[发明专利]集成PLC历史记录的分布式嵌入式数据和知识管理系统

说明书

本发明涉及一种用于在工业生产环境中存储数据的系统，该系统包括：分布式数据管理系统，存储在多个智能可编程逻辑控制器设备上。每个智能可编程逻辑控制器设备包括：易失性计算机可读存储介质，包括过程图像区域；非易失性计算机可读存储介质；控制程序，配置为向生产单元提供操作指令；输入/输出组件，配置为在每个扫描周期期间用与生产单元相关联的数据更新过程图像区域；分布式数据管理组件，包括分布式数据管理系统的实例；上下文化组件；历史记录组件；以及数据分析组件。

技术领域

本发明涉及用于智能PLC的分布式数据管理系统。各种系统和方法可应用于工业自动化应用以及使用智能PLC的各种其它应用。

背景技术

可编程逻辑控制器(PLC)配置为执行软件的专门的计算机控制系统，该软件连续地收集关于输入设备状态的数据以控制输出设备的状态。PLC通常包括三个主要组件：处理器(其可包括易失性存储器)、包括应用的易失性存储器、以及用于连接到自动化系统中的其他设备的一个或多个输入/输出(I/O)端口。

常规自动化系统遵循金字塔结构，该金字塔结构要求将所有原始数据(数百万个采样点)从PLC传输到上层(例如，SCADA或MES级别)的历史记录。将数据推入上层降低了数据的分辨率和就绪性，这进而限制对从PLC行为中提取见解的分析的高效性，并且提高了延迟以干预用于实施控制优化控制过程。PLC基于其对过程数据和控制器逻辑的特权访问来支持深度数据分析的能力在常规系统中未得到充分利用。后者是由于静态控制器逻辑/配置，其当前不支持控制逻辑的动态的自适应改变或试车后阶段的改变，并且在需要时也不支持对其他PLC的数据和上下文的感知。

常规自动化系统的另一个缺点是现场级控制器不维持和管理知识库。例如，大多数常规的基于以太网的控制器连接到它们的主设备，主要是将原始数据传输到监控级系统，而没有意识到它们的对等数据、知识和行为，这将决策过程推向上层。控制器的上下文不用于获得更深的分析见解。分析数据模型当前建立在控制器的上下文信息(例如，可用于数据反向工程的功能块元数据的表示)不可用的上层。作出效率低的决策。本地存储的历史性输入/输出数据以及较低级的知识和分析数据模型的不可用性影响了用于控制本地设备的高效决策。

常规自动化系统在PLC上本地保留的历史记录知识数量也极为有限。这又限制了PLC的功能性。例如，如果需要最近的历史信息(即，短期数据)，则当前不能执行周期内处理。这导致计算在外部执行并被推回到PLC。另外，PLC缺乏本地历史记录限制了执行实时数据分析的可能性，该实时数据分析支持目的在于优化系统操作的控制参数的动态适应。

此外，在PLC和其他控制层设备处没有本地信息的情况下，在常规自动化系统中实施高效和强健的现场分析解决方案，如果可能的话，也是具有挑战性的。用于现场分析的常规解决方案当前被实施为批处理，支持对过去生产(例如，过去批次)的回顾性分析。对生产的在线分析是仅能延迟一段时间。因此，对于时间要求严格的过程而言，基于分析的对控制直接干预通常是不切实际的。

发明内容

本发明的实施例通过提供与由控制层设备诸如智能PLC提供的分布式存储系统有关的方法、系统和装置，解决和克服上述不足和缺点中的一个或多个。例如，本文描述的技术通过允许数据和分析从分布式系统分布到周期内分析处理引擎，解决使得本地历史记录数据和上下文化知识在分布式数据基础设施中可用的问题。本文描述的技术特别适合但不限于各种工业自动化应用。