專利名稱：使用便攜式無線設(shè)備監(jiān)視工業(yè)控制器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及過程控制，并且更具體地涉及通過遠(yuǎn)程控制一個可編程邏輯控制器來控制一個過程。
背景技術(shù)：
當(dāng)由于控制系統(tǒng)內(nèi)的一個簡單故障或者缺陷而使一個或多個過程不能正確地工作或者根本不工作時，公司可能要花很多錢。保持一個現(xiàn)場工程師來監(jiān)視該過程以及進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整是昂貴的和費(fèi)時的。遠(yuǎn)程診斷和校正控制系統(tǒng)缺陷的已知方法通常要求處理該遠(yuǎn)程校正的工程師有他可以得到的合適PLC數(shù)據(jù)并且了解該問題。一個不在現(xiàn)場的工程師需要有能力來遠(yuǎn)程監(jiān)視一個PLC的操作，獲得允許該工程師了解一個問題的合適的PLC數(shù)據(jù)，診斷控制系統(tǒng)故障和缺陷，并且遠(yuǎn)程校準(zhǔn)該P(yáng)LC的操作。

發(fā)明內(nèi)容
在一個示范實(shí)施例中，使用一個本地服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)和一個便攜式無線設(shè)備來遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視一個可編程邏輯控制器(PLC)。一種用于遠(yuǎn)程監(jiān)控連接到并被一個PLC控制的輸入輸出I/O設(shè)備的系統(tǒng)包括一個可編程邏輯控制器(PLC)和一個用于與該P(yáng)LC交換通信的本地服務(wù)器。該系統(tǒng)還包括一個用于使用互聯(lián)網(wǎng)與該本地服務(wù)器交換通信的無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商(ISP)服務(wù)器，和一個用于與該ISP服務(wù)器交換通信的無線用戶通信設(shè)備。用戶利用互聯(lián)網(wǎng)來遠(yuǎn)程監(jiān)視由該P(yáng)LC控制的過程操作并且使用該無線用戶通信設(shè)備向該P(yáng)LC輸入控制命令。
更具體地，該無線ISP使用該無線用戶通信設(shè)備向用戶提供到互聯(lián)網(wǎng)的接入。該P(yáng)LC被連接到本地服務(wù)器，后者被鏈接到互聯(lián)網(wǎng)并且包括使得PLC和本地服務(wù)器能夠交換通信的通信驅(qū)動器。使用該無線通信設(shè)備，用戶接入互聯(lián)網(wǎng)來與本地服務(wù)器通信，訪問PLC操作數(shù)據(jù)，以及輸入PLC命令和操作響應(yīng)數(shù)據(jù)。因而，一個用戶可以遠(yuǎn)程診斷和校正PLC問題，由此避免在該P(yáng)LC逆地影響它控制的過程時發(fā)生的費(fèi)用。


圖1是按照本發(fā)明的一個實(shí)施例的、用于使用一個便攜式無線設(shè)備遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視一個控制器的系統(tǒng)的簡圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是使用一個便攜式無線設(shè)備遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視一個工業(yè)控制器的系統(tǒng)10的簡圖。系統(tǒng)10包括一個可編程邏輯控制器(PLC)16，一個與PLC 16交換通信的本地服務(wù)器22，一個利用互聯(lián)網(wǎng)來與本地服務(wù)器22交換通信的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商(ISP)服務(wù)器28，以及一個與ISP服務(wù)器28交換通信的無線用戶通信設(shè)備34。無線通信設(shè)備34包括一個用于輸入要在互聯(lián)網(wǎng)上被送到PLC 16的命令和數(shù)據(jù)的用戶輸入設(shè)備40，以及一個用于觀看在互聯(lián)網(wǎng)上從該P(yáng)LC檢索的信息的顯示器46。
