用于借助于图形化开发界面操作和控制机器设施和产生现场总线配置的方法和装置与流程

本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分的方法和装置。

背景技术：

在编程确定硬件、尤其硬件相关的机器控制的情形中如下是重要的，即，可以图形化用户界面尽可能简单且可重复地编程硬件。

这样的硬件由例如风力风电机或类似物的机器控制的大量控制组件构成，且可例如由可编程的输入端和输出端、操纵模块、温度模块和诸如此类的构成。

由de102004043788a1已知一种带有图形化开发界面和自动代码生成的程序生成器。在该处所指出的程序生成器设置有图形化开发界面，其中，各个图形化开发模块被拖动到用户界面上，以便于产生确定的可执行程序。在此，该程序被预先确定为带有各个模块的模型。

在此，该模型由各个图形符号构成，其如此地布置在用户界面上，从而得出带有确定的期望的流程结构的可执行程序。

根据前序部分的另一方法和装置例如以自己的de102007014271a1的对象已知，在其中描述了一种带有自动代码生成的图形化开发界面，在其中存在程序生成器，利用该程序生成器可将各个图形化开发模块拖动到用户界面上，以便于产生确定的可执行程序。

该文献的对象是用户侧的操作终端的可供使用，以便于利用java可视化工具改进配置器且获得改善的配置器。

在此，在任意输入装置的屏幕上布置有图形化界面，其大致由机器模型构成，该机器模型被设立在最初空的页面上，其中，通过将一个或多个面板的各个组件拖动到(最初作为空的页面存在的)机器模型上可产生可执行的控制，其中，硬件组件可关联有关于机器的过程参数(例如状态监控点、警报点、温度记录点和其它控制参数)。

但是，此系统达到了技术极限，因为它缺乏包含单个用户端组件的能力，因为它是一个独立的系统，不会受到其他用户拥有的模块的外部影响。

另外的缺点是相对外部应用、例如手机应用和诸如此类缺少兼容性。

此外，基于java的界面的使用不再与最新的现有技术相符且因此模块护理和开发环境的维护是复杂的。

技术实现要素：

因此本发明基于如下目的，即，由de102007014271a1出发如此地改进一种用于操作和控制机器设施的方法和装置，即，可创造适合用于运行可靠地编程硬件站的硬件组件且更容易地操作其的图形化配置器环境和开发环境。

其同样应以更少的数据量且因此同样更快速地工作且在其中如下是可能的，即，添加处在开发环境之外的www应用、添加web组件，这在先前是不可能的。

在de102007014271a的对象的情形中尤其存在如下缺点，即，其是一种双重开发环境，即是第一图形化界面，其示出所谓的solutionscenter(sc)(方案中心(sc))，在该solutionscenter中包含基于图形化的配置器，该配置器最终生成自动代码，以其编程用户界面，且该用户界面最终在其侧然后承担硬件组件的编程。

其于是是相对繁琐、耗时且同样易受攻击的编程，该编程根据本发明应被避免。

为了实现所提出的该目的，根据本发明的优选的方法的特征在于如下，即，在图形化的配置器环境和开发环境(sc)中集成有嵌入式的web服务器和经由html接口与该web服务器通讯的嵌入式浏览器，且在配置器环境和开发环境中所产生的编程序列可经由以太网连接被供给布置在现场总线主站中的配置模块，该配置模块将编程序列经由现场总线供给硬件站的站头部，在硬件站中布置有可以编程序列来编程的硬件组件且与站头部通讯。

