专利名称：具有基于组织结构的呈现层的生产监视和控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业控制系统，尤其涉及人机接口(HMI)。
背景技术：
由于计算技术的进步，当今的企业与仅仅几年前基本上类似的企业相比，能够更有效地运作。例如，内部联网使得公司的雇员能够通过电子邮件即时通信，快速将数据文件传送到不同的雇员，处理数据文件、共享与项目有关的数据以减少工作生产中的重复等等。此外，技术进步使得工厂应用能变得部分或完全自动化。例如，曾经要求工人将其自身置于重型机器附近以及其它各种危险条件的工作现在能够相隔安全距离来完成。
此外，通过采用高度精确的机器，与人类行动相关联的缺陷得以最小化。这些工厂装置中的许多装置向可由系统/进程/项目经理在工厂场地上能访问的数据库或引用数据库的web服务提供了与制造有关的数据。例如，传感器和相关联的软件可检测特定机器在给定的限定时间量内完成了工作的多种情况。此外，来自传感器的数据可被传递到与系统警报有关的处理单元。由此，工厂自动化系统可审阅所收集的数据，并自动和/或半自动地调度装置的维护、装置的替换以及与自动化进程有关的各种过程。
为迅速且方便地实行对工业自动化环境内的系统或进程的控制，设备制造商通常创建由操作员用于向工业系统/进程传递命令和/或从工业系统/进程接收数据的专用人机接口(HMI)。换言之，HMI提供了操作员和自动化装置之间的重要的通信链路，其中这样的HMI使操作员能够通过在操作期间监视装置状态和健康来实现和控制装置并接收反馈。如果没有这些接口，则高级工业自动化即使不是不可能也是难以达到的。
随着时间的推移，HMI经历了若干剧烈的变化。例如，对机器授权或取消授权的按钮是HMI的最简单形式，并且这些接口已经存在了若干年。后来设计了向最终用户显示文本消息的终端，其中这些消息指示由与自动化装置相关联的服务器或处理器执行的进程。例如，发生故障的装置可生成表示确定的错误的内部出错码，该代码然后可与特定的出错消息进行匹配。该消息之后可在显示装置上向操作员显示。客户机方处理的开发使得能对操作员进行状态和控制命令的图形描绘，这将自动化装置或相关联处理器的负担转移到了客户机方的图形用户界面。这些图形用户界面提高了用户快速和方便地访问信息的能力。
设计者通常为特定装置或程序生成HMI。因此，如果操作员希望审阅特定的HMI，则它们向服务器请求这一HMI，并且随该HMI一起提供由操作员利用的客户机装置。然后用现有的控制数据填充该HMI。如果操作员希望查看一不同的HMI，则操作员可向服务器请求该HMI。这些HMI是静态的，因为它们不随用户或工厂内的变化条件一起更改。例如，对特定的装置、系统、进程和/或子进程，会向第一用户提供与第二用户相同的HMI。
发明内容
以下提出了所要求保护的主题的简化概述，以提供对此处所描述的某些方面的基本理解。该概述不是广泛的综述，也不旨在标识所要求保护的主题的关键/决定性要素或描绘其范围。其唯一的目的是以简化的形式提供某些概念，作为稍后提出的更详细描述的序言。
此处描述的是用于生成健壮且定制的人机接口的系统和方法。与工业自动化环境相关联的个人可提供对生成人机接口(HMI)的请求，且可确定这一提供者的身份。例如，身份可通过登录过程、通过语音分析或用于确定用户身份的任何其它合适的方式来确定。基于这一用户身份和与用户相关联的装置，可确定各种其它参数。例如，当确定用户的身份时，可确定用户的角色、需要生成HMI的装置的位置、访问特权、用户偏好、请求时间等。至少部分地基于用户身份和上述参数，可生成健壮且定制的HMI。
例如，服务器或其它合适的装置可包括并支持组织数据模型，其中该模型在整个企业中是统一的。例如，数据模型本质上可以是分层的，并且可包括作为工厂的特定部分的表示的单元。由此，生成HMI的请求可以与这些单元之一有关。使用这一组织模型，健壮、定制的HMI的生成是可能的。在另一示例中，可由IT人员手动生成关联，而非在整个企业中实现健壮的数据模型。例如，与特定用户相关联的数据可在用于创建HMI的服务器中生成和维护。
在另一示例中，如果利用该组织模型，则公开了用于将数据从平面数据结构转换成符合该组织模型的数据的系统和方法。例如，与传统装置和/或第三方装置相关联的模板可用于将数据从第一格式映射成符合上述模型(本质上可以是分层的)的数据。此外，此处描述了桥接，在桥接中符合第一工业协议的数据可被转换成符合第二工业协议的数据。由此，可跨多个网络从多个装置中收集并保持数据。
为达到上述和相关的目的，此处结合以下说明和附图描述了某些说明性方面。然而，这些方面仅指示了可采用所要求保护的主题的原理的各种方式中的几种，且这些内容旨在覆盖所有这样的方面及其等效方面。当结合附图考虑以下详细描述时，其它优点和新颖特征将变得显而易见。
图1是便于创建定制且健壮的HMI的系统的高级框图。
图2是便于通过查询数据库来创建HMI的系统的框图，其中查询与用户参数有关。
图3示出了可与分层结构化数据模型一起使用的示例性分层结构。
图4示出了可与分层结构化数据模型一起使用的示例性分层结构。
图5示出了分层结构的示例性组合。
图6示出了分层结构的示例性组合。
图7是可作为分层结构化数据模型的基础的示例性结构的可视表示。
图8示出了包括设备模块和控制模块的传送带系统。
图9示出了包括设备阶段、设备模块和控制模块的搅拌系统。
图10是便于通过使用与传统装置相关联的数据来创建HMI的系统的框图。
图11是便于通过聚集数据来构建HMI的系统的框图。
图12是便于结合获得足以生成HMI的信息来执行对话的系统的框图。
