本发明涉及工业控制系统，尤其涉及工业设备中的模式使用。
背景
由于计算技术的进步，与仅仅几年前的基本上类似的商业相比，目前商业能 够更有效地运作。例如，内部网络使公司员工能够通过电子邮件即时通信、向其它 员工快速传递数据文件、操作数据文件、共享与项目相关的数据以减少工作成果的 复制等。此外，技术的进步已经使工厂应用变得部分或完全自动化。例如，曾经需 要工人接近重型机械和其它各种危险条件的操作现在可在安全距离以外完成。
此外，与人类动作相关联的缺点通过使用高精确机器而得以最小化。这些工 厂设备中的许多都向可由工厂地面的系统/过程/项目管理者访问的数据库或引用 数据库的web服务提供与制造相关的数据。例如，传感器和关联软件能检测特定 机器在限定时段内完成操作的许多实例。此外，可将来自传感器的数据传送到与系 统警报相关的处理单元。因此，工厂自动化系统可查看采集到的数据并自动和/或 半自动地调度设备维护、替换设备、以及与使过程自动化相关的其它各种程序。
虽然已针对使工业过程自动化取得了各种进步，但是控制器的使用和设计很 大程度上并未改变。工业控制器是用于控制工业过程、制造装备、和诸如通过网络 化系统的数据采集的其它工厂自动化过程的专用计算机。控制器通常与其它计算机 系统协作以形成一种环境，藉此进行多数现代的自动化制造操作。这些操作包括诸 如钢的材料生产的前端加工，以及涉及装配先前经加工材料的诸如汽车制造的较复 杂的制造工艺。通常，诸如在汽车的情形中，复杂组件可在高科技机器人协助工业 控制过程的情况下制造。
在包括诸如食品、饮料和药物的日用品基本生产的许多自动化过程中，复杂 的状态逻辑通常由系统工程师设计并编程或者在某些情况下由自动化装备制造商 提供。通常通过通用PLC梯形逻辑或者由顺序功能图或功能块支持的高级语言来 编程。顺序逻辑可用于诸如材料运送和传送操作、封装操作的多种任务或者作为装 配过程自身的一部分使用，其中装配的各个阶段按顺序排列直到最终装配完成。应 该理解，实现自动化生产需要大量计划和设计，涉及执行各个顺序的适当操作的几 百个机器、计算机和程序逻辑。
与控制系统相关联的普遍问题是缺乏跨系统/过程的一致性，以及缺乏在控制 器制造商、软件销售商和顾客之间的一致性。这种不一致可能如同软件销售商与顾 客之间的命名惯例差异一样简单，或者如同相对于工业自动化框架部分的不同软件 表示一样复杂。考虑到上述差异(以及种种其它差异)，使过程自动化通常需要相 当数量的特设编码(ad-hoc coding)。因此，制造商使用计算机和程序设计专家来 生成和维护使制造过程自动化所必需的特设程序要花费高额成本。然后，这种成本 被转嫁到所制造产品的购买者身上。
关于常规控制器的更多细节，这种控制器已被设计成能有效执行实时控制。 例如，常规可编程逻辑控制器、机器人控制器、数字控制器、智能设备等从传感器 接收数据并基于收到的数据来控制致动器、驱动器等。这些设备通过与源和/或目 的地关联的符号和/或地址来识别数据的源和/或目的地。更具体地，工业控制器包 括通信端口和/或适配器，并且传感器、致动器、驱动器等通信地耦合到这种端口/ 适配器。因此，控制器可在收到数据时识别设备的身份并进一步将控制数据传送到 合适的设备。
从以上可知，与常规工业控制器关联的数据通过平面名空间数据结构来创建、 传送和/或存储。换言之，可通过查看由控制器接收和/或输出的数据来发现的全部 就是致动器或传感器的身份及其状态。该工业控制器架构能有效地对特定设备进行 实时控制-然而，当期望来自工业控制器的数据以供高层系统使用时可能会出现问 题。例如，如果期望来自控制器的数据以供调度应用使用，则熟悉该控制器的个体 (多个)必须判定需要哪些数据、对数据进行分类、以期望格式封装数据，然后将 该数据映射到调度应用。这引入另一软件层，并且因此在工业自动化环境中有可能 发生混乱。如果若干应用期望使用类似的数据，则该问题被复杂化。在操作中，各 种控制器输出数据、以平面名空间结构封装它，并向网络提供它。使用该数据的各 个应用将该数据拷贝到内部存储器、对该数据进行分类、组织该数据并以所需格式 封装该数据。因此，在多个位置上存在类似数据的多个副本，其中该数据的各个副 本可被独立地组织和封装。
与常规工业自动化设备关联的平面数据模型具有若干缺点。例如，当使用常 规平面数据结构时，使工厂数据与相关数据相关是极其困难的任务。更具体地，操 作员或雇员查看数据并手动生成相关。这种手动相关造成错误的可能性以及若干工 时。此外，不能有效地生成用户界面-相反使用标准模板而未考虑用户上下文。
概述
以下示出要求保护主题的简化概述以便于提供对本文描述的某些方面的基本 理解。本概述不是宽泛的总览，也并非旨在标识要求保护主题关键/本质要素或刻 划其范围。其唯一目的是以简化形式示出某些概念作为以下提供的更详细描述的序 言。