作为优选的实施例，开发环境优选由eclipse配置器组件构成，在其中此时根据本发明集成有嵌入式web服务器和嵌入式浏览器。

web服务器是将文件传递到客户机例如web浏览器处的服务器。作为web服务器表示带有web服务器软件的计算机或仅是web服务器软件本身。web服务器局部地、在公司网络中且大多数作为在因特网中的www服务被使用。因此，文件对于所要求的目的可被局部地、公司内部地和全球地可供使用。

web服务器的主要目的是静态数据(例如不同的html数据或图像数据)或动态产生的数据(例如其内容始终分别根据所登录用户的个人资料来生成的页面)的传递。

对于完整的网页而言，一般而言包含链接的设计描述(css)和图像数据(jpg,png,gif,svg)的html页面相应地作为单独的数据被传递。对于任意所需要的数据而言，web浏览器须将自己的请求发送到web服务器处，这也就是说为了示出复杂的网页有时需要数百个请求和服务器应答。web服务器可将页面的内容同时传递到许多不同的计算机上。用户请求可被多快速地处理非限制性地取决于web内容的复杂性：例如，动态的相比静态的web内容需要更多资源。

作为传输方法使用标准化的传输协议(http,https)和网络协议例如ip和tcp，通常经由端口80(http)和端口443(https)。在此，http是大多数所使用的协议。

web浏览器是用于示出在万维网中的网页或通常示出文件和数据的特殊计算机程序。除了html页面之外，web浏览器可显示不同形式的文件，例如图像和pdf文件。web浏览器是对于网络应用而言的用户界面。

eclipse是一种用于开发软件的开源编程工具，其构成该配置器环境和开发环境的基础。

当前，开发环境由本地eclipse组件构成，以编程语言java和xtend实现，且因此被无缝集成到配置器环境和开发环境中，其在下面也被称作solutioncenter(sc)。

为了示出web内容(html,css,…)，eclipse-ui-framework使得一种浏览器组件(swt.浏览器窗口小组件(swt.browserwidget))可供使用。该机制被由eclipse的辅助系统利用。集成的web服务器提供静态html页面形式的帮助，其被显示在eclipse浏览器组件中。

尤其对于硬件配置器而言，现代网络技术的使用提供了优点，因为内容可丰富且更互动地来设计。这特别是在带有在配置值与在配置中所使用的图形元素之间的复杂关系的更复杂的硬件模块的情形中是有价值的。

现代的webuiframework更易于操作且更现代化，相比部分近几年来的eclipse代码库。由此得出在实现可能的特征例如在配置过程中的动画的情形中的优点，以及在最新的现有技术上的高效开发。

超出静态web内容的简单显示，在web配置器与eclipse机制之间的明显更强的联结是必要的。尤其如下eclipse功能性须在web配置器中可被用于无缝的或者用户友好的集成。

·更改识别(dirty-stateeditorverhalten(dirty-状态编辑器行为))：如果通过浏览器在配置器中进行了更改，应将编辑器标记为经更改。在eclipse中，其经由在编辑器标签中的*修饰来获得。在技术上来看如下于是须是可能，即，将浏览器输入通讯到sc处，以便于管理编辑器状态。

·撤销/重做行为：在浏览器中所进行的变更应可经由eclipse的撤销/重做堆栈被撤销或者重做。eclipse为此提供edit菜单和快捷方式。

·拖放支持：借助于d&d将内容由sc传递到配置器中应是可能的。这对于设置配置值而言可能是有意义的。

·ui组件的生命周期：当新的模块被创建时，编辑器应被自动打开且用于配置的web应用程序应被起动。

·在web配置器中集成本地窗口小组件(sc-widgets)：对于一些操作而言，使用本地方案中心(sc)窗口小组件(solutioncenter(sc)-widgets)是有意义的。对此的应用情况是用于选择数据或其它元素的sc特定的选择对话框。

在solutioncenter中所集成的web配置器同样是对于纯粹基于网络的配置而言的基础。在根据本发明的解决方案的情形中，常见的web浏览器与web服务器在控制上通讯，以便于以其硬件和软件模块执行控制的配置(硬件编程)。

