工业系统中的预订与通知的制作方法

专利名称：工业系统中的预订与通知的制作方法
技术领域：
本主题发明一般涉及使用网络话务分析器的工业网络系统，尤其涉及预订 事件和对应日志从而根据预定分类来显示所需项目并由此促进过程最优化。
背景技术：
计算机网络技术的进步不断使得系统间的信息共享愈加有效和可承担。这 种进步导致了网络系统的大量开发，其中己出现了包括无线网络在内的新的传 输基础设施。由于网络系统的数量、速度和复杂性的增加，出现了相应的网络 问题。典型地，通常被称为网络话务分析器的专用单机网络诊断设备的引入可 促进解决网络问题。
通常，网络话务分析器获取关于网络话务参数的关键信息，并能够捕捉并 记录这些数据以提供对网络总线上通信的永久记录。根据特定状况的出现，能 够控制网络话务分析器开始和/或结束记录。传统上，网络话务分析器是独立、 专用的支持装备。网络话务分析器通常是基于PC或者是专用仪器，且需要专 门的网络接口硬件和软件模块以适应特定网络标准或配置。通常，当用户正在 现场环境中使用网络时，网络需要被分析，并且采集诊断信息。对网络问题进 行故障检修要求用适当的网络接口模块和相关联的软件对网络话务分析器进 行配置。
此外，在工业环境中制造商通常需要对来自全球分布的多个站点的实时数 据进行收集、分析和优化。用来记录这种数据的一种常见解决方案包括提供本 地记录模块，该模块经常占用控制系统底板的插槽或位于另一网络中。例如， 作为历史库的设备可以直接通过底板与控制器通信，或者通过网络接口远程通 信。此外，这种历史库可以将来自控制器的数据存档到提供额外存储能力的存 档引擎中。
在分布式控制系统中，可通过将工业控制器分立成多个控制元件且由每个元件可执行不同的功能来促进控制器硬件配置。控制任务所需的特定控制模块 可一起连接在机架中的公共底板上，和/或通过网络或其他通信媒介连接在一 起。各个控制模块也可以沿着公共通信链路在空间上分布于几个位置。这种模 块化构造还可以适应需要各种数量和类型的输入/输出(I/O)电路的不同应用， 这可由特定设备或受控过程来确定。这种存储的程序实时地运行，以向受控过 程提供输出(例如，提供电信号到诸如致动器等输出端)。
这些远程模块可通过公共通信链路或网络通信数据，其中，网络上的任意 或所有模块通过公共和/或工业通信协议进行通信。控制系统中的控制器可以相
互通信、与驻留在其他控制系统中的控制器通信，或与控制环境以外的系统或 应用(例如，与商业相关的系统和应用)进行通信。因此，例如用于故障控制 的诊断/预测措施等管理过程正变得日益复杂。
此外，在这种环境中，分析和协作通常需要两个信息流即"内部"数据(通 过诸如历史库、日志采集器等工业单元采集)和"外部"数据(与网络服务的数
据话务相关联)的交互。在传统系统中，独立采集并分别分析这两个信息流—— 例如，第一组设备/分析器从模块/单元中采集内部数据，第二组设备/分析器采 集关于网络话务的数据。通常，这两个数据流之间的可用关系(如定时关系、 序列计数等)并不明显，而且常常手动推断，因此增加了系统的低效。

发明内容
为了提供对本文所描述的某些方面的基本了解，下文将给出简单的概述。 本概述不是宽泛的综述也不倾向于标识关键/重要元素来刻画本文所描述的各 个方面的范围。这里唯一的目的是以简单的形式提供一些概念作为以后所给出 的更为详细的描述的前序。
本发明以充分的描述提供了通过使用预订与通知组件来记录与专用过程 相关联的信息的系统和方法，其中预订与通知组件向订户提供对数据的直接访 问并可通过第三方追踪这些过程以对其进行优化。此外，可视化组件可用各种 格式来显示信息(例如，过程操作的阶段显示、操作的机器状态/阶段、时间序 列)，并可根据第三方要求的粒度/详细级别来显示这些数据。此外，可以为工 业过程定义各种事件(例如，诊断事件、警报事件、审核事件等)，其中每个事件可预订相应的日志(例如，诊断日志、警报日志等)，反之亦然，以根据 预订的分类显示所需的项目，并由此促进过程优化。因此，可容易地对系统进 行縮放，而与此同时建立表面上随机事件之间的相关性和/或因果关系的确定 (例如，从同步的"内部"数据和"外部"数据得出关系)。
这种预订与通知组件使得输入和输出能被记录在处理器存储器的I/O表 中。如此的输入值可以异步地从一个或多个输入模块读出，且输出值可被写入 到I/0表中以用于通过专用通信电路(例如底板接口、通信模块)传达给用户。 在相关方面，用户可以直接消费这些数据一一通常在过程中无需要涉及控制
器，其中可以对i/o的内部数据进行历史化并使其对用户是直接可用的。
这种工业系统的各种数据或数据集可包括来自"内部"数据流(例如，从工 业单元采集的历史数据、自动化或过程数据等)以及"外部"数据流(例如，一 个或多个网络上的话务数据、或通信数据等)的数据，其中采集数据部分取决 于分配给每个采集阶段的关键性/重要性标准。例如，当在被认定为比操作的其 它阶段更关键(例如，预定重要因素的动态属性)的操作阶段中从网络采集数 据时，可使用较高的采样速率。
在相关方面，协调组件可以对"内部"数据流和"外部"数据流同步进行采集 和分析。应意识到，每一个这种数据流还可包括与工业自动化系统相关联的多 个数据流。协调组件可以同步并维持事件与网络话务之间的时间及序列关系， 因此例如可容易地评估/确定多个数据流中表面上随机的事件之间的相关性或 因果关系。类似地，这种协调组件可同步并维持多个或混合的内部及外部数据 流中的事件间的时间和序列关系，因此可容易地评估/确定多个数据流中表面上
