CN1755563A - 在分布式数据驱动的架构环境内的目录结构 - Google Patents

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Abstract

本发明使用于在自动设备内提供寻址适当访问数据的系统和方法。数据属性可与多个在数据驱动架构内的各种因素有关，诸如数据源、数据订户和/或被用以从源传送数据至订户的路径。此外，数据属性可涉及数据的格式、定标、单元、长度、可视化和交易能力。本发明可指向请求的数据合适的地址，其中数据可具有与其关联的理想的属性。通过这种方式，数据可基于请求者的要求和/或网络通信的装载需要而被选择。

Description

在分布式数据驱动的架构环境内的目录结构
                          技术领域
本发明涉及工业控制系统，尤其涉及对于在自动设备内提供用于适当访问数据寻址的系统和方法。
                          背景技术
工业控制器是用于控制工业过程、机器、制造设备、和其他工厂自动应用的专用处理设备。根据控制程序或例行程序，工业控制器可测量一个或多个控制的过程的状态的有代表性的过程变量或输入，和更改影响过程的控制的输出。输入和输出可以是二进制的(举例来说，开或关)，和/或假定数值的连续范围的模拟。控制程序可以一系列具有批处理能力的执行周期被执行，并且能包括一个或多个功能单元。这样的控制程序可在具有工具和接口的控制器配置系统内被创建，由此用户可使用控制功能的编程语言或图形表示实现控制策略。控制程序可从配置系统中下载至一个或多个用于实现在控制过程或机器内的控制策略的实现的控制器。
从控制的过程接收到的测量的输入和发送到过程的输出可由一个或多个在控制系统内的输入/输出(I/O)模块发送，该模块作为控制器和控制的过程之间的电子接口并且被放置于接近或远离控制器。输入和输出可被记录在处理器存储器的I/O表内。输入值可通过一个或多个输入模块从控制的过程中异步地读出，并且输出值可通过处理器直接写入I/O表，用以通过专用的通信线路顺序发送给处理。输出模块可直接通过提供来自I/O表地输出给诸如马达、驱动、电子管、螺线管等的制动器与控制的过程直接连接。
在控制程序执行期间，与控制的过程交换的输入和输出的数值通过I/O表发送。在I/O表内输入值可通过专用的扫描线路从控制的过程中异步地更新。该扫描线路可与输入和/或输出模块通过在底板或网络通信中的总线通信。扫描线路也可异步地将I/O表内的输出值写到控制的过程。来自I/O表的输出值可发送至一个或多个用于与过程连接的输出模块。如此，控制器可简单访问I/O表而不需要直接与控制的过程通信。
在分布式控制系统中，控制器硬件配置可以通过把工业控制器分成多个控制模块被促进，每个模块执行不同的功能。然后，对于控制任务需要的特定控制模块在架子内的和/或网络或其他通信介质内的公共底板连接在一起。控制模块可包括处理器、电源、网络通信模块、以及直接与控制的过程交换输入和输出信号的I/O模块。数据可使用底板通信总线，或通过网络在模块之间被交换，该总线可以是串行或并行的。除了单独地基于网络通信实现I/O操作，存在可以执行自主逻辑或其他控制程序或例行程序的智能模块。
分布式工业控制系统的各种控制模块可被在架子内沿公共通信链接立体地分布。如此，某些I/O模块可定位与控制设备的一部分接近以及远离控制器的剩余部分。数据可通过公共通信链接或网络与这些远程模块通信，其中所有在网络上的模块使用标准通信协议通信。
在一般分布式控制系统中，一个或多个I/O模块被提供以与过程连结。输出通过网络或底板从主设备或对等设备以消息的形式得出它们的控制或输出值。例如，输出模块可通过通信网络或底板通信总线从诸如可编程逻辑控制器(PLC)的处理器接收输出值。理想的输出值通常以消息的形式发送给输出模块，诸如I/O消息。输出模块接收这样的消息以提供相应的输出(模拟的或数字的)给控制的过程。输入模块测量过程变量的值并且通过网络或底板报告输入值给主设备或对等设备。输入值可通过处理器(举例来说，PLC)用以执行控制计算
在这样的控制系统中，数据可在控制架构内被收集、分析和分配。在某些实例中，与特定系统和/或处理相关的数据可被传送给用户以检查理想的数据值。此外，数据可涉及特定处理的多个方面并且可使用多种方式被引导至特定目的。传统地，在控制架构内传送的数据在不考虑网络全面性能的情况下，被发送给多个请求者。此外，数据可被发送给特定请求者，其中数据不可被使用和/或数据必须首先通过中间件应用引导以确保数据可通过请求应用被使用。如此，需要的是在控制架构内有效地定位和使用数据的技术。
                          发明概要
以下表现了本发明简要的概述以提供本发明某些方面基本的理解。该概述不是本发明广泛地总的看法。该概述既不是标识本发明的主要或关键元素，也不是描述本发明的范围。它唯一的目的是以简化的方式表现本发明的某些概念作为对在后表现的更多详细的描述的前序。
本发明提供用以在自动设备内提供合适访问数据寻址的系统和方法。适当的访问数据可通过使用统一车间模型等级、确定数据源和/或拥有者的物理位置以及基于请求者的角色和需求寻找访问数据的逻辑地址所实现。在数据驱动架构内，控制和过程内信息通常是可被处理的并且在自动级上从数据拥有者/源服务，被封装成对象并与数据可访问的属性一起服务于数据的用户，该数据在信息层次的自动化、MES和/或ERP级。该数据信息的操作和处理本质上可以是选择的操作。与该数据关联的属性可以是和时戳一样简单，或包括单元和数据质量参数，或包括诸如可视属性和交易处理支持能力的各种级别的更为复杂的属性。
