在可编程逻辑控制器(PLC)中自主添加和删除功能的装置和
方法
技术领域
[0001] 本公开涉及制造中的计算机化控制系统。
背景技术
[0002] 可编程逻辑控制器(PLC)在工业应用中被用于通过使用数字计算机来对
制造过程进行加强控制。PLC提供响应于在有限时间量内需要输出的输入条件而产生输出的实时控制。
[0003] PLC的体系结构是分层的，并使用推送模型将功能手动下载到控制装置(例如PLC或现场装置)中。推送模型需要用户手动干预。例如，向PLC添加功能需要用户手动干预，包括将工作站连接至PLC以及将其他功能推送到控制器，这是用户发起的操作。
[0004] 如上所述的手动过程需要物理资源，诸如受过培训的用户才能在PLC上就位。此外，必须授予对PLC的
访问权限才能将所需的更改推送到PLC。这可能导致系统停机，进而导致经济损失。因此需要解决这些问题的方法和系统。
发明内容
[0005] 本公开描述了一种在控制装置中自主添加和/或删除功能的装置和方法。与推送模型相比，控制装置充当用户。PLC从应用(APP)存储库中拉取所需的功能。存储库可以为通常可访问的数据
存储器，诸如在线市场，该在线市场向可以访问数据存储的用户提供各种功能解决方案。另外，根据本文描述的实施方式的各方面，PLC可以自主地处置不想要的或不需要的功能，以最有效地方式管理处理资源。
[0006] 一种用于向计算机化控制系统自主提供功能的系统，包括运行与
操作系统有关的第一计算机应用的逻辑控制器。该系统还包括：应用管理器，其从第一计算机应用接收对功能的
请求，以及与应用管理器通信的远程市场客户端和远程市场。远程市场提供计算机应用，该计算机应用提供与操作系统有关的多种功能。该系统还包括用于存储为操作系统提供功能的计算机应用的计算机应用存储库。响应于接收到对功能的请求，应用管理器将请求转发到远程市场客户端。远程市场客户端向远程市场查询所请求的功能，并将查询结果提供给应用管理器。
[0007] 根据一实施方式，该系统还可以包括用于执行存储在计算机应用存储库中的一个或多个计算机应用的计算机化应用运行时环境。根据一实施方式，该系统还可以包括应用运行时应用编程
接口(API)，用于提供计算机应用与操作系统的功能的互连。在其他实施方式中，应用管理器被配置为对查询结果执行逻辑操作，并识别远程市场中的计算机应用以提供所请求的功能。
[0008] 根据另一个实施方式的各方面，远程市场客户端从应用管理器接收所识别的计算机应用，并且响应于所识别的应用的接收，启动所识别的计算机应用从远程市场到计算机应用存储库的传送。该系统还可以包括用于执行存储在计算机应用存储库中的一个或多个计算机应用的计算机化应用运行时环境。该系统还可以包括应用运行时应用编程接口(API)，其用于提供计算机应用与操作系统功能的互连；并且所传送的应用至少部分地基于应用运行时API进行开发。
[0009] 该系统的一些实施方式可以包括：应用管理器，其被配置为确定与存储在计算机应用存储库中的计算机应用相关联的功能是否在超过预定
阈值的时间间隔内未被使用，并且如果在预定的时间间隔内未使用其功能，则该应用管理器删除该计算机应用。在一实施方式中，第一计算机应用为操作系统的诊断应用，并且对功能的请求为对维护调度的请求。
[0010] 根据系统的实施方式的其他方面，包括控制运行时，该控制运行时被配置为接收操作系统的输入值并计算操作系统的输出值。操作系统的第一部分可以由控制运行时来控制，而第二部分可以由计算机应用运行时来控制。
[0011] 一种用于自主地从计算机控制系统添加或删除功能的方法包括：在控制处理器中，基于操作系统的元素的输出值生成对功能的请求，在应用管理器中接收对功能的请求，将对功能的请求从应用管理器传达给远程市场客户端，由远程市场客户端查询远程应用市场，以识别提供所请求的功能的一个或多个计算机应用，在应用管理器中选择一个或多个提供所请求的功能的计算机应用中的一者，由远程市场客户端下载所选择的计算机应用，并由应用管理器执行所下载的计算机应用。根据一些实施方式的方法还可以包括将下载的计算机应用存储在计算机化控制系统的计算机应用存储库中。其他实施方式包括在沙盒应用运行时中执行下载的计算机应用。
[0012] 根据用于从计算机化控制系统中自主添加或删除功能的方法的其他实施方式，可以包括将下载的计算机应用的功能从沙盒计算机应用运行时传达到计算机化控制系统的生产运行时。根据用于从计算机化控制系统自主地添加或删除功能的方法的其他实施方式，可以包括在应用管理器中执行逻辑操作，其中，基于逻辑操作的结果来选择一个或多个计算机应用。在用于从计算机化控制系统中自主添加或删除功能的方法的其他实施方式中，可以包括至少部分地基于在一个或多个计算机应用与计算机化控制系统之间提供互连的应用编程接口(API)，开发一个或多个计算机应用。根据用于从计算机化控制系统自主添加或删除功能的方法的其他实施方式，可以包括在计算机化控制系统的
