CN116157774A - 用于在云计算环境中提供工业设备的工程的方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于在云计算环境中管理工业设备的工程的方法和系统。该方法包括接收对工业设备(108A‑N)中的至少一个执行工程动作的请求。该方法包括基于接收到的请求确定对应于工业设备(108A‑N)中的至少一个的控制程序块。此外，该方法包括基于控制程序块的内容将确定的控制程序块分割成一个或多个软件单元。此外，该方法包括基于一个或多个用户需求和所请求的工程动作来处理一个或多个软件单元。此外，该方法包括基于已处理的一个或多个软件单元的段类型来确定用于部署一个或多个已处理的软件单元的工业设备的至少两个实例。此外，该方法包括将相应的一个或多个软件单元部署到工业设备的所确定的至少两个实例中的每个中。

Description

用于在云计算环境中提供工业设备的工程的方法和系统

本发明涉及工业设备的工程(engineering)，并且更特别地涉及用于在云计算环境中提供工业设备的工程的方法和系统。

工厂或工业厂通常主管(host)若干可编程逻辑控制器(PLC)。每个PLC控制工厂的特定部分或特定机器。在初始调试(commissioning)阶段期间，使用工程应用编写诸如PLC程序之类的控制程序，以满足工厂的特定控制条件。这些PLC程序被编译、测试并部署到工厂中的特定PLC。

一旦初始调试完成，PLC程序就可能需要不断改变或适配，以满足工厂的不断改变的需求。此外，每当工厂中出现的问题需要被修复时或如果过程需要改进，都需要修改PLC程序。PLC程序的更新和部署的此类任务通常是耗时的。例如，当需要修改PLC程序时，PLC程序或PLC程序的特定部分与所有相关的PLC程序一起构建和编译。之后，对修改后的PLC程序执行自动化测试，并且将PLC程序下载到需要的PLC设备上。这些导致在开发自动化解决方案上花费增加的时间和精力。此外，整个PLC程序都下载到单个PLC上，其消耗大存储器空间。因此，在硬件和软件之间共享PLC程序的执行负载具有挑战性，因为对硬件配置始终存在巨大的依赖性，并且由于涉及大量的工程努力。此外，建立与物理硬件和模拟软件的直接通信链接总是涉及巨大的工程努力。

鉴于以上内容，需要改进的方法和系统来提供云计算环境中的工业设备的工程。

因此，本发明的目的是提供用于在云计算环境中提供工业设备的工程的方法和系统。

本发明的目的通过一种用于在云计算环境中提供工业设备的工程的方法来实现。该方法包括接收对工业设备中的至少一个执行工程动作的请求。该方法包括基于接收到的请求确定对应于工业设备中的至少一个的控制程序块。在示例性实施例中，控制程序块包括PLC程序。PLC程序包括多个部分，称为功能块。每个功能块作为工程项目文件的部分驻留在单独的部分文件中。

该方法包括基于控制程序块的内容将确定的控制程序块分割(segment)成一个或多个软件单元。控制程序块的内容包括设备配置信息、设备ID、设备名称以及诸如此类。此外，该方法包括基于一个或多个用户需求和所请求的工程动作来处理一个或多个软件单元。此外，该方法包括基于已处理的一个或多个软件单元的段类型确定用于分别部署一个或多个已处理的软件单元的工业设备的至少两个实例。工业设备的至少两个实例包括工业设备的至少一个虚拟实例和工业设备的至少一个物理实例。此外，该方法包括将相应的一个或多个软件单元分别部署到工业设备的所确定的至少两个实例中的每个中。

该方法包括基于在控制程序中做出的一个或多个修改来动态生成修改的控制程序。在实施例中，修改后的控制程序对应于编译的PLC程序。另外，该方法包括在至少一个工程系统的用户接口上输出修改的控制程序。

在基于接收到的请求确定对应于工业设备中的至少一个的控制程序块中，该方法包括通过解析接收到的请求来标识工业设备中的至少一个。此外，该方法包括将工业设备中的所标识的至少一个与工业设备的一个或多个预存储实例进行比较。工业设备的一个或多个预存储实例中的每个对应地映射到一个或多个控制程序块。此外，该方法包括基于该比较来确定对应于工业设备中的所标识的至少一个的控制程序块。

在基于控制程序块的内容将确定的控制程序块分割成一个或多个软件单元中，方法包括基于控制程序块的内容确定与控制程序块相关联的一个或多个属性。此外，该方法包括基于与控制程序块相关联的所确定的一个或多个属性生成与控制程序块相关联的一个或多个软件单元。此外，该方法包括将确定的控制程序块分割成生成的一个或多个软件单元。一个或多个软件单元中的每个包括可自执行、自配置和自部署的子控制程序块。

在基于一个或多个用户需求和请求的工程动作处理一个或多个软件单元中，该方法包括通过解析工程动作来确定与工业设备中的至少一个相关联的一个或多个参数。此外，该方法包括标识对应于与工业设备中的至少一个相关联的确定的一个或多个参数的一个或多个软件单元的子控制程序块。该方法包括基于与工业设备中的至少一个相关联的所确定的一个或多个参数来确定一个或多个软件单元的子控制程序块是否需要修改。此外，该方法包括基于该确定修改一个或多个软件单元的子控制程序块。

