具有分層結構的監督過程控制和製造信息系統應用程式的製作方法

2023-10-28 06:32:27

專利名稱：具有分層結構的監督過程控制和製造信息系統應用程式的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機化的過程控制網絡。更特別地，本發明涉及監督過程控制和製造信息系統。這類系統通常在過程控制網絡中的控制層上執行，以便為低層控制元件(例如，可編程邏輯控制器)提供指導。
背景技術：
工業過程控制技術中的顯著的進展已極大地改善了工廠和車間操作的各個方面。在引入如今的現代工業過程控制系統之前，工業過程是由人和基本的機械控制來操作/控制的。結果，對過程的控制的複雜度和程度受到速度的限制，利用該速度，一個或多個人可以確定各種過程狀態變量的目前狀態，將該當前狀態與所需操作水平進行比較，計算糾正的動作(如果需要的話)，並且改變控制點，以便影響狀態變量的變化。
通過對過程控制技術的改進，已使得經由被編程的控制處理器能夠控制大得多且更加複雜的工業過程。控制處理器執行讀取過程狀態變量並且基於狀態變量數據和所需的調整點信息來執行控制算法，以呈現關於工業過程中的控制點的輸出值的控制程序。(一旦建立調整點)這類控制處理器和程序就支持自動啟動運行的工業過程。
儘管工業過程能夠在以前所建立的調整點處的被編程的過程控制器的控制下進行操作，而無須幹預，但是，仍然需要對控制處理器及其關聯的過程的監督控制和監控。由處於多層過程控制網絡的應用程式/人接口層的人和高層控制程序來提供這類監督。通常需要這類監督，用於驗證低層過程控制器之下的受控過程的正確執行，並用於配置該受控過程的調整點。
由於過程控制設備和這些過程本身有變化，因此對製造/過程控制系統進行修改。這樣，在這類實例中，重要的是提供用於迅速配置/重新配置(而不會涉及)該系統的未改變的部分的裝置。提供用於在進行這類更改的同時將該工業過程的操作的中斷減到最少(例如，將該過程停頓的時間減到最少)的裝置也很重要。
鑑於不斷改進監督過程控制和製造信息系統的重要性和需求，強烈希望不受困於用於監督過程控制和製造信息系統的單一結構。過程控制系統發生變化，需要具有適應這類變化(不管其大小如何)的高層系統。另外，不太靈活的監督過程控制和製造信息系統方案要求過程控制安裝的設計者考慮應用程式的長期要求，因為一旦該應用程式被安裝，對它的修改相對來說是不靈活的。
但是，這類應用程式不靈活性在保守的工業控制系統市場中不合需要。過程控制工業傾向於進行引導，這些設計者經常不完全知道最終將被併入最後的安裝的自動化的全部範圍和形式。以後在車間的使用期內，當增加新的功能性時，這些新的控制系統組件利用或合併現存的系統。在該過程控制系統有重大改變的這類實例中，將不同的結構併入已已安裝的監督過程控制應用程式有各種優點。
發明概述根據本發明的一個方面，可以用多層層次方式將監督過程控制和製造信息系統應用程式分配給多個聯網計算機設備，其中，低層支持已安裝的高層應用程式組件。應用程式對象駐留在過程控制系統內的分布式應用程式結構和模型實體的相對較高的層次處。引擎對象在運行時間環境中支持這些應用對象的執行。這樣，直到部署與應用對象關聯的主機引擎對象，才部署這些應用對象。引擎對象由平臺對象來支持。這些平臺對象對應於用於執行這些引擎對象和關聯的應用對象的物理計算機系統組件。
根據本發明的另一個方面，配置裝置為監督過程控制和製造信息應用程式指定了部署模型。該部署模型將應用對象與特定的物理計算設備聯繫起來，並提供這些物理計算設備之上的各個對象的分布視圖。特別是，該配置裝置包括一組平臺定義，這組平臺定義指定該應用程式中的主機引擎可用的一種或多種物理計算設備類型。一組引擎定義指定在這些物理計算系統之上加以執行的引擎，從而定義了由這些物理計算設備支持的服務類型。一組區域定義指定應用對象的邏輯分組。另外，一組層次關係指定對這些物理計算系統中的特定物理計算系統的引擎分配以及對這些引擎中的特定引擎的區域分配。部署視圖發生器根據這組層次關係來創建這些物理計算設備、引擎和區域的層次視圖。
根據本發明的另一個方面，監督過程控制和製造信息系統應用程式配置裝置包括各種視圖。這些視圖促進了對過程控制和製造信息軟體的配置和部署。該配置裝置包括與車間內的設備和實體的功能相對應的一組監督過程控制系統對象。每個對象中包含關於這些設備和功能的關聯的功能。另外，該監督過程控制系統對象具有與其關聯的一組屬性，這組屬性指定這些監督過程控制系統對象之間的關係。
該配置裝置也包括視圖發生器，這些視圖發生器用於根據這些監督過程控制系統對象之間的聯繫來呈現這些監督過程控制系統對象。這組視圖包括至少第一個視圖，用於展示過程/車間及其受監控組件的邏輯布置；以及第二個視圖，用於展示執行該應用程式的計算機系統之上的對象的物理部署。
附圖簡述所附權利要求書詳細陳述了本發明的各個特點。通過以下結合附圖的詳細描述，可以最佳程度地理解本發明及其目標和優點。在這些附圖中

圖1是包括多層監督過程控制和製造信息應用程式的示範監督過程控制網絡的示意圖；圖2描繪了關於應用程式的多層對象方案；圖3描繪了與包括該應用程式的各個對象的共同部分關聯的一組屬性；圖4描繪了與平臺對象的特定平臺部分關聯的一組屬性；圖5描繪了與引擎對象關聯的一組屬性；圖6描繪了與調度程序對象關聯的一組屬性；圖7描繪了與示範應用對象關聯的一組屬性；
圖8是概述一組步驟的序列圖，這組步驟用於啟動實現實現本發明的多層應用程式；圖9是概述一組步驟的序列圖，這組步驟用於將對象移到包括多個應用引擎的網絡中的另一個引擎；圖10是描繪簡單的車間過程的受控組件的示意圖；圖11是描繪在邏輯上被分成各個區域的這些簡單的車間過程組件的示意圖；圖12是描繪圖11的車間布置中的區域分組的層次樹形結構；圖13是層次樹形結構，展示與圖10中所描繪的車間過程關聯的監督過程控制應用程式的對象的派生派生關係；圖14a是圖10中所描繪的車間過程的混合器容器部分的示意圖；圖14b是層次模型視圖，描繪了與圖14中所描繪的混合器容器相對應的MixerVessel複合應用對象模板的包含關係；圖15是層次樹形結構，展示與系統的硬體(例如，平臺、引擎和設備集成對象)關聯的應用程式的各個部分的派生派生結構；圖16是層次樹形結構，展示包括與這些應用對象關聯的區域的應用對象布置的模型視圖；以及，圖17是層次樹形結構，展示該應用程式到一組計算機設備的部署視圖，這組計算機設備由處於該層次的頂層的所標識的平臺對象來表示。
示範實施例的詳細描述鑑於已有監督過程控制應用程式有關適應所更改的過程控制系統結構的缺點，所描述的監督過程控制和製造信息系統應用程式結構允許用戶自由地重新構建(例如，增大、重新配置等)這類應用程式，而對現存的基礎過程控制系統工程所產生的影響達到最小。特別是，這裡舉例描述的所揭示的系統結構包括多個層，其中，每個基礎層顯示出與下一個較高層的支持關係。但是，要注意，這類支持關係沒有擴展到通信，因此，到/來自支持層的通信不需要通過其主機。根據所揭示的分層應用程式結構，由引擎來支持應用對象。該引擎由與(例如)具有基礎結構軟體的個人計算機相對應的平臺來支持。中間引擎層從該平臺結構中抽象出該應用對象。這樣，包含該應用對象的物理系統內的位置不需要由該應用對象來尋址。
所揭示的監督過程控制和製造信息應用程式的一個方面是對象層次，該對象層次釋放與其上駐留有這些應用對象的計算系統硬體關聯的設計限制的高層應用對象。特別是，與監督過程控制應用程式環境關聯的對象被布置在包括多個層的層次中的物理計算設備上。應用對象在應用層處執行。這些應用對象由處於中間層的引擎對象來支持。這些引擎對象由駐留在這三層中的最低層處的平臺對象來支持。每個平臺對象由處於甚至更低的層的引導程序對象來加載。該平臺對象對應於其上執行應用程式和引擎對象的物理計算系統(包括作業系統)。這樣，應用對象只需要與支持應用引擎對象建立適當的標準化關係。與物理計算設備及其作業系統有關的監督控制和製造信息系統的各個方面由引擎和平臺對象配置來加以處理。對於這些應用對象的操作而言，該系統的物理拓撲結構和該應用程式的物理位置是透明的。
所揭示的對象的分層支持方案允許對監督過程控制應用程式的模仿而不取決於其上執行該應用程式的該計算硬體和監督過程網絡拓撲結構。通過使該應用程式模型與該物理部署配置隔離，可允許在需要時將應用程式移植到新的/不同的計算系統，並且允許在該應用程式的使用過程中跟上基礎硬體變化。這樣的能力在過程控制和製造信息系統的區域中尤其有益，在該區域中，使用引導安裝來提供概念證據，然後，該應用程式在得到證明時有所發展。
該應用程式模型包括被稱作「區域」的邏輯容器內的各個應用對象的分組。必須根據軟體部署方案，將同一區域內的所有應用對象都部署在同一應用引擎上。但是，該分層應用程式結構允許在後期開發階段將應用程式模型和特定的部署模型結合起來。這樣，直到開發者準備好部署和執行監督層系統，抽象的「區域」才需要與特定的引擎相關聯。
