數據採集單元以及自動化系統的製作方法

2023-05-17 10:15:41 1

數據採集單元以及自動化系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及用於自動化系統（1）的數據採集單元，所述數據採集單元具有至少一個通信接口（21）以及處理裝置，所述至少一個通信接口（21）被構造用於與工作總線（5）連接並且被設立用於接收現場單元（4）的控制指令以及工作總線參與方（6、7、8、9）的數據，所述處理裝置被構造用於處理所接收控制指令和/或與處理結果有關的數據，所述數據採集單元還具有存儲裝置，所述存儲裝置被構造用於存儲處理結果。
【專利說明】數據採集單元以及自動化系統
[0001]本發明涉及一種用於自動化系統的數據採集單元以及具有這類數據採集單元的自動化系統。
[0002]從DE102011080569A1中已知一種用於在自動化設備中操作現場設備的系統，其中上級控制/操作單元通過通信網絡訪問現場設備，並且，其中該通信網絡在控制/操作層上具有利用第一傳輸協議的第一總線系統並且在現場層上具有利用第二傳輸協議的第二總線系統，其中在網關中對這兩種傳輸協議進行轉換。在此，該網關配備有基礎軟體，其在事件出現時藉助於搜索過程確定布置在現場層上的現場設備並且使用關於這些現場設備的所確定信息，以便從其中保存(vorhalten)伺服器應用的應用伺服器下載電子設備描述並且將其提供給控制/操作單元以便操作現場設備。
[0003]本發明的任務在於:來自自動化系統的工作總線參與方的信息以及關於所述工作總線參與方的信息與迄今為止的情況相比在更大程度上用於運行自動化系統。
[0004]對於開頭所提及類型的數據採集單元，該任務利用權利要求1的特徵來完成。在此規定，該數據採集單元包括至少一個通信接口，所述通信接口被構造用於與工作總線連接並且被設立用於接收現場單元的控制指令以及接收來自工作總線參與方的數據。此外，該數據採集單元還包括處理裝置以及存儲裝置，所述處理裝置被構造用於處理所接收控制指令和/或關於處理結果的數據，所述存儲裝置被構造用於存儲處理結果。
[0005]在此，該數據採集單元能夠構造成連接在現場單元與工作總線參與方之一之間的單獨設備，或者構造成現場單元或工作總線參與方的組成部分。該現場單元有如下任務:利用控制指令操控工作總線參與方，所述控制指令至少部分由上級控制裝置、尤其是由可編程控制器通過上級總線系統提供。在此，該現場單元被構造用於將根據預定的第一總線通信協議、經由第一總線系統與上級控制裝置進行的總線通信轉換成可用來尋址工作總線參與方的標準化工作總線協議或者專用工作總線協議。
[0006]數據採集單元的任務在於:在工作總線中合適的位置處採集、處理以及存儲按照適用於工作總線的第二總線通信協議傳輸的、來自現場單元的控制指令以及同樣根據第二總線通信協議編碼的、來自工作總線參與方的數據。在此，能夠至少配置工作總線參與方中的一些，使得它們在內部處理例如所連接傳感器的測量值、致動器的運動狀態或者射流閥(Fluidventilen)的開關狀態等數據並且僅當由現場單元進行相應詢問時或者出現不希望的狀態時才經由工作總線轉發所述數據。所述工作總線參與方中的其它工作總線參與方能夠設立用於將它們的數據完全耦合到工作總線上，以便使得能夠在現場單元中處理這些數據。到達現場單元的數據中僅有一部分被轉發到上級控制裝置，這是因為第一總線系統每個時間單元僅能夠傳輸少量數據並且因而僅將各個現場單元或者工作總線參與方的重要狀態消息傳輸到上級控制裝置。在已知的自動化系統中，工作總線參與方的數據傳輸到現場單元，在那裡檢查是否存在重要信息並且僅在評估為重要信息的情況下才編碼成第一總線通信協議並且轉發到上級控制裝置。否則，丟棄這些數據並且因而不再提供用於進一步觀察(Betrachtung)。
