CN1937559A - 用于多个网络上的工业自动化数据的集成的代理服务器 - Google Patents

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Abstract

一种代理服务器，包括接口组件，用于从可编程逻辑控制器、其它工厂控制器、或是工场上的智能设备接收数据。通信上耦合到该接口组件的映射组件将数据转换为根据分层结构数据模型结构化的数据。该代理服务器还可用于转换来自通过工业自动化通信网络连接的多个工业自动化设备和控制器的数据，以及向这些设备提供统一的安全特征。

Description

用于多个网络上的工业自动化数据的集成的代理服务器
技术领域
本发明涉及工业控制系统，尤其涉及允许在更新工业控制系统数据模型时使用传统设备。
背景
由于计算技术的进步，与仅数年前基本上类似的企业相比，如今的企业能够更高效地运作。例如，内部连网允许公司雇员通过电子邮件即时通信，迅速将数据文件传送给不同的雇员，操纵数据文件，共享项目相关数据以减少工作产品的重复等。此外，技术的进步使得工厂作业变为部分或完全自动化。例如，从前需要工人亲自靠近重型机器及其它各种危险环境的操作如今可在距之安全距离处完成。
此外，通过利用高度精确的机器，与人类动作相关联的缺陷就可被最小化。许多这些工厂设备将与制造有关的数据提供给可由工场上的系统/过程/项目经理访问的数据库。例如，传感器和相关联的软件可检测在给定规定量的时间的情况下特定机器完成操作的实例数。由此，工厂自动化系统可检查所收集的数据，并自动化和/或半自动化地调度设备的维护、设备的替换、以及与加工自动化有关的其它各种过程。
尽管已就工业过程的自动化作出了各种进步，但是控制器的使用和设计很大程度上没有改变。具体而言，已经设计出高效地承担实时控制的工业控制器。例如，常规工业控制器从传感器接收数据，并且基于所接收的数据，控制致动器、驱动器等。这些控制器通过与源和/或目标相关联的符号和/或地址来识别数据的源和/或目标。具体而言，工业控制器包括计算机端口和/或适配器，以及通信上耦合到这些端口/适配器的传感器、致动器、驱动器等。由此，在接收到数据时，控制器可识别设备身份，并进一步向合适的设备递送控制数据。
如可从上文看出，与常规工业控制器相关联的数据是以平面名字空间数据结构来创建、递送和/或存储的。换言之，通过检查所接收的和/或由控制器输出的数据所能发现的仅仅是致动器或传感器的身份及其状态。这种工业控制器架构对于特定设备的实时控制能高效地操作——但是，当想要由更高级系统使用来自工业控制器的数据时就可能会产生问题。例如，如果想要由调度应用程序使用来自控制器的数据，则熟悉该控制器的人必须确定什么数据合乎需要，将数据分类，以所需格式将数据打包，然后将这些数据映射到调度应用程序。这引入了另一层软件，由此带来了在工业自动化环境中产生混乱的隐患。如果数个应用程序想要使用相似的数据，则会加重该问题。在操作中，各种控制器输出数据，以平面名字空间结构将其打包，并将其提供给网络。每个使用这些数据的应用程序将这些数据复制到内部存储器中，将数据分类，对数据进行组织，并以所需的格式将数据打包。由此，多个位置中存在相似数据的多个副本，数据的每个副本在这多个位置处可被不同地组织和打包。
此外，更新控制器的数据结构与另一串实现问题相关联。例如，一些传统控制器或其它设备可能没有与足以支持更新后的应用程序的存储器和/或处理能力相关联，并且要公司替换企业内的每一个控制器成本效益不高。因此，工业自动化环境内不仅将存在数据的多个副本，而且网络上也会存在结构不同的数据的多个副本。应用程序可能需要不同的映射模块来实现与第一和第二架构相关联的控制器之间的映射。由此，简单地更新控制器的架构不能缓解工业自动化环境中的与工业控制器相关联的现有缺陷。
概述
以下给出要求保护的主题的简述以提供对本文中所描述的一些方面的基本理解。此简述不是详尽的概述，也不旨在标识要求保护的主题的关键性/决定性要素或是界定其范围。其唯一目的在于以简化形式给出一些概念，以作为稍后给出的更为详细的描述的导言。
本文中描述一种代理服务器，其中该代理服务器允许在整个工业自动化环境(无论是否存在传统设备和/或第三方设备)中使用通用的结构化数据模型。该代理服务器包括可桥接不同通信网络、并将与平面名字空间相关联的数据分组转换为分层结构化的数据分组的硬件和软件。该代理服务器可包括用于定义数据分组并将其配置为通用的结构化数据模型的软件，并且还可包括用于从传统控制器/设备以及第三方控制器/设备收集数据分组的硬件。例如，前述软件可包括允许用户将硬件所收集的数据元素映射到符合分层结构化数据模型的数据结构的编辑器。例如，用户可定义与某些操作的完成有关的一组事件。换言之，可通过使用预定义规则，从数据及其逻辑组合构造这些事件。
