专利名称：具有控制程序的自动化设备及其编程方法
具有控制程序的自动化设备及其编程方法本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有控制程序的自动化设备以及 根据权利要求8的前序部分的用于对自动化设备的至少一个控制程序进行编程和/或配置 的方法。在W02008/101912A1中说明了具有Web服务栈的自动化设备以及用于调用自动化 设备中的自动化程序的方法。其中，为了远程控制地调用自动化程序，将Web服务接口放在 自动化程序以及Web服务栈之上。该自动化设备可通过网络与其它自动化设备和/或应用 耦合，其中通过网络借助于协议(如Web服务发现(WS discovering))，对于更高层的软件 应用，Web服务接口是可识别的，并且可预订输出消息。 在W02008/101912A1中，并未提及自动化程序的编程、修改、配置和/或调试。在F. Jammes ；A. Mensch ；H. Smit的文章“使用web服务设备配置文件的面向服 务设备通信(Service-oriented devicecommuni cat ions using the device profile for web services)，，，(MPAC' O5，2OO5 年 11 月 28 至 I2 月 2，Genoble，法国)中，说明了在依 赖于资源的嵌入式设备之间通信层面上引入面向服务架构的优点。特别将所谓的“Web服 务设备配置文件(Device Profile for WebServices) ”(DPWS)应用作为用于“智能”设备 的此类架构的基础来论述。在该文章及下文中，“面向服务的架构”(SOA)是指如下架构，即该架构作为用于建 立自主及可对话的或完全兼容的系统的架构上基本原理的原理(Satz)。此处，“自主系统” 是指，这些系统不依赖于彼此而构造，这些系统不依赖于其环境而运行并且这些系统具有 固有功能性，即便其功能性不与更高层的功能性耦合时，该功能性例如也能够是有益的。通过接口或通信接口的清楚的抽象而促进对话能力或完全兼容性，该抽象通过实 现服务而向其环境呈现该服务。设备层SOA的基本交互模式可借助于5个功能层来描述寻址(Adressierimg)、 发现、描述、控制、事件。此处，设备表征为控制设备或被控设备，然而，其中已给出的设备可 体现两个角色并且可实现“对等的”交互。此外，描述设备层面向服务协议，例如UPnP(通 用即插即用)包括 IP、TCP、UDP、HTTP、SOAP 及 XML。详细而言，也描述了关于“Web服务设备配置文件(DPWS)，，的建议，其具有与UPnP 相同的优点，然而却附加地完全以Web服务技术为导向。DPffS规范定义了 一种架构，其中设备具有两类服务“托管服务(hosting service)”及“被托管服务(hosted service) 在设备的发现过程中“托管服务”起到重 要作用。“被托管服务”大多在功能上依赖于其“托管”设备来发现。除了“被托管服务”之 夕卜，DPffS还规定一组内建服务“发现服务”由与网络连接的设备利用，以使其被获知及发现其它设备。 “元数据交换服务，，提供对设备的，，被托管服务，，及对其元数据的动态访问，例如 WSDL-Schema 定义或 XML-Schema 定义。 “发布订阅事件服务(Published Subscribe Eventing Service) ”允许设备订阅 由已给出的服务产生或形成的异步事件消息。
在DPWS语言惯用法中，“被控”设备被简单称为“设备”，而“控制”设备称为“客 户，，。DPffS协议栈包括下述组成部分
“WSDL” (Web服务描述语言)，用于抽象描述服务通信接口(接口)及其与传输协 议的关系“XML-Schema”，用于定义为构成消息而利用的数据格式，该消息寻址到服务并且 由服务所接收“S0AP”，用于传输与服务有关的通知的协议，该通知以与其相应的WSDL定义相符 地定格式“Web服务寻址(WS-Adressing)，，与SOAP紧密连接并且集中SOAP消息包 (Nachrichtenhuelle)的头中的所有寻址信息，由此可使得，消息内容可通过每一传输协议 (HTTP, SMTP, TCP, UDP,...)传输“Web服务策略”被利用，从而以“策略断言”的形式表述与Web服务的连接中的规 贝U，其完成服务的WSDL描述“Web服务元数据交换”允许动态查询元数据，该元数据与Web服务关联(描述、 Schema及策略)，从而使得自检测机构可利用Web服务“Web服务安全”是用于确保“端对端”消息集成、机密及可靠性的一组可选机制。DPWS协议栈集成全部上述标准。作为对上述的Web服务核心协议的补充，DPffS Web服务协议补充了“发现”及“防止(Preventing)”。例如“Web服务发现”是“即插即用”式发现网络连接资源的协议。其定义了用于找寻 及发现设备的多播-P协议。一旦被发现，设备即显示其可利用的服务。