卸载人机交互任务的制作方法

文档序号:13736851阅读:482来源:国知局
相关申请的交叉引用本申请要求2013年11月26日提交的序列号61/908918的美国临时申请的优先权,其公开通过引用整体并入本文。技术领域本发明涉及在工业自动化环境中使用的人机交互(HMI)面板,并且更具体地涉及将任务从HMI卸载到诸如智能手机和平板电脑之类的计算/通信设备。

背景技术:
HMI面板通常用在工业自动化环境中,尤其是在苛刻和极端的条件下,以可视化过程值并经由工业现场总线而与机器通信。HMI面板是人工操作者和执行自动化任务的机器之间的接口。然而,面板技术已经缓慢地演变,而关于诸如3D可视化之类的HMI任务的预期已经指数级地增长。差距继续增长。另一方面,消费者移动技术(硬件和软件)在过去的十年间已经蓬勃发展。智能手机和平板电脑呈现自然的人类输入和输出接口。那些设备典型地具有比大多数HMI面板更强大的处理器和图形系统。智能手机和平板电脑能力可以满足并且甚至超越许多自动化任务的要求。云计算的趋势添加另一层的能力。云提供更多的在线和离线计算能力和可访问性。

技术实现要素:
在本发明的示范性实施例中,提供有一种用于从工业自动化系统中的人机交互面板卸载人机交互任务的方法。根据实时计算要求,每个人机交互任务被分类成至少高优先级的任务类型和第二任务类型之一。由人机交互面板计算调度,用于由高优先级的人机交互任务的人机交互面板执行。然后由人机交互面板根据调度执行高优先级的人机交互任务。识别对人机交互面板可用的卸载目的地资源。然后由人机交互面板将第二任务类型的人机交互任务卸载到卸载目的地资源,用于由卸载目的地资源执行。人机交互面板与卸载目的地资源周期性地通信,以检查卸载的人机交互任务的状态。在该公开的一个方面,第二任务类型的人机交互任务包括软实时任务和固实时任务。在该情况下,将第二任务类型的人机交互任务卸载到卸载目的地资源以用于由卸载目的地资源执行可进一步包括下列额外的操作。计算第二调度,用于由卸载目的地资源的智能通信设备执行软实时任务,并且将软实时任务卸载到智能通信设备,用于由智能通信设备根据第二调度执行。计算第三调度,用于由卸载目的地资源的云计算环境执行固实时任务,并且卸载固实时任务,用于由云计算环境根据第三调度执行。在该公开的另一个方面,如果卸载的人机交互任务的状态指示卸载的人机交互任务已被放弃,则可通过本地执行任务而抢占放弃的卸载的人机交互任务。在该发明的另一个方面,提供有一种HMI面板,具有:处理器;输入/输出模块,连接到处理器并且可连接用于与工业自动化设备的通信;网络通信模块,连接到处理器并且可连接用于与卸载目的地资源的通信;以及非临时性计算机可用介质,具有在其上存储的计算机可读指令,该指令用于由处理器执行以执行如上所述的操作。附图说明图1是根据本发明的示范性实施例示出三层架构的图;图2是根据本发明的示范性实施例示出HMI运行时间实例的互连的系统图;图3是根据本发明的示范性实施例示出HMI运行时间循环的流程图;图4是根据本发明的示范性实施例示出任务卸载操作的流程图;图5是根据本发明的示范性实施例示出分派操作的警报任务的流程图;图6是根据本发明的示范性实施例示出卸载的任务抢占操作的流程图;图7a图示根据本发明的示范性实施例的任务表;图7b图示根据本发明的示范性实施例的资源表;图8是根据发明的一个实施例图示卸载方法的时间线;图9是根据发明的另一个实施例图示卸载方法的时间线;图10是示出在发明的一个实施例的演示中使用的设备的框图;图11a是在警报控制任务的执行期间HMI面板显示的屏幕截图;图11b是根据发明的一个实施例、在从HMI面板卸载的警报通知任务的执行期间移动设备显示的屏幕截图;图12a是示出屏幕对象的HMI面板显示的屏幕截图;图12b是根据发明的一个实施例示出从HMI面板卸载到移动设备的屏幕对象的移动设备显示的屏幕截图;图13a是示出额外的屏幕对象的HMI面板显示的屏幕截图;图13b是根据发明的一个实施例示出从HMI面板卸载到移动设备的额外屏幕对象的移动设备显示的屏幕截图;图14是执行从HMI面板卸载的趋势控制可视化任务的移动设备的屏幕截图;图15是根据发明的一个实施例示出方法的流程图;图16是根据发明的一个实施例示出装置的示意图。具体实施方式图1中示出根据本公开的架构的概要。总之,三层架构100将HMI自动化任务从HMI面板110卸载到本地移动设备170,并且还通过本地移动设备170卸载到云计算环境180。架构100利用分布式计算和处理资源,并且允许使用新特征,诸如不(或者还没有)在传统HMI面板设备中可用的触摸输入和HD分辨率。所述的架构还向自动化系统提供额外的增强,诸如操作者合作。基于HMI任务的特性,所述的系统利用调度算法。那些任务智能地分布在本地HMI面板110、移动设备170和云180之间,以最好地利用每层的优点。所得的系统提高性能,并且增强工业HMI系统的能力。HMI面板中的创新受由工业应用施加的实时和安全要求的限制。这已经引起计算能力和HMI面板的HMI特征落后于可用于手机和平板电脑中的那些。通过将移动设备和云的功能性和可用性扩展到HMI面板,目前公开的系统桥接实时和安全关键HMI面板以及移动设备之间的该间隙。