[发明专利]用于人机界面装置的可扩展架构

说明书

技术领域

本发明总体涉及人机界面（HMI）设备。更具体地，本发明涉及用于HMI装置的可扩展架构（scalable architechture）。

背景技术

工业自动化系统是以利用可编程逻辑控制器等特定数据处理系统来设计、实现并监控控制系统为基础的。可编程逻辑控制器是常用于基于可编程逻辑控制器上部署的编程逻辑使来自传感器的输入流与至驱动器的输出流同步的专用计算设备。

为了减少这些可编程逻辑控制器上的负载，工业自动化系统具有另外的特定设备，为操作人员提供界面。这些设备被称为控制监控设备或人机界面（HMI）装置或者说设备。

术语HMI装置是一种通用术语，涵盖与这组设备相关联的所有部件，这些部件可以是静态部件或移动部件。一个实例是操作面板。

HMI装置在工业自动化系统中用来显示并控制与工业设备相关的处理数据，并因此充当操作人员的重要辅助设备。这一功能通常被称为监控与数据采集（SCADA）。为了这个目的，HMI装置通常具有特定硬件（例如，触摸屏），且专门屏蔽了环境影响。特定软件也在其中进行操作。这具有多种功能，加强了用户使用方便性、品质及操作员操作的安全性。因此，HMI装置可以用于显现、控制、配置并生成与工业设备相关的交互流程图。一方面，允许选择性显示工业设备的响应，通常以测量值和消息的形式显示。另一方面，对控制操作及数据输入进行定制预定义允许将工业设备切换到所需状态。

由于各方面的原因，比如增加商业需求并提高不断变化的安全、保障和监管要求，通常需要对老式的自动化基础设施进行升级以便匹配提高的性能要求。特别是，HMI装置需要这样的升级，以便设备的性能可以与扩大经营规模日益增长的需求保持同步。然而，丢弃老式硬件并用新硬件替换需要大量的资金投入，但并不总能提供合理的投资回报，并因此起到明显的震慑作用。结果，尽管对较强的功能提出强烈要求，但通常都不给工业自动化系统升级。

发明内容

有鉴于此，需要一种采用费用低廉的方式便于HMI装置的硬件功能升级的系统及方法。

因此，本发明的目的在于提供一种用于HMI装置的可扩展架构，以便可以采用费用低廉的方式增强HMI装置的硬件功能。

本发明的目的分别通过根据权利要求1、8及13所述的人机界面装置、自动化系统及方法来实现。从属权利要求中提出了本发明的其他实施例。

根据本发明的前述目的，提供了一种具有可扩展架构的人机界面装置、基于所述人机界面装置的自动化系统以及操作所述自动化系统的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种适用于自动化系统并配置为与另一个人机界面装置互连的人机界面装置。自动化系统包括多个所述人机界面装置。每个所述人机界面装置包括：一个或多个硬件资源，以及用于在所述人机界面装置内的一个或多个硬件资源之间提供通信信道的系统总线。人机界面装置进一步包括互连电路。互连电路包括：至少一个互连端口，以及用于在互连端口和系统总线之间提供通信信道的装置。每个互连端口适用于使所述人机界面装置与另一个人机界面装置互连以便形成装置群。因此，本发明的人机界面装置配置为与一个或多个其他人机界面装置互连以便形成装置群。所述装置群中的各种硬件资源以协调方式进行控制以便采用费用低廉的方式实现增强的硬件功能。

根据本发明的一个实施例，用于提供通信信道的装置包括互连总线以及互连桥。互连总线对应于所述人机界面装置在一个或多个互连端口之间提供通信信道。互连桥在所述人机界面装置内的互连总线和系统总线之间提供通信信道。因此，根据这一技术特征，在形成所述装置群的各个人机界面装置的各个系统总线之间设置专用通信信道，从而在硬件中实现所需的通信。这一技术特征便于实现快速的设备间通信。

根据本发明的另一个实施例，互连电路配置为传送多路复用地址/数据信号、控制信号及中断信号中的至少一个。根据这一技术特征，互连电路配置为传送设备间通信所需的各种期望信号。

根据本发明的另一个实施例，人机界面装置包括发现模块。发现模块配置为检索（retrieving）与所述装置群中的一个或多个其他人机界面装置内的一个或多个硬件资源相关的信息。根据这一技术特征，所述装置群中的每个人机界面装置获取与形成所述装置群的每个其他人机界面装置相关的信息，促进了仲裁过程以便配置一个或多个人机界面装置在主模式（master mode）下并配置剩余的人机界面装置在从模式（slave mode）下。