關於監督控制和製造信息系統的安全模型跟該物理硬體無關，這樣，直到這些應用程式模塊已被部署在包含特定物理系統組件的物理系統內，監督過程控制和製造信息系統結構才需要將安全性和該物理系統組件結合起來。通過安全性和系統的特定組件的後期綁定，可允許開發者根據所部署的應用對象來確定特定系統的授權；並且，該開發者根據被部署在特定的計算節點上的應用對象的功能性來綁定安全性。
另外，通過使這些應用對象所提供的功能性(商業邏輯)與在其上執行的計算機系統分離，可允許根據多個視圖/模型來呈現所定義的系統/軟體配置。「車間中心」應用程式模型允許系統開發者用邏輯方法來建立應用程式模型。該系統開發者將單獨的設備和功能定義為車間內的獨特的實體。每個對象中包含所關聯的功能性。在定義該車間內的單獨的對象之後，該用戶配置(裝配)這些對象之間的聯繫。
該應用程式模型是相對於該車間的物理區域以及這些物理區域內的設備和功能的該車間的邏輯構造。工程師對這些車間區域實體之間的行為和聯繫進行配置。該監督過程控制和製造信息系統提供了描繪包含層次的該應用程式模型的配置視圖，該包含層次跟這些區域和設備以及該設備本身有關。
該應用程式模型支持在對象內包含對象，並且，可以在模板中指定包含。包含促進提高不同的工程師在監督過程控制和製造信息應用程式的不同開發層次的工作的效率。特定的技術員可以定義關於特定的低層設備的細節。其後，另一個工程師定義包含特定低層設備的一個或多個實例的應用程式中的單元或其他設備。
該應用程式模型也支持通過繼承來傳送變化。這樣，子對象繼承所引用的母模板定義的變化。
在開發者指定過程控制和製造信息應用程式的功能之後，跨越許多物理計算系統來部署該應用程式。在這裡所揭示的本發明的一個實施例中，第二種類型的系統視圖(被稱作「部署模型」)允許用戶配置與應用程式有關的物理PC和設備。該部署模型定義在這些平臺上運行的PC和引擎類型，以及外部設備集成。用戶定義將在特定引擎上運行的區域，從而確定將在哪裡對該特定的應用程式軟體加以物理上的執行。該監督過程控制和製造信息系統提供了部署模型的配置視圖，它展示具有物理PC的層次以及在這些物理PC上運行的區域和應用對象。在開發者指定/確認該部署模型之後，根據該部署模型將這些應用對象和引擎對象部署在這些物理計算設備上。
已通體概述了促進重新配置(重新創建)該系統的監督過程控制和製造信息系統的新結構，現在來看圖1，該圖包括併入實現本發明的應用程式結構的系統的說明性例子。第一個應用伺服器個人計算機(PC)100和第二個應用伺服器PC 102共同協作地執行包括第一個部分104和第二個部分106的分布式多層監督過程控制和製造信息應用程式。應用程式部分104和106分別包括設備集成應用對象PLC1Network和PLC1以及PLC2Network和PLC2。該PLCxNetwork設備集成對象促進了訪問數據訪問伺服器(例如，OPC DAServer116和118)的配置。PLC1和PLC2設備集成對象(作為OPC客戶來進行操作)對OPC DAServer 116和118的緩衝器內的數據位置進行訪問。訪問數據訪問伺服器116和118以及這些設備集成對象協作地輸入並緩衝來自外部過程控制組件(例如，PLC或其他域設備)的數據。這些數據緩衝器由在個人計算機100和102上執行的各種應用對象105和107來進行訪問。舉例來講，應用對象的例子包括離散設備、模擬設備、域引用等。
根據本發明的一個實施例，應用引擎經由這裡被稱作「區域」的邏輯分組對象來支持這些應用對象。這些引擎依次由處於該監督過程控制和製造信息應用程式的下一個較低層的平臺對象來支持。應用程式部分104和106依次由普通的引導程序組件108和110來支持。在這裡，以下參照圖2來描述所有這些前述的組件。
在實現本發明的示範系統中，包括部分104和106的多層應用程式通訊連接到受控過程。特別是，第一個應用伺服器個人計算機100通訊聯絡連接到第一個可編程邏輯控制器112，第二個應用伺服器個人計算機102通訊連接到第二個可編程邏輯控制器114。注意，從PC 100和102到PLC 112和114的所述連接表示邏輯連接。這類邏輯連接對應於直接和間接的物理通信連接。例如，在特殊的實施例中，PCL 112和PLC 114包括乙太網LAN上的節點，個人計算機100和104也與該乙太網LAN連接。在其他實施例中，PLC 112和114被直接連接到PC 100和102上的物理通信埠。
在圖1中所陳述的說明性實施例中，PC 100和102分別執行訪問數據訪問伺服器116和118。訪問數據訪問伺服器116和118獲得/提取由PLC 112和114呈現的過程信息，並將該過程信息提供給包括部分104和106的應用程式的應用對象(例如，PLC1Network、PLC1、PLC2Network、PLC2)。舉例來講，訪問數據訪問伺服器116和118是OPC伺服器。但是，精通該技術領域的人將容易理解由訪問數據訪問伺服器116和118潛在地執行的自定義和標準化數據格式/協議的廣泛多樣性。另外，示範應用對象(通過與訪問數據訪問伺服器116和118的連接)表示PLC網絡和該PLC本身的操作。但是，這些應用對象包括實際上範圍無限的各個種類的可執行對象，這些可執行對象在該監督過程控制和製造信息應用程式的上下文中執行所需的監督控制和數據獲取/集成功能。
例如，由執行資料庫(例如，SQL)伺服器122的配置個人計算機120來增強該監督過程控制和管理信息應用程式，資料庫伺服器122維護關於這些應用對象和其他相關信息(包括從其中呈現這些應用程式對象的模板)的監督過程控制和管理信息應用程式配置資料庫124。配置資料庫124也包括全局名稱表125，全局名稱表125促進將位置獨立的對象名和位置導出的處理程序綁定，這些位置導出的句柄促進在圖1中所描繪的系統內的各個對象之間發送消息。配置PC 120和關聯的資料庫伺服器122支持關於多用戶環境的管理監控；修正歷史管理；集中的許可證管理；集中的對象部署，它包括新的對象及其關聯的軟體的部署和安裝；全局名稱表125的維護；以及，導入/導出對象模板和實例。
經由「集成開發環境」(IDE)127來執行這些應用程式的實際配置，「集成開發環境」(IDE)127經由分布式組件對象模型(DCOM)協議來與資料庫伺服器122進行通信。該IDE是一種實用程序，應用對象從它那裡被配置和部署到應用伺服器PC 100和102。監督過程控制和製造信息應用程式的開發者通過該IDE來執行眾多不同的系統設計功能，這些系統設計功能包括導入新的對象和模板類型、從現存的模板中配置新的模板、定義新的應用對象，以及將這些應用對象部署到應用伺服器PC 100和102上的主機應用引擎(圖1中的AppEngine1或AppEngine2)。
圖1中所描繪的示範監督控制網絡環境也包括提供過程或其部分的視圖的一組操作員站130、132和134，這些操作員站由該監督過程控制和管理信息應用程式來進行監控/控制，該監督過程控制和管理信息應用程式被安裝並作為PC 100和102之上的一組分層對象來加以執行。RawMaterial PC 130提供代表視圖，從而允許監控被監督的工業過程的原料區。ProductionPC 132呈現該被監督的工業過程的生產部分的代表視圖。FinishedProductPC 134提供與成品關聯的生產設備的區域的代表視圖。操作員站130、132和134中的每個操作員站包括每個特定的操作員站平臺的引導程序主機。操作員站130、132和134中的每個操作員站包括查看引擎，查看引擎處理圖形信息，以便呈現所觀察的工業過程或其部分的圖形表示。
注意，圖1中所描繪的和上文所描述的系統只是監督過程控制和製造信息系統的多層分層結構的一個例子。本發明不局限於所揭示的特定應用程式/系統。例如，預期該多層應用程式方法在較低的控制層可應用於分布式控制系統(DCS)應用程式或可編程序邏輯控制器(PLC)應用程式。在這些情況下，為該DCS或PLC內的唯一的計算硬體開發了特殊的平臺和應用引擎對象。還要注意，圖1是作為所安裝的軟體與物理計算硬體之間的相互關係的邏輯視圖而被呈現的，並且，它並不意在指定任何特定的網絡拓撲結構。相反，本發明實質上適合任何網絡拓撲結構。實際上，本發明可應用於在被連接到受控過程的單個計算機系統上運行的控制應用程式。
現在參考圖2，類圖描繪了至少與執行監督過程控制和製造信息應用程式的部分的計算機關聯的分層軟體的分層方案。每臺計算機在該層次的最低層執行作業系統200(例如，MICROSOFT的WINDOWS)。作業系統200支持引導程序對象202。引導程序對象202被裝載到計算機上，並且聯合作業系統200所執行的啟動程序來被加以激活。作為平臺類對象204的主機，引導程序對象202必須在開始平臺類對象204的操作之前被激活。引導程序對象202啟動及停止該平臺類對象。引導程序對象202也呈現平臺類對象204所利用的各種服務，以便啟動及停止由平臺類對象204支持的一個或多個引擎對象206。
