[发明专利]操作和观测控制设备的方法、相应的操作/观测设备、控制设备及具有这种控制设备的机器、所述方法的应用以及数据存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助一个与控制设备之间存在数据链路的操作/观测设备对这个控制设备进行操作和观测的方法。所述操作/观测设备和控制设备均具有用于执行软件程序的处理器辅助控制单元。此外，本发明还涉及一种操作/观测设备，所述操作/观测设备具有图形用户界面、用户输入构件、与控制设备间的数据链路的数据接口和用于执行软件程序的处理器辅助控制单元。此外，本发明还涉及一种控制设备，所述控制设备具有用于执行软件程序的处理器辅助控制单元和与操作/观测设备间的数据链路的数据接口。此外，本发明还涉及一种具有这种控制设备的机器。除此之外，本发明还涉及所述方法在操作和观测自动化过程和生产过程以及启用控制设备方面的恰当应用。最后，本发明涉及一种用于存储显示程序或解释程序的数据存储介质，所述显示程序或解释程序用于实施本发明的方法。

背景技术

这类操作和观测方法是例如自动化技术和生产技术领域内的已知方法。在这些技术领域，通过连接在机器、机组或机组部件上或者需要时可连接到机器、机组或机组部件上的操作/观测设备对机器、机组或机组部件进行监测。

通常也用HMI这一术语表示操作/观测设备，HMI代表人机界面。操作/观测设备可以理解为一种可对观测过程进行可视化处理、并在必要时通过访问与其相连的控制设备来实施操作过程的设备。具有较大的用作图形用户界面的显示单元的操作面板就是这样一种操作/观测设备。这个图形用户界面上可以显示有关待监测机器或机组的参数、图表或示意图。由于结构深度较小，因而也可将操作面板实施为便携式装置。作为替代方案，也可将操作面板安装在机组控制装置或机器控制装置的配电箱侧壁上。这类操作/观测设备基于例如Windows CE或Linux计算机平台。

待监测机器(例如机床或驱动装置)大多都具有一个控制设备，这个控制设备对机器、机组或机组部件的动力部分进行控制、调节和监测，并且能够适应自动化技术和生产技术领域内的“恶劣”的运行条件。通过控制设备还可对用于调控机器、机组或机组部件的参数进行修改。控制设备自身对所连机器的状态进行可视化处理的能力通常都很有限。这种控制设备的外表面大多都安装有可对机器的例如正常工作状态(绿色LED)进行指示的发光二极管(LED)。发红光或闪光的LED通常表示异常工作状态，例如机器发生了故障。控制设备也可提供诊断接口，例如基于V24或USB标准的串行接口。通过这个接口可将例如诊断设备或上文所述的操作/观测设备连接在控制设备上。

上述控制设备具有一个多数情况下实施为“嵌入式系统”的控制单元。嵌入式系统涉及的是嵌入式计算机系统，这种计算机系统可服务于多种应用领域，例如飞机、汽车或家用电器。由于“嵌入式系统”的设计很大程度上是面向硬件的且相对较为简单，因而“嵌入式系统”集软件的灵活性和硬件的性能于一身。因此，这类系统的软件开发程度无法与例如桌面系统或PC系统的软件开发程度相比。其优选编程语言例如是汇编语言或C语言。因此，其所使用的操作系统往往只具有最必要的功能。这类操作系统虽不具有内存保护功能，但也能满足实时要求。常用的嵌入式操作系统例如有PERL、VxWorks和专用的Linux衍生产品。

大多数嵌入式系统所用的硬件与计算机相同，但外部条件对嵌入式系统的限制通常很大。举例而言，与台式机或笔记本电脑内的CPU相比，嵌入式系统所用的微控制器的体系结构和性能都有很大的局限性。大多数嵌入式系统根本不安装像硬盘、键盘和显示屏这样的其他计算机组件。根据具体需要，嵌入式系统中可能会设置用于输入的小型键盘和用于输出的小型LCD显示器。小型Flash ROM芯片或Flash RAM芯片则作为电子存储器取代了如硬盘这样的机械组件。

嵌入式系统上的软件程序(例如“精简版”操作系统和真正意义上的控制应用程序)也称为“固件”。固件通常存在于ROM上，因而在工作过程中无法对其进行修改。如果是Flash ROM，就可进行固件更新，而无需更换芯片。这样就可通过例如外部数据接口进行“软件”更新。

现有的操作/观测设备具有参数接口，因而可直接访问嵌入式系统，以便询问固件的内部操作数据，例如控制逻辑、系统参数或内部操作状态。现今的控制单元可以承担自动化技术和生产技术领域内极其复杂的控制和调节任务。

但这种方式的一个不可避免的缺点是，控制逻辑或控制及调节机制结构在操作/观测设备上的映射非常复杂。此外，这种逻辑“映射”还会使控制设备和操作/观测设备彼此之间在产品种类和设备技术的进一步发展方面产生强烈的依赖关系。