[发明专利]用于硬件组件的遥控的控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统和方法，并且更具体地涉及供基于云的服务器使用的控制系统和方法。

背景技术

大约在1960年，在控制系统中首先使用了数字计算机。自那以后，控制系统的演进已与计算装置的进步相关。现今，自动化系统是需要计算和通信的几个分层的层的多层架构。由于自动化除了提供直接自动控制以外，还提供其他高级功能，诸如监测、监督控制、警报管理、历史化、工厂级管理以及企业级应用，自动化的含义现在已超出了自动控制。

使用现有技术的大规模的自动化项目成本高昂并且耗时竭力。除了相当大的人事管理工作量外，还需要大量硬件和软件。自动化的原始成本通常合计达数千万美元。此外，由于对现有自动化系统投资较大，通常避免换至另一自动化供应商。除成本之外，对整个自动化系统的重新部署是繁琐的，对于那些运行中的工厂来说尤其如此。

发明内容

本发明试图提供一种改善的控制系统和方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制系统，包括：第一硬件组件、第二硬件组件、远离硬件组件的服务器、以及主要控制模块，其中，硬件组件与服务器通信使得可以在硬件组件和服务器之间传送数据，主要控制模块实施为在服务器上运行的服务，主要控制模块可操作为与硬件组件通信以控制至少一个硬件组件。

优选地，硬件组件之一是传感器。

方便地，硬件组件之一是致动器。

有利地，第一硬件组件和第二硬件组件集成在单个硬件单元中。

优选地，主要控制模块构成控制系统中的直接控制层的部件。

方便地，主要控制模块包括作为服务在服务器运行的算法。

有利地，硬件组件使用在传输控制协议(TCP)上运行的现场级协议，与服务器通信。

优选地，硬件组件使用由Modbus/TCP和Profibus/TCP组成的组中的协议与服务器通信。

方便地，硬件组件经由互联网与服务器通信。

有利地，服务器是构成云的部件的服务器。

优选地，硬件组件中的至少一个直接连接到云。

方便地，硬件组件中的至少一个经由局域网连接至云。

有利地，硬件组件中的至少一个经由网关服务器连接至云。

优选地，网关服务器与硬件组件定位在同一建筑中。

方便地，系统进一步包括与服务器通信的用户界面，以使得用户与服务器交互来监视和控制主要控制模块。

有利地，用户界面实施为平台即服务(PaaS)或系统即服务(SaaS)。

优选地，硬件组件输出过程变量(processvariable，生产变量)并且系统包括将过程变量传送至主要控制模块的输入的反馈环路，其中，系统进一步包括延迟补偿器模块，其通过延迟补偿值修改过程变量以补偿主要控制模块与硬件组件之间的通信中的延迟。

方便地，系统进一步包括比较器单元，其包含接收过程变量的第一输入和接收参考值的第二输入，其中，比较器单元将过程变量与参考值进行比较并且将比较值输出至主要控制模块的输入，并且其中，延迟补偿器模块通过延迟补偿值修改过程变量或误差值。

有利地，延迟补偿器模块选择延迟补偿值为与主要控制模块与硬件组件中的至少一个之间的通信中的往返时间延迟相符合。

优选地，延迟补偿器模块选择延迟补偿值为与主要控制模块与硬件组件中的至少一个之间的通信中的往返时间延迟相等。

方便地，延迟补偿器模块是史密斯预测器。

有利地，史密斯预测器通过延迟补偿值修改过程误差而非过程变量以补偿主要控制模块与硬件组件之间的传送的延迟。

优选地，系统进一步包括延迟估计器模块，其可操作为估计主要控制模块与硬件组件中的至少一个之间的通信中的往返时间延迟。

方便地，延迟估计器模块使用指数加权移动平均计算来估计延迟。

有利地，延迟估计模块使用指数加权移动方差计算来估计延迟方差。

优选地，延迟补偿器模块在预定时间段逐渐地修改过程变量。

方便地，系统进一步包括二级控制模块，其实施为在服务器上运行的服务，二级控制模块可操作为与硬件组件通信以控制硬件组件中至少一个，其中，每个控制模块配置为以待机模式和占用模式操作，在待机模式中控制模块不向硬件组件发送控制动作，在占用模式中控制模块向硬件组件发送控制动作，其中，每个控制模块可操作成通信以检查另外的控制模块的操作模式，并且其中，如果另外的控制模块没有操作在占用模式中，则一个控制模块可操作为切换到占用模式。