在基于已处理的一个或多个软件单元的段类型确定用于分别部署一个或多个已处理的软件单元的工业设备的至少两个实例中，该方法包括确定与一个或多个已处理的软件单元中的每个相关联的段的类型。此外，该方法包括确定与和一个或多个已处理软件单元中的每个相关联的段的所确定的类型相关联的一个或多个属性。此外，该方法包括基于确定的一个或多个属性来确定部署一个或多个处理的软件单元所需的工业设备的类型。此外，该方法包括基于所确定的一个或多个属性来确定工业设备的类型是否可用于部署一个或多个已处理的软件单元。此外，该方法包括标识被确定为可用于部署一个或多个已处理软件单元的工业设备的至少两个实例。

此外，该方法包括如果所需的工业设备的类型不可用，则生成部署一个或多个处理的软件单元所需的工业设备的一个或多个虚拟实例。

在将相应的一个或多个软件单元分别部署到工业设备的所确定的至少两个实例中的每个中时，该方法包括经由网络与工业设备的所确定的至少两个实例中的每个建立通信会话。此外，该方法包括确定工业设备的至少两个实例之一是否对应于安装在技术设施(technical installation)上的工业设备的物理实例。此外，该方法包括如果工业设备的至少两个实例之一对应于安装在技术设施中的工业设备的物理实例，则将相应的一个或多个软件单元分别部署到安装在技术设施上的工业设备的物理实例中。

此外，该方法包括确定工业设备的至少两个实例之一是否对应于在虚拟环境中模拟的工业设备的虚拟实例。此外，该方法包括如果工业设备的至少两个实例之一对应于工业设备的虚拟实例，则在虚拟环境中生成工业设备的虚拟实例。此外，该方法包括将相应的一个或多个软件单元部署到工业设备的虚拟实例中。

此外，该方法包括经由通信网络在工业设备的至少两个实例之间建立实时通信会话。此外，该方法包括使用已建立的通信会话传送与工业设备的至少两个虚拟实例中的每个相关联的实时参数值。

本发明的目的是通过一种自动化工程管理系统实现的。自动化工程管理系统包括一个或多个处理器和耦合到(一个或多个)处理器的存储器。存储器包括以(一个或多个)处理器可执行的机器可读指令的形式存储的自动化工程管理模块。自动化工程管理模块被配置用于执行上述方法步骤。

本发明的目的是通过云计算系统实现的，所述云计算系统包括处理单元，以及云平台，包括以可由处理单元执行的机器可读指令形式存储在其中的自动化工程管理模块。自动化工程管理模块被配置为执行上述方法步骤。

本发明的目的通过具有其中存储的机器可读指令的计算机程序产品来实现，所述指令当由一个或多个处理单元执行时，使一个或多个处理单元执行上述方法步骤。

本发明的上述和其他特征现在将参考本发明的附图来说明。所示实施例旨在说明而非限制本发明。

下面参考附图中示出的说明的实施例对本发明作进一步描述，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的能够管理工业设备的工程的云计算环境的示意性表示；

图2是诸如图1中所示的自动化工程管理系统的框图，在该自动化工程管理系统中可以实现本发明的实施例；

图3是可以实现本发明的实施例的诸如图2中所示的那些之类的自动化工程管理模块的框图；

图4是示出了根据本发明的实施例的管理工业设备的工程的示例性方法的过程流程图；以及

图5是根据本发明的实施例的描绘工程过程的管理的工程系统中的工程应用的图形用户接口的示例性示意性表示。

参考附图描述了各种实施例，其中相同的参考数字用于指代附图，其中相同的参考数字自始至终用于指代相同的元素。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对一个或多个实施例的透彻理解。清楚的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这样的实施例。

贯穿说明书，术语“用户设备”和“工程系统”可互换使用。

图1是根据本发明的实施例的能够管理工业设备108A-N的工程的云计算环境100的示意性表示。特别地，图1描绘了云计算系统102，其能够交付(deliver)用于管理包括一个或多个工业设备108A-N的技术设施106的云应用。如本文所用，“云计算环境”是指包括可配置的计算物理和逻辑资源的处理环境，可配置的计算物理和逻辑资源例如是网络、服务器、存储装置、应用、服务等以及分布在云平台上的数据。云计算环境100提供对可配置计算物理和逻辑资源的共享池的按需网络访问。在实施例中，技术设施106可以包括工厂或工业。

云计算系统102经由网络104(例如，因特网)连接到技术设施106中的一个或多个工业设备108A-N。一个或多个工业设备108A-N可以包括机器人、开关、自动化设备，诸如可编程逻辑控制器(PLC)、人机接口(HMI)、现场设备，诸如电机、阀、泵、致动器、传感器和(一个或多个)其他工业设备。在优选实施例中，一个或多个工业设备108A-N包括控制设备，诸如PLC。云计算系统102可以是公共云、私有云和/或混合云，被配置为向其用户提供专用云服务。尽管图1图示了连接到一个技术设施106的云计算系统102，但是本领域技术人员可以设想云计算系统102可以经由网络104连接到位于不同地理位置的若干技术设施106。

