CN117234155A - 为新集成的现场设备生成配置信息 - Google Patents

Abstract

一种用于为要被集成到工业工厂中的新现场设备生成配置信息的计算机实施的方法，包括以下步骤：获得驱动器信息和/或软件，驱动器信息和/或软件允许与新现场设备的通信，并且针对新现场设备的每个现场设备参数包括新参数信息；获得被用于工业工厂中以指定现场设备参数的一个或多个语义标识符的列表，并且针对每个这种语义标识符：确定语义标识符已在工业工厂中与其相关联的现有现场设备参数；获得与这些现有现场设备参数相关联地存储的现有参数信息；评估现有参数信息相对于新现场设备的参数在何种程度上与新参数信息相匹配；以及基于该评估程度，将语义标识符与新现场设备的该参数相关联，作为新现场设备所寻求的配置信息的一部分。

Description

为新集成的现场设备生成配置信息

技术领域

本发明涉及用于工业工厂的现场设备的配置，其中语义标识符被用于访问现场设备参数。

背景技术

用于执行工业过程的工业工厂包括多个现场设备，这些现场设备经由工业工厂的网络被连接至分布式控制系统DCS。现场设备需要先进行配置，然后才可以在工业工厂中执行其预期功能。WO 2021/249655A1公开了一种基于已配置的相同类型的现场设备的OPC UA服务器来配置现场设备的方法。

如EP 3 929 673 A1中公开的，现场设备的参数可以用语义标识符来标记，使得这些参数可以由DCS使用这些语义标识符以统一的方式引用和访问。即，即使一个相同的参数在不同的现场设备上可能被不同地命名和访问，该参数在其语义标识符下在每个现场设备上都是可用的。

为此，需要将一方面的语义标识符与另一方面的现场设备的现场设备参数之间的映射建立为与相应现场设备相关的配置信息。这种映射通常是手动执行的。

发明内容

本发明的目的是至少部分地自动化一方面的语义标识符与要被新集成到工业工厂中的现场设备的现场设备参数之间的映射。

该目的通过根据独立权利要求的计算机实施的方法来实现。其他有利实施例在从属权利要求中被详述。

本发明提供了一种计算机实施的方法，用于为要被集成到工业工厂中的新现场设备类型生成配置信息。具体地，所寻求的配置信息包括一方面已经在工厂的上下文中使用的语义标识符与另一方面的新现场设备的现场设备参数之间的映射(关联)。即，术语“配置信息”不应被解释为限制该信息用于写入到新现场设备上。相反，它包括定义工业工厂和新现场设备之间的交互的任何信息。

在该方法的过程中，新现场设备的驱动器信息和/或软件被获得。该驱动器信息和/或软件允许与现场设备进行通信，并且还包括用于新现场设备的每个现场设备参数的新参数信息。与特定参数相关的新参数信息在新现场设备的上下文中标识该参数，和/或指示该参数可以被如何设置。例如，新参数信息可以包括参数可以被引用的名称或其他标识符和/或参数可以被访问或操纵的方法或函数的句柄。使用新现场设备的驱动器信息和/或软件来确定可用参数的优点是配置信息的生成可以在没有新现场设备的物理实例的情况下被执行。然而，如果这种实例可用，则驱动器信息和/或软件也可以从这种物理实例查询，诸如借助于编程调用来枚举现场设备参数。因此，术语“驱动器信息和/或软件”包括但不限于与新现场设备的物理实例分开传达的软件包。

一个或多个语义标识符的列表被获得。这些语义标识符被用于工业工厂中以指定现场设备参数。在本文中，“被用于工业工厂中”不应被解释为限制工业工厂已经需要物理存在。相反，所提出的方法也可以在工业工厂的规划期间被使用。语义标识符列表可以例如从工业工厂的分布式控制系统DCS或资产管理系统AMS获得。

