帶有中央計(jì)算單元的過程自動(dòng)化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種過程自動(dòng)化系統(tǒng)，包括被布置在過程的現(xiàn)場(chǎng)的，如緊鄰工廠建筑內(nèi)的機(jī)器的現(xiàn)場(chǎng)裝置，如傳感器?，F(xiàn)場(chǎng)裝置連接至中央控制器單元以通過現(xiàn)場(chǎng)裝置控制過程。
【背景技術(shù)】
[0002]過程自動(dòng)化系統(tǒng)可被用來自動(dòng)地控制工業(yè)化過程，如化學(xué)品或其它物質(zhì)或產(chǎn)物和/或產(chǎn)品或商品的產(chǎn)物的處理。在本發(fā)明的范圍中，過程自動(dòng)化系統(tǒng)也可被用來控制流量控制信號(hào)。
[0003]過程自動(dòng)化系統(tǒng)可包括用于獲取描述過程的部件的當(dāng)前狀態(tài)，如皮帶運(yùn)輸機(jī)的速度、穿過閥門的液體的流量、栗的活動(dòng)或由電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩的測(cè)量數(shù)據(jù)的傳感器。傳感器可通過通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接至中央控制器單元，該結(jié)構(gòu)可包括現(xiàn)場(chǎng)總線，如工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)通信總線(Profinet-Bus)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。在這里測(cè)量數(shù)據(jù)和描述現(xiàn)場(chǎng)裝置的當(dāng)前狀態(tài)的數(shù)據(jù)指作現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。中央控制器單元可從現(xiàn)場(chǎng)裝置接收現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并將其處理用于為觀察控制室內(nèi)的過程提供監(jiān)控功能。此外，借助于中央控制器單元，也可以為配置現(xiàn)場(chǎng)裝置，如在現(xiàn)場(chǎng)裝置之一的控制算法內(nèi)設(shè)定新的參數(shù)值生成控制數(shù)據(jù)。這種類型的控制數(shù)據(jù)，即配置數(shù)據(jù)，可由在控制室內(nèi)監(jiān)控過程自動(dòng)化系統(tǒng)的工程師設(shè)定。
[0004]若網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)帶寬足夠大或若過程涉及相對(duì)較慢的改變，如使用小栗將水注滿大水池，則中央控制器單元也可提供控制環(huán)路，這些環(huán)路為生成用于控制現(xiàn)場(chǎng)裝置的行為，如當(dāng)水池中水的量已達(dá)到指定水平時(shí)使栗停止的控制數(shù)據(jù)處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0005]所述的功能一般由經(jīng)中央控制器單元運(yùn)行的控制程序提供。為提供具有設(shè)計(jì)功能的中央控制器單元，必須以適于被中央控制器單元運(yùn)行的程序代碼編寫控制程序。若將新系統(tǒng)開發(fā)為例如使用新一代計(jì)算裝置，這可能會(huì)意味著必須重新編寫控制程序的程序代碼或否則可能無(wú)法在新計(jì)算機(jī)裝置上運(yùn)行舊控制程序。控制程序和中央控制單元的計(jì)算裝置之間的相互依賴使得過程自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)價(jià)格高昂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種允許無(wú)需調(diào)整控制程序即可交換中央控制器單元的硬件部件的過程自動(dòng)化系統(tǒng)。
[0007]這個(gè)問題的解決方案是由根據(jù)權(quán)利要求1的方法，根據(jù)權(quán)利要求10的過程自動(dòng)化系統(tǒng)，根據(jù)權(quán)利要求14的存儲(chǔ)介質(zhì)和根據(jù)權(quán)利要求15的web服務(wù)器裝置提供的。在從屬的權(quán)利要求中給出提供更多優(yōu)勢(shì)的本發(fā)明的實(shí)施例。
