本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種工業(yè)控制器、包括該工業(yè)控制器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及自動(dòng)化工程裝置和方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域正在全球范圍內(nèi)發(fā)揮越來越重要的作用，是推動(dòng)科技創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)穩(wěn)定的重要力量。但與此同時(shí)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也在變得愈發(fā)激烈，要求以更快的速度交付根據(jù)用戶要求而定制的產(chǎn)品。此外，還必須不斷提高生產(chǎn)力水平，才能夠應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的成本壓力。

自動(dòng)化工程工具是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中用于工程組態(tài)、編程、模擬和調(diào)試自動(dòng)化設(shè)備的基礎(chǔ)，尤其是在具有大量現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工業(yè)生產(chǎn)和制造行業(yè)中，可使生產(chǎn)運(yùn)行更快速、更靈活和更智能，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。

目前，為了實(shí)現(xiàn)工廠生命周期內(nèi)所有業(yè)務(wù)和設(shè)備的集成，自動(dòng)化工程工具中通常具有統(tǒng)一的工程組態(tài)數(shù)據(jù)庫，這使得自動(dòng)化工程工具的功能和規(guī)模日益增長(zhǎng)，相應(yīng)地，這也對(duì)自動(dòng)化工程工具的軟件和硬件運(yùn)行環(huán)境的要求日益提高。此外，當(dāng)有新的自動(dòng)化設(shè)備上市或者對(duì)現(xiàn)有的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行更新時(shí)，自動(dòng)化工程工具也需要相應(yīng)地加以更新。

同時(shí)，為了使生產(chǎn)運(yùn)行更快速、更靈活和更智能，具有分布式智能控制的自動(dòng)化系統(tǒng)也逐漸成為當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。這將要求更多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有智能，并能夠與自動(dòng)化工程工具進(jìn)行通信，以對(duì)其進(jìn)行工程組態(tài)、編程、模擬和調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)分布式的智能控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于使工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)分布式的智能控制。

此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的還在于使自動(dòng)化工程工具更為靈活便捷，易 于工業(yè)用戶的使用。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種工業(yè)控制器，包括：

一數(shù)字化模型管理單元，被配置為記錄和管理一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化模型，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由所述數(shù)字化模型描述并可受所述工業(yè)控制器控制；

一模型訪問接口，被配置為與所述數(shù)字化模型管理單元通信，進(jìn)行所述數(shù)字化模型的上載和/或下載。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，包括：如上所述的工業(yè)控制器。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述另一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種自動(dòng)化工程裝置，包括：

一人機(jī)接口單元，被配置為可接收一數(shù)字化模型配置文件；

一數(shù)字化模型生成單元，被配置為根據(jù)所述數(shù)字化模型配置文件生成所一數(shù)字化模型，該數(shù)字化模型用于描述一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；

一數(shù)字化模型處理單元，被配置為可向如上所述的工業(yè)控制器上載所述數(shù)字化模型。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述另一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種自動(dòng)化工程方法，包括：

接收一數(shù)字化模型配置文件；

根據(jù)所述數(shù)字化模型配置文件生成所一數(shù)字化模型，該數(shù)字化模型用于描述一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；

向如上所述的工業(yè)控制器上載所述數(shù)字化模型。

通過根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工業(yè)控制器，能夠記錄和管理用來描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的所述數(shù)字化模型，并能夠?qū)λ鰯?shù)字化模型進(jìn)行上載和/或下載，因而可以將自動(dòng)化工程工具中所記錄的統(tǒng)一的工程組態(tài)數(shù)據(jù)庫分布式地記錄并存儲(chǔ)在所述工業(yè)控制器中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工程工具的輕量化，使自動(dòng)化工程工具更為靈活便捷，易于工業(yè)用戶的使用。

同時(shí)，通過所述工業(yè)控制器，分布式地記錄并存儲(chǔ)所述數(shù)字化模型，能夠與所述自動(dòng)化工程裝置進(jìn)行通信，并對(duì)所述數(shù)字化模型所描述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行工程組態(tài)、編程、模擬和調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)分布式的智能控制。

