本發(fā)明一般涉及包括知識(shí)管理和分析在內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)功能的可編程邏輯控制器的使用。所公開(kāi)的技術(shù)可以應(yīng)用于例如使用可編程控制器的各種自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境。

背景技術(shù)：

可編程邏輯控制器（PLC）是被配置成執(zhí)行不斷地收集關(guān)于輸入設(shè)備的狀態(tài)的數(shù)據(jù)以控制輸出設(shè)備的狀態(tài)的軟件的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。PLC通常包括三個(gè)主要組件：處理器（其可以包括多個(gè)處理器核心和易失性存儲(chǔ)器）、包含應(yīng)用程序的易失性存儲(chǔ)器，以及用于連接到自動(dòng)化系統(tǒng)中的其他設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出（I/O）端口。

PLC被用在各種工業(yè)環(huán)境中來(lái)控制自動(dòng)化系統(tǒng)。自動(dòng)化系統(tǒng)通常在其日常操作中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以包括例如傳感器數(shù)據(jù)、致動(dòng)器和控制程序參數(shù)，以及與服務(wù)活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的信息。然而，傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)并且特別是PLC不能夠充分地處理該數(shù)據(jù)。例如，在大部分系統(tǒng)中，由于硬件和軟件限制，僅能夠分析和存儲(chǔ)一小部分的自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)。大量無(wú)關(guān)數(shù)據(jù)可以被產(chǎn)生，而重要的數(shù)據(jù)點(diǎn)卻被丟失?？梢栽诟叩淖詣?dòng)化層對(duì)不重要的數(shù)據(jù)應(yīng)用壓縮，然而重要的數(shù)據(jù)在行經(jīng)自動(dòng)化層時(shí)就會(huì)丟失。此外，即使在試圖避免數(shù)據(jù)丟失的情況下，也可能有對(duì)其余的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施提出的顯著需求。例如，PLC數(shù)據(jù)處理可以導(dǎo)致對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬以及存儲(chǔ)容量的高需求。此外，當(dāng)數(shù)據(jù)通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)層時(shí)，數(shù)據(jù)的上下文可能會(huì)丟失。這會(huì)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)造成一些不希望有的二次影響。例如，如果在更高的自動(dòng)化層、基于低質(zhì)量/保真度的數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，那么重要的數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失而致使自動(dòng)化系統(tǒng)低效或次優(yōu)運(yùn)行。

如今，諸如傳感器數(shù)據(jù)或來(lái)自自動(dòng)化系統(tǒng)的報(bào)警之類(lèi)的數(shù)據(jù)在SCADA級(jí)、MES級(jí)和/或以上被存儲(chǔ)、處理和分析。采用這種方法的問(wèn)題在于：在許多真實(shí)世界的場(chǎng)景中，完整的PLC數(shù)據(jù)集由于有限的通信帶寬而不能夠被發(fā)送到遠(yuǎn)程系統(tǒng)用于分析。這對(duì)于高分辨率的數(shù)據(jù)（例如，具有高采樣頻率的傳感器）以及具有測(cè)量中的極端并且快速變化的信號(hào)（例如，電流和電壓）尤其是一個(gè)問(wèn)題。在實(shí)踐中，這意味著在車(chē)間（shop floor）中發(fā)生的事件未被檢測(cè)到。一個(gè)來(lái)自汽車(chē)行業(yè)的示例是由兩個(gè)連續(xù)的機(jī)器/生產(chǎn)模塊之間的過(guò)程同步中的問(wèn)題引起的所謂的微間斷——短缺的產(chǎn)品停止2秒以下。另一個(gè)示例是能夠指示傳感器問(wèn)題但如今不能在SCADA級(jí)上檢測(cè)到的在部件定位過(guò)程中發(fā)生的快速振蕩。

傳統(tǒng)的PLC沒(méi)有為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)所需的數(shù)據(jù)配置（provisioning）、準(zhǔn)備和分析提供足夠的支持。PLC上的數(shù)據(jù)分析被限制為已經(jīng)隨PLC一起提供給客戶(hù)并且獨(dú)立于受控過(guò)程的PLC硬件的特定報(bào)警。此外，客戶(hù)能夠使用他們的工程工具（例如，TIA）或者使用用于定義簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警的報(bào)警框架或者為更復(fù)雜的事件編程專(zhuān)用的功能塊來(lái)配置過(guò)程相關(guān)的報(bào)警。數(shù)據(jù)配置是使用預(yù)定義和工程數(shù)據(jù)塊來(lái)完成的。然而，這樣的數(shù)據(jù)塊、功能塊或報(bào)警的部署需要停止和更新PLC以及許多連接設(shè)備（諸如，HMI、SCADA系統(tǒng)等）。

數(shù)據(jù)模型和分析程序的規(guī)范應(yīng)當(dāng)更加靈活。傳統(tǒng)的方法會(huì)導(dǎo)致高的工程（開(kāi)發(fā)和編程）工作量，并且還大大地降低了機(jī)器的OEE（更新所需的停機(jī)時(shí)間）。添加新的傳感器并將信號(hào)提供給SCADA級(jí)需要復(fù)雜的重新設(shè)計(jì)。這同樣適用于添加新的監(jiān)控規(guī)則或報(bào)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)提供與包括知識(shí)管理和分析在內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)功能的PLC相關(guān)的方法、系統(tǒng)和裝置解決和克服了以上不足和缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在多個(gè)掃描周期內(nèi)操作智能可編程邏輯控制器的方法包括智能可編程邏輯控制器執(zhí)行控制程序以及一個(gè)或多個(gè)用于分析由智能可編程邏輯控制器接收與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的推理算法。智能可編程邏輯控制器經(jīng)由包括在該智能可編程邏輯控制器中的部署接口從外源接收一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)指定的陳述性知識(shí)模型。所述用戶(hù)指定的陳述性知識(shí)模型可以包含例如使用網(wǎng)絡(luò)（Web）本體語(yǔ)言（OWL）表達(dá)的本體。在一些實(shí)施例中，用戶(hù)指定的陳述性知識(shí)模型包含使用預(yù)測(cè)模型標(biāo)記語(yǔ)言（PMML）標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)的預(yù)測(cè)模型和/或使用規(guī)則交換格式（RIF）標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)的一個(gè)或多個(gè)規(guī)則。智能可編程邏輯控制器在控制程序的運(yùn)行時(shí)期間基于用戶(hù)指定的陳述性知識(shí)模型動(dòng)態(tài)地修改推理算法。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下參考附圖進(jìn)行的圖示實(shí)施例的詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)。

