平衡工业自动化系统中的负载的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开内容总体上涉及使工业自动化系统内的装置变得能够认知到属于该设备被定位于其中的工业自动化系统或该工业自动化系统的一部分的某些属性。更具体地，本公开内容涉及用于由工业自动化装置相对于工业自动化系统的各部分或该工业自动化系统整体来分析其所接收到的数据的系统和方法。
【背景技术】
【发明内容】
[0002]在一种实施方式中，工业自动化控制系统可以从与工业自动化系统内的至少两个部件关联的至少两个控制系统接收处理信息。处理信息可以包括针对至少两个控制系统中的每个的处理负荷值。然后，工业自动化控制系统可以在至少两个控制系统之间的总处理负荷不平衡时对与所述至少两个控制系统关联的处理负荷进行分配。
[0003]在另一实施方式中，控制器可以在第一时间从与工业自动化系统内的至少两个部件关联的至少两个控制系统接收第一组处理数据。然后，处理器可以在第二时间从至少两个控制系统接收第二组处理数据。第一组处理数据可以包括针对至少两个控制系统中的每个的第一处理负荷值，以及第二组处理数据可以包括针对至少两个控制系统中的每个的第二处理负荷值。然后，处理器可以在针对至少两个控制系统中的每个的第一处理负荷值与针对至少两个控制系统中的每个的第二处理负荷值之间的差值超过阈值时对与所述至少两个控制系统中的至少一部分关联的处理负荷进行分配。
[0004]在又一实施方式中，非暂态计算机可读介质可以包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令可以接收与工业自动化系统内的至少一个层级级别关联的第一组功耗数据。然后，工业自动化控制系统可以在第一组功耗数据指示与至少一个层级级别关联的功耗大于阈值时将第一组命令发送给对至少一个层级级别中的至少一个部件进行操作的至少一个控制系统。第一组命令可以对至少一个部件的操作进行调节以实现小于阈值的功耗。
【附图说明】
[0005]当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些以及其他特征、方面和优点将变得更容易理解，在附图中，相似的附图标记表示贯穿附图的相似的部件，在附图中:
[0006]图1示出了表示根据本文中所呈现的实施方式的工业自动化系统的示例层级级别的框图；
[0007]图2示出了根据本文中所呈现的实施方式的可以在图1的工业自动化系统内采用的示例控制系统的框图；
[0008]图3示出了根据本文中所呈现的实施方式的图1的工业自动化系统的工业控制系统内的部件的框图；
[0009]图4示出了根据本文中所呈现的实施方式的图1的工业自动化系统的示例；
[0010]图5示出了描绘了根据本文中所呈现的实施方式的图4的示例工业自动化系统的层级级别的框图；
[0011]图6示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于在与图1的工业自动化系统相关联的工业自动化网络中建立工业控制系统的存在的方法的流程图；
[0012]图7示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于识别与图1的工业自动化系统相关联的工业自动化网络中的工业控制系统的存在的方法的流程图；
[0013]图8示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于确定图1的工业自动化系统中的部件之间的关系信息的方法的流程图；
[0014]图9示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于基于图1的工业自动化系统中的部件之间的关系信息来控制工业自动化部件的操作的方法的流程图；
[0015]图10示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于在从图1的工业自动化系统中的部件中的至少一个接收到命令之后调整工业自动化部件的操作的方法的流程图；
[0016]图11示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于向工业控制系统提供对图1的工业自动化系统的一部分的自动控制级别的方法的流程图；