[0008]本發(fā)明是基于過程自動(dòng)化系統(tǒng)的已知結(jié)構(gòu)，包括布置在過程現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)裝置和通過現(xiàn)場(chǎng)裝置控制過程的中央控制器單元。根據(jù)本發(fā)明的方法，一個(gè)或多個(gè)或所有的現(xiàn)場(chǎng)裝置向中央控制器單元傳送現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，如測(cè)量數(shù)據(jù)，并且中央控制器單元通過運(yùn)行控制程序?yàn)橐粋€(gè)或多個(gè)或所有的現(xiàn)場(chǎng)裝置產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)?？刂茢?shù)據(jù)可以是為了重新配置各現(xiàn)場(chǎng)裝置和/或?yàn)榱送ㄟ^現(xiàn)場(chǎng)裝置直接控制過程?？赏ㄟ^通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交換數(shù)據(jù)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種瀏覽器可執(zhí)行應(yīng)用程序作為控制程序。應(yīng)用程序被設(shè)計(jì)用于接收和處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并生成和發(fā)出控制數(shù)據(jù)。中央控制器單元并不執(zhí)行為其硬件部件以二進(jìn)制碼編寫的專用控制程序，而是執(zhí)行因特網(wǎng)瀏覽器程序，該因特網(wǎng)瀏覽器程序進(jìn)而運(yùn)行應(yīng)用程序。
[0010]相應(yīng)地，本發(fā)明的過程自動(dòng)化系統(tǒng)包括所說的現(xiàn)場(chǎng)裝置、中央控制器單元和將現(xiàn)場(chǎng)裝置與中央處理器單元連接的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，中央控制器單元現(xiàn)在包括至少一個(gè)帶有因特網(wǎng)瀏覽器程序的計(jì)算裝置，其中計(jì)算裝置設(shè)計(jì)用于執(zhí)行因特網(wǎng)瀏覽器程序的至少一個(gè)實(shí)例。換句話說，每個(gè)計(jì)算裝置可同時(shí)執(zhí)行一次瀏覽器程序或者執(zhí)行多次，例如基于多任務(wù)操作系統(tǒng)。
[0011 ] 本發(fā)明的過程自動(dòng)化系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)單元，例如web服務(wù)器，該存儲(chǔ)單元可通過每個(gè)因特網(wǎng)瀏覽器程序聯(lián)系。存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)用于為每個(gè)執(zhí)行的因特網(wǎng)瀏覽器程序提供應(yīng)用程序以用于運(yùn)行應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序還是以上所提及的特殊應(yīng)用程序，該特殊應(yīng)用程序使得控制程序，例如當(dāng)英特網(wǎng)瀏覽器程序運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)，應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)接受來自過程的現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并且處理該接受的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并且生成控制數(shù)據(jù)和通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出該控制數(shù)據(jù)。
[0012]本發(fā)明提供了這樣的優(yōu)勢(shì)，即在中央控制單元中，即使更換了用于運(yùn)行控制程序的基礎(chǔ)系統(tǒng)，可能使用了新的操作系統(tǒng)或者改變了計(jì)算機(jī)芯片，如顯卡，并不需要改變控制程序?？刂瞥绦蜃鳛闉g覽器可執(zhí)行應(yīng)用程序，且可因此由任何適于解釋編寫應(yīng)用程序的腳本語(yǔ)言的瀏覽器程序運(yùn)行。在開發(fā)新的過程自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，在中央控制器單元設(shè)計(jì)完成后，開發(fā)人員可簡(jiǎn)單地獲取就像對(duì)于大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算裝置隨時(shí)可用的因特網(wǎng)瀏覽器程序。該因特網(wǎng)瀏覽器程序可進(jìn)而運(yùn)行舊應(yīng)用程序。
[0013]從而，甚至可使用混合的硬件結(jié)構(gòu)為中央計(jì)算單元提供位于其內(nèi)的計(jì)算裝置。尤其是，作為至少一個(gè)計(jì)算裝置，中央控制器單元可包括一個(gè)或多個(gè)以下各硬件單元:個(gè)人計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)。這種類型的計(jì)算裝置一般已包括因特網(wǎng)瀏覽器程序。