在前述方法的一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)推理算法基于一個(gè)或多個(gè)供應(yīng)商指定的知識(shí)模型進(jìn)行配置。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)供應(yīng)商指定的知識(shí)模型包含與智能可編程邏輯控制器的一種或多種能力相關(guān)的信息、在智能可編程邏輯控制器可用的診斷知識(shí)以及由智能可編程邏輯控制器使用的數(shù)據(jù)布局信息。

以上關(guān)于前述方法所描述的各種執(zhí)行步驟可以在智能可編程邏輯控制器的硬件處理資源上以各種方式進(jìn)行分布。例如，在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括智能可編程邏輯控制器使用包括在該智能可編程邏輯控制器中的處理器的第一核心執(zhí)行控制程序。推理算法然后可以使用包括在智能可編程邏輯控制器中的處理器的第二核心進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改。

在一些實(shí)施例中，在前述方法中所使用的用戶(hù)指定的陳述性知識(shí)模型包含在控制程序中可用的一個(gè)或多個(gè)軟測(cè)量（soft-sensor）的指示。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，推理算法的修改導(dǎo)致新的推理算法，其執(zhí)行其中在每個(gè)掃描周期期間確定與軟測(cè)量對(duì)應(yīng)的更新的軟測(cè)量值并將其存儲(chǔ)在智能可編程邏輯控制器上的過(guò)程。

根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，用于在多個(gè)掃描周期內(nèi)操作智能可編程邏輯控制器的制品包含保持用于執(zhí)行前述方法（其具有或不具有以上討論的各種附加特征）的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的非暫時(shí)性的、有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，智能可編程邏輯控制器包含一個(gè)或多個(gè)被配置成根據(jù)一個(gè)掃描周期執(zhí)行的處理器、包含過(guò)程圖像區(qū)的易失性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、非易失性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，以及根據(jù)掃描周期由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的多個(gè)控制器組件。所述控制器組件包括數(shù)據(jù)連接器組件、數(shù)據(jù)分析組件和語(yǔ)境化組件。所述數(shù)據(jù)連接器組件包括被配置成經(jīng)由包括在智能可編程邏輯控制器中的部署接口從外源接收一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)指定的陳述性知識(shí)模型的部署接口。在一些實(shí)施例中，所述部署接口包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（例如，MiniWeb）接口。所述數(shù)據(jù)分析組件具有被配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)用于分析經(jīng)由數(shù)據(jù)連接器組件接收和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的推理算法的自動(dòng)推理器模塊。所述語(yǔ)境化組件包含被配置成在控制程序運(yùn)行時(shí)期間基于一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)指定的陳述性知識(shí)模型動(dòng)態(tài)地修改一個(gè)或多個(gè)推理算法的知識(shí)管理器。

前述可以配置有各種處理資源。例如，在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)處理器包含被配置成執(zhí)行控制程序的第一處理器核心和被配置成與所述控制程序的執(zhí)行并行地修改一個(gè)或多個(gè)推理算法的第二處理器核心。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行多個(gè)線程，其包含被配置成執(zhí)行控制程序的第一線程，以及被配置成修改一個(gè)或多個(gè)推理算法的一個(gè)或多個(gè)第二線程。

本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下參考附圖進(jìn)行的圖示實(shí)施例的詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的前述和其他方面會(huì)在結(jié)合附圖閱讀時(shí)從以下詳細(xì)描述中得到最好的理解。為了說(shuō)明本發(fā)明的目的，在附圖中示出目前優(yōu)選的實(shí)施例，然而，要被理解的是，本發(fā)明并不局限于所公開(kāi)的特定手段。包括在附圖中的是以下圖：

圖1提供了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中的智能PLC的系統(tǒng)視圖；

圖2提供了包括在采用支持基于知識(shí)的控制器體系結(jié)構(gòu)的組件的智能PLC中的系統(tǒng)組件的圖示說(shuō)明；

圖3提供了可以在不同實(shí)施例中使用的各種硬件組件的圖示說(shuō)明；

圖4提供了根據(jù)一些實(shí)施例的包含在知識(shí)模型中的知識(shí)類(lèi)型的圖示說(shuō)明；

圖5提供了可以在一些實(shí)施例中利用的具有軟件模塊的執(zhí)行示例；

圖6提供了說(shuō)明如何在一些實(shí)施例中能夠指定規(guī)則的代碼片段的示例；以及

圖7提供了可以在一些實(shí)施例中使用的文檔的示例。

具體實(shí)施方式

本文描述了一般涉及包括知識(shí)管理和分析在內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)功能的PLC的系統(tǒng)、方法和裝置。更具體地，本公開(kāi)描述了用于將自定義知識(shí)“注入”到自動(dòng)化系統(tǒng)中的基于PLC的基礎(chǔ)設(shè)施。它支持?jǐn)?shù)據(jù)模型和分析在自動(dòng)化系統(tǒng)控制器上的靈活部署。在自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)期間，它使用關(guān)于數(shù)據(jù)和分析的陳述性知識(shí)表示來(lái)動(dòng)態(tài)地配置具有域/自定義和設(shè)備特定算法的通用數(shù)據(jù)配置和分析組件。從而，PLC作為中央數(shù)據(jù)管理平臺(tái)提供連接的HMI、SCADA和MES系統(tǒng)的自動(dòng)配置所需的所有知識(shí)。因此，與將分析功能描述為命令式編程程序步驟的傳統(tǒng)技術(shù)不同，本文所公開(kāi)的技術(shù)提供了陳述性、基于知識(shí)的編程范式。這種范式轉(zhuǎn)換使得PLC上的數(shù)據(jù)模型和分析能夠動(dòng)態(tài)更新，同時(shí)給過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供了一組豐富的分析功能。