传感器中，测量操作系统的组件的属性的值，并将该值提供给计算机化控制系统中的控制处理器，在计算机化控制系统中，基于该值识别所需的功能，并将对功能的请求中所识别的功能传达给应用管理器。操作系统的组件的属性值为
温度值，对功能的请求为请求维护操作系统的组件的能
力。根据用于自主地添加或删除计算机化控制系统的功能的方法的另一实施方式，应用管理器可以识别存储在计算机应用存储库中的、在预定时间间隔内未执行的计算机应用，并且响应于确定在预定时间间隔内尚未执行该计算机应用，将计算机应用从计算机应用存储库中删除。
附图说明
[0013] 当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本发明的前述和其他方面。出于说明本发明的目的，在附图中示出了目前优选的实施方式，但是应当理解，本发明不限于所公开的具体手段。附图中包括以下图：
[0014] 图1为根据本公开的实施方式的各方面的用于向计算机化控制系统自主提供功能的系统的
框图。
[0015] 图2为根据本公开的实施方式的各方面的用于向计算机化控制系统自主提供功能的方法的过程
流程图。
[0016] 图3为根据本公开的一个或多个实施方式的各方面的可在用于向计算机化控制系统自主提供功能的系统中使用的
计算机系统的框图。
具体实施方式
[0017] 本公开的实施方式的各方面包括用于自主地添加和/或删除计算机化控制装置的资源的装置和方法。计算机化控制装置充当用户的
角色，如下面进一步详细描述的。
[0018] 图1为根据本公开的一个实施方式的用于向计算机化控制系统自主提供功能的系统的框图。根据图1的实施方式，以PLC 110的形式提供了计算机化的控制装置。PLC 110安装在制造过程或操作系统中，并且被配置为通过向制造过程的一个或多个机器部件提供控制
信号来控制制造过程的某些方面。作为非限制性示例，PLC可以将
控制信号提供给控制
机器人装置的
致动器，或者可以控制与制造过程相关的
输送机或其他
电机的驱动构件。PLC可以接收与制造过程的部件状态有关的数据作为输入。例如，PLC可以接收与制造过程的部件相关联的传感器读数。这些数据输入可以被进一步处理以产生输出，该输出用作控制信号以控制制造过程的各方面。
[0019] 在一个特定的非限制性实施方式中，可以考虑在生产过程150中检测到故障的情况。PLC 110经由控制运行时120识别故障，并且被配置为通过请求将解决该故障的维护来解决该故障。然而，PLC 110目前缺乏基于运行在PLC 110上的当前应用127来请求维护的功能。当前正在运行的app将警告或错误消息传达给驻留在PLC 110上的app管理器121，以通知app管理器121其需求，并在条件允许的情况下发送解决的请求。
[0020] app管理器121连接至包含大量不同的计算机应用131、133的远程市场或远程计算机应用存储库130。可以将一个或多个计算机应用131、133传送到PLC 110。app管理器121经由app商店客户端125连接远程市场存储库130并与远程市场存储库通信，该app商店客户端在PLC 110与存储库或市场130之间提供安全的通信140。app商店客户端125向市场130发出查询，以识别一个或多个应用，这些应用包括满足PLC 110当前需求的功能。一旦识别，就可以选择特定的app 131、133，并将其从存储库/市场130下载到PLC 110。此外，app管理器121可以包括以存储的
软件指令形式的程序逻辑，以确定由存储库/市场130提供的一个或多个app 131、133的效用，并如果认为合适，则经由该app执行是否向PLC 110添加功能的决定。
[0021] 如果app管理器121确定需要给定app的功能，则将给定app 133从存储库130下载到
指定用于存储表示为app存储库123的计算机应用的存储器中。在图1所示的场景中，作为示例，下载的app 133可以被识别为“维护调度器App”。在将下载的app 133存储在PLC 110的app存储库123中之后，app管理器可以发布指令以启动下载的app。从那时起，每当PLC识别出已识别的故障时，就可以通过维护调度器App安排维护事件。