[0007]與之不同，利用根據本發明的、在工作總線中位於現場單元之前的數據採集單元，能夠處理以及至少暫時存儲或者有可能也最終存儲由工作總線參與方提供的一些或所有數據。以同樣的方式，這也適用於對工作總線參與方的數據的處理結果。因而，各個工作總線參與方的所確定的數據並未丟失並且能夠用於額外目的。
[0008]處理單元優選是微控制器或者微處理器，其被構造用於處理大量數據並且與例如能夠是固體存儲器的存儲裝置連接，以便能夠實現處理單元與存儲裝置之間的數據交換。
[0009]本發明的有利改進方案是從屬權利要求的主題。
[0010]適宜的是，處理裝置至少部分地構造為可自由編程，以便能夠實現對控制指令和/或數據的應用特定處理。因而，對於數據採集單元的製造商而言和/或對於用戶而言，存在如下可能性:能夠在處理裝置內運行不同的程序，以便例如能夠實現對工作總線參與方的數據的、適配於用戶特殊需求的處理。
[0011]在本發明的有利改進方案中規定:為處理裝置分配數據接口、尤其是構造為計算機接口的數據接口，來用於與外部資料庫通信，以便能夠實現處理結果至資料庫的傳輸和/或資料庫內容至處理裝置的傳輸。藉助於該數據接口，工作總線參與方的數據和/或處理結果被傳輸至外部資料庫。以補充的方式或替換的方式能夠規定:將資料庫內容從外部資料庫傳輸至處理裝置。優選的是，構造根據從個人計算機(PC)或者現代的移動終端設備(例如平板計算機(平板-PC)或者多功能電話(智慧型手機))的領域已知的接口標準的數據接口。在此，該數據接口能夠構造用於有線數據傳輸和/或無線數據傳輸，例如作為USB接口、作為藍牙接口、作為LAN接口或者WLAN接口。每種情況下該數據接口都能夠對於用戶實現利用在前面提及的市場常見計算機部件來對數據採集單元的簡單且直接的訪問，而不必為此在計算機部件上進行特殊的調整以匹配數據檢測單元。
[0012]優選規定:該通信接口被構造用於與工作總線參與方的雙向通信，以便確保處理結果和/或存儲裝置的存儲內容和/或工作總線參與方數據(其能夠由外部數據源提供)至工作總線參與方的傳輸。因此，可能的是，經由工作總線將來自數據採集單元的信息傳輸至工作總線參與方。因此，例如能夠規定:用戶能夠通過連接在數據採集單元的數據接口上的相應計算機部件來對工作總線參與方施加影響，而不必為此示範性地採取經由與現場單元連接的上級控制裝置、例如可編程控制器(SPS)的路徑。
[0013]有利的是，處理裝置和存儲裝置構造用於對來自如下組的工作總線參與方的數據進行處理和存儲:標識數據、運行持續時間數據、參數、狀態數據、傳感器數據、能量消耗數據、故障數據、程序狀況數據(Programmstanddaten)、用戶信息。標識數據尤其是由工作總線參與方的製造商各個地且獨特地分派的字母和數字序列，利用所述序列，能夠唯一地標識工作總線參與方。運行持續時間數據能夠包括例如工作總線參與方第一次投入運行日期、工作總線參與方的實際使用持續時間、開關周期數量、被測定的工作總線參與方的最大使用持續時間等信息。參數可以是例如用戶定義的設定，其有選擇地直接設置在相應的工作總線參與方處和/或經由從上級控制裝置出發的工作總線或者經由能夠與數據採集單元連接的計算機部件來預定。作為狀態數據的能夠例如規定關於電或者電磁驅動閥的開關狀態的信息或者關於向電驅動單元供應能量的信息。傳感器數據是由傳感器提供的測量值，尤其是數字編碼的測量值，所述測量值能夠連接至至少一個工作總線參與方並且經由工作總線至少傳輸直至數據檢測單元並且有可能還傳輸直至現場單元。能量消耗數據給出了關於工作總線參與方的或連接在該工作總線參與方上的至少一個能量消耗裝置(例如致動器)的當前能量消耗和/或累積能量消耗的消息。只要工作總線參與方或者連接在工作總線參與方上的設備(例如傳感器或致動器)配備有自有診斷功能(Eigendiagnosefunkt1n),故障通知就能夠經由工作總線傳輸至現場單元並且在此還在數據採集單元中有選擇地暫時或者最終存儲。