操作中，PLC 16用來響應(yīng)于各種輸入而通過輸出控制信號或者命令來控制一個工業(yè)過程(未顯示)。PLC 16是一個類似計(jì)算機(jī)的設(shè)備，它有一個處理器52，可基于存儲在可編程存儲器70中的程序來讀取例如，輸入模塊58的端子處的電壓電平以及向輸出模塊64的端子供電。PLC 16能夠使用多個輸入模塊58以及多個輸出模塊64。用戶用一個存儲在存儲器70中并且由處理器52執(zhí)行的程序?qū)LC 16編程。該程序是一列指令，通過監(jiān)視輸入模塊58的端子來提供期望的結(jié)果，并且基于輸入的狀態(tài)開或者關(guān)輸出模塊64的端子，由此控制一個或多個連接到PLC 16的設(shè)備。
編程設(shè)備(未顯示)使用一種適當(dāng)?shù)木幊陶Z言，例如梯形邏輯來將該程序輸入到存儲器70中。一種示范的編程設(shè)備是手持式程序編制器或者膝上型計(jì)算機(jī)。通常，處理器52連續(xù)地瀏覽存儲在存儲器70中的程序，例如檢查所有輸入模塊58的端子的狀態(tài)并且基于輸入模塊58的讀取來確定要遵循的程序路徑以及更新輸出模塊64的端子。當(dāng)檢查輸入模塊58的狀態(tài)時，PLC 16掃描各個單獨(dú)的輸入端子來確定各個端子的狀態(tài)，即端子是‘開’還是‘關(guān)’。如果在端子處存在電壓則認(rèn)為它是‘開’，而如果無電壓則意味著認(rèn)為該端子是‘關(guān)’。這個數(shù)據(jù)存儲在存儲器70中。然后處理器52執(zhí)行存儲在存儲器70中的程序，并且基于該輸入數(shù)據(jù)，輸出模塊64的各個端子的狀態(tài)被更新。
在一個實(shí)施例中，輸入模塊58是一個從例如限位開關(guān)，電眼和推按鈕的設(shè)備接收離散輸入的輸入模塊。在另一個實(shí)施例中，輸入模塊58是一個模擬輸入模塊，它使用一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器來檢測例如溫度，速度，壓力和位置的變量，并且將該讀出數(shù)據(jù)翻譯成一種處理器52可以讀取的格式。在又一個實(shí)施例中，輸入模塊58是一個從例如機(jī)械開關(guān)的設(shè)備接收例如AC或者DC電流的輸入的輸入模塊。另外，輸入模塊58在輸入模塊58的輸入端子和處理器52之間提供電絕緣來保護(hù)PLC 16不受由電磁干擾(EMI)或者射頻干擾(RFI)所引起的損害。例如光隔離器或者光耦合器的部件被用來在輸入模塊58上提供電絕緣。
輸出模塊64能夠供AC或者DC設(shè)備使用，例如螺線管，中繼器，接觸器，指示燈，LED讀出及其他機(jī)電裝置。PLC 16使用電源來運(yùn)行處理器52和驅(qū)動輸出模塊64的輸出端子，后者被配置成最小化EMI和RFI。因此，輸出模塊64使用例如光隔離器和光耦合器的部件來提供PLC 16和連接到輸出模塊64的負(fù)載(未顯示)之間的電絕緣。在一個可選實(shí)施例中，輸出模塊64是模擬輸出模塊，它使用一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器來產(chǎn)生模擬輸出給例如電動閥和氣胎位置控制設(shè)備的設(shè)備。
監(jiān)控PLC 16使得諸如處理或者維修工程師的人員能夠調(diào)節(jié)過程。在一個實(shí)施例中，使用諸如局域網(wǎng)(LAN)的網(wǎng)絡(luò)將PLC 16連接到本地服務(wù)器22。在PLC 16和本地服務(wù)器22之間的通信機(jī)制是任何適當(dāng)?shù)腜LC協(xié)議，例如以太網(wǎng)上的TCP/IP。而且，本地服務(wù)器22具有一個匹配PLC 16的通信機(jī)制的適當(dāng)通信驅(qū)動器(未顯示)。因此，通過網(wǎng)絡(luò)接入到本地服務(wù)器22的適當(dāng)?shù)娜藛T從PLC 16檢索PLC操作數(shù)據(jù)，分析該數(shù)據(jù)，并且發(fā)送PLC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)和命令到PLC 16。因而，沒有直接接入到PLC 16的工程師監(jiān)視并診斷PLC 16的性能，以及使用到本地服務(wù)器22的網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ?br> 在一個可選實(shí)施例中，現(xiàn)場以外的工程師利用互聯(lián)網(wǎng)來訪問本地服務(wù)器22，由此可以接入PLC 16。使用一個如上所述的網(wǎng)絡(luò)將PLC 16連接到本地服務(wù)器22。