此处所描述的实现方案是对于纯粹基于网络的配置机制而言的中间步骤。

在下面的段落中介绍了使得集成地在solutioncenter中使用网络技术成为可能的解决方案架构。

结果，在本发明的情形中取消java实现的配置，且作为替代如下此时首次变得可能，即，使用确定的网络技术，其目前在旧的现有技术中是未知的。

web服务器被集成在solutioncenter(sc)中，其优选使得restapi可供使用。

rest-api概念是“representationalstatetransfer(表述性状态传递)”名称的缩写(简化为rest，较少地也简化为rest)且表示用于分布式系统、尤其用于web服务器的编程范式。rest是万维网的结构和特性的简化。rest具有如下目的，即，创造一种更好地描绘现代化网络的要求的架构风格。在此，rest尤其在对统一接口的要求上区别于其它架构风格。

rest的目标焦点在于机器对机器的通讯。rest是相对类似方法(例如soap和wsdl)和相关方法rpc的一种简单的备选方案。不同于在许多相关架构的情形中，rest不编译在uri中的方法信息，因为uri说明了资源的位置和名称，然而未说明web服务相对资源提供的功能性。rest的优点在于如下，即，在www中已存在对于rest而言必要的基础设施的大部分(例如web服务器和应用程序服务器、http的客户端、html和xml解析器、安全机制)，且许多web服务本身是rest兼容的。在此，资源可经由不同的媒介类型被示出，也被称作资源的代表。

该restapi使得在web用户界面程序与solutioncenter(sc)之间的通讯成为可能。web服务器作为sc插件可供使用且因此可动用在sc中的所有功能。特别对于通讯和配置的写入而言使用solutioncenter的“controllercommunicationapi”。然而同样可动用整个用户界面，这使得操控对话框或其它ui组件成为可能。restapi将基于java的端点登记在预定义的urls上。这些端点充当相对sc功能性的接口。

作为浏览器组件使用eclipseswt.浏览器窗口小组件(eclipseswt.browserwidget)且被集成到sc编辑器中。在浏览器与web服务器之间的数据交换经由json实现。

javascriptobjectnotation(简称json)是一种为了在应用之间的数据交换的可容易读取的文本形式的压缩数据格式。每个有效的json文件应是有效的javascript且可经由eval()被演绎。由于在所允许的unicode字符的数量上的较小偏差如下然而是可能的，即，产生由符合标准的javascript解释器不被接受的json对象。除此之外，json然而独立于编程语言。解析器在实际所有通用语言中存在。

后端释义数据且实施相应的sc功能性。通讯基于http指令(get,put,patch,)，因此信息可在两个方向上被交换。

swt在2001年由ibm开发用于开发环境eclipse且被持续维护。在此，swt相对swing使用运行系统的本地图形化元素，例如sun的awt，且因此使得具有与“本地”程序类似的optik的程序的生成成为可能。

在swt的情形中，本地widgets通过薄的wrapper来连接，作为功能性的部分扩展到本地peer-klassen中的替代。由于这些资源的使用，swt元素被称作“重的”，相对swing技术的“轻的”组件，其自身产生所有图形化的元素。

swt在一系列应用中得到使用，例如eclipse本身、vuze和rssowl。

在开发环境中会创建一个新的硬件模块，如果从sc中打开了硬件模块，则会启动web服务器，并使配置器可作为web应用程序使用。swt-浏览器窗口小组件通过特定于模块的url打开配置器，并通过restapi检索配置数据。

solutions-center的概念可被翻译为开发环境，其此时特征在于如下，即，在该开发环境中不仅存在嵌入式web服务器而且存在与其单独通讯的嵌入式浏览器。

因此，在开发环境中的嵌入式web服务器之间存在接口(例如http://127.0.0.1接口)，且经由该接口进行在嵌入式web服务器与嵌入式浏览器之间的双向数据交换。

因此存在如下优点，即，如下此时是首次可能的，即，不同组件可被一起写入到开发环境中，更确切地说由制造商侧出发，且这些开发组件可例如基于java-script或css(cascaded-style-sheets(层叠样式表))和html5应用。