图13是用于至少部分地基于用户参数来构建健壮且定制的HMI的方法的代表性流程图。
图14是用于生成用来生成HMI的查询的方法的代表性流程图。
图15是用于结合获得足以生成HMI的信息来执行对话的方法的代表性流程图。
图16是便于通过多个数据变换来创建HMI的系统。
图17是其上可实现此处所描述的各种特征的示例性操作系统。
图18是此处所描述的各种特征可在其中交互的示例性计算环境。
具体实施例方式
现在参考附图描述所要求保护的主题，在全部附图中使用相同的参考标号来指相同的元素。在以下描述中，为解释起见，陈述了众多具体细节以提供对所要求保护的主题的全面理解。然而，显而易见的是，这些主题也可以不采用这些具体细节来实施。在其它情况下，以框图形式示出了公知的结构和装置以便于描述本发明。
如本申请中所使用的，术语“组件”和“系统”等指的是计算机相关的实体，它们或者是硬件、硬件和软件的组合、软件、或者是执行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是，运行在处理器上的进程、处理器、对象、实例、可执行码、执行的线程、程序和/或计算机。作为说明，运行在计算机上的应用程序和计算机都可以是组件。一个或多个组件可驻留在一个进程和/或执行的线程中，且一个组件可位于一台计算机上和/或分布在两台或更多计算机之间。
此外，所要求保护的主题可被实现为方法、装置或制品，它们使用标准编程和/或工程技术来生产软件、固件、硬件或其任一组合以控制计算机来实现所公开的主题。此处所使用的术语“制品”旨在包含可从任何计算机可读装置、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。另外，应当理解，可采用载波来携带诸如发送和接收电子邮件、或访问诸如因特网或局域网(LAN)等网络时所使用的计算机可读电子数据。当然，本领域技术人员可以认识到，可对这一配置作出许多修改而不脱离所要求保护的主题的范围或精神。此外，此处使用了词语“示例性”意味着用作示例、实例或说明。此处描述为“示例性”的任何方面或设计不一定要被解释为对于其它方面和设计而言是优选或有利的。
现在参看附图，图1示出了便于生成定制且健壮的人机接口(HMI)的系统100。系统100包括接收生成HMI的请求的接收组件102。例如，HMI请求可由操作员提供，且与工业环境中的特定装置、系统、进程和/或子进程有关。在一具体示例中，HMI请求可与泵、泵集合、压机、传送带或任何其它合适的装置集合有关。接收组件102还可接收与创建HMI的请求的提供者有关的用户参数。这些参数可由操作员在接收组件102或任何其它合适的组件请求时明确提供。例如，接收组件可生成查询，并将这些查询中继到请求的提供者，其中查询可以是基于文本的、基于音频的或向请求提供者呈现上述查询的任何其它合适方式。然后请求发起者向接收组件102提供对查询的答复，其中这些答复与用户参数有关。在另一实例中，接收组件102可确定与请求发起者相关联的身份，并在之后访问包括与该用户身份相关联的参数的数据库。例如，用户参数可包括用户身份、用户位置、用户角色(例如，用户是否为操作员、与维护相关联、……)、请求时间、用户偏好、将显示HMI的显示装置、以及任何其它合适的参数。可以理解，可以构想任何合适的向接收组件102提供用户参数的方式，并且它们都落入所附权利要求书的范围之内。
接收组件102在通信上耦合到视图生成组件104，该视图生成组件104至少部分地基于对HMI 106请求中所提供的指定装置、系统、进程和/或子进程以及用户参数来生成健壮且定制的HMI 106。由此，例如，由视图生成组件104为第一用户生成的HMI可以与由视图生成组件104为第二用户生成的HMI不同。在另一实例中，由于特定显示装置固有的性能(例如，屏幕尺寸、分辨率、色彩性能、处理性能、……)，HMI 106在各单独装置上可对同一用户不同。
为允许HMI 106的这一健壮且定制的生成，视图生成组件104可访问包括取决于系统、装置、进程和/或子进程的各种关联以及用户参数的数据存储，且视图生成组件104可至少部分地基于这些参数和选中的工业实体顺序地过滤数据。更详细地，视图生成组件106可为指定的装置创建数据的子集。这一子集然后可基于用户身份(例如，为安全目的)来过滤，并且之后基于用户角色来过滤，然后基于用户偏好来过滤，等等。由此，可由视图生成组件104创建数据的连续过滤的子集，并可使用这一数据的最终部分来生成HMI 106。此外，视图生成组件104可创建必要的通信连接以便于通过利用HMI 106来对系统、装置、进程和/或子进程进行控制。
现在参考图2，示出了便于生成在工业自动化环境中使用的健壮HMI的系统200。该系统200包括接收生成HMI的请求的接收组件202，其中请求标识希望对其生成HMI的系统、装置、进程或子进程。接收组件202还可接收与请求发起者有关的参数，包括请求时间、作出请求的个人的物理位置、请求提供者的偏好、要在其上呈现HMI的显示装置、请求发起者在工厂中的角色、以及任何其它合适的参数。接收组件202可将所接收的信息中继到查询生成器204，后者然后可至少部分地基于接收组件202接收的信息生成一个或多个查询。例如，查询生成器204可创建一连串查询来获得创建HMI所需的数据，和/或可利用该信息来生成单个查询。查询可被提供给容纳至少一个数据库的服务器206，其中该数据库包括可用于生成HMI的数据。例如，服务器206可包括与工厂分层结构、实体在工厂内的位置、实体之间的关联以及任何其它合适的数据有关的信息。该信息可由信息技术工程师手动生成，和/或可在一个或多个控制进程的设计和实现期间自动生成。