针对列表上的每个语义标识符，语义标识符已经在工业工厂中与其相关联的现场设备参数被确定。即，在工业工厂(或其计划或数字孪生体)中的许多现场设备中，可能有一个或多个现场设备具有已经用语义标识符标注的参数。例如，针对语义标识符“压力设定点”，可以映射到第一现场设备上的参数“p_set”、第二现场设备上的参数“Pressure_Set”以及第三现场设备上的参数“P1”，所有这些都表示相应现场设备的压力设定点。例如，现场设备参数也可以从DCS或AMS获得。

针对每个如此确定的现场设备参数，与其相关联地存储的现有参数信息被获得。该现有参数信息在相应现场设备的上下文中标识相应参数，和/或指示该参数将被如何设置。例如，如前面提及的，名称“p_set”、“Pressure_Set”和“P1”分别在第一现场设备、第二现场设备和第三现场设备的上下文中标识压力设定点。现有参数信息可以例如从DCS或AMS获得。但它也可以从相应的现场设备查询。

然后评估现有参数信息相对于新现场设备的参数在何种程度上与新参数信息相匹配。基于该评估程度，语义标识符与新现场设备的该参数相关联，作为新现场设备所寻求的配置信息的一部分。

在简单的示例中，如果新现场设备具有名称为“Pressure_Set”的参数，它与已经与语义标识符“pressure set-point”相关联的第二设备的参数的名称“Pressure_Set”完全匹配，则无法肯定但极有可能的是，新现场设备的参数“Pressure_Set”也将表示压力设定点。如果第二现场设备和新现场设备来自同一制造方并且是同一类型，则概率甚至更高。

可以自由选择现有参数信息和新参数信息之间需要何种程度的匹配来决定将已经与现有现场设备的参数相关联的相同语义标识符也与新现场设备的新参数相关联。在下文中，将给出关于在现有参数和新参数是否真的具有相同语义含义存在一定程度的不确定性的情况下可以如何做出该决策的示例。而且，还将详述如何可以以接近确定性甚或完全确定性确定新现场设备的参数确实具有与现有现场设备的参数相同的语义含义，该现有现场设备已经用与语义含义相对应的语义标识符标注。

所提出方法的主要优点在于，一方面的语义标识符与另一方面的现场设备参数之间的现有关联可以以自动化方式重新使用。只要可以确定新现场设备参数与现有现场设备参数具有相同的语义含义，语义标识符已与该现有现场设备参数相关联，则该语义标识符也可以被指派给新现场设备参数。通过这种方式，用于配置这些关联的手工工作可以被节省，并且这种手工工作容易出现的误差可以被避免。

而且，该方法是自学的。一旦语义标签与新现场设备的新现场设备参数的关联已被自动建立，则新现场设备可以成为现有现场设备，并且当下一现场设备要被集成时，与语义标识符新关联的现场设备参数可以被用作现有现场设备参数。

所提及的优点不是取决于新现场设备的所有参数是否可以以某种方式与语义标识符相关联的“开关”效果。首先，可能与语义标识符相关联的新现场设备的每个新参数已经对此效果做出贡献。其次，在工业工厂的典型设置中，并非所有现场设备的所有参数都与某种语义标识符相关联。

在特别有利的实施例中，在一方面已经与语义标识符相关联的现有现场设备的现有参数与另一方面的新现场设备的新参数之间进行比较的参数信息包括要被用于设置参数的通信机制的细节。该信息与现场设备上实际进行的操作相关，而不是与任意给定的名称相关。因此，如果这种细节匹配，则现有参数和新参数很有可能具有相同的语义含义，因此应该有相同的语义标识符。

例如，通信的细节可以包括要被用于设置参数的HART命令和/或Profibus插槽和索引。一方面的HART命令和Profibus插槽索引组合与另一方面的现场设备参数之间存在一对一映射。

在特别有利的实施例中，要被用于设置参数的通信机制的细节是从管理现场设备的通信标准的强制性规范中选择的。例如，HART规范和Profibus规范都规定，在每个符合标准的现场设备中，来自某个目录的参数将使用相同的通信部件和方法进行设置。这在某种程度上类似于需要汽车的某些控件必须在每个汽车中以相同的方式可操作的要求。例如，油门踏板始终是最右边的踏板，并且紧靠其左侧的是制动踏板。如果存在离合器踏板，则它位于制动踏板的左侧。踏板的布置不同的任何汽车都不被批准用于道路交通。如果现有现场设备的现有参数在所述规定的目录中，并且新现场设备的新参数要以同样的方式设置，则可以肯定地确定新参数与现有参数具有相同的语义含义。