附圖說明

本發(fā)明的其它特點(diǎn)、特征、優(yōu)點(diǎn)和益處通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得更加顯而易見。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的工業(yè)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的工業(yè)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)化工程裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)化工程方法的流程示意圖；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)化工程設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的工業(yè)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖，其可以由軟件、硬件或軟硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。如圖1所示，該工業(yè)控制器10包括：

一數(shù)字化模型管理單元12，被配置為記錄和管理一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化模型，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由所述數(shù)字化模型描述并可受所述工業(yè)控制器控制；

一模型訪問接口14，被配置為與所述數(shù)字化模型管理單元通信，進(jìn)行所述數(shù)字化模型的上載和/或下載。

通過上述實(shí)施例的工業(yè)控制器10，能夠記錄和管理用來描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的所述數(shù)字化模型，例如將所述數(shù)字化模型記錄在一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器中，并能夠?qū)λ鰯?shù)字化模型進(jìn)行上載和/或下載，例如通過一自動(dòng)化工程裝置向所述工業(yè)控制器10上載所述數(shù)字化模型和/或從所述工業(yè)控制器10下載所述數(shù)字化模型，因而可以將自動(dòng)化工程工具中所記錄的統(tǒng)一的工程組態(tài)數(shù)據(jù)庫分布式地記錄并存儲(chǔ)在所述工業(yè)控制器10中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工程工具的輕量化，使自動(dòng)化工程工具更為靈活便捷，易于工業(yè)用戶的使用。

同時(shí)，通過上述實(shí)施例的工業(yè)控制器10，分布式地記錄并存儲(chǔ)所述數(shù)字化模型，能夠與自動(dòng)化工程工具進(jìn)行通信，并對(duì)所述數(shù)字化模型所描述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行工程組態(tài)、編程、模擬和調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)分布式的智能控制。

為了使工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)更好地相互兼容，并互聯(lián)互通，所述數(shù)字化模型可以包括如下標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)與接口：

幾何參數(shù)，被配置為描述所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的幾何特性；

運(yùn)動(dòng)學(xué)和/或物理參數(shù)，被配置為描述所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)和/或物理特性；

邏輯接口，被配置為描述所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入和/或輸出接口。

例如，以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為傳輸帶(conveyor)為例，上述幾何參數(shù)包括所述傳輸帶的長(zhǎng)、寬、高等尺寸參數(shù)，用來描述該傳輸帶的幾何特性；上述運(yùn)動(dòng)學(xué)和/或物理參數(shù)包括：傳輸帶的速度、傳輸帶的正/反轉(zhuǎn)方向以及傳輸?shù)牟馁|(zhì)(如皮帶或金屬帶等)，其中，傳輸帶的速度和傳輸帶的正/反轉(zhuǎn)方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，傳輸帶的材質(zhì)為物理參數(shù)，且傳輸帶的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和物理參數(shù)相互關(guān)聯(lián)；上述邏輯接口包括所述傳輸帶的邏輯輸入和/或輸出接口，如所述傳輸帶的上/下游設(shè)備。

應(yīng)當(dāng)理解，在描述其它類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)，運(yùn)動(dòng)學(xué)和物理參數(shù)并非須同時(shí)存在。在不同的具體應(yīng)用中，用來描述一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化模型可以根據(jù)需要只包括運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)或物理參數(shù)。所述邏輯接口應(yīng)被理解為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所具有的邏輯功能接口，例如可以是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所使用的輸入和/或輸出參數(shù)，其并非必然對(duì)應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的物理連接關(guān)系。

通過上述標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)和接口，便可使所述數(shù)字化模型具有統(tǒng)一的、規(guī)范化的格式，從而使工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠方便地互聯(lián)互通，更好地支持自動(dòng)化系統(tǒng)的分布式智能控制。

除上述參數(shù)和接口外，所述數(shù)字化模型還可以進(jìn)一步包括顯示參數(shù)，被配置為描述所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的圖形用戶界面(GUI)特性，以支持工程組態(tài)、編程、模擬和調(diào)試過程中的圖形化操作。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的工業(yè)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖，其可以由軟件、硬件或軟硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，該工業(yè)控制器20除包括一數(shù)字化模型管理單元22以及一模型訪問接口24之外，還包括一網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元26。所述數(shù)字化模型管理單元22及模型訪問接口24的說明可以參見上述結(jié)合圖1所示實(shí)施例的有關(guān)描述，在此不再贅述。

