本發(fā)明具體涉及采用可編程邏輯控制器和云計算系統(tǒng)的控制架構(gòu)。

背景技術(shù)：

以已知方式，可編程邏輯控制器(PLC)負責以驅(qū)動一組輸入/輸出模塊的方式運行其自身的自動化程序。可編程邏輯控制器讀取在輸入模塊上感測的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫至輸出模塊。輸入模塊例如連接至傳感器，并且輸出模塊例如連接至致動器。

目前，各種架構(gòu)是可能的：

-輸入/輸出模塊可以是本地的，并且經(jīng)由背板總線直接連接至可編程邏輯控制器的中央單元模塊，

-輸入/輸出模塊可以位于島區(qū)中的其他地方，被安裝為盡可能接近傳感器和致動器，并且通過專用通信接口連接至可編程邏輯控制器的中央單元模塊。

然而，對于某些應用，這兩個架構(gòu)都不一定是適當?shù)?。例如，連接至輸入模塊的傳感器或連接至輸出模塊的致動器沒有位于直接可訪問的位置的架構(gòu)中的情況就是這樣。在這些應用中，不總是方便將輸入/輸出模塊連接至在應用中涉及的傳感器和/或致動器。

因而需要使得可以在傳統(tǒng)可編程邏輯控制器的幫助下管理這些傳感器和/或致動器的解決方案。

此外，將期望能夠容易地配置這樣的應用，而不必修改在可編程邏輯控制器中運行的自動化程序。

此外，專利申請US2013/211546A1公開了使用如下這樣的設(shè)備，其使得可以向自動化設(shè)施賦予與云計算系統(tǒng)通信和交換的能力，從而例如對于計算機客戶端，使得可在云計算系統(tǒng)中獲得由自動化設(shè)施生成的數(shù)據(jù)。

因此，本發(fā)明的目的在于提出一種包括可編程邏輯控制器的控制架構(gòu)，其使得可以容易地管理傳感器和/或致動器，即使傳感器和/或致動器位于不可直接訪問的位置也是如此，并且其可以容易地控制應用而不必修改其程序。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

該目的通過一種控制架構(gòu)實現(xiàn)，所述控制架構(gòu)包括：

-至少一個可編程邏輯控制器，其包括自動化程序，

-至少一個云計算系統(tǒng)，其包括可通過通信網(wǎng)絡(luò)訪問的地址，

-所述自動化程序包括至少一個控制模塊，被設(shè)計為通過根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的模型使用(consume)輸入數(shù)據(jù)并通過根據(jù)輸出數(shù)據(jù)的模型確定輸出數(shù)據(jù)而控制應用，

-所述云計算系統(tǒng)被設(shè)計為根據(jù)控制模塊的輸入數(shù)據(jù)的模型存儲第一數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制模塊的輸出數(shù)據(jù)的模型存儲第二數(shù)據(jù)，

-至少一個第一實體連接至云計算系統(tǒng)并且被設(shè)計為在云計算系統(tǒng)中發(fā)布所述第一數(shù)據(jù)，以便當可編程邏輯控制器運行控制模塊時由可編程邏輯控制器讀取，

-至少一個第二實體連接至云計算系統(tǒng)，并且被設(shè)計為讀取當可編程邏輯控制器運行所述控制模塊時由可編程邏輯控制器在云計算系統(tǒng)中發(fā)布的所述第二數(shù)據(jù)。

根據(jù)具體特征，所述第一實體是傳感器。

根據(jù)另一具體特征，第一實體是旨在發(fā)布其數(shù)據(jù)的服務器。

根據(jù)另一具體特征，第二實體是致動器。

根據(jù)另一具體特征，第二實體是使得在云計算系統(tǒng)上讀取的數(shù)據(jù)可用的服務器。

根據(jù)另一具體特征，通過IP類型或URL的地址在通信網(wǎng)絡(luò)上標識云計算系統(tǒng)。

根據(jù)另一具體特征，所述控制架構(gòu)根據(jù)MQTT或AMQP類型的協(xié)議操作。

根據(jù)另一具體特征，所述架構(gòu)還包括配置計算系統(tǒng)，其被設(shè)計為將控制模塊的每個輸入數(shù)據(jù)和每個輸出數(shù)據(jù)與在云計算系統(tǒng)中存在的存儲位置關(guān)聯(lián)。

