CN110366709B - 运行工业过程自动化系统的工程系统的方法和控制程序 - Google Patents

运行工业过程自动化系统的工程系统的方法和控制程序 Download PDF

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Abstract

在用于工业过程自动化系统的工程系统中，工业过程自动化系统的组件分别由工程系统中的基于计算机的对象代表并且被持久地存储在工程数据库(152)中。通过统一的服务接口(130)将工程系统的功能作为服务(131‑133)提供。用于查询或处理存储在工程数据库(152)中的对象的过程序列和状态被存储在与工程数据库(152)分开的订单数据库(151)中。通过与统一的服务接口(130)分开的订单接口(120)实现对存储在订单数据库(151)中的过程序列和状态的访问。

Description

运行工业过程自动化系统的工程系统的方法和控制程序
技术领域
工业自动化系统用于监视、控制和调节技术过程，尤其用在制造自动化、过程自动化和楼宇自动化的领域，并且实现了控制装置、传感器、机器和技术设备的基本自主的运行。由过程自动化系统可靠提供监视、控制和调节功能的基本基础是：在工程系统或规划系统中完成并正确检测和映射工业过程自动化系统的组件。
背景技术
借助于工程系统尤其能够规划用于自动化设备的控制程序，控制程序设置用于将技术设备或复杂机器的图像及其控制或调节可视化。在控制程序的运行期间或在运行操作期间，技术过程由例如是可编程逻辑控制器的自动化设备控制或调节。在运行操作期间的过程监视的范畴中，操作员能够调用过程图像，以获得当前系统状态的概览并执行过程控制或操作。
EP 1 166 215 B1描述了一种用于由技术设备自动恢复工程数据的方法，其中工程对象和运行时间对象由统一的对象模型描述。由此，能够在对象层级限定在工程对象与运行时间对象之间的直接对应关系，从而不会由于设备组件到对象模型的映射发生信息丢失。此外，能够进行工程对象与运行时间对象之间的直接通信。
EP 2 808 749 B1公开了一种用于在工业自动化系统的操作设备与监视设备之间交换控制信息的方法。基于控制信息，在相应的操作设备和监视设备的图形用户界面上将由自动化设备控制或调节的技术设备的至少部分图像可视化。代表技术设备的基于计算机的对象的元件被分配给可视化图像，该对象由在相应的操作和监视设备上设置的运行时间环境提供。不同操作和监控设备上提供的全部对象类型均可根据跨设备访问的统一寻址方案提供。
US 6 063 128涉及一种系统，其包括存储设备、硬件或软件的第一和第二平台、持久便携式数据模型、以及依赖于第一和第二平台的基于计算机的建模系统。每个平台具有至存储设备的接口并提供取决于系统的服务。第一平台被分配第一操作系统类型和第一计算机硬件类型，而第二平台被分配第二操作系统类型和第二计算机硬件类型。便携式数据模型以与平台无关的格式存储在存储设备中并包括持久性组件对象。另外，用于第一平台的基于计算机的建模系统存储在存储设备的第一存储区中，而用于第二平台的基于计算机的建模系统存储在存储设备的第二存储区中。每个基于计算机的建模系统提供服务，以从存储设备中检索便携式数据模型，该数据模型通过添加和移除组件对象被改变并且被持久地存储在存储设备中。此外，每个基于计算机的建模系统包括静态内核和动态软件框架。内核在相应的平台上运行并且形成至相关操作系统和相应计算机硬件的接口。软件框架在相应的平台上运行，还形成至相关内核的接口，并且分别提供独立于平台的图形用户界面。
由工程系统管理的设备数据在技术设备的寿命周期期间进行不断的调整和改变，尤其在维护或现代化工作的范畴中进行。通常，各种用户组通过不同的固定或移动操作设备来访问设备数据。EP 1 906 274 A2、EP 3 051 369 A1和EP 2 221 694 A1分别公开了用于访问分布式技术系统的工程或配置数据的方法。
发明内容
本发明的目的是：提供一种用于运行工程系统的方法，该工程系统用于工业过程自动化系统，该方法通过多种不同的操作设备访问工程数据，并且用于在生产运行中为搜索或处理请求而调整处理过程，并且还给出一种实现该方法的控制程序。