“Web服务事件”定义了涉及“发布(publish)订阅”事件的协议，该协议允许Web 服务与其它Web服务交换事件相关的消息。在同一架构的上部分中设有Web服务事件，用 于执行一系列应用、从面向设备系统至“企业范围发布订阅”系统(“Enterprisescaled-pu blished-subscribed" -Systemen) 0典型地，每个基于DPWS的服务具有特定的WSDL描述。此描述是特定于设备的；因 而不同设备类型具有共性很少的不同WSDL描述。DPffS服务的代码在不同的功能中指示对信息(Meldung)进行处理。此功能依赖于 特定服务的DPWS描述。在该上下文中，为了使服务可与另一服务通信，两项服务必须实现 另一服务的相应特定功能。因而，每次当布置新服务时，必须编辑每个WDSL描述，以生成服 务器码及客户码。如果抽象设备的服务在动态环境中与大量设备相互通信，那么对于基于与其他所 交换的信息的特定服务，不可能对所有用户生效。当设备经历大量方法/过程时，这尤其重 要。此外，在希望积聚设备的网络环境中，重新编程严重阻碍设备积聚的动态变化以 及系统的即刻可投入使用的连通性。IEEE, 2005中F. Jammes等的文章“面向服务-面向制造过程(Orchestration f Service-Oriented Manufacturing Process) ”，描述了工业自动化设备联网中面向服务架 构的应用。自动化设备包括配备有共同、通用的访问接口的Web服务，以自动识别并开始自动化设备提供的功能。自动化程序的调用及自动化程序的编程/配置和处理均未在文章中描述。因而，本发明解决如下问题，即改进自动化设备及用于对自动化设备的控制程序进行编程的方法，使得可能以简单的方式创建、修改以及调试控制程序。该问题通过根据本发明的自动化设备这样解决，即该自动化设备具有集成的基于 Web的编程接口。优选地，编程接口设置在嵌入式Web服务器中并且通过与自动化设备连接的Web 浏览器而被访问。此外，该自动化设备优选地通过总线系统与其它自动化设备以及Web浏 览器连接，可通过该Web浏览器访问编程接口。从而可实现下述功能-创建新的控制程序-修改控制程序的代码-开始、停止、释放，使失效、恢复控制程序为控制程序配置XML-Web服务接口 ο消息结构/消息Schemaο所调用的控制程序ο参数传递ο事件生成ο服务终点配置名称及调用地址-控制程序调试。优选地，自动化设备可通过编程接口借助自动化语言如IEC-61131LD、FDD、ST或 IL进行编程和/或检测。此外，自动化设备的特征在于，可借助编程接口配置Web服务及XML消息传递 (Messaging)。此外，可通过XML消息传递服务和/或Web服务来调用控制程序和/或控制程序 任务，或者当满足用户定义的处理条件时，可生成XML事件消息传递。根据其它优选的实施方式，控制程序的执行机构、Web服务栈以及编程接口在同一 处理器中集成并且优选在此处理器上运行。此外，Web服务功能/XML消息传递功能及编程 环境共用同一嵌入式Web服务器。Web服务功能以及XML消息传递功能通过编译器如IEC-61131与控制程序的执行 机构耦合。此外，本发明还涉及一种用于对自动化设备的至少一个控制程序进行编程和/或 配置的方法，其中自动化设备通过网络与其它自动化设备以及至少一个Web浏览器连接并 且为了与其它自动化设备及自动化软件通信而使用Web服务。根据本发明的方法包括下述 方法步骤-在Web浏览器及在自动化设备中集成的基于Web的编程接口之间建立连接，-在Web浏览器中表示编程应用/配置应用，-在利用自动化语言的情况下，生成至少一个控制程序，-配置Web服务，以访问至少一个控制程序。
优选地，该编程接口提供编程环境，这使得可通过自动化语言如IEC-61131LD、 FDB、ST或IL对自动化设备进行编程。此外，可通过自动化语言配置基于Web服务的XML消 息传递及调试控制程序。优选地，为生成XML事件消息而利用XML消息传递和/或Web服务。已证明尤其有利的是，控制程序的执行机构、XML消息传递功能及编程调试功能在 同一处理器中固定集成并且在此处理器上运行。根据其它优选的途径，Web服务功能/XML消息传递功能及编程环境共用同一嵌入 式Web服务器(如HTTP服务器)。此外，Web服务功能/XML消息传递功能可直接进行对控制程序执行机构的软件访 问(Software-Zugriff)，例如 IEC-6Il3I-编译器。本发明的其它特性、优点及特征不仅从权利要求、由权利要求可获得的特征_自 身和/或结合_给出，也从由附图获得的优选实施例的以下描述给出。其中