可有具有各种处理能力等级的数据源的多种类型用以支持数据驱动架构。一些数据源只能够直接提供具有也许是时戳的数据，而其他数据源能直接支持交易能力和还有其他一些数据源能支持诸如具有不同复杂度的HMI可视属性的更可扩展的属性。一些设备可执行作为服务器，添加属性至来自其他设备的数据。其他设备可对于数据提供“代理服务器”功能以对于经常使用的高系统开销数据卸载来自自动设备的服务需求。通过这个方式，数据可与促进数据实现的属性关联并也可减少超载网络通信的有害影响。
根据本发明的一个方面，促进数据交换的工业自动系统被使用，该系统包括允许一方请求来自网络和目录接口内的数据的订阅组件，该目录接口提供至少一部分基于一个或多个请求一方的需求的数据源的网络地址，一个或多个需求随着请求被提供。
根据本发明的另一个方面，计算机可实现方法被用以提供对于在自动设备内合适访问数据的寻址，包括请求来自工业控制网络的数据；在网络内对于数据寻找数据源；基于与数据关联的属性选择数据源；以及从地址接收数据。
根据本发明的还有一个方面，计算机可实现方法被用以使用数据，该数据包括定位来自被利用请求应用的网络内的源的数据；确定与数据和请求应用的需求关联的属性；以及实现与请求应用连接的数据。
还根据本发明的另一个方面，计算机可实现方法被使用，该方法包括在数据驱动架构内发送数据至地址的方法；基于地址添加属性到数据的方法；以及基于属性选择数据的方法。
为了以上描述的和相关结束的完成，接着，本发明包括在此以后详细描述的特性。以下详细提出的描述和附加的附图示出了本发明的方面。这些方面是指示的，然而，在本发明的原理内可使用一些各种方法。当结合附图考虑本发明的其他方面、优势以及新颖特性时，不背离以下本发明详细的描述。
                          附图简述
图1示出了根据本发明的一方面的典型目录接口系统。
图2示出了根据本发明的一方面的具有人工智能组件的典型目录接口系统。
图3示出了根据本发明的一方面的具有多个数据源的典型目录接口系统。
图4示出了根据本发明的一方面的具有多个数据请求者和数据源的使用目录接口系统的典型系统。
图5示出了根据本发明的一方面的目录结构系统。
图6示出了根据本发明的一方面的具有地址列表的数据目录系统。
图7示出了根据本发明的一方面的在网络环境中的典型控制架构。
图8示出了根据本发明的一方面的接收来自地址的数据的典型方法。
图9示出了根据本发明的一方面的基于相关的属性选择数据的典型方法。
图10示出了使用请求应用实现数据的典型方法。
图11示出了典型的计算环境，其中可使用本发明。
图12示出了典型的网络，其中可使用本发明。
                         发明的详细描述
现在参考附图描述本发明多个方面，其中相同的参考数字被使用于表现相同的元素。本发明涉及在自动设备内对于数据的合适访问提供寻址的系统和方法。在该架构中，数据可在任何工厂、车间等内从组件、设备、系统等的多个中被接收。此外，这样的架构可提供各种用于通过诸如服务器、代理服务器、网络集线器等的系统发送的信息的信道。根据本明的一个方面，该数据的操作和处理本质上是选择的交易。此外，与该数据关联的属性可以是和时戳一样简单，或包括单元和数据质量参数，或包括诸如可视属性的各种级别和交易处理支持参数的更为复杂的属性。
现在参考图1，典型系统100包括接口组件110，该组件连接源定位器120以从源请求和接收数据。源定位器120可通过接口组件110被使用以提供对于请求的数据源合适的地址(举例来说，位置)。源定位器120可使用各种因素以做出诸如确定请求者使用接口组件110的类型、在数据驱动架构中请求者的位置、数据更新和请求的频率。通过这种方式，接口组件110可提交请求至源定位器120，其中源定位器120定位和提供对于接口组件110合适的源。
源定位器120可接收来自多个源的信息，源定位器120连接到该源。例如，源定位器120可在数据驱动架构内与位于外部的设备通信以接收来涉及系统的控制架构的各种源的信息。这样的信息可通过诸如以太网、ControlNet、DeviceNet、Profibus、CAN总线等的特定协议或通信标准被发送。此外，通信可通过诸如无线以太网、无线LAN、蓝牙等的无线协议实现。此外，源定位器120可通过各种诸如双绞线、同轴电缆、串行电缆等的介质接收数据。源定位器120可以是诸如串行端口、USB端口、有线终端等的硬件接口，或诸如线、电缆、端口等的硬件设备。或者，源定位器120可以本质上是软件以使数据被接收和发送到例如，诸如API的软件界面。
源定位器120可对于源的请求以及基于请求提供一个或多个数据点。这样的数据点实质上可位于数据驱动架构内的任何位置。例如，特定过程点可通过数据驱动结构被定位在多个位置、过程。此外，数据可有涉及例如，数据的可视化、交易服务、定标、单元和格式化的属性关联。通过这种方式，数据属性可提供需要的信息(举例来说，元数据)给接口组件110以促进该数据合适的处理、显示等。
接口组件110可被用以允许请求者(举例来说，软件应用、数据库、用户等)对于想要的源的订阅。可以理解的是网络可包括一个或多个存储体(图中为示)、处理器(图中为示)、控制器(图中为示)等以使特定数据点实质上在同一时间可存储在网络内的多个位置上。此外，每个位置可添加一个或多个属性至数据以使相同的数据可基于订户的需求，结合对于数据的多个不同订户使用。