平臺類對象204是一個或多個引擎對象206的主機。在本發明的一個實施例中，對於這一個或多個引擎對象206而言，平臺類對象204表示執行特定的作業系統的計算機。平臺類對象204維護部署在平臺類對象204上的引擎對象206的清單，啟動和停止引擎對象206，並且，如果引擎對象206崩潰，則重新啟動它們。平臺類對象204監控引擎對象206的運行狀態，並向客戶發布該狀態信息。平臺類對象204包括系統管理控制臺診斷實用程序，該系統管理控制臺診斷實用程序允許對執行平臺類對象204的計算機系統執行診斷和管理的任務。平臺類對象204也為分布式報警子系統提供警報。
引擎對象206支持一組應用對象210，這組應用對象210執行與應用程式關聯的監督過程控制和/或製造信息獲取功能。引擎對象206開始所有應用對象210的啟動。在調度程序對象的幫助下，引擎對象206也調度彼此有關的應用對象210的執行。引擎對調度程序註冊應用對象用於執行。該調度程序根據引擎所指定的配置相對於其他應用對象來執行應用對象。引擎對象206監控應用對象210的操作，並將發生故障的應用對象置於隔離狀態。通過將自動化對象所執行的運行時間應用程式更改保存/恢復到配置文件，引擎對象206支持使用檢驗點。引擎對象206維護名稱綁定服務，該服務將屬性引用(例如，tankl.value.pv)與應用對象210中的一個適當的應用對象綁定。
引擎對象206最終控制將如何執行應用對象。但是，一旦引擎對象206確定對應用對象210執行調度，就由調度程序208來控制其執行的實時調度。該調度程序支持包含方法RegisterAutomationObject和UnregisterAutomationObject的接口，從而允許引擎對象206將特定的應用對象加入預定操作的調度程序清單，或者從預定操作的調度程序清單中除去特定的應用對象。
應用對象210包括執行商業邏輯的多種不同的對象，這有利於促進在(例如)工業過程控制系統的上下文中執行特定的過程控制操作(例如，開啟泵、開動閥門)和/或信息搜集/管理功能(例如，根據所接收的域設備輸出信號值來發出警報)。應用對象的例子包括模擬輸入、離散設備和PID迴路。一類應用對象210經由設備集成對象(例如，OPC DAServer 118)來作用於過程控制系統(例如，PLC)所提供的數據。這些集成對象的功能是提供過程控制/製造信息源跟該監督過程控制和製造信息應用程式之間的橋梁。
在示範實施例中，應用對象210包括引擎對象和調度程序所訪問的應用接口。這些引擎對象訪問該應用對象接口，以便對應用對象進行初始化、啟動應用對象、以及關閉應用對象。這些調度程序使用該應用對象接口來開始該應用對象預定的執行。
已描述了被分層布置的監督過程控制和製造信息應用程式的主要組件，現在來看圖3-7，這些附圖標識構成以上所描述的對象結構的基元的屬性。首先參考圖3，該圖描繪了共同對象基元定義。共同基元被包含在所有這些應用對象(即平臺、應用引擎、調度程序、應用程式等)中。使用腳本屬性300來跟蹤與應用對象關聯的腳本。腳本屬性300包括從模板繼承的腳本以及特別為該特定的對象類型而創建的腳本。UDA(用戶定義屬性)屬性302引用關於對象的繼承的和新的用戶定義屬性。報警模式屬性304指出是否啟用警報，以及啟用警報的範圍。基於(based on)屬性306標識從其中獲得過對象的特定基礎模板。屬性308將標識屬性名稱的字符串存儲在對象中。包含名稱屬性310標識分配給容器內的對象的名稱。例如，對象可能會對應於「反應器」對象內所包含的一個「層次」。所部署的版本屬性312存儲整數，該整數標識關於所部署的對象的版本。派生屬性314標識從其中獲得過對象的實際模板。派生屬性314的內容不同於基於屬性306的內容。基於屬性306是從其中獲得過這個對象的基礎模板。派生屬性314是從其中創建過這個對象的直接模板。例如，模板層次如下所示$DiscreteDevice$PumpPump001$DiscreteDevice是從其中獲得新模板$Pump的基礎模板。從模板$Pump中創建實例Pump001。對象Pump001的「派生」屬性派生將會是$Pump。對象Pump001的「基於」屬性將會是$DiscreteDevice。
相對執行順序屬性316標識另一個對象，本對象與這另一個對象有相對的執行順序關係。除了標識另一個對象以外，屬性316還標識這些對象的相對的執行順序(例如，無、之前、之後等)。利用該相對執行順序信息來安排應用對象的執行。分層名稱屬性318為包括該對象(例如，Reactor1.level)的任何容器的對象存儲全名。IsTemplate屬性320指出該對象是模板還是從模板中實例化的對象。區域或容器對象內的AlarmInhibit屬性322提供切斷功能，以便對區域或容器內的所有對象禁止警報。報警模式屬性324指定對象的當前報警模式。如果啟用區域和容器，則該模式基於該對象的命令模式。否則，應用該容器或母區域的最被禁止的狀態。報警模式命令屬性326指定該對象的當前指定的報警模式。
本發明的該說明性例子支持對象層次。對象在區域屬性328中的車間/模型視圖的上下文中指定這種層次，區域屬性328指定對象所屬的區域。容器屬性330指定包含該對象的容器。如前面所解釋的，在各種不同的所部署的對象之中存在支持關係。特別是，平臺支持引擎，而引擎(經由區域)支持應用對象。這樣，主機屬性338標識對象的主機。
分類屬性332指定與該對象關聯的一類對象，從而促進了根據局部聯繫和/或功能來組織對象。該值是在分類列舉屬性334中被命名的各個種類之一。錯誤屬性336標識由該對象生成的錯誤。InAlarm標誌340存儲布爾標誌，該標誌指出對象中是否存在警報。只有當掃描狀態標誌342是真的(正在掃描該對象)並且該對象的警報被啟用時，該標誌才為真。通過用信號通知是否讓該對象進行/脫離掃描的掃描狀態命令344，來改變對象的掃描狀態。
安全組346允許為該對象指定特定的安全組，以便對特定種類的用戶限制該對象的訪問/使用。描述屬性348提供一個區域，用於存儲對象的簡短描述。標記名稱屬性350為對象指定唯一的標記。警告屬性352列出由對象呈現的任何警告。
已描述了這裡所述的所有對象的共同屬性，這裡將參照圖4來描述一組特定對象類型的屬性，以下從平臺基元的屬性開始。圖4中所標識的各個屬性涉及支持該對象/引擎/平臺支持層次。雖然未在圖4中被加以標識，但通過該平臺基元來提供一組屬性，從而允許平臺對象監控/報告計算機設備統計數字。該示範平臺基元中所包括(但圖4中不包括)的其他屬性涉及檢測和報告與計算機設備統計數字關聯的警報並且存儲這些統計數字。
RegisterEngine屬性400存儲用於登記新引擎的命令。在部署時間使用RegisterEngine屬性400，來對主機平臺註冊引擎。StartEngine屬性402存儲用於在該平臺上啟動特定的已部署的引擎的命令。StartHostedObjects屬性404所存儲的命令被傳遞到該平臺，以便啟動所有被支持的引擎，這些引擎是自動啟動和半自動啟動類型的引擎。StopEngine屬性406所存儲的命令用於停止該平臺上的特定的已部署的引擎。UnRegisterEngine屬性308所存儲的命令用於解除對該平臺上的以前所部署的引擎的部署。「引擎」屬性410存儲被部署在該平臺上的所有引擎的清單。EngineStates屬性412存儲由該平臺支持的所有引擎對象的當前操作狀態的清單。
圖5概述了與引擎基元關聯的一組屬性。外部名稱屬性500存儲被用於外部引用的字符串。內部名稱屬性502存儲被用於內部引用的字符串。引用計數屬性504存儲引用該引擎對象的對象數量。當引用數量達到零時，在該引擎的外部，沒有客戶引用該引擎上的任何自動化對象屬性。這有助於操作員確定停止該引擎所帶來的影響(將影響多少客戶)。對象屬性506是包括由該引擎對象支持的一組所有的對象的數組。啟動類型屬性508標識將如何啟動引擎對象(例如，自動、半自動、手動)。CanGoOnscan屬性510指出是否可以將引擎對象置於掃描。BindReference屬性512是被用於將引用(例如，pump001.inlet.PV)轉為句柄的命令。通信基礎結構使用這些句柄，以便在運行時間定位對象。AutoRestart屬性514存儲布爾值，該布爾值指出是否一檢測到故障就應該自動重新啟動該引擎對象。CheckpointFailedAlarm屬性516所存儲的值指出在最後的嘗試期間，檢查被支持對象的最後嘗試是否已失敗。在將要壓制由該引擎上的對象生成的警報之前，在引擎對象所發出的每秒的警報中，AlarmThrottleLimit屬性518存儲值。EngineAlarmRate屬性520指出在最後一次完整的掃描期間被登記在引擎上的警報數量。AlarmsThrottled屬性522指出引擎對象在這最後的掃描期間壓制過警報。