例如，服务器206可包括与符合分层结构化数据模型的控制进程，诸如至少部分地基于ISA S95、ISA S88、OMAC或其任何适当的组合的控制进程有关的数据。更详细地，诸如控制器等装置可包括使得控制器能够识别并输出根据分层结构化数据模型来结构化的数据的模式的至少一部分。该控制器可与其它控制器、以及诸如企业资源规划(ERP)系统等更高级系统交互。ERP系统通常为公司处理制造、后勤、销售、存货、送货、计价和会计。上述模式也可由与控制器相关联的ERP系统使用，由此允许控制器和ERP系统之间的无缝通信。与其相反，常规的系统通常需要特别的编程以在控制器中所使用的低级逻辑和通常在ERP系统中使用的更高级的面向对象编程语言之间进行映射。
分层结构化数据模型可用使数据对象能够对应于在工厂内出现的分层排列和/或分层进程排列的方式来设计。此外，分层结构化数据模型可按允许跨系统和/或跨进程边界对工厂建模的方式来设计。例如，当今的制造设施包括批处理、连续处理、离散处理以及存货处理。这些系统和进程之间的有意义数据的传递极其困难，因为它们通常是在没有考虑相邻进程的情况下设计和操作的。可将分层结构化数据模型实现成对批处理、连续处理、离散处理和存货跟踪提供基本上类似的结构。结构贯穿工业自动化环境的这种统一性使得可用于创建定制且健壮的HMI的一个或多个数据库得以创建。
视图生成组件208可接收从来自查询生成器204的查询所得的数据，且之后利用该数据来创建健壮且定制的HMI 210。例如，HMI 210可至少部分地基于用户参数来定制。视图生成组件208还可在HMI、和例如期望通过HMI 210控制的装置之间创建通信。由此，通过HMI 210采取的动作可被中继到该装置。
现在转向图3，示出了可结合由可编程逻辑控制器使用以便于使用分层结构化数据模型的模式一起采用的分层表示。该图中所示的分层结构涉及设备分层结构，它可与过程分层结构集成以生成工厂的健壮表示(该表示被结合到用于工业控制器的模式内)。第一分层结构300示出了在给定完全不同进程的情况下工厂内设备的表示。例如，根据批处理的分层结构可包括企业、场所、区域、生产操作室、单元、设备模块和控制模块的表示。与之相反，连续处理内设备的分层表示可包括企业、场所、区域、生产单元、连续单元、设备模块和控制模块的表示。再详细而言，企业可表示整个公司，场所可表示特定的工厂，区域可表示工厂的一部分，生产操作室可包括用于完成处理的设备，单元可涉及生产操作室内的机器单元，设备模块可包括生产操作室的各部分的逻辑表示，而控制模块可包括基本元件，诸如电动机、阀门等。此外，设备模块可包括多个设备模块，而控制模块可包括多个控制模块。由此，如从图中清楚可见，可采用四个完全不同的分层表示来表示批处理、连续处理、离散处理和存货内的设备。
可利用表示各个上述分层表示的第二分层结构302。分层结构302可包括企业、场所、区域、工作中心、工作单元、设备模块和控制模块的表示。由此，可生成适当地表示分层结构300的一种常见表示。为术语一致起见，数据对象可以与指示它们关联于哪一类型的处理的元数据相关联。因此，可用与这些进程内的正常使用一致的形式向操作员提供数据对象。例如，批处理操作员可利用与连续处理操作员不同的术语(如分层结构300所示)。可采用元数据来允许根据这些数据的已知、常规用途来显示这些数据。由此，根据分层结构302的模式的实现对操作员是无缝的。此外，在另一实例中，可在控制器使用的模式中利用这一表示的仅其中一部分。例如，可能期望在控制器内容纳设备模块和控制模块。在另一实例中，可能期望在控制器内包括代表工作中心和工作单元的数据对象(但不包括设备模块或控制模块)。所要求保护的主题旨在包含在控制器内利用分层结构302(或类似的分层机构)的所有这些差异。
现在转向图4，示出了可用于表示过程和设备的标准分层结构。具体地，分层结构400表示可存在于批处理内的过程。例如，过程可涉及高级过程，诸如药品的制造。单元过程可以更具体，诸如通过特定单元向搅拌器添加特定化学制品。单元操作还可以更具体，并且阶段可以更加具体(涉及低级机器的操作)。例如，阶段可以涉及可相对于低级设备存在的各种状态，诸如停止、启动和暂停电动机，打开和关闭阀门等等。涉及例如批处理内设备的表示的分层结构402与分层结构400相邻地显示。分层结构402内的表示将参考图3更详细地描述。
现在转向图5，示出了表示分层结构400和402(图4)的一种可能集成的分层结构500。单元(诸如图3描述的工作单元)可以与设备过程、设备单元过程、设备操作和设备阶段相关联。由此，过程、操作和阶段可以与特定的工作单元相关联。设备模块可以与一个或多个设备阶段相关联，并且在分层结构中可在控制模块之上。简要地参考图6，示出了可结合设备控制使用的分层结构600。该分层结构基本上类似于设备单元的单元部分中所描述的分层结构。如上所述，图3-6所示的分层结构可基于诸如ISA S88、ISA S95、OMAC等标准或其它标准。然而，可以构想可用于对整个工厂建模的任何适当表示。此外，这些图中所示的表示可被直接实现到控制器中。例如，根据图4-6所描述的分层结构的任一部分的数据对象可与允许创建这些对象的状态机一起存在于工业装置(例如，控制器)中。