在特定网络中的一组数据点可通过在嵌套的目录结构中的接口组件110显示给用户以使数据点以逻辑的方式表现。数据点可基于诸如物理位置、功能、输出、过程等数据的各种特性被分组。此外，例如，数据表现可符合诸如根据S88标准的统一车间模型(UPM)的特定标准和格式。如此，每个数据点可被显示为单点，即使该数据点可分布在特定网络内的多个位置上(举例来说，地址)。
在数据驱动架构内，可使用目录。例如，该目录可提供逻辑描述给工厂内设备的用户。该逻辑UPM描述可调整为客户工业的本地和车间组织。目录功能可解释工厂的逻辑视图为请求的数据访问和关联发生所需的物理位置和地址。
源定位器120可作为智能耦合工具以有效地提供特定数据源至订户，例如，其中订户可由目录提供网络地址。这种耦合可以对订户是透明的以使订户没有察觉请求的数据点源的地址。例如，订户可请求特定数据点，其中数据值可从具有该数据值的任何源发送。源定位器120可使用一个或多个因素以确定地址，通过该地址检索诸如订户类型的数据。例如，订户可以是软件应用、工业控制器、用户等。如此，软件应用相比较工业控制器而言可具有不同的数据需求，如此，相同的数据点可从网络内不同的地址所提供。
算法可被用以帮助促进使用源定位器120耦合具有合适订户的合适的源。例如，如果订户是HMI，具有特定属性的数据可提供该数据可视化的格式。通过进一步例子，订户可以是由ERP应用使用的数据库(举例来说，SQL Server、Oracle等)，其中数据可请求特定元数据和用于插入至理想的数据库域的格式
现在参考图2，示出了数据交换系统200，该系统可通过目录接口220(举例来说，源定位器)提供合适的数据源给订阅组件210(举例来说，接口组件)。人工智能(AI)组件240可被用以有效地提供来自一个或多个源的数据合适的地址以及可通过目录接口220请求订阅组件210正确的标识以确保兼容的数据来自合适的地址被使用。类似地，源组件可通过AI组件240被用以正确地识别在网络内数据的存在和位置。
根据本发明的一个方面，数据的数据位置和格式、属性等可由机器学习所产生，其中数据的一个或多个训练组使用用于搜索的理想的结果和/或不理想的结果的例子可被用以训练系统。在本发明的另一个方面，基于一个或多个指示理想结果的特性的初始化条件可被使用。这样的初始化条件可根据时间调整并且响应于与返回的结果关联的用户活动以提高辨别。例如，由用户使用的结果可被用以训练系统以知晓对于关联的查询理想的结果。此外，对于特定数据项哪个结果(举例来说，数据属性)是最常询问的知晓可被用以在物理设备或服务器上的配置，属性被添加至该物理设备或服务器用以负载平衡和系统性能优化。例如，一被用户多次访问的结果可被认为对用户更有用。通过这种方式，如果特定订户使用特定数据类型多于其他另一个类型，该数据类型可在今后被使用。
此外，如在此被使用的，术语“推断”通常涉及有关或从一组由事件和/或数据捕获的观察结果中推理式推断系统、环境、和/或用户的状态的过程。例如，推论可被使用以识别特定的上下文或活动，或可产生状态的可能的分布。推论可以是概率性的，也就是说，感兴趣的可能的状态分布的计算基于数据和事件的考虑。推论也可涉及被使用于从一组事件和/或数据中组成高级事件的技术。这样的推论导致来自一组观察的事件和/或存储的事件数据、事件是否与接近的时间相关、以及事件和数据是否来自一个或多个事件和数据源的新的事件或活动的结构。各种分类方案和/或系统(举例来说，支持向量机、神经网络(举例来说，反向传播、反馈转发返回传播、反射基础和模糊逻辑)、专家系统、Bayesian网络、和数据合成)可结合执行结合本发明的自动和/或推导的活动所使用。
还根据本发明的另一个方面，一技术可被用以预期理想的数据的合适的地址。例如，诸如表现与已经被各种订户使用的数据关联的数据和属性的历史数据的信息可被用以预告在网络内订户的偏好的数据类型和/或位置(例如，地址)。例如，基于统计、概率、推论和分类(举例来说，明确训练的和不明确训练的)，包括Bayesian学习、Bayesian分类以及其他诸如决定树学习方法、支持向量机、线性和非线性衰退和/或神经网络的统计分类的智能决定可根据本发明的一方面被使用。通过这种方式，AI组件240可被用以通过目录接口220基于有关特点源的特定订户学习的活动提供决定。
参考图3，示出了系统300，该系统使用目录接口220以提供对于特定数据源合适的地址给订阅组件210。AI组件240可被用以提供对于目录接口220的训练至响应于各种订户学习的程序。订阅组件210可提供在一个或多个网络中的一列数据以促进访问该数据而不管其在网络内的位置。
如图所示，来自特定数据源310的数据可被定位于网络内的多个地址，诸如数据驱动架构。数据源310可以是数据的表示，该数据直接从组件中输出，该组件正在产生这样的输出。例如，数据源可以是实质产生可读输出的任何类型的传感器、编码器、开关、驱动、马达等。这样的输出可包括诸如伏特、安培、欧姆、编码成脉冲、位、ASCII等的信息。数据源310也可提供额外与可特定于数据源310的输出相关的信息。例如，智能传感器可不仅仅输出范围从0-10伏特的伏特值，也可输出该数据值被产生的时间。这样额外的信息可有关本发明作为属性被使用。