由编辑器定义的数据结构可包括数个数据元素，并且还可包括消息或信息事件。例如，“站10处的铣削操作完成，测得直径为0.001英寸”可以是一个信息事件。该编辑器还可允许用户配置用于将结构化数据或事件从代理服务器传送到在另一计算平台或服务器上运行的软件应用程序的方法。数据传输可以是诸如MQ消息通信、web服务、XML等数种已知传输机制之一。总而言之，该软件允许将所收集的数据映射到有意义的信息，并配置信息到在各种计算平台上运行的其它控制器或软件应用程序的传送。
该代理服务器还可包括到可编程控制器所驻留的网络的通信接口、以及到使用已知接口协议从此类控制器收集和转发数据的服务器(诸如OPC服务器)的接口。由此，OPC服务器可驻留在代理服务器外部或是可被嵌入在代理服务器内。此外，该代理服务器在单个时间实例上可连接到一个或多个网络。由此，该代理服务器可起到不同通信网络之间的网桥的作用，并还可自动将数据从第一格式转换为分层结构化数据格式。此外，该代理服务器可管理数个设备上的统一安全性。例如，一些设备不支持安全功能，而其它设备需要被单独编程。可将该代理服务器用作安全代理，而不是让设备继续脱离安全功能和/或冗繁地一次更新一个设备。
为实现上述及有关目的，在本文中结合以下描述和附图来说明本发明的某些示例性方面。但是，这些方面仅指示可利用本发明原理的各种方式中的若干种，并且本发明旨在包括所有这些方面及其等效技术方案。结合附图考虑，本发明的其它优点和新颖特征将可从本发明的以下详细描述中明确。
附图简述
图1是便于在整个工业环境中提供分层结构化数据模型的系统的高级系统框图。
图2是示出输出分层结构化数据的代理服务器的系统框图。
图3示出支持来自多个可编程逻辑控制器的数据到根据分层结构化数据模型格式化的数据的转换的系统。
图4示出支持各种安全和通信特征的代理服务器。
图5示出通过使用分层结构化数据模型来支持数据聚合和工作流执行的代理服务器。
图6示出分布式代理服务器。
图7是示出向图形用户界面提供根据分层结构化数据模型格式化的数据的系统。
图8是将常规的可编程逻辑控制器数据转换为根据分层结构化数据模型格式化的数据的方法的典型流程图。
图9是使用模板来重新格式化数据的方法的典型流程图。
图10是通过使用代理服务器来桥接多个网络的方法的典型流程图。
图11是通过代理服务器来编辑/配置可编程逻辑控制器的方法的典型流程图。
图12是分层结构化数据模型可基于的示例性结构的可视化表示。
图13是可在其上实现本文中所描述的各种特征的示例操作系统。
图14是其中本文中所描述的各种特征可交互的示例性计算环境。
详细描述
现在参考附图来描述要求保护的主题，所有附图中使用相同的附图标号来表示相似的要素。
在以下描述中，出于解释的目的阐述了许多具体细节以提供对要求保护的主题的全面理解。但是，显然无需这些具体细节也可实施该主题。在其它实例中，以框图形式示出公知的结构和设备以便于描述本发明。
如此申请中所使用的，术语“组件”和“系统”等旨在表示计算机相关实体，无论是硬件、硬件与软件的组合、还是执行中的软件。例如，组件可以是，但不限于，在处理器上运行的进程、处理器、对象、实例、可执行码、执行线程、程序、和/或计算机。作为示例，在一计算机上运行的应用程序与该计算机两者都可以是组件。一个或多个组件可驻留在进程和/或执行线程内，并且组件可局限在一台计算机上和/或分布在两台或多台计算机之间。
此外，要求保护的主题可被实现为方法、装置、或制品，它们使用标准的编程和/或工程技术来生产用于控制计算机实现所公开主题的软件、固件、硬件或其任意组合。如本文中所使用的术语“制品”旨在包括可从任何计算机可读设备、载波或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)……)、智能卡、以及闪存设备(例如，记忆卡、记忆棒、键驱动器……)。此外，应当理解，可利用载波来携带计算机可读电子数据，诸如在发送和接收电子邮件中或是在访问诸如因特网或局域网(LAN)等网络时使用的那些。当然，本领域技术人员将会认识到，对此配置可进行许多修改，而不会偏离要求保护的主题的范围或精神实质。此外，本文中使用术语“示例性”来表示起到示例、实例或示意作用。本文中描述为“示例性”的任何方面或设计不一定要被解释为优于或胜过其它方面或设计。
现在转到附图，图1示出便于在整个工业自动化系统中提供统一的分层结构化数据模型(无论该工业自动化系统中是否存在不能支持该数据模型的传统设备)的系统100。系统100包括代理服务器102，它被用来将传统数据(例如，不是根据分层结构化数据模型格式化的数据)映射到根据分层结构化数据模型格式化的数据。具体而言，可编程逻辑控制器(PLC)、数字控制器、机器人控制器、智能设备以及其它工厂设备(本文中统称为控制器)所使用的常规数据模型与平面名字空间相关联，这意味着PLC(以及其它工厂控制器和智能设备)的编程和配置是以“自底向上”的方式进行的。换言之，首先配置PLC的接头(PLC的输入和输出)，然后以更高级系统等来配置PLC。但是，据信与常规上与PLC相关联的数据模型相比，分层结构化的数据模型提供更大的可用性，因为分层结构化的数据模型是直观的。例如，分层结构化的数据模型可提供系统的高级企业视图，并且用户在观察与工厂相关联的数据以及编程PLC及与工厂相关联的其它设备中可遍历分层结构的各个部分。在一个特定示例中，可依照ISA S88、ISA S95工业标准和/或其组合来建立分层结构数据模型。但是，应当理解，在分层结构数据模型的创建/描述中可使用分层配置工厂的任何方式。