因此，在特别有利的实施例中，如果新现场设备的新参数的新参数信息中的通信机制的细节与针对已与语义标识符相关联的现有参数的现有参数信息中的通信机制的细节完全匹配，则该语义标识符与新现场设备的新参数相关联。

参数信息包含更多项目，这些项目可以被用于确定一方面的现有现场设备的现有参数和另一方面的新现场设备的新参数是否具有相同的语义含义。具体地，参数信息可以包括参数可以以编程方式访问(诸如通过调用应用编程接口API)的参数名称和/或在例如工业工厂的资产管理系统AMS或分布式控制系统DCS的用户界面中与参数相关联的参数标签。标签匹配提供了更高的置信度，即，现有参数和新参数的语义含义也匹配，因为设备制造方努力以统一且易于理解的方式向最终用户呈现参数。匹配不必是精确匹配。例如，如果只有部分名称或标签匹配，并且这些部分没有出现在任何其他参数名称或标签中，则匹配也可以被确定。

与标准化参数的通信机制的细节不同，作为参数信息的名称和标签无法用于肯定地确定语义含义匹配。利用名称和标签，不确定性的一个来源是相同的名称或标签在不同类型的现场设备的上下文中可能具有不同的含义。例如，参数“增益”可以指在第一现场设备的情况下应用于输入的增益以及在第二现场设备的情况下应用于输出的增益。

因此，在又一特别有利的实施例中，建立了用于处置不确定性和变化的置信水平的框架。

根据该实施例，为现有参数信息和新参数信息之间的匹配提供了准则集合。每个准则都与匹配的置信水平和/或该置信水平的提高或降低相关联。然后检查每个准则是否被满足。响应于准则被满足，与准则相关联的置信水平和/或置信水平的提高或降低被应用。

例如，如果参数的名称、标签或部分名称或标签匹配，则这可能会得到基础置信水平的奖励，即，该匹配实际上指示现有参数和新参数的语义含义之间的匹配。可选地，该基础置信水平可以随着匹配名称、标签或部分的长度而提高。例如，“P1”的匹配比“Pressure_Set”的匹配更有可能只是巧合。例如，其他准则然后可能会规定，如果

〃新现场设备的制造方与现有现场设备的制造方相同，语义标识符已与该现有现场设备具有的参数相关联，和/或

〃新现场设备的类型与现有现场设备的类型相同，语义标识符已与该现有现场设备具有的参数相关联，

则置信水平被提高。

具体地，可以预期一个制造方将以一致的方式遵循一种命名法，即使在不同类型的设备中也是如此。而且，如果现有现场设备与新现场设备是同一类型，则具有相同语义含义的参数很可能被命名为相似的。

作为另一示例，该准则集合可以至少包括以下准则：如果相同的参数相对于多个现场设备与语义标识符相关联，则置信水平被提高。通过这种方式，现有现场设备参数与语义标识符的错误标记不太可能导致新现场设备参数与错误语义标识符的关联。例如，如果语义标识符的分类非常细粒度，则可能会发生这种错误标记。

在特别有利的实施例中，响应于确定置信水平超过第一阈值，语义标识符与新现场设备参数相关联，新现场设备参数的新参数信息与现有现场设备参数的现有参数信息相匹配。即，凭借语义标识符与现有现场设备参数的关联以及足够的置信水平，语义标识符也被认为适合于新现场设备的新现场设备参数。

可选地，如果置信水平未超过第一阈值，但是超过了低于第一阈值的第二阈值，则可以提示操作员决定是否将语义标识与新现场设备的参数相关联。

在又一有利实施例中，工业工厂的分布式控制系统DCS基于配置信息中语义标识符与新现场设备的关联来确定新现场设备参数作为新现场设备的待设置现场设备参数，该配置信息已由所提出的方法确定。DCS然后将该待设置参数设置为由DCS确定的值。