此外，云计算系统102还经由网络104连接到用户设备110A-N。用户设备110A-N可以访问云计算系统102以管理工业设备108A-N的工程。在实施例中，用户设备110A-N包括能够运行工业自动化应用的工程系统。用户设备110A-N可以是膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、智能电话以及诸如此类。用户设备110A-N可以经由web浏览器访问云应用(诸如提供一个或多个工业设备108A-N的性能可视化)。此外，使用用户设备110A-N的(一个或多个)用户中的每个都与用于访问工程项目文件的定义特权(privilege)相关联。定义的特权可以包括用户的(一个或多个)地理位置、用户的角色、工业自动化应用的版本、关联的许可以及诸如此类。许可可以包括读取访问、写入访问、读取和写入访问以及读取或写入访问。

云计算系统102包括云计算平台112、自动化工程管理系统114、包括硬件资源和操作系统(OS)的云计算基础设施116、网络接口118和数据库120。网络接口118使能云计算系统102、技术设施106和用户设备110A-N之间的通信。此外，网络接口118使能云计算系统102和用户设备110A-N之间的通信。云接口(图1中未示出)可以允许一个或多个用户设备110A-N处的用户访问存储在云计算系统102处的一个或多个控制程序并对作为相同实例的控制程序块执行一个或多个工程动作。云计算基础设施116可以包括其上安装OS的一个或多个服务器。云计算基础设施116可以包括一个或多个处理器、一个或多个存储设备，诸如例如用于存储数据和机器可读指令的存储器单元、应用和应用编程接口(API)122，以及用于提供云计算功能性所需的其他外围设备。云计算平台112是使用云计算基础设施116的硬件资源和OS使能诸如数据接收、数据处理、数据呈现、数据通信等功能性并使用其中部署的应用编程接口122来交付上述云服务的平台。云计算平台112可以包括专用硬件和构建在硬件和OS顶部上的软件的组合。

数据库120存储与技术设施106和用户设备110A-N有关的信息。数据库120例如是结构化查询语言(SQL)数据存储或不仅仅是SQL(NoSQL)数据存储。数据库120被配置为在云计算环境100中实现的基于云的数据库，其中计算资源作为服务在云计算平台112上交付。根据本发明的另一个实施例，数据库120是位于可由控制程序管理系统114直接访问的文件系统上。数据库120被配置为存储一个或多个软件单元、一个或多个控制程序块、子控制程序块、与工业设备108A-N中的至少一个相关联的一个或多个参数、与软件单元相关联的一个或多个属性、工业设备108A-N的虚拟实例、工业设备108A-N中的至少一个的实时值、通信会话、段的类型，以及诸如此类。

图2是如图1中所示的那些之类的自动化工程管理系统114的框图，其中可以实现本发明的实施例。在图2中，自动化工程管理系统114包括(一个或多个)处理器202、可访问存储器204、通信接口206、输入输出单元208和总线210。

如本文所用，(一个或多个)处理器202意味着任何类型的计算电路，诸如但不限于微处理器单元、微控制器、复杂指令集计算微处理器单元、精简指令集计算微处理器单元、超长指令字微处理器单元、显式并行指令计算微处理器单元、图形处理单元、数字信号处理单元或任何其他类型的处理电路。(一个或多个)处理器202还可以包括嵌入式控制器，诸如通用或可编程逻辑设备或阵列、专用集成电路、单片计算机以及诸如此类。

存储器204可以是非暂时性易失性存储器和非易失性存储器。存储器204可以耦合用于与(一个或多个)处理器202通信，诸如是计算机可读存储介质。(一个或多个)处理器202可以执行存储在存储器204中的机器可读指令和/或源代码。各种机器可读指令可以存储在存储器204中并从其访问。存储器204可以包括用于存储数据和机器可读指令的任何合适元件，诸如只读存储器、随机存取存储器、可擦可编程只读存储器、电可擦可编程只读存储器、硬盘驱动器、用于处理压缩盘的可移动介质驱动器、数字视频盘、软盘、盒式磁带、存储器卡以及诸如此类。在本实施例中，存储器204包括自动化工程管理模块212，其以机器可读指令的形式存储在上述任何存储介质上并且可以与(一个或多个)处理器202通信并由(一个或多个)处理器202执行。

当由(一个或多个)处理器202执行时，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202管理云计算环境100中的工业设备108A-N的工程。在实施例中，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202接收对工业设备108A-N中的至少一个执行工程动作的请求。在接收到请求时，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于接收到的请求来确定对应于工业设备108A-N中的至少一个的控制程序块。

此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于控制程序块的内容将确定的控制程序块分割成一个或多个软件单元。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于一个或多个用户需求和所请求的工程动作来处理一个或多个软件单元。此外，自动化工程管理模块212使得(一个或多个)处理器202基于已处理的一个或多个软件单元的段类型来确定用于分别部署一个或多个已处理的软件单元的工业设备的至少两个实例。工业设备的至少两个实例包括工业设备的至少一个虚拟实例和工业设备的至少一个物理实例。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202将相应的一个或多个软件单元分别部署到工业设备的所确定的至少两个实例中的每个中。