[0014]若程序代碼是以腳本語(yǔ)言，如HTML5和/或JavaScript編寫的，則給出了可提供應(yīng)用程序的合適形式。
[0015]在下文中，將描述本發(fā)明的更多有優(yōu)勢(shì)的實(shí)施例。這些實(shí)施例的特征可應(yīng)用于本發(fā)明的方法和本發(fā)明的過程自動(dòng)化系統(tǒng)。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，瀏覽器可執(zhí)行應(yīng)用程序包括至少一個(gè)控制環(huán)路以控制至少部分的過程。換句話說，控制過程的至少一個(gè)控制環(huán)路通過因特網(wǎng)瀏覽器程序運(yùn)行。每個(gè)控制環(huán)路設(shè)計(jì)用于取決于至少部分的接收的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)生成至少部分的控制數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序可提供例如用于將物理量，如壓力或者速度調(diào)節(jié)至給定的設(shè)定點(diǎn)的設(shè)定點(diǎn)控制環(huán)路?？刂骗h(huán)路可包括比例控制、積分控制和/或微分控制?？刂骗h(huán)路也可進(jìn)行邏輯和/或序列控制。其也可包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和/或模糊邏輯。在應(yīng)用程序中提供至少一個(gè)控制環(huán)路具有這樣的優(yōu)勢(shì)，即在現(xiàn)場(chǎng)中需要的專用硬件，如可編程邏輯控制器(PLC)變少了，這就使得系統(tǒng)在制造方面更便宜了。
[0017]在另一實(shí)施例中，瀏覽器可執(zhí)行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)用于向?yàn)g覽器程序的用戶提供用戶界面。用戶界面可以為過程自動(dòng)化系統(tǒng)提供監(jiān)控功能，即可顯示一部分或全部的接收的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)或從現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取的量。
[0018]替換的或者額外的，界面可提供用于為控制單元自身和/或一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置的至少一項(xiàng)參數(shù)設(shè)定參數(shù)值的配置功能。這提供了這樣的優(yōu)勢(shì)，即由于控制室的需要，中央控制單元可用作為過程自動(dòng)化系統(tǒng)的界面。因此，即使是整個(gè)SCADA系統(tǒng)(監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集)也可被轉(zhuǎn)化成新的計(jì)算裝置而無(wú)需調(diào)整SCADA系統(tǒng)的相應(yīng)程序代碼。
[0019]此外，應(yīng)用程序也可設(shè)計(jì)用于提供用于設(shè)定過程自動(dòng)化系統(tǒng)的工程工具的功能。這種工程工具可，例如，提供已知工程工具，如由西門子股份公司提供的產(chǎn)品“TIA”(全集成自動(dòng)化)的一部分或全部的功能。
[0020]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，中央控制單元執(zhí)行多個(gè)因特網(wǎng)瀏覽器程序，也即至少一個(gè)額外的因特網(wǎng)瀏覽器，其中各額外的因特網(wǎng)瀏覽器也運(yùn)行相同的應(yīng)用程序。換句話說，相同類型的多個(gè)應(yīng)用程序并行運(yùn)行，即同時(shí)運(yùn)行。這造成了相等控制數(shù)據(jù)的生成。但是，這不意味著這些控制數(shù)據(jù)都必然地完全相同。若，例如，一或多個(gè)計(jì)算裝置，例如由于過熱導(dǎo)致故障，這現(xiàn)在可被檢測(cè)。此外，用于計(jì)算單元的計(jì)算機(jī)裝置可以為，例如，便攜式計(jì)算機(jī)。這種便攜式計(jì)算機(jī)的用戶可決定使便攜式計(jì)算機(jī)斷開連接以便隨身攜帶。將多個(gè)計(jì)算裝置作為中央控制單元的一部分包括于其中從而提供了這樣的優(yōu)勢(shì)，即有缺陷的或其它不可用計(jì)算單元對(duì)控制過程所需的控制數(shù)據(jù)沒有影響。由于控制數(shù)據(jù)是以冗余方式生成的，實(shí)施例優(yōu)選地還包括認(rèn)證單元，該單元接收由所有運(yùn)行的應(yīng)用程序發(fā)出的控制數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)定義