在包括被配置成在控制應(yīng)用程序中提供各種各樣的增強(qiáng)功能的各種組件的PLC的背景下，描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例。該P(yáng)LC（在本文中被稱(chēng)為“智能PLC”）在標(biāo)題為“Intelligent Programmable Logic Controller”的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?4/467,125中被更詳細(xì)地描述，該美國(guó)申請(qǐng)整個(gè)通過(guò)引用結(jié)合到本文中。簡(jiǎn)單地說(shuō)，智能PLC提供了可以以各種組合存在并且使用本發(fā)明的不同實(shí)施例的若干技術(shù)特征。智能PLC提供了在控制層設(shè)備上的高效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。更具體地，控制層的功能可以通過(guò)對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)機(jī)制（即“歷史學(xué)家”功能）得到延伸，該機(jī)制允許高分辨率時(shí)間戳數(shù)據(jù)的短/中期歸檔。采用高保真度的數(shù)據(jù)，就不會(huì)有事件丟失。高效的壓縮算法（例如，擺動(dòng)門(mén)的變化）可以用來(lái)降低存儲(chǔ)和通信需求。在一些實(shí)施例中，智能PLC還可以提供智能設(shè)備上數(shù)據(jù)生成方法。數(shù)據(jù)過(guò)濾的方法可以被直接應(yīng)用在生成數(shù)據(jù)的地方，以確保如果它提供附加的信息內(nèi)容，則僅存儲(chǔ)附加的數(shù)據(jù)。這些方法還可以積極地分析輸入數(shù)據(jù)并且例如通過(guò)調(diào)整采樣率或通過(guò)只是在已檢測(cè)到某些事件時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)根據(jù)當(dāng)前需求配置數(shù)據(jù)采集。智能PLC還可以實(shí)現(xiàn)豐富和語(yǔ)義語(yǔ)境化，并且執(zhí)行控制層語(yǔ)義分析。此外，在一些實(shí)施例中，智能PLC還提供跨自動(dòng)化系統(tǒng)的分布式分析。

圖1提供了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的集成到自動(dòng)化系統(tǒng)100中的智能PLC的系統(tǒng)視圖。該示例從概念上將工業(yè)環(huán)境劃分成生產(chǎn)層105、控制層110和IT層115。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理功能在IT層155來(lái)執(zhí)行。使用智能PLC 110E和110F，圖1中所示的系統(tǒng)100把這些數(shù)據(jù)處理功能中的許多向下推到控制層110。例如，在一些實(shí)施例中，歷史學(xué)家能力（諸如，對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的高效數(shù)據(jù)壓縮）和數(shù)據(jù)的智能過(guò)濾可以直接在智能PLC 110E和110F上實(shí)現(xiàn)。這允許控制層115以更小的存儲(chǔ)/通信工作量利用高保真度的數(shù)據(jù)，以使得如果有的話(huà)，則有很少的事件未被檢測(cè)到。在一些實(shí)施例中，智能PLC 110E和110F還提供豐富的語(yǔ)境化功能。通過(guò)將控制級(jí)知識(shí)添加到數(shù)據(jù)，在IT層115重新發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)分析115C上的知識(shí)可能沒(méi)有必要。此外，在一些實(shí)施例中，智能PLC 110E和110F直接在其各自的設(shè)備上提供數(shù)據(jù)分析功能，從而提高機(jī)器和過(guò)程效率。

繼續(xù)參考圖1，在生產(chǎn)層105，一個(gè)或多個(gè)生產(chǎn)單元（例如，單元105A）運(yùn)行。每個(gè)生產(chǎn)單元都在控制層110通過(guò)一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（例如，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備110A）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在控制層110，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都可以被連接到智能PLC（例如，智能PLC 110E）。從生產(chǎn)單元接收到的數(shù)據(jù)（直接通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者經(jīng)由智能PLC）被傳送到IT層115。IT層115包括執(zhí)行各種后處理和存儲(chǔ)任務(wù)的系統(tǒng)。圖1的示例包括監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）服務(wù)器（或網(wǎng)關(guān)）組件115A。該組件115A允許操作者在控制層110和生產(chǎn)層105遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制設(shè)備。此外，SCADA服務(wù)器組件115A從較低層105、110收集數(shù)據(jù)并處理信息，以使其可用于統(tǒng)一的工廠知識(shí)倉(cāng)庫(kù)115B。所述統(tǒng)一的工廠知識(shí)倉(cāng)庫(kù)115B進(jìn)一步提供從較低層105、110所接收的數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)。各種功能都可以通過(guò)統(tǒng)一的工廠知識(shí)倉(cāng)庫(kù)115B來(lái)提供。例如，在一些實(shí)施例中，統(tǒng)一的工廠知識(shí)倉(cāng)庫(kù)115B包括基于由較低層105、110產(chǎn)生的數(shù)據(jù)生成分析的功能。

每個(gè)智能PLC 110E和110F包括三個(gè)基本部分：處理器（其可以包括多個(gè)處理器核心），非暫時(shí)性、非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)，以及提供輸入/輸出功能的數(shù)據(jù)連接器。非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以采取包括例如可移除存儲(chǔ)卡或閃存驅(qū)動(dòng)器的多種形式?？梢栽谥悄躊LC 110E和110F內(nèi)執(zhí)行的應(yīng)用程序參考圖2在下面更詳細(xì)地進(jìn)行描述。智能PLC 110E的數(shù)據(jù)連接器被（有線或無(wú)線）連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備110A和110B。類(lèi)似地，智能PLC 110F的數(shù)據(jù)連接器被連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備110C和110D。本領(lǐng)域已知的任何現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都可以與本文所述的智能PLC一起使用?？梢院椭悄躊LC一起使用的示例現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括，但不限于壓力開(kāi)關(guān)、傳感器、按鈕、流量開(kāi)關(guān)和液位開(kāi)關(guān)（level switch）。要注意的是，智能PLC 110E和110F可以被一點(diǎn)一點(diǎn)漸進(jìn)地集成到生產(chǎn)環(huán)境中。例如，在圖1中，生產(chǎn)單元105B和105C通過(guò)其各自的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備被連接到智能PLC 110E和110F，然而生產(chǎn)單元105A和105D通過(guò)其各自的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備110G、110H、110I、110J直接與統(tǒng)一的工廠知識(shí)倉(cāng)庫(kù)115B通信。