在基于接收到的请求确定对应于工业设备108A-N中的至少一个的控制程序块中，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202通过解析接收到的请求标识工业设备108A-N中的至少一个。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202将工业设备108A-N中的所标识的至少一个与工业设备的一个或多个预存储实例进行比较。工业设备的一个或多个预存储实例中的每个被映射到一个或多个相应的控制程序块。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于比较来确定对应于工业设备108A-N中的所标识的至少一个的控制程序块。

在基于控制程序块的内容将确定的控制程序块分割成一个或多个软件单元中，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于控制程序块的内容确定与控制程序块相关联的一个或多个属性。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于与控制程序块相关联的所确定的一个或多个属性来生成与控制程序块相关联的一个或多个软件单元。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202将确定的控制程序块分割成生成的一个或多个软件单元。一个或多个软件单元中的每个包括可自执行、自配置和自部署的子控制程序块。

在基于一个或多个用户需求和请求的工程动作处理一个或多个软件单元中，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202通过解析工程动作确定与工业设备108A-N中的至少一个相关联的一个或多个参数。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202标识对应于与工业设备108A-N中的至少一个相关联的确定的一个或多个参数的一个或多个软件单元的子控制程序块。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于与工业设备108A-N中的至少一个相关联的确定的一个或多个参数来确定一个或多个软件单元中的子控制程序块是否需要修改。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于确定修改一个或多个软件单元的子控制程序块。一个或多个修改包括改变参数值、交换(swap)控制程序块、重命名软件单元、对控制程序块进行分类、添加、删除、替换或移除控制程序块的一个或多个部件以及诸如此类。

在基于已处理的一个或多个软件单元的段类型确定用于分别部署一个或多个已处理的软件单元的工业设备的至少两个实例中，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202确定与一个或多个已处理的软件单元中的每个相关联的段的类型。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202确定与和一个或多个处理的软件单元中的每个相关联的段的所确定的类型相关联的一个或多个属性。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于所确定的一个或多个属性来确定部署一个或多个已处理的软件单元所需的工业设备108A-N中的至少一个的类型。而且，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202基于所确定的一个或多个属性来确定该类型的工业设备对于部署一个或多个已处理的软件单元是否可用。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202标识被确定可用于部署一个或多个已处理的软件单元的工业设备的至少两个实例。

此外，如果工业设备的确定的类型不可用，则自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202生成部署一个或多个处理的软件单元所需的工业设备的一个或多个虚拟实例。

在将相应的一个或多个软件单元分别部署到工业设备的所确定的至少两个实例中的每个中时，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202经由网络与工业设备的所确定的至少两个实例中的每个建立通信会话。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202确定工业设备的至少两个实例之一是否对应于安装在技术设施106中的工业设备108A-N的物理实例。此外，如果工业设备的至少两个实例之一对应于技术设施106中的工业设备的物理实例，则自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202分别将相应的一个或多个软件单元部署到安装在技术设施106中的工业设备的物理实例中。替代地，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202确定工业设备的至少两个实例之一是否对应于在虚拟环境中模拟的工业设备的虚拟实例。在该情况下，如果工业设备的至少两个实例之一对应于工业设备的虚拟实例，则自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202在虚拟环境中生成工业设备的虚拟实例。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202将相应的一个或多个软件单元分别部署到工业设备的虚拟实例中。

此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202经由通信网络104在工业设备的至少两个实例之间建立实时通信会话。此外，自动化工程管理模块212使(一个或多个)处理器202使用已建立的通信会话传送与工业设备的至少两个实例中的每个相关联的实时参数值。

通信接口206被配置用于在一个或多个工程系统110A-N与云计算系统102之间建立通信会话。通信接口206允许在用户设备110A-N上运行的一个或多个工程应用导入/导入软件单元进入云计算系统102中。在实施例中，通信接口206与一个或多个用户设备110A-N处的接口交互以允许工程师访问工程项目文件中的控制程序并对存储在云计算系统102中的控制程序执行一个或多个工程动作。工程动作可以是本领域技术人员已知的那些。

输入-输出单元208可以包括能够接收一个或多个输入信号的输入设备，小键盘、触敏显示器、照相机(诸如接收基于手势的输入的照相机)，一个或多个输入信号诸如是用户命令以处理工程项目文件。此外，输入-输出单元208可以是用于显示图形用户接口的显示单元，该图形用户接口使与软件单元相关联的行为模型可视化并且还显示与在软件单元上执行的工程动作的每个集合相关联的状态信息。动作的集合可以包括控制程序的预定义测试、下载、编译和部署的执行。总线210充当(一个或多个)处理器202、存储器204和输入-输出单元208之间的互连。