提供一組屬性，以便處理腳本執行。ScriptExecuteTimout屬性524存儲同步腳本的時限，以便在引擎對象發出警報之前完成執行。ScriptStartupTimeout屬性526存儲同步腳本的時限，以便在將要發出警報之前進行啟動。ScriptShutdownTimout屬性528存儲同步腳本的時限，以便在將要發出警報之前進行關閉。PublisherHeartbeat屬性530存儲與秒數相對應的值，在假定該引擎已發生故障之前，引擎對象將等候來自另一個引擎對象的心跳消息達這些秒數。過程ID532標識被分配給引擎過程的唯一的標識符。
引擎對象也包含與管理應用對象關聯的一組命令屬性。CreateAutomationObject屬性534是用於創建應用對象的命令屬性。DeleteAutomationObject屬性536是用於刪除應用對象的命令屬性。StartHostedObjects屬性538是用於啟動被支持的應用對象的命令屬性。
參考圖6，概述包含在調度程序基元內的、對於調度程序對象而言是獨一無二的一組屬性。每個調度程序對象包括內部名稱屬性600和外部名稱屬性602。StatsAvgPeriod 604所存儲的值表示該調度程序獲取被存儲在以下所描述的屬性內的統計數字的平均周期。CheckpointPeriodAvg屬性606標識在當前的平均周期期間各個檢查點之間的當前平均次數。ExecutionTimeAvg屬性608所存儲的值表示每一掃描周期執行所有這些對象的時間數量。HousekeepingTimeAvg屬性610存儲與每一周期的平均時間相對應的值，以便完成內務操作。TimeIdleAvg屬性612存儲表示每一周期的平均空閒時間的值。TimeIdleMax屬性614存儲表示所記錄的最多空閒時間的值。TimeIdleMin屬性616存儲表示所記錄的最少空閒時間的值。InputMsgSizeAvg屬性618存儲在平均周期中的輸入消息平均尺寸。InputMsgsProcessedAvg屬性620存儲一個值，該值表示該平均周期期間的每一掃描周期所處理的消息總容量(用字節表示)。InputMsgsQueuedAvg屬性622存儲在該平均周期期間的每一掃描周期中排隊的消息的平均數量。InputMsgsQueuedMax屬性624存儲自從上次重置這些統計屬性之後被存儲在屬性622中的最大平均數。
InputQueueSizeMaxAllowed屬性626存儲在網絡消息交換輸入隊列中所容許的排隊的消息的最大尺寸。InputQueueSizeAvg屬性628存儲在該平均周期期間用字節表示的該輸入隊列的平均尺寸。InputQueueSizeMax屬性630存儲自從上次重置這些統計屬性之後被存儲在屬性628中的最大平均數。
TimeInputAvg屬性632存儲表示在當前周期期間處理輸入消息所要求的平均時間的值。ObjectCnt屬性634存儲與當前正由調度程序對象處理的應用對象的當前數量相對應的計數值。ObjectsOffScanCnt屬性636指示當前未掃描的應用對象的數量。TimeOutputAvg屬性638存儲在一個周期期間處理輸出消息所要求的平均時間量。StatsReset屬性640指示對為調度程序而描述的沒有被定期重置的統計屬性進行重置的請求(例如，最大值)。ScanCyclesCnt屬性642存儲一個值，該值指示自從上次通過StatsReset屬性640來重置這些屬性之後的周期數量。ScanOverrunsCnt屬性644指示自從上次StatsReset之後一個掃描周期結束而沒有完成對所有對象的掃描的次數。ScanOverrunsConsecutiveCount 646存儲其中發生超時的當前數量的連續周期。ScanOverrunHighLimit屬性648存儲關於連續超時的警報高限，以引發被存儲在ScanOverrunCondition屬性650中的警報。ScanPeriod 652存儲表示該調度程序的周期時間的值。
注意，與特定的對象類型關聯的屬性不局限於這些特定的對象基元類型。實際上，所有對象類型都包括以上所描述的基元中的至少兩個基元。所有對象類型都利用共同對象基元。此外，平臺對象包括以上所描述的調度程序、引擎和平臺基元的各個屬性。引擎對象包括該調度程序的各個屬性以及這些引擎基元。
參考圖7，一組基元與應用對象有關聯。每種類型的應用對象都有其自己的一組基元。這些基元包含商業特定邏輯以及對於這些基元的功能而言是獨一無二的那組屬性。可以跨越不同的應用對象類型來重用這些基元。
圖7中描繪了與模擬設備應用對象關聯的一組示範基元。被標示為「AnalogDevice屬性」的基元700包含客戶將會感興趣的一組模擬設備特定的屬性。PV.Input 701是經由設備集成對象(例如，PLC1)從域設備讀取數據的基元。PV.Output 702是經由設備集成對象將數據寫入該域的基元。「換算」703是對從該輸入基元(PV.Input 701)讀取的數據執行線性或平方根換算的基元。LevelAlarms 704是一種基元，如果AnalogDevice基元700中的過程變量超過或低於所配置的值，則該基元生成警報。PV.RoC 705是一種基元，如果PV增加或減少的速度比預置的限制快，則該基元生成警報。SP 706是一種基元，當客戶想要修改PV.Output 702寫入的那個值時，他們寫入該基元。PVDev 707是一種基元，如果(經由基元701)從域設備被讀入的值偏離(經由基元702)被寫入該域設備的值達某個數量，則使用該基元來生成警報。CtrlTrack 708是被用來允許該調整點和PV基元跟蹤從該外部設備被驅動的變化的基元。已描述了實現本發明的監督過程控制和製造信息應用程式的基本構件塊，現在來看概述被用來執行這種應用程式的方法的一組序列圖。參考圖8，序列圖描繪了用於啟動和停止實現分層支持關係的應用程式的各個步驟。在階段800期間，計算機系統上的引導程序過程向已裝載的平臺對象發出啟動平臺請求。作為響應，在步驟802期間，該平臺過程向該引導程序接口發出調用，以請求該引導程序啟動由該平臺對象支持的所有這些應用引擎。在階段804期間，該引導程序過程創建具有上文所討論的各個屬性的應用引擎對象。
在階段806期間，該應用引擎過程啟動其所有被支持的應用對象。在階段808期間，該應用引擎也對調度程序過程註冊這些被支持的應用對象。通過註冊應用對象，可以將那個應用對象加入該調度程序在每個掃描周期期間進行掃描的那組應用對象。在階段810中，該應用引擎向該調度程序發出命令，以便開始執行/掃描已啟動和已註冊的應用對象。其後，在階段812中，該調度程序執行這些已註冊的應用對象。在每個掃描周期期間，定期進行這類執行。
該調度程序繼續根據監督過程控制和製造信息系統應用程式來定期地掃描這些已註冊的應用對象，直到接收關閉命令為止。特別是，在階段814期間，該引導程序過程響應於作業系統關閉命令，向該平臺過程發出關閉命令。在階段816期間，該平臺過程將停止引擎命令返回到該引導程序，以便開始關閉由該平臺過程支持的所有引擎。作為響應，在階段818期間，該引導程序向該應用引擎發出停止的請求。該引導程序將等候該應用引擎停止。但是，在一段時期後，如果該應用引擎還沒有停止，該引導程序將請求該作業系統關閉該應用引擎過程。
在正常的操作條件下，在階段820期間，該應用引擎向該調度程序發出命令解除對該引擎的被支持應用對象的註冊。另外，在本發明的一個實施例中，該引擎請求其被支持的應用對象關閉。但是，在本發明的選擇性實施例中，該調度程序響應於該解除註冊命令來發出該關閉請求。
注意，在以上所描述的示範實施例中，這些引擎對象和平臺對象跟該引導程序過程進行通信，並且處理該監督過程控制和製造信息應用程式關聯於在其上執行該應用程式的物理計算設備配置的各個方面。但是，這些應用對象本身只根據平臺獨立接口跟該引擎和調度程序進行通信。支持這些應用對象的這一個或多個引擎對象使這些應用對象與其上執行這些應用對象的計算機系統的特徵隔離。這樣，這些應用對象獨立於這些物理計算設備配置來加以執行。雖然這些應用對象被限制在具有同一區域內所指定的其他應用對象的同一引擎上加以執行，但是，它們沒有受到在系統內的多個有能力的引擎和/或平臺中的一個特定的引擎和/或平臺上加以執行的任何要求的限制。因此，移動包括一組應用對象的區域對在受影響的引擎上運行的其他應用對象的執行有最小的影響。