因此，这样的开发环境的应用领域和应用宽度相对现有技术被明显扩展，因为那时的现有技术仅考虑基于java的编程环境。

根据本发明的另一优选的特征作如下设置，即，实现现场总线的编程，且现场总线在其侧编程相应的硬件组件。

现场总线是在现场装置设施例如测量感应器(传感器)和控制元件(执行器)中为了通讯与自动化装置相连接的总线系统。当多个通讯参与者经由相同的导线发送其信息时，然后须确定谁(标志)在什么时候(主动性)说了什么(测量值，指令)。为此存在标准化协议。

因此，对于现场总线而言的统一的编程语言被可供使用，因为现场总线是标准化应用，其因此以标准化数据编程各个待编程的硬件组件。

在存在尽可能同样被不同地编程的不同现场总线应用之后，本发明的进一步的优点在于如下，即，根据本发明的配置器此时对于不同的现场总线应用而言同样使得数据可供使用，而对于每种不同的现场总线应用而言须实现不同的编程。

现场总线通过唯一的总线电缆替代并行的导线束且连接所有层面，由现场层面直至控制层面。独立于自动化装置的形式、例如不同制造商的可存储编辑的控制装置(sps)或基于pc的控制装置，现场总线的传输介质联网在现场中的组件且使得这些组件对于编程而言可访问。

作为多个i/o卡的替代使用带有现场总线主站的总线接口卡。由此降低在开关箱中的空间需求。

该措施的优点是，一般而言硬件组件处在用户处且编程经由用户侧的现场总线实现，其中，不同用户可具有完全不同的现场总线配置。

因此，本发明的价值在于如下，即，此时以新型的开发环境可容易影响相应在用户侧上的不同现场总线配置且不同的现场总线应用可被用于硬件组件的编程。

其于是是硬件配置的以现场总线为中心的系统且优点是web服务器在之后的时刻同样可在用户侧的cpu上被运行，即在用户侧的控制装置上。因此如下是可能的，即，在开发环境中存在的web服务器同样可在用户侧在控制装置上运转，这与如下优点相联系，即，用户可以便携式设备配置模块。

对此不再需要昂贵的笔记本和附属的计算机控制装置，而是该编程可简单地经由以太网接口、例如经由移动电话实现。

在使用移动电话的情形中以如下为前提条件，即，该移动电话具有wlan连接，从而使得数据传输成为可能。

因此存在如下优点，即，存在对于布置在用户侧的可能待再编程的硬件组件而言的特别容易的服务访问，这在以前是未知的。

在调试情形中因此可非常好地监控数据和预先编程的硬件模块的功能性，而不需要复杂的重译或复杂的控制。

另外的优点是，仅还需要当前在市场上可获得的浏览器且以相应的url地址寻址浏览器，以便于可动用该浏览器的所有可能性，而无须使用特殊编程软件。

因此可实现带有标准应用的硬件模块的用户侧编程。

在下面的描绘中示意性地描述了用于将配置值存储在开发环境中的流程，这关于附图之后还将进一步实施。

1.用户将新的值输入到开发环境中。

2.web用户界面程序发出带有url“/api/config/devices/device_name/modules/1001/slots/1/configobjects/0x001”的http-patchrequest。该补丁程序作为payload发送配置的经修改的值。后端调用相应的api端点“updatevalue”。

3.端点经由数据连接告知编辑器值被修改了，因此编辑器可更新其“dirtystate”。

4.端点将配置值经由“controllercommunicationapi”写入到由硬件模块构成的控制装置上。

该流程可被用于大多数问题情况。其使得与控制装置以及与开发环境sc的用户界面的通讯成为可能，其给予用户本地集成的感觉。

对于撤销/重做而言，双向通讯是前提条件。这通过使用websocket协议被使得成为可能，经由其同样可由服务器出发初始化到web应用程序处的通讯。

如果于是经由在sc中的编辑菜单触发撤销/重做动作，web用户界面程序获得在sc中略被改变的信息。

本发明的发明对象不仅由各个专利权利要求的对象得出，而且由各个专利权利要求彼此的组合得出。

所有在附件、包含摘要中所公开的内容和特征、尤其在附图中所示出的空间构造可作为对于本发明而言重要的被要求保护，只要其单独地或组合地相对现有技术是新的。“重要的”或“根据本发明”或“对于本发明而言重要的”概念的使用是主观的且不意味着所谓的特征须强制是一个或多个专利权利要求的组成部分。