[0022] 现在将根据本公开的实施方式的各方面来描述用于PLC的自主配置的方法。缺少功能的调用者app(例如诊断应用)可以显式调用并行执行以及与另一个app进行数据交换，或者隐式请求其他功能。隐式调用意味着它不能或不需要或不想按名称显式调用该功能。不绑定特定功能的原因在于，它可能极为罕见，可以节省资源，或者需要动态绑定到高级模式或最近实现的模式。在隐式调用中，调用者app指定其目标(例如，“调用具有最多在1天之内安排维护并报告结果的功能的App”)。app管理器可以根据在app运行时沙箱中执行的app来解决对此类目标的请求。app管理器可以实现以下功能。
[0023] ·推理如何解决指定为显式调用的请求(它是否应该请求上传App？)。
[0024] ·查询用于推理如何将请求绑定到发出请求的app以解决作为“目标”给出的隐式调用所需的信息。这通过请求app功能信息来完成，该信息只能通过与存储库的外部通信来获取。
[0025] ·推理可从调用者App获得的信息、所有沙箱/PLC应用的执行竞争、当前可用资源(例如，存储器、CPU、I/O等)。
[0026] ·将请求绑定到特定app，然后请求app商店客户端来执行上传。
[0027] ·将解决的目标的相同目标请求桥接到现有app(例如，日历App)。
[0028] ·停用(未使用或很少使用的)app以优化资源。
[0029] app商店/存储库客户端可以执行以下功能：
[0030] ·解决带来app商店可用性信息的请求(实现功能的app的存在、其输入/输出模式、其需求/约束以及其他属性)。
[0031] ·上传app。
[0032] ·通过安全手段与自动化/PLC网络的外部的存储库进行通信。
[0033] 更详细地，app管理器的一项重要能力是根据app功能目标来绑定app的推理过程。在一个实例中，可以通过使用关于app的
声明性知识(例如，它们的功能、情境信息、PLC资源等)进行推理来完成绑定。例如，这种声明性知识可能会指定实现以下某些或更多逻辑的规则：
[0034] ·最大内存填满为80％
[0035] ·每个PLC周期的可用CPU最少为22％
[0036] ·应用X需要以下资源[…]
[0037] ·应用X具有功能1和功能2
[0038] ·应用Y具有功能2
[0039] ·如果满足约束1和约束2，则可以加载该应用
[0040] 图2为根据本公开的实施方式的各方面的用于在计算机化控制系统中自主添加或删除功能的过程流程图。在计算机化控制系统中，采用应用管理器从计算机化控制系统201接收对功能的请求。对功能的请求可能来自控制系统运行期间遇到的事件。通过非限制性示例，与控制器相关联的传感器可以确定需要对控制器进行维护。控制器需要调度维护，但缺少维护调度器的功能。因此，控制器将对此功能的请求转发给应用管理器。然后，应用管理器检查计算机化控制系统，以确定请求的功能是否存在于计算机化控制系统203中。该计算机化控制系统可以包括计算机应用存储库，或系统存储器中存储一个或多个计算机应用的
位置。与每个计算机应用有关的信息可以包括每个计算机应用提供的功能的指示。应用管理器检查与计算机应用有关的信息，并且在计算机化控制系统当前不具有所请求的功能的情况下，应用管理器查询外部市场或存储库以确定该市场或存储库是否包括能够提供所请求的功能205的其他计算机应用。如果存储库或市场具有能够提供计算机化控制系统所请求的功能的应用，则由app商店或市场客户端207从外部市场或存储库中下载提供所请求的功能的应用。下载后，新应用被存储在计算机化控制系统的计算机应用存储库中。应用管理器可以执行命令以启动新下载的应用，以提供所请求的功能209。
[0041] 可以由计算机化控制系统显式或隐式地请求功能。在显式请求中，系统可能具有与将提供所请求功能的特定计算机应用有关的信息。应用管理器可以发送显式请求，以下载和启动特定计算机应用。在隐式请求中，计算机化控制系统可能不了解能够提供所需功能的特定计算机应用。在这种情况下，计算机化控制系统可以发出隐式请求，该隐式请求包括所需功能的抽象，包括诸如所需输出或与处理系统数据以产生所需功能有关的约束之类的信息。这样，隐式请求可以类似于面向切面编程(AOP)中使用的切面对象。隐式请求包含有关所需功能的足够信息，以便市场或存储库能够识别一个或多个计算机应用，这些计算机应用提供的功能满足隐式请求中列出的条件。候选应用的列表可以被提供给计算机控制系统。控制系统内的逻辑可以选择候选应用中的一者来下载和执行。
[0042] 图3示出了可以在其中实现本发明的实施方式的示例性计算环境300。计算机和计算环境，诸如计算机系统310和计算环境300，是本领域技术人员已知的，因此在此简要描述。
[0043] 如图3所示，计算机系统310可以包括诸如