随机的事件之间的相关性或因果关系，这其中一些对数据流产生影响，另一些 则没有。协调组件最初还可以将数据记录编织在一起(例如根据序列关系、时 间戳)，然后根据预定的数据粒度级别(例如纳秒间隔，毫秒间隔)将这种互 相关的数据展现给用户。在相关方面，匹配组件可预订具有这种同步工业设置 内的预定触发事件的模块/工业区段。随后可根据定义的区段和/或事件触发器 向用户显示数据。
根据另一方面，本发明的自动化工业系统可包括识别组件，该组件分析"内 部"数据流和"外部"数据流以标识数据趋势中影响工业过程的模式。这种模式标识可基于预定情况(例如，工业设备的操作状态与前一批结果的质量的比 较)、和/或常规更新的解释控制程序。识别组件还可使用显式相关性(例如由 用户/外部数据源设定的预定模型)，和/或在事件/可能的因果联系间动态演绎 的隐式相关性。
此外，利用历史数据(例如，单元的内部日志)和网络话务分析器数据之 间的同步能力的集中式或分布式数据采集系统可形成联合数据存储库(例如， 压縮格式的单个日志文件、平面文件中的二进制数据、各种形式的数据库等)。 因此，为了将来预测诊断故障排除事件可持久保持历史数据，其中数据资源并 不是显示级上的负担(例如在要求的粒度级上整理数据)，在采集阶段也不是。 这种与双信息流相关的集中式数据采集系统可根据数据重要性、使用的可能性 等选择性减少存储的数据(例如逐步净化)。因此，可促进与网络的连接，其 中可使用针对控制网、设备网、以太网、无线网等的网络接口的各种配置。
此外，订户信息(以及如果需要的话事件信息)可被抽象至高层类(例如， 数据字段)，后者可在从内部数据流和外部数据流的数据采集器(例如，历史 库)査询和请求信息时对与通知相关的信息进行建模。因此，预订应用可在高 层上开发，例如，其中复杂的预订査询和订户信息可被定义为数据字段。与这 种数据字段相关联的历史库可与预订/订户专属信息一起传播。通过将与通知相 关的信息(例如，预订査询、订户信息、事件信息......)建模为数据并利用数
据库系统的能力对数据高效地执行面向集合的操作，本发明能提供一种可高度 縮放和有效的预订与通知系统。
为了实现前述和相关目的，本文结合以下的说明书和附图对某些举例方面 进行描述。这些方面表示各种可实践的方式，所有这些方式都将涵盖在本文中。 当结合附图考虑时，其他优点和新颖性特点还可从接下来的详细描述中体现出 来。


图1解释说明了根据本发明一个方面的用于工业系统的预订与通知组件 的示意框图。
图2解释说明了本发明的用于帮助工业系统的数据采集和管理过程的协调组件的框图。
图3解释说明了具有嵌入式网络话务分析器的网络接口，该网络接口可与
本发明的预订和通知组件相交互。
图4解释说明了作为本发明的工业系统一部分的匹配组件。
图5解释说明了根据本发明的一方面标识数据中影响工业过程的模式的
识别组件。
图6a和6b解释说明了根据本发明一方面的具有嵌入式网络分析器的工业 系统。
图7解释说明了用于向根据本发明特定方面的向订户显示数据的相关方法。
图8解释说明了根据本发明一方面的另一种用于预订的方法。
图9a和9b解释说明了根据本发明一方面采用预订与通知组件来最优化过
程的示例性工业自动化网络。
图IO解释说明了可用于实现本发明各方面的示例性计算环境。
图11解释说明了根据本发明一个方面的工业设置，其具有底板和可以使
用预订与通知组件的相关模块。
具体实施例方式
现在参考附图对本发明的各个方面进行描述，其中相同的数字始终涉及相 同或相应的元件。然而，应该理解到，附图和与其相关的详细描述并不想要将 所要求保护的主题内容限制于所公开的特定形式。此外，本发明将覆盖所有落 在所要求保护的主题的精神和范围内的修改、等价方案和替换方案。
图1解释说明了工业系统100，该系统便于向已预订从多个数据流102、 104采集数据的数据采集器(如历史库)的订户112、 114、 116递送信息。预 订与通知组件110可将输入和输出记录在处理器存储器的I/O表120中，其中 输入值可从一个或多个输入模块中异步读取，而输出值被写入到I/O表中以便 后续通过专用通信电路(如底板接口、通信模块)传达给用户。在相关方面， 用户可以直接消费这样的数据，通常在该过程中不涉及控制器，其中I/0内部 的数据可被历史化并可直接为用户所用。I/O模块可包括用来在网络上发布存储于I/O中的数据的发布组件和用于存储经历史化的数据的存储介质。I/O模 块还可在其中包含点对点闭包，以实现高速以及关于与I/O相关联的工业单元 的健康/操作的诊断数据的发布。
系统ioo具有高度可縮放性并能够根据特定的订户偏好(例如显示形式、
通知等)向订户112、 114、 116 (1至L， L为整数)传播信息。这些订户可以 是已经向工业系统100进行预订的实体形式(例如人或应用)。根据本发明的 预订可以是表现出的对特定信息(例如，制造数据、处理数据和其他历史库数 据)的兴趣和对递送模式(例如，经由PDA、台式计算机、蜂窝电话、电视机 等的电子邮件、语音邮件递送)的规约。此外，可以为工业过程定义各种事件 150 (例如，诊断事件、警报事件、审核事件l至t，其中t为整数)，其中每 个事件可以预订相应的日志(例如，诊断日志、警报日志等)125、 127 (l至 n， n为整数)，反之，可以根据预定分类显示期望的项目，并因此促进过程优 化。预订与通知组件110可以使用来自"内部"数据流102 (例如，从工业单元 采集的历史数据)和"外部"数据流104 (例如，关于网络服务的话务数据)的 数据集。
