[發(fā)明專利]操作和觀測(cè)控制設(shè)備的方法、相應(yīng)的操作/觀測(cè)設(shè)備、控制設(shè)備及具有這種控制設(shè)備的機(jī)器、所述方法的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680026547.2
• 申請(qǐng)日: 2006-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101228488A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伯恩哈德·弗雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 張亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種借助一個(gè)與控制設(shè)備之間存在數(shù)據(jù)鏈路的操作/觀測(cè)設(shè)備對(duì)這個(gè)控制設(shè)備進(jìn)行操作和觀測(cè)的方法。所述操作/觀測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備均具有用于執(zhí)行軟件程序的處理器輔助控制單元。此外，本發(fā)明還涉及一種操作/觀測(cè)設(shè)備，所述操作/觀測(cè)設(shè)備具有圖形用戶界面、用戶輸入構(gòu)件、與控制設(shè)備間的數(shù)據(jù)鏈路的數(shù)據(jù)接口和用于執(zhí)行軟件程序的處理器輔助控制單元。此外，本發(fā)明還涉及一種控制設(shè)備，所述控制設(shè)備具有用于執(zhí)行軟件程序的處理器輔助控制單元和與操作/觀測(cè)設(shè)備間的數(shù)據(jù)鏈路的數(shù)據(jù)接口。此外，本發(fā)明還涉及一種具有這種控制設(shè)備的機(jī)器。除此之外，本發(fā)明還涉及所述方法在操作和觀測(cè)自動(dòng)化過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程以及啟用控制設(shè)備方面的恰當(dāng)應(yīng)用。最后，本發(fā)明涉及一種用于存儲(chǔ)顯示程序或解釋程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述顯示程序或解釋程序用于實(shí)施本發(fā)明的方法。

背景技術(shù)

這類操作和觀測(cè)方法是例如自動(dòng)化技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的已知方法。在這些技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)連接在機(jī)器、機(jī)組或機(jī)組部件上或者需要時(shí)可連接到機(jī)器、機(jī)組或機(jī)組部件上的操作/觀測(cè)設(shè)備對(duì)機(jī)器、機(jī)組或機(jī)組部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

通常也用HMI這一術(shù)語(yǔ)表示操作/觀測(cè)設(shè)備，HMI代表人機(jī)界面。操作/觀測(cè)設(shè)備可以理解為一種可對(duì)觀測(cè)過(guò)程進(jìn)行可視化處理、并在必要時(shí)通過(guò)訪問(wèn)與其相連的控制設(shè)備來(lái)實(shí)施操作過(guò)程的設(shè)備。具有較大的用作圖形用戶界面的顯示單元的操作面板就是這樣一種操作/觀測(cè)設(shè)備。這個(gè)圖形用戶界面上可以顯示有關(guān)待監(jiān)測(cè)機(jī)器或機(jī)組的參數(shù)、圖表或示意圖。由于結(jié)構(gòu)深度較小，因而也可將操作面板實(shí)施為便攜式裝置。作為替代方案，也可將操作面板安裝在機(jī)組控制裝置或機(jī)器控制裝置的配電箱側(cè)壁上。這類操作/觀測(cè)設(shè)備基于例如Windows?CE或Linux計(jì)算機(jī)平臺(tái)。

待監(jiān)測(cè)機(jī)器(例如機(jī)床或驅(qū)動(dòng)裝置)大多都具有一個(gè)控制設(shè)備，這個(gè)控制設(shè)備對(duì)機(jī)器、機(jī)組或機(jī)組部件的動(dòng)力部分進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)，并且能夠適應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的“惡劣”的運(yùn)行條件。通過(guò)控制設(shè)備還可對(duì)用于調(diào)控機(jī)器、機(jī)組或機(jī)組部件的參數(shù)進(jìn)行修改。控制設(shè)備自身對(duì)所連機(jī)器的狀態(tài)進(jìn)行可視化處理的能力通常都很有限。這種控制設(shè)備的外表面大多都安裝有可對(duì)機(jī)器的例如正常工作狀態(tài)(綠色LED)進(jìn)行指示的發(fā)光二極管(LED)。發(fā)紅光或閃光的LED通常表示異常工作狀態(tài)，例如機(jī)器發(fā)生了故障。控制設(shè)備也可提供診斷接口，例如基于V24或USB標(biāo)準(zhǔn)的串行接口。通過(guò)這個(gè)接口可將例如診斷設(shè)備或上文所述的操作/觀測(cè)設(shè)備連接在控制設(shè)備上。