按照用于运行工业过程自动化系统的工程系统的根据本发明的方法，工业过程自动化系统的组件分别由工程系统中的基于计算机的对象代表并且被持久地存储在至少一个工程数据库中，工程数据库与工程系统的至少一个服务器相关联。由服务器在分级的对象结构中管理对象，其中，对象结构包括对象之间的关联性。由服务器将工程系统的功能作为服务通过统一的服务接口提供，以用于不同类型的客户的应用。
根据本发明，通过分配给服务器的网关形成统一的服务接口，由该网关以客户专用的方式提供工程系统的服务。对于客户专用的服务请求识别至少一个相应的客户类型。根据客户类型将客户专用的服务请求转发到网关的客户专用的服务接入点。
根据本发明，存储在工程数据库中的对象包括技术设备的在操作方面使用的生产数据。而用于查询和/或处理存储在工程数据库中的对象的过程序列和状态被存储在与工程数据库分开的订单数据库中，其中，过程序列和状态由订单数据库中的订单处理对象代表，并且过程序列和状态包括在查询和/或处理存储在工程数据库中的对象时的与事件相关的状态转换。由订单处理服务借助存储在订单数据库中的订单处理对象对存储在工程数据库中的对象进行查询和/或处理。此外，通过与统一的服务接口分开的、服务器侧的订单接口实现对存储在订单数据库中的过程序列和状态的访问。通过以解耦的方式提供工程系统和订单接口的服务以及将工程数据库与订单数据库分开，用于查询和/或处理询问的过程序列能够简单地并且以不直接访问生产方面使用的设备数据的方式进行调整。
根据本发明方法的优选设计方案，工程系统的服务和订单处理服务通过统一的事件接口输出能由另外的服务使用的事件消息。事件消息能够由工程系统的服务或订单处理服务选择，以用于与事件相关的控制。通过这种方式，能够可靠且有效地将独立提供的服务关联在一起。
优选地，借助于分配给服务器的网关以客户专用的方式提供订单接口。有利地，为对订单接口进行的客户专用的访问识别至少一个相应的客户类型。根据相应的客户类型将客户专用的访问转发到在网关的客户专用的接入点。通过这种方式，订单接口被提供用于各种不同的客户端设备类型。根据本发明的另一有利设计方案，为使用工程系统的服务和订单接口，通过网关认证客户。此外，工程系统能够包括多个服务器，客户侧的服务请求取决于负载地被转发给多个服务器以进行处理。因此，能够简单地衡量工程系统。
根据本发明方法的另一有利的设计方案，将由用户选择的为进行处理而设定的对象从工程数据库加载到至少一个处理存储区中。在此，为该对象和该处理存储区各自分配一个有访问许可的用户。第一处理存储区作为有访问许可的用户被分配给第二处理存储区，第一处理存储区在等级方面优先于第二处理存储区，其中，在优先的处理存储区中的第一对象与在次要的处理存储区中的第二对象具有相同的对象标识符，第一对象是第二对象的前身(Vorgaenger)。
当用户在客户侧开始释放加载到选定的处理存储区中的、待释放的对象时，则检查：选定的处理存储区是否被分配一个直接优先的处理存储区。在否定的检查结果的情况下，将加载到选定的处理存储区中的、待释放的对象回写到工程数据库中。在肯定的检查结果的情况下，将加载到选定的处理存储区中的、待释放的对象回写到直接优先的处理存储区中。通过这种方式，多个不同的用户能够进行规划工作。
优选地，为处理存储区各自分配一个层信息。在此，分配给选定的处理存储区的层信息与分配给直接优先的处理存储区的层信息相差一个等级。由此，在直接优先的处理存储区中的第一对象与在次要的处理存储区中的第二对象具有相同的对象标识符，并且第一对象具有匹配的有访问许可的用户，第一对象是第二对象的前身。
根据本发明的一个特别优选的设计方案，加载到处理存储区中的对象与存储在数据库中的对象叠加地显示在客户侧的图形用户界面上，并且其中，加载到次要的处理存储区中的对象与加载到优先的处理存储区中的对象叠加地显示在客户侧的图形用户界面上。以这种方式，为进行处理，只有实际需要的数据被加载到至少一个用户存储区中，而其他生产方面使用的设备数据在工程数据库中保持不变。