图2解释说明了可同时采集和分析"内部"数据流202和"外部"数据流204 的协调组件220。这种协调组件220可以同步并维持事件和网络话务之间的定 时和序列关系，由此容易地评估/确定两个数据流202、 204内看似随机的事件 之间的相关性或因果关系。应该认识到，这种定时和序列关系的同步和维持也 可在多个内部数据流、多个外部数据流等之间发生。此外，数据流可包括关于 控制器警报、事件和审核的数据，其中在这种数据流中的警报和事件还可与系 统中的改变相关。
协调组件220还可一开始将来自内部数据流202和外部数据流204的数据 记录编织在一起(例如基于序列关系、时间戳)，并随后根据预定的数据粒度 等级(例如纳秒间隔、毫秒间隔)将这种相关联的数据呈现给用户。协调组件 220可同预订与通知组件210交互，后者可在给定所请求和要递送的信息的类 型、与信息相关的关键性、订户当前状态、以及其他参数给定情况下的递送偏 好的情况下动态地修改递送模式。订户感兴趣的信息可被采集作为事件，并可 针对数据的类型以及将要提供的通知定义各种预订类。
9因此，订户信息(如果需要的话事件信息也同样)可以被抽象至高级别类 (例如，数据字段)，后者可在从历史库中查询和请求信息时对与通知相关的 信息进行建模。因此可在高层上开发预订应用，其中复杂的预订査询和订户信 息可被定义成例如数据字段。通过将与通知相关的信息(例如预订查询、订户 信息、事件信息......)建模为数据并利用数据库系统的能力对这种数据高效地
执行面向集合的操纵(set-oriented manipulations)，本发明可实现一种高度可 縮放和有效的预订与通知系统。
图3解释说明了具有嵌入式网络话务分析器的网络接口 320，该接口可与 本发明的预订与通知组件相交互。通常，许多嵌入式设备具有事件日志记录机 制以跟踪设备中有兴趣和/或反常的行为，其中这种事件信息可被下载到PC， 以便在问题发生时进行评估和分析。同样，许多通信和控制网络具有话务分析 器能力，这允许在问题发生时由PC捕获网络话务或将网络话务下载到PC中 以用来评估和分析。
如先前所解释的，在传统系统中这样两个信息流通常是使用不同的装备和 软件单独釆集的。 一旦采集后，传统上对它们单独进行分析，并暗示出日志和 网络话务中事件之间的定时关系，并对其进行手动确定(如果可能的话)。图 3解释说明了它们之间的关系执行话务分析器功能的网络接口，执行事件日 志记录功能的主CPU，共用时间戳/序列计数发生器370、以及存有话务分析器 (TA)数据和事件日志数据的外部RAM 332。与本发明的工业系统相关的协 调可同时采集事件日志和网络话务数据流，并通过公共时间戳/序列计数发生器 370协调它们的关系。这种协调维持事件与网络话务之间的定时和序列关系， 从而提供一种机制来确定两个数据流之间的原因和影响。不同地，让事件日志 记录器和话务分析器共享公共的时间戳/序列计数发生器来对收集到的各个数 据进行标记。当数据被收集时，通过使用公共的标识符集来标记数据，即使事 件日志和话务分析器数据例如是独立收集和上传的，发生的顺序也可通过PC 中的应用软件重新创建。此外，只要公共时间戳/序列计数发生器被同步(例如 通过IEEE 1588)就可协调从多个模块上载的数据流。
网络接口 320可包括实现标准网络接口协议的各种组件连同用于实现根 据本发明一方面的嵌入式网络话务分析器所需的额外组件。标准组件可包括例如接收调制解调器322、接收机筛选器/过滤器324 (或者以太网的地址)、网 络操作控制组件326、存储器接口 328以及发射调制解调器330。接收调制解 调器322可与网络总线340相耦合以接收网络总线上其他设备发出的信号。类 似的，发射调制解调器330可与网络总线340相耦合以从包含网络接口的设备 向网络发射信号。尽管接收调制解调器322和发射调制解调器330由单独的组 件来说明的，应该理解到，这两个组件可以在单个收发器组件中实现，该收发 器可以向/从网络总线发射/接收信息。接收调制解调器322可与接收筛选器/过 滤器324耦合。接收筛选器/过滤器324确定网络上的信息是否要送给该特定设 备。网络上的每个设备通常分配唯一的标识符。接收筛选器/过滤器324识别该
唯一的标识符并确定网络上的信息是否要送给相应的设备。接收器筛选器/过滤 器324还可与接收调制解调器322、网络操作控制组件326以及存储器接口 328 相耦合。 一旦确定网络上的数据要送给所述的设备，网络操作控制组件326就 相应地解释并响应该信息。存储器接口 328与接收筛选器/过滤器324、常规操 作控制组件326、发射调制解调器330、以及外部随机存储器(RAM) 332相 耦合。尽管RAM332被表示为在网络接口的外部，但应该理解到，RAM也可 以在内部实施，或者RAM 332可实施为内部存储器和外部存储器的组合。通 过网络操作控制组件326的指引，存储器接口 328根据需要从RAM 332上载 数据或下载数据到RAM 332。数据由此根据需要通过存储器接口 328从RAM 332传送到发射调制解调器330和网络上，或者从接收筛选器/过滤器324通过 存储器接口 328传送到RAM 332中。