与分层结构化数据模型相关联的另一个优点是越过系统/过程边界执行跟踪和追踪的能力。更具体而言，通过使用分层结构化数据模型，可将工厂数据与材料数据相关。由此，通过使用分层结构化数据模型(它可将工厂数据与其它数据相关)，就能很容易地发现哪些材料与特定分批作业相关联以及工业自动化环境中可能十分有用的其它信息。作为对比，常规上工人需要手动进行此类关联，从而增加了出错概率。
但是，如今的控制器(PLC、数字控制器、机器人控制器、智能设备等)可能不支持这一数据模型，并且要同时替换不支持前述分层结构化数据模型的传统/第三方设备会带来财政负担。但是，在整个企业中维护一致的数据模型、由此来提高系统互操作性和数据格式的一致性以便于检查/编程是合乎需要的。代理服务器102便于实现此一致性。更具体而言，代理服务器102包括接口组件104，它便于从不是根据分层结构化数据模型配置和/或不能支持分层结构化数据模型的PLC106接收数据。尽管此附图与稍后所描述的附图描述的是PLC，但是应当理解，其它工厂控制器，诸如机器人控制器和数字控制器、以及在工场中使用的智能设备，都可输出以平面方式结构化的数据。为诠释所附权利要求书，这些工厂设备可被统称为“控制器”。例如，PLC106可以是传统设备和/或与不支持分层结构化数据模型的厂商相关联的设备，而接口组件104可以是便于从PLC106接收数据的任何合适的硬件、软件或其组合。
代理服务器102还包括映射组件108，它将根据PLC106的属性/能力格式化的数据变换/转换为根据前述分层结构化数据模型格式化的数据。例如，代理服务器102可包括数据存储110和/或与其相关联，数据存储110包括一个或多个模板，其中这些模板便于在PLC106所支持的数据模型与分层结构化数据模型(可以是例如在ISA S95、ISA S88和/或其组合之上建立的)之间进行映射。由此，映射组件108可识别从PLC106接收的数据的结构，然后定位并使用允许PLC106的数据模型到分层结构化数据模型的变换/转换的相应模板。
此外，PLC106的编程可通过代理服务器102来进行。例如，信息技术(IT)工人可根据分层数据模型而不是根据与这一PLC106相关联的数据模型来对PLC编程。由此，PLC106可以用自顶向下的方式来编程。换言之，当打开编辑器时，可向IT工人呈现企业的高级视图，并可“向下钻取”以对所需的传感器编程或输出所选PLC上的行为。作为一个具体示例，IT工人可打开编辑器，并向其呈现企业的视图。此后，工人可选择所需的工厂、所需的单元、所需的生产线、以及所需的设备和/或PLC，并按需对所选的PLC编程，而无论所选的PLC是否能够理解该分层结构数据模型。类似地，为检索数据，工人仅需遍历数据模型分层结构并请求所需的数据，随后所需的数据根据分层结构数据模型被返回给用户。一般而言是代理服务器102，具体而言是映射组件108提供上述的数据转换。
代理服务器102允许为数据的检查者/编程者提供一致的数据表示，而无论是否存在与工场上的诸设备相关联的不同数据格式。例如，第一生产线可包括来自第一供应商的PLC，而第二生产线可包括来自第二供应商的PLC，并且这些PLC可被配置成以不同的数据模型来操作。据此，为检查来自每个PLC的数据，IT工人需要熟悉每种不同的数据类型。如果有数个不同的系统，则工人必须博知各种数据格式。代理服务器102便于提供一种一致的数据模型，而无论PLC106的厂商和/或能力如何。
现在转到图2，图中示出了将工业设置内的各种格式的数据转换为通用的结构化数据格式的系统200。系统200包括代理服务器202，它从PLC204接收数据，其中PLC204是第三方或传统设备(例如，PLC204不支持通用的结构化数据模型)。但是，应当理解，尽管PLC204被描述为数据源，但是也可使用其它合适的设备(诸如其它工厂控制器或智能设备)来创建/输出数据。特别地，可将接口组件206与代理服务器202相关联，接口组件206可以是端口、电缆连接或任何其它合适的硬件/软件，它便于从PLC204接收数据。所接收的数据随后可被递送给映射组件208，它在接收到此类数据后即识别与PLC204相关联的数据格式，并根据识别出的数据格式检索模板210。模板210可以是主动变换数据的程序模块、表内直接映射到所需数据类型的字段和/或其组合。