參考圖9，序列圖展示了與其引擎對象主機有關的應用對象的操作獨立性，以及在另一個主機引擎上再部署應用對象的能力。從階段900開始，引擎A向調度程序A發出啟動命令，以便開始對應用對象A的定期執行/掃描。在階段902期間，調度程序A定期激活應用對象A，以便聯合包括多個應用對象的應用程式來執行其商業邏輯。
隨後，應用程式工程師決定將應用對象A移植到不同的計算機平臺上的引擎B。進行這種變化的一個原因是隨著系統的發展，減少計算機設備上的計算負擔。該用戶在階段904期間向引擎A發出除去應用對象A的請求。作為響應，在階段906期間，引擎A向調度程序A發出停止掃描應用對象A的請求。在階段908期間，引擎A向應用對象A發出關閉的命令。換句話說，引擎A和調度程序A的操作不會受到除去應用對象A的影響。
在本發明的一個實施例中，該應用程式分布在多個計算設備中，並且，每個計算設備裝備有促進執行應用對象的應用層次的平臺、引擎和調度程序對象。跨越多個硬體平臺的較低層支持功能的複製提供了某種程度的平臺獨立性，該平臺獨立性允許對應用對象進行再定位，而不會影響該應用程式的操作。這樣，在階段910期間，該用戶將應用對象A加入不同的計算機上的引擎B。在階段912期間，引擎B對新近增加的應用對象A進行初始化。例如，初始化階段912包括在啟動應用對象之前由該應用對象執行的任何自定義初始化(例如，類變量的初始化、緩存由該應用程式所使用的接口等)。在階段914中，引擎B向應用對象A發出啟動命令。這時，該對象假定其所有的基元已被初始化，並且，它能夠根據這些基元中所維護的屬性來執行任何初始計算。在階段916期間，引擎B對這個新的計算平臺上的調度程序B註冊執行的應用對象A註冊。其後，在階段918中，調度程序B定期提示應用對象A執行其商業邏輯。在本地並在連接各個引擎的網絡上呈現執行應用對象A的結果。這樣，將應用對象A再定位到引擎B不影響涉及應用對象A的數據訪問。
通過消息交換裝置進行對象間通信在本發明的一個實施例中，這些應用對象通過邏輯名稱(而不是物理地址)來引用其他對象。這樣，就同一應用程式內的應用對象而言，這些應用對象之間的通信與包含該應用對象的網絡的基礎物理配置相隔離。被嵌入這些平臺和引擎對象內的該應用程式的一個組件(被稱作「消息交換裝置」)允許應用對象從位於執行該分布式應用程式的網絡內的任何地方的其他對象中檢索(獲得)數據，並將數據發送(設置)到這些其他的對象。信息交換裝置是允許由邏輯名稱(而不是物理網絡地址)來指定目標的對等通信基礎結構。這樣，允許這些應用對象進行通信，而無須考慮數據請求的預定接收者的物理位置。這也允許開發應用程式的應用對象層，而無須考慮最終將這些應用對象部署在哪裡。在本發明的一個實施例中，在應用引擎所執行的本地消息交換裝置(LMX)與平臺所執行的網絡消息交換裝置(NMX)之間劃分該消息交換裝置，以便允許在用於執行分布式應用程式的網絡上所連接的各個計算設備之間傳達命名請求。在本發明的另一個實施例中，由這些引擎來執行LMX和NMX功能。這種方案避免了在該平臺對象執行NMX的情況下所要求的額外的、過程之間的通信。
被併入這些引擎對象(例如，應用引擎對象)的LMX所提供的服務允許應用對象訪問其他對象上所維護的、作為屬性的數據。當使用LMX服務來訪問目標數據時，應用對象指定表示與對象關聯的一段數據的字符串(例如，以「ObjectB.AttributeA」的形式指定的屬性)。利用這個字符串，LMX定位與該對象關聯的數據(潛在地請求該平臺所提供的NMX服務來訪問位於網絡中的另一個計算設備上的目標對象)。LMX將與該對象關聯的數據返回到請求該數據的應用對象。此外，該消息交換裝置保證消息傳遞的認證。所以，當應用對象將消息發送到其他應用對象時，它們接收到確認該消息的目標接收或沒有接收到該消息。
舉例來講，該應用引擎的LMX包括一組接口。這組接口包括IMxSupervisoryConnection和IMxUserConnection。IMxSupervisoryConnection接口定義應用對象用來訪問來自車間中的物理設備的信息的方法。被用於這個接口上的方法包括SupervisoryRegisterReference、SupervisoryGetAttribute和SupervisorySetAttribute。SupervisoryRegisterReference方法被應用對象調用，以便通知消息交換裝置訪問屬性的值的請求即將來臨。SupervisorySetAttribute方法被應用對象用來指導消息交換裝置修改先前的SupervisoryRegisterReference調用中所指定的屬性的值。SupervisoryGetAttribute方法被應用對象用來指導消息交換裝置檢索先前的SupervisoryRegisterReference調用中所指定的屬性的值。
IMxUserConnection接口所定義的方法被應用程式用來顯現從車間中的物理設備中檢索到的數據。用於這個接口上的這些方法包括UserRegisterReference、UserGetAttribute和UserSetAttribute。這些方法十分類似於上文所描述的ImxSupervisoryConnection接口的各種方法。一個不同之處是IMxUserConnection接口方法中的各種方法通過允許經由回收機制(而不是該ImxSupervisoryConnection所利用的輪詢機制)的數據更新，來適應用戶接口客戶。
利用一組結構來執行該消息交換裝置的功能。MxReference結構是「MICROSOFT組件對象模型」(COM)對象，它實現接口ImxReference，標識其值將由應用對象來訪問的對象的屬性，並且被傳入方法SupervisoryRegi sterReference和UserRegisterReference。消息交換裝置使用MxReferenceHandle(整數值)來為應用對象提供檢索由MxReference提到的值的位置透明的工具。當成功地完成SupervisoryRegisterReference或UserRegisterReference調用時，該MxReferenceHandle被該消息交換裝置返回到應用對象。應用對象將該MxReferenceHandle傳入用於獲得並設置屬性(例如，UserSetAttribute、UserGetAttribute、SupervisorySetAttribute和SupervisoryGetAttribute)的方法調用。
MxHandle結構標識對象的屬性的性質。該MxHandle標識該對象所屬的平臺和引擎。該MxHandle包括兩種結構MxAutomationObjectHandle和MxAttributeHandle。MxAutomationObjectHandle是被用來表示對象在整體系統內的位置的數據結構。MxAttributeHandle數據結構被用來標識該對象內的屬性的這種性質。消息交換裝置在內部使用MxAttributeHandle結構來迅速定位對象的屬性。
MxAutomationObjectHandle數據結構包括五個域galaxy系統、平臺、引擎、對象和籤名。galaxy系統域標識引用的對象所屬的通用系統。平臺域標識與該引用的對象關聯的平臺對象。引擎域標識該對象的引擎。對象域標識對象。籤名域存儲從該對象的名稱中獲得的值，並且防止當再定位對象時會發生的配置失配。
MxAttributeHandle數據結構包括七個域primitiveID、attributeID、propertyID、index1、index 2、index 3和籤名。primitiveID域標識自動化對象內的基元。基元是在(例如)應用對象中執行特殊操作的助手對象。attributeID對所標識的基元內的特定屬性進行標識。PropertyID標識屬性的性質。索引域1、2和3將指數提供到三維數組中。籤名域存儲從該MxAttributeHandle的內容中獲得的檢驗和值，以防止配置失配。
注意，在本發明的一個實施例中，該消息交換裝置包括額外的數據結構和接口。精通該技術領域的人將會知道這類額外的接口和結構。還要注意，本發明不局限於一些系統，這些系統利用消息交換裝置為監督過程控制和製造信息應用程式內的一組應用對象的對象之間的通信提供硬體/部署獨立的消息服務。
模型部署的多幅視圖/後期綁定所提出的應用結構的另一個方面是對象內的聯繫的規範。以下所討論的各種聯繫允許配置組件(這裡被稱作「集成開發環境」(IDE))在各種視圖(至少包括(邏輯)模型視圖和(物理計算)部署視圖)中過濾並顯示一組相關的對象。通過應用程式配置的其顯示視圖，該IDE允許用戶在包括多個計算設備的計算機網絡中設計並部署應用程式。
這些應用程式配置作為「包」被存儲在配置資料庫124內。包框架子系統所提供的接口允許該IDE存儲並檢索這些包的對象。包框架使用關係資料庫來存儲包數據及關於這些對象跟其他對象的聯繫/關係的知識。該IDE詢問包框架，以便根據與對象有關的指定的聯繫來傳遞對象清單。例如，該IDE可以請求包框架從分組中檢索由命名引擎支持的對象。