許多工作總線參與方還有連接在工作總線參與方上的至少一部分設備具有用於數據處理的自有部件，尤其是微控制器或微處理器。所述用於數據處理的部件為了處置所述部件所要求的功能而需要編程，所述編程在大多數情況下是可變的並且還稱作固件。例如，所述工作總線參與方和/或設備能夠在供貨之前設有特定的編程，所述編程隨著時間過時或者具有錯誤並且因而有可能必須被替換。在此有利的是，該編程包括關於程序狀況的信息、尤其是版本號或者修訂狀況。藉助所述程序狀況數據，數據採集單元能夠確定相應工作總線參與方和/或設備是否配備有最新程序狀況或者必須可能更新編程。此外，在數據採集單元中還能夠存儲用戶信息(例如工作總線參與方或者連接在其上的設備的數據單或者操作說明書)。對數據的處理和存儲優選用於從這些數據中導出進一步的信息和/或模式並且使之對於用戶而言是可用的。
[0014]在本發明的改進方案中規定:處理裝置和存儲裝置被構造用於訪問工作總線參與方的程序數據，以便引起程序數據的改變。因而，數據採集單元用於保持工作總線參與方的程序狀況最新，而不需要為此改建工作總線參與方或者經由上級控制裝置對工作總線參與方進行高成本的尋址。
[0015]適宜的是，處理裝置和存儲裝置被構造用於對外部資料庫的獨立有線或無線訪問，以便藉助所述所述工作總線參與方的數據、尤其是標識數據來確定關於工作總線參與方的最新信息並且存儲所述最新信息以便進一步使用和/或將所述最新信息傳輸至工作總線參與方。為此可以規定:數據採集單元經由數據接口或者通過額外的通信部件(例如WLAN模塊或者行動電話模塊)與資料庫、優選在網際網路中可得到的資料庫以有線方式或者無線方式進行聯繫並且根據工作總線參與方的所述數據、尤其是標識數據能夠確定關於工作總線參與方的最新信息。所述信息例如是工作總線參與方或者連接在其上的設備的已更新程序數據或者已更新參數組。
[0016]有利的是，處理裝置和存儲裝置被構造用於藉助連接在工作總線上的工作總線參與方的標識數據和程序狀況數據來制訂連接在工作總線上的工作總線參與方的程序狀況表，以便在對各個工作總線參與方或者所有工作總線參與方執行程序更新之前能夠實現關於工作總線參與方的功能特性的預測和/或能夠使各個工作總線參與方或者所有工作總線參與方回歸到先前的程序狀況。藉助於這類程序狀況表，能夠關於如下進行預測:連接在工作總線上的工作總線參與方以及有可能連接在工作總線參與方上的設備(例如傳感器或者致動器)是否能夠無故障地協作或者是否基於各個工作總線參與方或者設備的不同程序狀況而出現可能已知的故障功能。程序狀況表還能夠用於檢查各個或者所有工作總線參與方和/或連接其上的設備的程序狀況的即將到來的更新是否有預期的故障功能。優選的是，該數據採集單元設立用於將工作總線參與方的程序狀況至少短時地存檔，以便例如在執行對程序狀況的更新以及檢測到故障功能之後進行各個或者所有工作總線參與方到先前程序狀況的回歸以及因而復原該工作總線參與方的功能。
[0017]優選規定:處理裝置和存儲裝置被構造用於將多個工作總線參與方的數據處理成虛擬工作總線參與方的數據組並且經由工作總線輸出所述數據組，尤其是輸出至現場單元。藉助於該功能，還能夠在唯一的傳感器信號中綜合裝備有這些工作總線參與方的裝置處或者在該裝置中複雜過程。以補充的方式或者替換的方式，多個工作總線參與方的數據能夠存儲在神經網絡中，以便從中獲得數據組，所述數據組與由真實工作總線參與方所確定數據僅具有間接關係。在每種情況下，都能夠通過將多個工作總線參與方的數據處理成共同的數據組來實現對必須經由工作總線傳輸的數據量的減少，而在此不一定發生信息損失。