根据本发明的、用于运行工业过程自动化系统的工程系统的控制程序能被加载到计算机的主存储区中并且具有至少一个代码段，当控制程序在计算机中运行时，该代码段的执行之前阐述的步骤。
附图说明
接下来，参考附图并使用实施例更详细地阐述本发明。附图示出：
图1示出用于工业过程自动化系统的工程系统的、具有多个客户和一个服务器的布置结构，
图2示出在客户的图形用户界面上的处理存储区的叠加的示意图。
具体实施方式
在图1中示出的布置结构包括用于工业过程自动化系统的工程系统的服务器104，其中工业过程自动化系统的组件分别由基于计算机的工程对象代表并且被持久地存储在服务器侧的工程数据库(ENG)152中。工程对象在分级的对象结构中由服务器104管理。在此，对象结构包括工程对象之间的关联性。通过统一的服务接口(SRV_INT)130将工程系统的功能作为服务(SRV_1、SRV_2、SRV_n)131-133提供，以用于多个固定或移动的客户(CL_1、CL_2、CL_n)101-103，这些客户在设备类型、硬件平台或软件平台上有显著的不同。针对存储在工程数据库152中的工程对象的、客户侧的查询或处理请求被转发至订单处理服务(TSK_SRV)121。
存储在工程数据库152中的对象包括技术设备的在操作方面使用的生产数据。另一方面，用于查询或处理存储在工程数据库152中的对象的处理序列和状态被存储在与工程数据库152分开的订单数据库(TSK)151中。处理序列和状态由订单数据库中的订单处理对象代表，并且处理序列和状态包括在查询和/或处理存储在工程数据库152中的对象时的与事件相关的状态转换。对存储在工程数据库152中的对象的查询和/或处理由订单处理服务121借助存储在订单数据库151中的订单处理对象实现。为了访问存储在订单数据库151中的处理序列和状态，设有与统一的服务接口130分开的、服务器侧的订单接口(TSK_INT)120。
工程系统的服务131-133和订单处理服务121通过统一事件接口(EVT_INT)140输出能由另外的服务使用的事件消息，这些事件消息能够由工程系统的服务131-133或订单处理服务121选择或取消，以用于与事件相关的控制。
通过分配给服务器104的网关(CL_GWY)110形成统一的服务接口130，由该网关110以客户专用的方式提供工程系统的服务131-133。为客户专用的服务请求识别相应的客户类型。根据客户类型，将客户专用的服务请求转发到网关110的客户专用的服务接入点(SAP_CL1、SAP_CL2、SAP_CLn)111-113。
针对特定客户还由服务器侧的网关110提供订单接口120。为此，网关110在客户侧访问订单接口120时识别相应的客户类型。根据客户类型，将客户专用的访问转发到网关110的多个客户专用的接入点111-113。另外，网关110设置成，为使用工程系统的服务131-133和订单接口120对客户101-103进行认证。原则上，工程系统能够包括多个服务器，这些服务器依据原理设计为与服务器104相同，并且客户侧的服务请求取决于负载地被转发给服务器以进行处理。
通过创建工程系统的处理区(下面称为处理层)，能够由多个用户并行处理工程数据和设备对象。当处理在处理层中的工程对象时，技术设备的原始数据库保持不变，除非有另外的处理。仅在处理之后，在释放过程的范畴中对工程对象的修改才被与原始数据库合并处理并且被释放到设备的在操作方面使用的生产数据库中。
为了进行处理，通过用户选择预设的工程对象从工程数据库152中读出并以写入的方式加载到至少一个处理层中。在此，至少一个有访问许可的用户或所有者被分配工程对象和处理层。除了从工程数据库152加载工程对象之外，还能够在处理层中生成新的工程对象。
处理层能够具有在等级方面相对于另外的处理层的关联性。在此，被指派为第二处理层的所有者的第一处理层在等级方面优先于第二处理层。因此，在优先的处理层中的第一工程对象是第二工程对象的前身，第一工程对象与在次要的处理层中的第二工程对象具有相同的对象标识符。在本实施例中，为处理层分别分配层信息。分配给选定的处理层的层信息与分配给直接优先的处理层的层信息刚好相差一个等级。在直接优先的处理层中的第一工程对象是第二工程对象的前身，第一工程对象与在次要的处理层中的第二工程对象具有相同的对象标识符以及相同的所有者。