具有嵌入式网络话务分析器的网络接口 320可被实施为专用集成电路 (ASIC) 。 ASIC的组件的特定组成根据对目标网络标准和协议的需要而改变。 尽管所说明的是在ASIC中实现，但可以理解到本发明可以通过标准集成电路、 分立组件、 一个以上ASIC、它们的组合，或者复制所需功能的各种方式来实 现，且本发明将包含所有这样的配置。
通过向网络接口添加额外的组件334，任何包含具有额外组件的网络接口 的适当设备都可以用作网络话务分析器。该额外组件334由话务分析器过滤组 件336和话务分析器控制组件338组成。网络上的数据通过接收调制解调器322 接收，并传送给话务分析器过滤组件(未示出)。应该意识到，图3实质上是示例性的，其他诸如包含外部分析器设备的外部设备之类的实施方式也可以连 接到网络。
这种话务分析器过滤组件可包括例如源媒体接入控制(MAC)标识符(ID) 过滤组件、目的MACID过滤组件、数据包类型过滤组件(调度、非调度等) 以及其他过滤组件，从而获取与网络协议或以太网情形下的IP地址/广播地址 相关的信息。例如，这些其他的过滤组件可包括序列号过滤组件、分组长度过 滤组件、校验和数据组件以及任何其他典型的与给定网络协议相关的信息。所 有过滤器的组合允许网络接口确定哪个设备是正在传送的数据的源、哪个设备 是正在传送的数据的目的地、正在传送的信息的类型、正在传送的数据的长度 以及其他与诊断网络问题有关的信息。网络话务分析器的控制由话务分析器控 制组件338实现。这种话务分析器控制组件338还可包括监视组件、采集开始 /停止组件、存储器配置和状态组件以及存储器上载/下载组件。监视组件监视 常规设备操作来确定可被用于网络话务分析器功能的可用存储器及存储器存 取带宽。采集开始/停止组件确定数据采集开始和停止的条件。开始和停止条件 可通过许多不同条件触发，这些条件包括但不局限于时间、持续时间、存在特 定条件、分组类型、或数据、或者不存在特定条件、分组类型或数据。存储器 配置和状态组件与存储器上载/下载组件一起帮助控制从/到存储器的采集数据 的管理。
附加组件可包括用来实现作为嵌入式网络话务分析器的操作的硬件和固 件。附加固件包括连接网络话务分析器的接口。额外固件包括特定网络所必需 的信息，该信息包括过滤器配置、存储器配置和相关状态、采集开始和停止、 以及网络话务分析器存储器上载。通过额外硬件和固件组件，接口设备可根据 指定的条件集开始和停止采集、记录和分析数据。
图4解释说明了作为本发明的工业系统400 —部分的匹配组件410。匹配 组件410可预订具有这种同步工业设置内的预定触发事件的模块/工业区段。随 后可基于定义的区段和/或事件触发器向用户显示数据。工业区段411、 413、 415可以是工业自动化环境400中的指定和/或标识区段。任何数目(l至m， 其中m是整数)的区段都可被指定进行区段标识，且这些区段411、 413、 415 中的每一个可以是任何形状、大小等，并且/或者可与任何作为工业系统一部分的机器、过程相关联——其中每个区段可一直保持静态、随时间改变等等。
触发事件421、 423和425 (1至k， k是整数)可包括例如这样的事件 接收执行特定功能块的消息，为功能块定位数据输入，为功能块执行预定命令 等。在相关方面中，数据采集速率可通过触发事件自动地在与功能块相关的活 动开始时启动。同样，数据采集可自动在该功能块结束时停止。因此，即使用 户(例如单位操作员、车间工程师)可能不一定知道为了解决将来的问题采集 什么数据较为重要，也可自动采集各个运行阶段的相关数据。
图5解释说明了根据本发明一方面的工业系统500，该系统还包括识别组 件。识别组件510标识数据趋势中影响根据本发明一方面的工业过程的模式。 此外，识别组件510可分析"内部"数据流511和"外部"数据流512以标识数据 趋势中影响工业过程的模式。这种对事件(1至L，其中L是整数)的模式标 识可基于预定情况(例如，工业设备的运行状态与前一批结果质量的对比)， 和/或日常更新的解释控制程序。识别组件510还可使用显式相关性514 (例如 由用户/外部数据源设置的预定模型)，和/或从事件/可能的因果连接当中动态 推断的隐式相关性515。
图6a解释说明了根据本发明发明一方面的工业系统，该系统使用嵌入式 话务网络分析器，其中通过向具有网络接口的设备添加附加组件，可将该设备 配置成网络话务分析器。系统600包括处理器602和具有根据本发明的嵌入式 网络话务分析器606的网络接口 604。嵌入式网络话务分析器606还可包括话 务分析器过滤组件608和话务分析器控制组件610,它们都是硬件和相关联的 固件。当连接到网络上时，该设备将作为所连接的网络的网络话务分析器。这 在图6b中解释，其中包括具有嵌入式网络话务分析器652的网络接口的设备 650被耦合至网络654。设备650可以是标准的PC、网络打印机、网络扫描仪 或任何具有添加了网络话务分析器的网络接口的设备。根据本发明的一个方
