具有语音控制的可编程逻辑控制器的制作方法

本公开涉及一种具有语音控制的可编程逻辑控制器和对应的方法程序。

背景技术：

1、在可编程逻辑控制器plc领域，控制命令通常是使用手动控制设备输入的。常见的手动控制设备包括显示器，该显示器可以提供经由不同菜单可访问的可执行控制命令。因此，为了执行控制命令，通常需要多个用户输入。例如，用户必须导航到相应菜单，以找到并且执行期望的控制命令。

2、因此，需要一种具有改进的输入可能性的可编程逻辑控制器。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，可编程逻辑控制器plc包括中央处理单元cpu、状态监测系统cms和麦克风输入，其中cpu被配置为运行应用程序，其中cms被配置为提供工业单元的状态数据，麦克风输入被配置用于提供麦克风数据。麦克风输入与cms连接，其中cms被配置为接收麦克风数据，使用所接收的麦克风数据来确定音频文件，并且将音频文件提供给cpu。应用程序被配置为使用所提供的音频文件来确定用于plc的控制命令。

2、换言之，所描述的plc通过使用cms的现有硬件提供了处理用户的语音命令的可能性。这是可能的，因为cms通常基于类似于语音命令的模拟麦克风数据的模拟信号来提供状态数据。因此，plc被提供有由cms确定的音频文件。音频文件通常类似于通常由cms提供的状态数据。因此，提供了具有语音命令输入的plc的相对简单的实现。

3、如本文中使用的可编程逻辑控制器plc涉及被配置为控制工业单元和/或工业过程的工业计算机。在自动化工程中，plc读取输入状态并且写入输出状态，用于控制为特定任务而配置的plc的子单元，例如自动化工程生产过程的状态监测系统cms。通常，plc包括中央处理单元cpu，该cpu与子单元的处理单元(例如，cms的微处理器)相比是相对强大的。

4、如本文中使用的状态监测系统涉及plc的子系统，该子系统被配置为监测不同工业单元(例如，自动化工程生产过程的实体)的状态。cms包括微控制器作为其自己的处理单元，该处理单元不如plc的cpu强大。

5、优选地，所确定的控制命令由plc直接处理用于控制plc子单元。备选地，控制命令由plc直接输出。

6、因此，所提供的plc允许经由语音识别来选择控制命令。

7、此外，所提供的plc使用已经存在的cms硬件来提供语音命令输入。

8、在优选实施例中，cms包括模数转换器(a/d转换器)，其中a/d转换器被配置为使用所接收的麦克风数据来确定音频文件。

9、音频文件优选地是模拟数据格式，进一步优选地是wav格式。

10、在优选实施例中，与当提供包含状态数据的音频文件时的动态范围相比，当使用所接收的麦克风数据来确定音频文件时，a/d转换器在相同的动态范围内操作。

11、例如，cms通常提供有工业单元的振动传感器的振动传感器数据。a/d转换器被配置为将模拟振动传感器数据变换为数字音频文件，例如wav格式。基于振动传感器数据的音频文件然后由cms处理以确定状态数据。例如，cms对音频文件的不同谐波运行基于快速傅立叶变换的分析，以检测工业单元的轴承损坏。

12、优选地，cms包括微控制器，该微控制器是cms的处理单元。在微控制器上运行固件，该固件被配置为执行状态监测功能，特别是确定状态数据。换言之，用于将模拟振动数据变换为作为状态数据的基础的数字wav音频文件的相同a/d转换器可以用于将模拟麦克风数据变换为作为语音命令的基础的数字wav音频文件。此外，微控制器的固件不需要改变。

13、在优选实施例中，cms包括cms存储器。接收麦克风数据包括将所确定的音频文件存储在cms存储器中。

14、优选地，cms以预定速率对麦克风数据进行采样，并且将不同的所接收的麦克风数据逐步存储到cms存储器中。当采样完成时，可以进一步处理cms存储器中的音频文件，例如通过将音频文件提供给plc存储器。

15、在优选实施例中，plc包括与cms存储器连接的plc存储器。plc存储器被配置为接收存储在cms存储器中的音频文件并且将所接收的音频文件存储在plc存储器中。应用程序被配置为访问plc存储器以确定控制命令。

16、优选地，plc存储器经由耦合器总线连接到cms存储器。cpu进一步优选地被配置为将cms存储器的音频文件存储到plc存储器中。

17、在优选实施例中，plc包括输入单元，其中输入单元被配置为接收用户的手动输入并且使用所接收的手动输入来确定用户输入数据。cms取决于所确定的用户输入数据来接收麦克风数据。

18、优选地，用户的手动输入包括按下语音按钮，用户在想要输入语音命令时按下该语音按钮。

19、当存在用户的相关语音命令时，使用用户的手动输入和对应的用户输入数据允许仅处理麦克风数据。

20、在优选实施例中，cms被配置为在接收到用户输入数据之后在预定时间窗口内接收麦克风数据。

21、在优选实施例中，cms被配置为只要相应用户输入数据被接收到就接收麦克风数据。

22、在优选实施例中，其中应用程序被配置为对所提供的音频文件使用语音识别算法来确定命令文本，其中语音识别算法被配置为识别音频文件内的口头语言，并且应用程序被配置为对所确定的命令文本使用语义检查算法来确定控制命令，其中语义检查算法被配置为针对控制命令来对命令文本进行语义解释。

23、优选地，语音识别算法实现了允许plc从音频文件中提取控制命令的代码。

24、在优选实施例中，语音识别算法包括通过对音频文件进行预处理来确定经预处理的音频文件，以及通过执行经预处理的音频文件中的口头语言的基于模型的识别来确定命令文本。

25、在优选实施例中，其中对音频文件进行预处理包括对音频文件进行滤波和变换，以及形成音频文件的特征向量。

26、在优选实施例中，其中plc包括信号处理库。信号处理库包括多个功能块。语音识别算法是使用多个功能块中的至少一个功能块来执行的。

27、信号处理库的功能块允许利用控制器的cpu的有限资源来执行计算操作。

28、在优选实施例中，应用程序被配置为使用比较算法来确定控制命令，其中比较算法被配置为将所提供的音频文件与表示预定控制命令的所记录的参考音频文件进行比较。

29、在优选实施例中，应用程序被配置为验证所确定的控制命令是否符合可允许命令的预定列表，如果所确定的控制命令不被允许，则提供错误消息，并且如果所确定的控制命令被允许，则执行控制命令。

30、根据本发明的另一方面，用于可编程逻辑控制器plc的语音控制的方法包括以下步骤：由plc的中央处理单元cpu运行应用程序。由plc的状态监测系统cms提供工业单元的状态数据。由plc的麦克风输入提供麦克风数据。由cms接收麦克风数据，由cms使用所接收的麦克风数据来确定音频文件；以及由cms将音频文件提供给cpu。由cpu使用所提供的音频文件来确定用于plc的控制命令。

31、本发明的主题将在下面文本中参考附图中所示的优选示例性实施例更详细地解释。