用于工业自动化系统的运行时容器的管理的制作方法

本发明总体上涉及工业自动化并且尤其涉及用于工业自动化系统运行的运行时容器的动态管理的方法和技术。

背景技术：

1、在通用信息技术(it)领域，已经已知用以快速并且独立于底层硬件基础设施开发应用程序的技术。例如“连续部署”等方法用于管理广泛分布的计算机基础设施中的复杂的软件项目。这些方法通常由封装在所谓的“容器”中的软件应用程序支持。与虚拟机相比，这些软件应用程序虚拟化操作系统而非硬件并且由此能够使软件设计为可移植且高效的。例如，在这种情况下经常使用的一种技术是docker技术，它主要面向linux的虚拟化。

2、在另一技术领域，即工业自动化技术(at)中，这些方法迄今几乎不使用。另一方面，在第四次工业革命和全面数字化的过程中，用于分析、管理并且在某些情况下甚至用于控制自动化环境的组件的云解决方案越来越多地被用在工业自动化技术中。在这种情况下，数据通常由工业控制设备在运行时产生并且发送至一个或多个云系统。工业控制设备例如可以是内存可编程的控制器(plc)。这样的设备通常与一个或多个传感器和/或执行器通信连接并且在自动化技术的背景下实现任务。在本发明的范围内，云系统通常包括远离控制设备的计算机系统。作为实例可以提到wago云、微软azure、亚马逊aws(“亚马逊网络服务”)、sap云或者ibm云。在云系统内，接收到的数据通常被存储、评估和/或供任意终端设备的用户使用。

3、例如，由ep 3 249 481 b1已知一种用于对基于云的应用程序的数据执行闭环控制的系统。其中描述了工业控制与云环境如何交互并形成闭环，以便在云中执行复杂的计算而不会对工业控制造成负担。这通过在控制器中生成所谓的云变量来实现，这些云变量由控制器中的云代理转发以在云中处理。然而在这种情况下，ep 3 249 481 b1将工业控制和云应用程序上的处理逻辑分别视为彼此几乎无影响的单片组件。

4、因此本发明的问题在于，提供一种允许工业控制设备更灵活地访问外部资源的方法。

技术实现思路

1、该问题通过独立权利要求的主题来解决，其中，从属权利要求涉及优选的进一步扩展方案。

2、因此权利要求1涉及一种工业自动化系统中的方法。工业控制设备向容器管理器发送输入数据集，其中，输入数据集至少包括(或者仅包括)输入元数据。容器管理器基于输入元数据确定用于处理来自工业控制设备的输入数据的运行时容器。通过运行时容器的应用程序基于输入数据生成输出数据。容器管理器生成输出数据集，其中，输出数据集至少包括输出元数据。容器管理器将输出数据集发送至工业控制设备。

3、在一种特别简单的实现中，可以将待处理的输入数据直接在输入数据集中从工业控制设备发送至容器管理器，然后所述容器管理器可以将它们发送至运行时容器。然而在该实施方式中，经由容器管理器的数据交换可能呈现关于数据传输的瓶颈，由此可能增加通信工作量。因此备选地可以规定，容器管理器可以向工业控制设备发送运行时容器地址。可选地，工业控制设备的地址可以被传送至运行时容器。该地址可以包含在控制设备的元数据中或者备选地由容器管理器确定。然后可以由工业控制设备将输入数据直接传送至运行时容器(即无需容器管理器的参与)并且可选地传送控制设备的地址。

4、还为输出数据的通信提供了两种可行方案。在一种简单的实现中，运行时容器可以将生成的输出数据发送至容器管理器，容器管理器又将这些输出数据在输出数据集中发送至工业控制设备。在这种情况下，容器管理器也会出现与输入端已经描述的瓶颈相同的缺点。因此备选地规定，运行时容器可以将输出数据直接发送至控制设备的地址。该地址要么直接来自控制程序要么由容器管理器已知。

5、当然，也可以将上面描述的两种方法混合起来，亦即，输入数据的通信可以经由容器管理器发生，其中，输出数据可以直接被传输，并且反之亦然。

6、因此，本发明涉及一种方法和设备，在所述方法和设备中，工业控制设备、特别是其中的函数模块(例如来自iec编程)、优选iec 61131这样设计，以便访问外部资源。