现在参考图7，示出了可与此处所描述的分层结构化数据模型一起使用的示例性分层结构700。例如，该数据模型可便于嵌套的结构，由此减轻了与采用平面名字空间的数据模型相关联的缺陷。结构700包括企业级702，其中特定企业可在根据分层数据模型结构化的数据内表示。在企业级702之下可以是场所级704，以使企业内的特定工厂(场所)可在数据分组内表示。在场所级704之下可存在区域级706，它指定了工厂内与数据有关的区域。生产线级708可以在区域级706之下，其中生产线级708指示与特定数据相关联的生产线。在生产线708之下可存在工作单元级710，由此指示与数据相关联的工作单元。利用嵌套的分层数据模型，PLC可变得更清楚与其相关联的数据。此外，分层结构700可由这一分层结构的所有者定制。例如，可在分层结构700内定义更细粒度的对象/级。
现在参考图8，示出了说明传送带应用内的示例性设备模块和示例性控制模块的系统800。传送带应用包括将物品提供给间隙传送带804(它生成适当大小的间隙)的馈入传送带802，间隙传送带804进而将间隙提供给馈出传送带806。如先前所述，控制模块可被定义为低级电动机、阀门等以及对应的控制逻辑。由此，控制模块可以是用于旋转传送带的电动机和与其相关联的控制逻辑。因此，系统800可包括6个控制模块(6个电动机和与其相关联的控制逻辑)。设备模块808-812可根据传送带802-806来定义。更具体地，设备模块808可与馈入传送带802有关，设备模块810可与间隙传送带804有关，而设备模块812可与馈出传送带806有关。此外，可定义包括设备模块808-812的设备模块814。用户界面可按分层方式示出设备模块和控制模块，并提供修改其中的设备模块808-814或控制模块的方式。例如，控制器可包括数据对象、接口、状态机等，它们可由用户修改以编辑包括这些实体的控制进程。
现在参考图9，示出了搅拌机应用中的设备阶段的示例。更具体地，设备阶段表示设备模块(控制模块的集合)的性能。例如，馈入可用于向搅拌机添加配料。因此，添加配料A 900和添加配料B 902是设备阶段。馈入本身可以是一个设备模块，且可以理解，设备阶段可以支持一个或多个设备模块。馈出可以是一个设备模块，且再循环和输出904可以是设备阶段(例如，馈出设备模块可由两个设备阶段支持)。对于设备阶段的更多细节，例如，设备阶段可被定义为互斥和/或互含。如上所述，对应于设备阶段的数据对象可被直接放置在工业自动化装置中，而不是在MES层处编程然后映射到这一装置。
现在转向图10，示出了便于生成HMI的系统1000。例如，系统1000可通过利用符合诸如参考图3-9所描述的分层数据结构的数据来创建HMI。系统1000包括接收生成HMI的请求的接收组件1002，其中该请求包括对期望创建HMI的系统、装置、进程和/或子进程的标识。接收组件1002还可接收用户参数，诸如用户身份、用户角色、用户位置、请求时间、显示装置性能、用户偏好等。HMI请求和用户参数之后可被提供给查询生成组件1004，该组件访问服务器1006以检索可用于生成HMI的数据。例如，服务器1006可包括符合分层结构化数据模型的数据、描述数据对象之间的关联的元数据等等。
然而，为利用分层结构化数据模型，工业自动化环境中的装置必须能够支持这一数据模型。更详细地，控制器、智能装置等必须能够接收、执行和输出符合分层结构化数据模型的数据。然而，企业所有者可能不希望替换工厂内的每一传统装置，因为这样做的成本可能相当高。再者，许多传统设备可能无法通过类似的网络协议来通信。更详细而言，查询生成组件1004可使用公共工业协议(CIP)来通信，而传统控制器1008可通过利用Hart、Fieldbus、Foundation Fieldbus、Modbus、ASIbus或其它合适的协议来通信。因此，代理组件1008可用来便于在整个企业中使用统一的数据模型，其中代理组件1008便于将来自传送装置1006的数据映射到符合分层结构化数据模型的数据。更详细地，代理组件1008可包括作为完全不同的网络之间的桥梁来操作的桥接组件1010。例如，传统装置1008可能适用于通过诸如Profibus、ModBus、ASIbus、FieldBus、Foundation FieldBus、Hart等第一网络协议来发送/接收数据，而可能期望服务器1006接收根据诸如CIP等完全不同的网络协议封装的数据。桥接组件1012可识别来自传统设备1008的数据是根据第一网络协议封装的，且之后重新封装这一数据以使其符合第二网络协议。桥接组件1012可以与映射组件1014相关联，该映射组件1014可重新格式化数据以使其与分层结构化数据模型相一致。例如，映射组件1014可访问与分层结构化数据模型相关联的模板，并利用这些模板来映射数据以使其符合这一数据模型。换言之，传统控制器1008可按平面数据结构输出数据，且映射组件1014可映射该数据以使其本质上是分层的。因此，服务器1006可包括以统一方式结构化的数据，而无论控制器或装置是否为传统装置和/或由完全不同的厂商提供。
查询生成组件1004然后可接收至少部分地基于提供给服务器1006的一个或多个查询的数据。该数据可包括诸如设备模块、控制模块等组织单元，或者任何其它合适的单元、根据用户角色定位的关联、以及任何其它合适的数据。从查询所得的数据然后可被提供给视图生成组件1016，该视图生成组件1016可至少部分地基于由接收组件1002接收的初始请求和用户参数来创建健壮且定制的HMI 1018。