要求保护的主题涉及工业系统/过程的控制。为了实现对工业系统的控制，可 与分层结构化数据模型结合使用的模式可保持在工业自动化设备内，诸如可编程逻 辑控制器、数字控制器、机器人控制器、智能设备、交换机、路由器、代理、网 关等。该模式使得能够对遵从分层结构化数据模型的对象进行实例化，其中对象可 表示工业系统、设备、过程、子过程等。将该模式直接结合到工业设备中有利于通 用数据模型在整个工业自动化环境中的渗透。对象之间的关联以及继承 (inheritance)属性等可在模式中定义。状态机可与对象关联以指示状态(例如保 持、异常中止等)。在一示例中，模式可被设计成使得能够根据ISA S88标准、ISA S95、OMAC、其组合、或者任何其它合适的工业标准来对数据对象进行实例化。 因此，模式可使得能够对单元程序对象、装备程序对象或分层结构中的任何其它合 适的对象进行实例化。
虽然使用该模式，但是可实现其它功能。例如，对象可被设计成实现工业过 程并在网络连接(例如因特网)上出售。在另一示例中，可直接从控制器检索数据 并相关于过程用其来动态生成用户界面。使用这种数据是有益的，因为控制器可用 于生成制造环境的最准确表示。此外，给定整个制造过程的表示(例如跨越过程边 界)，允许从制造的开始到结束的无缝跟踪和追踪。例如，该模式可在产品通过批 过程、离散过程等时能够对其进行监控。按照贯例，在使用独立模式时，这种监控 很困难。此外，多个控制器可在根据该模式的对象的使用过程中充当分布式数据库。
此外，使用该模式的工业自动化设备可与帮助将平面特性的数据转换成遵从 分层结构化数据模型的数据的硬件/软件相关联。例如，工业自动化设备可与不使 用本文所述模式的一个或多个遗留设备(legacy device)相关联。然而，期望在保 持在整个工业自动化环境中使用分层结构化数据模型的同时使遗留设备能够在该 环境中操作。因此，工业自动化设备可包括模板或用于将以平面方式结构化的所接 收数据转换成分层结构化数据的其它适当装置。
为了实现以上和相关目的，本文结合以下描述和附图描述特定说明性方面。 然而，这些方面仅示出其中可使用要求保护主题的原理的各种方法的一些，且该主 题旨在包括所有这些方面及其等效方案。通过结合附图考虑以下详细描述，其它优 点和新颖特征将变得显而易见。
附图简要描述
图1是有助于遵从分层结构化数据模型的数据的接收、创建和输出的工业自 动化设备的高层系统框图。
图2示出可结合分层结构化数据模型使用的示例性分层结构。
图3示出可结合分层结构化数据模型使用的示例性分层结构。
图4示出分层结构的示例性组合。
图5示出分层结构的示例性组合。
图6是分层结构化数据模型可基于的示例性结构的可视表示。
图7是示出从遗留自动化设备接收并实现数据并能够接收、创建和输出遵从 分层结构化数据模型的数据的工业自动化设备的系统框图。
图8示出便于由诸如控制器的工业自动化设备执行工作流的系统。
图9示出用于在工业自动化环境中实现分层结构化数据模型的方法的典型流 程图。
图10是确保实体被授权访问与工业自动化设备相关联的数据的典型流程图。
图11是示出创建遵从分层结构化数据模型的数据对象的典型流程图。
图12示出包括装备模块和控制模块的传送系统。
图13示出包括装备阶段(phase)、装备模块和控制模块的混合系统。
图14是示出描绘一个可以使用的示例性分层结构的界面的屏幕截图。
图15是示出描绘另一可以使用的示例性分层结构的界面的屏幕截图。
图16是其上可实现本文所述各种特征的示例操作系统。
图17是本文所述各种特征可在其中交互的示例性计算环境。

现在参照附图对要求保护的主题进行描述，在所有附图中类似的附图标记用 于指代相似的元件。在以下描述中，出于说明目的，阐述了许多具体细节以提供对 要求保护的主题的透彻理解。然而，显而易见的是该主题可在没有这些具体细节的 情况下实施。在其它实例中，以框图形式示出公知的结构和设备以便于描述本发明。
如本申请所用的，术语“组件”和“系统”等旨在指代计算机相关实体，或 者硬件、硬件和软件的组合或执行中的软件。例如组件可以是，但不局限于：在处 理器上运行的进程、处理器、对象、实例、可执行程序、执行线程、程序、和/或 计算机。作为说明，在计算机上运行的应用以及计算机都可以是组件。一个或多个 组件可驻留在进程和/或执行线程中，并且组件可位于一个计算机上和/或分布在两 个或多个计算机之间。
此外，要求保护的主题可实现为使用标准程序设计和/或工程技术来生产软件、 固件、硬件或其任意组合以控制计算机实现所公开的主题的方法、设备、或制造物 品。本文使用的术语“制造物品”旨在涵盖可从任何计算机可读设备、载体或介质 访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可包括，但不限于：磁性存储设备(例 如硬盘、软盘、磁带等)、光盘(例如压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)等)、 智能卡、和闪存设备(例如卡、棒、键驱动器等)。此外，应该理解，载波可用于 承载计算机可读电子数据，诸如在发送和接收电子邮件中或者在访问诸如因特网或 局域网(LAN)中所用的那些。当然，本领域技术人员将认识到，可对该配置做 出许多修改而不背离要求保护的主题的范围或精神。此外，词语“示例性”在本文 中用来表示充当示例、实例或说明。本文描述为“示例性”的任何方面或设计没有 必要解释成较佳的或者优于其它方面或设计。