面，设备650可在不同模式中运行。例如，在一种模式中，设备650专用于常 规功能(例如PC、打印、扫描等)。在另一种模式中，设备650可运行为专 用网络话务分析器。而在另一种模式中，设备650将自身的常规功能和网络话 务分析器功能组合在一起。在这种模式中，通常将优先级给予设备的常规操作; 网络话务分析器功能可利用诸如处理器和存储器带宽之类的额外设备资源。在任何模式中，复杂的分类和搜索任务可在稍后的时间执行，例如作为在包括本发明的计算机上的后处理操作，或者可通过网络将设备采集的数据传送给另一个处理器以进行后处理和分析。
图7解释说明了基于多个粒度等级为工业过程采集数据的相关方法700。虽然该示例性方法在本文解释描述为代表各种事件和/或动作的一系列块，但本发明并不被所说明的这种块顺序所限制。例如，除了在此说明的根据本发明的顺序， 一些动作或事件可能以不同的顺序发生和/或与其他动作或事件同时发生。此外，并不是所有所说明的块、事件或动作都需要执行根据本发明的方法。此外，将意识到可根据本文所说明和描述的方法以及未说明或描述的其他系统
和装置来实施根据本发明的示例性方法和其他方法。从710开始，用户最初可确定将要从内部数据流和外部数据流中采集的数据类型。接下来，在720，可通知数据采集器(例如历史库)采集这种数据类型。在730，可以开始数据采集或访问这种数据类型的采集。随后，可在740从数据采集器采集、提供、和向订户报告。
图8解释说明了通过可分布于整个工业系统中的多个嵌入式历史库将数据提供给预订用户和数据采集的相关方法800。最初在810，订户可直接向数据采集器(例如历史库)预订，因此根据本发明的一个方面绕过其他组件(例如控制器)访问内部数据流和外部数据流。接下来在820，可利用数据的踪迹来定位所期望的数据采集器。这还可包括使用目录来确定特定数据结构的源和目的地位于何处。在830，嵌入式历史库功能可与作为内部数据流一部分的公共数据结构相关联，其中控制器可指定这种数据将被嵌入式历史库组件采集。类似地，可根据数据的元数据或其他确定的数据上下文向数据采集器展现数据。在840，根据设备数据模型并通过相关的目录服务在各个组织等级上采集数据以便例如向订户显示。
如前面所说明的，将意识到虽然图8以及图9a和9b中描述了两个数据流，但也可以利用本发明的各个方面使用多个数据流进行分析。此外，虽然本发明主要在内部和外部数据流的上下文中进行描述，但应意识到数据流也可包括以下各项的组合多个内部数据流、多个外部数据流、内部和外部数据流或多个内部和外部数据流。图9a解释说明了使用预订与通知组件965的示例性工业自动化网络，该组件可为工业过程定义各种事件(例如诊断事件、警报事件、审核事件)，其中每个事件可预订相应的日志(如诊断日志、警报日志等)，反之亦然，从而
根据预定的分类来显示所希望的项目，并由此促进过程优化。
在一个方面，预订与通知组件可以是模块955的一部分。工业设置900还可包括例如数据库910、人机接口 (HMI) 920、可编程逻辑控制器(PLC)930、以及目录接口 940。预订与通知组件965还可与人工智能(AI)组件950相关联以根据采集的数据(例如，通过内部数据流的嵌入式历史库)促进优化。
例如，结合过程最优化，本发明可使用各种人工智能方案。可通过自动分类系统和过程来促进用于显式或隐式地学习是否需要下载来自历史库的数据的过程。分类可使用基于概率和/或基于统计的分析(例如，将分析效用和成本纳入考虑因素)来预测或推断用户想要自动执行的动作。例如，可使用支持向量机(SVM)分类器。其他分类途径包括贝叶斯网络、决策树、提供可以采用的不同独立性模式的其他概率分类模型。这里所使用的分类同样包括用来开发优先级模型的统计回归。
通过本说明书将很容易地意识到，本发明可使用经过显式训练(例如通过普通训练数据)和隐式训练(例如通过观察用户行为、接收外来数据)的分类器，以使得分类器被用于根据预定准则来自动确定对于问题要返回哪种应答。例如，就容易理解的SVM而言，通过分类器构造器和特征选择模块内的学习或训练阶段来配置SVM。分类器是将输入属性向量x气xl，x2，x3,x4，xn)映射到该输入属于一个类的置信度的函数，也就是说，f(x)=confidence(class)。如图9a所示，人工智能(AI)组件950可用于帮助推断和/或确定何时、何处、如何优化过程。AI组件950可使用各种之前描述的与促进本发明各方面相关的适合的基于AI的方案。
此外，目录接口 940可用于从诸如数据源960、服务器970和/或代理服务器980等恰当位置提供数据。因此，目录接口 940可根据请求者(例如，数据库910、 HMI 920、 PLC 930等)的角色和要求(需求)指向数据源。数据库910可以是任意数目的诸如关系、网络、平面文件或分级系统之类的各种类型。典型地，可连同各种企业资源计划(ERP)应用来使用这种数据库，其中企业资源计划应用可服务于公司内各种与业务相关的过程。例如，ERP应用可与人力资源、预算、预报、采购等相关。在这点上，特定的ERP应用可能需要具有某些与其相关的期望属性的数据。因此，根据本发明的一个方面，目录接口
940可从服务器970提供数据给数据库910，其中服务器970提供具有数据库910所期望的属性的数据。