在該實(shí)施例中，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元26，被配置為可與另一工業(yè)控制器 進(jìn)行主從通信。所述另一工業(yè)控制器可以是與所述工業(yè)控制器20對(duì)等的設(shè)備，可用來控制另一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。通過網(wǎng)路服務(wù)單元26，所述工業(yè)控制器20和所述另一工業(yè)控制器便可通過主從通信進(jìn)行級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工廠生命周期內(nèi)所有業(yè)務(wù)和設(shè)備的集成。

此外，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元26，還被配置為可與一自動(dòng)化工程裝置進(jìn)行通信，進(jìn)行所述數(shù)字化模型的上載和/或下載。例如，在所述工業(yè)控制器20中預(yù)先記錄了用于描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化模型，則在通過所述自動(dòng)化工程裝置進(jìn)行工程組態(tài)的過程中，所述自動(dòng)化工程裝置可以作為一個(gè)客戶端，通過所述工業(yè)控制器20的所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元26，從所述工業(yè)控制器20中下載所述數(shù)字化模型，以進(jìn)行工程組態(tài)，以及后續(xù)的編程、模擬和調(diào)試等操作。在所述數(shù)字化模型所描述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行更新時(shí)，也可以通過所述自動(dòng)化工程工具對(duì)所述數(shù)字化模型進(jìn)行相應(yīng)的更新，然后通過所述工業(yè)控制器20的所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元26，向所述工業(yè)控制器20中上載所述數(shù)字化模型，以對(duì)所述數(shù)字化模型進(jìn)行更新和存儲(chǔ)。

在所述工業(yè)控制器20通過主從通信方式與另一工業(yè)控制器相連接，或是通過服務(wù)器-客戶端方式與所述自動(dòng)化工程裝置相連接時(shí)，所述工業(yè)控制器20還可進(jìn)一步包括一工業(yè)以太網(wǎng)接口28，如圖2所示，其被配置為可提供所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元26與所述另一工業(yè)控制器或所述自動(dòng)化工程裝置的網(wǎng)絡(luò)連接。所述工業(yè)以太網(wǎng)接口例如為Profinet或Ethercat接口。

相應(yīng)于本發(fā)明的實(shí)施例所提供的工業(yè)控制器，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還提供了一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如圖3所示，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所提供的工業(yè)控制器31。所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30例如可以通過I/O接口、現(xiàn)場(chǎng)總線接口或USB接口等與所述工業(yè)控制器31連接，從而實(shí)現(xiàn)與所述工業(yè)控制器的快速集成，以使所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備30能夠支持分布式的智能控制。為此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工業(yè)控制器可進(jìn)一步包括I/O接口、現(xiàn)場(chǎng)總線接口及USB接口中的任一種或任意組合，以滿足與不同類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接需要。例如，與閥門或傳輸帶等類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接時(shí)，所述工業(yè)控制器可進(jìn)一步包括I/O接口，以進(jìn)行開/關(guān)控制或起/停控制；與電機(jī)或變頻器等類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接時(shí)，所述工業(yè)控制器可進(jìn)一步包括現(xiàn)場(chǎng)總線接口，以傳輸數(shù)據(jù)和控制信號(hào)；與HMI等類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接時(shí)，所述工業(yè)控制器可進(jìn)一 步包括USB接口，以傳輸控制和圖像信號(hào)。

應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工業(yè)控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的集成方式并不限于上述舉例說明的I/O接口、現(xiàn)場(chǎng)總線接口和USB接口等連接方式，而是可以根據(jù)具體應(yīng)用的需要進(jìn)行設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還提供了一種自動(dòng)化工程裝置，其可以由軟件、硬件或軟硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。圖4示出了根該實(shí)施例的自動(dòng)化工程裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該自動(dòng)化工程裝置40包括：

一人機(jī)接口單元42，被配置為可接收一數(shù)字化模型配置文件；

一數(shù)字化模型生成單元44，被配置為根據(jù)所述數(shù)字化模型配置文件生成所一數(shù)字化模型，該數(shù)字化模型用于描述一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；