接口组件206随后可通过预定义的网络协议向规定网络212输出数据。例如，代理服务器202可包括便于桥接不同网络的组件(未示出)。更具体地，来自PLC204的数据可通过与该PLC204相关联的专用网络协议来中继。代理服务器202可转换数据以使其与预定义的网络协议(例如，通用工业协议(CIP))相符。经此转换后，数据可被重新格式化以使其与分层结构化数据模型相符，并且分层结构化数据212可被放到网络214上。此类数据随后可由该网络上的其它设备访问。由此，通过使用代理服务器202，就可实现工业环境中的传统/第三方设备之间的互操作性和通信。
现在转到图3，图中示出了便于在工业自动化环境中统一数据模型的系统300。系统300包括代理服务器302，它通信上耦合到多个PLC304-308或其它合适的工厂设备。例如，PLC304-308每一个都可与不同的厂商相关联，因而对具有不同格式的数据进行操作。此外，PLC304-308每一个都可通过不同网络耦合到代理服务器302。更具体地，PLC304可通过Hart来发送和接收数据，PLC306可通过ProfiBus来发送和接收数据，并且PLC308可通过FieldBus来发送和接收数据。由此，可以看出，代理服务器302可接收以极为不同的方式格式化的数据。
代理服务器302包括接口组件310，它被配置成通过多个网络从PLC304-308的每一个接收数据。例如，接口组件310可以是多个端口以及与这些端口相关联的软件。接口组件310可与担当网桥的桥接组件312相关联。由此，由不同网络承载的数据可被操纵以使其与通用网络(例如，CIP)相符。据此，桥接组件312可识别与从PLC304-308接收的数据相关联的网络协议，并执行转换这些数据以使其与预定义的协议相符的操作。经此转换后，可使用映射组件314来转换数据以使其与分层结构数据模型(而不是与平面名字空间相关联的数据模型)相符。映射组件314然后可通过符合预定义协议的网络318将经分层结构化的数据316提供给该数据的请求者。由此，通过代理服务器302，与由不同厂商提供的不同设备有关的数据在整个企业上将以一致的方式可用。
现在参考图4，图中示出了便于在整个工业企业上提供一致地格式化的数据的系统400。系统400包括代理服务器402，它将来自多个PLC404-408或其它工厂设备(例如，控制器)的数据转换为通用数据格式。代理服务器402可以是任何合适的硬件设备，并可包括实现该转换的任何合适的软件。例如，代理服务器402可以是服务器、台式PC、膝上型PC、PLC、交换机、路由器、网关、上述各项的复合、上述各项的组合等等。代理服务器402包括接口组件410，它便于从多个PLC404-408接收数据。如上所述，每个PLC可接收、操作和发送不同格式的数据，其中数据的接收和发送可在不同的连网协议上进行。接口组件410可被设计成允许接收经不同格式化的数据。
经不同格式化的数据然后可由映射组件412接收，它发现所接收的数据的格式，并将该数据转换为与分层结构化数据模型对应的数据。由此，可通过网络416提供经分层结构化的数据414，其中该网络与预定义的协议相关联。由此，可向工业自动化系统的用户提供统一的数据，而无论设备类型/厂商为何。代理服务器402还包括安全组件418，它向PLC404-408的每一个提供统一的安全性。许多现今的PLC不支持安全功能，而那些支持安全功能的PLC是专用的，并且必须直接在PLC处编程。由此，不同的PLC可能与不同的安全性相关联。但是，代理服务器402处的安全组件418允许在PLC404-408上统一应用安全功能。例如，安全组件418可便于向想要检查/修改与PLC404-408相关的数据的用户请求用户名、口令、PIN、生物统计标记等。此外，安全组件418可向不同用户和不同部分的数据提供不同的访问级别。例如，用户对PLC404内的第一部分数据可有只读访问，对PLC404内的第二部分数据可有读-写访问，对PLC404内的第三部分数据没有访问，对PLC406内的所有数据有读-写访问等。这些不同的安全级别可由安全组件418实施。此外，可利用安全组件418来周期性地确认与PLC404-408相关联的数据。在一个示例中，PLC404-408可生成日志文件，并内部地存储这些文件和/或将这些文件存储在通信上耦合到代理服务器402的外部数据库处。安全组件418可访问这些日志文件以确保PLC404-408尚未遭受篡改。在又一个示例中，可为代理服务器402处的PLC404-408实施安全功能。
安全组件418还可与过滤组件420协同操作，过滤组件420可基于用户身份、用户位置或任何其它合适的参数来过滤数据。例如，代理服务器402可被耦合到目录结构(未示出)，并且操作人员可用经由代理服务器402通过目录来请求数据。过滤组件420可过滤检索到的数据，从而只有与该操作人员的身份/当前任务有关的数据才被返回给该操作人员。代理服务器402还可包括编辑组件422，它允许操作人员/用户编辑/配置/编程PLC404-408。例如，如上所述，用户可经由分层结构化数据模型来遍历工厂的分层结构，直至到达该分层结构中的期望位置。此后，用户/操作人员可编辑/配置/编程PLC。由此，代理服务器402便于通过通用数据结构(而不是PLC404-408的每一个的不同结构)来编辑/配置/编程PLC404-408的每一个。此外，编辑组件422允许PLC404-408的离线编辑/配置/编程。例如，博知数据模型分层结构的人可离线地对PLC404-408进行修改，然后将修改插入代理服务器402(它可将修改映射到PLC404-408所要求的数据格式)中。