智能PLC 110E和110F可以使用與最先進(jìn)的系統(tǒng)相比附加的語(yǔ)境維度（例如，控制知識(shí)、環(huán)境條件和服務(wù)發(fā)生率）來(lái)豐富數(shù)據(jù)。這允許以更高的可信度和質(zhì)量從數(shù)據(jù)分析做出見(jiàn)解。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100使用語(yǔ)義數(shù)據(jù)表示語(yǔ)言和標(biāo)準(zhǔn)用于自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)語(yǔ)境化。這允許業(yè)務(wù)分析以及SCADA級(jí)歷史學(xué)家（例如，OSI PI資產(chǎn)框架）以最小的工作量被配置用于與來(lái)自其他系統(tǒng)/設(shè)備/源的數(shù)據(jù)集成。此外，系統(tǒng)100可以在控制層110提供基于模型的語(yǔ)義分析。因此，分析算法能夠在設(shè)備運(yùn)行時(shí)和引導(dǎo)期間被更新，使得分析能夠通過(guò)提供對(duì)模型（而不是功能塊中的編譯邏輯）的明確訪問(wèn)而得到提高。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100在控制層110中引入了分布式數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，并且與外部大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施集成。因此，應(yīng)用程序能夠獨(dú)立于存儲(chǔ)位置訪問(wèn)所有需要的數(shù)據(jù)。

除了典型的傳感器輸入和被傳送到IT層115或生產(chǎn)層105的控制輸出以外，智能PLC 110E和110F可以存儲(chǔ)、利用和歷史化（historize）本地控制層的參數(shù)和變量，這在傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)中被隱藏在控制層110里面。

圖2提供了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括在利用基于知識(shí)的控制器體系結(jié)構(gòu)的智能PLC中的系統(tǒng)組件200的圖示說(shuō)明。過(guò)程圖像組件225是在控制器的CPU易失性系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)區(qū)域，該CPU易失性系統(tǒng)存儲(chǔ)器在每個(gè)處理/掃描周期基于與生產(chǎn)設(shè)備（例如，連接I/O的輸入和輸出）相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。在每個(gè)處理步驟中，控制應(yīng)用程序230讀取過(guò)程圖像組件225，執(zhí)行部署的應(yīng)用邏輯，并且將結(jié)果寫(xiě)回到過(guò)程圖像組件225中。

繼續(xù)參考圖2，每個(gè)周期的過(guò)程圖像被歷史學(xué)家組件220讀取并且永久地存儲(chǔ)在非易失性物理存儲(chǔ)介質(zhì)上。在一些實(shí)施例中，該歷史學(xué)家組件220被配置成部署數(shù)據(jù)壓縮算法以減少數(shù)據(jù)量。它從而能夠給應(yīng)用程序提供對(duì)過(guò)去的過(guò)程圖像的訪問(wèn)。數(shù)據(jù)可以被針對(duì)固定的時(shí)間窗口存儲(chǔ)或者存儲(chǔ)為可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)緩存啟發(fā)式的在線算法。智能數(shù)據(jù)生成算法作為歷史學(xué)家組件220的一部分可以不斷地分析過(guò)程圖像和語(yǔ)境以調(diào)整連接I/O的數(shù)據(jù)生成參數(shù)（例如，采樣率）。例如，對(duì)于快速變化的傳感器信號(hào)而言，可以選擇高的采樣率，而對(duì)于緩慢變化的傳感器信號(hào)而言，較低的采樣率就足夠了。

數(shù)據(jù)管理器250是可以被包括在一些實(shí)施例中以在歷史學(xué)家組件220提供附加數(shù)據(jù)管理功能的模塊。例如，數(shù)據(jù)管理器250可以用來(lái)管理系統(tǒng)200的輸入和輸出。該輸入和輸出可以包括，例如，來(lái)自傳感器、致動(dòng)器的數(shù)據(jù)以及控制變量和控制參數(shù)。傳統(tǒng)上在控制器中，這一角色由過(guò)程圖像單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。此外，在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)管理器250還可以包括數(shù)據(jù)庫(kù)，用以存儲(chǔ)用于各種輸入和輸出的歷史數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析組件205包含一組處理（從歷史學(xué)家查詢(xún)到的）當(dāng)前或過(guò)去的過(guò)程圖像的數(shù)據(jù)分析算法。各種數(shù)據(jù)分析算法可以被包括在數(shù)據(jù)分析組件205中。例如，在一些實(shí)施例中，這些算法包括集群、分類(lèi)、基于邏輯的推理和統(tǒng)計(jì)分析算法中的一個(gè)或多個(gè)。此外，算法可以經(jīng)由在運(yùn)行時(shí)期間能夠部署在設(shè)備上的模型來(lái)指定。數(shù)據(jù)分析組件205還可以包括各種分析模型以及專(zhuān)用算法來(lái)解釋這些模型。由數(shù)據(jù)分析組件205產(chǎn)生的結(jié)果可以被存儲(chǔ)在歷史學(xué)家組件220中，寫(xiě)回到過(guò)程圖像組件225和/或經(jīng)由數(shù)據(jù)連接器組件210提供給外部組件。因此，智能PLC可以被看作用于給自動(dòng)化系統(tǒng)中的其他設(shè)備提供分布式分析的設(shè)備。