此夕卜，HMI920可使用目录接口 940指向位于系统900内的数据。HMI920可用于图形化显示处理、系统、工厂等的各个方面，来提供简单化和/或用户友好的系统视图。因此，系统中各种数据点可以通过所希望的颜色方案、动画和版面以图形(例如，位图、jpeg、基于向量的图形、剪贴画等)表示方式来显示。
HMI 920可要求数据具有特定的与数据相关联的可视化属性以便于向其显示这些数据。例如，HMI920可向目录接口 940查询具有相关联的可视化属性的特定数据点。目录接口 940可以确定包含具有期望的可视化属性的属性数据点的代理服务器980。例如，该属性数据点可具有或者为数据所参考或者随数据一起发送的特定图形，从而使得该图形在HMI环境中代替数据值出现或与数据值一起出现。
PLC 930可以是诸如Allen Bradley Logix、 PLC5、 SLC-500、 MicoLogix等之类的模型中的任意几种。PLC 930通常被定义为用于向过程和/或系统提供高速、低级别控制的专用设备。使用梯形逻辑或某些形式的结构语言或其它适当语言可以对PLC 930进行编程。通常，PLC 930可以利用直接来自数据源(例如过程数据源990或数据源960)的过程数据，数据源可以是传感器、编码器、测量传感器、开关、阀门等。数据源990或960可提供数据给PLC中的寄存器，如果需要的话，可将这种数据存在PLC中。此外，可更新(例如，基于时钟周期)数据和/或将数据输出到其他设备以作进一步处理。
图9b解释说明了相关的示例性工业设置901，包括可编程逻辑控制器(PLC) 911、计算机(PC) 921、工业网络桥路931和两个具有与自身相关的I/O模块的工业网络适配器951和961。这些组件/模块可通过两个工业自动化网络971和981互相连接。可将预订组件与通知组件和AI组件安置在一个模块上(例如，工业网络桥路931上)，并控制工业网络适配器951的另一模块
16的数据采集组件(例如，历史库及话务分析器(TA))。同样，PC 921的预订组件与通知组件和AI组件可控制例如PLC 911的数据采集组件和工业网络适配器961。应该意识到，预订组件与通知组件和AI组件不需要被一起设置在相同的模块/组件中。内部和外部数据流采集机构也不需要被一起设置在相同的模块/组件中。例如， 一个模块(例如具有历史库但没有TA的模块)的内部数据流可以与具有TA的另一个模块的外部数据流相关联。
图IO解释说明了用于实现本发明各个方面的示例性环境1010，其包括作为预订与通知组件一部分的计算机1012。计算机1012包括处理单元1014、系统存储器1016和系统总线1018。系统总线1018将系统组件耦合到处理单元1014上，这些组件包括，但不限制于系统存储器1016。处理单元1014可以是各种可能的处理器中的任何一种。双微处理器和其他多处理器架构也可以用作为处理单元1014。
系统总线1018可以是包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线、和/或使用各种可用总线架构的局部总线在内的诸多类型的总线结构中的任意一种，这些可用总线架构包括但并不限于9位总线、工业标准架构(ISA)、微通道架构(MSA)、增强型ISA (EISA)、智能驱动电路(IDE) 、 VESA局部总线(VLB)、外围组件互连(PCI)、插件总线、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)、小型计算机系统接口 (SCSI)或其他专用总线。
系统存储器1016包括易失性存储器1020和非易失性存储器1022。含有用于在诸如启动期间在计算机1012内的各要素之间传送信息的基本例程的基本输入/输出系统(BIOS)被存储在非易失性存储器1022中。例如，非易失性存储器1022可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM (PROM)、电可编程ROM (EPROM)、电可擦除可编程ROM (EEPROM)、或闪存。易失性存储器1020包括用作外部高速缓冲存储器的随机存取存储器(RAM)。此外，RAM有各种形式可用，诸如静态RAM (SRAM)、动态RAM (DRAM)、同步DRAM (SDRAM)、双数据率SDRAM (DDR SDRAM)、增强型SDRAM
(ESDRAM)、同步链路DRAM (SLDRAM)、以及直接存储器总线RAM
(DRRAM)。计算机1012还包括可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。
图IO示出了例如盘存储1024。盘存储1024包括但并不限于，类似于磁盘驱动 器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-60驱动器、闪存 卡、或记忆棒等设备。另外，盘存储1024可包括与其它存储介质分开或相结 合的存储介质，这些其它存储介质包括但并不限于，诸如压縮盘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)或数字通用盘ROM驱动器(DVD-ROM)等光盘驱动器。为了有助 于将盘存储设备1024连接至系统总线1018，通常使用诸如接口 1026等可移动 或不可移动接口。
