包括可编程逻辑控制器和云计算系统的控制架构的制作方法

本发明具体涉及采用可编程逻辑控制器和云计算系统的控制架构。

背景技术：

以已知方式，可编程逻辑控制器(PLC)负责以驱动一组输入/输出模块的方式运行其自身的自动化程序。可编程逻辑控制器读取在输入模块上感测的数据，并将数据写至输出模块。输入模块例如连接至传感器，并且输出模块例如连接至致动器。

目前，各种架构是可能的：

-输入/输出模块可以是本地的，并且经由背板总线直接连接至可编程逻辑控制器的中央单元模块，

-输入/输出模块可以位于岛区中的其他地方，被安装为尽可能接近传感器和致动器，并且通过专用通信接口连接至可编程逻辑控制器的中央单元模块。

然而，对于某些应用，这两个架构都不一定是适当的。例如，连接至输入模块的传感器或连接至输出模块的致动器没有位于直接可访问的位置的架构中的情况就是这样。在这些应用中，不总是方便将输入/输出模块连接至在应用中涉及的传感器和/或致动器。

因而需要使得可以在传统可编程逻辑控制器的帮助下管理这些传感器和/或致动器的解决方案。

此外，将期望能够容易地配置这样的应用，而不必修改在可编程逻辑控制器中运行的自动化程序。

此外，专利申请US2013/211546A1公开了使用如下这样的设备，其使得可以向自动化设施赋予与云计算系统通信和交换的能力，从而例如对于计算机客户端，使得可在云计算系统中获得由自动化设施生成的数据。

因此，本发明的目的在于提出一种包括可编程逻辑控制器的控制架构，其使得可以容易地管理传感器和/或致动器，即使传感器和/或致动器位于不可直接访问的位置也是如此，并且其可以容易地控制应用而不必修改其程序。

技术实现要素：

该目的通过一种控制架构实现，所述控制架构包括：

-至少一个可编程逻辑控制器，其包括自动化程序，

-至少一个云计算系统，其包括可通过通信网络访问的地址，

-所述自动化程序包括至少一个控制模块，被设计为通过根据输入数据的模型使用(consume)输入数据并通过根据输出数据的模型确定输出数据而控制应用，

-所述云计算系统被设计为根据控制模块的输入数据的模型存储第一数据，并根据控制模块的输出数据的模型存储第二数据，

-至少一个第一实体连接至云计算系统并且被设计为在云计算系统中发布所述第一数据，以便当可编程逻辑控制器运行控制模块时由可编程逻辑控制器读取，

-至少一个第二实体连接至云计算系统，并且被设计为读取当可编程逻辑控制器运行所述控制模块时由可编程逻辑控制器在云计算系统中发布的所述第二数据。

根据具体特征，所述第一实体是传感器。

根据另一具体特征，第一实体是旨在发布其数据的服务器。

根据另一具体特征，第二实体是致动器。

根据另一具体特征，第二实体是使得在云计算系统上读取的数据可用的服务器。

根据另一具体特征，通过IP类型或URL的地址在通信网络上标识云计算系统。

根据另一具体特征，所述控制架构根据MQTT或AMQP类型的协议操作。

根据另一具体特征，所述架构还包括配置计算系统，其被设计为将控制模块的每个输入数据和每个输出数据与在云计算系统中存在的存储位置关联。

附图说明

在下面结合附图的详细说明中，其他特征和优点将变得明显，附图中：

图1以示意方式表示本发明的控制架构，

图2以示意方式图示本发明的架构的益处，

图3以示意方式图示本发明的架构的另一方面。

具体实施方式

本发明旨在提出一种新颖的控制架构，其具体包括可编程逻辑控制器PLC1和可编程逻辑控制器PLC1连接至的云计算系统100。

可编程逻辑控制器PLC1包括：至少一个中央单元模块20，其意在运行自动化程序；以及至少一个通信模块21，其包括适于使用通信协议连接至云计算系统的通信接口。在图中，可编程逻辑控制器用通过背板总线连接至中央单元的一个或多个输入/输出模块22表示。这些模块22不再进入本发明的框架。

根据本发明，自动化程序可以包括一个或多个预定义控制模块MC1、MC2。每个控制模块允许控制专用应用，例如关于风(MC1)、温度或亮度(MC2)的管理应用。风管理应用可以包括测量风速并根据风速水平控制一个或多个百叶窗的闭合。亮度管理应用可包括当亮度变得过低时控制灯台。

每个预定义控制模块因此被设计为使用输入数据(例如关于速度、亮度或温度水平的数据)，并确定输出数据(例如百叶窗、灯台或空调控制数据)。

根据本发明，根据输入数据的模型定义输入数据，并且根据输出数据的模型定义输出数据。输入数据的模型至少包括对于预定义控制模块的运行而识别的变量的类型。输出数据的模型至少包括在预定义控制模块的运行期间确定的变量的类型。因此，变量的类型被理解为意味着例如布尔类型、字符串，但也可以是模型的数据的数字或模拟属性。在图1中表示的模块MC1、MC2中，输入数据是例如字符串(W)，并且输出数据是数字型(Dig)。