图1示出了自动化设备的功能图表，以及图2示意性地示出通过Web浏览器访问在自动化设备中所集成的编程应用图1示出了自动化设备12的功能图表10，该自动化设备12根据图2通过网络14 与其它自动化设备16，18以及具有集成的Web浏览器22的个人计算机(PC) 20连接。下面，说明自动化设备12的示例的功能图表10。此功能图表10包括实时操作系 统24，在该实时操作系统24上运行用于执行控制程序28，30，32的控制执行机构26。为了将自动化系统12与网络14连接，设有TCP/UTB/IP栈34以及HTTP服务器 36。该TCP/UTB/IP栈34以及HTTP服务器36构造了通过网络14传输消息的传输层。在 传输层34，36之上设置提供Web服务40的Web服务栈38，其中为了与其它自动化设备16， 18及自动化软件或控制软件通信而使用该Web服务40。根据本发明，自动化设备12具有集成的基于Web的编程接口 42，编程接口 42提供 一种嵌入式的基于Web的编程环境供使用。编程接口 42位于嵌入式Web服务器36中并且可通过Web浏览器32而被访问，该 Web浏览器32通过网络14与自动化设备12连接。由编程接口 42提供的编程环境可通过编程语言(例如根据IEC-61131的LD、FBD、 ST或IL)实现自动化设备12的编程。此外，可配置包括在Web服务栈38中的Web服务40 及XML消息并且调试控制程序28，30，32。此外，利用XML消息传递和/或Web服务40，以在满足用户定义的处理条件时调用 控制程序/控制程序任务28，30，32或生成XML事件消息。在自动化设备内部，控制执行机构26、具有XML消息传递的Web服务栈38以及编 程接口 42的编程功能/调试功能固定集成并且在实时操作系统24上的同一处理器中运 行。为了其与网络14的通信，Web服务功能/XML消息传递功能及可由编程接口 42利 用的编程环境共用同一嵌入式Web服务器36。两项功能均可直接对控制执行机构26进行 软件访问，该控制执行机构26可例如构造为IEC-61131-编译器。图1示出了自动化设备12的功能图表。该自动化设备配备有用于控制程序28，30，32的控制执行机构26。Web服务栈38实现了 -调用控制程序28，30，32的执行由栈38所接收的XML消息促使对执行机构26 中的功能的获取(Abrufen)，以启动已给出的控制程序28，30，32 (如IEC-61131-3-任务)， 其中利用从XML消息提取的参数。-生成事件消息在执行控制程序28，30，32期间，可生成一个或多个事件消息，该事件消息通过Web服务栈38 (如XML消息)来宣布和分发。此外，编程应用或编程接口 42可借助Web服务器36通过图2中所示的Web浏览 器22而被访问并且可实现下列功能，如-创建新的控制程序-修改控制程序的代码-开始、停止、释放、使失效、恢复控制程序-为控制程序配置XML-Web服务接口
ο消息结构/消息Schemaο所调用的控制程序ο参数传递ο事件生成ο服务终点配置名称及调用地址-控制程序调试。下面说明面向服务的自动化设备的配置步骤。在利用Web浏览器22的情况下，控制技术人员与自动化设备12建立连接。通过 设备所示的主页实现对编程接口 42的访问；在此，可能必须说明用户名及密码，以对技术 人员鉴权。然后，编程应用及配置应用42在Web浏览器22中表示。该应用可实现为 JavaApplet, JavaScript、· NET 程序或 AJAX 类应用。然后，技术人员利用该应用42，以生成多个控制程序28，30，32，其中利用 IEC-61131-语言。编程应用42将61131码在内部翻译成本地字节码或已编译的字节码。然后，技术人员配置可利用的Web服务38，40，以访问控制程序28，30，32。该配置 包括定义调用消息，将消息参数映射到控制程序参数以及附加所产生的每个事件消息。然后，技术人员可通过Web浏览器22继续调试该应用或利用适当的指令，以实现 程序的独立执行。概括而言，可明白，可利用一种自动化设备，该自动化设备设有集成的基于Web的 编程接口并且为了与其它自动化设备及自动化软件通信而使用Web服务。该编程接口位于 嵌入式Web服务器中并且可通过Web浏览器而被访问，该Web浏览器与自动化设备连接。编程环境使得可通过自动化语言(例如根据IEC-61131的LD、FBD、ST或IL)对自 动化设备进行编程、配置Web服务及XML消息传递并且调试控制程序。
权利要求
一种自动化设备(12，16，18)，所述自动化设备(12，16，18)具有控制程序(28，30，32)的执行机构(26)以及用于与其它自动化设备(12，16，18)和/或自动化软件进行通信的Web服务栈(38)，其特征在于，所述自动化设备(12，16，18)具有集成的基于Web的编程接口(42)。
2.根据权利要求1所述的自动化设备， 其特征在于，所述程序接口(42)设置在嵌入式Web服务器(36)中。
3.根据权利要求1或2所述的自动化设备， 其特征在于，所述自动化设备(12，16，18)通过网络(14)与其它自动化设备(12，16，18)以及Web 浏览器(20)连接，其中可通过所述Web浏览器(20)访问所述编程接口(42)。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的自动化设备， 其特征在于，所述自动化设备(12，16，18)和/或所述控制程序(28，30，32)可通过所述编程接口、 借助自动化语言、如根据IEC-61131的LD、FBD、ST或IL的所述编程来编程。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的自动化设备， 其特征在于，所述控制程序(28，30，32)的所述执行机构(26)、所述Web服务栈(38)以及所述编程 接口(42)集成在同一处理器中并且在所述处理器上运行。