另外，本地服務(wù)器22適合于接入互聯(lián)網(wǎng)，由此使得一個裝備著無線通信設(shè)備34的現(xiàn)場以外的工程師能夠利用ISP服務(wù)器28接入互聯(lián)網(wǎng)以及與本地服務(wù)器22通信。通過接入本地服務(wù)器22，該現(xiàn)場以外的工程師可以接入PLC 16來從PLC 16按照需要檢索動態(tài)的PLC操作數(shù)據(jù)。該工程師診斷操作數(shù)據(jù)，然后將PLC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)和適當(dāng)?shù)目刂泼畎l(fā)送到PLC 16以改變或者校正PLC 16的性能。如果該需要的校正動作從異地不可能進(jìn)行，則該現(xiàn)場以外的工程師聯(lián)系現(xiàn)場的工作人員以采取必要的動作。另外，基于該診斷，現(xiàn)場外的工程師有知道在他達(dá)到該位置時需要什么設(shè)備或者物資來校正該問題的優(yōu)勢，由此減少了系統(tǒng)停機(jī)時間。
當(dāng)向PLC 16請求操作數(shù)據(jù)時，本地服務(wù)器22將該數(shù)據(jù)傳送到ISP服務(wù)器28，后者將該數(shù)據(jù)格式化并處理成為無線標(biāo)記語言(WML)。WML是一種打算規(guī)定用于窄帶設(shè)備(包括移動電話，個人數(shù)據(jù)助理(PDA)，尋呼機(jī))的內(nèi)容和用戶界面的標(biāo)記語言。WML被設(shè)計(jì)成供具有小顯示器，有限的用戶輸入設(shè)備，窄帶網(wǎng)絡(luò)連接和有限存儲及計(jì)算資源的無線電設(shè)備使用。
在該操作數(shù)據(jù)被格式化成WML之后，ISP服務(wù)器28利用一種無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)來將該數(shù)據(jù)傳送給無線通信設(shè)備34。WAP是一種開放的，全球的規(guī)范，它使得諸如蜂窩電話，PDA以及尋呼機(jī)的無線電設(shè)備的用戶能夠容易地接入以及在互聯(lián)網(wǎng)上交互信息以及業(yè)務(wù)。WAP彌補(bǔ)了手持無線電設(shè)備的局限，例如小的顯示器和輸入裝置，以及有限的計(jì)算資源，由此豐富了通過無線電設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)接入。
一旦該操作數(shù)據(jù)被變換為WML并且被使用WAP發(fā)送給無線通信設(shè)備34，則該用戶察看并且分析該數(shù)據(jù)。在該用戶分析數(shù)據(jù)之后，用戶利用輸入設(shè)備44來將PLC命令和操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)輸入到無線通信設(shè)備34中。該輸入命令和響應(yīng)數(shù)據(jù)被傳遞給ISP服務(wù)器28，然后發(fā)送給本地服務(wù)器22。本地服務(wù)器22將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)腜LC通信協(xié)議。無線通信設(shè)備34是一個便攜式無線設(shè)備，例如蜂窩電話，PDA，尋呼機(jī)或者任何支持WML瀏覽器的設(shè)備。
在一個與發(fā)電站(未顯示)有關(guān)的示范實(shí)施例中，一個現(xiàn)場以外的工程師利用系統(tǒng)10來確定在PLC 16的缺陷表(未顯示)中有一個問題。該現(xiàn)場以外的工程師經(jīng)由無線通信設(shè)備34清除該缺陷并且繼續(xù)監(jiān)視PLC 16。如果該問題持續(xù)，則該現(xiàn)場以外的工程師進(jìn)一步診斷該問題來確定原因，例如PLC 16的一個特定的I/O模塊(未顯示)是壞的。然后該現(xiàn)場以外的工程師利用該信息來確定用于該I/O模塊的替換部件數(shù)目并且驗(yàn)證一個替換I/O模塊是否現(xiàn)場現(xiàn)有或者是否需要定購該替換部件。使用這個信息，該現(xiàn)場以外的工程師能夠確定當(dāng)他返回時該部件將在現(xiàn)場，由此允許他更迅速地恢復(fù)該發(fā)電站的操作。
因而，通過利用已經(jīng)由蜂窩電話公司構(gòu)造的蜂窩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，一個現(xiàn)場以外的工程師可以經(jīng)由無線通信設(shè)備34從世界上任何有蜂窩互聯(lián)網(wǎng)接入的位置、利用ISP服務(wù)器28，互聯(lián)網(wǎng)和本地服務(wù)器22來監(jiān)視，診斷和控制PLC 16。