自動(dòng)推理器245是作為數(shù)據(jù)分析組件205的一部分被包括的模塊。自動(dòng)推理器245包括至少一個(gè)能夠由陳述性知識(shí)模型（例如，RDF/OWL標(biāo)準(zhǔn)中的本體、使用PMML標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)的預(yù)測(cè)模型、經(jīng)由RIF標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)的規(guī)則）動(dòng)態(tài)配置的推理模型（用C、C++、Java等實(shí)現(xiàn)的）?；谠撆渲茫?jīng)由歷史學(xué)家220可訪問(wèn)的輸入和輸出數(shù)據(jù)（例如，來(lái)自數(shù)據(jù)管理器250的數(shù)據(jù)）可以連續(xù)地進(jìn)行分析。每個(gè)推理模型包括一個(gè)或多個(gè)推理算法。可以通過(guò)自動(dòng)推理器245實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)推理算法的示例包括，但不限于：采用經(jīng)典邏輯和微積分的演繹推理、模糊邏輯、規(guī)則引擎和邏輯編程、模型檢測(cè)、貝葉斯推理和包括機(jī)器學(xué)習(xí)方法的歸納推理方法。

因?yàn)樽詣?dòng)推理器245能夠被動(dòng)態(tài)地配置，所以它可以用來(lái)提供靜態(tài)系統(tǒng)上不可用的附加功能。例如，改進(jìn)的監(jiān)控和報(bào)警功能的學(xué)習(xí)成為可能。新的知識(shí)能夠基于歷史數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)。例如，能夠?qū)W習(xí)允許檢測(cè)制造過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題的規(guī)則或規(guī)則參數(shù)。這些規(guī)則能夠被動(dòng)態(tài)地部署在規(guī)則引擎中，并且被自動(dòng)地用在下一個(gè)控制周期中。此外，在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)軟測(cè)量可以被添加到控制器200。每個(gè)軟測(cè)量提供對(duì)通常不會(huì)在控制器200的外部可訪問(wèn)的控制層變量的訪問(wèn)。因此，通過(guò)動(dòng)態(tài)地激活特定的軟測(cè)量，數(shù)據(jù)能夠例如經(jīng)由數(shù)據(jù)連接器210可獲得。軟測(cè)量上的附加信息可以在標(biāo)題為“Using Soft-Sensors in a Programmable Logic Controller”的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/US14/63105中發(fā)現(xiàn)，該國(guó)際申請(qǐng)整個(gè)通過(guò)引用結(jié)合到本文中。

語(yǔ)境化組件215用語(yǔ)境信息注釋輸入數(shù)據(jù)以便于其以后的說(shuō)明。如本文所用的語(yǔ)境信息可以包括描述數(shù)據(jù)含義的任何信息。例如，自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的語(yǔ)境可以包括關(guān)于產(chǎn)生數(shù)據(jù)的設(shè)備（例如，傳感器）的信息、關(guān)于自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（例如，工廠的拓?fù)洌┑男畔?、關(guān)于系統(tǒng)的工作模式（例如，停機(jī)時(shí)間事件）的信息、關(guān)于數(shù)據(jù)生成時(shí)自動(dòng)化軟件及其狀態(tài)的信息，和/或關(guān)于數(shù)據(jù)生成時(shí)被生產(chǎn)的產(chǎn)品/批次的信息。語(yǔ)境化組件215被配置成給任何其他組件提供數(shù)據(jù)以用于更具體的處理需求。由語(yǔ)境化組件215產(chǎn)生的語(yǔ)境信息可以不受資產(chǎn)結(jié)構(gòu)限制，但也可以包括控制知識(shí)、特定產(chǎn)品信息、過(guò)程信息、事件信息和像天氣信息這樣的外部事件的潛在其他方面。一些語(yǔ)境信息可以來(lái)自工程工具（例如，西門(mén)子全集成自動(dòng)化工具）。此外，在一些實(shí)施例中，語(yǔ)境化組件215提供語(yǔ)義語(yǔ)境化。語(yǔ)境可以由標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言（例如，網(wǎng)絡(luò)本體語(yǔ)言、資源描述框架）表示，其中語(yǔ)言構(gòu)建的含義被正式定義。具有這些語(yǔ)義建模標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)的語(yǔ)境化使得業(yè)務(wù)分析應(yīng)用程序能夠自動(dòng)理解和解釋從自動(dòng)化系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)而沒(méi)有手動(dòng)配置工作量。

知識(shí)管理器240是語(yǔ)境化組件215的一部分。知識(shí)管理器240管理經(jīng)由部署接口235（下面描述）接收的陳述性知識(shí)模型。該管理可以包括，例如存儲(chǔ)模型以及為訪問(wèn)和操作所述模型提供API。用于陳述性知識(shí)模型的示例表示語(yǔ)言包括，但不限于RDF/OWL標(biāo)準(zhǔn)中的本體、使用PMML（預(yù)測(cè)模型標(biāo)記語(yǔ)言）標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)的預(yù)測(cè)模型、經(jīng)由RIF（規(guī)則交換格式）表達(dá)的規(guī)則等。

使用本文所述的數(shù)據(jù)分析組件205和語(yǔ)境化組件215的功能，分析和優(yōu)化的范圍可以被擴(kuò)展至覆蓋生產(chǎn)過(guò)程本身并且不限于智能PLC本身或直接控制設(shè)備的區(qū)域。例如，智能PLC上分析的焦點(diǎn)可以不僅是確保智能PLC及其連接的傳感器和致動(dòng)器的運(yùn)行（例如，硬件特定報(bào)警規(guī)則），還要（例如，基于應(yīng)用程序域和基礎(chǔ)設(shè)施的知識(shí)）在更大的范圍內(nèi)確保優(yōu)化受控的生產(chǎn)過(guò)程。