附图说明

下面，本发明借助示出多种实施途径的附图作进一步说明。在此，由附图和其说明书得悉本发明的另外的对于本发明而言重要的特征和优点。

其中：

图1：显示了开发环境(solutionscenter)的简化框图

图2：显示了硬件组件中的其中一个借助于在图1中所示出的开发环境的编程的图示

图3：显示了被集成到开发环境中的配置器的示意性图示，

图4：显示了带有联结到控制装置的站头部的各个硬件模块处的相对图3变换的图示。

具体实施方式

图1概览地显示了开发环境1，其优选以eclipse-java来编程且其对于用户而言使得用于排列其配置的图形化显示可供使用。

如下被优选，当在该图形化开发环境1中此时根据本发明嵌入式web服务器2被执行时。其可使用在开发环境1的局部端口上的http界面。在此如下被优选，即，嵌入式web服务器2不具有至外部组件的连接，而是作为局部的应用运转，其因此特别无干扰且运行可靠地工作。

嵌入式web服务器2经由基于rest的、基于http的接口3产生，其根据所标明的箭头5产生在嵌入式web服务器2和与该web服务器相连接的嵌入式浏览器4之间的双向数据传输。

嵌入式浏览器4由嵌入式web服务器2获得关于相应被插入的硬件模块13,14在硬件站11中的信息且可供图形用户界面使用，以便于使得编程的可能性且进而硬件模块13,14的配置的产生或更改成为可能。

在此其尤其检查如下，即，仅有效的配置被执行。

因此，嵌入式web服务器2和嵌入式浏览器4一起构成配置器6，其被集成在先前所提及的开发环境1中。

在图2中可获得带有用于现场总线10的代码生成的开发界面的进一步细节。

相同的开发环境1在图2中被示意性示出，其中，作为进一步的特征说明如下，即，在开发环境1的输出端处存在以太网连接7，其作用到现场总线主站8上。

在现场总线主站中存在配置模块9，其根据本发明可通过开发环境1、即配置器6来编程。

在现场总线主站8的输出端处联接有常见形式的现场总线10，其例如可构造成can总线、ethercat总线、profinet总线或类似的现场总线。

如下是重要的，即，不同的总线配置对于现场总线10而言是可能的且带有配置器6的开发环境1掌握所有已知的现场总线形式。

现场总线10作用到布置在硬件侧的在硬件站11中的站头部12，其构造成对于一系列经由各个总线连接彼此相连接的硬件模块13,14而言的头部。

整个硬件组件被称作硬件站11，且各个硬件模块可例如是布置在各个电路板上的且在开关盒中被插入的输入端和输出端模块，其相应地经由现场总线10和站头部12可被分别编程。

作为输入端模块和输出端模块的替代同样可使用其它模块，例如警报模块、极限值模块、温度和湿度模块和诸如此类的。

如下是重要的，即，硬件站11包含所有用于设施的硬件组件，如其例如对于风力控制设施而言或对于机器控制装置而言必要的那样。

尤其地，电力控制装置在先前所说明的硬件站11的意义中同样可构造。

因此在本发明的情形中得出如下优点，即，以相对简单构建的开发环境1和被集成在其中的由模块构成的配置器6(即仅局部在开发环境1中工作的嵌入式web服务器2和经由接口联接到其处的嵌入式浏览器4)创造简单待操作的开发环境1，其可被应用到不同的应用情况中。