现在参照附图，图1示出可在自动化环境中使用的工业自动化设备100。例如， 工业自动化设备100可以是可编程逻辑控制器，它是通常用于诸如工厂流水线上的 机器控制的现实世界过程的自动化的小型计算机。可编程逻辑控制器通常是具有根 据所定义的逻辑程序(例如以梯形逻辑常规编写的)来监控现场连接传感器的状态 并控制致动器的具有模块化和/或集成输入/输出的基于微处理器的设备。此外，工 业自动化设备100可包括可编程逻辑控制器和嵌入其间或与其关联的软件。此外， 工业自动化设备100可以是数字控制器、机器人控制器、智能设备、交换机、路由 器、网关、代理或在工业自动化环境中使用的任何其它合适实体。因此，工业自动 化设备100旨在涵盖在工业自动化环境中可结合过程控制使用的任何合适硬件和/ 或软件。
工业自动化设备100可与在工业环境中进行的过程或产品相关联，并且可与 不同的工业设备(未示出)以及诸如企业资源规划(ERP)系统的高层系统交互作 用。ERP系统通常为公司处理制造、后勤、分发、存货、运送、货品计价和结算。 工业自动化设备100包括可以是存储器、硬盘、可移动磁盘等的数据存储组件102。 模式104的至少一部分可包含在数据存储组件102内，其中该模式方便了相对于工 业自动化设备来实现分层结构化数据模型。例如，模式104中只有足够使工业自动 化设备104能够按需操作的一部分可被包含在数据存储组件102中。
数据存储102内的模式104还可被与工业自动化设备100相关联的ERP系统 获知并使用，由此在设备100与ERP系统之间实现无缝通信。相反，常规系统通 常需要特设程序设计来在控制器中使用的低层逻辑与通常在ERP系统或供应链管 理(SCM)系统中使用的更高级的面向对象程序设计语言之间进行映射。模式102 可以通过以下方式设计：使数据对象能够与车间(plant)的分层安排对应。此外， 模式102可被创建成便于跨越过程边界的通用性和通信。例如，制造过程可包括批 过程以及离散过程，其中这种过程与产品生成相关地联合操作。然而，通常语言、 控制设计等在过程之间变化很大。此外，连续过程可与批过程及离散过程相关联， 由此进一步增加了自动系统的复杂性。因此，按照贯例，需要大量特设程序设计来 跨越这些边界实现通信和控制。此外，如果系统被更改(例如添加或移除设备、改 变阶段(phase)等)，则跨过程(例如批、连续、离散)的接口连接还需要由程序 设计专家来更新。通常过程的一个方面(例如批、离散、或过程的连续部分)没有 另一部分更新得频繁，由此导致更加难以管理这种过程。作为与维护鲁棒控制系统 关联的更进一步的困难，不同的软件销售商可能会提供不易于集成的软件工具。
模式104可通过一种方式设计成缓解与常规控制器和控制系统相关联的上述 缺陷中的多个。具体地，可对模式104进行建模以易于表现车间的分层特性的分层 结构化数据模型的实现。这进而实现跨系统和/或过程边界对车间进行建模。更详 细地，模式104可易于实现与批过程、连续过程、离散过程和存货跟踪基本上类似 的数据模型。本文更加详细地提供了可与模式104结合使用的一个示例性分层。在 一个示例中，模式104可根据ISA S88、ISA S95、OMAC或其任意适当组合来进 行建模。具体地，ISA S88是已在批工业中使用的标准。然而，该标准被扩展和/ 或修改以与其它处理领域(连续、离散等)相对应。
如上所述，数据存储组件102可包括足够的存储控件以保持模式104的至少 一部分。将模式104置于自动化设备100内(而非仅使用ERP系统内的模式104) 提供了模式104更高几率的通用性以及各种其它优点。例如，将模式104置于自动 化设备100内使设备能够从设备100的I/O端口添加和/或移除以及使控制系统在 就一个或多个端口检测到设备添加和/或减少时能够被自动更新。换言之，通过在 自动化设备100中使用模式104来启用即插即用功能。相反，如果未在设备中实现 模式104，则硬件更改的每个实例将需要(由IT专业人员)手动更新控制系统的 配置。这可再次导致跨系统/过程边界的不一致性，因为控制系统的某些部分可比 其它部分更加方便地得到更新。
此外，可从一个或多个控制器检索数据以针对控制过程动态地创建用户界面。 例如，遵从模式104的数据对象可与低层驱动、马达等关联，并且处在在工业自动 化设备100中。可对这些对象进行分析并用来动态更新用户界面。例如，工业自动 化设备100内的对象可与马达关联，并且可以是状态驱动的(例如可跟踪马达的状 态，例如保持、异常中止等)。换言之，数据对象可包括状态机和/或与其相关联， 并且可对这种状态机进行分析以确定可被显示的数据。因此，可动态地提供马达以 及该马达的状态。如上所述，模式104可被设计成与车间分层结构相对应-因此， 车间分层结构中的任何数据对象可用于动态地生成视图。例如，“控制模块”对象 可以是“装备模块”对象的孩子，并且“装备模块”对象可以是“阶段(phase)” 对象的孩子。因此，由“阶段对象”表示的过程阶段可分析与子对象相关联的状态， 并且示出该阶段的用户界面可被动态地生成。