本领域的普通技术人员将理解，图2中描绘的硬件可以针对特定实现而变化。例如，诸如光盘驱动器以及诸如此类的其他外围设备、局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线(例如Wi-Fi)适配器、图形适配器、盘控制器、输入/输出(I/O)适配器也可以附加或代替所描绘的硬件使用。所描绘的示例仅出于解释的目的而提供，并不意味着暗示关于本公开的架构限制。

本领域的技术人员将认识到，为了简单和清楚起见，适合与本公开一起使用的所有数据处理系统的完整结构和操作未在本文中描绘或描述。相反，仅描绘和描述了本公开所独有的或理解本公开所必需的云计算系统102。云计算系统102的构造和操作的其余部分可以符合本领域已知的各种当前实现和实践中的任何实现和实践。

图3是如图2中所示那些之类的自动化工程管理模块212的框图，其中可以实现本发明的实施例。在图3中，自动化工程管理模块212包括请求处理机(handler)302、控制程序块管理模块304、分割模块306、处理模块308、部署模块310、虚拟环境312、通信接口314，以及数据库316。

请求处理机302被配置用于接收对工业设备108A-N中的至少一个执行工程动作的请求。该请求包括与技术设施106相关联的期望用户需求、与工业设备108A-N中的至少一个相关联的一个或多个期望参数值、在工业设备108A的物理实例与工业设备的相应虚拟实例之间建立通信的请求中的至少一个。工程动作包括升级固件、改变硬件配置、添加或删除任何新的工业设备以及诸如此类。工业设备108A可以是PLC。

控制程序块管理模块304被配置用于基于接收到的请求确定对应于工业设备108A-N中的至少一个的控制程序块。控制程序块包括用于控制工业设备108A-N中的至少一个的操作和行为的程序语句(statement)。在接收到请求时，控制程序块管理模块304被配置用于通过解析接收到的请求来标识工业设备108A-N中的至少一个。此外，控制程序块管理模块304被配置用于将工业设备108A-N中的标识的至少一个与工业设备的一个或多个预存储实例进行比较。工业设备的一个或多个预存储实例中的每个相应地映射到一个或多个控制程序块。例如，PLC A的实例映射到PLC控制块A，PLC B的实例映射到PLC控制块B以及以此类推。

此外，控制程序块管理模块304被配置用于基于比较来确定对应于工业设备108A-N中的所标识的至少一个的控制程序块。例如，如果请求包括与PLC A相关的参数，则确定对应的控制程序A。

分割模块306被配置用于基于控制程序块的内容将确定的控制程序块分割成一个或多个软件单元。具体地，分割模块306被配置用于基于控制程序块的内容确定与控制程序块相关联的一个或多个属性。与控制程序块相关联的一个或多个属性包括程序块类型、程序块标识符和程序块路径以及诸如此类。

此外，分割模块306被配置用于基于与控制程序块相关联的所确定的一个或多个属性来生成与控制程序块相关联的一个或多个软件单元。具体地，分割模块306将巨大的控制程序块模块化为多个可下载实体以将运行时间转移(shift)到虚拟模拟器，诸如PLC模拟器(例如，PLCSIM Advanced)，其又被转移到云计算系统102。软件单元是用于工程和用于运行时间的单元接口背后的多个编程制品(artifact)的组。这样的软件单元是自包含的可部署的、可单独加载的“组件”，构成了基于(可锁定的)公共接口的一致性胶囊(capsule)。

进一步地，分割模块306被配置用于将确定的控制程序块分割成生成的一个或多个软件单元。一个或多个软件单元中的每个包括可自执行、自配置和自部署的子控制程序块。在实施例中，这样的软件单元被生成为编译干净的PLC程序，其中PLC程序在实际工厂中的执行逻辑被分割成具有多个子单元的两个部分。例如，一段包括控制程序块和子控制程序块，其主要执行预计算并且对工业设备108A-N中的至少一个的实际输入或输出(I/O)值没有太多影响。该段控制块被确定为可部署在包括工业设备318的虚拟实例的虚拟软件上。另一段包括控制程序块和子控制程序块，其主要关注对工业设备108A-N中的至少一个的真实I\O值有影响的执行或程序逻辑。分割模块306的输出包括控制程序块的一个或多个段。

处理模块308被配置用于基于一个或多个用户需求和所请求的工程动作来处理一个或多个软件单元。一个或多个用户需求包括对工业设备108A-N中的至少一个的硬件配置参数的改变。具体地，处理模块308被配置用于通过解析工程动作来确定与工业设备中的至少一个相关联的一个或多个参数。与工业设备108A-N中的至少一个相关联的一个或多个参数包括工业设备108A-N中的至少一个的硬件配置参数、标签值、实时输入输出值以及任何其他已知的现场参数。此外，处理模块308被配置用于标识对应于与工业设备108A-N中的至少一个相关联的所确定的一个或多个参数的一个或多个软件单元的子控制程序块。例如，如果所确定的一个或多个参数对应于PLC 1标签值，则标识对应的子控制程序，例如子程序PLC 1标签值。

