CN101241358A - 用于嵌入式历史记录组件的可调整数据收集速率 - Google Patents

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CN101241358A CNA2007101800714A CN200710180071A CN101241358A CN 101241358 A CN101241358 A CN 101241358A CN A2007101800714 A CNA2007101800714 A CN A2007101800714A CN 200710180071 A CN200710180071 A CN 200710180071A CN 101241358 A CN101241358 A CN 101241358A
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Abstract

本发明涉及一种通过速率调整组件改变数据收集速率，以收集不同间隔等级的数据的系统和方法。该速率调整组件进一步包括估计组件，其基于统计模型和类似操作的收集和/或历史数据，自动预测操作阶段所需的抽样速率。这样的间隔等级的区别能够部分地响应故障探测、警报触发等等而启动。因此，可以关于典型地以合适的速率收集的数据执行将来故障探测工作。

Description

用于嵌入式历史记录组件的可调整数据收集速率
技术领域
本主题发明一般地涉及与工业控制器相关的历史记录组件，更具体地，涉及改变嵌入式历史记录组件的数据收集速率。
背景技术
工业控制器是用来控制工业过程、制造设备以及例如数据收集或者网络系统的其它工厂自动化的具有特殊目的的计算机。工业控制系统的核心，是逻辑处理器，例如可编程逻辑控制器(PLC)或者基于PC的控制器。以可编程逻辑控制器为例，其由系统设计者编程，经过为用户设计的逻辑程序或者用户程序来操作制造过程。用户程序存储在存储器中，通常由PLC按顺序方式执行，例如通常的指令跳转、循环和中断程序。与用户程序相关的是向PLC操作和程序提供动力的多个存储器组件或者变量。PLC的差别典型地依赖它们能处理的输入/输出(I/O)的数目、存储器的数量、指令的数目和类型以及PLC中央处理单元(CPU)的速度。
比控制器更重要的是，事务变得更加复杂，因为更高级的事务系统或者计算机经常需要与这样的控制器交换数据。比如，工业自动化企业可以包括位于不同位置的几个工厂。现代化的推动力，例如效率和生产力的提高以及成本降低，需要生产者收集、分析和优化来自全球生产地的数据以及标准。例如，食品公司能够具有遍及全球的用于生产某一品牌产品的几个工厂。在过去这些工厂是独立作业的，与其它类似的工厂鲜有数据收集和标准的比较。在当今的网络世界中，生产者需要来自他们工厂的实时数据来推动优化和生产力。惯用的控制系统结构没有被装备来允许在企业的这些不同部分之间进行数据的无缝交换。
现代控制系统结构的另一个需要是记录和存储能力，以便保持与食品和药品管理规则一致，此规则例如是CFR Part 11的规则21。用于记录数据的特殊和一般解决方法包括提供本地记录模块，其通常占据控制器底板的一个槽，例如PC历史记录组件，其为用于控制器底板的工业计算机，并使用转变层向控制器提供间接接口。这包括一个平台，其对本地和远程控制处理器提供高速、时间序列、数据存储和恢复。PC历史记录组件通过底板与控制器联系，并通过网络接口远程联系。PC历史记录组件允许存档数据从控制器向存档机器传送，该存档机器提供了另外的存储能力。
通常，通过直接与横过底板的控制处理器通信，惯用的历史数据处理器允许高速实时的数据收集，以获得快速的数据收集速度。这包括处理长期时间内的大量数据，同时提供长期内的处理数据的有效存储和恢复。这些解决方法一般地用于电子文件，并提供处理检查以及数据标志，用于跟踪修改的、插入的或者不完全的数据。为了配置这样的产品，可以提供图形用户界面(GUI)，以向数据历史记录文件绘制由本地或者远程处理器限定的控制器标志。
通过收集和分析来自控制器和工业模块的数据来确定问题的根源。通常，控制器安装有少量的数据存储。如果期望数据保持在两千兆字节的范围之外，操作者应该确定期望哪些数据保持较长时间，哪些数据可以删除。同样地，在预定时间之后，或者当到达了控制器的存储容量，能够存档来自控制器的数据。虽然如此，如果要分析数据，那么这样的分析可以关于以固定速率典型地收集的数据来执行。
发明内容
为了提供在此描述的本发明的一些方面的基本理解，以下呈现了简化的概述。这种概述不是广泛的概述，也不想要识别关键/重要的要素或者描述在此描述的不同方面。其唯一的目的是以简化的形式呈现一些概念，作为随后呈现的更详细的说明的前奏。
该主题创新提供了经由速率调整组件能够改变嵌入式历史记录组件的数据收集速率的系统和方法，以收集具有不同间隔等级的数据。这些间隔等级的差别能够部分地响应故障探测、警报触发等等。相应地，能够关于以调整的速率典型地收集的数据执行将来的故障检修工作。通常，本主题创新的嵌入式历史记录组件(不同于惯用PC历史记录组件)向控制器提供不带转换层的直接接口，因此与惯用的PC历史记录组件相比，提供了更高的数据交换率。