目录可被在数据驱动架构中使用。例如，该目录提供逻辑描述给在工厂内设备的用户。根据本发明的一个方面，该逻辑描述可基于统一车间模型(UPM)，该模型根据诸如S88的工业标准构建。该逻辑UPM描述可调整为客户工业的本地和车间组织。目录功能可转化工厂的逻辑视图为请求的数据访问和关联发生所需的物理位置和地址。
此外，在数据驱动架构内，目录必须提供工厂的逻辑视图当解决和/或提供必要的关联给物理位置和/或设备寻址信息时。请求的信息类型可包括可存在于多个等级的数据源/拥有者的物理位置、数据订户的物理位置、用于数据源/拥有者的通信地址和用于属性的数据的通信地址。
当数据被请求时，对于该数据的寻址和关联可使用目录系统被做出。例如，用户可使用车间的逻辑UPM描述选择数据。根据应用请求数据以及用户的角色和需求，目录接口220可提供合适的寻址信息给请求的数据。在某些情况下，诸如对于自动设备通信的自动设备，寻址可直接指向数据源/拥有者。在其他情况下，诸如ERP人力资源应用，可以与属性的数据的代理服务器相关以使从是数据源的自动设备的实时控制过程中分离数据请求的服务。注意与数据关联的物理位置是数据源/拥有者的，而通信地址是某些在网络上其他设备的，该网络执行添加属性至数据或对于该数据作为代理服务器。
与数据关联的属性可被添加以使数据在网络内分布。数据可被发送到一个或多个诸如服务器320或代理服务器330的位置。通过这种方式，数据的位置(举例来说，地址)可被用以确定与来自特定数据源的数据关联的各种属性。例如，发送到服务器320的数据可提供属性给诸如格式、图标、定标、因子分解、单元等接收到的数据。从服务器320发送的属性数据可被发送至诸如代理服务器330的额外的位置，其中额外的属性可与数据关联。如此，从特定源发送的数据可累积属性，如它在网络架构内被发送一样。此外，属性可被代替和/或减少如数据可转向网络理想的部分。数据可被复制以使数据的标识备份(举例来说，属性、起源等)可被定位在多个位置内的相同或不同的网络上。
如在本申请中所使用的，服务器实质上可涉及任何组件，其中一个或多个数据点可驻留。例如，根据本发明的一个发明，可编程逻辑控制器(举例来说，Allen Bradley PLC5、SLC-500、MircroLogix等)可作为服务器。这样的服务器可定标接收到的数据至特定数据端口(诸如模拟、数字、编码器、温度等)以及发送数据作为使用特定单元的定标的量至另一个位置。例如，SLC-500控制器可从过程18的温度传感器1接收7V的信号。这个信号可被定标以使数据作为在数字格式中450摄氏度输出至代理服务器330。
现在参考图4，示出了典型的用以通过目录接口440传送数据至数据库410、人机接口(HMI)420以及可编程逻辑控制器(PLC)430工业自动网络。如先前描述的，目录接口可包括AI组件450以促进在特定网络内理想的数据的有效标识。目录接口440可被用以提供来自诸如数据源460、服务器470和/或代理服务器480的合适的位置的数据。通过这种方式，目录接口440可基于请求者(举例来说，数据库410、HMI420、PLC430等)的角色和需求(需要)指向数据源。
数据库410可以是诸如关系、网络、平面文件或等级系统的各种类型中的多个。如在本领域已知的，平面文件数据库是相对简单的数据库系统，其中每个数据库包括在一单表中。相反，关系数据库系统可使用多个表以存储信息，并且每个表可有不同的记录格式。此外，不像平面文件数据库系统，关系数据库可在多个表中传送。典型的关系数据库包括SQL、Oracle等。
可以理解的是数据库可结合各种可在公司内服务多个关于过程的各种商业的企业资源计划(ERP)应用所使用。例如，ERP应用可涉及人力资源、预算、预测、购买等。关于这点，特定ERP应用可请求具有某些与之关联的想要的属性的数据。如此，根据本发明的一个方面，目录接口440可从服务器470提供数据至数据库410，该服务器470提供具有由数据库410想要的属性的数据。
HMI420可使用目录接口440以指向位于系统400内的数据。HMI可被用以用图表显示过程、系统、工厂等的各种方面以提供系统简单化的和/或用户友好的视图。通过这种方式，系统内的各种数据点可作为具有想要的色彩方案、动画、和布局的图形(举例来说，位图、压缩图、向量图、修剪图)表示被显示。
根据本发明的一个方面，HMI420可请求数据以具有与数据相关的特定可视化属性以容易地显示这样的数据至HMI420。例如，HMI420可询问目录接口440具有相关的可视化属性的特定数据点。目录接口440可确定包括具有想要的可视化属性的属性数据点的代理服务器480。例如，属性数据点可具有特定图形，该图形连同数据被引用或发送以使该图形在HMI环境内显示而不是或和数据值一起。
PLC430可以是诸如Allen Bradley PLC 5、SLC-5020、MicroLogix等的多个模型。PLC430一般被定义为被用以提供过程和/或系统的高速、低级控制的专门化的设备。PLC430可使用梯形逻辑或某些结构化的语言被编程。一般地，PLC可直接使用来自数据源(举例来说，数据源460)的数据，该数据源可以是传感器、编码器、测量传感器、开关、电子管等。数据源460可提供数据至在PLC内的注册器并且如果需要，该数据可存储在PLC内。此外或或者，数据可被更新(举例来说，基于时钟周期)和/或输出至其他设备用以进一步处理。