[0017]图12A、图12B和图12C示出了描绘了根据本文中所呈现的实施方式的可以用于选择可以指定工业控制系统对其进行自动控制的图4的示例工业自动化系统的层级级别的范围的滑动可视化部件的不同选择的框图；
[0018]图13示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于基于用户的凭证、关于图1的工业自动化系统的各层级级别来修改工业控制系统的控制功能的方法的流程图；
[0019]图14示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于平衡图1的工业自动化系统中的控制系统的处理工作负荷的方法的流程图；
[0020]图15示出了根据本文中所呈现的实施方式的能够用于图1的工业自动化系统中的控制系统的示例通信网络的框图；
[0021]图16示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于基于所预测的针对控制系统的工作负荷来平衡图1的工业自动化系统中的控制系统的处理工作负荷的方法的流程图；
[0022]图17示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于电力平衡图1的工业自动化系统的操作的方法的流程图；
[0023]图18示出了根据本文中所呈现的实施方式的可以在图1的工业自动化系统中采用的数据分析系统的框图；
[0024]图19示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于基于大数据分析来控制图1的工业自动化系统中的一个或更多个部件的操作的方法的流程图；
[0025]图20示出了用于在图19的用于控制部件的操作的方法期间、在已经识别到相似的数据形态之后执行各种类型的分析的方法的流程图；
[0026]图21示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于广播图1的工业自动化系统中的数据和数据标签的方法的流程图；
[0027]图22示出了根据本文中所呈现的实施方式的由图21的方法所输出的数据馈送通道的示例框图；
[0028]图23示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于使远程控制系统能够订阅特定控制系统的数据馈送通道的方法330的流程图；
[0029]图24示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于组织在数据馈送通道中所发布的数据的方法的流程图；以及
[0030]图25示出了根据本文中所呈现的实施方式的用于分析在数据馈送通道中所发布的数据的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面将描述一个或更多个【具体实施方式】。为了提供对这些实施方式的简要描述，在本说明书中并未描述实际实现的所有特征。应当认识到的是，在任何这样的实际实现的开发中，如在任何工程学或设计项目中，必须做出例如遵循系统相关或业务相关的约束条件的多个特定于该实现的决策(其可以在各个实现之间改变)来实现开发者的目标。此夕卜，应当认识到的是，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，然而对于具有本公开内容的益处的本领域技术人员，不过是承担设计、加工和制造的过程。
[0032]在介绍本发明的各种实施方式的元素时，冠词“一(a)”、“一个(an)”、“该(the)”和“所述(said) ”意指存在一个或更多个元素。术语“包括(comprising) ”、“包括(including) ”和“具有(having) ”意在包括性的并且意指可以存在除所列出的元素之外的另外的元素。