[0018]在本發明的有利改進方案中規定:處理裝置和存儲裝置被構造用於存儲一個或多個工作總線參與方的用戶設定並且根據需要、尤其是在更換工作總線參與方之後提供給相應的工作總線參與方。由此實現:能夠更換工作總線參與方，而在此不必要將新應用的一個或多個工作總線參與方高成本地、尤其是經由設置在工作總線參與方上的輸入部件或者經由上級控制裝置來設置或者參數化。而是該數據採集單元被構造用於將迄今使用的工作總線參與方處進行的設定從其中調用並且暫時存儲並且在更換該工作總線參與方時將所存儲的設定傳輸至新應用的工作總線參與方。由此考慮了如下期望:在操作舒適度高的情況下確保了工作總線參與方的儘可能高的可用性。
[0019]在本發明的其它實施方案中，為處理裝置分配了定時時鐘，尤其是無線電控制時鐘(Funkuhr)，以便使到達處理裝置中的數據設有時間戳並且將所述數據和/或由此確定的處理結果與時間戳一起存儲在存儲裝置中。藉助於該定時時鐘，到達數據採集單元中的數據能夠按時間順序正確地存儲並且在較晚的時刻用於分析目的。由此還能夠將不同工作總線參與方的、在不同時刻和/或以不同頻率到達數據採集單元中的數據彼此之間也處於在時間上正確的關係。
[0020]有利的是，處理裝置和存儲裝置被構造用於出於診斷目的和/或記錄目的而對到達且存儲的數據進行分析，尤其是藉助於神經網絡。由此能夠以有利的方式監測連接在工作總線上的工作總線參與方以及有可能還有連接在所述工作總線參與方上的設備是否有可能的故障功能和/或時間上的變化。這例如能夠通過比較由待檢查的相應工作總線參與方提供給數據採集單元的較老數據和較新數據來進行。只要工作總線參與方之一是具有預定維護間隔和/或已知壽命的設備，則藉助對相應工作總線參與方的數據的分析、例如藉助接通持續時間和/或負載周期數量能夠確定何時應該進行維護或者何時在到達壽命之前不僅進行對工作總線參與方的更換。以補充的方式或者替換的方式，通過對所存儲數據的分析，還能夠記錄工作總線參與方和/或連接在其上的設備(例如傳感器和/或致動器)的運行模式。這對於設有這類工作總線參與方的複雜技術裝置而言恰恰能夠意味著在記錄由該技術裝置執行的過程、尤其是生產過程或加工過程時的簡化。
[0021]在本發明的有利改進方案中規定:處理裝置和存儲裝置被構造用於經由工作總線將各個工作總線參與方置於休眠狀態或者關閉各個工作總線參與方，以便由此確保連接在工作總線上的工作總線參與方的可預定的、尤其是在時間上可變的能量消耗。例如在處理裝置中，對於連接在工作總線上的工作總線參與方存放了不同的能量消耗模式，其通過來自現場單元的控制指令或者通過數據採集單元的獨立動作而能夠應用於工作總線參與方。在此尤其能夠規定:特定的工作總線參與方在預定的時間段中被置於休眠狀態，以便對於工作總線參與方整體實現能量節省。在這些時間段期間，能夠額外規定:尚活動的工作總線參與方的數據在數據採集單元中得到處理，使得關於配備有該工作總線參與方的技術裝置的狀態的似然信息能夠由此推導出，所述信息否則由相應時間段之外活動的工作總線參與方來提供。由此例如能夠在該技術裝置的活動性減少的階段來實現能量節省，而不必完全放棄關於該技術裝置的狀態信息。
[0022]適宜的是，處理裝置和存儲裝置被構造用於在通信接口上以可變的方式提供數據分組，所述數據分組基於數據和/或處理結果並且被構造用於經由工作總線傳輸至上級控制裝置。由此所述數據採集裝置相對於上級控制裝置優選表現為工作總線參與方，例如表現為裝備有一個或多個傳感器和/或與一個或多個傳感器連接的工作總線參與方。優選將固定的或者可預定的標識分配給該數據採集裝置，該標識根據其它連接在該工作總線上的工作總線參與方的標識來構造並且能夠實現現場單元與數據採集裝置之間的直接通信。
[0023]根據第二方面，本發明的任務利用一種在權利要求15中所說明的自動化系統來完成。該自動化系統包括經由第一總線系統與至少一個現場單元連接並且根據第一總線協議與該現場單元通信的上級控制裝置，以及從該現場單元出發的工作總線，在所述工作總線上連接多個工作總線參與方，它們根據第二總線協議與現場單元通信，其中，根據權利要求1-14之一所述的數據採集單元連接在該工作總線上，該數據採集單元被構造用於對工作總線參與方的數據進行本地處理。