现在参考图5，示出了系统500，该系统描述了被用以接收数据请求的目录结构510。目录结构510可提供多个例如在控制结构内的数据点的逻辑视图。数据请求可从诸如数据库、用户、ERP应用、HMI等多个实体中发送。此外，数据请求可包括识别有关做出数据请求的一方的需要的信息。例如，数据请求可以对“过程点1“520至560，其中请求从HMI应用中做出。然后，目录结构510可在控制架构内基于HMI应用的需要定位和识别“过程点1”520至560。
如图中所示的，所示的“过程点1”520至560与一个或多个属性相关。每个属性可涉及数据的格式、可视化、频率等。如此，“过程点1”540包括可涉及数据定标的单属性，诸如1-5伏特DC。相反，“过程点1”520具有三个属性，该三个属性不仅仅可与数据的定标关联，也可与数据的单元(举例来说，英寸)和数据的颜色(举例来说，蓝色、银色、红色等)相关，如它在做出数据请求的HMI中显示的。
可以理解的是，目录结构可在特定系统(举例来说，网络、工厂、过程等)内通过多种方式表现数据给用户。例如，目录结构可以是嵌套的目录、车间地面的地图、电子数据表等。通过这个方式，数据可以诸如逻辑描述的可由特定用户容易访问的方式通过网络地址、物理位置等所表现。此外，可以理解的是只有每个数据点的一个实例被显示给请求数据的一方，即使有多个实例(举例来说，与之关联的各种属性)位于控制架构内。如此，当做出对于特定数据点(举例来说，“过程点1”)的请求时，目录结构连接数据请求者至没有显示实例数目的数据或用以选择数据的方法。通过这种方式，请求者不察觉这种数据选择并且只看见请求的数据，该请求的数据包括与之关联的合适的属性。
图6示出了数据目录系统600，其中嵌套的树型结构被用以实质上表现车间A4内所有的数据点。在该数据目录内，数据可根据统一车间模型、或各种诸如S88等的标准被组织。如图所示，数据点可以与数据的逻辑控制组、网络寻址和/或物理位置相关的等级方式被组织。可以理解的是虽然数据在嵌套的树型结构内被显示，这样的数据可以任何诸如流程图、车间地面图、IP地址表等想要的方式组织。
如图所示，数据目录系统600包括包含于一列不同过程点内的“过程点17”。当用户选择“过程点17”时，地址列表610出现，该列表实质上描述在车间A4的控制架构中“过程点17”的所有位置。地址列表610可包括特定数据点的各种位置的列表(1-N，在此N为大于等于1的整数)。此外，与数据列表610内每个地址关联的数据属性(图中未示)可被显示给用户。通过这种方式，用户可基于以上提到的多个因素从地址列表610选择“过程点17”合适的实例。可以理解的是虽然这个系统涉及在特定地址由用户手动选择数据，这样的选择可由数据目录系统600在特定数据点被选择后自动地做出。
现在参考图7，示出了典型控制架构，该架构包括目录接口705、PLC1 710、PLC2 720、代理服务器730和数字控制器740。此外，PLC1 710由多个传感器750以及PLC2 720有多个与之关联的传感器760。如图所示，数据源、传感器752，在控制架构700中被分布给多个地址(物理、通信、逻辑等)。在这个例子中，来自传感器752的数据也存储在PLC1 710、代理服务器730和数字控制器740。一般地，代理服务器(诸如代理服务器730)被用以卸载可被置于各种关联的服务器(诸如PLC1 710和PLC2 720)中的通信需求。由于控制系统的通信需求等，数据不能在代理服务器上像在例如PLC上那样快速地被更新。然而，代理服务器可提供本质上是交易的数据以使数据的操作和处理可更加加强(以及如较少频率地更新结果)。相反，来自PLC的数据可更迅速地被更新但不具有交易过程可提供的数据传送的保障。
按照控制架构的限制，被目录接口705使用的数据请求可确定有关数据格式、属性、可视化、发送的频率、交易种类等的数据请求者的需求以确定在控制系统700内数据应该被指向哪个数据位置。通过这种方式，在数据驱动架构中目录接口705的使用和操作对于提供容易的使用给用户以及在工厂内对于数据的等级访问是关键的。目录接口705可响应在工厂内自动化等级计算资源(举例来说，PLC1 710、PLC2 720、代理服务器730和数字控制器740等)的关键动态负载平衡，诸如代理服务器的添加以及动态合适数据请求的转向至代理服务器730、卸载其他数据服务资源。通过这种方法，例如，目录接口705通过考虑在工厂内网络的资源装载结合选择合适的数据位置被分配任务。
图8、9和10示出了根据本发明的方法800、900和1000。为了解释的简明，方法被描写和描述成一系列活动。可以明白和理解的是本发明不被所示的活动和/或活动的次序所限制，例如活动可以与没有在此表现和描述的方法以各种次序和/或同时发生。此外，根据本发明，不是所有示出的活动都被需要以实现方法。另外，本领域的普通技术人员可明白和理解方法可由状态图或事件被选择地表现为一系列相关状态。
现在参考图8，所示的是被用以接收来自合适的地址的数据的方法800。在810，数据被一方请求，该方可使用一个或多个来自可放置这样的数据的理想的系统、控制结构等的数据点。请求可基于条件、时间或基于周期性被做出并且可使用诸如ControlNet、DeviceNet、Profibus、以太网等的多个通信协议做出。此外，各种介质可被用以发送诸如有线的(举例来说，同轴电缆、双绞线等)和/或无线技术(举例来说，红外线、无线以太网、蓝牙等)这样的请求。