一數(shù)字化模型處理單元46，被配置為可向根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所提供的工業(yè)控制器上載所述數(shù)字化模型。

通過上述實(shí)施例提供的所述自動(dòng)化工程裝置40，可生成用于描述一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的所述數(shù)字化模型，并向根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所提供的工業(yè)控制器上載所述數(shù)字化模型，以對(duì)所述數(shù)字化模型進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)。由于所述數(shù)字化模型一經(jīng)生成便被上載并存儲(chǔ)在所述工業(yè)控制器中，因此，所述自動(dòng)化工程裝置更為輕量化，易于工業(yè)用戶的使用。

在該實(shí)施例中，所述數(shù)字化模型配置文件可以由工業(yè)用戶通過所述人機(jī)接口單元42輸入，其中例如包括一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的三維圖形數(shù)據(jù)以及該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的邏輯接口，所述三維圖像數(shù)據(jù)例如可來自于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)三維圖形文件，其中包括所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的幾何參數(shù)，及運(yùn)動(dòng)學(xué)和/或物理參數(shù)。

所述數(shù)字化模型生成單元44可以由軟件實(shí)現(xiàn)，例如通過C#語言實(shí)現(xiàn)的所述數(shù)字化模型生成單元44，其讀入所述數(shù)字化模型配置文件，提取該文件中包括幾何參數(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和/或物理參數(shù)以及邏輯接口信息，并相應(yīng)轉(zhuǎn)換成所述數(shù)字化模型，以用于描述所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

所述數(shù)字化模型處理單元46可通過一工業(yè)以太網(wǎng)接口與所述工業(yè)控制器建立通信連接，具體地例如，與所述工業(yè)控制器的所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元通過客戶端-服務(wù)器方式進(jìn)行通信，以向所述工業(yè)控制器上載所述數(shù)字化模型。此外，所述數(shù)字化模型處理單元46還可進(jìn)一步用于從所述工業(yè)控制器中下載所述數(shù)字化模型，以進(jìn)行工程組態(tài)，以及后續(xù)的編程、模擬和調(diào)試等操作。

在本實(shí)施例中，為了更為便于工業(yè)用戶的操作和使用，如圖4所示，該自動(dòng)化工程裝置40還可進(jìn)一步包括一顯示單元48，被配置為對(duì)所述數(shù)字化模型進(jìn)行圖形顯示，從而使工業(yè)用戶可以對(duì)所述數(shù)字化模型進(jìn)行圖形化地操作，方便用戶進(jìn)行工程組態(tài)、編程、模擬和調(diào)試等操作。

相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例所提供的自動(dòng)化工程裝置，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還提供了一種自動(dòng)化工程方法。圖5示出了根該實(shí)施例的自動(dòng)化工程方法的流程示意圖。如圖5所示，該自動(dòng)化工程方法50包括如下步驟：

步驟52：接收一數(shù)字化模型配置文件；

步驟54：根據(jù)所述數(shù)字化模型配置文件生成一數(shù)字化模型，該數(shù)字化模型用于描述一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；

步驟56，向根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所提供的工業(yè)控制器上載和/或下載所述數(shù)字化模型。

對(duì)于步驟52至步驟54的說明可以參見上述結(jié)合圖4所示實(shí)施例的有關(guān)描述，在此不再贅述。

此外，如圖5所示的該自動(dòng)化工程方法還可進(jìn)一步包括：

步驟58：對(duì)所述數(shù)字化模型進(jìn)行圖形顯示。

現(xiàn)在參考圖6，其示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)化工程設(shè)備60的結(jié)構(gòu)示意圖。該設(shè)備60可以包括存儲(chǔ)器62和處理器64。存儲(chǔ)器62可以存儲(chǔ)可執(zhí)行指令。處理器64可以根據(jù)存儲(chǔ)器62所存儲(chǔ)的可執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)前述自動(dòng)化工程裝置40的各個(gè)單元所執(zhí)行的操作。

此外，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種機(jī)器可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有可執(zhí)行指令，當(dāng)所述可執(zhí)行指令被執(zhí)行時(shí)，使得機(jī)器執(zhí)行處理器64所實(shí)現(xiàn)的操作。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，雖然本說明書是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其它實(shí)施方式。

以上所述僅為本發(fā)明示例性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。