云计算系统包括地址，例如IP(“因特网协议”)类型的地址或URL(“统一资源定位符”)类型的地址，以便能够通过通信网络与可编程逻辑控制器PLC1通信。通过控制器的通信模块21执行可编程逻辑控制器PLC1与云计算系统100的通信。

云计算系统100被设计为创建存储空间E1、E2，以在数据的发布者和订阅者(或消费者)之间共享数据。

根据本发明，该架构还包括配置计算系统(未表示)，被设计为将每个预定义控制模块与云计算系统100的IP地址关联。

配置计算系统还被设计为将预定义控制模块的每个输入数据与云计算系统100中存在的第一存储位置E1关联，并将预定义控制模块的每个输出数据与云计算系统100中存在的第二存储位置E2关联。

每个预定义控制模块MC1、MC2还将能够通过定义可编程逻辑控制器PLC1在云计算系统100的第二存储位置中发布其输出数据的数据交换频率而被配置。

控制架构还包括至少一个第一硬件和/或软件实体，例如传感器C1，其被设计为在云计算系统100中发布数据(V1-Vn-在附图中由字母P指代的发布操作)。根据本发明，第一硬件和/或软件实体被配置为在第一存储位置E1中发布这些数据。

控制架构还包括至少一个第二硬件和/或软件实体，例如致动器A1，其被设计为读取云计算系统100中的数据。根据本发明，该第二硬件和/或软件实体被配置为读取在第二存储位置E2中发布的数据(在附图中由字母S指代的订阅操作)。

根据本发明，可编程逻辑控制器PLC1与云计算系统100之间的链路可以通过适当适配的通信中继来进行。

类似地，可以使得第一硬件和/或软件实体和/或第二硬件和/或软件实体通过适当适配的通信中继与云计算系统100通信。因此，根据其使用，中继将被配置为发布数据或订阅云计算系统100中存在的数据。

在随后的说明中，以涉及风速计传感器类型的第一硬件和/或软件实体和窗户百叶窗致动器类型的第二硬件和/或软件实体的风管理模块为例。

在图1中，传感器C1被设计为在由以下路径/PLC/In/sensor_wind1定义的、云计算系统100的第一存储位置E1中发布数据(V1-Vn)。

致动器A1被配置为订阅在由以下路径/PLC/out/closure_shutter定义的、云计算系统100的第二存储位置E2中发布的数据。

对于风管理应用，可编程逻辑控制器PLC1包括预定义控制模块MC1，其被配置为连接至云计算系统100的IP地址并被配置以便：

-通过服从订阅(S)由路径/PLC/In/sensor_wind1定位的数据的指令，订阅在所寻址的云计算系统100的第一存储位置E1中发布的数据，

-通过服从路径/PLC/out/closure_shutter写入输出数据，在所寻址的云计算系统100的第二存储位置E2中发布(P)其输出数据。

因此，在风管理控制模块的运行期间，使得可编程逻辑控制器PLC1读取(S)在所寻址的云计算系统的第一存储位置E1中存在的数据作为输入数据，并将其输出数据发布(P)至所寻址的云计算系统100的第二存储位置E2中。

本发明的解决方案使得可以将可编程逻辑控制器PLC1中运行的自动化程序从所采用的传感器和致动器解除关联。通过本发明的架构，可编程逻辑控制器PLC1运行自动化程序而不用知道其输入数据的起源或其输出数据的目的地。通过本发明，如图2所示，例如可以用另一传感器C2替换传感器C1，而不修改自动化程序。因此，配置新传感器C2使得其在云计算系统的第一存储位置E1中发布(P)其数据就足够了。类似地，例如可以添加要控制的致动器。因此，每个新的要控制的致动器订阅在云计算系统的第二存储位置中发布的数据就足够了。

此外，如已经说明并且如图3所示的，以上所述的第一实体或第二实体可以是软件类型。其例如可以是收集天气数据并能够在云计算系统100的第一存储位置E1中发布这些数据中的一些的天气服务器(WWW)。在该情况下，用在云计算系统中发布其数据的天气服务器WWW替换传感器C1和C2。

类似地，在不用提供更完整的说明的情况下，可以用另一致动器或使得数据可用的服务器来替换致动器A1和/或致动器A2。

根据本发明，因此可以设想在自动化程序中预定义的若干控制模块，并且链接与随后运行的控制模块相关联的传感器和致动器。

有利地，本发明的控制架构可以通过采用MQTT(“Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输”)或AMQP(“Advanced Message Queuing Protocol，高级消息队列协议”)类型的协议来实现。

根据本发明，如果没有物理传感器或物理致动器与所运行的控制模块相关联，则可以由仿真接口如此处理在第一位置E1中发布并在第二位置E2中读取的数据。该仿真接口将例如能够使得可以测试架构和自动化程序的运行。

此外，云计算系统可以包括用于对数据进行分析的程序，所述数据流动以具体地负担对预测式维护服务的访问。