[0033]本公开内容的实施方式总体上意在可以采用多个工业自动化部件来执行各种工业过程的工业自动化系统。在一种实施方式中，工业自动化部件中的每一个能够连接至工业自动化网络，该工业自动化网络可以便于所连接的工业自动化部件中的每一个之间的通信。工业自动化网络可以包括可以被实现为局域网(LAN)、广域网(WAN)等的任何有线或无线网络。因此，工业自动化部件可以包括使该工业自动化部件在一旦被连接至工业自动化网络时能够被识别的性质。此外，已经连接至工业自动化系统的每个工业自动化部件能够在其他工业自动化部件连接至工业自动化网络时识别它们。通过提供被工业自动化部件识别以及识别其他工业自动化部件的能力，工业自动化系统中所采用的对应于所连接的工业自动化部件的设备和控制器可以认识到它们存在的工业自动化环境。使用该认识信息，设备和控制器可以通过与其他工业自动化部件通信并且修改设备和控制器的某些操作来更高效地控制工业自动化系统的操作，以使工业自动化系统中所使用的能量的效率、工业自动化系统的生产或其任意组合最大化。
[0034]在某些情形下，一旦工业自动化部件彼此识别并且经由工业自动化网络来彼此通信，每个工业自动化部件就可以经由工业自动化网络认识到属于工业自动化系统中的其他工业自动化部件的各种属性。因此，每个工业自动化部件可以关于其他工业自动化部件的属性来优化其在工业自动化系统内的相应操作。例如，工业自动化部件可以从可以处于工业自动化系统的相同部分或不同部分中的其他部件接收数据。该数据可以包括针对其他部件的系统配置、针对其他部件的维护计划、针对其他部件的系统设计修改、针对部件的用户偏好以及可以存储在其他部件中或可以由其他部件获取的任何其他数据。
[0035]在一种实施方式中，在从其他部件接收到数据之后，相应工业自动化部件然后可以关于工业自动化系统的不同范围或层级级别对所接收的数据进行处境化。也就是说，相应工业自动化部件可以将所接收的数据关联至工业自动化系统的范围或层级级别。通过关于工业自动化系统的不同范围来分析所接收到的数据，相应工业自动化部件可以调整其操作并且发送命令以调整其他部件的操作，从而更有效且高效地控制整个工业自动化系统的操作。此外，相应工业自动化部件关于工业自动化系统的不同范围来对数据进行处境化的能力可以提高在操作和维护整个工业自动化系统或工业自动化系统的各部分时的用户体验。
[0036]作为介绍，图1描绘了可以表示工业自动化系统10的层级级别的示例的框图。工业自动化系统10可以为材料处理、包装工业、制造、处理、批处理或采用使用一个或更多个工业自动化部件的任何技术领域中的任何系统。在一种实施方式中，工业自动化系统10可以包括工厂12，该工厂12可以包含整个工业自动化系统10的一部分。因此，工业自动化系统10可以包括另外的工厂14，该另外的工厂14可以与工厂12—起被采用以执行工业自动化过程等。
[0037]每个工厂12 (或工厂14)可以被分成多个区域16，该区域16可以例如包括使用不同类型的工业自动化部件的不同生产过程。在一个示例中，一个区域16可以包括子组件生产过程，并且另一区域16可以包括核心生产过程。在另一示例中，每个区域16可以与在制造过程中被执行的不同操作有关。例如，在果冻豆(jelly bean)制造系统中，区域16可以包括果冻豆制作区域、包装区域、水过滤区域等。在又一示例中，该区域可以包括其中可以执行特定工业过程的生产线。还参考果冻豆制造系统示例，生产线可以包括可以产生果冻豆的烹饪线、可以根据相应口味对果冻豆进行分类的分类线、以及可以将果冻豆包装至盒中的包装线等。
[0038]区域16还可以与关于工业自动化系统10的多个部件20的物理位置相关联。区域16还可以与工业自动化系统10的不同规则区域(例如批操作区域、连续操作区域、离散操作区域、库存操作区域)等有关。
[0039]区域16可以被再分成更小的单位或单元18，该单元18可以进一步被再分成部件20。使用上述示例，子组件生产过程区域16可以被再分成单元18，该单元18可以代表可以用于执行子组件生产过程的一个方面的工业自动化部件20的特定组。同样，单元18可以包括区域16的一部分例如生产线的第一部分。单元18还可以包括特定程序的不同部分。
[0040]这些单元18然后可以被再分成部件20，部件20可以对应于单个的工业自动化部件，例如控制器、输入/输出(I/O)模块、电机控制中心、电机、人机接口(HMI)、操作者接口、接触器、起动器、传感器、驱动器、继电器、保护设备、开关机构、压缩机、网络开关(例如，以太网开关、模块化管理的、固定管理的、服务路由器、工业的、未管理的等)等。虽然工厂12、工厂14、区域16和单元18在术语上被称为工厂、区域和单元，但是应当注意的是，在各种工业中，这些分组可以在不同工业等中被不同地称呼。例如，分组可以在术语上被称为单位、区域、站等。
