[发明专利]自动化过程控制

说明书

领域

本发明涉及自动化过程控制。

背景

控制系统是管理诸如工业设施、智能住宅和机器的物理系统的运行的自动化系统。这些控制系统接收来自物理系统的输入；对从该输入提取的数据运行一些预定义计算；并且将信号发送回物理设备以便对设备执行控制动作。例如，空调的控制器接收环境温度作为输入；运行确定这个温度是否大于某个设定点的计算；并且如果是的话，则将输出发送至冷却单元以进行启动。

控制系统可以使用电气继电器来实现，但是现在几乎每一个控制系统都是使用专用计算机(此处的“控制器”)来实现的，该专用计算机可以被编程以执行期望的控制动作(对改变输出信号的输入信号进行所需的计算)。

US 5,812,394描述了一种用于开发用于设施的控制方案的面向对象的开发系统，其包括用于描述设施的物理描述和用于设施的控制方案的逻辑定义的装置图表组件。该装置图表组件包括用于选择代表在设施中使用的设备或控制功能的装置符号的模式。装置符号选自包含多个装置符号和装置对象的面向对象的存储库。某些类型的装置符号与包含与所表示的设备或控制功能有关的配置信息和逻辑指令的装置对象有关。装置图表组件还包括用于以图形方式将所选择的装置符号及其对应的装置对象相互关联到装置图中的模式，该装置图表示设施的物理描述和用于设施的控制方案的逻辑定义。装置逻辑开发组件定义与设备或控制功能有关的装置对象的逻辑指令。因此，开发系统旨在以图形格式将设施的物理描述与定义用于设施的控制方案的逻辑指令相集成。

US 6,442,441描述了一种自动生成和验证可编程逻辑控制器(PLC)代码的方法。该方法包括以下步骤：构造中性控制模型文件；确定中性控制模型文件是否正确；如果中性控制模型文件是正确的，则生成PLC代码；验证PLC代码是否正确；并且使用PLC代码构建工具。

尽管自动化控制系统实际上控制大规模生产，并且尽管诸如在US 5,812,394和US 6,442,441中描述了改进之处，但这些系统经常保持低质量，这会导致不必要的损失、损害和风险。

这种低质量的可能原因可以包括：

·软件需求的模糊且不充分的定义。这些定义缺乏任何标准并且通常是局部的和不准确的；

·控制系统程序员的技能不足

·原始编程语言难以进行接下来的软件工程实践和方法。

在过去的几年中，发明人亲眼见证了大约二十个设施中的由系统程序错误导致的两个严重的故障。这些故障中的一个导致了20万美元的损失以及四个月的停工，这导致总计300万美元的收益损失。

另外，发明人遇到了由于不当的自动化功能而由操作员设置手动模式的许多情况。使控制系统持续最大化生产的能力丧失的手动操作导致收益损失。

控制系统变得越来越大并且更加复杂，它们的软件亦如是。在没有已制定的方法和自动化辅助的支持的情况下，它将很快变得无法以合理的成本制造可靠的自动化系统。

一个目标是使诸如过程工程师的用户能够以直观、灵活且结构化的方式完整地设置工业设施的所需操作。

另一个目标是使用户能够容易地完成面向对象设计的常见步骤。

又一个目标是在基本需求常常没有得到充分的解决的情况下，允许用户在过程被充分运行之前模拟和测试该过程。

发明概述

根据第一方面，提供了一种生成中性控制模型的方法，其被用于对生产设施控制器进行编程。该方法包括：

定义多个节点；

向该多个节点中的每个节点添加至少一个属性；

构建多个语句，其中，该多个语句中的每个语句被限定用于将该至少一个属性中的至少一个属性链接到该至少一个属性中的至少一个另外的属性，其中，该语句的术语选自包括以下项的组：该多个节点中的至少一个节点、该至少一个属性、至少一个自然语言词汇以及它们的组合；

通过处理器编辑该多个语句中的每个语句，以符合该中性控制模型的句法规则；并且

将多个逻辑语句转换成控制器代码。

根据另一个实施方式，中性控制模型形成在层次结构树中，并且其中，该多个节点中的每个节点在该结构树中被分配了层级。

根据另一个实施方式，该至少一个属性是选自包括以下项的类型：输入、输出、特性、参数以及它们的组合。

根据另一个实施方式，至少一个自然语言词汇选自多个词汇列表，其中，该至少一个属性中的每一个被分配了来自该多个词汇列表中的至少一个词汇列表。