如下在此被优选，当开发环境1以eclipse组件工作且进而开发环境1被预先给定时，其根据本发明的技术理论此时通过特别的配置器6来描绘。

在图3中以示意性的结构形式示出了这样的配置器6，在其处可辨认出如下，即，嵌入式浏览器4经由先前所提及的接口3与嵌入式web服务器2一起工作。

在嵌入式浏览器中，具体的开发模块被称作“模块1”，其关联于确定的值(values)和确定的输入信号和输出信号(sig1)。

预先给定的值此时经由双向接口3被输入给嵌入式web服务器2，其以此更新其已被存储的值且输出讯息，当其确定由嵌入式浏览器4所产生的值是新的时。于是经由数据路径21寻址用户界面16，在其中产生图形化讯息18，从而使得用户可基于其用户输入17识别出新的配置由其被引起。

双向接口3的编程示例地以信息箭头19被示出，该信息箭头指出经由可编程的接口3实现哪个数据传输。

在直接与嵌入式web服务器2经由信号路径23相联接的界面15的输出端处设置有以太网连接7，其根据图2作用到现场总线主站8和布置在该处的配置模块9上。

由图4得悉开发环境与硬件组件的连接的进一步细节。

在嵌入式浏览器4的功能的进一步说明中由图4可辨认出如下，即，该浏览器具有编辑功能、认证功能(validation)和对于用户而言的显示功能(display)，以便于显示所输入的值。

以附图标记24根据rest-api来表示，其被集成在嵌入式web服务器2中，其确定所输入的值的更新或更改且经由路径21输出确定的讯息，当值的更改被确定时。

经由数据路径21同样实现到用户界面16上的图形化输出。

如下被优选，当此时经由以太网连接7寻址在现场总线主站8中的配置模块9时，其因此使得控制序列可供使用，该控制序列用于在硬件站11中的硬件组件的编程。这些控制信息或编程信息被馈入给硬件站11的站头部12，其由此在内部总线22上产生相应的配置信号或编程信号且进而直接编程硬件模块13,14。因此，在硬件侧的eeproms上写入值，其引起可编程的硬件模块13,14的功能变化。这引起硬件模块13,14的功能变化。

因此，例如在硬件模块13,14中的输入和输出、门槛值、信号值或其它参数可被改变，更确切地说根据在开发环境1中的所输入的值。

如下被优选，当嵌入式web服务器2的根据图4的接口架构20构造成rest-api时，因为这是特别简单且运行可靠的数据环境。

激活的元素因此总是嵌入式浏览器4，数据经由用户输入17被输入到其中且其经由嵌入式web服务器2改变符合所要求的开发环境1的数据，以便于因此经由控制器界面15控制至现场总线主站8和布置在该处的配置模块9的以太网连接7。

因此，它是独立于现场总线的硬件模块配置，适用于控制机器和系统。因此，通过集成在开发环境1中的标准web浏览器4进行编程。

如下被优选，当web浏览器4被嵌入在java环境中时，这确保了特别简单的可操作性。

在最终结构中，在用户侧终端设备(例如平板电脑或移动电话)上于是存在标准web浏览器4，其可以根据本发明的提供方侧的开发环境1被简单地配置。

因此得出相对已知解决方案的竞争优势，因为已知的解决方案不使用在用户侧终端设备自身上的标准浏览器，而是对于用户侧而言须使得复杂的开发环境可供使用。

因此，用户侧硬件模块的配置的再编程和更改特别容易。

附图标记列表

1开发环境

2嵌入式web服务器

3接口

4嵌入式浏览器

5数据传输

6配置

7以太网连接

8现场总线主站

9配置模块

10现场总线

11硬件站

12站头部

13硬件模块

14硬件模块

15界面

16用户界面

17用户输入

18图形化讯息

19信息箭头

20接口架构(rest)

21数据路径

22总线

23信号路径

24编程序列