此外，处理模块308被配置用于基于与至少一个工业设备相关联的所确定的一个或多个参数来确定一个或多个软件单元的子控制程序块是否需要修改。例如，将标识的子控制程序中存在的一个或多个参数与一个或多个确定的参数的那些进行比较。如果确定所确定的参数与所标识的子控制程序中的一个或多个参数的参数不相同，则确定所标识的子控制程序需要修改。随后，处理模块308被配置用于基于该确定修改一个或多个软件单元的子控制程序块。

部署模块310被配置用于基于处理的一个或多个软件单元的段类型，确定用于部署一个或多个处理的软件单元的工业设备的至少两个实例。工业设备的至少两个实例包括工业设备的至少一个虚拟实例318和工业设备的至少一个物理实例。部署模块310还被配置用于将相应的一个或多个软件单元分别部署到工业设备的所确定的至少两个实例中的每个中。具体地，部署模块310被配置用于确定与一个或多个处理的软件单元中的每个相关联的段的类型。例如，段的类型包括在工业设备的虚拟实例318上可执行的控制程序块并且另一种包括可在工业设备(诸如工业设备108A)的实时硬件或物理实例上执行的控制程序块。此外，部署模块310被配置用于确定与和一个或多个处理的软件单元中的每个相关联的段的确定的类型相关联的一个或多个属性。段的类型的一个或多个属性包括基于软件的、基于硬件的、不可部署的以及诸如此类。基于软件的段指示包括控制程序块的软件单元可部署在工业设备的虚拟实例318上。基于硬件的段指示包括控制程序块的软件单元可部署在工业设备(诸如工业设备108A)的实时硬件或物理实例上。不可部署的段包括未准备好部署的软件单元。

此外，部署模块310被配置用于基于所确定的一个或多个属性来确定部署一个或多个处理的软件单元所需的工业设备的类型。工业设备的类型包括工业设备的虚拟实例318或工业设备的物理实例。此外，部署模块310被配置用于基于所确定的一个或多个属性来确定所需的工业设备的这种类型的是否可用于部署一个或多个处理的软件单元。这是通过向技术设施106中当前部署的所有工业设备108A-N和虚拟环境中存在的那些发送测试信号来实现的。随后，部署模块310被配置用于标识被确定为可用于部署一个或多个处理的软件单元的工业设备的至少两个实例。例如，可以选择一虚一实硬件、二虚、二实硬件中的一种组合中的任何组合用于部署。这种组合虑及在其中一个在虚拟环境中的不同运行时目标工业设备中执行模块化或分段的控制程序。此外，这种共享部署有助于节省实时硬件工业设备处的巨大存储器空间和工程努力。

在实施例中，如果确定所需的工业设备的此类类型不可用，则部署模块310生成用于部署一个或多个处理的软件单元所需的一个或多个虚拟工业设备。

此外，通信接口314被配置用于经由网络104建立与工业设备的所确定的至少两个实例中的每个的通信会话。通信会话建立在例如诸如PLCSIM之类的虚拟PLC和PLC真实硬件之间，用于数据交换和用于控制从一个目标(即PLC真实硬件)到另一个目标(即PLCSIM)的控制程序块的执行两者。因此，这种自动建立的通信会话在这些软件单元的帮助下减少了大量的工程努力。这是通过将至少一个工程系统110A-N连接到云计算系统102来实现的。单元连接器用于使用户设备110A-N处的用户能够通过他自己的账户连接到云计算基础设施。此外，工业设备的虚拟实例318和工业设备108A的物理实例之间的通信是经由诸如开放平台通信联合架构(OPC-UA)或传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)之类的标准机制建立的，以在下载到云计算系统102中的工业设备318的虚拟实例的软件单元与在物理工业设备108A中执行的软件单元之间交换信息。

此外，部署模块310被配置用于确定工业设备的至少两个实例之一是否对应于安装在技术设施106中的工业设备108A的物理实例。此外，部署模块310被配置用于如果工业设备的至少两个实例中的一个对应于安装在技术设施106中的工业设备108A的物理实例，则将相应的一个或多个软件单元分别部署到工业设备108A的物理实例中。

此外，部署模块310被配置用于确定工业设备的至少两个实例之一是否对应于在虚拟环境上模拟的工业设备318的虚拟实例。

在该情况下，虚拟环境312被配置用于如果工业设备的至少两个实例中的一个对应于工业设备的虚拟实例318则在虚拟环境中生成工业设备的虚拟实例318。此外，虚拟环境312被配置用于将相应的一个或多个软件单元分别部署到工业设备的虚拟实例318中。使用标准工程软件或任何其他自动化软件将工业设备的虚拟实例318托管/提升到云计算系统102，使得在云计算系统102中执行使用IECPL PLC编程语言创建的应用。虚拟环境312被配置用于关于与工业设备的虚拟实例318相关联的一个或多个模拟实例在模拟环境中模拟控制程序的行为。

在实施例中，虚拟环境312包括工业设备的一个或多个虚拟实例318。虚拟环境312模拟实际的技术设施，诸如技术设施106。类似地，虚拟环境312中的工业设备的虚拟实例318模拟(一个或多个)实际的工业设备108A-N。在示例性环境中，(一个或多个)工业设备的虚拟实例318可以对应于机器人、开关、自动化设备、可编程逻辑控制器(PLC)、人机接口(HMI)、电机、阀、泵、致动器、传感器和其他工业设备。在优选实施例中，工业设备的虚拟实例318包括控制设备，诸如PLC。此外，虚拟环境312可以是实际技术设施106的虚拟设置(setup)。