開發者經由該IDE和包管理器，在各個對象之間建立前述的聯繫(或「關係」)。舉例來講，這類聯繫包括以下預定義的指派關係主機、區域、容器、引擎和平臺。以下討論這些關係中的每種關係。
在運行時間使用主機關係來指示對象在哪裡執行。另外，可能直到部署對象的主機，才部署該對象。應用對象由區域對象支持，區域對象由引擎對象支持，而引擎對象由平臺對象支持。區域關係建立對象的邏輯分組，並提供用於收集由被分類在該區域之下的對象發出的事件和警報的工具。容器關係指定兩個對象之間的弱耦合，並且只在該應用邏輯的上下文中有意義。例子被包含在「Tank」對象內部的「Valve」對象。允許所包含的對象獲取這些對象的容器的上下文內的層次名稱。舉例來講，用作入口的閥門被分配別名「入口」，並且得到「Tank.Inlet」的層次名稱。對象的引擎是實際上執行該對象的引擎。對象的平臺是在其上部署有該對象的計算機設備上運行的唯一的平臺對象。對象可能具有所有這五種關係，但只有一個對象可能與這些關係中的任何一種關係相關聯。例如，只可以將應用對象分配給唯一的一個區域。
模型視圖按照受控車間過程內的車間/過程設備之間的邏輯聯繫來描繪該應用程式(例如，物理車間布置的表示)。部署視圖描繪了這些物理計算機設備，以及該模型視圖中所標識的實例化的對象對這些計算機設備和在這些計算機設備上執行的引擎的指派。派生視圖描繪了從模板中被實例化的對象的來源(從基礎模板到實例的所繼承的性質關係)，以便執行這些模型視圖元件的功能。
舉例來講，圖1展示在物理上被部署到兩臺應用伺服器計算機100和102的應用程式。作為選擇，通過在根據應用程式來執行監督過程控制並/或提取製造信息的過程中可視地描繪應用對象的角色，向用戶介紹該應用程式。現在參考圖10，根據該車間過程中的應用對象的角色，在車間模型中描繪車間過程應用程式。為了說明性地描繪本發明的示範實施例，這個說明性例子被是按比例縮小的。精通該技術領域的人將容易理解本發明可應用於比這個例子複雜得多的眾多不同的工業/車間監控/控制應用程式。
具有受控出口閥的送料鬥H1 1000將初級產品傳送到輸送機C1 1002，該輸送機可被控制向左、右運轉或被禁止使用。輸送機C1 1002將該未加工的產品倒入混合器M1 1004和混合器M2 1006。通過分別打開混合器M1 1004和混合器M2 1006的閥門V1 1012和V2 1014，可允許該未加工的產品傳入這些混合器。混合器M1 1004和混合器M2 1006分別包括可控制的攪拌器A1 1008和A2 1010。混合產品落入送料鬥H2 1016和H3 1018。選擇性地打開送料鬥H2 1016和H3 1018，以允許該混合產品落在向右運轉或被禁止使用的輸送機C2 1020上。當被啟用時，輸送機C2 1020將該混合產品落到升降機E1 1022上。升降機E1 1022將該混合產品放到向右運轉的輸送機C3 1024上。輸送機C3 1024將該原料放在能夠向左、右運轉的分發輸送機C4 1026上，從而可以在第一個雙態門D1 1028與第二個雙態門D2 1030之間分發該混合產品。可以控制門D1 1028將成品指引到料箱B11032或B2 1034中。可以控制門D2 1030將成品指引到料箱B3 1036或料箱B4 1038中。
圖10中所描繪的上述生產流水線很簡單，因此相對比較容易理解，而在大多數情況下，過程非常複雜，包括成百上千、甚至成千上萬個獨特的傳感器和受控組件。在這類實例中，將跟這些傳感器和受控組件相對應的應用對象邏輯上在區域內分組。在運行時間內利用應用對象的邏輯分組，以便為警報和事件管理提供特定應用對象的統一處理。例如，可以由該區域對象內的單一指定來禁止特定區域中的所有警報。通過檢驗被支持對象的「所要求的主機特性」和該支持區域對象所指定的「被支持的特性」，來確定該主機區域和被支持對象的兼容性。當建立這些對象時，建立了這些對象屬性。如果該「所要求的主機特性」適合該「被支持的特性」，那麼，通過將合適的值分配給被支持對象，來完成主機指派。通過在應用程式或區域對象的共同基元的區域屬性328中指定區域名稱，將對象放置在區域內。
區域本身可以在層次方案中的其他區域內分組。舉例來講，通過在被支持區域對象的區域屬性328中指定另一個「主機」區域的名稱，可以實現將一個區域分配給該主機區域。區域與子區域之間的關係不限於在相同的引擎上執行。這樣，當監督過程控制和製造信息應用程式的應用對象被部署在包括多個平臺對象(對應於多個計算機設備)和引擎對象的系統內時，可以將區域內的子區域分配給不同的應用引擎。但是，在本發明的一個實施例中，子區域內所指定的應用對象被限制部署在相同的應用引擎上。這種限制確保可處理區域中的所有應用對象，而不會有節點之間的通信延遲。
舉例來講，區域對象包括促進以上所描述的功能的以下屬性警報信息、禁止所有警報、禁止顯示所有警報、子區域清單。
參考圖11，展示了圖10中相關過程組件邏輯分組為區域。該修訂的過程圖解將該系統描繪成一系列區域，這一系列區域包括在邏輯上被分組的受控過程組件。原料存儲區1100包括送料鬥H1 1000。生產區1102包括輸送機C11002、line1區1104(包括混合器M1 1004、閥門V1 1012和送料鬥H2 1016)和line2區1106(包括混合器M2 1006、閥門V2 1014和送料鬥H3 1018)。分發區1108包括輸送機C2 1020、升降機E1 1022、輸送機C3 1024、輸送機C4 1026、雙態門D1 1028和雙態門D2 1030。成品存儲區1110包括料箱B11032、B2 1034、B3 1036和料箱B4 1038。這組子區域在單一過程車間區域1120之下分組。
已描述了示範車間過程和觀察涉及該車間過程的應用程式所採用的兩種替換方法(即車間模型視圖和應用對象部署視圖)，現在描述配置實用程序接口，該配置實用程序接口根據這兩種替換視圖來顯示這些應用組件。簡要地參考圖12，由配置實用程序生成的局部完成的模型視圖用戶接口描繪用樹形表示的區域層次。該樹形結構呈現了圖11中所描繪的過程車間中所指定的各個區域的高層模型視圖。這幅模型視圖不完全，因為它沒有標識被分組在所標識的區域內的應用對象以及應用對象的包含關係。
參照該示範樹形結構，在該層次區域表示的最高層處，指定了與過程車間區域1120相對應的過程車間節點1200。一組二級節點(對應於被分組在過程車間區域1120內的子區域)從過程車間節點1200分支出來。RawMaterialStore節點1202、「生產」節點1204、「分發」節點1206和FinishedProductStore節點1208分別對應於原料存儲區1100、生產區1102、分發區1108和成品存儲區1110。從「生產」節點1204分支出來的線路1節點1210和線路2節點1212對應於被分組在圖11中的生產區1102內的line1區1104和line2區1106。該視圖允許技工迅速標識並指定用於定義控制應用對象(例如，報警行為等)的策略的邏輯分組。
在描述圖12中的模型視圖的擴展版本(標識所標識的區域內的應用對象和複合物)之前，來討論對象從模板的派生。圖10中所標識的每個組件對應於應用對象。在本發明的一個實施例中，從對象模板中實例化應用對象。派生視圖展示從其中獲得由應用程式的當前模型指定的應用對象的所有這些類型的模板。
從其中獲得應用對象的這組候選模板是可擴展的。為用戶提供了工具包，該工具包包括基礎模板和編輯器，用於定義用戶從其中建立應用對象的定製的新模板。基礎模板(其中，$表示模板)的例子有$DiscreteDevice-一種狀態機，可以將它配置成創建表示圖10中所描繪的主要輸送機和閥門的應用對象，以及$UserDefined-一種簡單的對象模板，它只包含該共同基元，並且，通過增加腳本和屬性來模仿跟這些料箱和送料鬥相對應的應用對象，用戶可從其中在該配置環境內建立擴充部分。
參考圖13，說明性地描繪了由所生成的派生視圖呈現的示範派生視圖。參照圖13，在圖10中所陳述的例子的情況下，用戶從$DiscreteDevice基礎模板中獲得$Valve、$SliceGate、$Agitator和$Conveyor自定義應用對象模板類型。在$Conveyor模板之下，該用戶進一步定義$SingleDirectionConveyor、$BiDirectionalConveyor和$Elevator模板類型。在$UserDefined基礎模板之下，該用戶獲得過$Vessel應用對象模板。進一步對該$Vessel模板加以改進，以便獲得$Hopper和$Bin應用對象。參照圖13，這些基礎模板佔有該層次派生樹形結構的最高層，該層次派生樹形結構根據用戶對特定模板的指定，由配置視圖發生器來呈現。從這些基礎模板中獲得的對象模板由來自這些基礎模板節點的分支來加以標識。如圖13中所描繪的，可以從其他導出對象中獲得對象。在這類情況中，子模板繼承其母模板的指定的特徵。子模板與其母模板之間的派生派生關係被註冊在來自該模板對象的屬性314的派生中。