在820，执行可满足请求的可能数据源的搜索。搜索可包括来自一个或多个网络和/或系统的数据源。该搜索可基于请求被限制在系统的特定区域、数据类型、位置等的范围内。在830，数据基于请求者所需要的属性从可能的数据源中被选择。这样的属性可涉及数据的长度、定标、单元、图形、可视化、格式等。例如，特定应用做出对于数据的请求可具有特定需要以促进这样的数据的处理。由于具有与之关联的属性，对于中间件应用(举例来说，MES应用)以预先处理和发送数据的需要就减少。
在840，从合适的地址接收数据。可以理解的是数据的地址可涉及数据的通信地址、逻辑地址和/或物理地址。合适的地址可以是数据的位置，数据在该位置由数据请求者需要的特定属性。通过这个方式，数据的地址可基于请求者以及请求者所需的数据类型被确定。数据可以多个通信方式和/或包括ControlNet、DeviceNet、以太网、Wi-Fi等的协议被接收。
图9显示了典型方法900，其中数据基于属性被选择。在910，从过程中获得数据。过程可涉及例如与工业控制关联的各种操作和/或方法。这样的工业控制可被用以监控和/或控制例如制造、生产、质量、完成、构建等操作。此外，数据可使用处理器、终端、数字控制系统、计算机等被获得。这样的数据可被特定次数，或如用户希望的次数发送至收集器。数据可被涉及测量的各种单元以及被对于最小值和最大值如用户希望的定标。例如，数据可以以伏特、安培、欧姆、脉冲等方式并且可根据诸如ASCII、数字、模拟等特定协议被聚集。
在920，数据在数据驱动架构内从过程发送至地址。数据驱动架构可由一个或多个控制器、处理器、计算机、服务器、代理服务器等组成。此外，每个设备对于可确定设备之间所用的通信类型的每个设备是本地的或远程的。本领域的技术人员可以理解的是每个设备可有涉及发送和/或接收数据的特定的协议和/或标准，为了简洁，不详细描述。
在930，属性可基于数据的地址被添加至该数据。属性可被添加至数据如例如它在网络内被传送。此外，每个接收数据的设备可添加一个或多个属性至这样的数据。通过这种方式，属性可基于系统内遭遇的设备的数量被聚集。此外，设备可提供特定属性至数据。例如，代理服务器可一直关联可视化属性至接收的数据。
在940，与数据关联的属性被确定。如提到的，一些数据源可提供具有例如时戳的直接数据，而其他数据可直接支持交易能力以及还有其他一些可支持诸如具有各种复杂等级的HMI可视化能力的更为扩展的属性。此外，某些设备可作为服务器执行添加属性至来自其他设备的数据。这样的属性可使用用于该目的的设备和/或过程所确定。属性可涉及数据源、用以传送数据的信道、可视化配置等。在属性被确定后，它们可被存储在存储器(图中未示)或类似的存储设备以在稍后检索和使用。在950，数据基于数据的属性被选择。
现在参考图10，示出了方法1000，该方法接收来自网络内的源的数据并且使用请求应用实现该数据。在1010，数据从网络内的源被定位。该源可以是可使用各种上述的方法和/或协议发送数据的硬件设备、软件平台、硬件和软件的组合等。此外，当条件满足，数据可基于周期性、单一时间等所希望的从源被定位。在1020，与数据关联的属性被确定。这样的属性可涉及数据相关的定标、图形、单元格式等。此外，取决于网络内数据的位置，特定数据点可具有多个关联的属性。如此，数据点可有具有多个不同属性的标识值，该属性关于数据所用到达网络内特定位置(举例来说，地址)的路径。
在1030，请求应用的需求被确定。这样的需求可涉及与数据关联的各种属性。例如，HMI程序可请求显示为例如水槽的特定数据点。如此，数据点可具有与之关联的属性以促进这样的图形对于用户的创建和/或显示。在1040，网络的装载被确定。网络的装载可涉及多个诸如可用内存、带宽、处理时间等可被网络使用的不同因素。网络的装载可通过更改用户有关连接到该网络的设备的数据通信的需求被减少。这样的需求可根据来自网络的请求数据的应用(举例来说，请求者)类型而变化。例如，ERP应用可不请求常用数据更新，而自动处理器(举例来说，PLC)可要求在常规基础上的需求数据更新。如此，请求应用的类型可影响特定网络的装载需求。
在1050，数据通过请求应用实现。被实现的数据可被基于请求应用的需要和数据被请求时网络的装载。通过这种方式，来自所使用的数据的地址可根据这样的需求和/或网络负载需要而变化。例如，根据本发明的一个方面，使用的数据可响应网络的关键动态装载平衡。如此，如果应用不经常需要数据，包含这样数据的地址可被使用。通过这种方式，由于数据源的智能使用可被使用，网络装载可被减少。
参考图11，描述了用以实现本发明各个方面的典型环境1100包括计算机1112。计算机1112包括处理单元1114、系统存储器1116、以及系统总线1118。系统总线1118耦合系统组件包括，但不局限于，系统存储器1116至处理单元1114。处理单元1114可以是各种可用处理器的任何一种。双微处理器和其他多处理器架构也可用作处理单元1114。
系统总线1118可以是总线结构的多种类型中的任何一种，该总线结构包括存储总线或存储控制器、外围总线或外部总线、和/或使用各种可用总线架构中的任何一种的本地总线，该总线架构包括，但不局限于，8位总线、工业标准结构(ISA)、微信道结构(MSA)、扩展工业标准结构(EISA)、智能电子驱动(IDE)、VESA局部总线(VLB)、外设部件互连(PCI)、通用串行总线(USB)、高级图形接口(AGP)、个人计算机存储卡国际协会总线(PCMCIA)以及小型计算机系统接口(SCSI)。
