[发明专利]通过嵌入式历史机数据实现的自适应工业系统

说明书

技术领域

[0001]本主题创新总体上涉及与工业控制器相关联的历史机部件，并 且更具体地说，涉及通过由嵌入式历史机部件的历史机数据集合来预测工 业过程的结果。

技术背景

[0002]工业控制器是特殊用途的计算机，它们被用于控制工业过程， 制造设备，以及其他的工厂自动化，例如数据收集或网络系统。工业控制 系统的核心是一种逻辑处理器，诸如可编程逻辑控制器(PLC)或基于PC 的控制器。例如，可编程逻辑控制器是由系统设计者编程来通过用户设计 的逻辑程序或用户程序运行制造过程。用户程序存储在存储器内，一般由 PLC以顺序的方式执行，然而也常见，例如，指令跳变、循环和中断例程。 与用户程序相关联的是多个存储单元和变量，它们提供PLC运行和程序的 动态内容。PLC中的差异典型地取决于它们可以处理的输入/输出(I/O)的 数量，存储器的量值、指令的数量及类型，以及PLC中央处理单元(CPU) 的速度。

[0003]在比控制器更宏观的意义上，业务已经变得更复杂，其中更高 级别的业务系统或计算机经常需要与此类控制器交换数据。比如，一个工 业自动化企业可以包括几个不同地方的工场。现代驱动因素，诸如改进效 率和生产力、以及减少成本正在要求制造商从全球的制造场点收集、分析 以及优化数据和计量标准。例如，一个食品公司可以具有跨越全球定位的 几个工场来生产一定品牌的食品。这些工场在以前是独立的，很少有数据 收集以及与其他相似工厂进行计量标准比较。在今天的网络世界中，制造 商在要求得到来自他们工厂的实时数据以推进优化并提高生产力。不幸的 是，常规的控制系统结构的配置不允许该企业的不同部门之间的数据的无 缝交换。

[0004]现代控制系统结构的另一个要求是记录并存储数据的能力，以 便保持遵守食品药品管理条例(如条例21CFR11部分)。记录数据的一 个普通解决方案包括提供一个本地记录模块(它经常占用控制器底板中的 一个插槽)，例如一台PC-历史机，它是一种用于控制器底板的工业计算机， 并且使用一个过渡层来提供到达控制器的一个间接接口。这包括一个平台， 该平台给本地和远程控制处理器均提供高速度、时间序列、数据存储和检 索。该PC-历史机通过底板与多个控制器直接通信，并可以通过网络接口进 行远程通信。该PC-历史机允许把来自控制器的数据归档到档案引擎 (Archive Engine)，该档案引擎提供了额外的存储能力。

[0005]一般而言，常规的历史机处理器能够通过经底板直接与控制处 理器通信来得到快速的数据收集速度。它包括长时间地处理大量数据，同 时提供在长时期中对过程数据的有效存储与检索。这些解决方案通常用于 电子文件编制，并提供一个审查跟踪和数据标记来跟踪修改的、插入的或 不完整的数据。为了配置这种产品，可以提供一个图形用户接口(GUI)来 将在一个本地的或远程的处理器中所限定的控制器标签映射到一个数据历 史机文件上。

[0006]常规的控制器使用从过程中收集的当前数据来执行一个控制程 序或指令和/或进一步测量代表一个控制过程状态的多个过程变量/输入。可 以在一个具有各种工具和接口的控制器配置环境中创建一个典型的控制例 程。这样，一个开发者可以使用工业和常规的编程语言或图形化控制功能 表述来构建并实现一个控制策略。在这种安排内，在一些保证质量问题的 情况下，在该控制器启动补救措施来纠正过程之前通常存在一个时间延迟。 总体上质量控制经常发生在该过程的后段，存在着错误不能及时纠正的可 能性。

发明概述

[0007]下文给出一个简要概述，以便提供对在此说明的某些方面的基 本理解。这一概述不是一个全面的回顾，也并不旨在识别出主要/关键的因 素或描绘在此描述的各方面的范围。其唯一目的是以简化的形式提出一些 概念作为随后更加详细的说明的一个序言。

[0008]本主题创新提供了用于工业设置中的自适应过程，其中所收集 的数据(例如，历史数据)可以转换为决策信息，它随后被用于实时修改 一个过程。一个过程趋势部件(例如，与控制器相关联)可以访问历史数 据(例如，通过历史机所收集的趋势)以确定/预测一个工业过程的结果。 这使得对过程参数的紧密控制和短的反应时间，以及对其修改成为可能。 此外，因为过程参数可以容易地进行适配，与和常规工厂控制器关联的时 间延迟有关的一些问题可以得到减轻。