代理服务器402还可包括通信组件424，它可接收和使用web服务器426。由此可在代理服务器402内实现web服务。web服务是被设计成支持通过网络的可互操作的机器到机器的交互，并具有以机器可处理格式(例如，WSDL)描述的接口的软件系统。其它系统使用SOAP消息以由其描述规定的方式来与web服务交互。用各种编程语言编写、并在各种平台上运行的软件应用程序可使用web服务，以类似于单机上的进程间通信的方式通过计算机网络交换数据。
现在转到图5，图中示出了便于为工业自动化设置中的各种设备提供统一数据模型的系统500。系统500包括代理服务器502，它通信上耦合到多个PLC504-508(或其它工厂设备)，每个PLC504-508由不同的制造商制造和/或与不足以支持分层结构化数据模型的处理/存储器相关联。代理服务器502包括接口组件510，它被设计成便于从PLC504-508接收数据，其中数据可通过多个不同的网络来传输。代理服务器502还包括映射组件512，它通信上耦合到接口组件510，其中映射组件512将根据与每个PLC504-508相关联的数据模型格式化的数据转换为与分层结构化数据模型相符的数据。例如，分层结构化数据模型至少可部分地基于ISAS95、ISA S88和/或其组合。在转换数据后，映射组件512可向网络516提供分层结构化数据514。
代理服务器502还包括聚合组件518，它允许聚合来自不同设备/位置的数据，并将其提供给用户。在一个特定示例中，PLC504-508中的每一个可与一特定产品的生产相关联，但存在于不同的生产线上。用户可请求与该产品相关的数据，并且聚合组件518可使接口组件510从与该产品相关的PLC504-508接收数据。聚合组件518随后可聚合这些数据，由此来向用户提供与所关注产品有关的稳健的数据集合。此外，代理服务器502可被定位在企业级处，由此来允许不同工厂之间的数据的聚合。例如，汽车制造商可能在数个不同城市中有工厂，其中两个或多个工厂在制造基本相似的汽车。通过代理服务器502和聚合组件518，就可在企业级聚合数据，并将其提供给请求者。这一特征可向企业提供在没有大量自定义映射的情况下迅速比较在不同工厂的两条不同生产线、两个不同单元等的输出和效率的能力。取而代之的是，映射组件512将数据转换为通用数据格式(分层结构化数据模型)，由此允许此类数据的高效聚合。
代理服务器502还可包括工作流组件520，它允许通过代理服务器502来便于接收和执行工作流。工作流是工作过程的操作方面，它定义任务如何被结构化，由哪个设备执行任务，任务的相对次序，如何使诸任务同步，信息如何流动以支持诸任务，如何跟踪任务等。由此，示例性工作流可以是在时间t1处通过PLC504处理第一任务，在时间t2处通过PLC506处理第二任务，在PLC504和508处同时处理第三和第四任务等等。工作流组件502允许通过代理服务器502来编程和执行工作流(例如，可通过代理服务器502来编程PLC和/或代理服务器502可向PLC504-508递送命令，其中这些命令通过映射组件512被映射到PLC504-508)。在一个特定示例中，工作流组件520可执行业务过程执行语言(BPEL)来便于执行工作流。
现在参见图6，图中示出了说明代理服务器的一种示例性实现的系统600。系统600包括代理服务器602，它由多个工业自动化设备604-608构成。换言之，代理服务器602的特征(在本文中描述)可通过使用工业自动化设备604-608以分布式的方式来实现。工业自动化设备604-608可以是PLC、交换机、路由器、网关、其它工厂控制器、智能设备、任何其它合适的工业自动化设备、或此类设备的任意组合。代理服务器602从多个PLC610-614接收数据，这多个PLC610-614可通过各种网络协议与代理服务器602通信。由此，工业自动化设备604-608随后可单独和/或共同执行以上就代理服务器602所描述的特征。特别地，诸工业自动化设备604(共同担当代理服务器602)可从PLC610-614接收(各种不同格式的)数据，并且通过模板和其它合适的技术，将这些数据映射到通用格式(基于分层结构化数据模型)。由此，代理服务器602可向网络618提供分层结构化数据616。