现在参考图11，示出了便于创建定制且健壮的HMI的系统1100。系统1100包括接收对HMI的请求、以及与该请求相关联的参数的接收组件1102。请求和参数的细节已在上文描述。请求和参数然后被提供给创建一个查询或查询序列并将这些查询提供给服务器1106的查询生成组件1104，服务器1106可包括可用于HMI生成的数据。更详细地，服务器1106可包括模板、装置的图形描述、以及任何其它合适的数据。服务器1106可包括用于从多个控制器1110-1114接收工厂相关数据的聚集组件1108。更具体地，控制器1110-1114可接收、执行、储存和输出符合分层结构化数据模型的数据。来自自动化环境内的每一装置的这些数据的集合可允许创建工厂的准确表示。聚集组件1108可用于聚集来自这些控制器1110-1114的数据。例如，聚集组件1008可通过周期性地查询控制器1110-1114和/或自动复制并收集由控制器1110-1114输出的数据对象来向这些控制器1110-1114请求数据。由此，通过利用聚集组件1108，服务器1106可包括与工厂环境有关的足够数量的数据。然后来自服务器1108的通过由查询生成器1104所生成的查询提取的数据可被中继到采用这些数据来创建健壮且定制的HMI 1118的视图生成组件1116。
现在转向图12，示出了便于创建HMI的系统1200。系统1200包括接收对特定系统、装置、进程和/或子进程生成HMI的请求的接收组件1202。例如，请求可以是语音请求，而接收组件1202可包括分析和解释这一请求的语音识别组件1204。例如，语音识别组件1204可至少部分地基于由用户提供的语音命令来确定用户正对其请求HMI的装置。此外，语音识别组件1204可基于接收的语音输入识别用户身份。该身份然后可被中继到确保只有获授权的个人能够通过系统1200创建HMI的安全组件1206。在另一示例中，安全组件1206可向HMI请求的发起者请求诸如用户名、口令、个人标识号、数字化生物测定标记或任何其它合适的数据等标识数据。安全组件1206然后可分析所提供的数据、并确定请求实体是否被授权来生成HMI。例如，安全组件1206可查阅包括实体身份和与其相关联的授权级别的表。在另一示例中，用户或实体可能希望向与接收组件1202相关联的服务器(未示出)提供附加数据，且安全组件1206可确保1)有可用于期望输入的数据的物理空间，以及2)实体被授权来输入数据。由此，安全组件1206可监视物理装置参数以及用户/实体相关参数，以确保对服务器的适当数据添加。此外，安全组件1206可考虑实体/用户的上下文，诸如实体/用户的角色(操作员、技术员、电工、……)、实体/用户的场景(例行维护、工厂诊断、……)，并且这些上下文可被输入到安全组件1206且用于管理对系统1200的访问。
如果用户被授权来访问系统1200(如由安全组件1206所确定的)，则接收组件1202可接收与对HMI的请求有关的用户参数。例如，这些参数的至少一部分可以与用户身份相关联。换言之，给定用户身份(如由语音识别组件1204所确定的)，可确定各种其它用户相关参数(诸如用户角色、用户偏好……)。对话组件1208可用于在附加信息是允许创建HMI所需时向用户请求这一附加信息。例如，对话组件1208可输出表示用户可响应的查询的视觉和/或听觉信号。通过对话和/或对生成HMI的初始请求接收的数据可被提供给视图生成组件1210，该视图生成组件1210可基于所接收的信息来创建健壮且定制的HMI 1212。此外，视图生成组件1210可包括便于结合所生成的HMI 1212使用工具提示的工具提示组件1214。更详细地，工具提示组件1214可在操作员悬停在HMI 1212的一特定部分上时使工具提示出现。这可通过用于创建工具提示的元数据或任何其它合适的手段来实现。
参考图13-15，示出了根据所要求保护的主题的各方面的方法。尽管为简化解释起见，方法被示出和描述为一系列动作，但是可以理解和明白，所要求保护的主题不受动作次序的限制，因为某些动作可以按不同的次序发生和/或与此处所示并描述的其它动作同时发生。例如，本领域的技术人员可以理解和明白，方法可被替换地表示为诸如状态图中的一系列互相关连的状态或事件。此外，并非所有示出的动作都是实现根据所要求保护的主题的方法所必需的。另外，还应当理解，以下并贯穿本说明书公开的方法能被储存在制品上，以便于将这些方法传输和传送到计算机。此处所使用的术语制品旨在包含可从任何计算机可读装置、载体或介质访问的计算机程序。
具体地转向图13，示出了用于创建健壮且定制的HMI的方法1300。方法1300始于1302，并在1304处接收生成HMI的请求。例如，请求可指示希望对其生成HMI的系统、装置、进程和/或子进程。该请求可通过语音命令、鼠标、键盘或任何其它合适的用于生成请求的方式来提供。在1306处，可确定与请求提供者有关的参数。例如，与请求提供者相关联的身份、与该提供者相关联的角色、用户的偏好、位置、期望对其生成HMI的装置的位置、与显示HMI的显示机制相关联的参数、请求时间或任何其它适当的参数。这些参数可向请求提供者请求，通过利用传感器、上下文等来自动确定，或通过查询数据库或查阅表或任何其它适当的方式来确定。在1308处，至少部分地基于请求和所接收的参数创建定制且健壮的HMI。例如，可基于请求和所接收的参数访问模板、装置的图形表示、装置的输入和输出等。此外，可在所生成的HMI和系统、装置、进程和/或子进程之间创建通信通道，由此允许操作员通过HMI来控制工业环境内的实体。该方法在1310处完成。
