[发明专利]自动化和控制分布式数据管理系统

说明书

一种用于在工业生产环境中存储数据的系统，包含存储在多个智能可编程逻辑控制器装置上的分布式数据库。每个相应的智能可编程逻辑控制器装置包含易失性计算机可读存储介质，其包括过程映像区域；非易失性计算机可读存储介质；控制应用；输入/输出组件；历史组件；和分布式数据管理组件。控制应用被配置成向生产单元提供运行指令；输入/输出组件被配置成在每个扫描周期期间利用与生产单元相关联的数据更新过程映像区域。历史组件被配置成将包括运行指令和过程映像区域的内容的自动化系统数据存储在非易失性计算机可读存储介质上。分布式数据管理组件被配置成通过多个智能可编程逻辑控制器装置来促进涉及自动化系统数据的分布式运行。

技术领域

本公开涉及用于智能PLC的分布式数据管理系统。各种系统和方法可以应用于工业自动化应用以及使用智能PLC的各种其他应用。

背景技术

可编程逻辑控制器(PLC)为专用的计算机控制系统，其被配置成执行持续地收集关于输入装置的状态的数据，以控制输出装置的状态的软件。PLC通常包含三个主要组件：处理器(其可以包含易失性存储器)、包括应用程序的易失性存储器以及用于连接到自动化系统中其他装置的一个或多个输入/输出(I/O)端口。

在各种工业装置中利用PLC来控制在日常运行中生成大量数据的生产装置和其他自动化装置。该数据可包括例如传感器数据、致动器和控制程序参数以及与服务活动相关的信息。然而，传统的自动化系统，特别是传统的PLC不能充分利用这些数据。例如，在大多数系统中，由于硬件和软件的限制，只能分析和存储这些数据的一小部分。可能会产生大量不相关的数据，而重要的数据点被遗漏。在较高自动化层上可以对不重要数据应用压缩，同时在穿过自动化层时会丢失重要数据。而且，即使在试图避免数据丢失的情况下，也可能对其他计算基础设施提出重大要求。例如，PLC数据处理可能会造成对网络带宽和存储容量的高要求。另外，当数据穿过自动化系统层时，可能会丢失数据的语境。这会在自动化系统上造成一些不希望的二次效应。例如，如果基于低质量/高保真度数据在较高的自动化层执行数据分析，则可能会丢失重要数据，导致自动化系统无效或次优地操作。

控制层装置的最新进展已经通过在装置内增强存储和处理能力来解决系统的一些低效率问题。然而，这些能力在传统的系统中通常没有得到充分的利用，这些传统的系统迫使控制层装置适合上面论述的多层架构的范例。因此，希望以利用现代PLC的集体计算能力的方式修改传统的多层架构。

发明内容

本发明的实施例通过提供与由控制层装置如智能PLC提供的分布式存储系统有关的方法、系统和设备来解决和克服上述一个或多个缺点和缺陷。本文描述的技术特别适合于但不限于各种工业自动化应用。

根据一些实施例，用于在工业生产环境中存储数据的系统包括存储在多个智能可编程逻辑控制器装置上的分布式数据库。每个相应的智能可编程逻辑控制器装置包含具有过程映像区域的易失性计算机可读存储介质；非易失性计算机可读存储介质；控制应用；输入/输出组件；历史组件(historian component)；和分布式数据管理组件。

在每个智能可编程逻辑控制器中，控制应用被配置成向生产单元提供运行指令。输入/输出组件被配置成在每个扫描周期期间利用与生产单元相关联的数据更新过程映像区域。历史组件被配置成将包括运行指令和过程映像区域的内容的自动化系统数据存储在非易失性计算机可读存储介质上。另外，在一些实施例中，历史组件在将内容存储在非易失性计算机可读存储介质上之前，压缩自动化系统数据。分布式数据管理组件被配置成通过多个智能可编程逻辑控制器装置来促进涉及自动化系统数据的分布式运行。在一个实施例中，分布式数据管理组件还被配置成在将自动化系统数据存储在非易失性计算机可读存储介质上之前，将自动化系统数据划分为数据块。这些数据块可以例如根据预定的时间段来确定大小。

附加的组件可以被包含在每个相应的智能可编程逻辑控制器中。例如，在一个实施例中，每个智能可编程逻辑控制器装置包含语境化组件，其被配置成利用自动化系统语境信息来注释与生产单元相关联的数据，以生成语境化数据。