关于分层结构化数据模型的更多细节，这种模型可至少部分地基于ISA S88、 ISA S95、OMAC和/或其任意适当组合。工业自动化设备100可包括可用于接收、 执行、和/或创建遵从分层结构化数据模型的数据对象的处理器106。因此，与分层 结构化数据模型相关联的数据可表示特定设备、设备的部分、过程、过程的部分等。 可用于控制设备/过程的工业自动化设备100至少包括模式104中能使该设备100 识别并输出根据分层结构化数据模型结构化的数据的一部分。工业自动化设备100 可通过使用这种数据模型来与其它设备(例如控制器)以及诸如企业资源规划 (ERP)系统的高层系统交互。ERP系统通常为公司处理制造、后勤、分发、存货、 运输、货品计价和结算。上述模式还可由与可编程逻辑控制器相关联的ERP系统 来使用，由此在工业自动化设备100与ERP系统之间实现无缝通信。相反，常规 系统通常需要特设编程设计来在控制器中使用的低层逻辑与通常在ERP系统内使 用的更高级面向对象程序设计语言之间进行映射。另一普遍用途是与供应链管理 (SCM)系统交互。
分层结构化数据模型可通过以下方式设计：使由处理器106接收、执行和/或 输出的数据能够与设备的分层安排和/或在车间中进行的过程的分层安排相对应。 此外，分层结构化数据模型可通过使能跨系统和/或过程边界的车间建模的方式来 设计。分层结构化数据模型可被实现成针对批过程、连续过程、离散过程和存货跟 踪提供基本上相似的结构。
现在参照图2，示出可与由可编程逻辑控制器用来方便分层结构化数据模型的 使用的模式结合使用的分层表示。该附图中示出的分层结构可与装备分层相关，它 可与程序分层结构集成以生成车间的鲁棒表示(被纳入模式内以与工业控制器结合 使用)。第一分层结构200示出给定离散过程的情况下车间内装备的表示。例如， 根据批过程的的分层可包括企业、站点、区域、过程组元(cell)、单元(unit)、装 备模块和控制模块的表示。相反，连续过程中的装备分层表示可包括企业、站点、 区域、生产单元、连续单元、装备模块和控制模块的表示。更详细地，企业可表示 整个公司，站点可表示特定车间，区域可表示车间的一部分，过程组元可包括用于 完成过程所使用的装备，单元与过程组元中机器单元相关，装备模块可包括过程组 元部分的逻辑表示，以及控制模块可包括诸如马达、阀等的基本元件。此外，装备 模块可包括装备模块且控制模块可包括控制模块。因此，如图可见，四个不同分层 表示可用于表示批过程、连续过程、离散过程和存货中的装备。
第二分层202可用于表示上述分层表示的每一个。分层结构202可包括企业、 站点、区域、工作中心、工作单元、装备模块和控制模块的表示。因此，可生成适 于表示分层结构200的通用表示。出于术语一致的目的，数据对象可与指示哪类过 程与其相关联的元数据相关联。因此，可向操作员提供与这种过程中常规使用相一 致的形式的数据对象。例如，批操作员可使用与连续过程操作员不同的术语(如分 层结构200所示)。元数据可用于实现依照这种数据的公知、常规使用的这种数据 的显示。因此，根据分层结构202的模式的实现对操作员而言是无缝的。此外，在 另一示例中，这种表示的仅一部分可用在由控制器使用的模式中。例如，可期望将 装备模块和控制模块容纳在控制器内。在另一示例中，可期望将表示工作中心和工 作单元的数据对象包括在控制器内(而非装备模块或控制模块)。要求保护的主题 旨在涵盖在控制器内使用分层结构202(或类似分层结构)的所有这种偏离和衍生。
现在参照图3，示出可用于表示程序和装备的标准分层结构。具体地，分层结 构300表示可在批过程中存在的程序。例如，程序可与诸如药物生产的高层程序相 关。单元程序可以更加具体，诸如通过特定单元向混合物中添加特定化学药品。单 元操作甚至可更加具体，并且阶段也可更加具体(相关于低层机器的操作)。例如， 阶段可相关于相关于低层装备存在的各种状态，诸如停止、启动和暂停马达，打开 和关闭阀等。靠近分层结构300示出与例如批过程中的装备表示相关的分层结构 302。分层结构302中的表示可相关于图2更详细地描述。
现在参照图4，示出表示分层结构300和302(图3)的一个可能集成的分层 结构400。单元(诸如图2所示的工作单元)可与装备程序、装备单元程序、装备 操作和装备阶段相关联。因此，程序、操作和阶段可与特定工作单元相关联。装备 模块可与一个或多个装备阶段相关联，并且可在分层中处于控制模块上方。简单参 照图5，示出与装备可在结合使用的分层结构500。该分层与装备单元的单元部分 中描述的基本上类似。如上所述，在图2-5中示出的分层可基于诸如ISA S88、ISA S95、OMAC的标准或其它标准。然而，可用于对整个车间进行建模的任何适当表 示是可预期的。此外，在这些附图中示出的表示可直接在控制器中实现。例如，根 据图3-5中所示分层结构的任一部分的数据对象可在工业设备(例如控制器)以及 允许这种对象的创建的状态机中存在。