现在参考图14，示出了利用查询来检索结合生成HMI使用的数据的方法1400。方法1400始于1402，且在1404处至少部分地基于HMI请求和与请求提供者相关联的参数来生成查询。例如，查询可指示系统、装置、进程和/或子进程，且参数可以与用户角色相关联。查询可用于检索与期望对其生成HMI的装置相关联的数据，以及与请求实体的角色相关联的数据。在一个特定示例中，可授权操作员接收与维护人员完全不同的与装置有关的数据。在1406处，将查询提供给服务器。服务器可包括容纳与工业自动化环境有关的数据的存储库，其中数据可包括与组织单元(诸如设备模块、设备单元过程、控制模块、……)、用户身份、用户角色、用户偏好、用于创建HMI的模板有关的数据，或任何其它适当的数据。此外，服务器可以是分布式服务器-可以理解，可以构想用于储存数据的任何适当配置和服务器的任何适当配置，并旨在落入所附权利要求书的范围之内。在1408处，采用查询结果来创建健壮且定制的HMI。例如，可至少部分地基于所请求的装置和相关联的参数来填充模板。方法1400然后在1410处完成。
现在转向图15，示出了用于创建HMI的方法1500。方法1500始于1502，且在1504处接收用于创建HMI的语音请求。例如，这一请求可通过利用话筒或用于接收语音命令的其它合适的装置来接收。在1506处，分析语音请求以确定与请求提供者相关联的参数。例如，基于语音命令，可确定这一请求的提供者的身份。使用标识信息，可确定其它参数，诸如用户偏好、用户角色等。此外，可利用传感器来确定请求的位置、与请求相关联的装置的位置、请求时间、与将显示HMI的装置相关联的参数等。在1508处，确定是否需要附加信息来创建HMI。例如，语音命令可能缺少足以允许生成HMI的细节。如果存在足够的信息，则在1510处，至少部分地基于该请求和参数自动生成HMI。如果没有足够的信息，则在1512处向用户请求附加信息。例如，可提供基于文本的查询以向用户请求附加信息。在一个特定示例中，请求可指示期望对其生成HMI的装置，并且可请求诸如装置在工厂内的位置、装置类型等附加信息。在另一示例中，可将音频查询传递到对HMI的请求的发起者。之后，该方法循环到1508处并重复，直到获得了足以允许生成HMI的信息。该方法在1514处完成。
现在参考图16，示出了此处所描述的一方面的一个示例性实现1600。对生成HMI的用户请求1602被传递到变换管道1604，变换管道1604可选择性地过滤数据以允许创建HMI。变换管道1604与数据存储1606相关联，数据存储1606可包括与工业自动化环境有关的数据。数据存储1606可包括符合组织模型(跨企业统一的模型)的数据，该模型由组织单元构成。每一组织单元都包括与组织单元建模的生产、自动化和/或控制系统(例如，控制模块、设备模块、处理单元、生产线、场所、……)的特定部分有关的信息。组织模型可按例如关系数据库或可扩展标记语言(XML)文档来储存。组织模型还可包括用于模型中每一组织单元的呈现模板或样式表。该模板是最终将被呈现给用户，但在呈现之前需要其它处理的HMI的前身。模板可用例如可扩展样式语言(XSLT)储存。对用户可用于组织模型中的每一给定组织单元的每一显示装置可存在不同的模板。
关于用户请求1602的提供者、诸如用户在组织中的角色等用户、用户偏好等的信息也可被储存在组织模型的某处，且该数据可从服务器来访问。此外，关于特定用户、角色类型和时间的信息可被嵌入到每一组织单元中，以允许基于用户、角色和时间选择性地访问这些组织单元。
与变换管道1604的用户交互可在用户在特定显示装置上启动与这一管道1604的联系时开始。用户可宣告他或她的存在(通常作为登录或认证过程的一部分)，而非要求特定屏幕、页面或文件(如常规上的)。用户的唯一标识号可连同用户的初始位置、日期时间、以及表示用户正用于访问变换管道1604的显示装置的类型的标识符一起收集，其中显示装置可以是传统的工作站、嵌入式装置、无线装置、蜂窝装置或任何其它合适的装置。该信息不仅可表示用户(因为与位置、时间和装置有关的信息可用)，并且此处可被统称为客户机请求上下文。信息可被传递到服务器1606上所存在的变换管道1604，其中服务器1606主存组织模型并用于生成HMI。
与用户有关的附加信息然后可通过利用客户机请求上下文来确定。服务器1606包括包含用户角色和偏好的数据存储1608，且这一数据存储1608可至少部分地基于用户标识以及组织中与用户相关联的角色来查询。此外，用户偏好可基于用户标识ID从数据存储1608中检索。由此，可存在一组关于用户、用户标识、用户角色、偏好、用户位置、显示装置和时间的信息。该组信息可被称为“请求上下文”。请求上下文可由服务器1606以多个顺序的步骤(变换管道1604)来处理，这些步骤可向组织模型应用请求上下文并将其变换成可呈现HMI内容。
变换管道以第一变换1610开始，该第一变换可在由请求上下文表示的用户感兴趣的区域中修剪组织模型。例如，位置可用作用于访问组织模型的各部分的参数。位置可例如通过命名感兴趣的组织单元(例如，控制模块、设备模型、处理单元、生产线、场所、……)，或通过指定系统中近似的物理坐标来指定。通过向第一变换1610提供位置，可返回组织模型数据的某一部分(子集)。第二变换1612可向从第一变换1610返回的数据应用根据请求上下文访问的用户、角色和时间。第二变换1612还可对从第一变换1610返回的数据进行进一步修剪，以在给定某一用户角色时仅返回被认为是该用户可访问的数据。在某些情况下，所返回的数据可以为空，这指示用户不能访问该数据；在其它情况下，将返回指示用户可完全访问的来自前一变换的全部数据。
第三变换1614可基于可根据请求上下文访问的装置来应用于从变换管道1604中的第二变换1612返回的数据。例如，这可允许对装置选择模板。更详细地，大型的复杂显示装置可以与大型的复杂模板相关联，而小型的移动无线或蜂窝显示装置可以与较简单的模板相关联。此外，可向模板应用用户、用户角色和时间以确定对于给定装置类型是否允许访问。在一个特定示例中，对于特定用户、角色和时间可能不能访问用于蜂窝装置的模板。一旦选中了模板，可将其应用于从第三变换1614得到的数据。在一种类推中，这可类似于向XML文档应用XSLT样式表，其中输出仍是XML文档，但现在是不同的格式。附带地，输出可以是可呈现的，因为模板可包括要应用于数据的呈现指令。