现在转到图7，图中示出了在工业自动化环境中使用的示例性系统700。系统700包括多个工业设备702-706，它们通过不同网络710-714与代理服务器708通信，而不同网络710-714通过不同的协议通信。更具体地，第一工业设备702可通过第一网络710与代理服务器708通信，第二工业设备704可通过第二网络712与代理服务器708通信，而第N工业设备706可通过第N网络714与代理服务器708通信。代理服务器708可通过不同网络710-714接收不同数据类型，桥接诸网络以使数据依照预定义的网络协议来格式化，然后将这些数据类型映射到通用的结构化数据类型。更具体地，代理服务器708根据分层结构化数据模型来映射数据。
代理服务器708然后可将经分层结构化的数据递送给图形用户界面716，后者可用通用数据格式718向用户显示数据。如上所述，通用数据结构718可根据ISAS95、ISA S88和/或其组合来结构化。在操作中，用户可访问图形用户界面716来检查来自工业设备702-706的数据和/或对工业设备702-706进行编程。用户可遍历根据通用数据格式718结构化的数据，直至到达期望的设备。用户随后可通过由代理服务器708进行的映射来实时接收所请求的与设备有关的数据。数据可被存储在设备本身上，存储在代理服务器708处，和/或存储在目录中(未示出)。类似地，用户可用通用数据格式718来对所需的设备编程，然后代理服务器708可将此类编程映射到所需设备的本机格式。由此，在整个企业中可提供通用的结构化表示。
参见图8-11，图中示出了根据要求保护的主题的各个方面的方法。尽管出于解释简单的目的，这些方法被表示和描述为一系列动作，但是应当理解并认识到，要求保护的主题并不为动作的次序所限定，因为一些动作可按不同次序发生和/或与本文中所表示和描述的其它动作同时发生。例如，本领域技术人员将会理解并认识到，方法可被替换表示为一系列互相关的状态或事件，诸如状态图中那样。此外，不是所有示出的动作都是实现根据要求保护的主题的方法所必需的。此外，还应认识到以下以及此说明书全文中所公开的方法能够被存储在制品上，以便于将这些方法传输和传送到计算机。如本文中所使用的术语“制品”旨在包括可从任何计算机可读设备、载波或介质访问的计算机程序。
转到图8，图中示出了用于在整个企业中提供统一的结构化数据模型的方法800。该方法在802处开始，并且在804处从可编程逻辑控制器、其它工厂控制器、智能设备等接收数据。例如，可编程逻辑控制器可能不能够支持分层结构化数据模型。特别地，可编程逻辑控制器可由一厂商制造，该厂商将可编程逻辑控制器与专用数据模型相关联。此外，可编程逻辑控制器可被设计成通过诸如Hart、ProfiBus、Modbus、ASIbus、Foundation FieldBus等特定协议来通信。
在806处，确定所接收的数据的格式。更具体地，来自可编程逻辑控制器的数据将根据特定协议来格式化。由此，可确定协议，并根据预定义的协议来重新格式化数据。此后，可确定设备数据的格式。在808处，从可编程逻辑控制器接收的数据根据分层结构化数据模型被重新格式化。例如，数据模型可至少部分地基于ISA S95、ISA S88和/或其组合。因此，可在整个企业中提供通用的结构化数据模型。该方法在810处完成。
现在参考图9，图中示出了用于将来自工业自动化设备的数据映射到结构化数据模型的方法900。方法900在902处开始，并且在904处，从传统的工业自动化设备(诸如传统PLC)接收数据。在906处，基于所接收的数据来识别传统设备。例如，特定设备以特定格式输出数据，并且通过检查输出数据就可确定设备类型。在908处，访问与该传统设备相关联的模板，并且在910处，使用该模板将所接收的(第一数据格式的)数据映射到根据分层结构化数据模型格式化的数据。方法900在912处完成。
现在转到图10，图中示出了用于将数据从第一格式映射到与分层结构化数据模型相关联的格式的方法1000。方法1000在1002处开始，并且在1004处，通过工业自动化网络(与协议相关联)从PLC或其它合适的设备接收数据。在1006处，提供代理服务器，其中代理服务器担当工业自动化网络和与设定的协议相关联的预定义网络之间的网桥。例如，代理服务器可转换与Foundation FieldBus相关联的数据，从而就CIP对该数据进行格式化。在1008处，将所接收的数据转换为根据分层结构化数据模型格式化的数据，并且方法1000在1010处完成。
现在参考图11，图中示出了编辑/配置/编程传统和/或第三方PLC的方法1100，其中该PLC不支持分层结构化数据模型。该方法在1102处开始，并且在1104处，提供用于编辑/配置PLC的编辑器。在1106处，接收与特定PLC相关的编程数据，其中该编程数据根据分层结构化数据模型(例如，基于ISA S95和/或ISA S88)来格式化。如本文中所使用的，术语“编程数据”也旨在覆盖用于编辑的指令以及用于配置PLC的指令。在1108处，编程数据被中继到代理服务器，且在1110处，数据被映射到PLC所支持的数据格式。此外，代理服务器可变更编程数据的格式，从而该编程数据可通过承载数据的网络被递送给PLC。在1112处，根据编程数据来编辑/配置PLC。由此，在整个企业中可使用通用数据表示来接收/检查数据和编辑/配置工业自动化设备。方法1100在1114处结束。