通信接口314被配置用于经由通信网络104在工业设备的至少两个实例之间建立实时通信会话。此外，通信接口314被配置用于使用已建立的通信会话传送与工业设备的至少两个实例中的每个相关联的实时参数值。

数据库316被配置用于存储一个或多个软件单元、一个或多个控制程序块、子控制程序块、与工业设备108A-N中的至少一个相关联的一个或多个参数、与软件单元相关联的一个或多个属性、工业设备的虚拟实例318、工业设备108A-N中的至少一个的实时值、通信会话、段的类型以及诸如此类。

图4是示出根据本发明的实施例的管理工业设备108A-N的工程的示例性方法的过程流程图400。在步骤402处，接收对工业设备108A-N中的至少一个执行工程动作的请求。在步骤404处，确定基于接收到的请求的对应于工业设备108A-N中的至少一个的控制程序块。在步骤406处，基于控制程序块的内容将确定的控制程序块分割成一个或多个软件单元。在步骤408处，基于一个或多个用户需求和请求的工程动作处理一个或多个软件单元。在步骤410处，基于处理的一个或多个软件单元的段类型，确定工业设备的至少两个实例以分别部署一个或多个已处理的软件单元。在步骤412处，将相应的一个或多个软件单元分别部署到工业设备的所确定的至少两个实例中的每个中。

图5是根据本发明的实施例的用于工程过程的管理的用户设备110中的自动化应用的图形用户接口500的示例性示意标化表示。具体地，图5描绘了自动化工程管理系统114的图形用户接口，其包括与技术设施106相关联的一个或多个工程项目。工程项目中的每个包括唯一名称和与其相关联的唯一标识符(ID)。此外，每个工程项目包括与工业设备108A-N相关联的一个或多个控制程序。这样的控制程序中的每个包括公共部分控制程序和从属部分控制程序。公共部分控制程序具有唯一的ID和与其关联的唯一名称。从属部分控制程序也具有唯一名称和与其关联的唯一ID。在图5中，诸如工程1和工程2之类的工程项目文件包括诸如PLC程序之类的控制程序。每个PLC程序包括从属控制程序，如电机逻辑、传送带(conveyer)逻辑以及诸如此类。这些从属控制程序是功能块。从属控制程序具有存储在数据库120中的相应元素库，如图5中所示的那些。

这些工程项目文件中的每个连同控制程序存储在数据库120中。此外，具有特定特权的用户可以随时更新对工程项目的基本模板所做的任何修改。想要在特定PLC项目中编写某些PLC程序的典型用户首先获取对应的项目。自动化工程管理系统114标识对应的PLC程序。然后，这样的PLC程序被分割成一个或多个相应的软件单元，诸如502。这些软件单元中的每个都包括允许用户编写特定PLC程序部分的子程序块。一旦相应的软件单元的编译在本地成功并且用户已经在工程系统110A-N上本地测试了软件单元，自动化工程管理系统114就确定用于部署每个软件单元所需的合适的工业设备。例如，如果有四个软件单元，则自动化工程管理系统114确定那四个软件单元中的哪些软件单元将部署在真实PLC上以及哪些软件单元将部署在虚拟PLC上。例如，软件单元1和2被确定为可部署在虚拟PLC上并且软件单元3和4被确定为可部署在真实PLC上。在该情况下，自动化工程管理系统114虑及基于确定的软件单元到每个虚拟和真实PLC中的相应部署。

本发明可以采取计算机程序产品的形式，其包括可从存储程序代码的计算机可用或计算机可读介质访问的程序模块，供一个或多个计算机、处理器或指令执行系统使用或与其结合使用。出于本描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是可以包含、存储、传送、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的任何装置。介质可以是电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统(或装置或设备)或本身作为信号载体的传播介质不包括在物理计算机可读介质的定义中，物理计算机可读介质包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘，诸如光盘只读存储器(CD-ROM)、光盘读/写和DVD。如本领域技术人员所知，用于实现该技术的每个方面的处理器和程序代码两者都可以是集中式或分布式的(或其组合)。

虽然已经参考某些实施例详细描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于那些实施例。鉴于本公开，在不脱离本文所述的本发明的各种实施例的范围的情况下，对于本领域技术人员而言，许多修改和变化本身将呈现出来。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由前述描述来指示。落入权利要求书的等同物的含义和范围内的所有改变、修改和变化都应被视为在其范围内。方法权利要求中要求保护的所有有利实施例也可以应用于系统/装置权利要求。

Claims (13)