即，DCS借助于它正在执行的控制例程确定具有给定语义标识符的新现场设备的参数将被设置为特定值。例如，控制例程可以规定语义含义为“压力设定点”的参数要被设置为5.1巴。根据上述方法，已经自动确定该现场设备的哪个参数对应于语义含义“压力设定点”并因此配得该语义标识符。因此，DCS可以使用语义标识符“压力设定点”来设置该参数，而不需要知道关于新现场设备的更多细节。

具体地，这促进了一个现场设备与新的现场设备的交换。即使可能需要以不同于旧设备的方式访问对应于压力设定点的参数，DCS仍可以继续使用语义标识符“压力设定点”来设置参数。

因为是计算机实施的，所以本方法可以以软件的形式实施。因此，本发明还涉及一种具有机器可读指令的计算机程序，当由一个或多个计算机和/或计算实例执行时，该机器可读指令使一个或多个计算机和/或计算实例执行上述方法。计算实例的示例包括云中的虚拟机、容器或无服务器执行环境。本发明还涉及一种具有计算机程序的机器可读数据载体和/或下载产品。下载产品是一种具有计算机程序的数字产品，例如该数字产品可以在网上商店出售以立即实现并且下载到一个或多个计算机。本发明还涉及一种具有计算机程序和/或机器可读数据载体和/或下载产品的一个或多个计算实例。

附图说明

在下文中，本发明将使用附图进行图示，而无意限制本发明的范围。附图示出：

图1：用于为新现场设备3生成配置信息的方法100的示例性实施例；

图2：为要被集成到给定工业工厂1中的新现场设备3推导新配置信息的图示。

具体实施方式

图1是用于以语义标识符4与该新现场设备3的参数3a的新关联的形式为新现场设备3生成配置信息的方法100的示例性实施例的示意性流程图。

在步骤110中，允许与新现场设备3通信的驱动器信息和/或软件3*被获得。新现场设备3具有现场设备参数3a，并且针对每个这种现场设备参数3a，驱动器信息和/或软件3*包含新参数信息3b，新参数信息3b在新现场设备3的上下文中标识该参数3a和/或指示该参数3a可以被如何设置。

在步骤120中，被用于工业工厂1中以指定现有现场设备2中的现场设备参数2a的一个或多个语义标识符4的列表被获得。

在步骤130中，确定语义标识符4已与工业工厂1中的哪些现有现场设备参数2a相关联。

在步骤140中，与这些现有现场设备参数2a相关联地存储的现有参数信息2b被获得。

具体地，根据框141，该参数信息2b可以包括被用于通过管理现场设备2的通信标准的强制性规范来设置参数2a的通信机制的细节。

在步骤150中，评估现有参数信息2b相对于新现场设备3的参数3a在何种程度上与新参数信息3b相匹配。在步骤160中，基于该评估程度5，已与现有现场设备2中的参数2a相关联的语义标识符4也被认为适合于新现场设备3的新参数3a。因此，语义标识符4与新参数3a相关联，作为新现场设备3所寻求的配置信息的一部分。

具体地，根据框151，用于现有参数信息2b和新参数信息3b之间的匹配的准则集合可以被提供。每个这种准则都与匹配的置信水平和/或该置信水平的提高或降低相关联。根据框152，然后可以检查每个准则是否被满足。响应于准则被满足，根据框153，然后与准则相关联的置信水平和/或置信水平的提高或降低可以被应用。

根据框161，可以检查置信水平是否超过第一阈值。如果是这种情况(真值1)，则根据框162，语义标识符4可以与新现场设备3的参数3a相关联。如果第一阈值未被超过(在框161中为真值0)，则可以根据框163检查低于第一阈值的第二阈值是否被超过。如果是这种情况(真值1)，则根据框164，可以提示操作员决定是否将语义标识符4与新现场设备3的参数3a相关联。