在相关的一个方面，当从被认为比剩余的操作更关键的操作阶段收集数据时，可以利用用于数据收集的更高的采样率(相比正常操作期间的采样率)。速率调整组件可以与集成为控制器或者工业单元一部分的嵌入式历史记录组件联接。而且，这样的调整速率组件能够通过底板与控制器直接通信，或者能够通过网络接口远程通信。在相关的一个方面，与嵌入式历史记录组件/记录模块相联的存储介质能够基于数据重要性、使用的可能性等有选择地清除存储数据(例如逐步地清除)。
按照本主题创新的进一步的一个方面，速率调整组件能够进一步地包括估算组件，其基于统计模型以及用于类似操作和/或历史记录数据的收集，自动地为一操作阶段预测所需的采样速率。例如，利用来自相似过程的早期/先前收集的数据，能够建立用于初始数据子集的粗糙模型。这允许统计信息从涉及类似工业操作的分布式信息的极大组中被收集。然后通过反馈(例如，用户输入)估计和/或改变该模型。每一个模块可通过编程或者基于事件的发生(例如警报触发、收到电子邮件通知信息等等)来周期性地估计采样率。也可以利用不同的人工智能系统/方法来促进数据收集速率的(例如采样速率)的估计/预测。
为了达到前述相关目的，在此结合随后的描述和附图说明某些示例性的方面。这些方面对能够实践的不同实施方式具有指示性，在此想要覆盖它们的全部。当结合附图考虑时，其它优点和新颖特征从随后的详细说明中可以变得更加明显。
附图说明
图1是按照本主题创新的一个方面改变数据收集速率的系统的模型方框图。
图2表示按照本主题创新的一个方面的速率调整组件的方框图。
图3表示按照本主题创新一个进一步的方面的能够清除所收集的数据的系统。
图4表示按照本主题创新的一个方面速率调整的典型方法。
图5表示按照本主题创新一个特殊方面的数据收集的特殊方法。
图6表示利用速率调整组件来改变数据采集速度的典型工业自动化网络。
图7表示按照本主题创新的一个方面作为工业装置的一部分的速率调整组件。
图8表示按照本主题创新的一个方面的典型多层网路架构和分布式历史记录系统，其能够利用速率调整组件。
图9表示按照本主题创新的一个方面的典型计算环境，其能够作为具有变化速率的数据的一部分执行。
图10表示按照本主题创新的一个方面的具有底板和能够利用速率调整组件的相关模块的工业装置。
具体实施方式
现在将参考附图描述本主题创新的不同方面，其中在全文中相同的数字指代相同或者相应的组件。然而，应当理解，附图和与之相关的详细描述不想将声称的主题限制为公开的特殊形式。相反，其想要覆盖落入所声称的主题的精神和范围内的所有更改、等价物和替代方案。
图1表示速率调整组件110，其与从工业编程器系统100的嵌入式历史记录网络(例如控制器设备的网络)的数据收集相关，以便于维持用于将来故障检修的历史记录数据。这样的速率调整组件110能够调整系统100内的多个工业/单元模块收集的数据采集速率。因此，在工业过程的不同阶段，能够利用用于数据收集的间隔的不同等级。本主题创新提供了部分地响应故障检测、警报触发等等，通过速率调整组件110改变数据采样速率的系统和方法。因此，可以关于典型地以调整的抽样速率收集的数据执行关于将来的故障检修工作。例如，当从被认为比剩余的操作更关键的操作阶段收集数据时，可以执行较高的采样速率(相比正常操作期间的采样速率)。速率调整组件110与嵌入式历史记录组件121、123、125(1到n，n是整数)相关，其中这样的嵌入式历史记录组件121、123、125向控制器提供直接的接口而没有使用转换层，因此与惯用PC历史记录组件相比，提供了实质上更高的数据交换速率。相应地，提供了分布式历史记录构架130，其中可以在不同等级的间隔收集历史记录数据类型(例如，按照横过企业不同组件分布的分级系统的组织模型)。这样的设置使得用户(例如植入工程师、工业操作者)能够限定全部工业过程所期望的数据收集速率和/或采样速率。而且，这样的数据收集速率能够自动地设计，这将在下文详细描述。
速率调整组件110可以是运行在控制单元的应用程序的一部分，其能够用作工业网络系统100的管理控制中心。而且，这样的调整抽样速率组件110能够直接通过底板与控制器联系，或者可以通过网络接口远程联系。调整抽样组件110能够为工业单元141、143、145(1到m，m是整数)调整采样速率，这些工业单元例如是那些保持在较高等级的商务服务器；用作例如可编程逻辑控制器和/或其它工业控制组件(例如传感器、模块等等)的系统控制组件单元。目录服务(未示出)能够进一步结合组织模型操作，使得能够执行采样速率调整以及通过组织内的嵌入式历史记录组件121、123、125收集。因此，数据收集的速率可以基于多个工业参数而改变，例如：要收集的数据的类型(例如与另一个类型的数据相比，在一个较高的速率收集一种类型的数据)；数据收集的时间，从其收集数据的工业单元，操作的危急程度，安全级，正在执行的功能块序列等等。