由系統(tǒng)200的組件捕獲或生成的任何數(shù)據(jù)都可以經(jīng)由數(shù)據(jù)連接器組件210提供給外部組件。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)連接器組件210經(jīng)由push方法（即主動(dòng)發(fā)送給外部組件）輸送數(shù)據(jù)。在其他實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)被外部組件查詢(xún)的情況下可以使用pull方法。此外，在一些實(shí)施例中可以結(jié)合push和pull方法，以使得智能PLC被配置成處理兩種形式的數(shù)據(jù)傳送。

部署接口235是作為數(shù)據(jù)連接器組件210的一部分被包括的模塊。部署接口235提供對(duì)系統(tǒng)200的知識(shí)和數(shù)據(jù)管理功能的訪問(wèn)以讀取和寫(xiě)入命令性或陳述性知識(shí)以及數(shù)據(jù)。部署接口235可以利用通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)（諸如，例如OPC、HTTP、REST、STEP7、TCP/IP等）。經(jīng)由部署接口235傳送的知識(shí)可以使用如由知識(shí)管理器240所使用的陳述性知識(shí)表示語(yǔ)言/標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表達(dá)。

圖3提供了可以在不同實(shí)施例中使用的各種硬件組件的圖示說(shuō)明。簡(jiǎn)單地說(shuō)，過(guò)程數(shù)據(jù)345包括由包含在物理生產(chǎn)過(guò)程350中的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備寫(xiě)入到控制器305的數(shù)據(jù)?？刂瞥绦?40讀取并解釋該數(shù)據(jù)以允許其為包含在物理生產(chǎn)過(guò)程350中的設(shè)備提供進(jìn)一步的指令。

控制器305包含一個(gè)或多個(gè)處理器310和存儲(chǔ)介質(zhì)315。處理器310可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器，每個(gè)處理器包含一個(gè)或多個(gè)核心。存儲(chǔ)介質(zhì)可以被知識(shí)管理器用來(lái)存儲(chǔ)所有相關(guān)的知識(shí)模型，以及被數(shù)據(jù)管理器（參見(jiàn)圖2）用來(lái)存儲(chǔ)所有的輸入和輸出數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以包括，例如當(dāng)前數(shù)據(jù)（例如，當(dāng)前控制周期的數(shù)據(jù)）以及歷史數(shù)據(jù)（例如，來(lái)自先前控制周期的數(shù)據(jù)）。

存儲(chǔ)介質(zhì)315中存儲(chǔ)了兩種類(lèi)型的推理模型。預(yù)定義推理模型320由控制系統(tǒng)供應(yīng)商預(yù)定義，而客戶(hù)推理模型325能夠由用戶(hù)動(dòng)態(tài)地改變。推理模型320、325將至少一個(gè)推理算法（以程序性或陳述性方式指定）集成到控制器305中，其進(jìn)而處理知識(shí)模型330、335和輸入數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)這樣的算法在控制器305上的部署，可以對(duì)推理算法進(jìn)行調(diào)整，以在有限資源（例如，存儲(chǔ)空間、處理能力、數(shù)據(jù)可用性、通信帶寬、編程語(yǔ)言）上運(yùn)行。關(guān)于推理算法的實(shí)現(xiàn)方式的附加細(xì)節(jié)在上面關(guān)于圖2中的自動(dòng)推理器245被呈現(xiàn)。

示例存儲(chǔ)介質(zhì)315存儲(chǔ)兩種類(lèi)型的知識(shí)模型。預(yù)定義知識(shí)模型330由控制系統(tǒng)供應(yīng)商預(yù)定義，而客戶(hù)推理模型335能夠由用戶(hù)動(dòng)態(tài)改變。通常，知識(shí)模型330、335經(jīng)由共享的簽名項(xiàng)語(yǔ)法連接，以及經(jīng)由不同模型的元件之間的關(guān)系上的斷言（諸如，專(zhuān)門(mén)化/一般化，經(jīng)由關(guān)系的連通性等）語(yǔ)義連接。在預(yù)定義知識(shí)模型330中表示的知識(shí)可以包括，例如設(shè)備的能力、診斷知識(shí)和數(shù)據(jù)布局。自定義知識(shí)模型335可以在這些上構(gòu)建以表達(dá)例如關(guān)于參數(shù)的特定過(guò)程的信息、所需的功能或特定過(guò)程的分析功能。

為了自定義客戶(hù)推理模型325和/或自定義知識(shí)模型335，所以使用外部服務(wù)器355。使用安裝在控制器中的部署接口（未在圖3中示出）實(shí)現(xiàn)服務(wù)器355和控制器305之間的連接。客戶(hù)利用諸如但不限于期望的規(guī)則、參數(shù)和/或?qū)傩灾抵?lèi)的信息在服務(wù)器355上創(chuàng)建客戶(hù)配置360。根據(jù)特定實(shí)施例，客戶(hù)例如可以通過(guò)修改現(xiàn)有配置文件中的一個(gè)或多個(gè)值但要回答一組問(wèn)題或選擇呈現(xiàn)在圖形用戶(hù)接口中的項(xiàng)，或者通過(guò)以結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言格式創(chuàng)建指定配置信息的文本文件來(lái)創(chuàng)建客戶(hù)配置360?？蛻?hù)配置360然后被傳送到控制器350上的部署接口。一旦接收到，控制器305就使用客戶(hù)配置360來(lái)動(dòng)態(tài)地修改控制器305上的適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)項(xiàng)。

過(guò)程數(shù)據(jù)345、知識(shí)模型330，335和推理模型320，325被加載到處理器310中，其中所述推理模型320、325被配置有知識(shí)模型330、335并且基于過(guò)程數(shù)據(jù)345來(lái)執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，各種模型在與控制程序一樣的處理器資源上執(zhí)行，而在其他實(shí)施例中，則使用不同的處理器資源。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，控制程序在處理器310的一個(gè)核心上執(zhí)行，而推理算法在處理器310的其他核心上執(zhí)行。

使用該系統(tǒng)300，分析方法能夠使用處理器310的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立線程中解釋的陳述性模型在生命系統(tǒng)中被部署/上傳/編輯，而剩余的功能（例如，控制程序340）仍然有效。因此，各種模型320、325、330和335能夠在控制器305的運(yùn)行時(shí)操作期間被動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。這可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)客戶(hù)特定的知識(shí)，諸如，例如過(guò)程相關(guān)的報(bào)警。