[0041]部件20还可以与各种工业装备(例如混合器、机器输送机、储槽、滑道、专用的原始装备制造商机器等)有关。部件20还可以与由装备所使用的设备(例如扫描仪、计量器、阀门、流量计等)相关联。在一种实施方式中，可以由单个控制器(例如，控制系统)来控制或操作部件20的每个方面。在另一种实施方式中，可以经由多个控制器(例如，控制系统)来分配部件20的控制和操作。
[0042]部件20可以用在相应的单元18、区域16或工厂12内以执行针对相应单元18、区域16或工厂12的各种操作。在某些实施方式中，部件20可以在通信上彼此耦接、在通信上耦接至工业控制系统22等。另外地，工业控制系统22还可以在通信上耦接至可以监视和/或控制每个单元18、区域16或工厂12的操作的一个或更多个控制系统。
[0043]因此，工业控制系统22可以为计算设备，该计算设备可以包括通信能力、处理能力等。例如，工业控制系统22可以为控制器，例如可编程逻辑控制器(PLC)、可编程自动化控制器(PAC)或可以监视、控制和操作工业自动化设备或部件的任何其他控制器。工业控制系统22可以被并入任何物理设备(例如，工业自动化部件20)中或者可以被实现为单机计算设备(例如，通用计算机)，例如桌上型计算机、膝上型计算机、平板计算机、移动设备计算设备等。
[0044]在某些实施方式中，工业控制系统22可以被实现在使工业自动化部件20能够彼此连接和通信的设备内。例如，工业控制系统22可以被实现在网络路由器和/或开关内。以此方式，网络路由器和/或开关可以对工业控制系统22进行托管，该工业控制系统22可以用于基于分析的结果来更高效或有效地控制和操作相应工业自动化部件20。
[0045]除了以上所提及的物理设备，工业控制系统22还可以包括前述物理设备中的任何物理设备的基于软件的仿真。例如，工业控制系统22可以被实现为可以与某些硬件控制器、设备等执行相似的操作的软件模块。同样，工业控制系统22可以创建硬件部件(例如，控制器、I/O模块)的虚拟实例。这些虚拟实例可提供工业控制系统22可以被实现成监视和控制工业自动化部件20的较灵活的方式。
[0046]在一个实施方式中，工业控制系统22可以在可访问的云平台(S卩，云计算系统)、一个或更多个服务器和各种计算设备(例如，通用计算机)等中虚拟地实现。因此，工业控制系统22可以作为软件控制器或云计算系统运行的控制引擎来操作。通过在云计算系统中虚拟地实现工业控制系统22，工业控制系统可以使用分布式计算架构来执行各种分析并且控制操作。由于与工业自动化部件20、单元18、区域16和工厂14相关联的越来越多的数据变得可用，云计算系统中的分布式计算架构可以使得数据分析被更有效地执行。也就是说，由于云计算系统可以合并许多计算系统和处理器来执行数据分析，所以能够更迅速地获得分析的结果。以此方式，工业自动化部件20、单元18、区域16和工厂14的相应操作可以被实时地或接近实时地控制。
[0047]考虑到前述内容，应当理解的是，贯穿本公开内容所提及的工业控制系统22被实现为用于对工业自动化部件20、单元18、区域16和工厂14进行监视和/或操作的物理部件和/或虚拟部件(即，基于软件的)。此外，通过提供将工业控制系统22合并至各种类型的环境中的能力，工业自动化系统10可以非常适合于通过增加新的工业自动化部件20来扩展和扩大。
[0048]图2示出了可以与工业控制系统22 —起使用的示例性控制系统23。如图2所示，工业控制系统22可以在通信上耦接至操作者接口 24，该操作者接口 24可以用于修改和/或查看工业控制系统22的设定和操作。操作者接口 24的可以是用户接口，该用户接口可以包括用于与工业控制系统22进行通信的显示器和输入设备。显示器可以用于显示由工业控制系统22生成的各种图像，例如用于操作工业控制系统22的图形用户接口(GUI)。例如，显示器可以是任何类型的显示器，例如液晶显示器(IXD)、等离子显示器或有机发光二极管(OLED)显示器。另外地，在一个实施方式中，显示器可以被设置成与可以用作工业控制系统22的控制接口的一部分的触敏机构(例如，触摸屏)结合。在一些实施方式中，操作者接口 24可以被称为人机接口、人接口机器等。
[0049]工业控制系统22还可以在通信上耦接至输入/输出(I/O)模块25。I/O模块25可以使工业控制系统22与工业自动化系统中的各种设备进行通信。此外，I/O模块25可以使工业控制系统22从各种设备接收信息，以使得该信息可以提供关于该工业自动化系统的参考点和其它细节，以协助工业控制系统22认识工业控制系统22可以操作的环境。