附圖說明

在下面結(jié)合附圖的詳細說明中，其他特征和優(yōu)點將變得明顯，附圖中：

圖1以示意方式表示本發(fā)明的控制架構(gòu)，

圖2以示意方式圖示本發(fā)明的架構(gòu)的益處，

圖3以示意方式圖示本發(fā)明的架構(gòu)的另一方面。

具體實施方式

本發(fā)明旨在提出一種新穎的控制架構(gòu)，其具體包括可編程邏輯控制器PLC1和可編程邏輯控制器PLC1連接至的云計算系統(tǒng)100。

可編程邏輯控制器PLC1包括：至少一個中央單元模塊20，其意在運行自動化程序；以及至少一個通信模塊21，其包括適于使用通信協(xié)議連接至云計算系統(tǒng)的通信接口。在圖中，可編程邏輯控制器用通過背板總線連接至中央單元的一個或多個輸入/輸出模塊22表示。這些模塊22不再進入本發(fā)明的框架。

根據(jù)本發(fā)明，自動化程序可以包括一個或多個預定義控制模塊MC1、MC2。每個控制模塊允許控制專用應用，例如關(guān)于風(MC1)、溫度或亮度(MC2)的管理應用。風管理應用可以包括測量風速并根據(jù)風速水平控制一個或多個百葉窗的閉合。亮度管理應用可包括當亮度變得過低時控制燈臺。

每個預定義控制模塊因此被設(shè)計為使用輸入數(shù)據(jù)(例如關(guān)于速度、亮度或溫度水平的數(shù)據(jù))，并確定輸出數(shù)據(jù)(例如百葉窗、燈臺或空調(diào)控制數(shù)據(jù))。

根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的模型定義輸入數(shù)據(jù)，并且根據(jù)輸出數(shù)據(jù)的模型定義輸出數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)的模型至少包括對于預定義控制模塊的運行而識別的變量的類型。輸出數(shù)據(jù)的模型至少包括在預定義控制模塊的運行期間確定的變量的類型。因此，變量的類型被理解為意味著例如布爾類型、字符串，但也可以是模型的數(shù)據(jù)的數(shù)字或模擬屬性。在圖1中表示的模塊MC1、MC2中，輸入數(shù)據(jù)是例如字符串(W)，并且輸出數(shù)據(jù)是數(shù)字型(Dig)。

云計算系統(tǒng)包括地址，例如IP(“因特網(wǎng)協(xié)議”)類型的地址或URL(“統(tǒng)一資源定位符”)類型的地址，以便能夠通過通信網(wǎng)絡(luò)與可編程邏輯控制器PLC1通信。通過控制器的通信模塊21執(zhí)行可編程邏輯控制器PLC1與云計算系統(tǒng)100的通信。

云計算系統(tǒng)100被設(shè)計為創(chuàng)建存儲空間E1、E2，以在數(shù)據(jù)的發(fā)布者和訂閱者(或消費者)之間共享數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明，該架構(gòu)還包括配置計算系統(tǒng)(未表示)，被設(shè)計為將每個預定義控制模塊與云計算系統(tǒng)100的IP地址關(guān)聯(lián)。

配置計算系統(tǒng)還被設(shè)計為將預定義控制模塊的每個輸入數(shù)據(jù)與云計算系統(tǒng)100中存在的第一存儲位置E1關(guān)聯(lián)，并將預定義控制模塊的每個輸出數(shù)據(jù)與云計算系統(tǒng)100中存在的第二存儲位置E2關(guān)聯(lián)。

每個預定義控制模塊MC1、MC2還將能夠通過定義可編程邏輯控制器PLC1在云計算系統(tǒng)100的第二存儲位置中發(fā)布其輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換頻率而被配置。

控制架構(gòu)還包括至少一個第一硬件和/或軟件實體，例如傳感器C1，其被設(shè)計為在云計算系統(tǒng)100中發(fā)布數(shù)據(jù)(V1-Vn-在附圖中由字母P指代的發(fā)布操作)。根據(jù)本發(fā)明，第一硬件和/或軟件實體被配置為在第一存儲位置E1中發(fā)布這些數(shù)據(jù)。

控制架構(gòu)還包括至少一個第二硬件和/或軟件實體，例如致動器A1，其被設(shè)計為讀取云計算系統(tǒng)100中的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，該第二硬件和/或軟件實體被配置為讀取在第二存儲位置E2中發(fā)布的數(shù)據(jù)(在附圖中由字母S指代的訂閱操作)。