当用户在客户侧开始释放加载到选定的处理层中的、待释放的对象时，则检查：选定的处理层是否被分配直接优先的处理层。在否定的检查结果的情况下，将加载到选定的处理层中的、待释放的工程对象回写到工程数据库152中。在肯定的检查结果的情况下，将加载到选定的处理层中的、待释放的工程对象回写到直接优先的处理层中。
根据在图2中示意性示出的、处理层202、203在客户侧的图形用户界面204上的叠加，加载到选定的处理层203中的工程对象O1”、O4”、O5’、O7’、O8’一方面与存储在服务器侧的数据库(201)中的生产数据存量O1-O4、O6、O8-O9叠加地示出。另一方面，这些工程对象O1”、O4”、O5’、O7’、O8’与在优先的处理层202中加载的工程对象O2’、O4’、O5、O6’、O7、O9’叠加地示出。根据图2所示的示例中，工程对象O1”、O2’、O3、O4”、O5’、O6’、O7’、O8’、O9’在图形用户界面204上可见。

Claims (10)

1.一种用于运行工程系统的方法，所述工程系统用于工业过程自动化系统，其中，
-所述工业过程自动化系统的组件分别由所述工程系统中的基于计算机的对象代表并且被持久地存储在至少一个工程数据库(152)中，所述工程数据库与所述工程系统的至少一个服务器(104)相关联；
-由所述服务器在分级的对象结构中管理所述对象，其中，所述对象结构包括所述对象之间的关联性；
-由所述服务器将所述工程系统的功能作为服务(131-133)通过统一的服务接口(130)提供，以用于不同类型的客户的应用；
-通过分配给所述服务器(104)的网关(110)形成所述统一的服务接口(130)，由所述网关以客户专用的方式提供所述工程系统的所述服务(131-133)；
-对于客户专用的服务请求识别至少一个相应的客户类型，并且根据所述客户类型将客户专用的服务请求转发到所述网关(110)的客户专用的服务接入点(111-113)；
其特征在于，
-存储在所述工程数据库(152)中的所述对象包括技术设备的在操作方面使用的生产数据；
-用于查询和/或处理存储在所述工程数据库(152)中的对象的过程序列和状态被存储在与所述工程数据库(152)分开的订单数据库(151)中，其中，所述过程序列和状态由所述订单数据库中的订单处理对象代表，并且所述过程序列和状态包括在查询和/或处理存储在所述工程数据库(152)中的对象时的与事件相关的状态转换；
-借助存储在所述订单数据库(151)中的订单处理对象，由订单处理服务(121)对存储在所述工程数据库(152)中的对象进行查询和/或处理；
-通过与所述统一的服务接口(130)分开的、服务器侧的订单接口(120)实现对存储在所述订单数据库(151)中的过程序列和状态的访问。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工程系统的所述服务(131-133)和所述订单处理服务(121)通过统一的事件接口(140)输出能由另外的服务使用的事件消息，所述事件消息能够由所述工程系统的所述服务(131-133)和/或所述订单处理服务(121)选择以用于与事件相关的控制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助于分配给所述服务器的所述网关(110)以客户专用的方式提供所述订单接口(120)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，为对所述订单接口(120)进行的客户专用的访问识别至少一个相应的客户类型，并且根据相应的该客户类型将客户专用的访问转发到在所述网关(110)的客户专用的接入点。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，为使用所述工程系统的服务(131-133)和所述订单接口(120)，通过所述网关(110)认证所述客户(101-103)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述工程系统包括多个服务器，客户侧的服务请求取决于负载地被转发给多个所述服务器以进行处理。