换）的路由器，并且因此所述接入点AP用其自己的IP地址替换所述处理器TAB的IP地址。因此，仅仅如果这些命令来自给定的IP地址，所述服务器SRV能够发送控制命令，否则所述电子控制和处理单元PLC可以执行控制命令。以相似的方式，另一个识别所述接入点的元件也可以被使用，诸如例如，其MAC地址。
此外，在各种实施例中，每个接入点AP可以给所述便携式计算机TAB分配取自一定范围的非重叠的IP地址的IP地址。以此方式，所述便携式计算机TAB的IP地址也可以直接标识所述便携式计算机TAB位于其中的区域A。
最后，图9显示了使用防火墙FW来阻止所述命令的机制的实施例。前述防火墙可以是附加的硬件元件，或者经由例如所述服务器SRV中的软件代码而被实现。
在所考虑的实施例中，所述网络LAN被分成多个子网络，在其中针对每个控制区域A提供一个子网络。
此外，被提供给每个子网络的是至少一个电子控制和处理单元PLC，其控制被分配给相应的区域A和一个接入点AP的站ST。例如，四个区域A1、A2、A3和A4在所述实施例中被示出，并且因此四个子网络LAN1、LAN2、LAN3和LAN4以及四个接入点AP1、AP2、AP3和AP4被提供。
在各种实施例中，每个子网络具有不同范围的IP地址，例如192.168.1.X用于所述网络LAN1，192.168.2.X用于所述网络LAN2，192.168.3.X用于所述网络LAN3，以及192.168.4.X用于所述网络LAN4。
因此，连接上给定的接入点的便携式计算机TAB仅具有对被分配给各个接入点的各个子网络的访问，例如，所述网络LAN1用于所述接入点AP1.因此，在一个实施例中，所述便携式计算机TAB可以在各自的子网络中自由地发送和执行监视和控制指令。
一般地，每个电子控制和处理单元PLC和/或所述服务器SRV因此可以被配置用于仅允许控制位于被关联至所述子网络的控制区域A中的站，所述便携式计算机TAB位于其中，并且禁止来自位于其它子网络中的便携式计算机TAB的控制命令的执行。
替代地，在所考虑的实施例中，所述控制命令经由将所述子网络LAN1、LAN2、LAN3和LAN4连接在一起的防火墙FW而被阻止。特别地，该防火墙FW被配置用于使监视命令通过，但是阻止在所述子网络之间发送控制命令。例如，这可以经由在协议级别上过滤而被获得，或者通过给所述控制通信分配不同于用于监视通信的端口的端口并且阻止被分配给所述控制通信的端口。
因此，在此实施例中，所述便携式计算机TAB可以选择所述接入点AP并且因此选择应被控制的网络。
此实施例呈现如下缺点：WiFi无线网络可以具有宽的覆盖范围（几十米），而对于所述识别元件和所述便携式计算机TAB之间的通信，短范围通信（例如1米和5米之间）可以被使用。因此，所述便携式计算机TAB也可以连接上远程接入点。
在一个实施例中，为了克服上述问题，所述接入点的传输功率可以被降低，因此限制所述接入点的覆盖范围。此外，在一个实施例中，所述便携式计算机TAB可以被配置用于自动地连接上具有最高传输功率的接入点，其因此应对应于最近的接入点。
根据本发明的系统的通用架构是完全灵活的，并且能够经由使用具有附加的功能的便携式终端TAB而最优化全局和局部监视。
此外，拓展内容（诸如直接在所述场点上的教程视频）的可能性能够使操作员OP学习要被执行的操作，以便实时地执行它们，以及直接控制所述站ST的反应，因此加速和优化随任何故障发生的干预。
当然，在没有对本发明的原理的偏见的情况下，结构和所述实施例的细节可以关于此处仅通过实例的方式已被描述和示出的内容而显著地变化，由此不脱离本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于监视和控制工业车间（1）的系统，包括多个装配和/或处理站（ST），其中所述站（ST）被划分成多个控制区域（A），所述系统包括：
-多个电子控制和处理单元（PLC），其中被关联至每个控制区域（A）的是至少一个电子控制和处理单元（PLC），所述至少一个电子控制和处理单元（PLC）用于监视和/或控制属于各自的控制区域（A）的所述站（ST）；
-将所述电子控制和处理单元（PLC）连接在一起的通信网络（LAN）；以及
-至少一个被配置用于监视和/或控制所述站（ST）的人机接口单元，
所述系统的特征在于：
-所述至少一个人机接口单元包括具有无线收发器（12）的便携式计算机（TAB），其中所述便携式计算机（TAB）被编程（SRV）用于执行多个功能，包括所述工业车间（1）的全局监视，所述站（ST）中的至少一个的本地监视，以及所述站（ST）中的至少一个的本地控制；
-所述系统包括被配置用于能够使所述便携式计算机（TAB）通过所述无线收发器（12）访问所述通信网络（LAN）的装置（AP、R、SRV），以如下这样的方式：所述便携式计算机（TAB）可以发送监视和/或控制命令给所述电子控制和处理单元（PLC）；