网络系统(未示出)能够与工业自动化系统100相连，由此通过速率调整组件110可以调整数据收集的速率。网络系统能够进一步包括附加主机(未示出)，其可以是个人计算机、服务器或者其它类型的计算机。这些主机一般地能够运行或者执行一个或者多个应用程式等级(或者用户等级)程序，以及开始I/O请求(例如I/O读或者写)。此外，该网络系统能够进一步包括一个或者多个输入/输出单元(I/O单元)，其中，这样的I/O单元能够进一步包括一个连接在那里的I/O控制器，并且每一个I/O可以是几种类型的I/O设备的任何一个，例如存储设备(例如硬盘驱动器、磁带驱动器)或者其它I/O设备。主机和I/O单元以及它们附属的I/O控制器和设备能够组织成例如簇的群，每一簇包括一个或者多个主机以及典型地一个或者多个I/O单元(每一个I/O单元包括一个或者多个I/控制器)。主机和I/O单元能够通过路由器、开关、通信链路(例如电线、连接器、电缆等等)的连接而互联，该通信链路连接一个或多个簇的一组节点(例如连接一组主机和I/O单元)。编程和/或设置每一个单元在一个模式中操作，在该模式中，其利用采样间隔开始周期性采样。
可以注意到这些在本申请中使用的术语，例如“组件”、“等级”、“模型”等等想要指代计算机相关实体，或者硬件、硬件和软件的结合、软件，或者应用到用于工业控制的自动化系统执行的软件。例如，组件可以是在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行的、执行的线程、程序和计算机，但是并不限制于此。为了说明，运行在服务器上的应用软件以及服务器都是组件。一个或者多个组件可以位于进程和/或执行的线程内，组件可以位于计算机上和/或分布在两个或者多个计算机、工业控制器之间，和/或与其联系的模块之间。
图2表示用于改变数据收集速率的速率调整组件209，其进一步包括估计组件219。估计组件219能够基于统计模型和/或收集的类似操作的历史记录数据，自动地预测用于一个操作阶段所需的采样速率。例如，可以使用早期从类似过程收集的数据构造粗糙模型用于初始的数据子集。这允许统计信息从涉及类似工业操作的分布信息的极大组中收集。然后该模型通过反馈(例如，用户输入)估计和/或改变。编程每一个模块或者基于事件的发生(例如，警报触发器、电子邮件通知信息的收到等等)用于周期性地估计采样速率。也可以利用不同的人工智能系统/方法来促进数据收集速率的(例如抽样速率)的估计/预测。
系统200包括在组织数据模型中工作的多个嵌入式历史记录组件210，其中速率调整组件209能够改变这样的嵌入式历史组件(例如微历史记录组件)的数据收集速率，该嵌入式历史组件分布在相关工业网络的背面上。此外，历史记录组件210能够分布遍及在网络214上以提供收集或者分布式数据库。速率调整组件209是运行在控制单元230上的应用程式的一部分，其能够起工业网络系统管理控制中心的作用。
工业装置或者组织公司200能够利用多个计算机或者在网络214中通信的网络组件到一个或者多个工业控制组件230，例如可编程逻辑控制器(PLC)211、212、213(1到j，j是整数)或者其它工厂组件。这样，当观看、管理和基本上遍及企业220、控制组件230和/或定位器组件209时的全部或者部分分布时，嵌入式历史记录组件210能够作为单个或者集合的实体操作。例如，在控制器等级230，嵌入式历史记录组件嵌入在PLC架内来收集数据，而可以利用220的较高等级来从较低等级聚集信号。这样能够包括较高等级软件组件，其贯穿网络214联系，来从较低等级控制组件收集数据。网络214包括公用网络，例如国际互联网、企业内部互联网以及自动化网络，比如包括设备网和控制网的控制和信息协议(CIP)网络。其它的网络包括以太网、DH/DH+、远程I/O、区域总线(Fieldbus)、调制总线(Modbus)、描绘总线(Profibus)、无线网络、串行协议等等。另外，网络设备包括各种可能(硬件和/或软件组件)。这些包括例如具有虚拟区域网路(VLAN)能力、局域网、广域网、代理、网关、路由器、防火墙、虚拟专用网络(VPN)设备、服务器、客户机、计算机、配置工具、监视工具和/或其它设备的开关组件。
同样地，工业/企业220可包括不同的计算机或者网络组件，例如服务器、客户机、通信模块、移动计算机、无线组件等等，它们能够贯穿网络214相互制约。类似地，在此使用的术语PLC包括贯穿多个组件、系统和/或网络214共享的功能。例如，控制组件230的一个或多个PLC能够与遍及网络2 14的各种网络设备通信和协作。这些能够基本上包括任何类型的控制、通信模块、计算机、I/O设备、传感器、人机接口(HMI)，其通过包括控制、自动化和/或公用网络的网络214联系。PLC230也能够联系和控制各种其它设备，比如包括模拟、数字、编程/智能I/O模块、其它可编程控制器、通信模块等等的输入/输出模块。
系统200能够结合组织信息，例如代表基于S88或S95模型的工厂普通模型的组织或者分级数据模型，并例如分布在企业220和工业控制器230的计算机中。该模型能够视为组织数据模型-组织单元的树型分级和非均匀结构。例如各自组织单元能够包括其它组织单元。组织单元可以是物理位置(例如地点、区域)或者逻辑聚集节点或者收集(例如收集地点的企业)。组织分级或模型内的节点能够具有代表工厂产品和控制设备、标记、后退标记(例如警报&事件等等)、程序、设备阶段、I/O设备的相关项目，以及相关实体的其它应用。因此这些组织单元能够形成用户系统的应用视图。
