[发明专利]一种用于在分散的控制系统中动态分配程序功能的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在分散的控制系统中动态分配程序功能的方法和系统。

背景技术

在应用于过程和工厂自动化以及用于机器控制的自动化技术中使用控制系统，该控制系统包括一个或数个分散的控制装置，例如可编程逻辑控制器（SPS）和特定应用的控制程序。该控制程序在许多情况下按照一种根据标准IEC61131的程序语言而生成，该程序语言例如可以植入电脑辅助的开发系统中，该开发系统能够生成用于控制系统的控制程序以及生成单个程序组成部分（如功能或功能块），这些程序组成部分例如能够指派给一个或多个分散的控制装置。通过附属的程序模型来确定程序组成部分是如何实例化及如何完成的。最初与平台无关而生成的程序基本上能够在不同的硬件类型上运行，对此必须在程序的汇编和上传之前确定各个硬件类型。

在进一步改进的标准IEC61499中使由IEC61131已知的、带有输入-和输出数据接口（I/O-接口）的功能块额外扩展事件接口。该事件接口可以连接不同的功能块，各自能够通过一个事件（英语中表示为Event）推动这些功能块的执行，可以通过在各个控制装置内部和/或外部的另一个程序组成部分触发该事件。由此，根据标准IEC61499的程序模型基本上可以在控制系统内部连接单个程序组成部分，该程序组成部分分配在不同的控制装置上。在控制系统中分散的控制装置之间的数据交换可以通过数据网络进行，例如通过自动化总线系统如PROFINET进行。借助基于协议的数据交换可以在包含数个分散的控制装置的控制系统中进行事件接口之间所需的连接。

然而，在为控制系统生成特定应用的控制程序时，必须确定哪个程序组成部分应该在哪个分散在系统中的控制装置上运行。因此对于包含分散的控制装置的控制系统通常在生成的程序组成部分和硬件设备之间具有固定分配。

在使用控制系统时，根据待执行的任务从不同的性能等级来选择控制装置的硬件类型。在改进用于控制系统的控制程序时使程序组成部分相应地分配到单个控制装置上，对此在分配过程中必须通过程序员确保已有的、控制装置的硬件资源充分满足各自相应的程序组成部分的资源需求。在控制系统的总体程序结构中也有硬件的物理分配，即，特别是涉及手动地将单个程序组成部分按规定分配到控制装置上。

这种根据特定应用安排和编程的控制系统一般来说难以扩展，因此在装置或机器之后的扩展过程中通常需将相应的控制装置通过更有效的装置来替代。而在设计控制系统和选择相应的硬件时可以考虑到装置或机器将来的扩展，由此可以避免在控制装置中的之后必要的硬件更换并且只需要调整控制程序。然而，使用过大尺寸的控制装置，即，使用对于相应的应用有过多冗余性能的控制装置，通常违背了经济效率的需求。

虽然在共同的数据网络内部由多个控制装置构成的控制系统中基本上可以例如通过添加额外的控制装置来扩展总体系统的硬件资源，但是有效的系统编程需要将现有的以及添加的程序组成部分重新分配到可用的控制装置上。全部程序组成部分的重新分配及其通信关系的确定由程序员手动进行，因此几乎伴随每一个扩展都需要重新扩展已有控制系统的控制程序。

发明内容

本发明的目的在于，简化可编程性，特别是关于控制系统更好的可伸缩性。

为实现该目的，本发明提出一种方法，用于将控制程序的程序组成部分分配到至少两个在控制系统中分散的控制装置上，该方法包括以下步骤：

a）生成至少两个程序模块，其中给每个程序模块至少指派了一个程序组成部分、数个数据接口和一个性能参数，其中通过性能参数定义了对于控制装置性能的需求和/或对于在控制装置之间的数据交换通道的性能的需求，这些需求对于程序模块的可实行性是必须的；

b）将程序模块彼此连接成控制程序，其中定义了数据接口之间的数据关联关联。

c）确定在控制系统中分散的、可用的控制装置的数量和每个控制装置的性能；

d）确定在控制装置上的程序模块的可能的分配数量，其中通过比较根据性能参数的需求和控制装置的性能来检验可能的分配，

e）选择经检验的、程序模块的分配并将程序组成部分相应地分配到分散的控制装置上；

f）在分散的控制装置之间设置数据交换通道，定义的数据关联在分配的程序模块之间进行相应的转换。