[0050]通常，工业控制系统22还可以在通信上耦接至可以用于控制或管理工业自动化系统的操作的某些设备。例如，在一个实施方式中，工业控制系统22可以耦接至驱动器26。驱动器26可以是电驱动器，该电驱动器可以使用整流电路和逆变电路将一个输入的交流(AC)电压变换成可控制的AC电压。在一个实施方式中，工业控制系统22中可以是可以控制驱动器26的操作的控制器。驱动器26可以耦接至电机27，该电机27可以操作部件，例如输送机28等。在一个实施方式中，工业控制系统22可以经由以太网/IP、控制网络、设备网络或任何其他工业通信网络协议在通信上耦接至操作者接口 24、1/0模块25或驱动器26等。
[0051]考虑到控制系统23并且参照如图1，驱动器26、电机27和输送机28均可以被认为是单个部件20。然而，驱动器26、电机27和输送机28也可以被认为是特定单元18、区域16和工厂12的一部分。因此，工业控制系统22可以有能力调整部件20、单元18、区域16和工厂12的操作。例如，通过调整驱动器26的操作，工业控制系统22可以调整电机27和输送机28的操作。因此，工业控制系统22可以调整以输送机28作为部件的单元18、区域16和工厂12的操作。通过了解就每个区域16、每个单元18和每个部件20而言每个部件20与工业自动化系统10可以如何相关，工业控制系统22可以开始变得能够更有效地管理工业自动化系统10的操作(例如，生产、能源使用、设备的生命周期)。
[0052]如上面所提及的，工业控制系统22可以是可以包括通信能力和处理能力等的控制器或任何计算设备。图3示出了工业控制系统22的可以用于执行本文所描述的技术的部件的详细框图30。现在参照图3，工业控制系统22可以包括通信部件32、处理器34、存储器36、存储部38和输入/输出(I/O)端口 40等。通信部件32可以是可以促进工业自动化部件20、用于工厂12的控制系统、区域16和单元18等之间的通信的无线或有线通信部件。处理器34可以是能够执行计算机可执行代码的任何类型的计算机处理器或微处理器。处理器34还可以包括可以执行下面所述的操作的多个处理器。存储器36和存储部38可以是可以用作存储处理器可执行代码或数据等的介质的任何合适制品。这些制品可以表示可以存储由处理器34使用以执行当前所公开的技术的处理器可执行代码的计算机可读介质(即，任何合适的形式的存储器或存储部)。存储器36和存储部38还可以用于存储数据和对数据的分析等。存储器36和存储部38可以表示可以存储由处理器34使用以执行本文所描述的各种技术的处理器可执行代码的非暂态计算机可读介质(即，任何合适的形式的存储器或存储部)。要指出的是，非暂态仅仅指示该介质是有形的而不是指示信号。
[0053]I/O端口 40可以是可以耦接至上面所讨论的I/O模块25的接口。尽管针对工业控制系统22描绘了框图30，但应当指出的是，用于厂12、区域16和单元18等的控制系统也可以包括相同的部件以执行本文所描述的各种技术。
[0054]考虑到前述内容，工业控制系统22可以使用通信部件32以在通信上耦接至一个或更多个控制系统。工业控制系统22还可以监视和/或控制每个相应部件20、单元18、区域16或工厂12的操作。例如，控制系统22可以接收从可以位于工厂12、区域16或单元18中的资产、控制器和类似物(例如，部件20)等接收的数据。在一个实施方式中，工业控制系统22或用于每个区域16、单元18或部件20的控制系统可以接收下述信息:与工业自动化系统10可以被如何细分有关的信息；与每个区域16、单元18和部件20彼此可以如何进行交互有关的信息；与哪些部件20是每个工厂12、区域16或单元18的一部分等有关的信息。例如，每个区域16可以与制造过程中的特定过程有关。同样，由相应控制系统接收的信息可以详述某些区域16中执行的哪些过程可能取决于正在其它领域16中完成的其他过程。
[0055]在某些实施方式中，相应控制系统可以基于从每个相应部件20接收的数据来确定每个部件20与相应单元18或区域16可以如何相关。例如，第一部件20的控制系统可以从多个其他部件20(例如，用于传送带的电机和用于一些工业自动化设备的压缩机)接收数据。当从与用于传送带的电机相对应的第二部件20接收到数据时，第一