典型的系统200能够将等级的较高等级，例如企业节点和地点，分配给计算机系统，将较低的等级，例如区域、线、单元和机器包含在多路工业控制器230内；其每一个包括一个或者多个组织单元部件例如区域或者区域模型的组件。而且，组织单元包含来自一个或者多个控制器的组件。嵌入式历史组件210可以位于企业220和/或控制230的不同级上；并也能够进一步集成在那里，并按照系统数据收集需要而测量。这样的组织模型使得分布式历史记录组件210定位用于收集目的兴趣的数据，并容易地适应以及变得集成在较大的系统200内。
通过具有例如识别数据目的的元数据附加信息的数据，能够促进系统200内的适应性，并且应当收集用于与其相关的数据的间隔等级。可以通过调整组件209进一步地利用这样的元数据来通过微历史记录组件指定用于数据收集的速率。例如，配置组件209能够利用元数据的跟踪来识别用于收集的历史记录和相关历史记录数据。
相应地，一种形式的数据能够识别它自己作为控制标记，该控制标记通过元数据标记或者标签来指示其用于数据收集目的的重要性。另一种形式的标签或者元数据能够指示分布在系统200中的安全信息。而且，另一种类型的数据能够指示警报条件或者发生在系统内的事件，这样，各自的历史记录组件应当在较高间隔等级俘获数据。
图3表示按照本主题创新一个方面的与清除组件305进一步互相作用的速率调整组件310的一般方框图。该速率调整组件能够变化用于嵌入式历史记录组件335、337、339(1到L，L是整数)的数据收集速率，来收集不同间隔等级的数据。清除组件310能够通知这样的历史记录组件335、337和339，它们能够有助于它们数据超出的存储，和/或有选择地清除历史数据存储介质(例如，达到预定存储容量、预定阈值之上等等)。这样的组件能够减少数据备份，并减轻存储在RAM上的数据丢失危险，其中限制了例如在这样的历史记录组件335、337和339内的RAM的大小并且能最终过载。数据最先能通过历史记录组件335、337和339存储，这样的存储能够持续直到达到与这些历史记录相关的预定阈值存储容量。直到达到这样的预定阈值之上，清除组件310能够估计存储的数据(例如历史记录数据)，并通知嵌入式历史记录组件335、337、339来指示不再需要数据和/或不再用于将来存取的需要，并因此能被覆盖。
图4表示用于工业过程的基于多个间隔等级收集数据的相关方法。虽然在此示出和描述的典型方法作为一系列代表不同事件和/或动作的方框图，本发明不限制于所示的由这些方框的排序。例如，按照本发明，除了在此所示的顺序之外，一些动作和事件可以以不同的顺序发生和/或与其它动作或事件同时发生。另外，不是需要所有示出的方框、事件或者动作来执行按照本发明的方法。而且可以理解，该典型的方法和按照本发明的其它方法可以与在此示出和描述的方法联系来执行，也可以与没有在此示出和描述的方法联系来执行。最初，在410，识别数据收集所需的工业操作。这样的数据在420典型地收集并存储用于例如万一将来故障检修的随后的分析。接下来，在430，可以基于间隔的期望等级，调整数据收集速率。例如，当从被认为比剩余的操作更关键的操作阶段收集数据时，可以利用数据收集的较高采样速率(相比正常操作期间的采样速率)。速率调整组件可以与嵌入式历史组件和/或本地记录模块有关，该本地记录模块向控制器提供目录接口而没有利用转换层，因此与传统PC历史记录组件相比，提供了较高的数据交换速率。接下来，在440，期望的数据能够显示给用户。
图5表示按照本主题创新一个进一步方面的进一步的方法。最初，在510，确定与这些工业过程相关的各种功能块。通常，这样的功能块能够适合控制策略，其能够下载到控制系统内的一个或者多个控制模块。而且，功能块代表的控制功能按照执行顺序以经检验的控制程序执行，该执行顺序由设置工具内的编译过程或者验证过程确定。
相应于与这些功能块相关的数据收集的特定间隔的执行，可以在520顺序地限定多个触发事件。例如，这样的触发事件可以基于执行指令、数据重要性、使用的可能性等等。接下来，在530，能够提供关于这些数据收集效率的反馈。在540，基于这些反馈和/或基于预定准则(例如将来故障检修的数据危急程度)，能够改变数据收集速率。接下来，在550，基于这样的数据收集速率的调整，数据收集能够继续进行。
图6表示速率调整组件617的方框图，其能够改变由与工业装置600相关的分布式历史记录组件610收集数据的数据收集速率。如以上的详细描述，数据收集的间隔等级的差别可以部分地响应故障探测、警报触发以及在执行期间的其它过程参数。因此，能够对于典型地以调整速率收集的数据执行将来故障检测工作。
以这样的调整速率收集的数据可以通过多个分布式嵌入式历史记录组件610俘获。例如，在关于功能块或者活动的活动发生时，能够自动地以第一采样收集速率获取数据，。相同地，根据功能块的完成，数据收集在这样的第一采样收集速率自动停止，并因此，不同执行阶段的相关数据能够自动地聚集，通过分布式历史记录组件610存储用于将来故障检测。
速率调整组件617是运行在控制组件611、612、613上的应用程式的一部分，其起工业网络系统600的管理控制中心的作用。因此，提供了分布式历史记录结构，其中历史记录数据类型能够基于在特定数据收集间隔等级的触发事件收集，这由速率调整组件617(例如，用于特定数据收集的特定数据收集速率-以便在这样的特殊速率收集的数据能够寻址后来在工业过程期间可能出现的问题)设置。
