[发明专利]控制器内实现真实世界对象可见性和可及性的过程映像

说明书

一种用于在自动化系统中使用数字双胞胎与物理对象交互的系统，包括多个控制器设备、过程映像主干以及包括多个数字双胞胎的注册表。每个相应的控制器设备包括包含过程映像区域的易失性计算机可读储存介质。过程映像主干向控制器提供对每个控制器的过程映像区域的统一访问。注册表中的每个数字双胞胎对应于物理设备，该物理设备可经由对应的过程映像区域经由控制器设备之一来控制。

技术领域

本公开主要涉及使用控制器内的过程映像数据来访问真实世界对象。各种系统和方法可被应用于工业自动化应用以及使用控制器的各种其它应用。

背景技术

控制器是被配置为执行以下这样的软件的专用计算机控制系统，该软件连续地收集关于输入设备的状态的数据以控制输出设备的状态。控制器的示例包括可编程逻辑控制器、运动控制器、CNC、智能I/O和驱动器控制器。控制器通常包括三个主要组件：处理器(其可包括易失性存储器)、包括应用程序的易失性存储器以及用于连接到自动化系统中其它设备的一个或多个输入/输出(I/O)端口。现代控制器具有自己的过程映像和数据历史记录器。此外，这些系统通常具有专有的数据访问接口，以促进自动化系统之间的跨层(垂直)数据访问。对于同一层的控制系统之间的水平访问也是如此。

传统控制器向编程人员公开了包含数字或模拟输入和输出的控制器的对象模型。通常，对象模型在调试/工程设计期间被静态配置，并且在运行期间无法更改。无法经由对象模型看到或访问受控过程的真实世界对象/资产(诸如机器、设备)。结果，控制器程序员必须将行为转换为数字/模拟信号或从数字/模拟信号中重建真实世界对象的状态。如果物理过程中的任何内容发生更改(诸如添加/删除、更改设备或产品)，则控制器程序员通常必须更改其程序以适应更改。这效率低并且花费时间，而且经常中断生产过程。

发明内容

本发明的实施方式通过提供与在控制器编程环境中实现真实世界对象的可见性和可及性有关的方法、系统和装置，解决并克服上述缺点和缺陷中的一个或多个。本文描述的技术特别适合但不限于各种自动化应用。

根据一些实施方式，一种用于在自动化系统中使用数字双胞胎与物理对象交互的系统包括：多个控制器设备、过程映像主干以及包括多个数字双胞胎的注册表。每个相应的控制器设备包括包含过程映像区域的易失性计算机可读储存介质。过程映像主干向控制器提供对每个控制器的过程映像区域的统一访问。注册表中的每个数字双胞胎对应于物理设备，该物理设备可经由对应的过程映像区域经由控制器设备之一控制。

在一些实施方式中，数字双胞胎是从面向对象的类实例化的对象。例如，在一个实施方式中，每个面向对象的类包括函数调用，该函数调用利用过程映像主干与至少一个控制器的过程映像区域交互。

在其它实施方式中，前述系统包括计算设备，该计算设备被配置为响应于检测物理设备被添加到自动化系统中而在注册表中创建各自的数字双胞胎。例如，该计算设备可以是人机界面(HMI)设备，并且可以将注册表储存在本地或分布式数据库中。在一个实施方式中，计算设备基于从对应的控制器设备发送的消息来检测物理设备的添加。例如，在一个实施方式中，该对应的控制器设备耦联到传感器，并且响应于传感器的激活，消息被发送到计算设备。

根据本发明的另一方面，一种用于在自动化系统中使用数字双胞胎与物理对象交互的计算机实现的方法包括：计算设备接收修改自动化系统中的物理设备的状态的请求；以及从注册表中检索与物理设备相对应的数字双胞胎。计算设备确定由数字双胞胎实现的与请求中的状态相对应的函数。使用储存在与物理设备耦联的控制器上的过程映像数据可实现该函数。另外，在一些实施方式中，该函数利用过程映像主干与储存在控制器上的过程映像数据交互。计算设备使用数字双胞胎调用该函数。

前述方法的一些实施方式还包括基于对修改物理设备的状态的请求来导出一个或多个函数参数。例如，在一个实施方式中，通过使用自然语言处理模型解析请求，导出函数参数。在一些实施方式中，该函数在控制器上实现，并且该函数由计算设备使用对控制器的远程过程调用来调用。