应当认识到，图10描述了在用户与在合适的操作环境1010中说明的基本 计算机资源之间起到中介作用的软件。此类软件包括操作系统1028。可存储在 盘存储1024中的操作系统1028用于控制和分配计算机系统1012的资源。系 统应用1030通过存储在系统存储器1016中或盘存储1024上的程序模块1032 和程序数据1034来利用操作系统1028对资源的管理。应当认识到，本发明可 用各种操作系统或是操作系统的组合来实现。
用户通过输入设备1036将命令或信息输入到计算机1012中。输入设备 1036包括，但并不限于，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、扫描器、TV调谐卡、数码相 机、数码摄像机、以及web相机等。这些和其它输入设备经由接口端口 1038 通过系统总线1018连接至处理单元1014。接口端口 1038包括，例如串行端口、 并行端口、游戏端口、以及通用串行总线(USB)。输出设备1040使用一些 与输入设备1036所使用的相同类型的端口。因此，例如USB端口可被用于向 计算机1012提供输入，以及将信息从计算机1012输出到输出设备1040。输出 适配器1042被设置以说明在输出设备1040中有一些如监视器、扬声器、以及 打印机等的输出设备1040需要特别的适配器。作为示例但无限制性意义，输 出适配器1042包括在输出设备1040与系统总线1018之间提供一种连接手段 的显卡和声卡。应该注意到的是，诸如远程计算机1044等其它设备和/或设备 系统也提供输入和输出能力两者。
计算机1012可使用与诸如远程计算机1044等一台或多台远程计算机的逻辑连接在连网环境中操作。远程计算机1044可以是个人计算机、服务器、路 由器、网络PC、工作站、基于微处理器的设备、对等设备或其它公共网络节
点等，并且通常包括以上关于计算机1012所描述的部分或所有要素。出于简 明的目的，远程计算机1044仅示出了存储器存储设备1046。远程计算机1044 通过网络接口 1048被逻辑地连接至计算机1012并随后通过通信连结1050物 理地连接。网络接口 1048包括诸如局域网(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)、铜分布式数据接口(CDDI)、 以太网/正EE 802.3、令牌环/IEEE 802.5等。WAN技术包括，但并不限于，点 对点链接、如综合业务数字网(ISDN)及其各种变形的电路交换网络、分组 交换网络、以及数字用户线(DSL)等。
通信连结1050是指用于将网络接口 1048连接至总线1018的硬件/软件。 虽然为说明清楚将通信连结1050示在计算机1012内部，然而它也可以外置于 计算机1012。仅出于示例性的目的，与网络接口 1248的连接所需的硬件/软件 包括，诸如包括常规电话级调制解调器、电缆调制解调器以及DSL调制解调 器的调制解调器、ISDN适配器、以及以太网卡等内置和外置技术。
本文中所使用的术语"组件"、"系统"等也可涉及计算机相关实体，或者为 硬件、硬件和软件的组合、软件或者执行中的软件，此外还有机电设备。例如， 组件可以是但不限于运行在处理器上的过程、处理器、对象、可执行件、执行 的线程、程序和/或计算机。通过说明，运行在计算机上的应用和计算机都可以 是组件。 一个或多个组件可以驻留在执行的过程和/或线程中，且组件可定位在 一台计算机上和/或在两台或更多台计算机之间分布。这里所用的措词"示例性" 表示举例、例证或说明。本文所描述作为"示例性"的任何方面或设计不需要解 释为优选于或优于其他方面或方案。
图11也说明了一种根据本发明各个方面的可使用预订与通知组件来采集 数据的示例性环境。每个功能模块1114通过可使模块1114从底板1116移走 的可分离电连接器1130附连至底板1116，从而无需干扰其他模块1114就可以 更换或修理功能模块。底板1116向模块1114提供电力和与其他模块1114进 行通信的通信信道。借助通过连接器1130电连接底板1116的底板接口 1132 来实现经由底板1116与其他模块1114进行的本地通信。底板接口 1132监视底板1116上的消息，根据作为消息一部分并且指示消息目的地的消息地址来
标识给特定模块1114的消息。底板接口 1132接收的消息被传送到模块1114 中的内部总线1134。
内部总线1134将存储器1136、微处理器1128、面板电路1138、 1/0接口 电路1139和通信网络接口电路1141连接到底板接口 1132。微处理器1128可 以是用来串行或并行执行存储在存储器1136中的指令并从/向存储器1136以及 其他与内部总线1134相关联的设备中读或写数据的通用微处理器。微处理器 1128包括提供微处理器1128的定时的内部时钟电路(未示出)，但也可以与 具有改善的精度的外部时钟1143进行通信。时钟1143可以是晶体控制振荡器 或其他包括连接到外部时间标准的无线电的时间标准。时钟1143的精确度可 以作为品质因素记录在存储器1136中。面板电路1138包括如本领域所公知的 状态指示灯，并可手动切换，例如用于在关闭状态中锁住模块1114。