系统存储器1116包括易失性存储器1120和非易失性存储器1122。基本输入/输出系统(BIOS)被存储于非易失性存储器1122中，它包括基本例行程序以在计算机1112内的两个元件之间，诸如在启动期间，转移信息。通过说明，而非限制，非易失性存储器1122可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、或快速存储器。易失性存储器1120包括如外部高速缓冲存储器活动的随机存取存储器(RAM)。通过说明，而非限制，RAM可以多种形式获得，诸如同步随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SERAM(ESDRAM)、同步链DRAM(SLDRAM)、以及直接存储器总线RAM(DRRAM)。
计算机1112也包括可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。图11所示，例如，磁盘存储器1124。磁盘存储器1124包括，但不局限于，像磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-100驱动器、快速存储器卡、或存储棒的设备。此外，磁盘驱动器1124可包括独立的存储介质或与其他存储介质结合的存储介质，该其他存储介质包括，但不局限于，诸如光盘驱动器(CD-ROM)、可记录光盘驱动器(CD-R Drive)、可写光盘驱动器(CD-RM Drive)或数字化视频光盘ROM驱动器(DVD-ROM)的光盘驱动器。为了促进磁盘存储设备1124与系统总线1118的结合，通常使用诸如接口1126的可移动或不可移动接口。
可以理解的是图11描述软件，该软件作为在合适的操作环境1100内描述的用户和基本计算机资源之间的中介物。这样的软件包括操作系统1128。操作系统1128可存储在磁盘存储器1124上，用以控制和分配计算机系统1112的资源。系统应用1130通过操作系统1128由存储在系统存储器1116或磁盘存储器1124上的程序模块1132和程序数据1134利用资源的管理。可以理解的是本发明可使用各种操作系统或操作系统的结合所实现。
用户通过输入设备1136输入命令或信息至计算机1112。输入设备1136包括，但不局限于，诸如鼠标、跟踪球、记录笔、触摸板、键盘、麦克风、操纵杆、游戏板、圆盘式卫星电视天线、扫描仪、TV调谐卡、数码照相机、数码摄影机、网络照相机等的定点设备。这些和其他输入设备由接口端口1138通过系统总线1118连接到处理单元1114。接口端口1138包括，例如，串行端口、并行端口、游戏端口、和通用串行总线(SUB)。输出设备1140使用如输入设备1136的端口相同类型中的某些类型。如此，例如，USB端口可被用以提供输入至计算机1112，并且被用以从计算机1112输出信息至输出设备1140。输出适配器1142被提供以说明存在诸如某些在其他输出设备1140中，需要特殊适配器的监视器、扬声器、和打印机的输出设备1140。输出适配器1142包括，仅为说明而非限制，提供在输出设备1140和系统总线1118之间连接方式的视频和声频卡。应该注意的是其他设备和/或设备的系统提供输入和输出能力，诸如远程计算机1144。
计算机1112可在网络的环境中使用逻辑连接到一个或多个诸如远程计算机1144的远程计算机进行操作。远程计算机1144可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于装置的微处理器、对等设备或其他公共网络节点等，并且通常包括关于计算机1112描述的元件的所有或许多。为了简明，只有记忆存储器设备1146结合远程计算机1144示出。远程计算机1144通过网络接口1148逻辑地连接至计算机1112，然后通过通信连接1150物理地被连接。网络接口1148包括诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)的通信网络。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE 1102.3、令牌网/IEEE 1102.5等。WAN技术包括，但不局限于，点对点链接、如综合服务数字网(ISDN)和其后的各种的线路交换网络、封装交换网络、和数字订户线路(DSL)。
通信连接1150涉及使用的硬件/软件以连接网络接口1148至总线1118。尽管所示的通信连接1150为了清楚的说明是在计算机1112内部，它也可以是在计算机1112的外部。对于连接到网络接口1148必要的硬件/软件包括，只为典型目的，诸如包口常规电话级别调制解调器、电缆调制解调器和DSL调制解调器、ISDN适配器、和以太网卡的调制解调器的内部和外部技术。
图12是一示例计算环境1200的框图，本发明可利用该环境。系统1200包括一个或多个客户机1210。客户机1210可以是硬件和/或软件(举例来说，线程、进程、计算设备)。系统1200还包括一个或多个服务器1230。另外服务器1230也可以是硬件和/或软件(举例来说，线程、进程、计算设备)
在客户机1210和服务器1230之间可能的通信可以是适合于被在两个或多个计算机过程之间传送的数据包的形式。系统1200包括可被用以促进客户机1210和服务器1230之间通信的通信构架1250。客户机1210可被连接到一个或多个被用存储本地信息至客户机1210的客户数据存储1260。类似地，服务器1230可被连接到一个或多个可被用以存储本地信息至服务器1230的服务器数据存储1240。