[0024]本發明的有利實施方式在附圖中示出。在此:
圖1示出具有上級控制裝置以及現場單元的自動化系統的示意圖示，在其工作總線上連接多個工作總線參與方。
[0025]唯一的圖以示意性的方式示出自動化系統1，其例如能夠安裝在生產工具機(Produkt1nsmaschine)或者工具機(Werkzeugmaschine)上。自動化系統I示範性地包括上級控制裝置2，其例如能夠構造為可編程控制器。此外，該自動化系統I還包括與上級控制裝置2耦合的現場總線3以及同樣與現場總線3耦合的現場單元4。在上級控制裝置2與現場單元4之間通過現場總線3的數據傳輸按照適用於現場總線3的通信協議來進行。現場總線3例如能夠是按照Profibus、CanOpen、Devicnet、工業乙太網、Profinet、Ethercat的協定或者其它的協定的數據總線。根據所選的總線類型，能夠在現場單元4與控制裝置2之間基於受限的帶寬僅僅傳輸少量數據和/或僅僅傳輸來自預定數據組的數據。
[0026]被構造用於將現場總線3與下面詳細描述的下級終端設備連接的現場單元4包括未詳細示出的轉換器，其也稱為網關。該轉換器用於將上級控制裝置2的、根據適用於現場總線3的通信協議編碼的數據和控制信號轉換成內部總線系統(其也稱為工作總線5)的通信協議並且有可能還用於在相反方向上也轉換數據。
[0027]在工作總線5上作為終端設備連接多個工作總線參與方6、7、8和9以及數據採集單元10。工作總線5示範性地具有相比現場總線3明顯更大的帶寬用於數據傳送並且除了上級控制裝置2的控制信號和數據至工作總線參與方6、7、8和9的傳輸之外還能夠實現對下面詳細描述的、能夠由工作總線參與方6、7、8和9提供的另外的數據的傳輸。
[0028]工作總線參與方6示範性地被構造為用於電執行機構11的微控制器並且通過線纜連接與執行機構11相連接。工作總線參與方7被構造為輸入模塊並且通過傳感器線纜與兩個布置在執行機構11處的位置傳感器12、15相連接。工作總線參與方8例如被構造為具有兩個工作連接端16、17的閥裝置，所述兩個工作連接端16、17通過流體線路(Fluidleitungen)與氣動缸18連接。該工作總線參與方9構造為輸入模塊並且通過傳感器線纜與兩個相鄰於氣動缸18的活塞杆布置的接近開關19、20耦合。
[0029]在自動化系統I運行期間，由位置傳感器12、15以及接近開關19、20向分別連接的工作總線參與方7、9連續提供信號。優選規定:在工作總線參與方7、9中對這些信號進行預處理，尤其是通過模數轉換對這些信號進行數位化並且將其結合在工作總線5的總線通信協議中並將其轉發至工作總線5。此外還能夠規定:工作總線參與方6和8的內部信號(例如狀態通知和/或故障通知)同樣結合在工作總線5的總線通信協議中並且轉發至工作總線5。經由工作總線5傳輸的數據因而也提供給數據採集單元10的通信接口 21並且因而能夠由數據採集單元10接受並進一步處理。
[0030]為此，該數據採集單元10包括未示出的處理裝置以及同樣未示出的存儲裝置。該工作裝置優選構造為使得其能夠對經由工作總線5傳輸的數據的相當大一部分、尤其是全部進行採集、處理並將其轉發到存儲裝置。該存儲裝置在其存儲速度和存儲容量方面設計成使得其能夠將工作總線5上傳輸的、由處理裝置處理的數據儘可能全部並且在足夠長的時段上存儲。
[0031 ] 示範性地，該數據採集單元10配備有數據接口 22，該數據接口 22與處理裝置電連接並且例如構造為通用串行總線接口(USB接口)，以便能夠以簡單的方式連接市場常見計算機部件(例如可攜式計算機或者行動電話)。與數據接口無關，該數據採集單元10能夠具有未示出的另外的通信接口，所述另外的通信接口被構造用於數據採集單元與未示出的資料庫(例如在能夠無線尋址的計算機上)的直接通信。通過該通信接口，該數據採集單元10能夠例如還打開對網際網路的接入，以便對存放在哪裡的資料庫尋址。