网络系统614可以与工业自动化系统600有关。网络系统614能够进一步包括附加主机(未示出)，其可以是个人计算机、服务器或者其它类型的计算机。这样的主机一般地能够运行或者执行一个或者多个应用等级(或者用户等级)程序，以及开始I/O请求(例如I/O读或者写)。此外，该网络系统能够进一步包括一个或者多个输入/输出单元(I/O单元)，在此这样的I/O单元能够进一步包括一个连接在那里的I/O控制器，并且每一个I/O可以是几种类型的I/O设备的任何一个，例如存储设备(例如硬盘驱动器、磁带驱动器)或者其它I/O设备。主机和I/O单元以及它们附属的I/O控制器和设备能够组织成例如簇的群，每一簇包括一个或者多个主机以及典型地一个或者多个I/O单元(每一个I/O单元包括一个或者多个I/O控制器)。主机和I/O单元能够通过路由器、开关、通信链路(例如电线、连接器、电缆等等)的收集互相连接，该通信链路连接一个或多个簇的一组节点(例如连接一组主机和I/O单元)。
可以注意到这些在本申请中使用的术语，例如“组件”、“等级”、“模型”等等想要指代计算机相关实体，或者硬件、硬件和软件的结合、软件，或者应用到用于工业控制的自动化系统执行的软件。例如，组件可以是在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行的、执行的线程、程序和计算机，但是并不限制于此。为了说明，运行在服务器上的应用软件以及服务器都是组件。一个或者多个组件可以位于进程和/或执行的线程内，组件可以位于计算机上和/或分布在两个或者多个计算机、工业控制器之间，和/或与其联系的模块之间。
图7表示典型的工业自动化网络，其利用配置数据收集速率的速率调整组件765，该数据收集速率由嵌入式历史记录组件733保持。例如，当从被认为比工业装置700剩余的操作更关键的操作阶段收集数据时，这样的速率调整组件765可以指定数据收集的较高速率(相比正常操作期间的数据收集速率)。工业装置700能进一步包括数据库710、人机接口(HMI)720和可编程逻辑控制器(PLC)730，以及目录接口740。速率调整组件765进一步与人工智能(AI)组件750联合来促进数据收集速率的确定，以及促进通过嵌入式历史记录组件733的这样的历史记录数据的积聚。
例如，与确定与控制算法和/或初始数据获取相关的速率收集有关，本主题发明能够利用多种人工智能方案。通过自动分类系统和过程，能够促进明白地或者隐含地获知来自历史记录组件的数据是否应当下载的过程。分类可以利用基于概率性的和/或基于统计性的分析(比如分解成分析效用和成本)来预测或者推断用户期望自动执行的动作。例如，可以使用支持向量机(SVM)分类器。其它分类方法包括贝叶斯网络、决策树，并可以使用提供不同独立模式的概率性分类模型。在此使用的分类也是统计回归现象的包含，该统计回归现象用于发展在先的模型。
从本主题说明中很容易理解，本主题发明能够使用分类器，其被明确地训练(例如，通过类训练数据)以及隐含地训练(例如，通过观察用户行为、接收外来信息)，以便分类器用来按照预定回答返回问题的准则自动地决定。例如，关于容易理解的SVM’s，通过分类器构造器和特征选择模块内的学习或者训练阶段设置SVM’s。分类器是映射输入属性向量的函数，x＝(x1，x2，x3，x4，xn)，来确信(confidence)输入属于类-也就是，f(x)＝onfidence(class)。如图7所示，可以使用人工智能(AI)组件750来促进推断和/或确定何时、何地、怎样改变数据收集速率。AI组件750能够利用上述多种合适的基于AI方案的任何方案连同促进本发明的多个方面。
此外，可以利用目录接口740来提供来自适当位置的数据，例如数据源760、服务器770和/或代理服务器780。因此，目录接口740能够指向根据请求者(例如数据库710、HMI720、PLC530等等)的角色和需求(需要)的数据源。数据库710可以是任何数目的各种类型，例如相关的、网络、平面文件或者分级系统。典型地，可以使用这样的数据库连同各种企业资源计划(ERP)应用，该企业资源计划应用能够服务公司内涉及过程的任何数目的不同事务。例如，ERP应用可以涉及人力资源、预算、预测、采购等等。在这点上，特别的ERP应用可能需要具有与其相关的某些期望属性的数据。这样，按照本主题发明的一个方面，目录接口740能够从服务器770向数据库710提供数据，该服务器770提供具有由数据库710期望的属性的数据。
而且，HMI720能够利用目录接口740指向位于系统700内的数据。HMI720能够用于通过图表显示过程、系统、工厂等等的各种方面，以提供系统的过于单纯的和/或用户友好视图。因此，系统内的各种数据点可以显示为图表(例如位图、IPEG图像、基于图形的向量、修剪技术等等)，该图表用期望的颜色方案、动画和布局代表。