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将由用户选择的为进行处理而设定的对象从所述工程数据库加载到至少一个处理存储区中，其中，为该对象和该处理存储区各自分配一个有访问许可的用户，其中，第一处理存储区(202)作为有访问许可的用户被分配给第二处理存储区(203)，所述第一处理存储区在等级方面优先于所述第二处理存储区(203)，其中，在优先的处理存储区中的第一对象(O4’、O5、O7)与在次要的处理存储区中的第二对象(O4”、O5’、O7’)具有相同的对象标识符，所述第一对象是所述第二对象的前身，当用户在客户侧开始释放加载到选定的处理存储区中的、待释放的对象时，则检查：该选定的处理存储区是否被分配一个直接优先的处理存储区，其中，在否定的检查结果的情况下，将加载到该选定的处理存储区中的、待释放的对象回写到所述工程数据库中，并且其中，在肯定的检查结果的情况下，将加载到该选定的处理存储区中的、待释放的对象回写到该直接优先的处理存储区中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，为处理存储区各自分配一个层信息，其中，分配给选定的处理存储区的层信息与分配给直接优先的处理存储区的层信息相差一个等级，并且其中，在直接优先的处理存储区中的第一对象与在次要的处理存储区中的第二对象具有相同的对象标识符，并且所述第一对象具有匹配的有访问许可的用户，所述第一对象是所述第二对象的直接的前身。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，加载到处理存储区中的对象与存储在所述工程数据库中的对象叠加地显示在客户侧的图形用户界面上，并且其中，加载到次要的处理存储区中的对象与加载到优先的处理存储区中的对象叠加地显示在客户侧的图形用户界面上。
10.一种存储介质，具有用于运行工程系统的控制程序，所述工程系统用于工业过程自动化系统，其中，所述控制程序能被加载到计算机的工作存储区中并且具有至少一个代码段，当所述控制程序在所述计算机中运行以执行所述代码段时，
-所述工业过程自动化系统的组件分别由所述工程系统中的基于计算机的对象代表并且被持久地存储在至少一个工程数据库(152)中，所述工程数据库与所述工程系统的至少一个服务器(104)相关联；
-由所述服务器在分级的对象结构中管理所述对象，其中，所述对象结构包括所述对象之间的关联性；
-由所述服务器将所述工程系统的功能作为服务(131-133)通过统一的服务接口(130)提供，以用于不同类型的客户的应用；
-通过分配给所述服务器(104)的网关(110)形成所述统一的服务接口(130)，由所述网关以客户专用的方式提供所述工程系统的所述服务(131-133)；
-对于客户专用的服务请求识别至少一个相应的客户类型，并且根据所述客户类型将客户专用的服务请求转发到所述网关(110)的客户专用的服务接入点(111-113)；
-存储在所述工程数据库(152)中的所述对象包括技术设备的在操作方面使用的生产数据；
-用于查询和/或处理存储在所述工程数据库(152)中的对象的过程序列和状态被存储在与所述工程数据库(152)分开的订单数据库(151)中，其中，所述过程序列和状态由所述订单数据库中的订单处理对象代表，并且所述过程序列和状态包括在查询和/或处理存储在所述工程数据库(152)中的对象时的与事件相关的状态转换；
-借助存储在所述订单数据库(151)中的订单处理对象，由订单处理服务(121)对存储在所述工程数据库(152)中的对象进行查询和/或处理；
-通过与所述统一的服务接口(130)分开的、服务器侧的订单接口(120)实现对存储在所述订单数据库(151)中的过程序列和状态的访问。
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