在此揭示模板結構的另一個方面(應用對象的容器屬性330中所指定的)應用對象包含以及來自一組先前定義的對象模板的複合對象模板的創建。在本發明的一個實施例中，包含局限於相同的對象類型。這樣，區域對象只可以包含區域對象，應用對象只可以包含其他的應用對象。包含其他對象的對象在這裡被稱作「複合物」。單獨存在以便包含其他對象的對象被稱作「合成物」。
簡要地參考圖14a和14b，提供了複合應用對象模板的例子-在這種情況下是$MixerVessel複合對象模板，它包括被分配標記名稱「入口」的閥門對象、繼續攜帶標記名稱「攪拌器」的攪拌器和已被分配標記名稱「容器」的混合器。這些模板所包含的名稱屬性310對應於這三個所包含的對象中的每個對象。完整的層次標記名稱(例如，MixerVessel.Inlet)被存儲在關於這三個所包含的對象中的每個對象的層次名稱屬性318中。為每個所包含的對象的容器屬性330分配字符串「MixerVessel」。圖14a示意地描繪了包含混合器容器方案的圖10中所描繪的過程車間的一個部分。圖14b中描繪了複合模板的模型視圖，它展示該$MixerVessel應用對象模板與其所包含的(重命名的)應用對象之間的包含關係。在本發明的一個實施例中，當在實際的應用程式內進行實例化時，複合應用對象內所包含的所有應用對象在屬性338中指定相同的主機，並且按要求在屬性328中指定相同的區域。也可應用於其他對象(服從任何部署限制)的這種包含層次通過支持可以從其中建立應用程式的邏輯構件塊(包括許多較小的應用對象)的創建，來協助系統開發者開發系統。
在本發明的一個實施例中，該IDE所支持的「包含」功能促進經由圖形用戶接口「拖放」操作在各個對象之間建立包含關係。為了在源和目標(容器)應用對象之間建立包含關係，開發者選擇用戶接口上所顯示的源應用對象，拖動該目標(容器)對象之上的源應用對象，然後將該源應用對象放在該目標應用對象上。在該IDE確認這兩個對象之間的兼容性(即，它們都是應用對象)之後，該IDE(通過該包管理器實用程序)在該源對象中設置這些主機、區域和容器屬性。特別是，將區域屬性328設置為該目標對象的區域，將主機屬性338設置為該目標的主機，並且將容器屬性330設置為該目標對象的名稱。這時，也用該開發者所提供的名稱來填充該來源的所包含的名稱屬性310和層次名稱屬性318。
再來參考圖13，該$MixerVessel複合應用對象模板被分配該$UserDefined基礎模板節點之下的分支，並且指定該複合物的各個應用對象模板元件之間的包含關係。另外。將從$Vessel中獲得的$MixerVessel.Vessel模板放置在該$Valve模板節點之下。將從$Agitator中獲得的$MixerVessel.Agitator模板放置在該$Agitator模板節點之下。通過在每個這些複合元件中的容器屬性330中指定該$MixerVessel模板對象，來註冊包含關係。由該派生視圖樹形結構內的$MixerVessel.Inlet、$MixerVessel.Agitator和$MixerVessel.Vessel對象模板表示中放置在前面的「$MixerVessel」在圖13的派生視圖樹形結構中指示該包含關係。
屬性鎖定及其對模板中的變化傳播的影響是這裡所揭示的示範配置實用程序的派生派生結構的其他方面。該派生派生結構允許對象模板內的信息被傳播到導出對象，或者作為選擇，為可以被開發者覆蓋的導出模板指定默認值。在本發明的一個實施例中，通過存儲對鎖定屬性的母副本的引用，來自動影響傳播。
模板或實例中的屬性可以被解除鎖定，可以被鎖定在雙親中，或者可以被鎖定在自身中。模板和實例都可以具有被解除鎖定的屬性。被解除鎖定的屬性是可讀-寫的，並且，該對象具有自己的該屬性值的副本-即，它不與導出對象共享。模板(而不是實例)可以具有被鎖定在自身中的屬性狀態。在被鎖定在自身中的屬性的情況下，該值是可讀-寫的。導出對象沒有得到自己的該屬性值的副本，但卻通過參考其中鎖定該屬性的起源來共享該鎖定值。被鎖定在自身中的屬性的子部分中的屬性狀態是「被鎖定在雙親中」。這樣，被鎖定在自身中的模板屬性的值的變化傳播到所有的子部分。模板和實例都可以具有被鎖定在雙親中的屬性。被鎖定在雙親中的屬性是只讀的。
向配置客戶暴露用於獲得和設置屬性的鎖定狀態的接口。該客戶獲得對該屬性的引用，並設置其鎖定狀態。是否允許改變屬性並且/或者將此變化傳播給導出的子部分取決於是否鎖定模板中的特定屬性。鎖定屬性有兩個結果。首先，無法在導出的模板或實例中修改被鎖定在雙親中的屬性。其次，可以改變模板中的被鎖定在自身中的屬性，並且，通過從包含該鎖定屬性的模板中獲得的所有模板和實例，來傳播該變化。另一方面，如果屬性未被鎖定，那麼，該屬性指定可以在導出模板中被覆蓋的默認值。另外，如果改變非鎖定屬性的值，那麼，該變化不被傳播到導出的模板。
在建立將要被用於圖10中所標識的應用對象的一組模板之後，根據所提出的監督過程控制和製造信息應用程式，從這些模板中創建這些應用對象實例。使用圖13中所定義的模板和圖10中所描繪的示範過程車間來呈現以下的應用對象$MixerVessel被用於「混合器」M1和M2；$Hopper被用於「送料鬥」H1、H2和H2；$SingleDirectionConveyor被用於輸送機C2和C3；$BiDireetionalConveyor被用於輸送機C1和C4；$SlideGate被用於「門」D1和D2；以及，$Bin被用於「料箱」B1、B2、B3和B4參考圖15，硬體派生視圖描繪了來自對象模板的引擎對象和平臺對象的來源。當決定將具有特殊的引擎和/或平臺要求的區域分配或再定位到哪裡時，這種視圖是有益的。節點1500對應於基於WINDOWS作業系統的平臺模板。一組平臺實例(對應於從基於WINDOWS作業系統的平臺模板中獲得的平臺對象)從節點1500分支出來，並且對應於圖1中所標識的每臺個人計算機。節點1510對應於應用引擎模板。從該應用引擎模板中獲得的一組應用引擎實例從節點1510分支出來，並且對應於圖1中所描繪的應用引擎。節點1520對應於觀察引擎模板。一組觀察引擎實例從節點1520分支出來，並且對應於圖1中所描繪的觀察引擎。節點1530對應於PLCNetwork設備集成對象模板。從節點1530分支出來的一組實例對應於圖1中所標識的設備集成對象，這些設備集成對象支持對OPC伺服器116和118的配置。最後，節點1540對應於PLCObject設備集成對象模板。從節點1540分支出來的一組實例對應於圖1中所標識的設備集成對象。
圖16展示圖10和11中所描繪的過程應用程式的模型視圖。該模型視圖顯示了由對象(包括應用對象和區域)指定的區域支持和包含關係。為了描述該車間方案，該模型視圖標識在邏輯上被分組在一起的對象。該模型視圖允許用戶迅速指定將要在特定的策略(例如，報警等)之下統一處理的對象。舉例來講，該模型視圖包括與圖11中所指定的區域相對應並且在圖12的區域樹形結構中有所描繪的節點。樹1600的葉節點標識這些應用對象和它們對所標識的區域的指派。另外，該模型視圖樹形結構描繪了諸如從(以上參照圖13所討論的)$MixerVessel複合模板中實例化的一組複合容器對象MV1和MV2的複合容器。
根據在特定應用程式之下所指定的對象的區域和容器屬性，由模型視圖發生器來呈現模型視圖。在本發明的一個實施例中，當用戶尋求創建該聯繫時，確定區域/容器與被分組/被包含的對象的兼容性。通過將該母對象的支持特性與該被分類/被包含的子對象的需求進行比較，可以確定這種兼容性。另外，在本發明的一個實施例中，要求容器內的所有對象都指定相同的區域。
區域可以是有層次的。這樣，區域可以包括區域，並且，母區域為其子區域中的所有對象收集警報統計數字。在圖16所描繪的模型視圖層次樹形結構中，從該樹形結構的最高層開始，如果沒有為區域對象指定區域，那麼，該區域對象(例如，ProcessPlant 1602)被直接連接到該根節點(樹形結構的最高層)。在下一層處，ProcessPlant 1602的子區域(即RawMaterialStore 1604、「生產」1606、「分發」1608和FinishedProductStore 1610)作為分支被連接在ProcessPlant 1602節點之下。在示範應用程式模型樹1600中，來自這些子區域的分支包含應用對象(即送料鬥H1、輸送機C1-C4、門D1-D2、升降機E1和料箱B1-B4)和額外的子區域(即「生產」1606子區域中的Line1和Line2)。Line1和Line2子區域都包括複合物(即混合器容器MV1和MV2)。這些複合物MV1和MV2的葉節點標識這些複合對象所包含的對象。在該特殊的例子中，MixerVessel複合物MV1包括攪拌器A1、容器M1和入口閥V1。MixerVessel複合物MV2包括攪拌器A2、容器M1和入口閥V1。