1.一种在云计算环境(100)中管理工业设备(108A-N)的工程的方法，包括：

由处理器(202)接收对工业设备(108A-N)中的至少一个执行工程操作的请求；

由所述处理器(202)基于接收到的请求确定对应于所述工业设备(108A-N)中的所述至少一个的控制程序块；

由所述处理器(202)基于所述控制程序块的内容，将确定的控制程序块分割成一个或多个软件单元；

由所述处理器(202)基于一个或多个用户需求和请求的工程动作处理所述一个或多个软件单元；

由所述处理器(202)基于处理的一个或多个软件单元的段类型，确定用于分别部署所述一个或多个处理的软件单元的所述工业设备的至少两个实例；以及

由所述处理器(202)将相应的一个或多个软件单元部署到所述工业设备的所确定的至少两个实例中的每个中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述工业设备的所述至少两个实例(108A-N，318)包括所述工业设备的至少一个虚拟实例(318)和所述工业设备(108)的至少一个物理实例。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中基于接收到的请求确定对应于所述工业设备(108A-N)中的所述至少一个的所述控制程序块包括：

通过解析接收到的请求标识所述工业设备(108A-N)中的所述至少一个；

将所述工业设备(108A-N)中的所标识的至少一个与所述工业设备的一个或多个预存储实例进行比较，其中所述工业设备的所述一个或多个预存储实例中的每个对应地映射到一个或多个控制程序块；以及

基于比较确定对应于所述工业设备(108A-N)中的所标识的至少一个的控制程序块。

4.根据权利要求1至3所述的方法，其中基于所述控制程序块的内容将确定的控制程序块分割成一个或多个软件单元包括：

基于所述控制程序块的所述内容确定与所述控制程序块关联的一个或多个属性；

基于与所述控制程序块相关联的所确定的一个或多个属性生成与所述控制程序块相关联的一个或多个软件单元；以及

将确定的控制程序块分割成生成的一个或多个软件单元。

5.根据权利要求4所述的方法，其中基于一个或多个用户需求和所请求的工程动作来处理所述一个或多个软件单元包括：

通过解析所述工程动作确定与所述工业设备(108A-N)中的至少一个相关联的一个或多个参数；

标识对应于与所述工业设备(108A-N)中的至少一个相关联的确定的一个或多个参数的所述一个或多个软件单元的子控制程序块；

基于与所述工业设备(108A-N)中的至少一个相关联的确定的一个或多个参数确定所述一个或多个软件单元的所述子控制程序块是否需要修改；以及

基于确定修改所述一个或多个软件单元的所述子控制程序块。

6.根据权利要求5所述的方法，其中基于处理的一个或多个软件单元的段类型确定用于部署所述一个或多个处理的软件单元的所述工业设备的至少两个实例包括：

确定与一个或多个处理的软件单元中的每个相关联的段的类型；

确定与和所述一个或多个处理的软件单元中的每个相关联的段的确定的类型相关联的一个或多个属性；

基于确定的一个或多个属性确定部署所述一个或多个处理的软件单元所需的工业设备的类型；

基于确定的一个或多个属性确定工业设备的确定的类型是否可用于部署所述一个或多个处理的软件单元；以及

标识被确定可用于部署所述一个或多个处理的软件单元的所述工业设备的至少两个实例。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

如果所需工业设备的确定的类型不可用，则生成部署所述一个或多个处理的软件单元所需的所述工业设备的一个或多个虚拟实例。

8.根据权利要求7所述的方法，其中将相应的一个或多个软件单元部署到所述工业设备的确定的至少两个实例中的每个中包括：

经由网络(104)与所述工业设备的确定的至少两个实例中的每个建立通信会话；

确定所述工业设备的至少两个实例之一是否对应于安装在技术设施(106)中的所述工业设备的物理实例；以及

如果所述工业设备的至少两个实例之一对应于安装在所述技术设施(106)中的所述工业设备的物理实例，则将相应的一个或多个软件单元部署到安装在所述技术设施(106)中的所述工业设备的所述物理实例中。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

确定所述工业设备的至少两个实例之一是否对应于在虚拟环境中模拟的所述工业设备的虚拟实例(318)；

如果所述工业设备的至少两个实例之一对应于所述工业设备的虚拟实例(318)，则在所述虚拟环境中生成所述工业设备的所述虚拟实例(318)；以及

将所述相应的一个或多个软件单元部署到所述工业设备的所述虚拟实例(318)中。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

经由通信网络(104)在所述工业设备的至少两个实例之间建立实时通信会话；以及

使用建立的通信会话传送与所述工业设备的至少两个实例中的每个相关联的实时参数值。

11.一种自动化工程管理系统(114)，包括：

一个或多个处理器(202)；以及

耦合到所述一个或多个处理器(202)的存储器(204)，其中所述存储器(204)包括以机器可读指令的形式存储并可由所述一个或多个处理器执行的自动化工程管理模块(212)，其中所述自动化工程管理模块(212)能够执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

12.一种云计算系统(102)，包括：

云计算平台(112)，包括以机器可读指令的形式存储在其中的自动化工程管理系统(114)，其中所述自动化工程管理系统(114)被配置为执行根据权利要求1-10所述的方法。

13.一种计算机程序产品，包括存储在其中的机器可读指令，所述机器可读指令当由一个或多个处理器(202)执行时，使所述一个或多个处理器(202)执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

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