HMI720需要数据具有与数据相关的特定可视化属性，以便在那里容易地显示这样的数据。例如，HMI720可以查询目录接口740，用于查询与可视化属性相关的特定数据点。目录接口740能够确定代理服务器780包含具有期望可视化属性的属性数据点。例如，属性数据点能够具有特定图形，其与数据或者被参考或者被发送，以便该图形在HMI环境内出现而不是或者与数据值一起。
如前期所述，PLC730可以是任何数目的模型，例如Allen Bradley PLC5、SLC-500、MicoLogix等等。PLC730一般地限定为用来提供过程和/或系统的高速、低等级控制的专用设备。PLC730可以利用梯形逻辑或某些形式的结构化语言来编程。典型地，PLC730可以利用直接来自数据源(例如数据源760)的数据，数据源可以是传感器、编码器、测量传感器、开关、阀门等等。数据源760能够向PLC内的寄存器提供数据，如果期望的话，这样的数据可以存储在PLC内。另外，数据可以被更新(例如，基于时钟周期)和/或向其它设备输出用于进一步处理。
图8表示多层网络架构和分布式历史记录系统800的实施例，其利用按照本主题创新一个方面的速率调整组件。典型的系统800表示三层历史记录等级，其中示出了最高数据收集层，并可指示为企业层810。该层聚集从例如工厂层820和微或者嵌入层830的低等级层收集的数据。如图所示，层810和820能够包括档案的(archival)或者永久存储能力。在系统800中，数据可以从层820的两个工厂收集，并从层830的多个历史记录组件收集。可以理解这样的设置实际上是示范性的，其它设置也在本主题创新的范围内。
典型地，系统800可视为分布式历史记录组件，其跨越机器、工厂和企业。在等级830，历史记录组件在机架等级收集数据，并耦合到上述普通工厂数据结构。如果需要，这些包括在单一档案文件内收集过程&离散数据、警告&事件。其它方面包括自动发现来自本地底盘的控制器的数据和状况，该本地底盘具备存储/发送来自本地缓冲区的数据的能力。数据可以无查询地收集，具有低通信带宽。工厂等级820从微(Micro)或者机架嵌入式历史记录组件和/或其它数据源(例如活数据源)收集数据。这些包括当有效存储、检索和管理大量数据时的工厂级查询、分析、报告。该等级也能从等级830的微历史记录组件自动发现数据和数据模型情境。系统800的其它特征包括分析组件、逻辑单元、与报告组件相互作用的组件、嵌入式表示组件、配置的复制、存储、归档、数据压缩、摘要/过滤、安全和可伸缩性。
图9表示执行数据俘获单元的各种方面的典型环境910，其包括计算机912，作为速率调整组件的一部分。计算机912包括处理单元914、系统存储器916和系统总线918。系统总线918将包括系统存储器916的系统组件耦合到处理单元914，但不限制于此。处理单元914可以是各种可用处理器的任意一种。双处理器和其它多处理器结构也可以用作处理单元914。
系统总线918可以是总线结构的任意几种类型，该总线结构包括存储器总线或者存储控制器、外围总线或者外部总线，和/或使用多种可用总线结构的任意一种的本地总线，该可用多种总线结构包括9位总线、工业标准结构(ISA、微通道结构(MSA)、延伸ISA(EISA)、智能驱动电子设备(IDE)、VESA本地总线(VLB)、外围组件互连(PCI)、通用串行总线(USB)、高级图形端口(AGP)、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)以及小型计算机系统接口(SCSI)，但不限制于此。
系统存储器916包括易失性存储器920和非易失性存储器922。基本输入/输出系统(BIOS)，例如在启动期间，包含在计算机912内的组件之间传送信息的基本程序，存储在非易失性存储器922中。以示例的方式，非易失性存储器922包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除ROM(EEPROM)、或者闪存，但不限制于此。易失性存储器920包括随机存取存储器(RAM)，其作为外部高速缓冲存储器。以示例的方式，RAM可以以很多形式应用，比如同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步连接DRAM(SLDRAM)和直接Rambus RAM(DRRAM)，但不限制于此。
计算机912也包括可移动的/不可移动的、易失/非易失计算机存储介质。比如图9所示的磁盘存储器924。磁盘存储器924包括，类似磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-60驱动器、闪存卡或者存储棒，但不限制于此。此外，磁盘存储器924包括与其它存储介质分离或者结合的存储介质，该其它存储介质包括光磁盘驱动器，比如光盘ROM设备(CD-ROM)、CD可记录驱动器(CD-R Drive)、CD可写驱动器(CD-RW Drive)或者数位影音光碟ROM驱动器(DVD-ROM)，但不限制于此。为便于磁盘存储设备924连接到系统总线918，典型地使用可移动或者非移动接口，例如接口926。
可以理解，图9描述了作为用户和在合适操作环境910内描述的基本计算机资源之间的媒介的软件。这样的软件包括操作系统928。操作系统928，其存储在磁盘存储器924上，用来控制和分配计算机系统912的资源。系统应用程式930通过操作系统928利用资源管理，对程序模块932和存储在系统存储器916或者磁盘存储器924内的程序数据934进行管理。可以理解，在此描述的不同组件可以用多个操作系统或者操作系统的结合来执行。