[0032]集成在自動化系統I中的數據採集單元10的運行模式能夠描述如下:
在自動化系統I第一次投入允許時，首先由現場單元4確定工作總線參與方6、7、8和9的標識數據，以便能夠在現場單元4與工作總線參與方6、7、8和9之間實現通信。由於數據採集單元10安置(einschleifen)到工作總線5中，所以數據採集單元10如同現場單元4那樣檢測所提供的工作總線參與方6、7、8和9的標識數據並將其存儲在存儲裝置中。
[0033]一旦現場單元4已確定工作總線參與方6、7、8和9的標識數據，就可通過現場總線3將釋放信號轉發至上級控制裝置2，以便通知:能夠從現在起接受來自控制裝置2的控制指令並且在現場單元4中進行處理之後轉發至工作總線參與方6、7、8和9。此外，現場單元4能夠開始分析例如位置傳感器12、15和/或接近傳感器19、20的信號等數據，以便在來自控制裝置2的控制信號到達時例如開始執行機構11和/或氣動缸18的調節或控制的運行。
[0034]數據採集單元10能夠配置成使得，隨著電能向工作總線參與方6、7、8和9的提供，其開始接收、處理以及存儲經由工作總線5傳遞的控制信號和數據。在此能夠規定:到達的數據設有時間戳，以便能夠實現按時間順序正確的處理和存儲。此外，該數據採集單元10還能夠設立用於與所確定標識數據一起還存儲自動化系統I中所使用的工作總線參與方6、7、8和9的開始使用。
[0035]在另外的步驟中可以規定:數據採集單元10讀出來自工作總線參與方6、7、8和9的程序狀況並將其存儲在程序狀況表中
在另外的步驟中可以規定:數據採集單元10根據所確定的程序狀況、尤其是在使用適當程序的情況下進行關於如下的確定:工作總線參與方6、7、8和9是否能夠無問題地彼此一起使用和/或是否有可能需要進行調整以匹配工作總線參與方6、7、8和9或者其編程。
[0036]在另外的步驟中可以規定:數據採集單元10詢問在工作總線參與方6、7、8和9處進行的用戶設定並且存儲所述用戶設定。
[0037]在另外的步驟中可以規定:數據採集單元10尤其在web伺服器的輔助下在連接到數據接口 22的計算機上提供圖形用戶界面，藉助所述圖形用戶界面用戶能夠對於相應的工作總線參與方6、7、8和9進行用戶設定。這尤其在如下情況下是有意義的:在工作總線參與方6、7、8和9處沒有對於用戶設定設置輸入可能性。以補充的方式或者替換的方式，數據採集單元10能夠將所連接的計算機用於從資料庫中調用關於工作總線參與方6、7、8和9的數據並且將其轉發至工作總線參與方6、7、8和9。這些數據能夠例如是用於工作總線參與方6、7、8和9的參數化數據或最新程序，尤其是固件。因此，有利的是:數據採集單元10能夠將這類數據-有可能在由用戶釋放之後-自動地轉發至工作總線參與方6、7、8和9並且例如自主地對各個或所有工作總線參與方6、7、8和9的程序狀況進行更新。
[0038]在另外的步驟中可以規定:數據採集單元10在更新工作總線參與方6、7、8和9的程序狀況之前首先根據已經制訂的或者還要制訂的程序狀況表來確定在執行所規定的更新之後是否也確保工作總線參與方6、7、8和9的無問題的功能。此外，在後續的步驟中能夠規定:來自待更新的工作總線參與方6、7、8和9的分別在前的程序狀況存儲在數據採集單元10中。
[0039]在另外的步驟中可以規定:數據採集單元10以如下方式處理經由工作總線5傳輸的、工作總線參與方6、7、8和9的數據:其引起新數據，所述新數據能夠轉發至現場單元4並且從那裡通過現場總線3轉發至上級控制裝置2。這些新數據能夠尤其在神經網絡的負載下來確定，以便例如基於由工作總線參與方6、7、8和9提供的傳感器數據來虛擬地模擬一個或多個傳感器，其例如出於成本和/或位置原因不能用在自動化系統I中。