第四变换1616可向从第三变换1614得到的数据应用根据请求上下文访问的偏好。当对第四变换1616的输入是可呈现内容时，可将该变换1616更多地关联于样式而非内容，其中可呈现内容是根据用户偏好来格式化的。例如，样式可包括，但不限于颜色主题、布局主题、页眉和页脚。在完成第四变换1616之后，输出可以是可在用户采用的显示装置上呈现给该用户的呈现内容。
参考图17，用于实现本发明的各方面的示例性环境1710包括计算机1712。计算机1712包括处理单元1714、系统存储器1716和系统总线1718。系统总线1718将包括但不限于系统存储器1716的系统组件耦合至处理单元1714。处理单元1714可以是各种可用处理器的任一种。双微处理器和其它多处理器体系结构也可用作处理单元1714。
系统总线1718可以是若干种总线结构类型的任一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线、和/或使用各类总线体系结构的局部总线，这些体系结构包括但不限于，8位总线、工业标准体系结构(ISA)、微通道体系结构(MCA)、扩展ISA(EISA)、智能驱动电子设备(IDE)、VESA局部总线、外围部件互连(PCI)，通用串行总线(USB)、高级图形端口(AGP)、个人计算机存储卡国际协会总线(PCMCIA)以及小型计算机系统接口(SCSI)。
系统存储器1716包括易失性存储器1718和非易失性存储器1722。基本输入/输出系统(BIOS)包括如在启动时帮助在计算机1712内的元件之间传输信息的基本例程，通常储存在非易失性存储器1722中。作为说明而非局限，非易失性存储器1722可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器1718包括担当外部高速缓存的随机存取存储器(RAM)。作为说明而非局限，RAM以许多形式可用，如同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)和直接Rambus RAM(DRRAM)。
计算机1712也包括可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。例如，图17示出了盘存储1724。盘存储1724包括但不限于，诸如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-100驱动器、闪存卡或记忆棒等设备。另外，盘存储1724可单独包括存储介质或与其它存储介质组合，其它存储介质包括但不限于，诸如光盘ROM设备(CD-ROM)、CD可记录驱动器(CD-R驱动器)、CD可重写驱动器(CD-RW驱动器)或数字多功能盘ROM驱动器(DVD-ROM)等光盘驱动器。为便于盘存储设备1724连接到系统总线1718，通常使用可移动或不可移动接口，如接口1726。
可以理解，图17描述了担当用户和合适的操作环境1710中描述的计算机资源之间的中介的软件。这类软件包括操作系统1728。操作系统1728可储存在盘存储1724中，它用于控制并分配计算机系统1712的资源。系统应用程序1730利用操作系统1728通过储存在系统存储器1716或盘存储1724上的程序模块1732和程序数据1734对资源的管理。可以理解，本发明可用各种操作系统或操作系统的组合来实现。
用户通过输入设备1736向计算机1712输入命令和信息。输入设备1736包括但不限于，诸如鼠标、跟踪球、指示笔、触摸垫等定点设备、键盘、话筒、操纵杆、游戏垫、圆盘式卫星天线、扫描仪、TV调谐卡、数码相机、数码摄像机、web摄像头等等。这些和其它输入设备通过系统总线1718经由接口端口1738连接到处理单元1714。接口端口1738包括，例如，串行端口、并行端口、游戏端口、通用串行总线(USB)。输出设备1740使用与输入设备1736相同类型端口中的某一些。由此，例如，USB端口可用于向计算机1712提供输入，并从计算机1712输出信息到输出设备1740。提供了输出适配器1742以说明存在一些输出设备1740，如监视器、扬声器和打印机，以及需要特殊适配器的其它输出设备1740。输出适配器1742包括，作为说明而非局限，提供输出设备1740和系统总线1718之间的连接装置的显卡和声卡。应当注意，其它设备和/或设备的系统提供了输入和输出能力，如远程计算机1744。
计算机1712可以使用到一个或多个远程计算机，如远程计算机1744的逻辑连接在网络化环境中操作。远程计算机1744可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的电器、对等设备或其它常见的网络节点等等，并通常包括相对于计算机1712所描述的许多或所有元件。为简明起见，仅对远程计算机1744示出了存储器存储设备1746。远程计算机1744通过网络接口1748逻辑上连接至计算机1712，然后通过通信连接1750物理地连接。网络接口1748包含诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)等通信网络。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜缆分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE 802.3、令牌环/IEEE 802.5等等。WAN技术包括但不限于，点对点链路、诸如综合业务数字网(ISDN)及其变体等电路交换网络、分组交换网络以及数字订户线(DSL)。