系统总线321之类的通信机制或用于在计算机系统310内传达信息的其他通信机制。计算机系统310还包括与系统总线321联接的用于处理信息的一个或多个处理器320。
[0044] 处理器320可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)、
图形处理单元(GPU)或本领域中已知的任何其他处理器。更一般地，本文使用的处理器为用于执行存储在计算机可读介质上的机器可读指令、用于执行任务的装置并且可以包括
硬件和
固件中的任何一者或其组合。处理器还可以包括存储器，其存储可执行以执行任务的机器可读指令。处理器通过操纵、分析、
修改、转换或发送信息以供可执行程序或信息装置使用，和/或通过将信息路由到输出装置来对信息起作用。处理器可以使用或包括例如计算机、控制器或
微处理器的能力，并且可以使用可执行指令来调节以执行不由通用计算机执行的专用功能。处理器可以与任何其他处理器联接(电联接和/或包括可执行部件)，其中任何其他处理器能够在其间进行交互和/或通信。
用户界面处理器或生成器为包括
电子电路或软件或两者的组合以用于生成显示图像或其部分的已知元件。用户界面包括一个或多个显示图像，使得用户能够与处理器或其他装置进行交互。
[0045] 继续参考图3，计算机系统310还包括联接到系统总线321的用于存储将由处理器320执行的信息和指令的系统存储器330。系统存储器330可以包括易失性和/或
非易失性存储器形式的计算机可读存储介质，诸如
只读存储器(ROM)331和/或
随机存取存储器(RAM)
332。RAM 332可以包括其他动态存储器件(例如，动态RAM、静态RAM和同步DRAM)。ROM 331可以包括其他静态存储器件(例如，可编程ROM、可擦除PROM和电可擦除PROM)。另外，系统存储器330可以用于在处理器320执行指令期间存储临时变量或其他中间信息。可以在ROM 331中存储基本输入/输出系统333(BIOS)，该基本输入/输出系统包含诸如在启动期间帮助在计算机系统310内的元件之间传送信息的基本例程。RAM 332可以包含数据和/或程序模
块，这些数据和/或程序模块可立即由处理器320访问和/或当前由处理器操作。系统存储器330可以另外包括例如操作系统334、应用程序335、其他程序模块336和程序数据337。
[0046] 计算机系统310还包括磁盘控制器340，其联接到系统总线321，以控制一个或多个用于存储信息和指令的存储装置，诸如磁
硬盘341和可移动介质
驱动器342(例如，
软盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器和/或固态驱动器)。可以使用适当的装置接口(例如，小型计算机系统接口(SCSI)、集成器件电子装置(IDE)、通用
串行总线(USB)或FireWire)将存储装置添加到计算机系统310。
[0047] 计算机系统310还可包括显示控制器365，其联接到系统总线321以控制显示器或监视器366，诸如
阴极射线管(CRT)或
液晶显示器(LCD)，以用于向计算机用户显示信息。该计算机系统包括输入接口360和一个或多个输入装置，诸如
键盘362和点击装置361，其用于与计算机用户交互并将信息提供给处理器320。点击装置361例如可以为
鼠标、光笔、
轨迹球或点击杆，用于将方向信息和命令选择传达给处理器320，并用于控制显示器366上的
光标移动。显示器366可以提供
触摸屏界面，该触摸屏界面允许输入以补充或替换点击装置361对方向信息和命令选择的通信。在一些实施方式中，用户可穿戴的
增强现实装置367可以提供允许用户与物理和虚拟世界交互的输入/输出功能。增强现实装置367与显示控制器365和用户输入界面360通信，从而允许用户与由显示控制器365在增强现实装置367中生成的虚拟物品进行交互。用户还可以提供由增强现实装置367检测到并作为
输入信号发送到用户输入界面360的手势。
[0048] 响应于处理器320执行包含在诸如系统存储器330的存储器中的一个或多个指令的一个或多个序列，计算机系统310可以执行本发明的实施方式的部分或全部处理步骤。此类指令可以从另一计算机可读介质(诸如，磁硬盘341或可移动介质驱动器342)读入系统存储器330。磁硬盘341可以包含一个或多个本发明的实施方式使用的数据存储和数据文件。数据存储内容和数据文件可以加密以提高安全性。处理器320还可以在多处理装置中采用，以执行系统存储器330中包含的一个或多个指令序列。在替代实施方式中，可以使用硬连线电路代替软件指令或与软件指令结合使用。因此，各实施方式不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