以上被描述的包括本发明的例子。当然，为了描述本发明而描述每个组件或方法可以想到的组合是不可能的，但是本领域的普通技术人员可意识到本发明的许多进一步的组合和改变是可能的。相应地，本发明要包括所有在附加的权力要求的精神和范围内的更改、修改和变换。在这点上，可以意识到的是本发明包括系统和具有用以执行本发明多种方式的步骤的计算机可执行指令的计算机可读介质。此外，尽管本发明一特定特性已经结合本发明的多个方面或实现中的仅仅一个被公开，这样的特性可结合其他实现的一个或多个其他特性对于任何给定的或特定的应用而言是理想的和有益的。此外，对于在详细的描述或权力要求中所使用的术语“包括”、“包含”、“有”、“具有”，以及它们的变形，这样的术语包括于类似术语“包含”和它的变形中。

Claims (20)

1.一种促进数据交换的工业自动化系统(100、200)，包括：
一第一组件(110、210)，所述第一组件允许一方请求来自网络内的数据；以及
一第二组件(120、220)，所述第二组件至少一部分基于一个或多个请求方的要求提供对于数据源的网络地址，一个或多个要求与请求一起被提供。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，要求是请求、在请求之前、请求之后和从请求中分离中的一方的一个。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一组件(110、210)是可编程逻辑控制器(430)。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一组件(110、210)是企业资源计划应用。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地址是逻辑、虚拟和物理位置中的一个。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据具有适合可视化、交易服务、定标、单元和格式化中的至少一个属性。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二组件(120、220)进一步提供在嵌套的目录结构(510)中的数据列表。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地址与数据源(310、460)、数据拥有者、可编程逻辑控制器(430、710)、智能控制器、服务器(320、470)以及代理服务器(330、480、730)中的至少一个关联。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述请求方是数据库(410)、企业资源计划应用、制造执行系统应用、工业控制器、人机接口(420)、处理器和计算机中的一个。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二组件(120、220)使用人工智能(240、450)。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二组件(120、220)使用逻辑模型表示以显示数据。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述逻辑模型表示是统一车间模型。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二组件(120、220)搜索多个预期的数据地址以选择提供给请求者的地址。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，搜索在后台执行和请求者不察觉搜索在被操作。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括一第三组件，所述第三组件使用算法以促进使用目录接口(440、705)连接合适的源与合适的订户。
16.一计算机可实现方法(800)以提供在自动设备内用于合适访问数据的寻址，包括：
请求来自工业控制网络的数据(810)；
在网络内为数据搜索数据源(820)；
基于与数据关联的属性选择数据(830)；以及
从地址接收数据(840)。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括基于数据被访问时网络装载需求选择数据(950)。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，数据的属性与服务器(320、470)、代理服务器(330、480、730)、计算机和处理器中的至少一个相关。
19.一计算机可实现方法(1000)以使用数据包括：
使用请求应用在网络内定位来自源的数据(1010)；
确定与数据和请求应用的要求关联的属性(1020、1030)；以及
使用请求应用实现数据(1050)。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括确定网络的装载要求(1040)。
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