分析控制网络的装置及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及控制网络，更具体地，涉及分析控制网络的系统和方法。
【背景技术】
[0002]诸如可编程逻辑控制器(PLC)的工业控制器是例如在工程环境中用于工业处理或者机械的控制的专用电子计算机系统。工业控制器与常规计算机在很多方面不同。物理上，它们被构建成相对于震动和损坏更稳健并且更好地抵抗外部污染和极端环境条件。处理器和操作系统被优化以进行实时控制，并执行允许对程序的定制符合各种不同控制器应用的语言。工业控制器可以具有用于访问、控制和/或监控工业控制器的用户接口，诸如通过具有键盘、鼠标和显示器的本地或者远程连接的终端。
[0003]典型地，工业控制器具有高度模块化的架构，其使得不同数量和类型的网卡或者网络适配器用于将控制器连接到要通过适于高度可靠且可用的实时通信的专门“控制网络”控制的处理器或者机械。通常在工业控制系统中使用的这样的控制网络包括例如ControlNet、DeviceNet、EtherNet/IP和Sercos，其技术规范已经出版并且其协议被多个制造商或供应商广泛地使用。控制网络与诸如Ethernet的标准通信网络不同在于控制网络保证最大通信延迟，这例如可以通过对网络的带宽的预调度和/或提供高可用性的冗余通信能力获得。控制网络同样在物理方面互不相同，例如，介质的类型(例如，同轴电缆、双绞线、光纤、无线通信等)、其操作的协议(例如、波特率、信道的数量、字传输大小、连接消息的使用、请求的和未经请求的消息等)以及数据如何被格式化和其如何被收集到标准消息中。
[0004]作为它们的增强的模块化的一部分，工业控制器可以使用一个或者多个通过控制网络耦接的工业设备。工业设备可以包括一个或者更多个I/o模块、AC/DC驱动器、运动驱动器或者专用于特定类型的工业功能的其他硬件设备，例如连同工业处理检测输入AC或DC信号或者控制输出AC或DC信号，或者运行电机或其他机械。每个I/O模块或者驱动可以具有使它们与其他选择的I/O模块或者驱动一起以不同组合被安装在一个工业设备中的连接器系统，以满足特定应用的要求。多个工业设备可以位于受控处理或者机械附近的方便的控制点处，以经由控制网络与工业控制器通信。
[0005]在整个工厂环境内可以定期地增加、移除和/或更新工业控制器和/或工业设备。例如，可以通过新的工业设备增加新的工业处理以增加工业系统的能力和容量。类似地，可以修改工业系统中已有的工业控制器和/或工业设备以包括更新的硬件或者更新的固件。在一些应用中，还必须在工业系统活跃运行时增加、移除和/或更新工业控制器和/或工业设备。这可能在例如中断处理将引起成本高昂的故障停机时间和/或产品缺陷时发生。因此，工业系统可以通常随时间并且在整个操作地域或者在工厂中遍及物理上分散的区域改变。
[0006]被转让给本受让人并通过引用将其全部内容结合到本文中的美国专利申请序号第13/528，198号，题为“工业硬件安装基座报告及故障监控”公开了一种用于自动地检索网络中的设备的安装信息的装置及方法。这里，包括设备名、包括节点数或者IP地址的硬件区域位置、序列号、出厂日期、产品类型、设备码、硬件描述、固件版次、主要和次要故障标志、插槽数以及重要条件监控参数的系统的安装信息可以自动地在系统中被发现。
[0007]需要一种具有最大速度和最小侵入性的分析控制网络的改进的系统。另外，需要一种精确地确定控制网络的资源利用的技术以便提供诊断和可靠性(DR)服务。
【发明内容】
[0008]本发明人认识到通过隔离和应用可以被在多个网络级上的多个设备使用的公共协议，可以提供对控制网络的整个系统的更加快速并且较少侵入的分析。可以个别地向网络级上的目标地址发送通用、未经请求的消息。如果诸如在暂停期间内从在目标地址处的设备接收到响应，则可以发送个别设备定制的特定信息以提取更多的关于该设备的包括其与其他设备和网络的连接关系的详细信息。系统可以自动地继续，直到已经询问了网络上的所有设备，并且确定整个系统的资源利用，以进而提供诊断和可靠性服务。