根據(jù)本發(fā)明，可編程邏輯控制器PLC1與云計算系統(tǒng)100之間的鏈路可以通過適當適配的通信中繼來進行。

類似地，可以使得第一硬件和/或軟件實體和/或第二硬件和/或軟件實體通過適當適配的通信中繼與云計算系統(tǒng)100通信。因此，根據(jù)其使用，中繼將被配置為發(fā)布數(shù)據(jù)或訂閱云計算系統(tǒng)100中存在的數(shù)據(jù)。

在隨后的說明中，以涉及風速計傳感器類型的第一硬件和/或軟件實體和窗戶百葉窗致動器類型的第二硬件和/或軟件實體的風管理模塊為例。

在圖1中，傳感器C1被設(shè)計為在由以下路徑/PLC/In/sensor_wind1定義的、云計算系統(tǒng)100的第一存儲位置E1中發(fā)布數(shù)據(jù)(V1-Vn)。

致動器A1被配置為訂閱在由以下路徑/PLC/out/closure_shutter定義的、云計算系統(tǒng)100的第二存儲位置E2中發(fā)布的數(shù)據(jù)。

對于風管理應用，可編程邏輯控制器PLC1包括預定義控制模塊MC1，其被配置為連接至云計算系統(tǒng)100的IP地址并被配置以便：

-通過服從訂閱(S)由路徑/PLC/In/sensor_wind1定位的數(shù)據(jù)的指令，訂閱在所尋址的云計算系統(tǒng)100的第一存儲位置E1中發(fā)布的數(shù)據(jù)，

-通過服從路徑/PLC/out/closure_shutter寫入輸出數(shù)據(jù)，在所尋址的云計算系統(tǒng)100的第二存儲位置E2中發(fā)布(P)其輸出數(shù)據(jù)。

因此，在風管理控制模塊的運行期間，使得可編程邏輯控制器PLC1讀取(S)在所尋址的云計算系統(tǒng)的第一存儲位置E1中存在的數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，并將其輸出數(shù)據(jù)發(fā)布(P)至所尋址的云計算系統(tǒng)100的第二存儲位置E2中。

本發(fā)明的解決方案使得可以將可編程邏輯控制器PLC1中運行的自動化程序從所采用的傳感器和致動器解除關(guān)聯(lián)。通過本發(fā)明的架構(gòu)，可編程邏輯控制器PLC1運行自動化程序而不用知道其輸入數(shù)據(jù)的起源或其輸出數(shù)據(jù)的目的地。通過本發(fā)明，如圖2所示，例如可以用另一傳感器C2替換傳感器C1，而不修改自動化程序。因此，配置新傳感器C2使得其在云計算系統(tǒng)的第一存儲位置E1中發(fā)布(P)其數(shù)據(jù)就足夠了。類似地，例如可以添加要控制的致動器。因此，每個新的要控制的致動器訂閱在云計算系統(tǒng)的第二存儲位置中發(fā)布的數(shù)據(jù)就足夠了。

此外，如已經(jīng)說明并且如圖3所示的，以上所述的第一實體或第二實體可以是軟件類型。其例如可以是收集天氣數(shù)據(jù)并能夠在云計算系統(tǒng)100的第一存儲位置E1中發(fā)布這些數(shù)據(jù)中的一些的天氣服務器(WWW)。在該情況下，用在云計算系統(tǒng)中發(fā)布其數(shù)據(jù)的天氣服務器WWW替換傳感器C1和C2。

類似地，在不用提供更完整的說明的情況下，可以用另一致動器或使得數(shù)據(jù)可用的服務器來替換致動器A1和/或致動器A2。

根據(jù)本發(fā)明，因此可以設(shè)想在自動化程序中預定義的若干控制模塊，并且鏈接與隨后運行的控制模塊相關(guān)聯(lián)的傳感器和致動器。

有利地，本發(fā)明的控制架構(gòu)可以通過采用MQTT(“Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸”)或AMQP(“Advanced Message Queuing Protocol，高級消息隊列協(xié)議”)類型的協(xié)議來實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，如果沒有物理傳感器或物理致動器與所運行的控制模塊相關(guān)聯(lián)，則可以由仿真接口如此處理在第一位置E1中發(fā)布并在第二位置E2中讀取的數(shù)據(jù)。該仿真接口將例如能夠使得可以測試架構(gòu)和自動化程序的運行。

此外，云計算系統(tǒng)可以包括用于對數(shù)據(jù)進行分析的程序，所述數(shù)據(jù)流動以具體地負擔對預測式維護服務的訪問。