7、通常本发明的实施例包括编排，即优选通过位于工业控制上的实时系统的控制逻辑，启动、配置、监控和/或停止封装在容器中的来自工业控制的(软件)应用程序。在这种情况下，封装在容器中的(软件)应用程序也可以不同地在另一个硬件基础设施上(例如在云中)执行。

8、通过启动、监控和/或停止来自工业控制设备的plc程序的、封装在容器中的(软件)应用程序的可行方案，系统(it和at)进一步彼此结合。此外，软件组件可以通过使用容器技术动态地从plc-程序加载、关闭和/或移除。后者能实现内存的统一使用。此外，封装在容器中的软件应用程序的外包还提供了以不同编程语言和软件平台实施的软件组件之间的桥梁。

9、同样提供一种由工业自动化系统中的容器管理器执行的方法。所述方法包括：从工业控制设备接收输入数据集，其中，输入数据集至少包括输入元数据；基于输入元数据确定用于处理输入数据的运行时容器；生成输出数据集，其中，输出数据集至少包括输出元数据；以及将输出数据集发送至工业控制设备。

10、一种由工业自动化系统中的工业控制设备执行的相应的方法，包括：将输入数据集发送至容器管理器，其中，输入数据集至少包括输入元数据；其中，输入元数据允许容器管理器确定用于基于输入数据生成输出数据的运行时容器；由容器管理器接收输出数据集，其中，输出数据集至少包括输出元数据。

11、在本发明的另一方面中，输入元数据可以包括容器类型。按照容器类型，工业控制设备的运行时程序的开发者可以定义应该外包在容器中的哪个功能。

12、输入元数据也可以包括输入标识符，例如时间戳，其中，输出数据集包括输出元数据，并且其中，输出元数据包括与相关联的输入元数据相同的输入标识符。这用于将由容器生成的输出数据分配给原始输入数据(例如通过时间戳)。由此，即使在异步操作模式下也能实现同步。

13、此外，输入元数据可以包括返回地址、容器标识符和/或策略。策略可以定义在什么条件下启动新的容器、重新启动、停止和/或移除现有容器，并且使控制设备或者其程序员能通过容器实现广泛的控制。

14、如果输出数据集包括输出元数据，则这些输出元数据也可以包括状态。

15、确定用于处理输入数据的运行时容器可以包括启动新的运行时容器或者选择已经在运行的运行时容器。

16、此外，确定用于处理输入数据的运行时容器还基于用于运行运行时容器的处理资源的当前利用率。

17、本发明还提供一种整体系统和上面提到的设备，这些设备均具有用于执行在这里描述的方法的器件。此外提供一种具有用于实现这里描述的方法的指令的计算机程序。

技术特征：

1.一种工业自动化系统中的方法，包括：

2.一种方法，由工业自动化系统中的容器管理器(100)执行并且包括：

3.一种方法，由工业自动化系统中的工业控制设备(300)执行并且包括：

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述输入元数据包括容器类型。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，输入元数据包括输入标识符，特别是时间戳，其中，输出数据集(220)包括输出元数据，并且其中，输出元数据包括与相关联的输入元数据相同的输入标识符。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，输入元数据包括返回地址。

7.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，输入元数据包括容器标识符。

8.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，输入元数据包括策略。

9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，输出数据集(220)包括输出元数据并且输出元数据包括状态。

10.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，确定用于处理输入数据的运行时容器(400)包括：

11.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，确定用于处理输入数据的运行时容器(400)还基于用于运行运行时容器(400)的处理资源的当前利用率。

12.一种系统或者一种设备，包括用于执行根据权利要求1至11之一所述的方法的器件。

13.一种计算机程序，包括在由计算机执行程序时促使该计算机执行根据权利要求1至11之一所述的方法的指令。

技术总结
一种工业自动化系统中的方法，包括：由工业控制设备(300)向容器管理器(100)发送输入数据集(210)，其中，输入数据集(210)至少包括输入元数据；通过容器管理器(100)并且基于输入元数据确定用于处理输入数据的运行时容器(400)；通过运行时容器(400)的应用程序基于输入数据生成输出数据；通过容器管理器(100)生成输出数据集(220)，其中，输出数据集(220)至少包括输出元数据；以及由容器管理器(100)将输出数据集(220)发送至工业控制设备(300)。

技术研发人员：托马斯·霍尔姆,延·延科,尼克莱·法尔科
受保护的技术使用者：WAGO管理有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15