现在参考图12，图中示出了可结合本文中所描述的分层结构化数据模型使用的示例性分层结构1200。例如，该数据模型可便于嵌套结构，由此减轻与使用平面名字空间的数据模型相关联的缺陷。结构1200包括企业级1202，在此特定企业可在根据分层结构数据模型结构化的数据内表示。在企业级1202之下的可以是场所级1024，从而企业内的特定工厂(场所)可在数据分组内表示。在场所级1204之下可存在区域级1206，它指定工厂内与数据有关的区域。生产线级1208可在区域级1206之下，其中生产线级1208指示与特定数据相关联的生产线。在生产线级1208之下可存在工作单元级1210，由此来指示与数据相关联的工作单元。使用嵌套的分层结构数据模型，PLC可更加明白与之相关联的数据。此外，分层结构1200可由此分层结构的所有者来定制。例如，在分层结构1200内可定义粒度更细的对象/等级。
参考图13，用于实现本发明的各个方面的示例性环境1310包括计算机1312。计算机1312包括处理单元1314、系统存储器1316和系统总线1318。系统总线1318将包括但不限于系统存储器1316的系统组件耦合到处理单元1314。
系统总线1318可以是各种总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线、和/或使用各种可用总线体系结构中的任何一种的局部总线，这些可用的总线体系结构包括但不限于，8位总线、工业标准体系结构(ISA)、微通道体系结构(MSA)、扩展ISA(EISA)、智能驱动器电子设备(IDE)、VESA局部总线(VLB)、外围部件互连(PCI)、通用串行总线(USB)、高级图形端口(AGP)、个人计算机存储卡国际协会总线(PCMCIA)和小型计算机系统接口(SCSI)。
系统存储器1316包括易失性存储器1312和非易失性存储器1322。包含用于在诸如启动时在计算机1312内诸元件之间传送信息的基本例程的基本输入/输出系统(BIOS)存储在非易失性存储器1322中。作为示例而非限制，非易失性存储器1322可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器1320包括担当外部高速缓存存储器的随机存取存储器(RAM)。作为示例而非限制，RAM有多种形式可用，诸如同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)和直接Rambus RAM(DRRAM)。
计算机1312还包括可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。图13示出例如盘存储1324。盘存储1324包括但不限于，诸如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-100驱动器、闪存卡或记忆棒等设备。此外，盘存储1324可单独包括存储介质或与其它存储介质相组合，包括但不限于诸如压缩盘ROM设备(CD-ROM)、CD可记录驱动器(CD-R驱动器)、CD可重写驱动器(CD-RW驱动器)或数字多功能盘ROM驱动器(DVD-ROM)。为便于盘存储设备1324到系统总线1318的连接，通常使用诸如接口1326等可移动或不可移动接口。
应认识到，图13描述了担当用户与在合适的操作环境1310中描述的基本计算机资源之间的中介的软件。此类软件包括操作系统1328。可存储在盘存储1324上的操作系统1328起到控制和分配计算机系统1312的资源的作用。系统应用程序1330通过存储在系统存储器1316中或是盘存储1324上的程序模块1332和程序数据1334利用操作系统1328对资源的管理。应当认识到，本发明可用各种操作系统或其组合来实现。
用户通过输入设备1336将命令或信息输入到计算机1312中。输入设备1336包括但不限于，诸如鼠标等定位设备、跟踪球、笔、触摸垫、键盘、话筒、游戏杆、游戏垫、圆盘式卫星天线、扫描仪、TV调谐器卡、数字相机、数字摄像机、网络摄像机等。这些及其它输入设备经接口端口1338通过系统总线1318连接到处理单元1314。接口端口1338包括例如串行端口、并行端口、游戏端口和通用串行总线(USB)。输出设备1340使用一些与输入设备1336相同类型的端口。由此，例如，可使用USB端口来向计算机1312提供输入，并从计算机1312向输出设备1340输出信息。提供输出适配器1342以示意在输出设备1340当中有一些需要特殊适配器的输出设备1340，如监视器、扬声器和打印机。输出适配器1342包括，仅作为示例而非限制，提供输出设备1340与系统总线1318之间的连接装置的显卡和声卡。应当注意，诸如远程计算机1344等其它设备和/或设备的系统既提供输入也提供输出能力。