[0040]在另外的步驟中可以規定:數據採集單元10對工作總線參與方6、7、8和9的數據進行與時間相關的、尤其是按時間順序的分析，以便例如確定在所存儲數據中反覆出現的模式或者識別傳感器數據隨著時間的變化，其例如與相應傳感器的能力劣化有關或者與其它原因有關。優選在數據採集單元10中存放預定的界限值，利用所述界限值能夠對所進行分析實現分類，以便向例如通過數據接口 22訪問數據採集單元10的用戶提供關於如下的信息:工作總線參與方6、7、8和9是否還正確地工作或者有可能具有故障功能。
[0041]在另外的步驟中可以規定:數據採集單元10能夠根據工作總線參與方6、7、8和9的標識數據通過未示出的通信接口(其例如能夠構造為WLAN數據機或者移動無線電接口)或者通過連接在數據接口 22上的計算機來訪問資料庫，優選基於網際網路的資料庫。在此能夠例如調用關於工作總線參與方6、7、8和9的文件(例如數據單或者操作說明書)，所述文件隨後存儲在數據採集單元10中，以便例如在故障情況下通過數據接口 22使之對用戶而言能夠直接訪問，用戶不必首先在其它位置搜索相應文件。
[0042]在另外的步驟中可以規定:數據採集單元10有選擇地應需求通過上級控制裝置2或者通過相應的用戶輸入經由數據接口 22或者連續地採取措施，以便將所連接的工作總線參與方6、7、8和9的能量消耗保持在低水平上，只要這能夠與經由工作總線參與方6、7、8和9應該完成的任務相一致。在此能夠規定:數據採集單元10使現場單元4的、朝向工作總線參與方6、7、8和9的控制信號延遲和/或修改所述控制信號，以便例如能夠實現各個工作總線參與方6、7、8和9的活動的改善協調。
【權利要求】
1.一種用於自動化系統(I)的數據採集單元，所述數據採集單元具有至少一個通信接口(21)以及處理裝置，所述至少一個通信接口(21)被構造用於與工作總線(5)連接並且被設立用於接收現場單元(4)的控制指令以及來自工作總線參與方(6、7、8、9)的數據，所述處理裝置被構造用於處理所接收控制指令和/或關於處理結果的數據，所述數據採集單元還具有存儲裝置，所述存儲裝置被構造用於存儲處理結果。
2.如權利要求1所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置至少部分地構造為可自由編程，以便能夠實現對控制指令和/或數據的應用特定處理。
3.如權利要求1或2所述的數據採集單元，其特徵在於，為所述處理裝置分配數據接口(22)、尤其是構造為計算機接口的數據接口，來用於與外部資料庫通信，以便能夠實現處理結果至所述資料庫的傳輸和/或資料庫內容至所述處理裝置的傳輸。
4.如權利要求1或2或3所述的數據採集單元，其特徵在於，所述通信接口(21)被構造用於與工作總線參與方(6、7、8、9)的雙向通信，以便確保處理結果和/或所述存儲裝置的存儲內容和/或能夠由外部數據源提供的工作總線參與方數據至所述工作總線參與方(6、7、8、9)的傳輸。
5.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置和所述存儲裝置被構造用於對來自如下組的工作總線參與方(6、7、8、9)的數據進行處理和存儲:標識數據、運行持續時間數據、參數、狀態數據、傳感器數據、能量消耗數據、故障數據、程序狀況數據、用戶信息。
6.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置和所述存儲裝置被構造用於訪問所述工作總線參與方(6、7、8、9)的程序數據，以便引起所述程序數據的改變。
7.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置和所述存儲裝置被構造用於對外部資料庫的獨立有線或無線訪問，以便藉助所述工作總線參與方(6、7、8、9)的數據、尤其是標識數據來確定關於所述工作總線參與方(6、7、8、9)的最新信息並且存儲所述最新信息以便進一步使用和/或將所述最新信息傳輸至所述工作總線參與方(6、7、8、9)。