盡管本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)各種特定的實(shí)施例來描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明可以用本權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的修改來實(shí)踐。
權(quán)利要求
1.一種使用一個便攜式無線設(shè)備(34)控制和監(jiān)視一個工業(yè)控制器的方法，它利用一個包括可編程邏輯控制器(PLC)(16)，本地服務(wù)器(22)和無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商(ISP)(28)的系統(tǒng)(10)，所述方法包括以下步驟監(jiān)控一個使用可編程邏輯控制器(PLC)的系統(tǒng)；在該P(yáng)LC和一個本地服務(wù)器之間交換通信；在該本地服務(wù)器和一個互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商(ISP)服務(wù)器之間利用互聯(lián)網(wǎng)交換通信；以及在該ISP服務(wù)器和一個無線用戶通信設(shè)備之間交換通信。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述在該P(yáng)LC(16)服務(wù)器和該本地服務(wù)器(22)之間交換通信的步驟還包括從該P(yáng)LC向該本地服務(wù)器發(fā)送PLC操作數(shù)據(jù)的步驟。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述在該本地服務(wù)器(22)和該ISP服務(wù)器(28)之間交換通信的步驟還包括從該本地服務(wù)器向該ISP服務(wù)器發(fā)送PLC操作數(shù)據(jù)的步驟。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于該無線用戶通信設(shè)備(34)包括一個用于顯示信息的顯示器(46)，所述在該ISP服務(wù)器(28)和該無線用戶通信設(shè)備之間交換通信的步驟還包括以下步驟從該ISP服務(wù)器向該無線用戶通信設(shè)備發(fā)送PLC操作數(shù)據(jù)；以及在該無線用戶通信設(shè)備顯示器上顯示PLC操作數(shù)據(jù)。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于該無線用戶通信設(shè)備(34)包括一個用于將信息輸入到無線用戶通信設(shè)備的用戶接口，所述在該ISP服務(wù)器(28)和該無線用戶通信設(shè)備之間交換通信的步驟還包括以下步驟輸入至少一個PLC命令；使用該輸入設(shè)備(40)來輸入PLC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)；從該無線用戶通信設(shè)備向該ISP服務(wù)器發(fā)送至少一個PLC命令；以及從該無線用戶通信設(shè)備向該ISP服務(wù)器發(fā)送該P(yáng)LC操作響應(yīng)數(shù)據(jù)。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述在該本地服務(wù)器(22)和該ISP服務(wù)器(28)之間交換通信的步驟還包括以下步驟使用互聯(lián)網(wǎng)從該ISP服務(wù)器向該本地服務(wù)器發(fā)送至少一個PLC命令；以及使用互聯(lián)網(wǎng)從該ISP服務(wù)器向該本地服務(wù)器發(fā)送該P(yáng)LC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述在該P(yáng)LC(16)和該本地服務(wù)器(22)之間交換通信的步驟還包括以下步驟從該本地服務(wù)器向該P(yáng)LC發(fā)送該至少一個PLC命令；以及從該本地服務(wù)器向該P(yáng)LC發(fā)送該P(yáng)LC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述監(jiān)控步驟還包括以下步驟使用該至少一個PLC命令來控制該P(yáng)LC(16)的操作；以及使用該P(yáng)LC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)來控制該P(yáng)LC的操作。