圖4提供了根據(jù)一些實(shí)施例的包含在示例知識(shí)模型中的特定語(yǔ)境知識(shí)（CSK）400的圖示說(shuō)明。該知識(shí)包括特定于特定控制器并且用于描述自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)裝置的拓?fù)湟约爱a(chǎn)品的結(jié)構(gòu)/譜系的資產(chǎn)和產(chǎn)品本體的子集405。此外，關(guān)于控制程序及其內(nèi)部依賴(lài)性的知識(shí)經(jīng)由CSK 400的KR控制程序425部分可能在PLC上是可用的。規(guī)則420和分析程序410的陳述性描述將用于分析數(shù)據(jù)的算法形式化。所有的知識(shí)經(jīng)由知識(shí)管理器對(duì)于自動(dòng)推理器（參見(jiàn)圖2）可訪問(wèn)。自動(dòng)推理器基于來(lái)自PLC的歷史學(xué)家組件（參見(jiàn)圖2）的具體數(shù)據(jù)評(píng)估模型。

圖5提供了根據(jù)一些實(shí)施例的如其可以在基于知識(shí)的PLC（S7-1500 PLC）上實(shí)現(xiàn)的軟件環(huán)境500的執(zhí)行示例。本示例中的過(guò)程圖像525包括用于為SIMATIC S7過(guò)程圖像設(shè)備管理過(guò)程圖像的軟件，以及嵌入式歷史學(xué)家功能。此外，包括在軟件環(huán)境500中的IEC 61131-3組件520提供了對(duì)與用于可編程邏輯控制器的開(kāi)放式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131的第三部分IEC 61131-3相關(guān)的功能的支持。如本領(lǐng)域所理解的，IEC 61131-3描述了PLC編程語(yǔ)言，以及用于創(chuàng)建PLC工程的概念和指導(dǎo)方針。例如，IEC 61131-3提供了關(guān)于編程語(yǔ)言（諸如，梯形圖（LD）、指令表（IL）、功能框圖（FBD）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）和順序功能圖（SFC））的使用的標(biāo)準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)此概念，已對(duì)傳統(tǒng)固件添加了三個(gè)組件：部署接口505、自動(dòng)推理器510和知識(shí)管理器515。

該示例中的部署接口505允許規(guī)則和本體文件經(jīng)由PLC的現(xiàn)有MiniWeb服務(wù)器中的接口來(lái)上傳和改變。交換格式能夠?yàn)镃LIPS語(yǔ)法（如圖5所示）或諸如W3C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則交換格式（RIF）的標(biāo)準(zhǔn)。所述規(guī)則可以被存儲(chǔ)在例如專(zhuān)用文件“rules.clp”中，該專(zhuān)用文件每當(dāng)調(diào)用規(guī)則引擎的run()方法時(shí)被解釋。由于陳述性規(guī)范，規(guī)則能夠在智能PLC的運(yùn)行時(shí)期間（即run()方法的兩次調(diào)用之間）被改變。圖6提供了說(shuō)明如何在一些實(shí)施例中能夠指定規(guī)則的示例代碼片段600。

自動(dòng)推理器510實(shí)現(xiàn)了智能PLC內(nèi)的處理邏輯的陳述性規(guī)范。其適用于識(shí)別作為事件語(yǔ)境應(yīng)被添加到所生成的傳感器數(shù)據(jù)的有關(guān)情況。為了檢測(cè)有關(guān)情況以及為了生成事件，正向鏈規(guī)則引擎（產(chǎn)生式規(guī)則系統(tǒng)）處理所有的輸入事實(shí)（例如，傳感器值），并且將它們與規(guī)則的條件（左手邊）相匹配以確定哪些規(guī)則必須被應(yīng)用。該處理例如可以使用傳統(tǒng)算法（諸如，Rete算法）來(lái)執(zhí)行。在圖5的示例中，自動(dòng)推理器510使用C語(yǔ)言集成生產(chǎn)系統(tǒng)（CLIPS）、包括基于Rete算法的產(chǎn)生式規(guī)則引擎的傳統(tǒng)專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用CLIPS，自動(dòng)推理器允許規(guī)則使用本體類(lèi)和直接使用對(duì)象模式的實(shí)例來(lái)指定。

知識(shí)管理器515管理在軟件環(huán)境500中使用的陳述性知識(shí)模型。因此，例如，知識(shí)管理器515提供API用于存儲(chǔ)與單個(gè)知識(shí)模式相關(guān)聯(lián)的本體文件，以及用于查詢(xún)/更新文件（例如，含有什么傳感器？）。根據(jù)W3C OWL/RDF或OPC-UA標(biāo)準(zhǔn)，可以在文檔中指定每個(gè)知識(shí)模型。圖7提供了可以在一些實(shí)施例中使用的文檔700的示例。因此，每個(gè)知識(shí)模型提供可用于定義規(guī)則或用于查詢(xún)過(guò)程圖像525的詞匯。

本文所述的各種系統(tǒng)、方法和裝置提供優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的若干優(yōu)點(diǎn)。例如，所公開(kāi)的技術(shù)可以用來(lái)減少生產(chǎn)線的維護(hù)停機(jī)時(shí)間，因?yàn)橹R(shí)能夠在操作期間進(jìn)行更新。此外，所公開(kāi)的技術(shù)使得易于將專(zhuān)家知識(shí)“注入”到控制器中（例如，診斷規(guī)則的添加）。這允許最終用戶(hù)/領(lǐng)域?qū)＜液苋菀椎厥贡O(jiān)控/報(bào)警功能適應(yīng)于他們的需求。利用本公開(kāi)技術(shù)，改變控制器上的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備程序的工作量也會(huì)更?。ɡ纾恍枰幊叹酆?、翻譯等）。此外，因?yàn)樗械闹R(shí)都被陳述性地指定，所以其可直接由數(shù)據(jù)分析算法訪問(wèn)并且能夠用于解釋結(jié)果或完善算法。例如，附加知識(shí)的學(xué)習(xí)變得更容易和更靈活。此外，學(xué)習(xí)算法能夠利用知識(shí)。進(jìn)而，這由于更好的數(shù)據(jù)可用性（更高的數(shù)據(jù)保真度以及在控制器的外部不可用的附加控制特定知識(shí)）而改進(jìn)了分析結(jié)果（例如，更好的預(yù)測(cè)、更少的誤報(bào)/漏報(bào)）和分析深度。