现在参照图6，示出可与本文所述的分层结构化数据模型结合使用的示例性分 层结构600。例如，数据模型可方便嵌套结构，由此缓解与使用平面名空间的数据 模型关联的缺陷。结构600包括企业层602，其中特定企业可在根据分层数据模型 结构化的数据中表示。企业层602下方是站点层604，使得企业内的特定工厂(站 点)可在数据分组中表示。在站点层604下方存在区域层606，区域层指定与该数 据相关的工厂内的区域。流水线层608可位于区域层606下方，其中流水线层608 表示与特定数据关连的流水线。在流水线层608下方存在工作单元层610，由此指 示与该数据关联的工作单元。通过使用嵌套分层数据模型，PLC可变得更能获知 与其关联的数据。此外，分层结构600可由该分层结构的所有者定制。例如，可在 分层结构600中定义更加细化的对象/层。
现在参照图7，示出方便在工业自动化环境中使用遗留设备的系统700。系统 700包括包含数据存储组件704的工业自动化设备702。在数据存储组件704中至 少存在模式706中方便在工业自动化环境中实现分层结构化数据模型的一部分。模 式706的各种可能的实现和/或结果已在上文中描述。工业自动化设备702还可包 括可接收、执行、和/或创建遵从分层结构化数据模型的数据对象的处理器708。例 如，处理器可接收并实现控制模块(可称为低层设备的控制程序)、装备模块(可 称为控制模块集合)、单元程序等。这些不同对象可通过使用模式706来实例化。
系统700还可包括期望与工业自动化设备702通信的遗留设备710。然而，遗 留设备710缺乏实现模式706的能力和/或被设计成以不同于通过模式706实现的 数据模型的数据模型输出数据。因此，设置代理组件712，其中代理组件712方便 将来自遗留设备710的数据映射到遵从分层结构化数据模型的数据。更详细地，代 理组件712可包括在不同网络之间用作网桥的桥接组件714。例如，遗留设备710 可适于在诸如ProfiBus、ModBus、ASIbus、FieldBus、Foundation FieldBus、Hart 等的第一网络协议上发送/接收数据，而工业自动化设备700可能期望按照诸如通 用工业协议(CIP)的不同网络协议来接收数据分组。桥接组件714可识别根据第 一网络协议封装的来自遗留设备710的数据并随后将该数据重新封装以使其遵从 第二网络协议。桥接组件714可与将该数据重新格式化成使其遵从分层结构化数据 模型的映射组件716。例如，映射组件716可访问与模式706关联的模板并使用该 模板来将数据映射到分层结构化数据模型。
现在参照图8，示出方便在工业自动化环境中实现分层结构化数据模型的系统 800。系统800包括用于控制一个或多个工业过程或工业设备的工业自动化设备 802。此外，工业自动化设备802可被通信地耦合到多个自动化设备804-808，诸 如控制器、网络交换机或者可在工业环境中使用的任何其它适当设备。这些设备 802-808可协同工作以控制过程、用作分布式数据库等。工业自动化设备802包括 数据存储组件810，其中数据存储组件至少容纳模式812中方便对遵从分层结构化 数据模型的对象实例化的一部分。处理器814通信地耦合于数据存储组件810并且 可接收、执行和/或创建遵从分层结构化数据模型的对象(通过使用模式812实现)。
系统800还包括请求访问与工业自动化设备相关联的数据的操作员816。在另 一示例中，自动化设备804-808中的一个或多个可请求访问与工业自动化设备802 关联的数据。然而，在向操作员816和/或自动化设备804-808提供对与设备802 关联的数据的访问之前，安全组件818可用于确保请求访问的实体(用户)已被授 权访问所请求的数据。安全组件818可请求标识来自请求访问与设备802关联的数 据的实体的数据，诸如用户名、口令、个人标识码、数字化生物测定标记、或任何 其它适当数据。然后，安全组件818对所提供的数据进行分析并判定请求实体是否 被授权参看所请求的数据。例如，安全组件818可参看包含实体身份和与其关联的 授权级别的表格。在另一示例中，用户或实体可能期望向工业自动化设备802输入 数据，且安全组件818可确保1)存在可用于按需输入数据的物理空间以及2)实 体被授权输入该数据。因此，安全组件818可监控该物理设备参数以及用户/实体 相关参数以确保向工业自动化设备802中适当添加数据。此外，安全组件818可考 虑实体/用户上下文，诸如实体/用户角色(操作员、技术员、电工等)、实体/用户 情况(日常维护、车间诊断等)，并且这种上下文可被输入到安全组件818中并用 于管理对工业自动化设备802的访问。此外，安全组件818可考虑到工业自动化设 备802的配置以及所连接的设备。此外，在提供对与工业自动化设备802关联的所 有数据的访问之前，过滤组件820可至少部分地基于实体身份、实体位置、实体角 色或与实体(例如自动化设备或操作员816)关联的任何其它适当参数请求数据。 例如，过滤组件820可禁止特定个体/实体接收与他们没有关联的数据(例如会计 师不需要接收与工厂过程关联的控制数据)。