[0049] 如上所述，计算机系统310可以包括至少一个计算机可读介质或存储器，其用于保存根据本发明的实施方式编程的指令并且用于包含本文所述的数据结构、表格、记录或其他数据。如本文所使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器320提供指令以供执行的任何介质。计算机可读介质可以采用许多形式，包括但不限于非暂时性、非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质的非限制性示例包括光盘、固态驱动器、磁盘和磁光盘，诸如磁硬盘341或可移动介质驱动器342。易失性介质的非限制性示例包括动态存储器，诸如系统存储器330。传输介质的非限制性示例包括同轴
电缆、
铜线和光纤，包括构成系统总线321的
导线。传输介质也可以采用
声波或光波的形式，诸如在
无线电波和红外数据通信期间生成的声波或光波。
[0050] 计算环境300还可以包括计算机系统310，该计算机系统使用联接至一个或多个远程计算机(诸如，远程计算装置380)的逻辑连接在联网环境中操作。远程计算装置380可以为个人计算机(膝上型计算机或台式计算机)、移动装置、
服务器、路由器、网络PC、对等装置或其他公共网络
节点，并且通常包括上述与计算机系统310相关的多个或全部元素。当在联网环境中使用时，计算机系统310可以包括
调制解调器372，其用于通过诸如因特网的网络371建立通信。调制解调器372可以经由用户网络接口370或经由另一适当的机制连接至系统总线321。
[0051] 网络371可以为本领域中公知的任何网络或系统，包括因特网、内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)、直接连接或系列连接、蜂窝电话网络或能够促进计算机系统310与其他计算机(例如，远程计算装置380)之间的通信的任何其他网络或介质。网络371可以为有线的、无线的或其组合。可以使用以太网、
通用串行总线(USB)、RJ-6或本领域通常已知的任何其他有线连接来实现有线连接。可以使用Wi-Fi、WiMAX和蓝牙、红外、蜂窝网络、卫星或本领域通常已知的任何其他无线连接方法来实现无线连接。另外，几个网络可以单独工作或彼此通信以促进网络371中的通信。
[0052] 总之，我们着重介绍了PLC/
嵌入式系统的内置功能，可根据需要或根据情境的要求添加或删除功能，以及内置的功能来推断其情境(内部执行和外部灵活的app可用性)并管理其资源，以自主透明地展示这种高级行为。
[0053] 本文使用的可执行应用包括用于支配处理器以实现预定功能的代码或机器可读指令(例如，响应于用户命令或输入)，诸如操作系统、上下文
数据采集系统或其他信息处理系统的那些代码或机器可读指令。可执行程序为用于执行一个或多个特定过程的代码段或机器可读指令、子例程或代码的其他不同部分或可执行应用的一部分。这些过程可包括接收输入数据和/或参数，对接收的输入数据执行操作和/或响应于接收的输入参数执行功能，并且提供所得输出数据和/或参数。
[0054] 本文使用的
图形用户界面(GUI)包括一个或多个显示图像，其由显示处理器生成并使用户能够与处理器或其他装置进行交互并且具有相关的数据采集和处理功能。GUI还包括可执行程序或可执行应用。可执行程序或可执行应用支配显示处理器以生成表示GUI显示图像的信号。这些信号被提供给显示装置，该显示装置显示图像供用户观看。在可执行程序或可执行应用的控制下，处理器响应于从输入装置接收到的信号操纵GUI显示图像。以这种方式，用户可以使用输入装置与显示图像交互，使得用户能够与处理器或其他装置进行交互。
[0055] 本文的功能和处理步骤可以响应于用户命令自动地或全部地或部分地执行。响应于一个或多个可执行指令或装置操作而无需用户直接启动活动，执行自动执行的活动(包括步骤)。
[0056] 图中的系统和过程不是唯一的。可以根据本发明的原理导出其他系统、过程和菜单以实现相同的目的。尽管已经参考特定实施方式描述了本发明，但是应该理解，本文示出和描述的实施方式和变化仅用于说明目的。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以实现对当前设计的修改。如本文所述，可以使用硬件部件、软件部件和/或其组合来实现各种系统、子系统、代理、管理器和过程。本文中的任何
权利要求元素都不应根据35U.S.C.112第六款的规定来解释，除非使用短语“用于......的装置”明确叙述该元素。