如由控制層設(shè)備所使用的本文所述處理器可以包括一個(gè)或多個(gè)中央處理單元（CPU）、圖形處理單元（GPU）或本領(lǐng)域已知的任何其他處理器。更一般地，如本文所使用的處理器是用于執(zhí)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的機(jī)器可讀指令、用于執(zhí)行任務(wù)的設(shè)備，并且可以包含硬件和固件的任何一個(gè)或其組合。處理器還可以包含存儲(chǔ)可執(zhí)行以用于執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器可讀指令的存儲(chǔ)器。處理器通過(guò)操作、分析、修改、轉(zhuǎn)換或傳送信息以供可執(zhí)行程序或信息設(shè)備使用和/或通過(guò)將信息路由到輸出設(shè)備來(lái)對(duì)信息進(jìn)行操作。處理器可以使用或包含例如計(jì)算機(jī)、控制器或微處理器的能力，并且使用可執(zhí)行指令來(lái)調(diào)節(jié)以執(zhí)行未由通用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的特殊目的的功能。處理器可以與實(shí)現(xiàn)其間的交互和/或通信的任何其他處理器（電和/或按照包含可執(zhí)行組件）耦合。用戶(hù)接口處理器或發(fā)生器是包含用于產(chǎn)生顯示圖像或其部分的電子電路或軟件或二者的組合的已知元件。用戶(hù)接口包含一個(gè)或多個(gè)使用戶(hù)能夠與處理器或其他設(shè)備交互的顯示圖像。

本文所述各種設(shè)備（包括但不限于，控制層設(shè)備及相關(guān)的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施）可以包括用于保持根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例編程的指令以及用于包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表格、記錄或本文描述的其他數(shù)據(jù)的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲(chǔ)器。如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”指的是參與給一個(gè)或多個(gè)處理器提供指令用于執(zhí)行的任何介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以采用多種形式，其包括，但不限于非暫時(shí)性、非易失性介質(zhì)、易失性介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。非易失性介質(zhì)的非限制性示例包括光盤(pán)、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器、磁盤(pán)和磁光盤(pán)。易失性介質(zhì)的非限制性示例包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。傳輸介質(zhì)的非限制性示例包括同軸電纜、銅線和光纖，包括組成系統(tǒng)總線的電線。傳輸介質(zhì)還可以采取聲波或光波（諸如在無(wú)線電波和紅外數(shù)據(jù)通信過(guò)程中產(chǎn)生的那些）的形式。

如本文所使用的可執(zhí)行應(yīng)用程序包含用于調(diào)節(jié)處理器以例如響應(yīng)于用戶(hù)命令或輸入實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能（諸如，操作系統(tǒng)、語(yǔ)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或其他信息處理系統(tǒng)的那些）的代碼或機(jī)器可讀指令。可執(zhí)行程序是用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)特定過(guò)程的一段代碼或機(jī)器可讀指令、子程序或其他不同部分的代碼或部分可執(zhí)行應(yīng)用程序。這些過(guò)程可以包括接收輸入數(shù)據(jù)和/或參數(shù)，對(duì)接收到的輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行操作和/或響應(yīng)于接收到的輸入?yún)?shù)執(zhí)行功能，以及提供由此產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)和/或參數(shù)。

如本文所使用的圖形用戶(hù)接口（GUI）包含一個(gè)或多個(gè)顯示圖像，其由顯示處理器產(chǎn)生并且使用戶(hù)能夠與處理器或其他設(shè)備以及相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)采集和處理功能交互。GUI還包括可執(zhí)行程序或可執(zhí)行應(yīng)用程序。所述可執(zhí)行程序或可執(zhí)行應(yīng)用程序調(diào)節(jié)顯示處理器以產(chǎn)生表示GUI顯示圖像的信號(hào)。這些信號(hào)被提供給顯示圖像以供用戶(hù)觀看的顯示設(shè)備。在可執(zhí)行程序或可執(zhí)行應(yīng)用程序的控制下，處理器響應(yīng)于從輸入設(shè)備接收到的信號(hào)操作GUI顯示圖像。以這種方式，用戶(hù)可以使用輸入設(shè)備與顯示圖像交互，這使得用戶(hù)能夠與處理器或其他設(shè)備交互。

本文的功能和過(guò)程步驟可以響應(yīng)于用戶(hù)命令來(lái)自動(dòng)、完全或部分地執(zhí)行。自動(dòng)執(zhí)行的活動(dòng)（包括步驟）在沒(méi)有用戶(hù)直接啟動(dòng)活動(dòng)的情況下響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)可執(zhí)行指令或設(shè)備操作來(lái)執(zhí)行。

附圖的系統(tǒng)和過(guò)程不是排他的。根據(jù)本發(fā)明的原理可以派生其他系統(tǒng)、過(guò)程和菜單來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的目的。盡管本發(fā)明已經(jīng)參考特定實(shí)施例被描述，但是將理解的是，本文所述和所示出的實(shí)施例和變型僅用于說(shuō)明的目的。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)的修改。如本文所述，各種系統(tǒng)、子系統(tǒng)、代理、管理器和過(guò)程能夠使用硬件組件、軟件組件和/或其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。沒(méi)有要求本文的元件應(yīng)該在35 U.S.C.112第六款的規(guī)定下來(lái)解釋?zhuān)窃撛鞘褂枚陶Z(yǔ)“用于……的裝置”明確敘述的。