用户通过输入设备936向计算机912内输入命令或者信息。输入设备936包括定点设备，比如鼠标、追踪球、指示笔、触摸板、键盘、麦克风、操纵杆、游戏板、卫星信号接受器、扫描仪、TV调谐卡、数码相机、数码摄像机、网络相机等等，但不限制于此。这些和其它输入设备经由界面接口938通过系统总线918连接到处理单元914。界面接口938包括，例如串行接口、并行接口、游戏接口和通用串行总线(USB)。输出设备940使用一些相同类型的端口作为输入设备936。这样，例如USB端口可用于向计算机912提供输入，并从计算机912向输出设备940输出信息。提供输出转接器942用来表示在其它需要特殊转接器的输出设备940之中有一些输出设备940，比如监视器、扬声器和打印机。作为示例性和非限制性的方式，输出转接器942包括在输出设备940和系统总线918之间提供一种连接方式的视频卡和音频卡。应当注意，设备的其它设备和/或系统提供输入和输出能力，例如远程计算机944。
利用到一个或者多个比如远程计算机944的远程计算机的逻辑连接，计算机912可以在网络环境中操作。该远程计算机944可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的装置、同位体设备和其它公共网络节点等等，并典型地包括关于计算机912的很多或者所有组件。为了简要的目的，仅示出了存储器设备946和远程计算机944。远程计算机944通过网络接口948逻辑地连接到计算机912，然后经由通信连接器950物理连接。网络接口948包含通信网络，例如局域网络(LAN)和广域网络(WAN)。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜线分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE802.3、令牌网/IEEE802.5等等。WAN技术包括点对点连接、类似综合业务数字网(ISDN)和在其上变化的线路交换网络、包交换网络和数位用户回路(DSL)等等，但不限制于此。
通信连接器950涉及用来将网络接口948连接到总线918的硬件/软件。当示出通信连接器950表示在计算机912内部时，其也能够表示在计算机912的外部。需要连接到网络接口948的硬件/软件包括内部和外部技术，例如调制解调器包括一般电话等级调制解调器、基带调制解调器、和DSL调制解调器、ISDN转接器和以太网卡，这些仅用于示例性的目的。
如在此使用的术语“组件”、“系统”等等想要表示计算机相关实体，或者硬件、硬件和软件的结合、软件、执行中的软件。例如，组件可以是在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行的、执行的线程、程序和/或计算机，但是并不限制于此。通过图示的方式，运行在计算机上的应用程式以及计算机都是组件。一个或者多个组件可以位于进程和/或执行的线程内，组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或者多个计算机之间。词语“典型的(examplary)”在此表示作为一个例子、实例或者说明。在此描述为“典型的”任一方面或者设计不必解释为比其它方面或设计更好或者更优。
图10也表示按照本主题创新各个方面利用速率调整组件来收集数据的典型环境。每一个功能模块1014通过可分离的电连接器1030附属到背板1016，该电连接器1030允许模块1014从背板1016离开，以便其可以在不干扰其它模块1014的情况下被代替或者维修。背板1016提供模块1014，该模块1014具有电源和连接到其它模块1014的通信信道。通过背板1016与其它模块1014的本地通信通过背板接口1032完成，该背板接口1032通过连接器1030电连接到背板1016。背板接口1032监视背板1016上的消息，基于消息的一部分和指示信息目的地的消息地址，来识别用于特定模块1014的那些消息。由背板接口1032接收的消息能够传送到模块1014内的内部总线1034。
内部总线1034连接背板接口1032和存储器1036、微处理器1028、前面板电路1038、I/O接口电路1039和通信网络接口电路1041。微处理器1028可以是一般目的微处理器，其在存储器1036和其它与内部总线1034相关的设备之间来回提供包括在存储器1036内的顺序执行命令和读写数据。微处理器1028包括内部时钟电路(未示出)，该内部时钟电路提供微处理器1028的时序，而且也与改进精度的外部时钟1043通信。该时钟1043可以是晶体控制振荡器或者其它时间标准，包括连接到外部时间标准的无线电线路。时钟1043的精度可以记录在存储器1036内作为品质因数。面板电路1038包括状态指示灯，比如本领域公知的和手动操作开关，例如用于将模块1014锁定在关闭状态。