9.一種使用一個無線電設(shè)備(34)來控制和監(jiān)視一個工業(yè)控制器的系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括一個可編程邏輯控制器(PLC)(16)；一個被配置成與所述PLC交換通信的本地服務(wù)器(22)；一個被配置成使用互聯(lián)網(wǎng)與所述本地服務(wù)器交換通信的無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商(ISP)服務(wù)器(28)；以及一個被配置成與所述ISP服務(wù)器交換通信的無線用戶通信設(shè)備。
10.按照權(quán)利要求9的系統(tǒng)(10)，其特征在于所述本地服務(wù)器(22)還被配置成從所述PLC(16)訪問PLC操作數(shù)據(jù)。
11.按照權(quán)利要求10的系統(tǒng)(10)，其特征在于所述本地服務(wù)器(22)還被配置成將該P(yáng)LC操作數(shù)據(jù)傳遞給所述ISP服務(wù)器(28)。
12.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)(10)，其特征在于所述ISP服務(wù)器(28)還被配置成將該P(yáng)LC操作數(shù)據(jù)傳遞給所述無線用戶通信設(shè)備(34)。
13.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)(10)，其特征在于所述無線用戶通信設(shè)備(34)還被配置成顯示該P(yáng)LC操作數(shù)據(jù)。
14.按照權(quán)利要求9的系統(tǒng)(10)，其特征在于所述無線用戶通信設(shè)備(34)還被配置成啟動至少一個PLC命令以及將該P(yáng)LC命令傳遞給所述ISP服務(wù)器(28)。
15.按照權(quán)利要求14的系統(tǒng)(10)，其特征在于所述無線用戶通信設(shè)備(34)還被配置成啟動PLC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)以及將該P(yáng)LC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)傳遞給所述ISP服務(wù)器(28)。
16.按照權(quán)利要求15的系統(tǒng)(10)，其特征在于所述ISP服務(wù)器(28)還被配置成將該至少一個PLC命令和該P(yáng)LC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)傳遞給所述本地服務(wù)器(22)。
17.按照權(quán)利要求16的系統(tǒng)(10)，其特征在于所述本地服務(wù)器(22)還被配置成將該至少一個PLC命令和該P(yáng)LC操作的響應(yīng)數(shù)據(jù)傳遞給所述PLC(16)。
18.按照權(quán)利要求9的系統(tǒng)(10)，其特征在于所述無線用戶通信設(shè)備(34)包括一個被配置用于將信息輸入給所述無線通信設(shè)備的用戶接口(40)；以及一個被配置成顯示該用戶輸入信息和由所述無線通信設(shè)備從所述ISP服務(wù)器(28)收到的信息的顯示器(42)。
全文摘要
一種使用一個便攜式無線設(shè)備(34)控制和監(jiān)視一個工業(yè)控制器的系統(tǒng)(10)和方法。該系統(tǒng)包括一個可編程邏輯控制器(PLC)(16),一個用于與該P(yáng)LC交換通信的本地服務(wù)器(22),一個使用互聯(lián)網(wǎng)與該本地服務(wù)器交換通信的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商(ISP)服務(wù)器(28),以及一個與該ISP服務(wù)器交換通信的無線用戶通信設(shè)備。用戶利用互聯(lián)網(wǎng)來監(jiān)視PLC的操作以及使用無線用戶通信設(shè)備將控制命令輸入到該P(yáng)LC。
文檔編號G05B23/02GK1364021SQ0114275
公開日2002年8月14日 申請日期2001年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月6日
發(fā)明者D·W·賽克斯頓 申請人:通用電氣范努克北美自動化公司