存储器1136可包括由微处理器1128执行来提供控制功能的控制程序或线 程以及执行这些程序或线程所需要的变量和数据。对于I/0模块，存储器1136 还可包括I/O表，1/0表中保存着通过I/O模块1120从工业控制器1110接收或 向其发送的输入和输出的当前状态，在本文中例如位于I/O网络1122上。模 块1114通过硬件配置技术和/或软件编程技术可适于执行本发明的各种方法。
应意识到，虽然主要在两个数据流的上下文中描述了各个方面，但本发明 不限于此，多个数据流也落入本发明的范围中。此外，虽然描述了内部数据流 和外部数据流，应意识到数据流可包括多个内部数据流、多个外部数据流、内 部和外部数据流或者多个内部和外部数据流的任意组合。以上所描述的内容包 括各个示例性方面。当然，不可能为了描述这些方式而描述组件或方法的每种 可能的组合，但本领域的普通技术人员可理解许多其它组合和变换是可能的。 特别考虑通过以上描述的组件(部件、设备、电路、系统等)执行的各个功能， 除非另有其他指示，否则用于描述这些组件的术语(包括对"装置"的引述)
旨在对应于执行所述组件的指定功能的任意组件(例如，功能上等效)，即使 其在结构上与所公开的用于执行在此示出的本发明的示例性方面中的功能的 结构并不等效。鉴于此，还应认识到，本发明包括具有用于执行本发明的各个 方法动作和/或事件的计算机可执行指令的计算机可读介质以及系统。此外，就在具体说明或权利要求中使用术语"包括"的程度来说，这些术语旨在与术语 "包含"在被用作权利要求中的过渡性措词时所解释的相类似方式表达包括在 内的意思。
权利要求
1. 一种工业自动化系统，包括协调组件，将与所述工业自动化系统相关联的多个数据流同步；以及预订与通知组件，为订户提供对所述多个数据流的访问。
2. 如权利要求1所述的工业自动化系统，其特征在于，所述多个数据流 包括多个内部数据流或多个外部数据流或它们的组合的集合。
3. 如权利要求1所述的工业自动化系统，其特征在于，还包括标识所述 多个数据流中的趋势的组件。
4. 如权利要求1所述的工业自动化系统，其特征在于，还包括存储来自 所述多个数据流的数据的联合存储库的中央数据采集。
5. 如权利要求1所述的工业自动化系统，其特征在于，输入值可被记录 在I/0表中。
6. 如权利要求1所述的工业自动化系统，其特征在于，还包括具有嵌入 式网络话务分析器(NTA)的网络。
7. 如权利要求1所述的工业自动化系统，其特征在于，还包括预定具有 工业过程的预定触发事件或状态的模块或工业区段的匹配组件。
8. 如权利要求6所述的工业自动化系统，其特征在于，所述NTA包括部 分地基于所述NTA对网络数据的分析促进对网络子集的控制的控制组件。
9. 如权利要求1所述的工业自动化系统，其特征在于，还包括促进过程 优化的人工智能组件。
10. 如权利要求2所述的工业自动化系统，其特征在于，还包括根据在先 采集的数据构建的统计模型。
11. 如权利要求10所述的工业自动化系统，其特征在于，还包括以各种 格式显示与所述多个数据流相关联的信息的可视化组件。
12. —种采集工业设备内的数据的方法，包括 标识用于多个数据流的采集的过程； 维持所述多个数据流之间的序列关系；以及 标识订户所请求的数据类型。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括向订户提供对所述多个数据流的直接预订。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括定义与预订工业区 段相对应的多个触发事件。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括使用元数据来助益 用以定位数据采集器的跟踪。
16. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括基于所述触发事件 来采集数据。
17. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括将网络话务分析器 嵌入作为网络的一部分。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括定位从所述多个数 据流的内部和外部数据流中采集数据的数据采集器。
19. 如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括根据工业过程的阶 段或状态来设置数据采集率。
20. —种工业系统，包括采集装置，用于采集与工业过程相关的多个数据流；以及 用于供用户预订所述采集装置的装置。
全文摘要
详细描述了用于记录与专用过程相关联的信息来促进过程优化的系统和方法。预订与通知组件可追踪各种事件，其中每个事件可预订相应的日志(例如，诊断日志、警报日志等)，反之亦然，从而可根据预定的分类来显示需要的项目。此外，可通过本发明的预订与通知组件来提供对内部数据流和外部数据流两者的访问。
文档编号G05B19/418GK101482747SQ20081018959
公开日2009年7月15日 申请日期2008年9月27日 优先权日2007年9月27日
发明者C·M·里斯查尔, J·D·布拉德福德, K·H·霍尔, K·R·哈里斯, M·G·盖驰, M·J·贝尔维斯奇, R·J·克雷奇曼, T·西奥瑞克 申请人:洛克威尔自动控制技术股份有限公司