8.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置和所述存儲裝置被構造用於藉助連接在所述工作總線(5)上的工作總線參與方(6、7、8、9)的標識數據和程序狀況數據來制訂用於連接在所述工作總線(5)上的工作總線參與方(6、7、8、9)的程序狀況表，以便在對各個工作總線參與方(6、7、8、9)或者所有工作總線參與方(6、7、8、9)執行程序更新之前能夠實現對關於所述工作總線參與方(6、7、8、9)的功能特性的預測和/或能夠實現各個工作總線參與方(6、7、8、9)或者所有工作總線參與方(6、7、8、9)到先前的程序狀況的回歸。
9.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置和所述存儲裝置被構造用於將多個工作總線參與方(6、7、8、9)的數據處理成虛擬工作總線參與方的數據組並且經由所述工作總線(5)輸出所述數據組，尤其是輸出至所述現場單元(4)。
10.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置和所述存儲裝置被構造用於存儲一個或多個工作總線參與方(6、7、8、9)的用戶設定並且根據需要、尤其是在更換工作總線參與方(6、7、8、9)之後提供給相應的工作總線參與方(6、7、8、9)。
11.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，為所述處理裝置分配了定時時鐘，尤其是無線電控制時鐘，以便使到達所述處理裝置中的數據設有時間戳並且將所述數據和/或由此確定的處理結果與時間戳一起存儲在所述存儲裝置中。
12.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置和所述存儲裝置被構造用於出於診斷目的和/或記錄目的而對到達且存儲的數據進行分析，尤其是藉助於神經網絡進行分析。
13.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置和所述存儲裝置被構造用於經由所述工作總線(5)將各個工作總線參與方(6、7、8、9)置於休眠狀態或者關閉各個工作總線參與方(6、7、8、9)，以便由此確保連接在所述工作總線(5)上的工作總線參與方(6、7、8、9)的可預定的、尤其是在時間上可變的能量消耗。
14.如前述權利要求任一項所述的數據採集單元，其特徵在於，所述處理裝置和所述存儲裝置被構造用於在所述通信接口(21)處以可變的方式提供數據分組，所述數據分組基於數據和/或處理結果並且被構造用於經由所述工作總線(5)傳輸至上級控制裝置(2)。
15.一種自動化系統，所述自動化系統具有上級控制裝置(2)，所述上級控制裝置(2)經由第一總線系統(3)與至少一個現場單元(4)連接並且根據第一總線協議與所述現場單元(4)通信，所述自動化系統還具有從所述現場單元(4)出發的工作總線(5)，在所述工作總線上連接多個現場參與方(6、7、8、9)，其根據第二總線協議與所述現場單元(4)通信，其中，根據前述權利要求之一所述的數據採集單元(10)連接在所述工作總線(5)上，所述數據採集單元被構造用於對所述工作總線參與方(6、7、8、9)的數據進行本地處理。
【文檔編號】G05B19/418GK104428726SQ201380011774
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年7月13日 優先權日:2013年7月13日
【發明者】U.格雷夫, H.胡夫納格爾 申請人:費斯託股份有限兩合公司