-所述系统包括多个识别设备（DK；AP），其中被关联至每个控制区域的是用于检测在给定的控制区域（A）中的所述便携式计算机（TAB）的存在的相应的识别设备（DK；AP）；以及
-所述系统被配置用于仅如果所述便携式计算机（TAB）和所述给定的站（ST）位于相同的控制区域（A）中则执行经由所述便携式计算机（TAB）生成并寻址至给定的站（ST）的控制命令。
2.根据权利要求1所述的系统，其中每个识别设备（DK；AP）在其内已存储（20）了唯一地识别所述相应的识别设备（DK；AP）的代码，并且因此识别被关联至所述相应的识别设备（DK；AP）的所述控制区域（A）。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，为了检测所述便携式计算机（TAB）位于其中的所述控制区域（A），所述便携式计算机（TAB）包括被配置用于检测识别设备（DK;AP）的存在和读取唯一地识别所述相应的识别设备（DK;AP）的代码的读取器（10），并且其中所述便携式计算机（TAB）被配置（SRV）用于将所述唯一地标识所述相应的识别设备（DK;AP ）的代码包括在每个控制命令中。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的系统，其中每个便携式计算机（TAB）已经在其内存储（10）了唯一地识别所述相应的便携式计算机（TAB）的代码。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，为了检测所述便携式计算机（TAB）位于其中的控制区域（A），所述识别设备（DK;AP）包括被配置用于检测便携式计算机（TAB）的存在并读取唯一地识别所述相应的便携式计算机（TAB）的代码的读取器（20），并且其中所述系统被配置用于仅如果所述识别设备（DK；AP）已检测到所述给定的站（ST）位于其中的控制区域（A）中的所述便携式计算机（TAB）的存在则执行经由所述便携式计算机（TAB）生成并寻址至给定的站（ST）的控制命令。
6.根据前述权利要求中的任一个权利要求所述的系统，其中所述识别设备（DK;AP）和所述便携式计算机（TAB）经由短范围无线通信和/或有线通信进行通信。
7.根据权利要求6所述的系统，其中：
-所述便携式计算机（TAB）和/或每个识别设备（DK;AP）包括无线频率标识符标签（RFID）；和/或
-所述便携式计算机（TAB）在物理上被设置为与被预先安装在所述识别设备（DK;AP）中的一个中的终端接触。
8.根据前述权利要求中的任一个权利要求所述的系统，其中被配置用于能够使所述便携式计算机（TAB）访问所述通信网络（LAN）的所述装置（AP，R，SRV）包括至少一个被连接至因特网（INET）的接入点（AP）和/或一个路由器（R）。
9.根据权利要求8所述的系统，其中相应的接入点（AP）以如下这样的方式被关联至每个控制区域（A）：所述便携式计算机（TAB）可以发送监视和/或控制命令给所述至少一个被关联至所述控制区域（A）的电子控制和处理单元（PLC）。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述接入点（AP）表示用于检测在给定的控制区域（A）中的所述便携式计算机（TAB）的存在的所述识别设备（DK;AP）。
11.根据前述权利要求中的任一个权利要求所述的系统，其中所述电子控制和处理单元（PLC）被配置用于仅如果所述便携式计算机（TAB）和所述给定的站（ST）位于相同的控制区域（A），则执行经由便携式计算机（TAB）生成并寻址至给定的站（ST）的控制命令。
12.根据前述权利要求中的任一个权利要求所述的系统，其包括服务器类型的中央计算机（SRV），其中所述便携式计算机（TAB）被配置用于连接上所述中央计算机（SRV），用于发送所述监视和/或控制命令至所述电子控制和处理单元（PLC）。
13.根据前述权利要求中的任一个权利要求所述的系统，其中所述中央计算机（SRV）被配置用于仅如果所述便携式计算机（TAB）和所述给定的站（ST）位于相同的控制区域（A）中则发送经由便携式计算机（TAB）生成并且寻址至给定的站（ST）的控制命令。
14.根据前述权利要求中的任一个权利要求所述的系统，其中将所述电子控制和处理单元（PLC）连接在一起的所述通信网络（LAN）包括被配置用于仅如果所述便携式计算机（TAB）和所述给定的站（ST）位于相同的控制区域（A）中则传送经由便携式计算机（TAB）生成并寻址至给定的站（ST）的控制命令的装置（FW）。
15.根据前述权利要求中的任一个权利要求所述的系统，其中所述便携式计算机（TAB）被配置（SRV）用于管理各种用户简档。
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