步骤130至160可以针对在步骤120中获得的列表中的每个语义标识符4重复。

在步骤170中，工业工厂1的分布式控制系统DCS可以基于新创建的配置信息中语义标识符4与新现场设备参数3a的关联获得新现场设备参数3a作为新现场设备3的待设置现场设备参数。即，DCS知道给定现场设备3上具有特定给定语义标识符4的参数要被设置，并且从新建立的该语义标识符4与新现场设备参数3a的关联获知该新现场设备参数3a是待设置参数。

在步骤180中，DCS将该待设置参数设置为由DCS确定的值。

图2图示了已经在工业工厂1中使用的语义标识符4如何自动与新现场设备3的新参数3a相关联。

在图2所示的示例中，工业工厂1已经包括三个现有现场设备2、2'和2”。每个现有现场设备2、2'、2”具有相应的现有现场设备参数2a和对应的现有参数信息2b。现有参数信息2b在相应现有现场设备2、2'、2”的上下文中标识相应参数2a，和/或指示该参数2a将被如何设置。

现有现场设备2、2'和2”的现场设备参数2a已经分别与语义标识符4、4'和4”相关联。

方法100的步骤120在工业工厂1中使用的所有语义标识符4、4'、4”的列表中产生语义标识符4。在步骤130中，确定语义标识符4已经与现有现场设备2的现有现场设备参数2a相关联。

步骤140产生与现有现场设备参数2a相关联地存储的现有现场设备参数信息2b。在步骤150中，确定该现有现场设备参数信息2b与新现场设备参数信息3b相匹配，该新现场设备参数信息3b与新现场设备3的新现场设备参数3a相关联地存储。这指示已经被用于现有现场设备2的现有现场设备参数2a的语义标识符4也对新现场设备3的新现场设备参数3a有效。因此，在步骤160中，语义标识符4与该新现场设备参数3a相关联。该关联是新现场设备3的配置信息的一部分。

附图标记列表

1 工业工厂

2、2'、2” 现有现场设备

2a 现有现场设备2、2'、2”的参数

2b 与参数2a相关联地存储的参数信息

3 新现场设备

3* 新现场设备3的驱动器信息和/或软件

3a 新现场设备3的参数

3b 与参数3a相关联地存储的参数信息

4、4'、4” 现场设备参数2a、3a的语义标识符

5 参数2b、3b之间的匹配程度

100 用于为现场设备3生成配置信息的方法

110 获得驱动器信息和/或软件3*

120 获得语义标识符列表4

130 确定现有现场设备参数2a

140 获得参数2a的参数信息2b

150 评估参数信息2b和3b的匹配程度5

151 提供匹配的准则集合

152 检查每个准则是否被满足

153 应用置信水平和/或其提高或降低

160 将语义标识符4与现场设备参数3a相关联

161 确定置信水平超过第一阈值

162 将语义标识符4与现场设备参数3a相关联

163 确定置信水平超过第二阈值

164 提示操作员决定关联语义标识符4

170 基于语义标识符4确定参数3a

180 将参数3a设置为由DCS确定的值

Claims (16)

1.一种计算机实施的方法(100)，用于为要被集成到工业工厂(1)中的新现场设备(3)生成配置信息，所述方法(100)包括以下步骤：

〃获得(110)驱动器信息和/或软件(3*)，所述驱动器信息和/或软件(3*)允许与所述新现场设备(3)的通信，并且针对所述新现场设备(3)的每个现场设备参数(3a)包括新参数信息(3b)，所述新参数信息(3b)在所述新现场设备(3)的上下文中标识该参数(3a)和/或指示该参数(3a)能够被如何设置；

〃获得(120)一个或多个语义标识符(4)的列表，所述一个或多个语义标识符(4)被用于所述工业工厂(1)中以指定现场设备参数(2a)，并且针对每个这种语义标识符(4)：

〃确定(130)现有现场设备参数(2a)，所述语义标识符(4)已在所述工业工厂(1)中与所述现有现场设备参数(2a)相关联；

〃获得(140)与这些现有现场设备参数(2a)相关联地存储的现有参数信息(2b)，其中该现有参数信息(2b)在相应的现有现场设备(2)的所述上下文中标识相应参数(2a)和/或指示该参数(2a)将被如何设置；