工业自动化设备802还可包括方便操作员816与工业自动化设备之间和/或自 动化设备804-808中至少一个与工业自动化设备802之间的通信的接口组件822。 更详细地，接口组件822可用于中继遵从分层结构化数据模型的数据，该分层结构 化数据模型通过模式812在因特网616或者工业自动化设备802与自动化设备 804-808和/或操作员816之间的内联网上实例化。例如，无需接近工作单元或流水 线来接收与工业自动化设备802关联的数据。相反，在位于距离工业自动化设备 802远程的旅馆中的执行官可通过因特网接收与工业自动化设备802关联的数据。 例如，接口组件822可包括硬件(诸如端口、敷设缆线等)以及软件(例如支持与 因特网关联的协议栈的软件)。工业自动化设备802还可包括方便收集与自动化设 备804-808关联的数据的收集组件824。例如，工业自动化设备802可用于通过自 动化设备804-808来控制过程。因此，工业自动化设备802必须具有从不同数据源 收集数据的能力。然后，处理器814用于至少部分地基于所收集的数据来生成控制 命令。工业自动化设备802还可包括方便在工业自动化设备处执行工作流的工作流 引擎826。工作流可定义如何将任务结构化、谁执行它们、其相对次序如何、它们 如何同步、信息如何流入来支持任务以及如何跟踪任务。示例性工作流可使第一自 动化设备804执行特定功能、第三自动化设备808在由第一自动化设备执行的功能 完成时执行特定功能等。在一特定示例中，工作流引擎826可至少部分地基于模式 812的使用来执行工作流。这使处理器814能够生成复杂命令并输出到自动化设备 804-808。例如，工作流引擎826可执行以业务流程执行语言(BPEL)或通过任何 其它合适语言编写的工作流。
参照图9-11，示出根据要求保护的主题的各个方面的方法。虽然处于简单说 明目的，这些方法被标识和描述为一系列动作，但是应该理解和意识到，所要求保 护的主题不限于动作的次序，因为某些动作可以通过与本文所示和所述的不同次序 进行和/或与其它动作并发进行。例如本领域技术人员应该理解和意识到，方法可 选择地诸如在状态图中表示为一系列相互关连的状态或事件。此外，为了实现根据 要求保护主题的方法，不是全部所示动作都是需要的。此外，还应该意识到，下文 以及贯穿本说明书所公开的方法能够被存储在制造物品上以方便将这种方法传输 和转移到计算机。如本文所用的制造物品旨在涵盖可从任何计算机可读设备、载体 或介质访问的计算机程序。
现在参照图9，示出用于在工业环境中实现分层结构化数据模型的方法900。 方法900在902开始，并且在904，接收工业自动化设备。例如，工业自动化设备 可以是控制器，诸如可编程逻辑控制器、数字控制器、机器人控制器等。此外，工 业自动化设备可以是智能设备、网络交换机、网络路由器、网关、代理服务器、或 任何其它合适设备。在906，将模式与该设备关联。如上所述，该模式可方便分层 结构化数据模型的实现，其中，遵从该模型的数据可由工业自动化设备接收、执行 和输出。在一示例中，工业自动化设备可被设计成结合该模式的至少一部分(例如 该模式的至少一部分可保留在与工业自动化设备关联的存储空间中)。在908，工 业自动化设备可被实现，其中该实现方便了通用、分层结构化数据模型在工业环境 中的渗透。方法900在910处完成。
现在参照图10，示出用于在工业自动化环境中实现通用数据模型的方法1000。 方法1000在1002开始，并且在1004，接收对访问工业自动化设备的请求。例如， 该请求可由操作员或另一工业设备发起。在1006，对与请求实体关联的参数进行 查看以确保该请求实体被授权实现该请求。例如，该请求可由操作员发起并与包括 与工业自动化设备关联的特定数据的用户界面准备相关。在另一示例中，控制器可 请求访问该设备以查看/使用与该设备关联的特定数据。为了确保请求实体被授权 访问该工业自动化设备，可对用户身份、用户角色、MAC地址、数据时间、星期 几、过程参数等进行分析。例如，特定用户可能未被授权在特定时间访问工业自动 化设备。在1010，至少部分地基于命令并通过使用方便实现分层结构化数据模型 的模式来接收、执行或输出分层结构化数据。例如，如果命令是对数据的请求，则 遵从分层结构化数据模型的数据可被输出到请求实体。方法1000在1012完成。