那被实现,同时满足传统HMI系统的环境、通信和实时要求。同时,使用在移动设备和云中发现的可用性、计算能力以及先进HMI特征(触摸、手势、运动传感器输入)来增强传统HMI系统的能力。已经进行了尝试以利用与HMI面板系统连接的移动设备和云的优点。例如,屏幕共享技术已经使用Web(环球网)来在移动设备上显示正在HMI面板中显示的屏幕。那些屏幕共享实现方式不充分利用移动设备中先进的HMI功能性。相反,在移动设备上简单地再现HMI面板屏幕,并且用户与在HMI面板中而不在移动设备中运行的HMI实现方式直接交互。不卸载正由HMI面板执行的任务。例如,仍然由HMI面板本地执行在生成屏幕时执行的计算。通过网络简单地共享屏幕,并且从移动设备选择和点击简单地中继回到HMI面板以用于处理。另一个现有技术是基于Web的HMI的使用,其中用基于web的HMI运行时间系统替换HMI面板。然而,基于Web的HMI不提供实时保证。执行完全取决于Web技术(例如Web浏览器是必要的)。虽然一些应用可利用这样的非实时HMI,但是该想法不可以被普通化为工业强度HMI系统。HMI任务的基于云的处理也已经用于完全消除来自HMI系统的那些任务。基于云的处理需要在面板设备上实现的云接口。任务被静态分配和先验计划,并且由云拥有。HMI面板不具有对那些任务的任何控制。通过根据其性质和实时要求系统地分类HMI任务,并且向设备提供任务的动态调度以卸载计算和改善HMI系统的整体性能,目前描述的系统克服以上缺点。计算被卸载,而不是仅仅共享远程设备上的屏幕,允许移动设备或云利用其本地资源来在设备中本地最好地改善用户体验和任务的计算。目前描述的系统不替换HMI面板。它代替使用网络、移动设备和云来改善系统的整体性能。HMI面板一直是主设备并且检查分布式/卸载的任务的执行。通过不消除HMI面板,系统保证工业HMI应用的实时和安全关键要求。目前描述的系统动态地对环境做出反应,并且在它们变得可用时检测新的设备。它动态地卸载/调度在可用资源中的任务,并且基于任务的实时要求而优先任务卸载/调度。系统因此可以充分利用移动设备中先进的HMI特征,诸如手势、多点触摸、传感器输入等,以及利用云的高可用性和处理能力,同时允许HMI面板监控和??做出关于卸载的任务的决定。目前描述的系统不替代Web接口。相反,Web接口仅仅是用于卸载的通信接口的一个选项。设计传统的HMI面板,用于在自动化环境中使用,该环境经常是可包括极端温度、极端振动条件等的苛刻的工业环境。HMI面板是利用诸如Modbus、PROFINET或Profibus之类的特殊的工业通信现场总线连接到机器(经由可编程逻辑控制器(PLC)、输入输出模块(I/O)、执行器等)的专用计算机。但是,面板不太强大,并且具有比其它大多数现代计算设备少的能力。面板还具有较长的开发周期。例如,典型的HMI面板仅配备具有不同分辨率的几个固定的屏幕尺寸。对于自动化供应商,典型地花费几年来开发具有更大屏幕尺寸和更高分辨率的下一代面板。期望HMI面板设备处理典型的可视化和通信任务,其复杂性已指数级增长。如触摸和手势的现代输入方法和3D图形由每天使用智能手机的HMI面板操作者所期望。复杂的屏幕设计是自动化工厂的标志。总之,HMI面板不够强大并且不够快地演化来处理所有那些任务或者满足用户的期望。另一方面,智能手机和平板电脑是可以用作通用计算机的消费者产品,并且每天变得越来越强大。那些设备的每个新一代提供更多计算能力、更好的图形能力、存储器、电池寿命、传感器和交互技术,诸如语音、触摸、多点触摸等。该设备“始终连接”,并且在我们的社会中无处不在。重要的是,那些设备使得信息随时随地可用。移动消费者设备对于通过执行移动设备中而不是集中式HMI面板中的一些HMI任务而增强HMI面板功能性是理想的。通过允许新的人机交互方法(诸如多点触摸、语音命令、3D可视化等),它们将HMI系统的能力扩展到新的水平。这些特征对于工业自动化领域有许多好处,在工业自动化领域中可以将关键信息以比可能利用现有HMI面板更高效的方式呈现给用户。在本公开中,移动设备和云的使用被提议作为用于执行诸如3D渲染之类的HMI任务的替代方案。另外,根据本公开,移动设备使得HMI系统能够在多个HMI上具有多个用户。那在多个用户之间提供新的合作机会。云计算提供额外的计算能力和存储。它还具有高可用性。通过提供共享的数据,通过利用额外的计算能力和存储,并且通过添加新的合作机会,将HMI任务卸载到云添加值。本公开提议将HMI任务从HMI面板卸载到移动设备,并且然后卸载到云。这增强和扩展传统HMI面板系统的能力,以包括来自移动设备和云的特征。现在将相当详细地描述根据本公开的分布式架构。将HMI任务卸载到移动设备扩展传统的集中式HMI系统的功能性,在传统的集中式HMI系统中用户达到在工厂的固定屏幕上呈现的HMI信息。在分布式架构中,信息相反地达到用户。该范例移位需要新的HMI架构,其中根据它们的实时要求并且还根据从其它设备发送和接收数据的成本来处理HMI任务。形式上,HMI实时系统可以被定义如下:考虑包括一组任务T={τ1,τ2,…,τn
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