6.根据上述权利要求中至少一项所述的自动化设备， 其特征在于，所述Web服务(40)的所述Web服务功能和XML消息传递功能以及所述编程接口(42) 使用同一嵌入式Web服务器(36)、如HTTP服务器。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的自动化设备， 其特征在于，所述Web服务(40)的所述Web服务功能以及所述XML消息传递功能通过编译器如 IEC-61131与控制程序(28，30，32)的所述执行机构(26)耦合。
8.一种用于对自动化设备(12，16，18)的至少一个控制程序(28，30，32)进行编程和/ 或配置的方法，所述自动化设备(12，16，18)通过网络(14)与其它自动化设备(12，16，18) 以及至少一个Web浏览器(22)连接并且为了与其它自动化设备及自动化软件进行通信而 使用Web服务(40)，其特征在于，所述方法包括下列方法步骤-在所述Web浏览器(22)以及在所述自动化设备(12，16，18)中集成的基于Web的编 程接口(42)之间建立连接，-在所述Web浏览器(22)中表示编程应用/配置应用， -在利用编程语言的情况下生成至少一个控制程序(28，30，32)， -配置Web服务(40)，以访问所述至少一个控制程序(28，30，32)。
9.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于，编程接口(42)提供编程环境，所述编程环境借助编程语言、如根据IEC-61131的LD、 FBD、ST或IL来实现对所述自动化设备的编程。
10.根据权利要求8或9所述的方法， 其特征在于，通过所述编程语言配置所述Web服务(40)及其XML消息传递并且调试所述控制程序 (28，30，32)。
11.根据权利要求8至10中至少一项所述的方法， 其特征在于，为调用所述控制程序(28，30，32)和/或控制程序任务而利用XML消息传递和/或Web 服务。
12.根据权利要求8至11中至少一项所述的方法， 其特征在于，为生成XML事件消息而利用XML消息传递和/或Web服务。
13.根据权利要求8至12中至少一项所述的方法， 其特征在于，控制程序(28，30，32)的所述执行机构(26)、XML消息传递及编程功能/调试功能在同 一处理器中固定集成并且在所述处理器上运行。
14.根据权利要求8至13中至少一项所述的方法， 其特征在于，所述Web服务功能/XML消息传递功能及所述编程环境使用同一嵌入式Web服务器、如 HTTP服务器。
15.根据权利要求8至14中至少一项所述的方法， 其特征在于，所述Web服务功能/XML消息传递功能可直接对控制程序的所述执行机构、例如 IEC-61131-编译器进行软件访问。
16.根据权利要求8至15中至少一项所述的方法， 其特征在于，所述Web服务栈(38)实现对所述至少一个控制程序(28，30，32)的执行的调用，其中 优选地，由所述Web服务栈(38)所接收的XML消息促使调用控制程序(28，30，32)的所述 执行机构(26)中的功能，以便启动已给出的控制程序，其中利用从所述XML消息提取的参数。
17.根据权利要求8至16中至少一项所述的方法， 其特征在于，所述Web服务栈(38)在执行所述至少一个控制程序(28，30，32)期间生成一个或多个 事件消息，所述一个或多个事件消息通过所述Web服务栈作为XML消息被宣布及分发。
全文摘要
本发明涉及一种自动化设备(12，16，18)以及对该自动化设备(12，16，18)进行编程的方法，该自动化设备(12，16，18)具有控制程序(28，30，32)的执行机构(26)以及用于与其它自动化设备(12，16，18)和/或自动化软件进行通信的Web服务栈(38)。为了对控制程序进行编程及配置，该自动化设备(12，16，18)具有集成的基于Web的编程接口(42)。该方法包括下述方法步骤在Web浏览器(22)及自动化设备(12，16，18)中集成的基于Web的编程接口(42)之间建立连接，在Web浏览器(22)中表示编程应用/配置应用，在利用编程语言情况下生成至少一个控制程序(28，30，32)，为访问至少一个控制程序(28，30，32)而配置Web服务(40)。
文档编号G06F9/46GK101849223SQ200880110640
公开日2010年9月29日 申请日期2008年10月2日 优先权日2007年10月5日
发明者A·W·科洛姆博, I·德拉默, R·施库普 申请人:施奈德电气自动控制有限责任公司