存储器1036能够包括控制程序或者由微处理器1028执行的例行程序，来提供控制功能，以及用于执行那些程序和例行程序所需的变量和数据。对于I/O模块，存储器1036也包括I/O台，其用于保持通过I/O模块1020从工业控制器1010接收的输入和发送的输出的当前状态。通过硬件配置技术和/或由软件编程技术，模块1014适应来执行本创新的各种方法。
上面的描述包括各种典型方面。当然，不可能为了描述这些方面的目的，而期望描述组件或者方法的每一种想到的结合，本领域技术人员可以认识到很多进一步的结合和排列也是可能的。特别地，对于由上述组件(组件、设备、电路、系统等等)执行的各种功能，除非有其它指示，用于描述这些组件的术语(包括参考“方法”)意欲对应执行所述组件的规定功能的任何组件(例如，也即功能相当)，尽管其与公开的结构不是等价结构，其执行在此所示的本发明典型方面的功能。在这点上，也可以认识到本创新包括系统和具有计算机可执行指令的计算机可读介质，该指令用于执行本创新的各种方法的动作和/或事件。而且，对于在说明书或者权利要求中所用的术语“包括(includes)”，这样的术语意欲包含在类似于术语“包含(comprising)”的方式内，而当术语“包含(comprising)”在权利要求中使用时解释为过渡词。

Claims (30)

1、一种工业自动化系统，包括：
速率调整组件，它变化改变嵌入式历史记录组件的数据收集速率；以及
存储介质，它存储收集的数据并为所存储数据提供逐渐衰减。
2、如权利要求1所述的工业自动化系统，进一步包括估计组件，它预测操作阶段所需的数据采样速率。
3、如权利要求2所述的工业自动化系统，进一步包括统计模型，它基于由所述嵌入式历史记录组件预先收集的数据来构造。
4、如权利要求3所述的工业自动化系统，进一步包括用来调整所述统计模型的反馈。
5、如权利要求1所述的工业自动化系统，进一步包括具有节点的组织层级数据模型，所述节点代表与所述工业自动化系统相关的单元。
6、如权利要求1所述的工业自动化系统，进一步包括人工智能组件，它通过所述历史记录组件促进数据收集速率的确定。
7、如权利要求1所述的工业自动化系统，进一步包括人机接口(HMI)，以图形地显示所述工业自动化系统的视图。
8、如权利要求1所述的工业自动化系统，所述嵌入式历史记录组件与控制器、底盘内的模块、服务器、传感器和工厂组件中的至少一个相关。
9、如权利要求1所述的工业自动化系统，所述速率调整组件是应用程序的一部分，该应用程序运行在控制单元上。
10、如权利要求5所述的工业自动化系统，进一步包括目录服务，它与组织模型一起操作，以通过所述嵌入式历史记录组件允许抽样速率的调整和数据收集。
11、如权利要求1所述的工业自动化系统，进一步包括清除组件，它通知嵌入式历史记录组件关于与所述存储介质相关的数据溢出。
12、一种通过工业设备内的嵌入式历史记录组件来收集数据的方法，包括：
识别收集历史数据的过程；
调整该过程的数据收集速率；以及
通过嵌入式历史记录组件收集数据。
13、如权利要求12所述的方法，进一步包括确定与所述过程相关的功能块。
14、如权利要求12所述的方法，进一步包括限定多个触发事件，所述事件与所述功能块相关的间隔等级的执行相对应。
15、如权利要求14所述的方法，进一步包括提供关于在所述间隔等级的数据收集效率的反馈。
16、如权利要求14所述的方法，进一步包括基于触发事件收集数据。
17、如权利要求14所述的方法，进一步包括贯穿工业设备的不同等级收集历史记录数据。
18、如权利要求14所述的方法，进一步包括集成所述嵌入式历史记录组件作为控制器的一部分。
19、如权利要求14所述的方法，进一步包括在关于功能块活动的开始，以第一采样收集速率自动俘获数据。
20、如权利要求14所述的方法，进一步包括基于要收集的数据的类型，设置数据收集速率。
21、一种计算机可实现系统，包括下列计算机可执行组件：
速率调整组件，它改变嵌入式历史记录组件的数据收集速率，以收集数据用于在存储介质内存储；以及
清除组件服务机构，它清除所述存储介质。
22、如权利要求21所述的计算机可实现系统，进一步包括促进数据收集速率的确定的人工智能组件。
23、如权利要求21所述的计算机可实现系统，进一步包括服务所述历史记录组件的数据库。
24、如权利要求21所述的计算机可实现系统，定位器组件是应用程序的一部分，该应用程序运行在工业设备的控制单元上。
25、如权利要求21所述的计算机可实现系统，进一步包括目录，它确定用于特定历史记录数据结构的源或者目的地定位在哪里。
26、一种工业控制器系统，包括：
收集装置，用于收集关于工业过程的数据；以及
调整用于所述收集装置的数据收集速率的装置。
27、如权利要求26所述的工业控制器系统，进一步包括用于图形地显示所述工业控制器系统的视图的装置。
28、如权利要求27所述的工业控制器系统，进一步包括用于指向由所述历史记录组件收集的数据的源的装置。
29、如权利要求27所述的工业控制器系统，进一步包括用于清除所述数据的装置。
30、如权利要求27所述的工业控制器系统，进一步包括用于表示与所述工业设备相关的单元作为节点的装置。
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