圖17展示該應用模型的區域對圖1中所描繪的硬體和平臺的示範部署視圖。該部署視圖直觀地描繪了應用程式的各種對象執行的地方。所以，根據由對象指定的支持(屬性338)和包含(屬性330)關係，來呈現部署視圖。不限制子區域對象在作為指定的母區域(在屬性328中)的相同的應用引擎上執行，並且，當呈現該部署視圖時，不應用由對象指定的各種區域關係。ApplicationObjects由其區域來「支持」(屬性338)，所以，該部署視圖展示與其區域的ApplicationObject關係。這樣，部署視圖(和嵌套的區域對象的實際部署)沒有反映出與在各個區域對象之間被指定的各種層次區域模型關係關聯的警報/事件集中和傳播。
圖17中沒有顯示這些應用對象。但是，部署視圖發生器根據那些對象內的主機/容器指定，將這些應用對象安排在合適的區域之下。在本發明的一個實施例中，按要求，應用對象的指定主機和區域是相同的。所以，引用區域對象的所有應用對象都在該區域對象的主機屬性338中所標識的同一引擎對象上被加以執行。該要求確保為特定區域之下的應用對象而保存的警報和數據被局部地在同一計算機設備上維護。如果應用對象在屬性330中指定容器(複合應用對象)，那麼，當生成部署視圖樹時，該命名容器取代該命名區域主機(即，複合物(容器)內的應用對象被放置在其指定的複合名稱之下)。但是，在本發明的一個實施例中，限制複合物內所包含的所有應用對象在同一主機上執行(即，所有被包含的應用對象獲取該複合物/容器的指定區域)。
圖17中所闡明的部署視圖被特別適當地分類以作示範，因為這些區域及其關聯的對象能夠在任何合適的平臺/應用引擎組合上運行。多層平臺/引擎/區域/應用對象支持方案呈現各種區域(及其關聯的應用對象)，這些區域(及其關聯的應用對象)能夠在圖17中所描繪的應用組件部署的圖形表示中的任何合適的支持引擎分支處執行安裝。該部署樹形結構層次的最高層標識與圖1中所描繪的個人計算機相對應的一組平臺。由節點表示的這組平臺包括RawMaterialPC節點1700、「生產PC」節點1702、FinishedProductPC節點1704、ConfigurationPC節點1706、ApplicationServer1PC節點1708和ApplicationServer2PC節點1710。
將一組引擎部署到這些平臺主機。與這些被指出的平臺對象所支持的引擎對象相對應的這組被部署的引擎對象節點包括RawMaterialView引擎節點1712、ProductionView引擎節點1714、FinishedProductView引擎節點1716、AppEngine1節點1718和AppEngine2節點1720。
這些引擎支持設備集成和區域分組的應用對象，這些應用對象在該部署視圖中被表示為節點。與被部署的設備集成對象相對應的這組設備集成對象節點包括PLC1Ethernet節點1722和PLC1節點1724，以及PLC2Ethernet節點1726和PLC2節點1728。與包括各組應用對象和/或其他區域的部署區域相對應的這組區域對象節點包括ProcessPlant節點1730、RawMaterialStore節點1732、「生產」節點1734、Line1節點1736、Line2節點1738、「分發」節點1740和FinishedProductStore節點1742。將以上所標識的區域節點連接到其關聯的引擎的分支對應於這些區域對象及其關聯的應用對象中的主機屬性338中所指定的引擎，為了避免過度混亂，從圖17中所闡明的部署視圖中省略這些區域對象及其關聯的應用對象。
附圖和附隨的書面說明中已提供了本發明的說明性實施例及其某些變更。本發明並不意在局限於這些實施例。精通該技術領域的人將會理解已描述了一種新的、有用的方法和應用程式，用於配置並執行監督過程控制和製造信息應用程式。鑑於可以應用本發明的原理的這許多可能的環境以及設計和執行基於軟體的系統的靈活性，應該認識到這裡所描述的實施例意在起說明性的作用，而不應該被視作限制本發明的範圍。精通應用本發明的技術領域的人將會理解在不脫離本發明的精神的前提下，可以在方案和細節方面修改所展示的這些實施例。本發明打算在鑑於由以下所附權利要求書定義的本說明書和各項發明所允許的最完全的程度上，來包括所揭示的實施例以及處於本發明的範圍和精神以內的其他實施例。所以，如這裡所描述的本發明計劃可將所有這類實施例包括在以下權利要求書及其相等物的範圍以內。
權利要求
1.一種可分配給多個聯網計算機設備並具有層次結構的監督過程控制和製造信息系統應用程式，其特徵在於，所述應用程式包括模仿過程控制系統內的實體的應用對象；引擎對象，用於在運行時間環境中支持這些應用對象的執行；以及，平臺對象，它們對應於用於執行這些引擎對象和關聯的應用對象的物理計算機系統組件，並且所述平臺對象支持這些引擎對象中的一個或多個引擎對象。
2.如權利要求1所述的應用程式，其特徵在於，所述引擎對象和平臺對象處理涉及其上執行該應用程式的物理計算設備配置的應用程式的各個方面，並且所述應用對象獨立於這些物理計算設備配置執行。
3.如權利要求1所述的應用程式，其特徵在於，所述應用對象通過引擎對象在同一計算設備上進行通信，並且，跨越計算設備網絡的通信由平臺對象支持，從而將各個應用對象之間的通信與其內執行應用對象的計算機系統的拓撲結構隔離開來。
4.一種用於為監督過程控制和製造信息應用程式指定部署模型的配置裝置，所述監督過程控制和製造信息應用程式用於將應用對象與特定的物理計算設備聯繫起來並在這些物理計算設備上提供這些對象的分布視圖，其特徵在於，所述配置裝置包括指定一種或多種物理計算設備類型的平臺定義；指定引擎的引擎定義，所述引擎在這些物理計算系統上執行，從而定義由物理計算設備支持的服務類型；指定區域的區域定義，所述區域包括應用對象的邏輯分組；一組層次關係，所述層次關係指定引擎對物理計算系統中的特定物理計算系統的指派，以及區域對引擎中的特定引擎的指派；以及，部署視圖發生器，它根據所述層次關係來描繪物理計算設備、引擎和區域的層次。
5.一種監督過程控制和製造信息系統應用程式配置裝置，它包括根據促進過程控制和製造信息軟體的配置與部署的特定視圖而被加以布置的組件，其特徵在於，所述裝置包括與設備和功能相對應的監督過程控制系統對象，所述設備和功能對應於車間內的獨特的實體，其中，每個對象中包含關於這些設備和功能的關聯的功能，並且，其中，監督過程控制系統對象具有與其關聯的一組指定所述監督過程控制系統對象之間的關係的屬性；以及，用於根據監督過程控制系統對象之間的聯繫來呈現監督過程控制系統對象的視圖發生器，所述視圖發生器至少提供第一個視圖，用於展現過程/車間及其受監控組件的邏輯布置，以及，第二個視圖，用於展現執行該應用程式的計算機系統上的對象的物理部署。
6.如權利要求5所述的配置裝置，其特徵在於，所述用戶定義一組區域，每個區域包括被限制在同一引擎上執行的一組相關的應用對象，並且在第二視圖中描繪所述區域與引擎之間的聯繫。
7.如權利要求5所述的配置裝置，其特徵在於，所述監督過程控制系統對象包括容器對象，所述容器對象包括被嵌套在其中的其他監督過程控制系統對象。
8.權利要求5所述的配置裝置，其特徵在於，從模板中獲得/實例化所述監督過程控制系統對象，並且所述模板指定其他模板的包含。
9.權利要求8所述的配置裝置，其特徵在於，所述模板能夠指定母模板，模板從所述母模板所繼承的特徵包括在指定子模板之後母模板隨後發生的變化。
全文摘要
揭示了一種監督過程控制和製造信息系統應用程式。該應用程式的各個組件可以用多層層次方式來分配給多個聯網計算機設備，其中，由較低層來支持已安裝的較高層的應用組件。應用對象駐留在過程控制系統內的分布式應用結構和模型實體的相對高層處。引擎對象在運行時間環境中支持這些應用對象的執行。這樣，直到已部署與應用對象關聯的主機引擎對象，才部署這些應用對象。引擎對象由平臺對象來支持。這些平臺對象對應於物理計算機系統組件，物理計算機系統組件用於執行這些引擎對象和關聯的應用對象。配置裝置呈現了各種視圖，這些視圖包括該應用程式的部署視圖和模型視圖。這些視圖包含構成分布式應用程式的對象的各種關係。
文檔編號G06F9/46GK1543601SQ02815990
公開日2004年11月3日 申請日期2002年6月24日 優先權日2001年6月22日
發明者R·M·萊斯尼克, L·G·萊布蘭克, T·索維爾, P·H·莫迪, R M 萊斯尼克, 莫迪, 萊布蘭克 申請人:萬偉公司