现在参照图11，示出用于在工业自动化环境中实现分层结构化数据模型的方 法1100。方法1100在1102开始，并且在1104，接收以平面方式结构化的数据。 例如，可从作为遗留设备并且不支持或不能支持方便实现分层结构化数据模型的模 式的工业自动化设备接收该数据。在1106，模板和模式用于将以平面方式结构化 的数据转换成根据分层结构化数据模型结构化的数据。在1108，从请求实体接收 命令，并且在1110，遵从分层结构化数据模型的对象被创建。然后，方法1100在 1112完成。
现在参照图12，示出系统1200，该系统示出传送应用中的示例性装备模块和 示例性控制模块。传送应用包括向间隙传送装置1204(生成适当大小的间隙)提 供物品的进料(in-feed)传送装置1202，该间隙传送装置又向出料传送装置1206 提供间隙。如上所述，控制模块可被定义为低层马达、阀等以及对应控制逻辑。因 此，控制模块可以是用于转动传送带的马达以及与其关联的控制逻辑。因此，系统 1200可包括六个控制模块(六个马达和与其关联的控制逻辑)。装备模块1208-1212 可根据传送装置1202-1206来定义。更具体地，装备模块1208可与进料传送装置 1202相关，装备模块1210可与间隙传送装置1204相关，而装备模块1212可与出 料传送装置1206相关。此外，装备模块1214可被定义成包括装备模块1208-1212。 用户界面可以以分层方式示出装备模块和控制模块并且提供用于更改装备模块 1208-1214和/或其控制模块的方式。例如，控制器可包括可由用户更改以编辑包括 这种实体的控制过程的数据对象、接口、状态机等。
现在参照图13，示出混合器应用中装备阶段的示例。更详细地，装备阶段表 示装备模块(控制模块的集合)的能力。例如，进料装置可用于向混合器中添加配 料。因此，添加配料A 1300和添加配料B 1302是装备阶段。进料装置自身可以是 装备模块，并且可以理解，装备阶段可支持一个或多个装备模块。出料装置可以是 装备模块，并且再循环并转移出1304可以是装备阶段(例如由两个装备阶段支持 的出料装备模块)。对于装备阶段的更多细节，例如装备阶段可以定义为相互排斥 和/或相互包含。如上所述，对应于装备阶段的数据对象可直接置于工业自动化设 备中而非在MES层编程，之后映射到该设备。
参照图14和15，示出示例性分层结构1400和1500。例如，文件夹可被展开 或收缩以参看不同的状态、阶段、装备模块等。如果需要，则装备阶段、单元程序 等可从诸如所提供的附图中示出的那些的分层结构被编辑和/或实现。因此，这些 分层结构1400和1500可由操作员用来在文件夹之间遍历并快速到达工厂中所用的 所需系统、设备、过程、或子过程。
现在参照图16，用于实现本发明各个方面的示例性环境1610包括计算机 1612。计算机1612包括处理单元1614、系统存储器1616和系统总线1618。系统 总线1618将包括但不限于系统存储器1616的系统组件耦合到处理单元1614。处 理单元1614可以是各种可用处理器的任一种。双微处理器和其它微处理器架构也 可用作处理单元1614。
系统总线1618可以是包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线、 和/或使用各种总线架构中任一种的局域总线的若干类型总线结构中的任一种，该 总线架构可包括，但不局限于8-位总线、工业标准架构(ISA)、微信道架构(MSA)、 扩展ISA(EISA)、智能电子驱动器(IDE)、VESA局域总线(VLB)、外围组件 互连(PCI)、通用串行总线(USB)、加速图形端口(AGP)、个人计算机储存卡国 际协会总线(PCMCIA)以及小型计算机系统接口(SCSI)。
系统存储器1616包括易失性存储器1620和非易失性存储器1622。包含在诸 如启动过程中在计算机1612的元件之间传递信息的基本例程的基本输入/输出系统 (BIOS)存储在非易失性存储器1622中。作为说明而非限制，非易失性存储器1622 可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、 电可擦ROM(EEPROM)或者闪存。易失性存储器1620包括充当外部高速缓冲 存储器的随机存取存储器(RAM)。作为说明而非限制，RAM可包括许多形式， 诸如同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍 数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链接DRAM (SLDRAM)和直接Rambus RAM(DRRAM)。
