[发明专利]利用工业控制器进行代理执行和计算的方法和装置

说明书

公开了利用工业控制器进行代理执行和计算的方法和装置，该工业控制器集成控制程序在工业控制器上的执行与附加功能在外部处理装置上的执行。集成外部处理装置为第三方开发控制功能提供了改进的系统，该控制功能可能是特定应用所独有的。该系统管理工业控制器与外部处理装置之间的通信，管理对存储在工业控制器中的数据的访问并且使集成的细节对程序员透明。

相关申请的交叉应用

本申请要求于2018年11月13日提交的美国临时申请序列第62/760,568号，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本文公开的主题涉及将外部处理资源集成到工业控制系统中，并且尤其涉及管理内部处理例程与外部处理例程之间的共享资源的方法和系统。

背景技术

工业控制器是用于例如在工厂环境下的工业处理或机械的控制的专用计算机系统。通常，工业控制器执行存储的控制程序，该控制程序从与受控处理或机器相关联并且感测处理或机器的状况的各种传感器读取输入，并且工业控制器基于这些输入和存储的控制程序来计算用于控制对处理或机器进行控制的致动器的一组输出。通常使用专用控制语言例如“继电器梯形逻辑图(relay ladder logic)”以便于对装置进行编程。在存储的程序的指示下，工业控制器的处理器周期性地检查输入装置的状态并且更新输出装置的状态。为了确保对机器或处理的可预测的控制，控制程序必须是高度可靠和确定性的，即在精确限定的时间段执行。

工业控制器在许多方面不同于常规的计算机。在物理上，工业控制器被构造成明显地比常规计算机更加鲁棒地抵抗冲击和损坏以及更好地抵抗外部污染物和极端环境条件。处理器和操作系统针对实时控制被优化，并且利用被设计为允许快速开发控制程序的语言进行编程，该控制程序针对不断变化的一组机器控制或处理控制应用而定制。

工业控制器能够根据应用要求进行定制。通常，工业控制器包括具有多个插槽的机箱，模块可以插入该机箱中。这些模块提供工业控制器的各种功能和/或连接，包括例如网络通信、模拟或数字输入和输出、计数器模块等。这些模块接收来自受控机器或处理上的传感器、触点、开关和其他装置的输入信号，并且将输入信号传递给处理器模块。处理器模块执行控制程序，其中，处理器模块接收输入信号并且响应于接收到的输入来设置其他模块上的输出信号，以控制受控机器或处理上的致动器、阀门、螺线管等。程序员生成用于实现受控机器或处理的期望操作的控制程序。

在某些应用中，编程要求可能会超出处理器模块的计算能力，因此有必要提供外部计算装置。在其他应用中，编程要求可以落在处理器模块的计算能力之内，但是在控制系统中可能存在比处理器模块更适合执行控制程序的一部分的其他计算装置。在任一应用中，可以使用一个或更多个外部计算装置来执行期望的计算，并且将计算的结果提供给工业控制器。然而，使用外部计算装置并非没有某些缺点。工业控制器和外部计算装置各自基于其自身的内部时钟彼此异步地执行。外部计算装置需要诸如内部状态标志、某些输入或输出的状态等的信息并且可以共享工业控制器和外部计算装置二者都可以访问的某些标签。必须管理写入共享标签或从共享标签读取的数据，使得一个控制器不会无意地覆盖另一控制器的数据。

因此，期望提供一种用于管理控制程序在多个处理装置上的执行的改进的系统。

还期望整体地管理控制程序的各部分在每个处理装置上的执行，其中，控制程序的各部分在每个处理装置上的执行的细节对于程序员是透明的。

发明内容

本文公开的主题描述了一种用于管理控制程序在多个处理装置上的执行的改进的系统。控制程序存储在存储器中，并且能够在工业控制器中的第一处理器上执行。控制程序包括仅在第一处理器上执行的控制指令以及被配置成启动功能在外部处理装置上的执行的代理指令。可以想到，外部处理装置可以是与工业控制器物理上分开的计算单元，或者可选地，外部处理单元可以是插入工业控制器的机箱内的专用模块。根据又一实施方式，外部处理单元可以是在同一处理器中但在与控制程序并行的单独的线程或核心上执行的专用功能。