计算机1312可使用到诸如远程计算机1344等一个或多个远程计算机的逻辑连接在连网环境中操作。远程计算机1344可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微机的设备、对等设备或其它常见的网络节点等，并且通常包括以上相对于计算机1312所描述的许多或所有元件。为简略起见，仅随远程计算机1344示出记忆存储设备1346。远程计算机1344通过网络接口1348逻辑地连接到计算机1312，然后经由通信连接1350物理地连接。网络接口1348包括诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)等通信网络。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜缆分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE802.3、令牌环/IEEE802.5等。WAN技术包括但不限于，点对点链路、如综合业务数字网络(ISDN)及其各种变形等电路交换网络、分组交换网络、以及数字用户线(DSL)。
通信连接1350是指用来将网络接口1348连接到总线1318的硬件/软件。尽管为说明清楚起见将通信连接1350示于计算机1312的内部，但是它也可外置于计算机1312。仅为示例目的，连接到网络接口1348所需的硬件/软件包括内部和外部技术，诸如包括常规电话级调制解调器、电缆调制解调器和DSL调制解调器等调制解调器、ISDN适配器以及以太网卡。
图14是本发明和与之交互的示例性计算环境1400的示意框图。系统1400包括一个或多个客户机1410。客户机1410可以是硬件和/或软件(例如，线程、进程、计算设备)。系统1400还包括一个或多个服务器1430。服务器1430也可以是硬件和/或软件(例如，线程、进程、计算设备)。服务器1430可容纳例如通过使用本发明来执行变换的线程。客户机1410与服务器1430之间一种可能的通信可以是适用于在两个或多个计算机进程之间发送的数据分组的形式。系统1400包括通信框架1450，它可用来帮助客户机1410与服务器1430之间的通信。客户机1410操作上连接到一个或多个客户机数据存储1460，它(们)用于将信息存储到客户机1410本地。类似地，服务器1430操作上连接到一个或多个服务器存储1440，它(们)用于将信息存储到服务器1430本地。
以上所描述的内容包括本发明的示例。当然，为描述本发明的目的而描述每一种可构想的组件或方法组合是不可能的，但本领域普通技术人员可认识到，本发明的其它组合和变换是可能的。据此，本发明旨在包括落在所附权利要求的精神实质与范围之内的所有这些替换、修改和变更。此外，就详细描述或所附权利要求书中使用术语“包括”的程度而言，该术语旨在与权利要求中将术语“包含”用作过渡词时所解释的那样为包括性的。

Claims (10)

1.一种代理服务器，包括：
接口组件，用于从控制器接收数据；以及
通信上耦合到所述接口组件的映射组件，用于将所述数据转换为根据分层结构数据模型结构化的数据。
2.如权利要求1所述的代理服务器，其特征在于，所述分层结构数据模型至少部分地基于ISA S95和ISA S88的组合。
3.如权利要求1所述的代理服务器，其特征在于，还包括过滤组件，用于至少部分地基于用户身份和用户位置中的一个或多个来选择性地过滤数据。
4.如权利要求1所述的代理服务器，其特征在于，还包括通信组件，用于将根据所述分层结构数据模型格式化的数据映射到web服务。
5.如权利要求1所述的代理服务器，其特征在于，还包括工作流组件，用于执行工作流。
6.一种便于工业自动化环境中的数据的配置的系统，包括：
控制器；以及
硬件设备，用于从所述控制器接收数据，并将所述数据转换为根据分层结构化数据模型格式化的数据。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述硬件设备从多个控制器接收数据。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述硬件设备是可编程逻辑控制器、数字控制器、机器人控制器、智能设备、服务器、台式计算机、交换机、路由器和网关中的一个或多个。
9.一种在工业环境中提供统一数据模型的方法，包括：
提供代理服务器；
在所述代理服务器处从控制器接收数据，所述控制器不支持分层结构化数据模型；
分析所接收的数据以确定所述数据的格式；以及
根据所述分层结构化数据模型重新格式化所述数据。
10.一种代理服务器，包括：
用于在工业自动化环境中接收数据的装置；以及
用于转换所述数据以使其符合分层结构化数据模型的装置。
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