计算机1612还包括可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。图 16示出例如磁盘存储1624。磁盘存储1624包括，但不限于：磁盘驱动器、软盘驱 动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-100驱动器、闪存卡或存储棒。 此外，磁盘驱动器1624可包括与其它存储介质分开或组合的存储介质，其它存储 介质包括，但不限于：诸如压缩盘ROM设备(CD-ROM)、CD可记录驱动器(CD-R 驱动器)、CD可重写驱动器(CD-RW驱动器)或数字多功能盘ROM驱动器 (DVD-ROM)。为了方便磁盘存储设备1624连接到系统总线1618，通常使用诸如 接口1626的可移动或不可移动接口。
应该意识到，图16示出充当用户与适当计算环境1610中的所述基本计算机 资源之间的中间者的软件。这种软件包括操作系统1628。可存储在磁盘存储1624 上的操作系统1628用于控制和分配计算机系统1612的资源。系统应用程序1630 通过存储在系统存储器1616或磁盘存储1624中的程序模块1632和程序数据1634 来利用操作系统1628对资源的管理。应该意识到，本发明可通过各种操作系统或 操作系统的组合来实现。
用户可通过输入设备1636来向计算机1612输入命令或信息。输入设备1636 包括，但不局限于：诸如鼠标、跟踪球、输入笔、触摸板的定点设备，键盘、麦克 风、操纵杆、游戏垫、圆盘式卫星天线、扫描仪、TV调谐卡、数码相机、数码摄 像机、web相机等。这些和其它输入设备可经由接口端口1638通过系统总线1618 连接到处理单元1614。接口端口1638包括例如串行端口、并行端口、游戏端口、 和通用串行总线(USB)。输入设备1640使用某些类型的端口中的某种作为输入设 备设备1636。因此，例如USB端口可用于向计算机1612提供输入，并且从计算 机1612向输出设备1640输出信息。提供输出适配器1642来说明除了其它输出设 备1640之外，存在需要特定适配器的某种输出设备1640，诸如监视器、扬声器和 打印机。作为说明而非限制，输出适配器1642包括在输出设备1640与系统总线 1618之间提供连接装置的视频卡和声卡。应该注意到，其它设备和/或设备的系统 提供输入和输出两种能力，诸如远程计算机1644。
计算机1612可在使用到诸如远程计算机1644的一个或多个远程计算机的逻 辑连接的网络化环境中操作。远程计算机1644可以是个人计算机、服务器、路由 器、网络PC、工作站、基于微处理器的装置、对等设备或其它公共网络节点等， 并且通常包括相关于计算机1612描述的元件中多个或全部。出于简要目的，对于 远程计算机1644仅示出存储器存储设备1646。远程计算机1644通过网络接口1648 逻辑地连接到计算机1612，然后经由通信连接1650物理连接。网络接口1648包 括诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)的通信网络。LAN技术包括光纤分布式 数据接口(FDDI)、铜线分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE 802.3、令牌网/IEEE 802.5等。WAN技术包括，但不局限于点到点：链接、类似综合业务数字网(ISDN) 及其变型的电路交换网络、分组交换网络和数字用户线路(DSL)。
通信连接1650是指用于将网络接口1648连接到总线1618的硬件/软件。虽然 出于清楚起见，通信连接1650被示为在计算机1612内，但是它也可以在计算机 1612外。仅为示例性目的，连接到网络接口1648所必需的硬件/软件包括内部和外 部技术，诸如包括常规电话级调制解调器、缆线调制解调器和DSL调制解调器、 ISDN适配器和以太网卡。
图17是可与本发明交互的样本计算环境1700的示意框图。系统1700包括一 个或多个客户机1710。客户机1710可以是硬件和/或软件(例如线程、进程、计算 设备)。系统1700还包括一个或多个服务器1730。服务器1730也可以是硬件和/ 或软件(例如线程、进程、计算设备)。服务器1730可以容纳以例如通过使用本发 明来执行变换的线程。客户机1710与服务器1730之间的一个可能通信可以是适于 在两个或多个计算机进程之间传送的数据分组形式的。系统1700包括可用于方便 客户机1710与服务器1730之间的通信的通信框架1750。客户机1710可操作地连 接到用于将信息本地存储到客户机1710的一个或多个客户机数据存储1760。类似 地，服务器1730可操作地连接到可用于将信息本地存储到服务器1730的一个或多 个服务器数据存储1740。
以上所述包括本发明的示例。当然，不可能出于描述本发明的目的而描述组 件或方法的每个可能组合，但是本领域普通技术人员可认识到本发明的许多进一步 组合和列举是可能的。因此，本发明旨在涵盖落在所附权利要求的精神和范围内的 所有这些更改、修改和变化。此外，在术语“包括”在详细描述或权利要求中所使 用的程度上，该术语旨在以与输入“包含”类似的方式表示包括性，如同在权利要 求中作为过渡词语使用时“包含”所被解读的一样。