〃评估(150)现有参数信息(2b)相对于所述新现场设备(3)的参数(3a)在何种程度(5)上与新参数信息(3b)相匹配；以及〃基于该评估程度(5)，将所述语义标识符(4)与所述新现场设备(3)的该参数(3a)相关联(160)，作为针对所述新现场设备(3)所寻求的配置信息的一部分。

2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中所述参数信息(2b，3b)包括要被用于设置所述参数(2a，3a)的所述通信机制的细节。

3.根据权利要求2所述的方法(100)，其中所述通信机制的所述细节包括要被用于设置所述参数(2a，3a)的HART命令和/或Profibus插槽和索引。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的方法(100)，其中要被用于设置所述参数(2a，3a)的所述通信机制的所述细节是从管理所述现场设备(2，3)的通信标准的强制性规范中选择(141)的。

5.根据权利要求4所述的方法(100)，其中如果针对所述新现场设备(3)的新参数(3a)的所述新参数信息(3b)中的所述通信机制的所述细节与针对已与语义标识符(4)相关联的现有参数(2a)的所述现有参数信息(2b)中的所述通信机制的所述细节完全匹配，则该语义标识符(4)与所述新现场设备(3)的所述新参数(3a)相关联。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(100)，其中所述参数信息(2b，3b)包括：所述参数(2a，3a)能够以编程方式访问的参数名称和/或在用户界面中与所述参数(2a，3a)相关联的参数标签。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(100)，其中评估(150)现有参数信息(2b)在何种程度(5)上与针对参数(2a)的新参数信息(3b)相匹配包括：

〃为所述现有参数信息(2b)与所述新参数信息(3b)之间的所述匹配提供(151)准则集合，其中每个准则与针对所述匹配的置信水平相关联和/或与该置信水平的提高或降低相关联；

〃检查(152)每个准则是否被满足；以及

〃响应于准则被满足，应用(153)与所述准则相关联的所述置信水平和/或所述置信水平的所述提高或降低。

8.根据权利要求7所述的方法(100)，还包括：响应于确定(161)所述置信水平超过第一阈值，将所述语义标识符(4)与所述新现场设备(3)的所述参数(3a)相关联(162)。

9.根据权利要求8所述的方法(100)，还包括：响应于确定(163)所述置信水平不超过所述第一阈值，但超过低于所述第一阈值的第二阈值，提示(164)操作员决定是否将所述语义标识符(4)与所述新现场设备(3)的所述参数(3a)相关联。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法(100)，其中所述准则集合至少包括以下准则：如果

〃所述新现场设备(3)的制造方与所述现有现场设备(2)的制造方相同，所述语义标识符(4)已与所述现有现场设备(2)具有的所述参数(2a)相关联，和/或

〃所述新现场设备(3)的类型与所述现有现场设备(2)的类型相同，所述语义标识符(4)已与所述现有现场设备(2)具有的所述参数(2a)相关联，

则所述置信水平被提高。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法(100)，其中所述准则集合至少包括以下准则：如果相同的参数(2a)相对于多个现场设备(2)与所述语义标识符(4)相关联，则所述置信水平被提高。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法(100)，还包括：

〃由所述工业工厂(1)的分布式控制系统DCS、基于所述配置信息中所述语义标识符(4)与所述新现场设备参数(3a)的所述关联，将所述新现场设备参数(3a)确定(170)为所述新现场设备(3)的待设置现场设备参数；以及

〃由所述DCS将该待设置参数设置(180)为由所述DCS确定的值。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法(100)，其中所述语义标识符被选择，使得同一个参数在其相同的语义标识符下在不同现场设备上是可用的，即使该参数在所述不同现场设备上被不同地命名和访问。

14.一种计算机程序，包括机器可读指令，在由一个或多个计算机和/或计算实例执行时，所述机器可读指令使所述一个或多个计算机和/或计算实例执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法(100)。

15.一种机器可读数据载体和/或下载产品，具有根据权利要求14所述的计算机程序。

16.一个或多个计算机和/或计算实例，具有根据权利要求14所述的计算机程序和/或具有根据权利要求15所述的机器可读数据载体和/或下载产品。