[0009]公共工业协议(CIP)是由开放式设备供货商协会(ODVA)所支持的用于工业自动化应用的媒体独立工业协议。CIP在“公共工业协议(CIP)以及CIP网络族” Copyright2006, Open DeviceNet Vendor Associat1n, Inc.”中被描述，该文献的全部内容通过引用并入到本文中。
[0010]CIP包含一套综合的用于包括控制、安全、同步、运动、配置以及其他信息的制造自动化应用的集合的消息和服务。CIP的应用扩展包括CIP安全、CIP运动以及CIP同步，其中CIP安全提供节点之间的通信，诸如在根据IEC 61508标准的高达安全整体性等级(SIL)3的安全应用中的安全1/0模块、安全联锁开关、安全光幕以及安全PLC，CIP运动允许对在同一网络上的现场设备和运动驱动器进行集成从而不需要单独的运动优化网络，而CIP同步是基于最近的IEEE-1588标准一即网络测量和控制系统的精密时钟同步协议一对CIP的时间同步扩展，提供了排序要求事件记录、分布式运动控制和其他分布式应用的增强的控制协调。CIP使工业系统中的设备之间的兼容性最大化，以及实现CIP的典型控制网络包括EtherNet/IP、DeviceNet、ControlNet以及其技术规范已经出版并且其协议已经被多个制造商和供应商广泛地使用的类似网络。
[0011]CIP显式消息包含引导接收设备在设备的特定部分(例如，属性)上执行某一服务(动作)的寻址和服务信息。可以个别地向网络中的目标地址发送诸如LOgix5000编程的“RSWho”消息的通用CIP显式消息以搜索设备类型信息。如果在暂停期间并未接收到响应，则系统可以简单地移动到下一个地址。然而，如果接收到了标识设备类型的响应，诸如标识属性的CIP身份对象，则可以查询库以发送特定于该设备类型的第二消息以最大限度从设备提取详细信息，包括经销商ID、设备类型、产品代码、版次、状态、序列号、产品名称、状态、配置一致性值、心跳间隔和/或支持的语言以及包括节点数或IP地址的固件区域位置、出厂日期、产品类型、设备代码、硬件描述、固件版次、序列号、主要和次要故障标志、插槽数以及重要条件监控参数的属性等。
[0012]因此，可以收集数据并将其存储在数据结构内以使得任何连接的设备能够直接询问。这样的询问可以按需发生。
[0013]于是具体地，本发明在一个实施例中提供用于分析工业控制网络的模块，包括:库数据结构，所述库数据结构将消息与多个设备类型相关；通信接口，所述通信接口用于与所述控制网络中的设备通信；以及电子处理器，所述电子处理器执行存储在非暂时性计算机可读存储介质中的程序。所述处理器可以执行从而:(a)经由所述通信接口向所述控制网络中的目标位置发送第一通信，其中所述第一通信包括配置成被任何设备类型处理的消息，并且其中所述第一通信引导设备以提供用于标识其设备类型的信息；(b)经由所述通信接口接收来自所述目标位置处的设备的响应，其中所述响应提供标识其设备类型的信息；以及(C)经由所述通信接口向所述设备发送第二通信，其中所述第二通信包括被配置成包括已识别的设备类型的设备类型子集处理的消息，并且其中所述第二通信引导所述设备以提供数据值或者数据值的范围。
[0014]本发明在另一个实施例中提供了一种使用将消息和多个设备类型相关的库数据结构分析工业控制网络的方法。所述方法可以包括:(a)经由通信接口向控制网络中的目标位置发送第一通信，其中所述第一通信包括配置成被任何设备类型处理的消息，并且其中所述第一通信引导设备以提供用于标识其设备类型的信息；(b)经由所述通信接口接收来自所述目标位置处的设备的响应，其中所述响应提供标识其设备类型的信息；以及(C)经由所述通信接口向所述设备发送第二通信，其中所述第二通信包括被配置成被包括已识别的设备类型的设备类型子集处理的消息，并且其中所述第二通信引导所述设备提供数据值。
[0015]根据下面的详细描述和附图，本发明的这些和其他特征以及优点对于本领域技术人员来说将变得明显。然而，应理解，详细的描述和特定的示例虽然表示了本发明的优选实施例，但仅是为了说明给出而并非限制。可以在本发明的范围之内作出许多变型和修改而未脱离其精神，并且本发明包括所有这样的修改。
【附图说明