上述控制設(shè)備具有一個(gè)多數(shù)情況下實(shí)施為“嵌入式系統(tǒng)”的控制單元。嵌入式系統(tǒng)涉及的是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可服務(wù)于多種應(yīng)用領(lǐng)域，例如飛機(jī)、汽車或家用電器。由于“嵌入式系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)很大程度上是面向硬件的且相對(duì)較為簡(jiǎn)單，因而“嵌入式系統(tǒng)”集軟件的靈活性和硬件的性能于一身。因此，這類系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)程度無(wú)法與例如桌面系統(tǒng)或PC系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)程度相比。其優(yōu)選編程語(yǔ)言例如是匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言。因此，其所使用的操作系統(tǒng)往往只具有最必要的功能。這類操作系統(tǒng)雖不具有內(nèi)存保護(hù)功能，但也能滿足實(shí)時(shí)要求。常用的嵌入式操作系統(tǒng)例如有PERL、VxWorks和專用的Linux衍生產(chǎn)品。

大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)所用的硬件與計(jì)算機(jī)相同，但外部條件對(duì)嵌入式系統(tǒng)的限制通常很大。舉例而言，與臺(tái)式機(jī)或筆記本電腦內(nèi)的CPU相比，嵌入式系統(tǒng)所用的微控制器的體系結(jié)構(gòu)和性能都有很大的局限性。大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)根本不安裝像硬盤、鍵盤和顯示屏這樣的其他計(jì)算機(jī)組件。根據(jù)具體需要，嵌入式系統(tǒng)中可能會(huì)設(shè)置用于輸入的小型鍵盤和用于輸出的小型LCD顯示器。小型Flash?ROM芯片或Flash?RAM芯片則作為電子存儲(chǔ)器取代了如硬盤這樣的機(jī)械組件。

嵌入式系統(tǒng)上的軟件程序(例如“精簡(jiǎn)版”操作系統(tǒng)和真正意義上的控制應(yīng)用程序)也稱為“固件”。固件通常存在于ROM上，因而在工作過(guò)程中無(wú)法對(duì)其進(jìn)行修改。如果是Flash?ROM，就可進(jìn)行固件更新，而無(wú)需更換芯片。這樣就可通過(guò)例如外部數(shù)據(jù)接口進(jìn)行“軟件”更新。

現(xiàn)有的操作/觀測(cè)設(shè)備具有參數(shù)接口，因而可直接訪問(wèn)嵌入式系統(tǒng)，以便詢問(wèn)固件的內(nèi)部操作數(shù)據(jù)，例如控制邏輯、系統(tǒng)參數(shù)或內(nèi)部操作狀態(tài)。現(xiàn)今的控制單元可以承擔(dān)自動(dòng)化技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)極其復(fù)雜的控制和調(diào)節(jié)任務(wù)。

但這種方式的一個(gè)不可避免的缺點(diǎn)是，控制邏輯或控制及調(diào)節(jié)機(jī)制結(jié)構(gòu)在操作/觀測(cè)設(shè)備上的映射非常復(fù)雜。此外，這種邏輯“映射”還會(huì)使控制設(shè)備和操作/觀測(cè)設(shè)備彼此之間在產(chǎn)品種類和設(shè)備技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展方面產(chǎn)生強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。