通信连接1750指用于将网络接口1748连接到总线1718的硬件/软件。尽管为说明的清晰性起见示出通信连接1750在计算机1712内，然而它也可以对计算机1712是外部的。仅为示例性目的，连接到网络接口1748所必需的硬件/软件包括内部和外部技术，如包括常规电话级调制解调器、线缆调制解调器和DSL调制解调器的调制解调器、ISDN适配器和以太网卡。
图18示出了本发明可在其中交互的示例计算环境1800的示意框图。系统1800包括一个或多个客户机1810。客户机1810可以是硬件和/或软件(如，线程、进程、计算装置)。系统1800也包括一个或多个服务器1830。服务器1830也可以是硬件和/或软件(如，线程、进程、计算装置)。例如，服务器1830可容纳线程，以通过使用本发明执行变换。客户机1810和服务器1830之间的一个可能的通信可以是适用于在两个或多个计算机进程之间传输的数据分组的形式。系统1800包括可用于便于在客户机1810和服务器1830之间通信的通信框架1850。客户机1810在操作上连接至可用于储存对客户机1810本地的信息的一个或多个客户机数据存储1860。类似地，服务器1830在操作上连接至可用于储存对服务器1830本地的信息的一个或多个服务器数据存储1840。
上文所描述的包括本发明的示例。当然，不可能为了描述本发明而描述组件或方法的每一可想象的组合，但是本领域的普通技术人员可以认识到，本发明的许多另外的组合和置换是可能的。因此，本发明旨在包含落入所附权利要求书的精神和范围中的所有这样的改变、修改和变化。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“包括”用于而言，这类术语旨在以与术语“包含”用作权利要求书中的过渡词语所解释的类似的方式为包含性的。
权利要求
1.一种包括以下计算机可执行组件的人机接口生成系统接收组件，所述接收组件接收生成人机接口的请求，以及与所述请求的发起者相关联的参数，所述人机接口与工业系统、设备、进程和/子进程中的至少一个有关；以及视图生成组件，所述视图生成组件至少部分地基于所述请求和所述参数生成所述人机接口。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括查询生成组件，所述查询生成组件至少部分地基于所述请求和所述参数创建查询，并利用所述查询从工业自动化环境内的服务器提取数据。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述视图生成组件接收所提取的数据，并至少部分地基于所述数据生成所述人机接口。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所提取的数据符合分层结构化数据模型。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述分层结构化数据模型至少部分地基于ISA S95、ISA S88和OMAC中的一个或多个。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收组件包括对话组件，所述对话组件生成与所接收的请求有关的对话以从所述请求的提供者提取附加信息。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视图生成组件包括工具提示组件，所述工具提示组件便于在所述人机接口内提供工具提示。
8.一种用于创建人机接口的方法，包括以下计算机可执行动作接收生成人机接口的请求，所述人机接口与工业系统、设备、进程和子进程中的一个或多个有关；确定与所述请求的提供者有关的参数；以及至少部分地基于所述系统、设备、进程和子进程中的至少一个以及所确定的参数以定制的方式创建所述人机接口。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述参数包括所述请求的提供者的身份、所述请求的提供者的角色、显示设备参数、所述请求的提供者的位置、以及所述请求的对象的位置。
10.一种人机接口生成系统，包括用于接收与设备有关的数据的装置；用于接收与请求生成人机接口的用户有关的参数的装置；以及用于至少部分地基于所接收的参数自动为所述设备创建人机接口的装置。
全文摘要
一种人机接口生成系统包括接收组件，该接收组件接收对生成与工业系统、装置、进程和子进程中的至少一个有关的人机接口的请求、以及与该请求的发起者相关联的参数。视图生成组件至少部分地基于该请求和参数生成人机接口。例如，该系统还可包括查询生成组件，该查询生成组件至少部分地基于该请求和参数创建查询、并利用该查询来从工业自动化环境内的服务器中提取数据。
文档编号G05B19/042GK1940788SQ20061013175
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月30日 优先权日2005年9月30日
发明者C·H·布罗姆雷, K·G·古登, E·G·道格洛, S·A·维吉, D·J·理查德, M·D·西姆科 申请人:洛克威尔自动控制技术股份有限公司